聚多巴胺涂层表面PEG聚合物刷微图案的制备

本文作者提出一种利用激光调控表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)反应在聚多巴胺(PDA)涂层表面制备聚乙二醇(PEG)聚合物刷微图案的方法,研究了以低聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(OEGMA)为单体、有机物樟脑醌(CQ)为光氧化还原催化剂,实现PDA涂层表面聚合物刷微图案的制备和应用.X射线光电子能谱(XPS)及椭圆偏光仪表征证明改变2-溴异丁酰溴(BIBB)在PDA涂层中的含量可实现对涂层表面烷基溴官能团密度的调节,进而影响PDA涂层厚度及表面PEG聚合物刷生长.此外,PEG聚合物刷生长过程亦受到催化剂浓度和光照时间的影响.异硫氰酸荧光素(FITC)标记牛血清蛋白吸附试验验证了所得PEG聚合物刷优异的非特异性抗蛋白吸附特性.基于PDA涂层及图案化PEG聚合物刷的多组分功能化表面的制备验证了PDA涂层在拓宽聚合物刷表面改性应用范围方面良好的应用前景.该研究极大地拓展了光催化SI-ATRP在表面聚合物刷制备过程中的应用,同时为PEG聚合物刷在药物运输、生物传感以及细胞筛选方面的应用提供了理论依据.     

表面引发原子转移自由基聚合在膜分离上的应用

表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)是在材料表面获得可控聚合物刷的一种有效方法。根据膜分离的对象,通过SI-ATRP法引入不同的活化基团,使膜表面"活化",可设计出具有新型结构及性能的分离膜。综述了SI-ATRP技术的特点,介绍了近年来SI-ATRP在膜表面亲/疏水改性、生物相容性及膜制备上的应用,最后对其研究前景作了展望。     

硅表面接枝含氟聚合物刷的动力学与表面性能

利用表面原子转移自由基聚合(SI-ATRP)法,在硅基体表面接枝了以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM)为单体的嵌段聚合物刷(Si-g-PMMA-b-PDFHM)。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析了聚合物刷的化学结构,采用气相色谱研究了2种聚合路线的反应动力学。进而通过扫描电子显微镜、原子力显微镜和接触角测量仪表征了聚合物刷的表面形貌及润湿性。结果表明,硅片表面引发SI-ATRP的反应动力学为典型的可控聚合反应,A、B方法的反应速率常数分别为0.04916/h和0.03731/h,转化率分别为55%和45%,聚合物刷的厚度分别为4.2μm和4.8μm。硅片表面生长聚合物刷后,粗糙度增加,疏水性能明显提高。     

镁合金材料表面涂层构建及表征

镁合金作为一种新型的可降解生物医用金属材料,在力学性能、生物相容性和生物降解性能方面都具有优越性,目前在医用材料领域已成为研究热点。然而由于其存在腐蚀速率快和腐蚀不均等不足,这势必会阻碍它的应用及发展。因此对镁合金材料表面进行改性处理,增加耐腐蚀性,同时提高其生物相容性,已经成为可降解镁合金发展与应用中的重要组成部分。采用一种细胞内的天然高分子聚合物,即聚β-羟基丁酸酯(poly-beta hydroxy butyric acid ester,PHB)作为涂层材料,在WE43镁合金表面制备PHB涂层,考察改性后镁合金材料的表面形貌和生物相容性。实验结果表明,经聚合物PHB涂层后的WE43镁合金聚合物涂层分布较均匀,对镁合金有较好的保护作用。另外,PHB涂层明显提高了镁合金的血液相容性,对细胞的增殖起到了一定的促进作用,并有利于细胞迁移。该研究为可降解医用镁合金材料的研究提供一种新思路。     

电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合构筑离子型聚醚砜膜功能表面

采用电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合(SI-eATRP)技术,在涂覆聚多巴胺的聚醚砜膜基底上接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠,并通过单体浓度对聚合物分子刷进行调控。采用SEM、AFM、XPS、水接触角等表征方法对改性聚醚砜膜的结构和性能进行表征;采用水通量对其进行滤过性能测定。结果表明:成功地在改性聚醚砜膜表面接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠;聚合物刷相互缠结形成了球状颗粒;随着电化学诱导体系中单体浓度的增大,聚合物分子刷的接枝量增加,同时水接触角显著降低;聚合物膜表面离子型分子刷的构筑改善了亲水性,因此其纯水通量明显增加,牛血清白蛋白(BSA)截留率和通量恢复率都得到了提高。SI-eATRP用于聚合物膜材料的表面改性和调控,在生物相容性膜等领域具有潜在的应用前景。     

冠脉支架表面载药涂层的制备和性能

采用溶液聚合法制备了改性的聚甲基丙烯酸树脂,作为支架表面载药涂层的药物载体聚合物.采用浸涂法制备了不锈钢基体表面聚合物及聚合物载药涂层,并利用红外光谱及核磁共振波谱分析了所制备共聚物的成分,并评价了物理性能、生物稳定性能以及药物的释放性能.结果表明,所制备的涂层具有较好的生物稳定性,甲基丙烯酸和甲基丙烯酸丁酯的加入提高了聚合物的物理性能,尤其是涂层与金属基体的结合力所制备的药物释放涂层具有缓释紫杉醇的功能,其释放周期超过15 d.聚甲基丙烯酸树脂携带紫杉醇的载药涂层在生物稳定性、物理性能及药物释放性能方面满足冠脉支架的表面涂层的使用要求.     

仿生超疏水涂层材料研究新进展

介绍了有关固体表面润湿性模型和构建超疏水表面涂层常用的低表面能物质,结合粗糙表面的构建方法,阐述了有关超疏水表面涂层材料的最新研究进展,指出超疏水涂层材料研究中存在的问题,并对超疏水涂层材料在油品输送、生物传感器,微流控件和智能分离膜等领域的应用前景进行了展望.利用低表面能物质对粗糙结构表面进行修饰,将涂层表面粗糙化与低表面能物质修饰两种技术进行有机结合是构建超疏水表面涂层的有效途径.     

基于“酚-胺”化学构建抗污表面的研究

生物污染是医用器械植、介入后的常见问题，尤其是血液接触类器械，如体外循环导管等。生物污染除了影响器械功能发挥外，还可能危及患者生命安全。在器械表面构建抗污涂层是解决此类问题行之有效的策略之一。本工作的灵感来源于“酚-胺”化学，利用ε-聚赖氨酸(ε-PL)、氢化咖啡酸(HCA)、高碘酸钠(NaIO₄)一步浸涂法，快速、高效地构建了ε-PL/HCA“酚-胺”涂层，利用涂层表面丰富的氨基官能团接枝透明质酸(HA),得到具有良好生物除污功能的HA@ε-PL/HCA涂层。傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、水接触角的结果证明成功制备了HA@ε-PL/HCA涂层；三种细胞的粘附实验证明HA@ε-PL/HCA涂层具有优异的抗细胞粘附能力；体外血小板粘附与半体内血液循环试验表明HA@ε-PL/HCA涂层具有良好的抗凝血能力。综上，基于“酚-胺”化学构建的HA@ε-PL/HCA涂层可赋予材料良好的抗凝血、抑制细胞粘附的功能，在体外循环导管等器械的表面改性方面具有潜在的应用价值。     

抗凝血尼龙膜的制备及表征

采用表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP),将磺铵两性离子聚合物(PDMMSA)构建在尼龙膜表面。采用WCA、AFM、ATR-FTIR对改性前后尼龙膜进行表征,结果显示,两性离子聚合物已成功地接枝在尼龙膜表面,改性后尼龙膜的表面润湿性比改性前得到了很好的改善。采用蛋白质吸附、血小板粘附实验评价改性前后尼龙膜抗凝血性能的变化,结果表明,即使改性时间只有20min的尼龙膜都具有优异的抗凝血性能。     

提高FEVE氟碳涂料常温固化层耐粘污性方法的比较

提高FEVE氟碳涂料涂层耐粘污性的方法有多种,各有利弊.从涂层耐候、抗蚀、与水接触方面,研究了采用氟化硅氧烷亲水化剂、改性有机硅防涂鸦助剂、TiO2光催化剂等提高FEVE氟碳涂层耐粘污性的效果.结果表明:亲水化剂显著降低了涂膜表面与水的接触角,增强了漆膜表面的自洁性,并且增强了FEVE氟碳涂料的耐候性;防涂鸦助剂短期内改善了漆膜的耐粘污性,但随着曝晒时间的延长耐粘污性下降;光催化荆明显提高了涂膜的耐粘污性和自洁性,但漆膜的耐候性大大下降;采用合适的亲水化剂提高氟碳涂膜的自洁性和耐粘污性是最有效的方法.     

基于激光微纳制造技术在工程材料基底构筑超疏水表面的技术及应用进展

21世纪以来,随着激光技术的发展,可用激光法制备超疏水表面的材料越来越多。为满足在自清洁、抗污、油水分离等方面不同需求,用激光法制备超疏水表面时需要选择不同材料作为基底。金属材料硬度大,稳定性和耐用性好,以此为基底制造出的超疏水表面在自清洁,抗结冰,抗污等方面表现优异,此外也可用于制备其它超疏水表面的模板。无机非金属材料品种繁多,性能各异,所制备的超疏水表面应用各不相同,有些生物相容性优良,有些可用于油水分离或制造超级电容器。聚合物材料弹性好,密度小,耐摩擦,以此为基底制造出的超疏水材料可用于耐磨设备和微流体装置制造。介绍了激光制备超疏水表面的基本原理,重点论述了激光制备超疏水表面的常用基底:金属基底,无机非金属基底和聚合物基底。金属基底包括铝合金、不锈钢、铜,无机非金属基底包括石英晶体和石墨烯,聚合物基底包括聚二甲基硅氧化烷(PDMS)和聚四氟乙烯(PTFE)等。在归纳当前不同基底制造出的超疏水表面的性能及应用基础上,对未来激光制备超疏水材料的发展作了展望。     

船舶螺旋桨表面防护涂层性能研究

空泡腐蚀及海生物污损是制约螺旋桨推进性能发挥的主要障碍.本工作结合实验室性能评价及实船应用研究对设计制备的螺旋桨防护涂层进行了综合性能的考察.在实验室内对螺旋桨防护涂层进行了表面形貌的观察、表面能的计算及表面粗糙度的测量,与传统的自抛光防污涂层相比,螺旋桨防护涂层具有更加平滑的表面.抗空蚀试验表明,经过100 h对冲,螺旋桨防护涂层表面仅有轻微失光,且失重小于5 mg.水动力性能测试结果表明涂覆螺旋桨防护涂层后对水动力性能无影响.16个月的实船应用结果表明,螺旋桨防护涂层整体应用效果良好,仅导边处有小面积区域涂层破损,但无膜下扩散现象,表面附着的污损生物可轻易被高压水冲掉.研究结果表明,螺旋桨防护涂层对保障螺旋桨推进效率,延长其服役寿命具有重要意义.     

原子转移自由基聚合法制备聚合物刷

介绍了原子转移自由基聚合法(ATRP)制备聚合物刷(平面刷、球形刷和分子刷)的研究进展及应用前景.聚合物刷子的奇异构象使其具有许多新奇的性质和潜在的应用前景.ATRP是制备具有可控结构的聚合物以及有机/无机杂化材料的一种较好的方法.通过ATRP制备聚合物刷,可以有效地改变聚合物刷的组成和聚合度,从而改变聚合物刷的表面性质,设计出具有新型结构及性能的材料.     

贻贝启发的两性离子纳米二氧化硅防污涂层的制备

通过多巴胺沉积修饰纳米粒子表面,并结合迈克尔加成以及季铵化反应以及两性离子修饰制备了改性纳米二氧化硅,并采用一步沉积法制备了两性离子纳米粒子防污涂层。接触角及抗污性能测试表明,该涂层具备优异的亲水性和抗牛血清蛋白吸附性能,有抗生物污染能力。     

甜菜碱聚合物研究进展

甜菜碱聚合物是一类具有生物防污、抗细菌粘附、血液相容等优良性能的聚合物,在医用生物材料、抗细菌粘附材料、船体防污涂层等方面有着良好的应用前景。文中介绍了国内外用于合成甜菜碱聚合物的主要单体结构,分析了几种主要的聚合方法(主要是活性聚合)在甜菜碱聚合上的应用及优劣性,归纳了甜菜碱聚合物的各种功能,并对其未来的发展方向作出了展望。     

基于苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物的自清洁超疏水材料的制备

首先通过悬浮聚合法来制备不含氟的聚合物—苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物,然后利用四氢呋喃和乙醇的混合溶液来诱导聚合物分相。聚合物分相形成了大量的聚合物微球,它们的不规则排列构成了表面的多尺度粗糙结构,最终获得了具有自清洁性的超疏水涂层。当共聚物涂层表面的接触角达到157.8°时,其接触角滞后为6.8°。此外,共聚物涂层具有优异的自清洁性和抗酸碱腐蚀性。     

基于DMD数字掩模的光引发表面ATRP制备聚乙二醇聚合物刷微图案EI北大核心CSCD

以基于数字微镜器件(DMD)的数字掩模技术为基础,以三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)为光氧化还原催化剂,以低聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯为单体,通过光引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)在硅片表面实现了复杂图案形状聚乙二醇(PEG)聚合物刷微图案的快速制备(小于10 min)。原子力显微镜(AFM)和光学显微镜测试结果表明该方法能够实现最小10μm图形线宽的PEG聚合物刷微图案,且聚合物刷厚度和图形精度受到催化剂浓度、单体浓度的影响。综合考量聚合物刷厚度与图形精度,优选的催化剂浓度为1. 22 mmol/L,单体浓度为1. 22 mol/L。激光共聚焦显微镜表征异硫氰酸荧光素(FITC)染色牛血清蛋白在PEG聚合物刷微图案表面的吸附结果表明,所得PEG聚合物刷微图案能够在硅片表面实现不同区域的非特异性抗蛋白吸附反差。     

图案化聚合物刷辅助金属无电沉积制备铜图案及应用

提出了聚合物刷辅助金属选择性沉积制备铜图案的方法。利用聚多巴胺(PDA)将光引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂接枝到硅基体表面，以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(METAC)为反应单体，通过数字微镜器件(DMD)调控光辐照选择性引发ATRP反应制备了离子型PMETAC聚合物刷图案，采用X射线光电子能谱仪(XPS)、光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对所制备图案的化学组成、几何形状及表面形貌进行了表征分析，结果表明图案化PMETAC刷的成功制备。以PMETAC刷图案化表面为模板，通过PMETAC刷末端带正电的季铵盐基团与活性离子[PdCl4]2-进行离子交换将金属催化剂固定在聚合物刷分子链上以诱导铜沉积，光学显微镜和XPS的分析结果表明了铜在PMETAC聚合物刷区域的选择性沉积。对不同尺寸铜图案表面的电性能进行研究，设计了通过硅片表面铜图案连接导线以点亮发光二极管的实验，结果表明该方法制备的铜图案具有优异的导电性。相关研究工作为图案化聚合物刷辅助金属沉积技术在复杂电路制备领域的应用提供了借鉴。     

仿贻贝磷脂聚合物的合成及其仿生涂层的构建

为改善纯钛表面的抗凝血性能,合成了一系列磷酸胆碱仿生聚合物,并在其表面构建了稳定的仿生涂层,通过一系列实验、表征和评价优化出更有利于钛材表面改性的磷酸胆碱聚合物。首先采用简单的自由基聚合法和羧基与氨基的反应,分两步合成了5种不同比例的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)、甲基丙烯酸(MA)和多巴胺(DA)的无规共聚(PMMDA3-Q、PMMDA3-T、PMMDA5-Q、PMMDA5-T、PMMDA7),并通过FTIR、1 H NMR、GPC以及UV-Vis等完成了定性、定量表征和分析。通过自组装的方式,将5种不同聚合物分别组装到钛表面,并采用QCM-D、AFM及血小板粘附实验考察了5种聚合物在钛表面的组装量、表面粗糙度以及改性后的钛表面抗血小板粘附及抑制血小板激活的能力。结果表明,聚合物PMMDA7更适合作为钛材表面改性聚合物,为构建磷酸胆碱仿生多功能涂层提供了实验基础和方法。     

钛合金表面涂覆羟基磷灰石的研究进展

在钛合金表面制备羟基磷灰石涂层既有良好的生物相容性又兼有良好的力学性能,作为硬组织替换材料得到了广泛的研究.总结了钛合金表面涂覆羟基磷灰石的生物相容性,详细讨论了羟基磷灰石涂层的制备方法,总结和展望了该生物涂层材料在医学中的应用所存在的问题和应用前景.