白光发射超分子水凝胶的构筑和发光性能研究

具有白光发射性质且发光可调的超分子水凝胶在发光材料和荧光检测领域具有广泛的应用前景.采用双（2-氨基丙基醚）聚丙二醇（PPG-NH²）链穿线带有正电荷的6-乙二胺修饰β-环糊精构成准轮烷,进而与锂皂石作用构筑了超分子水凝胶,并通过流变、zeta电势和扫描电镜等手段对凝胶性质进行了表征.当将扭曲分子内电荷转移（TICT）型的有机染料分子硫黄素T（ThT）和碘化4-[4-（二甲基氨基）苯乙烯基]-1-甲基吡啶鎓（DASPI）引入到水凝胶中,这两种有机染料能够在凝胶相中发生荧光共振能量转移（FRET）,从而产生包括白光在内的不同颜色的荧光发射.本研究为水基超分子发光软材料提供了一种新的构筑方法.     

基于β-环糊精接枝聚L-谷氨酸星型聚合物的可注射水凝胶的制备与表征

采用Gadelle-Defaye法制备了全-6-氨基-β-环糊精[β-CD-(NH2)7],并用"Grafting-from"接枝法得到不同分子量的星型结构β-环糊精-g-聚L-谷氨酸(β-CD-g-PLGA).对β-CD-g-PLGA进行酰肼化改性后与醛基化海藻酸钠(ALG-CHO)通过席夫碱交联反应制备β-CD-g-PLGA/ALG水凝胶.研究了前驱体浓度以及β-CD-gPLGA分子量对β-CD-g-PLGA/ALG水凝胶性能的影响,并以疏水性辛伐他汀(SIM)为模型药物,研究了水凝胶对SIM的控制释放行为.     

基于功能化聚磷酸酯嵌段共聚物的微凝胶和水凝胶的制备与表征

首先利用聚乙二醇单甲醚(MePEG)作为引发剂前体,对含有炔基的环状磷酸酯单体2-炔丁基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(BYP)进行开环聚合,制备两嵌段共聚物MePEG-b-PBYP.随后,采用巯基-炔(Thiol-yne)点击化学反应对PBYP的炔基进行修饰,分别获得侧链含氨基(—NH2)、羧基(—COOH)和磺酸钠(—SO3Na)的聚磷酸酯嵌段共聚物,在水相中形成聚电解质.通过NMR和GPC对产物的结构和组成进行表征.MTT测试表明,两嵌段共聚物具有较好的生物相容性.进一步将带有不同电荷的聚电解质溶液混合,利用静电作用制备微凝胶.通过DLS、TEM及SEM等测试对聚合物的溶液行为及微凝胶的形貌进行表征.为增强凝胶体系的物理交联作用,将α-环糊精(α-CD)引入体系,诱导形成水凝胶.利用SEM对水凝胶的形貌进行表征,XRD分析水凝胶的包结络合作用,并利用流变仪测试水凝胶的凝胶化时间.该水凝胶以其良好的生物相容性、生物可降解性和一定的机械强度等性能,有望作为可注射型凝胶材料,在药物控释和组织工程等领域具有潜在的应用.     

柠檬酸-β-环糊精/SiO_2-TiO_2开管柱的制备及评价

制备一种新型的环糊精衍生物有机-无机杂化材料固定相开管柱,通过毛细管电色谱-质谱(CEC-MS)对其进行评价。以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为无机前驱体,柠檬酸-β-环糊精(CA-β-CD)为有机体,通过溶胶-凝胶法制备CA-β-CD/SiO2-TiO2有机-无机杂化毛细管电色谱开管柱,并对其制备条件进行优化。采用扫描电子显微镜和红外光谱对开管柱的形貌和杂化材料的结构进行表征。利用制备的杂化开管柱在CEC-MS上对酪氨酸和色氨酸对映体混合物进行定性分析评价。     

基于主客体作用的多重刺激响应型超分子水凝胶的制备及性能

利用单-6-脱氧-6-氨基-β-环糊精(β-CDNH2)与双二茂铁亚甲基丁二胺季铵盐(FBI)之间的主-客体作用制备了一种性能特异的超分子水凝胶, 该水凝胶具有显著的热可逆性和pH刺激响应性, (NH4)2Ce(NO3)6的引入导致凝胶液化, 体系的颜色也由淡黄色转变为墨绿色. 扫描电镜结果表明, 在凝胶中胶凝剂β-CDNH2和FBI结合组成以带状纤维为特征的三维网络结构. 1H NMR, FTIR, XRD以及循环伏安等表征结果表明, FBI与β-CDNH2间的主客体包结作用和β-CDNH2分子间的氢键作用是凝胶形成并能稳定存在的主要原因.     

微纳尺度无机-有机杂化凝胶固定化木瓜蛋白酶研究

以吸附-絮凝耦合方法制备了微纳尺度的纳米TiO₂-聚丙烯酰胺(polyacrylamide, PAM)杂化凝胶固定化酶. 利用扫描电镜(SEM)、能谱面扫描(EDS)、粒度分析表征了杂化凝胶絮凝酶形貌、尺寸及分散性. 通过对酸碱度有效调控, 以及表面Zeta电位分析, 探寻了酶-纳米复合凝胶静电作用机制. 结果表明, 静电相互作用力对酶的负载和颗粒粒度分布影响较大, 在pH＝7.0, TiO₂和木瓜蛋白酶(papain, PA)质量比为7.5∶1时, 固定化酶负载量达121.84 mg/g, 负载率91.38%|杂化凝胶固定化酶尺寸约为0.444 μm左右, 固定化酶在杂化凝胶载体上高度分散. 该杂化凝胶絮凝酶经过5批次反应后相对酶活力能保持在50%以上. 可见由吸附-絮凝法制备的微纳尺度的杂化凝胶固定化酶, 分散性好, 稳定性好, 酶负载量高, 这是一种利用纳米材料和微纳结构进行固定化酶的新途径.     

PAMPS/SiO_2杂化水凝胶的合成及电场敏感性研究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为有机原料,正硅酸乙酯(TEOS)为无机原料,过硫酸钾为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过原位-凝胶水溶液聚合法合成了一系列不同二氧化硅含量和不同聚离子浓度的聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/二氧化硅杂化电场敏感性水凝胶.通过扫描电子显微镜(SEM)表征凝胶的结构,研究水凝胶在去离子水以及氯化钠溶液中的溶胀和消溶胀行为.结果表明,系列凝胶的平衡溶胀度介于224.9至325.6之间,复合凝胶的溶胀速率随TEOS用量的增加而降低;除理想杂化凝胶外,随着聚离子浓度的升高,凝胶在氯化钠溶液中的消溶胀速率逐渐减小.对凝胶的电场敏感性研究表明,当聚离子浓度大于氯化钠溶液浓度时,凝胶进一步溶胀,反之则消溶胀,其中杂化凝胶的再溶胀性能减弱,而消溶胀行为变得更为明显.同时制得的理想杂化凝胶,较纯有机凝胶具有更为理想的力学性能,最大抗压缩强度可达23.4 MPa.     

β-环糊精/聚乙烯醇/丙烯酸水凝胶对左氧氟沙星吸附性能及机理研究

以β-环糊精(β-CD)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸(AA)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用水溶液聚合法合成β-环糊精/聚乙烯醇/丙烯酸(β-CD/PVA/PAA)水凝胶。采用SEM、FT-IR和XRD对所制备的水凝胶进行分析,考察了外界环境因素对β-CD/PVA/PAA水凝胶吸附性能的影响,探讨了β-CD/PVA/PAA水凝胶对左氧氟沙星(LEV)的吸附动力学和吸附热力学行为。结果表明,所制备的β-CD/PVA/PAA水凝胶具有清晰的三维网络多孔结构;降低LEV溶液的pH值和吸附反应温度有利于β-CD/PVA/PAA水凝胶对LEV吸附反应的进行;干扰离子(Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺)的存在会在不同程度上影响β-CD/PVA/PAA水凝胶对LEV的吸附。β-CD/PVA/PAA水凝胶对LEV的吸附动力学过程符合准二级反应动力学模型(R²>0.9885、25℃时),边界层扩散和颗粒内扩散过程是整个吸附过程的主要控速步骤,吸附过程主要为化学吸附;与Langmuir和Temkin吸附等温模型...     

高强度聚乙烯醇/聚苯胺/聚吡咯/TiO2导电杂化水凝胶的制备与性能

本文以聚乙烯醇(PVA)、苯胺(ANI)、吡咯(Py)及钛酸丁酯(TBOT)为原料,通过溶胶-凝胶法、原位氧化聚合法及冷冻-融溶法一步得到聚乙烯醇/聚苯胺/聚吡咯/TiO 2(PVA/PANI/PPy/TiO 2)杂化水凝胶。结果表明,该杂化水凝胶具有优异的力学性能和导电性能。当n(ANI)∶[KG-*3/5]n(Py)=8∶[KG-*3/5]2(TBOT体积为100μL)时,其压缩强度高达2.45 MPa。同时,在外加电源的作用下,该凝胶能够使灯泡发光。当n(ANI)∶[KG-*3/5]n(Py)=2∶[KG-*3/5]8(TBOT体积为150μL)时,杂化水凝胶的电导率(0.25 S/m)最好。该杂化水凝胶有望广泛地应用在柔性可穿戴电子器件、安全离子电池、传感器和生物器件等领域。     

纳米复合水凝胶体系的设计合成与结构功能一体化构筑

纳米复合水凝胶(NC-Gels)因兼具有机相及无机相的优点,且具有独特的结构特征和理化性能,近年来已成为水凝胶领域的研究重点,在智能器件、生物医药、组织工程等领域有着广泛的应用前景.基于有机/无机杂化原理,通过交联点的结构与功能性设计和凝胶网络的可控构筑,获得了一系列力学性能优异并具有多重响应甚至智能化响应的NC-Gels,并提出了以有机微球或功能化杂化微球分别为交联点构建纳米复合水凝胶(OC-Gels)和杂化水凝胶(H-Gels)的新方法,探索了其在生物医学和智能传感领域等的初步应用.     

甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯与丙烯酰β-环糊精共聚水凝胶的合成及其性能研究

用不同的方法合成了两种结构不同的丙烯酰 β 环糊精酯 (β CD 3 A和 β CD 6 A) ,以此为单体与甲基丙烯酸N ,N 二甲氨基乙酯 (DMAEMA)通过氧化还原自由基引发聚合 ,合成出两类含 β 环糊精结构单元的新型水凝胶 .用核磁共振 ,红外光谱及元素分析对两种单体及共聚物的结构和组成进行了表征 .溶胀实验结果表明 ,两类水凝胶均具有较好的pH、温度及离子强度敏感性 ,且因其交联网络结构不同 ,其溶胀性能有所差异     

溶胶凝胶法制备β-环糊精聚合物/二氧化钛有机-无机杂化材料

通过烯丙基环糊精(allyl-β-CD)与丙烯酸(AA)的共聚合反应在环糊精聚合物链中引入了活性基团羧基, 运用溶胶-凝胶法制备了新型的环糊精聚合物P(CD-co-AA)/TiO₂有机-无机杂化材料. 溶剂抽提结果和FT-IR表明杂化材料中有机无机两相间存在着化学键. 通过XRD, SEM, TGA研究表明有机无机两相高度相容, 热稳定性能有大大的提高. 另外还发现, 在所制的材料中TiO₂的含量对材料的结构和性能有很大的影响, 当TiO₂的含量为60% (w)时, 材料表面均匀光滑, 有机无机两相相容性和材料的热稳定性能最好.     

AB2型β-环糊精功能单体及其水溶性超支化聚合物的合成与表征

为了得到结构确定的β-环糊精大单体并用于超支化聚合,通过对β-环糊精上6位伯羟基和2位仲羟基的多步功能化改性得到了同时含有Si—H和—CH CH2基团的AB2型β-环糊精大单体,并利用硅氢加成反应一步法合成了一种新型的水溶性超支化聚合物,其具有β-环糊精空腔和超支化空穴两种疏水单元,从而可构建出一种新颖的超分子体系.采用1H-NMR、13C-NMR、飞行时间质谱和元素分析对AB2单体及其聚合物的结构进行了表征.结果表明,单体和聚合物的结构与所设计的分子结构相符合.凝胶渗透色谱/多角度激光光散射(SEC/MALLS)联用仪测得该聚合物的数均分子量、分子量分布及特性黏数分别为36690、1.887和15.8mL/g.     

基于环糊精二聚体与紫精聚合物的包结作用制备超分子水凝胶

制备了对苯二甲酸连接的环糊精二聚体(α,α-CD Dimer)及紫精聚合物(VP), 利用α,α-CD Dimer与VP之间的主客体识别作用构筑了一种超分子水凝胶. ¹H NMR测定结果表明α,α-CD Dimer和VP的主客体相互作用是通过α-CD空腔和VP形成包结络合物进行的. 环糊精二聚体α,α-CD Dimer和聚合物VP凝胶体系的构筑受环糊精二聚体类型的影响, 同时该超分子水凝胶对有竞争作用的客体分子表现出响应性, 该超分子水凝胶在竞争性客体分子存在的条件下, 可发生小分子诱导的凝胶与溶胶转化行为. 此外, 该凝胶体系还具有良好的热稳定性.     

基于I_2催化的C-H键功能团化的研究进展

杂环化合物在医药、精细化工等领域具有广泛的应用价值.因此,开发高效的杂环构筑策略在有机合成中仍然具有强大的吸引力.近年来,基于I_2催化的直接C-H功能团化反应已发展成为构筑杂环化合物的重要方法之一.在此,按化合物的成键类型(C-C、C-N/O/S),综述近年来该领域的重要研究进展,并做总结与展望.     

TiO2-SnO2复合凝胶的结构表征及其吸附与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-SnO2复合凝胶,利用XRD、UV、IR谱对其结构进行了表征,研究了复合凝胶的组成对水、乙醇、丙酮、氨水蒸气平衡吸附量的影响,以苯酚溶液为模拟污染物测定了复合凝胶的光催化降解能力.实验结果表明,组成为n(TiO2)∶SnO2=80%∶20%的复合凝胶具有最强的吸附和光催化活性,对水蒸气、乙醇、丙酮气体的吸附以及对苯酚溶液的光催化降解能力均高于其它组成的复合凝胶.     

基于β-环糊精的有机小分子凝胶

环糊精是直链淀粉在环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的含有7个D-吡喃葡萄糖单元的环状低聚糖,具有斜截锥形空间立体结构,腔内疏水,腔外亲水。β-环糊精以其低廉的价格、良好的水溶性和生物相容性,在超分子化学领域得到广泛的应用。β-环糊精可用于凝胶的构筑,通常的方法是将β-环糊精接枝到高分子链上,再以得到的高分子链为凝胶因子构筑高分子凝胶。虽然基于β-环糊精的高分子凝胶得到了广泛的关注和研究,但是,直接以β-环糊精为凝胶因子构筑的有机小分子凝胶却鲜有报道。2010年,本课题组首次报道了一种基于β-环糊精和二苯胺的热致有机凝胶。此后,本课题组在β-环糊精有机小分子凝胶领域做了大量的研究工作。本文在实验室研究工作的基础上,首先介绍了β-环糊精有机小分子凝胶的分类和不同因素对凝胶形成的影响,然后深入探讨了β-环糊精有机小分子凝胶的形成机理,系统介绍了β-环糊精有机小分子凝胶的刺激响应性以及在药物载运领域的应用,最后,对β-环糊精有机小分子凝胶的发展前景进行了展望。     

聚酰亚胺／SiO_2杂化材料的硅核磁共振波谱和电光性质的研究

以含氟的二胺5,5’-(六氟异丙基)-二-(2-氨基苯酚)(6FHP)及二酐4, 4’-(六氟异丙基)-苯二酸酐(6FDA)或均苯四甲酸酐(PMDA)为单体,以分散红 1(DR1)为活性生色分子合成具有非线性光学特性的含氟聚酰亚胺,并采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法合成相应的聚酰亚胺／SiO2杂化材料．采用固态29 Si MAS NMR谱研究了含氟聚酰亚胺／SiO2杂化材料的交联结构,结果表明杂化材料中是以T3、Q3、Q4结构为主,说明在杂化材料中形成了交联网状结构．采用衰减全反射(ATR)测定了聚酰亚胺和杂化材料在832 nm处的电光系数,其值分别为 32、28、34和29 pm／V,结果表明具有较高的电光系数．     

DNA杂化水凝胶的构建及性能

以纯DNA水凝胶为主体,引入3种不同类型的杂化因子,依次对纯DNA水凝胶进行编码和结构改造,制备了DNA杂化水凝胶.研究了DNA杂化水凝胶的微观结构、机械性能和生物毒性.结果表明,二元编码因子(海藻酸钠/琼脂糖)DNA杂化水凝胶符合机械强度和生物安全效应双评价指标,生物安全性优异,且机械性能提高了3个数量级.本文研究结果为DNA水凝胶的编程改造提供了新思路,拓展了其在生物医学领域的应用.     

通过静电相互作用制备CdTe/SiO2纳米复合物

以四乙氧基硅烷(TEOS)为原料,在乙醇相中制备了尺寸为80nmSiO₂纳米粒子,用3-氨基丙基三乙氧基硅烷对SiO₂纳米粒子进行了氨基化.以巯基乙酸为配体,在水相中合成了CdTe纳米晶.通过静电相互作用,CdTe纳米晶被吸附到氨基化的二氧化硅球的表面上.研究了两种粒子复合后引起的CdTe纳米晶发光光谱的变化.