循环肿瘤细胞的响应性分离、释放和临床应用研究进展

循环肿瘤细胞(CTCs)是从肿瘤组织上分离并进入淋巴系统或血液的细胞,虽然在体液中数量极少却与肿瘤的转移和复发密切相关。CTCs包含完整病理信息,可通过对CTCs的分离、富集和分析来提取这些能够指导癌症诊治的信息,从而显著改善癌症的监测效率和预后状况。与传统组织活检相比,使用CTCs作为生物标志物的液体活检技术可以实现肿瘤信息的特异性检测和动态持续检测并减轻患者痛苦。为了实现CTCs的检测,首先必须将CTCs从体液中分离,分离后则需要将其释放富集,本文将详细描述CTCs的响应性分离(包括光、介电泳、声波电泳和磁泳)、化学分离(特异性分子和拓扑结构)和响应性释放(包括光、电、热、pH、酶响应以及可降解基底)的最新研究进展。响应性分离利用CTCs与血细胞物理性质的差异进行分离,化学分离利用特异性识别来捕获CTCs。这些先进的分离和释放的技术具备细胞损伤低和特异性高的特点,为进一步分析提供了条件。目前CTCs检测可应用于多种癌症的检测,本文在最后讨论了CTCs对各种癌症(如肺癌、肝癌、结直肠癌和前列腺癌)的早期诊断和预后评估等方面的作用。

有机二阶非线性光学聚合物的研究进展

非线性光学材料在激光、光通信、光处理、高频电光器件及太赫兹等方面具有重要的应用。相比传统无机非线性光学材料,有机二阶非线性光学材料具有电光系数高、响应速率快、易加工等优点。近年来,基于有机非线性光学材料的研究成为热门领域,高频电光器件、太赫兹器件等都受到了业内广泛关注。本文综述了不同种类的有机二阶非线性光学材料的研究进展和未来的发展方向。此类材料的电光性能和取向稳定性可以通过分子设计策略和化学合成、发色团与聚合物的结构关系及掺杂技术等进行有效的调控,但是研发满足实际应用且综合性能优异的有机非线性光学材料仍面临诸多挑战。

电控液滴移动的研究进展

电控液滴移动是一种利用电场作用驱动液滴移动的策略,因其液滴具有响应速度快、运动速度快及路径可控等优点而备受关注,在外场刺激驱动液滴移动等基础研究和智能微流体器件等实际应用中具有重要意义.本文概述了传统电润湿驱动液滴移动的基本原理和研究进展,介绍了新型电控液滴移动的代表性成果,展望了相关研究和应用的发展前景.

仿生光响应智能纳米孔道的构筑及应用

在生命体中,很多生物过程都和光息息相关,例如光合作用过程和视觉感受系统等,而这些过程大都由生命体中对光敏感的蛋白质离子通道主导。近年来,受这些蛋白质离子通道的启发,具有光响应性的仿生智能固态纳米孔道广受关注。光响应纳米孔道具有灵活的空间和时间可控性,除了和生命过程息息相关,还在能源存储与转化、药物可控释放和分离等方面显示了巨大的应用前景。本综述主要从材料属性出发阐述光响应仿生智能纳米孔道的构筑和分类,并对其应用进行总结和展望。

蓝相液晶逐层相变过程的表征与机理探究

蓝相液晶是一种自组装三维软光子晶体,在传感显示、信息加密防伪、光学器件等领域具有广泛的应用前景。然而,有关蓝相相变的研究并不充分。本文对温度区间宽达2.5℃的单畴蓝相Ⅱ(BPⅡ)到蓝相Ⅰ(BPⅠ)相变过程进行光学和结构表征,采用晶体成核生长理论阐明了各阶段相变行为的机理。BPⅡ和BPⅠ共存阶段(BPⅡ-BPⅠ)反射光谱的双峰和Kossel衍射图案中圆环和四弧的叠加表明了该阶段是BPⅡ和BPⅠ相态的层状堆叠。利用偏光显微镜和低压扫描电镜观察到了BPⅡ、BPⅡ-BPⅠ、BPⅠ三个阶段的层状生长结构,发现BPⅠ从BPⅡ的刃位错中成核并外延生长,其相变过程从液晶盒上部逐层转变至下部。在BPⅠ阶段,刃位错和螺旋位错移动并合并,使织构转变为同心圆环状。本研究对完善蓝相相变理论和指导制备大面积单畴蓝相都具有重要意义。

胆甾相液晶图案的动态调控与应用

自然界光子晶体图案为生物的生存提供了独特的功能,例如变色龙使其皮肤图案颜色适应环境以进行伪装保护,头足类动物(鱿鱼、墨鱼、章鱼等)能够产生宽波长范围的结构颜色和光学图案以利于物种间的信息交流。受自然界光学图案的特殊功能启发,胆甾相液晶的图案得以开发,并在数据存贮、传感器、柔性智能器件等方面展示了潜在应用。本文综述了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性、功能演变及其应用。首先,总结了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性,包括光、电、热、机械力和溶剂。其次,介绍了胆甾相液晶图案的各种应用,如具有加密和解密功能的存贮器件、信息安全防伪设备、柔性可穿戴传感器和圆偏振发光系统等。最后,介绍了胆甾相液晶图案的前景和挑战。本文为构建基于胆甾相液晶图案的新型功能材料提供了基础。

仿生光子晶体纤维的研究进展

光子晶体纤维是由光子晶体结构组成的纤维,具有高饱和度的结构色彩;其结合响应性材料或柔性基质可制备各种传感响应性光子晶体纤维,在可穿戴智能传感设备方面具有应用潜力.自然界中存在许多光子晶体纤维结构,比如雪绒花花瓣的绒毛,撒哈拉沙漠银蚂蚁的毛发,黑嘴喜鹊羽毛等,光子晶体纤维的研究对于取代传统纺织业的化学染料具有重要意义.本综述总结了光子晶体纤维的概念、仿生制备方法、性能及相关应用,并对光子晶体纤维在纺织业和智能传感领域的应用前景进行展望,该综述对于发展光子晶体纤维的制备方法及潜在应用具有重要意义.

低维限域结构中水与物质的输运

低维限域结构中水与物质的输运研究,对于解决界面化学和流体力学中的遗留问题十分关键.近年来,研究人员采用分子动力学模拟和实验手段研究低维限域结构中水与物质的输运,并将其应用于物质输运、纳米限域化学反应、纳米材料制备等领域.本文从理论和实验的角度总结一维和二维纳米通道的水与物质输运,介绍了本研究组提出的"量子限域超流体"概念,并用于解释纳米通道中超快物质的输运现象;在此基础上概述了一维纳米通道中的分子动力学模拟和水浸润性,以及外部环境(如温度和电压)对限域结构中水浸润性的调控,同时阐述了低维限域结构中的液体输运;对二维纳米通道中的分子动力学模拟、液体浸润性以及液体输运进行了综述;讨论了纳米通道限域结构在物质输运、纳米限域化学反应和纳米材料制备等领域的应用;对低维限域结构中水与物质输运面临的挑战和前景进行了展望.

SiO_(2)空心球的制备与表面形貌调控

以聚苯乙烯(PS)微球为模板,通过水解正硅酸乙酯来包裹PS微球,制备了PS/SiO2核壳结构微球,然后通过高温煅烧得到SiO2空心球。利用纳米粒度仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析SiO2空心球的粒径和表面形貌。采用控制变量法分别研究了PS微球表面电荷、pH、水和正硅酸乙酯的用量对SiO2空心球表面形貌的影响。实验证明,以表面带正电荷的PS微球为模板,反应体系pH=11.0,正硅酸乙酯注入速度为100μL/min时,制备的SiO2空心球表面最光滑。

受荷叶自清洁效应启发的手术服表面改性与防污染性能

为了提升当前商用手术服在特殊医疗手术环境下屏蔽携带病原体的血液或体液的性能,降低医护人员与患者因接触携带病原体的血液或体液而交叉感染的风险,受荷叶自清洁效应的启发,本文采用表面双疏处理技术,用含氟双疏处理液对商用手术服表面改性,来提升当前商用手术服在特殊医疗手术环境下对污染物(水、油、血液)的屏蔽性能。扫描电子显微镜和元素分析表征确定了含氟聚合物被成功固定在手术服表面。对改性后的手术服的防水、防油、防血液污染性能检测发现:表面双疏改性可将手术服表面水接触角提升到(138±2)°,水滚动角降低至4. 0°,表明其防水能力明显提升;改性后的手术服表面具有对油滴保持至少60 s不浸润,血液液滴在倾斜20. 6°的改性手术服表面可快速滚落的特性,同时保持良好的透气性能(7. 90 g/(min·m^2))。

光致形变偶氮苯液晶驱动器

驱动器以其优良的性能和广阔的应用前景,在软机器人、人工肌肉等领域引起了广泛的研究兴趣。通过将偶氮苯分子引入到驱动器材料中,并基于偶氮苯分子可逆的光致异构化过程,可以实现无接触、精确控制、低能耗的光响应驱动器。经过多年的发展,偶氮苯液晶驱动器材料历经了从最初的聚硅氧烷类、聚丙烯酸酯类等到先进的动态酯交换网络等。驱动材料的发展进一步促进了驱动形式的多样化和功能化。偶氮苯液晶驱动器的驱动形式从简单的弯曲、螺旋、震荡到更为实用化的光控马达、提拉重物、微量液体运输等。本文总结和评述了偶氮苯液晶驱动器的发展历程、典型应用和目前存在的问题等,最后展望了其在能源转换领域的应用前景。

胶体光子晶体组装策略研究进展

光子晶体基于其独特的周期性结构而具有特殊的光操控特性,在快速传感、超灵敏检测、新型光学器件等领域有潜在的应用。乳胶粒子的自组装为构建功能性胶体光子晶体提供了一种有效的途径。深入理解乳胶粒子的自组装特性对于构建功能性光子晶体器件具有重要意义。本文总结了胶体光子晶体自组装策略的最新研究进展。重点从组装机理和组装方法两方面进行阐述。组装方法主要包括喷涂、浸润性辅助、3D打印、毛细管辅助、新组装材料和外场辅助等。最后对胶体光子晶体组装策略的问题进行了评述,对未来的研究进行了展望。

聚合物基纳米通道的构筑、功能化及应用研究进展

纳米通道在生命过程中起着至关重要的作用.利用聚合物基纳米通道研究离子、分子等在通道内的输运、识别、响应及门控的仿生过程和性质,受到了科学家的广泛关注和研究.目前,构筑聚合物基纳米通道最常用方法是径迹刻蚀技术.刻蚀后的固态纳米通道具有可功能化的基团,科学家正在广泛开展探究纳米孔道功能化的方法研究.本文主要从几种聚合物的刻蚀方法及形状控制,来介绍纳米通道的构筑方法.同时,本文还总结了纳米通道功能化修饰的常用方法.最后,介绍了纳米通道在多方面的应用、未来的展望以及目前该领域存在的一些挑战.

高分子功能材料图案化制备及其在光电领域的应用

基于半导体高分子功能材料的新型光电器件因其兼容性好、成本低、加工处理方便等特点逐渐走入人们的视野.加工集成高性能高分子光电器件需要用到可控图案化技术,这也将成为未来物联网、光通信、智能社会的基础核心技术.近年来,许多致力于此方面的研究取得了重要的成果.本文总结了各类高分子材料图案化技术,包括光刻法、模具诱导法、印刷法、浸润性调控组装法的技术特点,然后归纳了高分子图案化技术在场效应晶体管、光电探测器、气体传感器、电致发光二极管、光伏器件等光电器件领域的研究进展,最后对未来这一领域发展的挑战与机遇进行了展望.

曲线型微纳拓扑结构的制备及细胞行为调控

生物材料的表面拓扑结构能够显著影响细胞的黏附、增殖、迁移和分化等行为.为有效模拟体内细胞微环境,利用飞秒激光无掩模光学投影光刻技术制备了一系列曲线型拓扑结构.结果表明:细胞在沟槽、折线和三种不同曲率的波浪形拓扑结构上严格按照拓扑结构形貌进行生长、迁移.当波浪形结构曲率过大时,细胞改变原有的迁移方向,产生沿弯曲方向的迁移行为.共聚焦荧光显微图像显示:细胞在折线结构和波浪线结构的拐角区域发生骨架重排,相较于线区域细胞圆度增加.据此提出了细胞在曲线型拓扑结构上的迁移机制.该研究揭示了细胞对曲线型拓扑结构的响应机制,将为体外植入材料的设计提供科学依据.

飞秒激光双光子聚合制备3D水凝胶微结构及其应用

双光子聚合加工技术是基于双光子吸收效应的一种新型的微纳制造技术,已被广泛应用于微纳光子学、微机电系统、组织工程等领域。采用双光子聚合加工技术制备的3D水凝胶微结构形貌可控,而且具有高精度、适当的刚度以及良好的生物相容性等优势,可以更好地在体外模拟体内微环境,因而在生物医学领域展现出了巨大的应用潜力。本文简要介绍了双光子聚合加工技术的原理,综述了水溶性光引发剂的研究进展,着重介绍了双光子聚合加工技术制备水凝胶的研究现状及其在仿生学、生物医学等领域的应用。