課題組主要致力于功能高分子合成、納米材料功能化改性及應用研究，包括：雙親性功能高分子合成及其載藥研究；碳納米管和石墨烯的功能化改性及其在生物醫藥和鋰離子電池領域的應用研究；納米微球的合成、功能化改性及其在生物醫藥領域的應用研究。課題組先后承擔了包括國家863項目、國家自然科學基金、上海市科委項目、軍工項目和企業產學研項目在內的科研項目20余項。發表包括Chem. Commun.、J. Phys. Chem. C、Macromolecules、J. Polym. Sci. Pol. Chem.、Polymer在內的SCI論文40余篇。獲得國家授權發明專利9項。
一、功能高分子合成及應用研究
具有特定結構的功能高分子在功能材料和藥物傳輸系統具有廣泛的應用空間，課題組致力于制備具有規整結構的功能高分子，并研究其在藥物傳輸方面的應用。例如：制備了側鏈為生物相容性的PEG，主鏈每個單元都含有羧基的接枝共聚物（圖1,2），進而合成了負載藥物的二硫鍵Linker，將二者相聯得到負載藥物的功能高分子，該體系可以實現在血液循環中不釋放藥物，進入腫瘤細胞后才在谷胱甘肽（腫瘤細胞中谷胱甘肽的濃度比正常細胞高1000倍以上）的作用下釋放出藥物的特點，有利于提高藥效，降低藥物的毒副作用。
圖1
圖2
圖3
圖4
二、碳納米管和石墨烯材料的功能化改性及應用研究
碳納米管和石墨烯材料具有超大比表面積、優異的力學性能和富電子結構等出眾的物理化學性能，在納米材料、生物醫藥載體、鋰離子電池導電劑等方面具有誘人的應用前景。我們課題組在此方面的研究主要包括以下方面：
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碳納米管/石墨烯的功能化改性：包括親水性、親油性碳納米管/石墨烯的制備和磁、pH、溫度響應性碳納米管/石墨烯的制備。通過這些功能化改性反應，可以顯著改善碳納米管/石墨烯材料在水或有機溶劑中的分散性和與其他材料的相容性，同時也可以賦予碳納米管新的特性（磁、pH和溫度響應性等），擴大了碳納米管/石墨烯的應用范圍。例如：通過乳化劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）輔助下的自由基反應，我們可以得到聚丙烯酸（PAA）改性的碳納米管，進而通過水相化學共沉淀方法可以得到磁性四氧化三鐵納米粒子修飾的碳納米管（圖5,6）；通過Ce離子引發的氧化還原聚合反應，我們可以得到具有pH和溫度響應性的聚丙烯酸和聚異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）改性的氧化石墨烯（圖7,8）。
圖5
圖6
圖7
圖8
碳納米管/石墨烯材料在生物醫藥領域的應用研究：將上述制備的功能化碳納米管/石墨烯作為藥物載體，利用碳納米管/石墨烯的富電子可高效負載抗腫瘤藥物和納米尺度效應可以構建靶向藥物傳輸系統，將藥物高效傳輸至指定病灶部位(圖9）。
圖9
碳納米管/石墨烯材料在鋰離子電池領域的應用研究：碳納米管/石墨烯材料的加入能夠有效改善鋰離子電池的大倍率充放電性能，這對于特種用途的鋰離子電池尤其是汽車用鋰離子動力電池是十分關鍵的。而這其中的關鍵在于：保持完整的離域π電子結構以保證其優異的導電性能；降低金屬催化劑的含量以保證電池的安全性能；充分分散以保證其應用效率。課題組已在這些方面取得了一定的進展：在不破壞其電性能的同時，可以簡便高效除去碳納米管中殘留的金屬催化劑（圖10）；在不破壞其電性能的同時，可以有效改善其分散性（圖11）。
圖10
圖11
三、納米微球的合成、功能化改性及應用研究
隨著納米生物技術的發展，多功能智能型納米微球正在越來越受到人們的重視。特別是在癌細胞治療領域，多功能納米微球作為一種藥物載體可以應用到靶向載藥領域，并且具有誘人的發展前景。例如：我們通過sol-gel方法可以制備具有規整結構的二氧化硅包磁納米粒子，并且可以控制粒子的形貌和二氧化硅層的厚度（圖12,13）；通過簡單的酰胺化反應可以制備聚丙烯酸改性的介孔二氧化硅微球，該微球可以高效負載抗腫瘤藥物阿霉素，且釋藥行為具有pH響應性（圖14,15）。
圖12
圖13
圖14
圖15
四、功能涂層開發及應用研究
主要致力于特種耐腐蝕、耐高溫、高潤滑、高導電性涂層的開發與應用研究。