水溶性雙光子聚合引發(fā)劑的制備及3D水凝膠微加工.pdf

1、水溶性雙光子聚合引發(fā)劑的制備及水溶性雙光子聚合引發(fā)劑的制備及3D水凝水凝膠微加工微加工PreparationofWaterSolubleTwoPhotonPolymerizationInitiatsMicrofabricationof3DHydrogels學(xué)科專業(yè)：材料化學(xué)工程研究生：劉金浩指導(dǎo)教師：邢金峰副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年六月摘要因?yàn)殡p光子吸收屬于三階非線性光學(xué)效應(yīng)，雙光子聚合僅發(fā)生在激光焦點(diǎn)處。因此利用入射損耗小、在介

2、質(zhì)中穿透力強(qiáng)的近紅外激光作為光源的雙光子聚合微加工（TPPM）可制備任意的三維微結(jié)構(gòu)，且微結(jié)構(gòu)分辨率已突破瑞利判據(jù)的光學(xué)衍射極限，達(dá)到十幾納米，是一種先進(jìn)的3D打印技術(shù)。目前該技術(shù)已廣泛用于加工光子晶體、光波導(dǎo)等光學(xué)元件。TPPM加工用于組織工程和藥物遞送的3D水凝膠是近幾年的研究熱點(diǎn)。但TPPM引發(fā)劑多為疏水性，TPPM需在有機(jī)溶劑體系的樹(shù)脂中進(jìn)行，導(dǎo)致加工的3D水凝膠微結(jié)構(gòu)中殘留有機(jī)溶劑。因此，研制水溶性的高活性雙光子聚合引發(fā)劑是該

3、領(lǐng)域急需解決的一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，本研究采用主客體化學(xué)組裝和親疏水組裝的方法來(lái)制備水溶性雙光子聚合引發(fā)劑，并對(duì)制備的雙光子聚合引發(fā)劑的光學(xué)性質(zhì)和引發(fā)性能進(jìn)行了研究。首先合成了C2v型的疏水性高活性雙光子聚合引發(fā)劑27二（4戊烷氧基苯乙烯）蒽醌，采用2羥丙基β環(huán)糊精為主體與其組裝，制備水溶性的雙光子聚合引發(fā)劑（WI），WI在波長(zhǎng)為780nm處的雙光子吸收截面為200GM，引發(fā)聚乙二醇丙烯酸酯單體聚合的閾值為8.6mW（引發(fā)劑在

4、樹(shù)脂中的摩爾分?jǐn)?shù)為0.03%）。在激光能量為9.7mW，掃描速率為30μms下，加工了類(lèi)似于細(xì)胞支架的3D水凝膠。其次，以泊洛沙姆（PF127）與27二(4戊烷氧基苯乙烯)蒽醌和之前本課題組報(bào)導(dǎo)的具有高引發(fā)活性27二（4二甲氨基苯乙烯）蒽醌進(jìn)行親疏水組裝，制備水溶性的雙光子聚合引發(fā)劑。PF127與27二（4戊烷氧基苯乙烯）蒽醌親疏水組裝后的復(fù)合物在波長(zhǎng)780nm處的雙光子吸收截面為160GM。引發(fā)聚乙二醇丙烯酸酯單體聚合的閾值為11.2

5、mW（引發(fā)劑在樹(shù)脂中的摩爾分?jǐn)?shù)為0.03%）。用PF127與27二（4二甲氨基苯乙烯）蒽醌組裝復(fù)合物作為引發(fā)劑、聚乙二醇丙烯酸酯作為單體進(jìn)行了雙光子聚合微加工，聚合閾值為6.9mW（引發(fā)劑的摩爾分?jǐn)?shù)為0.03%），在激光能量為10.5mW掃描速率30μms下，進(jìn)行了不同結(jié)構(gòu)的3D水凝膠的雙光子聚合微加工。在激光能量為11.4mW，速率為60μms和100μms下加工天津大學(xué)?；?。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：雙光子聚合；主客體化學(xué)相互作用；親疏水相互