氟化丙烯酸酯嵌段共聚物表面結構與蛋白質吸附行為的關系研究.pdf

1、無論在生物醫(yī)學材料領域,還是抗海洋生物污染涂層材料領域,了解和控制材料表面與蛋白質的相互作用相當關鍵。含氟共聚物的低表面能特性理論上能夠減少蛋白質的吸附,但也有與之相反的實驗結果被報道。這可能是由于對含氟共聚物表面表征不夠精確和含氟共聚物表面結構與蛋白質吸附關系缺乏系統(tǒng)的研究造成的。
　　 本論文用原子轉移自由基聚合法(ATRP)合成了甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和甲基丙烯酸全氟辛基乙基酯(PFMA)的二嵌段、三嵌段氟化共聚物。利

2、用表面張力和具有準單分子層靈敏度的和頻振動光譜(SFG)等表征手段對共聚物溶液的氣液界面進行了研究。研究了氣液界面結構對固化后膜表面性質的影響,在此基礎上利用各種調控表面的手段構筑了性質各異的氟化共聚物表面。在不同性質的氟化共聚物表面上進行了蛋白質吸附實驗,試圖找出含氟共聚物表面蛋白質吸附的規(guī)律。得到以下結論:
　　 (1)二嵌段共聚物PMMAm-b-PFMAn在環(huán)己酮溶液中的表面張力和PMMA均聚物一致,沒有體現(xiàn)出氟化組分的表

3、面活性。研究表明PMMA吸附在共聚物溶液表面。這可能是由于共聚物在溶液中形成了穩(wěn)定的膠束,阻止了PFMA向表面吸附造成的。
　　 (2)三嵌段共聚物PFMAy-b-PMMAx-b-PFMAy環(huán)己酮溶液,當PFMA段或PMMA段較短時,共聚物溶液表面張力比PMMA均聚物溶液表面張力低得多。研究表明PFMA吸附在共聚物溶液表面。當.PFMA或PMMA段較長時,共聚物表面張力與PMMA均聚物一樣,沒有體現(xiàn)出氟化組分的表面活性。研究表明

4、PMMA吸附在共聚物溶液表面。這一現(xiàn)象與共聚物在環(huán)己酮溶液中形成膠束的穩(wěn)定性密切相關。
　　 (3)研究發(fā)現(xiàn)以甲苯為溶劑時,其表面張力的情況與環(huán)己酮溶液不同。二嵌段共聚物PMMAm-b-PFMAn(除了PFMA段和PMMA段較長的PMMA920-b-PFMAn(n≈1)和PMMA430-b-PFMA22.0)和三嵌段共聚物PFMA10.1-b-PMMA430-b-PFMA10.1(y≈1)在甲苯溶液中的表面張力都比PMMA均聚物

5、的甲苯溶液低,體現(xiàn)出了含氟共聚物的表面活性。研究表明此時PFMA吸附在共聚物的氣液界面。溶劑性質對共聚物氣液界面結構的影響主要與共聚物在溶劑中形成膠束的穩(wěn)定性有關。甲苯對PMMA段和PFMA段的親和力更強,在甲苯中不容易形成穩(wěn)定的膠束。
　　 (4)氟化聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物溶液的氣液界面結構決定了其旋涂膜的表面性質。這是由于旋涂成膜時溶劑揮發(fā)較快,分子鏈被很快凍結造成的。氣液界面被PFMA占據(jù)的共聚物溶液其旋涂膜表面表面氟

6、化組分含量較高;氣液界面被PMMA吸附的共聚物溶液旋涂膜表面被PMMA占據(jù),含氟組分含量較低。
　　 (5)氣液界面結構對澆鑄膜表面性質沒有太大影響。澆鑄成膜時溶劑揮發(fā)較慢,含氟組分有足夠的時間向表面離析,二嵌段共聚物PMMAm-b-PFMAn(n≈1)和三嵌段共聚物PFMAy-b-PMMAx-b-PFMAy(y≈1)澆鑄膜表面PFMA含量都較高,表面水接觸角均能達到120°左右。當PMMA段長度為430左右時,共聚物膜表面和本