羟基磷灰石微球的制备、应用和功能化

羟基磷灰石(HA)是人体和动物骨骼的主要无机矿物成分。近年来,因HA具有特殊的表面特性和理化性能,良好的生物相容性、生物活性和骨传导作用,制备各种形态的HA材料成为从事生物、医学和材料的科研人员的研究重点。本文首先介绍了HA微球的制备方法,重点讨论了以聚合物为软模板以及用各种球形材料作为硬模板合成HA微球的制备方法,列出了不同方法制备HA微球的直径、孔径、比表面等各种性能参数。由于HA微球具有比表面积大、流动性好、质量轻、强度大,注射性能好,团聚能力低等HA块材不具有的特点,其在载体、骨修复材料、环境保护和色谱分离上有广泛的应用。针对HA微球在应用过程中遇到的问题,可采用表面改性或包覆、掺杂和将HA分散在其他基体中等措施对HA微球进行功能化修饰。HA 微球在控释载体、蛋白质分离以及细胞支架等方面具有极大的应用前景。     

Hydrogen Peroxide Sensor Based on Horseradish Peroxidase Combined with CaCO3 Microspheres and Gold Nanoparticles

Direct electrochemistry and electrocatalysis of horseradish peroxidase(HRP) were achieved by entrapping the enzyme between CaCO3 microspheres and gold nanoparticles through forming sandwich configuration (CaCO3-HRP-AuNPs). Polyanion, poly(styrene sulfonate)(PSS), was hybrid with CaCO3 microspheres to increase the surface negative charges for binding with HRP through electrostatic interaction. After the bioconjugate CaCO3 PSS-HRP was entrapped in chitosan based sol-gel(CS-GPTMS) film, HRP was encapsulated by in situ formation of an outer layer of AuNPs through electrochemical reduction of HAuCl4. The composite film containing AuNPs, CaCO3-PSS-HRP bioconjugates and CS-GPTMS can provide favorable microenvironment for HRP to perform direct electron transfer at glassy carbon electrode(GCE). HRP retained its bioelectrocatalytic activity and lead to sensitive and fast amperometric response for the determination of H2O2. H2O2 could be detected in a very wide linear range from 5.0×10–6 mol/L to 7.1×10–2 mol/L. The sandwich configuration of CaCO3-biomolecules-AuNPs could serve as a versatile platform for enzyme immobilization and biosensing.     

基于金属卟啉的甲基磷酸二甲酯分子印迹聚合物微球的合成及性能

合成了分别以5-(4-甲基丙烯酰氧苯基)-10,15,20-三苯基锌卟啉(ZnMOTPP)和5-(4-甲基丙烯酰氧苯基)-10,15,20-三苯基钆卟啉(GdMOTPP)为功能单体, 甲基丙烯酸(MAA)为辅助功能单体的甲基磷酸二甲酯(DMMP)分子印迹聚合物微球. 扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明, 微球平均粒径为50～100 μm, 粒度均匀. 与甲基丙烯酸作为功能单体的分子印迹聚合物微球的吸附性能和特异性进行对比发现, ZnMOTPP分子印迹微球的吸附性能优于 GdMOTPP分子印迹微球, 金属卟啉分子印迹微球的吸附性能优于仅以甲基丙烯酸作为功能单体的分子印迹微球, 并且微球对其印迹分子DMMP具有特异性吸附. Scatchard分析表明, DMMP分子印迹空穴中只存在一类结合位点, MIPMs-Zn+MAA的最大吸附量Q_max=148 μmol/g, MIPMs-Gd+MAA的Q_max=78.9 μmol/g, MIPMs-MAA的Q_max=13.57 μmol/g.     

ZnO/Ag微米球的合成与光催化性能

用微波辅助多元醇法对预先制备的ZnO微米球进行修饰,合成了载银氧化锌微米球（ZnO/Ag）. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见双光束分光光度计和光致发光光谱仪等对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征. 在紫外光照射下,通过亚甲基蓝的降解反应研究了样品的光催化活性. 结果表明,所制备的ZnO/Ag微米球是由面心立方的Ag纳米颗粒附着在纤锌矿结构的ZnO球表面形成;与ZnO相比,ZnO/Ag的紫外-可见光吸收光谱发生明显红移,在紫外和可见光范围均有较强的吸收;随着Ag含量的增加,ZnO/Ag荧光光谱强度先减弱后增强;与ZnO相比,ZnO/Ag的光催化活性明显提高,AgNO₃ 浓度为0.05 mol/L时制得的ZnO/Ag光催化活性最高.     

Preparation of Hollow Silica Microspheres via Poly(N-isopropylacrylamide)

Core-shell structured SiO₂/poly(N-isopropylacrylamide) (SiO₂/PNIPAM) microspheres were successfully fabricated through hydrolysis and condensation reaction of tertraethyl or-thosilicate (TEOS) on the surface of PNIPAM template at 50 oC. The PNIPAM template can be easily removed by water at room temperature so that SiO₂ hollow microspheres were finally obtained. The transmission electron microscope and scanning electron microscope observations indicated that SiO₂ hollow microspheres with an average diameter of 150 nm can be formed only if there are enough concentration of PNIPAM and TEOS, and the hy-drolysis time of TEOS. FTIR analysis showed that part of PNIPAM remained on the wall of SiO₂ because of the strong interaction between PNIPAM and silica. This work provides a clean and efficient way to prepare hollow microspheres.     

高强度聚乙烯醇水凝胶微球的制备

以三氯甲烷/丙酮为凝固液, 用高压静电技术制备了高强度、物理交联的聚乙烯醇(PVA)水凝胶微球. 研究了凝固液组成、PVA溶液浓度、温度和湿度、电场强度、进样速度及微球冷冻次数等对PVA微球的形貌、粒径和强度的影响. 结果表明, 采用常压水蒸气控制PVA溶液温度与湿度的高压静电技术, 可克服高浓度PVA溶液在强电场下出现微丝现象, 形成的水凝胶微球具有强度高、粒径在一定范围内可控的特点.     

空心微球表面定向生长TiO2纳米棒及其光催化性能研究

通过表面溶胶-凝胶处理和水热反应成功制备出包覆有二氧化钛纳米棒的复合空心微球. 用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等表征了所得产品, 探索了水热反应时间、煅烧时间对产物形貌和结构的调控作用, 并对产物光催化降解亚甲基蓝进行了研究. 结果表明, 所制备的表面包覆有二氧化钛纳米棒的复合空心微球在紫外光照射下可将亚甲基蓝完全降解. 该材料质轻, 可浮于水面, 有望成为一种新型光催化剂, 应用于治理水体表面的大面积污染.     

基于近场光学的微球超分辨显微效应

在光学成像领域,由于受到衍射极限的限制,常规成像分辨率在200nm左右.科学的不断进步对更高分辨率有着迫切需求,如何突破这个极限来获得更高质量的高分辨率图像是热门研究领域.2011年提出了微球超显微技术:在原有的光学系统中,将直径几微米至几十微米的透明微球直接置于样品表面,就能够成倍提高传统光学显微镜的成像能力.微球超显微技术以其简单直接的特点,受到广泛关注.本文介绍了光学显微镜的研究背景以及国内外团队在微球超分辨显微技术方面的研究进展,包括通过在微球表面进行环刻同心环、中心遮挡和表面涂覆的方法来调节微球所产生的光子纳米喷射方面所开展的一系列研究,并进行了理论模拟和实验验证,进一步提升了微球的超分辨显微效应.最后,展望了今后微球超分辨显微技术的应用与发展方向.     

掺钕微球的受激辐射激光和自受激拉曼散射

采用溶胶-凝胶法在SiO_2微球表面覆盖上一薄层Nd~(3+)掺杂SiO_2,并经电极放电熔融后形成表面光滑的高Q值微球.采用锥光纤将808 nm的抽运激光耦合入钕离子掺杂的高Q值微球形成回廊模,激发产生了1080—1097 nm波段受激辐射激光.由于所产生的激光有足够高的功率密度,在高Q SiO_2微球中激发产生了波长为1120—1143 nm一级自受激拉曼散射激光.推导了锥光纤掺钕微球组合的自受激拉曼散射的输出功率和阈值公式.描述了输出激光的特性:阈值、输出功率、线宽、边模抑制比.     

基于分子印迹技术的吸附材料制备与应用进展

在简要介绍超分子理论的基础上,综述了分子印迹微球和分子印迹膜的制备方法,介绍了其在吸附金属、吸附脱硫、吸附有机小分子以及吸附蛋白质等方面的应用进展。