光學(xué)活性偶氮苯功能聚合物作為蛋白質(zhì)吸附材料的基礎(chǔ)研究.pdf

1、偶氮苯類化合物具有獨(dú)特的光學(xué)順?lè)串悩?gòu)特性，在異構(gòu)化轉(zhuǎn)變過(guò)程中會(huì)伴隨著一些物理化學(xué)性質(zhì)的改變。目前偶氮類材料被廣泛地應(yīng)用于藥物可控釋放、非線性光學(xué)元件、液晶材料、光調(diào)控生物敏感材料等方面。本論文制備了三種含不同端基的功能化偶氮苯聚合物，并利用傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、核磁共振波譜儀(1H NMR)表征了其結(jié)構(gòu)，詳細(xì)研究了牛血清白蛋白(BSA)在含偶氮苯敏感膜上的吸附行為。本課題旨在研究在光、電兩種外場(chǎng)影響下，BSA在偶氮苯聚合物膜表

2、面的可逆吸附機(jī)理，為進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)光敏性傳感器芯片提供理論基礎(chǔ)。
　　首先，考察 BSA在聚-4-氯-4’-偶氮苯甲基丙烯酸酯(PMAAzoCl)薄膜表面的吸附行為。通過(guò)自由基聚合法制得 PMAAzoCl，并采用紫外吸收光譜(UV)詳細(xì)研究該聚合物的光學(xué)異構(gòu)特性，在紫外-可見(jiàn)光循環(huán)照射下，PMAAzoCl發(fā)生明顯的異構(gòu)化轉(zhuǎn)變，且光響應(yīng)速度較快，其光致異構(gòu)反應(yīng)為一階動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。接著，利用旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)在金片和硅片表面制備聚合物膜，并在

3、紫外-可見(jiàn)光交替照射下采用接觸角儀(CA)考察聚合物膜表面浸潤(rùn)性的變化。采用表面等離子體諧振儀(SPR)在位研究 BSA在聚合物膜表面的吸附動(dòng)力學(xué)，重點(diǎn)研究在紫外-可見(jiàn)光循環(huán)照射下，聚合物結(jié)構(gòu)的改變對(duì)蛋白質(zhì)吸附的影響。SPR測(cè)試結(jié)果顯示，在該聚合物膜表面 BSA分子能夠發(fā)生可逆吸附。
　　為了考察聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)生物分子吸附的影響，又利用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)方法在金膜及硅片表面制備了結(jié)構(gòu)規(guī)整的偶氮苯聚合物刷

4、，即聚-4-(6-羥基己氧基)-4’-羧基偶氮苯甲基丙烯酸酯(PMAAzoCOOH)。同時(shí)合成了在金膜及硅片表面進(jìn)行接枝反應(yīng)所需的兩種引發(fā)劑6-巰基-2-溴-2-甲基丙酸己酯及 N-(3-甲氧基硅基)正丙基-2-溴-異丁酰胺，并通過(guò) FT-IR與1H NMR表征了其化學(xué)結(jié)構(gòu)，然后將其組裝到金片和硅片表面，采用SI-ATRP法制備偶氮苯聚合物刷。接著，采用原子力顯微鏡(AFM)觀察聚合物刷在紫外-可見(jiàn)光照射前后的表面形貌變化。在此基礎(chǔ)上，

5、采用SPR在位考察了BSA在聚合物膜表面的動(dòng)態(tài)吸附，結(jié)果表明在紫外-可見(jiàn)光作用下，聚合物膜同樣可以實(shí)現(xiàn)光控可逆的BSA分子的可逆吸附。
　　最后，為了進(jìn)一步研究外場(chǎng)對(duì)生物分子在偶氮苯類聚合物表面的吸附行為和機(jī)理，又利用循環(huán)伏安法(CV)和SPR考察了BSA在光電雙重響應(yīng)性聚合物膜表面的可逆吸附行為。為了得到具有雙重響應(yīng)性物質(zhì)，本課題把吡咯分子引入到偶氮苯取代基中，并利用化學(xué)氧化聚合法制備出聚-4-(6-羥基己氧基)-4’-羧基偶氮

6、苯甲基丙烯酸酯聚合物(PPyAzoCOOH)，采用UV詳細(xì)研究了聚合物的光學(xué)異構(gòu)現(xiàn)象，與上述兩種聚合物相比，PPyAzoCOOH的光致異構(gòu)速率明顯變慢；同時(shí)在紫外-可見(jiàn)光交替照射下采用AFM觀察BSA在聚合物膜表面的吸附及解吸附。利用CV測(cè)試聚合物膜的導(dǎo)電性能及BSA在聚合物復(fù)合電極吸附前后的電化學(xué)活性變化，運(yùn)用SPR檢測(cè)BSA在聚合物膜表面的可逆吸附動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明該偶氮苯吡咯聚合物具有良好的光電響應(yīng)特性。
　　通過(guò)對(duì)三種偶氮苯