论文部分内容阅读
水凝胶是具有三维(3D)交联网络结构的亲水性高分子物质,有良好的生物相容性,并且与生物体内的细胞外基质类似,在生物医学领域具有潜在的应用价值。其中,具有高精细度的3D水凝胶可以更好地模拟生物体内的微环境,双光子聚合微加工(Two-Photon Polymerization Microfabrication,TPPM)为制备精确结构的3D水凝胶提供了简单、有效的方法,双光子聚合只发生在激光焦点处的极小区域内,制备的水凝胶具有比较高的分辨率。在TPPM的研究中,光引发剂大多是油溶性的,制备水溶性光引发剂用于TPPM水凝胶,可以避免在光刻胶中添加有机溶剂。目前水溶性光引发剂的研究,依然存在光引发剂在水相中的溶解度低以及TPPM所用的激光能量高等问题,所以研究出高水溶性和低阈值的光引发剂是该领域急需解决的问题。本论文通过主客体化学合成了两种水溶性的光引发剂,对其进行了一系列的表征,并研究了水溶性光引发剂配成光刻胶的微加工特性。首先,将2,6-二甲基-β-环糊精和油溶性光引发剂苯偶酰(Benzil),通过主客体化学合成了水溶性苯偶酰(Water-Soluble Benzil,简称WS-Benzil),并对其进行了核磁、红外、紫外、荧光、生物相容性等表征。以WS-Benzil为光引发剂配制了水溶性光刻胶,分别研究了紫外灯聚合和双光子微加工特性。实验结果表明,在室温下测得WS-Benzil在水中的溶解度为70 g/100 mL,比以前报道的溶解度提高很多。在紫外灯聚合实验中,水溶性光刻胶聚合成淡黄色薄膜,聚合的薄膜表面均一、透光性好。在双光子聚合微加工实验中,在不同含水量光刻胶中加工的聚合物线,当含水量20 wt%时,阈值降到0.3 mW;当含水量为70 wt%时,空间分辨率提高到92nm。通过调节TPPM中的激光功率、扫描速度和层间距,研究了这三种参数对微结构形貌的影响。并通过改变光刻胶中的含水量,实现了含水量宽范围可调的微加工。其次,将2,6-二甲基-β-环糊精和油溶性光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮(光引发剂369,简称PI369),通过主客体化学合成了水溶性光引发剂369(Water-Soluble Photoinitiator 369,简称WS-PI369),并对其进行了核磁、红外、紫外、荧光、生物相容性等表征。以WS-PI369为光引发剂配置了水溶性光刻胶,分别研究了紫外灯聚合和双光子微加工特性。实验结果表明,在室温下测得WS-PI369在水中的溶解度为48 g/100 mL,比以前报道的溶解度提高很多。在紫外灯聚合实验中,水溶性光刻胶聚合成淡黄色薄膜,聚合的薄膜表面均一、透光性好。在双光子聚合微加工实验中,加工的聚合物线,线条表面光滑,阈值降到1.9 mW,空间分辨率提高到114 nm。加工的几何图形、四角锥和OK手势的水凝胶微结构,轮廓分明,表面形貌较好。