无机纳米粒子凝胶组装体:从界面化学配位到宏观力学性质

基本信息
批准号:21773172
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:周云龙
学科分类:
依托单位:国科温州研究院(温州生物材料与工程研究所)
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:田发林,陈利民,冯杰,张二巧,罗珊
关键词:
配体自组装界面化学水凝胶无机纳米粒子
结项摘要

Self-assembly of biomacromolecule into hydrogels is one of hot topics in scientific field. Given the similarities in structures and assembly characteristics between inorganic colloidal nanoparticles and many biomacromolecules, the self-assembly of inorganic nanoparticles into suprastructures at nanoscale has been received widely attention. However, the formation of inorganic nanoparticle hydrogels was mainly templated by biomacromolecucle hydrogels. Hydrogels formed by particles with hundreds of nanometer typically ignore the surface chemical coordination of particles. Here, we proposed an idea that inorganic nanoparticle hydrogels can be self-formed from inorganic nanoparticles in the collective non-covalent forces through adjusting the dielectric constant and the weak interaction between amino group and carboxyl group from the ligands. Furthermore, the formation of inorganic nanoparticle hydrogels will be investigated through the analysis of the inherent relationship among macro-mechanical properties, microstructures and the configurable coordination between ligands and nanoparticles in experimental data and simulations. This proposed project could potentially provide new idea for studying inorganic nanoparticle hydrogels and corresponding biological applications.

以生物大分子为基元自组装制备水凝胶是科学界普遍关注的热点问题之一。鉴于无机胶体纳米粒子在结构和组装特性方面同生物大分子具有许多相似之处,以无机胶体纳米粒子为组装基元,构建纳米维尺度的无机纳米超结构已经得到广泛关注。目前无机胶体纳米粒子水凝胶的制备主要为利用生物大分子的凝胶化辅助实现,而纯粒子的凝胶体系主要关注处于亚微米尺度的粒子间弱相互作用形成的凝胶。该体系通常不考虑粒子的表面化学结构。申请者提出从理解无机纳米粒子表面态结构入手,通过调节组装介质的介电常数、组装体基元表面羧基和氨基间的配位与弱相互作用,实现无机纳米粒子自组装凝胶的制备。并建立凝胶宏观力学性质、微观结构、分子水平上的配体与无机核的配位结构之间的关联,为发展功能导向的无机纳米粒子水凝胶自组装体系及其生物学效应研究提供新的思路。

项目摘要

如何利用自组装化学调控组装基元之间的弱相互作用是制备功能组装模块的核心科学问题之一。粒子凝胶的研究是一个古老而又新颖的组装化学课题,科学家已经广泛建立了从微米粒子的分型结构到硬球模型构,从微米粒子基本流变学特性到功能特性的系统性研究。然而,对处于纳米尺度的粒子凝胶各基本基元间相互作用的认识却未受到关注。主要是由于纳米尺度下配体与无机纳米核处于同一尺度,配体-配体,配体-无机核等间的化学相互作用和物理相互作用均需要考虑,并需建立相应的理论模型。本课题系统的以超小尺寸的半导体纳米胶体粒子,贵金属纳米胶体粒子为研究对象,主要研究了粒子尺度、配体结构和构型、组装介质的介电常数等对无机胶体纳米粒子凝胶粘弹性的影响及调控因素。制备了依靠弱相互作用组装的具有超强粘弹性的纳米粒子凝胶。并揭示了该粘弹性受无机纳米粒子“核”与配体间的多种动态配位结构调控。不同种类配体可与纳米无机核存在单点、多点、单层、多层配位形式。且上述配位模式随粒子尺寸变化而呈现不同变化趋势。但较小尺寸的粒子、单层配体配位的粒子、多点配位模式的配体具有更好的粘弹性。本课题也通过设计功能多肽配体、与功能小分子复合,初步探索了其在动态组装、超灵敏检测方面的应用,期待为发展功能复合生物材料奠定基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
4

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
5

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021

周云龙的其他基金

批准号:21573162
批准年份:2015
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:50676017
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:50976018
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:51776033
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51276033
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50376008
批准年份:2003
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:39270047
批准年份:1992
资助金额:5.50
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

无机纳米粒子手性自组装及其结构与性质调控

批准号:21631005
批准年份:2016
负责人:胥传来
学科分类:B0103
资助金额:296.00
项目类别:重点项目
2

无机纳米粒子组装基元的设计及组装体功能的调控

批准号:91027011
批准年份:2010
负责人:唐智勇
学科分类:B0305
资助金额:70.00
项目类别:重大研究计划
3

基于有机-无机纳米粒子界面自组装构筑液滴电学器件

批准号:51903140
批准年份:2019
负责人:杨志杰
学科分类:E0310
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于配位化学原理的纳米材料制备新途径及性质研究

批准号:20001002
批准年份:2000
负责人:孙聆东
学科分类:B0104
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目