SI-RAFT法制备两性离子聚合物刷表面的抗凝血性能研究

论文摘要

可逆加成—断裂链转移活性自由基聚合（Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer,简称RAFT）是一种极为有效的分子设计手段,广泛地应用于不同结构聚合物的合成与改性,例如在材料表面构建聚合物刷等。纤维素是自然界广泛存在的一种天然高分子材料,其价格低廉、储量丰富可再生性强,并且具有优良的生物相容性,因而其被广泛地应用于生物医用材料领域。但原始的纤维素表面的血液相容性却难以满足作为生物医用材料的要求,需要进一步的改善。两性离子是指分子内同时含有阳离子和阴离子的内盐型结构,近年来由于其优异的血液相容性和抗污能力而得到了广泛的关注。本论文采用表面引发RAFT （SI-RAFT）方法分别在纤维素膜（CM）表面构建磺铵两性离子聚合物刷,以达到提高材料血液相容性的目的。本文系统地讨论了单体浓度和反应时间等因素对接枝量的影响,以及接枝量的大小对材料抗凝血性能的影响,并通过傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、热失重分析（TG）、静态水接触角、X-射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）等手段来表征接枝前后CM表面结构和性能。实验结果表明：两性离子聚合物刷被成功地构建在CM表面,同时接枝量会随着单体浓度和反应时间的增加而增加。在此基础上,用蛋白吸附试验、溶血实验和血小板粘附实验表征了改性前后材料的血液相容性。结果表明：改性后的CM表面非特异性蛋白和血小板的吸附量大大降低,同时其溶血作用较之于原始CM也明显减弱。此外,接枝两性离子后,CM表面抗菌性能也得到了显著的提升。两性离子聚合物刷表面改性的聚合物材料具备优异的血液相容性,因此,作为生物材料具有强大的应用潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 “活性”自由基聚合的概述
• 1.2 氮-氧调节自由基聚合（NMP）
• 1.3 原子转移自由基聚合（ATRP）
• 1.4 可逆加成—断裂链转移活性自由基聚合（RAFT）
• 1.4.1 RAFT的概述
• 1.4.2 RAFT聚合机理
• 1.4.3 RAFT试剂的选择
• 1.4.4 RAFT聚合反应的应用
• 1.4.4.1 嵌段共聚物的合成
• 1.4.4.2 制备星形聚合物
• 1.4.4.3 材料表面的接枝聚合（聚合物刷）
• 1.4.5 RAFT的缺点
• 1.5 两性离子的概述
• 1.5.1 两性离子的简介
• 1.5.2 两性离子在医用材料方面的应用
• 1.6 本论文的研究思路
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究方法和手段
• 参考文献
• 第二章 大分子RAFT试剂CM-g-CPADB的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料和试剂
• 2.2.2 合成二硫代苯甲酸（4—氰基戊酸）酯（CPADB）
• 2.2.2.1 二硫代苯甲酸（4—氰基戊酸）酯（CPADB）的合成流程图
• 2.2.2.2 合成二硫代苯甲酸钠
• 2.2.2.3 合成二硫代苯甲酸酐
• 2.2.2.4 合成二硫代苯甲酸（4-氰基戊酸）酯
• 2.2.3 合成大分子RAFT试剂CM-g-CPADB
• 2.2.4 测试与表征
• 1H NMR）'>2.2.4.1 核磁氢谱（¹H NMR）
• 2.2.4.2 热失重分析（TG）
• 2.2.4.3 衰减全反射傅立叶红外光谱（ATR-FTIR）
• 2.2.4.4 X射线光电子能谱分析（XPS）
• 2.2.4.5 静态水接触角的测定
• 2.2.4.6 原子力显微镜（AFM）
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CPADB的核磁氢谱图
• 2.3.2 红外光谱分析（ATR-FTIR）
• 2.3.3 XPS分析结果
• 2.3.4 静态水接触角
• 2.3.5 热失重曲线图（TG）
• 2.3.6 AFM测试结果
• 本章小结
• 参考文献
• 第三章 SI-RAFT法在纤维素膜表面接枝磺铵两性离子（DMAPS）聚合物刷
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料和试剂
• 3.2.2 RAFT聚合接枝磺铵两性离子（DMAPS）
• 3.2.3 测试与表征
• 3.2.3.1 热失重分析（TGA）
• 3.2.3.2 衰减全反射傅立叶红外光谱（ATR-FTIR）
• 3.2.3.3 X射线光电子能谱分析（XPS）
• 3.2.3.4 静态水接触角的测定
• 3.2.3.5 原子力显微镜（AFM）
• 3.2.4 血液相容性评价
• 3.2.4.1 原料和试剂
• 3.2.4.2 血小板粘附实验
• 3.2.4.3 蛋白质吸附实验
• 3.2.4.4 FITC标记的BSA蛋白吸附实验
• 3.2.4.5 溶血实验
• 3.2.5 抗菌性评价
• 3.2.5.1 大肠杆菌（E.coli）的吸附实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应条件对接枝量的影响
• 3.3.1.1 反应物浓度对接枝量的影响
• 3.3.1.2 反应时间对接枝量的影响
• 3.3.2 热失重曲线图（TG）
• 3.3.3 红外光谱分析（ATR-FTIR）
• 3.3.4 XPS分析结果
• 3.3.5 AFM测试结果
• 3.3.6 静态水解触角测试结果
• 3.3.7 蛋白吸附测试结果
• 3.3.8 FITC标记的BSA蛋白吸附结果
• 3.3.9 小板粘附实验
• 3.3.10 溶血实验
• 3.3.11 大肠杆菌（E.coli）的吸附结果
• 本章小结
• 参考文献
• 结论与展望
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢