近红外光响应液晶弹性体

刺激-响应液晶弹性体是一类新兴的智能聚合物材料,其在外界刺激(热、光、电、磁场等)下会产生大尺寸的可逆形变,因此具有广阔的应用前景。由于单轴取向的液晶基元的微观顺序或分子结构的变化,整个液晶弹性体材料在液晶相向各向同性相转变过程中可以发生非常大的可逆宏观形变。其中,由于近红外光的强穿透力和对生物组织的低毒性,近红外光响应液晶弹性体受到了科学家们的广泛关注。近红外光响应液晶弹性的变形机制主要分为两大类。一种是通过掺杂无机或有机上转换材料将近红外光转化为低波长的光,激发偶氮苯发生顺反异构化。另一种近红外光响应液晶弹性体利用导热填料的光热效应将光转化为热,从而进一步诱导液晶相向各向同性相转变,从而使液晶弹性体材料发生形变。这些优点使近红外光响应液晶弹性体具有潜在的应用价值,如驱动器、人造器官、智能表面和微型机器人等。本文综述了近红外激光响应材料的研究进展,详细介绍了近红外光响应材料的主要变形机理及其应用,并对近红外光响应液晶弹性体和软驱动器的发展前景进行了展望。     

近红外光镊技术结合脂质体膜相变用于硅-金核壳纳米粒子热效应的研究

通过测定近红外光镊捕获的单个硅-金核壳纳米粒子对荧光标记的脂质体膜加热产生的相变,建立了一种对纳米粒子的激光热效应的三维稳态测定方法。考察了介质温度和激光功率等因素对纳米粒子热效应的影响,并对硅-金核壳纳米粒子和纳米金的光热转换效率进行了比较,结果表明硅-金核壳纳米粒子的光热转换效率最高,其表面温度和光镊激光功率呈正相关(激光功率为0.6 W时,其表面温度达200℃以上)。最后对这类核壳纳米粒子具有良好热效应的原因进行了理论分析。本文建立的方法和获得的结果有助于深入了解硅-金核壳纳米材料的热效应,并展示了这类材料在癌症光热治疗等方面的应用前景。     

硫化铜纳米粒子的合成及应用于汞离子的测定

室温下以柠檬酸三纳为稳定剂,在水相中合成了CuS纳米粒子(NP-CuS)。 用共振光散射(RLS)技术探索了不同pH值和Cu2+与S2-不同配比条件下,体系RLS强度(IRLS)的变化。 结果表明,在最佳实验条件下,在0.01~100 μmol/L范围内IRLS与汞离子浓度间呈现良好的线性关系(r=0.991),据此建立了测定水中微量汞的方法。 方法的检测限为0.003 μmol/L,样品加标测定的回收率为100.3%~103.4%。     

还原氧化石墨烯-硫化铜纳米复合材料的制备及在癌症热疗中的应用

通过一步水热法制备了一种具有光热性能的纳米复合材料——还原氧化石墨烯-硫化铜(rGO-CuS),利用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见光谱及高分辨透射电子显微镜对所合成纳米复合物的结构和形貌进行了表征,并通过细胞实验和动物实验考察其癌症热疗效果.结果表明,与未复合的氧化石墨烯(GO)和硫化铜相比,rGO-CuS在近红外光区域具有更高效的光热转换效率;rGO-CuS的光热治疗效果明显好于GO和CuS.     

近红外上转换纳米转换器在光遗传学调控中的应用

光遗传学作为一种新兴的生物技术,能够在时间和空间上精准调控生理功能。尤其是在基于视紫红质离子通道蛋白来操控神经兴奋性及钙信号通路激活等方面,近年来该技术吸引了广泛的关注。然而,目前该技术所使用的光遗传学工具只能被可见光激发,难以穿透深层组织并实现无创地光学调控。为了解决这个问题,最近一些研究通过使用稀土掺杂上转换纳米粒子作为光转换器,将组织可穿透的近红外光转化为可见光发射,从而使复杂活体条件下的光遗传学调控成为可能。我们对近年来上转换纳米粒子介导的光遗传学技术的开发和应用进展做了详细的总结。另外,关于未来如何进一步推进该技术可用于临床研究提出了建议和展望。     

低氧阻聚巯基-烯烃光聚合体系在近红外墨水直写3D打印中的应用

上转换粒子辅助近红外光聚合在3D打印领域展现出良好的应用前景。然而,上转化粒子的荧光效率较低,使得打印材料的表面容易遭受严重的氧阻聚作用,降低了打印速度与打印精度。本文在3D打印墨水的设计中引入巯基-烯烃光聚合单体克服了这一困难。通过优化打印墨水配方,发现以二级硫醇和烯丙基单体为光固化基质,添加4%触变剂的墨水表现出最佳的热稳定性和打印性能。利用最佳墨水配方进行近红外3D打印,成功实现了黑色晶格结构和无支撑螺旋结构25 mm/s (1 mm直径喷嘴)的快速打印。打印材料的力学性能与模具成型材料的力学性能相当,拉伸强度可达55 MPa。     

纳米无机粒子/聚合物复合材料界面结构的研究

纳米粒子具有许多特性,聚合物中加入纳米粒子可以制备得到性能更加优异的复合材料,其中纳米粒子和聚合物基体间的界面对决定纳米复合材料的性能起着重要作用.本文综述了近些年来表征纳米无机颗粒/聚合物复合材料中界面结构的研究手段,如红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、电子显微镜、小角中子散射(SANS)及小角X射线散射(SAXS)等,及界面结构与复合材料力学性能和热稳定性关系的研究进展.同时也介绍了纳米粒子对复合材料的渗透、光催化、阻燃、介电及导电性能的影响.最后对这一领域的研究进行了展望.     

基于点击化学和活性自由基聚合方法制备双重响应金纳米粒子

采用点击化学和可逆加成断裂链转移活性自由基聚合方法制备了温度和pH双重响应的金纳米粒子. 通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)及热重分析(TGA)等方法对双重响应性金纳米粒子进行了表征. 该金纳米杂化粒子具有良好的分散性, 其表面接枝聚合物的密度约为0.6 Chain/nm2. 通过改变温度和pH条件, 考察了金纳米杂化粒子的可逆响应行为. 实验结果表明, 点击化学和可逆加成断裂链转移活性自由基聚合方法实现了金纳米粒子修饰的简单化、可控化以及功能化.     

层状溶致液晶中Ag纳米粒子的掺杂

通过在具有长程有序结构的有机溶致液晶内嵌入预制的、表面性质可调控的银纳米粒子, 得到了亲水与亲油介观空间内同时嵌入纳米粒子的无机/有机杂合体. 掺杂前后液晶结构的变化和杂合体稳定性用小角X射线散射和偏振光学显微镜等进行了表征. 结果表明, 表面活性剂双层膜与导入纳米粒子间的立体化学匹配及相互作用是影响杂合体稳定性的重要因素.     

A Novel Side-Chain Liquid Crystal Elastomer Exhibiting Anomalous Reversible Shape Change

Liquid crystalline elastomers (LCEs) have been actively investigated as stimuli-controlled actuators and soft robots. The basis of these applications is the ability of LCEs to undergo a reversible shape change upon a liquid crystalline (LC)-isotropic phase transition. Herein, we report the synthesis of a novel LCE based on a side-chain liquid crystalline polymer (SCLCP). In contrast to known LCEs, this LCE exhibits a striking anomalous shape change. Subjecting a mechanically stretched monodomain strip to LC-disorder phase transition, both the length and width of the strip contract in isotropic phase, and both elongate in LC phase. This thermally induced behaviour is the result of a subtle interplay between the relaxation of polymer main chain oriented along the stretching direction and the disordering of side-group mesogens oriented perpendicularly to the stretching direction. This finding points out potential design of LCEs of this peculiar type and possible applications to exploit.     

双功能聚二甲基硅氧烷/铜纳米线复合薄膜的制备与性能

通过环境友好的葡萄糖模板法和改进的湿化学还原法制备了聚二甲基硅氧烷/铜纳米线(PDMS/CuNWs)复合薄膜, 其采用的“类夹心结构”有效解决了铜在空气中易氧化进而导致电导率大幅度下降的问题, 同时获得了具有优异电磁屏蔽和光热转化性能的双功能轻质柔性复合薄膜. CuNWs面密度为1.6 g/cm²的复合薄膜在重复弯折1000次后性能保持率最高可达99.07％; CuNWs面密度为2.4 g/cm²的复合薄膜在X波段下总电磁屏蔽效能达到30.1 dB, 屏蔽效率达到99.9％; 同时, 在2 W/cm²的近红外光照射下, 复合薄膜在仅加热15 s后其表面温度高达211.2 ℃, 具有十分快速的光热响应和转化效率.     

Monitoring H2O2 on the Surface of Single Cells with Liquid Crystal Elastomer Microspheres

Live‐imaging of signaling molecules released from living cells is a fundamental challenge in life sciences. Herein, we synthesized liquid crystal elastomer microspheres functionalized with horse‐radish peroxidase (LCEM‐HRP), which can be immobilized directly on the cell membrane to monitor real‐time release of H₂O₂ at the single‐cell level. LCEM‐HRP could report H₂O₂ through a concentric‐to‐radial (C‐R) transfiguration, which is due to the deprotonation of LCEM‐HRP and the break of inter or intra‐chain hydrogen bonding in LCEM‐HRP caused by HRP‐catalyzed reduction of H₂O₂. The level of transfiguration of LCEM‐HRP revealed the different amounts of H₂O₂ released from cells. The estimated detection sensitivity was ≈2.2×10^?7 μm for 10 min of detection time. The cell lines and cell–cell heterogeneity was explored from different configurations. LCEM‐HRP presents a new approach for in situ real‐time imaging of H₂O₂ release from living cells and can be the basis for seeking more advanced chemical probes for imaging of various signaling molecules in the cellular microenvironment.     

稀土铜硫化合物TbCuS2的合成和晶体结构

Terbium copper disulfide, TbCuS₂, has been synthesized in the reaction of the elements in a KI flux at 850 ℃. The compound crystallizes in space group P2₁/c of the monoclinic system with four formula units in a cell of dimensions of a= 0.639 3(1) nm, b=0.702 5(1) nm, c=0.670 8(1) nm, β=98.097(4)°, and V=0.298 3(1) nm³ at 153 K. The structure comprises two-dimensional ²_∞[CuS₂] layers along [100] separated by the Tb atoms. In the structure, each Tb and Cu atoms are coordinated to seven and four S atoms, respectively. CSD: 415490.     

温敏聚合物/纳米CuS复合微球在肿瘤光热化学联合治疗中的应用

利用湿化学法合成了具有光热效应的纳米硫化铜(Cu S)颗粒,采用沉淀聚合法,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为共聚单体,锂藻土(laponite)作为交联剂,吸附纳米硫化铜,制备出兼具光热效应和温敏响应性的复合微凝胶[P(NIPAAm-co-NVP)/Cu S](NNC/Cu S),并测试其载药和药物缓释性能.实验结果表明,制备的纳米Cu S和NNC/Cu S复合微凝胶均在近红外区有很宽的光谱吸收带,在980 nm(0.51 W/cm2)激光的辐照条件下,NNC/Cu S复合微凝胶具有良好的光热效应,温度在8 min内可以升至51.9℃,对于Hela细胞杀伤效果明显,并随着激光照射时间的延长效果越好.复合微凝胶的载药量为0.15mg/mg,在p H=5.5的PBS缓冲液中累积药物释放为75%,高于p H=7.4的63%.同时光热效应对于温敏性载药微球的药物释放具有有效地调控作用,在药物释放阶段,激光照射段药物释放率明显高于未加激光照射段.另外聚合物与纳米Cu S的复合改善了纳米Cu S对于细胞的毒性,NNC/Cu S复合微凝胶细胞存活率为90.9%高于纳米Cu S的63%.     

基于金纳米颗粒生长的液晶生物传感器检测酪氨酸

基于酶介导金纳米颗粒(AuNPs)生长构建了液晶生物传感器, 并用于检测酪氨酸(Tyr). 将酪氨酸酶(TR)固定于经戊二醛活化的二甲基十八烷基(3-[三甲氧基硅烷] 丙基)氯化铵/3-氨丙基三乙氧基硅烷(DMOAP/APTES)混合自组装修饰的玻片表面, 当向玻片表面滴加含Tyr的生长溶液时, TR催化Tyr羟基化为左旋多巴(L-Dopa), L-Dopa还原生长溶液中的AuCl₄^-生成AuNPs并沉积于玻片表面, 导致玻片表面地貌发生变化, 这一变化能诱导液晶取向发生变化进而调控透光量, 从而实现对Tyr的检测, 且检测浓度可低至6×10^-7 mol/L.     

NaCl对液-液扩散法生长溶菌酶晶体的影响

用动态光散射法研究了不同浓度NaCl对液—液扩散法生长溶菌酶晶体的影响， 并测量了晶体生长前后体系的Zeta电势．结果表明，NaCl浓度较高时，在溶菌酶溶 液—凝胶界面处会发生液液分层现象，溶液中一直存在较大的聚集体，生长出的晶 体质量较差．而在合适的NaCl浓度下，随着溶液Zeta电势降低，溶液中溶菌酶的大 的聚集体发生解聚集，生长出的晶体质量较高．