多巴胺的自聚-組裝行為及其多功能膜與納米微球的研究

《多巴胺的自聚-組裝行為及其多功能膜與納米微球的研究》是依託浙江大學，由朱利平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多巴胺的自聚-組裝行為及其多功能膜與納米微球的研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：朱利平
• 項目類別：面上項目

項目摘要

多巴胺（Dopamine）是一種兒茶酚類生物神經遞質，近年來的仿生學研究發現，在溶液條件下，多巴胺能通過多層次的氧化-自聚-組裝，形成多種形態和功能的聚合體。聚多巴胺（PDA）膜與納米微球是其中兩種最典型的多巴胺聚合體形態，可被套用於膜分離、抗污/抗菌表面、藥物傳遞、吸附/分離等領域。基於多巴胺的這一特性，本項目擬在前期研究工作的基礎上，考察內/外部因素對多巴胺自聚-組裝行為及多巴胺聚合體多層次結構的影響，製備結構可控的PDA膜與納米微球，研究多巴胺的自聚-組裝和解組裝機理，揭示多巴胺在界面轉化的規律及聚合體動態形成過程。在此基礎上，通過表面反應、組裝和沉積等手段，對PDA膜與納米微球進行進一步的表面修飾，研究其多功能用途與特性，闡明結構和性能的相互關係，拓展其在分離膜、生物醫用材料、電池隔膜等領域的套用，為製備PDA基新型功能材料提供理論指導。

結題摘要

多巴胺是一種兒茶酚胺類生物神經遞質，作為貽貝足絲蛋白（Mfp）超強粘附特性的模型分子，能夠通過複雜的氧化-自聚和非共價相互作用，形成緊密粘附在各種固體材料表面的聚多巴胺（PDA）納米沉積層，還能在溶液中形成納米聚集體或納米粒子，這些納米材料在膜分離、吸附分離、生物醫藥等領域有著廣闊的套用前景。然而，多巴胺在溶液體系中的自聚-組裝過程與機理、聚集體的多層次結構、PDA沉積層和納米粒子的結構與性能之間的相互關係等問題還有待深入的研究。本項目在前期研究工作的基礎上，取得了以下主要研究成果： （1）多巴胺在溶液中發生複雜的氧化、成環和分子重排，形成低聚體，進一步通過非共價相互作用沉積並緊密結合在被接觸的固體表面，這種沉積層具有很多納米級孔洞，用於製備以PDA沉積層為活性分離層的複合納濾膜； （2）通過反應介質種類和pH、反應時間、反應溫度等對溶液中形成的PDA納米聚集體的尺寸和形貌進行調控，PDA納米粒子用作相轉化膜或水凝膠微球的共混改性劑，提高了膜材料或吸附材料的親水性、抗污染性和吸附分離能力； （3）以膜表面PDA沉積層或納米粒子作為膜表面二次修飾的平台，通過共價反應（表面引發ATRP等）或非共價相互作用（多點氫鍵等）在膜表面固定兩性離子聚合物刷或聚維酮碘（PVP-I），從而製備抗污染和抗菌分離膜； （4）進一步通過PDA納米粒子的動態自組裝，製備了具有分形結構的膜表面圖案，這種表面圖案可通過PDA的二次反應進行固定，為圖案化功能表面的製備提供了一條新途徑。在本項目的資助下，已在Macromolecules、J. Mater. Chem. A、ACS Appl. Mater. Interfaces、Langmuir、J. Membr. Sci.、Polymer等學術期刊或學術會議發表論文24篇（其中SCI收錄20篇），申請中國發明專利2項，相關成果獲得2015年浙江省科技進步一等獎。本項目完成了預定的研究任務，實現了預期的研究目標。