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基于创新化学和纳米技术的疏水性二硫化钨 (WS2) 无机纳米管 (WS2-INT) 表面工程 - 新型纳米级功能性生物活性无机“NanofillersR”

让·保罗·勒卢什

二硫化钨纳米管（INTs-WS2）是极其疏水且化学惰性的无机纳米材料。这一特性极大地限制了它们在众多机械硬度和摩擦学相关研究开发以及随后的工业/生物活性最终应用中的用途。因此，任何种类的功能性有机和/或生物相关物种的共价多功能连接仍然是基本界面多功能化学领域中高度创新的高性能纳米材料和多相复合材料的非常关键的发展步骤。在涉及这些化学惰性疏水纳米材料的如此具有挑战性的方法/功能化问题背景下，多壁无机纳米管（INTs-WS2）和类富勒烯（IFs-WS2）纳米粒子的表面功能化（多功能聚羧基化???聚COOH壳形成）的创新方法已成功开发。这种共价功能化方法利用高亲电性和反应性的亚胺盐（Vilsmeier-Haack (VH) 络合物反应），以便能够在 VH 处理的无机纳米材料的表面上引入化学上通用的多酸 (polyCOOH) 壳。此外，还涉及一种重要的统计实验设计（DoE）方法，用于这种多参数polyCOOH壳生成的全局优化。这种共价功能化方法利用高亲电性和反应性的亚胺盐（Vilsmeier-Haack (VH) 配合物反应），以便能够在 VH 处理的无机纳米材料的表面上引入化学上通用的多酸 (polyCOOH) 壳。此外，还涉及一种重要的统计实验设计（DoE）方法，用于这种多参数polyCOOH壳生成的全局优化。这种共价功能化方法利用高亲电性和反应性的亚胺盐（Vilsmeier-Haack (VH) 配合物反应），以便能够在 VH 处理的无机纳米材料的表面上引入化学上通用的多酸 (polyCOOH) 壳。此外，还涉及一种重要的统计实验设计（DoE）方法，用于这种多参数polyCOOH壳生成的全局优化。 
这种新颖的 INT 纳米管侧壁聚 COOH 功能化实现了创新的靶向界面化学。事实上，它通过（i）聚COOH化学活化（EDC，CDI）和（ii）短氨基化的第二步共价亲核取代，实现了各种共价WS2-INT表面修饰（聚NH2，聚OH，聚SH）的有效纳米加工双功能配体 H2N-linker-X（X 外表面功能）。此外，还发现了一种针对相同多壁无机纳米管（INTs-WS2）的另一种创新表面工程方法，通过使用小型 5.5-6.0 nm 尺寸的镧系元素作用/复合掺杂磁性磁赤铁矿纳米粒子来制备相应的磁响应无机纳米管光热疗法（PTT）抗癌生物活性。由此产生的完全表征的功能性 INTs-WS2 (f-INTs-WS2) 具有相当广泛的潜力，可用作新型功能性纳米级填料，用于新型机械强化和/或导电复合聚合物基质（杂化聚噻吩修饰的 f-INTs-WS2 纳米复合材料的情况，图1）。相应的新型功能纳米材料/纳米填料在初步毒性研究中也被证明具有PTT生物活性和无毒，这为相关最终用户应用（例如细胞毒性碳纳米管纳米填料替代品）开辟了广泛的研发路线/进展。