功能化有機(jī)硅烷與聚苯乙烯微球在硅基材料表面的自組裝.pdf

1、硅基材料是一種非常重要的無機(jī)材料,由于具有高純度及優(yōu)良的電學(xué)和機(jī)械性能等,其在生物醫(yī)用材料、半導(dǎo)體材料、航空材料、光導(dǎo)纖維等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用?；谶@樣的研究背景,本論文的研究主要集中在兩方面:一是通過化學(xué)的分子自組裝對(duì)硅基材料進(jìn)行表面改性,以提高其生物相容性尤其是血液相容性;二是通過單分散的聚苯乙烯微球在其表面的物理自組裝,制備膠體晶體。本論文已初步取得了如下幾個(gè)方面的研究成果:
　　 1)利用3-異氰酸丙基三乙氧基硅烷與

2、聚乙二醇單甲醚的反應(yīng)合成了不同分子量的硅烷化PEG,并利用自組裝方法,通過硅烷頭基與硅片表面的羥基的作用對(duì)硅片進(jìn)行表面改性。靜態(tài)接觸角測試表明,接枝PEG后硅基材料表面接觸角明顯下降,親水性得到改善。通過AFM仔細(xì)地研究了各條件下得到的自組裝膜的表面形貌,結(jié)果表明通過控制適當(dāng)?shù)臈l件可以得到表面完全覆蓋的、形貌均勻的自組裝膜。凝血時(shí)間測試表明,SP-2000濃度達(dá)到30mM時(shí),改性表面凝血酶原時(shí)間(PT)由12.5s增加到14.5s,部分

3、凝血活酶時(shí)間(APTT)由28.1s增加到36.3s,抗凝血性能有了明顯提高。通過掃描電鏡觀察樣品表面的血小板吸附情況,空白樣品表面血小板吸附數(shù)量多,而且變形嚴(yán)重,發(fā)生聚集,而用10mMSP-2000改性處理后,在富血小板血清中浸泡達(dá)3h時(shí),表面依然很少血小板吸附,抗血小板吸附性能有了明顯的改善。
　　 2)首次合成了一種與磷酰膽堿結(jié)構(gòu)類似的分子內(nèi)同時(shí)帶有正、負(fù)兩性電荷的有機(jī)硅烷,通過FTIR及1HNMR確認(rèn)了其結(jié)構(gòu),并利用自組

4、裝方法對(duì)硅片進(jìn)行表面改性。通過AFM及靜態(tài)接觸角分析,對(duì)于10mMDMPAMS乙醇溶液,當(dāng)硅片在其中浸泡時(shí)間達(dá)到30min時(shí),就可以得到較為均勻的自組裝膜,隨時(shí)間延長,表面覆蓋度增加,接枝密度增加。在足夠的吸附時(shí)間條件下,隨濃度增加表面接枝密度增加,表面起伏趨于平緩。這說明通過控制適當(dāng)?shù)臈l件可以得到均勻規(guī)整的自組裝膜。凝血時(shí)間測試表明,用200mMDMPAMS進(jìn)行表面改性,表面凝血酶原時(shí)間(PT)由12.5s增加到15.6s,部分凝血活

5、酶時(shí)間(APTT)由28.1s增加到37s,分別延長了16％和31％,抗凝血性能有了明顯提高。通過掃描電鏡觀察血小板吸附實(shí)驗(yàn),改性后血小板吸附量明顯下降。而RMS與表面接觸角測試結(jié)果表明形成的自組裝膜浸泡在PBS緩沖溶液中長達(dá)一個(gè)月依然很穩(wěn)定。
　　 3)通過無皂乳液聚合制備了表面帶負(fù)電和帶正電的單分散PS微球,并利用垂直沉積法制備了膠體晶體,考察了乳液pH值對(duì)膠體晶體制備的影響。通過膠體晶體透射率曲線及原子力顯微鏡觀察表面形貌

6、發(fā)現(xiàn):對(duì)于表面帶負(fù)電的PS微球,pH=9時(shí)得到的膠體晶體呈現(xiàn)六角密排結(jié)構(gòu),晶疇范圍大,缺陷最少。隨pH減小,膠體球的排列有序度下降,晶疇范圍變小,缺陷增加。由Zeta電勢曲線可知,當(dāng)pH在1-9之間時(shí),隨pH增加,微球表面電勢增大,微球之間的排斥勢能增加,膠體晶體排列有序性變好,晶疇范圍變大,晶體透射率增強(qiáng)。對(duì)于表面帶正電的Ps微球,其在pH=5時(shí),微球表面電勢最大,微球之間排斥勢能最大,所得膠體晶體有序性最好。由于基片表面呈現(xiàn)負(fù)電性,