光电化学过程是在光作用下的电化学过程,它是光伏电池,光电催化等实际应用的基础,是当前十分活跃的研究领域。碳纳米管具有很高的热稳定性,良好的导电能力,大的比表面积,被认为是半导体纳米粒子的有效载体,其独特的一维结构可以为电子提供有效的传输路径。碳纳米管与半导体材料复合,能实现碳纳米管和半导体在结构和性能上的协同,近年来在光电化学领域受到了广泛的关注。本文基于国内外最新研究进展,结合本课题组的研究成果,综述了碳纳米管/半导体复合材料的光电协同作用机理及其在太阳能电池、光电催化降解污染物、光电协同分解水制氢领域中的应用。

胆酸来源丰富,价格低廉,在生命过程中发挥着重要的作用。与胆固醇不同,胆酸以其结构和修饰途径的多样性,以及独特的双亲结构备受超分子化学工作者关注。近年来以胆酸为基本构筑单元的小分子胶凝剂创制及其相关凝胶的研究取得了重要的进展。本文从胆酸衍生物结构设计到胆酸衍生物凝胶构建,概要介绍了胆酸超分子凝胶及其性能研究进展。在此基础上,简要阐述胆酸超分子凝胶材料的潜在应用。

由于金属镁具有能量密度较高、价格低、操作安全等优点,可充镁电池是在大负荷储能方面极具发展潜力的二次电池。本文综述了可充镁电池电解液的研究进展,其中包括溶于醚溶剂中的格氏试剂、Mg(BR₂R′₂)₂(其中R、R′为烷基或芳基)、Mg(AX_4-nR_n′R′_n″)₂络合物(其中A=Al、B、Sb、P、As、Fe和Ta等,X =Cl、Br和F,R、R′为烷基或芳基,0<n<4,n′+n″= n)或氨基镁卤化物的有机溶液体系、可传导镁离子的熔盐体系和聚合物电解质体系;简述了各种体系的性能和特点,并对可充镁电池电解液的进一步研究和应用前景进行了展望。

缓/控释药物制剂作为一种新药剂是药学研究的热点。本文对近年来超临界流体技术在缓/控释药物系统制备中的研究成果进行了回顾和总结,重点对以超临界流体为溶剂、无机介孔材料为载体制备缓/控释药物系统的方法进行了阐述和评价,内容包括:技术原理、工艺流程、主要影响因素、药效试验、与传统方法比较等。分析了各种工艺流程的优缺点,并指出超临界流体输运技术在缓/控释药物系统制备中所具有的优势。在此基础上,提出药物溶于超临界二氧化碳后所形成的超临界二氧化碳溶液在多孔材料纳米级孔道内的渗透、扩散以及表面物理化学吸附机理、在特定环境氛围下的控制释放机制、药物超临界溶液热力学模型以及制备过程动力学研究等是应该重点关注的理论问题。

以扫描开尔文探针,局部交流阻抗和扫描电化学显微镜为代表的微区电化学技术以其高精度、高空间解析度的定域分析优势被广泛应用。本文简要介绍了这三种技术的测量原理和关键问题,并着重归纳了这些技术应用于有机涂层/金属界面腐蚀行为的研究成果,包括界面微区表观形貌的获取,不同界面腐蚀机制的推理验证及其影响因素的作用机理等,并对三种技术的重要测量参数进行了解析。研究表明与宏观电化学相比,对于涂层/金属界面腐蚀的研究,微区电化学研究成果具有很好的补充作用,这对于建立有机涂层/金属界面腐蚀的微区电化学理论具有深远的意义。文中最后还对微区电化学技术的局限性和未来发展的方向进行了论述和展望。

由于磷光金属配合物可以同时利用单线态和三线态激子发光,使有机电致发光器件的理论内量子效率达到100%,突破了25%的极限。因而以磷光金属配合物为发光材料制成的器件备受关注。在这些金属配合物中,铱配合物由于具有较强的发光特性、发光波长可调性、较好的热稳定性和电化学稳定性以及能够形成便于蒸镀的中性分子,而成为最有应用潜力的电致磷光材料。本文综述了近几年铱配合物磷光材料在分子设计与合成方法、发光机理及器件构筑等方面的研究进展。特别介绍与讨论了磷光铱配合物的两种发光机理,即基于同配体铱配合物或异配体铱配合物的主配体到中心金属离子的电荷转移三线态(³MLCT)发射和基于异配体铱配合物的辅助配体三线态(³LC)发射。根据反应条件的差异,归纳总结了合成铱配合物常用的4种方法以及合成fac式和mer式的铱配合物的方法。还根据材料的发光颜色及其电致发光的不同,对磷光铱配合物材料进行了分类与讨论。此外,简要介绍了用于器件制作的主体材料。最后,展望了金属有机配合物电致磷光材料的发展前景,并提出了今后磷光材料的发展方向。

纳米铜由于其独特的物理化学性质以及在光学、电子、催化、抗菌、润滑、聚合物填充改性等领域的广泛应用得到了人们越来越多的关注。近年来研究者已经利用多种合成方法制备了不同尺寸和形貌的铜纳米材料。本文综述了目前铜纳米材料的几种常用的制备方法,包括化学还原法、微乳液法、多元醇法、有机前驱体热分解法、电化学法等,评述了这些方法的优缺点。在化学还原法中配体对无机纳米材料的表面修饰起着至关重要的作用,因而我们详细介绍了不同分子配体在铜纳米材料尺寸和形貌控制以及表面功能化等方面的特点和作用。最后结合本课题组在纳米材料制备方面的工作,对铜纳米材料的发展进行了展望。

O-连接的N-乙酰葡糖胺糖基化修饰 (O-GlcNAcylation) 是一种存在于蛋白质Ser/Thr上的翻译后修饰。与磷酸化相似,它参与细胞内的信号传递,并与神经退行性疾病、Ⅱ型糖尿病、癌症等许多疾病的发病机理密切相关。O-连接的N-乙酰葡糖胺水解酶 (O-GlcNAcase, OGA) 是生物体内唯一水解蛋白质O-GlcNAc修饰的糖苷酶。因此,研究高效、专一的OGA小分子抑制剂是调节细胞中蛋白质O-GlcNAc水平的有效策略,利于阿尔茨海默病等相关神经退行性疾病新型药物的开发。结合本实验室对OGA抑制剂的研究,本文介绍了OGA的结构、催化机理及目前OGA抑制剂的研究进展,讨论了各种抑制剂的构效关系,并对OGA抑制剂的研究前景进行了展望。

含磷杯芳烃作为一类特殊杯芳烃主体分子,可以通过不同的方式与众多的客体分子作用,形成主体-客体配合物。无论是母体含磷杯芳烃或其配合物都在分子识别、自组装、生物酶模拟、药物设计、化学传感器和金属催化剂的开发等方面显示出广阔的应用潜力。本文综述了近十年来含磷杯芳烃及其配合物的研究进展。对一些新型含磷杯芳烃及其配合物的合成方法与应用作了重点介绍,并展望了研究和发展方向。

胞外蛋白的水解是恶性肿瘤细胞侵袭和转移的必要条件,各种蛋白酶的水解反应降解细胞外基质,破坏细胞/细胞间的联系以适应细胞的迁移。尿激酶型纤溶酶原激活物(尿激酶,urokinase-type plasminogen activator, uPA)激活不具有丝氨酸蛋白酶活性的纤溶酶原为活性纤溶酶,在保持血流畅通与防止血栓的形成中具有重要的作用。此外,活性尿激酶降解细胞外基质,激活多种基质金属蛋白酶,以适应肿瘤细胞的侵袭、扩散和转移。抑制尿激酶的活性被公认为是抑制癌症转移的有效方法,其中合成小分子uPA抑制剂成为抗癌治疗中的新理念。本文综述了合成uPA抑制剂的研究现状。

叠氮基团不仅是高含能基团和高反应性基团,而且也可以被转化为其他官能基团。叠氮聚合物可用作高能黏合剂、交联材料以及表面改性材料等,还可以作为合成功能高分子的前体,因此叠氮聚合物的合成研究引起了高分子科学家的广泛关注。到目前为止,叠氮聚合物的合成方法研究取得了新的进展,主要包括: 高分子化学改性法、环醚类叠氮单体阳离子开环聚合法和不饱和叠氮单体自由基聚合法。本文综述了近些年来叠氮聚合物的合成研究方面取得的主要成果和进展,其中包括本课题组的一些研究工作。

随着信息产业的高速发展,传统的存储技术已不能完全满足人们的需求。因此,对聚合物电存储材料与器件的研究应运而生。相对于传统的无机存储材料,基于聚合物的电存储材料与器件具有易加工、低成本、稳定性好、低功耗、可实现三维堆积以及高存储密度等优点,极有可能取代传统的无机半导体器件,显示出广阔的发展前景。本文介绍了聚合物电存储器件的一些基本原理及基本概念,并对存储器件几种主要的作用机制做了归纳; 根据器件的易失性与否,描述了闪存、一次写入多次读取及动态随机存储器件三类存储器件的存储特点,总结了聚合物电双稳材料及其在三类存储器件中应用的研究进展,探讨了这一研究领域需要解决的一些关键问题,最后展望了聚合物电存储材料与器件的研究和发展方向。

电子捕获解离(ECD)是一种非各态历经的(non-ergodic)解离方式,可导致多肽中N-C_α键断裂,也能更优先断裂S-S键,在较高电子能量条件下还可以区分亮氨酸和异亮氨酸,并且在断裂过程中能完整保留蛋白质分子的修饰位点。因此,它与碰撞活化解离(CAD)等传统解离方式形成了较为理想的互补。ECD与CAD的联合使用可提供更广泛的多肽覆盖率序列信息,提高蛋白测序的效率与准确度。本文在介绍ECD基本原理、解离机理的基础上,简要地总结了ECD技术在生物质谱中的作用。

糖芯片是一种快速、高效、高通量获取糖-生物大分子相互作用信息的生物检测技术,对后基因组时代糖生物学的发展具有重大影响。本文主要论述了糖芯片固定化技术的最新进展,包括未经化学修饰的糖的化学固定,天然糖库及其固定,复杂寡糖的合成及其固定,糖基的密度差异固定化技术以及间隔基的引入技术。这些新的固定化技术保持了糖的化学结构,扩大了糖芯片的来源和应用范围,进一步提高了糖芯片的检测效率。此外,本文还介绍了虚拟筛选技术在这一领域的应用潜力以及糖芯片在医疗诊断等方面的应用,最后对糖芯片技术遇到的挑战和发展做了展望。

叶酸受体(FR)在肿瘤细胞中都有过度表达,而在正常组织中保守表达,利用叶酸受体与叶酸及其类似物高亲合力结合的特性,将叶酸偶联荧光探针输送到肿瘤组织,从而实现肿瘤组织的特异性靶向光学成像。本文阐述了叶酸荧光探针的结构及其用于标记肿瘤细胞的作用机制,介绍了近十年来叶酸受体介导的肿瘤靶向光学成像技术,例如有机荧光染料,染料掺杂纳米颗粒,量子点,磁性纳米微粒以及多功能纳米粒子等在肿瘤靶向成像中的研究及应用进展,指出了当前研究中的主要发展方向和仍需解决的问题。

生物体系中的氧化与抗氧化系统失衡会导致氧化应激,被认为同诸多疾病的发病机理密切相关,具有抗氧化能力的物质能有效抵御氧化应激的有害损伤。本文介绍了氧化应激的有关概念,包括活性氧物种、抗氧化剂、氧化损伤等,并重点针对生物体内和体外的各种活性氧、活性氮物种清除能力检测方法以及本研究小组最新发展的利用金纳米壳复合材料和其他小组基于纳米材料的评价方法进行了综述与比较,包括化学原理、优缺点及实际应用等。简要分析了目前检测方法存在的问题并对未来标准化检测方法进行了展望。

白蛋白作为药物载体的应用已越来越广泛,其载药方式主要有两种:一是使药物和白蛋白载体间产生分子链接形成白蛋白化药物,即化学偶联的白蛋白载药;二是依赖蛋白与药物的相互作用将药物包埋于白蛋白纳米颗粒中,即物理结合的白蛋白载药。化学偶联白蛋白可改善药物的药代动力学特性,其中又可分为外源性白蛋白与药物耦合、前体药物进入体内与内源性白蛋白结合、蛋白及多肽类药物的白蛋白化。物理结合则可优化药物某些体外特性,如提高溶解性、稳定性等。基于临床应用的需求,作为载体的白蛋白正历经着修饰及改性的研究热潮。本文总结了近年来白蛋白载药技术的发展及白蛋白的修饰改性现状。

电子垃圾拆解所引起的环境问题已经受到广泛关注,根据联合国环境规划署统计,全球约70%的电子垃圾通过各种途径进入我国,而我国自身也产生大量的电子垃圾。我国电子垃圾拆解活动采用的工艺较为原始,位于广东的贵屿和浙江的台州是我国最大的两个电子垃圾拆解地,拆解过程中电子垃圾本身含有和不当处置所产生的大量持久性有毒化学污染物(如重金属、二 NFDA1 英类、溴代阻燃剂等)释放到环境中,对拆解地生态系统及居民健康造成严重的威胁。本文重点针对我国电子垃圾拆解所造成的持久性有毒污染物(PTS)污染现状、管理措施和法规、拆解区居民所面临的持久性有毒污染物暴露健康风险及其相关研究最新进展进行了分析和概括,并对电子垃圾拆解区域持久性有毒污染物及新型环境污染物研究和发展方向作了展望。

随着纳米技术和纳米材料在工业和生活中的大规模应用,大量的人工纳米颗粒物将不可避免地释放到环境介质(如水体、土壤、沉积物等)中。纳米颗粒物所具有的独特性质已引发人们对它们可能造成的健康风险和环境危害的关注和讨论。本文对目前环境中存在的几种主要典型人工纳米颗粒物的性质、来源、纳米毒性及影响纳米毒性的因素进行详细介绍,阐述了纳米颗粒物对生物的可能致毒机理。在分析纳米颗粒物毒性影响因素过程中,提出了纳米材料在环境中相关毒性研究展望。最后文中总结目前纳米材料在环境中的行为和毒性研究中所存在和面临的问题,并在此基础上提出将来纳米材料毒性的研究方向(如纳米材料的定量结构-活性关系,纳米材料表征技术及慢性毒性研究等)及需要改进的相关建议。

重金属污染水体的修复,以及含重金属工业废水的处理关乎地球上生物的健康发展。利用低耗能、高修复效率、环境友好、适用范围广泛的藻类去除水体中的重金属,已越来越受到研究者的关注。本文综述了国内外藻类去除水体中重金属的研究进展。分析了藻类去除重金属的生化结构;重点阐述了藻类吸附及富集重金属的机理;讨论了活藻体和死亡藻体用于水体中重金属去除的应用及影响因素,并比较了两者的适用范围及筛选标准;最后指出此领域尚存在的问题,展望了藻类去除重金属的未来发展方向。