基于高分子微結構的微米馬達的研究.pdf

1、在生命系統(tǒng)中，驅動蛋白等生物微米馬達能夠將水解ATP所產生的能量轉化成其自身的動能，從而實現在細胞內部對于物質的輸運。受此啟發(fā)，人們發(fā)展出來了與生物微米馬達類似的人工微米機械。它們依靠化學燃料中的化學能或者是外場（磁場、電場等）的能量實現自身運動。這種能夠自主運動的微米馬達在藥物輸運、離子檢測、微流控等方面有潛在的應用前景。人工微米機械分為兩種，其中微米馬達是指自身能夠運動的器件，而微米泵指的是能夠驅動周圍流體運動的器件。然而，由于受到

2、構造方法的限制，很難對人工微米機械的形狀和尺寸進行調控，這就阻礙了人們研究人工納米機械的運動行為與其尺寸和形狀的關系。另外，人們還沒有發(fā)展出具有刺激響應性的人工微米馬達和微米泵?；谝陨峡茖W問題，本論文以PDMS為模板合成了具有多種形狀和尺寸的聚己內酯微米結構，并將其用于人工微米馬達的研究。另外我們還以水凝膠為基礎構造了具有刺激響應性質的人工微米馬達和微米泵。
　　本研究主要內容包括：⑴基于PDMS模板的改進的微轉移成型技術合成各

3、種形狀和尺寸的實心PCL-Pt微米馬達。Pt納米粒子在PCL一側催化過氧化氫產生氧氣氣泡，驅動馬達自主運動。另外，各種功能性材料（如羅丹明熒光染料和磁響應四氧化三鐵粒子）可通過包覆的方法引入到在PCL的微結構當中，從而使得到的人工微米馬達具有多種功能，包括熒光，磁場控制等。我們還發(fā)現微米馬達的形狀和尺寸會影響其運動行為。在此基礎上，我們通過在PDMS模板上引入PVA犧牲層的方法構造了空心的杯子狀和凳子狀微米結構。通過在杯子結構的底部引入

4、Pt納米粒子，可以實現其在溶液中的自主運動。更重要的是，在不對人工微米馬達和微球進行任何表面修飾的情況下，依靠空腔就可以在磁場的作用下捕獲、運輸和釋放聚己內酯微球。另外，凳子狀微米結構對微球的運輸還具有一定的尺寸選擇性。因此，我們相信這種方法可以應用于多功能人工微米馬達的構造。⑵通過在水凝膠里包覆Triton X-100兩親性表面活性劑的方法，我們合成了具備熱響應性的聚異丙基丙烯酰胺水凝膠馬達和具備酸響應性的聚丙烯酸納水凝膠馬達。在外界