环境响应的智能小分子有机凝胶材料

小分子有机凝胶(low molecule organogel,LMOG)是近年来逐渐发展起来的一类新型自组装材料,随着研究的深入,LMOG的功能化特别是对环境有智能响应的凝胶体系引起人们极大的研究兴趣。本文综述了4类智能响应的凝胶体系的研究进展,即: 光响应小分子凝胶体系,主要是凝胶因子内含有偶氮苯、二芳乙烯等光致变色基团;电化学响应小分子凝胶体系,主要是凝胶因子内含有四硫富瓦烯等电化学响应基团;离子(分子)响应的小分子凝胶体系,通过凝胶和客体离子(分子)间通过电荷转移或结构形变等形式实现响应;超声波响应小分子凝胶体系,在超声波外力的存在下,使分子结构以有利于形成分子间氢键的形式存在,从而形成稳定凝胶。     

刺激响应型树状分子凝胶的研究进展※

近年来, 刺激响应型超分子凝胶作为一类智能软物质材料, 在离子识别材料、自修复材料、生物材料和药物缓释等领域展现出了非常好的应用前景, 受到人们广泛关注. 树状分子是一类具有高度支化结构的大分子, 其形成的凝胶兼具有机小分子凝胶和聚合物凝胶的双重优点, 树状分子丰富的多层次支化几何结构有利于修饰不同功能基团, 从而确保各功能基团彼此独立作用而不相互干扰, 这种特性使其在构筑多功能化凝胶材料, 尤其是多重环境刺激响应型凝胶材料方面具有独特优势. 基于此, 本综述从树状分子凝胶因子设计、成凝胶机理、响应性能和响应机理等方面详细归纳了刺激响应型树状分子凝胶的研究进展. 按照刺激源不同, 主要从光响应型、氧化还原响应型、离子响应型、触变响应型和多重响应型五个方面对刺激响应树状分子凝胶进行了系统归纳总结. 最后, 基于目前刺激响应树状分子凝胶存在的一些问题对该领域未来发展进行了展望.     

刺激响应型超分子凝胶

随着超分子化学的日益发展,刺激响应型超分子凝胶作为一种超分子材料受到人们广泛关注。超分子凝胶是由非共价键作用力自组装而成,基于这一特性,当超分子凝胶受到外界刺激（如温度、光、pH、化学物质、机械力等）时,该凝胶能够产生响应,如溶胶-凝胶转化、颜色变化或荧光变化等。刺激响应型超分子凝胶在离子识别材料、自修复材料、生物材料等领域展现出了非常好的应用前景。本文综述了近五年来刺激响应型超分子凝胶的研究进展,并根据刺激种类的不同,将超分子凝胶分为以下几类：热敏感型超分子凝胶、化学物质和pH响应型超分子凝胶、光敏感型超分子凝胶、氧化还原响应型超分子凝胶、机械力刺激响应型超分子凝胶和多重刺激响应型超分子凝胶。本文根据上述分类对超分子凝胶进行了介绍,同时对该研究领域作了展望。     

基于萘酰肼衍生物有机小分子凝胶的设计合成及其离子响应性研究

本文以萘甲酰肼为原料,合成了三种不同长度烷氧基链的凝胶因子D6、D12、D16,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、紫外光谱(UV-vis)等测试了其在有机溶剂中的凝胶性能和离子响应特性等.扫描电镜(SEM)结果表明所形成的凝胶具有规则的片状结构.采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(N...     

脂肪酰谷氨酸与小分子有机凝胶

研究了脂肪酰谷氨酸作为凝胶因子在不同有机溶剂中的成胶性能。结果表明,小分子有机凝胶的形成及其稳定性与有机溶剂种类、凝胶因子浓度和凝胶因子中碳链长度密切相关。FT-IR表明,凝胶因子在有机溶剂中是通过氢键等非共价力相互作用而聚集、自我组装形成凝胶。利用光学显微镜观察发现,凝胶因子在不同有机溶剂中形成凝胶的微观结构不同。     

双组分有机低分子凝胶的研究进展

双组分有机低分子凝胶的研究已成为纳米化学新兴研究领域的热点之一, 形成双组分有机低分子凝胶的有机分子具有多种结构, 例如: 巴比妥酸衍生物、氨基酸衍生物、糖类衍生物、金属有机化合物、胆固醇类衍生物和树枝状分子等. 较系统地综述了目前已知的双组分凝胶及其所涉及的有机低分子凝胶因子的主要结构类型, 并展望了双组分有机低分子凝胶的应用前景.     

刺激响应性水凝胶在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤的治疗在临床中一直备受关注,由于肿瘤细胞的浸润性和顽固性,常规治疗通常会产生严重的毒副作用。相较于全身化疗,局部载药水凝胶的使用显著降低了全身毒性并可实现药物在肿瘤部位的持续递送。此外,经物理掺杂或化学修饰的刺激响应性水凝胶,还可响应环境条件变化(如温度、pH、光等),实现原位交联和药物可控释放,大大提高了临床顺应性和药物递送效率。本综述分类讨论了用于肿瘤治疗的刺激响应性水凝胶的设计策略;汇总了近年来此类水凝胶的研究进展及其药物递送方案;并针对该领域存在的实际问题提出了可能的发展方向。     

多重环境刺激响应性聚苄醚型树状分子凝胶制备及性能研究

环境刺激响应性超分子凝胶材料在传感器、光开关、人工触角、药物缓释等领域表现出潜在的应用前景。本文设计合成了一种新型的核心含偶氮苯官能团聚苄醚型树枝状分子凝胶因子CA-G2。成胶性能测试表明,该凝胶因子在23种有机溶剂和混合溶剂中均可以形成稳定的淡黄色凝胶,其中在苯中表现出最优的成凝胶性能,临界成胶浓度(CGC)可达2.0mg/mL(0.23(wt)%),相当于一个树枝状分子可以固定1.5×10⁴个溶剂分子,表明该凝胶因子具有非常优异的成凝胶性能。并且,该类凝胶材料能够同时对热、超声和触变等外界环境刺激产生响应,并伴随着宏观上凝胶-溶胶的相互转变。此外,该类凝胶对罗丹明B染料分子具有优异的吸附性能,吸附效率高达96.7%。     

刺激响应降解型聚合物水凝胶

作为一类重要的高分子材料,聚合物水凝胶由于其优良的理化性能和生物学特性而被广泛应用于生物医药领域,降解特性是其作为生物医用材料的重要性能指标。刺激响应降解型水凝胶是指在环境因素刺激下凝胶网络发生响应性断裂,进而产生凝胶-溶胶或溶胀-降解转变的一类智能高分子材料。这一响应降解特性可通过将环境敏感性断裂基团引入到聚合物凝胶网络中来实现。与水凝胶常规的水解、酶解相比,刺激响应降解因具有空间或时间上的可控特性而引起人们的广泛关注。本文重点介绍了pH响应、光响应以及氧化还原响应降解型聚合物水凝胶的设计方法、降解机理及其最新研究进展,并对刺激响应降解型水凝胶未来的研究方向进行了展望。     

智能纳米水凝胶的刺激响应性研究进展

智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、微反应器、催化剂载体等方面有良好的应用前景。结合本课题组近年来的研究成果,分别介绍了具有温度刺激响应性、pH刺激响应性、光刺激响应性、磁场刺激响应性、分子识别刺激响应性和多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展。另外,对这几种智能纳米水凝胶目前存在的问题和今后的发展方向提出了一些粗浅的看法。     

基于脲基氢键组装的功能超分子凝胶

有机小分子化合物在分子间氢键、π-π堆积、亲疏水作用、范德华力等非共价键弱相互作用力驱动下,自组装形成三维网络结构的物理凝胶称为超分子凝胶。含有脲基的凝胶因子由于其强氢键缔合能力以及与阴离子、金属离子、卤素化合物等作用的可调变多样性,成为组装超分子凝胶中特别有效的氢键组装单元。本文分别从单脲基、双脲基和多脲基的凝胶因子分类综述了基于脲基氢键组装的功能超分子凝胶的研究工作,特别是近几年来的重要进展。对一些成功例子,从分子设计及成胶操作条件控制等方面的精细调谐如何解决聚集-溶解这对主要矛盾,从而实现溶胶-凝胶的转化及其可能的应用前景进行了评述。本文展望了该领域的发展方向与趋势,指出超分子凝胶研究经过多年的快速发展,深化对其蕴含机制以及动力学过程的认识与调控以实现具有多种刺激响应、多重信号输出的多组分复合功能凝胶体系的加工制备是发展趋势与必然要求,展现出广泛的应用前景也极富挑战性。     

含磷小分子有机胶凝剂的合成及其胶凝行为研究

将对苯二酚双磷酸酯与胆固醇、甘氨酸胆固醇酯以及氯甲酸胆固醇酯的乙二胺反应产物反应得到了3种含磷双胆固醇衍生物(分别记作 1, 2, 3), 考察了这些化合物对35种常见溶剂的胶凝能力. 发现1仅可使CHCl₃部分胶凝, 3除了可使正戊烷部分胶凝外, 还可使正己烷到正癸烷6种烷烃胶凝, 结构介于1和3之间的2则既可胶凝醇类溶剂(正戊醇到正癸醇), 又可胶凝烷烃类溶剂(正戊烷到正癸烷、环己烷), 呈现出对质子性溶剂和非质子性溶剂的双性胶凝能力. 结合凝胶形貌的扫描电镜分析结果, 可以认为胶凝剂结构上的微小变化会导致其在胶凝能力和聚集体形貌上的巨大差异. 利用红外光谱、X射线衍射等手段进一步探讨了胶凝剂分子在凝胶中的堆积方式和彼此之间的相互作用本质.     

不同功能基团的有机盐作为低相对分子质量凝胶因子对原油的成胶性能

低相对分子质量凝胶作为治理原油泄漏的材料具有一些优异的性能,但其在水油相中的成胶规律仍不明确,本文以有机酸及有机胺为原料设计合成了一系列有机盐。 通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和倒挂实验等技术手段表征了有机盐的结构和成胶性能。 结果表明,有机盐A3C3(A3:肉桂酸;C3:月桂胺)在室温下能使原油形成稳定凝胶,成胶溶度为质量分数6%,该分子在溶剂中自组装形成树枝状三维网状结构。 凝胶的形成需要分子间π-π堆积作用、氢键、静电作用和范德华力等多种作用力协同作用,分子间的π-π堆积作用有利于凝胶的形成,含有多个苯环的凝胶因子更易在芳香族溶剂中形成凝胶。 这些成胶规律对处理原油泄漏的低相对分子质量凝胶因子的设计合成具有实际的指导意义。     

有机低分子凝胶因子

糖苷、甾核、氨基酸等类型结构化合物是近年来有机低分子凝胶因子的研究重点,联（并）苯、有机金属化合物以及二元凝胶体系等方面有了新的拓展。本文综述了2000年以来有机低分子凝胶因子主要结构类型、表征方法和应用的研究进展,分析了凝胶因子在敏感性材料、无机纳米材料、固体燃料、固体电解质、药物控释等方面的应用,展望了其在分子识别、光电材料、半导体材料、生物催化等方面的潜在应用。     

分子凝胶中可聚合凝胶因子的聚集态及分形结构研究

利用X射线衍射(XRD)及原子力显微镜(AFM)研究了可聚合凝胶因子4，4′—二 (α-甲基丙烯酰氧基—1，3—亚乙氧基碳基丙酰氨基)二苯甲烷(BMDM)在二苯醚凝 胶中的聚集态及分形结构。研究结果表明，凝胶纤维束是由大量细长的薄带状的单 元纤维有序堆积成的，单元纤维的宽度约为3nm，厚度为0．1—0．2nm；凝胶因子 聚集体则是一种规则的片层结构，具有自相似性和分形特征。利用分形理论中的 Sandbox法计算结果也表明分子凝胶具有分形特征，计算得分形维数D＝1．853。     

基于低分子量凝胶因子的超分子水凝胶：从结构到功能*

基于低分子量凝胶因子的超分子水凝胶由于其良好的刺激相应性及生物相容性,在智能凝胶、组织工程等方面有广泛的应用前景。而凝胶因子的设计制备与凝胶机理的研究已成为其发展的关键,本文在介绍超分子凝胶的基本概念的基础上,综述了超分子水凝胶近期的研究进展,主要介绍了凝胶因子的种类及超分子水凝胶的应用,并对超分子凝胶领域的国内外研究现状及前景进行了评述。     

基于二肽的相选择胶凝剂对水中油污和有毒染料的清污性能

设计合成了一系列相选择胶凝剂(3a-3e),并通过¹H和¹³C核磁共振波谱和质谱对其结构进行了表征。 在有机溶剂和水的混合体系中对目标化合物进行相选择凝胶性能试验,结果表明化合物3c在粉末状态下表现出出色的相选择胶凝能力,在室温下可通过摇晃从油水两相体系中快速除去苯、甲苯、二甲苯和汽油。 另外,实验证明以3d-苄醇凝胶作为吸附剂可以实现有毒染料溶液的有效吸附,而且通过紫外-可见光谱实验可以对其清除效果进行量化。 操作简单和高效除污等优点表明这些二肽胶凝剂在污水纯化处理中具有广阔的应用前景。     

具有选择性胶凝能力的小分子胶凝剂研究进展

不相溶混合溶剂的选择性胶凝对于溶剂纯化和分离,特别是溢油处理和水体净化具有十分重要的意义。 具有选择性胶凝能力的胶凝剂可以是高分子、微纳米颗粒和小分子胶凝剂。 然而,相对于高分子和微纳米颗粒材料,以小分子化合物为胶凝剂的凝胶往往具有凝胶 溶胶相变可逆性,这种可逆性无疑会对凝胶体系的实际应用带来额外的好处。 基于这些考虑,本文按照胶凝剂分子的结构,分类介绍此类小分子胶凝剂研究进展,并展望了相关研究的前景和可能应用。     

Gels at Extremely Low Weight Fractions Formed by Irreversible Self‐Assembly of Proteins

Food‐grade biomaterials, like β‐lactoglobulin, bovine serum albumin, and ovalbumin, can assemble into fibrils. Using the irreversible fibril formation for β‐lactoglobulin, gels can be formed even at protein concentrations of 0.07%. These fibrillar mesostructures form new structuring materials for food and pharmaceutical applications.

TEM micrograph of β‐lg at pH 2, after heating at 80 °C for 10 h and then the pH was adjusted to pH 8.