表面引发聚合反应研究进展

表面引发聚合反应作为一种新的聚合反应可广泛应用于固体基底的表面修饰与改性。结合分子自组装技术,几乎各种类型的聚合反应都有可能在固体基底表面进行。本文对表面引发聚合反应的研究进展进行了综述,对反应类型、实验方法、研究动向以及在合成聚合物刷、形成图案化聚合物薄膜等方面的应用与发展前景作了介绍与讨论。

无机物表面引发聚合反应制备端接枝聚合物膜

无机物表面引发聚合反应是聚合物合成化学的又一新领域。分子自组装技术的发展使得各种类型的聚合反应都有转移到固体表面进行的可能。本文综述了无机物表面引发聚合反应用于制备高键合密度端接枝聚合物膜的研究进展 。

活化/去活化过程对高密度表面引发聚合反应动力学的影响

利用粗粒化分子动力学方法提出了一个包含活化/去活化可逆过程的表面引发聚合反应模型,用以研究高引发密度表面引发聚合反应过程中不同聚合速率和不同转化几率(活化/去活化)对产物聚合物刷性质的影响.可通过调节聚合反应几率和活化/去活化过程发生的比率,在相对短的时间内制备高引发密度下低分散性的聚合物刷.

表面引发聚合反应制备的纳米膜及其生物应用

固液界面在许多科学研究和实际的生命活动中起着关键性的作用。比如在基于固相的蛋白质相互作用研究中(典型的如表面等离子共振仪,SPR)。

表面引发氮氧自由基聚合反应制备聚苯乙烯/SiO_2纳米复合材料

将过氧基团锚固于纳米SiO2粒子表面,进而通过表面原位引发苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯(PS)/SiO2纳米复合粒子.纳米SiO2经亚硫酰氯(SOCl2)处理,再与叔丁基过氧化氢(TBHP)反应锚固形成过氧引发基团,通过表面引发氮氧自由基聚合反应引发苯乙烯聚合,制备了纳米氧化硅表面接枝聚苯乙烯/SiO2(PS-g-Silica)纳米复合材料,利用红外光谱、透射电子显微镜、原子力显微镜、热重分析等测试方法对制备的纳米复合粒子进行了表征与分析,结果表明表面引发氮氧自由基聚合反应可以制备良好的PS/SiO2纳米复合材料.

新型核壳型亲水聚合物-硅胶杂化填料的合成及其在蛋白质N-糖链富集中的应用

蛋白质的N-糖基化修饰与多种重要的生理、病理进程密切相关,是多种重大疾病诊断标志物研究的热点。由于糖蛋白本身多是低丰度表达的蛋白质,且糖链结构具有高度微不均一性,这使得蛋白质糖基化修饰的分析具有一定的挑战。本研究利用表面引发-原子转移自由基聚合(SI-ATRP)法,以带有双键的氨基葡萄糖为单体(GMAG),成功制备了新型核壳型亲水聚合物-硅胶杂化填料(pGMAG-SiO2)。由于在硅胶表面引入致密的亲水聚合物层,该填料不仅保持了硅胶良好的机械强度,而且显著提高了其亲水性,因此非常适合作为亲水填料用于蛋白质的N-糖链富集。以麦芽七糖和鸡卵清蛋白的N-糖链为研究对象,考察了该填料对N-糖链的富集效果,并将该杂化填料成功用于人血浆中糖蛋白N-糖链的富集检测,共鉴定了47种糖型。以上结果表明,pGMAG-SiO2填料对N-糖链具有较高的亲和性,可以用于N-糖链的高覆盖率鉴定。

高效污水净化介质的制备及评价

采用表面引发原子转移自由基聚合反应制备接枝聚乙二醇甲基丙烯酸酯聚合物刷,将溶菌酶固载于聚合物刷修饰的氨基微球表面,制备污水净化介质。利用该介质对大肠杆菌培养液进行处理,评价其杀菌效果。结果表明,当菌体原液稀释比为1∶400时,抑菌率达92.1%,抑菌效果明显。该介质具有制备简单、易分离和可重复利用的特点,旨在为污水净化提供新思路。

散堆聚乙二醇开管毛细管液相色谱柱的原位制备与评价

采用表面引发原子转移自由基聚合反应,原位制备了聚乙二醇开管毛细管液相色谱柱,色谱固定相床超长的聚乙二醇分子在毛细管内壁形成散堆结构,极大地提高相比及样品容量,扫描电镜可观察到毛细管内壁形成的床层表面粗糙。在毛细管液相色谱模式下,4-羟基苯甲酸、苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸和苯的混合样品被用于评价其分离性能,结果表明,所制备的新型开管柱不仅保留了开管柱分析速度快的特征,也因其散堆结构较通常的开管柱提供更多的作用位点,还能有效改善分离性能。连续5次进样,4种小分子的混合物保留时间的相对标准偏差均小于2.5%,说明该柱的重复性较好。进一步将色谱柱用于混合蛋白质的分离,也取得了良好的效果。

石英晶体微天平的新进展

石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)是一种对界面变化敏感的仪器,它已经在物理、化学、生物学、药物学、临床医学、环境科学等学科的界面问题研究中得到了一定的应用.然而,QCM在液相下的应用和推广一直受限于QCM数据定量解释的困难.为此,科研工作者发展了多种高级的QCM,比如带阻抗分析功能的QCM(impedance QCM,i-QCM)或带能量耗散监测功能的QCM(QCM with dissipation,QCM-D),同时还发展了许多相应的理论模型.但是,对于多数生物、化学工作者来说,这些理论过于复杂.这极大地限制了QCM的推广和潜力发挥.本文以我们小组在QCM方面的研究工作为线索,对已报道的分析方法、模型和方程按5类应用条件进行了整理,给出了明确的界定标准:它们是:1,固-气界面;2,牛顿流体;3,固-液界面的薄膜;4,固-液界面厚膜;5,固-液界面超厚膜.对于每一类情况,我们将用通俗易懂的语言描述如何对QCM数据进行简化却又保证研究精度需要的定量分析.对于液态环境下的QCM数据的分析,我们着重介绍了"固化水层"模型,该模型允许QCM在一定的条件下成为一把"分子尺",工作范围从几个纳米到数百纳米.该分子尺在多个创新界面问题研究中得到很好的应用.最后,我们从理论上分析了QCM作为生物传感器的先天缺陷--因基于面均质量检测的原理,QCM技术对溶液中蛋白的检测下限仅在1μg mL-1数量级.进一步,我们探索了QCM的发展方向和潜在应用领域,希望籍此能进一步推广QCM在各个学科界面问题中的研究应用.