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山東大學(xué)朱慶增教授團隊在光響應(yīng)有機硅功能材料研究中取得重要進展

來源:山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院      2021-09-14
導(dǎo)讀:近日,山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院特種功能聚集體材料教育部重點實驗室朱慶增教授課題組在光響應(yīng)聚硅氧烷材料領(lǐng)域取得了重要研究進展和技術(shù)成果。他們設(shè)計合成了一系列具有光響應(yīng)性能的硅烷,進一步制備了具有光響應(yīng)性的聚硅氧烷功能材料,實現(xiàn)了對目標(biāo)分子的精準(zhǔn)控制釋放和蛋白質(zhì)分子的表面微圖案化,該系列材料和技術(shù)方法在生物芯片和組織工程等領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用價值。

近日,山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院特種功能聚集體材料教育部重點實驗室朱慶增教授課題組在光響應(yīng)聚硅氧烷材料領(lǐng)域取得了重要研究進展和技術(shù)成果。他們設(shè)計合成了一系列具有光響應(yīng)性能的硅烷,進一步制備了具有光響應(yīng)性的聚硅氧烷功能材料,實現(xiàn)了對目標(biāo)分子的精準(zhǔn)控制釋放和蛋白質(zhì)分子的表面微圖案化,該系列材料和技術(shù)方法在生物芯片和組織工程等領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用價值。相關(guān)研究成果以Photoresponsive Bridged Polysilsesquioxanes for Protein Immobilization/Controlled Release and Micropatterns為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces(IF=9.229, DOI: 10.1021/acsami.1c10542)、Precise Controlled Target Molecule Release through Light-Triggered Charge Reversal Bridged Polysilsesquioxane Nanoparticles為題發(fā)表在Polymers(IF=4.329, DOI: 10.3390/polym13152392)和以“光響應(yīng)聚倍半硅氧烷納米載體及其光控藥物釋放性能”為題發(fā)表在《科學(xué)通報》(DOI: 10.1360/TB-2020-1467),獲得4件授權(quán)中國發(fā)明專利(CN110540549B, CN111494340B, CN112011055B和 CN112047974B)。以上成果的第一作者是博士生張鑫,通訊作者為朱慶增教授,山東大學(xué)為獨立通訊單位。

有機硅材料基本結(jié)構(gòu)單元是硅-氧鏈節(jié),同時帶有有機基團,這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機物的特性與無機物的功能于一身,具有許多突出的性能和應(yīng)用優(yōu)勢,如優(yōu)異耐高低溫性能、生理惰性、耐候性和耐老化性等,是新材料界獨樹一幟的重要體系,在一些特殊應(yīng)用環(huán)境中具有不可替代作用,拓展該類材料在分子運輸和蛋白質(zhì)芯片等新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有科學(xué)意義和重大應(yīng)用價值。朱慶增教授團隊設(shè)計合成了一系列光響應(yīng)性橋聯(lián)硅烷,制備了新型光調(diào)電荷變換的有機硅功能材料,用于構(gòu)筑蛋白質(zhì)微圖案。在光照下,有機硅材料表面會發(fā)生電荷性質(zhì)的變化,從而實現(xiàn)了光控蛋白質(zhì)的固定與釋放,精確形成蛋白質(zhì)微圖案。通過時空調(diào)節(jié)照射參數(shù),蛋白質(zhì)的濃度、位置和微圖案的形狀大小被精準(zhǔn)控制,該光調(diào)電荷變換的材料被首次應(yīng)用于蛋白質(zhì)微圖案化,在生物芯片、細胞固載、抗菌涂層等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有重要應(yīng)用前景。

有機硅材料是生物分子的優(yōu)良載體,團隊還研發(fā)了一種可精確控制目標(biāo)分子釋放行為的光響應(yīng)性可控釋放體系,通過簡單便捷的光刺激方法和溫和的靜電相互作用,實現(xiàn)目標(biāo)分子的精確可控釋放。該體系以設(shè)計合成的具有光觸發(fā)電荷反轉(zhuǎn)性能的橋聯(lián)聚倍半硅氧烷納米粒子為載體,通過調(diào)整光照射強度、照射時間和On/Off模式,對目標(biāo)分子的釋放位置、釋放時間,尤其是釋放量,可實現(xiàn)多維度的精確調(diào)控。該該類材料和技術(shù)方法可用于食品添加劑、染料、化妝品、農(nóng)藥、紫外線吸收劑和藥物等目標(biāo)分子的運輸和釋放。

                                              

朱慶增教授課題組主要從事高分子化學(xué)與物理科學(xué)、有機硅/高性能聚合物/生物高分子材料研究,注重高分子材料在應(yīng)用和加工過程中的理論與技術(shù)研究。近年來,課題組承擔(dān)了包括“薄壁***橡膠研究”等七項國家級項目,“生物法1,3-丙二醇生產(chǎn)高分子量聚對苯二甲酸丙二醇(PTT)纖維樹脂關(guān)鍵技術(shù)研究”等山東省自主創(chuàng)新重大專項二項,山東省科技發(fā)展計劃和省自然科學(xué)基金及濟南市自主創(chuàng)新項目等項目九項,橫向項目十六項,參與美國波音公司 (Boeing) 和德國漢高公司 (Henkel) 的國際合作項目。在ACS Appl. Mater. Inter.、Macromol. Rapid Commn.、Polymer、Eur. Polym. J、Langmuir、Chem. Eur. J 等國際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文76篇,合著《有機硅高分子及其應(yīng)用》(2004),獲得授權(quán)中國發(fā)明專利20件,鑒定驗收成果5項,產(chǎn)業(yè)化項目2項。

上述系列研究工作得到了山東省重點研發(fā)計劃、 山東省重點扶持區(qū)域引進急需緊缺人才項目、中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金和濰坊鳶都產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才計劃的資助。

相關(guān)鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c10542

https://www.mdpi.com/2073-4360/13/15/2392

https://www.sciengine.com/publisher/scp/journal/CSB/66/14/10.1360/TB-2020-1467


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