生物功能高分子材料
關注創建者：觸手可及 創建時間：2019-03-04
生物功能高分子材料的實例教程
【引言】
生物功能高分子材料廣泛應用于生物醫學領域，其中靜電紡絲（縮寫為“e-spin”）是制備各種生物功能高分子材料最簡單、最直接的技術。與傳統的紡紗技術（如溶液紡絲和熔融紡絲）相比，e-spin使用靜電力來加工聚合物溶液并生產微米級或納米級的材料。e-spin不僅可用于制造納米纖維，還可制造具有多種拓撲結構的納米材料。超過一半的e-spin材料應用于生物醫學領域，包括組織工程、傷口愈合、藥物/生物活性分子遞送、診斷和仿生學。本文重點介紹了電紡生物功能納米材料的拓撲結構設計和生物醫學應用的最新進展。
【成果簡介】
靜電紡絲是一種高度通用的技術，可將聚合物或相關材料加工成直徑范圍從微米到納米級的纖維材料。早期電紡材料主要是聚合物，形態主要是纖維。在過去的二十年中，科研人員在選材和形貌方面都取得了很多進展，制備了包括金屬、金屬氧化物、碳材料和有機/無機復合材料的靜電紡絲，以及制造了珠、管以及多級結構等纖維之外的更多形態。此外，還探索了多種有前景的應用，主要包括生物、能源、催化、環境和機械增強，其中一半以上專注于生物醫學應用。比如，設計電紡納米材料以模擬細胞外基質的結構特征，用于細胞生長和營養物轉運；封裝或附著有生物活性分子和藥物的電紡納米材料可用于遞送分子；由于高孔隙率和大比表面積，它們還可以用于醫學診斷以增強特異性、靈敏度和信號傳導能力。此外，電紡納米材料可以組裝成各種有趣的仿生結構。所有這些特點使得靜電紡絲成為制造生物功能納米材料的有力工具，用于涉及人類健康的一系列生物醫學應用，主要包括組織工程、傷口愈合、藥物/生物活性分子遞送、診斷和仿生學。
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因而開發以解決重大需求為導向的新型材料對經濟和社會的可持續性發展具有非常重要的意義。納米材料的飛速發展表明孔隙率是決定材料性能的關鍵因素之一。多孔材料憑借其較大的表面積、開放的孔道結構和可調的孔環境，在很多領域都具有令人矚目的應用。多孔材料按照孔尺寸可分為三種類型：孔徑小于2 nm的微孔材料，2-50 nm的中孔材料，大于50 nm的大孔材料。多孔材料的孔骨架包括有機骨架（例如，多孔高分子、有機多孔分子籠和超分子有機框架）、無機骨架（例如，沸石、多孔炭和中孔二氧化硅）以及雜化骨架（例如，金屬有機框架）。
在諸多已發展的多孔材料中，多孔高分子由于兼具多孔材料和高分子材料的雙重優勢，因而獲得越來越多領域研究者的關注。多孔高分子與沸石、多孔炭和金屬有機框架等其它多孔材料一樣，也具有永久的高孔隙度、較大的表面積和可設計的孔道結構等特點。但是，它們在許多方面依然存在差異。多孔高分子最主要的優點是化學多樣性和易加工性。例如，相對于沸石和多孔炭，多孔高分子具有更為多樣的合成方式，并可按照設計思路進行合理調控。多孔高分子具有與金屬有機框架相類似的出色化學和物理可調性，還可通過直接功能化合成和后合成改性等方法簡便引入活性功能組分。得益于高分子自身的屬性，多孔高分子也具備了較好的延展性和可塑性，可以根據用途加工成各種形狀。此外，與對酸堿環境敏感的沸石材料以及由配位鍵連接的金屬有機框架相比，由共價鍵連接的多孔高分子具有較高的化學穩定性。
【成果簡介】
中山大學吳丁財教授課題組應邀在Adv.
展開 【科研摘要】
基于生物分子的納米結構具有固有的多功能性，并具有多種生物活性，可用于癌癥納米醫學。可以精確地編程生物分子的超分子特性，以設計智能藥物傳遞載體，從而在單個設計中實現體內有效傳遞，靶向藥物傳遞和組合療法。最近，
國家納米科學中心
聶廣軍教授
團隊在《
Nature Reviews Materials
》上發表了題為
Multifunctional biomolecule nanostructures for cancer therapy
的綜述。團隊討論了
基于生物分子的納米結構，包括多糖，核酸，肽和蛋白質
，并著重介紹了其為
多功能納米藥物設計
的巨大空間。確定了可以通過基于
生物分子的納米結構解決的癌癥納米醫學中的關鍵挑戰
，并調查了基于生物分子的納米結構的
獨特生物活性
，
可編程性和體內行為
。最后，也討論了基于生物分子的
納米結構的合理設計，表征和制造中的挑戰
，并確定了需要克服的障礙才能實現臨床翻譯。
【主圖導讀】
圖
1：抗腫瘤多功能納米藥物中的功能元素。
圖
2：用于癌癥治療的基于核酸的納米結構。
圖
3：基于肽的多功能納米結構的發展。
參考文獻
：
http://doi.org/10.1038/s41578-021-00315-x
版權聲明
：「
高分子材料科學
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【往期回顧】
《J. Mater. Chem.
展開 超分子聚合物是超分子科學和聚合物科學的交叉研究方向。與傳統的共價型聚合物不同，由非共價鍵作用（如：多重氫鍵、π-π堆積、金屬配位和主客體作用等）形成的超分子聚合物，具有動態可逆的本質和刺激響應性等物理化學性質。具有特定拓撲形態的超分子聚合物可稱為超分子拓撲高分子，其結合了非共價鍵的動態可逆特性和共價型拓撲高分子的結構特點與性質。超分子拓撲高分子的合成策略靈活多樣，不同構筑基元、拓撲結構和非共價鍵等可以呈現出不同的組合形式，極大地豐富了超分子聚合物的物種。超分子拓撲高分子還可以進一步自組裝形成不同形貌的聚集體，例如：膠束、囊泡、納米線、納米管和二維/三維結構等。由于動態可逆特性和特定功能基元的存在，超分子拓撲高分子自組裝體具有刺激響應等特性，因此有望在生物醫藥、光電器件和自修復材料等領域得到廣泛應用。
超分子拓撲高分子的研究方興未艾，建立新的理論機制和合成方法，發展組裝新結構和組裝新方法，實現其在特定應用領域的特有價值，仍然是本領域的重要發展方向和前沿研究課題。
西北工業大學田威教授課題組
應邀系統地評述了超分子拓撲高分子的最新進展。首先重點強調了利用直接或間接方法來構筑超支化、樹枝狀、星形、刷形、交聯型和環形等超分子拓撲高分子的策略，其次從內部結構參數和外部環境響應兩方面介紹了調控超分子自組裝行為的主要方法，然后對其在生物醫用材料、光電活性材料以及自修復材料等領域的潛在應用進行了較為全面的總結，最后指出了超分子拓撲高分子研究領域目前存在的關鍵問題和重要挑戰。
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生物功能高分子材料的最新內容
高分子材料問世至今僅有一百多年的歷史，但其發展速度之快及應用范圍之廣，使它和鋼鐵、木材、水泥一起構成現代社會的四大基礎材料。與其它材料相比，高分子材料具有非常優良的成型加工性能和機械強度，這與其特殊的結構、分子量大小和分子量的差異程度（分子量分布）有著非常密切的關系。
因此，掌握平均分子量和分子量分布等信息，對于高分子材料的研究、開發、制備以及生產工藝管理和品質把控等方面至關重要。
<p>透射電子顯微鏡(縮寫TEM)，簡稱透射電鏡，是把經加速和聚集的電子東投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件)上顯示出來。由于電子的德布羅意波長非常短，透射電子顯微鏡的分辨率比光學顯微鏡高的很多，可以達到0.1~0.2nm，放大倍數為幾萬
在高分子材料的廣闊領域中，PVT 曲線作為一種關鍵的研究工具，正逐漸展現出其不可忽視的重要性。PVT 曲線，即聚合物材料的壓力（Pressure）、體積（Volume）和溫度（Temperature）之間的關系曲線，它如同一個微觀世界的解碼器，為我們揭示了高分子材料在不同條件下的物理行為奧秘，對高分子材料的研發、加工以及產品質量控制都起著舉足輕重的作用。
一
高分子材料的獨特 “指紋
設備簡介
設備名稱：激光共聚焦顯微拉曼光譜儀
設備型號：DXR 3xi
在樣品分子結構和空間分布分析時，通常會遇到很多具有一定透明度的樣品如超薄多層聚合物、半導體多層膜、鍍層、多層纖維、生物細胞等，不僅需要實現表層信息的分析，同時需要探測內部成分和空間分布信息，而這些樣品大多數不能或不易切片，需要尋求具有無損探測樣品內部信息的分析手段
目前工程材料的工作環境往往涉及到爆炸、高速沖擊、切削、高溫、高應變率等極端條件，此時材料的動態力學性能是人們非常關心的一個重要問題。這類載荷作用時間一般較短(微秒乃至納秒)、沖擊強度高,足以引起大變形乃至破壞，所以研究材料在沖擊載荷作用下的力學性能具有重要的工程意義。
一般情況下材料的準靜態的應變率在10-5~10-2 s-1之間，其動態沖擊的高應變率往往在102 ~104 s-1之間
O型橡膠密封圈怎樣高效去除合模線、飛邊？
在這個案例中，我們來討論一個橡膠密封圈去合模線、飛邊、毛刺的拋光工藝。這種O型密封圈的材質有硅膠、ABS、丁晴膠、氟膠、鐵氟龍、橡膠等，拋光工藝是差不多的。
1. O型密封圈拋光前帶合模線及飛邊毛刺的狀態
材質：
橡膠
■高鐵科技 / 陳銘昌 技術主任
（源自ACMT Smart Molding 22年8月刊）
前言
塑膠材料優異的物理性質與極高性價比的經濟優勢，已全面覆蓋人類生活領域的各項產品，因高性價比之發展優勢，造成各方材料廠商積極開發不同應用領域的塑料，從生活塑料、工程塑料，特殊應用高性能塑料及生物兼容塑料等等。在塑料產品之制造方法中，射出成型是各項工藝中廣泛應用的
高分子材料的流變特性簡介
■蘇州誠模精密 / 孫同杰經理&韓強檢測工程師
高分子材料的黏彈性
高分子熔體或溶液具有黏彈性，即在變形時會有黏性損耗，流動時也會產生彈性記憶效應。從概念上來說，這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中，非線性黏彈性也是高分子材料流變學的主要研究內容。值得注意的一點是高分子熔體或溶液的彈性，與我們常規意義上所說的高分子的本體彈性有些不同
■型創科技 / 劉文斌 技術總監
技術簡介
熱機械分析 (Thermomechanical
2023年CHINAPLAS國際橡塑展上，南極熊被日均人流量達8萬以上的展會現場震撼到了：近20個展館全開，而且每個展館內的觀眾流量都幾乎爆滿，一場展會把深圳國際會展中心附近的主干道路搞得堵車幾十公里。疫情憋了三年，這一刻得以爆發。
△展館內密密麻麻的人流
在17號展館，南極熊看到了全球領先的特種化工企業贏創Evonik的展會，3D打印材料占據著重要位置。為了了解這家大型化工企業的
