西工大尹大川/邓旭东《ACS Macro Lett.》:多巴胺修饰四臂聚乙二醇制备亲水防污涂层
2022-06-10 来源:高分子科技
近日,西北工业大学生命学院尹大川教授、邓旭东副教授在生物材料表面亲水防污涂层领域研究取得新进展,相关研究成果以“A versatile hydrophilic and antifouling coating based on dopamine modified four-arm polyethylene glycol by one-step synthesis method”为题发表于ACS Macro Letters期刊上。
在材料防污涂层领域,聚乙二醇(PEG)因其优异的水溶性、抗吸附性及生物相容性受到广泛青睐,当 PEG 附着于材料表面时可形成水化层,从而有效降低蛋白质和细菌等的吸附。已有研究表明,具有环状(cyclic)表面拓扑结构的PEG嵌段聚合物涂层,相比于刷状(brush)结构的PEG涂层能更大程度的降低蛋白质吸附。然而,如何有效地将PEG固定在各种材料表面仍是一大挑战。贻贝蛋白组分中的邻苯二酚结构赋予贻贝在海洋环境中不同基底表面超强的粘附力,且具有快速、稳定、牢固、可抵抗海水的侵蚀等特点,这使得贻贝从“海鲜”变身材料科学领域的“宠儿”。
图1. 多巴胺修饰的四臂聚乙二醇(4A-PEG-DA)的合成及涂层制备示意图。
图2. 4A-PEG-DA涂层对材料亲水性的影响。(a)基材上的水滴照片(裸露基材、涂层基材和表面活性剂洗涤后的涂层基材);(b)接触角的统计学差异;(c)水分子的五种氢键模式(DDAA、DAA、DDA、DA和游离OH)示意图,其中D表示氢键供体,A表示氢键受体。(d,e,f)反卷积拉曼光谱分析水分子与Al涂层表面(d)、Si涂层表面(e)和Ti涂层表面(f)的氢键模式;(g)由石英晶体微天平(QCM)监测的金芯片表面上4A-PEG-DA的时间相关归一化频率变化(Δf/n);(h,i)无涂层硅片(h)和含涂层硅片(i)的原子力显微镜成像。
图3. 材料表面的抗细菌吸附(大肠杆菌)和抗蛋白质吸附。(a,d)细菌粘附在无涂层硅片(a)和含涂层硅片(d),(b,e)细菌粘附在无涂层铝片(b)和含涂层铝片(e),(c,f)细菌粘附在无涂层钛片(c)和含涂层钛片(f),绿色为活细菌染色;(g, h, i)12h和48h吸附实验后溶液中残留的溶菌酶浓度,硅片(g),铝片(h),钛片(i)。(**p<0.01,*p<0.05与无涂层表面相比,n=3)。
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(责任编辑:xu)
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