光热转换触发的“杀菌释菌”系统

   日期:2019-01-10     来源:贤集网    浏览:0    评论:0    
核心提示:  光热转换在癌症诊疗、海水淡化等领域被广泛研究,引起了高度的关注。开发新型光热转换材料是这一研究领域的关键。有机光热材料大多具有长的共轭结构,使其吸收波长能够扩展到红外区域,可实现对太阳光中占比近50%的红外光有效利用。而长的共轭结构会带来刚性高、难加工等问题,如,其难以同热塑性材料一样能够被热加工
   光热转换在癌症诊疗、海水淡化等领域被广泛研究,引起了高度的关注。开发新型光热转换材料是这一研究领域的关键。有机光热材料大多具有长的共轭结构,使其吸收波长能够扩展到红外区域,可实现对太阳光中占比近50%的红外光有效利用。而长的共轭结构会带来刚性高、难加工等问题,如,其难以同热塑性材料一样能够被热加工;即便部分材料能够被溶解加工,也需要大量特殊有机溶剂,不可避免地会对环境造成影响。
 
  为了解决这一问题,来自中国人民大学的王亚培课题组提出用热塑性能极佳的橡胶,即反式聚异戊二烯(Trans-1,4-polyisoprene,TPI)作为基材,通过后掺杂的形式将碘导入共轭结构,赋予原本乳白色的聚异戊二烯以黑色的性质,使其具有光热转换性能。在红外光照射下,碘掺杂的TPI可以在0.9W的光功率下,升温超过160℃。此外,他们借助多维数字打印技术,设计并制造了一种能将太阳能转换成热能的TPI护膝,实现了对TPI的可定制化加工和黑化,为个性化光热转换产品制造提供了新的解决办法。
 
  前一工作中,研究者发现在碘掺杂处理后的TPI表面具有阳离子自由基。基于这一发现,该课题组发展了一种利用阳离子自由基作为引发剂,在黑化TPI表面引发热敏型异丙基丙烯酰胺(NIPAM)聚合的方法。不同于传统的ATRP或RAFT方法,这种方法仅需一步碘蒸气处理,新颖巧妙、操作简单,不需要特殊的催化剂也无需严格的除氧过程。而且,黑化TPI的光热转换可以调节碘的光控释放,从而杀死细菌。
 
  光热转换导致的温度变化也会引发PNIPAM链构象的变化,促进了死亡细菌的清除。基于这种新型表面接枝方法与材料本身优异的光热转换性能,研究者成功构建了光热转换触发的“杀菌释菌”系统。
 
标签: 结构 环境 性能
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