载槲皮素PNIPAm纳米凝胶的制备及细胞学研究

目的以聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)凝胶为纳米载体,荷载抗肿瘤成分槲皮素,以增加药物对MCF-7细胞的毒性和细胞摄取。方法采用正交设计优化PNIPAm合成工艺,红外光谱进行结构确证;单因素试验优化载槲皮素纳米凝胶(Que-PNIPAm)处方及工艺,分别对粒径、表面形态、载药量进行表征并考察体外释放行为;CCK-8法考察纳米凝胶对MCF-7细胞的毒性;荧光倒置显微镜和流式细胞仪对纳米凝胶的MCF-7细胞摄取作用进行定性观察和定量测定;抑制剂法考察其细胞摄取机制。结果Que-PNIPAm的粒径为(166.1±2.87)nm,载药量为3.18%;电镜下纳米粒子呈类球形、粒径分布均匀;载药纳米凝胶对MCF-7细胞的抑制作用显著高于原药,且42℃下显示出更高的细胞摄取效率和抑制肿瘤细胞增殖活性;秋水仙素与2-去氧葡萄糖对细胞摄取有抑制作用。结论制备的载药纳米凝胶粒径小,具有温敏特性,能够显著增强药物被细胞摄取能力及肿瘤细胞毒性,MCF-7细胞对PNIPAm的摄取机制为微管蛋白途径。

芳纶纳米纤维/碳纳米管复合气凝胶传感器的制备及其性能

针对导电气凝胶结构稳定性差导致传感性能不佳的问题,提出以去质子化方法制备芳纶纳米纤维(ANFs),并与改性碳纳米管(CNTs)进行共混,得到具有高压缩回弹性、高灵敏度的复合气凝胶传感器,并对其热学性能、力学性能和传感性能进行表征。实验结果表明:ANFs与CNTs之间混合均匀,并通过氢键连接形成了稳定的内部网状结构,气凝胶能承受50%的压缩比,并在100次的压缩循环后,完全恢复到初始状态;更重要的是,复合气凝胶在压缩循环中展现出稳定的电信号输出以及0.1 kPa的超低检测极限,因而在柔性应变传感器领域具有较大的应用潜力。

纳米纤维素光热吸油气凝胶的构建及性能

采用物理吸收法清理石油及石油产品在海上的泄漏是油水分离最具潜力的方法之一。以可降解麦秆基LCNFs(木质纳米纤维素纤丝)为原料,以PVA(聚乙烯醇)为增强相、PDA(聚多巴胺)为光热成分,通过冷冻干燥及MTMS(甲基三甲氧基硅烷)化学沉积法制备具有光热性能的M-LPPA(疏水性LCNFs/PVA/PDA气凝胶)。对M-LPPA的微观结构、接触角、光热转化性能进行表征,并对不同质量分数PVA的M-LPPA的吸油性能进行初步研究。结果表明:M-LPPA为深灰色弹性气凝胶,具有大、小孔互穿的三维网络结构。M-LPPA疏水角均>130°,且随着PVA质量分数的增加而增加。M-LPPA-0.25对不同有机溶剂及轻质油的吸附容量可达43—168 g/g(以每g气凝胶计),其中对二氯甲烷的吸附量高达168 g/g。在一个太阳光下,M-LPPA-0.25气凝胶在5 min内温度可上升至57.7℃,表明其具有良好的光热性能,可以降低高黏度原油的黏度,提高其吸附性能。

超薄透明芳纶纳米纤维气凝胶膜的制备及隔热性能

为实现废弃芳纶高品质资源化利用,结合浸没沉淀相转化和冷冻干燥法,利用废弃芳纶成功制备了柔性、透明且隔热的芳纶纳米纤维(ANFs)超薄气凝胶膜。优化了ANFs气凝胶膜成型工艺,并借助FESEM、BET、FTIR、UV-Vis、TG及FLIR对所制ANFs薄膜的微观形貌、化学结构、透光性及热学性能进行分析。结果表明:ANFs被成功剥离,平均直径为18.32 nm;所制ANFs气凝胶膜成型良好,具有三维网络结构,其比表面积和孔隙率分别达52.73 m^(2)/g和92.43%;ANFs气凝胶膜具有超高的透明性和防紫外性(紫外透过率接近0%),在500~780 nm范围内透过率均大于70%,最高达90.70%;此外,所制ANFs气凝胶膜热稳定性良好,具有优异的隔热性能和柔性,四层薄膜隔热温差达28℃。该超薄透明ANFs气凝胶膜制备工艺简单且成本低,具有透光、防紫外及隔热特性,在防护膜领域具有广阔的应用前景。

海上低温油藏纳米复合型高效凝胶体系的优化及性能评价

目前,海上油田受沉积环境、疏松岩石结构和强注强采开发模式等因素影响,油藏储层深部窜流通道发育较多,同时常规凝胶调剖体系在低温油藏改善过程中存在成胶困难、强度低和封堵效果欠佳的问题,无法达到封堵要求。为此,本文针对海上低温油藏特性,通过筛选Y型聚合物为凝胶主剂,添加纳米型促交剂和引发剂与水溶性酚醛树脂复合交联来制得低温油藏纳米复合型高效凝胶体系。室内通过正交实验来探究水溶性酚醛树脂、纳米型促交剂以及引发剂浓度对Y-1凝胶体系的影响规律,通过SEM、耐盐实验和岩心封堵率实验等表征手段对纳米复合型高效凝胶体系进行性能评测。实验结果表明,该体系成胶时间可控、成胶强度可调和老化稳定性强,在低温条件下,Y-1凝胶体系呈现颗粒物堆积型微观结构,具有结构强度高和稳定性好的特点,岩心封堵率实验表现出良好的封堵效果。

三维多孔碳纳米管-还原氧化石墨烯复合气凝胶应用于高性能对称超级电容器

以羟基化的碳纳米管(CNT-OH)和自制的氧化石墨烯(GO)为原料,通过氧化还原自组装的水热合成策略制备了碳纳米管-还原氧化石墨烯(CNTs-rGO)三维气凝胶,并探究了水热温度对三维气凝胶的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对材料的结构、形貌进行了表征,并对其进行电化学性能测试。其中,在140℃下合成的气凝胶CNTs-rGO展示了最佳的电化学性能,在1 A·g^(-1)电流密度下的比电容高达294.65 F·g^(-1),循环伏安曲线在50 mV·s^(-1)扫速下的形状仍然近似于矩形,展示了良好的可逆性。将其作为正极和负极材料组装的对称超级电容器在功率密度为249.8 W·kg^(-1)时的最大能量密度为3.744 Wh·kg^(-1),在1 A·g^(-1)下循环10 000次后,其电容保持率和库仑效率均约为100%。优异的电化学性能主要归因于CNTs-rGO复合材料疏松多孔的三维立体结构,这保证了离子的快速运输,同时CNTs和rGO的交联结构提高了电导率,充分发挥了CNTs和rGO的化学和电学性能。

包载型聚丙烯腈/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维制备及其隔热性能

针对传统气凝胶纤维后处理操作复杂、加工不稳定等问题,且为有效集成纳米气凝胶与纳米纤维功能和结构优势,本文围绕新型气凝胶复合纳米纤维成形与结构调控的关键难题,利用溶液喷射同轴纺丝技术将聚丙烯腈(PAN)与SiO_(2)气凝胶通过一步法制备PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维,研究了复合纳米纤维中SiO_(2)气凝胶质量浓度对纤维形态结构、稳定性、孔径分布、隔热性能的影响。结果表明:所制备的PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维形态结构上呈三维卷曲状,SiO_(2)气凝胶的引入使纤维表面形成多孔褶皱型结构,且纤维表面的微孔、介孔含量随SiO_(2)气凝胶质量浓度的增加逐渐增多;该气凝胶复合纳米纤维具有优异的隔热性能,当SiO_(2)气凝胶质量浓度为6 mg/mL时,PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维在40℃的导热系数低至0.03738 W/(m·K),未来在服用保暖、工业隔热、军用热红外屏蔽等方面具有广阔的应用前景。

碳纳米管质量分数对纳米芳纶复合气凝胶纤维电磁屏蔽性能的影响

为了研究碳纳米管(CNTs)的质量分数对纳米芳纶(ANF)复合气凝胶纤维的电磁屏蔽性能的影响。将CNTs与ANF分散在通过二甲基亚砜(DMSO)中,改变CNTs与ANF的比例。对复合气凝胶纤维的力学性能、导电性能、微观形貌、 X射线光电子能谱、红外光谱、热失重等性能进行测试,确定实验范围内的CNTs的最佳参数。结果表明:当CNTs在分散液中的质量分数达到25%时,复合气凝胶纤维的电磁屏蔽效能达到-18 dB。CNTs/ANF复合气凝胶纤维可以屏蔽80%的电磁波,满足工业要求。

新疆南疆地区乳源金黄色葡萄球菌的分离鉴定及对氟苯尼考纳米凝胶的药物敏感性研究

为了研究氟苯尼考纳米凝胶对新疆南疆地区乳源金黄色葡萄球菌的抑菌效果,试验从新疆南疆地区某奶牛场的乳房炎患病奶牛乳样中分离纯化金黄色葡萄球菌,采用生化试验、PCR扩增及测序等方法进行细菌鉴定,并通过比较氟苯尼考原料药、氟苯尼考纳米凝胶和氟苯尼考注射液对金黄色葡萄球菌分离株的抑菌圈直径(DIZ)、最小抑菌浓度(MIC)和抑菌曲线分析氟苯尼考纳米凝胶对金黄色葡萄球菌分离株的抑菌效果。结果表明:从乳样中分离到一株细菌,该分离株革兰氏染色、镜检后呈蓝紫色并排列成葡萄串状,触酶、血浆凝固酶和甘露醇发酵试验结果均为阳性,其基因组DNA中能扩增出金黄色葡萄球菌耐热核酸酶(nuc)基因,16S rDNA基因序列与金黄色葡萄球菌的相似性为99.7%,判断该分离菌为金黄色葡萄球菌。氟苯尼考原料药、氟苯尼考纳米凝胶和氟苯尼考注射液对金黄色葡萄球菌分离株和金黄色葡萄球菌ATCC 29213株均产生抑菌作用,DIZ大小为氟苯尼考纳米凝胶>氟苯尼考注射液>氟苯尼考原料药,均表现为高度敏感,其中氟苯尼考纳米凝胶对金黄色葡萄球菌分离株和金黄色葡萄球菌ATCC 29213株的DIZ均显著高于氟苯尼考原料药和氟苯尼考注射液(P<0.05)。3种药物对金黄色葡萄球菌分离株的MIC分别为4μg/mL、2μg/mL和4μg/mL。1μg/mL氟苯尼考纳米凝胶对金黄色葡萄球菌分离株的抑菌效果与2μg/mL氟苯尼考原料药和氟苯尼考注射液相当,当氟苯尼考纳米凝胶的浓度为4μg/mL时金黄色葡萄球菌分离株不再生长。说明从新疆南疆地区成功分离出一株乳源金黄色葡萄球菌;相比于氟苯尼考原料药和氟苯尼考注射液,氟苯尼考纳米凝胶对该分离株具有较好的抑菌效果。

纳米SiO_(2)活化磷渣水泥胶凝材料性能研究

大量磷渣堆积严重污染了环境,将其应用于混凝土材料中可实现固废利用,但是磷渣的引入会严重降低水泥强度,因而将纳米SiO_(2)引入到磷渣混凝土中可以实现大掺量应用磷渣资源,实现节能减排。研究中发现,磷渣掺量10%、20%和30%,随着磷渣掺量增加,对水泥砂浆的早期强度影响较大,强度显著降低;纳米SiO_(2)颗粒按照水泥用量的0.5%、1.0%、2.0%、4.0%和8.0%掺加,当掺量不超过4.0%的条件下,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间不断减少,并且强度得到了一定的改善,但是当掺量达到8.0%时,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间反而增加,对应强度也有所降低。因而,通过纳米SiO_(2)颗粒的合理引入,可以有效改善磷渣胶凝材料的活性,提高固废资源消纳,有助于环保和资源化社会发展。

木材气凝胶负载纳米零价铁的绿色合成及应用研究

植物提取物还原制备绿色纳米零价铁因环境友好、反应条件温和、形貌可控等优势成为当前的研究热点。以生物质资源木材气凝胶为载体,以落叶松单宁为多功能反应平台,成功制备了一种可高效去除亚甲基蓝的木材气凝胶负载纳米零价铁复合材料,并探究了铁盐种类、pH值等对亚甲基蓝去除效果的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对木材气凝胶负载纳米零价铁复合材料进行了表征。结果表明:该复合材料在4次重复使用后对亚甲基蓝仍具有85%以上的去除率,且该方法在多种农林废弃物基材上都具有适用性,是一种绿色、环保、高效的通用型方法。

碳纳米管/石墨烯复合气凝胶的制备与光热辅助吸油性能评价

以氧化石墨烯(GO)、羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs/COOH)为原料制备Pickering乳液,并以其为软模板合成具有“液滴状”孔道结构和大孔隙体积的碳纳米管/石墨烯复合气凝胶(CNTs/STRGA)。通过引入MWCNTs/COOH的方式,提高材料的光热转换性能。调整GO与MWCNTs/COOH的质量比、油水比、水热还原时间,得到一系列不同性质的CNTs/STRGAs。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对所制备的材料进行表征。采用紫外-可见-近红外分光光度计、微机控制电子万能试验机评价材料的吸光能力和机械性能。结果表明,MWCNTs/COOH能显著提高材料的吸光度(95.2%)和光热转换性能,材料上表面通过光热转换可升温至130℃,材料的光热-吸油速率会明显提升,可达6.88g/(g·min),其吸附容量可达130.66g/g。

聚醚砜/纳米碳复合耐高温隔热气凝胶的制备及性能研究

以聚醚砜(PES)为基体、氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNT)为填料,利用溶剂冷冻模板法,制备了PES/GO和PES/CNT气凝胶材料。通过扫描电子显微镜、导热系数仪、红外热成像仪、力学试验机等对气凝胶材料进行表征。结果表明,通过定向冷冻和升华溶剂获得微观取向的孔道结构保证了气凝胶优异的隔热性能和力学性能。随着纳米碳材料和PES基体含量的变化,气凝胶的导热系数在0.0307~0.0698W/(m·K)之间,压缩强度在0.2~1.0MPa(30%应变),而纳米碳材料的加入使得导热系数和压缩强度存在平衡关系。

调控纳米凝胶力学增强纳米药物抗肿瘤作用机制研究

目的纳米药物力学特性近年备受关注,但是纳米药物力学特性影响抗肿瘤作用机制尚不明确。方法利用不同力学特性纳米凝胶作为模型纳米药物,探究纳米凝胶力学特性赋能纳米药物抗肿瘤作用机制。结果与硬质纳米凝胶相比,软质纳米凝胶具有更高的细胞摄取量。此外,得益于优异的变形能力,软质纳米凝胶能够克服肿瘤致密的细胞外基质,实现更高的肿瘤富集量、更深的深部渗透和更强的抗肿瘤作用。阐明阻塞材料的力学特性是影响网状内皮系统阻塞策略的重要参数。优先注射硬质纳米凝胶抑制巨噬细胞中网格蛋白介导的细胞内吞,并延长肝脏中的滞留时间,可以削弱巨噬细胞的摄取能力并暂时性地阻塞网状内皮系统。随后,利用软质纳米凝胶在肿瘤靶向递送中的优势,将小分子化疗药物阿霉素递送至肿瘤部位并杀伤肿瘤。进一步利用具有优异变形能力的软质纳米凝胶搭载近红外光敏剂吲哚菁绿,实现肿瘤深部渗透与均匀分布,结合温和光热治疗高效清除肿瘤相关成纤维细胞并降解肿瘤细胞外基质。发现基于软质光敏剂的温和光热治疗显著改善硬质纳米药物的肿瘤富集、深部渗透和抗肿瘤作用。结论纳米药物力学特性是一种重要因素,深刻影响纳米药物递送效率及抗肿瘤作用。

纤维素纳米纤维PAM基混合凝胶对柔性锌空气电池的性能影响

采用自由基聚合法制备具有良好柔性的聚丙烯酰胺(PAM)基凝胶电解质,作为柔性锌空气电池电解质。探究了不同含量的纤维素纳米纤维(CNF)对PAM基凝胶电解质表面形貌、离子电导率、吸液率、保水率等一系列性能的影响,并将含有不同含量CNF的PAM基凝胶电解质组装成锌空气电池,分别对其进行了电化学阻抗、功率密度、恒流放电、放电倍率、充放电循环等电化学性能测试。结果表明:所制纤维素纳米纤维PAM基混合凝胶电解质(PAMC)(以5%含量CNF的PAMC凝胶电解质为例)具有较高的吸液率(4383%)、保水率(79.00%)和离子电导率(340mS/cm),组装的柔性锌空气电池功率密度为19.03mW/cm^(2),在低电流密度和高电流密度(0.25~11mA/cm^(2))下都有较好的放电性能,且稳定性较好,并可连续充放电23.74h,循环效率为57.5%。

ZIF-67/氧化纳米纤维素衍生碳气凝胶的制备及其电化学性能研究

为获得具有优异电化学性能的三维网络结构碳气凝胶,以TEMPO-氧化纳米纤维素(TEMPO-oxidized nanocellulose,TOCNF)为基体,加入ZIF-67混合均匀后,通过定向冷冻干燥和一步碳化法制备ZIF-67/TOCNF衍生的氧化钴/碳(CoO/C)气凝胶。扫描电子显微镜观察发现,CoO/C气凝胶能够维持碳化前ZIF-67/TOCNF的原始结构,并且由ZIF-67衍生的CoO可均匀负载在碳骨架结构中,提供更多的反应位点;XRD测试结果表明ZIF-67/TOCNF气凝胶显示了接近纯ZIF-67的典型ZIF-67晶体的衍射峰,而归属于TOCNF的衍射峰被抑制。Co是通过ZIF-67的热分解得到的,高温碳化能够得到更好结晶度的Co/C复合材料;拉曼光谱分析表明CoO/C复合材料的石墨化程度较高;电化学测试分析表明CoO/C电极材料的双电层电容与其内部的三维孔结构密切相关,相比于其他碳化温度(500、600、800℃),当碳化温度为700℃时,CoO/C-700气凝胶电极材料具有较优的电化学性能,其比电容可达92 F/g(0.5 A/g),同时表现出较好的倍率性能和循环稳定性。

吉他霉素纳米凝胶制备与评价

【目的】制备一种可局部递送吉他霉素用于皮肤创口感染的纳米凝胶。【方法】以京尼平为交联剂在希夫碱作用下,通过凝胶材料之间的静电作用制备壳聚糖/明胶/聚乙烯醇纳米凝胶,并载入药物吉他霉素,对其包封率、载药量、溶胀性能、纳米粒径、Zeta电位、微观结构扫描等表征结构及生物安全性进行测试,评估纳米凝胶的体外释放效果和伤口愈合活性。【结果】本研究制备的吉他霉素纳米凝胶,在其组方为每25 mL凝胶中含吉他霉素0.25 g、壳聚糖0.4 g、明胶0.3 g、聚乙烯醇0.2 g,京尼平0.2 g,其余量为去离子水时外观性状为淡蓝色纳米凝胶,无沉淀与药物析出,溶胀度高,载药量为13.6%,包封率为83.1%;扫描电镜下可见该纳米凝胶形成孔隙致密且分布均匀的三维网状结构;平均粒径为28.56 nm,Zeta电位为16.33 mV;生物安全性良好;纳米凝胶在体外释放药物可维持48 h,明显长于吉他霉素溶液的释放时间。此外,纳米凝胶还能使小鼠伤口缩小96%,有助于伤口愈合。【结论】本研究成功制备了吉他霉素纳米凝胶,通过体内体外试验评估证明了其潜在的药物控释与促进皮肤伤口愈合的能力。

TA-siRNA纳米凝胶靶向抑制PNI施万细胞Gzmb基因表达促进神经修复

目的 构建TA-siRNA纳米凝胶靶向抑制施万细胞死亡。方法 研究使用GEO数据库GSE244328的转录组测序数据进行生物信息学分析筛选焦亡相关基因并通过聚合酶链反应和蛋白质印记分析评估特定基因的表达水平。使用来自美国ATCC的小鼠施万细胞,采用LPS模拟炎症刺激。制备自组装TA-siRNA纳米凝胶,采用CCK8细胞增殖实验、骨架染色、划痕实验评估TA-siRNA纳米凝胶细胞功能。使用GraphPad Prism 8、ImageJ和R 4.2.1进行统计学差异分析。结果 Gzmb基因在施万细胞的焦亡过程中显著高表达(P <0.05)。TA-siRNA纳米凝胶具有优异的生物相容性,其大小为(68.65±7.35) nm,电位为-36.48 mV,可被施万细胞有效内化,且不会导致施万细胞的伸长和变形(P> 0.05)。TA-siRNA纳米凝胶能有效抑制施万细胞的Gzmb基因从而抑制施万细胞焦亡并提高施万细胞的存活率与活性(P <0.05)。结论 鉴于施万细胞焦亡在PNI中的作用,TA-siRNA纳米凝胶抑制施万细胞焦亡可能是未来PNI的一种潜在治疗策略。

金针菇纳米纤维素复合凝胶的制备及结构表征

采用热处理制备明胶(gelatin,GN)-结冷胶(gellan gum,GG)复合凝胶,通过持水性和溶胀度的测定优化GN和GG的添加量,在此基础上为进一步改善复合凝胶的性能,添加金针菇纳米纤维素(cellulose nanofibril,CNF)制得CNF-GN-GG复合凝胶,探究CNF对复合凝胶持水性、溶胀度、质构及流变性能的影响,并对其结构进行表征。结果表明:当GN添加量为5%、GG添加量为0.4%时,复合凝胶具有较好的持水性和溶胀度;CNF的添加增加了复合凝胶的持水性和溶胀度,提高了储能模量和损耗模量,同时也增大了复合凝胶的硬度、咀嚼性和胶黏性;通过测定复合凝胶的ζ电位和红外光谱发现,添加CNF使ζ电位绝对值增大、凝胶体系内的氢键增强、蛋白交联度增加,微观结构也显示CNF促进了凝胶网络的形成并使结构更加均匀、致密。由此表明,CNF的添加能够提升复合凝胶的性质并使凝胶体系更加稳定,CNF添加量为0.6%时较为适宜。

胶凝砂砾石纳米压痕试验及系统聚类法界面过渡区的研究

针对胶凝砂砾石材料微观力学性能的研究成果较少的问题,以及胶凝砂砾石材料界面过渡区的存在性问题,提出了胶凝砂砾石不同相的确定方法以及界面过渡区尺寸的确定方法.结合纳米压痕试验,绘制微观力学性能图像,采用系统聚类法对测试矩阵内的测试点进行分类.在试验阶段,考虑到胶凝砂砾石的材料特性,完善了“30-2-30”测试制度,通过荷载-深度曲线结合Oliver-Pharr方法求出胶凝材料硬度H为0.18 GPa,折合模量Er为13.13 GPa,砂砾石材料硬度H为8.60 GPa,折合模量Er为84.56 GPa.在计算阶段,采用系统聚类法确定界面过渡区范围,确定其尺寸约为18μm.