基于肽基的抗污染表面的构建及应用

发布时间：2020-03-27 12:18

【摘要】：抗污染表面(Antifouling surface)是指能够有效阻挡油滴、蛋白、细菌等物质非特异性吸附或粘附的表面。多肽类材料由于具有良好的亲水性能,已被广泛应用于抗污染表面的构建中。本文采用多肽类材料进行了抗污染表面的设计和构建,包括将多肽类材料应用到抗油污染表面(PVDF膜)的构建中和将多肽改装为两亲性脂肽再应用到抗蛋白污染表面(SPR芯片)的构建中。对于构建的抗污染表面使用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和接触角测量仪等手段进行表面特性的表征。采用油水分离来检测改性PVDF膜的抗油污染性能,并考察了该改性膜的重复利用性;采用荧光显微镜定性观察修饰芯片对FITC-BSA的吸附情况和SPR定量测定修饰芯片对于BSA和牛奶的吸附情况,从而评价该修饰芯片的抗蛋白污染情况。(1)采用浸涂的方法和聚多巴胺的“粘附”性能将谷胱甘肽(GSH)修饰到PVDF膜表面,获得了具有良好亲水性能的PVDF膜,该膜能够有效抵抗油水分离过程中的油污染问题,并且具有很好的重复利用性。改性后的膜,其表面从疏水性(120.62°)转变为强亲水性(10.21°);纯水通量由0 Lm~(-2)h~(-1)增加到9900±562 Lm~(-2)h~(-1);抗BSA率增加到了97.23%;对于油水乳液的分离,通量能保持在1000 Lm~(-2)h~(-1)以上,油截留率能够保证在97%以上,通量恢复率能够保证在90%以上,并且重复利用5次时通量依旧可观。(2)将多肽改装为两亲性脂肽,再用钙离子诱导成纤维凝胶,最后将旋涂成膜的方法构建的抗蛋白污染表面和传统的多肽单层自组装法(SAMs)构建的抗蛋白污染表面进行对比,实验证明新的修饰方法构建的表面具有更强的亲水性和更好的抗蛋白污染效果。
【图文】：

模型图,杨氏方程,行为模型,模型

cos(θ*) = Rcos(θe)其中 θ*是表观接触角，R 为表面粗糙度（始终大于 1），θe是理想接触角 Wenzel 方程，固体表面粗糙度能够增强表面的润湿性，即当表面本身疏更加疏水，表面本身亲水时会更加亲水，并且根据这一特点，对超疏水表亲水表面做出了预测。1944 年，Cassie 和 Baxter 对固体表面做出了另一种假设，如图 1-1c 所示同样认为固体表面是存在凹陷部分的，但是他们认为液体接触固体表面时会完全进入这些凹陷处，凹陷处还有着空气的存在，所以对杨氏方程做出种修正，给出了 Cassie-Baxter 模型[9]：cos(θ*) = -1+Φs[cos(θe)+1]其中 θ*是表观接触角，Φs为接触面固体所占比例，θe是理想接触角ie-Baxter 模型很好的解释了超疏水现象。基于这些理论的启发，人们通过提升表面的亲水性和改变表面的粗糙度，了水下超疏油的表面，在抗油污染领域有着重要的应用[10-12]。

通量,接触角,溶液,亲疏水性

是解决表面污染问题的根本方法，因目前的研究情况来看，人们发现决定表面亲疏水性、表面结构以及表面电荷。性对于表面的抗污染效果有着非常重要的影表面会形成一层与表面结合紧密的水化的屏障，可以抑制范德华力和疏水-疏水相而有效的提高表面的抗污染能力，阻止蛋 PSU 膜进行了五种不同的改性，，使其亲牛血清蛋白溶液时通量的差别，来研究亲疏结果如图 1-2 所示。从图中我们可以看到渐减小，这证明了表面亲疏水性对于表面高则抗污染性能也会随之提高。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893

【参考文献】