类肽聚合物共价键合涂层的制备及抗污性能的研究

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生物污染是非特异性的生物分子(蛋白质、细胞、细菌及其它微生物)在材料表面界面的粘附,生物污染的存在会引起对生物医药、食品包装及储存、纺织品、水净化处理以及海洋运输等基于表面功能的各种应用产生非常大的危害。解决材料表面的生物污染物问题,可以采用具有抗污性能的聚合物涂层对材料表面进行改性的方法来改善材料表面的抗污性能。  聚乙二醇(PEG)及其衍生物作为最主要的抗生物污染吸附材料被广泛研究和应用,但是在有氧条件下PEG大分子很容易发生氧化降解,从而导致其长期使用性能受到限制。相对于PEG,聚(2-甲基-2-噁唑啉)(PMOXA)作为一种类肽聚合物不仅具有很好的亲水性,而且有非常好的稳定性,因此被广泛应用于抗生物污染材料的研究。另外,PMOXA可以通过简单的阳离子开环聚合得到,同时通过引发剂和终止剂的方法方可以便地对PMOXA分子功能化,得到具有特定基团和特定结构的聚合物。为了能够在改性的材料表面获得共价键连接的稳定聚合物涂层,可以利用一些环状基团在加热条件下可以与材料表面反应形成共价键的特点将PMOXA聚合物接链枝材料表面。本文主要包括以下几个方面的工作:  1.通过合成具有带电环状末端的线型聚(2-甲基-2-噁唑啉),并通过“静电自组装-共价键”的方法在固体材料表面修饰上聚(2-甲基-2-噁唑啉)聚合物涂层。通过一系列的表征方法(椭圆偏振仪、X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)以及水接触角仪(WCA))对共聚物涂层进行表征,结果显示该方法未能在材料的表面有效地修饰上聚(2-甲基-2-噁唑啉)聚合物涂层。  2.首先合成带双键的聚(2-甲基-2-噁唑啉)大分子单体(PMOXA-MA),然后以聚(2-甲基-2-噁唑啉)大分子单体(PMOXA-MA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体通过普通自由基聚合的方法合成一系列不同组成的聚(2-甲基-2-噁唑啉)-r-甲基丙烯酸缩水甘油酯(PMOXA-r-GMA)无规共聚物。通过简单的旋涂和热处理的方法将PMOXA-r-GMA无规共聚物固定在固体材料表面,在基底材料表面形成一层交联的、共价连接的聚合物涂层。  3.利用椭圆偏振仪、X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、水接触角仪(WCA)对聚合物涂层进行表征,结果表明使用聚合物PMOXA-r-GMA能够在材料表面成功地修饰上PMOXA涂层。通过研究涂层对蛋白质、细菌、细胞和血小板等不同尺寸的生物分子的吸附情况来研究基于PMOXA-r-GMA涂层的抗污性能,并研究其生理环境条件下的稳定性和长期抗污性能。结果显示,修饰了PMOXA-r-GMA涂层的材料表面均获得了良好的抗生物污染的性能和稳定性,并且随着共聚物中PMOXA成分的增加,涂层的抗生物污染性能越好。
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