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综述
仿贻贝水凝胶在组织愈合中的应用研究
耿慧敏, 崔基炜, 郝京诚
2020, 78(2): 105-113  doi: 10.6023/A19080301
[摘要]  (70) [HTML全文] (70) [PDF 4758KB] (10)
摘要:
手术线缝合和订皮钉固定是外科手术中修复组织损伤的常规方法,但是对于相对脆弱的软组织,使用组织粘合剂是代替常规组织修复的重要方法之一.尽管合成的组织粘合剂已经得到广泛应用,但是仍然存在一些缺点,例如湿润环境中粘合性差和潜在毒性等.纤维蛋白胶具有良好的止血性能,但是存在拉伸性和粘附性差、价格昂贵等缺点.仿生粘合剂作为组织粘附剂、止血剂或密封剂在临床手术中应用广泛.然而,在组织创伤的修复应用中,发展耐水粘附、具有生物相容性,多功能一体化的医用粘合剂是近年来研究的热点和难点.自从Messersmith课题组报道了受贻贝启发的多功能聚多巴胺涂层以来,含有酚羟基的材料由于其抗氧化、抗菌消炎等功效,被广泛地应用于医学、食品、化妆品和水处理等领域.仿贻贝水凝胶具有优异的组织粘附性、止血抑菌性、生物安全性和可塑性,是理想的医用粘合剂材料.概述了多酚-合成高分子水凝胶、多酚-生物大分子水凝胶、多酚-无机纳米材料复合水凝胶以及聚多巴胺纳米颗粒复合水凝胶在组织粘附、止血抑菌等方面的研究进展和在组织愈合中的应用探索.总结了多酚水凝胶作为医用组织粘附剂、止血剂、密封剂仍需解决的关键问题,并对此领域的发展趋势进行了展望,有助于推动仿贻贝水凝胶作为新兴生物粘合剂在医学领域中的应用.
二次电池用局部高浓度电解质的研究进展与展望
于喆, 张建军, 刘亭亭, 唐犇, 杨晓燕, 周新红, 崔光磊
2020, 78(2): 114-124  doi: 10.6023/A19100385
[摘要]  (60) [HTML全文] (60) [PDF 2292KB] (8)
摘要:
电解质作为二次电池离子传导的重要介质,对于提升二次电池循环稳定性能、安全性能等方面起着至关重要的作用.局部高浓度电解质是指在高浓度电解质中加入“稀释剂”,形成盐的局部高浓度状态,既能兼具高浓度电解质的优异特性,又具有低成本和优良润湿性的特点,应用前景非常广阔.近几年,局部高浓度电解质在阻燃锂金属电池、高电压锂电池、低温锂电池、锂硫电池和钠电池等多方面应用广泛,且展现出非常好的使用效果.本综述重点从局部高浓度电解质的功能性应用角度出发,详细阐述了局部高浓度电解质的类型、制备、作用机理及其在不同二次电池中的功能性应用进展和主要研究现状,文末还对局部高浓度电解质的未来可能发展趋势进行了分析与展望.
研究论文
温控近红外光谱用于葡萄糖的高灵敏检测
汪明圆, 崔晓宇, 蔡文生, 邵学广
2020, 78(2): 125-129  doi: 10.6023/A19120424
[摘要]  (34) [HTML全文] (34) [PDF 1538KB] (3)
摘要:
温控近红外光谱在混合体系定量分析以及分子间相互作用分析中已得到应用.本工作利用互因子分析方法(MFA)探索了温控近红外光谱技术测定血清样品中低浓度葡萄糖含量的可行性.测量了不同温度下葡萄糖含量分别为1.0~15.0mmol/L和0.0~1.0 mmol/L的两组血清溶液的近红外光谱,并利用MFA进行了定量计算.结果表明,利用该方法可以实现样品中微量葡萄糖的准确定量,MFA提取的标准信号(SS)的相对强度和葡萄糖浓度之间的线性相关系数R分别为0.9923和0.9895,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.35和0.07 mmol/L.
可用于活细胞线粒体随机光学重构超分辨成像的分子内可逆环化五甲川菁染料探针
杨志刚, 熊佳, 张炜, 李文, 潘文慧, 张建国, 顾振宇, 黄美娜, 屈军乐
2020, 78(2): 130-139  doi: 10.6023/A19100374
[摘要]  (50) [HTML全文] (50) [PDF 4127KB] (1)
摘要:
基于单分子定位的随机光学重构超分辨成像作为一种先进的光学成像方法,可用于尺寸小于光学衍射极限的生物结构的超清晰成像,为在单分子层面研究疾病的发病机制及寻找精准的治疗策略提供有力研究工具,在生物医学领域有着广泛的应用前景.随机光学重构超分辨成像技术依赖于标记探针的光物理性质,探针需要在大量缓冲试剂及含巯基试剂存在下才能产生稳定光致闪烁进行超分辨成像,获得理想的超分辨成像结果,但是大量缓冲试剂与巯基试剂对活细胞伤害较大,使得其在活细胞的超分辨成像应用上存在困难,而限制了其在生物医学成像领域的进一步应用,因此,需要开发可用于活细胞的单分子定位超分辨成像的新型光学探针.本工作提出了一种新的可用于单分子定位超分辨成像的五甲川菁染料探针,不需要外加成像缓冲液及巯基试剂就可以产生光致闪烁变化.基于此,开发了一种分子内自发开、关环反应的新型五甲川菁染料探针,具有活细胞膜通透性.探针不需要使用缓冲液体系及对细胞有害的含巯基试剂,在低功率单束激光直接照射下产生光致闪烁,探针对活细胞没有产生明显毒性,适合活细胞的超分辨成像.进入活细胞后探针选择性定位于细胞线粒体上,在激光照射下产生光致闪烁,电子倍增电荷耦合器相机(EMCCD)在采样频率60 Hz下收集不同条件下的光致闪烁图像,设置不同参数进行结果分析,使用ImageJ进行图像预处理后再使用Falcon算法重构获得活细胞线粒体的超分辨成像图像,相比宽场成像,成像分辨率明显提高,为生物医学光学成像提供新的研究手段.
基于新型电子受体1, 3, 5-三苯酰基苯的两种热活化延迟荧光材料的合成及性能研究
王志强, 白美丹, 张明, 张智强, 冯勋, 郑才俊
2020, 78(2): 140-146  doi: 10.6023/A19100372
[摘要]  (35) [HTML全文] (35) [PDF 802KB] (1)
摘要:
以1,3,5-三苯酰基苯(TBP)作为电子受体,1,8-二甲基咔唑(DmCz)和1,3,6,8-四甲基咔唑(TmCz)分别作为电子给体,合成了两种新的热活化延迟荧光材料TBP-DmCz和TBP-TmCz.热重和差热测试结果表明,这两种材料都具有高热稳定性.理论计算显示,材料的最高电子占据轨道和最低电子未占轨道分别分布在咔唑和1,3,5-三苯酰基苯结构单元上,两种分子轨道几乎没有重叠,具有热活化延迟荧光材料分子轨道的典型特征.分子轨道能级测算结果显示,增加咔唑结构单元上甲基的数量,能明显升高材料的最高电子占据轨道能级.TBP-DmCz和TBP-TmCz的最低激发单重态和最低激发三重态间能级差(ΔEST)都非常小,分别为0.05和0.01 eV.在甲苯溶液中,两种材料均表现出了明显的分子内电荷转移跃迁吸收,TBP-DmCz和TBP-TmCz的发光峰分别出现在488和502 nm.用TBP-DmCz和TBP-TmCz作为掺杂客体材料制备出了两种高性能电致发光器件,器件的最大外量子效率分别达到了13.6%和18.3%.
基于RGO-Au-ZIF-8复合材料的电化学传感器制备及其在铅离子和铜离子同时检测中的应用
孙延慧, 齐有啸, 申优, 井翠洁, 陈笑笑, 王新星
2020, 78(2): 147-154  doi: 10.6023/A19090338
[摘要]  (53) [HTML全文] (53) [PDF 3945KB] (3)
摘要:
金属有机骨架(MOFs)材料因其结构和组成特点在重金属离子的吸附和预富集方面表现出独特优势,在重金属离子的光学传感方面显示出极大的应用潜力,但其导电性较差,这大大限制了其在电化学传感领域的应用.制备了一种功能化的金属有机骨架复合材料——热还原氧化石墨烯-金-沸石咪唑酯骨架材料(RGO-Au-ZIF-8).该复合材料具有较本体MOF显著改善的电化学性质,利用其构建电化学传感平台实现了对水相溶液中铅离子(Pb2+)和铜离子(Cu2+)的同时灵敏检测.借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱法和各种电化学技术对所制备材料及其修饰电极的形貌、结构和电化学特性进行了表征.采用阳极溶出伏安法(DPASV)对水相溶液中的Pb2+和Cu2+进行检测,并对检测溶液pH、沉积时间和沉积电位等实验参数进行了优化.在最优化条件下,该传感平台对Pb2+和Cu2+的检测线性浓度范围分别为0.005~10(Pb2+)和0.01~10(Cu2+)μmol·L-1,检测限为2.6×10-9(Pb2+)和7.8×10-9(Cu2+)mol·L-1.此外,还对该传感平台的选择性、重现性和稳定性进行了考察,并进行了实际水样中Pb2+和Cu2+的回收实验.该工作为重金属离子的同时、快速且灵敏的检测提供了一种新的平台,并大大拓展了MOFs材料的电化学应用.
“拟双子”阴离子表面活性剂在癸烷/水界面的分子动力学模拟
高斯萌, 夏坤, 康志红, 乃永宁, 袁瑞霞, 牛瑞霞
2020, 78(2): 155-160  doi: 10.6023/A19100364
[摘要]  (114) [HTML全文] (114) [PDF 1653KB] (2)
摘要:
采用全原子分子动力学模拟方法研究了壬基酚取代的系列烷基磺酸盐表面活性剂在癸烷/水界面的微观聚集行为,通过分析界面厚度、界面生成能和界面张力以及表面活性剂分子与水分子之间的径向分布函数和配位数,讨论了不同磺烷基链长度对壬基酚基取代烷基磺酸盐表面活性剂界面性质的影响.结果表明,磺烷基链长为12时,表面活性剂的界面张力最低,界面厚度和界面生成能最大.
聚二甲基硅氧烷封装石墨烯基柔性红外探测器的制备及其应用
赵雅婧, 谢亮, 马兰超, 贺军辉
2020, 78(2): 161-169  doi: 10.6023/A19100378
[摘要]  (31) [HTML全文] (31) [PDF 4550KB] (2)
摘要:
采用热还原法在不同退火温度(从100到1200℃)下制备了一系列还原氧化石墨烯(rGO)薄膜,并通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、四探针电阻仪和扫描电镜(SEM)对其进行了表征和分析.随后利用旋涂封装法制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装的石墨烯基柔性红外探测器(P-rGO-P),并成功用于红外激光、人体红外辐射、弯曲变化和压力探测.实验结果表明,采用不同温度还原的rGO薄膜封装得到的P-rGO-P柔性红外探测器在近红外(1064 nm)激光照射下均有响应,其中最高的光响应可达2.78 mA/W.此外,P-rGO-P柔性探测器对人体红外辐射和弯曲变化也具有快速、灵敏的响应,并且经过反复弯折仍能保持完整性与响应能力.
SiO2介导的5 nm金颗粒的高效富集及其催化活性研究
李威, 冉铁成, 张瑜, 何威, 马继飞, 汪启胜, 张继超, 诸颖
2020, 78(2): 170-176  doi: 10.6023/A19120445
[摘要]  (51) [HTML全文] (51) [PDF 2630KB] (6)
摘要:
粒径小于10 nm的金纳米颗粒(Au NPs)具有高的表面积与体积比,因此具有极强的催化活性,在催化领域应用广泛.传统湿法合成的金纳米颗粒浓度过低,需要进一步富集才能满足实验要求.然而,小粒径Au NPs在浓缩过程中容易聚集,失去催化活性.在保持催化活性的同时,浓缩小粒径的AuNPs是一个挑战.本工作用500 nm硅烷化修饰的SiO2颗粒,通过静电相互作用吸附5 nm Au NPs,在室温下自组装形成Au NPs@SiO2复合物.Au NPs的负载效率可达99.5%,每个SiO2上负载的Au NPs高达800~1000个,大大提高了Au NPs有效浓度,并且富集到SiO2表面的Au NPs不会团聚.催化活性研究结果显示,制备得到的Au NPs@SiO2的催化活性是同浓度Au NPs的3倍.该复合物颗粒重复使用5次后,催化转换效率仍能保持在80%左右.该复合物颗粒能稳定保存一个月,结构和催化活性不变.并且,通过调节Au NPs在SiO2表面的组装密度,可精确调控Au NPs@SiO2催化活性.本工作提供了一种制备高浓度小粒径Au NPs的简单方法,并大大提高了Au NPs催化活性,该方法在富集其它小粒径纳米颗粒中具有广泛应用.

  

综述
绿色单体二氧化碳参与的新型聚合反应
宋波, 秦安军, 唐本忠
2020, 78(1): 9-22  doi: 10.6023/A19090340
[摘要]  (204) [HTML全文] (204) [PDF 1848KB] (204)
摘要:
二氧化碳(CO2)是一种丰富、廉价、无毒以及可再生的一碳资源,也是一种可用于聚合的绿色单体.基于CO2的聚合是近年来的研究热点之一.目前广泛报道的是CO2和环氧单体的聚合反应,经过几十年的发展已经成功实现工业化生产.最近几年,一些CO2参与的新型聚合反应被陆续报道,这些工作大都通过两种途径实现从CO2到高分子材料的转变.第一个途径是先将CO2转化为可以聚合的单体,例如:内酯、环状碳酸酯和2,5-二呋喃甲酸等,再利用开环或者逐步聚合将单体转化为聚合物;另一个途径是直接以CO2为单体和其他类型单体共聚得到聚合物.这两种途径对于发展CO2参与的新型聚合反应,拓展CO2基聚合物种类都具有重要意义.本综述按照CO2直接还是间接参与聚合反应分类总结了近年来在CO2制备高分子材料方面的进展,并对未来发展方向进行了简单阐述.
磷光软盐配合物及其光电应用研究
马云, 陈可欣, 郭则灵, 刘淑娟, 赵强, 黄维扬
2020, 78(1): 23-33  doi: 10.6023/A19110407
[摘要]  (108) [HTML全文] (108) [PDF 3229KB] (108)
摘要:
磷光软盐配合物是一种通过静电力和范德华力结合的带有相反电荷金属配合物的光电材料,它们的发射光谱通常由两个独立部分组成.与单组分磷光金属配合物相比,磷光软盐配合物含有更丰富的激发态,不同组分之间还存在能量传递过程.最近几年,磷光软盐配合物作为一类新兴的光电材料,在不同的光电领域表现出潜在的应用前景,并取得了一定的进展.本综述详细介绍了磷光软盐的合成与光物理性质,并对它们在有机发光二极管、生物成像、光动力治疗、电致发光变色等领域的应用进行了总结.
环形镧系分子簇合物的组装与单分子磁体性质
田海权, 郑丽敏
2020, 78(1): 34-55  doi: 10.6023/A19090330
[摘要]  (116) [HTML全文] (116) [PDF 7063KB] (116)
摘要:
由于稀土离子具有很强的磁各向异性,近年来基于单核或多核稀土化合物的单分子磁体研究得到了人们广泛的关注.环形簇合物是一类特殊的簇合物,也称分子轮或金属冠醚.设计合成环形稀土簇合物不仅可以获得新的稀土单分子磁体,而且环形簇合物中稀土离子磁偶极的涡旋分布还可以产生环形磁矩,因而在量子计算、信息存储、自旋分子器件等方面具有潜在的应用.鉴于环形稀土簇合物特别是含奇数核的环形簇合物的合成依然充满挑战,本综述将着重阐述已报道的环形稀土簇合物的组装规律、结构特点及磁性研究.
研究论文
含螺环位阻铱(Ⅲ)配合物的共轭结构调控及其电致发光性能研究
任保轶, 依建成, 钟道昆, 赵玉志, 郭闰达, 盛永刚, 孙亚光, 解令海, 黄维
2020, 78(1): 56-62  doi: 10.6023/A19110406
[摘要]  (73) [HTML全文] (73) [PDF 1172KB] (73)
摘要:
基于螺[芴-9,9'-氧杂蒽]的位阻结构,在其芴端连接苯并噻唑构成共轭扩展的环金属配体,并成功合成了相应的均配、面式构型铱(Ⅲ)配合物fac-Ir(SFXbtz)3.配合物的最强发射峰位于587 nm,在635 nm处伴有肩峰发射;其在溶液中的磷光寿命为316 ns,光致发光量子产率达到64.7%.以fac-Ir(SFXbtz)3为发射材料,在高掺杂浓度下分别制备了橙光电致发光器件及与蓝光材料FIrpic(双(4,6-二氟苯基吡啶-NC2)吡啶甲酰合铱)组合的二元白光器件.以CBP(4,4'-二(9-咔唑)联苯)为主体材料的橙光器件最高电流效率和功率效率为10.8 cd·A-1和8.4 lm·W-1,最大亮度为7217 cd·m-2.二元白光器件最高电流效率和功率效率为11.6 cd·A-1和8.0 lm·W-1,最大亮度为8763 cd·m-2,在3~9 V操作电压下CIE1931色坐标稳定.结果表明:协同利用螺环芳烃的共轭结构和位阻结构优势,是获得低成本、本征光电性质良好及可高浓度掺杂的磷光铱(Ⅲ)配合物的便捷方法.
一种沿骨架进行质子传导的二维共价有机框架的合成
王志涛, 李辉, 颜士臣, 方千荣
2020, 78(1): 63-68  doi: 10.6023/A19110397
[摘要]  (82) [HTML全文] (82) [PDF 751KB] (82)
摘要:
氮杂环化合物咪唑、三氮唑等常被负载在多孔材料中应用于质子传导.受此启发,利用结构中含有三氮唑的2H,2'H-3,3'-双-1,2,4-三唑-5,5'-二胺(BTDA)作为建构单元,与2,4,6-三甲酰基间苯三酚(TFP)发生希夫碱缩合反应合成一种新型二维共价有机框架(TFP-BTDA-COF).通过理论模拟、粉末X射线衍射(PXRD)、氮气吸附-解吸表征和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等证实了其结构.由于2D-COF的π-π堆积作用,BTDA连接单元中三氮唑上的N-H键在COF各层上周期性间隔排列形成有序阵列,在一定湿度条件下,借助水分子的中继作用,质子可以沿该阵列在一维孔道内传递,使得该COF具备通过骨架进行质子传导的能力.采用交流阻抗法对其质子传导能力进行测试,测试结果表明:随环境湿度增大,材料的质子传导能力逐渐增强,在98%相对湿度下达到最大值1.4×10-3 S·cm-1.
自交联聚乙烯亚胺-聚砜高温质子交换膜研究
赵伟辰, 徐鑫, 白慧娟, 张劲, 卢善富, 相艳
2020, 78(1): 69-75  doi: 10.6023/A19090329
[摘要]  (85) [HTML全文] (85) [PDF 1812KB] (85)
摘要:
为了制备出兼具高电导率和优异力学性能的高温质子交换膜,本工作采用化学自交联的方法将含氮功能基团聚乙烯亚胺(PEI,平均分子量200)接枝到氯甲基化聚砜(CMPSF)高分子链上制备磷酸掺杂型高温质子交换膜的基膜(PEI-PSF).其中,PEI上的含氮功能基团既作为磷酸吸附位点,使高温质子交换膜获得高的质子传导率,同时又作为交联位点与CMPSF高分子链上的苄氯基团发生自交联反应,使聚合物膜具有优良的力学性能.傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱测试结果表明,CMPSF高分子链上的苄氯基团与PEI上的含氮功能基团发生完全反应,且随着聚砜氯甲基化程度的增加,膜中引入的PEI含量相应增加,进而提升了PEI-PSF膜的磷酸掺杂水平.氯甲基化程度为58%的PEI-PSF膜(PEI-PSF-58)磷酸吸附量达到122 wt%,在180℃无水条件下质子电导率达到3.4×10-2 S·cm-1,同时该复合膜拉伸强度达到30 MPa.基于磷酸掺杂的PEI-PSF-58复合膜的高温质子交换膜燃料电池在150℃干气条件下的输出峰功率达到200 mW·cm-2,并且在78 h的测试时间内展示出了良好的稳定性.
快速合成Bi@ZIF-8复合纳米材料用于近红外二区光热治疗以及可控药物释放
王英美, 朱道明, 杨阳, 张珂, 张修珂, 吕明珊, 胡力, 丁帅杰, 王亮
2020, 78(1): 76-81  doi: 10.6023/A19100371
[摘要]  (100) [HTML全文] (100) [PDF 2182KB] (100)
摘要:
随着纳米技术的发展及其向医学领域的渗透,纳米技术为肿瘤的治疗开辟了新的途径,构建有效的纳米载体体系对于肿瘤的治疗具有十分重要的意义.本工作报道了一种铋纳米粒子嵌入ZIF-8的纳米材料Bi@ZIF-8@TPZ(BZT),联合近红外二区(NIR-Ⅱ)的光热治疗与化疗,达到了良好的治疗效果.BZT纳米材料高效地装载了抗癌药物替拉扎明(TPZ),同时嵌入的铋纳米点使得该纳米材料具有NIR-Ⅱ光热的能力.因ZIF-8具有良好的pH响应能力,所以在酸性和光照条件下能实现药物的可控释放,实现了化疗与NIR-Ⅱ光热治疗的协同治疗,使得BZT纳米材料在临床上具有很高的应用价值.
壳聚糖/氮掺杂还原氧化石墨烯修饰电极对黄嘌呤的检测及尿酸抑制的研究
宋光捷, 武调弟, 刘福鑫, 张彬雁, 刘秀辉
2020, 78(1): 82-88  doi: 10.6023/A19080313
[摘要]  (75) [HTML全文] (75) [PDF 1434KB] (75)
摘要:
用碳热还原法制备氮掺杂还原氧化石墨烯(N-RGO),用壳聚糖(CS)的乙酸溶液作为氮掺杂还原氧化石墨烯(N-RGO)的分散剂,将其修饰在玻碳电极表面,用于检测黄嘌呤(xanthine).该传感器对黄嘌呤展现出优异的电化学响应,线性范围为2.99×10-8~1.07×10-4 mol/L,检测限为9.96×10-9 mol/L(S/N=3).此外,利用循环伏安法(CV)对黄嘌呤电化学行为进行了研究.最后,用电化学的方法研究了非布索坦(Febuxostat)和别嘌呤醇(Allopurinol)两种药物对尿酸生成的抑制.本工作为痛风的诊断和治疗提供了重要的信息.