传统的交替层状组装（LbL）技术主要利用构筑基元间的静电相互作用、氢键、配位键等弱超分子相互作用构筑多层膜，由于具有操作简便、可控性高、适用范围广等优点，广泛用于分离膜、传感器、药物控释、生物表面等领域。然而，弱超分子相互作用导致多层膜的稳定性不高，构筑基元间缺乏较为牢固的结合力，导致多层膜在较为严苛的条件下（如高离子强度、强酸、强碱、氧化还原剂等）会遭到破坏，从而限制了多层膜的进一步应用。针对这一问题，许多研究者致力于发展稳定聚台物多层膜的方法，其主要的思路是将层间-层内的弱相互作用转变为较为稳定的共价键作用，从而提高多层膜的稳定性。目前的主要研究方法可分为后处理策略制备共价交联多层膜和基于连续共价组装制备稳定的多层膜。
近日，北京化工大学的石峰教授和中国地质大学（北京）的安琪副教授合作，在化学领域权威期刊Chemical Society Reviews在线发表了题为“Covalent layer-by-layer films: chemistry, design, and multidisciplinary applications”的综述文章，文中对基于共价作用的多层膜的发展历史、现状及应用前景做出了全面详实的总结，并对其未来的发展方向和面临的挑战进行了深入的思考和前瞻性展望。
论文首先对交替层状自组装（LbL）的发展历史进行了简要的回顾，系统总结了通过化学策略实现共价组装多层膜的制备，解析并对比了与传统非共价组装多层膜相比的优、缺点；然后分小节详细地介绍了后处理策略制备共价交联多层膜和基于连续共价组装制备多层膜的方法及两者之间的差异。在后处理策略制备共价交联多层膜方面，首先，构筑基元之间通过非共价相互作用层层组装成多层膜；其次，在一定的反应条件下（如紫外光辐照、加热等）引发基团间的反应，从而将多层膜交联起来，以此实现稳定多层膜的制备。在连续共价组装制备稳定多层膜方面，每个双层构筑基元之间依赖于特定的反应基团，在一定的反应条件下实现共价组装，从而制备稳定的多层膜。这些研究工作在制备稳定的层状组装膜方面取得了一些进展，为推进交替层状组装技术的产业化做出了突出贡献。在此基础上，稳定性多层膜的应用价值在更大范围内得以体现。例如，在生物材料领域，生物活性分子能够在超分子作用下通过交替层状组装形成多层膜而固定在材料表面，从而有效改善材料表面的生物相容性。通过进一步调控多层膜的组装基元和成膜条件，具有抗血栓、抗菌、促进细胞粘附等生物应用功能的多层膜也得到了广泛的研宄。在药物控制释放方面，多层膜体系能够作为药物载体，实现对模型药物分子的负载和控制释放，主要基于两方面的原因，其一是交替层状组装得到的多层膜从微观结构的层面可以等效为一种薄膜凝胶，药物分子通过超分子作用逐层负载在层间，然后在适当的洗脱溶液中释放出来；其二是利用交替层状组装构筑基元多样化的特点，将药物载体分子作为组装基元引入到多层膜中，进而将药物分子吸附到载体分子内部。最后，文章对共价交联的稳定多层膜当前面临的挑战和未来的发展，尤其是对如何通过化学交联方法和表征手段有效实现目标多层膜的制备、表征及特定应用等方面进行了分析和展望。
近年来，石峰教授课题组和安琪副教授以LbL为手段，将化学交联方法用于聚合物多层膜、聚合物/纳米粒子复合多层膜等多种多层膜体系的稳定化，并可用于制备表面分子印迹多层膜，探索了其在生物医用材料领域的应用潜能。如通过光交联反应实现稳定多层膜的制备（Langmuir, 2012, 28, 7096; J. Mater. Chem. B, 2015, 3, 562; J. Phys. Chem. C, 2014, 118, 20357; J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 11329）；利用稳定的多层膜图案化表面化学组装导致的表面物理化学性质的差异，成功实现了小分子染料亚甲基蓝在图案化表面的选择性吸附（Adv. Mater., 2002, 14, 805）；通过PAH-Por复合物与PAA间的静电相互作用制备了PAH-Por/PAA多层膜，之后采用后渗透光化学交联的方法制备了以卟啉(Por)为模板分子的表面分子印迹多层膜（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 8308）；此外，还利用光交联技术制备具有生物相容性的稳定的聚电解质多层膜，并将其应用于细胞增殖（J. Mater. Chem. B., 2017, 5, 375）。
该论文作者为：Qi An, Tao Huang and Feng Shi
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Covalent layer-by-layer films: chemistry, design, and multidisciplinary applications
Chem. Soc. Rev., 2018, 47, 5061, DOI: 10.1039/C7CS00406K
导师介绍
石峰 教授
北京化工大学 材料科学与工程学院
邮箱：shi@mail.buct.edu.cn 电话：010-64455622
主页：http://www.shifgroup.com
个人简介
石峰，现任北京化工大学材料科学与工程学院教授，2001年本科毕业于吉林大学化学系，2004年获得吉林大学硕士学位，2007年在清华大学获得博士学位，2005年5月-2005年7月在以色列耶路撒冷希伯莱大学化学系进行合作研究，2007年9月-2008年9月在德国马普高分子研究所从事博士后研究工作；2008年9月加盟北京化工大学，任教授、博士生导师；2009年获北京市新星计划资助，2011年获教育部新世纪人才，2013年获霍英东基金资助，2014年获教育部优秀青年基金，2016年获得首届教育部青年长江学者；作为负责人主持国家自然科学基金项目5项，北京市教委共建项目、教育部科学技术重点项目、教育部留学归国人员启动基金、北京市青年英才计划各一项；受邀在国际、国内学术会议上做邀请报告（44次，包括Keynote六次）；近年来，针对“什么样的构筑基元可以发生宏观组装”和“什么超分子作用可以用于宏观组装”两大基本问题，提出了具有自修复性能的高流动性表面是宏观构筑基元的基本设计原则；在提高组装过程的自发性方面，提出了“功能协同智能器件的概念”，实现了宏观物体的可控运动，并将运动与组装交叉融合，发展了宏观超分子自组装的新途径；开发了宏观超分子组装在组织工程支架和生物芯片制备等材料领域的应用；相关成果已在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、NPG Aisa Mater.、Small、J. Mater. Chem.等材料领域国际知名期刊发表论文71篇；申请专利7项，授权4项；论文被SCI他引3004次。
研究领域
（1）宏观超分子组装
（2）构筑基元的可控运动
http://www.x-mol.com/university/faculty/17282
安琪 副教授
中国地质大学（北京） 材料科学与工程学院
邮箱：an@cugb.edu.cn
个人简介
安琪，现任中国地质大学（北京）材料科学与工程学院副教授，2005年本科毕业于清华大学化学系，2010年在清华大学获得博士学位，2010年8月–2012年7月在特温特大学纳米技术研究所从事博士后研究，2012年8月加盟中国地质大学（北京）材料科学与工程学院，先后任讲师、副教授、博士生导师。
研究领域
超分子自组装方法进行材料表界面改性，超分子自组装方法制备功能纳米复合材料，材料界面多价相互作用的规律及其对材料性能的影响。
http://www.x-mol.com/university/faculty/14718
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