[发明专利]可控且可逆的pH响应性可卷曲2D纳米结构

说明书

技术领域

本发明涉及pH响应性可卷曲2维纳米结构的设计和组装。在此本申请通过援引并入于2014年2月20日提交的美国临时申请第61/942,274号的全部内容。

背景技术

自然界中有很多生命系统的性质如何与其复杂的多尺度(阶层式宏观/微米/纳米)结构关联(由其决定)的实例，例如荷(莲，Nelumbo nucifera)叶的自清洁效应、蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的颜色、壁虎足的粘附性质、稻叶的各向异性润湿功能和一些昆虫翅及眼的抗反射性，等等。受此类生命系统启发，已经进行了许多研究，其产生了现实世界的技术，例如具有自清洁性质的涂层、能够充当光波导和分光器的光子结构，等等。关于受生物启发的智能材料及其应用的综述可例如参见以下列出的NPL(非专利文献)8-12。

更令人感兴趣的是，自然界充满了利用材料响应性质与多尺度结构之间的关系来高效地响应外界刺激的生物体的实例。由骨骼(由结构化的骨构成)、肌肉、肌腱、韧带等组成的生物体的多尺度MS系统，为身体提供形状、支持、柔性、稳定性和动作，使其可以举起较大负荷(NPL 13-16)。在此类生物体中，多尺度结构-性质关系的意义在于，其对刺激的响应是相当显著的，但是这种关系尚未得到充分理解(NPL 8-11)。

在更具体的环境中，金属-聚合物纳米复合物因各种原因而特别受关注，例如容易加工性、大规模制造前景以及比纯金属低得多的密度(NPL 33-38)。此外，它们显示可调的光学和机械性质，这能够通过改变其几何形状和组成来实现(NPL 34-38)。特别而言，已经深入研究了具有尺寸和形状依赖性表面等离子共振(SPR)的Au-PEI纳米复合物(NPL 39-42)，以用于从生物传感(NPL 39)到基因表达(NPL 40)的各种应用。例如，已经使用Au-PEI纳米颗粒(NP)作为光学探针(NPL 39)研究了用于定量检测肝素的比色测定法。检测原理基于在溶液中带正电的Au-PEI NP和带负电的肝素之间简单的静电相互作用，其引起Au-PEI NP的聚集并进而导致紫外线-可见光吸收信号的红移。Au-PEI NP还已经用作用于细胞内siRNA递送的潜在非病毒基因载体(NPL 40)。PEI聚电解质充当形成胶态稳定的Au-PEI NP时的还原剂和稳定剂，其静电结合siRNA且不显示任何显著的细胞毒性(NPL 41)。近来，经PEI稳定化的AuNP的自组装2D纳米复合物在用于开发多功能光学装置的纳米制造领域获得了越来越多的关注(NPL42)。Au-PEI NP在溶剂/水界面(例如甲苯/水)处组装成用于等离子增强和表面增强拉曼散射(SERS)的具有高表面积-体积比的2D膜(NPL 42)。

引用列表

非专利文献

NPL 1：A.Martien等，Emerging applications of stimuli-responsive polymer materials.Nat.Mater.9,101-113(2010).

NPL 2：R.Lupitskyy,Y.Roiter,C.Tsitsilianis,S.Minko,From Smart Polymer Molecules to Responsive Nanostructured Surfaces.Langmuir 21,8591-8593(2005).

NPL 3：S.T.Milner,Polymer brushes.Science 251,905-914(1991).

NPL 4：P.M.Mendes,Stimuli-responsive surfaces for bio-applications.Chem.Soc.Rev.37,2512-2529(2008).

NPL 5：M.R.Aguilar,C.Elvira,A.Gallardo,B.Vasquez,J.S.Roman,2007.Smart polymers and their applications as biomaterials.In:N.Ashammakhi,R.L.Reis,E.Chiellini,(eds.),Topics in Tissue Engineering,V.3,University of Oulu,Finland,pp.2-27.