基于三维多孔纳米材料构建的电化学传感器应用研究

电化学传感器因具有灵敏性高、选择性好、制备成本低、操作简单、携带方便、抗干扰性强等优点。电化学传感器在环境监测、临床诊断、食品工业以及地球化学分析等领域都得到了高度的关注和广泛的应用。文章针对两种基于三维多孔纳米材料构建的电化学传感器,分别介绍了其工作原理和检测性能,讨论了电化学传感器在地球化学分析中的应用,最后对电化学传感器在地球化学分析领域的发展方向进行了展望。

三维多孔碳纳米材料用于烟用纸张中五氯苯酚的测定方法研究

目的 建立烟用纸张中五氯苯酚(PCP)的快速电化学测定方法。方法 基于沸石咪唑酯骨架(ZIF)的ZIF–8、ZIF–67具有相同的晶胞参数和同构性,以ZIF–8@ZIF–67为模板制备三维纳米多孔碳(NGPC)。利用NGPC的高比表面积以及优异的电子传递效率构建的传感器(记作NGPC/SPCE)对PCP具有很好的响应。结果 在0.86 V的检测电位下,NGPC/SPCE具有较高的灵敏度(2.452μA·cm^(-2)·L·mg^(-1))。传感器对PCP的检测具有良好的选择性。传感器对PCP检测具有较好的准确度和精密度。3个浓度梯度的回收率为95.7~98.6;6次测试结果的相对标准偏差为2.07%。传感器对PCP的检测具有较好的长期稳定性。同一传感器连续检测25 d后,仍保持原先88.1%的响应。结论 文中构建的传感器适用于对烟用纸张中PCP的检测,并能获得理想的检测结果。

多孔纳米羟基磷灰石的制备及药物缓释性能

用模板法制备三维多孔纳米羟基磷灰石(HAP),考察陈化温度、初始pH等因素对HAP形貌结构及成分的影响;用制备的HAP作为药物载体制备阿莫西林(AM)-HAP,考察磷酸盐缓冲溶液(PBS)的pH对AM-HAP缓释行为的影响。结果表明,陈化温度低于284.16 K时,生成杂质磷酸钙;陈化温度越高,HAP的粒径越小。pH小于10.2时,有磷酸钙生成,HAP为片状,粒径为334 nm;而pH为10.2时,生成纯的HAP,HAP为棒状,粒径为134 nm。AM-HAP具有很好的缓释性能以及选择性脱附性能,在pH为5.7的PBS溶液中,缓释前1.5 h的AM的脱附率达到48.3%,总脱附率达92.8%。

纳米多孔金气凝胶的制备及其SERS性能

以三乙酸纤维素为模板,结合溶胶凝胶法和模板法快速制备出金气凝胶。该金气凝胶具有独特的三维纳米多孔结构,金属韧带均匀。在压片机中施加1 MPa的压力制备金气凝胶圆盘基底,使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪进行拉曼测试并分析其基底的拉曼增强能力。测试结果表明:金气凝胶基底不仅具有超低浓度检测应用方面的巨大潜力,并且在相同浓度的检测中该基底所显示的拉曼信号是传统多孔金薄膜的3倍,展示了优良的表面增强拉曼散射(SERS)的能力。

大鼠骨髓基质细胞接种于纳米-羟基磷灰石构建组织工程化骨组织的研究

目的 :探讨用骨髓基质细胞 (MSC)作为种子细胞 ,三维多孔纳米 羟基磷灰石为支架材料构建组织工程化骨组织的可行性。 方法 :建立诱导大鼠MSC分化为成骨细胞的新的骨髓培养法 ,并进行鉴定。将诱导分化形成的成骨细胞 ,接种于三维多孔纳米 羟基磷灰石多孔支架中 ,培养 15天后 ,通过扫描电镜观察诱导分化的成骨细胞与三维多孔纳米 羟基磷灰石支架材料的复合情况。 结果 :大鼠MSC随着培养时间的延长 ,其碱性磷酸酶活性和骨钙素的分泌逐渐形成 ,并不断地增加。接种于三维多孔纳米 羟基磷灰石支架材料上的细胞生长良好 ,形成许多细小的钙结节和胶原纤维。 结论 :新的骨髓培养法可使大鼠MSC分化和增生为具有良好功能特性的成骨细胞 ,三维多孔纳米 羟基磷灰石是可利用的支架材料。用MSC作为种子细胞 ,三维多孔纳米 羟基磷灰石作为支架构建组织工程化骨组织有很多优点 ,具有广阔的应用前景。

人牙周膜细胞接种于纳米-羟基磷灰石上的形态学研究

目的观察人牙周膜细胞接种于三维多孔纳米-羟基磷灰石上的组织形态学表现。方法将原代培养的人牙周膜细胞接种于三维多孔纳米-羟基磷灰石上,培养15天后,采用扫描电子显微镜观察细胞的生长情况,探讨两者的复合情况。结果作为种子细胞的人牙周膜细胞接种到支架材料上后,细胞粘附充分,生长旺盛,并有钙结节和少量胶原纤维形成。结论三维多孔纳米-羟基磷灰石支架材料是一种比较符合牙周组织工程学条件的支架材料。

老年人牙周膜细胞附着于纳米-羟基磷灰石上的形态学观察

目的:老年人牙周膜细胞的再生能力相对较低,选择合适的支架材料很重要。文中观察接种在三维多孔纳米-羟基磷灰石支架材料上的老年人牙周膜细胞组织形态学表现。方法:将原代培养的老年人牙周膜细胞接种于三维多孔纳米-羟基磷灰石上,在培养15 d后,采用扫描电子显微镜观察细胞的生长情况,并与青年人牙周膜细胞进行比较。结果:老年人牙周膜细胞接种到支架材料上15 d后表现为星形或多角形,有良好伸展性和对支架材料的黏附性,一定量的钙结节生成,但产生的钙结节量较青年人牙周膜细胞少。结论:老年人牙周膜细胞可以在三维多孔纳米-羟基磷灰石支架材料上良好生长。三维多孔纳米-羟基磷灰石支架材料可以作为老年人牙周组织工程治疗中的支架材料。

一种高性能多孔硅碳负极材料的简易制备方法

基于一种三维结构的多孔硅原料制备了相应的锂离子电池硅碳负极材料并作了表征。该材料制备方法简单,将多孔硅先后用淀粉水溶液和沥青处理并炭化后即可得到。作为比较,还制备了未用淀粉及未用沥青处理的相应样品,并研究了这两种碳原料的作用。研究结果表明,淀粉包覆能大幅改善材料的循环和倍率性能,沥青包覆能明显提高材料的首次库伦效率。通过淀粉和沥青共同处理并炭化后得到的多孔硅碳材料的可逆容量为976.1mAh·g^-1,首次库伦效率为81.2%。该材料循环50次后的容量保持率高达93.4%。该材料的倍率性能在制备的硅基样品中最佳,在0.2C、0.5C和1C下的容量保持率分别为95.1%、78.6%和56.0%。总体而言,该材料不仅制备方法简单,而且表现出较优异的电化学性能。

PLGA-丝素-胶原纳米三维多孔支架材料的制备及细胞相容性研究

目的探讨PLGA-丝素-胶原纳米三维多孔支架的制备方法及细胞相容性。方法采用静电纺丝法制备PLGA-丝素-胶原(实验组)及单纯PLGA(对照组)纳米三维多孔支架,扫描电镜观察两组支架材料,测定支架纤维直径、孔隙率、吸水率及抗拉强度。取8只SD近交系乳鼠双侧臂丛神经及坐骨神经,分离培养SC,S-100免疫组织学观察并测定SC纯度。取第4代SC以5×104个/mL分别与25%、50%及100%浓度的两组支架浸提液进行培养,以DMEM培养作空白对照组。培养1、3、5、7d采用MTT法测定吸光度(A)值。将第4代SC以5×104个/mL密度分别接种至PLGA-丝素-胶原(实验组)和单纯PLGA(对照组)纳米三维多孔支架支架复合培养。复合培养2、4、6d行扫描电镜观察,另于4d行激光扫描共聚焦显微镜观察SC在材料上生长情况。结果扫描电镜观察显示两组支架呈相互交联的多孔网状无纺结构。实验组和对照组纤维直径分别为(141±9)nm和(205±11)nm;支架内孔洞相互连通,孔隙率分别为87.4%±1.1%和85.3%±1.3%;吸水率分别为2647%±172%和2593%±161%;抗拉强度分别为(0.32±0.03)MPa和(0.28±0.04)MPa;两组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。S-100免疫组织化学染色显示SC纯度为96.5%±1.3%。MTT检测SC在不同浓度实验组及空白对照组中生长良好,A值均随时间延长而增大,同组各时间点比较,差异均有统计学意义(P<0.05);各时间点各浓度实验组及空白对照组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。扫描电镜观察显示,实验组SC在支架上生长良好,4d轴突连接,6d后大量增殖,基质分泌;生长情况优于对照组。复合培养4d激光扫描共聚焦显微镜观察结果与扫描电镜一致。结论采用静电纺丝方法制备的PLGA-丝素-胶原纳米三维多孔支架安全无毒,具备合适的孔径和孔隙率,适合SC生长,细胞相容性良好,是一种组织工程神经良好的支架载体。

钛表面三维连通纳米多孔结构膜层研究

采用阳极氧化法在电解液NaF水溶液中制备三维连通纳米多孔结构膜层。利用SEM、EPMA、XRD和XPS等方法对多孔膜层的表面形貌、相组成、成分组成进行研究。结果表明:不同浓度的NaF水溶液对多孔膜层的表面形貌、结构特征及孔径尺寸有较大影响;浓度为0.8mol/L时,制备的多孔膜层结构均匀,孔洞呈三维连通状。多孔膜层由Ti、O、Na3种元素组成,物相组成主要有TiO2和少量的Na2TiO3。