聚合物单链微凝胶的合成与性能

聚合物单链微凝胶的合成与性能

一、高分子单链微凝胶的合成与性质研究(论文文献综述)

王力[1](2020)在《核碱基功能化聚合物的合成与自组装研究》文中研究表明核碱基功能化聚合物是一类由有机主链和核碱基侧链组成的高分子化合物,它具有类似于DNA的分子结构特征和生理特性。另外,化学家还可以通过改变其大分子骨架和核苷单元结构来调控这类聚合物的分子功能。因此,核碱基功能化聚合物的开发与发展引起了科学界的广泛关注。本文中,我们合成制备了三大系列的手性核碱基单体,然后分别通过开环复分解聚合(ROMP)、非环二烯复分解聚合(ADMET)和叠氮-炔烃环加成聚合(CuAAC)制备了光学活性核碱基功能化聚降冰片烯、烯烃桥连寡聚脱氧核苷和异二核苷聚三唑类型的核碱基功能化聚合物。具体研究内容将从以下三个方面展开论述:(1)手性基元可以用来构筑具有双螺旋自组装结构的核碱基功能化聚合物。在本文中,我们分别设计并合成了腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶功能化的光学活性降冰片烯单体,这些单体也可以通过互补的核碱基形成氢键复合物。对所得的单体及其氢键复合物进行开环复分解聚合(ROMP)之后,得到光学活性核碱基功能化聚降冰片烯。通过采用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)检测,可以清晰地观察到光学活性腺嘌呤-胸腺嘧啶功能化聚降冰片烯自组装的双螺旋纳米结构。另外,计算机模拟和2D-NOESY实验结果还表明,这种螺旋的双链聚降冰片烯倾向于形成具有交替的腺嘌呤和胸腺嘧啶单元的共聚物。(2)区域受控制和区域不受控制的聚合模式决定了所制备的核碱基功能化聚合物的自组装形态。在本文中,我们通过非环二烯复分解聚合(ADMET)制备了两种类型的烯烃桥连寡聚脱氧核苷。首先,利用两个烯丙基单元或烯丙基和丙烯酰基单元对手性脱氧胸苷和手性脱氧腺苷的3′-OH和5′-OH进行功能化,得到相应的手性核碱基单体。然后,对制备的手性脱氧核苷单体实施ADMET聚合,分别得到了具有差E/Z选择性且区域不受控制的烯烃桥连寡聚脱氧核苷,和具有E选择性且区域受控制烯烃桥连寡聚脱氧核苷。所制备的这两种具有不同大分子结构的烯烃桥连寡脱氧核苷,分别自组装成球状纳米结构和螺旋丝状纳米结构。(3)具有1,4-区域规则的铜(Ⅰ)催化的[3+2]叠氮-炔烃环加成聚合(CuAAC)可用来制备具有交替核碱基序列的双链核碱基功能化聚合物。在本文中,我们分别设计和合成了两个叠氮-炔基功能化的手性异二核苷单体,它们均可通过自互补的核碱基形成氢键复合物。在对这些复合物进行CuAAC聚合之后,获得了两个具有交替核碱基序列的双链异二核苷聚三唑。通过透射电子显微镜(TEM)观察到,它们均可以自组装成明显的螺旋丝状纳米结构。总之,本文中我们设计并合成了三大系列的手性核碱基单体,并通过对这些手性核碱基单体采用不同的聚合方法获取了一系列的核碱基功能化聚合物。随后,通过2D1H,1H NOESY、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、圆二色光谱(CD)和透射电子显微镜(TEM)等技术手段研究了这些核碱基功能化聚合物的分子结构特征和自组装性质,并阐明了聚合过程中的手性传递和放大机制:当聚合链扩增方向与手性核碱基单体的手性扭转力的方向非同向时,所制备的聚合物自组装成球状纳米结构;当聚合链扩增方向与手性核碱基单体的手性扭转力的方向同向时,所制备的聚合物实现了手性核碱基单体中手性的传递和放大,并自组装成螺旋丝状纳米结构。

句宏宇[2](2020)在《溶剂对原子力显微镜噪声和聚(2-乙基-2-恶唑啉)单链弹性的影响》文中进行了进一步梳理原子力显微镜(AFM)作为一种具有高空间分辨率和力分辨率的工具,在微观表面成像和软物质力学性质研究中发挥了重要作用。AFM中微悬臂的动态特性和多种因素有关,如微悬臂形状、实验环境等。这些因素的改变将对AFM的噪声产生重要影响。基于AFM的单分子力谱(AFM-SMFS)实验是研究高分子单链弹性的有力工具,可以方便地在不同环境中进行实验操作。聚(2-乙基-2-恶唑啉)(PEtOx)具有良好的生物相容性和多种环境响应性,在生物医学等领域体现出了巨大的应用潜力,成为开发新型药物和生物材料的理想平台。同时,PEtOx在亲水性和亲脂性溶剂中体现出广泛的溶解性。本论文研究了不同环境中AFM的噪声,并利用AFM-SMFS实验研究了PEtOx在不同环境中的单链弹性。首先,模拟SMFS的实验过程,计算了SMFS实验中广泛使用的V形微悬臂在高真空、大气和不同粘度液体环境中的噪声,得到了几种典型环境中AFM的噪声以及微悬臂运动速率对噪声的影响。其次,研究了PEtOx在非极性有机溶剂和水环境(去离子水、不同浓度盐溶液和不同p H溶液)中的单链弹性,得到了PEtOx单链弹性和溶液性质之间的关系。基于以上研究,本论文得到了以下几个主要结论:(1)AFM的噪声和其使用环境密切相关。在高真空环境中AFM的微悬臂受到最小的干扰,体现出最小的噪声。和高真空环境相比,在大气环境中微悬臂的噪声有微小增大,在液体环境中微悬臂的噪声显着增大。在相同(相近)运动速率下,去离子水中的噪声约为高真空中噪声的21倍,大气环境中噪声的7倍。(2)在液体环境中,AFM的噪声和液体粘度以及微悬臂运动速率均体现出正相关关系。速率在0.02-0.05μm/s之间有较小的噪声,0.05-0.1μm/s之间噪声存在突跃。此后继续提高速率到5μm/s,噪声仅有小幅增大。液体黏度越大,噪声随速率增大的趋势越显着。(3)PEtOx从非极性有机环境(壬烷)到去离子水环境中,分子构象发生了显着变化,由无规卷曲状态变为伸展状态,在单分子力谱曲线上表现为PEtOx在去离子水环境中有较高的单链焓弹性。(4)PEtOx在水环境中表现出类似聚电解质的性质,单链弹性对盐浓度敏感。通过调节盐(KCl)浓度可以改变PEtOx的单链弹性:在低浓度盐溶液中体现出和去离子水中相同的单链弹性;在中等浓度盐溶液中由于静电屏蔽效应,体现出和壬烷中相同的单链弹性;在高浓度盐溶液中由于电荷反转效应,体现出比去离子水中高的单链焓弹性。(5)PEtOx在水环境中的单链弹性受p H调控,p H≤7时具有较高的单链焓弹性(同去离子水),p H≥8时具有较低的单链焓弹性(同壬烷)。(6)PEtOx在磷酸缓冲液中表现出和壬烷中相同的单链焓弹性,而与去离子水中的结果不同,说明盐浓度及种类是研究PEtOx性质时的重要考虑因素。

刘建宇[3](2020)在《凝血酶适配体的单分子磁镊研究》文中指出凝血酶适配体HD1可以控制凝血酶的活性,调控凝血过程,因有望成为生物无毒的抗栓核酸药物而被广泛关注。在凝血酶适配体HD1基础上,产生的重复序列HD1凝血酶适配体和二价凝血酶适配体(HD1序列与HD22序列串联),有望进一步增强结合效率和拓展应用领域。从单分子水平上对这些凝血酶适配体的行为进行研究,有利于揭示它们的作用机制,为更好的设计核酸药物或传感器提供理论依据。基于磁镊的单分子力谱技术在微小力控制方面具有超强的稳定性,为在长时间尺度下操控和研究核酸与蛋白质的相互作用提供了有力的工具。本论文在第一章中,详细地介绍了磁镊单分子力谱技术,包括磁镊的构造及原理、工作过程和数据的获得与分析、单分子拉伸的获得与判断标准、磁镊力值校正方法。在接下来的章节中以磁镊单分子力谱为主要表征手段,以研究单个凝血酶适配体及其衍生物的高级结构、力学稳定性、折叠动力学和各结构单元的协同工作机制等为目标,开展了以下四方面的工作。在本论文第二章中,利用共价偶联和双指数函数力值校正等方法,构建了基于磁镊的单分子操纵及测量系统,为本论文的研究工作奠定了基础。本章以2700bp双链DNA和八聚GB1蛋白为模型体系,对共价偶联方法、磁镊的力精度和空间分辨率进行验证:共价偶联后体系稳定性明显提高,可以实现对DNA和蛋白质的连续稳定操控;利用双指数函数力值校正法对磁镊力值进行校正,并利用B-S转变和八聚GB1蛋白解折叠指纹谱证明体系构建与校正的准确性;同时利用力学指纹谱证明磁镊空间分辨率的准确性;通过检测GB1蛋白质的折叠/解折叠过程,证明磁镊系统在微小力操控方面的优势。在论文第三章中,分别以HD1单体和HD1二倍体为模型体系,研究了凝血酶适配体折叠/解折叠过程,并且首次发现了棒状凝血酶适配体。本章首先将两段dsDNA把手与HD1单体和HD1二倍体相连构建了dsDNA-ssDNA-dsDNA体系。通过对比HD1单体和HD1二倍体的单分子解折叠方式,首次发现二倍体HD1凝血酶适配体中的“棒状适配体”结构,而且凝血酶的存在有利于棒状适配体结构的形成。另外,利用磁镊对HD1单体孵育时间-折叠概率关系的研究表明,HD1结构的折叠速率体现出类似对数增长的特征:在0-30 s内快速增长;30 s后增长速度逐渐变缓,60 s后折叠概率趋近于饱和。在论文第四章中,以重复序列HD1为模型体系,研究了拷贝数、间隔基长度和凝血酶对棒状适配体结构的影响。首先本章发展了换酶滚环扩增合成法(PC-RCA),合成了在5’和3’末端都具有活性官能团的长单链重复序列DNA。通过长单链重复序列HD1的磁镊力谱与原子力显微镜成像实验进一步证明了重复序列HD1中“棒状适配体”结构的存在。重复序列中出现了尺寸较大的棒状凝血酶适配体,这一现象可能用于解释人体内重复序列拷贝数异常疾病(例如亨廷顿病等)的病因;间隔基的增长能够赋予重复单元间更大的自由度,进而提高了棒状凝血酶适配体形成的概率,且没有影响其力学稳定性;凝血酶能够与棒状凝血酶适配体结合,并会促进棒状适配体的形成。在论文第五章中,以核酸药物HD1-T15-HD22为模型体系,研究了核酸药物中两个结构域典型的协同工作机制和失效机制。本章将两段dsDNA把手与HD1-T15-HD22相连构建了dsDNA-ssDNA(HD1-T15-HD22)-dsDNA体系。利用单分子力谱研究了核酸药物两个结构域的形成与破坏过程,并通过HD1和HD22完全解链长度的差异对各组分的动力学行为进行区分。在此基础上,本文进一步研究了该药物中两个结构域与靶蛋白凝血酶的典型协同工作与失效机制。为研究高性能抗血栓核酸药物的设计与优化提供了理论依据,并开创了一种新的研究核酸药物与靶标(小分子/蛋白/病毒等)相互作用的普适方法。

丁栋[4](2020)在《聚(烯丙基胺)与聚二烯丙基二甲基氯化铵的单分子力谱研究》文中研究指明氢键与静电力等非共价作用在分子内以及分子间起着不可忽视的作用,由于它们的存在,才能构造出巧妙多彩的大自然,才能维持各种生命活动。由于这些作用比较微弱,对它们的研究大都只能从宏观层面对其定性,科学家们一直没有停止对其微观本质的探索。随着原子力显微镜等纳米检测技术的发展,我们将逐步揭开微观世界的神秘面纱。本学位论文依托原子力显微镜,使用单分子力谱技术对聚(烯丙基胺)(PAA)与聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)进行研究,以在单分子层面上探究氢键、静电作用以及高分子在固/液界面的吸附行为。第1章主要介绍了本论文的研究手段与理论基础,以及研究所具有的重要意义。首先对单分子力谱技术的工作原理进行介绍,并描述了研究高分子单链弹性的三种理论模型,随后通过介绍单分子力谱技术的应用实例来使人更好地理解这种研究手段。此章节详细介绍了论文的理论基础,氢键理论与聚电解质理论,并且说明了此项研究的重要意义。第2章中主要对PAA的分子内氢键展开研究。首先,在氢键破坏剂DMSO中对PAA进行拉伸,并通过QM-FRC模型进行拟合,得到PAA的本征弹性。随后在高真空环境中,排除了溶剂与静电作用的影响,测量出PAA的分子内氢键强度为5.68±0.05 k J/mol。在壬烷中,由于范德华力与溶剂分子的热运动,分子内氢键强度被大大削弱,其强度只有1.93±0.05 k J/mol。在壬烷、辛烷与辛苯三种不用尺寸的非极性有机溶剂中进行拉伸实验发现,在一定范围内PAA的分子内氢键不受溶剂尺寸的影响。通过速率依赖实验表明,拉伸过程中PAA的分子内氢键处于断裂与生成的平衡状态,在单分子力谱实验的速率范围内,拉伸速率不会影响PAA的分子内氢键。最后,我们设计了一种基于分子内氢键的溶剂诱导型分子机器,能将化学能转化为机械能,并且我们对其性能进行了探究。第3章中主要研究PAA分子在溶液中的力学行为。在去离子水、8 mol/L的尿素溶液以及PBS缓冲液中对PAA进行单分子力谱实验。大多数情况下PAA在水中会呈“平躺”吸附构象,少数情况为“链尾”形态。在水中,由于氢键的作用,PAA分子侧链之间会形成水桥结构,当对高分子进行拉伸的过程中,水桥断裂,水分子发生重新排列,影响了分子的熵弹性,水重排消耗的能量为6.3±0.05 k J/mol。PAA分子在水中,侧链上的氨基发生质子化,使PAA分子带正电荷,由于高分子重复单元之间的电荷排斥作用,会使高分子链变得更加舒展,影响了分子的焓弹性。PBS缓冲液中的盐离子能够将重复单元之间的电荷屏蔽,消除静电力对高分子单链弹性的影响。PAA在KOH中的实验表明,氢氧根离子能够破坏PAA侧链间的水桥结构,并且能够通过对铵根离子的去质子化,消除重复单元之间静电作用,使PAA表现出与中性高分子相同的性质。第4章中研究了PDDA在固/液界面的吸附行为,并设计了通过单分子力谱技术测量高分子的分子量与轮廓长度的方法。将PDDA通过静电作用吸附在硅烷化石英表面带负电的缺陷区域,测量其脱附力大小为82.0 p N。通过单分子力谱实验得到的PDDA的轮廓长度为388±153 nm,与其理论轮廓长度相近,并且通过单分子力谱技术得到的分子量与凝胶渗透色谱(GPC)测得的分子量相近,单分子力谱技术可以成为测量高分子轮廓长度与分子量的方法。将PDDA在不同浓度的KCl中进行吸附,通过统计单分子力谱实验中抓取到分子的概率得出,KCl的浓度会影响PDDA在硅烷化石英表面的吸附。KCl的加入能够使PDDA分子的构象发生塌缩,从而使吸附量增加。

曹天阳[5](2020)在《DNA超分子水凝胶力学性能与结构的关系及其应用》文中研究说明细胞外基质是细胞生存的三维环境,水凝胶具有和细胞外基质相似的理化性质,可以为细胞提供力学支撑、营养供给等。DNA超分子水凝胶因为序列精确可控、力学强度可调、生物相容性好、通透性高等优点,被广泛用于细胞培养等领域。在DNA超分子水凝胶的各种性质中,力学性质尤为重要,对其调控手段及机理的理解仍需加深。本文围绕DNA超分子水凝胶力学性质,在水凝胶力学强度调控、骨架刚性对水凝胶力学性质影响机制、双网络水凝胶在细胞三维成像中的应用三方面展开研究。首先,我们将核酸适配体整合到DNA三维网络骨架中,设计并构筑了具有ATP响应性的DNA超分子水凝胶。通过向水凝胶体系中加入ATP分子与适配体片段特异性结合,可以原位增强DNA超分子水凝胶的力学强度。该水凝胶的强度对ATP浓度呈现明显的依赖性。加入适配体的全互补单链可以继续增加水凝胶力学强度。因此,我们成功实现了DNA超分子水凝胶力学强度的原位三阶段调控。同时,通过三个阶段对比,我们发现骨架刚性是影响水凝胶力学强度的重要因素。随后,我们采用基于动态光散射的微流变方法研究了不同刚性骨架体系DNA水凝胶力学性质及影响机理。结果表明,刚性骨架体系在降温时黏度增加,探针颗粒扩散受限,样品成胶过程明确;而柔性骨架体系降温出现黏度降低现象。通过计算反应过程能量变化,并结合粗粒化模型模拟,我们发现柔性骨架体系中有环状结构形成,降低结合价,使体系形成了团簇流体。由此,我们明确了骨架刚性对成胶过程及力学性质的影响机理。最后,针对DNA超分子水凝胶用于三维细胞培养后在原位染色和成像过程中出现的崩溃问题,我们提出了在DNA超分子水凝胶中通过原位聚合法构筑共价交联第二网络的策略。通过优化聚丙烯酰胺/甲叉双丙烯酰胺交联比并进行原位聚合,我们成功构筑了DNA-聚丙烯酰胺双网络水凝胶。实验表明,双网络水凝胶的力学强度增强,具有良好的稳定性。在DNA超分子水凝胶中完成三维细胞培养后,再扩散入单体聚合,构筑共价第二网络,我们成功实现了原位的细胞固定、染色与三维成像。

王鹏[6](2020)在《基于生物大分子协同组装的生物材料合成与功能研究》文中研究表明生物材料是一类用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的新型材料,其本身不是药物,通过与生物系统直接结合和相互作用发挥作用。生物材料主要应用医学、生物学、材料科学等学科原理针对性的用于解决某种因疾病或损伤造成的功能缺陷,其作用是药物不能替代的。随着现代医疗水平的蓬勃发展以及生产方式的进步,人类社会对生物材料的需求与日俱增,并且对其要求也越来越高,这也促使生物材料的发展向着更加绿色、环保、高效的方向发展。生物材料涵盖领域宽,涉及学科广,根据不同标准可以分为多种类型。天然高分子材料以其显着的可再生性、良好的相容性以及可降解性深受青睐。以天然高分子为基础的生物材料的开发,探索其应用于组织工程与再生医学领域的可能性,为生物材料产品的开发和利用,具有重要的科学意义和现实意义。丝胶蛋白(Silk sericin,SS)作为一种天然高分子,具有良好的亲水性、可降解性、抗氧化性以及生物相容性,是开发蛋白质生物材料的理想资源。长期以来,丝胶一直作为蚕丝脱胶过程的废弃物,迄今为止,国内外科研工作者已经进行了广泛的尝试来改性丝胶,包括将丝胶蛋白与天然纤维、大分子和纳米材料进行交联、共混或复合以提升丝胶的力学性能,然而其作为生物材料的应用才刚刚起步;纤维素作为自然界中含量最丰富的的天然高分子,是地球上储量较为丰富的多糖原料之一。纤维素具有良好的生物相容性、可降解性、无毒无害等优点。羧甲基纤维素是纤维素的衍生物,可溶于水,具有良好的分散、乳化、粘合、增稠等特点,已被广泛应用于食品、涂料、造纸、医药、纺织等领域。在传统的概念中,学者们强调DNA是遗传信息的载体,但将DNA作为可组装的功能性材料已悄然兴起。与其他大分子相比,DNA拥有多种独特的优势,稳定性、可寻址性、程序性,使得DNA作为可控组装基元推开了功能性材料的大门。本研究发展了基于丝胶、羧甲基纤维素和DNA的生物自组装材料,并取得了如下研究成果:1.基于共价交联的纤维素增塑丝胶复合薄膜的制备及应用研究通过高碘酸选择性的打开葡萄糖吡喃环C2、C3位的单键并将两个碳原子上的羟基氧化为醛基,制备了醛基含量36.52%±0.63%的双醛羧甲基纤维素。双醛羧甲基纤维素具有良好的反应活性,可以与丝胶蛋白中的氨基发生席夫碱反应偶联。通过溶液浇铸延流法,我们制备得到了双醛羧甲基纤维素增塑丝胶蛋白复合膜。对复合膜的交联度、力学性能、亲水性进行评估,结果表明复合膜的交联度会随加入双醛羧甲基纤维素含量的增加而提高;加入占比为12%的双醛羧甲基纤维素时,复合膜呈综合最优力学性能,适度的亲水性,保水能力强。通过对复合膜截面的扫描电镜观察发现,加入的双醛羧甲基纤维素颗粒分散于丝胶蛋白中。随着双醛羧甲基纤维素含量的增加,颗粒密度增大。血液相容性实验结果显示丝胶蛋白具有良好的血液相容性,双醛羧甲基纤维素的加入进一步提高了丝胶复合膜的血液相容性。细胞相容性实验表明在不同处理时间,与对照组相比,丝胶复合膜上的细胞可以正常增殖,具有良好的细胞相容性。2.基于金属有机框架的纤维素生物传感器的制备及其应用研究通过正交实验利用羧甲基纤维素中质子化的羟基将溶液中的银离子还原为纳米银,得到羧甲基纤维素框架的纳米银溶胶。作为还原剂,增加羧甲基纤维素的用量促进了纳米银的合成。增加pH使得羧甲基纤维素去离子化,提高了羧甲基纤维素螯合纳米银的能力,同样促进了纳米银的合成。温度的提高增加了反应活化能,提高了反应平衡常数,加快反应速度,促进了纳米银的合成。增加硝酸银用量也会促进纳米银合成。利用巯基与纳米银发生螯合反应,二者相互作用导致纳米银在可见光区的吸收发生改变。由于等离子共振效应,羧甲基纤维素使得硝酸银-半胱氨酸溶液颜色发生改变,从而达到选择性检测半胱氨酸的目的。3.动态DNA水凝胶的制备及潜在应用研究自主设计HG-1A、HG-2A、A8、2Ac四条DNA单链,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳调节HG-1A与HG-2A比例,使其以2:1的摩尔比完成自组装。圆二色光谱实验分析证明,当缓冲液pH从8.0改变至5.0时,DNA链的摩尔椭圆度降低,波峰右移,表明pH 5.0时,HG-2A链发生C-C+配对,电子云叠加,形成了i-motif结构。流变实验表明,所制备的DNA凝胶具有较好的力学性能,并具有良好的pH响应性,其力学性能随pH的改变而改变。向体系中加入A8链后,HG-1A链中-TTTTTTTT-结构经互补配对形成双螺旋结构,增大了体系的力学性能。加入2Ac链后,HG-2A中部分碱基与2Ac碱基互补配对,使i-motif结构域失去对pH的响应能力,证明DNA凝胶的pH响应单元为i-motif区域。

李涛[7](2020)在《智能水凝胶的多场耦合大变形行为研究》文中认为智能响应型水凝胶是一种典型的智能软材料。它可以被认为是处于富水环境中的亲水聚合物三维高分子网络结构与水分子相互结合形成的稳定体系。当智能响应型水凝胶处于耦合多物理场环境中时,化学场、温度场等外界场变量的刺激可引起这种材料的大变形行为;另一方面,力学载荷的作用会对水凝胶内部物理场产生影响。智能水凝胶的这种多物理场耦合行为是水凝胶智能性的一种典型体现方式,也是水凝胶在生物医药、柔性电子、智能结构等领域应用的基础。本文着眼于智能水凝胶在热-化-力学耦合场中的大变形响应行为,推导了混合形式的水凝胶化学-力学耦合自由能;针对水凝胶器件在大变形过程中发生的相变、屈曲等现象进行了研究;设计并制备了具有智能响应性的水凝胶超材料。本文的主要研究内容如下。(1)建立了一种考虑水凝胶网络结构以及网络链段在变形过程中统计力学性质演变的静态平衡模型。针对聚电解质水凝胶,统筹考虑构成水凝胶的三维高分子网络的微观结构以及滑动链段的缠结效应对水凝胶宏观化学-力学耦合性能的影响,以及水凝胶在发生超大变形过程中凝胶高分子网络链段高斯性的转变,构造了新的自由能密度函数,建立了聚电解质温敏水凝胶的静态平衡模型。采用解析方法分析了微结构参数对水凝胶溶胀行为的影响规律。计算结果表明,网络链段的微观结构对聚电解质水凝胶的宏观力学行为有重要影响。(2)开发了智能水凝胶材料与器件化学-力学耦合非均匀超大变形分析的数值计算方法。在得到水凝胶自由能的基础上,基于ABAQUS有限元软件平台,利用用户程序将自由能嵌入到软件中,开发了相应的智能水凝胶化学-力学耦合超大变形数值计算方法。通过开发的数值方法,模拟了几种智能水凝胶结构与器件在化学-力学耦合场中的非均匀大变形行为。(3)推导得到了温敏水凝胶相变温度区间的解析解,以此为基础,开发了求解水凝胶精确相变温度的计算程序。针对温敏水凝胶,利用本文推导的智能水凝胶化学-力学耦合自由能函数,通过解析法求解了水凝胶的相变温度区间。针对特定温敏凝胶,通过与传统实验方法测量得到的相变温度进行对比,证明了所得解的正确性。通过将水凝胶相变过程中的稳态与自由能建立联系,利用编程手段,计算了水凝胶的精确相变温度,探讨了凝胶微结构参数对相变温度的影响。在有限元平台模拟了水凝胶相变过程中的双稳态现象。(4)研究了不同形式的智能水凝胶薄膜结构的屈曲失稳问题。首先,求解得到了典型水凝胶/弹性基体结构在化学-力学耦合场中发生无脱层表面屈曲临界条件的解析解,探讨了水凝胶微观结构对于宏观屈曲现象的影响。之后利用数值方法,对二维/三维水凝胶薄膜结构发生屈曲的模态进行了模拟,讨论了结构参数与材料参数对于屈曲的形貌的影响。最后,利用有限元模拟的方法模拟了带孔水凝胶薄膜发生屈曲时产生的分叉现象。(5)将水凝胶智能响应性与4D打印手性超材料的变形机理相结合,设计并制备了具有负溶胀效应的超材料;利用实验与数值方法对其变形行为进行了研究。这种超材料利用4D打印复合结构的变形特性,将水凝胶的溶胀变形转化为柔性韧带的弯曲变形,从而使超材料的整体体积减小。通过外部溶液化学信号激励,超材料可以获得大的、可调节的有效负溶胀行为,并具有理想的各向同性特征。基于实验数据和有限元模型,通过调整材料参数和结构参数,可以实现超材料的功能定制,以产生理想的负溶胀变形。本文工作有助于理解和解释智能响应型水凝胶在耦合场中发生大变形的机理,预测智能水凝胶结构的耦合变形行为,指导智能水凝胶的制备和应用。所发展的数值仿真平台对具有复杂结构的智能柔性器件和装置的设计及优化也具有重要的应用价值。

徐雪梅[8](2019)在《高分子修饰的DNA纳米结构研究》文中认为DNA纳米技术作为一种新兴的纳米材料合成技术,极大地促进了纳米科学与生物材料领域的融合。随着DNA折纸术(DNA origami)的发展,各种复杂的二维、三维DNA纳米结构被制备出来。这些纳米结构的合成表明此技术可以在纳米尺度进行精确的调控。目前,基于DNA分子的易修饰、可寻址和极好的生物相容性,DNA纳米结构已经在材料及生物领域得到了广泛的应用。例如,在DNA分子上修饰疏水性分子诱导DNA纳米结构的组装;以DNA纳米结构为纳米金和抗癌药物的载体实现光热及化疗的协同作用等,使其具有巨大的潜力可以实现临床应用。然而,DNA分子也有相对的不稳定性,例如生理环境中的DNA酶可以快速降解外来的DNA纳米结构。基于此,我们考虑将正电性的高分子和DNA纳米材料结合,利用高分子的修饰对DNA纳米材料进行改性。我们将从稳定性、细胞摄取率等方面对高分子修饰的DNA纳米材料进行研究,为解决DNA纳米结构在生理溶液中稳定性不高、细胞摄取率较低等在生物医学应用中的瓶颈问题提供新的策略,从而进一步推动生物医用DNA纳米材料的发展。具体而言,本文将研究DNA折纸结构与蛋白质高分子及其它合成高分子的相互作用,以及高分子修饰后的DNA纳米结构的稳定性、细胞摄取率等。主要包括以下内容:(1)首先,我们构建了带正电的蛋白质保护的DNA纳米结构。当DNA纳米结构与带正电的蛋白质混合,由于静电吸附,蛋白质会吸附在DNA折纸结构上形成一层包裹外壳。蛋白质外壳保护DNA纳米结构不被DNA酶降解,并在低盐浓度及酸性条件下具有更高的稳定性。而且,正电荷包裹的DNA折纸结构比未包裹结构具有更高的细胞摄取效率。(2)其次,利用原子转移自由基聚合(ATRP)反应在DNA纳米结构表面原位修饰高分子。在DNA折纸表面的特定位置修饰引发剂分子,原位引发ATRP反应,得到表面高分子修饰的DNA纳米结构。高密度修饰的高分子层可以保护DNA结构不被DNA酶降解。此外,在高分子保护的纳米空腔内修饰G-四链体催化中心,催化多巴胺的原位聚合,实现高分子保护的DNA纳米反应器的构建。(3)最后,为了可控地构建正电性高分子修饰的DNA纳米结构,提高其进入细胞的效率的同时保留其可修饰、可寻址等功能,我们通过光响应转换策略实现正电性高分子在DNA纳米结构上的可控修饰。在DNA折纸片表面预先设计的位置原位引发光响应单体分子的ATRP反应,在特定区域生长出光响应性高分子。在紫外光照下,高分子脱去保护基团暴露出带正电的氨基,形成区域性的带正电的高分子。高度密集的氨基改变了DNA结构本身的电性,有效地提高其细胞摄取率。

李亚威[9](2019)在《单分子链聚苯乙烯的制备及其玻璃化转变行为的研究》文中提出随着纳米技术的快速发展,聚合物纳米材料引起了人们的广泛关注,已成为材料研究的热点。聚合物纳米材料的性能取决于其分子运动行为。聚合物单链颗粒是聚合物体系所能提供的最小颗粒,也是纳米受限的极限状态。研究聚合单链凝聚态有助于我们从一种新角度深刻认识高分子材料的结构、形态及各种力学性质,帮助我们从分子水平上理解聚合物分子运动,为纳米器件的制备以及高性能纳米材料的开发提供理论指导和技术支持。但目前开展的相关实验研究屈指可数,一个重要原因是高分子单链样品的制备与表征困难,制约了其实验与理论研究的发展。本文利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在超低引发剂密度的功能化基底表面制备了不同分子量的聚苯乙烯(PS)单链样品。通过在反应溶液中加入自由引发剂以获得自由的PS分子,对单链PS的分子量进行估算。利用原子力显微镜(AFM)的定量纳米力学性能成像测量模式(PeakForce QNM)结合原位升温技术,监测升温过程中单链PS颗粒粘附力的变化(其转折点与玻璃化转变温度相关)以研究其玻璃化转变行为。以不同厚度的聚苯乙烯(PS)薄膜为研究对象,通过椭圆偏振光谱仪对该方法的可行性进行了验证。此外,还研究了单链PS颗粒玻璃化转变温度的分子量依赖性。得到主要结论如下:(1)发展了一种在基底表面合成高分子单链的新方法。利用四丁基氟化铵(TBAF)切断引发剂与基底之间的Si-O键,将引发剂从基底表面“切除”,增加反应时间以降低基底表面引发剂含量。利用SI-ATRP在超低引发剂基底表面接枝PS单分子链,控制聚合反应的时间合成了不同分子量的PS单链。随着反应时间由3 h增加到28 h,分子量由8 kg/mol增大到123 kg/mol,单链PS颗粒由3 nm增大到8 nm。(2)在升温过程相同的情况下,由PeakForce QNM模式通过粘附力转变点确定的PS薄膜的Tg与椭圆偏振光谱仪法测得的结果相吻合。PeakForce QNM模式的粘附力测量技术是表征单链Tg的有效手段。(3)当分子量高于缠结分子量之后,单链PS颗粒的Tg为74℃,且不依赖于其分子量和颗粒的尺寸。低于缠结分子量的单链颗粒(8 kg/mol)的Tg为68℃。与相应的本体Tg相比,单链PS颗粒Tg的分子量依赖性较弱。这可能是由于在相同质量本体聚合物中,具有高迁移率分子链端基的含量随着分子量的增大而减小。而每个单链颗粒中只有一个端基,端基数目不随分子量变化。从而减弱了分子量对单链Tg的影响。(4)尺度相当的情况下,单链PS颗粒(初始高度为7.8 nm)的Tg(74℃)远高于PS薄膜(厚度为8.5 nm)的Tg(45℃)。这可能是由于单链PS颗粒与PS薄膜中分子链构象不同,导致单链颗粒的凝聚缠结密度高于薄膜。

邵昱[10](2018)在《基于DNA超分子水凝胶生物医学应用初步研究》文中认为细胞外基质作为细胞居住的场所,能结合多种生长因子,给细胞提供众多生物信号并调控细胞的行为。因此,细胞外基质对细胞的基本生理活动、组织器官形态的发生以及维持成体结构与功能完善等生命活动具有重要的意义。目前,自组装、相分离、电纺丝、化学交联等多种方法被用来体外构建和模拟天然细胞外基质的功能。基于DNA的可设计和动态可逆的性质,本文利用DNA超分子水凝胶体系构建了生物响应性的细胞微环境,并探究其在神经干细胞分化、脊髓损伤修复、肿瘤免疫治疗三方面的生物医学应用。首先,基于DNA理性化设计,在保持化学组成及网络拓扑结构相同的情况下,我们利用调换粘性末端碱基的相对位置形成错配的策略,DNA超分子水凝胶的力学强度实现了从118 Pa到1040 Pa精确调控。将DNA超分子水凝胶用于三维培养神经干细胞,表现出良好的生物相容性;通过优化实验条件,在力学强度分别为118 Pa和1040 Pa的DNA水凝胶中,神经干细胞分化为不同比例的神经元和少突胶质细胞类型。因而,我们证明了材料的力学信号可以调控神经干细胞分化的方向。其次,本文构建了大鼠脊髓全横断损伤模型,将DNA水凝胶与神经干细胞的复合物移植到损伤部位,利用运动学评分、神经电生理、免疫组化以及基因水平等方法研究对脊髓修复的影响。实验表明,DNA水凝胶能够抑制炎症因子和凋亡因子的分泌,促进神经功能相关基因的表达,改善了损伤部位的微环境。因而,DNA水凝胶能够有效促进神经元的再生和大鼠运动功能的恢复。最后,本文成功地构建了可注射的DNA超分子水凝胶疫苗体系。利用DNA的静电相互作用,多肽疫苗和CpG免疫刺激剂可均匀有效地负载在DNA水凝胶网络中。实验证明,将组装的水凝胶疫苗皮下或腹腔注射到小鼠体内,DNA水凝胶疫苗能够招募和活化巨噬细胞并产生强烈的免疫反应,荷瘤小鼠的肿瘤得到显着地抑制并延长了小鼠的存活时间。综上所述,本文利用自组装的方法构建和模拟了天然细胞微环境的功能,这类DNA超分子水凝胶体系预期为生物医学应用提供新的研究平台。

二、高分子单链微凝胶的合成与性质研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高分子单链微凝胶的合成与性质研究(论文提纲范文)

(1)核碱基功能化聚合物的合成与自组装研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
常用缩略词对照表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 核碱基功能化聚合物的概述
        1.2.1 活性可控自由基聚合制备的核碱基功能化聚合物
        1.2.2 烯烃易位聚合制备的核碱基功能化聚合物
        1.2.3 内酯开环聚合制备的核碱基功能化聚合物
        1.2.4 叠氮-炔烃环加成聚合制备的核碱基功能化聚合物
        1.2.5 先聚合后修饰制备的核碱基功能化聚合物
        1.2.6 其它聚合方法制备的核碱基功能化聚合物
    1.3 核碱基功能化聚合物的应用研究
        1.3.1 核碱基功能化聚合物在制备水凝胶方面的应用
        1.3.2 核碱基功能化聚合物在DNA传递和药物传递方面的应用
        1.3.3 核碱基功能化聚合物在制备自修复材料方面的应用
        1.3.4 核碱基功能化聚合物在制备强力超分子粘合剂方面的应用
    1.4 总结
    1.5 选题依据及主要内容
第二章 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的合成与自组装
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 实验仪器及测试条件
        2.2.3 核碱基功能化的手性降冰片烯单体的合成及表征
        2.2.4 单体之间的氢键识别作用
        2.2.5 Job’s曲线
        2.2.6 单体的紫外吸收光谱的分析
        2.2.7 单体的圆二色光谱的分析
        2.2.8 氢键复合物的变温核磁实验分析
        2.2.9 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的合成及表征
        2.2.10 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的分子量的分析
        2.2.11 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的变温紫外吸收光谱的分析
        2.2.12 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的变温圆二色光谱的分析
        2.2.13 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的二维核磁的分析
        2.2.14 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的变温核磁的分析
        2.2.15 基于Benesi-Hildebrand模型的核磁滴定实验
        2.2.16 光学活性核碱基功能化聚降冰片烯的透射电子显微镜的分析
        2.2.17 PN-AT的计算仿真实验
    2.3 总结
第三章 烯烃桥连寡聚脱氧核苷的合成与自组装研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 实验仪器及测试条件
        3.2.3 烯丙基和丙烯酰基功能化的手性脱氧核苷单体的合成及表征
        3.2.4 单体之间的氢键识别作用
        3.2.5 基于Benesi-Hildebrand模型的核磁滴定实验
        3.2.6 烯烃桥连寡聚脱氧核苷的合成及表征
        3.2.7 烯烃桥连寡聚脱氧核苷的分子量的分析
        3.2.8 烯烃桥连寡聚脱氧核苷的紫外吸收光谱的分析
        3.2.9 烯烃桥连寡聚脱氧核苷的变温紫外吸收光谱的分析
        3.2.10 烯烃桥连寡聚脱氧核苷的变温圆二色光谱的分析
        3.2.11 烯烃桥连寡聚脱氧核苷的透射电子显微镜的分析
        3.2.12 OANA-3在水中的透射电子显微镜的分析
        3.2.13 OANA-1的模板聚合实验
    3.3 总结
第四章 交替异二核苷聚三唑的合成与自组装
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品
        4.2.2 实验仪器及测试条件
        4.2.3 叠氮-炔丙基功能化的手性脱氧核苷单体的合成及表征
        4.2.4 单体之间的氢键识别作用
        4.2.5 单体的紫外吸收光谱的分析
        4.2.6 单体的圆二色光谱的分析
        4.2.7 交替异二核苷聚三唑的合成及表征
        4.2.8 交替异二核苷聚三唑的分子量的分析
        4.2.9 交替异二核苷聚三唑的变温紫外吸收光谱的分析
        4.2.10 交替异二核苷聚三唑的变温圆二色光谱的分析
        4.2.11 交替异二核苷聚三唑的氢键识别作用
        4.2.12 基于Benesi-Hildebrand模型的核磁滴定实验
        4.2.13 交替异二核苷聚三唑的透射电子显微镜的分析
    4.3 总结
第五章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
博士期间的研究成果

(2)溶剂对原子力显微镜噪声和聚(2-乙基-2-恶唑啉)单链弹性的影响(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 聚(2-乙基-2-恶唑啉)的结构和性质
        1.2.1 聚(2-乙基-2恶唑啉)的溶解性
        1.2.2 聚(2-乙基-2恶唑啉)的酸碱性
        1.2.3 聚(2-乙基-2恶唑啉)的链柔顺性
    1.3 聚(2-乙基-2-恶唑啉)的应用
    1.4 单分子力谱
        1.4.1 原子力显微镜
        1.4.2 原子力显微镜微悬臂的特性
        1.4.3 基于原子力显微镜的单分子力谱技术
    1.5 基于原子力显微镜的单分子力谱技术的应用
        1.5.1 生物大分子力学性质的研究
        1.5.2 合成高分子力学性质的研究
        1.5.3 无机高分子力学性质的研究
        1.5.4 化学键力学性质的研究
    1.6 本文研究思路及选题意义
第2章 V形微悬臂在不同环境中的噪声
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 仪器与材料
        2.2.2 AFM噪声测量
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 AFM在大气和去离子水环境中的噪声
        2.3.2 AFM在高真空环境中的噪声
        2.3.3 AFM在不同粘度液体中的噪声
    2.4 本章小结
第3章 PEtOx在水环境中的单链弹性
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器与材料
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 单分子力谱实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PEtOx的本征弹性
        3.3.2 PEtOx与其它高分子单链弹性的比较
        3.3.3 PEtOx在去离子水中的单链弹性
        3.3.4 PEtOx在 KCl溶液中的单链弹性
        3.3.5 PEtOx在不同pH溶液中的单链弹性
    3.4 本章小结
结论
研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果

(3)凝血酶适配体的单分子磁镊研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 核酸适配体
        1.1.1 适配体背景介绍与应用展望
        1.1.2 凝血酶适配体的产生、发展与应用
        1.1.3 重复序列DNA与凝血酶适配体
    1.2 基于原子力显微镜的成像及力谱技术
        1.2.1 基于原子力显微镜的成像技术
        1.2.2 基于原子力显微镜的单分子力谱技术
    1.3 磁镊
        1.3.1 磁镊构造及原理
        1.3.2 磁镊工作过程及数据的获得
        1.3.3 磁镊数据的分析
        1.3.4 往复拉伸模式
        1.3.5 单分子拉伸实验的获得和判断标准
        1.3.6 磁镊力的计算
        1.3.7 双指数函数力校正法的介绍与使用
    1.4 本论文的研究思路
    参考文献
第2章 单分子磁镊实验方法与力值校正
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 双链DNA的制备
        2.2.3 基于磁镊的dsDNA和(GB1)8蛋白质体系的构建
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 双链DNA合成的表征
        2.3.2 dsDNA的单分子磁镊拉伸
        2.3.3 dsDNA的单分子磁镊力值校正
        2.3.4 (GB1)8蛋白质的单分子磁镊拉伸与力值校正
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 单体和二倍体HD1 的单分子磁镊研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 Biotin-dsDNA-NH2的制备
        3.2.3 双链DNA把手的制备
        3.2.4 单体和二倍体HD1与DNA把手的连接
        3.2.5 单体和二倍体HD1 单分子磁镊研究的构建
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 双链Biotin-dsDNA-NH2的表征
        3.3.2 双链DNA把手的表征
        3.3.3 单体和二倍体HD1与DNA把手的连接
        3.3.4 单体HD1 的折叠概率研究
        3.3.5 单体和二倍体HD1 的解折叠研究与棒状结构的发现
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 重复序列HD1 的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 换酶滚环扩增(PC-RCA)合成法
        4.2.3 圆二色谱CD
        4.2.4 显微镜读数法
        4.2.5 重复序列HD1 单分子磁镊体系的构建
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 换酶滚环扩增(PC-RCA)合成法的表征
        4.3.2 重复序列HD1 单分子磁镊解折叠研究
        4.3.3 重复序列HD1 解折叠的影响因素
        4.3.4 AFM和 CD对重复序列HD1 中棒状适配体结构的表征
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 核酸药物二价凝血酶适配体的单分子磁镊研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂与仪器
        5.2.2 Biotin-dsDNA-NH_2的制备
        5.2.3 双链DNA把手的制备
        5.2.4 核酸药物HD1-T_(15)-HD22 与把手DNA的连接
        5.2.5 核酸药物HD1-T_(15)-HD22 单分子磁镊体系的构建
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 核酸药物HD1-T_(15)-HD22 与把手DNA的连接表征
        5.3.2 核酸药物HD1-T_(15)-HD22 的解折叠与折叠研究
        5.3.3 核酸药物HD1-T_(15)-HD22 与凝血酶的协同相互作用
    5.4 本章小结
    参考文献
总结与展望
作者简介
在学期间所取得的科研成果
致谢

(4)聚(烯丙基胺)与聚二烯丙基二甲基氯化铵的单分子力谱研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 单分子力谱技术
        1.2.1 原子力显微镜
        1.2.2 基于原子力显微镜的单分子力谱技术
        1.2.3 单分子拉伸实验及判断依据
        1.2.4 典型的理论模型
    1.3 单分子力谱技术的应用
        1.3.1 高分子的单链行为
        1.3.2 生物大分子的结构稳定性
        1.3.3 非键合作用的测量
        1.3.4 高分子结构的确定
    1.4 氢键
        1.4.1 氢键的发现
        1.4.2 氢键的性质与特点
        1.4.3 氢键的类型
        1.4.4 氢键的作用
    1.5 聚电解质溶液
    1.6 选题意义及研究工作
        1.6.1 选题意义
        1.6.2 研究工作
第2章 聚(烯丙基胺)分子内氢键的单分子力谱研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验用品
        2.2.2 基底制备
        2.2.3 样品吸附
        2.2.4 单分子力谱实验
        2.2.5 实验数据处理
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 PAA主链的本征弹性
        2.3.2 QM-FRC理论模型拟合
        2.3.3 PAA在高真空环境中的力谱曲线
        2.3.4 PAA在非极性有机溶剂中的力谱曲线
        2.3.5 溶剂尺寸与拉伸速率对分子内氢键的影响
    2.4 分子机器设计
    2.5 本章小结
第3章 聚(烯丙基胺)在溶液中的单分子力谱研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验用品
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 单分子力谱实验
    3.3 结果与分析
        3.3.1 PAA在水中的力-拉伸平台
        3.3.2 PAA在水中的单链弹性分析
        3.3.3 PAA在碱性条件下的力谱分析
    3.4 本章小结
第4章 聚电解质在固/液界面吸附的单分子力谱研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验用品
        4.2.2 样品制备
        4.2.3 单分子力谱实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PDDA在去离子水中的平躺吸附
        4.3.2 PDDA分子的轮廓长度
        4.3.3 盐离子浓度对聚电解质界面吸附的影响
    4.4 本章小结
结论与展望
    1. 论文工作的结论与创新性
    2. 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果

(5)DNA超分子水凝胶力学性能与结构的关系及其应用(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 水凝胶
        1.1.1 水凝胶概述
        1.1.2 超分子水凝胶
        1.1.3 DNA超分子水凝胶
    1.2 水凝胶的力学性质
        1.2.1 水凝胶力学性质的基本理论
        1.2.2 水凝胶力学性质的表征与研究方法
        1.2.3 水凝胶力学性质的影响因素与控制
    1.3 课题提出
第2章 ATP响应的DNA超分子水凝胶构筑及力学性质调控
    2.1 本章引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验操作
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 ATP响应的DNA超分子水凝胶设计
        2.3.2 DNA组装体及ATP适配体的响应性表征
        2.3.3 DNA水凝胶的制备与表征
        2.3.4 DNA水凝胶力学性能的三阶段调控
    2.4 本章小结
第3章 不同骨架刚性的DNA超分子水凝胶力学性质及结构之间关系的研究
    3.1 本章引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验操作
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 不同骨架刚性DNA超分子水凝胶体系设计
        3.3.2 DNA水凝胶构筑基元的表征
        3.3.3 DNA水凝胶力学性质的表征
        3.3.4 DNA浓度对成胶性的影响
        3.3.5 DNA浓度对体系黏度的影响
        3.3.6 构筑基元比例对成胶性的影响
        3.3.7 黏性末端的阿伦尼乌斯图
        3.3.8 DNA组装体构象的oxDNA模拟
        3.3.9 DNA水凝胶的粗粒化模拟
    3.4 本章小结
第4章 DNA-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶原位聚合法构筑、力学性质及应用研究
    4.1 本章引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与材料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验操作
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 DNA-聚丙烯酰胺双网络水凝胶设计
        4.3.2 聚丙烯酰胺网络聚合条件筛选
        4.3.3 DNA-聚丙烯酰胺双网络水凝胶原位聚合法构筑及流变学性质表征
        4.3.4 DNA-聚丙烯酰胺双网络水凝胶在三维细胞成像中的应用
        4.3.5 水凝胶拉伸性质表征
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
附录A 293T-eGFP细胞成像结果
附录B DNA-聚丙烯酰胺双网络水凝胶拉伸回复测试
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(6)基于生物大分子协同组装的生物材料合成与功能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
    1.1 生物材料
        1.1.1 生物材料的分类
        1.1.2 天然高分子生物材料
        1.1.3 纳米金属生物材料
    1.2 基于丝胶蛋白的生物材料
        1.2.1 丝胶蛋白的定义
        1.2.2 丝胶蛋白的提取
        1.2.3 丝胶蛋白的理化性质
        1.2.4 丝胶蛋白的生物活性
        1.2.5 丝胶蛋白的应用
    1.3 基于纤维素衍生物的生物材料
        1.3.1 纤维素概述
        1.3.2 纤维素的改性
        1.3.3 羧甲基纤维素的性质
        1.3.4 羧甲基纤维素的应用
    1.4 基于纳米金属颗粒的生物材料
        1.4.1 纳米金属材料概述
        1.4.2 银纳米颗粒的合成
        1.4.3 银纳米颗粒的应用
    1.5 基于脱氧核糖核酸的生物材料
        1.5.1 脱氧核糖核酸的结构与性质
        1.5.2 DNA分子机器的设计
        1.5.3 DNA分子机器的应用
第2章 引言
    2.1 研究背景
    2.2 目的与意义
    2.3 研究内容
    2.4 技术路线
第3章 共价交联的纤维素增塑丝胶复合薄膜的制备
    3.1 实验材料与试剂
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 主要试剂
        3.1.3 主要仪器
        3.1.4 主要溶液配制
    3.2 实验方法与步骤
        3.2.1 丝胶蛋白提取
        3.2.2 双醛羧甲基纤维素的制备
        3.2.3 双醛羧甲基纤维素醛基含量的测定
        3.2.4 双醛羧甲基纤维素/丝胶复合膜的制备
        3.2.5 复合膜交联度分析
        3.2.6 扫描电镜观察
        3.2.7 复合膜力学性能的测定
        3.2.8 水接触角的测定
        3.2.9 溶失率和保水率测试
        3.2.10 降解性分析
        3.2.11 红外光谱分析
        3.2.12 热重分析
        3.2.13 复合膜血液相容性测试
        3.2.14 复合膜细胞相容性测试
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 交联度
        3.3.2 表面形态分析
        3.3.3 力学性能
        3.3.4 水接触角
        3.3.5 溶胀及溶失
        3.3.6 降解性
        3.3.7 红外光谱
        3.3.8 热重
        3.3.9 血液相容性
        3.3.10 细胞相容性
    3.4 讨论
第4章 基于金属有机框架纤维素传感器的制备及应用研究
    4.1 实验材料与试剂
        4.1.1 主要试剂
        4.1.2 主要仪器
    4.2 实验方法与步骤
        4.2.1 CMC-Ag NPs溶胶的制备
        4.2.2 紫外分光光度计检测
        4.2.3 粒径检测
        4.2.4 XRD分析
        4.2.5 CMC-Ag NPs检测半胱氨酸
        4.2.6 CD光谱分析
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 温度对AgNPs合成的影响
        4.3.2 p H对 Ag NPs合成的影响
        4.3.3 CMC浓度对Ag NPs合成的影响
        4.3.4 硝酸银浓度对AgNPs合成的影响
        4.3.5 TEM检测
        4.3.6 XRD分析
        4.3.7 CMC-Ag NPs检测半胱氨酸
        4.3.8 CD光谱
        4.3.9 半胱氨酸特异性检测
        4.3.10 检测机制分析
    4.4 讨论
第5章 动态DNA水凝胶的设计及制备
    5.1 实验材料与试剂
        5.1.1 实验材料
        5.1.2 主要试剂
        5.1.3 主要仪器
        5.1.4 主要溶液配制
    5.2 实验方法与步骤
        5.2.1 DNA链前处理
        5.2.2 DNA纯度检测
        5.2.3 DNA退火
        5.2.4 CD光谱分析
        5.2.5 DNA凝胶的制备
        5.2.6 凝胶应变扫描分析
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 DNA纯度分析
        5.3.2 凝胶框架自组装分析
        5.3.3 控制链组装分析
        5.3.4 CD光谱分析
        5.3.5 应变扫描分析
    5.4 讨论
第6章 综合与讨论
    6.1 共价交联的纤维素增塑丝胶复合薄膜
    6.2 金属有机框架的纤维素生物传感器
    6.3 动态DNApH响应性水凝胶
论文创新点
参考文献
发表论文及参加课题
    发表论文
    申请专利
    主持课题
致谢

(7)智能水凝胶的多场耦合大变形行为研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 水凝胶概述
        1.1.1 定义
        1.1.2 种类和性能
    1.2 水凝胶的应用
        1.2.1 柔性电子与生物穿戴
        1.2.2 传感器和驱动器
        1.2.3 微流控制
        1.2.4 保水吸附应用
        1.2.5 生物医药
        1.2.6 超级电容器
    1.3 水凝胶化学-力学理论的发展
        1.3.1 化力耦合小变形理论
        1.3.2 化力耦合大变形理论
        1.3.3 相变理论
    1.4 水凝胶化学-力学耦合问题的主要研究手段
        1.4.1 数值方法
        1.4.2 解析方法
        1.4.3 实验方法
    1.5 水凝胶研究的科技增长点
    1.6 本文的研究目的及主要研究内容
        1.6.1 本文的研究目的
        1.6.2 本文的研究内容
第2章 智能响应型水凝胶非线性多物理场耦合理论
    2.1 引言
    2.2 基本理论
        2.2.1 运动关系
        2.2.2 客观性原理
        2.2.3 力学场方程
        2.2.4 化学场方程
        2.2.5 能量守恒与熵不等式
        2.2.6 运动约束关系
        2.2.7 本构理论
    2.3 自由能函数
        2.3.1 网络弹性能
        2.3.2 混合自由能
        2.3.3 聚电解质凝胶的离子混合自由能
        2.3.4 离子凝胶的极化自由能
        2.3.5 pH敏感型凝胶的解离自由能
        2.3.6 光热凝胶的光能自由能
        2.3.7 磁感凝胶的磁感自由能
    2.4 本章小结
第3章 考虑水凝胶微结构影响的混合自由能函数
    3.1 引言
    3.2 水凝胶三维高分子网络结构对自由能的影响
        3.2.1 拓扑网络交联点官能度
        3.2.2 滑动链缠结效应
    3.3 高分子网络统计力学性质演变对水凝胶自由能影响
        3.3.1 常用水凝胶材料弹性自由能模型
        3.3.2 加权弹性自由能模型
        3.3.3 权函数参数确定
    3.4 聚电解质水凝胶的自由能函数
    3.5 水凝胶本构的解析解
    3.6 水凝胶微结构参数对水凝胶溶胀变形的影响
        3.6.1 自由溶胀
        3.6.2 约束溶胀
    3.7 本章小结
第4章 智能水凝胶器件化-力耦合大变形的数值模拟
    4.1 引言
    4.2 聚电解质温敏凝胶化学-力学耦合模型的有限元程序实现
    4.3 温敏水凝胶组合板结构的弯曲变形模拟
    4.4 仿生设计的圆柱薄壁展开结构数值模拟
        4.4.1 仿生圆柱薄壁结构设计
        4.4.2 数值结果与分析
    4.5 水凝胶化学-力学耦合变形的瞬态行为模拟
    4.6 本章小结
第5章 温敏水凝胶的体积相变行为
    5.1 引言
    5.2 中性温敏水凝胶的化-力耦合模型
    5.3 温敏水凝胶的体积相变
    5.4 水凝胶微结构参数对相变的影响
    5.5 体积相变中的双稳态模拟
    5.6 本章小结
第6章 中性聚电解质水凝胶屈曲行为研究
    6.1 引言
    6.2 水凝胶化学-力学耦合变形本构关系
    6.3 二维无脱层水凝胶薄膜/弹性基体层合结构屈曲问题解析解
        6.3.1 水凝胶薄膜增量模量
        6.3.2 水凝胶薄膜/弹性基体结构屈曲
        6.3.3 水凝胶薄膜临界屈曲条件的影响因素
    6.4 温敏水凝胶屈曲行为数值模拟
        6.4.1 二维水凝胶薄膜/弹性基体结构屈曲变形数值模拟
        6.4.2 三维水凝胶薄膜屈曲的模态模拟
        6.4.3 凝胶溶胀引起的分叉行为
    6.5 本章小结
第7章 4D打印智能响应型水凝胶超材料及分析
    7.1 引言
    7.2 4D打印技术及打印机工作原理
    7.3 设计和制备
    7.4 理论模型和有限元方法
    7.5 4D打印超材料变形行为研究
        7.5.1 柔性韧带变形的仿真与实验对照
        7.5.2 变形理论
        7.5.3 四韧带反手性超材料负膨胀变形行为研究
        7.5.4 三韧带反手性超材料负膨胀变形行为研究
    7.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文
致谢

(8)高分子修饰的DNA纳米结构研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 DNA纳米结构概述
    1.3 DNA纳米结构的应用
    1.4 高分子修饰DNA结构的研究进展及问题
    1.5 原子转移自由基聚合
    1.6 本课题的设计与选题意义
2 cHSA包裹的DNA折纸结构的稳定性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
    2.3 实验结果与讨论
    2.4 小结
3 DNA折纸结构表面高分子的原位合成及保护作用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 实验结果与讨论
    3.4 小结
4 紫外光诱导的DNA折纸表面可控正电性高分子修饰
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 实验结果与讨论
    4.4 小结
5 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 本文主要创新点
    5.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
附录

(9)单分子链聚苯乙烯的制备及其玻璃化转变行为的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 玻璃化转变理论
        1.2.1 自由体积理论
        1.2.2 热力学理论
        1.2.3 动力学理论
    1.3 单链聚合物的制备及表征
        1.3.1 单链聚合物的制备方法
        1.3.1.1 微乳液聚合法
        1.3.1.2 物理方法
        1.3.1.3 自交联法
        1.3.1.4 化学接枝法
        1.3.2 单链聚合物的形态与力学性质的表征
        1.3.2.1 单分子链的形态表征
        1.3.2.2 单分子链力学性质的表征
    1.4 单链聚合物玻璃化转变行为及其影响因素的研究进展
        1.4.1 单链聚合物玻璃化转变行为的研究进展
        1.4.1.1 单链聚合物的T_g低于本体
        1.4.1.2 单链聚合物的T_g高于本体
        1.4.1.3 单链聚合物的T_g与本体相同
        1.4.2 单链聚合物玻璃化转变行为的影响因素
        1.4.2.1 自由表面效应
        1.4.2.2 基底/界面效应
        1.4.2.3 缠结因素
        1.4.2.4 构象熵效应
    1.5 课题提出
第二章 单分子链聚苯乙烯的制备及表征
    2.1 实验部分
        2.1.1 原料与试剂
        2.1.2 原料纯化
        2.1.3 超低引发剂功能化基底的制备
        2.1.4 聚苯乙烯单分子链的制备及分子量的测定
        2.1.5 功能化基底与单链聚苯乙烯结构的表征
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 基底表面的功能化与表征
        2.2.2 聚苯乙烯单分子链合成与表征
        2.2.2.1 不同密度聚苯乙烯分子刷的制备与表征
        2.2.2.2 单分子链聚苯乙烯的证明
        2.2.2.3 单分子链聚苯乙烯的尺寸及形态表征
        2.2.2.4 不同分子量单链聚苯乙烯的制备
    2.3 结论
第三章 单分子链聚苯乙烯玻璃化转变行为的研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 原料与试剂
        3.1.2 硅片的清洗
        3.1.3 聚苯乙烯(PS)薄膜的制备
        3.1.4 单链聚苯乙烯样品玻璃化转变行为的表征
        3.1.5 聚苯乙烯薄膜玻璃化转变温度的测定
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 单链聚苯乙烯颗粒玻璃化转变行为的研究
        3.2.1.1 单链聚苯乙烯颗粒的平衡态的确定
        3.2.1.2 单链聚苯乙烯玻璃化转变的表征
        3.2.1.3 粘附力测定单链聚苯乙烯颗粒T_g表征方法的可行性验证
        3.2.2 分子量对单链聚乙烯颗粒玻璃化转变温度的影响
        3.2.3 影响单链聚苯乙烯颗粒玻璃化转变温度的因素分析
        3.2.4 单链聚苯乙烯颗粒T_g高于相同尺度薄膜的原因分析
    3.3 结论
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢

(10)基于DNA超分子水凝胶生物医学应用初步研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 细胞微环境概述
    1.2 体外构建细胞微环境
        1.2.1 细胞外基质概述
        1.2.2 二维微环境构建
        1.2.3 三维微环境构建
    1.3 超分子水凝胶
        1.3.1 超分子水凝胶概述
        1.3.2 DNA超分子水凝胶
    1.4 课题提出
第2章 力学强度可调的DNA水凝胶对干细胞分化的研究
    2.1 本章引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验操作
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 DNA水凝胶的设计与表征
        2.3.2 神经干细胞的三维培养
        2.3.3 神经干细胞的活力及增殖
        2.3.4 神经干细胞的粘附及伸展
        2.3.5 DNA水凝胶的力学强度对神经干细胞分化的影响
    2.4 本章小结
第3章 DNA超分子水凝胶对脊髓全横断损伤修复的研究
    3.1 本章引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验操作
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 DNA水凝胶体系设计与表征
        3.3.2 脊髓全横断损伤模型的构建及表征
        3.3.3 DNA水凝胶对脊髓全横断损伤修复的研究
    3.4 本章小结
第4章 DNA超分子水凝胶疫苗的构建及其肿瘤免疫治疗
    4.1 本章引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与材料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验操作
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 DNA水凝胶疫苗的设计及表征
        4.3.2 DNA水凝胶疫苗体外细胞学行为研究
        4.3.3 DNA水凝胶疫苗免疫学性质研究
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
附录A 多肽RGD分子质谱表征
附录B 流式细胞术表征
附录C 3B运动评分标准
附录D 干细胞数目对大鼠运动功能恢复的影响
附录E 免疫抗体标记物
附录F Real Time PCR检测基因引物序列
附录G 多肽疫苗分子质谱表征
附录H 免疫小鼠肿瘤生长实物图
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

四、高分子单链微凝胶的合成与性质研究(论文参考文献)

  • [1]核碱基功能化聚合物的合成与自组装研究[D]. 王力. 东南大学, 2020(02)
  • [2]溶剂对原子力显微镜噪声和聚(2-乙基-2-恶唑啉)单链弹性的影响[D]. 句宏宇. 西南交通大学, 2020(07)
  • [3]凝血酶适配体的单分子磁镊研究[D]. 刘建宇. 吉林大学, 2020(08)
  • [4]聚(烯丙基胺)与聚二烯丙基二甲基氯化铵的单分子力谱研究[D]. 丁栋. 西南交通大学, 2020
  • [5]DNA超分子水凝胶力学性能与结构的关系及其应用[D]. 曹天阳. 清华大学, 2020
  • [6]基于生物大分子协同组装的生物材料合成与功能研究[D]. 王鹏. 西南大学, 2020(01)
  • [7]智能水凝胶的多场耦合大变形行为研究[D]. 李涛. 北京工业大学, 2020(06)
  • [8]高分子修饰的DNA纳米结构研究[D]. 徐雪梅. 华中科技大学, 2019(01)
  • [9]单分子链聚苯乙烯的制备及其玻璃化转变行为的研究[D]. 李亚威. 浙江理工大学, 2019(02)
  • [10]基于DNA超分子水凝胶生物医学应用初步研究[D]. 邵昱. 清华大学, 2018(06)

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聚合物单链微凝胶的合成与性能
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