一种新型的紫外光辅助的聚合物表面功能化、图案化的方法及其在生物领域的应用
本文首次利用Ce3+的紫外光敏特性，将其作为光催化引发剂，引发饱和小分子如单糖、多元醇，水溶性大分子如淀粉、聚乙烯醇，乙烯类单体如丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯等在聚合物基材表面的改性。另外，我们还研究了传统的光引发剂——二苯甲酮来引发淀粉在CPP膜表面的偶合改性。
X射线电子能谱(XPS)谱图揭示，在酸性条件下，Ce3+能够成功地将六元酮糖(D-果糖、L-山梨糖)和六元醛糖(D-葡萄糖、D-半乳糖)固定到BOPP膜表面。酮糖在BOPP膜表面偶合之后膜表面氧元素的含量大于21％，而醛糖在BOPP膜表面偶合之后膜表面氧元素的含量仅在11％左右。水接触角(CA)数据也揭示了酮糖和醛糖在改性效果方面的差异，酮糖改性的BOPP膜的表面水接触角在47°左右，而醛糖改性的BOPP膜的表面水接触角为60°。
我们以表面水接触角作为表征手段，研究了D-果糖改性聚合物基材的影响因素。结果表明，随着光照时间的延长，D-果糖改性的BOPP膜的水接触角随之而下降；提高Ce3+初始浓度和体系的H+浓度，有利于D-果糖在BOPP膜表面的偶合改性。在D-果糖改性CPP膜的体系中，实验结果显示，随着D-果糖初始浓度的增加，改性膜的表面水接触角先下降后略微增加；增加紫外光的辐照强度能够促进D-果糖对CPP膜的表面偶合改性。
CA数据显示，利用Ce3+作为光催化引发剂，不但可以将D-果糖固定到LDPE、HDPE、PS、ⅡR、SBR、CHR和NR/SBR等基材表面，而且可以将丙三醇、三乙醇胺、玉米淀粉、聚乙烯醇(1788)等固定到BOPP基材表面。CA和全反射傅立叶红外光谱(ATR-FITR)的结果表明，在紫外光辐照下，Ce3+也能催化引发丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯在BOPP膜表面的接枝聚合反应。由上述可知，Ce3+具有很普适的光催化引发能力。
由荧光显微镜数据可知，酮糖改性的聚合物基材对植物凝集素蛋白有吸附能力，而醛糖改性的聚合物基材不具备吸附植物凝集素蛋白的能力。另外，D-果糖改性的聚合物表面能够对蛋白进行选择性吸附：只吸附ConA蛋白，而不吸附BSI蛋白。而且，D-果糖改性的聚合物基材吸附ConA蛋白的能力随其表面的氧元素含量的增加而上升。
在BP引发玉米淀粉偶合改性CPP膜的体系中，XPS数据显示，玉米淀粉成功地被固定到CPP膜表面，CPP膜的亲水性得到显著的改善。实验数据显示，增加玉米淀粉的初始浓度，改性膜的表面水接触角存在一个先下降后上升的趋势；延长光照时间和增加光照强度均有利于玉米淀粉在CPP膜表面的偶合。扫描电镜(SEM)照片表明，改性CPP膜表面的玉米淀粉能够自动地形成较为规则的颗粒状形貌。
紫外光辅助;聚合物表面;生物领域;光引发剂;二苯甲酮
北京化工大学
硕士
材料学
杨万泰
2006
中文
TQ575.26
66
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）