在云母晶面上应用“自下而上”和“自上而下”两种途径制造胶原蛋白纳米线阵列

以云母晶体的(001)晶面为基质,以天然Ⅰ型鼠尾胶原蛋白单体溶液为原料,分别考察了蛋白单体受基质规导进行"自下而上"的自组装过程,以及原子力显微镜探针对吸附在基质表面的蛋白膜层进行"自上而下"加工过程:(1)两种制备途径均能加工出结构精确可控的胶原蛋白纳米线阵列;(2)"自下而上"制备途径利用了蛋白单体和基质晶体在界面上互相识别并规范的"反相生物矿化"原理;(3)"自上而下"的加工利用了原子力显微镜接触模式下探针的"分子扫帚"机理。     

利用原子力显微镜探针的扫帚机理制备胶原蛋白纳米纤维阵列

利用原子力显微镜能够在微观尺度上对样品材料进行操控和加工的特性,发现并考察了一种自上而下的生物大分子纳米纤维阵列的制备方法。将50μg/mL的天然I型鼠尾胶原蛋白溶液在云母晶面上形成胶原蛋白膜层,接着在原子力显微镜的接触模式下,利用探针对溶液中的胶原蛋白膜层施加100~1000 nN的力时,可以将膜层加工成具有特定取向的蛋白纳米纤维阵列。单根纤维的高度约2~5 nm,宽度在150~350 nm之间。根据纳米纤维阵列的结构与探针扫描方式的关系,对探针的制样原理进行了探讨,验证了原子力显微镜接触模式下的“分子扫帚”机理。此制备方法为生产细胞培养器皿、制备高特异性的生物探针,合成新型微纳材料提供了一种可行技术。     

聚氧乙烯单晶介观力学性质研究

以固定于平整硅基底上的聚氧乙烯单晶为模型体系,利用原子力显微镜的成像功能定位单晶后,用探针压穿聚氧乙烯单晶层,测量单晶层的介观力学性质.结果显示,原子力显微镜探针压穿单晶层所需要的力值为50~200 n N,随着探针曲率半径、下压速率和聚氧乙烯与溶剂界面能的增加,压穿单晶层所需要的力值也随之增加.结合分子模型证明在压穿过程中聚氧乙烯分子被原子力显微镜探针挤压到单晶外部.另外,发现在相同的下压速率和拉伸速率下,将相同数目的聚氧乙烯分子链挤压出晶体的能量与拉伸出晶体所需要的能量接近,继而从能量角度建立了聚氧乙烯晶体微观力学性质与介观力学性质的联系.     

AFM诱导正十八硫醇在金基底上的选择性生长

扫描探针显微镜（SCCnningPF0boMICCOSCOPy,SPM）由于其极高的空间分辨能力和高度的可控性,已成为纳米尺度加工的有力工具［‘·’j．自Schneir等［’j报道原子级平整金基底的制备和用装备An针尖的扫描隧道显微镜（ScanningTunnelingMicroscoPy,STM）在基底上制备金纳米点以来,有关在All和HOPG等基底上制备由金点构成的任意图案的方法及用导电原子力显微镜（AtomicForceM卜roscopy,AFM）在HOPG和St基底上制备金点阵的工作已有许多报道［‘·’‘．用导电AFM和TaPPingmodeAFM”,’‘对St进行直接氧化可在其表面加…     

云母晶面上准外延生长的胶原蛋白纳米线阵列的性质研究

胶原蛋白纤维与同样具有周期性结构表面的羟磷灰石等矿物质晶体能够通过多种作用在介观尺度上相互识别,从而有效地进行规范骨骼、牙齿等器官生长的生物矿化.在本研究中,反相利用生物矿化原理,开发出一种与热壁外延生长(Hot wall epitaxy)技术效果相似的生物大分子纳米线阵列的简单制备技术,成功地将5～10 μg/mL的天然I型鼠尾胶原蛋白单体溶液在云母晶体的(001)晶面上培育成取向单一且长程有序的胶原蛋白纳米线阵列.原子力显微镜实验结果表明,纳米线阵列随胶原蛋白单体浓度增大而变得致密,但是单条纳米线的宽度与高度较为稳定,分别约为60.0和1.5 nm.有纳米线覆盖的云母晶面亲水性好,晶面接触角由25.8°降为9.5°.基于电子背面散射衍射和透射电子显微镜的分析表征结果,纳米线的取向应沿云母[110]方向, 更详实地验证了胶原蛋白纳米线的准外延生长机理.     

三维光子晶体的制备

三维光子晶体作为一种光子带隙材料在光学器件、化学生物传感以及信息传输和存储等方面具有广泛的潜在应用价值。自1987年三维光子晶体的概念被提出以来,科学家们一直致力于在实验室用不同的手段合成不同材料和不同结构的光子晶体。本文综述了近年来出现的一些三维光子晶体制备方法,大致分为3类：“自上而下法”（top-down method）、“自下而上法”（bottom-up method）和模板辅助法（template-assisted method）,并详细阐述了每种方法的代表性工作、适用范围以及各自的优缺点。     

硅表面分子刷图案化及生长DNA纳米管

结合“自上而下”和“自下而上”技术构建微纳米器件是目前纳米科学和技术领域追逐的目标之一。本文首先采用硅氢化反应在硅表面共价偶联引发聚合的活性基团,接着实施表面原子转移自由基聚合（ATRP）反应形成高分子刷poly（PEGMA）,采用“自上而下”的光刻技术在硅表面制备功能化的图案,最后利用“自下而上”的DNA自组装技术在图案部分原位生长DNA纳米管。上述组装过程通过多次透射反射红外光谱、凝胶电泳、透射电镜和扫描电镜进行了检测,证实了硅芯片表面定位生长DNA纳米管的可行性。     

含辣素衍生结构疏水缔合聚合物PAAH的合成、表征及溶液性质

以辣素功能结构单体N-（4-羟基-3-甲氧基-苄基）-丙烯酰胺（HMBA）为疏水单体,与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（NaAMPS）通过自由基胶束共聚,制得三元疏水缔合聚合物P（AM-NaAMPS-HMBA）（简称PAAH）. 采用紫外-可见光谱、核磁共振氢谱、热重分析及扫描电子显微镜对共聚物的结构及形貌进行表征,利用原子力显微镜对聚合物水溶液的微观形貌进行观察,并对其溶解性、疏水缔合性、耐温性及抑菌性能进行了研究. 结果表明,所得共聚物中疏水单体含量与投料比基本一致;PAAH具有良好的速溶性,当聚合物浓度超过一定值后,溶液黏度急剧增加,且随着疏水单体含量增加,疏水缔合性能增强;原子力显微镜观察证实了聚合物水溶液中网络结构的存在. 与未改性的P（AM-NaAMPS）（简称PAA）共聚物相比,引入具有生物活性且带有刚性苯环结构的HMBA单体可使PAAH共聚物热稳定性增强,耐温性能提高,并赋予其优良的抑菌性能.     

扫描探针显微技术在TiO2表面研究中的应用

对近年来扫描探针显微（SPM）技术（扫描隧道显微镜STM和原子力显微镜AFM）在TiO2表面的形貌、结构和物理化学性质研究中的应用进行了综述。     

Dip-pen刻蚀技术直接构建聚-L-赖氨酸纳米结构

Dip-pen纳米刻蚀技术(简称DPN技术)为在目标基底上沉积一个有序或连续的图案提供了一条简单而有效的途径,DPN技术是一种直接书写的扫描探针刻蚀技术,它使用原子力显微镜探针针尖,在一定的驱动力下,直接将化学试剂“墨水”转移到目标基底上．近年来,利用DPN技术已经成功地实现了多种“墨水一基底”组合。     

双亲性无规共聚物P（VM-co-AMPS）的自组装及其性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和苯乙烯类光敏单体7-（4-乙烯基苄氧基）-4-甲基香豆素（VM）为共聚单体,采用自由基聚合法制备了光敏性双亲共聚物P（VM-co-AMPS）。P（VM-co-AMPS）在溶剂水中自组装胶束化,用原子力显微镜（AFM）表征了自组装胶体粒子的形态、粒径及其分布。紫外光照使胶体粒子中香豆素基元发生光二聚反应,用紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）跟踪其光二聚交联过程,用光学显微镜考察了胶体粒子的乳化性能。结果表明：胶体粒子具有较好的紫外吸收性能和较好的乳化性能。该胶束制备工艺简单,条件温和,避免了溶剂的使用。     

含mPEG侧链的水溶性梳状聚合物的合成及其侧链受限结晶行为研究

采用大单体与小单体共聚的技术,通过自由基引发溶液聚合,合成了一系列水溶性梳状聚合物———聚丙烯酸接枝聚乙二醇单甲醚(PAA-g-mPEG).制备过程分两步进行,首先合成大单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯,然后将大单体与丙烯酸单体共聚,合成了梳状聚合物.通过控制反应条件,获得了一系列主链和支链组成比不同的接枝共聚物.用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)表征了共聚物的结构,并对其侧链的结晶行为进行了研究.采用差热扫描量热法(DSC)表征并分析了不同侧链长度的mPEG的热性能及其结晶情况.利用相差显微镜和原子力显微镜(AFM)观察薄膜的结晶形貌,表明梳状聚合物的侧链mPEG在受限条件下的薄膜结晶形貌为高度支化的晶体,初步分析了mPEG链长及其在共聚物中的重量百分含量对晶体形貌的影响.     

基于分子印迹聚合物的SPR传感器用于牛血清蛋白的检测

以牛血清蛋白（BSA）为模板分子、多巴胺为功能单体和交联剂、高碘酸钠为氧化剂，制备了BSA表面印迹表面等离子共振（SPR）生物传感器。通过聚丙烯酸（PAA）与BSA的氢键作用预先固定BSA，增加印迹效率，同时在聚多巴胺表面非印迹区域修饰部分水解的聚（2-甲基-2-噁唑啉）（PMOXA-EI）抵抗蛋白质的非特异性吸附。通过X射线光电子能谱、原子力显微镜、可变角光谱椭偏仪和静态水接触角对制备的BSA表面印迹SPR生物传感器进行表征。对质量浓度为0.1～10μg/mL的BSA水溶液进行SPR吸附研究，检测限和定量限分别达到了53 ng/mL和161 ng/mL。以β-乳球蛋白、卵白蛋白、溶菌酶和细胞色素C为参比蛋白进行选择性研究，相应的选择性系数分别达到了4.43、3.45、3.17和3.64。上述5种蛋白混合溶液中BSA的检测回收率为97.5%～102.5%。     

胶原蛋白组装过程原子力显微镜的观测

阐述一种特殊胶原蛋白物质的组装过程,即加入1α-酸性醣蛋白后形成的纤维长距胶原蛋白.通过透析改变胶原蛋白溶液与α1-酸性醣蛋白混合液的pH值,在不同的pH值阶段利用原子力显微镜法(AFM)来辨析稳定的中间结构,获得可靠且分辨率高的样品图像.从而观察到了每个阶段中间纤维的形态和直径.结果表明纤维长距胶原蛋白形成过程中存在明显的中间体.     

扫描离子电导显微镜的原理及应用

扫描离子电导显微镜(SICM)是一种扫描探针显微技术,通过测定超微玻璃管探针的离子电流,它能够非接触地扫描样品表面,进而研究样品的形貌及性质。SICM具有成像分辨率高、探针易于制备和对被成像物体无损伤等特点,特别适用于研究生理条件下的活体细胞,是一种与扫描电化学显微镜及原子力显微镜互补的扫描探针显微镜技术。SICM能够对软界面及表面,如活细胞表面的显微结构,进行高分辨率成像;并能够与其它技术联用,研究细胞形貌与功能的关系;还能控制沉积特定分子,实现纳米尺度的显微操作与加工。本文对SICM的发展历史、仪器构造、基本原理及应用进行了综述。     

烷基糖苷掺杂的共轭聚合物纳米粒子在比率型核黄素检测中的应用

以烷基糖苷（APG）作为掺杂剂,聚（9,9-二正辛基芴基）（PFO）为荧光聚合物,利用烷基糖苷所特有的表面活性剂性质制备了荧光亮度和稳定性好的半导体聚合物纳米粒子（SPNs）,APG@PFO。利用SPNs与核黄素间的荧光共振能量转移作用（FRET）,将所制备的荧光探针用于构筑比率型核黄素传感器。得益于SPNs良好的光物理特性、独特的“线团”结构和“分子导线”作用的信号放大效应,所制备的核黄素探针具有较高的灵敏度。较大的荧光比值变化使得所制备的探针适用于可视化检测。本研究使用“乐高”拼图零件和香烟过滤嘴,搭建了便携式可视化检测装置。探针用于市售维生素片中核黄素的荧光和可视化检测,结果令人满意。     

原子力显微镜在生物大分子结构研究中的应用进展

评述了原子力显微镜（ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,ＡＦＭ）的成镜模式与探针技术的发展以及在脱氧核糖核酸、蛋白质和多糖等生物大分子结构研究中的应用进展,并展望了原子力显微镜在此领域的发展前景。     

表面自由基链转移反应制备超萍聚合物膜

研究了通过自由基链转移反应原位接枝聚合物膜。所得聚合物膜经红外（FT- IR）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、接触角及椭圆偏光测量 进行了表征。两种单体如苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚合时,改变单体对的组成, 可以得到不同亲水亲油性质的表面。     

鱼精蛋白-siRNA不同形貌复合体的制备、 结构及药效学分析

利用涡旋混匀及室温孵育的方法制备了不同形貌的鱼精蛋白-siRNA复合体, 并利用聚丙烯酰胺凝胶电泳结合银染、 原子力显微镜和透射电子显微镜等手段进行了结构表征. 结果表明, 鱼精蛋白可以和不同的siRNA分子以不同的质量比形成球形和纤维状鱼精蛋白-siRNA复合物. 在此基础上, 利用Mg²⁺等金属离子探针, 确认鱼精蛋白与siRNA的磷酸-戊糖骨架之间通过静电力发生作用. 利用原子力和透射电子显微镜表征了鱼精蛋白-siRNA复合体的形貌和结构特征; 利用激光纳米粒度仪测量了该复合体的粒径; 并进一步比较了黑色素瘤细胞对不同形貌复合体的吞噬及药效学特征.     

表面自由基链转移反应制备超萍聚合物膜

研究了通过自由基链转移反应原位接枝聚合物膜。所得聚合物膜经红外（FT- IR）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、接触角及椭圆偏光测量 进行了表征。两种单体如苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚合时，改变单体对的组成， 可以得到不同亲水亲油性质的表面。