納米銀-聚合物復合膜的調控制備及應用研究.pdf

1、納米銀/聚合物復合材料可以實現(xiàn)納米銀獨特的生物學及光學性質和高分子材料的優(yōu)秀的機械性質及生物相容性的有機復合,從而獲得一種新型的多功能復合材料。
　　 水輔助法(Breath Figure,BF)是一種簡單易行的、利用冷凝水為模板的聚合物多孔表面構建方法。這是一種在界面上進行的動力學過程,已成功用于制備多種聚合物多孔膜。利用BF法可以實現(xiàn)以多孔聚合物膜為基底的微米尺度,和以納米銀為鑲嵌結構的納米尺度的復合。這種界面上微-納復合結

2、構可以帶來新的界面效應。
　　 本論文結合納米銀在聚合物中的原位合成與BF法,調控制備了納米銀/聚合物復合多孔膜,并詳細研究了BF過程中的界面效應,初步研究了納米銀/聚合物復合多孔結構調控的光學效應,以及納米銀/聚合物材料表面的抗粘附效應。具體來說,論文的主要內容包括以下幾個部分:
　　 1.原位還原法制備納米銀/聚氨酯(Ag/PU)復合材料及BF法制備Ag/PU多孔膜。即以聚合物為介質和穩(wěn)定劑,通過硼氫化鈉原位還原聚合

3、物基質中的Ag+,制備Ag/PU復合材料。該方法可以有效實現(xiàn)納米銀在PU基質中的單分散,防止納米銀的團聚。而后利用BF法制備了Ag/PU多孔膜,并研究了環(huán)境濕度、PU濃度及添加水分對Ag/PU多孔膜孔洞形貌的影響。
　　 2.制備納米銀/聚乳酸(Ag/PLLA)復合材料及多孔膜。同樣采用原位還原法,在PLLA的有機溶液中制備了穩(wěn)定的、單分散性較高的Ag/PLLA復合材料。通常純PLLA在不添加表面活性劑的情況下,用BF方法無法形

4、成規(guī)整多孔膜。而通過添加納米銀,Ag/PLLA復合材料可以形成規(guī)整的多孔膜,并研究了PLLA的分子量和濃度對Ag/PLLA多孔膜的影響。
　　 3.納米銀/聚合物在BF中的界面誘導效應研究。研究了納米銀在不同聚合物體系(Ag/PU/THF體系和Ag/PLLA/CHCl3體系)中所形成的孔洞規(guī)律,并首次發(fā)現(xiàn)和報道了納米銀/聚合物體系的界面誘導效應。在BF過程中,納米銀會吸附和聚集在水滴和聚合物溶液的界面上,引起鋪展系數(shù)的變化,同時

5、形成一種機械阻擋層,可以使水滴穩(wěn)定在氣/液界面,阻止了水滴間的互相融合。納米銀的加入,可以使BF方法更廣泛的應用于多種聚合物,同時擴展了BF的反應條件。這種納米銀修飾的多孔聚合物表面也將具有潛在的應用前景,如抗菌表面和細胞生長基底等。
　　 4.表面活性劑誘導的微針尖表面多孔膜形成過程研究。采用在潮濕環(huán)境中,用玻璃微針尖吸附含有不同表面活性劑(DOPE)濃度的PLLA氯仿溶液,經BF過程揮發(fā)形成多孔膜。微針尖的不同部位具有不同的

6、曲率和直徑,PLLA在不同部位形成孔洞的排列和孔徑也不盡相同,在較高的曲率處,我們發(fā)現(xiàn)了有些孔洞排列非常緊密,形成了“半融合”狀態(tài)的半球形短鏈。該研究對BF表面動力學機理及水滴的排列機理提供了很好的參考,同時“半融合”半球形結構對于表面活性劑穩(wěn)定液滴的機理提供了直接的證據(jù)。這種在非平面上形成的多孔膜,可以更為廣泛的應用于微電子和生物醫(yī)用材料領域。
　　 5.微針尖上Ag/PLLA多孔膜的拉曼增強效應初步研究。把微針尖上形成多孔膜

7、的方法進步一發(fā)展為含有納米銀的聚合物多孔膜覆膜,在微針尖上構建三維SERS基底。研究了針尖各部位具有不同孔徑的Ag/PLLA基底的拉曼增強效果。有趣的是微針尖上不同部位的也具有不同的SERS效應。微針尖上不同部位拉曼信號的變化同納米銀在多孔膜內的聚集狀態(tài)密切相關,而該聚集狀態(tài)由BF反應的發(fā)展決定。微針尖作為SERS基底的載體,可以更靈活的作為光學檢測的傳感器部件,有望應用于單細胞拉曼檢測。
　　 6.Ag/PLLA多孔膜表面的細

8、菌粘附效應評價。通常,表面粗糙度的增加會誘導細菌粘附的增加,因此評價納米銀/聚合物多孔結構的細菌粘附效應對于其在生物醫(yī)學的應用尤為重要。對于金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,這兩種不同種屬和形狀的細菌,Ag/PLLA多孔結構都顯示了很好的抗粘附能力,對大腸桿菌的抗粘附效應尤為顯著。銀離子釋放實驗表明,多孔結構可以促進銀離子的釋放。同時細胞毒性試驗表明,Ag/PLLA多孔結構的表面并不會對細胞產生毒性,是一種安全的生物材料。
　　 7.A

9、g/PU表面修飾的膽道內支架的臨床抗粘附應用。在市售PU膽道內支架表面進行Ag/PU覆膜層的修飾,并通過體內體外實驗,研究其表面細菌粘附情況。Ag/PU復合膜層在體外實驗中顯示出了較好的抗菌效率和抗粘附性質。體內試驗在化膿性膽管炎造模的試驗豬體內進行。通過內窺鏡在膽道內置入Ag/PU支架,觀察試驗豬的血清學及解剖病理情況,同時考察支架表面的細菌粘附情況。結果顯示Ag/PU膽道內支架對化膿性膽管炎的發(fā)展有一定的抑制作用,同時其表面細菌粘附