最新刊期
      2020 年 第 51 卷 8 期

        前言

      • 张希,刘冬生,许小娟
        2020, 51(8): 1-5. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20no8
          
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        发布时间：2021-11-03

        专论

      • 沈勇,李志波
        2020, 51(8): 777-790. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20050
        摘要：脂肪族聚酯作为一类重要的高分子材料，具有优异的生物相容性和生物可降解性以及良好的力学性能，在可吸收手术缝合线、组织工程支架、食品包装等方面已经取得了广泛应用. 环内酯开环聚合是制备脂肪族聚酯材料的一种重要方法. 有机磷腈碱作为一类非离子型、非亲核性有机强碱，在催化环内酯开环聚合方面已经取得了巨大的成功. 本专论综述了有机磷腈碱在催化γ-丁内酯及其衍生物、己内酯、戊内酯、丙交酯和大环内酯开环聚合方面的研究进展，对聚合机理进行了适当讨论，并对其未来发展方向作了展望.  
        关键词：生态环境高分子;开环聚合;聚酯;有机催化;磷腈碱   
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        发布时间：2021-01-26
      • 李懿轩,孙俊奇
        2020, 51(8): 791-803. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20062
        摘要：聚合物材料在使用过程中受到损伤，就会丧失原有的力学强度和功能. 修复功能能够延长聚合物材料的使用寿命、减少原料浪费并提高材料性能的可靠性. 赋予聚合物材料修复性能是可持续发展社会对聚合物材料设计的重要需求. 本文系统地介绍了本研究组发展的基于溶液中复合的聚合物复合物构筑自/可修复聚合物材料的方法，以及基于高密度的超分子可逆作用力及聚合物复合原位生成的纳米粒子的协同，解决聚合物复合材料的良好修复性能与高力学强度之间矛盾的策略. 基于聚合物复合的方法，我们成功制备了聚合物凝胶、弹性体及高强度聚合物复合材料，并实现了上述修复材料在防雾、质子传导和传感等方面的功能. 聚合物复合的方法为制备具有优异力学性能和功能的自/可修复聚合物材料提供了新思路.  
        关键词：聚合物复合物;超分子化学;自修复材料;非共价键作用力;超分子材料   
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      • 杨婷婷,达晓娣,张文彬
        2020, 51(8): 804-816. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20065
        摘要：拓扑蛋白质是一类具有复杂拓扑结构的非线性蛋白质，为抗体工程、工程酶、生物材料等领域提供了崭新的研究对象，具有重要的基础科学意义和应用价值. 本专论从拓扑高分子合成的重大挑战出发，总结了天然拓扑蛋白质的合成策略，详细阐述了如何灵活应用组装和反应协同构建人工拓扑蛋白质，讨论了拓扑蛋白质的表征方法，并提出了该领域进一步发展所面临的挑战和机遇.  
        关键词：拓扑;蛋白质工程;打结蛋白;套索;索烃;组装-反应协同   
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        发布时间：2021-01-26

        综述

      • 刘湍,费铭恩,赵保明,张锦文
        2020, 51(8): 817-832. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20047
        摘要：高分子材料在人类生活中应用广泛，它给人类带来便利的同时也存在2个急需解决的问题. 其一，使用后产生的塑料垃圾正在破坏人类赖以生存的环境，尤其是热固性塑料，受到交联网络的限制，材料一旦成型就难以被再次加工. 通过引入“类玻璃 (vitrimer)”高分子概念，能够使损坏的热固性塑料得到修复，延长其使用寿命并减少塑料垃圾. 其二，高分子材料的制备往往需要消耗不可再生的化石资源. 面对化石资源的减少及其造成的污染问题，使用可再生的生物质资源制备高分子材料成为有效的解决办法. 本文以交联高分子材料为主线，综述了近年来关于使用可再生生物质资源制备类玻璃高分子材料的研究进展，其内容主要包括两方面. 第一个方面综述了类玻璃高分子材料的发展史和特点，着重强调了动态共价键往往同时具有重排和分解2种机理；第二个方面综述了生物基类玻璃高分子材料的研究进展，其中涉及的动态共价键种类包括羟基-酯、席夫碱、二硫键和羟基-氨酯，涉及的生物质原料主要包括植物油、木质素、纤维素、天然橡胶、松香及香草醛等. 本综述旨在推动解决塑料污染治理及绿色材料的研究和应用.  
        关键词：动态共价键;生物质高分子;类玻璃高分子;热固性聚合物   
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        发布时间：2021-01-26
      • 马小婷,徐雁
        2020, 51(8): 833-863. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20073
        摘要：现代工业的迅猛发展在为生活带来诸多便利的同时也危及人类赖以生存的生态环境. 利用可再生资源，效仿生物材料的构筑特征及构效关系，建立可持续构筑途径，实现功能定向构筑已成为材料研究的重要推手及重大挑战. 纳米纤维素来源于自然存储量最丰富的纤维素，是纤维素分子的自组装体，以手性、化学可修饰性、机械增强以及自组装等特性引起科学界的极大关注. 结合纳米纤维素的本征矿化能力、基于化学组装与化学合成协同作用的辅助矿化以及基于生物合成协同矿化等途径，建立跨尺度多级结构的构建方法，开发高效纳米纤维素基无机功能材料研究具有重要的科学和社会意义. 本综述针对纳米纤维素的矿化能力，围绕矿化驱动力、矿化选择性、异质矿化、跨尺度结构化、功能集成、功能定向构筑等重要科学问题，选择代表性纤维素基无机材料进行分析归纳，为推进多层次跨尺度纳米纤维素基无机功能体系的精准构筑提供科学依据.  
        关键词：纳米纤维素;组装;合成;多层次跨尺度;定向构筑   
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        发布时间：2021-01-26
      • 董点点,张静雯,唐杰,王军,杨宽,马忠雷,张文博,陈咏梅,马建中
        2020, 51(8): 864-879. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20114
        摘要：天然高分子材料具有来源广泛、化学成分多样、生物相容性和生物降解性良好等优势，是一类绿色可持续再生资源. 近年来，基于天然高分子的绿色柔性传感器件研究受到了国内外学者的广泛关注，并取得了长足的进展. 本文以天然高分子导电材料为主线，总结了基于天然高分子制备导电材料的模板法和掺杂法. 模板法直接以天然高分子材料的天然骨架结构作为基质，而掺杂法以天然高分子材料处理后的产物或衍生物作为基质. 归纳了基于天然高分子的柔性导电材料在湿度、温度、应变、气流/气体、光、生物传感器件中应用的研究进展，最后展望了基于天然高分子的柔性导电材料在设计和组装柔性传感器方面的前景，为高效发展绿色柔性电子和天然高分子材料的高值化利用提供新思路.  
        关键词：天然高分子;导电材料;柔性传感器   
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        发布时间：2021-01-26
      • 胡丹宁,孙亚飞,陶磊,袁金颖,隋晓锋,危岩
        2020, 51(8): 880-889. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20131
        摘要：随着对可再生资源开发利用的逐渐重视，基于纤维素环境响应型水凝胶结构设计及其响应性能的研究备受关注. 环境响应纤维素基水凝胶不仅具有良好的生物相容性和生物可降解性，还表现出对环境因素特定的检出识别能力及明显响应性，拓展了水凝胶材料在生物医用、仿生智能材料等领域的应用. 本综述首先从环境响应型纤维素水凝胶材料的结构设计出发，以交联方式分类简要介绍了纤维素基水凝胶的合成方法，具体包括物理交联、化学交联和其他交联方式等. 接着，从水凝胶功能性入手，重点介绍了以一种或多种化学信号、物理信号为刺激源响应的纤维素基水凝胶材料；并以药物载体、形状记忆材料和伤口敷料等方面研究成果为例，阐述了环境响应型纤维素基水凝胶的相关应用，以及其在智能软体机器人和环保生物传感器等领域的巨大应用潜力.  
        关键词：纤维素;水凝胶;环境响应;刺激响应;智能材料   
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        发布时间：2021-01-26

        论文

      • 杨庆敏,刘永春,陈立新,杨鹏
        2020, 51(8): 890-900. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20051
        摘要：利用血液中含量丰富的糖蛋白—纤维蛋白原，通过纤维蛋白原与还原剂三(2-羧乙基)磷盐酸盐(TCEP)反应，制备了基于纤维蛋白原类淀粉样聚集的纳米薄膜. 利用荧光光谱、远紫外-圆二色谱等光学表征手段，探究了纤维蛋白原与TCEP反应的动力学过程及其二级结构的变化；通过透射电子显微镜对薄膜结构进行了表征；用原子力显微镜和光学椭偏仪探讨了反应时间、纤维蛋白原浓度、TCEP溶液pH值以及浓度对薄膜厚度的影响，通过原子力显微镜表征了其在不同溶剂中浸泡的稳定性；最后通过薄膜的血小板吸附实验和对蛋白质的吸附实验，表征了其抗污能力. 实验结果表明：通过反应条件的控制，实现了对薄膜厚度的可控，且薄膜在不同的环境中表现出优异的稳定性；薄膜表现出了对血小板、蛋白质、生物体液(如胎牛血清、牛奶等)等非特异性吸附的良好抵抗能力，有望作为新一代生物基抗污材料运用于表/界面改性领域.  
        关键词：纤维蛋白原;纳米薄膜;生物基材料;表/界面改性;淀粉样   
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        发布时间：2021-01-26
      • 姜中雨,冯祥汝,许维国,庄秀丽,丁建勋,陈学思
        2020, 51(8): 901-910. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20053
        摘要：在临床上，顺铂(CDDP)作为一线化疗药物被广泛应用于治疗各种实体肿瘤. 然而，肿瘤细胞内的还原微环境会降低CDDP的疗效. 在本研究中，通过磷酸钙固化技术将聚(L-谷氨酸)-CDDP纳米粒子(PGN-Pt)与三氧化二砷(ATO)结合，构建细胞内酸敏感的纳米团簇NCPGN-Pt+ATO，以提高肿瘤治疗效果. NCPGN-Pt+ATO为粒径在129.8 nm的纳米球，能够在血液中长循环并通过增强渗透与滞留效应在肿瘤组织富集. NCPGN-Pt+ATO被细胞摄取后在细胞内酸性环境中释放PGN-Pt和ATO. PGN-Pt在细胞内持续释放CDDP以保持其有效杀伤浓度. CDDP和ATO共同提高细胞内活性氧的水平杀死肿瘤细胞，同时提升CDDP的疗效协同抑制肿瘤进展. 鉴于良好的有效性和安全性，NCPGN-Pt+ATO为CDDP纳米药物的设计提供了新的有效策略.  
        关键词：高分子纳米药物;三氧化二砷;磷酸钙纳米团簇;细胞内药物递送;癌症协同化疗   
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        发布时间：2021-01-26
      • 符雪娇,岳军锋,罗列红,刘思源,张水洞,甘霖,黄进
        2020, 51(8): 911-920. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20054
        摘要：基于常态燃烧成炭策略，期望纤维素纳米晶(CNC)的高度结晶结构利于转化成炭，设计引入具有稳定碳骨架的石墨烯、能捕捉自由基的含磷化合物及具有脱氢催化成炭功能的固体酸金属离子，通过共价结合和络合作用将各组分杂化成一体. 为此，将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与氧化石墨烯(GO)反应得到含磷GO (P-GO)，进而通过Fe3+与P-GO和马来酸酐修饰的CNC (CNC-COOH)的表面羧基的络合作用，制得新型阻燃剂(CNC@P-GO). 与CNC-COOH和P-GO单独在高温空气氛下无残炭相对比，该CNC@P-GO阻燃剂在CNC-COOH和P-GO当量比为2:1时，残炭量可最高达37.6%并呈石墨化连续炭层结构. 应用于生物基聚酯的阻燃，仅5 wt%添加量改性就导致原本无残炭的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的残炭率达到17%，且燃烧热释放峰值及总热释放降幅分别达到71%和66%. 燃烧热急剧降低提高了PBS的火安全，主要归因于CNC@P-GO杂化阻燃剂促进了致密连续的炭层结构的形成. 本研究丰富了基于生物质资源设计高效阻燃剂及提高生物基聚酯火安全的思路.  
        关键词：纤维素纳米晶;阻燃剂;聚丁二酸丁二醇酯;火安全;燃烧成炭   
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        发布时间：2021-01-26
      • 喻丽莎,康艳辉,何琛,周金平
        2020, 51(8): 921-932. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20069
        摘要：采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC)，然后用环氧氯丙烷、氨水依次对其表面改性得到氨基改性的CNC (CNC-NH2)，进一步采用蒸发诱导自组装(EISA)法制备CNC-NH2薄膜. 通过偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和流变测试对CNC-NH2悬浮液和薄膜的自组装行为进行研究. 结果表明，CNC-NH2为棒状粒子，氨基的引入提高了其热稳定性. 随着CNC-NH2悬浮液浓度增大，手性向列型液晶相逐渐形成，且干燥成膜后仍然能保持织态结构. 流变测试表明，CNC-NH2悬浮液显示独特的流变行为，可以观察到明显的相转变浓度和相转变温度. 此外，考察了超声时间对CNC-NH2悬浮液成膜的影响. 随着超声时间的延长，CNC-NH2膜由无色透明向虹彩色转变，且具有虹彩现象的膜对光的特殊波段产生吸收.  
        关键词：纤维素纳米晶体;氨基改性;自组装;液晶;虹彩膜   
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        发布时间：2021-01-26
      • 万纪强,张金明,郑学晶,贾锋伟,余坚,张军
        2020, 51(8): 933-941. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20081
        摘要：以离子液体为溶剂，制备了纤维素水凝胶，进而通过“溶胶-凝胶”过程在纤维素凝胶中原位生成勃姆石(AlOOH)，并经超临界二氧化碳干燥制得了纤维素/AlOOH复合气凝胶膜. 所形成的纳米纤维状AlOOH相互搭接形成了网络结构，使复合气凝胶膜的微观形貌更加致密、孔结构更加均匀. AlOOH的引入赋予了纤维素材料优异的阻燃性能. 相对于高温易软化的商用聚丙烯隔膜，纤维素/AlOOH复合气凝胶膜在150 °C下30 min无尺寸变化，具有更好的高温尺寸稳定性. 纤维素/AlOOH复合气凝胶膜具有优异的电解液亲和性，吸液率为350%，离子电导率为3.1 mS/cm，以纤维素/AlOOH复合气凝胶膜组装的锂电池表现出了更好的电化学稳定性，并且经过100次循环测试后，容量保持率为90.2%，在4 C/4 C的高倍率充放电测试中放电比容量为80.7 mA h g−1，均优于商用聚丙烯隔膜. 由于同时具备了优异的耐高温与阻燃性能和良好的电化学性能，这类新型的纤维素基复合气凝胶膜在高性能锂离子电池领域具有潜在的应用.  
        关键词：纤维素;复合气凝胶膜;阻燃;锂离子电池   
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      • 郑瑞珠,石志军,杨光
        2020, 51(8): 942-948. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20110
        摘要：细菌纤维素(bacterial cellulose, BC)是一种由葡糖木醋杆菌在生长运动过程中合成的具有纳米尺寸的纤维素. BC因其良好的生物相容性和机械性能使其在生物医学方面得到广泛研究和应用. 针对葡糖木醋杆菌氧气需求较敏感的特点，制造了表面具有不同结构微柱的光刻硅片，并进一步在硅片表面蒸镀一层十七氟癸基三甲氧基硅烷，使硅片具有超疏水特性，通过喷壶将不同液滴大小的菌液喷洒在该硅片上，形成“固-气-液”三相界面，解决有序微模板与细菌培养液之间的氧气需求问题，并根据液滴大小的不同，获得了许多精细的微尺寸纤维结构. 进一步地，在纤维网上培养细胞，探索了其在细胞捕获方面的应用.  
        关键词：细菌纤维素;葡糖木醋杆菌;固-气-液界面;细胞捕获   
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        发布时间：2021-01-26
      • 龚舟,彭涛,曹黎明,曹晓东,陈玉坤
        2020, 51(8): 949-958. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20118
        摘要：天甲橡胶(MGNR)是生物基高分子材料天然橡胶(NR)的一种改性产品，较高的门尼黏度导致MGNR作为橡胶制品主要成分的研究鲜见报道. 本文将极性的MGNR与非极性的NR并用，NR分子链较高的柔顺性使MGNR的门尼黏度得到有效降低，改善了MGNR的加工性能. 进而添加表面具有硅羟基的气相法白炭黑，一方面，白炭黑与MGNR、NR形成结合胶；另一方面，白炭黑表面的硅羟基与MGNR的侧链甲基丙烯酸甲酯形成较强的相互作用，白炭黑作为“桥梁”改善了MGNR与NR之间的相容性. 随着白炭黑含量的提高，MGNR/NR(40/60)硫化胶的拉伸强度与断裂伸长率均逐渐增大. 当白炭黑的填充量为10 phr时，硫化胶的拉伸强度为31.2 MPa，断裂伸长率为605%. 相比于未填充白炭黑的硫化胶分别提高了42.4%和28.9%，相比于纯MGNR分别提高了55.2%和93.9%.  
        关键词：天甲橡胶;天然橡胶;加工性能;相容性   
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        发布时间：2021-01-26
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