可见光可控接枝聚合修饰微通道内表面及其生物功能化设计

Microchannels are an important component of a microfluidic chip. The physicochemical properties of the inner wall of microchannels directly determine the functionality of a microfluidic chip. With the development of the diversity of the materials for microchannels and the need of regional selective modification of the inner wall of microchannels, how to achieve regional selective modification of the inner wall of microchannels on various substrates is drawing increasing attention in the field of microfluidics. In this project, we seek to synthesize mussel adhesive protein mimetic initiators or chain transfer agents and attach them to the inner wall of microchannels on various substrates. Then controllable grafting polymerization on the inner microchannel walls can be achieved by this generic approach. At the same time, the method of visible light-induced controllable grafting polymerization is explored to realize biofunctionalization of the inner microchannel walls at regions of interest while retaining biological activity of the attached biological molecules. Well-designed inner wall of microchannels with controllable chemical properties can thus be prepared by the combination of the generic approach for surface modification and biofunctionalization of the inner wall of microchannels at regions of interest. The influence of physicochemical properties of the inner microchannels walls on their biological functionality will be investigated further. The outcome of this project may provide theoretical foundation and experimental evidence for surface design and multifunctionalization of microfluidic chips.

微通道是微流控芯片的重要组成部分，其内表面的物理化学性质直接决定着微流控芯片的功能性。随着微通道材料品种多样化及微通道内表面区域功能化改性需求的发展，如何方便、快捷的在多种材料微通道内表面实现区域选择性功能化已成为微流控领域一个非常重要的研究课题。在本申请中我们拟制备仿“贻贝”粘附蛋白的引发剂或链转移剂，将其链接在多种材料微通道内表面，实现多种材料微通道内表面可控接枝聚合；采用对生物分子安全性高的可见光引发可控接枝聚合实现微通道内表面区域生物功能化改性。通过这种普适性的微通道内表面改性修饰和区域选择性功能化的有机结合，设计制备出表面化学性质精确可控的微通道内表面。在此基础上，我们将进一步研究微通道内表面物理化学性质的变化对其生物功能性的影响，为多重功能化微流控芯片的表面设计提供理论基础和实验依据。

微通道是微流控芯片的重要组成部分，其内表面的物理化学性质直接决定着微流控芯片的功能性。随着微通道材料品种多样化及微通道内表面区域功能化改性需求的发展，如何方便、快捷的在多种材料微通道内表面实现功能化已成为微流控领域一个非常重要的研究课题。本研究通过仿“贻贝”粘附蛋白可方便链接在多种材料表面的机理，首先合成了含邻苯二酚官能团的可见光引发剂及集“引发、链增长、链转移及终止”为一体的“photoiniferter”光引发剂，并探索了这些光引发剂在金片等模型基材上的植入方法及光引发接枝可控聚合制备功能材料表面的可行性。而后，将在模型基材表面的研究结果应用到被广泛用作微流控芯片基材的聚二甲基硅氧烷弹性体表面，并筛选出了有效的接枝路径。最后，在详细研究改性材料表面不同化学组成对如细菌的粘附与脱附等生物功能性影响的基础上，进一步优化了材料表面可控接枝聚合条件，并发展了新型的、快速、高效的基于SuFEx“点击”反应与“photoiniferter”光引发聚合反应有机结合的后过渡聚合修饰方法，为进一步实现温和条件下制备生物功能化微流控芯片提供了实验基础。上述内容的研究不仅为设计制备表面化学性质精确可控的微通道内表面提供了新型的改性修饰方法，也为多重功能化微流控芯片的表面设计提供了理论基础和实验依据。