聚吡咯/银/聚多巴胺抗菌导电蚕丝织物的制备及性能研究

为制备具有抗菌和导电性能的柔性电子器件，将多巴胺在碱性有氧条件下聚合在蚕丝织物表面，以硝酸银和吡咯为原料，通过氧化还原反应生成银和聚吡咯，得到具有高效抗菌活性和导电性的聚吡咯/银/聚多巴胺蚕丝织物。采用红外光谱、扫描电镜和X射线衍射对聚吡咯/银/聚多巴胺蚕丝织物表面形貌和结构进行分析。测试其表面热稳定性能和疏水性能。此外，通过抑菌圈的方法测试其表面抗菌性能，发现聚吡咯/银/聚多巴胺蚕丝织物可快速杀死金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。最后，利用四探针测试仪，探究了不同吡咯和硝酸银浓度对复合织物导电性能的影响。该蚕丝织物有望应用于柔性可穿戴电子器件和传感器等领域。     

预处理对聚多巴胺改性聚丙烯微滤膜性能影响研究

分别采用等离子体及乙醇浸润法对微滤膜进行预处理以改善聚多巴胺对聚丙烯微滤膜表面及孔道的改性效果,并对比了两种方法对聚多巴胺沉积量、膜纯水通量及表面形貌的影响.沉积密度和水通量测试表明,相对于等离子体法,乙醇预浸润法可以更好地改善聚多巴胺在微孔膜内的沉积行为.表面衰减全反射红外(ATR/FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和场发射扫描电镜(FESEM)结果证实聚多巴胺可有效改性乙醇预浸润膜.能量色散X射线光谱(EDX)分析显示聚多巴胺完整且均匀地分布于膜孔道中.改性膜在为期27天的测试中表现出了较好的稳定性.此外,动态蛋白过滤实验表明,改性后膜的抗污染性能得到显著提升.     

氧化剂高碘酸钠诱发多巴胺自聚合在MBfR膜表面改性中的应用

针对膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor,MBfR)研究中疏水性微孔膜氧传质性能不佳等问题,采用自聚合法(多巴胺为单体)对自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,并选用高碘酸钠(Sodium Periodate,SP)为氧化剂,研究氧化剂SP投加对于多巴胺自聚合过程、改性膜性能及稳定性的影响.研究结果表明,与未投加SP相比,投加SP能够通过加速多巴胺的自聚合及聚多巴胺在膜表面的沉积,大大缩短多巴胺表面改性时间(自24h降至6h),同时获得适用于MBfR技术的机械性能、亲水性能、氧传质性能良好的多巴胺改性膜,改性膜接触角自原膜76.5°降低至33.4°,氧总转移系数自原膜0.78×10~(-2) min~(-1)提高为1.58×10~(-2) min~(-1)(原膜的2.03倍).此外SP的投加还可以提高改性膜在极性溶液、强酸、强碱中的稳定性,投加SP改性膜在丙酮、0.1mol/L HCl及0.1mol/L NaOH中的稳定性较未投加SP改性膜分别提高了96.5%,85.1%与48.8%.     

壳聚糖-聚磷酸钠聚离子复合物渗透汽化膜的研究(Ⅰ)聚离子复合物膜的制备及特性表征

用长链聚阳离子电解质壳聚糖和短链聚阴离子聚磷酸钠为膜材料,采用聚离子复合反应的方法制备出一种新型渗透汽化透水膜--壳聚糖-聚磷酸钠聚离子复合物膜.用红外光谱对膜的化学结构进行了分析,证实壳聚糖和聚磷酸钠确实发生了聚离子复合反应,形成了壳聚糖长链分子与聚磷酸钠短链分子相互缠结的网状结构.以乙醇-水体系为研究对象,考察了组分在膜内的溶解度和溶解分配关系随体系中乙醇浓度变化的关系,这种溶解过程的热力学分配关系直接支配着膜的渗透汽化分离性能.     

聚多巴胺包覆对立构复合聚乳酸支架性能的影响EI北大核心CSCD

采用溶液浇铸和粒子沥滤的方法制备立构复合聚乳酸支架,研究了盐酸聚多巴胺溶液浸泡处理不同时间的聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架的结构与性能。利用差示扫描量热、场发射电子显微镜、X射线光电子能谱分析、液滴形状分析和动态热机械分析研究了盐酸聚多巴胺溶液处理时间对立构复合聚乳酸支架的熔融行为、孔结构、表面元素组成、润湿性和储能模量的影响。结果表明,利用聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架可以有效提高支架表面的亲水性,当处理时间为20h时,聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架的水接触角为0°,吸水率为421.8%;同时,在121℃高温下储能模量依然保持在155.3 MPa。     

聚多巴胺改性中空玻璃微珠表面化学镀铜的研究

通过多巴胺在水溶液中的自身氧化聚合,在中空玻璃微珠表面形成聚多巴胺层,聚多巴胺层吸附化学镀铜液中的铜离子,在外加还原剂二甲基胺硼烷(DMAB)的作用下将铜离子还原成单质铜,从而在微珠表面沉积一层金属铜,成功制备镀铜中空玻璃微珠。采用SEM,EDS,FTIR和XRD对复合粉体的形貌、化学组成和结晶形态进行研究和表征。结果表明:中空玻璃微珠表面所镀金属铜完整致密。相对于传统化学镀,这种方法操作简单、成本低、对环境污染小。     

聚多巴胺包覆对立构复合聚乳酸支架性能的影响

采用溶液浇铸和粒子沥滤的方法制备立构复合聚乳酸支架,研究了盐酸聚多巴胺溶液浸泡处理不同时间的聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架的结构与性能。利用差示扫描量热、场发射电子显微镜、X射线光电子能谱分析、液滴形状分析和动态热机械分析研究了盐酸聚多巴胺溶液处理时间对立构复合聚乳酸支架的熔融行为、孔结构、表面元素组成、润湿性和储能模量的影响。结果表明,利用聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架可以有效提高支架表面的亲水性,当处理时间为20h时,聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架的水接触角为0°,吸水率为421.8%;同时,在121℃高温下储能模量依然保持在155.3 MPa。     

聚多巴胺修饰钛表面纳米载银及其抗菌和细胞相容性

通过多巴胺自聚合在钛表面构建了仿生聚多巴胺(PDA)膜层, 有利于类骨羟基磷灰石在钛表面的沉积, 体现了良好的生物活性。利用聚多巴胺的螯合效应及还原性, 将纳米银颗粒载入聚多巴胺修饰钛表面; 利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、显微激光拉曼光谱(Raman)和石墨炉原子吸收光谱(GF-AA5)对聚多巴胺/纳米银修饰钛表面的银粒径、含量及离子释放进行表征。采用杀菌率和表面细菌粘附对聚多巴胺/纳米银修饰钛表面的体外抗菌性能进行检测, 研究结果表明: 纳米银对金黄色葡萄球菌具有较强的杀菌能力, 且MC3T3-E1细胞早期粘附和增殖结果证实本研究得到的聚多巴胺/纳米银修饰钛表面具有良好的体外细胞相容性。     

多巴胺表面修饰胶原膜促进细胞粘附和增殖的研究

多巴胺已经被广泛地用于材料的表面修饰改性,能够提高材料的生物相容性,赋予材料新的反应活性.为了考察多巴胺表面修饰胶原膜对其机械强度、湿热稳定性、亲水性和生物相容性的影响,对多巴胺自组装表面修饰胶原膜不同时间形成的膜材料进行研究,结果发现,经过多巴胺自组装表面修饰后,胶原保持完整的三股螺旋结构,膜材料的机械强度、湿热稳定性和亲水性均得到提高,而且成纤维细胞更易于在膜上粘附和增殖.     

多巴胺表面修饰胶原膜促进细胞粘附和增殖的研究

多巴胺已经被广泛地用于材料的表面修饰改性,能够提高材料的生物相容性,赋予材料新的反应活性。为了考察多巴胺表面修饰胶原膜对其机械强度、湿热稳定性、亲水性和生物相容性的影响,对多巴胺自组装表面修饰胶原膜不同时间形成的膜材料进行研究,结果发现,经过多巴胺自组装表面修饰后,胶原保持完整的三股螺旋结构,膜材料的机械强度、湿热稳定性和亲水性均得到提高,而且成纤维细胞更易于在膜上粘附和增殖。     

多巴胺辅助牙本质沉积羟基磷灰石研究

本研究报道了一种新颖的、模拟口腔环境的仿生修复牙齿的方法。利用具有良好生物相容性的多巴胺在牛牙牙本质表面自聚合形成聚多巴胺层(PDA)使牙本质表面功能化, 进而诱导羟基磷灰石从模拟唾液中向牙本质表面沉积。XPS、XRD、SEM和EDS表征分析表明: 聚多巴胺层的涂覆有利于牙本质表面羟基磷灰石晶体的结晶生长, 可提高羟基磷灰石再矿化层与牙本质表面的结合力; 多巴胺溶液浓度为2 mg/mL时, 牙本质表面聚多巴胺层的沉积效果最佳。     

氧化铱/聚多巴胺/层粘连蛋白仿生涂层的制备

神经电极的生物相容性是制约植入式神经假体长期使用功效的核心要素,对电极表面进行修饰改性可有效提高电极活性。本研究利用射频磁控溅射和循环伏安法在钛基体表面形成氧化铱薄膜,通过多巴胺氧化自聚合修饰氧化铱薄膜,进一步在涂层表面接枝层粘连蛋白实现二次功能化,完成仿生涂层的构建。对涂层的理化性质研究表明,其机械稳定性较好,表面亲水性以及电化学性能得到显著提高,并且无细胞毒性,促细胞粘附能力较好。     

Interface Chemistry Engineering of Protein‐Directed SnO2 Nanocrystal‐Based Anode for Lithium‐Ion Batteries with Improved Performance

A novel uniform amorphous carbon‐coated SnO₂ nanocrystal (NCs) for use in lithium‐ion batteries is formed by utilizing bovine serum albumin (BSA) as both the ligand and carbon source. The SnO₂–carbon composite is then coated by a controlled thickness of polydopamine (PD) layer through in situ polymerization of dopamine. The PD‐coated SnO₂–carbon composite is finally mixed with polyacrylic acid (PAA) which is used as binder to accomplish a whole anode system. A crosslink reaction is built between PAA and PD through formation of amide bonds to produce a robust network in the anode system. As a result, the designed electrode exhibits improved reversible capacity of 648 mAh/g at a current density of 100 mA/g after 100 cycles, and an enhanced rate performance of 875, 745, 639, and 523 mAh/g at current densities of 50, 100, 250, and 500 mA/g, respectively. FTIR spectra confirm the formation of crosslink reaction and the stability of the robust network during long‐term cycling. The great improvement of capacity and rate performance achieved in this anode system is attributed to two stable interfaces built between the active material (SnO₂–carbon composite) and the buffer layer (PD) and between the buffer layer and the binder (PAA), which effectively diminish the volume change of SnO₂ during charge/discharge process and provide a stable matrix for active materials.     

Facile preparation of robust microcapsules by manipulating metal-coordination interaction between biomineral layer and bioadhesive layer

A novel approach combining biomimetic mineralization and bioadhesion is proposed to prepare robust and versatile organic-inorganic hybrid microcapsules. More specifically, these microcapsules are fabricated by sequential deposition of inorganic layer and organic layer on the surface of CaCO(3) microparticles, followed by the dissolution of CaCO(3) microparticles using EDTA. During the preparation process, protamine induces the hydrolysis and condensation of titania or silica precursor to form the inorganic layer or the biomineral layer. The organic layer or bioadhesive layer was formed through the rapid, spontaneous oxidative polymerization of dopamine into polydopamine (PDA) on the surface of the biomineral layer. There exist multiple interactions between the inorganic layer and the organic layer. Thus, the as-prepared organic-inorganic hybrid microcapsules acquire much higher mechanical stability and surface reactivity than pure titania or pure silica microcapsules. Furthermore, protamine/titania/polydopamine hybrid microcapsules display superior mechanical stability to protamine/silica/polydopamine hybrid microcapsules because of the formation of Ti(IV)-catechol coordination complex between the biomineral layer and the bioadhesive layer. As an example of application, three enzymes are respectively immobilized through physical encapsulation in the lumen, in situ entrapment within the wall and chemical attachment on the out surface of the hybrid microcapsules. The as-constructed multienzyme system displays higher catalytic activity and operational stability. Hopefully, the approach developed in this study will evolve as a generic platform for facile and controllable preparation of organic-inorganic hybrid materials with different compositions and shapes for a variety of applications in catalysis, sensor, drug/gene delivery.     

In Situ Polymerization of Dopamine on Graphene Framework for Charge Storage Applications

Polydopamine, a functional coating material, is redox active as cathode materials for both Li‐ and Na‐ion batteries or hybrid capacitors. Here, a polydopamine coating onto 3D graphene framework is introduced through a simple hydrothermal process, during which graphene oxide serves not only as an oxidant for assisting the polymerization of dopamine, but also as a template for the conformal growth of polydopamine. High‐density films are fabricated by compressing the polydopamine‐coated graphene aerogels, which can be directly used as free‐standing and flexible cathodes in both Li‐ and Na‐cells. The compact electrodes deliver high capacities of ≈230 mAh g⁻¹ in Li‐cells and ≈211 mAh g⁻¹ in Na‐cells based on the total mass of electrodes. These compact electrodes also exhibit exceptional cycling stability and high rate performance due to the unique structure in which polydopamine is uniformly coated on the 3D structured graphene.     

聚多巴胺修饰的介孔二氧化硅微球的合成及其用于负载左旋薄荷醇凉味剂

介孔二氧化硅材料具有巨大的孔隙率、开放的孔道结构、易于改性的孔道表面以及良好的生物相容性, 广泛用于药物传递、吸附分离以及催化等领域。本研究通过非极性溶剂辅助共组装法合成了具有较大孔径(6.9 nm)和比表面积(615 m²/g)的介孔二氧化硅微球。采用纳米浇铸的方法, 成功地将左旋-薄荷醇负载到该材料的孔内。进一步通过界面聚合的方法, 在所得微球的表面涂覆一层聚多巴胺(PDA)涂层, 从而将薄荷醇封装在微球的孔道内。利用PDA作为半透膜, 研究了复合微球在不同温度的空气吹扫下释放薄荷醇的行为, 发现在相对适宜的温度下PDA涂层有利于薄荷醇的可控缓慢释放。这些研究结果表明基于聚多巴胺修饰的介孔二氧化硅材料有望用于开发食品和医药等领域的缓释制剂。     

新型聚多巴胺纳米颗粒光热蒸发性能评价

聚多巴胺具有与黑色素相似的吸光性能,是一种被广泛关注的高分子近红外吸收材料,在光热转化方面有良好前景。但由于其本身聚合机理多样,内部结构复杂,目前对聚多巴胺功能性设计的研究较少。本文通过设计Fe³⁺和硅烷偶联剂与多巴胺反应,提高了聚多巴胺的吸光特性和亲水性;通过X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征证明,成功合成了高吸光度亲水聚多巴胺纳米颗粒,吸光度达到90%。同时将合成的纳米颗粒真空抽滤,堆叠构建亲水输运通道。实验表明：在太阳光蒸发环境,一个太阳光强下,使用本文设计的光热膜进行纯水蒸发实验,纯水蒸发速率可以达到1.1 kg/(m²·h),光热转化效率为80%,比普通聚多巴胺提高15%,证明该材料有很好的光热转化性能,在海水淡化领域有着良好的应用前景。     

双键超支化聚硅氧烷在芳纶纤维表面的原位生长

以显著提升芳纶纤维与橡胶基体之间的界面结合强度为目标,本文开发了一种在芳纶纤维表面原位生长碳碳双键超支化聚硅氧烷的策略:首先借助多巴胺的仿生修饰建立初始层,接着采用迈克尔加成反应接枝氨基硅烷偶联剂创建中间层,最后通过脱水缩合反应实现原位生长。改性前后的芳纶纤维表面形貌和化学结构采用扫描电镜、傅里叶变换红外线光谱分析仪、X射线光电子能谱分析仪及热失重分析仪进行了测试表征。由芳纶纤维增强橡胶基复合材料的H-抽出力测试结果可得,本文采用的改性方法能够提升约66.4%的界面结合强度,其原因主要可以归结为表面粗糙度的提升及纤维束与橡胶共硫化的实现。对比分析发现,聚多巴胺初始层的采用使本改性方法具有较高的普适性和工业应用潜力。