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有序的有機(jī)薄膜、膜組織及膜器件的研究一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)。有序膜不僅容易表征，結(jié)構(gòu)與功能容易調(diào)節(jié)，而且在不同體系中，特別是生物或仿生體系中表現(xiàn)出如輸運(yùn)、分離、控釋及開(kāi)關(guān)等獨(dú)特功能。

迄今為止有兩個(gè)模型體系可作為研發(fā)的參照或起點(diǎn)：一是LB 膜；一是層層組裝膜。這兩者有共同特點(diǎn)，均是在固體基片上，從液相（溶液或懸浮液）中靠分子間作用力多次重復(fù)浸潤(rùn)- 拉出工藝（相當(dāng)于層層沉積），可在基片上覆蓋（制得）幾層或多層有序薄膜。

其中，層層組裝制備過(guò)程更簡(jiǎn)單，適用基材廣，并可通過(guò)多種組裝基元和多種超分子組裝的驅(qū)動(dòng)力等參數(shù)的調(diào)控和組合，衍生出眾多的超分子組裝結(jié)構(gòu)（如微納有序結(jié)構(gòu)，多元仿生結(jié)構(gòu)）和功能（如自修復(fù)，自愈合功能）的調(diào)控方法， 因此發(fā)展成為最有潛力的界面可控制備、修飾技術(shù)和各種多層復(fù)合膜產(chǎn)品制備技術(shù)。

我們?cè)?003 年出版了一本超分子層狀結(jié)構(gòu)的專(zhuān)著，討論了層層組裝結(jié)構(gòu)與功能的方方面面。十多年來(lái)層層組裝及組裝體的研究有了長(zhǎng)足進(jìn)展，并開(kāi)啟了實(shí)用化進(jìn)程，生物醫(yī)用材料方面的研發(fā)或許是走向?qū)嵱没^(guò)程的突破口與有效的通道。

十多年來(lái)我們對(duì)層層組裝膜有了一些新的理解與認(rèn)識(shí)：

▌ 層層組裝膜是超分子組裝體中最簡(jiǎn)單的體系，可以用各種超分子作用進(jìn)行組裝，新的作用力與組裝方式層出不窮，因此新的超分子結(jié)構(gòu)也層出不窮，值得關(guān)注。

▌ 在各種超分子力中，靜電作用力是一種各向同性的較強(qiáng)的作用力，以靜電力為主的組裝體系中，離子強(qiáng)度及pH 極大地影響作用基團(tuán)的解離與締合平衡，在接近中性的條件下，在層間啟動(dòng)分子擴(kuò)散機(jī)制，強(qiáng)烈影響層狀結(jié)構(gòu)與組裝過(guò)程，從而使層狀膜與組裝具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)，表現(xiàn)在組裝過(guò)程呈現(xiàn)出指數(shù)增長(zhǎng)的規(guī)律，層狀結(jié)構(gòu)厚度從納米過(guò)渡到微米，而平面均勻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為明顯的微納結(jié)構(gòu)，并可能帶來(lái)自愈合和自修復(fù)等動(dòng)態(tài)功能。

▌ 傳統(tǒng)層層組裝從納米級(jí)層累積成有足夠強(qiáng)度、特定功能的微米級(jí)薄膜，需要幾十次反復(fù)的組裝技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)功能膜的快速制備，以有機(jī)微粒、聚合物復(fù)合物為一個(gè)組分的厚膜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，只需要幾次組裝就能達(dá)微米級(jí)的薄膜，從超薄膜到厚膜的進(jìn)展可帶來(lái)多功能協(xié)調(diào)及緩釋等功能。

▌ 層層組裝在基底上進(jìn)行，其最終產(chǎn)品是多層膜與基底的復(fù)合物，或形成特定基底的修飾層，有多方面的用途。若剝離基底制得無(wú)支持的或稱(chēng)為自支持多層膜，可制成包括薄膜支架等多種形式的自支持多層功能膜，充分發(fā)揮多層膜的雙面功能，實(shí)現(xiàn)分離、傳感及其他功能等，層層組裝因此可望發(fā)展成新的功能膜制備技術(shù)。但層層組裝及其組裝體要走向?qū)嵱没?，還有待于進(jìn)一步的研究與發(fā)展。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)及診療技術(shù)的發(fā)展，直接關(guān)系著人們疑難病癥的診治、生活品質(zhì)的提升、平均壽命的延長(zhǎng)，直接帶動(dòng)著新興學(xué)科及多學(xué)科的深度交叉與融合。重大的需求催生了巨大的商機(jī)，并已形成國(guó)際社會(huì)中重要的支柱產(chǎn)業(yè)。這些進(jìn)展為生物醫(yī)學(xué)材料，尤其是超分子層狀結(jié)構(gòu)材料帶來(lái)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

發(fā)揮超分子層狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，關(guān)注材料中多相復(fù)合體系的特征，有兩個(gè)問(wèn)題值得關(guān)注：

▌ 生物醫(yī)學(xué)功能的主體是生命體，與生命活動(dòng)規(guī)律緊緊相聯(lián)系的細(xì)胞生物學(xué)告訴我們，生命活動(dòng)規(guī)律主要應(yīng)該從細(xì)胞本身去探索。生物醫(yī)學(xué)材料體系中引入細(xì)胞、干細(xì)胞及其賴(lài)以生存的環(huán)境如活化因子、信號(hào)系統(tǒng)等，有利于組織或器官修復(fù)、再生及新的替代物的重構(gòu)。

▌ 生物醫(yī)學(xué)功能要有載體，簡(jiǎn)而言之就是界面或表面。界面承載著細(xì)胞的黏附、遷移、活化、分化及代謝等功能，成為細(xì)胞誘導(dǎo)再生的界面；界面也承載著抗菌、抗凝血、緩釋傳遞和識(shí)別等功能，可作為多功能界面及診療一體化芯片；界面還可作為有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料的接口、有生命特征的材料與無(wú)生命特征的材料接口、各種復(fù)合技術(shù)的接口。當(dāng)然，基于生命體的復(fù)雜性，將層層組裝與細(xì)胞生物技術(shù)、界面、支架技術(shù)進(jìn)一步整合起來(lái)，建立面對(duì)特殊功能及組裝體的復(fù)合技術(shù)研發(fā)工作，還有很長(zhǎng)的路要走。

《超分子層狀結(jié)構(gòu)——界面及生物醫(yī)學(xué)功能》一書(shū)凝聚了過(guò)去十多年以來(lái)吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室多位研究者的工作積累，以及浙江大學(xué)生物醫(yī)用大分子研究所多位研究者對(duì)層層組裝在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用探索成果。

北京：科學(xué)出版社，2016.5

ISBN 978-7-03-047806-1

編著方式釆用分章節(jié)多人執(zhí)筆的模式，以執(zhí)筆者為代表的導(dǎo)師與研究生的研究成果為主，兼收同時(shí)期本領(lǐng)域各家之精華。并請(qǐng)浙江大學(xué)生物醫(yī)用大分子研究所的計(jì)劍教授作為總聯(lián)系人，對(duì)全書(shū)進(jìn)行校正。

▌ 第1 章　層層組裝及動(dòng)態(tài)特征 / 計(jì) 劍　沈家驄

▌ 第2 章　快速組裝與厚膜技術(shù) / 孫俊奇　陳棟棟　張健夫

▌ 第3 章　有序及圖案化高分子復(fù)合膜 / 武雨昕　沈淮中　楊柏

▌ 第4 章　單分子力譜與超分子結(jié)構(gòu) / 宋宇　張文科

▌ 第5 章　層層組裝與藥物控釋 / 常皓　計(jì)劍

▌ 第6 章　多層膜理化性質(zhì)調(diào)控及細(xì)胞響應(yīng) / 毛崢偉　高長(zhǎng)有

▌ 第7 章　層層組裝：細(xì)胞和組織再生微環(huán)境仿生構(gòu)筑的新手段 / 任科峰　計(jì)劍

▌ 第8 章　層層組裝與血管再生 / 計(jì)劍

▌ 第9 章　層層組裝微膠囊的制備及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 / 仝維鋆　高長(zhǎng)有

本書(shū)可供從事化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)材料、醫(yī)學(xué)及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究工作者與研究生參考，敬請(qǐng)國(guó)內(nèi)外同行賜教。

沈家驄

2015 年12 月于浙江大學(xué)

人物介紹：

　沈家驄，高分子化學(xué)家 1931年9月3日生于浙江紹興。1952年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)系。吉林大學(xué)教授，浙江大學(xué)教授，兼任浙江大學(xué)材料與化工學(xué)院院長(zhǎng)。曾任吉林大學(xué)副校長(zhǎng)等職。1991年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。
　　主要從事高分子化學(xué)與聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，超分子化學(xué)與層狀膜組裝的研究，運(yùn)用模型與概率函數(shù)建立了聚合反應(yīng)機(jī)理與分子量分布的定量關(guān)系共聚物的鏈段結(jié)構(gòu)與反應(yīng)機(jī)理的關(guān)系等反應(yīng)統(tǒng)計(jì)理論用順磁共振研究本體聚合中自由基活性的變化，提出了擴(kuò)散模型。20世紀(jì)80年代末，從事超分子化學(xué)的研究，應(yīng)用分子間的弱作用力，如靜電作用力、氫鍵、配位鍵等構(gòu)建有明確界面的層狀功能膜，表面圖案化與納米微粒開(kāi)展光電信息材料與器件的研究研究有機(jī)、高分子與細(xì)胞的界面結(jié)構(gòu)用于生物醫(yī)用材料研究基于識(shí)別的抗氧化硒酶及其模擬物等。于1998年、2001年與2004年主持三屆超分子國(guó)際香山會(huì)議以推動(dòng)國(guó)內(nèi)超分子化學(xué)的發(fā)展。專(zhuān)著有《聚合反應(yīng)微觀(guān)動(dòng)力學(xué)》、《超分子層狀結(jié)構(gòu)》等。曾獲1989年、2004年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)，并獲發(fā)明專(zhuān)利10余項(xiàng)。

參考資料

【1】微信公眾號(hào)科學(xué)出版社（ID：sciencepress-cspm），沈家驄：十多年來(lái)我們對(duì)超分子層狀結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識(shí)，https://mp.weixin.qq.com/s/ZaqgQBasZuiXoIOs8c1LQw