近红外光刺激响应材料调控离子通道功能研究进展

离子通道作为细胞膜上的一种跨膜受体蛋白,可介导离子被动流入/流出细胞或细胞内细胞器,从而控制细胞质/细胞器内离子浓度、膜电位和细胞体积。离子通道还参与肌肉收缩、突触传递、信号转导等基本生理过程。离子通道结构或功能异常会导致许多疾病发生,如心血管疾病(心绞痛、高血压、心律失常)、代谢紊乱(糖尿病)、神经系统疾病(疼痛、中风、癫痫)和癌症。因此,通过调控离子通道功能治疗这些疾病具有重要意义。基于近红外光深层组织穿透性的优势,通过近红外光刺激响应材料精准且时空地调控离子通道开关,实现对细胞内信号通路的精准调控,为治疗相关疾病提供了新策略。本文综述了近红外光刺激响应材料调控离子通道功能研究进展,并且对其今后的发展方向进行展望。

油气田刺激响应性材料应用现状及前景展望

油田化学品在钻井完井、压裂酸化、调剖堵水、乳化降黏、油水分离等环节发挥关键作用,但低渗透、高温、高盐、极端pH及使用过程中温度、pH变化等苛刻油气藏环境,给应用于油田化学品的聚合物和表面活性剂的研发带来了严峻的挑战。引入磺酸基等抗温抗盐基团或增大驱油剂相对分子质量等传统方式已难以满足油田需求。该文介绍了温度敏感聚合物、pH敏感聚合物、磁响应聚合物、CO_(2)敏感聚合物及表面活性剂、盐度敏感聚合物响应环境变化的刺激响应原理和性能;综述了5种刺激响应性材料在钻井完井、提高采收率、乳化破乳、压裂酸化、调剖堵水、油水分离等方向的应用,展望了刺激响应性材料在油气开采中的发展前景。

多重刺激响应智能材料在智能给药系统中的应用

多重刺激响应材料是一类基于仿生学概念发展起来的新型智能材料,具有传感、信息处理和执行功能。此文简要介绍了几种多重刺激响应材料在智能给药系统中的研究进展,并结合实践进行了介绍。

刺激—响应涂层及其在绝缘缺陷自诊断中的应用

固体绝缘内部及表面缺陷是引起电力设备故障的主要原因,但现有检测方法流程复杂且易影响电力设备安全运行。受自然界生物启发,将刺激—响应涂层引入绝缘系统,可通过发光与色彩的形式直观显示绝缘缺陷。文中对刺激—响应材料及其在绝缘缺陷自诊断中的应用进行综述,首先分析发光及变色等刺激-响应材料的类型及工作原理,发光材料包括电致发光、聚集诱导发光及荧光分子探针,变色材料考虑色素色(电致/热致变色)及结构色(光子晶体和胆甾相液晶)响应材料,并总结了刺激—响应材料在绝缘缺陷自诊断中的应用现状,旨在为绝缘缺陷的灵敏、高效自诊断提供参考。

光和温度刺激响应型材料

刺激响应型材料是一类在环境因素刺激下,自身的某些物理或化学性质发生相应变化的材料。刺激因素包括光、温度、pH、离子强度、电场和磁场等。本文综述了近年来光和温度刺激响应型材料的研究进展,主要从光响应型水凝胶和光致变色材料的结构类型及应用概述了光响应型材料的发展;同时从温度响应型水凝胶、热致形状记忆材料和热敏变色材料几方面介绍了温度响应型材料的研究进展及应用,并展望了光和温度刺激响应型材料在多学科领域的应用前景。

卤化亚铜基刺多重激响应材料:立方烷簇结构修饰及其刺激响应行为研究

刺激响应荧光变色材料在新型传感器、商标防伪、信息存储等领域具有诱人的应用前景[1]。基于有机磷/卤化亚铜簇的配合物由于立方烷碘化亚铜中心的结构柔性和丰富的d10-d10相互作用在刺激响应荧光变色材料中占据重要地位[2]。但是有机配体的电子性质对刺激响应调控行为仍不清楚。本课题在有机膦配体引入不同性质的取代基,与无机卤化亚铜合成出一系列具有对机械力、温度等多重刺激响应的荧光变色杂化功能材料,并探究其变色机理。

基于电荷转移及电子转移构筑刺激响应材料

近年来,利用联吡啶及其衍生物与金属离子构筑的功能配位化合物受到科研工作者的广泛关注.凭借独特的易修饰性、缺电子性和光电化学活性,该类化合物作为智能刺激响应材料在变色、开关、吸附、探针、磁性及催化等领域展现出巨大的应用前景.本文从电子转移、电荷转移及电子转移和电荷转移的协同作用三个方面进行分析,综述了近年来本课题组在联吡啶及其衍生物的配位组装、结构调控和刺激响应性能方面的研究进展,并对其在多刺激响应材料领域的未来研究方向做了进一步展望.

埃洛石纳米管基刺激响应型材料的研究进展

天然矿物材料在近年来获得了越来越多学者的广泛关注,其中,埃洛石纳米管作为一种特殊的天然纳米管状材料,拥有成本低廉、易于改性、生物相容性良好等优点。基于上述优点,埃洛石纳米管已在环境保护、生物医药、催化、检测等领域展现出良好的应用前景。刺激响应型材料是有机-无机纳米复合材料相关研究的热点问题。回顾近10年来埃洛石纳米管基刺激响应型材料的最新研究进展,有望对相关领域的研究学者提供工作基础和引导性支持。

光响应生物材料研究进展及应用

目的:对光响应生物材料在药物控制系统及组织工程支架方面的研究及应用进行综述,为推进基础研究成果走向临床转化提供参考。方法:通过文献研究,归纳光响应生物材料的分类及光化学反应机理,讨论其在药物控制系统及组织工程支架领域中的应用,探讨其在临床转化中面临的挑战,并对未来发展方向进行展望。结果与结论:由于光源具有很多优点,使得光响应生物材料在药物控释系统、生物传感器、荧光探针及组织工程支架等生物医药领域得到广泛的关注。尽管近年来光响应生物材料基础理论研究已经取得巨大进展,但是在临床转化中仍存在激发光源和生物相容性等问题。未来新材料研发上如果能有创新,例如制备出对近红外光响应的生物材料或者兼具对多种刺激如光、pH、酶等有响应的生物材料,将会给光响应生物材料在医疗领域应用带来更大希望。

智能防伪材料研究进展

随着市场经济和信息技术的迅猛发展,一些传统的防伪手段不断被不法分子破解,防伪技术的改进与转型成为必然,新兴的防伪技术不断走向绿色化、智能化、大众化。从国内外研究现状出发,将智能材料分为新型纳米材料、刺激响应材料、形状记忆材料和其它智能材料,并重点介绍了新型纳米材料、纳米结构材料、纳米复合材料的研究现状及防伪机理;从光、电、磁等诱导因素出发简述了刺激响应材料的研究进展及其在防伪领域的应用潜力;分析了形状记忆材料与防伪标签结合应用的基本原理;最后介绍了一些其它智能防伪材料——一种新型卡基材料、功能防伪纸张与模塑树脂的防伪机能,拓展了智能材料的应用领域,得出了智能材料在防伪方面应用前景广阔的结论。为促进智能材料在防伪上的进一步应用提供了有力的理论向导。

智能响应型小分子探针在肿瘤诊疗方面的研究进展

自从美国耶鲁大学科学家古德曼和吉尔曼偶然发现化合物氮芥能够使患有淋巴癌的小鼠肿块变小,从此开启了癌症药物治疗的新篇章。目前虽然已有大量药物被研发出来并成功用于临床肿瘤的诊断与治疗,但它们仍然存在如生物相容性不好、毒副作用大和耐药性等问题。因此,开发新型、高效的肿瘤诊疗药物迫在眉睫。近年来,研发智能化响应型肿瘤探针逐渐引起科学家们的兴趣。以肿瘤微环境特征因素(微酸、酶、氧化-还原物质、乏氧和信号分子等)和外源场(光、射线和超声等)等为刺激体,一大批刺激响应型肿瘤探针被设计和制备。研究结果表明这些探针不仅提高了肿瘤的诊疗效果还显著降低了对机体的毒副作用,有望实现肿瘤的精准诊治。本文着重介绍了肿瘤诊疗分子探针的发展历程,总结了近两年来智能响应型小分子探针在肿瘤诊疗方面的应用进展,展望了智能化响应型探针在肿瘤诊疗领域的发展方向和愿景。

响应性食品包装的研究进展

响应性食品包装是食品包装和食品工业研究的一个新兴领域。不同于主动包装,响应性包装系统能对食物或环境中的刺激作出反应,来实现食物质量和食品安全的实时监控。研究试图界定不同类别的食物包装技术,特别强调响应性食品包装及其技术要求、研究现状和当前不断扩大的市场。响应性食品包装中的刺激响应材料的发展前景以及当前所面临的挑战,有利于将其从研究开发转化为商业产品。

热致变色聚合物研究进展

热致变色聚合物具有成本低、易制备、易加工、易修饰、稳定性好等优势,已被应用到温度传感、智能窗、变色涂料、显示器、智能纺织品、防伪等多个领域。根据热致变色机理,总结了共轭聚合物、超分子聚合物、凝胶、光子晶体和液晶聚合物的最新研究进展,并对其变色机理及应用进行了概述及分类归纳。最后,提出了目前热致变色聚合物在应用中还存在的问题,并对未来该领域的研究方向作了展望。

4D打印定律

三维(3D)打印是一种增材制造(AM)工艺。相应地,四维(4D)打印是一个涉及多个研究领域的制造工艺。4D打印保留了3D打印的一般属性(如减少材料浪费,消除注射模具、冲压模具和机械加工过程),并且随着时间的推移能实现产品第四维度的智能行为。在打印过程中,这种智能行为(通常由逆数学问题)编码进刺激响应多材料中,并在打印后通过刺激该材料来实现。3D和4D打印结构的主要区别是4D打印存在一个附加的维度,这个维度可以随着时间的推移进行智能进化。然而,目前还没有用于建模和预测这个附加维度的一般公式。本文从基本原理开始,导出并验证了一个具有特定形式的一般双指数公式,该公式可以模拟几乎所有4D结构的时间相关性行为(如水、光化学、光热、溶剂、pH、湿度、电化学、电热、超声波等响应)。研究表明,需要利用两种类型的时间常数来捕捉4D多材料的正确的时间相关性行为。本文引入了4D多材料结构中主动材料和被动材料的界面错配压力的概念,从而得到了两个时间常数之一。本文从几乎所有刺激响应材料的时间相关性行为的统一模型中开发和提取了另一个时间常数。本文的结果从最基本的概念开始,并以控制方程结束,可以作为未来4D打印领域研究的一般设计原则,其中时间相关性行为应该被正确地理解、建模和预测。

分子识别响应型智能膜的研究进展

分子识别响应型智能膜兼备分子识别特性和膜过程能耗低效率高的优点,可以实现特定分子识别型控制释放、以及化学或生物物质的高精度分离等.本文主要综述了分子识别响应型智能膜的设计方法与应用,重点介绍了3类分子识别响应型智能膜及其应用:基于主客体作用分子识别响应型智能膜、基于耦合作用分子识别响应型智能膜以及基于螯合作用分子识别响应型智能膜,为新型分子识别响应型智能膜材料的研制以及分子识别响应智能膜过程的强化与应用提供了有价值的参考.

纯有机超分子发光材料的研究进展

纯有机发光材料由于具有低毒性、易制备和应用广泛等特点而被广泛关注.近年来,本课题组设计了多种新颖的、具有可调控多色发光性质的超分子体系.对于磷光材料的构建来说,诸如溴和碘的重原子以及氧之类其他具有孤对电子的杂原子可以起到促进系间窜越(ISC)的作用.主-客相互作用和聚合等方法也为磷光体提供了刚性环境,以抑制其非辐射跃迁.另外,非共价作用因其具有动态的特性,能对刺激做出响应.因此,主-客相互作用与疏水作用、π-π堆积以及多氢键作用等非共价作用也被用于根据外界刺激调控磷光或荧光的发射强度和波长,实现了发光单体本身不具备的丰富发光性能.除总结上述进展之外,还为未来的研究提出了可能的方向,例如在设计有机磷光材料时,不仅要提升其量子产率,也要拓展发射波长范围,以及构建能够对外界刺激进行响应的智能发光材料体系等.

氧化还原响应性环金属钌、锇配合物

金属有机共轭配合物因其良好的氧化还原特性和丰富的光、电、磁等物理化学性质成为一种重要的响应性功能分子材料,是分子导线、分子开关、分子机器、分子存储、光电检测等应用的材料基础.本文主要介绍近几年本课题组在环金属配合物的分子设计及其氧化还原响应方面的工作进展,具体包括环金属双钌共轭配合物、环金属参与的不对称双中心共轭分子以及氧化还原多中心共轭配合物3种体系.这些化合物在较低电位处具有两步以上可逆氧化还原过程,并且每一种氧化还原状态具有明显不同的物理化学性质.以电化学电压为刺激响应手段,这些金属有机分子材料的近红外吸收和顺磁信号可以发生可逆变化,成为近红外电致变色及光信息存储的重要分子基础.

电喷雾技术在微粒制备中的进展

微粒制剂(纳米粒、微球、脂质体等)在临床上有独特的应用需求,能满足微粒特性及符合工业化的制备技术是研究热点。电喷雾技术是一种制备载药微粒的新技术,其可选择的制备方法多(单双通道及超临界流体制备)、可应用的材料范围广(刺激响应性聚合物、聚酯型及天然聚合物)、工艺因素简单(液料因素、装置、收集因素),是可应用于微粒开发的新选择。本文综述了电喷雾技术制备方法、材料、工艺参数等方面的研究进展,以期为微粒制备提供技术参考。

多孔聚离子液体的合成与应用

聚离子液体(Poly(ionic liquid)s,PIL)是分子结构中含有离子液体结构单元的一类离子聚合物,兼具离子液体小分子的离子电导性和聚合物可加工性能。多孔聚离子液体材料(Porous PILs),结合了多孔材料大比表面积和聚离子液体的导电性及离子交换等特性,在功能高分子材料、电化学响应材料以及能源科学等领域表现出广泛的应用前景。本文综述了多孔聚离子液体的分子设计与合成方法,及其在智能响应材料、水处理、高效催化、多孔碳材料、生物医用材料等领域的潜在应用。

改变铁路车辆轴簧刚度以提高曲线通过能力

铁路车辆转向架需要具备良好的高速走行稳定性和曲线通过能力,但是这两种性能之间存在权衡关系。所以,新造转向架时需考虑走行区间的最高速度及曲线半径等运用条件来决定转向架特性。介绍了一种刚性可变的轴箱定位装置,该装置可通过增大定位装置中的橡胶纵向刚度来保证走行稳定性,同时提高曲线通过能力。