壳聚糖复合纳米凝胶的聚合诱导自组装制备及生物应用

以生物大分子壳聚糖为主要组成基元,在壳聚糖的羟基碳上引发单体自由基共聚合。在聚合过程中疏水的合成高分子接枝链与亲水的壳聚糖分子自组装诱导形成纳米尺度的聚集体,通过引入具有肿瘤还原环境响应性的交联剂,得到了肿瘤环境响应的壳聚糖-合成高分子共聚物纳米凝胶。采用透射电镜、红外光谱等手段对纳米凝胶的粒径、结构、形貌和性能进行表征,探讨了聚合诱导自组装高效制备壳聚糖纳米凝胶的机理,证实了所得纳米凝胶粒径的可控性。进一步采用近红外荧光分子和磁共振显影(MRI)分子标记的方法制备了荧光/MRI多功能复合纳米凝胶,对凝胶显影性能进行了探讨,证实了其优异的细胞标记能力和良好的生物相容性。     

刀豆球蛋白层层自组装双酶电极对芳香胺物质的检测

基于生物识别组装方法将辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(Gox)固定在金电极表面制备了HRP/Gox双酶多层膜电极.HRP/Gox双酶电极通过Gox催化氧化葡萄糖"原位"产生过氧化氢的方式分析检测芳香胺物质.探讨了葡萄糖浓度和酶组装层数对双酶电极电流响应的影响.在优化条件下,制备的双酶电极在p-苯二胺的浓度为7.6 ～53.2 μmol/L时有良好的线性响应,灵敏度为146.04 mA·L/mol.常见的干扰物葡萄糖和抗坏血酸对该双酶电极无干扰.     

多组分自组装小分子水凝胶中的自分类组装

多组分组装包含多个可以形成自组装的组分,这在自然过程中是很常见的现象。可以通过分析嵌入天然超分子结构中的结构特点,并根据预测的分子相互作用设计创新材料,但因为对于分子本身性质的理解有限,设计可控层级结构的小分子水凝胶目前仍然面临一定困难,距离自然形成的多层级复杂可控组装体系也比较远。在多组分的超分子化学领域,我们有必要利用系统论的方法研究多组分自组装网络的结构与功能,除了理解组分分子单体的性质,还需要对组分分子形成的化学网络进行研究,才能更好地理解自然。当在多组分系统中触发自组装时,通常产生三种组装方式,即共组装(Co-assembly)、自分类(Self-sorting)和异质多维组装(Multidimensional hierarchical combination of assemblies or heterojunction)。这三种组装体系相互竞争但也可能并存,导致多组分组装体系的复杂性与多元响应性,因此对多组分组装构建块或组装体系的设计与组装结构预测也就具有很大挑战性。多层次的多组分组装过程允许多个自组装体协同和正交运行,并具有精确的空间和时间控制。而自分类现象是多种相关(...     

有机溶剂对伴刀豆球蛋白A的晶体结构的影响

测定了 3个分别浸泡在水和乙腈以及经乙腈浸泡后又重新浸泡在水里的伴刀豆球蛋白A(concanavalinA)的交联晶体结构 ,并与未交联的天然晶体结构作比较 ,浸泡在无水乙腈的晶体 (CONⅢ )的衍射特征发生了明显的变化 .与天然晶体比较 ,晶胞参数中的a轴和b轴分别缩短 0 .45nm和 0 .5 7nm ,而c轴拉长 0 .1 2nm .实验结果表明 ,乙腈分子对蛋白质构象的影响首先是可移动性大的转角和Loop区 ,而对β 折叠片影响不大 .若将用乙腈处理过的交联晶体重新浸泡在水中 ,它的构象恢复到天然晶体结构的构象 ,而保留下的乙腈分子可作为标记特征的亲和性的蛋白质分子表面区域的探针分子 .     

纳米粒子的界面自组装

近年来,随着纳米技术的发展及Pickering乳液在食品、化妆品、医药等领域中的应用,纳米粒子的界面自组装现象引起了人们的广泛关注。界面能的降低是纳米粒子液液界面自组装的主要驱动力。通过改变纳米粒子的尺寸和表面配体的化学性质,可控制纳米粒子的界面自组装行为。本文综述了不同类型纳米粒子实现界面自组装的研究工作,包括均质纳米粒子、Janus纳米粒子、棒状纳米粒子以及生物纳米粒子。最后,对纳米粒子的界面组装这一领域的可能发展做了展望。     

基于聚合诱导自组装制备二氧化硅/聚合物纳米复合材料

纳米二氧化硅(SiO2)颗粒以其高硬度、高比表面积、高稳定、价格合理等优势被广泛应用于复合材料的制备中,获得的SiO2/聚合物复合材料通常具有优良的机械性能、很好的热稳定性以及增强的光学和电性能.近年来,随着聚合诱导自组装(PISA)的提出与发展,研究者们基于PISA发展了多种制备不同形貌聚合物纳米粒子的简便方法,为制...     

基于纳米自组装技术的功能化溶胶-凝胶过氧化氢生物传感器

结合功能化溶胶-凝胶(sol-gel)网络结构、自组装技术和纳米粒子效应,提出一种生物传感界面构建方法.利用自组装技术在玻碳电极表面组装氨基化sol-gel膜,通过与自组装膜间的强烈作用将纳米金粒子固定于sol-gel网络中,再通过静电吸附作用实现辣根过氧化物酶(HRP)在纳米金粒子表面的固定化,构建纳米自组装HRP传感界面.将制备的传感器用于对H2O2的催化还原,很好地保持了酶的生物活性,改善了传感器的灵敏度.     

有序自组装聚合物纳米结构

采用水辅助方法(water-assisted fabrication method),分别以4-十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)和聚2-甲氧基-5-(2′-乙烯基-己氧基)苯乙炔(MEH-PPV)两种功能高聚物为成膜材料,冷凝水滴为模板,利用水滴在聚合物溶液表面的自组装,制备出了两种纳米层次以上的蜂窝状有序多孔聚合物薄膜.通过原子力显微镜和共聚焦荧光显微镜对其形貌、电学性质和荧光图像进行了表征.     

自组装有机纳米功能材料

大量研究发现自组装材料可以具有导电、电致发光、光－电转换等优异功能。由简单到复杂的自发组装过程无处不在, 在此基础上已经制备出了功能化染料膜、有机/无机杂化结构的组装膜、传感器、太阳能电池、光通讯元件等功能膜材料和器件。通过分子自组装形成共价键合的、具有稳定和结构可控的材料结构在生物系统中是非常重要的,如今它已日渐成为非生物学研究的焦点,有理由相信它最终将成为一门重要的技术,帮助我们制造大量复杂有用的功能材料。本文介绍了有机自组装材料的结构、自组装方法及其在应用方面取得的一些进展。     

Lys-Lys诱导的金纳米粒子组装

尝试利用赖氨酸分子作为连接剂将金纳米粒子组装成有序的纳米结构．首先通 过赖氨酸的氨基与金纳米粒子的作用将其固定在粒子表面，然后通过氨基酸的缩合 将金纳米粒子连接成有序的纳米结构。透射电子显微镜观察表明形成的纳米粒子网 络结构中，相邻粒子之间的距离约为1．5m，与由两个赖氨酸缩合而成的二肽(Lys- Lys)长度相符．     

金纳米棒自组装的研究进展

金纳米棒具有独特的光电性能,其自组装形成的功能组装体能够展现出更加优异的整体协同性能,在纳米材料科学和生物医学领域中有广泛而重要的应用前景.本文从诱导自组装各种驱动作用力的角度,综述了金纳米棒自组装的最新研究进展,具体内容包括:表面张力引发的自组装、化学作用驱动如静电作用或氢键作用等引发的自组装以及生物分子识别作用引发的自组装.     

卡铂@葡聚糖纳米载体的自组装/聚合一步法制备及生物应用

在接枝共聚辅助自组装(GISA)制备葡聚糖纳米载体的过程中, 利用丙烯酸单体与卡铂之间的非共价键作用, 使得卡铂参与到葡聚糖纳米载体的形成中, 从而一步实现了卡铂@葡聚糖纳米载体的制备, 并使用肿瘤还原性环境敏感的二硫键来交联纳米载体, 得到了对肿瘤还原环境响应的纳米药物载体. 对纳米药物载体的结构、 粒径及形貌进行表征, 结果显示, 纳米药物载体粒径为(92±0.2) nm, Zeta电位为(-8±0.3) eV. 通过体外药物释放研究发现, 在还原性环境中, 载体可持续72 h释放药物, 最大释放量达80%. 细胞摄取实验表明负载卡铂的纳米药物载体可在4 h内高效地进入细胞核; 其半抑制浓度(IC₅₀)为25.32 μg/mL, 达到和相同浓度游离卡铂相仿的促肿瘤细胞凋亡效果. 此一步法所制备的卡铂@葡聚糖纳米载体具有良好的生物应用前景.     

特殊纳米结构的化学自组装

本文介绍了近年来国际上一维纳米材料的制备方法的最近进展，如模板法、激光剥蚀法、分子束外延法、有机溶剂中溶液-液体-固体生长法等，同时还介绍了利用新的化学自组装路线制备一维核／鞘结构、无机半导体／高分子纳米电线、金属硫化物纳米空球和花生状纳米结构等工作。     

纳米粒子的程序化自组装研究进展

纳米粒子的自组装作为自下而上构筑纳米组装结构的简便且高效的策略而受到广泛关注,但在组装结构的精准性、多样性以及可操控性等方面仍面临较大的挑战.纳米粒子的程序化自组装是指特定的纳米粒子基元按照预先编好的程序自发排列成位置和取向等空间排列方式受到精准调控的组装结构,其更强调任意构筑一系列符合预先设定结构的多种形式纳米粒子组装体.本文总结了应用于纳米粒子程序化自组装的四类常用策略,即类原子成键、区域选择性修饰、模板引导和物理场调控,着重评述了近年来该领域的一些重要进展,并对纳米粒子程序化自组装的未来发展做了展望.     

纳米粒子微囊的界面自组装

微囊是一类重要的功能性材料,在生物医药研究领域有重要用途。微囊的囊壁构建材料一般为脂质体和聚合物。以纳米粒子作为囊壁可将纳米粒子独特的物理化学性质整合到微囊中,使微囊具有机械强度高、渗透性可控、表面易于修饰和容易实现负载物的可控释放等特点,这种新型微囊在生物转运研究领域有潜在的应用前景。本文综述了以纳米粒子作为囊壁的微囊自组装研究进展,介绍了微囊自组装基本理论、囊壁的构建方法、微囊多分散性的改善方法,最后对纳米级微囊的自组装所面临的技术难点进行了讨论,并对纳米级微囊自组装的发展方向进行了展望。     

有机凝胶自组装模板法制备纳米材料

利用溶胶一凝胶聚合过程人工模拟生物矿化进程的技术,已经融人无机材料和超分子有机化学的研究领域.小分子有机凝胶因子在溶剂中发牛自组装,形成多种形态的有机凝胶超分子结构,以其为模板,经过溶胶一凝胶过程,可以诱导转录形成各种形态的纳米材料.本文介绍了利用有机凝胶因子自组装结构为模板制备形态可控无机材料的研究进展及模板结构诱导转录的两种可能机制.     

环糊精与表面活性剂主客体作用诱导的金纳米棒可控自组装

The self-assembly of colloidal nanocrystals has emerged as a powerful strategy for the bottom-up fabrication of functional materials and nanodevices. Recently, the self-assembly of gold nanorods (GNRs) has attracted significant attention because of their unique plasmonic properties, but the realization of their adjustable self-assembly of GNRs through facile and effective approaches remains challenging. In this work, the controllable self-assembly of GNRs in aqueous solution was realized through the host-guest interactions of cyclodextrins (CDs) and the cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) molecules adsorbed on the surface of the GNRs. The self-assembly of GNRs was readily achieved by the addition of aqueous α-CD solutions with varied concentrations into aqueous dispersions of CTAB-stabilized GNRs. At a relatively low α-CD concentration, slow aggregation of the GNRs occurred, resulting in their side-by-side assembly. This was revealed by the blue shift of the longitudinal surface plasmon resonance (LSPR) band in the absorption spectra and confirmed by transmission electron microscopy (TEM) observations. On the other hand, when a higher concentration of α-CD was added, fast aggregation of the GNRs occurred, resulting in their end-to-end assembly. This was revealed by the red shift in the LSPR band together with the TEM observations. If β-CD was employed instead of α-CD, the self-assembly of GNRs could also be induced, although a relatively higher concentration of β-CD was required to achieve the extent of aggregation similar to that induced by α-CD, indicating that the supramolecular host–guest interaction between CDs and the surfactant CTAB was crucial to the directed self-assembly of GNRs. Furthermore, the α-CD-induced assembly was inhibited on addition of excess CTAB, confirming that the supramolecular interaction of α-CD and CTAB played a key role in directing the self-assembly of the GNRs. Based on these experimental results, a possible mechanism for the α-CD-induced self-assembly of GNRs was proposed as follows: at a lower α-CD concentration, the gradual formation of the host-guest inclusion complex α-CD/CTAB led to the partial replacement of the highly charged CTAB bilayers adsorbed on the GNRs by the less charged complex, which resulted in a slow side-by-side assembly of the GNRs; at a higher α-CD concentration, the CTAB bilayers were quickly replaced by the α-CD/CTAB complex, and the CTAB molecules adsorbed at both ends of the GNRs were almost completely replaced, resulting in a fast end-to-end assembly of the GNRs. Additionally, on the basis of the hydrolysis of α-cyclodextrin catalyzed by α-amylase, the self-assembly of GNRs directed by the host-guest interaction could be used to realize the feasible detection of α-amylase in solutions. This self-assembly strategy mediated by the host-guest interaction may be extendable to other colloidal systems involving surfactants adsorbed on the surface of nanoparticles, and may open new avenues for the controllable self-assembly of non-spherical nanoparticles.     

纳米团簇的超分子自组装

在纳米材料的应用过程中, 纳米团簇或纳米粒子的组装将是非常关键的一步。纳米团簇的超分子化学组装方法可分为两类, 即胶态晶体法和模板法。胶态晶体法是利用胶体溶液的自组装特性将纳米团簇组装成超晶格, 可得到二维或三维有序的超晶格。模板法是利用纳米团簇与组装模板间的识别作用来带动团簇的组装, 可应用的模板有固体膜、单分子膜、有机分子、生物分子等。其中, 单分子膜模板是研究最多也是最为成熟的一种; 生物分子间严密的分子识别功能使其成为非常有发展前途的组装模板, 而且用生物分子模板有可能实现不同纳米团簇间的组装。     

环糊精包合作用诱导聚合物自组装的研究进展

将主客体识别与聚合物自组装相结合,利用环糊精对聚合物的包合作用在溶液中诱导聚合物组装形成结构可控的纳米粒子,形成有别于基于环糊精/聚合物包合作用形成的结晶粉末和超分子水凝胶的新型材料.本文介绍了这种诱导组装方案的研究背景及最新的研究成果,综述了诱导组装的原理、特点及影响因素.研究表明,由这种方案制备的聚合物纳米粒子具有超分子动态可逆的特征,进而显示出对温度和pH等敏感的性质.该类环糊精包合作用诱导组装的聚合物超分子聚集体在生物医学材料方面具有潜在的应用价值,如用作药物和基因的可控传递释放载体.