CN102174239A

CN102174239A - 具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102174239A
Application number: CN2011100438116A
Authority: CN
Inventors: 赵文波; 沈健; 侯小妹; 黄晓华; 方诣; 孙冲; 张国慧
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing Normal University
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明的目的在于提供具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料及其制备方法和应用。以溶液混合法和旋转涂覆法联合制备PMMA微纳拓扑结构：将PMMA和聚苯乙烯（PS）按照一定质量比溶于有机溶剂四氢呋喃溶剂中，配制成聚合物混合溶液，取聚合物混合溶液滴于已放置于旋转涂覆仪上的洁净玻璃板上，以设定的转速和设定的时间旋转，即可在玻璃基板上形成透明的聚合物薄膜。待薄膜上的溶剂充分挥发后，将聚合物薄膜浸泡在环己烷中,利用环己烷除去PS，从而得到PMMA微纳拓扑结构。工艺路线简单，耗能少，为高分子材料微纳拓扑结构的开发和利用拓宽道路。

Description

具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及提供聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微纳结构及其制备方法。以溶液混合法和旋转涂覆法联合制备PMMA微纳结构，以及其在生物医学领域的用途。

技术背景

目前，微纳技术正在向新材料、微电子、计算机、医学等诸多领域渗透，微纳制造领域已经成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一，微纳结构加工技术的发展和应用将给先进制造技术和超精密加工领域带来革命性的变革，但是微纳技术的应用研究尚不成熟，其中微纳结构制备技术水平是制约微纳科技发展的关键因素之一。

已有的微/纳加工技术主要为LIGA技术（LI，Lithographie，即深度X射线刻蚀；G，Galvanoformug，即电铸成型；A，Abformung，即塑料铸膜）、三束（电子、离子、激光）加工技术、分子自组装、纳米压痕、生物制造技术、微小机床的加工技术等。微/纳结构加工技术是一个多学科的制造系统工程。它不是孤立的加工方法和单纯的工艺过程，它涉及超微量分离、结合技术、高质量的材料、高稳定性和高净化的加工环境、高精度的计量测试技术以及高可靠性的工况监控和质量控制等。本发明以溶液混合法和旋转涂覆法联合制备PMMA微纳结构，仅需要简单溶剂以及旋转涂覆设备即可完成，并且可以通过调节溶剂浓度以及旋转涂覆速率就可得到不同形貌的微纳拓扑结构，所得到的微纳拓扑结构也从未见文献及专利报道。

发明内容

针对上述技术背景中所提及的PMMA微纳拓扑结构制备方法和应用的必要和重要性，本发明目的在于提供一种PMMA微纳拓扑结构的制备方法，并将其应用到生物医用等领域之中。本发明的技术方案如下：

一种具有微纳拓扑结构的PMMA，其粒子包含了微米和纳米两个级别的尺寸，PMMA微纳拓扑结构表面具有疏水性。

以溶液混合法和旋转涂覆法联合制备PMMA微纳拓扑结构，仅需要简单溶剂以及旋转涂覆设备即可完成，并且可以通过调节溶剂浓度以及旋转涂覆速率就可得到不同形貌的微纳拓扑结构。如图1所示，三个样品表面形貌都不相同。第一个为枣核状（微米级的枣核表面上纳米级的孔洞），第二个为面包圈状（微米级的面包圈中纳米级的孔洞），第三个为纳米粒子聚集（纳米级的粒子聚集成微米的团簇）。因为形貌的不同，所以造成了表面不同的疏水性能，也就有了不同的应用。样品1和2可以应用于生物传感器的电极表面修饰材料；样品3可用于抗凝血生物材料的制备。

具体工艺途径为：将PMMA和聚苯乙烯(PMMA占混合物的质量百分数为30-70%)溶解在四氢呋喃溶剂中配制成质量分数为2-5%的聚合物溶液。趁热取溶液滴于洁净的玻璃基板上，并置于旋转涂覆仪转盘上，转速范围为1000-3000转/分钟，转动时间设定为30-60 秒，在玻璃基板上形成透明的聚合物薄膜。待薄膜上的溶剂充分挥发后，将其浸泡在大量的环己烷中，将聚苯乙烯（PS）成分除去，薄膜由透明变成乳白色，自然晾干。

具有微纳拓扑结构的PMMA可以作为生物传感器电极修饰材料使用以及应用在制备抗凝血材料过程中。

PMMA微纳拓扑结构工艺路线简单，耗能少，为高分子材料微纳拓扑结构的开发和利用拓宽道路。

附图说明

图1为PMMA微纳拓扑结构样品1的扫描电镜图，A是B的局部放大图。

图2为PMMA微纳拓扑结构样品2的扫描电镜图，A是B的局部放大图。

图3为PMMA微纳拓扑结构样品3的扫描电镜图。

图4为PMMA微纳拓扑结构样品1的水接触角图。

图5为PMMA微纳拓扑结构样品2的水接触角图。

图6为PMMA微纳拓扑结构样品3的水接触角图。

图7为PMMA普通薄膜水接触角图。

图8为由样品1制备得到的葡萄糖氧化酶生物传感器电极表面扫描电镜。

图9为由样品2制备得到的葡萄糖氧化酶生物传感器电极表面扫描电镜图。

图10为样品3接触新鲜人血后的扫描电镜图。

图11为普通PMMA薄膜接触新鲜人血后的扫描电镜图。

图12为样品3接触富含血小板的血浆后的扫描电镜图。

图13为普通PMMA薄膜接触富含血小板的血浆后的扫描电镜图。

具体实施方法

以下实施例用以说明本发明，而非限定其范围。

实施例1、PMMA微纳拓扑结构应用于生物传感器的制备

将PMMA和PS(PMMA占混合物的质量百分数为30%)溶解在四氢呋喃溶剂中配制成质量分数为5%的聚合物溶液。趁热取溶液滴于洁净的ITO（Indium Tin Oxide，纳米铟锡金属氧化物）导电玻璃电极表面，并置于旋转涂覆仪转盘上，转速分别为1000转/分钟和2000转/分钟，转动时间设定为60 秒，在ITO导电玻璃电极表面上形成透明的聚合物薄膜。待薄膜上的溶剂充分挥发后，将其浸泡在大量的环己烷中,将PS成分除去，薄膜由透明变成乳白色，自然晾干。即可分别得到图1和图2所示的修饰到ITO导电玻璃电极表面上的PMMA微纳拓扑结构样品1（转速1000转/分钟）和样品2（转速2000转/分钟）(经检测，样品1 的水接触角为115°（图4所示），样品2的水接触角为118°（图5所示）),然后将憎水的金纳米粒子和反胶束微体系保护的葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶分别组装到电极1和2的PMMA微纳拓扑结构表面，即可分别得到葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶生物传感器电极（图8和9）。

实施例2、PMMA微纳拓扑结构应用于阻止血细胞的黏附

将PMMA和PS(PMMA占混合物的质量百分数为70%)溶解在四氢呋喃溶剂中配制成质量分数为2%的聚合物溶液。趁热取溶液滴于洁净的玻璃表面，并置于旋转涂覆仪转盘上，转速范围为3000转/分钟，转动时间设定为30 秒，在玻璃表面上形成透明的聚合物薄膜。待薄膜上的溶剂充分挥发后，将其浸泡在大量的环己烷中, 50分钟后取出后, 另用玻璃滴管吸取足量的洁净的环己烷冲洗，将PS成分除去，薄膜由透明变成乳白色，自然晾干，即可得到图3所示的PMMA微纳拓扑结构样品3，经检测，其水接触角为156°（图6所示）。将其放在37℃的新鲜人血中浸泡30分钟，然后磷酸缓冲溶液漂洗3次后，在2.5％戊二醛溶液中浸泡24小时，固定黏附在样品上的血小板，取出样品，依次在体积分数为55、70、80、90、95、100％乙醇溶液中浸泡30分钟，进行逐级脱水。实验结果表明，样品表面无血细胞的黏附（扫描电镜图10）。在同样的实验条件下，普通PMMA薄膜（由四氢呋喃为溶剂，将PMMA颗粒溶化成平整表面膜，水接触角为66o，如图7所示）接触新鲜人血后的扫描电镜图如图11所示，有大量的血细胞黏附。

实施例3、PMMA微纳拓扑结构应用于阻止血小板黏附

将PMMA微纳拓扑结构样品3放在37℃富含血小板的血浆中浸泡3小时，然后磷酸缓冲溶液漂洗3次后，在2.5％戊二醛溶液中浸泡24小时，固定黏附在样品上的血小板，取出样品，依次在体积分数为55％，70％，80％，90％，95％，100％乙醇溶液中浸泡30分钟，进行逐级脱水。实验结果表明，样品表面无血小板的黏附（图12）。在同样的实验条件下，普通PMMA薄膜（由四氢呋喃为溶剂，将PMMA颗粒溶化成平整表面膜，水接触角为66o）接触富含血小板的血浆后的扫描电镜图如图13所示，有大量的血小板黏附。

Claims

1.一种具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯，其特征为聚甲基丙烯酸甲酯粒子包含了微米和纳米两个级别的尺寸，聚甲基丙烯酸甲酯微纳拓扑结构表面具有疏水性。

2.权利要求1所述的具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法，其特征为将聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯混合后溶解在四氢呋喃溶剂中配制成质量分数为2-5%的聚合物溶液，趁热取溶液滴于洁净的基板上，并置于旋转涂覆仪转盘上，转速范围为1000-3000转/分钟，转动30-60 秒后，在基板上形成透明的聚合物薄膜，待薄膜上的溶剂充分挥发后，将其浸泡在大量的环己烷中,将聚苯乙烯成分除去，待薄膜由透明变成乳白色，自然晾干后便可得到。

3.根据权利要求2所述的具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法，其特征

为所述聚甲基丙烯酸甲酯在聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合液中质量百分数为30-70%。

4.根据权利要求1所述的具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯作为生物传感器电极修

饰材料的用途。

5.根据权利要求1所述的具有微纳拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯在制备抗凝血材料中的

应用。