《聚合物表面多層次結構的構建》是依託復旦大學，由邵正中擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物表面多層次結構的構建
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邵正中
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
物體表面結構的粗糙程度與其可濕性密切相關。通過對聚合物（纖維織物）表面多等級結構的有序構建，有可能得到一類具有特定功能如超雙疏性（疏水/疏油）、選擇性生物相容和抗生物污損等特殊聚合物表面並得以實際套用。在前期工作的研究基礎上，我們希望從仿生的角度，採用特徵化學反應、高分子自組裝和誘導礦化等方法製備出各種性狀和等級的規整有機/無機粒子，以物理、化學和生物等手段，將所製備的粒子與合成和天然高分子（纖維）之間進行作用，以在其表面構築相應的多層次等級結構，進而得到對液體具有特殊可濕性的表面（超疏水、超雙疏和環境/條件回響的親疏水性等），並探索致使聚合物表面濕潤性變化的機理。在提高多層次結構的機械牢固性能的同時，拓寬所使用的聚合物（纖維）和等級結構的種類。以此為出發點，研究這些具有特殊可濕性表面的材料在抗生物污損、防水材料、液體分離乃至生物醫藥等領域中的潛在套用。
結題摘要
發現殼聚糖能在磷酸根離子存在下充當模板作用而調控所形成矽石的組裝過程，使其形貌由球狀向板狀乃至最後的楊桃狀轉變。另一種天然多糖的衍生物海藻酸鈉，則能夠通過緩慢持續的釋放來調控碳酸鈣晶體的成核和顆粒聚集體的形貌，進而得到類珍珠質的層狀結構。考察以殼聚糖和絲素蛋白分別作為不溶性基質和可溶性添加物時碳酸鈣晶體的生長過程，了解了圓盤狀文石在殼聚糖膜表面成核生長是由於絲素蛋白的親水區通過靜電作用與無定形碳酸鈣小顆粒之間的組裝作用。由此，採用與貝殼中類絲素蛋白在胺基酸組成和聚集態結構類似的桑蠶絲素蛋白，在生物體外通過調控碳酸鈣的礦化，發現其在體系中具有完全的文石選擇性；模擬計算證實文石(010)面的離子間距與絲素蛋白的β-摺疊能夠很好匹配。由此揭示出生物大分子的二級結構及其組裝體的聚集態結構對碳酸鈣等無機顆粒晶型及其聚集體形貌的控制作用，並為高性能有機/無機雜化體及其具有特殊潤濕性表面的仿生製備提供了依據。同時，我們發現結構明確的聚（谷氨酸-丙氨酸）兩親性嵌段多肽能夠在溶液的表面同時起到不溶性基質和可溶性添加劑的雙重作用。在此基礎上，我們嘗試以單分散的聚谷氨酸在平滑玻璃板表面原位生成了具有兩級微米-納米粗糙結構的碳酸鈣晶體層，其所構成的表面經化學處理後具有特殊的且可調控轉換的超疏水性能，由此證明採用生物礦化的方法不僅能夠在光滑的表面形成多層次的結構，並有可能在無損耗液體傳輸及自清潔表面等方面得以套用。實現了再生絲素蛋白和殼聚糖有效的混合併製備出具備了較好的力學性能且孔徑大小可控的共混支架材料，其不僅比純的再生絲素蛋白材料具有更強的吸水能力，而且在生物學實驗中表現出了更好的豬軟骨細胞粘附性，體現出上佳的生物活性。同時，採用絲素蛋白固定的方法對聚丙烯和聚酯等材料表面的生物相容性進行了改進，通過在其表面進行大鼠間骨髓間充質幹細胞（MSCs）培養的實驗，表明在電漿處理材料表面後直接浸塗絲素蛋白能很好地促進MSCs的生長。項目執行期間，共發表SCI論文16篇；申請國家發明專利1項。
