基于不同刺激源的刺激响应聚合物体系的构建

刺激响应聚合物是一类具有"智能"行为的大分子体系.它可以接收外部环境的刺激信号,如pH值、光、温度、电压、氧化还原剂和气体等,使自身大分子结构或状态发生较大改变,从而影响其物理化学性质,进而体现出相应的功能.大量的研究结果表明,刺激响应聚合物在纳米材料科学、生命科学及临床医学领域中有着广泛的应用前景.本文主要介绍了我们课题组在基于不同刺激源的刺激响应性大分子体系研究方面的一些进展.

气体调控的高分子自组装

响应性高分子是智能高分子的重要组成部分,其可以感应外部刺激、通过改变高分子结构实现对高分子功能的精确调控.气体作为一种不同于常规物理或化学信号的“绿色”刺激方式,用于对高分子自组装过程的调控具有重要意义.然而,由于气体分子通常缺乏可控反应位点且调控过程难以量化控制,目前这一刺激-调控方式的发展相对缓慢.面对上述挑战,本文系统介绍了“气敏高分子”与“气筑高分子”两类新型气体调控的高分子组装系统.结合本课题组工作,总结了以生命体三大气体信号分子——硫化氢(H_(2)S)、一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)为刺激源,面向气敏高分子的设计与可控组装方面的研究进展;以及通过气体动态化学,以二氧化碳(CO_(2))等气体为连接单元,面向气筑高分子的结构设计、动态自组装及其功能应用方面的研究工作.

聚合物超分子体系：设计、组装与功能

高分子科学和超分子化学的相互作用产生了多种多样的聚合物超分子体系,其可能具有丰富的超分子结构,并由此带来特殊的性质与功能.我国许多高校和科研院所自20世纪80年代开始从事聚合物超分子体系的研究,并在高分子自组装、超分子聚合以及功能超分子体系等研究方面取得了一系列重要创新成果.由于篇幅有限,此综述只选择介绍了几个代表性的研究实例,展示了如何从分子设计出发,发展和建立自组装的方法,将结构构筑与功能组装结合,构建多种多样的聚合物超分子体系的思想和成果.

DNA介导的功能性纳米组装体及其生物医学应用

利用表面配体对无机纳米材料进行修饰、组装而获得的功能性纳米组装体,具备不同于单分散纳米材料的特殊光学、电学、磁学和热力学等性质,在生物医药领域显示出巨大的应用价值。DNA具有精确的化学结构和精准的分子识别特性,使其作为一种配体在无机纳米材料表面修饰和组装调控方面展现出独特的优势。由DNA配体介导的功能性纳米组装体能够实现组装结构的精准可控调节,拓宽无机纳米材料在生物医药领域的应用前景,可有效提高肿瘤等重大疾病的诊疗效率,推动生命科学的进步和发展。本文对国内外构建DNA介导功能性纳米组装体及其在生物医药领域应用相关的代表性工作进行总结和对比,讨论我国在该领域面临的机遇和挑战,为今后的发展提出建议。

Fe3O4@SiO2@COOH@NTA-Ni的制备及其对生物分子荧光检测的研究

采用溶剂热法制备了Fe3O4纳米团簇,利用溶胶凝胶法对其进行SiO2包覆,然后用羧基硅烷化试剂进行羧基化修饰,使其表面连接NTA,引入不同浓度Ni^2+,制备了Fe3O4@SiO2@COOH@NTA-Ni磁性纳米功能组装体。并对制备的各中间体进行了形貌、Zeta电位、化学组成、羧基密度、Ni^2+含量、磁性能的表征。最后,我们利用该磁性纳米功能组装体检测荧光素标记的His标签蛋白和非His标签蛋白,研究了组装体本身荧光对于检测的影响。结果表明Fe3O4纳米团簇和Fe3O4@SiO2具有良好的分散性,羧基化后表面羧基密度可达0.5μmol/mg,各中间体在去离子水中有良好的稳定性,1g磁性纳米功能组装体的Ni^2+含量高达8.693×10^-5mol,具有较高的饱和磁化强度并保持了超顺磁性;同时,我们通过加入洗脱液,检测上清液,解决了该磁性纳米功能组装体自身荧光对检测的影响,从而拓展了其在药物筛选、酶检测等领域的应用。

超分子拓扑高分子:合成、组装及功能

超分子拓扑高分子结合了非共价键的动态可逆特性和共价型拓扑高分子的结构特点,是一种具有广泛应用前景的高分子物种.本文从超分子拓扑高分子的合成、组装及功能等三个方面综述了该领域的最新研究进展.首先重点强调了利用直接或间接方法来构筑超支化、树枝状、星形、刷形、交联型和环形等超分子拓扑高分子的策略,其次从内部结构参数和外部环境响应两方面介绍了调控超分子自组装行为的主要方法,然后对其在生物医用材料、光电活性材料以及自修复材料等领域的潜在应用进行了较为全面的总结,最后指出了超分子拓扑高分子研究领域目前存在的关键问题和重要挑战.

寡肽组装体及其肿瘤光热免疫治疗应用

光热治疗与免疫治疗功能上的互补以及协同效应使得光热免疫治疗在抑制实体瘤及转移瘤方面具有非常优异的表现,然而当前使用的光热免疫制剂的局限性限制了其临床应用转化,对于这种复合疗法的开发和优化已经成为肿瘤治疗领域的研究热点.其中,基于寡肽分子设计的功能组装体获得了越来越多的关注,这类组装体不仅可以通过氨基酸编码设计组装结构,而且可以通过生物活性肽的引入实现优异的抗肿瘤治疗性能.本专论中将根据寡肽分子参与抗肿瘤体系构建的不同作用,结合本团队的研究进展,对近期寡肽组装体在肿瘤光热免疫治疗的研究进行总结.首先探讨了寡肽参与光热免疫体系组装调控的思路,阐述了组装调控过程中寡肽在强化体系稳定性、优化光热转化效率及诱导免疫应答的机理.此外,还结合国内外研究现状,对不同功能肽在肿瘤光热免疫治疗中的作用进行了总结,并分析了寡肽组装体在肿瘤治疗领域的应用前景,最后对该领域的发展方向进行了展望.