山东理工大学材料科学与工程学院，山东 淄博 255000
纳米催化抑菌材料在解决因抗生素滥用导致的细菌耐药性方面具有广阔的应用前景，但其催化效率受限于低的pH值环境(pH = 2.0～5.0)，而实际的细菌微环境pH值相对较高(pH = 6.0～7.0)，这导致大多数材料催化效率有限、杀菌效果不理想。本研究用简单的共沉淀法一步制备了MnSiO3纳米颗粒，采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)等测试手段对样品的形貌、结构和催化性能进行了表征，研究了其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性能。结果表明：非晶态的MnSiO3纳米颗粒在pH值为6.4、7.0的缓冲溶液中，形态从纳米颗粒转变成微米花球；MnSiO3纳米颗粒在较高pH值下具有强催化能力，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出了优异的抑菌性能。因此，可原位形貌转变的MnSiO3材料在抗菌感染的治疗方面具有一定的应用优势。
纳米催化 形貌转变 pH响应 抑菌治疗 nano-catalytic therapy structure transformation pH-ultrasensitive bacterial infection treatment
1 长春理工大学 物理学院 纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室, 吉林 长春 130022
2 佐治亚南方大学 物理与天文系, 佐治亚州 斯泰茨伯勒 30460
本文详细研究了交联剂1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）对石墨烯量子点（GQDs）光学性质的影响及原因。采用水热法制备了GQDs，并与EDC反应得到GQDs/EDC复合物，对GQDs和GQDs/EDC的光谱特性进行研究。使用PBS溶液以及人工胃液样品，研究pH对GQDs/EDC荧光影响规律及作用机理。实验结果表明：GQDs表面缺陷被EDC钝化，使得GQDs的荧光在小于1 min内迅速增强，并在5~20 min内保持稳定；相比单独GQDs，GQDs/EDC的荧光强度显著提升约264倍；pH响应实验表明，在pH值为1.75~4.01及4.01~9.28范围内，GQDs/EDC具有荧光和吸收强度线性响应规律。生物兼容性表明，在25~300 µg/mL样品浓度下，人乳腺癌细胞存活率均大于80%；同时，对人工胃液pH具有较高的检测准确性，其相对标准偏差RSD ≤ 1.10%。EDC介导的荧光增强，使GQDs在检测、传感、成像等领域更具优势。同时，GQDs/EDC灵敏的pH响应特性使其在pH值检测应用中具有良好前景。
石墨烯量子点 EDC 荧光增强 表面钝化 pH响应 graphene quantum dots EDC fluorescence enhancement surface passivation pH response
1 太原科技大学 应用科学学院, 山西 太原 030024
2 福建师范大学物理与能源学院 福建省量子调控与新能源材料重点实验室, 福建 福州 350117
3 山西医科大学 口腔医学院, 山西 太原 030051
碳点(CDs)作为一种新型的零维碳基纳米材料, 由于其优异的荧光性质、良好的生物兼容性、低细胞毒性以及丰富的表面官能团等性质, 在荧光传感和生物医学领域具有巨大的应用潜力。特别是针对肿瘤弱酸性的微环境特点, 设计pH响应型碳点来实现对肿瘤的特异性治疗将尤为重要。本文对近年来基于pH响应型碳点的研究工作进行了系统的调研, 综述了pH响应型碳点的荧光机制及其在pH传感、生物成像及癌症治疗等生物医学领域的应用, 并对pH响应型碳点目前面临的主要挑战以及未来发展的方向进行了展望。
pH响应型碳点 荧光机制 pH传感 生物成像 癌症治疗 pH-responsive carbon dots fluorescence mechanism pH sensing bioimaging cancer treatment
1 吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 清华大学精密仪器系, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
近年来,由柔软和自适应性强的材料组成的智能软体执行器以其高灵活性、生物兼容性和对高负载的机械弹性等一系列优势引起了人们的广泛关注。在各种制造技术中,飞秒激光双光子聚合技术已被证明是一种强有力的工具,促进了智能执行器支持的功能性微机械的发展。利用飞秒激光双光子聚合技术制备了一种基于蛋白质生物材料的对pH刺激响应的微机械,一步实现了蛋白质材料的三维构型和内部交联网络密度的三维分布,通过切换溶液的pH值实现了生物微机械“手臂”的捕捉和释放动作。这种制备策略在面向生物检测、细胞操控的器件研制方面具有广阔的应用前景。
激光技术 飞秒激光 软体执行器 pH响应 蛋白质微纳结构 微机械 中国激光
2021, 48(14): 1402001
1 天津大学化工学院 化学工程联合国家重点实验室, 天津300350
2 深圳大学 化学与环境工程学院, 广东 深圳518037
聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)由于在超分子化学、生物学以及材料科学方面起着非常重要的作用而受到人们的广泛关注。为拓展AIE分子在生物机体的内环境或自然环境中的应用, 水溶性的AIE分子更是受到高度关注。本工作合成了以二氰基二苯乙烯基苯为发光基元、磺酸基为亲水基元的水溶性AIE分子DCS-SO-3, 并对其光物理性能进行了研究。光谱实验结果表明, DCS-SO-3能够以水作为良溶剂, 并伴随着四氢呋喃的加入呈现聚集诱导发光的性质。同时, 由于磺酸基具有可逆结合质子的能力, DCS-SO-3可在酸性环境中结合H+发生质子化, 以DCS-SO3H形式存在; 在碱性环境中脱去质子, 以DCS-SO-3的形式存在。因此, DCS-SO-3是一种具有AIE性质和pH响应性能的新型亲水性材料。
聚集诱导发光 pH响应 二氰基二苯乙烯基苯 酸碱调控 aggregation-induced emission pH-responsive dicyanodistyrylbenzene acid-base regulation
中国科学技术大学工程科学学院, 安徽 合肥 230026
利用双面神结构实现形状转换是一种非常重要的方法。提出了一种通过控制飞秒激光扫描次数在pH敏感的水凝胶中制备形状可调的双面神微柱的方法,并探讨了该方法在信息加密、解密及显示方面的应用。结果表明:通过改变环境的pH值可使微柱表现出可逆的结构变形;激光打印技术的高灵活性使得微柱的空间布局、高度以及弯曲方向都能被灵活地控制,从而实现多种形状可转换的有序图案。
激光技术 飞秒激光 pH响应 双面神微柱 信息加密和解密
