有機(jī)基材表面構(gòu)筑微納金屬-無機(jī)-生物高級結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、有機(jī)聚合物具有成本低、易加工、透明性好、柔軟、質(zhì)輕、可回收、易降解等優(yōu)異性能，以聚合物基材為基底的現(xiàn)代材料引起了人們的廣泛關(guān)注，如在聚合物基材表面制備金屬納米粒子，功能化修飾的金屬納米粒子具有獨特的光學(xué)、磁學(xué)、催化和電學(xué)性能，在化學(xué)、材料科學(xué)、生物學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。此外，在有機(jī)聚合物基材表面制備一層無機(jī)氧化物進(jìn)而組成有機(jī)/無機(jī)復(fù)合層及對其表面進(jìn)一步功能化具有重要的理論意義和研究價值。有機(jī)/無機(jī)復(fù)合物不僅具備有機(jī)聚合物的優(yōu)

2、良性能，同時也具備無機(jī)氧化物的一些特性，如高反應(yīng)性，易對其表面進(jìn)行分子設(shè)計等，因而常用于分子自組裝、包裝材料、生物技術(shù)、傳感器及光電器件領(lǐng)域。然而這種復(fù)合材料制備的一個關(guān)鍵問題就是有機(jī)、無機(jī)兩相的粘接性，因此需要預(yù)先對有機(jī)基材表面進(jìn)行改性。有機(jī)聚合物基材表面接枝聚合物刷改性以提高有機(jī)聚合物表面的生物相容性、或進(jìn)行表面分子設(shè)計以便固定蛋白質(zhì)也是有機(jī)聚合物基材應(yīng)用的重要方面。
　　 本文基于上述考慮，進(jìn)行了如下工作：
　　

3、1.通過硅烷偶聯(lián)劑在通用聚合物膜表面制備一層近單分子層過渡層進(jìn)而組裝金納米顆粒，得到尺寸約為20nm的金納米顆粒。前期改性過程中使用不同形狀光掩?？珊苋菀椎脑诟男阅け砻娴玫酱蠓秶?、均勻、效果良好的圖案化金納米顆粒。由于前期反應(yīng)的普遍性，基底可以是任何有機(jī)聚合物。同時由于硅氧烷種類較多，因此可制備末端帶有巰基、環(huán)氧基、羧基等系列單層膜進(jìn)而組裝金屬納米顆粒。
　　 2.有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜制備研究：
　　 (a)BOPP/SiO

4、x復(fù)合膜的制備研究：利用“界面定向溶膠-凝膠法”在通用聚合物膜表面制備了高質(zhì)量的SiOx層并使其圖案化，該方法具備以下優(yōu)點：制備條件溫和，不需要真空等苛刻條件，在常溫下就能簡單、快速、廉價制備；不會像高能輻射等方法造成基體降解；通過共價鍵使SiOx層與功能化聚合物表面緊密結(jié)合；通過超聲或膠帶撕拉可在表面制備低擴(kuò)散(＜5％)和大尺寸(cm2)的清晰圖案；通過旋涂可在表面獲得平整SiOx層(RMS＜9A)，其衍生性好，可以同樣制備TiO2無

5、機(jī)層；可在表面引入可進(jìn)一步應(yīng)用的各種功能性基團(tuán)。因此，以所得聚合物為基體的柔軟、透明電學(xué)或生物材料具有廣泛的研究價值和工業(yè)前景。
　　 (b)BOPP/SiOx/TiO2復(fù)合膜制備研究：在制備BOPP/TiO2復(fù)合膜的過程中引入一層無機(jī)SiOx過渡層，可以獲得BOPP/SiOx/TiO2復(fù)合膜。SiOx過度層對表面沉積TiO2的性質(zhì)無影響，SiOx不會破壞有機(jī)聚合物基底，同時又能在TiO2無機(jī)層下穩(wěn)定存在，所以增加過渡層不會改變

6、原有良好的反應(yīng)性質(zhì)，同時還起到了保護(hù)基底的作用。
　　 3.利用表面光反應(yīng)改性方法，以過硫酸銨水溶液為反應(yīng)液，在通用聚合物膜材料(聚酯PET、雙向拉伸聚丙烯BOPP、流延聚丙烯CPP)表面引入了單層酸根離子或羥基基團(tuán)，然后研究了所得膜材料對3種代表性蛋白質(zhì)(木瓜蛋白酶，牛血清白蛋白和抗體IgG)的非特異性吸附。采用稱重法、付立葉紅外光譜儀(FTIR-ATR)、水接觸角(CA)、熒光顯微鏡等測試手段對表面改性效果和非特異性吸附強(qiáng)弱

7、進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：改性和未改性PET膜對3種蛋白質(zhì)的非特異性吸附均較小；表面硫酸化BOPP膜對抗體IgG的非特異性吸附較小；表面羥基化CPP膜對牛血清白蛋白的非特異性吸附較小。
　　 以二苯甲酮為光引發(fā)劑，通過表面光接枝改性在聚丙烯膜表面分別接枝一層聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酰胺(PAM)和聚馬來酸酐(PMAH)，然后分別在上述接枝層表面固定牛血清白蛋白(BSA)。采用稱重法、付立葉紅外光譜儀、水接觸角測試儀、紫外-可見光譜

8、等測試手段對表面改性效果和固定蛋白量進(jìn)行表征。結(jié)果表明上述接枝改性聚丙烯膜表面都可固定BSA，固定效率比較為：PP-g-PMAH＞PP-g-PAA＞PP-g-PAM。
　　 引入功能性基團(tuán)改性表面已經(jīng)被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。本論文研究了一種經(jīng)硅烷化處理向聚合物表面快速、簡單引入各種分子級功能基團(tuán)的方法。在羥基化PP膜表面通過羥基與3-APTES分子中硅氧烷反應(yīng)引入較高覆蓋率的伯氨基，再利用戊二醛進(jìn)行活化，通過醛胺縮合反應(yīng)，將蛋白