含聚乙二醇(PEG)链的聚合物修饰金表面及其抗蛋白性能研究-材料学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 必威体育官网网址口，在一一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不必威体育官网网址口。 (请在以上方框内打γ) 学位论文作者签名 : 叶练功今 日师 :马尔 日期: Jr71予年?月动日 日期:州年》月 71日 上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 含聚乙二醇（PEG）链的聚合物修饰金表面 及其抗蛋白性能研究 摘要 聚合物表面修饰能有效改变材料表面化学及物理性能，并为材料提供更加丰 富的功能，在生物、微电子及印刷等工业领域有十分广泛的应用前景，引起众多 研究者的重视。其中，金表面修饰抗蛋白吸附聚合物刷以及聚合物图案是应用广 泛的两种重要技术。由于具有接枝密度高，易修饰和抗蛋白性能优良等特点，自 组装单分子层技术使聚合物表面修饰技术在表面修饰领域中得到了广泛的应用， 但是其关于稳定性的缺陷则长期成为限制其应用的瓶颈。本论文首先设计了基于 POSS(低聚倍半硅氧烷)的杂化聚合刷，针对这一问题探索了更加方便有效的解决 方案，并探索了聚合物刷抗蛋白性能与其结构之间的关系。进一步研究了含 PEG 链的聚醚胺类聚合物在金表面功能化的应用，结合光刻和表面接枝技术，在金表 面上制备出同时含有聚醚胺凝胶网络和聚醚胺刷的双元图案，并研究了双元图案 丰富的功能和应用。主要研究结果如下： 针对含巯基自组装单分子层由于巯基氧化和结合力较弱导致的稳定性缺陷， 设计了一种含有 POSS 和 PEG 链的新型杂化聚合刷（PPS），结合了多吸附锚点， 基团与表面之间的疏水相互作用和分子链交联等多个特点，提高了聚合物刷在金 表面修饰后的长期稳定性，并通过接枝 PEG 链段保证材料优良的抗蛋白非特异 性吸附性能。为了探索聚合物刷的抗蛋白性能与结构之间的关系，我们设计了具 有不同长度和接枝比例的 PPS 聚合物刷并利用 AFM, XPS 和 SPR 研究了不同聚 合物刷抗蛋白吸附性能，发现随着 PEG 接枝链长和接枝比例的增加，聚合物刷 的抗蛋白非特异性吸附性能逐渐增强，而只有当表面 PEG 的长度和接枝比例都 足够大时才能获得具有优良抗蛋白性能的聚合物刷。同时，我们还研究了该杂化 聚合物刷的稳定性，并以单巯基的 PEG 自组装单分子层作为参比，通过 XPS 和 水接触角在蛋白质溶液中长期处理的样品的表面性能的研究我们发现， PEG-SH 大量脱附导致表面水接触角急剧增大失去了原有的优异的抗蛋白性能，但 PPS4 I 聚合物刷仍然保持优良的抗蛋白性能。杂化聚合物刷特殊的多锚点结构和 POSS 与表面之间的相互作用力，使得杂化聚合物刷具有长期稳定的抗蛋白非特异性吸 附能力。 进一步结合光刻法和巯基与金之间的化学吸附作用，在金表面上制备出由含 蒽超支化聚醚胺凝胶和聚醚胺刷双元图案。首先利用光刻法将 hPEA-AN 的微图案 修饰在金的表面，然后利用巯基和金的化学吸附作用将聚醚胺修饰在未被图案覆 盖的区域。聚醚胺凝胶图案对染料有选择性吸附作用：对甲基橙 (MO)有强吸附 作用，但是却不吸附罗丹明 6G(R6G)，且可以通过荧光变化来证明其吸附情况。 聚醚胺刷修饰区域有良好的抗蛋白非特异性吸附性能，但 hPEA-AN 的凝胶对蛋白 质有强吸附性能。这些特点使得由 hPEA-AN 凝胶和 PEA 刷构成的双元图案序列 对不同的染料和蛋白质有响应性，使其在微传感器，生物芯片和生物序列等领域 有潜在的应用价值。 关键词： 抗蛋白吸附，聚合物刷，聚醚胺，PEG，金，POSS Keywords: Protein resistance, polymer brush, poly(ether amine),PEG, Gold, POSS II A Study on the gold surface modification with PEG-based polymer and its protein resistance ABSTRACT The surface modification with polymer such as polymer hydrogel and polymer brush has attracted much attention because its potential application in many fields, such as biomedical devices, microelectronic and printing.