基于防蛋白質(zhì)粘附的兩親性氟硅共聚物表面的制備研究.pdf

1、含氟聚硅氧烷(PMTFPS)具有優(yōu)越的拒水、耐溶劑、污損釋放等性能，而聚乙二醇(PEG)具有優(yōu)異的阻抗蛋白質(zhì)吸附性能，將兩者結(jié)合所得的兩親性氟硅共聚物有望獲得具有高效阻抗蛋白質(zhì)吸附性能的涂層材料，并有望在生物材料、海洋防污等領域得到較好的應用。
　　本文以聚乙二醇(PEG)為親水組分、含氟聚硅氧烷(PMTFPS)為低表面能組分，以甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為主鏈，分別通過傳統(tǒng)自由基共聚、RAFT自由基共聚的聚合方法制備得到兩親性氟

2、硅接枝共聚物，隨之以此為研究對象，系統(tǒng)性的考察了其表面化學組成、表面微觀形貌與表面潤濕性能之間的構(gòu)效關系，并通過蛋白質(zhì)吸附實驗考察了其阻抗蛋白質(zhì)吸附性能，獲得以下結(jié)論：
　　1.通過自由基無規(guī)共聚制備得到兩親性氟硅接枝共聚物 PMMA-g-(PMTFPS, PEG)，獲得其化學組成、表面微觀形貌與表面潤濕性能之間的構(gòu)效關系。
　　(1) AFM測試表明，在干燥條件下，不同組成的PMMA-g-(PMTFPS,PEG)接枝共聚物

3、表面呈現(xiàn)不同的表面微觀結(jié)構(gòu)。在潮濕條件下，表面發(fā)生重構(gòu)，表面微觀形貌發(fā)生改變。
　　(2) XPS測試表明，在干、濕條件下，共聚物PMMA-g-PEG的表面元素組成含量變化不大，而共聚物PMMA-g-PMTFPS、PMMA-g-(PMTFPS,PEG)表面的元素組成變化較大。
　　(3)接觸角測試表明，共聚物的表面潤濕性能受表面化學組成的影響，而當表面粗糙度較大時也會極大地影響其表面潤濕性質(zhì)。當引入 PMTFPS組分后，共聚

4、物的表面能降低至20.7mN/m到22.1mN/m之間，對水的接觸角達到95.1o以上，對甲酰胺、二碘甲烷的接觸角也達到83.8o、71.8o以上，說明含PMTFPS組分的共聚物具有良好的拒水、耐溶劑性能。
　　2.通過不同親疏水大單體PMTFPS-MA/PEG-MA與MMA分別進行RAFT自由基溶液共聚，獲得了兩者之間的共聚反應規(guī)律。并通過三元 RAFT自由基共聚制備得到兩親性氟硅接枝共聚物PMMA-g-(PMTFPS,PEG)

5、，獲得了其化學組成、表面微觀形貌與表面潤濕性能之間的構(gòu)效關系。
　　(1)通過PMTFPS-MA/PEG-MA與MMA分別進行RAFT自由基溶液共聚動力學研究發(fā)現(xiàn)，聚合反應動力學曲線符合一級線性動力學方程，所得聚合物分子量分布較窄(PDI<1.5)，說明PMTFPS-MA、PEG與MMA的RAFT自由基溶液共聚是可控的。
　　(2)分別對兩親性氟硅接枝共聚物PMMA-g-(PMTFPS,PEG)的表面微觀形貌、表面化學組成及

6、表面的潤濕性能進行了考察。
　　a. AFM測試表明，共聚物PMMA-g-PEG的表面形貌較平整，而含PMTFPS組分的共聚物呈現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)，同時隨著PMTFPS組分含量降低，孔洞結(jié)構(gòu)變少。但總體上所得共聚物的表面粗糙度都不大（Ra<2.0nm），因此對其表面潤濕性能影響不大。
　　b. XPS測試表明，共聚物PMMA-g-PEG表面具有較多PEG鏈段。含PMTFPS組分的共聚物隨著PMTFPS組分含量的減少，表面的PMTFP

7、S鏈段減少。
　　c.接觸角測試結(jié)果表明，共聚物PMMA-g-PEG的表面能較大，當共聚物中PEG含量達到37.5wt％時，其表面能為63.2mN/m，親水性強，耐溶劑性能較差。含 PMTFPS鏈段的共聚物具有較好的拒水、耐溶劑性能，表面能隨著 PMTFPS組分含量的增加，從26.4 mN/m降低到21.1 mN/m。
　　3.考察了兩親性氟硅接枝共聚物膜表面的防蛋白質(zhì)粘附性能
　　(1)結(jié)果表明，所得共聚物相對于純

8、PMMA膜均具有一定的阻抗蛋白質(zhì)吸附的性能。當含氟硅兩親性接枝共聚物中PEG鏈段含量達到65.6wt％、PMTFPS鏈段達6.4wt％時，其阻抗蛋白質(zhì)吸附性能最好。通過XPS測試與熒光顯微鏡測試，結(jié)果均顯示沒有蛋白質(zhì)吸附到其表面，說明此組成下的共聚物具有蛋白質(zhì)完全不吸附的效果。
　　(2)對于 PMMA-g-PEG接枝共聚物，表面能隨著 PEG組分的增加而增大，阻抗蛋白質(zhì)性能越好。對于PMMA-g-PMTFPS，共聚物膜表面PMT