LCST可调节型温敏性高分子-仿生润滑性能的研究

“Smart” polymers that respond to external environments, such as, temperature, pH, salinity, has been widely studied as a consequences of their applications in biomedical field. PEGMA based polymers show great biocompatible, thermo-responsive as well as tunable LCST, which are used as non-toxic alternatives to PNIPAM polymers for biomedical applications. In this present project, diblock copolymer, P(MEO2MA-stat-OEGMA475)-b-PAEM/cat, and triblock copolymer, cat/PAEM-b-P(MEO2MA-stat-OEGMA475)-b-PAEM/cat, will be synthesized by using ATRP. The LCST of the block polymers are designed to match aimed LCST (close to body temperature) by using proper ratio of MEO2MA and OEGMA475. Catechol groups in the polymers are used as anchor for adsorbing the polymers onto silica surface in aqueous solution, the structures of adsorbed polymer layers on silica surface will be investigated by QCM-D, XPS and AFM, the thermo-responsibility of the polymer layers will be studied as well. Moreover, The surface forces and friction forces between the polymer layers will be systematically investigated by AFM colloidal probe technique. Herein, we expect that the strong adhesive catechol and high hydrated PEGMA can achieve thermo-responsive polymer layers with excellent lubrication properties. It is believed that this project will provide a novel method for building non-toxic, thermo-responsive as well as excellent lubrication polymer layers on silica surface, providing promising tools in biomedical field.

发展无毒、生物相容性优异的温度响应型高分子功能表面在纳米科技和生物材料领域具有重要的意义。本课题将合成带有邻苯二酚功能基团的两嵌段P(MEO2MA-stat-OEGMA475)-b-PAEM/cat和三嵌段cat/PAEM-b-P(MEO2MA-stat-OEGMA475)-b-PAEM/cat聚合物。通过对高分子结构中MEO2MA和OEGMA475比例的设计使嵌段聚合物具有目标的LSCT (接近人体温度)，并以邻苯二酚作为吸附功能单元吸附高分子在SiO2表面，系统研究这些高分子在SiO2表面的吸附性能，获得高分子在表面吸附的基本参数和结构信息。进一步研究润滑性能与吸附层结构之间的对应关系。预期通过利用邻苯二酚与表面强的粘附作用力和PEGMA的强水合作用的特性获得具有优异润滑性能的功能表面，通过此研究阐明高分子分子结构、吸附层结构与润滑性能之间的结构与功能关系。

智能高分子体系中具有温度响应性的水溶性的高分子材料在用作智能生物活性表面、药物载体、以及做为组织工程支架转运小分子方面提供了有力工具。近年来仿生学研究发现贻贝能分泌出一种具有超强粘附性能的足丝蛋白质，其含有的邻苯二酚官能团是使其在潮湿环境下也可以牢固的吸附在各类固体表面的关键功能基团。设计和制备带有邻苯二酚官能团的功能型高分子，并系统研究高分子的分子结构与吸附层结构以及与表面的润滑及磨损性能之间的关系，对于智能高分子材料在生物医药材料方面的广泛应用有着重要的意义。 . 本项目通过表面引发原子转移自由基聚合方法 (SI-ATRP) 制备了寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯 (OEGMA) 组成的温度响应型高分子聚合物材料。通过动态光散射等技术研究了高分子材料的温度响应性，研究表明成功制备了LCST可以调节的OEGMA基的高分子材料，拓宽了OEGMA类高分子的响应温度区间。并制备了不同结构带有邻苯二酚官能团 (Catechol) 的水溶性高分子，系统研究了高分子吸附层的吸附行为和润滑及磨损性能。通过利用石英晶体微天平研究了高分子在二氧化硅表面的吸附质量以及解析其在表面的高分子吸附层结构，并利用原子力显微镜研究了高分子层的力学磨损性能，研究表明带有Catechol功能基团的嵌段高分子聚合物在二氧化硅表面的吸附层具有很高的稳定性，与二氧化硅表面结合的非常牢固，并具有优异的抗磨损性能。本项目设计制备功能型高分子构建了具有润滑抗磨损的新型功能型高分子表面，具有重要的应用前景。