sebs表面超疏水及超亲水修饰及其血液相容性研究
随着社会的不断发展，人们对生命质量的要求越来越高，使得医用材料尤其是医用高分子材料得到了巨大的发展。氢化的聚苯乙烯-b-丁二烯-b-聚苯乙烯（SEBS），具有独特的纳米结构、良好的生物相容性及生理条件下的稳定性，广泛应用于生物医用材料领域。然而由于其表面疏水性，当血液与SEBS表面接触会产生凝血。针对该问题，本文通过良溶剂和不良溶剂混合调控成膜的方法，从材料表面结构构建出发，将材料表面的拓扑结构设计与表面成分调控有效结合起来从而达到超疏水和超亲水的效果。血液相容性测试表明，超疏水性和超亲水表面均可以有效地降低材料表面与血小板粘附，同时可以有效地降低材料与血液接触时的溶血风险。关键词 生物医用高分子，超疏水，超亲水，血液相容性
目 录
1 引言 1
1.1 超疏水表面 1
1.2 超疏水表面的构建方法 2
1.3 SEBS的简介 3
1.4 SEBS的应用 3
1.5 本课题的意义 4
1.6 研究思路 4
2 实验部分 5
2.1 实验原料 5
2.2 实验仪器 6
2.3 实验思路 6
2.4 实验步骤 7
3 实验结果与分析 10
3.1 样品表面形貌 10
3.2 水接触角 11
3.3 接枝率 12
3.4 傅立叶红外光谱检测 13
3.5 X射线光电子能谱分析 14
3.6 血小板粘附 15
3.7 溶血率测试 16
3.8 荧光蛋白吸附 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
自然界的动植物会根据环境的变化而改变自身的特点，许多动植物表面都具备超疏水性，其中最典型的就是“荷叶效应”。荷叶表现出的出淤泥而不染的特质，也就是一个表面自清洁系统。决定荷叶表面自清洁性能的主要原因是荷叶表面具有复合微纳微观结构，这种微观结构以及表面的蜡质层可以构成荷叶表面疏水的性质。自从1997年德国植物学家发现荷叶表面的微观结构[1~2]，至今人们都在对超疏水进行不懈的研究。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.1 超疏水表面
1.1.1 水接触角
一般来说，水接触角是指液体在固体、液体和气体三相交点处的夹角[3~4]，通常用字母θ表示。
图1 固体表面水接触角
当固体表面水接触角θ＜90°，说明液体容易浸润固体，有较好的润湿性，即固体表面具有亲水性；当固体表面水接触角θ＞90°，说明液体不容易浸润固体，会在固体表面发生滚动，即固体表面具有疏水性。当液体在固体表面具有很小的滚动角且水接触角超过150°时，一般称这样的材料为超疏水材料[5]。根据液体在固体表面的浸润情况，可将材料分成亲水材料，疏水材料。
1.1.2 超疏水材料的应用
1.1.2.1 日常生活
冰箱是人们生活中最常见的家用电器之一。不难发现，当冰箱经过长时间的使用，会有很多的冰霜凝结在冰柜的内壁上。这些冰霜不仅会对食物的储藏造成不良的影响，而且会降低冰箱的热导率，使得冰箱长期处于工作状态，耗费过多的电能。可以将超疏水材料应用于冰箱中，把超疏水材料涂覆在冰箱的内壁上，使其表面具有一定的粗糙结构[6]，水滴就不会附着在冰箱内壁上，从而避免了冰霜的产生。空调的使用过程中也会出现类似的问题，常见的空调都有专门的管道将产生的冷凝水排出，这是因为空调工作时会有大量的冷凝水在换热器上产生。往室外排水往往会出现了漏水的现象，同时还会不断地减小室内的空气湿度，对人们的生活造成不良的影响。用超疏水材料处理空调的换热器就可以很好地解决以上的问题，在以后空调的生产和改进中有着很好地发展前景。
1.1.2.2 农业领域
近年来，我国水果蔬菜种植业发展迅速，随之而来的问题就是对大棚超疏水薄膜的需求。虽然说目前已经有很多制备超疏水材料的方法，但大多数都需要较高的成本，制备过程也非常复杂。Han等人在研究中用大分子有机硅获得了表面粗糙结构，马英等人也以常用的塑料为原料，用比较简单方便的方法制成的薄膜具有良好的附着性，这些方法都可以用于薄膜的大量生产之中。
1.1.2.3 工业及国防领域
在轮船的外表面涂覆超疏水材料，可以防止轮船表面的污染，也可以避免海水对轮船的腐蚀；在医疗器械的注射针头上也可以用到超疏水材料，一方面避免了灰尘的附着导致污染，另一方面使得药品得到充分的利用；在衣物表面涂覆超疏水材料，使衣物表面获得良好的防水防污效果；在军舰、潜艇表面使用超疏水涂层，可以有效避免海洋生物的粘附，使航速大大提高。
1.2 超疏水表面的构建方法
从生物上人们学到了很多制备超疏水表面的方法[7]，材料的疏水性主要取决于材料的表面粗糙程度，疏水性会随着表面粗糙程度的提高而变得越来越好。
1.2.1 模板法
模板法类似于金属熔液的铸造，都需要一个模板。实验中最常用的模板是荷叶，因为荷叶表面具有复合微纳微观结构，这种微观结构以及表面的蜡质层可以构成荷叶表面疏水的性质。将铸模液体涂覆在荷叶上，就可以得到荷叶的复制品，从而具备很好的疏水性。模板法方便有效，在实际应用中可以得到大面积的生产，具有很好的发展前景。
1.2.2 电纺法
静电纺丝法简称电纺法[8]，可以用于纤维的制备，直径可以大至几个微米，也可以小至几十纳米。我国的王丽芳[9]等就采用电纺法在玻璃的表面上构建了二氧化钛超疏水表面，使得表面的水接触角超过150°，达到了很好的超疏水的效果。
1.2.3 气相沉积法
通常将疏水物质通过化学或物理的方法沉积在材料表面的方法称为气相沉积法。化学气相沉积法和物理气相沉积法都属于气相沉积法。Yan等人通过化学沉积法在玻璃上制备了烷基吡咯膜[10]，得到的膜表面能较低，同时具有良好的粗糙结构，疏水性较好[11]。
1.2.4 溶胶凝胶法
该方法是一个将活性化合物水解，然后缩合成凝胶的过程，溶胶凝胶法与其他构建方法相比具有不少的优点[12]，例如反应时间短，反应容易进行等。很多超疏水表面的构建都可以用到这样的方法[13~15]。
目 录
1 引言 1
1.1 超疏水表面 1
1.2 超疏水表面的构建方法 2
1.3 SEBS的简介 3
1.4 SEBS的应用 3
1.5 本课题的意义 4
1.6 研究思路 4
2 实验部分 5
2.1 实验原料 5
2.2 实验仪器 6
2.3 实验思路 6
2.4 实验步骤 7
3 实验结果与分析 10
3.1 样品表面形貌 10
3.2 水接触角 11
3.3 接枝率 12
3.4 傅立叶红外光谱检测 13
3.5 X射线光电子能谱分析 14
3.6 血小板粘附 15
3.7 溶血率测试 16
3.8 荧光蛋白吸附 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
自然界的动植物会根据环境的变化而改变自身的特点，许多动植物表面都具备超疏水性，其中最典型的就是“荷叶效应”。荷叶表现出的出淤泥而不染的特质，也就是一个表面自清洁系统。决定荷叶表面自清洁性能的主要原因是荷叶表面具有复合微纳微观结构，这种微观结构以及表面的蜡质层可以构成荷叶表面疏水的性质。自从1997年德国植物学家发现荷叶表面的微观结构[1~2]，至今人们都在对超疏水进行不懈的研究。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.1 超疏水表面
1.1.1 水接触角
一般来说，水接触角是指液体在固体、液体和气体三相交点处的夹角[3~4]，通常用字母θ表示。
图1 固体表面水接触角
当固体表面水接触角θ＜90°，说明液体容易浸润固体，有较好的润湿性，即固体表面具有亲水性；当固体表面水接触角θ＞90°，说明液体不容易浸润固体，会在固体表面发生滚动，即固体表面具有疏水性。当液体在固体表面具有很小的滚动角且水接触角超过150°时，一般称这样的材料为超疏水材料[5]。根据液体在固体表面的浸润情况，可将材料分成亲水材料，疏水材料。
1.1.2 超疏水材料的应用
1.1.2.1 日常生活
冰箱是人们生活中最常见的家用电器之一。不难发现，当冰箱经过长时间的使用，会有很多的冰霜凝结在冰柜的内壁上。这些冰霜不仅会对食物的储藏造成不良的影响，而且会降低冰箱的热导率，使得冰箱长期处于工作状态，耗费过多的电能。可以将超疏水材料应用于冰箱中，把超疏水材料涂覆在冰箱的内壁上，使其表面具有一定的粗糙结构[6]，水滴就不会附着在冰箱内壁上，从而避免了冰霜的产生。空调的使用过程中也会出现类似的问题，常见的空调都有专门的管道将产生的冷凝水排出，这是因为空调工作时会有大量的冷凝水在换热器上产生。往室外排水往往会出现了漏水的现象，同时还会不断地减小室内的空气湿度，对人们的生活造成不良的影响。用超疏水材料处理空调的换热器就可以很好地解决以上的问题，在以后空调的生产和改进中有着很好地发展前景。
1.1.2.2 农业领域
近年来，我国水果蔬菜种植业发展迅速，随之而来的问题就是对大棚超疏水薄膜的需求。虽然说目前已经有很多制备超疏水材料的方法，但大多数都需要较高的成本，制备过程也非常复杂。Han等人在研究中用大分子有机硅获得了表面粗糙结构，马英等人也以常用的塑料为原料，用比较简单方便的方法制成的薄膜具有良好的附着性，这些方法都可以用于薄膜的大量生产之中。
1.1.2.3 工业及国防领域
在轮船的外表面涂覆超疏水材料，可以防止轮船表面的污染，也可以避免海水对轮船的腐蚀；在医疗器械的注射针头上也可以用到超疏水材料，一方面避免了灰尘的附着导致污染，另一方面使得药品得到充分的利用；在衣物表面涂覆超疏水材料，使衣物表面获得良好的防水防污效果；在军舰、潜艇表面使用超疏水涂层，可以有效避免海洋生物的粘附，使航速大大提高。
1.2 超疏水表面的构建方法
从生物上人们学到了很多制备超疏水表面的方法[7]，材料的疏水性主要取决于材料的表面粗糙程度，疏水性会随着表面粗糙程度的提高而变得越来越好。
1.2.1 模板法
模板法类似于金属熔液的铸造，都需要一个模板。实验中最常用的模板是荷叶，因为荷叶表面具有复合微纳微观结构，这种微观结构以及表面的蜡质层可以构成荷叶表面疏水的性质。将铸模液体涂覆在荷叶上，就可以得到荷叶的复制品，从而具备很好的疏水性。模板法方便有效，在实际应用中可以得到大面积的生产，具有很好的发展前景。
1.2.2 电纺法
静电纺丝法简称电纺法[8]，可以用于纤维的制备，直径可以大至几个微米，也可以小至几十纳米。我国的王丽芳[9]等就采用电纺法在玻璃的表面上构建了二氧化钛超疏水表面，使得表面的水接触角超过150°，达到了很好的超疏水的效果。
1.2.3 气相沉积法
通常将疏水物质通过化学或物理的方法沉积在材料表面的方法称为气相沉积法。化学气相沉积法和物理气相沉积法都属于气相沉积法。Yan等人通过化学沉积法在玻璃上制备了烷基吡咯膜[10]，得到的膜表面能较低，同时具有良好的粗糙结构，疏水性较好[11]。
1.2.4 溶胶凝胶法
该方法是一个将活性化合物水解，然后缩合成凝胶的过程，溶胶凝胶法与其他构建方法相比具有不少的优点[12]，例如反应时间短，反应容易进行等。很多超疏水表面的构建都可以用到这样的方法[13~15]。
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