为了克服常规的生物陶瓷微球缺乏靶向功能的缺点, 本研究制备了内核为CaCO₃, 外壳为磁性可调控羟基磷灰石(HA)的新型荔枝状多孔微球。结果表明: 抗肿瘤药物阿霉素(DOX)能有效地负载于磁性HA微球上, 并具备磁性靶向功能。此外, HA外壳具有良好的生物相容性和pH响应特性, 可在模拟酸性肿瘤细胞环境中控制DOX的释放, 有效杀死肿瘤细胞, 并在模拟正常细胞培养环境中减少对正常细胞的毒副作用。这种新型的微球材料具有超顺磁性能, 且微结构可控, 是一种智能化药物控释微球载体, 可以灵敏地释放DOX, 从而有效地实现抗肿瘤活性。

与传统二氧化硅介孔材料相比, 树枝状纤维形二氧化硅纳米粒子(Dendritic Fibrous Nano-silica, DFNS), 特别是具备三维中心辐射状孔道和多级孔结构的球形DFNS拥有较高的比表面积、较大的孔体积、较高的孔渗透性和粒子内表面更易接触性等优点。客体物质(如极小的纳米粒子)能够沿着中心辐射状孔道进行负载和/或输送, 甚至与化学改性所得内部活性位点发生反应。因此, DFNS是一种富有前景的载体平台, 可以用来构筑新型纳米催化剂、吸附剂、基因/蛋白质/药物的递送系统等。大量研究表明: 球形DFNS与生俱来的结构优势使其能够作为MCM-41和SBA-15的理想替代材料。但是, DFNS领域依旧存在很多需要探讨的问题。因此, 本文主要归纳分析DFNS的结构特征、常用结构模型、新型结构和实时应用。希望能够给予材料和化学科学家一些参考, 促进DFNS的蓬勃发展。

以聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(P123)为模板剂, 1,3,5-三甲苯(TMB)为扩孔剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 采用水热合成法制备了三维连通笼状介孔泡沫(MCF)。N₂吸脱附等温实验发现MCF最大孔径尺寸17.3 nm, 窗口尺寸8.2 nm, 比表面积770.3 m²/g, 孔容可达2.3 cm³/g。以MCF为载体, 考察了MCF对芥子气降解酶DhaA的吸附作用, 发现pH为6.5时, DhaA在MCF上的饱和吸附量最大, 吸附动力学满足Elovich动力学模型, DhaA在MCF孔道中的内扩散过程是吸附的限速步骤, 吸附等温线符合Sips模型。MCF吸附后DhaA的活性和构象均发生明显改变, DhaA酶活残留12.4%, 本征荧光光谱发生红移。研究结果表明：大孔径、大孔容和三维笼状孔道等结构特征使MCF有利于吸附DhaA, 静电排斥作用影响吸附过程, DhaA构象改变是造成DhaA催化活性降低的主要因素。

选用聚烯丙基氯化铵(PAH)作为晶体生长调节剂, 在水热条件下成功制备了多孔羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HAP)中空微球。详细研究了反应时间和添加剂浓度等因素的影响: 150℃水热反应12 h, 控制PAH 浓度0.3~0.5 g/L, 可合成尺寸均匀、孔径密集的HAP中空微球。微球生长经历早期前驱体微结构、异相成核、相转化等不同阶段, 聚合物在各阶段都起到重要的调节作用。以典型的布洛芬(ibuprofen, IBU)作为模型药物, 研究微球的药物负载和脱附能力。结果显示: 多孔微球具有良好的药物负载和释放能力, 吸附量较好, 可达到413.65 mg/g。且药物具有较好的pH响应释放行为, 可作为pH敏感靶向药物载体应用到生物医学等领域。

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体, 采用静电纺丝法和先驱体转化法制备SiOC超细纤维, 研究PCS溶液浓度和表面活性剂对纤维形貌和直径的影响。实验结果表明: 添加表面活性剂后, 纤维分布均匀, 串珠现象消失; 通过调节溶液中PCS比例, 纤维直径分布范围为500~900 nm。力学性能测试表明SiOC纤维毡的抗拉强度可达8.88 MPa。SiOC超细纤维毡也展现出优异的热稳定性和抗化学腐蚀性能, 在苛刻环境中可以作为催化剂载体和过滤材料使用。

聚合物材料具有质量轻、强度高等优点, 常被用作航天器表面的复合结构基材。原子氧是低地球轨道空间中成分含量最高的粒子之一, 对暴露在航天器表面的聚合物材料易形成大通量、高能量轰击, 造成其表面氧化侵蚀和质量损失, 使聚合物材料的性能发生不同程度的衰退, 也是导致航天器件可靠性降低、工作寿命缩短的主要环境因素。本文对当前国内外通用的几种聚合物材料表面原子氧防护技术进行了整理归纳, 其中表面化学改性方法结合了体材改性和常用防护涂层的优点, 得到的有机/无机复合改性防护层具有较好的综合防护性能。文中分析了近年来由计算模拟法开展原子氧与表面防护材料相关作用机理的研究, 指出采用计算模拟结合试验的研究方法, 有可能从本质上揭示复合改性层与原子氧的作用机理, 从而促进原子氧防护材料与防护技术的研究发展。