中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 朱珍珠南京大学 2016年博士导师: 郭子建共152页

摘要 : 铂类抗肿瘤药物广泛应用于癌症治疗。但是，临床使用的铂类药物，如顺铂，由于存在严重的毒副作用，如肾毒性、神经毒性和耳毒性，受到先天耐药性和获得性耐药性的影响，以及药物在体内的分布和代谢不清楚等问题，限制了其治疗效果与发展。本文通过不... 展开铂类抗肿瘤药物广泛应用于癌症治疗。但是，临床使用的铂类药物，如顺铂，由于存在严重的毒副作用，如肾毒性、神经毒性和耳毒性，受到先天耐药性和获得性耐药性的影响，以及药物在体内的分布和代谢不清楚等问题，限制了其治疗效果与发展。本文通过不同的策略实现铂类配合物功能化，第一种策略，将T1型核磁共振造影剂与铂药效基团通过化学键合得到单分子双功能配合物，利用MRI监测铂类药物在体内的分布。第二种策略，将顺铂类前药负载在超顺磁性纳米颗粒上，在磁场作用下使药物选择性聚集在肿瘤部位，同时实现T2型核磁共振造影。第三种策略，寻找一种亲脂性离域阳离子作为功能基团修饰到铂药效基团上，实现单功能铂靶向线粒体的功能。以上策略可以实现可视化观测铂类药物分布，增加药物在肿瘤部位的积累，实时成像监测药物治疗效果，以及寻找不同于传统铂类药物的作用靶点，从而降低药物毒性，克服细胞对药物产生的耐药性。目前铂类抗肿瘤药物在肿瘤中的分布情况，聚集部位以及代谢方式等都不清楚。因此，设计可靠的策略在肿瘤治疗过程中实时监测药物的分布以及治疗效果，是至关重要的。多功能Pt配合物在肿瘤细胞中可以表现出协同作用，它们可以提高对肿瘤细胞的选择性，调控药物在体内的分布，来增加药物在肿瘤部位的积累。本文设计了两个具有诊疗一体化特性的单分子Pt-Gd配合物，配合物1和2可以进入细胞与DNA作用;在成像浓度下，表现出较高的质子弛豫信号，以及与顺铂相当的细胞毒活性，纵向质子弛豫率高于商业化的核磁共振造影剂Gd-DTPA。因此，Pt-Gd配合物可以同时进行药物跟踪和治疗。铂类药物由于在体内的分布没有特异性，在肿瘤中积累的浓度低，以及含硫分子的解毒作用等缺点，采用纳米载药体系可以有效地减小系统性毒性，增加铂药在肿瘤中的积累。超顺磁性氧化铁(SPION)可以通过外加磁场引导药物在肿瘤部位的聚集，同时可以在横向弛豫时间（T2）加权MRI造影产生较强的负性造影信号。此外，八面体配位的PtⅣ配合物与PtⅡ配合物相比，动力学更加惰性，可以保证在进入肿瘤细胞的稳定性和较低的毒性，避免在血液中运输过程产生的副作用。基于上述优点，本文设计合成了一种生物相容性良好的HSPt-PEG-SPION纳米颗粒体系，其横向质子弛豫率比商业造影剂菲立磁的弛豫率高，在MRI中观察到，磁铁存在下该纳米体系在肿瘤中选择性聚集，呈现出负性对比信号增强。HSPt-PEG-SPIONs可以解离，通过谷胱甘肽(GSH)还原成PtⅡ物种，还原产物直接诱导DNA单链或双链断裂，而不形成DNA-Pt交联产物，这与传统铂类药物和DNA的作用方式不同。GSH含量高的肿瘤细胞HSPt-PEG-SPION抑制细胞生长能力增强，但是该纳米体系对正常细胞没有毒性。HSPt-PEG-SPION在小鼠体内肿瘤部位可以产生明显的负性MRI造影信号，在癌症治疗中有望成为潜在的诊疗试剂。细胞中铂类药物积累量的降低，以及不断激活的细胞自我修复机制，成为细胞对铂类药物产生耐药性的两个主要原因。近年来寻找铂类药物新的作用靶点备受关注。线粒体作为细胞中重要的亚细胞器，在能量代谢，细胞凋亡机制方面发挥重要的功能。靶向线粒体从而诱导线粒体的损伤，成为一种有效地治疗肿瘤的机制，可以作为癌症治疗的新策略。其中，具有离域正电荷以及强的亲脂性的化合物，如三苯基磷，易于穿过线粒体内膜。本文通过在吡啶环上不同位点修饰三苯基磷(TPP+)基团得到配体，再与铂配位，得到三个空间位阻和正电荷离域能力不同的配合物，OPT、MPT和PPT。对三个配合物的生物性质进行测试。结果表明，配合物OPT既可以与传统铂类药物一样，与细胞核DNA结合，也可以靶向线粒体。不仅对线粒体的结构造成损伤，线粒体膜通透性增加，而且还可以破坏线粒体呼吸链，影响能量代谢，同时释放出细胞色素c，诱导肿瘤细胞凋亡，表现出较好的抑制肿瘤细胞生长的能力。对于正常细胞，OPT的毒性远远低于顺铂。OPT可以抑制肺癌模型小鼠的肿瘤生长。线粒体PtⅡ靶向的配合物OPT从影响线粒体能量代谢的角度出发，有望克服细胞对传统铂药产生的耐药性，使线粒体成为新的铂类药物的设计靶点。综上所述，本文从传统铂类抗肿瘤药物在体内的分布，产生的毒性和耐药性入手，一方面，结合现代化核磁共振成像技术，从单分子体系到纳米载药体系，实现功能化的铂类药物诊断治疗一体化，实时成像监测药物治疗效果。另一方面，寻找新的铂类药物作用靶点，如将线粒体作为细胞器靶点，可以规避传统铂类药物的耐药机制，提高铂类抗肿瘤药物的治疗效果。收起

关键词 : 铂类抗肿瘤药物功能化设计药理机制

2. 基于Android系统的智能育儿机器人的研究与设计

[学位论文] 孙东东浙江工业大学 2017年硕士导师: 郭淑琴共72页

摘要 : 随着生活质量的提高和生活节奏的加快，孕婴家庭对于孩子的教育、娱乐有了更高的需求。父母们开始追求一个能够类似人类的智能育儿机器人陪伴自己的孩子，让它作为孩子学习和娱乐的小帮手，使自己孩子的生活能够更舒适、更快乐、更安全。而Android系统... 展开

关键词 : 智能育儿机器人功能化设计性能测试

3. 基于可持续理念的户外功能服装设计研究

[学位论文] 张彩云郑州轻工业大学 2020年硕士导师: 张蕾共68页

摘要 : 随着经济的发展，人们的物质水平也在提高，更多的人开始关注健康，人们通过各种运动来强身健体,户外运动也成为一种时尚走进人们的生活，运动服饰和运动装备的发展也相应得到了更多的重视。在人类积极倡导服装科技与服饰文化并重的时代,可持续、环保... 展开随着经济的发展，人们的物质水平也在提高，更多的人开始关注健康，人们通过各种运动来强身健体,户外运动也成为一种时尚走进人们的生活，运动服饰和运动装备的发展也相应得到了更多的重视。在人类积极倡导服装科技与服饰文化并重的时代,可持续、环保、智能、绿色、科技等方面被越来越多的消费者认可,电子运动装备的不断更新也为户外运动服饰功能化的更好实现提供了良好的条件。该课题的研究内容为基于可持续理念的户外功能服装设计提供了新的理论指导及实践参考,并为相关领域的后续研究打下了一定基础。该文章首先从可持续设计、户外服装设计、功能服装设计的相关理念进行阐述。其中可持续设计包括设计原则、设计发展和应用；户外服装设计包括设计特点、消费特点和市场趋势；功能服装设计包括服装分类、服装特点和应用技术;同时分析了在可持续理念下户外功能服装的发展契机与发展趋势。其次,总结了可持续理念户外功能服装的设计原则、设计流程、设计要素等，并对户外功能服装的市场空间与需求进行了调研,并综合分析调研结果，总结出户外服装的市场需求以及消费者的购买意向，以及对户外功能服装发展的期许和接受价格的范围。此结论为以后的户外功能服装研发提供市场导向。针对前期理论研究，对基于可持续理念的户外功能服装进行了系列设计,并从用户需求、服装设计分析、产品效果测评、服装存在的问题与改进方向等四个方面进行了综合的阐述,为同类服装的研发提供参考。实践证明，功能服装不仅为户外产品带来了无限可能性，而且为以后的研究者提供了更多的设计思路；服装的多种功能性更加符合现在户外活动者的多种需求，如何让户外功能服装大众化是户外产品未来发展的关键。收起

关键词 : 户外运动服装功能化设计可持续理念

4. 粉煤灰分类资源化利用设计及其功能化应用研究

[学位论文] 胡凯强安徽理工大学 2021年硕士导师: 万祥龙共90页

摘要 : 粉煤灰(FA)是燃煤电厂产生的一种固体废弃物，其在分级分质后主要被应用在等附加值有限的建筑和农业等领域中。针对上述问题，本文通过对粉煤灰表面改性再包覆功能材料的方法分类资源化利用了粉煤灰，制备了具有良好应用前景的粉煤灰基功能复合材料，... 展开粉煤灰(FA)是燃煤电厂产生的一种固体废弃物，其在分级分质后主要被应用在等附加值有限的建筑和农业等领域中。针对上述问题，本文通过对粉煤灰表面改性再包覆功能材料的方法分类资源化利用了粉煤灰，制备了具有良好应用前景的粉煤灰基功能复合材料，达到对粉煤灰“分类资源化利用”的目的。 (1)ZnO/FA复合材料的设计。采用相变沉积的方法对去除磁珠的粉煤灰进行无机表面改性，调控改性粉煤灰的白度。以盐酸改性的粉煤灰为原料，以Ba(OH)2和ZnSO4为包覆剂，成功制备了一种新型的ZnO/FA复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、粒度分析仪和比表面积分析仪(BET)等测试手段对样品进行了表征，测试其白度值。结果表明:通过单因素试验和正交试验在酸洗和煅烧的粉煤灰的表面包覆ZnO，确定了最佳工艺条件，粉煤灰的白度由原先的34.7％ISO提高至74.7％ISO，很大程度提高了粉煤灰的白度值。ZnO/FA复合材料有望应用在填料领域。 (2)PANI@FAB/Ni复合材料的设计。在粉煤灰磁珠（FAB）和镍粉(Ni)表面界面聚合PANI制备电磁微波吸收材料，研究多元磁电协同损耗机理。以硅烷偶联剂改性的粉煤灰磁珠和镍粉为载体，通过界面聚合PANI的方法成功合成了PANI@FAB/Ni复合材料。采用XRD、FT-IR、SEM、振动样品磁强计(VSM)和网络矢量分析仪(NVA)对复合材料的结构、组成、形貌、磁性能和电磁参数进行了详细研究。结果表明:PANI@FAB/Ni在5.52GHz处具有最小反射率，当厚度为5.48mm时，RL值为-67.07dB，有效吸收带宽为4.24GHz，几乎覆盖了Ku波段(12～18GHz)，厚度仅为1.98mm。与PANI@FAB和PANI@Ni相比，PANI@FAB/Ni的电磁微波吸收性能明显提高。PANI@FAB/Ni优异的微波吸收性能归功于介质损耗和磁损耗的协同效应。以粉煤灰磁珠为原料制备的新型电磁吸波材料具有广阔的商业前景。 (3)N-TiO2/FA复合材料的设计。在纳米二氧化钛溶胶破乳过程中设计氮掺杂，负温度梯度下对粉煤灰表面进行修饰，制备氮掺杂二氧化钛日光催化剂，探究日光催化工业有机废水性能。以十二烷基苯磺酸钠改性的粉煤灰为载体，纳米二氧化钛胶体为钛源，NaOH为破乳剂，尿素为氮源，在反应釜中通过破乳的方法成功合成了N-TiO2/FA复合材料。通过SEM、XRD、FT-IR及紫外可见漫反射光谱仪(UV-VisDRS)等测试手段对合成的产物进行了表征，测试了光催化材料对罗丹明B可见光催化降解的效果。结果表明:当TiO2与粉煤灰的质量比为1∶1，尿素的添加量为0.5g时，制备的N-TiO2/FA光催化剂在可见光下对罗丹明B有很好的降解效果，180min可以降解96.98％且降解过程符合一级动力学模型，循环利用6次仍具有很好的稳定性和重复性。该方法为高附加值资源化粉煤灰提供一种功能化的应用方案，具有良好的应用前景。综上所述，依据粉煤灰的特性，采用界面功能化设计的方法制备了三种不同的粉煤灰基功能复合材料，不仅分类资源化利用了粉煤灰，而且极大的提高了其利用附加值，在不同领域具有很好的应用前景。收起

关键词 : 粉煤灰分类资源化利用界面功能化设计

5. 多功能生物基聚氨酯双网络体系的构建及组织修复应用研究

[学位论文] 邹发兴北京科技大学 2023年博士导师: 郑裕东共191页

摘要 : 聚氨酯材料是由软段和硬段交替连接形成的嵌段共聚物，具有优异的结构可调控性和明显微相分离结构特点。引入生物质材料构建的生物基聚氨酯具有良好的生物相容性，在生物医用领域展现出巨大的应用潜力。然而，现有的生物基聚氨酯降解产物生物相容性不... 展开聚氨酯材料是由软段和硬段交替连接形成的嵌段共聚物，具有优异的结构可调控性和明显微相分离结构特点。引入生物质材料构建的生物基聚氨酯具有良好的生物相容性，在生物医用领域展现出巨大的应用潜力。然而，现有的生物基聚氨酯降解产物生物相容性不佳，缺乏生物活性，且在组织修复过程中缺乏调控功能，从而导致治疗效果不理想。因此，生物基聚氨酯的功能化设计以及复合体系的结构化构建对生物基聚氨酯在医用研究领域的应用具有重大意义。基于上述问题，本文选用具有生物活性的氨基酸（L-精氨酸和L-半胱氨酸）设计并合成了两种氨基酸封端的功能性生物基聚氨酯大分子，对其降解性能、生物活性和组织修复中的调控潜力进行了系统性地研究。在此基础上，本研究将功能化的生物基聚氨酯与改性明胶和改性壳聚糖生物大分子等进行双网络体系的构建，制备了具有生物学活性和对组织修复具有调控作用的生物基聚氨酯复合材料，并在急性伤口的止血、慢性伤口的护理和软骨微环境的调控以及组织补片领域展现出优异的应用性能，为生物基聚氨酯在临床应用提供重要理论和数据支持。取得的研究成果如下: (1)采用具有优异生物相容性和促伤口愈合性的L-精氨酸（L-Arg）与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等合成精氨酸封端的高黏附性生物基聚氨酯DLPU。通过将其与改性明胶GelMA进行复合构建多功能双网络水凝胶G-DLPUs。研究生物基聚氨酯双网络体系的综合性能，此外，复合材料对不同材料和干、湿界面可以实现超过100 KPa的黏附强度，展现出在黏附止血领域的巨大应用潜力。通过体外生物降解性测试证实生物基聚氨酯在降解过程中不会引发微环境的pH变化，随后证实了降解液优异的生物相容性。研究了降解液释放L-Arg的促细胞释放NO性和体内生物相容性后，通过大鼠肝脏出血模型和小鼠皮肤全层缺损模型对G-DLPU3的实际应用性能进行了全面地评估，结果表明G-DLPUs能有效减少71.5％的伤口出血量和显著促进伤口愈合。 (2)采用抗炎性的半胱氨酸(L-Cys)和β-环糊精(β-CD)等原料合成具有抗炎载药性生物基聚氨酯，与接枝了聚丙烯酰胺的聚乙烯醇复合，构建了功能化双相凝胶材料(LPU/PVA-PAMs)。该生物基聚氨酯双网络体系能够实现高达1510％的吸水率和91％的保水率等。复合材料中的环糊精负载绿色抗菌剂PHMB后，该双相凝胶被赋予了超过72 h的高效抗菌性能。通过体外细胞相容性验证了其具有优异的L929细胞相容性和红细胞相容性。进一步通过小鼠背部对称性皮肤全层缺损模型评估该复合材料作为慢性伤口敷料的实际性能，结果表明:LPU/PVA-PAMs具有优于商用3M敷料的促伤口愈合性能，能够诱导伤口周围的巨噬细胞从M1极化为M2亚型，显示出显著的抗炎性能。 (3)L-精氨酸基聚氨酯与甲基丙烯酰基壳聚糖复合，通过分子之间的氢键离子键等相互作用得到具有微环境调控性的双网络多孔支架(M-APUs)。通过对M-APUs的可控降解性，包括降解液的pH稳定性和生物相容性等进行了评估，验证了该复合体系显著的微环境pH调控性，能够使pH稳定在7.10～7.31范围。通过对M-APUs的骨髓干细胞的黏附、生长和迁移实验展示了其在软骨损伤处对干细胞募集的潜能。通过大鼠膝关节软骨损伤模型，对M-APUs软骨支架的微环境pH调控和促干细胞募集后的促软骨修复性能进行了系统性地评估，结果显示M-APUs具有显著的抗炎和促软骨修复效果，具体表现为不仅能诱导软骨下骨巨噬细胞极化成抗炎表型，还能促进软骨基质的合成，并最终实现骨-软骨界面完整性提升和关节功能显著恢复。 (4)将含有巯基的L-半胱氨酸基聚氨酯与甲基丙烯酰基壳聚糖在细菌纤维素膜(BC)上进行复合，通过生物基聚氨酯的巯基与改性壳聚糖的双键在BC纤维网络中进行“点击反应”得到具有抗组织粘连高力学性能的BC/LPU-MCs双网络复合膜。该复合材料中嵌于BC纤维网络的PU-MC涂层能够实现对补片材料亲疏水性和表面粗糙度等的有效调控。通过系统性地评估补片材料的力学性能，发现其具有优异的拉伸强度(213.9MPa)、缝合强度(3.18 N)和顶破强度(98.1 N)。通过成纤维细胞实验验证了其显著的抗细胞黏附效果。最后，通过大鼠腹壁缺损动物模型对其作为组织补片的医学应用潜力进行系统性地评估。研究表明，该组织补片具有优异的抗组织粘连性能和显著促腹膜组织修复性，治疗12周后腹膜完整度能达到95.2％，血管密度和胶原沉积量也得到了显著提升。收起

关键词 : 生物基聚氨酯制备工艺功能化设计组织修复能力

6. 小麦秸秆衍生多孔碳的功能化设计及电化学性能研究

[学位论文] 包源海兰州理工大学 2023年硕士导师: 徐惠共106页

摘要 : 生物质衍生多孔碳材料由于其高比表面积、分级孔道结构和较高石墨化程度，在电化学储能领域有广泛的应用。但受到双电层电荷存储机制的影响，其较低的电化学容量在高性能电极材料中的应用受到限制。因此，对生物质多孔碳进行功能化设计提高比容量成为... 展开生物质衍生多孔碳材料由于其高比表面积、分级孔道结构和较高石墨化程度，在电化学储能领域有广泛的应用。但受到双电层电荷存储机制的影响，其较低的电化学容量在高性能电极材料中的应用受到限制。因此，对生物质多孔碳进行功能化设计提高比容量成为突破其应用瓶颈的关键，常用的方法包括调控生物质多孔碳的比表面积和孔结构、杂原子掺杂或表面修饰、与赝电容材料复合等。其中与赝电容材料复合策略是提升生物质碳基材料电容性能的有效手段，但由于二者之间相互作用较弱，使得多孔碳@赝电容材料复合体系结构缺乏稳定性，表现出令人难以满意的循环稳定性和倍率性能。本工作对小麦秸秆衍生多孔碳在调控微观结构的基础上进行表面修饰，结合不同类型的氧化还原活性物质，探究碳材料与氧化还原活性物质之间增强的相互作用对于复合材料电化学性能的影响。主要研究内容和结论如下：（1）以小麦秸秆为前驱体，以KOH为活化剂，通过控制碱碳比（1∶1,2∶1,3∶1），制备出具有高比表面积和分级孔道结构的生物质多孔碳（WS-2）。其次利用制备的生物质多孔碳，以乙二胺为氨基化试剂，通过水热反应合成氨基化多孔碳（FWS）。研究结果表明：表面氨基化修饰并没有破坏生物质多孔碳的孔结构和比表面积，FWS的表面润湿性得到明显改善。WS和FWS在酸性和碱性电解液中均表现出良好的双电层电容性能，FWS的性能略优于WS，其在2MKOH电解液中具有287.1Fg-1的比电容（1Ag-1），10Ag-1时倍率性能为75.9%，在1MH2SO4电解液中的比电容为253.5Fg-1，10Ag-1时倍率性能为78.1%。（2）以FWS为工作电极，利用恒电位吸附法将具有赝电容特性的Ni2+吸附于氨基化多孔碳上得到FWS@Ni2+复合材料。研究结果表明：由于FWS表面丰富的含氮官能团对Ni2+的配位络合作用，其对Ni2+的吸附容量明显高于WS，FWS@Ni2+复合电极材料的电化学性能均优于未氨基化多孔碳吸附Ni2+的电极材料（WS@Ni2+）。优化的FWS@Ni2+-300复合电极材料在1Ag-1时的比电容为512.8Fg-1，10Ag-1时的电容保持率为53.7%，在5Ag-1时经过5000次充放电循环后电容保持率为76.5%。（3）利用FWS表面丰富的氨基官能团，将氧化还原活性有机物2,6-二氨基蒽醌（DAQ）通过强氢键作用锚定在FWS上，DAQ@FWS复合材料在1MH2SO4电解液中展现出优异的电化学性能。当DAQ与FWS质量比为0.5:1时，复合材料在1Ag-1时的比电容为424.9Fg-1，当电流密度增加到30Ag-1时，DAQ@FWS依然拥有300.4Fg-1的比电容，在电流密度为10Ag-1下，10,000次充放电循环后电容保持率为93.1%。通过第一性原理计算得到DAQ@FWS（Eads=-1.66eV）相比于DAQ@WS体系（Eads=-0.31eV）具有更低的吸附能和更小的带隙，表明DAQ@FWS有更好的电化学稳定性和离子/电子传输动力学。以DAQ@FWS为电极组装的对称超级电容器具有较高的能量密度（36.4Whkg-1）和功率密度（7001Wkg-1），循环10,000圈后电容保持率为88.3%。（4）利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）对生物质多孔碳表面改性，通过强静电吸附作用将表面带负电荷的SDS修饰多孔碳（SWS）与具有氧化还原活性的阳离子染料分子天青A（AA）相结合得到复合电极材料（AA@SWS）。结果显示：天青A分子与SWS之间增强的静电吸附和孔内限域作用明显改善了电极材料的电化学稳定性。AA@SWS复合材料在碱性和酸性电解液中均表现出良好的电化学性能，在2MKOH中，1Ag-1时的比电容为557.9Fg-1，是SWS（289.3Fg-1）的1.9倍。当电流密度增加至30Ag-1时，电容保持率为70.4%，在10Ag-1下充放电循环12,000圈后容量保持率为92.4%，密度泛函理论计算证明了SWS与AA之间增强的相互作用。以AA@SWS为电极组装的对称超级电容器展现出良好的能量密度（32.1Whkg-1）、功率密度（6500Wkg-1）和持久的循环稳定性（10,000圈后电容保持88.9%）。收起

关键词 : 小麦秸秆多孔碳功能化设计电化学性能

7. 周期性DNA纳米线的功能化设计及其细胞成像与药物递送

[学位论文] 张婧温州医科大学 2023年硕士导师: 申志发共85页

摘要 : 癌症是困扰人类几代人的恶性疾病，继续作为一个普遍的公共卫生问题在全球范围内持续存在。分子生物学的显著进步促使核酸纳米材料在生物传感器、细胞成像和药物输送等多个领域的应用取得重大进展，从而促进了基础医学研究。DNA 的高度可编程性为分子... 展开癌症是困扰人类几代人的恶性疾病，继续作为一个普遍的公共卫生问题在全球范围内持续存在。分子生物学的显著进步促使核酸纳米材料在生物传感器、细胞成像和药物输送等多个领域的应用取得重大进展，从而促进了基础医学研究。DNA 的高度可编程性为分子生物学研究提供了多种可能，并可以精确控制纳米材料的尺寸、形状和功能。然而，在利用DNA纳米技术创造生物产品之前，必须克服各种各样的障碍。例如，传统的等温扩增技术已经在生物传感中得到了广泛的应用。然而，它的信号放大完全依赖于蛋白酶，而且它的活性在生理环境中受到限制。DNA 纳米载体作为药物递送系统的部署受到多种因素的严重制约，如核酸酶降解、细胞摄取不良、免疫细胞检测和降解以及不确定的生物分布特征。本文中，我们主要是通过使用一维 DNA纳米线来解决 DNA纳米技术应用于诊断和治疗的瓶颈问题。通过对纳米线的功能化设计，我们试图提高DNA纳米技术在临床应用中的实用性。第一章基于 RCA 反应的三发卡自反馈系统用于细胞内 microRNA成像以及检测目的：本章旨在对传统的 RCA反应产生的 DNA纳米线进行功能化设计，从而开发一种高灵敏、高特异性的生物传感器用于检测癌症标志物miR-21并在细胞中实现可视化方法：（1）利用传统的RCA反应产生的DNA纳米线进行功能化设计，从而使三种不同的DNA发夹结构能够进行催化反应，从而设计出基于滚动循环扩增的三发夹介导的反馈系统（THF-RCA）。（2）通过聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）和荧光采集验证THF-RCA传感器的可行性。（3）通过荧光采集优化THF-RCA传感器并探究其检测性能。（4）使用激光共聚焦显微镜对 THF-RCA 传感器在细胞成像中的可行性和性能进行考察。结果：（1）相对传统的 RCA 反应，基于滚动循环扩增的三发夹介导的反馈系统（THF-RCA）大大增强了对miR-21的检测能力；（2）THF-RCA传感器的检测范围达到5个数量级，检测限低至1 fM，线性相关系数达0.99以上，具有高灵敏度和良好的相关性。（3）THF-RCA 传感器具有优异的特异性和单碱基突变鉴别能力，能够很好的区分其他 miRNA 以及碱基突变的 miRNA-21。（4）THF-RCA传感器允许体外检测miRNA而不需要逆转录。（5）THF-RCA传感器能够用于miR-21的原位成像，与miRNA-FISH技术相比，miRNA的细胞内成像具有更高的灵敏度。第二章回文介导的一步法自组装多价 DNA 纳米线用于癌细胞的识别与治疗目的：本章旨在利用回文结构的优势，以碱基互补配对为原则，从而开发一种具有靶向能力的新型DNA纳米线（BMNW）并用于装载药物Dox，从而实现癌细胞的靶向杀伤。方法：（1）BMNW-Apt的构建及表征：根据方案设计三条单链DNA（ssDNA），通过聚丙烯酰胺凝胶电泳技术验证探针组装、比例优化以及稳定性，并通过原子力显微镜表征BMNW-Apt的形貌；（2）Sgc8 适配体的引入可以使 BMNW-Apt识别靶细胞表面的 PTK7 蛋白。通过激光共聚焦显微镜和流式细胞术探究BMNW-Apt的靶向性、内吞途径及亚细胞定位；（3）通过荧光分光光度计记录 Dox 的荧光光谱，并探讨载体 BMNW-Apt的药物装载和药物释放的能力；（4）通过激光共聚焦显微镜实时监控 BMNW-Apt@Dox在细胞内的药物释放过程；（5）通过 CCK8和流式细胞凋亡试剂盒评估细胞存活率，并验证 BMNW-Apt@Dox的选择性杀伤靶细胞的能力。结果：（1）本章设计了一种新型的DNA纳米线，称为生物启发的多价DNA纳米线（Bioinspired Multivalent DNA Nanowires，BMNW）。BMNW的特点在于H1和H3序列的5''端都有一个回文结构，使得基本单元可以交替结合，形成一个长的周期性有序的DNA纳米线骨架。（2）H2-Apt以直立和规则的方式排列适配体，与BMNW结合，形成周期性多价适配体壳层，以此构建BMNW-Apt。（2）BMNW-Apt 表面的核酸适配体不仅增加了纳米材料的抗降解能力，而且使目标纳米线能够特异性地识别CCRF-CEM细胞和HeLa细胞。（3）BMNW-Apt 通过网格蛋白介导的内吞途径进入细胞，然后定位于溶酶体，并在6小时后实现溶酶体逃逸。（4）BMNW-Apt还可以携带化疗药物Dox，并能够在体内外实现药物的释放，实现细胞的选择性杀伤。结论：（1）本文中，通过功能化DNA纳米线，设计出THF-RCA生物传感系统和药物载体BMNW-Apt，解决了DNA纳米结构在细胞应用领域的易核酸酶降解、细胞摄取不佳、免疫细胞检测和降解以及不确定的生物分布特征等问题。（2）THF-RCA生物传感器表现出令人印象深刻的检测miR-21的能力，其目标miRNA可以从突变版本和无目标的 miRNA中清楚地识别出来。此外，传感器能够与金标准RT-PCR相比，操作简单，无需体外逆转录，亦可实现体外检测miRNA；与miRNA-FISH技术相比，其在细胞内成像中具有更高的灵敏度。这种THF-RCA扩增策略能够提高基于 RCA策略的性能，并为生物研究、临床诊断和疾病治疗进展跟踪提供新的扩增系统。（3）载体 BMNW-Apt 表面的核酸适配体保护层不仅增加了抗降解能力，而且使BMNW-Apt能够特异性地识别PTK7高表达的肿瘤细胞。除了靶向性这一令人印象深刻的能力外，BMNW-Apt 还可以携带化疗药物 Dox，发挥靶向治疗作用，规避传统化疗药物的毒副作用。这种新型的纳米线BMNW-Apt不仅设计简单，组装便捷，而且表现出高效的靶向能力和抗降解能力，展现出DNA纳米线作为优秀药物载体并实现肿瘤靶向治疗的巨大潜力。收起

关键词 : 周期性DNA纳米线功能化设计细胞成像药物递送

8. 纳米孔洞金属-有机骨架材料的功能化设计及其性质研究

[学位论文] 丁绍波安徽大学 2011年硕士导师: 裘灵光共80页

摘要 : 纳米孔洞金属-有机骨架是一种由过渡金属离子与含氧、氮等多齿有机配体通过自组装而形成的，具有特定拓扑结构的配位聚合物。由于其具有孔径可调，孔道结构有序，比表面积较高，可功能化的孔穴环境以及独特的光、电、磁等特点，使其可应用于气体的吸附... 展开纳米孔洞金属-有机骨架是一种由过渡金属离子与含氧、氮等多齿有机配体通过自组装而形成的，具有特定拓扑结构的配位聚合物。由于其具有孔径可调，孔道结构有序，比表面积较高，可功能化的孔穴环境以及独特的光、电、磁等特点，使其可应用于气体的吸附分离及存储、分子磁体、催化、光电材料等诸多领域。然而，多数金属-有机骨架的应用受到了孔径大小和孔道结构的限制，所以寻找一种简单有效的方法去合成孔径大小可调和孔道结构有序的金属-有机骨架一致面临着很大的挑战。对MOFs进行后合成改性功能化设计及装载活性物质可以在现有的性能基础上设计出更多优异的性能，这同时也大大的拓展了MOFs材料在很多方面的应用。本论文主要研究内容如下： 1．在AHU-1的基础上，通过加入不同的阴离子表面活性剂脂肪酸或磺酸盐，成功的合成出以微孔Cu3(BTC)2为孔壁的介孔孔道组织，通过BET和TEM等测试结果可知，介孔孔道从AHU-1的4.8nm基础上，到1号样的8.8nm，3号样的12.4nm，4号样的14.7nm，5号样的18.4nm，孔径连续可调，且孔道为有序的介孔组织，对比1号样和2号样可以看出，加入不同摩尔比的相同的阴离子表面活性剂，对孔径大小没有太大影响。次甲基蓝吸附实验显示，具有介孔孔道组织的1号样对次甲基蓝水溶液的吸附速度要远远快于只具有微孔的HKUST-1材料，因为次甲基蓝分子的大小比微孔HKUST-1材料的0.8nm孔径大，吸附扩散受限制，而1号样因具有8.8nm的介孔孔组织，孔径大于次甲基蓝分子大小，有利于次甲基蓝分子的扩散和吸附，所以对次甲基蓝的吸附性能要优越于HKUST-1。 2．利用Cu3(BTC)2骨架材料中的节点Cu2+有一个不饱和配位点，通过引入硫醇，使得节点Cu2+和硫醇反应生成牢固的铜硫键。在常温常压下，在甲苯溶液中，Cu3(BTC)2和正辛硫醇、十二硫醇在磁力搅拌作用下成功合成出硫醇改性的Cu3(BTC)2，通过实验证明，此方法简单有效。改性得到的Cu3(BTC)2骨架材料为局部改性，骨架内部结构没有改变，外表面包裹着长长的烷基链，具有良好的疏水性。性质研究表明，改性过后的疏水Cu3(BTC)2骨架材料对甲基红等疏水性染料有很快并且很强的吸附性，对次甲基蓝等亲水性染料基本上不吸附，从而达到了对不同染料的选择性吸附的目的。 3．在常压下，在甲苯溶液中，MIL-101和乙二胺在磁力搅拌加热回流作用下成功合成出乙二胺改性的MIL-101，此方法后合成改性的MIL-101含有大量的只反应掉一个氨基官能团的乙二胺，通过加入金属离子，可以很容易的和其反应，并且固定在MIL-101的罐状笼内，装载金属离子过后，通过大量水洗醇洗，可以去除未和乙二胺反应或者在MIL-101表面的金属离子。保证在接下来和硫化氢气体的原位反应中生成的硫化物都在金属-有机骨架MIL-101内部。通过TEM等测试发现，生成的硫化物的尺寸大小介于10nm左右，与金属-有机骨架MIL-101的罐状笼直径大小相符。装载在金属-有机骨架MIL-101的罐状笼内部的硫化物荧光会因为受到骨架结构的影响而使激发和发射光发生移动。收起

关键词 : 纳米孔洞金属-有机骨架功能化设计材料性质

9. 可磁化重构电机设计

[学位论文] 袁密华中科技大学 2018年硕士导师: 李国民;白坤共78页

摘要 : 传统电机在高转速时才能达到较高的效率，而在外骨骼关节驱动和机器人关节驱动等应用领域中，通常需要低转速的电机，使用传统电机的话效率会很低。特别是需要在固定位置产生输出转矩的场合，例如机器人握紧物体或者站立时，关节处的电机需要在不转动... 展开

关键词 : 可磁化重构电机功能化设计脉冲电流输出转矩

10. 微通道内表面的微/纳米结构构筑及功能化设计

[学位论文] 何中媛东华大学 2011年博士导师: 王宏志共176页

摘要 : 微流控技术作为当今世界上最前沿的科技领域之一，凭借其高通量、低消耗的技术优势，在生命科学和工业合成等领域显示出了巨大的应用前景。微通道作为微流控芯片的重要组成部分，在该领域发展的初期，其内表面只是一个提供微空间的纯表面，而随着微流... 展开微流控技术作为当今世界上最前沿的科技领域之一，凭借其高通量、低消耗的技术优势，在生命科学和工业合成等领域显示出了巨大的应用前景。微通道作为微流控芯片的重要组成部分，在该领域发展的初期，其内表面只是一个提供微空间的纯表面，而随着微流控技术的发展，尤其是微流控芯片在生物检测方面各种各样的具体应用，势必要求对微通道内表面进行必要的改性以满足不同的需求。与简单地在内表面制备一层功能膜相比，对微通道的内表面进行几何结构修饰，即在微通道内表面上构筑一些精细的微/纳米结构，并在这些微/纳米结构上再嫁接功能基团或分子，显然能够使微通道内表面具有更多的功能，是促进微通道内表面器件化和微流控技术进步的一个重要研究方向。目前在开放的微通道表面上构筑微/纳米结构的微细加工(microfabrication)技术主要有刻蚀技术、光刻法、软光刻法、LIGA技术等，然而这些方法都难以在细长的、几乎封闭的微通道内使用，而且开放微通道的封接过程势必会造成对已形成的微/纳米结构的破坏。鉴于此，本文用湿化学的方法在几乎封闭的石英毛细管微通道中构筑特定的微/纳米结构，并对已构筑的微/纳米结构进行表面改性赋予所设计的微流控器件特定的功能，成功设计出了微通道式光催化用微反应器和微蛋白分子富集器。将一维纳米材料的微/纳米结构直接集成到封闭的微通道中，避免了微通道传统微/纳米结构修饰过程中因封接带来的破坏，而且利用一维纳米材料器件化的最新研究成果，大大扩展了微流控器件的功能化设计。利用湿化学的方法，借助纳米技术将ZnO纳米棒阵列和分布密度可控的ZnO纳米棒花状簇集成到了石英毛细管微流控通道的内表面上。利用NaOH和Zn(AC)2·2H2O的乙醇溶液在微通道内表面上制备了一层ZnO晶种膜;利用反相微乳液法和高温去乳化作用引起的晶粒团聚，在微通道内表面上得到了分散可控的ZnO晶种。晶种在基底上的分散性对于晶体的生长及最终形貌非常重要。在完全覆盖有一层ZnO晶种膜的微通道内表面上实现了ZnO纳米棒阵列的垂直生长;在分散可控的ZnO晶种基础上实现了分布密度可控的ZnO纳米棒花状簇的生长。研究发现，水与表面活性剂的摩尔比值w是影响晶种分散和纳米棒分布密度的主要因素，通过改变w值的大小改变了水滴的大小进而改变了颗粒大小，然后借助毛细管通道内表面对于不同尺寸纳米颗粒的粘附力不同，有效地调控了晶种的分散密度。随着w值的增加，晶种的分散密度增大，得到的纳米棒的分布也越稠密，反之亦然。实验结果为仅有微小出入口的密封的长微通道的功能化改性或图案化设计提供了一种新的方法。在ZnO纳米棒阵列的基础上，在微通道的内表面上制备了Pt/ZnO，TiO2/ZnO，ZnO@ZnS等纳米棒阵列，并将这些纳米棒阵列修饰的微通道作为光催化用微反应器。以光催化降解MB溶液和4-氯苯酚溶液为例，考察了这些基于纳米棒阵列的微通道式反应器的光催化性能: (a)基于ZnO纳米棒阵列的微通道式反应器用于光催化降解5 ppm的MB溶液，当停留时间(residence time，RT)为100 s时，其对MB溶液的降解率为100％，在该停留时间下连续光催化使用180 h其对MB的降解率仍在80％以上。 (b)基于分布密度可控的ZnO纳米棒花状簇的微通道式反应器用于光催化降解5 ppm的MB溶液，当停留时间大于110s时，三根毛细管对MB的降解率都接近于100％，而在较短的停留时间(RT=25～110 s)下，毛细管M(含有中密度ZnO)较H(含有高密度ZnO)较和L(含有低密度ZnO)表现出了更强的光催化活性，表明微通道内表面上纳米棒的分布密度确实能够影响到所设计的微器件的性能。 (c)基于Pt/ZnO纳米棒阵列的微通道式反应器用于光催化降解5 ppm的MB溶液，当停留时间大于35 s时，可将MB溶液完全降解。贵金属Pt作为光生电子捕获器，有效地提高了界面电荷传递效率。 (d)基于TiO2/ZnO纳米棒阵列的微通道式反应器用于光催化降解5 ppm的MB溶液，由于TiO2和ZnO两种半导体之间的耦合作用降低了光致电子与空穴的复合，该反应器表现出了比纯的ZnO纳米棒阵列更强的光催化活性。对于不同TiO2溶胶包覆次数的TiO2/ZnO纳米棒阵列修饰的微通道的光催化活性，TiO2/ZnO-3（包覆次数为3次）表现出了最强的光催化活性。当停留时间为20s时，可将MB溶液完全降解，而且在该停留时间下，连续重复使用100 h后其对MB的降解率仍在90％以上。 (e)基于ZnO@ZnS核壳结构纳米棒阵列的微通道式反应器用于光催化降解10 ppm的MB溶液和10 ppm4-氯苯酚溶液，当停留时间为120 s时，可将MB溶液完全降解，对4-氯苯酚溶液的降解率也达到了78％。通过光催化活性比较，基于TiO2/ZnO纳米棒阵列的微通道式反应器表现出了最强的光催化活性，且在连续重复使用时，纳米棒阵列均表现出了良好的稳定性和耐流体冲刷性。利用连续流动的方式，通过控制TiO2溶胶的输送时间，在预制有ZnO纳米棒阵列的微通道内表面上得到了不同包覆程度的TiO2/ZnO纳米棒阵列。设计了基于TiO2/ZnO纳米棒阵列修饰的微通道的微流控器件，用于从蛋白酶解产物中选择性富集磷酸肽。以自动、连续流动的操作模式实现了蛋白酶解产物的注入、磷酸肽的富集和洗脱，且器件具有很好的选择性、灵敏性和持久性。停留时间30s富集的磷酸肽的量已足够用于MALDI-TOF MS分析。对于磷酸肽的洗脱来说，合适的停留时间为60s。鉴于该微流控器件的耐用性和连续流动的操作模式，或许会成为从大体积复杂的临床样品中高通量、选择性富集磷酸肽的一种经济有效的方法。同样，也可作为在做质谱分析前对磷酸肽进行快速和选择性富集的一种便捷手段。利用微通道内表面上预制的ZnO纳米棒阵列作为锌源和原位模板，硫代乙酰胺则作为硫源，通过原位合成的方法在微通道内表面上得到了排列有序的ZnO@ZnS核壳结构纳米棒阵列，继续向微通道中输送巯基乙酸钠(sodiumthioglycollate，ST)溶液可以得到ST-ZnO@ZnS纳米棒阵列，接着输送新鲜制备的Ag溶胶即制备出了载银Ag-ST-ZnO@ZnS纳米棒阵列。ST-ZnO@ZnS纳米棒阵列修饰的微通道对于溶液中的牛血清蛋白(bovine serum albumin，BSA)分子具有很强的吸附性，而且表现出了良好的耐用性。利用Ag-ST-ZnO@ZnS纳米棒阵列修饰微通道实现了溶液中痕量BSA分子的富集，并利用表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering，SERS)检测出了所富集到的BSA。基于核壳结构纳米棒阵列的微通道器件，不仅实现了从大体积生物样品中连续高通量分离蛋白，而且对于痕量蛋白的富集及检测也提出了一种简便的方法。收起

关键词 : 微流控技术微通道纳米结构表面改性功能化设计