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理化所高性能水溶性双光子光功能材料及仿生水凝胶微纳3D打印研究获进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-06-25 09:00:37   来源:理化技术研究所  浏览次数:3394  
核心提示:中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心有机纳米光子学实验室研究员郑美玲团队近期在水溶性双光子引发剂设计及应用方面
      中国科(ke)学院理化技术研究所仿(fang)生(sheng)(sheng)智能界面(mian)科(ke)学中心有机纳米光(guang)(guang)子(zi)学实验室研究员郑(zheng)美玲团队近期(qi)在(zai)水(shui)溶性(xing)(xing)双光(guang)(guang)子(zi)引(yin)(yin)发(fa)剂设(she)计(ji)及应用(yong)方面(mian)取(qu)得进(jin)(jin)展。在(zai)前期(qi)工作的基础上,进(jin)(jin)一步提(ti)(ti)出(chu)了高(gao)性(xing)(xing)能水(shui)溶性(xing)(xing)双光(guang)(guang)子(zi)光(guang)(guang)功能材(cai)料分子(zi)设(she)计(ji)思想与(yu)策略,有效提(ti)(ti)高(gao)了双光(guang)(guang)子(zi)吸收截面(mian)和生(sheng)(sheng)物相容(rong)性(xing)(xing),解决了非水(shui)溶性(xing)(xing)材(cai)料的双光(guang)(guang)子(zi)吸收特(te)性(xing)(xing)与(yu)水(shui)溶性(xing)(xing)难(nan)以兼顾的难(nan)题(ti),设(she)计(ji)合成了一系(xi)列高(gao)效水(shui)溶性(xing)(xing)双光(guang)(guang)子(zi)引(yin)(yin)发(fa)剂,并应用(yong)于仿(fang)生(sheng)(sheng)3D水(shui)凝胶结构(gou)的构(gou)筑。相关研究成果发(fa)表在(zai)ACS Applied Materials and Interfaces上。

图(tu)1.离子型π共轭水溶性双(shuang)光子引发剂(ji)的设(she)计与合成 

图2.量子(zi)化学模拟主客体化学相互(hu)作用 

图3.仿生3D水(shui)凝胶细胞支架(jia)的构筑 

研究人(ren)员(yuan)在(zai)利用(yong)离(li)子型π共轭体系以提高双(shuang)(shuang)(shuang)光(guang)子引发(fa)剂的(de)(de)水溶性(xing)和双(shuang)(shuang)(shuang)光(guang)子吸收特性(xing)的(de)(de)同时(shi),还通过结合不同的(de)(de)疏水基团调节其生(sheng)物(wu)相(xiang)容性(xing)。在(zai)水相(xiang)环境(jing)下(xia)的(de)(de)双(shuang)(shuang)(shuang)光(guang)子聚(ju)(ju)合过程中,利用(yong)具(ju)有相(xiang)对较大内腔(qiang)尺寸(cun)和良好的(de)(de)水溶性(xing)的(de)(de)葫芦(lu)脲7作(zuo)为主体对引发(fa)剂分(fen)(fen)子进行包结,通过改变(bian)聚(ju)(ju)合微环境(jing),进一步提高了双(shuang)(shuang)(shuang)光(guang)子吸收截面,从而提高了引发(fa)效率(lv)。等温量(liang)热(re)滴定测(ce)试和量(liang)子化学模拟结构(gou)(gou)显(xian)示主客体化学相(xiang)互作(zuo)用(yong)后络合物(wu)的(de)(de)最佳络合比为1:1。研究人(ren)员(yuan)利用(yong)这种新(xin)型水溶剂引发(fa)剂结合水溶性(xing)单(dan)体,设计了组分(fen)(fen)简单(dan)的(de)(de)水相(xiang)聚(ju)(ju)合光(guang)敏材料,并且实现了聚(ju)(ju)合阈值(zhi)仅为3.7 mW、最细(xi)线宽(kuan)180 nm的(de)(de)水相(xiang)环境(jing)中的(de)(de)高精(jing)细(xi)仿(fang)生(sheng)水凝胶结构(gou)(gou)的(de)(de)构(gou)(gou)筑(zhu)。 

研究人员利用该光敏体系实现了结构保真度和力学性能良好的仿生3D水凝胶细胞支架结构的3D打印,研究了细胞在支架上的生长行为,荧光探针标记和显微成像研究证实了该类引发剂具有良好的生物相容性,这为水凝胶材料在组织工程领域中的应用提供了科学依据。 

据悉,研究工作得(de)到(dao)科学(xue)技(ji)术(shu)部纳米科技(ji)重点(dian)专项、国家(jia)自然科学(xue)基(ji)金(jin)委员会面上(shang)基(ji)金(jin)、中(zhong)科院国际(ji)伙伴计划等的支(zhi)持。

 
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