朱庆增教授团队在光响应有机硅功能材料研究中取得新进展

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近日，化学与化工学院特种功能聚集体材料教育部重点实验室朱庆增教授课题组在光响应聚硅氧烷材料领域取得了新的研究进展和技术成果。他们设计合成了一系列具有光响应性能的硅烷，进一步制备了具有光响应性的聚硅氧烷功能材料，实现了对目标分子的精准控制释放和蛋白质分子的表面微图案化，该系列材料和技术方法在生物芯片和组织工程等领域中具有重要应用价值。相关研究成果以Photoresponsive Bridged Polysilsesquioxanes for Protein Immobilization/Controlled Release and Micropatterns为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces（IF=9.229, DOI: 10.1021/acsami.1c10542）、以Precise Controlled Target Molecule Release through Light-Triggered Charge Reversal Bridged Polysilsesquioxane Nanoparticles为题发表在Polymers（IF=4.329, DOI: 10.3390/polym13152392）和以“光响应聚倍半硅氧烷纳米载体及其光控药物释放性能”为题发表在《科学通报》（DOI: 10.1360/TB-2020-1467），获得4件授权中国发明专利(CN110540549B, CN111494340B, CN112011055B和 CN112047974B）。以上成果的第一作者为博士生张鑫，通讯作者为朱庆增教授，山东大学为独立通讯单位。
有机硅材料基本结构单元是硅－氧链节，同时带有有机基团，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身，具有许多突出的性能和应用优势，如优异耐高低温性能、生理惰性、耐候性和耐老化性等，是新材料界独树一帜的重要体系，在一些特殊应用环境中具有不可替代作用，拓展该类材料在分子运输和蛋白质芯片等新技术领域中的应用具有科学意义和重大应用价值。朱庆增教授团队设计合成了一系列光响应性桥联硅烷，制备了新型光调电荷变换的有机硅功能材料，用于构筑蛋白质微图案。在光照下，有机硅材料表面会发生电荷性质的变化，从而实现了光控蛋白质的固定与释放，精确形成蛋白质微图案。通过时空调节照射参数，蛋白质的浓度、位置和微图案的形状大小被精准控制，该光调电荷变换的材料被首次应用于蛋白质微图案化，在生物芯片、细胞固载、抗菌涂层等生物医学领域中有重要应用前景。

       有机硅材料是生物分子的优良载体，团队还研发了一种可精确控制目标分子释放行为的光响应性可控释放体系，通过简单便捷的光刺激方法和温和的静电相互作用，实现目标分子的精确可控释放。该体系以设计合成的具有光触发电荷反转性能的桥联聚倍半硅氧烷纳米粒子为载体，通过调整光照射强度、照射时间和On/Off模式，对目标分子的释放位置、释放时间，尤其是释放量，可实现多维度的精确调控。该该类材料和技术方法可用于食品添加剂、染料、化妆品、农药、紫外线吸收剂和药物等目标分子的运输和释放。
       朱庆增教授课题组主要从事高分子化学与物理科学、有机硅/高性能聚合物/生物高分子材料研究，注重高分子材料在应用和加工过程中的理论与技术研究。近年来，课题组承担了包括“薄壁***橡胶研究”等七项国家级项目，“生物法1,3-丙二醇生产高分子量聚对苯二甲酸丙二醇(PTT)纤维树脂关键技术研究”等山东省自主创新重大专项二项，山东省科技发展计划和省自然科学基金及济南市自主创新项目等项目九项，横向项目十六项，参与美国波音公司 (Boeing) 和德国汉高公司 (Henkel) 的国际合作项目。在ACS Appl. Mater. Inter.、Macromol. Rapid Commn.、Polymer、Eur. Polym. J、Langmuir、Chem. Eur. J等国际学术期刊上发表学术论文76篇，合著《有机硅高分子及其应用》(2004)，获得授权中国发明专利20件，鉴定验收成果5项，产业化项目2项。
       上述系列研究工作得到了山东省重点研发计划、山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才项目、中央高校基本科研业务费专项资金和潍坊鸢都产业领军人才计划的资助。
       文章链接：
       1.Photoresponsive Bridged Polysilsesquioxanes for Protein Immobilization/Controlled Release and Micropatterns
       2.Precise Controlled Target Molecule Release through Light-Triggered Charge Reversal Bridged Polysilsesquioxane Nanoparticles
       3.Light controlled release system based on photoresponsive bridged polysilsesquioxane nanocarriers


       文章来源：山东大学
       朱庆增，教授,博士生导师，山东大学 高分子化学与物理专业和材料学专业研究生，分别获理学硕士和工学博士学位；中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室博士后；德国马普高分子研究所 (Max-Planck-Institute for Polymer Reserch) 访问学者；Polymer 等国际学术期刊 Reviewers；Molecules 期刊客座编辑；2015年泰山英才新兴产业领军人才；2017年鸢都产业领军人才。