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近日，山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院特種功能聚集體材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱慶增教授課題組在光響應(yīng)聚硅氧烷材料領(lǐng)域取得了重要研究進(jìn)展和技術(shù)成果。他們?cè)O(shè)計(jì)合成了一系列具有光響應(yīng)性能的硅烷，進(jìn)一步制備了具有光響應(yīng)性的聚硅氧烷功能材料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)分子的精準(zhǔn)控制釋放和蛋白質(zhì)分子的表面微圖案化，該系列材料和技術(shù)方法在生物芯片和組織工程等領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究成果以Photoresponsive Bridged Polysilsesquioxanes for Protein Immobilization/Controlled Release and Micropatterns為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（IF=9.229, DOI: 10.1021/acsami.1c10542）、Precise Controlled Target Molecule Release through Light-Triggered Charge Reversal Bridged Polysilsesquioxane Nanoparticles為題發(fā)表在Polymers（IF=4.329, DOI: 10.3390/polym13152392）和以“光響應(yīng)聚倍半硅氧烷納米載體及其光控藥物釋放性能”為題發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)》（DOI: 10.1360/TB-2020-1467），獲得4件授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利(CN110540549B, CN111494340B, CN112011055B和 CN112047974B）。以上成果的第一作者是博士生張?chǎng)?，通訊作者為朱慶增教授，山東大學(xué)為獨(dú)立通訊單位。

有機(jī)硅材料基本結(jié)構(gòu)單元是硅－氧鏈節(jié)，同時(shí)帶有有機(jī)基團(tuán)，這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機(jī)物的特性與無(wú)機(jī)物的功能于一身，具有許多突出的性能和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如優(yōu)異耐高低溫性能、生理惰性、耐候性和耐老化性等，是新材料界獨(dú)樹(shù)一幟的重要體系，在一些特殊應(yīng)用環(huán)境中具有不可替代作用，拓展該類材料在分子運(yùn)輸和蛋白質(zhì)芯片等新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有科學(xué)意義和重大應(yīng)用價(jià)值。朱慶增教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列光響應(yīng)性橋聯(lián)硅烷，制備了新型光調(diào)電荷變換的有機(jī)硅功能材料，用于構(gòu)筑蛋白質(zhì)微圖案。在光照下，有機(jī)硅材料表面會(huì)發(fā)生電荷性質(zhì)的變化，從而實(shí)現(xiàn)了光控蛋白質(zhì)的固定與釋放，精確形成蛋白質(zhì)微圖案。通過(guò)時(shí)空調(diào)節(jié)照射參數(shù)，蛋白質(zhì)的濃度、位置和微圖案的形狀大小被精準(zhǔn)控制，該光調(diào)電荷變換的材料被首次應(yīng)用于蛋白質(zhì)微圖案化，在生物芯片、細(xì)胞固載、抗菌涂層等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有重要應(yīng)用前景。

有機(jī)硅材料是生物分子的優(yōu)良載體，團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了一種可精確控制目標(biāo)分子釋放行為的光響應(yīng)性可控釋放體系，通過(guò)簡(jiǎn)單便捷的光刺激方法和溫和的靜電相互作用，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分子的精確可控釋放。該體系以設(shè)計(jì)合成的具有光觸發(fā)電荷反轉(zhuǎn)性能的橋聯(lián)聚倍半硅氧烷納米粒子為載體，通過(guò)調(diào)整光照射強(qiáng)度、照射時(shí)間和On/Off模式，對(duì)目標(biāo)分子的釋放位置、釋放時(shí)間，尤其是釋放量，可實(shí)現(xiàn)多維度的精確調(diào)控。該該類材料和技術(shù)方法可用于食品添加劑、染料、化妝品、農(nóng)藥、紫外線吸收劑和藥物等目標(biāo)分子的運(yùn)輸和釋放。

朱慶增教授課題組主要從事高分子化學(xué)與物理科學(xué)、有機(jī)硅/高性能聚合物/生物高分子材料研究，注重高分子材料在應(yīng)用和加工過(guò)程中的理論與技術(shù)研究。近年來(lái)，課題組承擔(dān)了包括“薄壁***橡膠研究”等七項(xiàng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，“生物法1,3-丙二醇生產(chǎn)高分子量聚對(duì)苯二甲酸丙二醇(PTT)纖維樹(shù)脂關(guān)鍵技術(shù)研究”等山東省自主創(chuàng)新重大專項(xiàng)二項(xiàng)，山東省科技發(fā)展計(jì)劃和省自然科學(xué)基金及濟(jì)南市自主創(chuàng)新項(xiàng)目等項(xiàng)目九項(xiàng)，橫向項(xiàng)目十六項(xiàng)，參與美國(guó)波音公司 (Boeing) 和德國(guó)漢高公司 (Henkel) 的國(guó)際合作項(xiàng)目。在ACS Appl. Mater. Inter.、Macromol. Rapid Commn.、Polymer、Eur. Polym. J、Langmuir、Chem. Eur. J 等國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文76篇，合著《有機(jī)硅高分子及其應(yīng)用》(2004)，獲得授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利20件，鑒定驗(yàn)收成果5項(xiàng)，產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目2項(xiàng)。

上述系列研究工作得到了山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、 山東省重點(diǎn)扶持區(qū)域引進(jìn)急需緊缺人才項(xiàng)目、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金和濰坊鳶都產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才計(jì)劃的資助。

相關(guān)鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c10542

https://www.mdpi.com/2073-4360/13/15/2392

https://www.sciengine.com/publisher/scp/journal/CSB/66/14/10.1360/TB-2020-1467