化学学报 ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (11): 1566-1576.DOI: 10.6023/A23060266 上一篇 下一篇
所属专题: 庆祝《化学学报》创刊90周年合辑
综述
伏成玉a,b,c, 周星宇a,b,c, 杨鹏a,b,c,*()
投稿日期:
2023-06-01
发布日期:
2023-09-30
作者简介:
伏成玉, 2018年毕业于南京师范大学, 2019年至今陕西师范大学博士研究生在读, 研究方向为功能性织物的界面研究. |
周星宇, 2021年毕业四川师范大学, 2021年至今陕西师范大学硕士研究生在读. 研究方向为类淀粉样界面改性. |
杨鹏, 2006年北京化工大学高分子化学与物理博士毕业, 师从杨万泰院士. 之后赴德国马普研究所胶体与界面部、美国杜克大学和日本东京大学进行博士后研究. 2012年7月开始在陕西师范大学工作, 先后主持和完成国家自然科学基金委项目4项. 2022年获得国家自然科学基金委下属杰出青年科学基金资助. 2022年入选美国斯坦福大学发布的“全球2%顶尖科学家”榜单. 主要从事类淀粉样蛋白质组装及表界面改性的研究. |
基金资助:
Chengyu Fua,b,c, Xingyu Zhoua,b,c, Peng Yanga,b,c()
Received:
2023-06-01
Published:
2023-09-30
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表面改性在各个领域都扮演着重要的角色, 其在不改变材料本身性质的前提下, 赋予材料新的性能和更高的价值. 然而制约先进界面材料进一步应用发展的一个关键难题为缺少一种简单温和、高效环保和无色透明的普适性界面改性体系. 自类淀粉样蛋白质用于界面改性被报道以来, 该体系引起了学术界的广泛关注和研究, 一系列不同形态结构的蛋白质基材料如纳米薄膜、纳米纤维、大颗粒聚集体(产物)、水凝胶及气凝胶等被成功发展. 本综述首先阐述了蛋白质类淀粉样聚集的基本原理, 然后总结了蛋白质类淀粉样聚集作为表面改性体系在生物医用涂层、分离/透析、生物矿化、柔性电子、智能织物、化学催化和环境污染物去除等方向的应用, 最后指出该体系存在的不足并对未来发展方向进行了展望.
伏成玉, 周星宇, 杨鹏. 基于蛋白质类淀粉样聚集的表面功能化★[J]. 化学学报, 2023, 81(11): 1566-1576.
Chengyu Fu, Xingyu Zhou, Peng Yang. Surface Functionalization Based on Protein Amyloid-like Aggregation★[J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(11): 1566-1576.
[1] |
Liu Y.; Ai K.; Lu L. Chem. Rev. 2014, 114, 5057.
doi: 10.1021/cr400407a |
[2] |
Ejima H.; Richardson J. J.; Liang K.; Best J. P.; van Koeverden M. P.; Such G. K.; Cui J.; Caruso F. Science 2013, 341, 154.
doi: 10.1126/science.1237265 |
[3] |
Barclay T. G.; Hegab H. M.; Clarke S. R.; Ginic-Markovic M. Adv. Mater. Interfaces 2017, 4, 19,
|
[4] |
Wang Z.; Yang H.-C.; He F.; Peng S.; Li Y.; Shao L.; Darling S. B. Matter 2019, 1, 115.
doi: 10.1016/j.matt.2019.05.002 |
[5] |
Geng H.; Cui J.; Hao J. Acta Chim. Sinica 2020, 78, 105. (in Chinese)
doi: 10.6023/A19080301 |
( 耿慧敏, 崔基炜, 郝京诚, 化学学报, 2020, 78, 105.)
doi: 10.6023/A19080301 |
|
[6] |
Ryu J. H.; Messersmith P. B.; Lee H. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 7523.
doi: 10.1021/acsami.7b19865 |
[7] |
Lee H.; Dellatore S. M.; Miller W. M.; Messersmith P. B. Science 2007, 318, 426.
doi: 10.1126/science.1147241 |
[8] |
Wei Q.; Haag R. Mater. Horiz. 2015, 2, 567.
doi: 10.1039/C5MH00089K |
[9] |
d'Ischia M.; Napolitano A.; Ball V.; Chen C. T.; Buehler M. J. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 3541.
doi: 10.1021/ar500273y |
[10] |
Ye Q.; Zhou F.; Liu W. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 4244.
doi: 10.1039/c1cs15026j |
[11] |
Madhurakkat Perikamana S. K.; Lee J.; Lee Y. B.; Shin Y. M.; Lee E. J.; Mikos A. G.; Shin H. Biomacromolecules 2015, 16, 2541.
doi: 10.1021/acs.biomac.5b00852 pmid: 26280621 |
[12] |
Yang P.; Zhu F.; Zhang Z.; Cheng Y.; Wang Z.; Li Y. Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 8319.
doi: 10.1039/D1CS00374G |
[13] |
Webber M. J.; Tibbitt M. W. Nat. Rev. Mater. 2022, 7, 541.
doi: 10.1038/s41578-021-00412-x |
[14] |
Zhang C.; Xiang L.; Zhang J.; Liu C.; Wang Z.; Zeng H.; Xu Z. K. Chem. Sci. 2022, 13, 1698.
doi: 10.1039/d1sc05512g pmid: 35282627 |
[15] |
Wu J.; Zhang L.; Wang Y.; Long Y.; Gao H.; Zhang X.; Zhao N.; Cai Y.; Xu J. Langmuir 2011, 27, 13684.
doi: 10.1021/la2027237 |
[16] |
Nam S.; Mooney D. Chem. Rev. 2021, 121, 11336.
doi: 10.1021/acs.chemrev.0c00798 |
[17] |
Liu B. W.; Zhao H. B.; Wang Y. Z. Adv. Mater. 2022, 34, e2107905.
|
[18] |
Li C.; Xu L.; Zuo Y. Y.; Yang P. Biomater. Sci. 2018, 6, 836.
doi: 10.1039/C8BM00066B |
[19] |
Gu J.; Su Y.; Liu P.; Li P.; Yang P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 198.
doi: 10.1021/acsami.6b13552 |
[20] |
Wang D.; Ha Y.; Gu J.; Li Q.; Zhang L.; Yang P. Adv. Mater. 2016, 28, 7414.
doi: 10.1002/adma.v28.34 |
[21] |
Wu Z.; Yang P. Adv. Mater. Interfaces 2015, 2, 1400401.
doi: 10.1002/admi.v2.2 |
[22] |
Tao F.; Han Q.; Liu K.; Yang P. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 13440.
doi: 10.1002/anie.v56.43 |
[23] |
Han Q.; Tao F.; Xu Y.; Su H.; Yang F.; Korstgens V.; Muller-Buschbaum P.; Yang P. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 20192.
doi: 10.1002/anie.v59.45 |
[24] |
Yang Q.-M.; Liu Y.-C.; Chen L.-X.; Yang P. Acta Polym. Sin. 2020, 51, 890. (in Chinese)
|
( 杨庆敏, 刘永春, 陈立新, 杨鹏, 高分子学报, 2020, 51, 890.)
|
|
[25] |
Liu Y.; Tao F.; Miao S.; Yang P. Acc. Chem. Res. 2021, 54, 3016.
doi: 10.1021/acs.accounts.1c00231 |
[26] |
Fitzpatrick A. W.; Debelouchina G. T.; Bayro M. J.; Clare D. K.; Caporini M. A.; Bajaj V. S.; Jaroniec C. P.; Wang L.; Ladizhansky V.; Muller S. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 5468.
|
[27] |
Ye X.; Shao C.; Fan Q.; Shang L.; Ye F. J. Colloid Interface Sci. 2021, 604, 737.
doi: 10.1016/j.jcis.2021.07.051 |
[28] |
Hu X.; Tian J.; Li C.; Su H.; Qin R.; Wang Y.; Cao X.; Yang P. Adv. Mater. 2020, 32, e2000128.
|
[29] |
Sturm Nee Rosseeva E. V.; Colfen H. Chem. Soc. Rev. 2016, 45, 5821.
pmid: 27503260 |
[30] |
Mulaj M.; Foley J.; Muschol M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8947.
doi: 10.1021/ja502529m |
[31] |
Tao F.; Han Q.; Yang P. Langmuir 2019, 35, 183.
doi: 10.1021/acs.langmuir.8b03300 |
[32] |
Eisenberg D.; Weiss R.; Terwilliger T. Nature 1982, 299, 5881.
|
[33] |
Gao A.; Wu Q.; Wang D.; Ha Y.; Chen Z.; Yang P. Adv. Mater. 2016, 28, 579.
doi: 10.1002/adma.v28.3 |
[34] |
Li J.; Tian J.; Gao Y.; Qin R.; Pi H.; Li M.; Yang P. Chem. Eng. J. 2021, 410, 128347.
doi: 10.1016/j.cej.2020.128347 |
[35] |
Liu R.; Zhao J.; Han Q.; Hu X.; Wang D.; Zhang X.; Yang P. Adv. Mater. 2018, 30, e1802851.
|
[36] |
Zhao J.; Qu Y.; Chen H.; Xu R.; Yu Q.; Yang P. J. Mater. Chem. B 2018, 6, 4645.
doi: 10.1039/C8TB01100A |
[37] |
Shen Y.; Posavec L.; Bolisetty S.; Hilty F. M.; Nystrom G.; Kohlbrecher J.; Hilbe M.; Rossi A.; Baumgartner J.; Zimmermann M. B. Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 642.
doi: 10.1038/nnano.2017.58 pmid: 28436960 |
[38] |
Yang F.; Yang Q.; Chen M.; Luo C.; Chen W.; Yang P. Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100379.
|
[39] |
Chang M.; Fan S.; Lu R.; Tao F.; Yang F.; Han Q.; Liu J.; Yang P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 42451.
doi: 10.1021/acsami.1c11307 |
[40] |
Chen J.; Xu M.; Wang L.; Li T.; Li Z.; Wang T.; Li P. Colloids Surf., B 2022, 219, 112854.
|
[41] |
Peydayesh M.; Suter M. K.; Bolisetty S.; Boulos S.; Handschin S.; Nystrom L.; Mezzenga R. Adv. Mater. 2020, 32, e1907932.
|
[42] |
Diaz-Gomez L.; Concheiro A.; Alvarez-Lorenzo C. Appl. Surf. Sci. 2018, 452, 32.
doi: 10.1016/j.apsusc.2018.05.024 |
[43] |
Zhang W.; Lu X.; Yuan Z.; Shen M.; Song Y.; Liu H.; Deng J.; Zhong X.; Zhang X. Int. J. Nanomed. 2019, 14, 977.
doi: 10.2147/IJN |
[44] |
Lu X.; Zhang W.; Liu Z.; Ma S.; Sun Y.; Wu X.; Zhang X.; Gao P. Med. Sci. Monit. 2019, 25, 2658.
doi: 10.12659/MSM.914269 |
[45] |
Peng Y.; Yang J.; Fu W.; Gao Q.; Yao S.; Peng C.; Hou S. Mater. Today Adv. 2022, 14, 100232.
|
[46] |
He W.; Wang X.; Hang T.; Chen J.; Wang Z.; Mosselhy D. A.; Xu J.; Wang S.; Zheng Y. Carbohydr. Polym. 2023, 309, 120681.
doi: 10.1016/j.carbpol.2023.120681 |
[47] |
Xu K.; Cai K. Mater. Lett. 2019, 247, 95.
doi: 10.1016/j.matlet.2019.03.110 |
[48] |
Yao S.; Jin B.; Liu Z.; Shao C.; Zhao R.; Wang X.; Tang R. Adv. Mater. 2017, 29, 1605903.
doi: 10.1002/adma.v29.14 |
[49] |
Ye Y.; Lu R.; Ren H.; Yang Y.; Li T.; Zhang X.; Yang P.; Zhang X. Mater. Des. 2023, 226, 111654.
doi: 10.1016/j.matdes.2023.111654 |
[50] |
Ha Y.; Yang J.; Tao F.; Wu Q.; Song Y.; Wang H.; Zhang X.; Yang P. Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704476.
doi: 10.1002/adfm.v28.4 |
[51] |
Yang J.; Zhang K.; Que K.; Hou S.; Chen Z.; Li Y.; Wang Y.; Song Y.; Guan B.; Zhang W. Mater. Sci. Eng., C 2018, 92, 206.
doi: 10.1016/j.msec.2018.05.055 |
[52] |
Gao Y.; Pang Y.; Wei S.; Han Q.; Miao S.; Li M.; Tian J.; Fu C.; Wang Z.; Zhang X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 10426.
doi: 10.1021/acsami.2c20711 |
[53] |
Ding Y.; Yuan Z.; Liu P.; Cai K.; Liu R. Mater. Sci. Eng., C 2020, 111, 110851.
doi: 10.1016/j.msec.2020.110851 |
[54] |
Li Y.; Fu Y.; Zhang H.; Wang X.; Chen T.; Wu Y.; Xu X.; Yang S.; Ji P.; Song J. Adv. Healthcare Mater. 2022, 11, e2102807.
|
[55] |
Li C.; Lu D.; Deng J.; Zhang X.; Yang P. Adv. Mater. 2019, 31, e1903973.
|
[56] |
Wang Z.; Fu C.; Gao Y.; Wu Z.; Chen W.; Hu B.; Xu S.; Zhang Z.; Yang P. Colloids Surf., B 2023, 225, 113239.
|
[57] |
Fu C.; Wang Z.; Gao Y.; Zhao J.; Liu Y.; Zhou X.; Qin R.; Pang Y.; Hu B.; Zhang Y. Nat. Sustain. 2023, 6, 984.
doi: 10.1038/s41893-023-01121-9 |
[58] |
Zhang N.; Deng Z.; Wang Q.; Zhou M.; Wang P.; Yu Y. Chem. Eng. J. 2022, 432, 134198.
doi: 10.1016/j.cej.2021.134198 |
[59] |
Zhang N.; Zhu X.; Wang Q.; Zhou M.; Wang P.; Yu Y. Int. J. Biol. Macromol. 2022, 217, 552.
doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.07.041 pmid: 35843400 |
[60] |
Zhang N.; Wang W.; Zhou M.; Yu Y.; Wang P.; Wang Q. Ind. Crops Prod. 2023, 198, 116637.
doi: 10.1016/j.indcrop.2023.116637 |
[61] |
Qin R.; Liu Y.; Tao F.; Li C.; Cao W.; Yang P. Adv. Mater. 2019, 31, e1803377.
|
[62] |
Luo Y.; Abidian M. R.; Ahn J.-H.; Akinwande D.; Andrews A. M.; Antonietti M.; Bao Z.; Berggren M.; Berkey C. A.; Bettinger C. J. ACS Nano 2023, 17, 5211.
doi: 10.1021/acsnano.2c12606 |
[63] |
Ha Y.; Shi L.; Chen Z.; Wu R. Adv. Sci. 2019, 6, 1900272.
doi: 10.1002/advs.v6.11 |
[64] |
Saif B.; Zhang W.; Zhang X.; Gu Q.; Yang P. ACS Nano 2019, 13, 7736.
doi: 10.1021/acsnano.9b01392 |
[65] |
Ha Y.; Shi L.; Yan X.; Chen Z.; Li Y.; Xu W.; Wu R. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 45546.
doi: 10.1021/acsami.9b13580 |
[66] |
Zhu T.-T.; Xu P.; Gao Y.-X.; Yu S.-S.; Liu D.-F.; Yu H.-Q. ACS ES&T Water 2022, 2, 2716.
|
[67] |
Fang J.; Liu G.; Chen C.; Lin C.; Zhang B.; Jin H.; Chen Y.; Lu J.; Zhu L. Sep. Purif. Technol. 2021, 254, 117585.
doi: 10.1016/j.seppur.2020.117585 |
[68] |
Yang F.; Tao F.; Li C.; Gao L.; Yang P. Nat. Commun. 2018, 9, 5443.
doi: 10.1038/s41467-018-07888-2 |
[69] |
Remanan S.; Samantaray P. K.; Bose S.; Das N. C. Microporous Mesoporous Mater. 2021, 316, 110945.
doi: 10.1016/j.micromeso.2021.110945 |
[70] |
Liang C.; Qin S.; Ai H.; Li S.; Du K. Chem. Eng. J. 2022, 441, 136005.
doi: 10.1016/j.cej.2022.136005 |
[71] |
Li M.; Chen M.; Yang F.; Qin R.; Yang Q.; Ren H.; Liu H.; Yang P. Adv. Healthcare Mater. 2023, e2300999.
|
[72] |
Yang F.; Yan Z.; Zhao J.; Miao S.; Wang D.; Yang P. J. Mater. Chem. A 2020, 8, 3438.
doi: 10.1039/C9TA12124B |
[73] |
Yang Q.; Cao J.; Yang F.; Liu Y.; Chen M.; Qin R.; Chen L.; Yang P. Chem. Eng. J. 2021, 416, 129066.
doi: 10.1016/j.cej.2021.129066 |
[74] |
Zhao J.; Li Q.; Miao B.; Pi H.; Yang P. Small 2020, 16, e2000043.
|
[75] |
Zhao J.; Miao B.; Yang P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 35435.
doi: 10.1021/acsami.0c08692 |
[76] |
Song P.; Zhang J.; Li Y.; Liu G.; Li N. Acta Chim. Sinica 2022, 80, 690. (in Chinese)
doi: 10.6023/A21120624 |
( 宋攀奇, 张建桥, 李怡雯, 刘广峰, 李娜, 化学学报, 2022, 80, 690.)
doi: 10.6023/A21120624 |
|
[77] |
Yin X.; Gu K.; Shao Z. Z. Acta Chim. Sinica 2023, 81, 116. (in Chinese)
doi: 10.6023/A22110464 |
( 殷雪旸, 顾恺, 邵正中, 化学学报, 2023, 81, 116.)
doi: 10.6023/A22110464 |
[1] | 张莉娜, 王金意, 张涵轩, 蔡文斌. RuO2/TiO2纳米薄膜的新构建及对CO2的电催化还原[J]. 化学学报, 2010, 68(06): 590-593. |
[2] | 严彦刚,徐群杰,蔡文斌. 铂电极上吸附芳香分子的表面增强红外光谱研究[J]. 化学学报, 2006, 64(6): 458-462. |
[3] | 付姚, 曹望和, 田莹. TiO2纳米薄膜电极中光生载流子传输特性研究[J]. 化学学报, 2006, 64(17): 1761-1764. |
[4] | 严彦刚,李巧霞,霍胜娟,孙颖娜,蔡文斌. 铂和钌纳米薄膜电极的全湿法制备及表面增强红外效应[J]. 化学学报, 2005, 63(6): 545-549. |
[5] | 王智民,李丽,刘静波,张艳熹. Li+-CaxPb1-xTiO3湿敏纳米薄膜的激光拉曼光谱、晶格畸变和激光显微组织——应用“软模理论”解谱[J]. 化学学报, 2005, 63(1): 81-85. |
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