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  • ISSN 1008-9357
  • CN 31-1633/O6

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基于透明质酸构建的功能材料及其在生物医药领域中的应用
朱益锐, 蔡志祥, 郭亚龙, 张洪斌
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200615001
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1953KB](0)
摘要:
透明质酸(HA)是由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰基葡萄糖胺二糖重复单元组成的线性聚阴离子多糖。目前,HA的研究和应用主要体现在3个方面:(1)基于HA分子含有的羟基、羧基和乙酰氨基等官能团,制备各类衍生物和水凝胶;(2)基于HA分子能与癌细胞表面的受体(如CD44、RHAMM和LYVE-1受体等)相互作用,将HA及其衍生物用作靶向药物治疗的药物载体;(3)基于HA与人体生理活动的密切相关性,发展HA水凝胶在组织工程等领域的应用。本综述系统总结了以HA为原料,根据其独特的物化性质和生物学性能特点开发的生物材料的研究进展及其在癌症靶向治疗、伤口愈合、术后黏连、软骨再生和骨关节炎治疗等生物医药领域中的应用。
三嗪超交联聚苯乙烯基多孔聚合物的设计与制备
邱玉倩, 刘千惠, 韩浩杰, 于涛, 王洪强, 徐飞
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200520001
[摘要](25) [HTML全文](13) [PDF 1485KB](1)
摘要:
以三聚氯氰为交联剂,通过傅克烷基化反应制备了具有三嗪交联结构的聚苯乙烯基多孔聚合物。采用线性聚苯乙烯和预交联聚苯乙烯球为原料,分别获得了具有三维网络结构与球形结构的超交联多孔聚合物。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱、氮气吸附-脱附测试等手段分析了超交联多孔聚苯乙烯的微观形貌、化学结构与孔结构。与羰基交联的聚苯乙烯相比,三嗪交联的聚苯乙烯的比表面积更大、介孔更丰富。对商用聚苯乙烯进行相似处理,也得到了具有类似三维网络结构的多孔聚苯乙烯。
CO2基超支化聚炔酯:一种新型功能化平台聚合物
张兴宏
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200830001
[摘要](34) [HTML全文](17) [PDF 702KB](0)
摘要:
作为一种丰富、无毒和廉价的碳一化合物,二氧化碳(CO2)已被用于合成系列线形聚合物(如聚碳酸酯、聚氨酯和聚脲等),但以CO2为单体直接合成超支化聚合物尚鲜有报道。近期,华南理工大学秦安军和唐本忠团队利用CO2、多官能度炔和二卤代物在常压条件下合成了一种新结构的超支化聚炔酯,其特别之处是分子中含有反应活性显著不同的两种炔基,因而可以实现多步选择性化学后修饰,如制得了高载药量的两亲性超支化聚前药分子、高能量转移效率的“光捕获”体系和纯白光聚合物。这一研究为直接利用CO2合成功能型超支化聚合物提供了一条新途径。
基于可逆动态共价化学的交联乙丙共聚物
刘姝慧, 牛慧
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200611002
[摘要](23) [HTML全文](14) [PDF 1060KB](1)
摘要:
以茂金属化合物亚乙基桥二茚基二氯化锆(rac-Et(Ind)2ZrCl2)为主催化剂、甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂,实现乙烯/丙烯/8-呋喃-1-辛烯的三元共聚合,制备了侧基含有呋喃基团的乙丙共聚物;再以不同结构的双马来酰亚胺为交联剂,通过Diels-Alder反应制备了具有热可逆交联结构的乙丙共聚物。利用核磁共振氢谱(1H-NMR)、差示扫描量热(DSC)、凝胶渗透色谱(GPC)等对共聚物结构进行了表征,利用溶胀实验、拉伸实验对交联聚合物性能进行测定。结果表明,通过改变交联剂结构和马来酰亚胺与呋喃的比例可以对共聚物的交联程度进行调节,利用Diels-Alder反应的热可逆性实现了交联乙丙共聚物的重复加工。
一种基于聚乳酸-聚组氨酸的新型口服药物递送载体
易翠翠, 马梦雅, 吴超慧, 王金凤, 张振中, 任雪玲
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200403001
[摘要](26) [HTML全文](17) [PDF 1238KB](2)
摘要:
首先通过酸酐开环的方法合成聚组氨酸(PLH),再与聚乳酸(PLA)缩合形成两亲性聚合物(PLA-PLH),利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱以及动态光散射对PLA-PLH的结构和形态进行表征。接着以抗肿瘤药物2-甲氧基雌二醇(2-ME)作为模型药物,通过溶剂交换法制备给药系统PLA-PLH/2-ME,考察其载药量与包封率,并在细胞水平考察PLA-PLH/2-ME给药系统对肿瘤细胞增殖和迁移的抑制作用。最后利用荧光染料1,1'-二十八烷基-3,3,3',3'-四甲基吲哚并花青碘化物(DIR)作为荧光标记物,考察PLA-PLH/DIR口服后体内分布情况。结果表明,PLA-PLH成功构建,平均粒径为(224.93 ± 13.05)nm。当PLA-PLH与2-ME的质量比为1∶0.6时,载药量和包封率分别达到(27.86 ± 0.19)%和(64.38 ± 0.50)%。细胞实验显示,PLA-PLH可以显著增加结肠癌细胞CT26对给药系统的摄取。相比于2-ME处理组,PLA-PLH/2-ME处理组CT26细胞的细胞增殖和细胞迁移抑制率都显著增加。小鼠和主要脏器的活体成像结果显示,PLA-PLH可以减缓DIR经口给药后在胃肠道的降解,增加其在肠道区域的聚集。
聚肽均聚物/嵌段共聚物共组装构建手性纳米环
马晨, 黄晓宇
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200804001
[摘要](42) [HTML全文](37) [PDF 454KB](2)
摘要:
环状结构因其独特的结构和性能受到了广泛的关注。手性在自然界中广泛存在,手性材料在诸多领域表现出优异的性能。聚合物可以自组装形成丰富的结构,包括环和手性组装体。最近,华东理工大学林嘉平教授和蔡春华教授团队研究发现,聚肽均聚物/嵌段共聚物体系可以自组装形成均匀的手性纳米环:其中均聚物纤维卷积缠绕成均一的环状结构,该过程类似于DNA分子链的缠绕成环;嵌段共聚物在均聚物环表面自组装形成手性螺旋结构,螺旋的手性、螺纹宽度可通过共聚物的手性和分子量有效调控。他们的研究为均匀纳米环的制备提供了新途径,还为环表面手性等纳米结构的构建提供了新策略。
棉籽油基聚氨酯弹性体的合成及性能
李佳, 许志美, 奚桢浩, 赵玲
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200301001
[摘要](562) [HTML全文](269) [PDF 1260KB](5)
摘要:
生物基聚氨酯是高端生物材料领域的重要研究方向。采用臭氧化棉籽油多元醇(OTO-polyols)和蓖麻油(CO)为原料,与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应合成了一系列棉籽油基聚氨酯(TO-PU)弹性体。利用红外光谱(FT-IR)解析了聚氨酯弹性体的链结构,通过差示扫描量热仪、万能试验机和热重分析仪分别研究了材料的热行为、力学性能及热稳定性。结果表明:所合成的棉籽油基聚氨酯具有较低的玻璃化温度(−35~−28 ℃)和一定的结晶性能;通过调节软段棉籽油基多元醇与蓖麻油的质量比可以调控TO-PU的力学性能,其拉伸强度可超过2.50 MPa,断裂拉伸率大于150%;棉籽油基聚氨酯的起始分解温度高于240 ℃,热稳定性良好。
基于氢键交联的低温自修复聚合物
高龙, 俞慧涛, 王健, 冯奕钰, 封伟
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200608001
[摘要](564) [HTML全文](277) [PDF 1066KB](10)
摘要:
针对聚合物存在的低温自修复速率低的问题,通过将具有柔性分子链的氨基封端的聚二甲基硅氧烷和丙二酰氯进行缩聚,制备得到多重氢键交联的聚二甲基硅氧烷交联聚合物网络(H2PDMS)。柔性分子链有效降低了玻璃化转变温度(Tg≈−120 ℃),结果表明聚二甲基硅氧烷交联聚合物在−25 ℃环境下,40 min后拉伸模量的修复效率高达97%。通过N―H和C=O之间多个氢键的可逆断裂与形成,实现了聚合物的室温快速修复以及低温高效修复,对未来设计并制备极端低温环境下修复材料具有重要意义。
高分子键合血管阻断剂与BLZ945纳米药物协同治疗肿瘤
王月, 沈娜, 卫琦, 汤朝晖
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200612001
[摘要](492) [HTML全文](171) [PDF 1223KB](3)
摘要:
聚(L-谷氨酸)接枝聚乙二醇单甲醚/康普瑞汀A4(C-NPs)具有良好的肿瘤血管靶向性和疗效,然而报道表明其可导致M2型肿瘤相关巨噬细胞(M2-TAMs)浸润,进而使肿瘤复发,限制其应用。首先验证了BLZ945能诱导M2-TAMs凋亡,并可与C-NPs协同抑制肿瘤生长,然后设计并制备了高分子键合血管阻断剂与BLZ945纳米药物[聚(L-谷氨酸)接枝聚乙二醇单甲醚/康普瑞汀A4/BLZ945,CB-NPs],用于协同治疗肿瘤。通过核磁和红外光谱分析确认了其化学结构;动态光散射测试结果表明其水合半径为(59 ± 19)nm;高效液相色谱测试结果表明康普瑞汀A4(CA4)和BLZ945的载药量分别为10.7%和8.4%。体内抑瘤结果表明CB-NPs对初始体积410 mm3的肿瘤生长抑制率为79%,抑瘤效果最为显著。
基于四重氢键的自修复电解质材料
梁子嘉, 李瑀, 封伟
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200608002
[摘要](530) [HTML全文](246) [PDF 1176KB](6)
摘要:
为了解决锂离子电池中聚合物电解质易受外界机械损伤的问题,引入含有四重氢键的2-脲基-4[1H]嘧啶酮(Upy)单元,接枝在聚乙烯醇(PVA)上,制备出具有自修复功能的电解质材料PVA-Upy,并对其结构、热稳定性以及电化学性能等进行分析。结果表明,该方法成功制备出PVA-Upy材料,其热稳定性以及机械强度良好,在70 ℃下拉伸强度的自修复效率达90.20%;PVA-Upy材料作为电解质的电化学窗口高达5 V,离子传导率为2.06×10−3 S/cm,组装的LiFePO4/PVA-Upy/Li扣式电池循环稳定性良好。
pH敏感聚合物胶束mPEG-GDE-OE的制备及其载药性能
孙慧, 王菲, 汪云云, 巩凯
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200313002
[摘要](502) [HTML全文](244) [PDF 1211KB](10)
摘要:
以3-氨基-1,2-丙二醇为原料,合成了具有pH敏感性的原酸酯单体(2-十八烷氧基-1,3-二氧戊烷-4基)甲胺(OE),与单体甲氧基聚乙二醇胺(mPEG-NH2)、乙二醇二缩水甘油醚(GDE)经开环聚合(ROP)反应合成了pH敏感聚合物mPEG-GDE-OE,并以十八烷基胺(OA)为原料合成了非pH敏感聚合物mPEG-GDE-OA。采用溶剂挥发法制备了相应的聚合物胶束mPEG-GDE-OE和mPEG-GDE-OA,并以阿霉素(DOX)为模型药物制备了相应的载药聚合物胶束DOX/mPEG-GDE-OE和DOX/mPEG-GDE-OA。采用核磁共振氢(1H-NMR)谱对聚合物结构进行表征;利用动态光散射(DLS)仪表征胶束大小及粒径分布、透射电镜(TEM)观察胶束形貌,考察了胶束的体外药物释放性能;以人乳腺癌细胞(MCF-7)和宫颈癌细胞(Hela)为细胞模型,考察了载药聚合物胶束的细胞毒性与体外抗肿瘤活性。结果表明,聚合物胶束mPEG-GDE-OE和mPEG-GDE-OA的粒径分别为(168.2±4.6)nm、(157.5±3.4)nm。载药聚合物胶束DOX/mPEG-GDE-OE和DOX/mPEG-GDE-OA的粒径比聚合物胶束的粒径略大,分别为(191.6±6.7)nm、(182.8±5.2)nm。与聚合物胶束mPEG-GDE-OA相比,聚合物胶束mPEG-GDE-OE具有良好的pH敏感性,表现出良好的控释性能和较强的肿瘤杀伤能力。
基于卟啉基多孔有机聚合物的CO2吸附及催化性能
刘程, 李国宁, 张曼霞, 翁志焕, 蹇锡高
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200116001
[摘要](1004) [HTML全文](366) [PDF 1101KB](9)
摘要:
为了实现在温和环境及无助催化剂的条件下高效催化CO2 与环氧烷烃的环加成反应,设计合成了两种卟啉基多孔有机聚合物—含羧基的卟啉基多孔有机聚合物(PPOP-COOH)和含季铵盐离子对的卟啉基多孔有机聚合物(PPOP-I),通过前修饰和后修饰的方式分别在聚合物中引入季铵盐阴阳离子对亲核基团和金属活性中心。通过红外光谱和物理吸附仪表征了聚合物的化学结构和孔结构,研究了其作为催化剂对催化CO2与环氧烷烃的环加成反应的影响。研究结果表明,这两种聚合物均具有多级孔结构,比表面积为302~514 m2/g,聚合物中的路易斯酸金属离子、亲核试剂和多级孔结构的协同作用大大促进了CO2与环氧烷烃的环加成反应,在较为温和的条件下(80 ℃、0.3 MPa、24 h),反应的选择性和转化率均达到99%以上;聚合物在多次重复使用后,依然具有很好的催化性能。
磁性壳聚糖负载多金属氧酸盐及其催化氧化四氢噻吩的性能
刘叶峰, 吕迎, 李瑞琪, 左鹏, 王蕊欣
当前状态:  doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200228001
[摘要](889) [HTML全文](290) [PDF 1446KB](0)
摘要:
将多金属氧酸盐(POM)通过静电结合法负载在磁性壳聚糖(Fe3O4@CS)载体上,成功制备了磁性多金属氧酸盐微球Fe3O4@CS@POM,即Keggin型磁性磷钨酸(Fe3O4@CS@PW12)和Dawson型磁性磷钨酸(Fe3O4@CS@P2W17和Fe3O4@CS@P2W18)。通过FT-IR、UV-Vis、EA、TEM等对其结构和形貌进行了表征;详细考察了Fe3O4@CS@POM对过氧化氢氧化四氢噻吩的催化活性。结果表明3种磁性磷钨酸均对四氢噻吩(THT)具有良好的催化氧化能力,其中Fe3O4@CS@PW12的催化活性最好,常温下,较低的Fe3O4@CS@PW12用量(0.01 g),105 min时THT的转化率达100%。该催化氧化过程符合准一级动力学模型。在外加磁场的作用下,催化剂可实现快速、高效分离。此外,Fe3O4@CS@PW12具有良好的重复使用性,循环使用5次后催化活性仍保持稳定。
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研究亮点
向具有商业化前景的光伏材料迈进:一类低成本高效率的聚合物给体材料
张志国, 陈祺
2020, 33(5): 415-420.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200618001
[摘要](572) [HTML全文](261) [PDF 689KB](11)
摘要:
高效率、高稳定性与低成本是聚合物太阳能电池走向商业应用的3个关键要素。近年来,聚合物太阳能电池的能量转换效率屡创新高,目前已经突破17%。然而这些高效率器件的获得主要依赖于结构复杂、成本高的给受体光伏材料,因而降低光伏材料的成本成为了聚合物太阳能电池商业化进程中的一大挑战。2018年以来,中科院化学所李永舫院士团队相继报道了一系列基于聚(噻吩-喹喔啉)衍生物的聚合物光伏给体材料,这类材料兼具高效率、高稳定性与低成本的优点,显示出广阔的应用前景。基于该类聚合物的合成,他们又探讨了给体材料氟化策略和甲基化策略对聚合物能级和光伏性能的影响。该工作为具有商业化应用前景的聚合物给体材料的设计提供了新思路。
特约综述
一氧化碳高分子递送载体研究进展
张名扬, 程健, 胡进明
2020, 33(5): 421-432.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200327001
[摘要](1060) [HTML全文](397) [PDF 1586KB](27)
摘要:
CO是一种生物体中广泛存在的气体信号分子,具有抗炎、抑制肿瘤细胞增殖和抗菌等生理功能。由于直接吸入CO存在中毒的风险且难以实现病理组织富集等问题,近年来,研究人员发展了多种一氧化碳释放分子(CORMs)。这些供体分子能够在特定的环境下释放CO,作为CO气体的替代品而展现出潜在的应用前景。然而传统的CORMs均为小分子,它们普遍在生物环境中存在稳定性不足、半衰期短和生物分布不佳等问题。针对上述问题,通过将CORMs物理负载或者化学键合到高分子材料中,成功制备的多种CO释放大分子相对于CORMs小分子前体而言,不仅能够有效增强稳定性和延长释放时间,而且对病理组织具有一定的靶向性,对相关疾病展现出更优异的治疗潜能。综述了CO释放大分子的研究进展,并对这一新兴领域的发展方向进行了展望。
研究论文
基于可逆离子氢键构筑室温快速自修复聚硅氧烷弹性体
时金凤, 赵娜, 符文鑫, 李志波
2020, 33(5): 433-440.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200228002
[摘要](1124) [HTML全文](419) [PDF 981KB](8)
摘要:
以环三聚磷腈碱(CTPB)为催化剂,合成不同分子量和不同硅氧乙烯基单元摩尔分数的线型聚硅氧烷(PDMS-g-Vi)前驱体,通过硫醇-烯点击化学反应获得侧链含羧基或氨基的聚硅氧烷(PDMS-g-COOH或PDMS-g-NH2),进而利用羧基与氨基之间的离子氢键成功制备在室温条件下可快速自修复的聚硅氧烷(PDMS-g-[COOH/NH2])弹性体。采用凝胶渗透色谱、核磁共振、红外光谱等确定了聚合物的组成和结构。拉伸试验结果表明:通过控制PDMS-g-Vi前驱体的分子量和乙烯基含量可调节PDMS-g-[COOH/NH2]弹性体的力学性能和自修复性能。在50 mm/min的拉伸速率下,弹性体的拉伸强度为230.9 kPa,断裂伸长率高达877%,在快速拉伸的条件下(200 mm/min)也显示出了较高的断裂伸长率(>500%)。此外,所制备的弹性体显示出优异的快速自修复性能,室温静置30 min后其修复效率达到99%。
三苯胺-芴共聚物桥联的[60]富勒烯功能材料的合成及非线性光学性能
黄舒桐, 张斌, 陈彧
2020, 33(5): 441-451.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200111001
[摘要](2179) [HTML全文](365) [PDF 1494KB](5)
摘要:
利用1,3-偶极加成反应制备了三苯胺-芴共聚物桥联的[60]富勒烯非线性光学功能材料(C60-PTF-C60),将该材料掺杂于非光学活性的透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中制成具有优良光学性能的薄膜(C60-PTF-C60/PMMA)。利用开孔Z扫描技术研究了C60-PTF-C60薄膜在532 nm激光辐照下的非线性光学和光限幅性能。结果表明:与C60/PMMA薄膜相比,在400 μJ激光辐照下,C60-PTF-C60/PMMA薄膜展现出更高的非线性吸收系数(βeff:437.75 cm/GW)和三阶非线性磁化率虚部系数(Imχ(3): 1.87×10−10 esu),其光限幅阈值为0.34 GW/cm2,优于C60/PMMA薄膜的光限幅阈值0.53 GW/cm2
蝌蚪形双亲水性嵌段共聚物的合成及其水溶液性质
张龙, 张国颖
2020, 33(5): 452-459.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20191008001
[摘要](4227) [HTML全文](861) [PDF 1198KB](21)
摘要:
采用原子转移自由基聚合(ATRP)与分子内叠氮-炔基点击化学反应,合成具有环形聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)“头部”和线形聚乙二醇(PEG)“尾巴”的温敏性蝌蚪形双亲水性两嵌段共聚物(PEG-b-cPNIPAM),并对其结构和水溶液性质进行了表征。GPC表征结果表明,蝌蚪形两嵌段共聚物比相同嵌段长度的线形两嵌段共聚物具有相对较小的分子量。当水溶液温度高于其相转变温度时,因PNIPAM嵌段的塌缩,线形和蝌蚪形两嵌段共聚物均可在水溶液中发生聚集。LLS测试结果表明,由于不存在链间缠结和贯穿,由蝌蚪形共聚物形成的聚集体具有相对更为疏松的结构和更小的流体力学半径。
多重响应性嵌段共聚物稳定的乳液相反转行为
黄利民, 彭文丽, 韩霞, 刘洪来
2020, 33(5): 460-466.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20191202002
[摘要](2477) [HTML全文](488) [PDF 1045KB](13)
摘要:
利用聚乙二醇单甲醚(mPEG)和聚苯乙烯(PS)的溶剂响应性、双硫键(S−S)的氧化还原响应性,设计合成了具有溶剂响应性和氧化还原响应性的两嵌段共聚物聚乙二醇单甲醚-b-聚苯乙烯(mPEG-S-S-PS)。通过核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱表征了mPEG-S-S-PS的结构与组成;通过溶剂分散和显微镜观察对乳液的相反转行为进行了研究。研究表明,该嵌段共聚物体系具有两亲性,可稳定油水两相体系形成乳液。对于甲苯-水体系,甲苯是mPEG和PS的非选择性良溶剂,嵌段共聚物无论是先分散在甲苯中还是先分散在水中都形成油包水(W/O)型乳液;但对于环己烷-水体系,由于环己烷是PS的选择性良溶剂,当mPEG-S-S-PS先分散在水中时,形成水包油(O/W)型乳液;当mPEG-S-S-PS先分散在环己烷中时,形成W/O型乳液。基于mPEG-S-S-PS的氧化还原响应性,通过添加还原剂二硫苏糖醇(DTT)或谷胱甘肽(GSH)可诱导甲苯-水乳液体系发生相反转,由W/O型变为O/W型乳液。通过调节油水体积比可诱导乳液的相反转,当水体积分数(φw)小于0.7时,乳液为W/O型;但当φw≥0.7时,体系发生突变反相,得到O/W型乳液。
金属离子负载对表面改性PI薄膜热分解温度的影响
詹淋中, 吴力佳, 田桂芝, 武海生, 田国峰, 齐胜利, 武德珍
2020, 33(5): 467-472.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20191119001
[摘要](4499) [HTML全文](849) [PDF 1002KB](14)
摘要:
采用KOH溶液对均苯四甲酸酐/4,4’-二氨基二苯醚(PMDA/ODA)基聚酰亚胺(PI)薄膜进行表面碱解开环改性处理,乙酸酸化后,在PI表面得到聚酰胺酸(PAA)表面改性层,随后通过离子交换反应在PAA层中分别引入了K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ag+、Al3+这6种金属离子。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和电感耦合等离子发射光谱(ICP)考察了不同金属离子的离子交换过程。同时,通过氮气氛围下的热重(TG)分析考察了不同金属离子的载入对PI薄膜热分解温度的影响。结果表明:金属离子的负载量与其化合价呈反比关系,该离子交换反应严格按照离子电荷1∶1进行;同时,强碱金属离子K+、Na+对PI薄膜有明显降解作用,导致PI薄膜热分解温度明显下降,而碱性较弱金属离子Ca2+、Mg2+、Ag+、Al3+则对PI薄膜的热分解温度影响非常微弱。金属离子对薄膜热分解温度的影响与其对应氢氧化物的碱性(pKb)呈正相关,即K+> Na+ >> Ca2+ ≈ Mg2+ > Ag+ ≈ Al3+
燃料电池用新型磺化聚(醚酮苯并咪唑)共聚物的合成与性能
郭玉飞, 郭志海, 张崇印, 王文彬, 刘飞跃, 郭晓霞, 房建华
2020, 33(5): 473-482.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20191230001
[摘要](2091) [HTML全文](428) [PDF 1146KB](6)
摘要:
通过两步反应合成了一种邻二氨基单体4-苯氧基-1,2-苯二胺(POPDA),并将它与4,4’-二苯醚二甲酸(DCDPE)、5-氨基间苯二甲酸(APA)及3,3’-二氨基联苯胺(DAB)在多聚磷酸介质中进行无规共聚,合成了一种新型聚(醚酮苯并咪唑)共聚物(PEKBI-xx指POPDA在芳胺单体(POPDA和DAB)中的摩尔分数)。以发烟硫酸为磺化试剂,通过后磺化反应合成了相应的磺化聚(醚酮苯并咪唑)共聚物(SPEKBI-x)。利用SPEKBI-x结构中APA单元的侧氨基与交联剂1,2,7,8-二环氧辛烷结构中的环氧基团反应,制备了一系列磺化聚(醚酮苯并咪唑)共聚物交联膜(SPEKBI-x-CL)。采用热重分析、拉伸测试、Fenton实验等研究了质子交换膜的热稳定性、力学性能、离子交换容量、吸水率、溶胀率、质子电导率、抗自由基氧化稳定性及电池性能。结果表明:所制得的交联膜具有很高的离子交换容量(2.88~3.28 meq/g)、良好的力学性能和热稳定性,膜的质子电导率随着共聚物结构中POPDA单元含量的增加而增大。单电池初步测试结果表明:由SPEKBI-0.50-CL交联膜所组装的H2-O2单电池在80 ℃、80%相对湿度和100 kPa背压下的最大输出功率密度(PD, max)达到662 mW/cm2,高于由Nafion212所组装的H2-O2单电池在相同条件下的发电性能(PD, max=631 mW/cm2)。
Lys-GO对PLCL形状记忆纤维的力学增强和成骨诱导作用
刘畅, 易兵成, 王先流, 沈炎冰, 秦春萍, 张彦中
2020, 33(5): 483-491.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20191208001
[摘要](2134) [HTML全文](423) [PDF 1056KB](27)
摘要:
将氧化石墨烯(GO)与具形状记忆特性的乳酸-己内酯共聚物(PLCL)混合电纺制备了GO/PLCL复合纤维。然后将碱性氨基酸—赖氨酸(Lys)通过化学方法与GO共价嫁接得到Lys-GO后电纺引入到PLCL纤维中,形成Lys-GO/PLCL复合纤维,并对其力学性能、形状记忆性能、酸度中和能力以及成骨分化效果等进行了表征和检测。结果表明:将GO引入到PLCL纤维中后,与PLCL膜相比,GO/PLCL纤维膜的杨氏模量提高了28.4%,形状回复力提高了28.3%;而Lys-GO的引入不仅在维持GO/PLCL纤维膜基本性能的前提下显著减缓PLCL的降解导致的酸性问题,而且增强了纤维支架的细胞相容性和成骨分化功效。
典型生物降解聚酯在海水中的降解性能
王格侠, 黄丹, 张维, 季君晖
2020, 33(5): 492-499.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20191015001
[摘要](3438) [HTML全文](813) [PDF 773KB](37)
摘要:
选取4种典型生物降解聚酯,聚乳酸(PLA)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯-co-己二酸丁二醇酯)(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚己内酯(PCL),通过它们在天然海水中364 d 内失重、分子量、力学性能、样条形貌的变化,考察了材料在海水中的降解性能。进一步通过对材料在天然海水、静态海水、静态河水、蒸馏水、除菌海水、自制海水这6种水体中降解性能的对比,研究了环境因素对聚酯在不同水体中降解性能的影响。研究表明生物降解聚酯在天然海水中的降解性能相对于在堆肥中的降解性能明显降低。在6种不同水体中,PLA基本不降解;PBAT、PBS在364 d 内失重不超过3%;PCL降解最快,失重率为32%。微生物是影响生物降解速率的关键因素,高浓度无机盐对非酶促水解过程有一定促进作用。
PDA-Cu NPs树莓状纳米粒子的制备及其抗菌性能
朱嘉莹, 李婷, 丁重阳, 东为富
2020, 33(5): 500-506.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20200103001
[摘要](1340) [HTML全文](497) [PDF 1212KB](12)
摘要:
通过水合肼原位还原成功构建了以聚多巴胺(PDA)为载体,铜纳米粒子(Cu NPs)为无机抗菌剂的树莓状抗菌纳米粒子(PDA-Cu NPs)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、接触角测量仪以及Zeta 电位及纳米粒度分析仪等对PDA-Cu NPs的微观形貌和抗菌性能进行了表征与测试。结果显示:PDA-Cu NPs粒子的平均粒径在550 nm左右,在水中的分散稳定性良好;成功构建的树莓结构因铜纳米粒子的引入,增加了聚多巴胺粒子的表面粗糙度,表面接触角可达102.2°;当PDA与硝酸铜的质量比为1/6时,PDA-Cu NPs的抗菌性能最优,对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)分别为48.7 μg/mL和195.0 μg/mL,对表皮葡萄球菌的MIC和MBC值分别为39.0 μg/mL和97.5 μg/mL,同时PDA-Cu NPs对表皮葡萄球菌的抗菌性能优于大肠杆菌的,具有优异的抗菌性能。
透明质酸微阵列结构的构建及其生物相容性研究
常铃雪, 何宏燕, 金莉莉, 刘昌胜
2020, 33(5): 507-514.   doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190713001
[摘要](885) [HTML全文](344) [PDF 1662KB](6)
摘要:
植入材料表面的微结构在骨修复和组织再生中至关重要,而微阵列结构的可控制备是影响细胞尤其是骨间充质干细胞(BMSCs)生物学行为的关键因素之一。制备微阵列结构的材料通常降解性较差、生物活性不足。本文选用可降解高分子透明质酸(HA)为原材料,与己二酸二酰肼(ADH)和N′-(乙基亚胺基亚甲基)-N,N-二甲基-1,3-丙二胺(EDCI)交联成膜。随着ADH和EDCI的质量分数分别由8.3%增加到16.7%,薄膜交联程度越来越高,体积膨胀越来越小,薄膜的降解速率越来越慢。结合软光刻技术和溶剂挥发法,成功制备了一系列表面具有微阵列孔洞结构的HA薄膜(孔径分别为32 、96、128 、320 μm)。研究结果表明:与平滑的HA凝胶薄膜相比,孔径较大(96、320 μm)、排布较稀疏的表面结构对大鼠骨间充质干细胞(rBMSCs)的增殖没有显著影响,而孔径较小(32 μm)、排布较密集的表面结构可以明显地促进rBMSCs的增殖及成骨活性。