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基于电聚多巴胺技术一锅法快速构建生物活性界面的研究

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高分子学报 2014年第1期24卷 173-178页

作者：李紫珺任科峰王金磊计剑浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027

通过精确控制电化学参数采用循环伏安法在中性无氧水环境中制备得到膜厚可控的电聚多巴胺膜,并将这种电聚多巴胺技术与生物活性分子的负载相结合,通过一锅法电聚得到含REDV活性短肽的聚多巴胺活性膜,快速便捷地构建了具有促内皮细胞粘... 详细信息

通过精确控制电化学参数采用循环伏安法在中性无氧水环境中制备得到膜厚可控的电聚多巴胺膜,并将这种电聚多巴胺技术与生物活性分子的负载相结合,通过一锅法电聚得到含REDV活性短肽的聚多巴胺活性膜,快速便捷地构建了具有促内皮细胞粘附的生物活性界面.椭圆偏振仪、扫描电子显微镜证实了材料界面上形成了均一的聚多巴胺膜;X射线光电子能谱以及荧光分析结果证实了REDV短肽已负载于电聚多巴胺涂层中.内皮细胞体外黏附实验证实REDV短肽保持了良好活性,可有效促进内皮细胞黏附、铺展及粘着斑的形成.这种一锅法快速制备具有生物活性的电聚多巴胺涂层技术有望为复杂的导电生物材料和装置的多功能界面修饰提供新的途径.

关键词：电聚合聚多巴胺 REDV短肽一锅法内皮细胞

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生物医用高通量研究中的微液滴阵列

化学进展 2021年第4期33卷 543-554页

作者：陈怡峰王聪任科峰计剑浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造重点实验室杭州310027

为快速、高效处理大量实验及其数据,进一步加快材料研发过程,高通量筛选成为了一种越来越重要的实验手段,被广泛应用于众多领域,以提升实验效率。而高通量实验平台是开展高通量实验的基础条件。现有高通量实验平台,如微孔板,在处理珍贵... 详细信息

为快速、高效处理大量实验及其数据,进一步加快材料研发过程,高通量筛选成为了一种越来越重要的实验手段,被广泛应用于众多领域,以提升实验效率。而高通量实验平台是开展高通量实验的基础条件。现有高通量实验平台,如微孔板,在处理珍贵样品和试剂时,仍存在消耗量较大、实验通量较低等问题,仍有待进一步优化。而微液滴阵列作为一种新兴的微型化和集成化高通量平台,具有试剂及样品消耗少、反应时间短、高度集成化、可操作性强等优势,在生物医用领域得到了广泛的研究和应用。本文总结归纳了微液滴阵列的制备方法,将其划分为表面化学驱动和物理形貌辅助两大类,并对不同制备方法的优缺点进行了简要的分析;随后从2D细胞筛选、3D细胞培养、单细胞分析及全机体筛选四个方向对其在生物医用高通量研究中的应用进行了简要介绍,最后总结分析了微液滴阵列在应用过程中存在的问题和未来的发展方向。

关键词：微液滴阵列制备方法生物医用高通量

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聚合物材料表面微结构调控新策略

化学进展 2020年第10期32卷 1494-1503页

作者：黄威嫔任科峰计剑浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造重点实验室杭州310027

聚合物材料表面微结构对其功能化的实现具有至关重要的作用。在过去几十年的时间里,通过电纺、光刻、等离子处理等经典方法制备了各种各样的结构功能表面,实现在光、电、生物、化学等领域的广泛应用。然而为满足技术发展需求,实现表面... 详细信息

聚合物材料表面微结构对其功能化的实现具有至关重要的作用。在过去几十年的时间里,通过电纺、光刻、等离子处理等经典方法制备了各种各样的结构功能表面,实现在光、电、生物、化学等领域的广泛应用。然而为满足技术发展需求,实现表面微结构调控新策略的开发势不可挡。本文主要从分子扩散、材料内应力、外力的施加/释放,以及多种机制协同作用四个角度出发对聚合物表面结构调控的新策略进行介绍,并对今后聚合物表面结构调控的发展方向进行简要论述。

关键词：聚合物涂层表面微结构分子扩散内应力

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生物医用材料表面高分子基涂层的功能化构筑

材料导报 2019年第1期33卷 27-39页

作者：赵鸣岐黄威嫔胡米任科峰计剑浙江大学高分子科学与工程学系高分子合成与功能构造教育部重点实验室

生物医用材料是为生物和医用相关领域使用而设计并制备的功能材料。随着社会的快速发展,人们对生活水平的要求相应提高,并伴随着医疗水平的不断提高和材料科学领域的高速发展,生物医用材料在人类社会生活中的应用越来越广泛。例如,在过... 详细信息

生物医用材料是为生物和医用相关领域使用而设计并制备的功能材料。随着社会的快速发展,人们对生活水平的要求相应提高,并伴随着医疗水平的不断提高和材料科学领域的高速发展,生物医用材料在人类社会生活中的应用越来越广泛。例如,在过去的几十年里,人工髋关节和膝关节植入物的数量显著增加;血管支架、心脏瓣膜、血管移植物和其他植入装置被广泛用于挽救生命和提高患者的生活质量;各种非植入的、短期使用的导管和固定螺钉等生物医用装置也在临床中广泛使用。生物医用材料作为一种人类生命和健康密切相关的功能材料,应当满足良好的生物相容性和具有一定的生物功能性,例如不会引起生理系统的严重排斥等。当生物材料与生命体例如细胞、组织、微生物等相接触时,材料的表面首当其冲,因此其在生物材料的综合性能中扮演着极为关键的角色。通过对材料表面做一定的处理或特定修饰,改变材料表面物理、化学或生物性能,就有可能在材料表面引发特殊的生物反应,促进或影响材料与生物体之间的作用,从而有可能获得促进细胞活性、组织修复或再生的功能。因此,生物材料的表面功能化研究已成为生物医用材料研究和发展的一个热点和重要领域。近年来,抗菌功能、药物负载以及细胞行为调控等功能是生物材料表面功能化构筑的重要研究方向,在材料表面构筑各种功能涂层是重要的策略之一。在抗菌涂层方面,经典的研究集中在抗黏附、接触杀菌以及释放杀菌分子的设计上,但新型的抗菌策略也不断发展,例如光热杀菌以及动态响应抑菌等。在药物负载传递方面,层层组装技术是一种被用来制备各种药物涂层的重要技术手段,组装单元的多样性为层层组装构建药物控释涂层的多样化提供了良好的基础。在细胞行为调控方面,基于层层组装的材料表面理化性能调控以及生物活性分子的固定,能够对包括黏附、铺展、迁移、增殖分化等细胞行为产生关键性的影响。本文归纳了当前生物医用材料表面功能化构筑的研究进展,分别从抗菌表面、药物负载传递、细胞行为调控等三个方面进行介绍,分析了在具体的功能化应用中生物医用材料表面面临的问题以及目前的功能化修饰方法,并展望了其应用前景,以期为制备具有更优化、更高效实际应用的生物医用材料表面提供参考。

关键词：生物医用材料表面高分子基涂层功能化抗菌药物传递细胞调控层状组装膜

动态多孔海绵结构多层膜负载溶菌酶用于抗菌涂层的研究

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高分子学报 2017年第5期27卷 744-751页

作者：雷文茜任科峰陈夏超胡米计剑浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027

以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)为构筑单元,运用层层自组装技术制备了聚电解质多层膜.该多层膜具有独特的动态特点——经酸处理后膜内部形成海绵状通孔结构,该海绵结构在饱和水蒸气的处理下,多孔结构能够闭合,重新回到致密的膜结构.... 详细信息

以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)为构筑单元,运用层层自组装技术制备了聚电解质多层膜.该多层膜具有独特的动态特点——经酸处理后膜内部形成海绵状通孔结构,该海绵结构在饱和水蒸气的处理下,多孔结构能够闭合,重新回到致密的膜结构.借助该种动态多层膜平台,能够简单有效地通过毛细作用力将溶菌酶负载并固定于多层膜中,为制备基于抗菌蛋白的抗菌涂层提供了新的方法.扫描电镜表征了多层膜动态变化过程,激光共聚焦显微镜表征了溶菌酶在膜内的分布情况,并测定了溶菌酶载入量及其释放动力学.进一步的抗菌测试表明该种抗菌涂层在溶菌酶和PEI的共同作用下可以有效地抑制金黄色葡萄球菌.将多层膜同时负载溶菌酶和乳铁蛋白,提升了涂层对大肠杆菌的杀菌效果.

关键词：动态转变多孔海绵结构溶菌酶层层自组装抗菌涂层

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光介导抗菌涂层的研究进展

功能材料 2020年第10期51卷 10036-10043页

作者：姚添甜李熇阳任科峰计剑浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造重点实验室杭州310027

植/介入医疗装置引起的细菌感染是医源性感染的重要组成部分,严重危害病人生命健康,同时造成了巨大的社会经济损失。在医疗装置表面构建抗菌涂层是预防和解决医源性感染最有效和最实用的方法之一。光介导的抗菌涂层利用光照实现细菌灭活... 详细信息

植/介入医疗装置引起的细菌感染是医源性感染的重要组成部分,严重危害病人生命健康,同时造成了巨大的社会经济损失。在医疗装置表面构建抗菌涂层是预防和解决医源性感染最有效和最实用的方法之一。光介导的抗菌涂层利用光照实现细菌灭活,具有灵活可控和不易引起细菌耐药性的优势,得到研究人员的广泛关注。本文介绍了基于光介导的抗菌涂层的作用机制、研究进展以及发展趋势,对该领域未来的研究进行了展望。

关键词：光介导策略抗菌涂层光热抗菌光动力抗菌植介入医用装置医源性感染

非病毒型DNA纳米微球层层组装构建多层膜用于原位基因传递

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中国科学：化学 2010年第3期40卷 262-268页

作者：王雪飞任科峰林全愧计剑浙江大学高分子科学与工程系高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027

高效安全的基因传递体系是基因技术发展的关键问题.基于聚阳离子的基因纳米微球是一种典型的非病毒型基因载体,能够在体内外有效转染细胞.本文通过层层组装方法构建装载基因纳米微球的可降解多层膜,这种固相基因传递体系能实现材料表面... 详细信息

高效安全的基因传递体系是基因技术发展的关键问题.基于聚阳离子的基因纳米微球是一种典型的非病毒型基因载体,能够在体内外有效转染细胞.本文通过层层组装方法构建装载基因纳米微球的可降解多层膜,这种固相基因传递体系能实现材料表面的贴壁细胞的原位转染.与装载裸DNA的多层膜相比,基因纳米微球多层膜能更有效地原位转染贴壁细胞,这主要是因为DNA在此多层膜中仍处于与聚阳离子缔合的状态.构建于聚乳酸三维支架表面的基因纳米微球多层膜亦能实现支架表面贴壁细胞的原位转染.这种结构可控、易制备的基因纳米微球多层膜为精确控制基因纳米微球传递提供了一种新方法,也为基因治疗进一步应用于组织工程、介入治疗和医用植入体提供了一种可能的技术手段.

关键词： DNA纳米微球层层组装生物降解原位转染聚乳酸三维支架

Enhanced electrochemical stimuli multilayers based on a ferrocene-containing polymer

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Science Bulletin 2015年第10期60卷 936-942,I0008页

作者：孙一新任科峰常国勋赵义秀刘湘圣计剑 Key Laboratory of Macromolecular Synthesis and Functionalization of Ministry of Education Department of Polymer Science and Engineering Zhejiang University

Based on the noncovalent functionalization of ferrocene-grafted polyethylenimine （PEI-Fc） and carbon nanotubes （CNTs）, CNT bundles are exfoliated by PEI-Fc solution and thus form stable compounds PEI-Fc@CNTs, which is used to construct the PEI-Fc@CNTs/DNA multilayers through layer-by-layer assembly. The multilayers show a highly uniform and homogeneous characteristic, which significantly improve the electrical property of the multilayers. Upon the oxidation electrical potential, the ferrocene groups are switched from reduction state （[Fe（C5H5）2]） to oxidation state （[Fe（C5H5）2]^＋）, leading to change of microenvironments＇ charge density, resulting in swelling of the multilayers and a final degree of swelling of 37 % and the decrease of multilayer stiffness. We maintain that electrochemical control over the swelling behavior of multilayers could have important implications for responsive coatings of nanoscale devices, including mechanically tunable surfaces which are used to modulate cellular activities and control drug delivery.

关键词： Layer-by-layer assembly Stiffness Ferrocene Carbon nanotubes Electrochemical stimuli

《高分子材料表面与界面》教学的探讨-海外教师主导的研究生全英文课程教学经验

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高分子通报 2017年第9期 79-84页

作者：任科峰金桥王齐计剑浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027

浙江大学海外教师主导的研究生全英文课程建设项目于2013年开始进行建设,高分子科学与工程学系借此契机,在原研究生课程《高分子材料表面与界面》的基础上,邀请德国海德堡大学***教授进行全英文教学。本课程旨在建设与国际接轨的,具有... 详细信息

浙江大学海外教师主导的研究生全英文课程建设项目于2013年开始进行建设,高分子科学与工程学系借此契机,在原研究生课程《高分子材料表面与界面》的基础上,邀请德国海德堡大学***教授进行全英文教学。本课程旨在建设与国际接轨的,具有基础性、前沿性、交叉性且受益面广的全英文课程,提高高分子专业研究生的专业水平,扩大学生知识面,提高英语交流水平,同时培养一支具有国际化教学能力的中青年师资队伍。本文就该课程三年建设期以来的教学内容形式、课堂管理、学生学习体验等方面进行了总结,并针对研究生学习过程中存在的问题,结合当前我国研究生的基本现状,提出了一系列教学经验。

关键词：高分子材料表界面全英文课程海外教授表面物理化学教学改革