基于天然多糖的可生物降解聚氨酯泡沫塑料

可降解塑料是指能够在有限时问内发挥功能，之后在自然环境中各种因素促进下能够矿物化的高分子材料。使用可降解塑料有利于环境保护和可持续发展，日益在世界范围受到重视和扶持，发展十分迅速。近年来可降解聚氨酯（PU）也已成为国内外研究热点之一，但目前工程化和商品化程度还较低，原因在于一方面对其性能还不十分了解，另一方面其成本较高。     

低温等离子体表面处理技术在生物医用材料中的应用

合成高分子材料无法完全满足作为生物医用材料所需要的生物相容性和高度的生物功能要求，为解决上述问题，文章介绍了一种表面处理方法－等离子体表面改性技术以其特有的优点在生物医用材料中的应用情况，通过等离子体处理后，能够在高分子材料表面固定生物活性分子，达到为生物医用材料的目的。     

技术开发与应用——热退火影响微弧氧化TiO2薄膜表面特性的研究

由于具有质轻、刚度大、较高的熔点以及良好的耐腐蚀性和生物活性等，钛及钛合金被广泛应用于航空、军事以及生物工业。然而，在某些应用过程中钛及钛合金却显示出较低的抗磨损和接触腐蚀（相对负标准电位为-1．63V）。为提高其实际应用特性，许多表面改性方法已应用于钛及钛合金的表面处理，如：表面氧化，物理汽相沉积，化学汽相沉积和离子注入等。     

超快激光制备生物医用材料表面功能微结构的现状及研究进展

提高医疗植入材料的生物相容性,对提升植入医疗器械的安全性有重要意义。通过超快激光制造出微纳米级别尺寸的材料结构以改善材料的生物相容性,近年来已被广泛应用于生物医学领域。本文简单介绍了细胞与生物材料相互作用原理,从生物材料表面微结构对其生物相容性能的影响出发,综述了超快激光加工不同材料表面形貌特征对细胞粘附、迁移、增殖、分化的影响,并进一步指出超快激光制备微纳结构在生物材料领域的局限和发展趋势。     

基于FTIR,ICP-MS的仿生Mg-Ag-HA/明胶抗菌生物涂层的制备与表征

目前,傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术具有待测样品数量少、对特征基团灵敏度高、样品制备和分析简单等优点;电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的优势也较为显著：微量元素的高灵敏度检出率,低检测限和多元素的同时分析;协同上述两种方法,可快速对功能医用材料的化学元素和基团进行鉴定,从而为仿生医用抗菌材料的研发提供新的设计思路和理论依据。羟基磷灰石(HA)因其优异的骨传导和骨诱导特性被用于薄膜材料,钛植入表面HA薄膜已进入临床应用阶段。但是,HA的本真脆性和缺乏抗菌性,常常导致植入失败。因此,开发一种耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层成为当前急需要解决的难题。研究目的在于在钛表面制备耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层,初步探讨了涂层的抗菌离子缓释规律和生物活性。开拓性地在工业纯钛表面制备了明胶、银和镁离子改性的羟基磷灰石(Mg-Ag-HA/明胶)抗菌涂层。将银(Ag)引入羟基磷灰石涂层(HA)以改善其抗菌性能,镁(Mg)作为第二元素以提高生物相容性,明胶可以同时提高HA的生物相容性和力学性能。ICP-MS测定涂层中镁和银元素的释放量和可持续性。所得到的新型Mg-Ag-HA/明胶的SEM结果、Ca/P比值、化学特征峰和晶相通过FTIR, SEM,EDAX和XRD进行表征。结果表明：明胶的羧基与HA的钙离子之间已形成Ca-COO化学键,明胶和Mg-Ag-HA构成了有机-无机复合涂层;Mg和Ag元素被成功地引入到了HA晶格中,且分布均匀。模拟体液浸泡后,Mg-Ag-HA/明胶涂层试样表面有新的缺钙型的HA生成,且球形磷灰石中检测到新的Mg,Na和Cl元素;结果表明,新型复合涂层样品具有良好的生物活性。SEM和LSCM实验结果观察发现,小鼠颅骨成骨细胞在Mg-Ag-HA/明胶上粘附良好,细胞伸展大量伪足,未见细胞毒性。明胶的加入大大降低了复合镀层中Mg2+和Ag+的释放速率,提高了复合镀层的生理稳定性,为镀层保持长期抗菌功能提供了保证。Mg-Ag-HA/明胶作为钛基涂层材料具有良好的抗菌离子释放能力和优异的生物相容性,为新型抗感染外科植入体的研发提供了新思路。     

对苯二甲酸丁二酯-ε-己内酯多嵌段共聚物中硬链段的受限结晶

用差示扫描量热法（DSC）,广角X射线衍射（WAXD）,傅立叶变换红外光谱（FTIR）等技术研究了对苯二甲酸丁二酸－ε－己内酯多嵌段共聚物中硬链段的受限结晶。结果表明,PBT－PCL共聚酯中软硬链段在非晶区的混容性比较好,不同组成的样品均显示出一个玻璃化转变温度;对硬段含量超过50％的共聚物来说,硬链段可以结晶,而软链段不能结晶;由于硬链段的受限特点,BT硬链段的结晶受软链段的影响和制约,其结晶能力随硬段序列长度的增加而逐渐增大。     

聚乳酸纳米复合材料的红外成像方法研究

聚乳酸是一类生物可降解聚合物,具有良好的生物相容性。纳米材料改性的聚乳酸复合物具有优异的性质,在包装、生物医用材料、组织工程等领域有重要用途。本文采用红外成像结合主成分分析法对聚乳酸纳米复合材料进行了系统研究。这两种方法的结合能从分子水平上反映生物聚合物的结构变化,为深入研究提供依据。     

壳聚糖包裹AgInS_2的物理表征及生物毒性研究

选用天然多糖中唯一的碱性多糖——壳聚糖作为稳定剂和包裹剂,成功合成了水溶性的Ag In S2量子点/低分子量壳聚糖纳米复合材料(Ag In S2/LCSMS)。利用透射电子显微镜(TEM)、FT-IR傅里叶红外光谱仪、紫外吸收光谱、荧光分光光度计等表征手段对纳米复合材料的形貌、化学组成及光学性质进行了研究。结果表明,Ag In S2/LCSMS纳米复合材料的粒径约为5~6 nm,在水相中仍具有较稳定的发光。之后,对Ag In S2/LCSMS纳米复合材料的生物相容性进行了研究,对比Ag In S2/LCSMS纳米复合材料与Ag In S2量子点的细胞活性测试结果发现,Ag In S2/LCSMS纳米复合材料的细胞活性比Ag In S2量子点有了明显的提高,说明通过低分子量壳聚糖的包裹可以明显提高纳米材料的生物相容性。因此,这类具有较好水溶性和生物相容性的荧光Ag In S2/LCSMS纳米复合材料可作为优良的生物荧光标记材料在生物医学检验、细胞以及活体成像研究中有广泛的应用前景。     

单甲氧基聚乙二醇-聚(己内酯-co-丙交酯)嵌段共聚物的NMR表征

利用溶液¹³C NMR和HMBC实验对AB型两亲性嵌段共聚物单甲氧基聚乙二醇－聚（己内酯-co-丙交酯）[MeOPEG-P(Cap-co-LL)]的嵌段结构以及聚（己内酯-co-丙交酯）[P(Cap-co-LL)]嵌段中Cap和LL的无规结构进行了表征. 研究发现,P(Cap-co-LL)中Cap、LL的组成对P(Cap-co-LL)的无规度、Cap和LL的酯交换程度以及不同组分的平均链长均有影响. 对LL中立体结构不同所产生的酯交换也进行了表征.     

红外光谱法动态跟踪聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的热变性过程

本文利用ＦＴＩＲ光谱法研究了常温下和升温、降温过程中ＰＨＢ,Ｐ（ＨＯ－ｃｏ－ＨＤ）及不同组分的Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＶ）和Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＨ）共聚物的变化。结果表明,ＰＨＢ、Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＶ）和Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＨ）在变温过程中红外光谱图发生了明显变化,此过程是物理变化,且过程可逆。     

微流控SERS芯片及其生物传感应用

由于微流控芯片具有优异的集成性和灵活的可操作性,基于芯片上的检测方法被大量开发,发展十分迅速。其中,表面增强拉曼光谱（SERS）凭借其超高的灵敏度、独一无二的指纹谱和窄峰宽等特点成为一种广泛采用的检测手段。SERS微流控芯片集SERS检测技术与微流控芯片的优势于一体,一方面为SERS检测方法的重复性和可靠性提供了一个高效平台,另一方面推动了微流控芯片的功能拓展,在生物分子探测、细胞捕获乃至组织模拟等领域具有广阔的应用前景。本文在简要介绍SERS的原理及其生物传感应用的基础上,重点概述了SERS微流控芯片的构建及其在生物传感及检测中的应用,最后探讨了该研究方向存在的问题及发展方向。     

Fe3O4/CA@CQDs磁性荧光复合材料的制备及表征

为了制备出低毒且性能优异的磁性荧光复合材料,选用发光稳定且生物相容性高的碳量子点(CQDs)作为荧光探针,分别采用一步水热法和化学共沉淀法制备了荧光性能优异的CQDs和超顺磁性四氧化三铁(Fe_3O_4),再以生物相容性较好的柠檬酸(CA)修饰Fe_3O_4,得到表面富含功能性羟基和羧基的Fe_3O_4/CA,通过偶联剂乙二胺将CQDs与Fe_3O_4/CA连接,成功制得Fe_3O_4/CA@CQDs磁性荧光复合材料。并对其进行红外光谱(FTIR)、荧光光谱、振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光显微镜及透射电子显微镜(TEM)表征,结果表明:Fe_3O_4/CA@CQDs为核壳结构,粒径为30～40 nm,饱和磁化强度为20.14 A·m~2·kg~(-1),该双功能复合材料具有优良的荧光性能和磁性能,细胞毒性低且生物相容性高,有望取代传统荧光磁性纳米复合材料,并广泛应用于生物医学领域。     

荧光碳量子点的制备与生物医学应用研究进展

碳量子点是一类具有优异的荧光性能和高生物相容性的纳米材料,在很多领域有广泛的应用,是目前研究的热点材料。本文介绍了碳量子点不同的合成方法,以及碳量子点的荧光、化学发光、电化学发光、类过氧化物酶的活性及毒性等性能的最新研究进展。此外,还对碳量子点在生物传感、生物成像及药物传递等生物医学应用进行了概述。     

聚己内酯与不同纤维素衍生物形成的共混体系的红外光谱研究

用傅里叶变换红外光谱研究了聚己内酯与硝基纤维素、乙基纤维素和纤维素氨基甲酸酯所形成的共混体系中组分间的相互作用。对羟基基团、羰基基团以及聚己内酯结晶相相关的吸收谱带分析表明 :随着纤维素结构单元上羟基被取代程度的增加 ,纤维素衍生物的自身氢键相互作用明显减弱 ,而与聚己内酯之间的相互作用得到加强。这种相互作用的加强 ,显著改变了聚己内酯的结晶行为 ,使其结晶能力减弱。     

表面增强拉曼光谱生物成像技术及其应用

基于表面增强拉曼光谱的成像分析方法具有频带窄,水溶液背景弱,稳定性好,高特异性等优势已成为生物成像领域的优良选择。拉曼成像技术拓展了拉曼光谱的应用范围,使其不再只是检测单点化学成分的手段,而进一步用于对评价区域内化学物质成分、分布及变化进行整体统计和描述。本文探讨了表面增强拉曼散射的原理及增强机制,介绍了基于表面增强拉曼光谱的拉曼成像技术,并对其在无标记成像及带标记成像中的细胞成像、活体成像,特别是其在生物医学方面的应用进行了详细论述,最后讨论了表面增强拉曼光谱生物成像技术存在的问题,展望了该项技术的研究和应用前景。     

磁共振技术在丝素蛋白结构与功能研究中的应用

丝素蛋白纤维因其优异的力学性能和良好的生物相容性而得到广泛关注. 人们通过对丝素蛋白二级结构的构象转变及其诱导因素的研究,试图阐明蚕吐丝机理、相关蛋白结构与功能的关系,为人工合成性能优良的丝纤维材料以及认识生命过程提供有益指导和帮助. 磁共振技术是研究丝素蛋白结构最有效的方法之一. 我们课题组多年来运用核磁共振（NMR）的方法研究了桑蚕丝素蛋白的构象及环境对其的影响因素,如pH、金属离子（K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺）等,并运用电子自旋顺磁共振（EPR）方法研究了金属Cu²⁺离子与丝素蛋白的相互作用,试图揭示蛋白质构象转变与金属离子影响的内在联系. 另外,我们还发展了一种广义二维核磁共振相关技术,有效缩短了传统二维核磁共振的实验时间. 本文将综述这些年来我们所做的相关工作.     

可降解有机物湿解实验研究

选用杂草作为城市生活垃圾中可降解有机物的典型组分,研究了湿解参数对湿解后固体、气体和液体比例的影响,以及固体成分中有机质、黄腐酸、胡敏酸和大量营养元素的影响。结果表明,湿解应采用适当的高温和短的反应时间,如在 480 K 下湿解 0.25 h,固体成分保留最多,有机质含量最丰富,腐殖化程度最高,但大量营养元素的含量也最低。     

有核细胞的弹性光散射模型

提出一种新型的同心椭球构成的同心椭球（CEM）模型来模拟有核细胞,以瑞利-德拜-甘斯（Rayleigh-Debye-Gans）近似理论为基础,对细胞内不同部分的传播常量加以修正,用该模型代替球系列模型,研究其光散射特性。结果表明同心椭球模型更精确地反映了非球形有核细胞光散射的真实情况,同时其前向、侧向及后向光散射精细谱的呈现,可以在庞杂的细胞中辨别不同的细胞类型,较好的应用于细胞的变形性研究和细胞分类研究的领域。     

生物炭中溶解性有机质的光谱分析

稻壳和木屑是农林业废物处理与利用的重点，将稻壳和木屑制备成生物炭并用于环境污染与防治成为研究热点，但对稻壳和木屑生物炭中溶解性有机质（DOM）的研究还较少。以稻壳和木屑为生物质原料，在不同温度（200~700 ℃）下制备稻壳和木屑生物炭，利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱和红外光谱技术对生物炭DOM的光谱特征进行分析，研究不同热解温度对生物炭DOM光谱特征的影响。结果表明，随着热解温度升高，稻壳和木屑生物炭DOM中溶解性有机碳（DOC）浓度逐渐降低，且木屑生物炭的DOC浓度远高于相同温度下的稻壳生物炭。稻壳和木屑生物炭DOM的紫外吸收均随着波长的增大而逐渐降低，且随着热解温度升高，稻壳生物炭DOM的吸光度先增加后降低，而木屑生物炭DOM则持续降低。紫外光谱的特征参数值（SUVA₂₅₄和SUVA₂₆₀）随着热解温度升高变化趋势相同，且在相同温度下，稻壳生物炭DOM的特征参数值均高于木屑。三维荧光光谱表明稻壳和木屑生物炭DOM的荧光峰主要出现在λ_ex/em=300~315/400~425 nm和λ_ex/em=210~245/380~435 nm波段，分别代表类腐殖质荧光峰和富里酸荧光峰，可用来表示生物炭DOM的腐殖化程度和疏水组分含量。随温度升高，稻壳生物炭DOM的腐殖化程度和疏水组分含量先升高后降低，而木屑生物炭DOM则逐渐降低。三维荧光参数表明稻壳和木屑生物炭DOM的自生源指标（autochthonous index，BIX）不强，生物可利用性和类蛋白比例较低；随着温度升高稻壳生物炭DOM腐殖化指数（humification index，HIX）先增加后降低，而木屑生物炭DOM的HIX则逐渐降低。此外，红外光谱结果表明，随着热解温度的升高，稻壳和木屑生物炭DOM中-OH逐渐降低，-CH₂、-CH₃变化不明显，芳环C═C， C-H增强，芳香化程度增强。     

磁共振波谱及成像技术在纳米尺度物质生物效应研究中的应用

纳米尺度物质的生物效应研究是近年来在纳米科技发展过程中派生出来的一个崭新的、发展很快的且多学科高度交叉的领域，需要把纳米科学、物理学、化学以及生物医学等多学科的研究手段结合起来，进行综合研究．核磁共振波谱与成像，作为一种原位、无损、动态、实时、多信息的检测手段，在此领域的研究中将发挥不可或缺的重要作用．文章分3个方面简要介绍核磁共振波谱与成像技术在纳米尺度物质生物效应研究中的应用：（1）纳米尺度物质在生物组织及个体内的检测与分析；（2）纳米尺度物质与生物大分子相互作用的核磁共振波谱研究；（3）纳米尺度物质生物效应的核磁共振代谢组学研究．