親-疏水性可調(diào)控自組裝單分子膜的制備與應(yīng)用.pdf

1、分子自組裝是指原子或分子在固體基底上自發(fā)地排列成一維、二維或三維有序空間結(jié)構(gòu)的過程。分子自組裝技術(shù)是將各自獨(dú)立、具有一定功能團(tuán)的無序分子在一定條件下自發(fā)地組裝成一維、二維或三維的超分子體系，并賦予它們有序性、周期性和均勻性，在分子尺度上設(shè)計和制備具有特殊性能的有序功能組合體。SAM(Self-AssembledMonolayer)是通過分子與基體表面以及分子間的化學(xué)物理作用，自發(fā)構(gòu)成的一類熱力學(xué)穩(wěn)定、排列規(guī)則的單層膜，具有均勻一致，高密

2、堆積和低缺陷等特點(diǎn)。通過設(shè)計SAM成膜分子的組成和結(jié)構(gòu)，達(dá)到精確的化學(xué)控制，獲得特定功能表面。SAM體系有成膜條件易控、膜取向性好、排列緊密、有序穩(wěn)定、組裝界面功能化等優(yōu)點(diǎn)，因而在生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)生物傳感、納米科學(xué)、金屬緩蝕、材料科學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用和前景。 本論文的主要工作有以下幾個方面： (1)在蓋玻片表面通過兩步反應(yīng)構(gòu)建了親水的磷酰膽堿自組裝單分子薄膜：首先在預(yù)處理過的玻璃表面接枝1，6一己二異氰酸酯；然后通

3、過異氰酸根與羥基的反應(yīng)，將2-羥基-2-乙基磷酰膽堿接枝在玻璃片表面。動態(tài)接觸角和X.射線光電子能譜分析結(jié)果顯示，第一步改性后玻璃表面前進(jìn)角由26°增大到73°，后退角保持在120左右，滯后角由14°變?yōu)?1°；第二步改性后，玻璃表面前進(jìn)角由73°增大到95°，后退角由120 減小為50 ，滯后角由6l°增大到90°，第二步改性后表面磷元素含量為3.016％。動態(tài)接觸角和x射線光電子能譜分析結(jié)果證實(shí)這兩步改性反應(yīng)均獲得成功。 (

4、2)在蓋玻片表面通過三步反應(yīng)構(gòu)建了十八烷基二甲基氯硅烷和2-羥基-2-乙基磷酰膽堿自組裝混合單分子薄膜。第一步，預(yù)處理的玻璃表面接枝十八烷基二甲基氯硅烷；第二步，在第一步改性的玻璃表面接枝1，6-己二異氰酸酯；第三步，在第二步改性的玻璃表面通過異氰酸根與羥基的反應(yīng)，將2-羥基-2-乙基磷酰膽堿接枝在玻璃表面。動態(tài)接觸角測試結(jié)果表明蓋玻片表面的三步改性過程成功實(shí)現(xiàn)。x-射線光電子能譜(XPS)分析結(jié)果表明十八烷基和磷酰膽堿基團(tuán)成功接枝在玻

5、璃表面，根據(jù)XPS測試數(shù)據(jù)計算得改性表面十八烷基與磷酰膽堿基團(tuán)的接枝比例為1.5:1。血小板黏附實(shí)驗(yàn)表明血小板在十八烷基改性的蓋玻片表面產(chǎn)生了激活、凝聚。與此相比，接枝了十八烷基的玻璃表面進(jìn)一步接枝磷酰膽堿后，表面黏附的血小板保持了2-41xm的原始尺寸大小，表明血小板尚未激活和凝聚。此對比結(jié)果說明疏水表面的血液相容性可以通過表面接枝強(qiáng)親水的磷酰膽堿基團(tuán)來提高。蛋白質(zhì)黏附實(shí)驗(yàn)表明牛血清白蛋白(BSA)在十八烷基改性玻璃表面的吸附量為0.

6、671ag/cm，在十八烷基和磷酰膽堿基團(tuán)改性的玻璃表面的吸附量降低為0.21gg/cm2。經(jīng)磷酰膽堿基團(tuán)接枝改性后，BSA的吸附量減少了70％。牛血漿纖維蛋白原(Fg)在十八烷基改性玻璃表面的吸附量為1.43~g/cm2，在十八烷基和磷酰膽堿基團(tuán)改性的玻璃表面的吸附量降低為0.7li.tg/cm2。十八烷基改性的玻璃表面進(jìn)一步接枝磷酰膽堿基團(tuán)后，對Fg的吸附量減少了50％。此結(jié)果說明，疏水表面對蛋白質(zhì)的非選擇性吸附問題可以通過表面接枝

7、強(qiáng)親水的磷酰膽堿基團(tuán)來減少。蛋白質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn)表明，烷基、羥基、磷酰膽堿基團(tuán)對BSA和Fg吸附的抑制作用是依次增強(qiáng)的。血小板黏附和蛋白質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磷酰膽堿基團(tuán)改性表面具有顯著的抗凝血性能。(3)通過四步反應(yīng)在色譜硅膠表面構(gòu)建了親/疏水性可調(diào)控的十八烷基二甲基氯硅烷和 2-羥基-2-乙基磷酰膽堿自組裝混合單分子薄膜：第一步，在預(yù)處理的色譜硅膠表面接枝十八烷基二甲基氯硅烷；第二步，在第一步改性的硅膠表面接枝3.氨基丙基三乙氧基硅烷；第三