可见光引发表面活性接枝/交联聚合及原位包埋活性蛋白的研究

活性光接枝聚合与目前常用的表面活性自由基聚合方法相比，具有步骤简单、条件温和、反应区域易于控制的特点，是表面改性的重要方法。目前国内外对活性光接枝聚合的研究大多集中在紫外光引发体系，但是从生物医用角度出发，可见光引发体系由于对生物活性分子几乎不造成伤害，具有更大的应用前景。基于此背景，我们拟通过夺氢-偶合光化学反应向有机基材表面引入休眠基，进而用可见光引发水溶性单体的表面活性聚合。通过在单体溶液中加入交联剂，制备共价结合型水凝胶/聚合物基材复合膜，并将其用于活性蛋白的原位包埋，得到功能性复合膜。本研究将围绕这种设计，在已有工作基础上，建立并完善可见光引发活性接枝聚合/交联的方法;加深对该体系机理和规律的认识；探索将该方法用于活性蛋白包埋的特点和规律，并从葡萄糖检测、抗凝血表面改性、药物控制释放这三方面探讨功能性复合膜在生物医用材料领域的应用。该工作在基础理论和应用前景方面均具有意义。

与紫外光接枝相比，可见光接枝具有设备简单，条件温和，副反应少，能耗低的优点，是更环保绿色的反应方法，受到国内外研究者的重视。本项目针对聚合物基材表面的可见光引发活性接枝/交联聚合及原位包埋酶过程涉及的科学问题进行了深入研究，并取得以下成果：（1）建立了可见光引发水溶性单/多官能团单体在聚合物基材表面可控接枝的方法，提出了此类光化学反应的机理，并总结出了接枝反应的规律，实现了聚合物刷和凝胶层的结构、厚度可控接枝。可制备具有抗蛋白吸附及细胞粘附的接枝聚合物刷或交联层，随可见光照射时间交联层厚度从数十纳米至数百微米呈线性增长。（2）发展了可见光交联接枝原位包埋酶活性蛋白的方法。获得了接枝条件对酶等活性蛋白的包埋量、稳定性及催化性能影响的规律。所固定酶经120分钟可见光照射可以保持75%以上活性，而紫外光照射3分钟则完全失活。制备出了能够重复使用检测溶液中葡萄糖含量的固定化酶凝胶复合膜。（3）利用可见光活性接枝技术能够制备多层接枝表面的特点，针对聚合物基生物芯片非特异性吸附严重、背景噪音高的问题，提出了一种简单的制备具有抗污染背景和高蛋白固定容量的聚合物基蛋白质芯片的方法。先接枝一层抗蛋白非特异性吸附的聚合物刷，再在此表面接枝反应性交联三维柱阵列以固定蛋白。当三维柱的高度从187nm增加到1273nm时，固定蛋白的量可增加10倍以上。本项目目前已获得3项中国发明授权，发表相关SCI或EI收录论文7篇。