分离膜抗蛋白吸附改性的研究进展

膜分离技术可广泛应用于制糖、食品饮料、生物制药以及废水处理等多个领域，然而蛋白吸附导致分离膜的污染问题严重限制分离膜的应用。就近几年国内外在分离膜抗蛋白吸附领域的研究进展进行综述，并对分离膜未来的发展趋势进行展望。研究表明：分离膜的抗蛋白吸附能延长膜寿命，提高稳定性，通过共混法、表面接枝法和表面涂覆法，能有效地提高分离膜的抗蛋白吸附性能。分离膜的抗蛋白吸附改性方法仍需深入探索。     

基于QCM-D技术的合成高分子对蛋白的吸附行为

采用AFM(原子力显微镜)和QCM-D(带损耗测量的石英晶体微天平)等技术研究了聚乳酸、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯三种合成高分子材料经旋转成膜后的表面形貌、亲疏水性、水合过程及蛋白吸附行为。结果发现,薄膜的疏水性越强,蛋白吸附量越多,蛋白层的粘弹性越小;且吸附在材料表面的蛋白分为可逆吸附和不可逆吸附两部分,可逆部分可被PBS(磷酸盐缓冲溶液)洗脱,而不可逆吸附蛋白由于在疏水力作用下构象发生变化,变得致密无法脱附,粘弹性比发生可逆吸附的蛋白更小。用Langmuir吸附速率方程可较好地拟合薄膜的蛋白吸附动力学曲线,发现薄膜疏水性越强,白蛋白吸附速率越快。     

基于QCM-D的天然多糖材料的蛋白吸附研究

采用QCM-D和AFM等技术研究比较了海藻酸钙和壳聚糖两种天然多糖材料经旋转成膜后的表面形貌、亲疏水性、水合过程及蛋白吸附和解吸行为.结果发现,海藻酸钙相比壳聚糖具有更好的亲水性,在生理环境中的水合过程达到平衡较快,且水合程度较高,这也影响材料的蛋白吸附性能.白蛋白吸附和洗脱实验表明,水舍程度较高的海藻酸钙初始吸附蛋白量较少,但海藻酸钙吸附的蛋白量在PBS洗脱后反而较大.而蛋白层|△D/△F|值在洗脱后减小,表明残留的蛋白层发生一定程度的构象变化,结构相对致密,其粘弹性变小.用3种动力学模型拟合蛋白吸附动力学过程发现Langmuir模型拟合度较高,且壳聚糖薄膜的蛋白吸附过程比海藻酸钙具有更小的速率常数k,达到吸附平衡较缓慢.     

水热反应时间对三维石墨烯血液相容性的影响

以石墨烯为原料,采用乙二胺水热还原的方法制备三维石墨烯,在实验中通过控制水热反应时间来调控所得到的三维石墨烯的孔径大小,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对三维石墨烯的表面形貌、结构和成分进行了表征,利用蛋白电泳、血小板粘附实验、溶血实验对制备样品表面的蛋白吸附率、血小板粘附等情况进行了对比。随着水热反应时间的延长,三维石墨烯的孔径由340μm逐渐减小为230μm,且N元素被引入到材料中,形成了新的化学键。将水热反应时间由6h延长至24h,使得制备出的三维石墨烯样品表面对牛血清白蛋白(BSA)的吸附量由2.6%上升至16.8%,溶血率由2.2%降至0.3%;同时,抗血小板粘附的能力也在不断增强。水热反应时间的延长可以减小三维石墨烯材料的表面孔径、增加其比表面积,提高材料表面对BSA的吸附能力和抗血小板粘附的能力,同时不断降低材料溶血率。水热反应时间的延长有利于提高石墨烯材料的血液相容性。     

金表面不同官能团自组装材料的生物性能研究

设计了一种特定的化学模型系统,将带有不同官能团(烷基、羧基、羟基、氨基)的硫醇分子自组装在金片表面,研究不同官能团分子对蛋白吸附的影响.实验结果表明,对于两种不同蛋白质牛血清蛋白(BSA)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),带有疏水性官能团的烷基硫醇自组装膜对蛋白吸附量大于其他3种硫醇自组装膜,即亲疏水性是决定材料表面吸附蛋白的主要因素.另外,材料表面电荷性质也影响蛋白吸附,当表面官能团为带正电基团如氨基,则它对牛血清这类带负电的蛋白的吸附就大于带有羧基、羟基等这类带负电基团的分子,而后者对于正电蛋白的吸附更为明显.     

双相磷酸钙陶瓷表面吸附血清蛋白的洗脱特性研究

通过两种不同多孔结构的双相磷酸钙(biphasic calcium phosphate, BCP)陶瓷的制备, 以人血清为蛋白溶液模型, 选择三种不同的洗脱液对材料表面吸附的血清蛋白进行洗脱, 考察不同洗脱液及材料多孔结构对于BCP陶瓷表面吸附血清蛋白洗脱效果的影响。结果显示, 相对于2 mol/L氯化钠(NaCl)和 2%十二烷基磺酸钠溶液, 400 mmol/L 磷酸钠(Na₃PO₄)溶液对于BCP陶瓷表面吸附的血清蛋白洗脱效果更佳。此外, 材料多孔结构在血清蛋白的吸附和洗脱中起重要作用, 微孔结构能促进BCP陶瓷表面的血清蛋白吸附并减缓吸附蛋白的释放速率, 而三维贯通的大孔结构则有利于材料表面吸附血清蛋白的洗脱和释放。     

交联剂对PVDF-g-PACMO共聚物膜抗污染性的影响

为了增强聚偏氟乙烯接枝丙烯酰吗啉(PVDF-g-PACMO)共聚物膜的抗蛋白质吸附性能,在共聚物合成时加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。采用液-液相分离方法制备一系列EGDMA含量不同的共聚物膜,并研究交联剂的含量对共聚物膜抗蛋白质吸附性能的影响。FT-IR测试表明含有EGDMA的共聚物已成功合成。XPS、SEM、接触角、静态蛋白吸附以及渗透实验表明随着共聚物膜中交联剂EGDMA含量的增加,PACMO更容易向膜表面偏析,膜孔数量增多,亲水性提高,静态蛋白吸附量下降,纯水通量提高,总污染指数下降,可逆污染指数提高,不可逆污染指数下降。结果表明交联剂EGDMA可以显著增强PVDF-g-PACMO共聚物膜的抗蛋白质吸附性能。     

PE/SEBS-g-MAH/SEBS的制备及防污性能

以聚乙烯（PE）网衣为基材,苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐（SEBS-g-MAH）和苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段聚合物（SEBS）为原料,通过浸涂法制备得到PE/SEBS-g-MAH/SEBS(PSMS);分析讨论了不同SEBS附着率时PSMS的力学性能、表面形貌、表面性质、抗蛋白吸附和抗大肠杆菌吸附等性能。结果表明,PSMS表面呈大小不一的泡孔形貌,且随着SEBS附着率的增大,PSMS表面泡孔密度增大,拉伸强度先增加后降低。当SEBS附着率为46.1%时,PSMS的拉伸强度和表面自由能分别为6.045 MPa和14.055 mN/m,抗蛋白吸附率达93.21%,同时兼具良好的抗大肠杆菌吸附性能。除此之外,PSMS在海洋挂板实验中也表现出良好的防污性能。     

高透光性甜菜碱型明胶水凝胶的制备与表征

甲基丙烯酰化明胶(gelatin methacryloyl, GelMA)水凝胶透光性、抗蛋白吸附能力较弱,限制了其在人工角膜的应用。基于GelMA水凝胶,引入具抗生物吸附能力及生物相容性的磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(Methacryloxyethyl sulfobetaine, SBMA),构建系列比例的复合两性离子水凝胶GelMA-SBMA体系,讨论单体配比对水凝胶理化性能、生物学性能的影响,并进行体外细胞实验,讨论复合水凝胶对细胞生长、增殖的影响。结果表明,GelMA∶SBMA为5∶1的复合水凝胶在700 nm波长下透光率可达94%,与纤维蛋白的接触角保持在90°以上,体现出抗蛋白吸附能力。细胞实验表明,SBMA的引入有助于细胞生长、增殖,体现出良好的生物相容性。     

A蛋白中空纤维膜吸附分离单克隆抗体

首先以人γ－免疫球蛋白为实验物系，对Ａ蛋白中空纤维亲和膜的吸附性能进行了考察，然后应用亲和膜，从小鼠腹水上清液中直接吸附小鼠抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体，纯化的单克隆抗体经ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳检测达到电泳纯。     

纳米材料在船舶材料领域的应用和前景

本文简要叙述纳米材料在船舶材料 ,如特种隐身涂料、防污涂料、抗菌材料、阻燃材料、导电高分子材料及梯度功能材料中应用的现状和前景     

电沉积法制备多功能复合材料研究动态与发展趋势

综述了近年来国内外在复合电沉积制备多功能复合材料方面的研究动态与发展趋势;重点探讨了多元复合电沉积、多元脉冲复合电沉积、脉冲喷射电沉积、纳米复合电沉积以及功能梯度材料的复合电沉积等方面的研究现状和发展趋势。结果表明：这五类复合材料镀层的性能比传统的单金属镀层、合金镀层及其复合镀层更加优异,在今后的发展中将有更广阔的应用前景。     

Intelligent self-healing corrosion resistant vanadia coating for AA2024

This paper is a continuation of our investigation into the designing of chromate-free anti-corrosion coatings for aluminum and magnesium based materials for marine, automotive and aerospace applications. In this paper, a simple vanadia based chemical conversion coating was applied for improving the corrosion resistance of high strength AA2024 alloy. The effect of vanadia solution concentrations (10, 30 and 50 g/l) on the corrosion behavior was investigated. EIS, linear polarization and cyclic voltammetry techniques were used to evaluate the electrochemical behavior in 3.5% NaCl. Vanadia coatings prepared by dissolving 10 g of vanadate salt per liter showed the best localized corrosion resistance as measured by EIS and polarization techniques. The optimum conditions to obtain corrosion protective coatings for AA2024 were determined. Surface examination of the samples was investigated using AFM, SEM-EDS and macroscopic images.     

海洋环境下钢材表面镀铝工艺的研究进展

钢材作为基础性结构材料被广泛应用于海洋工程领域,随着国家对海洋开发的支持力度不断加大,对应用于此环境下的钢材的需求也不断增加。但是,暴露于苛刻海洋环境下的钢材极易与周围的含氯、硫等介质发生反应而受到严重腐蚀,同时,潮汐、日照、溶解氧、微生物以及深海压力和热液带来的高温等环境条件也会加速钢材的腐蚀,严重影响海洋工程设施的服役安全、寿命以及可靠性。 因此,对钢材进行表面处理提高其耐腐蚀性能成为研究热点,其中涂层制备技术是最常用的腐蚀控制方法。铝及铝合金在腐蚀环境及高温氧化环境下表面可以形成一层致密的氧化膜,是一种常用的耐腐蚀涂层材料,通过不同工艺在钢材表面制备的铝涂层已达到了长效的防腐蚀效果。 目前,制备铝涂层的工艺主要有热浸镀法、电镀法、包埋渗铝法及热喷涂法等。热浸镀铝工艺因操作简单、成本低廉而被广泛应用于海洋平台、海洋码头、桥梁等海洋基础设施。电镀铝工艺制备的涂层厚度、组织、形貌可控,可以实现在微小零件上的精准沉积。新型绿色环保的离子液体体系的开发,在提高电镀效率和涂层质量的同时降低了对环境的污染。粉末包埋渗铝制备的涂层具有极高的抗高温氧化性能,被广泛应用于海洋油气开采工程。低温包埋渗铝工艺可避免传统渗铝工艺高温导致的钢材力学性能下降。此外,浆料渗铝以及气相渗铝等工艺的开发拓宽了渗铝工艺的应用领域。热喷涂工艺在海洋环境下应用最为广泛,所制备的铝涂层具有极高的耐腐蚀性能,其中火焰喷涂、电弧喷涂、冷喷涂等工艺能够实现新型防腐蚀铝涂层的设计与制备。 本文针对海洋环境下应用的钢材,详细介绍了在其表面镀铝工艺的研究进展,包括热浸镀、电镀、包埋渗铝和热喷涂等,并对不同镀铝工艺在海洋环境下的应用及发展方向做了展望。     

热障涂层材料研究进展

简要概述了热障涂层材料的基本要求,介绍了国内外热障涂层材料近年来的研究状况和发展趋势.目前广泛使用的是T2O3稳定ZrO2热障陶瓷材料及其粘结层材料,而稀土锆酸盐和稀土氧化物是非常有前景的隔热材料.     

Spectral and Total Emissivity of High-Temperature Materials

A number of various high emissivity coatings has been investigated in detail. Oxide ceramic coatings for rotating x-ray anodes must have a total emissivity greater than 0.8 in order to ensure efficient cooling in vacuum. Only one of the investigated coatings showed sufficient long-term stability. For thermal protection of reusable space transportation systems during atmospheric reentry, in addition to high emissivity, oxidation resistance is required. SiC coatings and special polysilazane-based coatings have been tested. Results of emissivity measurements before and after flight experiments on the Russian FOTON capsule are also available. In order to improve the reliability of (high-temperature) emissivity measurements Pt–Rh alloys, SiC, Al₂O₃ doped with Cr₂O₃, and graphite have been tested to assess applicability as reference materials for comparative emissivity measurements by various facilities.     

Non-destructive Thermal Diagnostics of Porous Materials

Developed mathematical models of apparent thermal conductivity of porous materials are applied to non-destructive methods of thermal diagnostics. The non-destructive thermal diagnostics of porous materials can be used to estimate the size of pores and cracks in the range 10⁻⁹ to 10⁻³ m. A fractal model of porous structure and dependences of thermal conductivity/diffusivity on (experimental) gas pressure are used as a basis for structure parameter calculations. The measuring element (sensor) in this method is the mean free path of gas molecules in pores and cracks (Knudsen number) that is very sensitive to changes in gas pressure. Possible applications of the developed methods include non-destructive thermal diagnostics (NDTD) of nano- and micro-crack sizes; opening, closing and size changes of the cracks at high temperatures in a wide temperature range; evaluation of interfacial and contact heat barrier resistance for coatings; remote laser thermal diagnostics of the cracks; as well as obtaining data on strength, thermal shock behavior, failure and fatigue behavior of coatings and other structures. Examples of several applications of the NDTD method are presented. Invited paper presented at the Fifteenth Symposium on Themophysical Properties, June 22–27, 2003, Boulder, Colorado, U.S.A.     

海洋船舶有机硅低表面能防污涂料的研究进展

海洋防污涂料是海洋工程与装备的重要防护材料,对于海洋资源开发利用发挥着极其重要的作用。在现用的海洋防污涂料中,低表面能防污涂料不会对海洋环境产生破坏,是将来的主要发展方向。本文简要介绍了低表面能防污涂料的机理及影响因素,重点论述了有机硅改性不同有机树脂的防污涂料、纳米材料改性有机硅防污涂料和有机硅仿生复合防污体系的技术发展现状,并展望了未来低表面能船舶防污涂料的发展方向。     

冷喷涂铝/银纳米线复合涂层的海洋耐蚀防污性能研究

腐蚀和生物污损是海工装备长效服役面临的主要问题,也是海工装备防护的重点和难点.为此,提出了采用低成本水热法制备铝/银纳米线复合颗粒、利用冷喷涂的低温特性制备铝/银纳米线复合涂层的新思路,通过复合涂层成分和结构设计,构筑了致密的复合涂层;分别采用人造海水溶液和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌评估了复合涂层的耐蚀和防污性能.结果表明...     

纳米粒子在润滑材料中的应用进展

介绍了纳米润滑粒子的制备方法,探讨了纳米粒子的润滑机理,包括膜作用机理、类滚珠作用机理和表面优化作用机理.着重综述了纳米粒子在润滑材料中的应用,具体包括:纳米无机粒子可作为添加剂在润滑油、聚合物基复合材料中起抗磨、减摩作用;纳米粒子应用于非聚合物基复合涂层,可形成一种根据环境自我调节的活泼纳米复合涂层,此涂层具有广泛的应用前景.