過氧化氫是一種重要的活性氧，其在生命活動(dòng)中，扮演著免疫標(biāo)志的角色。當(dāng)體內(nèi)某細(xì)胞或組織發(fā)生炎癥、癌變等病變時(shí)，過氧化氫在該部位會(huì)過度表達(dá)，使體內(nèi)該局部區(qū)域過氧化氫濃度升高，進(jìn)而引起免疫應(yīng)激等反應(yīng)。因此，通過構(gòu)建過氧化氫刺激響應(yīng)型材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)過氧化氫的高靈敏性、專屬性檢測(cè)，以及開發(fā)相應(yīng)的釋放體系，具有十分積極的意義。
埃洛石是在我國(guó)分布廣泛的一種特色礦產(chǎn)資源，其結(jié)構(gòu)中的鋁氧八面體層與硅氧四面體層之間的空間不相匹配性，以及水合作用的影響，使埃洛石礦物的片狀晶體可在天然條件下自然卷曲成管狀結(jié)構(gòu)，即埃洛石納米管。對(duì)比碳納米管，其水分散性更加出色，內(nèi)腔體積更大，生物相容性更加良好，結(jié)構(gòu)中大量存在的羥基使其更易于表面改性。上述優(yōu)點(diǎn)使其在刺激響應(yīng)材料領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
近年來，張海磊博士在埃洛石納米管基過氧化氫刺激響應(yīng)型材料領(lǐng)域取得了一系列研究成果。
利用埃洛石納米管表面羥基與芳基硼酸基團(tuán)的脫水縮合反應(yīng)，將熒光基團(tuán)修飾在埃洛石納米管表面。連接埃洛石納米管和熒光分子間的硼-碳鍵可在過氧化氫作用下發(fā)生斷鍵，使體系熒光發(fā)生改變。基于上述機(jī)制，開發(fā)了具有對(duì)過氧化氫具有熒光衰減（turn off）和熒光增強(qiáng)（turn on）刺激響應(yīng)行為的熒光材料，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了上述材料用于過氧化氫檢測(cè)的專屬性、靈敏性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞水平過氧化氫的檢測(cè)（ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7: 23805–23811等）。
繼續(xù)利用上述反應(yīng)機(jī)制，將含有兩個(gè)芳基硼酸基團(tuán)的分子修飾在埃洛石納米管表面結(jié)構(gòu)中，合成了含有芳基硼酸基團(tuán)的改性埃洛石納米管，其結(jié)構(gòu)中的芳基硼酸基團(tuán)可繼續(xù)與天然多糖等多羥基聚合物發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，制備水凝膠。水凝膠結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中形成的硼-碳鍵也可在過氧化氫作用下發(fā)生斷鍵，使水凝膠在過氧化氫存在條件下發(fā)生解聚，賦予其過氧化氫刺激響應(yīng)性能。進(jìn)一步改性埃洛石納米管開發(fā)為載體材料，使載藥水凝膠的釋藥行為也具有明顯的過氧化氫刺激響應(yīng)行為。埃洛石納米管的引入有效抑制了藥物在非過氧化氫介質(zhì)中的“突釋”行為（ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9: 31626-31633）。
通過進(jìn)一步合成具有雙芳基硼酸官能團(tuán)和熒光單元的交聯(lián)劑，以及調(diào)節(jié)配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素，實(shí)現(xiàn)了對(duì)載藥凝膠釋放性能的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)載藥凝膠釋放性能的調(diào)控。使合成的水凝膠在人體正常組織過氧化氫濃度時(shí)幾乎不發(fā)生釋藥，在病變組織過氧化氫濃度時(shí)發(fā)生釋藥，且在12 h內(nèi)釋放完全。并通過建立熒光強(qiáng)度和藥物釋放度之間的關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)利用熒光強(qiáng)度直觀觀察藥物釋放程度的目的（Chemical Engineering Journal, 2020, 380: 122474）。
此外，提出了利用超高價(jià)態(tài)過渡金屬介導(dǎo)的氧化還原引發(fā)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)埃洛石納米管一步接枝改性的目的，該方法有望實(shí)現(xiàn)多種常見烯類單體的接枝，為進(jìn)一步制備聚合物基復(fù)合材料提供有益的嘗試（Chem. Commun., 2019, 55: 1040-1043等）。
上述工作是在河北大學(xué)巴信武教授團(tuán)隊(duì)成員的合作下共同完成的。感謝國(guó)家自然科學(xué)基金委，河北省自然科學(xué)基金，河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目，河北大學(xué)高層次人才科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目，河北大學(xué)附屬醫(yī)院重點(diǎn)項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)支持。