基于环糊精修饰的聚天冬氨酸自驱动微管马达的设计和应用研究

发布时间：2021-07-01 07:38

　　人造微纳米马达是一种将化学能转化为机械能的微型自主运动装置,其具有体积小、比表面积大、运动速度快、制作简单、容易修饰等优点。近年来,随着微纳米技术的不断发展,新型微纳米马达不断被研制的同时,新的驱动方式也不断被发展,产生了以Janus球、管状、棒状等形状为代表的微纳米马达;也开发出了化学、光、磁场、超声场及电场等马达驱动方式。这些微纳米马达在环境检测与修复、生物医学、分析检测、生物传感等领域有较大的应用前景。但是现阶段的微管马达的外层材料主要是聚（3,4-乙烯二氧噻吩）、聚苯胺、还原氧化石墨烯等,这些材料的表面活性基团种类少,运载药物能力有限,生物降解性差等缺点,使其在环境治理和药物运输等方面的应用受到很大的限制。本论文主要研制了新型β-环糊精修饰聚天冬氨酸微米管状马达,并探索其在有机污染物光降解和协同载药方面的应用,主要工作如下:1.基于β-环糊精修饰聚天冬氨酸微管马达光降解有机污染物的应用研究作为最常见的内分泌干扰物之一,双酚A（BPA）被广泛用于阻燃剂,塑料包装和环氧树脂中,由于双酚A中苯环特有的稳定性,使其不易被微生物降解。双酚A会导致内分泌失调,威胁着胎儿和儿童的健康。癌症和... 

【文章来源】：山东师范大学山东省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

在15s内（a）刚性Au/Ag/Ni和（b）柔性Au/Agflex/Ni纳米线在旋转磁场（5G,f=15(A);

山东师范大学硕士学位论文4颗粒（PtNPs）的新型自主Janus胶囊马达（图1-3B），其具有出色的输送能力。不对称的中空胶囊可以通过外部磁场控制以实现定向运动，并且可以响应外部刺激，以实现可控封装和触发型药物的释放，同时具有制造智能自推式输送系统的潜力。图1-3（A）5个对照粒子（空白）和铂涂层粒子的运动轨迹[21]；（B）通过微接触印刷制造PtNP改性的不对称聚电解质胶囊的示意图（A）；树突状PtNPs功能化（PSS/PAH）5胶囊的TEM图像（B）[23]1.2.1.3管状马达微管马达，又称为微型火箭，形状主要是圆锥型结构，其长度和半径对他的运动有着很大的影响，这种马达可以在富盐环境以及生物流体中很好的运动，因而人们一直致力于将其用于货物输送，环境治理，生物医学等方面。Samuel团队[24]通过卷曲技术制备了InGaAs/GaAs/(Cr)Pt纳米微管。马达的直径在280-600nm范围内，在过氧化氢溶液中移动的速度高达180m·s-1（图1-4）。马达的非对称使其呈现一种螺钉状的运动，从而能够钻进并嵌入到生物材料中，卷曲纳米管形状的不对称性对于确定自推进过程中的轨迹研究非常重要，该类马达可用于制造功能纳米工具，为纳米级实现机械化功能提供了很大的可能性。BA

山东师范大学硕士学位论文5图1-4选择性地对牺牲层砷化铝（AlAs）进行刻蚀（底部）和由InGaAs/GaAs/Pt（0.5nm）组成的单个管的聚焦离子束（FIB）的SEM图（顶部）[24]Wang小组[25]采用模板电沉积方法高效的制备聚苯胺（PANI）/Zn微管马达，其可以在极端酸性环境中有效的自主运动，而无需其他化学燃料（图1-5A）。他们测试了聚苯胺（PANI）/Zn微马达在不同酸和人血清中的推进特性，发现马达的速度与pH有依赖性。该新型微管马达具有超快的推进力（高达100体长·秒-1），并具有引人注目的功能，包括自主运动和定向货物运输。此类酸驱动的微管火箭在多种生物医学和工业应用中有较大的潜力。该团队[26]又进一步研究了马达组成和电聚合条件对于推进力的影响，包括聚吡咯（PPy），聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT），聚苯胺（PANI），以及各种内部催化金属（Ag，Pt，Au，Ni-Pt合金）（图1-5B）。电聚合条件，例如单体浓度、表面活性剂、电解质等都对所得微管的形态和运动都会产生较大的影响，PEDOT/Pt微管马达具有最有效的推进力，在生理温度下的破纪录速度可以超过1400体长·秒-1。与卷曲技术相比，模板电沉积方法操作更加简单，成本更低，更能轻松制备各种材料的微管马达。

【参考文献】：
期刊论文
[1]环糊精功能化修饰纳米银负载姜黄素的制备及其抗肿瘤活性[J]. 陈建平,余苗,秦小明,谌素华,钟赛意.  食品科学. 2017(21)



本文编号：3258727