为三维免疫电子显微镜设计的金属提取复制方法

为三维免疫电子显微镜设计的金属提取复制方法

一、METAL EXTRACTION REPLICA METHOD DEVISED FOR THREE DIMENSIONALIMMUNO-ELECTRON MICROSCOPY(论文文献综述)

刘梦龙[1](2019)在《多巴胺基载纳米银生物敷料的制备及其在创面修复中作用的研究》文中认为研究背景大面积烧伤、创伤、静脉性溃疡和糖尿病溃疡等导致的皮肤缺损会引起严重的感染及体液丢失,给患者带来极大的痛苦及沉重的医疗负担。生物敷料能有效保护皮肤创面,提供良好的微环境促进真皮和表皮组织的再生,在创面治疗中起着至关重要的作用。因此,新型生物敷料的研发对于临床创面治疗具有重要意义。细菌感染是创面愈合的主要障碍,因此生物敷料必须具备良好的抗菌性能。纳米银(Nano silver,NS)是一种大小在1-100nm的银纳米粒子,对革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌均具有良好的杀灭效果。尤其引人注目的是,纳米银能够有效杀灭耐药菌,在全球性细菌耐药问题日益严重的情况下,其相较于传统抗生素具有独特的优势。因此,纳米银是一种可用于生物敷料制备的理想抗菌剂。但是,传统制备纳米银的方法存在操作复杂、耗能高、污染环境等缺陷。近年来,高效、环保且简单易行的仿生多巴胺表面改性技术在材料科学及生物医学领域引起了广泛关注。受到贻贝类海洋生物紧密粘附在岩石表面这一现象启发,研究者发现多巴胺(Dopamine,DA)在碱性条件下可以在材料表面发生氧化自聚合形成具有强粘附性及还原性的聚多巴胺(Polydopamine)。聚多巴胺不但可以将金属离子还原成金属单质,还能将其有效锚定在材料表面。更重要的是,研究证实聚多巴胺具有良好的生物相容性,对人体和环境无害,还有助于细胞粘附及增殖。因此,本课题第一部分研究中,我们拟应用仿生多巴胺改性技术修饰天然鸡蛋膜(Eggshell membrane,ESM)支架,制备载不同浓度纳米银鸡蛋膜生物敷料(ESM/NS)。我们预期通过细胞毒性检测优选出生物安全性良好的ESM/NS膜,并对其理化性质、抗菌活性及对创面修复的影响进行评价,以探究多巴胺改性技术修饰天然生物材料制备载纳米银生物敷料的可行性。应用于生物敷料制备的支架材料分为天然生物材料及人工合成材料。在第一部分研究中,鸡蛋膜作为天然生物材料,目前难以加工成型和批量生产,且机械性能不佳,在实际应用中受到了限制。而人工合成材料通常具有优良的机械性能,且易于加工成型和批量生产,更有望在实际中大规模应用。因此,在第二部分研究中,为进一步探究多巴胺改性技术修饰人工合成材料制备载纳米银生物敷料的可行性及临床适用性,我们拟选取人工合成支架材料——仿生的电纺聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)纳米纤维膜,应用多巴胺改性技术制备载不同浓度纳米银的聚己内酯纳米纤维膜敷料,并且对其机械性能、生物安全性、抗菌活性及在创面修复中的作用进行探讨。目的:本研究拟应用仿生多巴胺表面改性技术对天然生物材料和人工合成材料分别进行表面修饰,制备载不同浓度纳米银的生物敷料,并对其生物安全性、抗菌活性及对创面愈合的影响进行检测,以探究多巴胺表面改性技术在载纳米银敷料制备中应用的可行性。在此基础上,优选出生物安全性良好的敷料,为临床创面治疗提供新思路和新策略。第一部分多巴胺基载纳米银鸡蛋膜的制备及其对创面愈合的影响方法:1.载纳米银鸡蛋膜制备和优选1.1应用去离子水(pH=7.0)、盐酸(pH=3.0)及氢氧化钠(pH=11.0)对天然鸡蛋膜分别进行浸泡处理72小时,以提高鸡蛋膜孔隙率;用扫描电子显微镜对处理后鸡蛋膜进行观察;1.2以盐酸处理的鸡蛋膜为支架,用多巴胺进行表面修饰,利用多巴胺自聚合形成的聚多巴胺将不同浓度银离子原位还原成纳米银并复合在鸡蛋膜表面,制备载不同浓度纳米银鸡蛋膜(ESM/NS);1.3分离绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)转基因新生鼠成纤维细胞,将细胞接种至载不同浓度纳米银鸡蛋膜表面,通过荧光显微镜观察、扫描电子显微镜观察及MTT法检测细胞相容性,优选出无明显细胞毒性的ESM/NS膜进行后续实验;2.载纳米银鸡蛋膜的表征检测应用扫描电子显微镜、扫描透射电子显微镜、X射线能谱分析、傅里叶红外光谱仪、电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES)等对ESM/NS膜表征及银离子释放情况进行分析;3.载纳米银鸡蛋膜的抗菌活性检测应用纸片扩散法和细菌悬液共培养法检测ESM/NS膜对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌及多重耐药鲍曼不动杆菌的抗菌活性;4.载纳米银鸡蛋膜对创面愈合的影响4.1载纳米银鸡蛋膜对非感染创面愈合的影响制备小鼠全层皮肤缺损模型,检测ESM/NS膜对小鼠创面愈合速率、再上皮化、肉芽组织形成、细胞增殖核抗原(Proliferating cell nuclear antigen,PCNA)及白细胞介素1β(Interleukin-1β,IL-1β)表达的影响;4.2载纳米银鸡蛋膜对感染创面愈合的影响制备小鼠全层皮肤缺损模型并将多重耐药鲍曼不动杆菌接种于创面,检测ESM/NS膜对小鼠感染创面愈合速率、再上皮化、肉芽组织形成的影响及对体内感染细菌杀灭效果;5.载纳米银鸡蛋膜体内生物安全性检测将ESM/NS膜处理7天及28天小鼠的心、肝、脾、肺、肾等脏器进行病理组织学分析。结果:1.去离子水、氢氧化钠及盐酸处理后鸡蛋膜孔隙率分别为42.1%,45.0%及46.1%,故选用盐酸处理后鸡蛋膜进行后续复合膜制备;载不同浓度纳米银鸡蛋膜的细胞毒性呈现纳米银浓度依赖性,纳米银浓度较低时(30μM)无明显毒性,故将其作为优选ESM/NS膜进行后续实验;2.扫描电子显微镜、扫描透射电子显微镜和傅里叶红外光谱显示ESM/NS膜整体呈现为三维纤维网状结构,表面成功负载了球形纳米银;ICP-AES测定显示ESM/NS膜载银量为3.66μg/cm2,第1天释放银离子浓度为0.35μg/mL,释放可持续至第7天,总释放银离子浓度为0.50μg/mL;3.抗菌试验结果表明ESM/NS膜对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌及多重耐药鲍曼不动杆菌具有良好抗菌活性;4.体内动物试验结果表明,ESM/NS膜能提高非感染创面PCNA分子表达水平而降低IL-1β表达水平,促进上皮细胞增殖并控制炎症反应,促进创面再上皮化及肉芽组织形成,最终加速创面愈合;造创后第7天,对照组、凡士林纱布组、ESM组、ESM/DA组及ESM/NS组的创面愈合率分别为78.3%、81.6%、81.9%、82.7%及88.6%;此外,ESM/NS膜能有效清除感染创面的多重耐药鲍曼不动杆菌,维持适宜创面组织再生的无菌微环境,加速创面再上皮化和肉芽组织形成,最终促进感染创面愈合,缩短感染创面愈合时间;5.体内生物安全性检测结果显示,ESM/NS膜处理后小鼠脏器无明显炎性病变及结构破坏等病理性损伤,提示其具有良好的体内生物安全性。第二部分多巴胺基载纳米银聚己内酯纳米纤维膜的制备及其对感染创面愈合的影响方法:1.载纳米银聚己内酯纳米纤维膜的制备及表征1.1用多巴胺对PCL纳米纤维膜进行表面修饰,利用多巴胺自聚合形成的聚多巴胺将不同浓度银离子原位还原成纳米银并复合在PCL表面,制备载不同浓度纳米银PCL纳米纤维膜(分别标记为:PCL/NS0.5、PCL/NS1.0及PCL/NS2.0);1.2应用扫描电子显微镜、X射线能谱分析、傅里叶红外光谱仪、水接触角测试仪、电感耦合等离子体光谱仪及机械性能测试仪对3种PCL/NS膜表征进行分析;2.载纳米银聚己内酯纳米纤维膜的抗菌活性检测应用细菌悬液共培养法检测PCL/NS膜对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌及多重耐药鲍曼不动杆菌的抗菌活性;采用菌液吸光度测量及活/死细菌染色法对细菌杀灭效果进行评估;采用扫描电子显微镜观察PCL/NS膜对细菌生物被膜形成的影响;3.载纳米银聚己内酯纳米纤维膜的体外体内生物安全性检测3.1分离GFP转基因小鼠成纤维细胞,将细胞接种至PCL/DA及3种PCL/NS膜表面,通过荧光显微镜观察及CCK-8法检测细胞毒性;3.2分别提取PCL、PCL/DA及3种PCL/NS膜的浸提液,并应用浸提液对HaCaT细胞和NIH3T3细胞进行培养;采用CCK-8法及流式细胞凋亡检测技术检测细胞毒性;3.3将PCL/NS1.0膜处理7天及28天小鼠的心、肝、脾、肺、肾等脏器进行病理组织学分析;4.载纳米银聚己内酯纳米纤维膜的银离子释放情况检测将PCL/NS1.0膜浸入PBS溶液中,用ICP-AES检测1、3、5及7天后PBS中银离子含量;5.载纳米银聚己内酯纳米纤维膜对感染创面愈合的影响制备小鼠全层皮肤缺损模型并将金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌接种于创面,检测PCL/NS1.0膜对小鼠感染创面愈合速率、再上皮化、肉芽组织形成、PCNA及分化群31(Cluster of differentiation 31,CD31)分子表达的影响及对在体感染细菌杀灭效果。结果:1.(1)扫描电子显微镜、X射线能谱分析及傅里叶红外光谱测定结果显示PCL/NS0.5、PCL/NS1.0、PCL/NS2.0膜整体均呈现为三维纤维网状结构,表面成功负载了球形纳米银,其大小分别为73.3±33.6 nm、74.3±30.4 nm及72.2±26.3 nm;(2)ICP-AES测定结果显示PCL/NS0.5、PCL/NS1.0、PCL/NS2.0膜纳米银含量分别为1.89μg/cm2、4.83μg/cm2及8.31μg/cm2;(3)ImageJ软件测量显示PCL、PCL/DA、PCL/NS0.5、PCL/NS1.0、PCL/NS2.0膜孔隙率分别为54.1%、53.5%、53.4%、53.2%及52.6%;(4)水接触角测试显示PCL、PCL/DA、PCL/NS0.5、PCL/NS1.0、PCL/NS2.0膜表面水接触角大小分别为107.9°、27.7°、25.7°、27.5°及29.2°,提示多巴胺修饰后膜表面亲水性明显改善;(5)机械性能测试结果显示,负载纳米银后PCL/NS0.5、PCL/NS1.0及PCL/NS2.0膜具有良好的机械性能,其拉伸强度分别为0.52 MPa、0.58 MPa及0.66MPa,杨氏模量分别为0.32 MPa、0.37MPa及0.39 MPa,断裂拉伸率分别为100.0%、104.4%及105.6%;2.菌液吸光度测量及活/死细菌染色观察结果提示,PCL/NS1.0和PCL/NS2.0膜对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌及多重耐药鲍曼不动杆菌具有良好抗菌活性;扫描电子显微镜观察结果显示PCL/NS1.0和PCL/NS2.0膜可以有效防止细菌生物被膜的形成;3.PCL/NS0.5和PCL/NS1.0膜对接种至表面的成纤维细胞无明显细胞毒性,但PCL/NS2.0膜对表面的成纤维细胞生长有较明显抑制作用;PCL/NS0.5和PCL/NS1.0膜浸提液对HaCaT细胞和NIH3T3细胞无明显细胞毒性,但PCL/NS2.0膜浸提液会诱导细胞凋亡和坏死,导致细胞死亡,因此PCL/NS2.0膜具有明显的细胞毒性作用,而PCL/NS0.5和PCL/NS1.0膜则具有较好的细胞相容性;体内生物安全性检测结果显示PCL/NS1.0膜处理后小鼠脏器无明显炎性病变和结构破坏等病理性损伤,提示其也具有良好的体内生物安全性;4.ICP-AES测定显示PCL/NS1.0膜第1天释放银离子浓度为0.30μg/mL,第7天释放银离子浓度为0.57μg/mL;5.体内动物试验结果表明,PCL/NS1.0膜能有效清除感染创面的金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌,维持适宜创面组织再生的无菌微环境,提高PCNA分子和CD31分子的表达,促进上皮细胞增殖和创面血管化,加速创面再上皮化和肉芽组织形成,最终促进感染创面愈合,缩短感染创面愈合时间。结论:1.本研究首次应用仿生多巴胺改性技术成功制备了载纳米银鸡蛋膜和载纳米银聚己内酯纳米纤维膜两种生物敷料。其制备原理是多巴胺在鸡蛋膜支架和聚己内酯纳米纤维膜支架表面自聚合形成聚多巴胺涂层,该涂层具有良好的粘附性及化学还原性,可以将银离子原位还原成纳米银并负载在材料支架表面。该制备方法操作简单、生态环保,并且能量消耗及成本均较低,易于广泛应用;2.本研究应用仿生多巴胺改性技术,不仅有效生成了纳米银,而且显着改善了聚己内酯纳米纤维膜表面的亲水性及机械性能,使其更有利于创面修复;3.本研究对制备的载不同浓度纳米银的生物敷料进行了系统的体内体外生物安全性评价,成功优选出了生物相容性良好的的载纳米银鸡蛋膜和载纳米银聚己内酯纳米纤维膜;4.本研究中优选的载纳米银鸡蛋膜和载纳米银聚己内酯纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠埃希菌(革兰氏阴性菌)及多重耐药鲍曼不动杆菌(革兰氏阴性菌)均具有优良的抗菌活性,而且能有效抑制细菌生物被膜形成。尤其是其对多重耐药鲍曼不动杆菌的良好抗菌活性表明,相较于抗生素,制备的两种载纳米银生物敷料具有独特的优势;5.本研究应用小鼠皮肤全层皮肤缺损模型,证明了优选的载纳米银鸡蛋膜和载纳米银聚己内酯纳米纤维膜能有效防止创面细菌侵袭及感染,减轻炎症反应,维持适于创面组织再生的微环境,促进感染/非感染创面上皮细胞增殖和血管化,加速创面再上皮化和肉芽组织形成,最终促进创面愈合。综合全文,我们证实了应用多巴胺改性技术制备生物安全性良好的载纳米银生物敷料的可行性,并且通过生物学研究表明这类抗菌生物敷料具备良好的体内体外抗菌活性以及促进创面愈合性能。这些成果为生物敷料的制备提供了新的思路和策略,也有望在临床创面治疗中发挥重要作用。

冯春[2](2020)在《生物活性仿生支架的制备及其用于血管化骨修复的研究》文中指出大块骨缺损的修复与再生一直是国际临床上的一个挑战和亟待解决的问题。骨组织修复过程中,前期血管的形成至关重要,血管能加强骨缺损处活性因子、细胞、营养元素的传输和物质的交换,从而促进成骨。概括来讲,治疗骨缺损的方法主要有自体骨移植、同种异体骨移植和人工骨修复材料植入。自体骨和异体骨植入物分别因为来源有限,存在疾病传播的风险等,其应用受到限制。而组织工程人工骨修复材料因其来源广,无疾病传播风险,化学组成、结构外形可控等优势在骨修复与再生领域得到广泛研究。其中,三维(3D)打印生物陶瓷支架因具有精确可控的孔结构和个性化定制等特点而被广泛应用在生物医学领域。但是,传统的3D打印生物陶瓷支架仍然存在一些不足。因此,本论文旨在通过调控骨修复材料的孔隙结构、孔隙率和比表面积,赋予材料前期诱导血管生成的能力,以及提高骨修复材料的力学性能,我们从仿生学的角度,结合多种方法制备出具有天然生物内部微观结构的骨修复仿生支架,探究其体内外成骨相关生物学效应,并着重探究了支架在体内外的血管生成能力以及仿生结构对支架力学强度和韧性的影响。主要研究内容与结论如下:1.受自然界中莲藕内部结构的启发,通过设计和制备新型的3D打印喷嘴以及具有合适流变学和力学特性的3D打印浆料,制备出每个基元都具有平行多通道结构的仿生莲藕3D打印支架。通过这个全新的3D打印策略,能够灵活调控仿生莲藕支架的理化性质,不仅可以制备出镁黄长石(AKT,Ca2Mg Si2O7)、Zr O2、Al2O3、Fe、Alginate等不同材质的仿生莲藕支架,还可以调控仿生莲藕支架的宏观外形、基元尺寸、通道数目和尺寸、孔隙率、比表面积以及机械性能等。制备的仿生莲藕AKT生物陶瓷支架其孔隙率最高可达80%,其力学强度可以达到30MPa以上,能够满足非承重骨组织修复的需要。体外生物学分析表明,与传统的3D打印支架(TSSP支架)相比,仿生莲藕支架能够更好地促进体外r BMSCs的粘附、传输和增殖,其对体外细胞生物活性的促进作用和负载的细胞数量与仿生莲藕支架的通道数目成正相关性。另外,支架植入兔子颅骨缺损修复实验结果表明,血管组织成功长入仿生莲藕支架的孔道内部,支架内部比传统支架长入更多的骨组织,骨缺损修复效果更好。由此可见,这种平行多通道结构能够促进支架与骨缺损微环境之间的营养传输和物质交换,从而大大促进支架内部骨组织的再生,同时,实验验证这种仿生莲藕结构能够诱导体内血管形成,进而促进体内骨缺损的修复。2.在第一部分3D打印仿生莲藕支架的研究基础上,我们利用单通道3D打印喷嘴和水热合成法制备出具有表面微纳米结构和空心管结构的生物陶瓷支架(M-C-S支架)。微观形貌和组成分析结果显示,M-C-S支架的表面和中空通道内壁均沉积了一层磷酸钙为主的生物矿化层;另外,显微图像显示生物矿化层由粒径约80~100 nm的微纳米颗粒构成。体外生物学实验表明,M-C-S支架的微纳米结构和中空管结构能够协同促进体外r BMSCs的生物活性,仿生支架的中空管结构能够为细胞提供更大的空间,比传统的3D支架负载更多的细胞。将M-C-S支架植入兔子股骨缺损部位12周后,Micro-CT立体图像和硬组织切片V-G染色的结果都表明有更多的新生骨在M-C-S支架的孔隙和管道内部生成。组织形态学定量分析结果进一步显示,M-C-S支架表面微纳米结构和中空管结构表现出对体内成骨的协同促进作用。这项研究中制备的M-C-S支架具有比传统支架更好的体内成骨活性,生物矿化层的微纳结构和中空管通道在促进骨再生方面表现出协同效应,说明这种支架在骨组织工程中具有潜在应用前景。3.基于以上两部分对3D打印生物陶瓷支架的研究,针对传统的3D打印生物陶瓷支架质地脆,其塑性跟人体骨不匹配的缺点,本研究在贝壳珍珠层和皮质骨层状结构的启发下,通过模拟生物矿化过程原位结晶羟基磷灰石(HA)并结合真空抽滤自组装技术,构建了双仿生生物体系,成功地制备出具有皮质骨的多层卷筒结构和贝壳“砖泥”多层结构的双仿生羟基磷灰石支架。在设计新材料时,我们考虑化学组成和微观结构两个因素。首先,在支架的材料组成上我们选择同样具有生物相容性和较好生物活性的氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(CTS)作为原料,同时引入HA晶体颗粒;在微观结构方面,以GO作为分层模板,通过真空抽滤自组装的方法制备出具有微观“砖泥”结构的生物膜,将直接添加HA颗粒(非原位合成HA法)制备的生物膜以及自然干燥法制备的生物膜作为对照,然后模拟皮质骨的多层卷筒结构将2D的生物膜制作成3D的支架。制备的仿生贝壳膜具有层间距小于200 nm的规整有序的层状结构,双仿生支架呈现层厚均小于100μm的规整卷筒螺旋结构。这种双仿生支架具有与皮质骨相似的抗压强度(98.4 MPa)、抗弯强度(171.6 MPa)和韧性(1.1 MJ/m3)。同时,体外实验结果表明,相比于其他对照组,这种仿生贝壳膜能够促进r BMSCs和HUVECs的粘附和增殖。同时还能够促进体外成骨相关基因(BSP,OCN,Runx2和OPN)和成血管相关基因(e Nos,HIF-1α,VEGF和KDR)的表达。双仿生支架分别植入大鼠股骨缺损和兔子的股骨缺损8周,结果证明,这种双仿生支架相比于对照组表现出更好的体内成血管活性和成骨性能。本研究中,通过构建双仿生系统,实现了生物材料的强度和韧性方面的显着提升。并且制备的双仿生支架具有接近人体骨的力学强度和韧性,以及良好的成血管、成骨性能,这种兼具良好生物活性和机械性能的骨修复材料有望用于承重部位骨缺损修复。综上所述,本论文针对如何提高3D打印生物陶瓷骨修复支架的生物活性和机械性能这两个突出问题,师法自然,从自然界中的天然生物结构寻找灵感,我们分别通过对仿生莲藕平行多通道结构的构建、生物矿化层微纳米结构的表面改性、贝壳“砖泥”多层结构和皮质骨卷筒结构的双仿生系统的制备,实现骨修复材料较为优良的力学强度和韧性,以及良好的体内成血管和成骨活性,这为承重骨修复和大块骨修复提供了可行性的新策略。

宋国芬[3](2019)在《基于蝶翅微纳构型光功能材料的组装制备与性能研究》文中认为由无机纳米单元(纳米球、纳米棒、纳米星等)组装而成的三维超结构不仅可保留单个纳米单元的纳米效应,还具有整体超结构所赋予的额外光、热、磁等性质,在传感器、催化等方面具有广阔的应用前景。空间构型是决定光功能材料性能的重要因素,因此获得优化构型的超结构是提高功能材料性能的关键。但目前大多数纳米单元组装方法仅局限于将纳米单元组装成简单的几何结构,包括球、面、线等,而难以组装成复杂三维超结构。另外,组装体的面积太小也难以满足实际应用。因此迫切需要找到一种能将纳米单元高效组装成大面积、多形貌超结构的方法。而自然生物的精细结构经过亿万年的自然选择,已进化出多样、多维度的独特复杂空间结构,并且具有特殊的功能。以自然生物精细结构为模板,将纳米单元组装于其之上,是构建具有特定功能的三维超结构的有效途径。本文以多种具有不同光子晶体结构的蝶翅为模板,诱导纳米球、纳米棒、纳米星等纳米单元组装,设计、制备了一系列具有不同构型的超结构光功能材料,通过实验研究结合有限元模拟系统分析了其光响应特性与超结构间的构效关系,并将其应用于表面增强拉曼散射、蛋白质检测、光热转换等方面,主要成果如下:(1)利用天然蝶翅为模板,结合位阻效应、静电吸引和氢键作用,将胶体中的不同形状、不同组分的纳米单元组装成蝶翅光子晶体超结构。同时,系统研究了组装机制,通过增加位阻等手段优化了组装过程,对组装过程中静电吸引、氢键和纳米胶体位阻稳定性三种作用进行了有效调控。为三维复杂超结构的组装及杂化纳米材料的合成提供了适用性广的新方法。(2)以异型紫斑蝶为模板,用上述方法所合成的金纳米星三维叠层肋结构组装体,显着提高了表面拉曼增强特性,与商业基板Q-SERS、镀金蝶翅、金纳米球组装体相比,在全波段激发下表面拉曼增强效应都得到显着的提高。罗丹明6G在金纳米星组装体的拉曼(1506 cm-1)在532、633、780 nm激发下分别是Q-SERS基板的4.4、3.9、48倍。此工作为以后设计合成全波段激发、高稳定性、高灵敏度超结构SERS基板提供了重要借鉴。(3)以异型紫斑蝶翅为模板,利用化学沉积的方法,优化合成了金的周期性三维叠层肋纳米结构,可实现罗丹明6G的高灵敏度表面增强拉曼散射(SERS)检测。以化学沉积合成的金蝶翅基板,联合强拉曼信号的罗丹明绿标记的适配体和癌胚抗原抗体对癌胚抗原特异性识别,克服了肿瘤标记物本身的拉曼信号弱且识别特异性较差的缺点,大大提高了血液中癌胚抗原的拉曼检测特异性和灵敏度,并成功对临床不同阶段癌症病人的体液样品进行了检测,有望用于癌症的拉曼早期筛查。(4)以具有吸光特性的巴黎翠凤蝶前翅为模板,组装了金纳米球和金纳米星的倒V型脊/纳米孔阵列超结构。相比于原始蝶翅,二者在近红外光区的吸收得到显着增强,且在250—2500 nm波段范围金纳米星组装体的吸收均明显高于金纳米球组装体。在一个太阳光下的光热水蒸发实验中,两种组装体超结构的光热水蒸发效率分别为83.3%和68.6%。有限元模拟表明此宽谱吸收取决于:一、连续组装的金纳米颗粒局域表面等离子模杂化;二、光子晶体结构中倒V型脊的光转移作用和不规则纳米孔阵列的吸光作用。揭示了三维结构与纳米单元之间的耦合作用机制。此工作为面向太阳能转换的纳米光子结构和器件的设计和制备提供了重要借鉴。本文针对三维超结构的制备,巧借大自然中生物精细构型与物种多样性,以异型紫斑蝶、巴黎翠凤蝶、大蓝闪蝶等不同构型蝶翅为模板,提出了高效组装无机纳米颗粒的三维超结构的方法,并制备了具有不同蝶翅构型的超结构材料。揭示了生物结构与纳米颗粒对光、表面等离基元和热能耦合作用机制。该研究为借助生物结构开发高性能的SERS检测和高效光热转换材料提供了实验验证。

何熠[4](2018)在《氧化石墨烯装载抗癌药的结构设计与释药性能调控》文中指出纳米载药控释系统是指利用天然或人工合成的具有良好生物相容性的高分子材料作为载体,来吸附、装载药物。与游离的药物相比,经过装载的药物具有增加药物的溶解度、改善生物相容性、提高分散的稳定性、减少药剂的沉淀、增强药物的缓释效果、控制药物的释放部位等优势,从而达到更好的使用效率和治疗效果,并显着降低药物的毒副作用。氧化石墨烯(GO)是一种具有理想二维结构的新型碳材料,由单层的sp2碳原子网格构成,其六边形晶格易与芳香族抗癌药物发生π-π相互作用,具有优异的物理化学性能,是近年来研究的热点。在癌症的治疗过程中,纳米抗癌药控释系统能明显提升药物安全性和治疗效果。特别是基于肿瘤与正常组织的生理环境差异来设计的新型抗癌药控释载体,已经在癌症治疗中发挥出越来越重要的作用。为了提高抗癌药物的安全性和改善治疗效果,本论文基于GO设计具有不同结构的纳米抗癌药控释系统,来有效地负载抗癌药物阿霉素(DOX)和紫杉醇(PTX),并研究了这些纳米抗癌药控释系统的pH响应、还原响应和磁响应特性,同时考察了载药效率、靶向效果和细胞毒性。主要研究内容与结果如下:(1)通过改进Hummers方法成功制备得到纳米尺寸的GO片层。采用透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对GO片层和GO/DOX进行了形貌观测和化学结构表征。通过调节GO的浓度、反应时间、反应温度、pH值因素,研究了GO对DOX的装载和释放行为。结果表明,纳米尺寸的GO在水中的分散性良好,GO对DOX的载药量最高达1126 mg/g,GO/DOX具备16 h以上持续释放DOX的能力,累计释放率达到82.4%。细胞毒性试验表明,GO的生物相容性良好,而GO/DOX纳米载药控释系统具有明显的癌细胞杀伤效果。(2)采用水热合成法制备单分散的超顺磁性Fe3O4纳米粒子,再与GO反应得到Fe3O4-GO磁性复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)等表征了Fe3O4-GO的形貌和化学性质,并系统研究了其对DOX的装载和释放行为。结果表明,制备的Fe3O4-GO饱和磁化强度达到20.6 emu/g,Fe3O4-GO/DOX的载药率为60.3%,药物持续释放时间达30 h,累计释放率为45.8%。细胞毒性实验表明,Fe3O4-GO具有良好的生物相容性,Fe3O4-GO/DOX纳米载药控释系统具有明显的癌细胞杀伤效果。(3)采用叶酸(FA)和聚乙二醇(PEG)对GO进行功能化修饰,制备得到了GO-FA-PEG纳米载体,并以其为药物载体负载紫杉醇(PTX),采用傅里叶红外广谱扫描仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱仪(Raman)表征了GO/FA/PEG的形貌和化学性质,并考察了其对PTX的装载和释放行为。结果表明,FA/PEG通过酰胺化反应接枝到GO上,对PTX的载药率为27.4%。药物持续释放时间为150 h时,累计释放率为31.2%。细胞毒性实验表明,GO-FA-PEG是非常安全的药物载体。GO-FA-PEG/PTX纳米载药控释系统具有明显的肿瘤细胞靶向性和癌细胞杀伤效果。(4)将聚乙二醇(PEG)功能化海藻酸(ALG),通过二硫键(Cyd)修饰在GO上,制备得到了GO-Cyd-ALG-PEG纳米载体,并以其为药物载体负载PTX。采用傅里叶红外广谱扫描仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、核磁共振分析(1-HNMR)表征GO-Cyd-ALG-PEG的形貌和化学性质,并考察了其对PTX的装载和释放行为。结果表明,对PTX的载药率达到45.4%。在模拟肿瘤内环境中,药物持续释放时间为80 h,累计释放率达85.6%。细胞毒性实验表明,GO-Cyd-ALG-PEG是非常安全的药物载体,模拟肿瘤微环境下,GO-Cyd-ALG-PEG纳米载药控释系统具有优异的癌细胞杀伤效果。(5)由羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)功能化修饰GO,装载油溶性抗癌药物PTX后,通过明胶包封电喷雾形成纳米微球。采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱分析(Raman)、傅里叶红外广谱扫描仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)表征了GO-HP-β-CD的形貌和化学性质,并考察了其对PTX的装载和释放行为。GO-HP-β-CD/PTX的载药量和载药率分别高达14.9 mg/g和59.5%,具有良好的缓释性能。细胞毒性实验表明,GO/HP-β-CD明胶纳米球是安全的药物载体,而GO-HP-β-CD/PTX纳米载药控释系统具有明显的癌细胞杀伤效果。

李泉[5](2020)在《多尺度金属锂负极研究》文中研究表明以钴酸锂和石墨为代表的传统锂离子电池的能量密度已经接近理论极限,金属锂负极由于其极高的理论比容量(3860 m Ah/g)和最负的电化学势(相对标准氢电极-3.04 V),被认为是锂电池体系的终极负极材料。然而,金属锂负极充放电过程中巨大的体积变化、不可控的沉积溶解行为(如锂枝晶生长)、高化学反应活性以及带来的一系列电极问题均阻碍着金属锂电池的商业化应用。对不同尺度下金属锂的电极过程目前的理解还不够全面和透彻,无法给金属锂电极的商业化应用以指导。金属锂在微纳米尺度下的沉积溶解行为最具有特征性,本文从金属锂负极的电极结构和界面两方面出发研究了其在微纳米尺度下的电极行为。本文首先对金属锂负极的相关背景做一论述,分别从金属锂本身的性质、金属锂作为负极的性质和问题、金属锂的电极过程、金属锂的沉积溶解形貌、表面的固态电解质界面相(SEI)膜、评价方法、历史和展望、实验方法和表征方法等角度详细介绍。然后在金属锂负极背景理解的基础上展开了如下研究。第一部分研究了微米尺度液态电解液体系中金属锂表面三维有序结构对金属锂沉积溶解行为的影响。首先利用高精度工业X射线计算机断层扫描成像检测系统(XCT)在微米尺度无损地研究了三种金属锂单片软包电池系统。研究发现大面容量和大的电流密度下金属锂电极巨大的体积变化是电池失效的重要原因。其后通过微加工实验技术方法在金属锂表面构造了三维有序的圆柱形三角密排孔洞结构,分别在有无结构,孔径大小,容量匹配,沉积溶解顺序,电流密度,面容量容量密度,电池外应力,不同体系电解液等多种变量下研究了金属锂的沉积溶解行为。研究表明三维结构可诱导金属锂孔内沉积,抑制锂枝晶的生成,缓解金属锂电极巨大的体积变化,因此在不同电流密度下均表现出更加优异的循环性能。第二部分研究了微米尺度无机固态电解质表面三维开放式有序结构对金属锂电极过程的影响。首先利用原位扫描电子显微镜研究了无机氧化物电解质锂对称电池中金属锂的沉积溶解。研究发现金属锂在NASICON型和石榴石型固态电解质中均会发生锂枝晶的刺穿导致电池短路。选择石榴石型固态电解质,使用微加工的方法在其表面构建了三维多孔钛电极,利用中子深度谱(NDP)研究了金属锂在固态电池三维结构中的沉积行为。研究发现金属锂会首先沿孔洞边沿处多位点形核,随面容量增加金属锂逐渐融合生长出结构以外。钛薄膜与固态电解质的界面保持稳定,没有锂枝晶的刺穿。第三部分研究了纳米尺度界面对金属锂沉积溶解行为的影响。通过物理气相沉积的方法在铜箔表面沉积了纳米级的氮化铜薄膜研究其对金属锂沉积溶解行为的调控。分别在碳酸酯类和醚类电解液、Li|Cu和Li|Li Fe PO4电池体系中不同电流密度下研究了电池的循环性能和电化学性能。形貌研究表明商业化铜箔表面在碳酸酯类电解液中有大量锂枝晶生成,改性铜箔表面金属锂则均匀沉积。研究发现经过氮化铜改性的铜箔均表现出更好的容量保持率、更高和稳定的库伦效率、低的极化和电池阻抗。原子力显微镜中的峰值力隧道原子力成像(PFTUNA)模式研究商业化铜箔和改性铜箔表面的电子电导率分布显示,商业化铜箔表面电子电导率呈团簇式分布,改性后铜箔则呈均匀状态。结合X射线光电子能谱、拉曼光谱、二次离子质谱仪、软X射线吸收谱对界面化学态的研究,得到商业化铜箔表面有大量的氧化铜和碱式碳酸铜等杂质存在,是导致电子电导率分布不均匀的原因。第四部分研究了金属锂电池电解液及表面亚纳米尺度的SEI膜。本部分以双氟磺酰亚胺锂(Li FSI)的碳酸酯基电解液为研究对象,重点抓住温度和浓度两个变量,研究了该体系电解液在金属锂电池中的循环性能和电极表面SEI膜的性质,作出了SEI化学组分随温度和浓度变化的相图。首先测试了电解液变温电导率、锂离子迁移数、粘度-温度关系和电化学窗口等本征性质,对钛酸锂组装金属锂电池,不同浓度电解液在90℃高温条件下的循环性能对比发现,极低浓度电解液表现出明显占优的循环稳定性。扫描电子显微镜观察金属锂电极表面发现高盐浓度电解液在高温下会严重腐蚀金属锂,使得其沉积形貌岛状分布,极低浓度电解液中则保持良好。X射线光电子能谱研究表面SEI膜的化学组成发现,浓度越高,温度越高,锂盐分解所占SEI膜的比例更大。该工作为更安全电解液的设计开发开辟了新的方向。综上所述,本文重点研究了微纳米尺度下金属锂电极的电极行为。

张晓蕾[6](2019)在《基于胶体晶体模板构筑图案化微纳结构及其应用》文中研究说明近年来,有序形貌且尺寸可控的微纳结构引起了人们的广泛关注。由于有序微纳结构的表面具有独特而有趣的特性,在生物和化学传感、表面增强拉曼散射(SERS)、超疏水、抗反射、光学吸收等方面具有广阔的应用前景。目前,虽然有许多先进的纳米加工技术可以用来构建微纳结构,如纳米压印、聚焦离子束刻蚀、光刻、软光刻、电子束刻蚀等。但是,上述加工技术的成本太高且有些无法得到大面积的有序阵列,因此纳米球刻印被广泛应用于周期性微纳结构的制备。本论文中,我们将重点研究离子刻蚀技术辅助的纳米球刻印技术制备微纳结构的方法,以及图案化的微纳结构在等离激元增强、超疏水、抗反射方面的应用。本论文通过离子刻蚀的方法对胶体晶体模板进行调控,得到了不同形貌特征的微纳结构,并对这些微纳结构本身的性能进行了研究,研究工作如下所示:(1)通过等离子体刻蚀对二元胶体晶体模板进行微调控,采用磁控溅射的方法镀银,得到了低成本、稳定、超灵敏的三维表面增强拉曼散射基底(“向日葵”状微纳阵列,简称SLNAs-Ag)。该阵列采用SiO2胶体晶体阵列作为聚苯乙烯(PS)胶体球的沉积基底,并通过等离子体刻蚀对PS胶体球的间距进行调整,为激光斑点照射区域提供了更多的“热点”。与传统二维平面基底相比,制备的三维SLNAs-Ag由于具有较多的SERS“热点”区域,因此具有极高的SERS检测灵敏度。对于实验参数最优的条件下得到的SLNAs-Ag基底来说,对R6G分子的检测极限降低到10-15 M,增强因子达到2×1014。(2)通过等离子体刻蚀对双层PS胶体晶体的形貌进行调控,采用热蒸镀沉积金膜,并反向转移得到陷阱捕获式金属微纳阵列。首先采用两步液面自组装法制备了二元双层PS胶体晶体模板,通过等离子体刻蚀对二元双层PS胶体晶体模板进行形貌调控,采用热蒸镀沉积金膜后溶解PS胶体球,并反向转移到硅衬底上得到中空纳米锥复合微碗结构阵列。中空纳米锥复合微碗结构阵列作为SERS基底,可以实现将待检测分子或病毒收集到中空纳米锥的孔隙内,进行拉曼检测。该基底对R6G分子的检测极限达到10-9 M,且能够得到腺病毒完整的拉曼信号。(3)结合纳米球刻印、热蒸镀和反应离子刻蚀技术,在硅衬底上制备了大面积有序的内凹角结构阵列。结果表明,微纳结构的形貌和深宽比的调整对表面润湿性有显着的影响。实验测得基底具有良好的超疏水性能,对水的静态接触角高达156°,滚动角低于10°,且能够在表面实现液滴弹跳和液滴自弹跳现象。内凹角结构阵列作为超疏水界面是提高拉曼检测灵敏度的理想基底。我们将金纳米双锥的溶液与待检测的拉曼分子混合后的溶液滴加在基底表面并自然干燥后进行拉曼检测,R6G分子的检测极限达到5×10-12 M,氨甲环酸的分子浓度降低到10-5 M依然有较明显的拉曼信号。(4)采用液面自组装法制备了单层PS胶体晶体模板,通过离子束刻蚀得到了纳米圆锥阵列。通过改变胶体球的粒径,调整离子束的剂量,得到了不同结构、不同深宽比的纳米圆锥阵列。通过改变样品台与离子束方向的夹角,制备了不同倾角的纳米圆锥阵列,分析了不同剂量下样品的紫外可见吸收光谱和透射光谱,表征了样品的抗反射性能。实验结果表明,以PS单层胶体模板作为掩膜版进行离子束刻蚀,可以直接调控微纳阵列的光学吸收峰,并且可以将载玻片在可见光区域的透过率从90.6%提高到97.8%左右。

王天双[7](2020)在《三维反蛋白石结构氧化物半导体基气体传感器的研究》文中研究说明随着物联网技术的跨越式发展,气体传感器作为物联网系统中气体信息的感知层,将在大气污染防治、空气质量监测、呼气诊断临床应用、新能源安全以及工业化生产等方面发挥重要作用。其中,氧化物半导体气体传感器作为一类重要的全固态传感器,具有器件结构和制作工艺简单、易于小型化和集成化、适用于在线监测等优点,一直是学术界和产业界的关注重点。而氧化物半导体传感材料是该类型传感器的基础和关键,其气敏特性直接决定了传感器的性能。可见,设计和制备高效氧化物半导体传感材料对于构建高性能气体传感器具有重要的科学意义。因此,本论文以改善纳米结构氧化物半导体的识别功能、转换功能和敏感体利用效率为研究目标,结合三维反蛋白石多孔结构的微纳空间优势,首先利用贵金属催化剂表面修饰,增强敏感材料的识别功能,实现灵敏度的提升;然后通过异质阳离子原位掺杂和微纳尺度异质接触功能改性方法与策略,调控上述各种传感功能,实现灵敏度和选择性的改善;最后,利用可见光照射代替热激发的方式,通过利用三维反蛋白石多孔结构的“光阱效应”和抑制光生载流子的复合,实现传感器室温下性能的提升,从而解决氧化物半导体气体传感器本质安全问题。主要研究内容如下:一、三维反蛋白石结构(3D IO)拥有周期性排布的孔阵列、薄壁型有序骨架以及三维互通孔道等结构特征,使其具有大的比表面积和良好的通透性。这些结构特点有利于气体分子扩散和抑制纳米颗粒的团聚,能够显着改善敏感体利用效率,从而实现氧化物半导体气敏特性的提升。通过模板自组装辅助超声喷雾热分解法制备出平均直径约为750 nm的三维反蛋白石结构In2O3多孔微球,相比于实心In2O3微球,3D IO In2O3多孔微球基气体传感器对丙酮具有较好的选择性和较高的灵敏度。为了进一步提升传感器的性能,采用浸渍负载法将Pd O纳米颗粒均匀地负载在三维反蛋白石结构In2O3多孔微球的表面及孔道内部,实现纳米催化剂的表面修饰改性。气敏测试结果表明,三维反蛋白石结构Pd O@In2O3(Pd/In=8.09 at%)多孔微球基气体传感器在250℃时对100 ppm丙酮的灵敏度(S=50.9)是单一组分In2O3基气体传感器的3.9倍,且具有较低的检测下限(0.5 ppm)和优异的动态响应-恢复特性,这归因于Pd O纳米颗粒的催化敏化作用“溢流效应”以及Pd O-In2O3界面势垒的形成;二、结合反蛋白石多孔结构微纳空间的优势,通过异质阳离子原位掺杂的功能化改性技术,进一步优化氧化物半导体的识别功能、转换功能和敏感体利用效率,以实现三维反蛋白石结构氧化物半导体基气体传感器性能的大幅度提升。以表面磺化聚苯乙烯(S-PS)微球作为模板,通过超声喷雾热分解法制备了一系列镓离子(Ga3+)掺杂三维反蛋白石结构In2O3多孔微球((Gax In1-x)2O3,x=0.1、0.2和0.3)。Ga3+掺杂不仅能够减小晶粒尺寸,而且能有效调控费米能级位置和表面缺陷密度,增加表面吸附氧的浓度,以实现气敏性能的增强。气敏测试结果显示,3D IO(Ga0.2In0.8)2O3多孔微球基气体传感器在较低的工作温度下(200℃)对100 ppm甲醛具有较高的灵敏度(S=47.2±5)、较快的响应/恢复速度、优异的甲醛选择性(In2O3基气体传感器的甲醛选择性较差)、以及超低检测下限(50 ppb),这表明所制作的传感器在室内甲醛检测中具有潜在的应用价值。三、设计和制备由两种氧化物半导体组成的异质结构复合敏感材料,利用各组分之间的“协同效应”和界面“异质结效应”,调控复合敏感材料的能带结构、载流子浓度和迁移率,显着提高气敏特性。在In2O3纳米敏感材料中引入第二组分Zn O后,相比单一组分3D IO In2O3多层薄膜,三维反蛋白结构Zn O-In2O3多层薄膜基气体传感器对100 ppm丙酮的灵敏度提高2.2倍,且具有高选择性与低检测下限(1 ppm)、以及较短的恢复时间(恢复速度提高2倍),这是由于Zn O-In2O3协同作用的同时,界面处异质结调控传感器初始电阻和能带结构;另外,采用一步自组装模板法制备出三维反蛋白石结构Sn O2-Zn O空心微球(3D IO Sn O2-Zn O HM),其由多个空心纳米球周期性排列而成。气敏测试结果表明,3D IO Sn O2-Zn O(Sn/Zn=1:1)HM基气体传感器能够在较低的工作温度(275℃)和高湿环境(98 RH%)下对低浓度(1.8 ppm)丙酮表现出高灵敏度(3.1)和快速响应与恢复(4 s/17 s)。并且该气体传感器在呼气诊断模拟测试中,可清晰地分辨出健康志愿者与糖尿病患者呼气样本之间的差异,这表明其在糖尿病呼气标志物检测方面具备潜在的应用。四、氧化物半导体敏感材料通常在较高的温度下才能够表现出传感功能,这主要是因为其催化活性需要热能来激发。这不仅导致高功耗,而且容易引爆可燃性气体。针对上述问题,本论文提出采用光代替热能来激发氧化物半导体敏感材料的策略。设计和制备出由光催化剂和氧化物半导体复合的敏感材料,通过光生电子的产生和转移,增强表面氧化活性,实现低温(甚至室温)下对气体的检测。同时,光生载流子对表面吸附水的分解作用,显着降低了环境湿度对传感器特性的影响。一方面,通过调控Zn O-In2O3复合材料中各组分的比例将复合材料的激发波长调制至可见光区;另一方面,利用三维反蛋白石结构的“光阱效应”和复合材料的异质结结构,有效地抑制光生电子-空穴的复合以提高光利用率、改善光生电子的转移。在可见光激发下,相较于Zn O(或In2O3)基气体传感器(5 ppm NO2的S=8.6或13),三维反蛋白石结构Zn O-In2O3(Zn/In=1:1)多孔微球基气体传感器在室温下对NO2展示了较高的灵敏度(5 ppm NO2的S=160.8)、优异的选择性、较低的检测限(250 ppb)、较快的响应(188 s)、较好的抗湿性(80 RH%时,依然具有较好的响应-恢复特性)和长期稳定性。

商逸璇[8](2019)在《基于各向异性的反蛋白石薄膜的心肌细胞培养研究》文中研究指明反蛋白石因其灵活可控的微纳结构以及特有的光学特性成为了组织工程领域的研究重点之一。反蛋白石拥有均匀的孔隙和互连窗口,有利于细胞分布、分化以及生物大分子的扩散等,作为生物医学的仿生支架,其高度可调和精确控制的特性将导致研究组织工程和再生医学的范式转变。此外,受大自然中动植物的启发,人造驱动器得到了广泛的研究,它可以响应外界环境信号的变化,如光、电、磁、热、pH和湿度等变化。将具有自驱动特性的细胞整合到反蛋白石基底上便可以构建复合型仿生驱动器,它避免了复杂繁琐的设备,可以对复杂的环境信号产生直观可视化的响应信号,在生物医学传感和组织医学等领域具有巨大的应用潜力。本论文的研究工作在垂直沉积法制备胶体晶体模板的技术基础上,开发了具有各向异性的反蛋白石薄膜,构建了复合型仿生驱动器,实现了仿生鱼的设计、心脏芯片的构建以及心脏药物的评估,具体工作如下:(1)制备反蛋白石结构的聚合物薄膜:利用垂直沉积法制备了周期性紧密堆积的二氧化硅模板,以聚偏氟乙烯为原材料,制备了具有周期性孔洞的反蛋白石薄膜,探索了反蛋白石薄膜的结构特征及光学特性并实现了双响应传感器的构建;(2)各向异性的反蛋白石薄膜的制备及其对心肌细胞的作用:利用模板牺牲法制备了反蛋白石薄膜,然后通过水浴加热,外力拉伸,得到具有周期性椭圆大孔结构的反蛋白石薄膜。经过水凝胶修饰,各向异性的薄膜具有良好的生物相容性并且可诱导心肌细胞取向生长,为组织传感和心脏芯片提供了技术支持;(3)基于复合型仿生驱动器构建仿生系统和心脏芯片:在各向异性的反蛋白石薄膜上可控的培养心肌细胞,构建了复合型仿生驱动器,制备了具有自主摆尾功能的仿生孔雀鱼。此外,将复合型仿生驱动器整合到微流控装置中构建了可视化心脏芯片,实现了对心肌细胞博动频率和幅度的实时光学反馈,完成了心脏药物的评估。

赵月[9](2020)在《仿生智能高分子水凝胶材料的设计制备及其生物应用》文中研究说明为了满足人们日益增长的应用需求,智能响应型水凝胶凭借其优越的性质成为高分子学科中的研究热点。在科研人员的多方努力下,智能响应型水凝胶的性能有了极大的提升,适用范围不断被发掘。即便如此,大多数智能响应型水凝胶还缺乏生物性能,难以解决生物医学上的实际问题。如何在赋予凝胶多功能的同时,还使其兼具生物性能,是水凝胶实际应用过程中亟需解决的问题。自然界中,生物体的形态、模式和结构为科学的创新提供了灵感,也为解决智能响应型水凝胶在生物应用面临的问题上提供了宝贵的借鉴。从基础研究和实际应用的角度来讲,探索新型的具有生物应用功能的水凝胶具有重要的现实意义。因此,本文以智能响应型水凝胶为主线,借鉴仿生学思维,以解决生物应用中的实际问题为目标,开展了如下工作:首先,受到动物骨基质结构的启发,构建了无机-有机复合支架来辅助干细胞治疗类风湿性关节炎。该复合支架材料将三维打印多孔金属支架与聚多糖自修复水凝胶结合。水凝胶的引入不仅可以将骨髓间充质干细胞递送至靶向部位,还可以在注射后为细胞培养提供有利的微环境。这个结构和功能优化的复合支架充分利用无机和有机材料的优势,更真实地模拟骨基质的物理化学环境。承载骨髓间充质干细胞后,复合支架具有抑制炎性因子,重建受损软骨,促进软骨下骨再生的功能。其次,以类风湿性关节炎常用药物和化学修饰后的多糖为主要原料,进一步构筑了具有抗炎功能的水凝胶。在这种水凝胶的作用下,脂肪间充质干细胞的存活率有所提高。细胞和动物实验结果表明,抗炎型水凝胶复合支架可以在类风湿性关节炎病情改善方面,发挥抑制炎症因子和重建骨组织的作用。再其次,以生物界矿化过程为灵感,进一步开发了一种仿生矿化水凝胶。该矿化水凝胶以纳米羟基磷灰石、碳酸钠和聚丙烯酸为原料,通过超分子作用力形成三维网络结构。这种矿化水凝胶在微观结构和化学成分上都与天然骨骼组织相类似。值得注意的是,在生理条件下,矿化水凝胶具有良好的稳定性、生物相容性、生物活性和骨传导性。在不引入外源干细胞的情况下,水凝胶本身就可以促进骨质疏松症中骨缺损的再生。最后,在动物皮肤多功能的启发下,构建了具有抗菌活性的多功能导电水凝胶。通过将聚多巴胺修饰的银纳米粒子、聚苯胺和聚乙烯醇超分子作用力自组装成三维立体的高分子网络结构。该导电水凝胶具有大范围可调的机械性能、优异的加工性能、自修复性能、多重粘附性,以及传统导电水凝胶不具备的广谱抗菌活性。这种导电水凝胶可以作为表皮传感器对人体的大规模运动以及动物的反射状况进行实时监测。此外,该水凝胶在糖尿病足创面的治疗方面具有促进血管和胶原生成,抑制细菌生长,控制创面感染等效果。

井娟[10](2019)在《基于天然多酚构建抑菌特性多肽超分子凝胶的研究》文中认为细菌感染是临床上常见的一种疾病,它严重地威胁着人类健康,影响人类正常的生活。无论是由手术还是由植入物引入的细菌感染均会导致伤口愈合缓慢,严重时甚至危及生命。因此临床上利用抗生素或一些抗菌药物来预防细菌感染。然而随着抗生素的广泛使用导致耐药性微生物出现,且随着抗生素的更新而更新。同时,传统的抗生素由于其溶解性不好、局部药量过多引起毒性等缺点不能达到最佳的治疗效果。因此具有良好生物相容性、可降解性、抗氧化性、抗病毒及抗菌等特性的天然多酚成为抗菌剂的候选者。将抗菌剂负载在水凝胶内部制备的抗菌水凝胶不仅能够降低细菌耐药性的风险、调节抗菌活性,同时其特殊的三维孔状结构能够通过物理或化学交联包裹药物,达到缓慢控释的效果,进而降低给药频率,提高生物体的依从性。此外,还可以根据需要设计环境敏感型水凝胶,使其在特定的病理环境下孔隙增大,抗菌药物外流,达到靶向治疗的目的。其中,由天然产物制备的具有固有抗菌能力的水凝胶因其无细胞毒性和优异的抗菌性能等特点被广泛应用于生物医学领域。基于此,本论文的主要研究内容为利用天然多酚和天然多肽或其衍生物之间的相互作用,设计合成具有组织粘附性、抗氧化性及抗菌性的水凝胶,并探索该水凝胶在组织工程领域中促进伤口愈合的应用潜力。本论文的第一部分采用一种简单易行,促进蚕丝蛋白(SF)凝胶化的方法,制备了具有可注射性、粘附性、良好的细胞相容性、抗氧化性、抗菌性及自修复能力的蚕丝蛋白-单宁酸(SF-TA)水凝胶。通过将单宁酸(TA)简单加入SF中,使其在生理条件下加速SF溶胶-凝胶转变并提高凝胶的力学性能。由于TA的功能化,所制备的水凝胶(SF-TA)具有良好的组织粘附性和优异的自由基清除能力。在SF-TA凝胶上培养的小鼠成纤维细胞(NIH-3T3)能很好地粘附在凝胶表面,并显示出明显的生长和增值趋势。体外抑菌实验表明,SF-TA凝胶对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均显示出明显的抑制活性。此外,由于其内在的抗菌和抗氧化活性、可注射性以及与哺乳动物细胞良好的相容性,因此将SF-TA凝胶用于治疗小鼠细菌感染全层皮肤缺损的伤口时,可以显着加速伤口愈合过程并促进新生组织的生成。本论文的第二部分是关于两种基于肽的凝胶剂的合成,它们由萘基,四肽片段(Phe-Phe-Lys-Tyr(H2P03))和通过酰胺键连接到Lys侧链的咖啡酸或没食子酸部分组成,分别为:NapFFK(CA)Yp和NapFFK(GA)Yp。没食子酸(GA)和咖啡酸(CA)的引入赋予了凝胶剂优异的抗氧化性和抗菌性;同时,独特的多肽分子序列使两种凝胶剂能够在生理条件下自组装形成水凝胶。其中萘基部分和Phe-Phe二肽片段充当刚性支架,通过π-π堆积作用促进凝胶剂的超分子自组装;Lys分子被用于修饰咖啡酸或没食子酸的特定位点;磷酸酪氨酸基团(例如Tyr(H2PO3))作为碱性磷酸酶的底物,用于催化超分子自组装形成水凝胶。由于对碱性磷酸酶的去磷酸化反应具有良好的敏感性,因此这两种凝胶剂可以在生理条件下进行超分子自组装并形成具有优异力学性能的水凝胶。此外,由于咖啡酸和没食子酸的改性,这两种胶凝剂均表现出良好的自由基清除能力和抑制大肠杆菌活性的能力。

二、METAL EXTRACTION REPLICA METHOD DEVISED FOR THREE DIMENSIONALIMMUNO-ELECTRON MICROSCOPY(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、METAL EXTRACTION REPLICA METHOD DEVISED FOR THREE DIMENSIONALIMMUNO-ELECTRON MICROSCOPY(论文提纲范文)

(1)多巴胺基载纳米银生物敷料的制备及其在创面修复中作用的研究(论文提纲范文)

缩略语表
英文摘要
中文摘要
第一章 前言
第二章 多巴胺基载纳米银鸡蛋膜的制备及其对创面愈合的影响
    2.1 研究背景
    2.2 材料方法
    2.3 实验结果
    2.4 讨论
第三章 多巴胺基载纳米银聚己内酯纳米纤维膜的制备及其对感染创面愈合的影响
    3.1 研究背景
    3.2 材料方法
    3.3 实验结果
    3.4 讨论
全文结论
参考文献
文献综述一 多巴胺改性技术及其在组织工程中的应用
    参考文献
文献综述二 基于纳米银的生物敷料制备及其在创面治疗中应用的研究进展
    参考文献
攻读博士学位期间以第一作者发表的文章及专利
致谢

(2)生物活性仿生支架的制备及其用于血管化骨修复的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 骨组织及骨修复研究概述
        1.1.1 骨组织
        1.1.2 骨修复的过程
    1.2 骨修复材料的研究进展
        1.2.1 血管化骨修复材料的研究进展
        1.2.2 生物陶瓷骨修复材料的研究进展
    1.3 仿生材料的研究进展
        1.3.1 仿生学
        1.3.2 仿生材料学
        1.3.3 仿生材料概况
        1.3.4 仿生骨修复材料
    1.4 课题提出及主要研究内容
        1.4.1 课题提出
        1.4.2 主要研究内容
第2章 仿生莲藕3D打印支架用于血管化大块骨修复的研究
    2.1 改进的3D打印技术对仿生莲藕支架理化性能的调控
        2.1.1 改进的3D打印技术
        2.1.2 改进的3D打印技术对支架理化性能的调控
    2.2 AKT仿生莲藕多通道支架的制备与表征
        2.2.1 3D打印新技术制备AKT仿生莲藕支架
        2.2.2 AKT仿生莲藕支架的表征
    2.3 AKT仿生莲藕支架的孔隙率、比表面积以及力学测试
        2.3.1 实验方法
        2.3.2 结果与讨论
    2.4 AKT仿生莲藕支架对体外间充质干细胞的粘附和增殖的影响
        2.4.1 实验方法
        2.4.2 结果与讨论
    2.5 AKT仿生莲藕支架体内成血管、成骨活性
        2.5.1 仿生莲藕支架在大鼠肌袋中的成血管性能研究
        2.5.2 仿生莲藕支架在兔子颅骨大块骨缺损中的成骨性能研究
    2.6 本章小结
第3章 生物矿化微纳米结构与中空管结构协同骨修复的研究
    3.1 生物矿化层修饰的中空管支架的制备与表征
        3.1.1 化学试剂以及实验仪器
        3.1.2 生物矿化层修饰的中空管支架的制备
        3.1.3 生物矿化层修饰的中空管支架的表征
    3.2 生物矿化层微纳米结构和中空管结构对体外细胞活性的协同作用
        3.2.1 实验方法
        3.2.2 结果与讨论
    3.3 生物矿化层微纳米结构和中空管结构对体内成骨的协同作用
        3.3.1 实验方法
        3.3.2 结果与讨论
    3.4 本章小结
第4章 双仿生高强韧羟基磷灰石基支架用于血管化骨修复的研究
    4.1 羟基磷灰石基双仿生支架的制备与表征
        4.1.1 羟基磷灰石基双仿生支架的制备
        4.1.2 羟基磷灰石基双仿生支架的表征
    4.2 羟基磷灰石基双仿生支架机械性能的表征
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 结果与讨论
    4.3 羟基磷灰石基双仿生支架的降解性分析
        4.3.1 实验方法
        4.3.2 结果与讨论
    4.4 羟基磷灰石基双仿生支架的体外成骨活性的研究
        4.4.1 羟基磷灰石基双仿生支架对体外间充质干细胞的粘附与增殖
        4.4.2 间充质干细胞成骨分化相关基因的活性表达
        4.4.3 结果与讨论
    4.5 羟基磷灰石基双仿生支架的体外成血管活性的研究
        4.5.1 羟基磷灰石基双仿生支架对体外内皮细胞的粘附与增殖的影响
        4.5.2 内皮细胞成血管相关基因的活性表达
        4.5.3 结果与讨论
    4.6 羟基磷灰石基双仿生支架体内成血管、成骨活性的研究
        4.6.1 大鼠股骨缺损体内血管化骨修复的研究
        4.6.2 兔子股骨缺损体内血管化骨修复的研究
    4.7 本章小结
第5章 全文总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)基于蝶翅微纳构型光功能材料的组装制备与性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 纳米颗粒超结构组装的研究现状
        1.2.1 纳米颗粒的组装原理
        1.2.2 纳米颗粒的三维层级复杂超结构组装研究
        1.2.3 天然光子晶体结构对三维光子超结构材料研究的启迪
    1.3 纳米单元组装体的表面增强拉曼散射检测应用研究现状
        1.3.1 表面增强拉曼散射检测的原理
        1.3.2 影响SERS检测灵敏度的因素
        1.3.3 蛋白质等生物分子的表面增强拉曼散射检测应用研究
    1.4 纳米单元组装体的光热水蒸发应用研究现状
        1.4.1 太阳光水蒸发对于海水淡化的意义
        1.4.2 提高光热水蒸发效率的途径
    1.5 选题意义及研究内容
    参考文献
第二章 蝶翅构型三维超结构的纳米单元组装机制研究
    2.1 引言
    2.2 实验方法
        2.2.1 天然蝶翅模板的选择
        2.2.2 金蝶翅模板和二氧化铈蝶翅模板的合成
        2.2.3 模板的表面功能化
        2.2.4 多种纳米颗粒的合成
        2.2.5 多种纳米颗粒的组装
        2.2.6 表征方法
    2.3 静电力、氢键和空间位阻在自组装中的作用研究
        2.3.1 不同p H下的自组装
        2.3.2 自组装中氢键的作用
        2.3.3 空间位阻在自组装中的作用研究
    2.4 蝶翅构型的多种纳米单元组装超结构的表征
        2.4.1 金纳米球组装体的结构表征
        2.4.2 金纳米棒和金纳米星组装体结构表征
        2.4.3 CdS量子点的组装
        2.4.4 纳米颗粒在金属和半导体模板上的组装
        2.4.5 不同蝶翅光子晶体结构组装体
        2.4.6 多层组装
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 三维叠层肋结构金纳米颗粒组装体的全光谱激发SERS研究
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 天然蝶翅模板的选择
        3.2.2 蝶翅构型三维纳米超结构的组装
        3.2.3 表征方法
    3.3 三维叠层肋结构金纳米颗粒组装体的表征分析
        3.3.1 金纳米球、金纳米星组装体的结构表征
        3.3.2 商业Q-SERS基板结构表征
    3.4 全光谱激发SERS性能
        3.4.1 光吸收性质
        3.4.2 全光谱激发的SERS检测
        3.4.3 电磁场分布模拟
        3.4.4 拉曼可重复性、均一性与稳定性分析
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 金三维叠层肋微纳结构的肿瘤标记物SERS检测
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 天然蝶翅模板和试剂
        4.2.2 金三维叠层肋微纳结构基板的合成和表面修饰
        4.2.3 表征方法
        4.2.4 拉曼测试
        4.2.5 增强因子的计算
    4.3 金三维叠层肋微纳结构的表征分析
        4.3.1 原始异型紫斑蝶和金蝶翅结构分析
        4.3.2 金蝶翅的成分分析和性质表征
        4.3.3 金蝶翅的稳定性分析
    4.4 癌胚抗原在金蝶翅表面的拉曼增强检测
        4.4.1 癌胚抗原的表面拉曼增强识别设计
        4.4.2 金蝶翅的表面功能化
        4.4.3 癌胚抗原在金蝶翅上的SERS检测和临床应用
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 金纳米颗粒组装吸光材料的光热水蒸发应用研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
        5.2.1 天然蝶翅模板的选择
        5.2.2 金纳米颗粒吸光超结构的合成
        5.2.3 表征方法
        5.2.4 光热水蒸发测试
        5.2.5 有限元(FEM)模拟
    5.3 金纳米颗粒吸光光子晶体超结构的表征分析
        5.3.1 组装过程和结构优化
        5.3.2 结构和成分分析
        5.3.3 光学性质表征
        5.3.4 电磁场分布模拟
    5.4 光热水蒸发性能
        5.4.1 光热水蒸发速率
        5.4.2 光热水蒸发效率
        5.4.3 电磁热模拟分析
        5.4.4 多个太阳光强下的水蒸发
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 结论和创新点
    6.1 本文主要结论
    6.2 本文主要创新点
攻读博士学位期间发表的论文
致谢

(4)氧化石墨烯装载抗癌药的结构设计与释药性能调控(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 纳米载药系统概述
        1.1.1 纳米载药技术
        1.1.2 纳米载药系统的优点
    1.2 石墨烯和氧化石墨烯
        1.2.1 碳纳米材料在生物医学领域的应用
        1.2.2 石墨烯和氧化石墨烯的制备
        1.2.3 氧化石墨烯的表面修饰
        1.2.4 氧化石墨烯的载药研究
    1.3 新型抗癌药物概述
        1.3.1 阿霉素概述
        1.3.2 紫杉醇概述
        1.3.3 抗癌药物纳米制剂的研究进展
    1.4 论文研究意义和主要内容
第二章 氧化石墨烯装载盐酸阿霉素的结构设计与释药性能
    2.1 实验材料
        2.1.1 主要试剂
        2.1.2 主要仪器
    2.2 实验方案
        2.2.1 氧化石墨烯的制备
        2.2.2 载药实验
        2.2.3 载药量影响因素实验
        2.2.4 药物释放实验
        2.2.5 细胞毒性实验
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 GO/DOX的表征测试
        2.3.2 GO的浓度对载药量的影响
        2.3.3 装载时间对载药量的影响
        2.3.4 反应温度对载药量的影响
        2.3.5 pH值对载药量的影响
        2.3.6 GO/DOX的药物释放实验分析
        2.3.7 细胞毒性试验分析
    2.4 小结
第三章 磁性氧化石墨载药体系的结构设计与释药性能
    3.1 实验材料
        3.1.1 主要试剂
        3.1.2 主要仪器
    3.2 实验方案
        3.2.1 Fe_3O_4-GO复合物的制备
        3.2.2 Fe_3O_4-GO的表征
        3.2.3 Fe_3O_4-GO对 DOX的装载实验
        3.2.4 Fe_3O_4-GO负载DOX的药物释放实验
        3.2.5 细胞毒性实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Fe_3O_4-GO的X射线衍射测试
        3.3.2 Fe_3O_4-GO的表面形貌观测
        3.3.3 Fe_3O_4-GO的磁性能分析
        3.3.4 Fe_3O_4-GO对DOX的装载实验分析
        3.3.5 Fe_3O_4-GO/DOX的药物释放实验分析
        3.3.6 细胞毒性实验分析
    3.4 小结
第四章 疏水性抗癌药物的控释载体设计与性能测试
    4.1 实验材料
        4.1.1 主要试剂
        4.1.2 主要仪器
    4.2 实验方案
        4.2.1 羧基化GO的制备
        4.2.2 叶酸与单氨基化聚乙二醇交联
        4.2.3 FA-PEG功能化修饰氧化石墨烯
        4.2.4 GO-FA-PEG的表征
        4.2.5 GO-FA-PEG对PTX的装载实验
        4.2.6 GO-FA-PEG负载PTX的药物释放实验
        4.2.7 细胞毒性实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 GO-FA-PEG的红外线光谱分析
        4.3.2 GO和GO-FA-PEG的热重分析
        4.3.3 GO-FA-PEG载药前后的TEM观测
        4.3.4 GO-FA-PEG载药前后的拉曼光谱测试
        4.3.5 GO-FA-PEG对PTX的装载实验分析
        4.3.6 GO-FA-PEG/PTX的药物释放实验分析
        4.3.7 细胞毒性实验分析
    4.4 小结
第五章 肿瘤环境响应触发释放抗癌药物的载体设计与性能测试
    5.1 实验材料
        5.1.1 主要试剂
        5.1.2 主要仪器
    5.2 实验方案
        5.2.1 羧基化GO的制备
        5.2.2 海藻酸和聚乙二醇的交联
        5.2.3 胱胺二盐酸盐与ALG-PEG的交联
        5.2.4 Cyd-ALG-PEG功能化修饰氧化石墨烯
        5.2.5 GO-Cyd-ALG-PEG的表征
        5.2.6 GO-Cyd-ALG-PEG对 PTX的装载实验
        5.2.7 GO-Cyd-ALG-PEG/PTX的药物释放实验
        5.2.8细胞毒性实验
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 GO-Cyd-ALG-PEG的红外线光谱分析
        5.3.2 GO和 GO-Cyd-ALG-PEG的热重分析
        5.3.3 GO-Cyd-ALG-PEG载药前后的TEM观测
        5.3.4 Cyd-ALG-PEG材料的核磁共振测试
        5.3.5 GO-Cyd-ALG-PEG对PTX的装载实验分析
        5.3.6 GO-Cyd-ALG-PEG/PTX的药物释放实验分析
        5.3.7 细胞毒性实验分析
    5.4 小结
第六章 三维功能化氧化石墨烯纳米球载体设计与性能测试
    6.1 实验材料
        6.1.1 主要试剂
        6.1.2 主要仪器
    6.2 实验方案
        6.2.1 羧基化GO的制备
        6.2.2 羟丙基-β-环糊精功能化修饰氧化石墨烯
        6.2.3 GO-HP-β-CD的表征
        6.2.4 GO-HP-β-CD对PTX的装载实验
        6.2.5 电喷雾法制备GO-HP-β-CD/PTX纳米球
        6.2.6 GO-HP-β-CD/PTX的药物释放实验
        6.2.7细胞毒性实验
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 GO-HP-β-CD的红外线光谱分析
        6.3.2 羧基化GO和GO-HP-β-CD的热重分析
        6.3.3 羧基化GO和GO-HP-β-CD的AFM和TEM观测
        6.3.4 羧基化GO和GO-HP-β-CD的拉曼光谱测试
        6.3.5 GO-HP-β-CD对PTX的装载实验分析
        6.3.6 电喷雾法制备 GO-HP-β-CD/PTX 纳米球
        6.3.7 GO-HP-β-CD/PTX的药物释放实验分析
        6.3.8 细胞毒性实验分析
    6.4 小结
第七章 结论、创新点与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(5)多尺度金属锂负极研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 锂电池---清洁储能
        1.1.1 能源与储能
        1.1.2 锂离子电池与金属锂电池
        1.1.3 锂电池的现状与发展
    1.2 金属锂负极简介
        1.2.1 金属锂的性质、资源和产业链
        1.2.2 金属锂负极的历史
        1.2.3 金属锂负极的性质、问题和常见解决方案
        1.2.4 金属锂负极的电极过程
        1.2.5 金属锂的沉积溶解形貌
        1.2.6 金属锂负极的固态电解质界面相(SEI)膜
        1.2.7 金属锂负极的评价方法
        1.2.8 金属锂负极展望
    1.3 金属锂负极实验方法
        1.3.1 金属锂负极相关样品制备和处理方法
        1.3.1.1 微加工实验技术
        1.3.1.2 其他实验技术
        1.3.2 金属锂负极的测试和表征方法
    1.4 本论文研究内容
第2章 微米尺度液态电解质金属锂电极结构研究
    2.1 引言
    2.2 无损探测金属锂沉积溶解规律
        2.2.1 金属锂电极无损探测概述
        2.2.2 XCT研究不同体系金属锂电池
        2.2.3 结果与讨论
    2.3 金属锂表面三维有序电极结构的研究
        2.3.1 三维金属锂电极实验设计
        2.3.2 表面三维有序结构金属锂电极的制备和实验方法
        2.3.3 三维金属锂电极的表征和电极过程
        2.3.3.1 非原位研究三维锂电极的沉积溶解行为
        2.3.3.2 三维锂电极的电化学性质
        2.3.3.3 原位研究三维锂电极的沉积溶解行为
        2.3.4 结果与讨论
    2.4 小结
第3章 微米尺度固态电解质金属锂电极行为研究
    3.1 固态电解质中的金属锂输运行为概述
    3.2 无机固态电解质中锂枝晶的研究
    3.3 固态电解质表面三维有序结构电极的研究
        3.3.1 固态电解质表面三维有序结构电极实验设计
        3.3.2 金属锂在三维电极中的沉积溶解形貌
        3.3.3 中子深度分析谱原位研究金属锂在三维电极中的沉积溶解
    3.4 小结
第4章 纳米尺度金属锂电极界面的研究
    4.1 引言
    4.2 纳米尺度界面改性实验方法
    4.3 界面改性金属锂沉积溶解形貌
    4.4 复合纳米界面电子电导的研究
        4.4.1 原子力显微镜研究电极表面电子电导分布
        4.4.2 界面改性电极表面电子电导统计分析
    4.5 纳米尺度界面改性的金属锂电池电化学性质
    4.6 复合纳米界面化学组成的研究
    4.7 小结
第5章 金属锂电池电解液及SEI膜的研究
    5.1 引言
    5.2 宽温区高低盐浓度电解液的研究
        5.2.1 电解液的实验设计
        5.2.2 电解液本征性质表征
        5.2.2.1 电导率
        5.2.2.2 迁移数
        5.2.2.3 粘度
        5.2.2.4 电化学窗口
        5.2.3 电化学循环和阻抗谱
        5.2.4 不同浓度电解液中金属锂负极的形貌
        5.2.5 金属锂负极表面SEI
    5.3 小结
第6章 总结与展望
    6.1 微米尺度液态电解质金属锂电极结构的研究
    6.2 微米尺度固态电解质金属锂电极行为的研究
    6.3 纳米尺度金属锂电极界面的研究
    6.4 金属锂电池电解液及SEI膜的研究
参考文献
个人简历及发表文章目录
致谢

(6)基于胶体晶体模板构筑图案化微纳结构及其应用(论文提纲范文)

本论文创新点
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 基于胶体晶体模板构筑图案化的微纳结构
        1.1.1 物理方法
        1.1.2 化学方法
    1.2 离子刻蚀技术
        1.2.1 反应离子刻蚀
        1.2.2 离子束刻蚀
    1.3 图案化微纳结构的应用
        1.3.1 表面增强拉曼散射(SERS)简介
        1.3.2 超疏水简介
        1.3.3 抗反射简介
    1.4 本课题的研究工作
第二章 聚苯乙烯微球的制备及表征
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与设备
    2.3 实验过程
    2.4 实验表征仪器
    2.5 实验结果与分析
        2.5.1 SEM分析
        2.5.2 紫外可见吸收谱
        2.5.3 红外光谱
        2.5.4 拉曼分析
        2.5.5 PS胶体晶体阵列的结构色
        2.5.6 不同刻蚀条件下的PS胶体球形貌
    2.6 本章小结
第三章 三维“向日葵”状金属微纳结构在SERS检测中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 “向日葵”状微纳结构的制备
        3.2.3 覆盖银纳米薄膜的“向日葵”状微纳结构的制备
        3.2.4 测试仪器
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 三维“向日葵”阵列的形貌表征
        3.3.2 磁控溅射银的三维“向日葵”阵列的形貌表征
        3.3.3 SERS性能的表征
        3.3.4 SERS基底在食品添加剂中的应用
    3.4 本章小结
第四章 陷阱捕获式金属微纳结构作为SERS基底对病毒检测的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 中空纳米锥复合微碗结构的阵列的制备
        4.2.2 表征仪器
    4.3 实验结果和讨论
        4.3.1 “莲藕”状阵列的形貌表征
        4.3.2 SERS性能的表征
        4.3.3 SERS基底在病毒检测中的应用
    4.4 本章小结
第五章 内凹角结构阵列作为超疏水基底在SERS检测中的应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂及硅片预处理
        5.2.2 超疏水阵列的制备
        5.2.3 金纳米锥的合成
        5.2.4 表征仪器
    5.3 实验结果和讨论
        5.3.1 金纳米双锥颗粒溶胶的形貌表征及紫外可见吸收谱图
        5.3.2 内凹角结构的形貌表征
        5.3.3 内凹角结构的疏液性能表征
        5.3.4 内凹角结构疏液性能的影响机制
        5.3.5 SERS性能的表征
        5.3.6 SERS基底在药品添加剂中的应用
    5.4 本章小结
第六章 纳米圆锥阵列及其光学性能
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 基底预处理
        6.2.2 胶体晶体阵列的制备
        6.2.3 离子束刻蚀制备纳米圆锥阵列
        6.2.4 表征仪器
    6.3 实验结果及讨论
        6.3.1 以硅为基底的纳米圆锥阵列的形貌表征
        6.3.2 以FTO基底的纳米锥阵列的形貌表征
        6.3.3 光学性能的表征
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读博士期间的研究成果
致谢

(7)三维反蛋白石结构氧化物半导体基气体传感器的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 气体传感器
        1.2.1 气体传感器简介
        1.2.2 气体传感器分类
    1.3 氧化物半导体气体传感器
        1.3.1 氧化物半导体气体传感器的概述和分类
        1.3.2 氧化物半导体气体传感器的性能参数
        1.3.3 氧化物半导体气体传感器的敏感机理
        1.3.4 影响氧化物半导体气体传感器性能的关键要素与改进策略
    1.4 三维反蛋白石结构(3D IO)半导体金属氧化物
        1.4.1 3 D IO半导体金属氧化物的概述
        1.4.2 3 D IO半导体金属氧化物的制备方法
        1.4.3 3 D IO半导体金属氧化物气敏特性的研究进展及现状
    1.5 本论文的研究思路和研究内容
第2章 基于3D IO Pd O@In_2O_3 多孔微球丙酮气体传感器
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 样品表征
        2.2.3 胶体晶体模板的合成
        2.2.4 敏感材料的合成
        2.2.5 气体传感器的制作及测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 形貌和结构表征
        2.3.2 氮气吸/脱附测试分析
        2.3.3 X射线光电子能谱分析
        2.3.4 气敏性能测试
        2.3.5 丙酮敏感机理分析
    2.4 本章小结
第3章 基于Ga~(3+)掺杂3D IO In_2O_3 多孔微球甲醛气体传感器
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 样品表征
        3.2.3 敏感材料的合成
        3.2.4 气体传感器的制作及测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌和结构表征
        3.3.2 氮气吸/脱附测试分析
        3.3.3 气敏性能测试
        3.3.4 甲醛气敏机制及增感机理的研究
    3.4 本章小结
第4章 基于3D IO复合材料传感器的制作及其气敏性能研究
    4.1 引言
    4.2 基于3D IO ZnO-In_2O_3 多层薄膜丙酮气体传感器
        4.2.1 敏感材料的合成
        4.2.2 3D IO ZnO-In_2O_3 多层薄膜的表征与分析
        4.2.3 气敏性能测试与敏感机制研究
    4.3 基于3D IO SnO2-ZnO空心微球丙酮气体传感器
        4.3.1 敏感材料的合成
        4.3.2 气体传感器的制作及气体样本采集
        4.3.3 3 D IO Sn O2-ZnO空心微球的表征与分析
        4.3.4 气敏性能测试
        4.3.5 敏感机制研究
    4.4 本章小结
第5章 基于3D IO ZnO-In_2O_3 多孔微球可见光激发型气体传感器
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 敏感材料的合成
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 3 D IO ZnO-In_2O_3 多孔微球的表征与分析
        5.3.2 可见光激发NO2 气敏性能测试
        5.3.3 可见光激发增感机制的研究
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
作者简介和攻读博士学位期间的研究成果
致谢

(8)基于各向异性的反蛋白石薄膜的心肌细胞培养研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 反蛋白石材料
        1.1.1 反蛋白石的起源
        1.1.2 反蛋白石的发展历程及特性
        1.1.3 反蛋白石的应用
    1.2 三维微纳结构对细胞取向的诱导
        1.2.1 连续的表面拓扑结构
        1.2.2 不连续的表面拓扑结构
    1.3 仿生驱动器
        1.3.1 驱动器
        1.3.2 仿生驱动器的应用
    1.4 本论文的研究工作
    1.5 参考文献
第二章 反蛋白石材料的制备及传感器应用
    2.1 序言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 胶体晶体模板的制备
        2.2.4 反蛋白石结构的制备
        2.2.5 双响应生物传感器的构建
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 刮膜法
        2.3.2 垂直沉积法
        2.3.3 双响应生物传感器的构建
    2.4 结论
    2.5 参考文献
第三章 各向异性的反蛋白石结构对心肌细胞的作用
    3.1 序言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 各向异性的反蛋白石结构的制备
        3.2.4 PVDF反蛋白石结构的处理
        3.2.5 心肌细胞的提取、培养及表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 各向异性的反蛋白石的制备
        3.3.2 材料的生物相容性
        3.3.3 各向异性的反蛋白石结构对心肌细胞的影响
    3.4 结论
    3.5 参考文献
第四章 基于各向异性反蛋白石结构的仿生驱动器的构建及应用
    4.1 序言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 驱动器基底膜的优化
        4.2.4 仿生孔雀鱼的构建
        4.2.5 基于仿生驱动器的心脏芯片的构建
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PVDF薄膜的优化
        4.3.2 具有自主摆尾功能的仿生孔雀鱼
        4.3.3 心脏芯片在心肌药物评估上的应用
    4.4 结论
    4.5 参考文献
第五章 总结与展望
致谢
硕士期间发表论文和专利申请

(9)仿生智能高分子水凝胶材料的设计制备及其生物应用(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
第一章 绪论
    第一节 引言
    第二节 水凝胶的研究进展及分类
        1.2.1 根据水凝胶原料分类
        1.2.2 根据水凝胶交联方式分类
        1.2.3 根据水凝胶的环境响应性分类
    第三节 智能响应型水凝胶分类及响应机理
        1.3.1 温度响应型水凝胶
        1.3.2 pH响应型水凝胶
        1.3.3 电场响应型水凝胶
        1.3.4 光响应型水凝胶
        1.3.5 氧化-还原响应型水凝胶
        1.3.6 生物分子响应型水凝胶
        1.3.7 磁响应型水凝胶
        1.3.8 力响应型水凝胶
    第四节 智能响应型水凝胶在生物医学领域的应用
        1.4.1 智能响应型水凝胶在控释上的应用
        1.4.2 智能响应型水凝胶在伤口敷料方面的应用
        1.4.3 智能响应型水凝胶在骨修复上的应用
        1.4.4 智能响应型水凝胶在心脏组织工程上的应用
        1.4.5 智能响应型水凝胶在人工血管上的应用
        1.4.6 智能响应型水凝胶在生物电子接口上的应用
        1.4.7 智能响应型水凝胶在柔性传感器上的应用
    第五节 选题目的与主要研究内容
    参考文献
第二章 仿生智能复合支架的构筑及其在改善类风湿关节炎方面的应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验步骤
        2.2.3 聚多糖自修复水凝胶的流变性能测试
        2.2.4 聚多糖自修复水凝胶的体外降解实验
        2.2.5 聚多糖自修复水凝胶的体内降解实验
        2.2.6 细胞实验
        2.2.7 动物活体实验
        2.2.8 炎症评估
        2.2.9 Micro-CT扫描
        2.2.10 组织学分析
        2.2.11 仪器表征
        2.2.12 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        2.3.1 自修复水凝胶的设计
        2.3.2 3D打印支架与自修复水凝胶的复合
        2.3.3 BMSCs@3DPMS/hydrogels复合支架抑制炎症的作用
        2.3.4 BMSCs@3DPMS/hydrogels复合支架诱导骨再生的作用
    第四节 本章小结
    参考文献
第三章 抗炎型水凝胶复合支架的制备及其在类风湿关节炎上的应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验步骤
        3.2.3 抗炎型水凝胶的流变性能测试
        3.2.4 水凝胶中英夫利昔体外释放实验
        3.2.5 细胞实验
        3.2.6 动物活体实验
        3.2.7 炎症评估
        3.2.8 Micro-CT扫描
        3.2.9 组织学分析
        3.2.10 仪器表征
        3.2.11 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        3.3.1 抗炎型水凝胶的设计
        3.3.2 3D打印支架与抗炎型水凝胶的复合
        3.3.3 ADSCs@MS+HI复合支架抑制炎症的作用
        3.3.4 ADSCs@MS+HI复合支架诱导骨再生的作用
    第四节 本章小结
    参考文献
第四章 仿生矿物水凝胶的制备及其在骨质疏松方面的应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 矿化水凝胶的制备
        4.2.3 矿化水凝胶的流变性能测试
        4.2.4 细胞实验
        4.2.5 体外细胞免疫荧光染色
        4.2.6 动物活体实验
        4.2.7 Micro-CT扫描
        4.2.8 组织学分析
        4.2.9 双荧光标记法
        4.2.10 体内免疫化学染色
        4.2.11 仪器表征
        4.2.12 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        4.3.1 CHAp-PAA水凝胶的合成与表征
        4.3.2 CHAp-PAA水凝胶的流变性能和自修复性能
        4.3.3 CHAp-PAA水凝胶的高稳定性
        4.3.4 CHAp-PAA水凝胶的生物相容性和生物活性
        4.3.5 CHAp-PAA水凝胶对体内骨缺损再生的研究
    第四节 本章小结
    参考文献
第五章 皮肤启发的导电抗菌水凝胶的制备及其生物应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 实验步骤
        5.2.3 导电水凝胶的流变性质测试
        5.2.4 导电水凝胶的机械性能测试
        5.2.5 CCK-8细胞增殖实验
        5.2.6 抗菌性能测试
        5.2.7 动物活体实验
        5.2.8 组织病理学分析
        5.2.9 仪器及表征
        5.2.10 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        5.3.1 PDA@Ag NPs/CPHs的形成
        5.3.2 PDA@Ag NPs/CPHs的加工性能
        5.3.3 PDA@Ag NPs/CPHs的流变、电性能以及自修复性能
        5.3.4 PDA@Ag NPs/CPHs的粘附性质
        5.3.5 PDA@Ag NPs/CPHs的抗菌性能
        5.3.6 PDA@Ag NPs/CPHs在表皮传感器上的应用
        5.3.7 PDA@Ag NPs/CPHs在糖尿病足伤口敷料上的应用
    第四节 本章小结
    参考文献
第六章 结论及展望
    第一节 全文结论
    第二节 本论文的关键创新点
    第三节 研究展望
作者简介
攻读博士学位期间发表论文
致谢

(10)基于天然多酚构建抑菌特性多肽超分子凝胶的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 抗菌水凝胶的研究进展
    1.2 天然多酚的研究进展
        1.2.1 没食子酸和咖啡酸的研究进展
        1.2.2 单宁酸的研究进展
        1.2.3 单宁酸水凝胶的研究进展
    1.3 蚕丝蛋白相关材料的研究进展
        1.3.1 蚕丝蛋白水凝胶的研究进展
    1.4 多肽超分子自组装概述
    1.5 多肽超分子自组装的研究
        1.5.1 多肽自组装的影响因素
        1.5.2 多肽自组装材料的生物应用
    1.6 本文的研究内容及目的
第二章 制备具有快速凝胶化及抗菌特性的蚕丝蛋白与单宁酸的混合水凝胶
    2.1 序言
    2.2 实验部分
        2.2.1 材料与试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验细菌及细胞
        2.2.4 蚕丝蛋白溶液的制备与浓度测定
        2.2.5 SF溶液与TA溶液共自组装凝胶化测试
        2.2.6 SF-TA水凝胶的力学性能测试
        2.2.7 SF-TA水凝胶的透射电镜(TEM)测试
        2.2.8 SF-TA水凝胶的扫描电镜(SEM)测试
        2.2.9 SF-TA水凝胶的圆二色谱(CD)表征
        2.2.10 SF-TA水凝胶的傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试
        2.2.11 荧光猝灭法测定SF和TA间相互作用能力
        2.2.12 SF-TA水凝胶的粘附性测试
        2.2.13 SF-TA水凝胶的自愈能力测试
        2.2.14 SF-TA水凝胶的自由基清除能力测试
        2.2.15 SF-TA水凝胶的体外抑菌能力测试
        2.2.16 细菌死活染色实验
        2.2.17 细菌的扫描电镜(SEM)表征
        2.2.18 TA体外释放测试
        2.2.19 SF-TA水凝胶细胞相容性测试
        2.2.20 小鼠细菌感染模型构建及SF-TA水凝胶组织修复能力的测试
        2.2.21 伤口组织学进行染色
        2.2.22 统计学分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 SF溶液与TA溶液共自组装凝胶化及力学性能测试
        2.3.2 SF-TA水凝胶微观形貌的研究
        2.3.3 SF-TA水凝胶二级结构的研究
        2.3.4 SF和TA分子间结合常数的测定
        2.3.5 SF-TA水凝胶粘附性的研究
        2.3.6 SF-TA水凝胶自愈能力的研究
        2.3.7 SF-TA水凝胶的自由基清除能力实验
        2.3.8 SF-TA水凝胶的体外抑菌能力测试
        2.3.9 TA体外释放测试
        2.3.10 SF-TA水凝胶细胞相容性测试
        2.3.11 小鼠细菌感染模型的构建及SF-TA水凝胶的组织修复能力
    2.4 本章总结
第三章 基于没食子酸和咖啡酸构建新型多肽自组装凝胶的研究
    3.1 序言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料与试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验细菌
        3.2.4 NapFFK(CA)Yp和NapFFK(GA)Yp的制备与表征
        3.2.5 多肽分子的凝胶测试
        3.2.6 多肽分子自组装体力学性能测试
        3.2.7 多肽分子自组装体透射电镜(TEM)测试
        3.2.8 多肽分子自组装体扫描电镜(SEM)测试
        3.2.9 多肽分子自组装体圆二色谱(CD)测试
        3.2.10 多肽分子抗氧化性测试
        3.2.11 多肽分子抗菌性测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 多肽分子NapFFK(CA)Yp和NapFFK(GA)Yp的表征
        3.3.2 多肽分子自组装性能研究
        3.3.3 多肽水凝胶力学性能研究
        3.3.4 多肽水凝胶微观形貌研究
        3.3.5 多肽水凝胶二级结构研究
        3.3.6 多肽分子抗氧化活性研究
        3.3.7 多肽分子抑菌性研究
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
参考文献
硕士期间科研成果
致谢

四、METAL EXTRACTION REPLICA METHOD DEVISED FOR THREE DIMENSIONALIMMUNO-ELECTRON MICROSCOPY(论文参考文献)

  • [1]多巴胺基载纳米银生物敷料的制备及其在创面修复中作用的研究[D]. 刘梦龙. 中国人民解放军陆军军医大学, 2019(03)
  • [2]生物活性仿生支架的制备及其用于血管化骨修复的研究[D]. 冯春. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020
  • [3]基于蝶翅微纳构型光功能材料的组装制备与性能研究[D]. 宋国芬. 上海交通大学, 2019(06)
  • [4]氧化石墨烯装载抗癌药的结构设计与释药性能调控[D]. 何熠. 东南大学, 2018(03)
  • [5]多尺度金属锂负极研究[D]. 李泉. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(01)
  • [6]基于胶体晶体模板构筑图案化微纳结构及其应用[D]. 张晓蕾. 武汉大学, 2019(06)
  • [7]三维反蛋白石结构氧化物半导体基气体传感器的研究[D]. 王天双. 吉林大学, 2020(08)
  • [8]基于各向异性的反蛋白石薄膜的心肌细胞培养研究[D]. 商逸璇. 东南大学, 2019(06)
  • [9]仿生智能高分子水凝胶材料的设计制备及其生物应用[D]. 赵月. 吉林大学, 2020(03)
  • [10]基于天然多酚构建抑菌特性多肽超分子凝胶的研究[D]. 井娟. 苏州大学, 2019(02)

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为三维免疫电子显微镜设计的金属提取复制方法
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