聚氨酯是一类常见的聚合物,因其具有出色的综合性能而受到了广泛关注。但是,对于聚氨酯而言,任何微小的损坏都会极大地缩短其使用寿命。因此,可以通过赋予聚氨酯自愈合性能来解决这一问题。聚氨酯的愈合机理中最常见的是内在驱动力,指的是通过分子结构设计,不需要外加愈合剂,使得聚氨酯的分子链自发运动重新缠结在一起。内在驱动通常分为可逆共价键(如二硫键、Diels-Alder 反应、硼酸酯键等) 和动态非共价相互作用(如氢键、离子键、金属配位键、主客体结构等)。聚氨酯主链中可以存在单一的内在驱动力,也可以同时存在多个内在驱动力共同作用。然而,自愈合聚氨酯仅仅具有自发修复损伤,延长其使用寿命并降低维护成本的这一优点仍不能满足聚氨酯在一些特殊场合的使用需求。为了进一步实现自愈合聚氨酯多场景的应用,在保留聚氨酯的自愈合性能的同时,考虑引入一些新的官能团,赋予聚氨酯一些特殊性能,如形状记忆、可降解、抗菌、生物相容等,实现自愈合聚氨酯的功能化集成。更重要的是,这些具有功能化的自愈合聚氨酯可以代替传统材料,作为柔性传感领域中的介电材料、基底材料或者封装材料,用于提高柔性传感器的可靠性和耐久性。因此,本文重点介绍了自愈合聚氨酯的自愈合机理,随后介绍了自愈合聚氨酯的功能化集成以及其在柔性传感领域的应用,最后在此基础上展望了自愈合聚氨酯的未来发展前景。

聚烯烃是日常生活中应用十分广泛的一类高分子材料。然而,聚烯烃产量的急剧增加以及材料难以降解导致了大量塑料垃圾。目前对聚烯烃的回收普遍存在能耗大、回收产品利用率低、附加值低、在回收过程中产生其他废弃物等问题。开发聚烯烃替代品的可降解材料,可以从根源上解决聚烯烃废塑料的问题。本文总结了聚烯烃的降解机理,并综述了四类可降解聚烯烃的合成方式,包括长链双官能单体缩聚、与极性单体共聚、无环二烯易位聚合以及开环聚合,总结了这些策略的优势以及面临的挑战,并对未来可降解聚烯烃的发展前景进行了展望。

近年来,水凝胶在角膜接触镜和医用敷料等生物医学领域得到广泛应用。在这些领域中,透氧性能是衡量水凝胶材料应用性能的关键性指标。本文概述了传统聚合物水凝胶和硅水凝胶在角膜接触镜和医用敷料领域的应用,分别总结了传统水凝胶和硅水凝胶在结构设计及透氧机理方面的研究进展,重点分析了影响硅水凝胶透氧性能的各种因素。希望通过对近期相关研究工作的总结和梳理,能更加深入地理解水凝胶微观结构与透氧性能之间的关系,为调控材料性能和设计出满足需求的材料提供帮助。

二次无机硫酸盐和硝酸盐是PM_2.5的关键化学组分,对区域霾污染的形成有十分重要的作用。厘清两者的生成机制对于消除PM_2.5污染至关重要。二次硫酸盐和硝酸盐的生成机理十分复杂,包括气相、液相和非均相等多种反应。最近的实验和观测研究揭示了SO₂和NO₂生成硫酸盐和硝酸盐的新机理和详细的反应动力学,其被用于空气质量模型后可有效提升数值模式对硫酸盐和硝酸盐的时空分布特征及生成过程的模拟。本文系统总结了PM_2.5中二次硫酸盐和硝酸盐生成机制的最新进展,重点阐述了SO₂和NO₂氧化生成硫酸盐和硝酸盐的重要反应途径的机理和反应动力学结果,讨论了影响SO₂和NO₂氧化速率的因素以及在表征反应动力学时出现的重大实验挑战,同时探讨了硝酸盐对氮氧化物(NO_x)、挥发性有机物(VOCs)、氨(NH₃)减排的敏感性。最后,对未来研究发展方向提出了建议。

传统的电解液易燃、易泄漏,具有一定的毒性,影响电池长时间工作的安全性能。为解决上述问题,近年来研究者们聚焦在(准)固态电解质的开发上。其中,无机填料-聚合物构建的固态复合物电解质兼具无机电解质的高离子电导率、力学稳定性和聚合物电解质的柔韧性、低界面阻抗的优点,引起了研究者们的广泛关注。无机填料主要包括活性含锂填料和惰性不含锂填料。作为惰性不含锂填料,非锂无机杂化组分具有成本低、制备工艺较简单的特点,在大规模工业化应用上具有更大的潜力。本文综述了复合聚合物电解质的性能要求,并从非锂无机杂化组分入手,总结了零维纳米颗粒、一维纳米管(纳米线、纳米棒)、二维氮化硼纳米片以及三维结构的惰性不含锂填料在提高复合聚合物电解质性能上的研究进展。基于对不同维度惰性填料的分析和思考,为惰性填料-聚合物电解质的设计应用提供指导方向,并展望了惰性不含锂填料在复合电解质工业应用上的广阔前景。

独脚金内酯(Strigolactones, SLs)是目前最受关注的一类倍半萜类新型植物激素。近年来研究表明,独脚金内酯在抑制植物下胚轴伸长和农作物分蘖、调节根系生长发育、刺激寄生杂草种子萌发、协调寄生植物与真菌的共生相互作用以及调控植物对生物或非生物胁迫的响应等诸多方面发挥着至关重要的作用,被认为是农业科学和植物保护领域极具开发价值和应用潜力的新型植物激素。此外,研究发现SLs作为一种植物来源的天然产物,其对肝癌、乳腺癌、前列腺癌、胶质母细胞瘤和结直肠癌等多种肿瘤以及炎症及糖代谢通路均具有抑制活性,因此SLs及其衍生物在创新药物研究领域也备受关注。本文主要综述了独脚金内酯及其结构衍生物的最新研究进展,围绕其生物活性、作用机制以及构效关系进行分类总结和简要分析,为该类天然产物的分子设计和进一步开发利用提供研究思路和方向。

肝脏是身体内最重要器官之一,是生化代谢和合成过程最主要的器官。因此,深入了解肝脏生理生化过程、病理机制等,对于研究、预防、诊断、治疗肝脏相关或代谢相关疾病具有重要意义。肝脏体外培养模型是研究肝脏相关生物学机制的重要实验基础。传统体外细胞培养难以重现肝脏复杂的生理结构和微环境,且缺乏肝脏组织构造的基本三维特征。更重要的是,平面培养过程中细胞的组织形态架构、基因表达、物质代谢过程等与体内相比具有较大差异。微流控技术可以通过精巧设计与布局在微通道结构中培养相应细胞来模拟肝脏的生理结构,结合三维细胞培养技术,可以在微流控芯片上实现更类似于体内肝脏微环境以及与其他组织器官相互作用的体外肝器官模型。本文总结了基于微流控技术构建体外三维肝脏芯片的方法和最新进展,包括基于多孔膜培养、水凝胶培养、细胞团簇培养及生物打印的三维肝脏模型。进一步,我们也探讨了三维培养的肝脏芯片在重塑肝脏生理结构、探究机理和病理机制以及药物筛选和毒性测试方面的应用,并对三维肝脏微流控器官芯片的潜在价值及其面临的挑战进行了展望。

催化剂负载化是实现绿色催化的有效策略之一。磁性纳米颗粒(MNPs)负载的钯催化剂因其在反应体系中具有良好的分散性、高效的催化活性以及在外加磁场的作用下快速分离、高效回收等特点而被广泛研究并应用于有机合成反应中。其中MNPs负载的多齿钯化合物催化剂(MNPs@L-Pd)相比MNPs负载的钯纳米颗粒催化剂(MNPs@PdNP)具有更好的催化活性和稳定性。这主要是因为MNPs@L-Pd中修饰配体的引入一方面可以调节催化剂金属中心的电子效应和空间位阻实现对其活性的调控,另一方面使得催化剂金属中心与磁性材料之间产生稳定的化学键合的作用以实现对催化剂稳定性的调节。本文主要聚焦于MNPs@L-Pd,从催化剂稳定性和活性出发,分别阐述近10年基于不同配体及配位方式设计合成的MNPs@L-Pd的制备及其在C-X(Cl、Br、I)活化反应中应用的研究进展,并对这些反应进行总结,同时对发展前景作出展望。

酶作为天然的生物催化剂,在生物化学反应中发挥着重要的作用。由于天然酶受限其固有的缺点(稳定性低、成本高、储存困难等),具有催化活性的人工模拟酶应运而生。近年来,随着纳米材料迅速发展,仿酶催化纳米材料(纳米酶)逐渐受到研究者们的关注。纳米酶是一类具有类似天然酶活性的纳米材料,其制备过程简单、成本较低,有一定环境耐受性。然而大多数纳米酶类酶活性较低,稳定性相对较差,在生物分析应用中存在诸多困难。其中,金属有机框架(MOF)纳米酶具有高比表面积及孔隙率、活性位点均匀、较强的催化活性及稳定性等性质,且合成简单可控、成本低;此外,较天然酶而言,MOF纳米酶也以其独特的生物化学优势,在临床检测中发挥着巨大应用价值。本文主要基于MOF纳米酶的不同酶活性分类(过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、水解酶),对其在核酸、蛋白质及小分子三大生物标志物在临床检测中的应用进行概述,并进一步展望了其在临床检测中面临的机遇与挑战,以推动MOF纳米酶的临床应用转化。

聚集诱导发光材料因其出色的光学特性、良好的生物相容性、高活性氧产率以及优异的光热转换能力等特点,在光动力、光热治疗领域表现出巨大的应用潜力。然而,传统的荧光材料由于发射波长较短存在组织穿透性差等问题,限制了临床应用。近红外二区发射的聚集诱导发光材料可以极大的解决组织穿透深度等问题,促进了其在临床应用的可行性。本文从分子的构建出发总结了D-π-A和D-A-D结构的近红外二区聚集诱导发光分子在光动力-光热双模式协同治疗方面的应用。