锂金属具有高理论比容量和低电化学电位, 是发展高能量密度电池最有吸引力的负极材料之一。然而, 锂金属负极在反复的沉积/剥离过程中, 不可避免地会出现不规则的锂枝晶生长, 这将严重影响锂金属电池的循环寿命和使用安全性。本研究发展了一种简单温和的策略, 在碳纳米管上原位修饰铋纳米颗粒, 并涂覆在商业铜箔表面用作锂金属负极的集流体。研究表明, 原位修饰的铋纳米颗粒可显著促进锂均匀沉积, 抑制锂枝晶生长, 从而提高锂金属电池的电化学性能。在电流密度为1 mA·cm^-2的条件下, 基于Bi@CNT/Cu集流体的锂铜电池循环300圈后库仑效率可稳定在98%。基于Li@Bi@CNT/Cu负极的对称电池可稳定循环1000 h。基于Bi@CNT/Cu集流体的磷酸铁锂(LFP)全电池也获得了优异的电化学性能, 在1C(170 mA·g^-1)倍率下可稳定循环700圈。本研究为抑制锂金属负极枝晶生长提供了新的思路。

近年来, 由于具有较好的近红外区吸收、结构可调等特点, 有机小分子光热剂在生物医药领域展示出广阔的应用前景。然而, 大部分有机小分子光热剂仍面临水溶性较差、生物稳定性不佳、光热转换效率较低等挑战。本研究发展了一种简便的合成方法, 制备了负载Flav7的氧化硅基杂化胶束(FPOMs)用于高效的光热治疗。首先利用嵌段共聚物PS₁₃₂-b-PAA₁₆自组装行为负载疏水近红外有机小分子Flav7得到胶束体系, 进一步引入3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和聚乙二醇(PEG)对上述胶束体系进行结构固定和表面改性得到FPOMs。研究表明, 在808 nm波长激光的激发下, FPOMs展现出优异的光热稳定性和较高的光热转换效率(46.7%)。细胞实验证实FPOMs具有良好的生物相容性和光热毒性, 有望作为一类新型的纳米光热剂用于肿瘤高效安全光热治疗。

本研究发展了一种简便的“原位还原”策略构建负载银簇的硅基杂化纳米颗粒(Ag@SHNPs)。首先利用两亲性嵌段共聚物PS₈₉-b-PAA₁₆自组装行为和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在亲水链段PAA区域的水解缩聚反应形成有机硅胶束杂化纳米结构, 再利用有机硅骨架中丰富的巯基作为还原位点, 原位将银盐转化为银簇, 最终得到负载银簇的硅基杂化纳米颗粒, 并对该杂化纳米颗粒的形貌、结构以及成分组成作了分析。通过测试材料对不同细胞系的毒性验证了其良好的生物相容性。最后以4-巯基苯甲酸(4-MBA)为探针分子, 对硅基杂化颗粒基底的表面增强拉曼散射(SERS)活性进行检测。在532 nm波长的激光激发下, 4-MBA标记的硅基杂化纳米颗粒展示出明显的拉曼信号增强特性, 增强因子约为10⁵。因此, 该硅基杂化基底材料在SERS生物成像和高灵敏检测方面具有潜在的应用前景。

为了开发一种新型的非病毒无机基因载体, 采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMS)和聚乙烯亚胺(PEI)对嵌入型双介孔氧化硅球(EDMSNs)进行改性, 分别得到EDMSNs-NH₂和EDMSNs-PEI, 并比较了两种载体结合和保护pCMV-EGFP-N1质粒(pDNA)的能力及细胞转染性能。利用透射电镜、动态光散射及氮气吸附-脱附实验对材料的颗粒形态, 动力学粒径, Zeta电位及孔结构参数进行表征。结果显示, EDMSNs-NH₂和EDMSNs-PEI均表现出明显的双介孔结构, 形貌为规整的球形且平均动力学粒径分别为343.2和338.9 nm, 表面电位分别为+18和+43 mV。琼脂糖凝胶电泳、CCK-8法及荧光显微镜结果表明, EDMSNs-PEI对pDNA的担载量为8%, 远高于EDMSNs- NH₂(1%)。与PEI和lipofectamine2000相比, EDMSNs-PEI载体展示出更低的细胞毒性。EDMSNs-PEI/pDNA质量比为33 : 1时, EDMSNs-PEI/pDNA对293T细胞的转染效率在72 h达到最大值。因此, 与EDMSNs-NH₂相比, EDMSNs-PEI具有更高的正电位及pDNA担载量, 可作为一类有前景的非病毒无机类基因载体用于重大疾病如恶性胶质瘤的治疗。