基于反向乳液与水滴模板法相结合的新型图案化技术研究

本项目基于传统水滴模板法的实施机理，考察反向乳液体系（反向胶束）在湿气诱导条件下制备规则蜂窝状多孔膜的可能性，研究此种新型湿气辅助成膜方法中涉及到的非传统的过程机理，并尝试利用该方法实现水溶性的蛋白质等天然大分子组分的第二组分图案化功能性组装，实现水溶性材料的一步法化学组分图案化。

如何利用基于有机溶剂挥发过程的成膜方法来实现水溶性生物大分子组分功能化结构的制备，是一个非常有挑战性的课题。本项目利用水滴模板法和反向乳液技术的结合，旨在解决水滴模板法无法实现水溶性生物大分子组分组装于所制备得到的图案化表面的问题。在项目前期，我们对经典水滴模板法的优化成膜条件（聚合物基体材料、成膜液浓度、温度、湿度等）进行了摸索，确定了最优成膜条件。随后，一方面探究不同成乳方式以获得稳定的反相乳液，另一方面则尝试不同的水油比例、不同的乳化剂用量以及成膜环境等多项影响因素进行系统的实验，以寻求可制备出稳定的反相乳液体系的最优参数。经过系统的实验探究，我们将制备反向乳液体系的方法确定在高剪切成乳和超声成乳两种方式，在相同的条件下，这两种成乳方式相对更为理想，制备出来的反向乳液稳定时间更长。在能够制备稳定的反相乳液体系的基础上，进一步在乳液中加载牛血清白蛋白、纤连蛋白等蛋白组分，在聚酯片、玻璃片和硅片不同的基底进行成膜。利用普通光学显微镜、荧光显微镜（FM）和扫描电镜（SEM）对所得膜片进行表征，获得大量的表面和截面形貌结构数据。最后能在稳定实现反向乳液体系加载蛋白组分的条件下，利用异硫氰酸荧光素（FITC）对蛋白组分进行荧光标记，在荧光显微镜和激光扫描共聚焦显微镜（CLSM）的表征下跟踪蛋白组分的选择性分布。项目的实施证实了反向乳液与水滴模板法的结合可行，并基于此结合能够以一步法制备得到蛋白图案化阵列结构；选用如聚乳酸，聚己内酯等生物相容性聚合物作为成膜基体材料引入到反相乳液体系中，并结合壳聚糖微球等生物基反向乳液乳化剂的使用，能够制备出具有三维立体蛋白阵列结构选择性修饰的生物基多孔薄膜材料。目前在项目的资助下，已发表论文共6篇，其中5篇被SCI收录，其中一篇发表于高分子科学领域权威性期刊《Macromolecular Chemistry and Physics》上的文章被选为该期的封面文章；已录用待发表1篇，在投3篇，项目成果也达到了预期要求。