分子伴侣的研究进展

分子伴侣的研究进展
分子伴侣的研究进展

分子伴侣的研究进展

摘要:分子伴侣是一类能够稳定另一种蛋白质的不稳定构象和协助其它多肽进行正常折叠、组装、跨膜转位、降解错误折叠蛋白质的蛋白质,并在DNA的复制、转录、细胞信号转导、微管的形成和修复、免疫调控、抗肿瘤和病毒感染、细胞抗衰老等过程中发挥重要作用的蛋白质。自分子伴侣发现以来,对其功能和作用机理进行了广泛而深人的研究。本文综述了分子伴侣的概念及功能,分子生物学的研究,以及在疾病的诊断和治疗方面的应用。

关键词:分子伴侣;蛋白质折叠;研究进展;调控

1.前言

分子伴侣(Molecular chaperone)是进化上非常保守的一类蛋白质超家族,广泛分布于各种生物体内,首次以HSP(heat shock protein)形式被鉴定出来[1]。新合成的多肽链必须先经折叠和装配后形成特定的三维结构才具有活性。在多肽链折叠过程中,往往会产生折叠异常蛋白,形成集聚体。分子伴侣可有效地调控多肽链的正确折叠,从而避免集聚体的形成。蛋白质的错误折叠会产生一些疾病如老年痴呆症、帕金森氏病、癌症、肺气肿、亨廷顿(Huntington)病等。分子伴侣在防止蛋白质错误折叠起着重要作用。因此,分子伴侣是能够与蛋白质结合并稳定蛋白质的不稳定构象,并能通过有控制的结合和释放,促进新生多肽的折叠、多聚体的装配或降解及细胞器蛋白的跨膜运输等的一类蛋白。但并不构成被介导的蛋白质发挥正常生物学功能时的组成部分。事实上,分子伴侣本身并不包含正确折叠所必需的构象信息,只

是通过阻止非天然多肽内部或相互间的不正确作用而发挥效能。正确折叠的生物学信息包含在多肽链的氨基酸序列之中[2]。

2.概念及其发展

蛋白质的空间结构是体现生物功能的基础,蛋白质的折叠则是形成空间结构的过程。1993年.E11is对分子伴侣做了更为确切的定义:即分子伴侣是一类相互之间有关系的蛋白,能够结合和稳定另外一种蛋白质的不稳定构象,它们的功能是帮助其他含多肽结构的物质在体内进行正确的非共价的组装,有控制的结合和释放,促进新生多肽的折叠、多聚体的装配或降解及细胞器蛋白的跨膜运输等,并且不是组装完成的蛋白质在发挥其正常的生物功能时的组成部分[3]。现已知道帮助新生肽折叠的蛋白(也称辅助蛋白)至少有三大类:一类是普遍意义的分子伴侣,帮助正确折叠,阻止和修正不正确折叠,遵Anfmsen 规则[2]。另一类是具有酶活力的分子伴侣,又称折叠酶。至今有2个折叠酶:一是蛋白质二硫键异构酶(proteindisulfideisomerase,PDI);另一是肽基脯氨酰顺反异构(peptidylprodylcis—trans isomerase,PPI)。当时Ellis明确指出PDI不是分子伴侣[3],现已证明这两种异构酶既是酶又是分子伴侣[4]。第三类是分子内分子伴侣,一些研究表明,许多含前导肽(Pro肽)的前体形式合成的蛋白质折叠与成熟必须要有Pro肽的存在才能完成,并不完全遵守Anfinsen规则。这类前导肽称为分子内分子伴侣(intramolecular chaperone,IMC)。

3.分子伴侣的类型

目前已鉴定分子伴侣较多,主要属于三类高度保守的蛋白质家族,即

chaperonin一60 family(伴侣素60家族)、stress-70 Protein family(应激蛋白70家族)和stress一90 Protein family(应激蛋白90家族)。常见的分子伴侣有:帮助核小体组装和去组装的nucleoplasmin(核质素);帮助肽折叠、运输的Hsp60;帮助肽折叠、运输以及寡聚物去组装的Hsp70;帮助封闭结合位点的Hsp90;与HSP70相互作用的GrpE蛋白;与Hsp70和GrpE相互作用的DnaJ蛋白,帮助细菌肽运输的SecB蛋白;冷激蛋白(CSPs)等。可见分子伴侣中最大的一类是热休克蛋白

HSP(HeatShock Proteins)。不但在热刺激条件下表达,在其它条件下如植物在冻害期、种子在萌发期和成熟期,哺乳动物的大脑、肌肉及生殖细胞在分裂、分化时期均有相应的HSP表达,且不同机体在同样胁迫条件下产生不同的HSP。

4.分子伴侣的主要生物学功能

分子伴侣能够识别并调节细胞内多肽的折叠,除了能介导新生肽链的折叠、装配这一广为人知的功能外,还具有介导蛋白跨质膜转运[1]、调控信息传递通路和转录复制[5]、参与微管形成与修复和防止未折叠的蛋白质变性、促进细胞具有无限分裂潜能而抗衰老[6]等多重功能。分子伴侣介导线粒体等质膜蛋白跨膜转运[7],调节信息传递通路[8],对复制和转录的调节[9],参与微管形成与修复[10],介导蛋白质折叠。

5.应用

5.1体内和体外辅助蛋白质复性

在分离纯化重组DNA技术基因工程表达产物时,很多利用大肠杆菌为宿主细胞的外源基因表达产物在细胞内聚集成没有生物活性的

固体颗粒包含体。这些基因表达产物的一级结构(即氨基酸序列)虽然正确,而其立体结构是错误的,所以没有生物活性。因此,为获得天然状态的目标产物,必须在分离回收包含体后,溶解包含体并设法使其中的目标蛋白质恢复应有的天然构象和活性。分子伴侣帮助变性蛋白质正确折叠的功能为解决上述困难提供了可能。近来,董晓燕等利用固定化分子伴侣GroE,研究了其对变性溶菌酶的复性作用,解决了分子伴侣的重复利用问题。Teshima等利用固定化分子伴侣,在体外辅助了淀粉酶、碳酸酐酶、DNA酶的折叠复性[11]。还有报道利用“小分子伴侣”对目标蛋白质进行复性,它们能有效的促进亲环蛋白A、硫氰酸酶以及芽抱杆菌RNA酶的复性。

5.2分子伴侣的免疫保护作用

分子伴侣更令人惊奇的是它还可以成为感染性疾病中的免疫优势抗原,激发宿主体内的体液免疫反应和T细胞介导的细胞免疫反应,证实在细胞或寄生虫感染中具有免疫保护作用。这说明分子伴侣有可能用作疫苗。来抵抗微生物的感染,并用来治疗肿瘤和自身免疫疾病。用—个96ku的肿瘤相关分子伴侣免疫肿瘤病人,已进入一期临床实验。动物疾病中的胰岛素依赖型糖尿病、风湿病等可被分子伴侣cpn60抑制,可能是cpn60一反应性T淋巴细胞起了作用。生理情况下,诱导热休克蛋白Hsp70等的过度表达,能使机体具有更高的缺血耐受能力,减少急性成人呼吸窘迫症造成的器官损害。

5.3 环境和疾病的检测

由于环境中无机及有机污染物对Hsp70有诱导作用。因此可通过测定

植物及动物体内的Hsp70水平来监测环境污染情况[12]。另外,研究表明随着年龄增加,人体血浆中的Hsp60和Hsp70明显减少。因此可通过测量血浆中热休克蛋白和抗热休克蛋白的抗体的水平来估计人体老化程度。

5.4 物种鉴定

由于热激蛋白在生物体中的广泛存在。且其基因大多含有保守序列。因此根据序列的保守性和多样性可推断其在生物进化过程中的位置。因此。HSP基因的保守性可以为生物进化如新物种的鉴定提供一定的科学依据[1]。

5.5 肿瘤治疗

肿瘤免疫是以细胞免疫为主。因此肿瘤免疫学研究主要目的之一是寻求肿瘤特异性抗原,活化特异杀伤肿瘤细器胞的细胞毒性T淋巴细胞(CTL),增强机体抗肿瘤排斥反应。近年来在肿瘤抗原分子和MHC抗原呈递研究方面有突破性进展,尤其是发现分子伴侣在抗原呈递和激活

CD8T细胞方面有重要作用,这就为肿瘤的免疫治疗开辟了新的途径。到目前为止,多价分子伴侣抗原肽复合物瘤苗已被广泛用于小鼠肝癌、肺癌、黑色素瘤等自发性肿瘤和纤维肉瘤、结肠癌等化学诱导肿瘤的免疫治疗研究,并被证明有较强的预防和治疗作用。

6 展望

(1)尽管分子伴侣系统的结构和功能方面的研究取得了很大的进展,但某些作用机理仍然不知道。搞清楚这些问题,对于阐明蛋白质的折

叠、定位及跨膜运输机理和分子伴侣的实际应用有重要意义。另外,研究开发分子伴侣的重复利用性及稳定性是实现分子伴侣实际应用的关键。某些人们现在不能解释的生命科学难题将随着对分子伴侣的深入了解而产生合理的答案。利用对分子伴侣的研究成果从根本上提高基因工程和蛋白工程的成功率,也必将对大幅度提高人类生活水平起重要作用。

(2)最近又出现了一个新名词“DNAchaperones”。DNA分子伴侣,这种分子伴侣是与DNA相结合并帮助DNA折叠的。不论是DNA分子伴侣还是蛋白分子伴侣,都与DNA和蛋白的相互作用有关,与基因调控有关。蛋白质的折叠被称为第二中心法则即多肽链到功能蛋白的成熟。分子伴侣确实与最终阐明中心法则当前主要问题有密切关系。

(3)分子伴侣抗原肽复合物作为新型肿瘤疫苗的研究已经开始,并可望在不远的将来应用于临床。

参考文献

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功能高分子材料研究进展

功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支,它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术,它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分,这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系,也就是从宏观乃至深入到微观,以及从半定量深入到定量,从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性,从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料,如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料;功能高分子;功能材料; Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords:high polymer materials; functional polymer; functional Materials;

ZSM-5分子筛合成和改性的研究进展详解

ZSM-5分子筛合成和改性的研究进展 摘要:ZSM-5分子筛在工业中应用广泛。本文详细阐述了ZSM-5沸石分子筛的各种合成方法,并介绍了常用的高温水热处理、金属改性和磷改性等改性技术现状及其应用。 关键词:ZSM-5,分子筛,合成,改性 ZSM-5沸石分子筛是Mobil公司于20世纪70年代开发的一种高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛。ZSM-5分子筛属高硅五元环型沸石,其基本结构单元由8个五元环组成,这种基本结构单元通过共边联结成链状结构,然后再围成沸石骨架,其理想晶胞组成为:Na n(Al n Si96-n O192)·16H2O。该沸石分子筛亲油疏水,热和水热稳定性高,大多数的孔径为0.55nm左右,属于中孔沸石。由于其独特的孔结构不仅为择形催化提供了空间限制作用,而且为反应物和产物提供了丰富的进出通道,也为制备高选择性、高活性、抗积炭失活性能强的工业催化剂提供了晶体结构基础。由此,其成为了石油工业中择形反应中最重要的催化材料之一。不仅如此,ZSM-5分子筛在精细化工和环境保护等领域中也得到了广泛的应用。因此,对ZSM-5分子筛的研究具有重要的理论意义和实践价值。 本文在介绍ZSM-5分子筛结构的基础上,分析总结了ZSM-5分子筛的各种合成方法,如有机胺合成,无机胺合成等方法。此外,浅述了ZSM-5分子筛在改性方面的研究,以及未来ZSM-5分子筛的重点研究方向。 1 ZSM-5分子筛的结构 ZSM-5分子筛属于正交晶系,晶胞参数[1]为a=2.017nm,b=1.996nm,c=1.343nm。ZSM-5的晶胞组成可表示为Na n(Al n Si96-n O192)·16H2O。式中n是晶胞中Al原子个数,可以由0~27变化,即硅铝物质的量比可以在较大范围内改变,但硅铝原子总数为96个。 ZSM-5分子筛的晶体结构由硅(铝)氧四面体所构成。硅(铝)氧四面体通过公用顶点氧桥形成五元硅(铝)环,8个这样的五元环组成ZSM-5分子筛的基本结构单元。ZSM-5分子筛的孔道结构由截面呈椭圆形的直筒形孔道(孔道尺寸为0.54 nm × 0.56 nm)和截面近似为圆形的Z字型孔道(孔道尺寸为0.52 nm × 0.58 nm)交叉所组成[2],如图1所示。两种通道交叉处的尺寸为0.9 nm,这可能是ZSM-5

沸石分子筛的研究进展

第26卷第1期2004年1月 南 京 工 业 大 学 学 报 JOURNA L OF NAN J I NG UNI VERSITY OF TECH NO LOGY V ol.26N o.1 Jan.2004气相法制备沸石分子筛的研究进展 姚建峰,张利雄,徐南平 (南京工业大学化学化工学院,江苏南京210009) 摘 要:综述了气相法,包括气相转移法和干胶法在合成沸石分子筛、磷铝分子筛和其它杂原子分子筛及分子筛膜方面的研究进展。介绍了合成过程中一些影响因素,如时间、温度、干胶组分或有机模板剂对合成的影响。并且对气相法制备分子筛成型体作了简单介绍。 关键词:气相转移法;干胶法;沸石分子筛;分子筛膜;成型Ξ 中图分类号:O643.3 文献标识码:A 文章编号:1671-7643(2004)01-0103-07 沸石分子筛作为吸附剂、催化剂等,在化学工业、石油化工等领域发挥着越来越重要的作用,其制备方法也越来越受到人们的关注。长期以来,沸石分子筛都由传统的水热法合成[1~4],但是,1985年首次报道了在乙二醇等有机溶液体系中合成S OD 结构沸石分子筛[5],随后出现了在其它有机溶剂体系中合成ZS M25、ZS M235和ZS M248等沸石分子筛[6,7]的报道。Xu等[8]在1990年提出了一种全新的制备沸石分子筛的方法———气相转移法。气相转移法是指把不含有模板剂的沸石分子筛合成液制备成干胶,然后把干胶搁置于内衬聚四氟乙烯(T eflon)的不锈钢反应釜中,水和有机胺作为液相部分,在一定温度下在混合蒸汽作用下干胶转化为沸石分子筛。与水热法和有机溶剂法制备沸石分子筛相比,气相转移法有显著的优势[8]:可以大大减少有机模板剂的使用量;省去产品与母液分离的繁杂步骤;不会产生大量废液,对环境友好等优点。Sano等[9~11]以气相转移法为依据,使用干胶法制备了ZS M25分子筛薄膜及粉末。干胶法与气相转移法相类似,只是液相部分仅为水。Matsukata等[12]对用气相法合成沸石分子筛、磷铝分子筛和骨架中含T i、Zn、B等BE A结构分子筛作了一些总结,同时对合成分子筛膜[13]也进行了介绍。国内董晋湘等[14]和任瑜等[15]也分别对气相法制备分子筛及分子筛膜进行了综述。 本文在他们的基础上,更加全面的介绍气相法(气相转移法和干胶法)用于合成硅铝分子筛、磷铝分子筛、其它杂原子分子筛、分子筛膜及分子筛成型体。 1 气相法制备分子筛 1.1 硅铝沸石分子筛的制备 Xu等[8]首次提出用气相转移法制备ZS M25分子筛。首先把一定量的硫酸铝、硅酸钠、氢氧化钠和去离子水按一定的顺序混合均匀后过滤、洗涤,得到无定形凝胶。以乙二胺(E DA)、三乙胺(E t3A)和水的混合液作为模板剂,在453~473K下反应5~7d,制备出ZS M25分子筛粉末。这是气相法制备分子筛的首次报道,为分子筛的制备提供了一条新的途径。 Sano等[9~11]用干胶法合成ZS M25分子筛薄膜和粉末,并对ZS M25分子筛粉末进行了合成过程中的原位观察,给出了晶体生长的动力学信息。首先制备含有模板剂的干胶,把干胶搁置于反应釜中,在一定温度下在水蒸气的作用下进行反应。由XRD 表征可以得出,当用干胶法制备ZS M25时,随着反应时间的增加,结晶度越来越高;结晶速度随着温度的升高而加快。通过对结晶过程中晶粒生成的原位观察[11],发现在反应初期干胶表面首先被水蒸气浸润而变得光滑,经过一段时间后,表面开始有小晶粒出现,随着反应时间的延长,晶粒变得越来越大,但是当晶粒长到一定大小后,就停止生成。最终能用干 Ξ收稿日期:2003-06-12 基金项目:国家自然科学基金项目(N o.20141003和N o.20201007) 作者简介:姚建峰(1978-),男,江苏常州人,博士生,主要研究方向为沸石分子筛合成及催化。

光敏高分子材料的研究进展

光敏高分子材料的研究进展 骆海强,重庆大学化学化工学院应用化学2班 摘要:由于当今材料科学技术的快速更迭,高分子材料逐渐成为材料科学领域中极具发展潜力的一类材料。在可利用能源不断缩减的今天,光敏高分子材料的研究力度大大提升,逐渐成为现代生活中不可或缺的部分。本文分别对光敏高分子材料的四大类——感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料本身的特性及应用进行了综述性概括,以便快捷了解光敏高分子材料的特点。 0前言 随着材料科学技术相关研究人员在该领域的不断探索,高分子材料无论是在科研领域还是社会生活中,都扮演着极为重要的角色。在光电材料研究风气盛行的当下,太阳能电池、太阳能汽车等光能利用、转化设备普及的大环境下,光敏高分子材料的研究力度渐渐增加,也得到了许多理想的科研成果, 1光敏高分子材料概述 在光照下能表现出特别性能的高分子聚合物即为光敏高分子材料,是材料科学里一类主要的功能高分子材料,所触及范畴也较为普遍,如光致抗蚀剂、光导电高分子、高分子光敏剂等功能材料。 光敏高分子材料根据其自身在光照条件下所产生的反应类型及其展现出的特征性能,可以分成如下四类:感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料。 现基于以上分类,对各种材料进行阐述。 2 感光性高分子材料 在光照下可以进行光化学反应的高分子材料常被称为感光性高分子材料。

根据其用途可分为光敏涂料和光刻胶。 2.1光敏涂料 2.1.1光敏涂料的作用机理 光敏涂料具有光敏固化功能,可以利用光交联反应或光聚合反应,使其中的低聚物聚合成膜或网状。经过恰当波长照射后,光敏涂料会快速固化,获得膜状物。因为固化过程较为稳定不易挥发溶剂,从而降低了排放,提高了材料利用,保障了安全性。而且由于是在覆盖之后才发生的交联,使图层交联度更好,机械强度也更稳固。 2.1.2光敏涂料的中常见低聚物的类型 以铁酸锌环氧酯错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。涂料为一类的环氧树脂型低聚物,在紫外光的处理下,给电冰箱表面上漆,能够是冰箱表面具有很好的柔顺性且不宜脱落。以含氟丙烯酸酯预聚物错误!未找到引用源。为一类的不饱和聚酯型低聚物,与光引发剂等结合后形成的混合型涂料,其硬度、耐挂擦力、附着力等性能大大提高。此外还有聚氨酯型低聚物错误!未找到引用源。及聚醚型低聚物。 2.2光刻胶(光致抗蚀剂) 2.2.1光刻胶的作用机理 生产集成电路的现有工艺中,通常会用这类感光性树脂覆盖在氧化层从而避免其被活性物质腐蚀。将设计好的图案曝光、显影,改变了其溶解性,其中树脂发生化学反应后去除了易溶解的物质,氧化层表面留下不溶部分,从而避免氧化层被活性物质腐蚀。 2.2.2光刻胶的分类 正性光刻胶和负性光刻胶错误!未找到引用源。是根据曝光前后涂膜的溶解性来分类的。其中正性光刻胶受光后会降解,被显影液所消融;而与之相反,在光照后,负性光刻胶获得的图形恰好与掩膜板图形互补,即曝光处会发生交链反应形成不溶物残余在表面形成图像,而非曝光处则如正性光刻胶同样被消融,。 根据光刻胶所吸收的光的紫外波长,还可将其分为深紫外(i-线,g-线)光刻胶,远紫外(193 nm)光刻胶和极紫外(13. 5nm)光刻胶错误!未找到引用源。。Lawrie等错误!未找到引用源。经过多次实践合成了一种感光灵敏度为4~6 mJ/cm2、分辨率为22.5 nm的

超声分子影像学研究进展_王志刚

专论 Progress of ultrasound molecular imaging WAN G Z hi -gang * (I nstitute o f Ultrasound I maging ,Chongqing Medical University ,Chongqing 400010,China ) [Abstract ] With the rapid development of ultra so und mo lecular probe technology ,ultrasound mo lecula r imaging has be -co me o ne o f the ho t spo ts in mo lecular imaging research field .T he desig n o f mo lecular pr obes is the key point a nd pr erequi -site fo r ult rasound molecular imag ing .Peo ple increasing ly pay mo re attention to the targ eted ultrasound co nt rast agents which are the ultrasound molecular probe .T he intersection of multiple disciplines will pr omo te the development o f ultra -so und mo lecular imaging . [Key words ] U ltrasound mo lecular imaging ;Ultr aso no g raphy ;Contra st media 超声分子影像学研究进展 王志刚 * (重庆医科大学超声影像学研究所,重庆 400010) [摘 要] 随着超声分子探针技术的兴起,超声分子成像成为当前医学影像学研究的热点之一。分子探针的设计是超声分子成像研究的重点和先决条件。靶向超声微泡(球)造影剂在分子影像中的研究、应用,愈来愈受到关注,而多学科的融合使其具有更大的发展空间。 [关键词] 超声分子影像学;超声检查;造影剂[中图分类号] R445.1 [文献标识码] A [文章编号] 1003-3289(2009)06-0921-04 [基金项目]国家自然科学基金面上项目(30770566、30770565)。[作者简介]王志刚(1945-),男,重庆人,教授。研究方向:超声诊断与治疗。 [通讯作者]王志刚,重庆医科大学超声影像学研究所,400010。E -mail :w zg62942443@https://www.360docs.net/doc/f515098498.html, [收稿日期]2009-04-20 [修回日期]2009-04-30 随着国内关于“超声分子影像学”概念的首次提出[1],超声分子成像成为当前医学影像学研究的热点之一。超声分子成像技术系将特异性配体连接到小于红细胞的超声造影剂表面,通过血液循环特异性地积聚于靶组织,观察靶组织在分子或细胞水平的特异性显像,能够反映病变组织在分子基础上的变化。其优点包括:①无创、无毒、无放射污染;②超声显微镜已能对细胞结构进行活组织观察,达到与病理显微镜相媲美的水平;③能实时、动态、多次重复地对靶组织进行观察[2];④可设计单靶点、多靶点和多模式的超声分子探针;⑤最近研 究发现的敏感粒子声学定量(SPAQ )技术[3] 能实现对肿瘤表达受体水平的在体、动态、实时定量;⑥敏感度高,可以探测到 单个超声微泡的信号[4] ,微泡直径约1~3μm ,直径明显小于大多数细胞,表明超声可以探测到单个细胞甚至比单个细胞更微小的结构的信号;⑦可用于直接测量微血管或大血管内的血流速度。 分子成像研究的重点和先决条件是分子探针的设计。分 子探针是指能与靶组织特异性结合的物质(如配体或抗体 等),与能产生影像学信号的物质(如同位素、荧光素或顺磁性原子)以特定方法相结合而构成的一种复合物。借助分子探 针可间接反映分子或基因的信息[5] 。目前所使用的超声分子探针是超声微泡(球)造影剂。1 超声分子探针的分类 超声分子探针按探针构成成分分为:①磷脂微泡(球)造影剂:脂类造影剂,具有使用安全、稳定性好、造影效果好、易于靶向修饰、可用药物或基因的载体等优势,但存在有效增强显影时间较短的问题;②高分子(聚合物)微泡(球)造影剂:其外壳为可生物降解的高分子聚合物及其共聚体,能根据需要设计不同的声学特性,改变其降解速度和持续时间。目前高分子造影剂处于实验研究阶段,如Schering 公司研制的SH U563A 、Acusphere 公司的A I -700,对压力的耐受性好,易于靶向修饰,并且是良好的药物控释载体,但需要较高的声学输出才能引起微泡的非线性共振;③液态氟碳纳米粒:该类造影剂具有独特的优势,其组织穿透力强,能够穿过血管内皮细胞进入组织间隙,实现血管外聚集显像;固有的稳定性使其在体内具有更长的半衰期,便于延迟显像或重复检查;具有天然的同时增强超声和CT 显像的内在属性,是良好的多模态造影剂[6];易于靶向修饰,同时可作为一些药物的载体。 超声分子探针按探针粒径大小分类有微米级超声造影剂和纳米级超声造影剂,前者为常规超声造影剂,平均直径约2 · 921·中国医学影像技术2009年第25卷第6期 C hin J M ed Imagin g Technol ,2009,Vol 25,No 6 DOI :10.13929/j .1003-3289.2009.06.079

生物医用高分子材料研究进展及趋势

生物医用高分子材料研究进展及趋势

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势

学院名称:材料科学与工程 专业班级:金属1302 学生姓名:钱振 指导教师姓名:王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号:63 班级:金属1302 材料科学与工程学院 摘要:随着我国经济发展水平的不断提高,分子材料在各领域得到了显著应用,在医用领域应用更多,本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件,概述了医用高分子材料的研究现状及其用途,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用,以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词:生物材料,生物医用高分子材料,现状,应用,展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科,它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科,是用于人工组织或器官制备、高性能医疗

器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料,简称生物材料(BiomaterialS),是一类具有特殊性能或功能,用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[,生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等)。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域,生物医用高分子材料取得了长足的进展,目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展,出现了大量的医用新材料和人工装置,如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来,由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展,医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分,它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多,主要包括:塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展,这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等,都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用,因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来,用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。

ZSM_5沸石分子筛的合成和表面改性研究进展

ZSM -5沸石分子筛的合成和表面改性研究进展 杨少华 崔英德 陈循军 涂 星 (广东工业大学轻工化工学院,广州510090) 摘 要 综述了近年来ZS M -5沸石分子筛的合成及表面改性研究进展。合成方面重点介绍了有机胺合成、无机胺合成及负载合成方法;表面改性方面重点介绍了水蒸气改性、离子交换改性及化学气相沉积改性方法。 关键词 ZS M -5沸石 分子筛表面改性 合成 收稿日期:2003202221。 作者简介:杨少华,广东工业大学在读研究生,主要从事高分子材料的合成研究。 沸石是一种结晶态的铝硅酸盐,由SiO 4和AlO 4四面体单元交错排列成空间网络结构。在 晶体结构中存在着大量的空穴,空穴内分布着可移动的水分子和阳离子。这种结构特点使沸石具 有选择吸附、催化和离子交换三大特性〔1〕 。ZS M -5沸石分子筛是M obil 公司于20世纪70年 代开发的高硅三维直通道结构沸石,属于中孔沸石,由于它没有笼,所以在催化过程中ZS M -5沸石催化剂不易积碳,并且有极好的热稳定性、耐酸 性、疏水性和水蒸气稳定性〔2〕。 1 ZSM -5沸石分子筛的合成1.1 有机胺合成 有机胺合成是合成沸石分子筛最常用的方 法。常用的有机胺模板剂可分为5类〔3〕 :(1)直链或环状烷基胺,如苄基丁胺、四乙基铵盐、三丁胺、三乙胺、二异丙胺、异丁胺、二异丁胺、叔辛胺、新戊基胺、环己胺、环庚胺、1,2-二氨基环己烷、2-或4-甲基环己胺、四甲基乙基二胺、R 4N +-螺旋化合物等;(2)含氧有机化合物,如羟基二胺、氯化钠-三乙醇胺、含1个或2个氧原子的饱和环胺、与Ⅳ族金属络合的醚(尤为环醚类)、乙醇胺、饱和低碳醇;(3)含氮杂环化合物,如吡啶、2-氨基吡啶、甲基紫等;(4)烷基磺酸盐;(5)含氮正离子的紫罗烯或其离子交联聚合物等。 模板剂对ZS M -5分子筛的粒径有显著影响。孙慧勇等人分别以正丁胺、乙二胺和己二胺作模板剂,用水热合成法制备了粒径在200~1000nm 的小晶粒ZS M -5分子筛,研究了碱度、 温度、模板剂和初始浓度等对分子筛粒径和分布 的影响〔4〕 。结果表明,较高的碱度和反应物浓度 有利于晶粒杂原子分子筛的合成。水热合成中程序升温合成的分子筛颗粒小,粒度均匀,抑制了二 次成核过程。用不同模板剂合成的ZS M -5分子筛晶粒大小的顺序为:正丁胺>己二胺>乙二胺。 国外也有关于纳米级ZS M -5分子筛的报道〔5,6〕 。 有文献报道了一种高硅ZS M -5分子筛的合成方法〔7〕 ,以固体硅胶为硅源,硫酸铝或偏铝酸钠为铝源,烷基胺类有机物(Q )为有机模板剂,制备出n (SiO 2)∶n (Al 2O 3)=100~1000,n (H 2O )∶n (SiO 2)=1.0~9.5,n (Na 2O )∶n (SiO 2)=0.02~0.3,n (Q )∶n (SiO 2)=0.02~0.50的反应混合 物。然后将该反应混合物按常规方法水热晶化,或者先将反应混合物于20~105℃陈化4~48h 后再在较高温度下晶化。该方法因投料含水量较低,可以提高单釜合成效率并降低有机模板剂的用量。1.2 无机胺合成 由于有机胺合成ZS M -5分子筛的价格比较昂贵且存在较大的毒性,所以很多学者对无机胺合成ZS M -5分子筛进行了广泛的研究。已有关于用乙醇或甲醇代替有机胺合成ZS M -5分子筛 的报道〔8〕 。陈丙义等人以氨水、硫酸铝、水玻璃为主要原料合成了ZS M -5分子筛,研究了合成温 度和时间对分子筛的影响〔9〕 。结果表明,在147~177℃范围内,以氨水为模板剂可以合成出ZS M -5沸石分子筛。温度越低,合成所需时间越 长。通过XRD 分析,以氨水为模板剂合成的

(完整word版)分子印迹技术-1

分子印迹技术 分子印迹,又称分子烙印(molecular imprinting),属超分子化学范畴,是源于高分子化学,生物化学,材料科学等学科的一门交叉学科。分子印迹技术(molecular imprinting technique, MIT)是指制备对某一特定的目标分子(模板分子,印迹分子或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的过程。它可以被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。 分子识别在生物进化中起着特别重要的作用,是从分子水平研究生物现象的重要化学概念,已成为当今研究的热点课题之一。选择性是分子识别的重要特征。人们利用一些天然花合屋如环糊精,或合成化合物如冠醚,杯芳烃和金刚烷等模拟生物体系进行分子识别研究,取得了一些可惜的进展,一定意义上构成了分子印迹技术的雏形。 分子印迹技术的出现直接来源于免疫学的发展,早在20世纪30年代,Breinl,Haurowitz和Mudd就相继提出了一种当抗体侵入时生物体产生抗体的理论。后来在20世纪40年代,由著名诺贝尔奖获得者Pauling对上述理论做了进一步的阐述,并提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。该理论认为:抗原物质进入机体后,蛋白质或多肽链以抗原为模板进行分子自组装和折叠形成抗体。虽然Pauling的理论被后来的“克隆选择理论”所推翻,但是在他的理论中仍有两点具有一定的合理性,也为分子印迹的发展奠定了一定的理论基础,同时激发了人们以抗原或待测物为模板合成抗体模拟物的设想;(1)生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。 1949年,Dickey首先提出了“专一性吸附”这一概念,实际上可以视为“分子印迹”的萌芽,但在很长一段时间内没有引起人们足够的重视。直到1972年由德国Heinrich Heine大学的Wulff研究小组首次报道了人工合成分子印迹聚合物之后,这项技术才逐步为人们所认识。特别是1993年瑞典Lund大学的Mosbach等在《Nature》上发表有关茶碱分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs)的研究报道后,分子印迹技术得到了蓬勃的发展。迄今,在分子印迹技术的作用机理,分子印迹聚合物制备方法以及分子印迹技术和分子印迹聚合物在各个领域的应用研究都取得了很大的进展,尤其是分析化学方面的应用更是令人瞩目。分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常宽泛,包括分离纯花,

分子筛催化剂的发展及研究进展

分子筛催化剂的发展及研究进展 摘要:分子筛是一种具有特定空间结构的新型催化剂,具有活性高、选择性好、稳定性和抗毒能力强等优点,因此,近几十年来它作为一种化工新材料发展的很快,应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。本文介绍了几种常见的分子筛及应用前景,并对分子筛的性能做了详尽的概述[1]。 关键词:分子筛;催化剂;应用;性能 Development and research of the molecular sieve catalyst Abstract:Zeolite is a new catalyst with specific spatial structure, with high activity, good selectivity, advantages, stability and antitoxic ability etc. Therefore, in recent decades, as a kind of new material chemical development soon, have been widely applied in. Especially as industrial catalysts in refining and petrochemical petroleum plays a very important role. This paper introduces the composition and application of molecular sieve, and the properties of molecular sieves as described in detail. Key words:Molecular sieve;catalyst;application;performance 1.分子筛的发展现状 所谓分子筛催化剂,就是将气体或液体混合物分子按照不同的分子特性彼此分离开的一类物质,实际上是一些具有实际工业价值且具有分子筛作用的沸石分子筛,构成沸石分子筛基本结构特征主要是硅氧四面体和铝氧四面体,这些四面体交错排列形成空间网状结构,存在大量空穴,在这些空穴内分布着可移动的水分和阳离子。基本组成物质为:Na2O、Al2O3、SiO2。上世纪50年代末发现小分子的催化反应可以在分子筛的孔道中进行,才使得这种材料得以迅速的发展。美国的多家公司,具有代表的是Linder公司、Exxon公司、联合碳化公司(UCC )模拟天然沸石的类型与生成条件,开发了一系列低硅铝和中硅铝的人工合成沸石。 上世纪60年代左右,上海试剂五厂开展沸石分子筛的研制开发工作,合成出A型、X型、Y型沸石分子筛。上世纪80年代,金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM-5沸石分子筛。已有南开大学、北京石科院、兰化炼油厂等单位纷纷开展ZSM -5沸石分子筛的开发生产,并将其广泛应用催化裂解、辛烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等领域。 近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加,国内合成分子筛的规模也在不断扩大。中科院大连物化所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作,开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂。已完成中试放大实验,据称,该研究所采用改性SAPO-34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97%,低碳烯烃选择性达90%。1988年首次合成了具有十八环的VPI-5分子筛,孔径达1.3nm,实现了大孔分子筛的合成。上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM-5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM-5吸附剂等系列分子筛。南开大学催化剂厂主要生产了NFK-5分子筛(直接法合成ZSM-5分子筛)、Beta分子筛、Y型分子筛以及以其为载体的获得国家级发明奖的各类催化剂。 2.分子筛的性能 一切固体物质的表面都有吸附作用,只有多孔物质或表面积很大的物质,才有明显的吸附效应,才是良好的吸附剂。常用的固体吸附剂活性炭、硅胶,活性氧化铝和分子筛等都有很大的表面积。其中沸石分子筛在吸附分离方面有十分重要的地位,它除了有很高的吸附量外,还有独特的选择性吸附性能。这是由于它具有规整的微孔结构,这些均匀排列的孔道和尺寸固定的孔径,决定了能进入沸石分子筛内部的分子的大小。

生物功能材料的研究进展

生物功能材料的研究进展 随着人民生活水平的提高,人们对于医疗保健方面的要求也越来越强,使得对于生物医用材料的要求也越苛刻。本文详细阐述了生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况,综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 生物功能材料和加工技术的发展, 使得人工合成材料在医学上的应用, 变得越来越广泛。数十年的医学发展和临床应用, 证明医用高分子材料在人体内外, 获得了成功的应用, 而医学的进步, 又给高分子材料提出了大量新的课题, 使其向“精细化”, “功能化”的方向发展, 赋予了高分子材料以新的生命力。 生物医用高分子材料分合成和天然两大类,下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。 ﹙1﹚天然生物材料 天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子,如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维,从海藻植物中提取的海藻酸盐,从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜,以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性,在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势,已引起国内外医务界广泛的关注。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。例如:迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质,海洋生物能长出色彩斑斓、坚阊义不被海水腐蚀的贝壳等等。甲壳素又称几丁质(chitin),广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中,是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖,用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖(chintosan)。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷,能从血液中分离出血小板因子,增加血清中H-6水平,促进血小板聚集或凝血素系统,作为止血剂有促进伤口愈合,抑制伤口愈合中纤维增生,并促进组织生长的功能,对烧、烫伤有独特疗效。比如家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分,丝素蛋白是一种优质的生物医学材料,具有无毒、无刺激性、良好的血液相容性和组织相容性。根据研究报道,由于天然高分子医用材料的独特临床效果,它的应用前景相当广阔。﹙2﹚合成生物材料 由于天然材料的有限,人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能,因而可以植入人体,部分或全部取代有关器官。因此,在现代医学领域得到了最为广泛的应用,成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比,合成高分子材料具有优异的生物相容性,不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用,在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂,改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性,从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前,使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。 合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年,其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料,如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年,其标志是医用级有机硅

分子印迹技术

分子印迹技术研究进展 摘要分子印迹技术是结合高分子化学、生物化学等学科发展起来的一门边缘学科。它对于研究酶的结构、认识受体-抗体作用机理及在分析化学等方面有重要的意义。本文从分子印迹聚合物的识别机理、分子印迹聚合制备条件和制备技术三个方面综述了分子印迹的研究进展,最后展望了分子印迹发展前景。 关键词:分子印迹聚合物;印迹分子;综述 40年代,Pauling。试图用锁匙理论解释免疫体系。虽然他的理论经后人的实践证明是错误的,但是在他的这种错误的理论中仍有两点是正确的:(1)生物体所释放的物质与外来物质有相应的结合位点;(2)生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。正是基于这两点假设,化学家们发展了一项有效的分析技术称为分子印迹技术(molecularimprinting, MIP),在国内也有人把它称为“分子烙印”。1949年,Dickey首先提出了“分子印迹”这一概念,但在很长一段时间内没有引起人们的重视。直到1972年由Wulff研究小组首次报道了人工合成的有机分子印迹聚合物之后,这项技术才逐渐人们所认识,并于近10年内得到了飞速的发展。 MIPs具有三个特性: (ⅰ)预定性,可根据不同目的制备相应的MIPs; (ⅱ)识别性,MIPs是依据模板定做的,它具有与模板分子的立体结构和官能团相符的孔穴,所以选择性地识别模板分子;(ⅲ)实用性,它可以与天然的生物识别系统如酶与底物、抗原与抗体等相媲美,具有抗恶劣环境、稳定性高和使用寿命长等优点。二十多年来,在固相萃取、膜分离技术、异构体的分离等方面获得广泛研究,展现了良好应用前景。本文综述了MIPs的识别机理、制备技术条件及应用方面新进展. 1.分子印迹技术的基本概念和原理 分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分子(模板分子)完全匹配的聚合物的实验制备技术。它是通过以下方法实现的:(1)首先以具有适当功能基的功

帕金森病分子影像学研究进展.

?1908? DiB。1974;109(4:429。4. 13Kreid盯ME,Ups蚰D九B阳mh坶copy for砒elect越iB in d圯ICU:a c蛳托pon and陀view 0f the lit岫tu陀[J].ch髓t,2003;124(1:344.50. “ D’IPpol如R,№啮i A,C唧etIi C,d以Indicali帆8细n既iblefib铲。埘c b啪chos∞py柚d i协saf;ty ill tlIe very elderly[J].M∞山di^Jch Ch曲t Di8,2007;67(1:23-9. 15Ha£‘otuwa K,G锄ble EA,0’ShmIghnc捌Iy T,甜以Sa鲫0f br∞ch∞oo_ py,bi 叩sy,卸d BAL in瑚e眦h patie山诵tlI COPD[J】.Chest,2002; 122(6:1909?12. 16赵秀云,史秀宁,于振萍,等.减轻气道吸痰对动物呼吸道黏膜损伤的实验研究[J].中华护理杂志,2008;43(1:87—90. 17Ko】lef MH,A缸阻B,A删eto A,村以鳓ver?coaled蜘dm∽hcaI hll瑚柚d i 呲id朗ce 0f v曲tiIal舛-as8∞ialed pnc岫mia:tI地NAscENT啪?枷zed蒯[J].JA^IA,2懈;300(7:805-13. 1S Sole ML,By∞JF,hdy JE。d以A mIIlti8ite飘lrvey 0f∞c6∞iIlg tech— IIiqll鹳柚d aiⅣay叫删l学唧棚t p眦ti嘲(J】.Am J c血c眦,2003;12 (3:220.30;qIlIiz 231-2. 眇 C删∞P,Dellari S。Ruiz sA。甜以Salille ir戚Uati锄梳e hacheal 帕金森病分子影像学研究进展 蚰ctioIIing dt嬲∞嬲the incid眦e 0f咖tilato卜蹦∞ci alled pI圮mn伽诅 [J].clit ca弛Med,2009;37(1:32.8. 加Maggio陀SM,kIlouche F。Pigeot J,d以PIe唧m∞0f曲datr∽heal 机Icti伽-涮删aI啪I盯dtmecmitnI朋t ilI枷te

智能高分子材料的研究进展

智能高分子材料的研究进展 大学材料学院高分子1201 摘要:智能高分子材料是材料研究的新领域,本文综述了智能高分子材料的分类及研究现状。主要介绍了形状记忆高分子材料、智能高分子膜、智能药物释放体系、智能高分子凝胶、智能纤维织物的研究现状及应用,并展望了智能高分子材料的前景。 关键词:智能高分子;薄膜;形状记忆;药物释放;凝胶;纤维织物;应用 前言: 智能高分子材料又称机敏材料,也被称为刺激-响应型聚合物或环境敏感聚合物,是智能材料的一个重要的组成部分。它是通过分子设计和有机合成的方法使有机材料本身具有生物所赋予的高级功能:如自修与自增殖能力,认识与鉴别能力,刺激响应与环境应变能力等。环境刺激因素很多,如温度、pH值、离子、电场、磁场、溶剂、反应物、光(或紫外光)、应力和识别等,对这些刺激产生有效响应的智能聚合物自身性质会随之发生变化。它的研究涉及到众多的基础理论研究,波及信息、电子、生命科学、宇宙、海洋科学等领域,不少成果已在高科技、高附加值产业中得到应用,已成为高分子材料的重要发展方向之一。 1.智能高分子材料的类别及应用 智能材料按材料的种类可分为金属类智能材料、非金属类智能材料、高分子类智能材料和智能复合材料。其中,智能高分子材料的研究最广。其不完全类别及应用如下表: 2.智能高分子材料的研究进展 2.1形状记忆高分子材料

形状记忆高分子材料是利用结晶或半结晶高分子材料经过辐射交联或化学交联后具有记忆效应的原理而制造的一类新型智能高分子材料。高分子材料的形状记忆性,是通过它所具有的多重结构的相态变化来实现,如结晶的形成与熔化、玻璃态与橡胶态的转化等。迄今开发的形状记忆高分子材料都具有两相结构,即能够固定和保持其成型物品固有初始形状的固定相以及在一定条件下能可逆地发生软化与固化,而获得二次形状的可逆相。这两相结构的实质就是对应着形状记忆高分子部多重结构中的结点和这些结点之间的柔性链段。故形状记忆过程可简单表述为:初始形状的制品-二次形变-形变固-形变回复[1]。 形状记忆高分子材料种类很多,根据形状回复原理大致可分为:电致感应型、光致感应型、化学感应型、热致感应型等。其中热致感应型材料应用围较广,是目前形状记忆高分子材料研究和开发较为活跃的品种。 2.1.1 电致感应型 电致感应型是通过电流产生的热量使体系温度升高,致使形状回复,所以既具有导电性能,又具有良好的形状记忆功能,主要用于电子通讯及仪器仪表等领域,如电子集束管、电磁屏蔽材料等。 2.1.2 光致感应型 光致感应型是将某些特定的光致变色基团引入高分子主链或侧链中,当受到光照射时,光致变色基团发生光异构化反应,使分子链的状态发生显著变化,材料在宏观上表现为光致形变;光照停止时,光致变色基团发生可逆的光异构化反应,分子链的状态回复,材料也回复其初始形状。用作印刷材料、光记忆材料、“光驱动分子阀”和药物缓释剂等。 2.1.3化学感应型 某些高分子材料在化学物质的作用下,也具有形状记忆现象。它利用材料周围介质性质的变化来激发材料变形和形状回复。常见的化学感应方式有PH变化、平衡离子置换、螯合反应、相转变反应和氧化还原反应等,这类物质有部分皂化的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚丙烯酸混合物薄膜等。该材料用于蛋白质或酶的分离膜[2]、“化学发动机”等特殊领域。 2.1.4热致感应型 热致感应型是指在一定温度下,即记忆温度下,具有橡胶的特性,主要表现

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