聚多巴胺涂层的研究论文

近期， 武汉 科技 大学“超分子材料与分子纳米器件团队”梁峰教授课题组 以合成化学作为基础和核心，积极拓展与相关学科和领域的交叉融合，在新材料精准化制备和应用研究方向取得进展，发表了多篇高水平研究论文。

利用金纳米颗粒的可塑性， 梁峰教授课题组可控制备了低钯含量的星状金钯双金属纳米颗粒 。通过对金钯双金属纳米星的中间产物的系列表征， 提出了金钯纳米星“两步法”的生长机理：即先形成单金属金纳米球，再以此为核心形成双金属金钯纳米星。 由于纳米颗粒中钯元素的加入，该纳米颗粒不仅能够高效催化对硝基苯酚（工业废料）还原为对氨基苯酚（工业原料），还能够有效催化Suzuki偶联反应， 实现催化剂的多功能化 。研究成果 “ Au-Pd nanostars with low Pd content : controllable preparation and remarkable performance in catalysis ”在《 The Journal of Physical Chemistry C 》杂志发表。化学与化工学院2017级博士研究生马涛是该论文的第一作者。

金钯双金属纳米颗粒的可控制备及多功能催化示意图

通过将石墨烯气凝胶引入掺杂有聚多巴胺纳米颗粒（PDA-NPs）的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）网络中，梁峰教授课题组与国家纳米科学中心韩东研究员课题组合作，制备出了一种多功能水凝胶 。除了增强的机械性能、良好的导电性能和自粘附性能， 制备得到的水凝胶还表现出近红外和温度双响应性能，可以根据需要释放药物；并且，在药物释放过程中，水凝胶的电阻也随之变化，因此可以利用电阻变化来实时监测药物的释放浓度。 这使得其在药物可控载释和精准医疗等领域具有潜在的应用价值。研究结果“ Temperature/Near-Infrared-Responsive Conductive Hydrogel for Controlled Drug Release and Real-Time Monitoring ” 在《 Nanoscale 》杂志发表。化学与化工学院2016级博士研究生朱玉亭是该论文的第一作者。

在以农药为主的农业化学品的实际应用中，促进药液喷雾在目标作物上的铺展和沉积对提高农药使用效率，降低对环境影响具有重要意义。柱芳烃(Pillar[n]arene)是一类新型大环超分子主体。与传统的大环结构相比，柱芳烃具有高度对称的刚性骨架结构和独特的富电子空腔并易于衍生化，在超分子化学领域表现出了重要的应用价值。 梁峰教授课题组与华中师范大学李海兵教授课题组合作 ， 利用柱芳烃与农药分子间的主-客相互作用成功实现了农药分子矮壮素液滴在疏水表面上的铺展和沉积，并表现出优异的选择性 。这一研究 探索 了超分子化学在农业领域的应用，并对实现农药的精细利用具有指导意义。研究结果“ Pillar[5]arene promoted selective spreading of chlormequat droplets on hydrophobic surface ”在《 Langmuir 》杂志发表。化学与化工学院2017级硕士研究生余胜是该论文的第一作者。

此外，该团队硕士研究生王娇（导师为陈荣生教授）和曾艳教授团队合作研究的论文“ Catalyst-free fabrication of one-dimensional N-doped carbon coated TiO2 nanotube arrays by template carbonization of polydopamine for high performance electrochemical sensors ”在《 Applied Surface Science 》杂志发表。博士后张雄志（合作导师为刘思敏教授）等的研究论文“ Host-guest interaction-mediated fabrication of hybrid microsphere-structured supramolecular hydrogel showing high mechanical strength ”在《 Soft Matter 》杂志发表。

上述论文的第一单位为武汉 科技 大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室。研究工作得到国家高层次人才计划、国家自然科学基金、湖北省楚天学者计划、湖北省高等学校优秀中青年 科技 创新团队项目、省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室、煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室、武汉 科技 大学优秀博士论文培育项目的资助。

来源 武汉 科技 大学

论文链接

多巴胺是重要的儿茶酚胺类神经递质，占整个中枢神经系统儿茶酚胺含量的50％。多巴胺在氧化条件下的反应路线是非常复杂的，早期的研究认为，多巴胺的聚合过程与真黑色素在生物体内的合成途径极为相似。多巴色素是多巴胺氧化为黑色素过程中较稳定的一种中间体，多巴色素具有一定的稳定性，由酶催化氧化左旋多巴胺得到的多巴色素在22℃时至少可以稳定2h。多巴胺的自聚-组装行为易受周围环境的影响。当氧化剂为o2时，多巴胺需要在碱性溶液中才能发生氧化自聚反应，要实现在酸性溶液中的反应则需要用cu2+作为氧化剂。多巴胺的氧化目前被广泛地应用于材料的制备，利用多巴胺在碱性条件下自氧化形成聚多巴胺包裹在材料外层，可以增强材料在水溶液中的稳定性，并且可以作为还原剂还原金属前体，实现材料的复合。除此之外，多巴胺作为一种神经递质，在药物成瘾中有重要作用，中脑边缘多巴胺系统是阿片类药物引起精神依赖和躯体依赖的轴心部位，是阿片强化效应的最后通路，几乎参与了所有依赖的奖赏效应。在利用单壁碳纳米管对甲基苯丙胺成瘾的戒断研究中认为，单壁碳纳米管聚集体可以氧化细胞外的多巴胺，但是在正常浓度下的多巴胺不会受影响，从而改善小鼠对甲基苯丙胺的依赖。虽然已经有很多对多巴胺聚合反应的利用，但是在生理环境中性或者微酸性条件下多巴胺的氧化较难发生，一些在酸性条件下的氧化也多是利用了材料的过氧化物酶活性。cn105907292b公开了一种图案化聚多巴胺涂层及其制备方法，为层状结构，基底为生物相容材料，中间层为具有光催化活性的二氧化钛反应层，表面为图案化的聚多巴胺层；在光照条件下通过图案化的透明或不透明的光照模板，对盐酸多巴胺溶液中具有光催化活性的二氧化钛反应层的基底进行照射，利用二氧化钛的光催化效应对多巴胺进行氧化在表面得到图案化的聚多巴胺层。利用光催化氧化技术构建聚多巴胺/二氧化钛生物活性表面的技术。这项技术解决了现有生物活性表面处理复杂的问题，适合大规模工业化生产。