非对称流场流分离技术在纳米材料及生物分子表征方面的应用

场流分离作为一类分离技术可分离、提纯和收集流体中的悬浮物微粒,它是将流体与外场联合作用于待分离物质,利用样品质量、体积和密度等性质的差异实现分离,然后利用分离物质的保留性质来确定样品颗粒粒径及分布、分子量等性质。其中非对称流场流分离能够提供连续的、高分辨率的分离,近年来越来越受到科研人员的欢迎。本文介绍了场流分离的分类及其原理,重点介绍了非对称流场流分离的原理及其应用,包括非对称流场流分离的影响因素及与其他分离技术的比较;最后总结了该技术的发展趋势。     

纳米材料及其光学特性

纳米材料是纳米科学技术的重要发展方向之一。本文综述了纳米材料线性和非线性光学等特性的研究进展，以期使纳米材料的光学特性得到更加深入细致的研究。     

肽基纳米材料及其应用

近年来,肽类超分子自组装合成纳米材料受到了广泛研究和关注,已成为纳米材料科学研究的前沿领域之一。肽基纳米材料因其良好的生物相容性以及结构和功能的多样性,在材料学、组织工程、生物工程及药物传递等方面展示出巨大的应用潜力。本文综述了肽类自组装纳米材料制备的最新研究进展,重点介绍了疏水性二肽、类表面活性剂多肽、Aβ多肽片段、烷基链修饰多肽等通过非共价键作用自组装形成的不同结构的纳米材料,包括纳米管、纳米纤维、纳米囊/球、纳米水凝胶等;同时,介绍了多肽自组装机理模型及其分子动力学模拟方面取得的研究成果;最后总结了肽基纳米材料在金属/半导体材料、生物传感器、组织修复材料及药物传递等领域的应用现状及今后重点研究的方向。     

二硫化钨纳米材料的应用研究现状

近年来,二硫化钨作为具有类石墨烯结构的二维材料,由于具有优异的电学、光学和催化性能得到了广泛研究.本文介绍了二硫化钨纳米材料的结构性质,并综述了二硫化钨纳米材料在润滑材料、催化领域、能量储存、光电器件和微波吸收领域的应用研究现状,最后总结了二硫化钨纳米材料研究中存在的问题,并展望了其发展前景.     

石墨碳纳米材料光学性质在生化传感领域的应用

石墨碳纳米材料因其特殊的光学性质而受到广泛关注。石墨碳纳米材料最引人注目的光学性质之一是其独特的拉曼性质,作为拉曼探针,石墨碳纳米材料在对于复杂生物样品,极端测试条件和定量拉曼检测方面都有很好的应用;除了拉曼性质以外,单壁碳纳米管(SWNTs)独特的近红外二区(NIR-II,1000-1700 nm)荧光性质,具有穿透深度大、分辨率高的荧光成像特点,在生物活体成像领域也得到了很好的应用。除了光致发光特性,石墨碳纳米材料还具有优异的光热转换效应,同时具有比表面积大的特点,被广泛应用在针对肿瘤的热疗及其它疗法协同治疗当中。除此之外,石墨碳纳米材料还是一种高效的信号传导基底,可以猝灭激发态的染料和光敏剂,利用该类性质设计的生物传感器和纳米药物,显现出高灵敏、高选择性的特点。本文主要结合本课题组的工作,总结和探讨了石墨碳纳米材料作为光学探针、光热材料和信号传递基底在生化传感领域的应用。     

纳米材料生物效应及其毒理学研究进展

纳米科学与信息科学和生命科学并列, 已经成为21世纪的三大支柱科学领域. 由于纳米材料独特的物理化学性质, 纳米尺度及纳米结构的材料乃至器件, 已逐渐走出实验室, 进入人们的生活. 这些具有独特物理化学性质的纳米材料, 对人体健康以及环境将带来的潜在影响, 目前已经引起科学界, 乃至政府部门的广泛关注. 文中分析综述了几种纳米材料(纳米TiO₂、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及超细铁粉)目前已取得的部分生物效应及毒理学的研究结果, 包括纳米材料在生物体内的分布、作用的靶器官、纳米材料引起的细胞毒性、细胞凋亡等. 文中还评价了纳米颗粒的生物毒性. 纳米颗粒的尺寸越小, 显示出生物毒性的倾向越大; 尽管碳纳米管是由石墨层卷成的圆筒, 但是根据石墨的安全剂量来外推碳纳米管的安全剂量是不可行的, 碳纳米管的生物毒性远大于石墨粉; 表观分子量高达60万的水溶性纳米碳管, 在小鼠体内却显示出小分子的生理行为; 一种正在研究的磁性纳米颗粒在动物体内显示出迅速团聚、堵塞血管等现象. 纳米材料在生物体内呈现出的这些生理现象, 仅利用现有的知识尚无法解释. 最后还介绍了纳米物质生物效应(包括毒理学, 安全性)研究的部分实验方法; 展望了该新领域今后的发展方向和亟待研究的重要问题.     

基于功能纳米材料的灵敏生物传感策略

21世纪的第一个十年被称为＂传感的十载＂.功能纳米材料为灵敏的生物传感器件（包括光学和电生物传感）的制备提供了优秀的平台.这方面的大多数工作主要聚焦于不同纳米材料的生物功能化,例如金属纳米粒子、半导体纳米粒子和碳纳米粒子,功能化方式包括物理吸附、静电结合、特异性识别或共价键合.这些生物功能化纳米材料可以用作催化剂、电导体、光发射剂、载体或示踪剂,以获取被放大的检测信号、稳定的识别探针或生物传感界面.设计的信号放大策略已经极大地促进了不同领域中稳定、特异、具有选择性和灵敏的生物传感器的发展.本文介绍了基于功能纳米材料的一些生物传感新原理和检测新策略,也讨论了纳米材料的生物功能化方法和生物传感在蛋白质的免疫分析、DNA检测、糖分析和细胞传感中的应用.     

纳米材料研究进展Ⅱ：纳米材料的制备,表征与应用

本文综合介绍近十年来纳米材料的制备，表征与应用，探讨了各种方法的特点与适用性。     

二维纳米材料用于生物传感的研究

生物传感技术广泛地应用于疾病诊断、临床治疗、环境监测、食品安全等领域.由于二维纳米材料具有独特的物理和化学性质,使其在生物传感领域的应用研究快速发展.本文首先介绍了二维纳米材料的晶体结构和合成方法,然后总结了基于比色、荧光、液滴微流控和微流控纸基等方法与二维纳米材料结合,应用于生物传感的最新研究进展,最后对未来的发展做...     

纳米材料在生物医学领域的应用

目前应用于生物医学中的纳米材料的主要类型有纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料等.纳米材料在生物医学的许多方面都有广泛的应用前景.     

光响应Janus粒子体系的构建与应用

Janus粒子通常由两种或两种以上不同物理或化学性质的部分组成,其结构的不对称性导致了粒子形貌和性质具有不对称性。与“静态”Janus粒子相比,具有刺激响应性的“动态”Janus粒子能够与环境发生相互作用,在外界刺激下表达特殊功能。光响应Janus粒子是一类可以在光刺激下发生特定响应的Janus粒子,其两侧不同的组成不仅可以结合多种类型的光响应性,也能与其他类型的刺激响应进行配合,从而实现对特定体系的精确调控。由于光能易于调节的特性,光响应Janus粒子可以与无机纳米团簇或有机官能团产生特定反应,具有光热效应、色彩调节、光动力治疗等独特特性。它们还可以应用于药物递送、生物传感与成像、微纳米马达和光致发光等领域,为解决生物医学和光学器件相关的问题提供了新的方法。本文主要介绍光响应Janus粒子近期发展的制备方法,并着重阐述其独特调控机理以及其在生物医药、发光材料等领域的突出应用,最后对目前该领域的发展前景做出展望。     

Carbon Nanozymes: Enzymatic Properties,Catalytic Mechanism,and Applications

Nanozymes have advantages over natural enzymes, such as facile production on large scale, long storage time, low costs, and high stability in harsh environments. Carbon nanomaterials (CNMs), including fullerenes, carbon nanotubes, graphene, carbon quantum dots, and graphene quantum dots, have become a star family in materials science. As a new class of nanozymes, the catalytic activity of CNMs and their hybrids has been extensively reported. In this Minireview, recent progress of CNMs based artificial enzymes, focusing on those with peroxidase‐like activity, has been summarized. The enzymatic properties, catalytic mechanisms, and novel applications of CNM nanozymes in sensing, therapy, and environmental engineering are discussed in detail. Additionally, we also highlight the remaining challenges and unsolved problems. With the fast development of bionanotechnology, the unique enzymatic properties and advantages of CNM nanozymes have received much attention and will continue to be an active and challenging field for the years to come.     

Strictly Biphasic Soft and Hard Janus Structures: Synthesis,Properties, and Applications

Janus structures, named after the ancient two‐faced Roman god Janus, comprise two hemistructures (e.g. hemispheres) with different compositions and functionalities. Much research has been carried out over the past few years on Janus structures because of the intriguing properties and promising potential applications of these unusually shaped materials. This Review discusses recent progress made in the synthesis, properties, and applications of strictly biphasic Janus structures possessing symmetrical structures but made of disparate materials. Depending on the chemical compositions, such biphasic structures can be categorized into soft, hard, and hybrid soft/hard Janus structures of different architectures, including spheres, rodlike, disclike, or any other shape. The main synthetic routes to soft, hard, and hybrid soft/hard Janus structures are summarized and their unique properties and applications are introduced. The perspectives for future research and development are also described.     

离子交换法合成钴酸锌纳米空心材料及磁性

采用所合成的四氧化三钴纳米立方颗粒作为前驱体,在相对低温的水热条件下,通过反应体系中自身存在的扩散作用和离子交换作用,可控制备了钴酸锌纳米空心材料。利用SEM、TEM、EDS和XRD等测试方法对样品进行了形貌、结构、组成和物相的表征。结果表明,所得钴酸锌纳米盒粒径均匀,分散度好;钴酸锌纳米盒颗粒大小约为20nm,整个纳米盒为单晶。研究了钴酸锌纳米盒的生长机理。对所制备的材料进行了磁学性质测试,结果显示,尖晶石型结构钴酸盐纳米材料的磁性大小可以通过改变实验条件而加以调变。     

双面粒子的制备及应用研究进展

双面粒子是指粒子的两个半球表面具有不同组成或性质的微粒.这种各向异性或不对称的结构使其有很广泛的应用,但也使其制备变得困难.近年来已发展了很多制备方法,本文总结了最近几年双面粒子在制备及应用方面的研究进展.     

模板及其在纳米材料合成领域的应用

模板法是合成纳米材料的重要方法之一.本文综述了模板的分类、制备方法、性能以及在纳米材料合成领域中的应用,并对模板合成的未来发展进行了展望。     

正电子湮没技术在纳米材料中的应

纳米材料在现实应用中表现出越来越优异的性能,其微结构往往对宏观性能有着重要影响。从正电子湮没技术基本原理出发,结合正电子湮没技术在材料微观结构领域的独特优势,介绍了其在纳米金属、合金以及纳米半导体等材料中的微结构研究工作,阐述了纳米材料微结构对基础学科和实际应用的重要意义。     

二维层状离子型纳米材料在化妆品领域的应用进展

二维层状离子型纳米材料具有独特的结构和界面性能,使其在透皮吸收、防晒、活性物的靶向传递、构建稳定的纳米微胶囊等功效中显示出极大的优势,在化妆品行业中具有良好的市场前景。 该类化合物根据层板电荷不同可分为阳离子型粘土材料和阴离子型水滑石类材料。 基于近年来国内外对二者的研究报道和实验研究成果,本文综述了二维离子型纳米材料的特点、性能及其在化妆品领域的应用历史和发展现状,并进一步展望了该类材料在化妆品领域中的应用前景。     

Janus Composite Nanotubes

We propose a facile method to achieve paramagnetic Janus nanotubes with two compositions compartmentalized onto the interior and exterior surfaces, respectively. A sulfonated polydivinylbenzene (PDVB) nanotube is prepared by simple sulfonation of the exterior surface of a PDVB nanotube. Silica@FeOOH dual layers are sequentially grown onto the sulfonated PDVB nanotube surface. The composite nanotubes become paramagnetic after calcination and can be broken into shorter pieces under vigorous ultrasonication. After selective modification of the interior and exterior surfaces of the paramagnetic nanotubes, the nanotube shell becomes Janus in wettability. Desired hydrophobic species can be selectively captured inside the cavity. The paramagnetic Janus composite nanotubes can align into parallel chains under a magnetic field, which is self‐disassembled upon removal of the magnetic field.     

Applications of Nanomaterials in Microbial Fuel Cells: A Review

Microbial fuel cells (MFCs) are an environmentally friendly technology and a source of renewable energy. It is used to generate electrical energy from organic waste using bacteria, which is an effective technology in wastewater treatment. The anode and the cathode electrodes and proton exchange membranes (PEM) are important components affecting the performance and operation of MFC. Conventional materials used in the manufacture of electrodes and membranes are insufficient to improve the efficiency of MFC. The use of nanomaterials in the manufacture of the anode had a prominent effect in improving the performance in terms of increasing the surface area, increasing the transfer of electrons from the anode to the cathode, biocompatibility, and biofilm formation and improving the oxidation reactions of organic waste using bacteria. The use of nanomaterials in the manufacture of the cathode also showed the improvement of cathode reactions or oxygen reduction reactions (ORR). The PEM has a prominent role in separating the anode and the cathode in the MFC, transferring protons from the anode chamber to the cathode chamber while preventing the transfer of oxygen. Nanomaterials have been used in the manufacture of membrane components, which led to improving the chemical and physical properties of the membranes and increasing the transfer rates of protons, thus improving the performance and efficiency of MFC in generating electrical energy and improving wastewater treatment.