收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物粘附启发多功能亲水涂层的制备及其性能研究

韩天元  
【摘要】:生物粘附隶属于界面行为中的一种,它是生物在长期生存进化过程中形成的一种特殊能力。微生物在材料表面吸附主要包括特异性吸附和非特异性吸附,上述过程通常是在范德华力、静电力、氢键、疏水作用力以及共价键等作用下完成的。然而生物粘附的存在往往会对人类的生产和生活带来诸多不利的影响,例如医疗器械被细菌污染会威胁人类生命、水下设备表面被生物腐蚀会加速损耗、输油管道被生物菌落阻塞会降低传输效率。因此生物粘附的危害已成为生物化学、医学材料、海洋船体防污等研究领域的一个基础性和普遍性的问题。微生物趋向在材料表面发生粘附是不可避免的,如果能从生物粘附的过程中掌握一定的规律和共性,将不良粘附的作用方式科学的转变为人类可控的驱动力,从而制备出具有抗生物粘附以及多功能的表面,这将具有十分重要的现实意义。由于微生物表面的蛋白含有疏水残基,这可使其在疏水作用的驱动下吸附到疏水表面。如果能将含有疏水烷基链的亲水聚电解质,通过上述类似的方式实现在疏水基底表面的吸附,这不仅可对表面进行亲水改性,还可利用不同功能性的聚电解质实现对材料表界面的功能化。基于上述分析和认识,本文在生物粘附的启发下,探究了聚电解质表面的不同功能性基团对其在疏水表面吸附行为的影响,致力于建立一个亲水高分子在疏水表面吸附的理论模型。在此基础上,还对聚电解质涂层的表面物理化学性质、稳定性、界面形成机理及其在油水分离、抗生物粘附、抗菌等领域的应用进行了系统深入的研究,具体内容如下:1、从生物粘附过程中获得启发,利用具有类似蛋白结构:即主链为疏水烃基并含有亲水基团的高分子和聚电解质为基材,在疏水作用力的驱动下,聚电解质表面的疏水基团可在水中自发的吸附到疏水表面,而暴露在外的亲水基团可对碳、氟修饰的模型疏水表面进行亲水改性。通过调节溶液的pH值、离子强度以及疏水基底的浸泡时间等条件,研究其对含有不同功能性基团的高分子和聚电解质在疏水表面吸附的影响,其中表面电性可调的聚电解质吸附性最佳。通过更换溶剂、改变基底的亲疏水性、表征聚电解质膜反面的浸润性来证明疏水作用力是聚电解质在疏水表面吸附的主要驱动力。该方法为溶液中亲水高分子在疏水表面的吸附提供了理论依据和实验基础。2、在pH=3、1.35 M NaCl的聚丙烯酸溶液中,通过疏水作用可将表面电性可调的聚丙烯酸均匀致密的吸附到疏水表面并形成亲水涂层。该涂层表面COOH堆积密度高达4.8 nm~(-2),这使其具有超亲水性(CA°=6.5)以及表面抗老化性。通过计算溶液中临近聚丙烯酸分子链间D_p的距离,Flory半径R_F,回转半径R_g,可推导出其在疏水表面的致密吸附主要受以下两种作用的协同调控:即单个聚丙烯酸分子链与疏水表面之间的长程疏水相互作用和相邻聚丙烯酸分子链间的短程氢键作用。该超亲水涂层不仅可用于高效的油水分离(通量为430 Lm~2/S),在表面接枝甲氧基聚乙二醇胺后还展现出对牛血清蛋白和纤维蛋白原优异的抗粘附性,粘附量分别为0和6.7 ng/cm~2。3、为了制备在碱性环境下稳定的亲水涂层,利用pH=11、1.0 M NaCl溶液中聚丙烯胺与疏水基底之间的疏水相互作用为驱动力,可使聚丙烯胺有效的在模型疏水表面吸附(CA°=34.7°),同时还可对多种疏水性聚合物的表面进行亲水改性。聚丙烯胺亲水涂层在强酸、强碱、高离子强度溶液以及多种极性和非极性有机溶剂中均展现出良好的稳定性。该亲水涂层不仅可以实现有效的油水分离,还展现出对大肠杆菌(1.8%)和金色葡萄球菌(2.6%)极低的粘附性。此外,将聚乙二醇接枝到聚丙烯胺涂层表面后,该表面对牛血清蛋白的粘附量为7.6ng/cm~2。经次氯酸钠溶液处理后,被氯化的聚丙烯胺涂层(2 cm×2 cm)对溶液中大肠杆菌(10~6 CFU/m L)的杀死率为99.9%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 雷健;沈剑;李启刚;霍耀楠;;硅酸盐亲水涂层在冰箱行业中的应用研究[J];轻工标准与质量;2020年06期
2 吴波;张磊;路洋;;新型亲水运动人力资源的运营与管理的研究[J];科技风;2020年08期
3 陈静;;公园亲水景观[J];美与时代(城市版);2018年07期
4 张广贺;;《亲水亭阁》[J];明日风尚;2021年12期
5 唐夏;;浅析山水环境中的亲水建筑[J];艺术品鉴;2016年06期
6 董爱红;;丰富多样的亲水活动[J];早期教育(教师版);2015年09期
7 张景坤;许明生;;亲水人家[J];歌曲;2015年10期
8 熊礼明;;绿色亲水游 环保在身边[J];环境教育;2007年08期
9 镇列评;汉口沿江滨水区亲水空间研究[J];华中建筑;2000年03期
10 德治;;天性亲水[J];旅游纵览;2012年13期
11 夏小萌;;夏日“亲水”要合理[J];家庭医药;2006年08期
12 刘秋华;夏凯丽;牛利卫;王富利;崔景强;程杰;刘志远;师晓亭;张铭;;医用导管亲水涂层附着力研究[J];涂层与防护;2021年03期
13 李巧;;亲水作用色谱法测定纺织品中的烷基酚聚氧乙烯醚[J];印染助剂;2021年08期
14 曾启鸿;袁书琪;;福州亲水游憩开发研究[J];福建师大福清分校学报;2008年03期
15 陈刚;林亚凯;王晓琳;张军;;聚合物微滤膜亲水化研究进展[J];水处理技术;2007年02期
16 王洪燕,张新华,刘中良,孟声,马重芳;自然对流下亲水表面上抑霜的研究[J];工程热物理学报;2005年04期
17 ;亲山亲水大酒家[J];中国勘察设计;2005年10期
18 汤辉 ,朱凯;亲水住宅的营建[J];湖南林业;2005年11期
19 ;华北铝业亲水箔第三条生产线投入生产[J];电器制造商;2001年02期
20 萧林;;亲水生活:诗意地栖居[J];杭州通讯(生活品质版);2008年09期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 娄旭华;左慧颖;赵文杰;何丽君;谢复炜;;新型聚合物基两性离子亲水相互作用高效液相色谱固定相的制备及色谱性能[A];中国化学会第22届全国色谱学术报告会及仪器展览会论文集(第二卷)[C];2019年
2 刘小利;江世杰;薛冬;刘盈盈;吴小丽;冯帅;韩佳慧;汪雨舟;平淑珍;王劲;;耐辐射异常球菌dlp基因生物学功能研究[A];中国生物工程学会第十一届学术年会暨2017年全国生物技术大会论文集[C];2017年
3 张雷;;仿生亲水分子在涂料领域应用[A];第十一届全国腐蚀与防护大会论文摘要集[C];2021年
4 郭银海;;涤纶织物亲水抗静电剂的应用工艺研究[A];“润禾杯”第八届全国印染后整理学术研讨会论文集[C];2011年
5 赵瑜;杨华武;汤威;陈波;朱卓越;李燕春;;亲水作用色谱测定食品及烟用香料中的硫脲[A];中国化学会第27届学术年会第09分会场摘要集[C];2010年
6 吉鹏;王朝生;史原;王华平;;亲水共聚酯的非等温结晶动力学研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题C:高分子结构与性能[C];2013年
7 奚振宇;王玉杰;魏昕;;聚丙烯分离膜亲水改性研究进展[A];2013中国水处理技术研讨会暨第33届年会论文集[C];2013年
8 刘志勇;王锦艳;阎庆玲;寇艳;蹇锡高;;含杂环聚芳醚腈酮的亲水改性[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
9 沈小玲;;亲水作用色谱-蒸发光散射检测器联用测定药物中氯离子含量的方法研究[A];中国职协2016年度优秀科研成果获奖论文集(学校一等奖)[C];2016年
10 刘慧;陈慧闯;吁苏云;张伟;;聚偏氟乙烯膜的亲水改性研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
11 刘娅;张博;;亲水纳流液相色谱技术及其在蛋白组学分析中的应用[A];第21届全国色谱学术报告会及仪器展览会会议论文集[C];2017年
12 王金治;曹国闯;吕运开;;动态接枝葡萄糖酸内酯的亲水作用整体柱的制备方法及应用[A];第二十届全国色谱学术报告会及仪器展览会论文集(第二分册)[C];2015年
13 张艺;张兴华;喻玺;李瑞萍;黄应平;;固相萃取-亲水作用色谱法测定水环境中四环素类抗生素[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
14 方孝芬;王朝生;;新型阻燃亲水聚酯纤维的制备及其性能[A];中国科协2014海峡两岸超仿棉加工技术应用研究青年科学家研讨会论文集[C];2014年
15 魏朵;葛玲玲;郭荣;;亲水改性布洛芬对F127/亲水改性布洛芬聚集体结构的影响[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
16 李雪梅;王周为;何涛;;永久亲水膜材料制备、表征和应用[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年
17 王雪三;赵凤阳;安全福;赵强;高从堦;;以硫酸基团构筑的聚电解质络合物膜及其渗透汽化性能研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题F:功能高分子[C];2013年
18 孙丽;陈桂娥;刘询;张金霞;;聚四氟乙烯膜亲水改性研究进展[A];上海市化学化工学会2013年度学术年会论文集[C];2013年
19 王华平;;超仿棉聚酯关键指标及亲水机理[A];中国科协2014海峡两岸超仿棉加工技术应用研究青年科学家研讨会论文集[C];2014年
20 邱娟;陈晓;;基于阳离子聚电解质与铕杂多酸盐的稀土发光纳米球构筑[A];中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议论文(摘要)集(第一卷)[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 韩天元;生物粘附启发多功能亲水涂层的制备及其性能研究[D];吉林大学;2021年
2 王菲;应用计量置换理论对亲水相互作用色谱中溶质保留机理的研究[D];西北大学;2015年
3 成晓东;亲水色谱固定相的制备及应用[D];武汉大学;2015年
4 赵雷;新型亲水涂层冠脉支架的制备及相关研究[D];吉林大学;2010年
5 王明伟;基于功能化亲水树脂的痕量植物激素及类癌标志物检测技术研究[D];河北大学;2021年
6 杨智慧;复合亲水单元修饰的水性聚氨酯结构设计、制备和性能研究[D];长春工业大学;2021年
7 黄文弢;基于海藻酸钠的聚电解质复合物纤维制备与湿度响应行为[D];东华大学;2020年
8 肖圣威;具有强“反聚电解质效应”的两性离子聚合物设计、制备及应用研究[D];浙江工业大学;2017年
9 李洪飞;含三唑离子聚电解质的合成及其导电性能[D];华东师范大学;2019年
10 张进思;离子溶液中聚电解质间有效相互作用的研究[D];武汉大学;2018年
11 魏升慧;水溶液中自组装螺旋聚电解质相行为的研究[D];中国科学技术大学;2017年
12 崔红涛;羧酸盐聚电解质与电敏凝胶正渗透汲取物的制备及性能[D];大连理工大学;2018年
13 王维娜;多巴胺改性聚电解质的合成、交联及其层层自组装研究[D];华东理工大学;2016年
14 朱彦熹;层层组装自修复膜的制备及应用研究[D];东南大学;2016年
15 杨晓彬;聚偏氟乙烯分离膜表面高效亲水化调控及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2021年
16 王伟华;纳米球形聚电解质刷的合成、应用及小角X射线散射表征[D];华东理工大学;2015年
17 吴博;链刚性对聚电解质多层膜性质的影响[D];中国科学技术大学;2014年
18 邓长春;由金属离子型聚电解质构筑的功能型纳米复合薄膜[D];吉林大学;2008年
19 王翔;纳米球形聚电解质刷的制备、表征与应用[D];华东理工大学;2011年
20 曹倩倩;聚电解质的构象行为及复杂流动研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 詹瑶;亲水短肽基因NLEA1的组装及功能鉴定[D];天津农学院;2018年
2 柳健;基于阴/阳离子表面活性剂的ES纤维亲水油剂[D];浙江理工大学;2019年
3 丁文飞;聚氨酯医用导丝表面高附着力亲水涂层的制备[D];大连理工大学;2019年
4 李晨;PVDF超滤膜的亲水改性及抗污性能研究[D];西北师范大学;2019年
5 朱萌;胺类聚合物型亲水作用色谱固定相的制备及色谱性能评价[D];青岛科技大学;2019年
6 荣国龙;亲水侧链型聚芳醚砜分子设计及超滤性能研究[D];吉林大学;2018年
7 柏丝;基于环境行为学的城市亲水空间景观设计研究[D];湖北工业大学;2018年
8 廖绪行;微滤膜PDA亲水改性结构优化及油水分离应用[D];大连理工大学;2018年
9 汪洋;亲水抗沾污涂料助剂的研制[D];机械科学研究总院;2010年
10 樊璐;无机陶瓷膜的制备及亲水改性探究[D];西安工程大学;2017年
11 范洋洋;铝表面亲水膜的制备及性能研究[D];大连工业大学;2017年
12 毛金露;ES纤维含硅亲水油剂研制[D];浙江理工大学;2019年
13 魏宇晖;防水/亲水/透湿组合功能锦纶织物的研制与性能[D];浙江理工大学;2019年
14 李维;PVDF膜亲水化改性制备过程中的微结构调控[D];天津工业大学;2018年
15 杨贝贝;硅胶表面功能化修饰色谱分离材料的制备与评价[D];新疆师范大学;2017年
16 郑兆姗;聚偏氟乙烯超滤膜的亲水改性研究[D];长春工业大学;2017年
17 严亮;城市公共亲水空间情境营造方法研究[D];中南大学;2011年
18 姜玲梅;介入导丝表面亲水超滑涂层的制备及性能研究[D];大连理工大学;2017年
19 陈倩倩;杭州城市河道亲水景观研究[D];浙江农林大学;2012年
20 李翠;武汉亲水体育文化传承与发展研究[D];上海体育学院;2021年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 誉建业 通讯员 赵雪峰;向水而为 亲水而美 倚水而兴[N];广东建设报;2021年
2 记者 班姣;10万多居民下山 由“岸上观水”到“破堤亲水”[N];延安日报;2019年
3 本报记者 程国媛;自然亲水教育走进山西[N];山西日报;2020年
4 特约通讯员 樊加伟;冀州全面建设滨湖亲水“生态之城”[N];衡水日报;2019年
5 本报记者 黄鸿华;打造中心城区亲水海滩[N];汕头日报;2019年
6 记者 史波涛;本市划出22处垂钓区供市民亲水[N];首都建设报;2019年
7 本报记者 韩毅;优化滨江功能 高质量营造亲水空间[N];重庆日报;2019年
8 记者 王黎刚;海南亲水运动季渐入佳境[N];海南日报;2017年
9 湖北日报全媒记者 汤炜玮 通讯员 黄金波;亲水爱水 生态江城款款走来[N];湖北日报;2018年
10 重报集团中央厨房记者 何浩;重庆将在两江四岸新建109公里亲水慢行道[N];重庆日报;2018年
11 重庆商报-上游财经记者 张瀚祥;两江四岸将新建109公里亲水慢行道[N];重庆商报;2018年
12 记者 陈敏灵 孙漫;治水不忘亲水 一个项目一处景[N];福州日报;2017年
13 本报记者 王明峰;城市更亲水 百姓得实惠[N];人民日报;2017年
14 记者 王玉萍 莫思予 孙漫;闽江大美呈现 亲水之福尽享[N];福州日报;2017年
15 本报实习记者 杨亮;北京:亲水景区欢乐多[N];中国旅游报;2017年
16 记者 孙鹏飞;坚持自然生态理念 打造群众亲水工程[N];平顶山日报;2017年
17 本报记者 袁弘;蓉城有“海绵” 城市更亲水[N];成都日报;2017年
18 记者周渝;成量股份阳之光注入亲水箔[N];中国证券报;2003年
19 通讯员 王国成 任佳慧;4亿元打造亲水富民新样板[N];衢州日报;2021年
20 本报记者 万菁;江西万安县 河湖治理带火“亲水”经济[N];中国水利报;2021年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978