吉林大学卢晓峰课题组：FeMnO3纳米粒子填充的聚吡咯纳米管的可控制备、协同增强类过氧化物酶活性及其对谷胱甘肽的高灵敏检测
上一篇 / 下一篇 2018-04-25 13:48:26/ 个人分类：人物与科研
卢晓峰教授简介
卢晓峰，吉林大学化学学院教授，博士生导师。2003年毕业于吉林大学化学学院化学专业，获得学士学位。2007年毕业于吉林大学高分子化学与物理专业，获得博士学位，随后在美国圣路易斯华盛顿大学从事博士后研究，2008年开始在吉林大学化学学院任教。多次获得国家自然科学基金、教育部霍英东教育基金以及吉林省自然科学基金等项目的资助，已在Prog. Polym. Sci., Adv. Mater., Small, Chem. Commun., J. Mater. Chem. A等杂志发表SCI学术论文150余篇，文章被SCI他引4000多次。共同主持编写“有机纳米功能材料-高压静电纺丝技术与纳米纤维”一书（王策，卢晓峰等著）。任中国复合材料学会超细纤维复合材料分会副主任委员。2011年获得吉林省自然科学学术成果奖二等奖（第一完成人），2015年获得吉林省科学技术奖（自然科学）一等奖（第二完成人）。主要研究领域为：（1）高压静电纺丝技术与纳米纤维材料；（2）导电高分子及其复合纳米材料；（3）纳米材料在催化、能源和环境领域的应用。
前沿科研成果：FeMnO3纳米粒子填充的聚吡咯纳米管的可控制备、协同增强类过氧化物酶活性及其对谷胱甘肽的高灵敏检测
吉林大学卢晓峰教授课题组在导电高分子基复合纳米结构材料的类酶催化研究方面做了一系列的研究工作。最近，他们采用静电纺丝技术结合原位气相聚合和刻蚀同时进行的策略制备了一种新型的FeMnO3纳米粒子填充的聚吡咯纳米管。这种纳米管中封装纳米粒子的结构具有高比表面积、低密度、多活性位点等优势。在催化领域中，该结构还可以为某些连续反应提供纳米级的反应室，能够有效避免活性组分的团聚以及额外的分离提纯过程。另外，这种导电高分子纳米管内封装无机纳米粒子材料对类过氧化物酶催化反应展现出了较强的协同增强效应。
作者结合静电纺丝技术与高温煅烧法制备出了FeMnO3纳米纤维，此材料具备一定的氧化性，在酸性条件下能使吡咯单体发生聚合。FeMnO3纳米纤维作为模板及氧化剂，在导电高分子原位聚合的同时会发生刻蚀，纤维逐渐分解成为纳米粒子，聚吡咯壳层伴随形成。通过改变气相聚合的反应时间，可以有效地调控聚吡咯壳层的厚度以及FeMnO3纳米粒子在管腔中的填充密度（图1）。这种通过原位刻蚀和聚合同时进行的技术在导电高分子纳米管管内制备无机纳米粒子的方法具有普适性，而且制备简单、成本低、易推广，可以在很多领域中得到广泛应用。
图1：不同气相聚合时间的扫描电镜照片，透射电镜照片及示意图：a1-a3) 30 min, b1-b3) 60 min, c1-c3) 120 min, d1-d3) 180 min
（来源：Chem. Commun., 2018, DOI: 10.1039/c8cc01574k）
接下来，作者对材料的类过氧化物酶催化性质进行了探究，可以看到FeMnO3纳米纤维的催化活性并不突出，但是与导电高分子复合后，材料的催化性质发生显著加强。其中反应时间为120 min的复合材料具有典型的管中纳米粒子结构，其展现出了最优的类酶活性，相比FeMnO3纳米纤维基底其催化活性提升了五倍（图2）。
图2：类过氧化物酶催化性质测试
（来源：Chem. Commun., 2018, DOI: 10.1039/c8cc01574k）
利用该材料固有的类过氧化物酶性质，作者探究了其在谷胱甘肽（GSH）的高灵敏检测中的应用。利用该材料构筑的检测体系对GSH的检测限低至36 nM，优于多数基于类酶催化反应体系对GSH检测的报道。在与多种氨基酸及离子的选择性比较实验中，材料也展现出了较好的选择性。另外，该体系对GSH的检测还可以应用于人体血清样本的实际检测中，具有精确度高、重复性好的优点，展现出了其在生物检测领域的潜在应用。
图3：谷胱甘肽检测限测试
（来源：Chem. Commun., 2018, DOI: 10.1039/c8cc01574k）
相关工作得到国家自然科学基金项目的支持。博士生迟茂强为第一作者，卢晓峰教授为通讯作者。
关于人物与科研
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