功能化有機硅烷與聚苯乙烯微球在硅基材料表面的自組裝.pdf

1、硅基材料是一種非常重要的無機材料,由于具有高純度及優良的電學和機械性能等,其在生物醫用材料、半導體材料、航空材料、光導纖維等諸多領域都有廣泛的應用?；谶@樣的研究背景,本論文的研究主要集中在兩方面:一是通過化學的分子自組裝對硅基材料進行表面改性,以提高其生物相容性尤其是血液相容性;二是通過單分散的聚苯乙烯微球在其表面的物理自組裝,制備膠體晶體。本論文已初步取得了如下幾個方面的研究成果:
　　 1)利用3-異氰酸丙基三乙氧基硅烷與

2、聚乙二醇單甲醚的反應合成了不同分子量的硅烷化PEG,并利用自組裝方法,通過硅烷頭基與硅片表面的羥基的作用對硅片進行表面改性。靜態接觸角測試表明,接枝PEG后硅基材料表面接觸角明顯下降,親水性得到改善。通過AFM仔細地研究了各條件下得到的自組裝膜的表面形貌,結果表明通過控制適當的條件可以得到表面完全覆蓋的、形貌均勻的自組裝膜。凝血時間測試表明,SP-2000濃度達到30mM時,改性表面凝血酶原時間(PT)由12.5s增加到14.5s,部分

3、凝血活酶時間(APTT)由28.1s增加到36.3s,抗凝血性能有了明顯提高。通過掃描電鏡觀察樣品表面的血小板吸附情況,空白樣品表面血小板吸附數量多,而且變形嚴重,發生聚集,而用10mMSP-2000改性處理后,在富血小板血清中浸泡達3h時,表面依然很少血小板吸附,抗血小板吸附性能有了明顯的改善。
　　 2)首次合成了一種與磷酰膽堿結構類似的分子內同時帶有正、負兩性電荷的有機硅烷,通過FTIR及1HNMR確認了其結構,并利用自組

4、裝方法對硅片進行表面改性。通過AFM及靜態接觸角分析,對于10mMDMPAMS乙醇溶液,當硅片在其中浸泡時間達到30min時,就可以得到較為均勻的自組裝膜,隨時間延長,表面覆蓋度增加,接枝密度增加。在足夠的吸附時間條件下,隨濃度增加表面接枝密度增加,表面起伏趨于平緩。這說明通過控制適當的條件可以得到均勻規整的自組裝膜。凝血時間測試表明,用200mMDMPAMS進行表面改性,表面凝血酶原時間(PT)由12.5s增加到15.6s,部分凝血活

5、酶時間(APTT)由28.1s增加到37s,分別延長了16％和31％,抗凝血性能有了明顯提高。通過掃描電鏡觀察血小板吸附實驗,改性后血小板吸附量明顯下降。而RMS與表面接觸角測試結果表明形成的自組裝膜浸泡在PBS緩沖溶液中長達一個月依然很穩定。
　　 3)通過無皂乳液聚合制備了表面帶負電和帶正電的單分散PS微球,并利用垂直沉積法制備了膠體晶體,考察了乳液pH值對膠體晶體制備的影響。通過膠體晶體透射率曲線及原子力顯微鏡觀察表面形貌

6、發現:對于表面帶負電的PS微球,pH=9時得到的膠體晶體呈現六角密排結構,晶疇范圍大,缺陷最少。隨pH減小,膠體球的排列有序度下降,晶疇范圍變小,缺陷增加。由Zeta電勢曲線可知,當pH在1-9之間時,隨pH增加,微球表面電勢增大,微球之間的排斥勢能增加,膠體晶體排列有序性變好,晶疇范圍變大,晶體透射率增強。對于表面帶正電的Ps微球,其在pH=5時,微球表面電勢最大,微球之間排斥勢能最大,所得膠體晶體有序性最好。由于基片表面呈現負電性,