最新刊期
      2021 年 第 52 卷 1 期

        专论

      • 冯茜,张琨雨,李睿,边黎明
        2021, 52(1): 1-15. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20126
        摘要：近年来，由工程生物材料制成的可注射治疗剂正变得越来越流行，并推动传统的临床实践走向微创化. 可注射水凝胶由于其可调控的物理及化学特性、可控的降解性能、高含水量以及在微创方式下实现递送的能力，在组织工程和药物递送领域中变得越来越重要. 研究者们已开发出例如原位交联水凝胶、大孔水凝胶、水凝胶微粒、动态交联水凝胶等一系列性能独特的可注射水凝胶. 通过调控水凝胶的固含量和交联密度，并引入适当的共价或非共价相互作用，例如静电相互作用、疏水相互作用等，这些水凝胶可在注射过程中实现生物活性分子的递送 . 同时，可注射水凝胶亦可用于细胞的递送，提供细胞培养所需的三维环境，并通过调控力学性能、化学修饰、生物功能化修饰等手段调控细胞黏附、增殖、分化等行为. 本文旨在回顾近年来可注射水凝胶的设计和制备的相关进展，以及其在再生医学中的应用，并对该领域存在的挑战和潜力进行了展望.  
        关键词：可注射;水凝胶;药物递送;生物活性;细胞培养;临床应用   
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        发布时间：2021-05-15
      • 杨公雯,顾恺,邵正中
        2021, 52(1): 16-28. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20142
        摘要：作为具有优异综合力学性能的天然蛋白质纤维，丰产的动物丝特别是蚕丝长期伴随着人们的日常生活，近十余年来，各种具有特色的功能性丝蛋白基材料更是层出不穷. 但在探索动物丝和丝蛋白基材料的过程中，动物丝纤维是经由蚕或蜘蛛等动物的纺器而纺制得到的简单事实往往被忽视；换言之，动物丝实际上是动物对丝蛋白进行体内“加工”后的产物，也是丝蛋白基材料中的一种. 因此，天然动物丝中独特的各等级间构效关系与丝蛋白基材料的构效关系之间并不存在着必然的传承效应. 本文着重介绍了我们在对动物丝和丝蛋白基材料探索中的经验和体会，即在强调以丝蛋白分子链结构与性能及其之间的关系为研究重点的基础上，从比较和发掘各种天然动物丝的特性入手，进而了解丝蛋白分子链在本体和溶液中的行为，并通过对动物丝蛋白分子链聚集态结构的调控，以达到设计制备一系列多形貌和多功能的动物丝蛋白基材料的目的.  
        关键词：动物丝;丝蛋白;聚集态结构;构效关系   
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        发布时间：2021-05-15
      • 范苏娜,陈杰,顾张弘,姚响,张耀鹏
        2021, 52(1): 29-46. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20172
        摘要：随着环境污染、资源枯竭和医疗健康等问题的加剧，研发同时满足特定使用性能、安全性及可再生性的新型材料成为当前的发展趋势. 而丝素蛋白材料正是以天然蚕丝为基本原材料，经一定的加工和功能化而形成的具有特殊结构、独特性能和广泛应用的生物质材料，近年来在生物医药、生物电子、智能传感等领域展现出巨大的应用潜力. 本专论总结了丝素蛋白纤维及功能化材料的最新成果，结合本课题组相关工作，重点阐述了再生丝素蛋白纤维的仿生制备、生物医用支架的构筑与功能化、智能电子材料的设计以及天然多功能蚕丝及其构筑基元制备的研究进展，以期为高性能丝素蛋白材料的设计与构筑提供指导和借鉴.  
        关键词：丝素蛋白;多级结构;功能材料;仿生构筑   
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        发布时间：2021-05-15

        综述

      • 刘敏华,南开辉,陈杨军
        2021, 52(1): 47-60. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20152
        摘要：由于眼部存在角膜/结膜屏障、血-房水屏障和血-视网膜屏障等，有效的眼部给药依然面临巨大挑战. 近年来，温敏水凝胶在眼部给药领域受到了广泛关注. 在室温下，温敏水凝胶材料呈液态，便于以局部滴加或玻璃体内注射的方式给药；当与眼部接触升温并超过其临界成胶温度时，能以物理交联的方式快速凝胶化，从而实现原位缓释给药，提高药物生物利用度. 在众多温敏水凝胶材料中，合成高分子具有材料和功能多样化等优势，其中较常见的为泊洛沙姆、聚乙二醇/聚酯和聚(N-异丙基丙烯酰胺). 本综述首先介绍了以上3类合成高分子基温敏水凝胶材料的制备方法和成胶特性. 然后，围绕眼部给药存在的难点，探讨这些温敏水凝胶在治疗角膜病、干眼症、青光眼和眼部炎症等各种眼病中的相关研究进展. 最后，我们比较了这3种水凝胶在使用性能上的优缺点，并对未来眼科温敏水凝胶的材料设计提出了设想和展望.  
        关键词：合成高分子;温敏水凝胶;眼病治疗;可注射;药物缓释   
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        发布时间：2021-05-15

        研究论文

      • 张轶洁,李甜甜,马晓东,印杰,姜学松
        2021, 52(1): 61-68. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20133
        摘要：刺激响应性表面图案赋予了材料动态可调的表面性能，是智能材料领域研究的热点，然而如何通过简单有效的方法构建这类动态表面图案也是该领域的难点. 本文将动态硼酸酯键和光可逆二聚基团引入到聚醚胺(PEA)交联网络中，通过双层褶皱体系构建一系列具有光和湿度刺激响应性表面褶皱图案. 在365 nm紫外光照和加热的条件下，蒽基团(AN)的光二聚与硼酸键的形成使得上表层聚醚胺模量变大，产生微米级表面褶皱图案；在254 nm紫外光照射或水蒸气作用下，聚醚胺网络解交联，表面褶皱图案消失；利用光化学时空分辨的特性，通过光掩膜板光照还可以制备多层次动态表面褶皱图案. 这种多重刺激响应性表面褶皱图案为构建智能聚合物表面提供了新思路，在传感和防伪等领域具有潜在的应用前景.  
        关键词：褶皱;聚醚胺;刺激响应;硼酸酯;光可逆二聚   
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        发布时间：2021-05-15
      • 张君妍,孟思,陈文萍,成艳华,朱美芳
        2021, 52(1): 69-77. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20143
        摘要：气凝胶纤维因其高外表面积和高柔韧性在能量管理系统中具有潜在应用而引起了广泛关注. 但是，目前制备的气凝胶纤维力学强度较低，限制了其实际应用. 为提高气凝胶纤维力学性能，在始终保持细菌纤维素(BC)纳米纤维处于湿态下，利用NaOH/尿素/硫脲复合溶剂直接低温溶解原生BC，获得透明的BC纺丝原液；通过湿法纺丝制备了BC水凝胶纤维，经过水洗和冷冻干燥后处理，制得BC气凝胶纤维. 采用偏光显微镜(POM)、13C核磁共振(13C-NMR)和高级旋转流变仪研究BC在复合溶剂中的溶解过程与状态；利用全反射傅里叶变换红外吸收光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射(XRD)和热失重(TG)研究BC溶解前后结构与性能变化；利用场发射扫描电镜(FESEM)、全自动比表面积和孔径分布分析仪、单丝强力仪对获得的BC气凝胶纤维结构与性能进行表征. 结果表明，复合溶剂在−15 °C条件下可以直接溶解原生湿态BC，最高溶解浓度为3 wt%；采用湿法纺丝制得高度多孔的连续BC气凝胶纤维，比表面积高达192 m2/g且具有优异的力学性能，断裂强度和杨氏模量高达(9.36±1.68) MPa和(176±17.55) MPa，如0.4 mg BC气凝胶纤维可以支撑高于其本身质量5×104倍的重物.  
        关键词：气凝胶纤维;细菌纤维素;低温溶解;力学性能   
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        发布时间：2021-05-15
      • 徐天宇,冯奕钰,封伟
        2021, 52(1): 78-83. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20146
        摘要：针对偶氮基光敏分子存在放热速率慢和温度难以控制的难点，在分子结构设计基础上，采用氧化偶合法制备了具有固-液相变功能的4,4′-对-二正己基偶氮苯(AZO-L6). 由于分子间作用力较低，偶氮苯分子呈现低熔、快异构化的特点，在发生反-顺异构化转变时大幅降低分子的熔点. 固-液相变过程实现了光热能和相变焓的存储，在结构回复时同时放出储存的能量(231.8 kJ/kg)，并将相变偶氮苯应用于可穿戴聚合物复合织物中. 结果显示储能后的相变偶氮苯分子在蓝光(440 nm)刺激下在60 s内可将材料温度提升0.8 ℃，获得了具有自加热功能的可穿戴复合织物，为探索多功能自保温可穿戴装置提供了研究思路.  
        关键词：光致相变;偶氮苯;织物;快速热释放   
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        发布时间：2021-05-15
      • 何玺,罗欢,牛艳华,李光宪
        2021, 52(1): 84-93. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20116
        摘要：首先通过两步法合成了具有双咪唑环阳离子结构的离子液体(DIL)，并将其与单咪唑环离子液体(MIL)进行混合以调控黏度变化，混合离子液体(ILs)的黏度符合对数混合规则且随温度变化呈现Arrhenius型流体行为. 进一步通过动态流变、示差扫描量热(DSC)、电化学测试等方法研究了混合离子液体中DIL比例对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)链缠结和松弛行为的影响，并讨论了PMMA/ILs体系热稳定性、玻璃化转变及离子电导率等的变化. 结果表明，DIL独特的双咪唑环结构可与PMMA分子形成更多相互作用位点，从而导致凝聚缠结的形成，很大程度上限制了PMMA分子链的运动和松弛. 随DIL含量增加，PMMA/ILs体系的松弛时间、热分解温度、玻璃化转变温度等参数均呈增大趋势，但其离子电导率有所损失，这与DIL较大的分子尺寸和运动能力有关.  
        关键词：混合离子液体;聚甲基丙烯酸甲酯;缠结;松弛   
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        发布时间：2021-05-15
      • 郑鹏轩,王向伟,王栋,于志伟
        2021, 52(1): 94-101. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20121
        摘要：聚氧化乙烯(PEO)(聚乙二醇(PEG))和丙烯酸树脂在聚合物基电解质中具有很好的应用，本文通过紫外光引发单/双官能度的聚乙二醇接枝丙烯酸树脂单体聚合构建了离子电导率高、易于封装，可避免电解质泄漏的准固态聚合物电解质. 通过调控聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDA)和甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(PEGMA) 2种单体的比例以及锂盐溶液的含量，成功制备出具有高离电导率的准固态聚合物电解质. 采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)，电化学工作站对PEGMA/PEGDA基聚合物电解质进行表征，研究各组分比例对电解质的电化学性能影响. 当PEGMA/PEGDA单体比例为75/25，锂盐溶液的占比为75%时，形成的薄膜状态电解质表现出1.96×10−3 S·cm−1的高离子电导率，较原始配比提高了14倍. 将制备的电解质应用于电致变色器件，在580个变色循环后，器件依然可以实现稳定快速的颜色切换，2种颜色变换时间均在3 s以内，本文中研究的聚醚接枝丙烯酸树酯基电解质材料在电致变色器件中有较好的应用前景.  
        关键词：聚醚接枝丙烯酸树脂;光固化;准固态聚合物电解质;电致变色   
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        发布时间：2021-05-15
      • 张景雪,吴佳坪,王强,李宝会
        2021, 52(1): 102-112. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20119
        摘要：采用格子自洽场理论计算研究了受限于2个平行板间的对称星形共聚物AmBm (m= 1，2，3，4，5)熔体形成的层状相结构. 在给定的相互作用下(χNAB不变，χ为Flory-Huggins相互作用参数，NAB = (N − 1)/m为单个聚合物分子中一对AB臂的总链节数目)，针对平行板间距为体相周期的情况，系统考察了共聚物链长N和单个聚合物分子中A(或B)臂数目m对受限层结构细节及层取向的影响. 由计算结果，当N或NAB不变时，受限层的归一化界面宽度随m的增大而减小. 受限板为中性时，垂直层结构的单链自由能比平行层结构的低. 随着板对共聚物中一种嵌段的选择作用Λ的增大，体系发生垂直层到平行层的转变，该转变为一阶相变. 当m不变时，N越小，上述转变出现在越大的Λ值处，体系越容易保持垂直层结构. 并且N越小，层状结构周期越小. 当N或NAB不变时，m越大体系越容易保持垂直层结构. 总之，星形共聚物的链长越短、臂数越多时，垂直层稳定的Λ区间越大、层状结构的界面宽度越小. 这些结论可以指导刻蚀应用中对体系参数的选择.  
        关键词：星形共聚物;格子自洽场理论;平行板受限;层状结构   
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        发布时间：2021-05-15
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