分子水平研究氟化聚合物表面结构与蛋白质吸附行为关系

蛋白质的吸附行为在生物医学材料、抗生物污染涂层材料等领域一直引人关注。含氟聚合物具有独特的表面性能而应用于抗生物污染涂层材料领域，但得到实验结果往往相互矛盾。原因可能是对高分子表面几个分子层的真实结构以及样品制备方法对表面结构影响的认识不够深入，所获得表面结构信息往往与环境下材料表面真实结构相偏离。从分子水平搞清楚材料表面真实的结构及真实环境下表面结构、表面吸附水结构与蛋白质吸附行为的关系对高性能抗生物污染氟化涂层材料的开发具有重要意义。本项目将研究蛋白质在氟化丙烯酸酯共聚物各种表面结构上的吸附行为；借助和频振动光谱(SFG)等手段从分子水平研究材料表面结构包括化学组成、基团种类、取向、相态分布等对蛋白质吸附的影响。搞清楚蛋白质吸附和含氟材料表面结构的关系。本项目的研究将为抗生物污染含氟涂层材料的设计与研究提供理论基础，也为其它生物材料的设计提供理论指导。

蛋白质的吸附行为在生物医学材料、抗生物污染涂层材料等领域一直引人关注。含氟聚合物具有独特的表面性能而应用于抗生物污染涂层材料领域，但得到实验结果往往相互矛盾。从分子水平搞清楚材料表面真实的结构及真实环境下表面结构与蛋白质吸附行为的关系对高性能抗生物污染氟化涂层材料的开发具有重要意义。本项目合成了一系列链结构的氟化甲基丙烯酸酯共聚物包括双亲性共聚物。系统地研究蛋白质了在氟化丙烯酸酯共聚物各种表面结构上的吸附行为。利用XPS、AFM、和频振动光谱(SFG)等手段从分子水平研究材料表面结构包括化学组成、基团种类、取向、相态分布等对蛋白质吸附的影响。初步搞清楚蛋白质吸附和含氟材料表面结构的关系。研究发现，(1)含氟单元的引入能明显降低共聚物表面对蛋白质的吸附。通过控制成膜方式和非氟段单体结构，可以有效调控通常氟化丙烯酸酯共聚物表面全氟烷基侧链堆积结构的有序性，从而控制蛋白质(人纤维蛋白原HFg)的吸附量。氟化聚合物膜表面含氟组分含量越高，且非氟段中烷基侧链越长，全氟烷基侧链的表面堆积结构越紧密有序。同时，表面的蛋白质吸附量随表面全氟烷基有序度(CF3/CF2值)的增加线性降低。(2)表面组成非均一性对双亲性氟化共聚物表面抗蛋白质吸附污染影响很大。两种不同蛋白质BSA和HFg在聚甲基丙烯酸羟乙酯-r-聚甲基丙烯酸全氟辛基乙酯(PHEMA-r-PFMA)无规共聚物表面上吸附呈不同的特点。亲水疏水基团共存造成的表面组成分子尺度的不均一性以及蛋白质分子大小的微相分离对不同蛋白质的吸附行为有着重大影响。在PEG-b-PMMA-b-PFMA三嵌段表面上也得到了类似的结果。项目执行期间基本上完成了本项目申请书中的研究计划，但是对于用SFG研究蛋白质在氟化聚合物表面还存在着不足之处。发表了与本项目相关的论文9篇，其中SCI收录为7篇，一档一篇(ACS Appl. Mater.Interfaces),二档2篇(J. Phys. Chem. C以及Biochemical Engineering Journal)，三档3篇(J. Colloid and Interface Sci.)，四档一篇(高分子学报)。国内核心期刊2篇(材料导报)。授权专利一项。参加国际会议一次，国内会议2次。培养硕士研究生5名(3名已经毕业，2名在读)。目前经费还节余1.9916万元(还有部分测试费未结算)。