于曉杰

目前，在納米材料的“top-down”制備方法中，以“電場(chǎng)力”和其他能量方式為工具的方法極具價(jià)值，是當(dāng)下的一個(gè)研究熱點(diǎn)。“我多年來始終致力于應(yīng)用高壓靜電場(chǎng)實(shí)施微納米材料制備的相關(guān)技術(shù)拓展研究，尤其是高壓靜電紡絲技術(shù)和高壓靜電噴霧技術(shù)。高壓靜電紡絲技術(shù)、高壓靜電噴霧技術(shù)和噴射打印技術(shù)統(tǒng)稱電流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)。該技術(shù)目前在眾多領(lǐng)域都在廣泛開展?jié)撛趹?yīng)用研究?！庇酂魪V說。

開創(chuàng)“理”與“據(jù)”

余燈廣是個(gè)“雜家”，他本科學(xué)習(xí)的是化學(xué)工程，博士時(shí)期學(xué)習(xí)的是生物醫(yī)學(xué)工程，而到了博士后，他則選擇了紡織科學(xué)與工程專業(yè)。這期間，余燈廣還在湖北雙環(huán)化工集團(tuán)公司工作了10年，這段經(jīng)歷讓他能從一個(gè)更寬廣的視角來看待科研。2011年，余燈廣幾經(jīng)思索，決定踏入材料科學(xué)與工程研究領(lǐng)域，上海理工大學(xué)則是這段新旅途的起點(diǎn)。一上路，余燈廣就把關(guān)注點(diǎn)放在了微納米材料制造技術(shù)上。在他眼中，一種新型微納米材料制造技術(shù)，往往意味著能創(chuàng)造更多的新型結(jié)構(gòu)微納米材料及實(shí)際應(yīng)用。

極端條件（超高溫、高壓、超磁以及高電壓）下物質(zhì)的相互作用與理化性能表現(xiàn)，和微觀層次物質(zhì)之間的相互作用是目前人類認(rèn)識(shí)世界、獲取知識(shí)的兩座富礦?！芭c此相應(yīng)，在極端條件下制備功能物質(zhì)、于微觀層次操控分子，及用微納米體系制備功能材料是人類改造世界、獲取新方法的先進(jìn)技術(shù)?！痹谠撍悸返闹敢拢鞒至藝易匀豢茖W(xué)基金委員會(huì)與英國皇家學(xué)會(huì)合作交流項(xiàng)目——“三級(jí)同軸電紡制備零級(jí)藥物緩控釋給藥系統(tǒng)研究”，取得了新的突破。

雖然三級(jí)同軸電紡在基本原理上與單射流電紡沒有差別，也就是直接應(yīng)用高壓靜電場(chǎng)力對(duì)流體進(jìn)行單步拉伸固化，從而獲得納米纖維。但實(shí)際上其實(shí)施難度和涉及的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)大不相同?！霸趩紊淞麟娂徶?，Taylor錐后的直線射流直接拉伸彎曲或者發(fā)生分裂，對(duì)其影響并不大?！庇酂魪V介紹道，而在同軸電紡和三級(jí)同軸電紡過程中，Taylor錐后的直線射流若是發(fā)生分裂，就無法獲得所需要的多層納米結(jié)構(gòu)。此外，在溶劑環(huán)流三級(jí)同軸紡的實(shí)施過程中，如果外層環(huán)流溶劑發(fā)生分裂，將毀壞纖維收集板上的納米纖維氈。

“要想高效準(zhǔn)確地調(diào)控三級(jí)同軸紡過程，需要對(duì)每種流體在高壓電場(chǎng)下的表現(xiàn)與行為，及它們?cè)谌?jí)同軸紡的過程中具有的匹配性和協(xié)調(diào)性，有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)。”因此，余燈廣帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)這些流體的基本理化性能、以及這些理化性能與它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)下行為之間的關(guān)系進(jìn)行探究，最終發(fā)現(xiàn)了芯鞘納米纖維的三級(jí)同軸電紡成纖機(jī)理，使得制備結(jié)構(gòu)特征明確、性能優(yōu)良的三級(jí)芯鞘納米纖維“有理可循”。

通過研究，余燈廣還設(shè)計(jì)了多種應(yīng)用三級(jí)同軸紡制備的多層次納米結(jié)構(gòu)（藥物梯度分布、控釋材料梯度分布、芯鞘納米藥物儲(chǔ)庫、薄層包裹結(jié)腸靶向藥物儲(chǔ)庫等），將這些結(jié)構(gòu)特征與納米纖維的理化性能和功能表現(xiàn)進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，對(duì)穩(wěn)定可靠地制備出功能高度重現(xiàn)的納米給藥系統(tǒng)尤為關(guān)鍵?！斑@些微觀結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)包括：每層厚度以及彼此之間比率、藥物或材料梯度大小與方向、每層的成分與組成、包裹的厚薄以及致孔劑的用量等?！庇酂魪V介紹說，他將這些特點(diǎn)參數(shù)結(jié)合藥物和聚合物基材的理化性能（如極性、水溶性、溶蝕性能、降解性能）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，然后通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行總結(jié)歸納和分析演繹，建立了三級(jí)芯鞘納米纖維的“微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)—理化性能狀況—所需功能表現(xiàn)”之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)、使得多層結(jié)構(gòu)型納米纖維狀藥物零級(jí)控釋給藥系統(tǒng)的研究開發(fā)“有據(jù)可依”。聚焦“自組裝”

目前，余燈廣正在進(jìn)行“基于電紡芯鞘納米纖維的分子自組裝原位協(xié)同調(diào)控研究”項(xiàng)目研究。在該項(xiàng)目中，他選用了一些藥物活性分子和藥用載體材料，并使用了一些藥學(xué)常規(guī)方法，分析表征自組裝納米體系的活性成分包裹率和對(duì)活性成分的緩控釋效果，這樣做的目的是應(yīng)用它們作為自組裝基元物質(zhì)模型，并通過它們來研究應(yīng)用電紡芯鞘纖維為模板調(diào)控分子自組裝原位構(gòu)建功能納米體系的可行性、有效性和實(shí)用性。

“我們的策略為先通過top-down同軸電紡制備聚合物基芯鞘納米纖維，再以纖維為模板、利用其直徑的納米尺度限定作用和芯鞘結(jié)構(gòu)的模板作用、在一個(gè)微觀區(qū)域內(nèi)調(diào)控自組裝基元分子的轉(zhuǎn)運(yùn)與接觸，實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)可控的bottom-up分子聚集組裝過程?！庇酂魪V介紹說，其具體的研究?jī)?nèi)容包括：發(fā)展同軸電紡工藝（溶劑環(huán)流三級(jí)同軸紡、稀溶液環(huán)流同軸紡、升溫同軸紡）；制備新型人工自組裝材料，即具有成分空間分布特征、多組分復(fù)合的水溶性聚合物基芯鞘纖維；通過“溶解—疏水”作用啟動(dòng)分子自組裝構(gòu)建納米體系；研究芯鞘結(jié)構(gòu)纖維電紡成型機(jī)理及其對(duì)分子自組裝的調(diào)控機(jī)制；闡明復(fù)合纖維組成成分、結(jié)構(gòu)特征和環(huán)境因素等對(duì)分子聚集組裝的原位協(xié)同調(diào)控機(jī)理。若是項(xiàng)目研究成功，將為建立多組分可控自組裝提供新方法，為構(gòu)建新型人工自組裝功能納米材料開發(fā)新途徑，并會(huì)發(fā)展出功能導(dǎo)向的自組裝新體系和新技術(shù)。

至今為止，該在研項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)表SCI研究論文25篇，獲得中國發(fā)明專利授權(quán)8項(xiàng)。他說：“等這個(gè)項(xiàng)目完成后，我將在此基礎(chǔ)上開發(fā)一系列新型人工自組裝功能納米材料，和相關(guān)新型納米給藥系統(tǒng)，那時(shí)候?qū)?huì)進(jìn)行相關(guān)對(duì)比研究以及動(dòng)物試驗(yàn)。”

當(dāng)然，這只是他計(jì)劃的一部分，未來，余燈廣還計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)“電紡纖維與環(huán)境應(yīng)用”團(tuán)隊(duì)，圍繞“環(huán)境問題”功能材料的開發(fā)和應(yīng)用開展研究?！熬唧w來說，這項(xiàng)工作將主要聚焦在三個(gè)方面。在原材料的加工處理方面，我們計(jì)劃將各種常見的天然原材料、聚合物、碳材料、合成有機(jī)材料和無機(jī)納米粒子整合加工成纖維材料或纖維狀復(fù)合材料、混雜材料。”各種電紡技術(shù)（單紡、同軸紡、并列紡、融熔紡、無針頭電紡）以及它們與其它技術(shù)的聯(lián)用（如傳統(tǒng)紡絲技術(shù)、纖維改性技術(shù)、高壓靜電噴霧技術(shù)），在纖維材料制備以及功能化中的有效應(yīng)用是余燈廣的第二個(gè)關(guān)注點(diǎn)。“最后，我還打算研究可應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)、保護(hù)和修復(fù)的各種先進(jìn)功能材料?！彼f。

身為一名師者，余燈廣很重視培育學(xué)生的創(chuàng)新能力。到今天，他已經(jīng)指導(dǎo)了全國大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)3個(gè)小組、上海市大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)5個(gè)小組參加比賽，獲得了諸多獎(jiǎng)項(xiàng)。在平日的授課中，余燈廣也很“考究”，他在全英文本科課程《現(xiàn)代材料分析方法》中，創(chuàng)新性地實(shí)施了一種嶄新的“三位一體”課程教學(xué)模式。在該模式中，余燈廣將工程課程（其中的專業(yè)基礎(chǔ)課程）教學(xué)、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)、全英語課程教學(xué)這“三位”，進(jìn)行了系統(tǒng)化和有機(jī)化的整合，為“工程型、創(chuàng)新性、國際化”的綜合型人才培養(yǎng)提供了具體的貫徹實(shí)施途徑。同時(shí)，他還強(qiáng)調(diào)師生“互動(dòng)共舞”的課程教學(xué)組織形式。余燈廣在專業(yè)基礎(chǔ)課程的課堂理論教學(xué)中采用全英文師生互動(dòng)授課。而在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中，他進(jìn)一步要求學(xué)生與自己一起邊實(shí)驗(yàn)、邊檢測(cè)、邊回顧一些課堂上講述的工程專業(yè)詞匯、專業(yè)術(shù)語和工程實(shí)踐方法?！罢n堂是老師的，更是學(xué)生的?！彼f。