2021年5月20日上午,2021广东省科技创新大会在广州召开,大会颁发了2020年度广东省科学技术奖。2020年度,广东省科学技术奖共评选出突出贡献奖1人;自然科学奖23项(一等奖11项、二等奖12项);技术发明奖11项(一等奖6项、二等奖5项);科技进步奖142项(特等奖1项、一等奖33项、二等奖108项);科技合作奖3人;合计180项(人)。
实验室刘明贤老师联合罗丙红、周长忍教授合作完成的项目“埃洛石纳米管的组装及其生物医学应用基础研究”荣获自然科学奖二等奖,该项目以暨南大学为唯一完成单位。广东省自然科学奖,是奖励在基础研究和应用基础研究中阐明自然现象、特征和规律并做出重大科学发现的个人。今年全省共评选出12项自然科学二等奖,其中材料组仅一项,也是暨南大学今年获得的唯一一个自然科学奖。
获奖项目简介:
项目属于材料科学领域。
埃洛石属于高岭土族黏土,具有独特的中空纳米管状结构,具有吸附性强、无毒无害、生物相容,其内外壁化学组成和电荷性质不同的优点,可应用于药物载体、止血修复、组织工程、生物传感等多个生物医学领域。然而,对埃洛石的结构缺乏有效的调控和表界面改性策略,对其与药物、细胞和组织的作用机制等缺乏清晰认识,限制了其在生物材料领域的应用,也不利于这种矿物资源的高值和高效利用。
图1 在受限空间中HNTs的组装及有序结构形成和应用
本项目围绕埃洛石在生物医学领域应用的核心问题,对其结构组成、组装行为和表界面性质进行了系统深入的研究,在其复合杂化、限域组装、生物效应等方面做了系列工作,解决了多个共性关键科学问题,并提出了相应的构效关系,这些为其实际应用奠定了基础。重要科学发现如下:
(1)发现了埃洛石自组装现象和规律,提出了在受限空间和外场下图案结构形成的规律和机制,制备了系列微结构可控的图案化纳米表面,评价了纳米表面的细胞引导、细胞捕获、油水分离等性能,建立了制备方法-表面结构-宏观性能的科学联系,提出的组装机制模型为其他纳米粒子组装提供了理论支撑,也为开发基于埃洛石的纳米功能器件奠定了基础。
(2)探索了埃洛石作为生物材料的可行性,通过模拟药物释放和细胞模型研究了其结构和表面性质对生物相容性、载药性能和组织修复性的影响。为组织工程支架、创面修复材料、药物载体和疾病检测提供了新的材料体系,部分解决了纳米生物材料来源不稳定、合成复杂、性能低、成本高等问题,也为组织修复和肿瘤诊疗提供了新平台。
(3)系统研究了埃洛石/生物高分子纳米复合材料体系,发现了埃洛石对生物材料基体的结构和性能的影响,建立了分散排列、表面界面与各项性能表现的联系,揭示了埃洛石对聚合物的增强、结晶、耐热、疏水、吸附等独特效应。为生物材料性能提升和界面设计提供了新思路,也为埃洛石粘土资源开发利用提供了示范。
本项目成果受到国内外同行的关注和积极评价,5篇代表性论文被Advanced Materials、ACS Nano等SCI期刊他引714次,3篇论文入选ESI高被引论文,1篇入选Langmuir封面。多次应邀在重要学术会议上作报告,如EuroClay 2015和第16届世界粘土大会的口头报告。在科学出版社出版《埃洛石纳米管及其复合材料》一书。项目执行期间,第一完成人获863计划青年科学家课题和广东省杰出青年基金资助,入选广东特支计划科技创新青年拔尖人才和广州市珠江科技新星。