基于可控定向PVDF电纺纤维构建细胞相容性的三维微环境

三维电纺纤维在生物医学领域, 如生物传感、 药物控制释放与组织工程等方面具有良好的应用前景. 然而, 现有的电纺技术在制备结构、 孔隙率与形貌均可调节的三维定向电纺纤维方面还存在一定不足. 因此亟需开发一种新型的电纺丝工艺以制备三维定向电纺纤维. 本文通过改进传统的电纺丝工艺, 开发了一种简单高效制备三维定向聚偏氟乙烯(PVDF)的电纺丝制备技术. 所制备的三维定向纤维的形貌、 直径及纤维密度均可控. 体外细胞实验结果表明, 该类三维定向纤维具有良好的生物相容性, 能够促进细胞活性, 诱导细胞沿着纤维的方向生长. 此外, 研究结果还表明, 将该三维定向纤维作为细胞培养支架时, 细胞的增殖高于利用传统的二维纤维膜. 该制备技术将极大地拓宽三维定向纤维在三维细胞培养、 组织工程及疾病诊断等生物医学领域的应用.     

基于定向电纺纤维膜的可调制偏振片的制备

基于定向静电纺丝技术制备了高取向性有序纤维薄膜, 利用有序纤维对液晶分子取向的诱导, 构建了可调制散射型偏振片. 填充混合液晶的有序聚甲基丙烯酸甲酯纤维薄膜在可见光范围内, 表现出明显的偏光特性. 混合液晶中光敏性偶氮液晶4-正丁基-4'-甲氧基偶氮苯在360 nm紫外光照射下进行顺反异构转变, 诱导混合液晶发生从各向异性到各向同性的相变. 利用混合液晶光致相变与有序纤维的耦合, 实现了薄膜偏光特性的光控切换.     

锂锌铁氧体微纳米纤维的电纺制备及吸波性能（英文）

采用静电纺丝技术结合后续热处理制备了尖晶石型Li_(0.35)Zn_(0.3)Fe_(2.35)O_4微纳米纤维.利用差示扫描量热(DSC)-热重分析(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段研究了煅烧温度(700,800,900,1000℃)对产物物相和形貌的影响;利用矢量网络分析仪分析了纤维状产物的吸波性能.研究结果表明,Li_(0.35)Zn_(0.3)Fe_(2.35)O_4在700℃及以上温度煅烧后可生成单一尖晶石结构.随着煅烧温度的升高,产物依次呈现出微纳米纤维状、三维网络状、竹节状和颗粒状的微观形貌.随着匹配厚度增加,微纳米纤维状Li_(0.35)Zn_(0.3)Fe_(2.35)O_4的最低反射率向低频移动,在8 GHz以下的最佳匹配厚度为6 mm,在此厚度下吸波性能优良,最低反射率为-26 d B,对应的吸收频率为5.0 GHz,低于-10 d B的吸收频带为4.0~8.0 GHz,带宽为4 GHz.     

同轴电纺超细纤维膜构建人工血管材料

以右旋糖酐(DEX)为芯、聚乙二醇-b-聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)(PELCL)为壳,经同轴电纺制备DEX/PELCL超细纤维膜。在该电纺纤维内芯分别负载血管内皮生长因子(VEGF)和血小板衍生生长因子(PDGF-bb),并以此构建双层超细纤维膜人工血管支架。4 w的释放结果表明,VEGF和PDGF-bb均表现出突释现象,含有肝素的VEGF样品释放量有所下降。大鼠腹主动脉移植实验表明,载有VEGF和PDGF-bb的超细纤维膜可以用于构建双层人工血管。     

可控核/壳结构聚合物电纺纤维的制备与应用

核/壳结构纳米纤维是一种兼具核层与壳层优异性能的功能化复合纤维, 通常具有优于核层和壳层自身的性能, 如可控的机械强度和较好的热传导系数等。其特殊的结构极大地提高了纤维的使用价值, 拓宽了纤维的应用领域, 因此, 核/壳结构纳米纤维成为纤维领域的研究热点之一。静电纺丝技术因其简单有效的特点, 近些年来在众多纳米纤维制备技术中一直备受关注, 制备结构和形貌可控的核/壳结构纤维的方法对于指导其在实际中的应用尤为重要。本文系统介绍了以静电纺丝技术制备核/壳结构纳米纤维的方法, 主要包括单喷头相分离法、同轴静电纺丝法、乳液静电纺丝法以及模板法, 重点讨论了影响核/壳结构的主要因素以及核/壳结构对纤维性能的影响。综述了近几年来国内外关于可控核/壳结构电纺纤维制备的研究新进展及其在药物缓释体系、组织工程支架、多功能敷料、污水处理材料、疏水性材料等领域的潜在应用价值。     

无细胞多酶系统的模块化构建（英文）

无细胞多酶催化是绿色生物制造领域的新兴技术之一.该技术通过设计和构建新的多酶合成路线,使得一些从天然途径难以获得的化学品的生产成为可能,具有广阔的应用前景.尽管无细胞多酶系统的构建具有高度的灵活性和可调性,但如何实现人工系统中多酶反应的兼容性和协同性仍是目前多酶体系构建的难点.针对这一难题,模块化构建和优化无细胞多酶体系的策略近年来受到广泛关注.尽管该策略已被应用于实践,但人们对于模块化的概念仍存在不同的理解.本文通过功能性来定义多酶模块,一个模块通常指共同作用并执行特定功能的一组酶,且同一模块内部的酶与酶之间应具有紧密的互作关系.另外,多酶体系的模块化还发生在从分子到反应器等多个不同的水平.介绍了自然界中的多酶模块,包括途径水平和分子水平的多酶模块,并简要介绍了这些天然模块的特点和功能.途径水平的多酶模块主要指生物体中一些承担特定生理生化功能的多酶反应(如糖酵解、糖异生、柠檬酸循环等).分子水平的多酶模块则主要包括多酶复合物和模块化酶,重点介绍了丙酮酸脱氢酶复合体、纤维小体、嘌呤体和非核糖体多肽合成酶等典型的例子.本文还梳理了近年来模块化构建人工无细胞多酶体系的重要进展,并根据模块在...     

抗污染PVA/PVDF电纺纳米纤维复合超滤膜的制备及过滤性能

以聚对苯二甲酸二醇酯(PET)无纺布为基底,聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维为支撑层,聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜为分离层,采用静电纺丝法制备超滤膜,并用水/丙酮混合溶液对复合纳米纤维膜表面进行溶液处理,再加入戊二醛交联改性得到致密分离层.采用扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了复合超滤膜的表面,用水接触角(WCA)表征复合超滤膜的亲水性.在0.02 MPa恒压下死端过滤油/水乳液,测试复合超滤膜的过滤性能.结果表明,最优条件下制备的复合超滤膜死端过滤油/水乳液的通量为(42.50±4.78)L/(m~2·h),截留率达到(95.72±0.33)%;循环使用5次后,依然具有较好的过滤性能,常压下死端过滤复合超滤膜的纯水通量为(3469±28)L/(m~2·h).     

聚丙烯腈电纺纤维的功能化

聚丙烯腈是一种性能优异、应用广泛的成纤聚合物,静电纺丝技术则可用于制备聚丙烯腈纳米纤维,本文对聚丙烯腈纳米纤维的功能化进行了综述.通过表面仿生修饰、碳纳米管填充等方法改性的聚丙烯腈电纺纤维被尝试作为酶固定化的载体材料,在显著提高载酶量的同时,能大幅度提高酶活性.糖基功能化的纳米纤维对特定的蛋白质具有较高的识别效率,可望用于蛋白质的分离与纯化.卟啉化的聚丙烯腈电纺纤维则在显示出荧光特性的同时,在催化、传感等方面具有潜在的应用前景.     

高活性甲醇氧化电催化剂Pt-Pd纳米合金的组分可控合成（英文）

Pt纳米粒子由于其本身独特的物理、化学性质以及能够同时促进氧化和还原反应,在工业生产和商业设备中(尤其在直接甲醇燃料电池中)广泛用作重要的电催化剂.然而,Pt作为贵金属在自然界中的含量极其稀少,价格昂贵;另外,甲醇氧化反应中产生的中间产物CO很容易市Pt纳米粒子中毒而失活.因此,迫切需要一种Pt用量少,催化性能高的材料.一制备高活性比表面积的Pt纳米颗粒,可以有效提高Pt利用率.另外,调控纳米粒子使其裸露特定的晶面、边、角以及缺陷也能有效提升催化性能.还可以采用Pt纳米粒子结合其它金属元素形成双金属合金,如,Pt-M(M=Pd,Au,Ag,Ru,Fe,Co,Ni,等)催化剂,可以在减少Pt元素用量的同时有效提升催化活性.在众多可供选择的元素中,Pd相对于Pt价格低廉,但两者具有相近的物理、化学性质以及较高的电催化性能,使Pt-Pd纳米合金呈现十分优异的电催化性能.研究表明,Pt-Pd纳米合金在酸性和CO环境中能有效催化有机小分子电氧化过程.另外,在酸性环境中,用Pd替代Cu,Ag,Co或Ni,可以有效减少催化剂的腐蚀.本文在乙二醇溶液中同时还原K_2PtCl_4和Na_2PdCl_4,在110°C反应5 h制备出超细的Pt-Pd纳米合金.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及能谱仪(EDS)对合金进行表征,从而确定产物为尺寸4 nm左右的Pt-Pd纳米合金,且通过改变金属前驱体的投料比可以有效调控Pt-Pd合金组分(按元素比例分别表示为Pt1Pd3,Pt1Pd1,Pt3Pd1).采用循环伏安法、线性扫描伏安法以及计时安培法等多种手段测试样品在0.5 mol/L H_2SO_4和0.5mol/L CH_3OH的酸性环境中(50 mV/s)电化学性能,并与商业Pt/C进行比较.结果表明,合金的催化性能和组分密切相关,当Pt元素的含量为75%左右时,Pt-Pd纳米合金表现出最佳的催化活性和稳定性,其中Pt_3Pd_1的电催化质量活性可达商业Pt/C的7倍之多.我们把Pt-Pd纳米合金的催化性能对其组分的依赖性归结为甲醇氧化反应中的双官能团机制,反应中,Pt可有效催化甲醇脱氢产生Pt-CO,Pd则催化水脱氢形成Pd-OH.当Pd含量减少时,Pt表面的水脱氢反应只有在高电位才能发生,从而降低催化效率;而Pd含量过多,则会抑制Pt催化甲醇的脱氢反应,使催化效率大大降低.因此,只有适宜Pt/Pd比例,才能有效提升催化效率.     

基于电纺纳米纤维的固相萃取技术

纳米纤维极具优越固相萃取介质的潜质,基于纳米纤维的固相萃取法( Nanofibers based solid phase extraction, NFs-SPE)已成为新兴的样品预处理技术。本文在评述NFs-SPE在食品、环境样品、生物样品等实际样品检测应用的相关研究基础上,提出纳米纤维的分子结构和形态结构与目标物吸附效能之间存在着“结构”-“效应”关系,这将是明确纳米纤维高效吸附目标物的机理的关键突破口。     

直接电沉积具有枝晶壁的三维多孔Pt（英文）

在室温下用氢气泡动态模板阴极沉积法直接快速制备了由枝晶构成的三维多孔铂膜(3D PDPFs)。研究了沉积时间、电解质和基底等实验参数的影响。采用扫描电镜和X射线衍射对沉积的3D PDPFs进行了表征。3D PDPFs对甲醇电催化氧化具有高催化活性,并且该材料在吸附吡啶后具有表面增强拉曼散射(SERS)效应,其在修饰单层n-十二烷硫醇后表现出超疏水性能。该研究为3D PDPFs的制作提供了一种简单的新方法。     

基于液相法二维异质结的空间结构可控制备（英文）

近年来,二维材料异质结构的兴起进一步促进了二维材料领域的发展。在异质结构中,不同组分的界面作用或耦合效应会产生有趣的现象和特殊的性质。目前发现除材料组分外,空间结构也是影响异质结构总体性质的重要因素。尽管诸如干法转移和气相生长的固相法能够将原始或高度结晶的二维晶体制备出空间可控的异质结构,但是它们在很大程度上受限于低产率和高成本的缺点。相比之下,液相法虽然产物质量相对较低,但更适用于大规模生产功能性异质结构。然而,如何对组分的三维空间布局进行精确控制仍是目前液相法亟待解决的问题。在这篇综述中,我们介绍了通过湿化学法制备二维异质结构的最新进展,聚焦于对二维异质结构空间布局的控制。在本文的末尾,我们还讨论了此领域面临的挑战和潜在的机遇。     

环己烯可控选择性催化氧化的最新进展（英文）

环己烯是一种价格低廉易得的大宗化工原料,通常由苯选择性加氢来合成.该化合物虽然分子结构简单,但却有两个不同的反应位点.随着反应所发生的位点与反应深度的不同,环己烯的氧化反应可生成一系列不同氧化程度与官能团的产物的混合物.环己烯双键的氧化反应,可生成环氧环己烷,而环氧环己烷进一步水解,则生成1,2-环己二醇,其中,随着使用不同催化剂导致的反应机理差异,产物可分别为顺式或反式结构.在强氧化剂作用下,环己烯双键充分氧化,可生成己二酸.环己烯烯丙基C-H键氧化,则可随着反应深度的不同分别生成2-环己烯醇与2-环己烯酮.上述环己烯氧化产物都是重要的有机化工中间体.其中,环氧环己烷是农药杀螨剂的主要原料,也用作合成表面活性剂、橡胶助剂等有用产品;1,2-环己二醇可用于合成化工中间体邻苯二酚;环己烯醇与环己烯酮是生产除草剂、香水、药物的原料;己二酸则是合成重要产品尼龙-6,6的原料.因此,随着市场需求的变化,对环己烯氧化反应进行选择性控制,提高其中某种产物的选择性,是重要的化工合成技术,有着巨大的应用潜力;从而控制反应历程与深度是有机化工合成工艺研究中最具有挑战性的研究课题之一,有很好的科学意义.目前,人们对环己烯的选择性控制氧化反应已进行了广泛的研究.该反应可使用金属催化剂,包括铁、钴、镍、锰、铬、钒、钨、铜、钛、金、银、铋、锇、钼、镉等;也可以使用无金属催化剂如磺酸、2,2,2-三氟苯乙酮、类石墨相碳化氮(g-C3N4)等.反应可使用化学氧化剂,如间氯过氧苯甲酸、醋酸碘苯、过氧叔丁醇等,也可使用更加清洁的过氧化氢、分子氧.研究表明,催化剂的种类、用量,以及反应溶剂、温度、氧化剂等一系列外在条件,可以影响环己烯氧化反应的选择性.本文以反应所使用的氧化剂归类,总结了该课题的最新研究进展,以期对从事环己烯可控选择性氧化的学术与工业研究人员有所帮助.     

电化学合成氨基酸类化合物的研究进展（英文）

氨基酸类化合物在现代医药化学研究和药物设计开发方面具有非常重要的作用,一直以来,开发高效的合成方法学来制备这些氨基酸类化合物的研究吸引了化学家们广泛的研究兴趣.另一方面,近些年电化学反应逐渐兴起成为一种绿色可再生的合成手段,是有机合成化学领域的研究热点,其在氨基酸的合成方面的应用也受到了极大的关注.本综述第一次较为系统全面地总结了近些年有关电化学手段合成氨基酸的研究进展,讨论了这些电化学方法在合成氨基酸类化合物方面的实际应用的可行性、具备的优势以及存在的一些局限,为氨基酸绿色合成方面的研究提供了一定的参考.     

低压近场静电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列的制备及压力传感性（英文）

利用低压近场静电纺丝技术制备了ZnO/PVDF(聚二偏氟乙烯)微米纤维平行阵列,通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对ZnO/PVDF微米纤维进行了表征.该复合纤维的平均直径约为40μm.EDS分析测试证明ZnO纳米颗粒已经掺杂进入了平行微米纤维中.压电性能和电学性能测试结果表明,ZnO/PVDF微米纤维阵列的压电性能增强.研究结果表明,近场电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列在压电型压力传感器和纳米发电机领域具有潜在的应用价值.     

层剥离MWW结构分子筛的直接可控合成（英文）

分子筛是一类重要的催化材料,在石油和煤制化学品工业中应用广泛.目前,国际分子筛协会结构委员会确认的248种分子筛骨架结构中的19种已经商业化应用,如FAU, MFI,*BEA, MOR和MWW.具有多层结构的MCM-22是MWW结构分子筛的典型代表,已应用于苯与乙烯液相烷基化制乙苯.然而,烷基化反应主要发生在位于MCM-22分子筛晶体外表面的半超笼内,位于10元环孔道和12元环超笼内的酸性位对乙烯转化率几乎没有贡献.因此,有必要制备能够容纳更多半超笼的具有超大外比表面积的新型MWW结构分子筛.厚度仅2.5 nm的单层MWW结构分子筛ITQ-2具备以上特征,但是其较弱的酸性质及复杂的制备过程使其无法工业应用.受到采用具有长碳链的双子季铵阳离子两亲性有机结构导向剂直接合成层状MFI分子筛的启发,其有机结构导向剂同时起到导向MFI结构和抑制晶体沿b轴方向生长的作用.类似地,层剥离MWW结构分子筛也被直接合成出来,但所得材料的催化性能不理想,且有机结构导向剂不易得.通过对MCM-22分子筛的结构分析发现,其合成态是由多个MWW结构层有序组装而成,可以通过溶胀处理增大层间距,削弱层间相互作用,经...     

温和条件下制备形貌可控的羟基磷灰石（英文）

在温和条件下采用简单的实验方法成功制备出不同结构和形貌的羟基磷灰石(HAP)纳米粒子。采用沉淀-水解两步法,以PEG和PVP为表面活性剂,在沉淀步骤制备出前驱体CaHPO_4粒子,然后在100℃、常压条件下水解获得高结晶度的HAP纳米棒。采用PEG制备的纳米棒形貌均匀、纵横比高;采用PVP制备的纳米棒尺寸范围较宽且尺寸较小。直接采用一步沉淀法也能够成功制备出HAP纳米粒子。采用PEG制备出麦穗状的纳米粒子;采用PVP制备出尺寸小的纳米棒和纳米粒子混合物。HAP纳米晶的结构和形貌因制备条件不同发生很大变化,故而控制其合成,有望用于生物医药领域。     

基于电纺PNIPA-AA/PCL纤维基底的细胞膜片制备

将N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）与丙烯酸（AA）通过自由基聚合得到AA接枝改性的聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA-AA）。然后将PNIPA-AA与聚己内酯（PCL）混合电纺制备PNIPAAA/PCL温敏纤维。采用核磁共振波谱与傅里叶红外光谱分析聚合物的化学结构,通过变温红外光谱与紫外-可见分光光谱检测聚合物的温敏性;通过扫描电镜与水接触角观察电纺纤维基底的形貌与温敏性;最后以小鼠成纤维细胞（C3H/10T1/2）为模型细胞,研究PNIPA-AA/PCL纤维基底对细胞膜片的形成与脱落的影响。结果表明,PNIPA-AA的低临界溶解温度（LCST）为33.6℃,可电纺性较好;PNIPA-AA/PCL温敏纤维在高温（37℃）下疏水程度更高,低温（20℃）下水浸润速率更快;该温敏纤维基底可促进小鼠胚胎成纤维细胞（C3H/10T1/2）增殖和细胞外基质（ECM）分泌,仅需10 min降温即可使形成的细胞膜片完全分离,且脱落后膜片完整性与功能性保持完好。