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化学所在仿生材料领域取得新进展

发布时间:2019-07-16 10:20编辑:化学科学浏览(146)

    磁性纳米材料在生物分离、药物靶向输送、免疫检测及生物传感器等方面具有广阔的应用前景。随着磁性纳米材料在生物医药领域应用的日益广泛,对微量磁性液体进行可控、无损失的输运就显得尤为重要。在中国科学院、国家自然科学基金委和科技部的支持下,化学所有机固体院重点实验室的研究人员利用外加交变磁场,成功实现了超顺磁性微滴在超疏水固体表面间的可逆、定向、无损失输运。相关研究结果发表在近期的J. Am. Chem. Soc. 2007, 澳门微尼斯人娱乐,129, 1478-1479。

    仿生材料是指模仿自然界中各种生物体的特点或特性而开发的材料。对天然生物材料的结构、性能和生长机理的分析与复制,是当今材料科学研究的前沿课题。

    在前期工作中,该研究组发现超疏水性阵列PS纳米管膜对水滴具有较强的粘滞作用,可以充当“机械手”,将微量水滴从超疏水表面运输到普通的亲水表面上(Adv. Mater. 2005, 17, 1977)。在这一工作基础上,他们利用超顺磁性微滴对外加磁场的灵敏响应性,进一步开发出具有高粘滞力的超疏水表面在可逆、无损失输运超顺磁性微滴方面的应用。这种智能、可逆、无损失输运少量微滴的体系设计,对许多定域的化学生物反应、痕量分析和在位检测非常重要,为少量液滴在物理、化学、生物、医药、临床和微流体领域中的应用提供了新的思路,并为实现商品化提供了的可能。

    在国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和化学所的支持下,化学所高分子物理与化学实验室的科研人员受贻贝和荷叶的启发,将海洋附着生物的强粘附特性与荷叶表面微纳多级结构结合,发展了一种利用具有贻贝粘附蛋白仿生结构的多巴胺修饰微粒表面,进而制备微纳多级结构超疏水颗粒的通用制备方法。此种方法操作简单,反应条件温和,可大规模制备。该方法可对直径从几百纳米到几微米,从亲水到疏水的多种颗粒改性;也可将不同组成和尺寸的微粒在“一锅”中改性得到超疏水颗粒。应用这种普适性方法修饰具有不同功能的微粒,可赋予功能颗粒超疏水特性,拓展材料的功能与应用,例如,通过这种方法制备的磁性超疏水超亲油颗粒,能实现油水分离并在磁场控制下对油相进行输运。同时,还首次发现所包覆的油相能在水下自发形成珠滴并稳定存在几个月以上,这种新型水下珠滴在微反应器和传感器方面有潜在的应用。相关结果发表于J. Am. Chem. Soc., 2012,134, 9879–9881.

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    超顺磁性微滴在超疏水表面间的可逆、无损失输运

    多种超疏水微粒的制备示意图与扫描电镜照片

    有机固体院重点实验室

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    2007年3月29日

    油水分离与水下油滴

    高分子物理与化学实验室

    2012年7月4日

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