沈家骢院士：十多年来我们对超分子层状结构的新认识
超分子层状结构是自然界和生物体存在的重要结构，为构建模拟自然的天然层状结构和功能提供了丰富的启示。超分子层层组装是一种基于弱分子相互作用的层层组装技术，为制备各类功能超薄膜提供了丰富的手段。
有序的有机薄膜、膜组织及膜器件的研究一直是人们关注的重点。有序膜不仅容易表征，结构与功能容易调节，而且在不同体系中，特别是生物或仿生体系中表现出如输运、分离、控释及开关等独特功能。
迄今为止有两个模型体系可作为研发的参照或起点：一是LB膜；一是层层组装膜。这两者有共同特点，均是在固体基片上，从液相（溶液或悬浮液）中靠分子间作用力多次重复浸润-拉出工艺（相当于层层沉积），可在基片上覆盖（制得）几层或多层有序薄膜。
其中，层层组装制备过程更简单，适用基材广，并可通过多种组装基元和多种超分子组装的驱动力等参数的调控和组合，衍生出众多的超分子组装结构（如微纳有序结构，多元仿生结构）和功能（如自修复，自愈合功能）的调控方法，因此发展成为最有潜力的界面可控制备、修饰技术和各种多层复合膜产品制备技术。
我们在2003年出版了一本超分子层状结构的专著，讨论了层层组装结构与功能的方方面面。十多年来层层组装及组装体的研究有了长足进展，并开启了实用化进程，生物医用材料方面的研发或许是走向实用化过程的突破口与有效的通道。
十多年来我们对层层组装膜有了一些新的理解与认识：
▌ 层层组装膜是超分子组装体中最简单的体系，可以用各种超分子作用进行组装，新的作用力与组装方式层出不穷，因此新的超分子结构也层出不穷，值得关注。
▌ 在各种超分子力中，静电作用力是一种各向同性的较强的作用力，以静电力为主的组装体系中，离子强度及pH极大地影响作用基团的解离与缔合平衡，在接近中性的条件下，在层间启动分子扩散机制，强烈影响层状结构与组装过程，从而使层状膜与组装具有动态性质，表现在组装过程呈现出指数增长的规律，层状结构厚度从纳米过渡到微米，而平面均匀结构转化为明显的微纳结构，并可能带来自愈合和自修复等动态功能。
▌ 传统层层组装从纳米级层累积成有足够强度、特定功能的微米级薄膜，需要几十次反复的组装技术。为实现功能膜的快速制备，以有机微粒、聚合物复合物为一个组分的厚膜技术应运而生，只需要几次组装就能达微米级的薄膜，从超薄膜到厚膜的进展可带来多功能协调及缓释等功能。
▌ 层层组装在基底上进行，其最终产品是多层膜与基底的复合物，或形成特定基底的修饰层，有多方面的用途。若剥离基底制得无支持的或称为自支持多层膜，可制成包括薄膜支架等多种形式的自支持多层功能膜，充分发挥多层膜的双面功能，实现分离、传感及其他功能等，层层组装因此可望发展成新的功能膜制备技术。但层层组装及其组装体要走向实用化，还有待于进一步的研究与发展。
现代医学及诊疗技术的发展，直接关系着人们疑难病症的诊治、生活品质的提升、平均寿命的延长，直接带动着新兴学科及多学科的深度交叉与融合。重大的需求催生了巨大的商机，并已形成国际社会中重要的支柱产业。这些进展为生物医学材料，尤其是超分子层状结构材料带来了机遇与挑战。
发挥超分子层状结构的优势，关注材料中多相复合体系的特征，有两个问题值得关注：
▌ 生物医学功能的主体是生命体，与生命活动规律紧紧相联系的细胞生物学告诉我们，生命活动规律主要应该从细胞本身去探索。生物医学材料体系中引入细胞、干细胞及其赖以生存的环境如活化因子、信号系统等，有利于组织或器官修复、再生及新的替代物的重构。
▌ 生物医学功能要有载体，简而言之就是界面或表面。界面承载着细胞的黏附、迁移、活化、分化及代谢等功能，成为细胞诱导再生的界面；界面也承载着抗菌、抗凝血、缓释传递和识别等功能，可作为多功能界面及诊疗一体化芯片；界面还可作为有机材料与无机材料的接口、有生命特征的材料与无生命特征的材料接口、各种复合技术的接口。当然，基于生命体的复杂性，将层层组装与细胞生物技术、界面、支架技术进一步整合起来，建立面对特殊功能及组装体的复合技术研发工作，还有很长的路要走。
《超分子层状结构——界面及生物医学功能》一书凝聚了过去十多年以来吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室多位研究者的工作积累，以及浙江大学生物医用大分子研究所多位研究者对层层组装在生物医用领域的应用探索成果。
编著方式釆用分章节多人执笔的模式，以执笔者为代表的导师与研究生的研究成果为主，兼收同时期本领域各家之精华。并请浙江大学生物医用大分子研究所的计剑教授作为总联系人，对全书进行校正。
▌ 第1章 层层组装及动态特征/计剑 沈家骢
▌ 第2章 快速组装与厚膜技术/孙俊奇 陈栋栋 张健夫
▌ 第3章 有序及图案化高分子复合膜/武雨昕 沈淮中 杨柏
▌ 第4章 单分子力谱与超分子结构/宋宇 张文科
▌ 第5章 层层组装与药物控释/常皓 计剑
▌ 第6章 多层膜理化性质调控及细胞响应/毛峥伟 高长有
▌ 第7章 层层组装：细胞和组织再生微环境仿生构筑的新手段/任科峰 计剑
▌ 第8章 层层组装与血管再生/计剑
▌ 第9章 层层组装微胶囊的制备及其生物医学应用/仝维鋆 高长有
本书可供从事化学、生物医学材料、医学及转化医学研究工作者与研究生参考，敬请国内外同行赐教。
沈家骢
2015年12月于浙江大学
本文由刘四旦摘编自沈家骢、计剑等著《超分子层状结构：界面及生物医学功能》（北京：科学出版社，2016.5）一书“前言”、“目录”，标题为编者所加。
《超分子层状结构：界面及生物医学功能》在论述经典层层组装基本原理和方法学拓展的基础上，结合层层组装在近十年中的进展，论述层层组装在多层膜快速增长，多元微纳复合结构的构造及自修复和自愈合功能构筑等领域的最新成果。并进一步结合层层组装在解决生物医用表界面重大科学问题的潜力，阐述该方法在包括组织再生、药物和基因传递及仿生结构模拟领域的进展和发展潜力。
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