表面改性

聚二甲基硅氧烷( PDMS )是一种生物相容性的合成聚合物，因其低毒性和可调谐的表面性质而被应用于各种应用。然而，PDMS没有任何与细胞结合的化学线索。等离子体处理、蛋白质涂层或各种分子的表面改性被用来改善其表面特性。尽管如此，这些技术要么持续时间非常有限，要么实验过程非常复杂。本研究通过制备亲水疏水性氨基酸共轭自组装单层( SAMs )，在细胞-基底界面增强相互作用，成功实现了PDMS的简单、一步表面改性。利用核磁共振氢谱( 1H NMR )确定了组氨酸和亮氨酸共轭( 3 -氨丙基) -三乙氧基硅烷( His-APTES和Leu - APTES )的合成方法，并通过X射线光电子能谱( XPS )分析和水接触角( WCA )测定研究了SAMs修饰PDMS的最佳条件。结果表明，两种SAMs均能增强细胞的体外行为。此外，亲水性His-APTES修饰为成骨细胞成熟提供了优越的环境，具有较高的碱性磷酸酶活性和矿化作用。由于这些SAMs的组氨酸、亮氨酸和官能团自然存在于生物体系中，用它们修饰PDMS增加了其细胞-基底表面的仿生性能。本研究建立了一种成功的PDMS修饰方法用于体外细胞研究，为微流控、细胞治疗或药物研究等领域的潜在应用提供了一种仿生、简便的程序。

假说纳米流体二极管最近引起了人们的强烈关注。设计这些器件常用的材料是膜基短纳米孔和取向碳纳米管束。基于单个PDMS纳米通道的纳米流控二极管的开发是非常理想和非常具有挑战性的，它更容易被引入芯片上的集成电子系统。聚电解质层层沉积可以改变PDMS纳米通道的尺寸和表面性质，为基于PDMS纳米通道开发高性能纳米流控二极管提供了新的可能性。实验通过聚电解质表面修饰，控制单个PDMS纳米通道的表面电荷和尺寸，提出了一种新颖的纳米流控二极管的设计。采用聚苯醚( PB )和硫酸右旋糖酐( DS )减小PDMS纳米通道尺寸，以满足LBL离子门控的要求，并在纳米通道末端产生相反的表面电荷。对这种纳米流控二极管的参数进行了系统的研究。在PB / DS改性纳米通道中，其整流比可高达218，是迄今报道的最好的。这种整流比随着高压频率和离子浓度的增加而降低，而在较短的纳米通道中则增加。

文摘本研究是通过喷涂聚二甲基硅氧烷( PDMS )与无机粒子的混合物，制备具有化学稳定疏水超疏水表面涂层的不同纸基材料。该方法易于实现，重现性好，需要廉价的起始原料。通过涂布应用选择( i )原纸( UC )、( ii )光泽涂布纸( GC )和( iii )哑光涂布纸( MC )表面的非彩色和有色型进行表面改性。水基油墨( WB )和溶剂基油墨( SB )配方均用于基材表面的染色。对涂布纸基材表面润湿性、光学和物理性能的研究表明，所提出的涂布应用方法是一种很有前景的用于包装的漆剂替代品。

冠状病毒病2019 ( COVID-19 )在很大程度上威胁着全球公共卫生、社会稳定和经济。科学界的努力正转向这一全球危机，并应提出今后的预防措施。随着近年来高分子科学利用等离子体通过表面刻蚀、表面接枝、包复和活化等手段激活和增强聚合物表面功能的趋势，结合近年来在纳米尺度上理解聚合物-病毒相互作用的研究进展，将先进的等离子体处理技术应用于智能抗病毒领域具有广阔的前景。这一趋势文章突出了等离子体基表面工程中创建抗病毒聚合物的创新和新兴方向和途径。在介绍了聚合物等离子体加工的独特特点后，提出了可应用于具有抗病毒性能的工程聚合物的新型等离子体策略，并进行了批判性评价。分析和讨论了利用独特的等离子体效应来设计具有病毒捕获、病毒检测、病毒排斥和/或病毒失活功能的智能聚合物在生物医学应用中面临的挑战和未来的前景。

由聚二甲基硅氧烷( PDMS )制成的微流体系统提供了一个在定义良好的剪切应力下模拟模型系统中血管流动状况的平台。然而，在PDMS上物理吸附的细胞外基质( ECM )蛋白在高剪切应力条件下并不能可靠地附着，这给长期的实验带来了困难。为了克服这一局限性，我们用3 -氨丙基三乙氧基硅烷( APTES )对PDMS表面进行功能化修饰，通过不同的表面活化方法，使PDMS表面与胶原之间形成稳定的连接，并以此作为模型ECM蛋白。在10 ~ 40 dynes / cm2的壁面剪切应力下，用磷酸盐缓冲液( PBS )对微流控装置内蛋白质涂层的稳定性进行了评价。在20 ~ 150 dynes / cm2的剪切应力范围内，内皮细胞在APTES介导的胶原涂层上生长48 h，在PBS ( pH 9 )中，细胞在整个剪切应力范围内稳定。结果表明，在高pH值下，APTES涂层表面与胶原分子之间的静电作用为高剪切应力条件下修饰PDMS基微流控器件进行长期内皮化提供了非常有前景的工具。

环氧结构胶附着力强，收缩率小，耐热、耐化学腐蚀性强。然而，尽管这些优异的性能，但仍需提高其抗高能冲击性能，以满足汽车行业日益增长的需求。为此，我们采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )、羟基、环氧和胺基4种表面基团不同的二氧化硅纳米粒子作为增韧剂，考察了它们对环氧结构胶的玻璃化转变温度( Tg )、交联密度和相分离的影响。还测量了高能抗冲击性能、Ⅰ型断裂韧性和搭接剪切强度，以解释表面官能团的影响。含有反应性官能团的二氧化硅纳米粒子在不牺牲交联密度的前提下提高了环氧结构胶的Ⅰ型断裂韧性。虽然环氧结构胶的Ⅰ型断裂韧性不能清楚地反映表面官能团的影响，但冲击楔销试验得到的动态抗裂性能却有较大的差异。在0.3 vol %的含量下，环氧功能化二氧化硅纳米颗粒的诱导值最高，为40.2 N / mm，高于PDMS ( 34.1 N / m )、羟基( 34.9 N / mm )和胺( 36.1 N / m )，均显著高于纯环氧结构胶( 27.7 N / mm )。

环氧结构胶附着力强，收缩率小，耐热、耐化学腐蚀性强。然而，尽管这些优异的性能，但仍需提高其抗高能冲击性能，以满足汽车行业日益增长的需求。为此，我们采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )、羟基、环氧和胺基4种表面基团不同的二氧化硅纳米粒子作为增韧剂，考察了它们对环氧结构胶的玻璃化转变温度( Tg )、交联密度和相分离的影响。还测量了高能抗冲击性能、Ⅰ型断裂韧性和搭接剪切强度，以解释表面官能团的影响。含有反应性官能团的二氧化硅纳米粒子在不牺牲交联密度的前提下提高了环氧结构胶的Ⅰ型断裂韧性。虽然环氧结构胶的Ⅰ型断裂韧性不能清楚地反映表面官能团的影响，但冲击楔销试验得到的动态抗裂性能却有较大的差异。在0.3 vol %的含量下，环氧功能化二氧化硅纳米颗粒的诱导值最高，为40.2 N / mm，高于PDMS ( 34.1 N / m )、羟基( 34.9 N / mm )和胺( 36.1 N / m )，均显著高于纯环氧结构胶( 27.7 N / mm )。

由于人体和组织在日常活动中不断受到不同的机械应力，近来利用物理刺激进行细胞培养一直是研究热点。然而，动态拉伸培养系统在不同表面接枝亲水性层上对细胞粘附和增殖的协同作用的研究尚不多见。本研究假设动态培养下MG-63细胞的黏附和增殖会受到表面化学的影响。PDMS细胞培养基质表面接枝5种常用生物相容性材料，即海藻酸盐、Ⅰ型胶原、纤维连接蛋白、聚l-赖氨酸、层粘连蛋白。结果表明，在静态和动态培养条件下，表面电荷和表面亲水性与MG - 63细胞的黏附和增殖均无明显相关性。Ⅰ型胶原接枝PDMS基底结合适当的物理刺激后，MG - 63细胞表现出良好的增殖和成骨细胞相关蛋白的表达，这可能与表面接枝层对细胞外环境的适应有关。而且，超声清洗后表面接枝Ⅰ型胶原层保持稳定。因此，将动态培养体系与适当的修饰层结合起来，可以为临床选择合适的生物材料以及未来的组织/细胞培养应用提供帮助。

纳米流体二极管最近引起了人们的强烈关注。设计这些器件常用的材料是膜基短纳米孔和取向碳纳米管束。基于单个PDMS纳米通道的纳米流控二极管的开发是非常理想和非常具有挑战性的，它更容易被引入芯片上的集成电子系统。通过层层沉积带电聚电解质可以改变PDMS纳米通道的尺寸和表面性质，为基于PDMS纳米通道开发高性能纳米流控二极管提供了新的可能性。通过聚电解质表面修饰，控制单个PDMS纳米通道的表面电荷和尺寸，设计了一种新型的纳米流控二极管。采用聚苯醚( PB )和硫酸右旋糖酐( DS )减小PDMS纳米通道尺寸，以满足LBL离子门控的要求，并在纳米通道末端产生相反的表面电荷。对这种纳米流控二极管的参数进行了系统的研究，本工作研制的这种纳米流控二极管具有很高的有效电流整流性能。在PB / DS改性纳米通道中，其整流比可高达218，是迄今报道的最好的。这种整流比随着高压频率和离子浓度的增加而降低，而在较短的纳米通道中则增加。

有机硅弹性体材料在生物医学器件领域得到了广泛的应用，但由于其表面润滑性能和固有疏水性差，使其应用受到极大的限制。本文描述了一种在聚二甲基硅氧烷( PDMS )有机硅弹性体表面生成健壮的层状软物质润滑涂层的新策略，通过将聚甲基丙烯酸甜菜碱磺酯( PSBMA )的厚聚两性离子聚电解质刷包缠到引发剂包埋的P ( AAm-co-AA-co-HEMA-Br ) / Fe的刚性水凝胶涂层亚表面，实现统一的低摩擦、高承载性能。同时，通过添加铁粉，将厚度可控的刚性水凝胶层共价锚定在PDMS表面，通过表面催化引发自由基聚合( SCIRP )方法提供催化位点，并提供较高的承载能力，而最顶层的刷/水凝胶复合层则对水润滑高效。在以钢球为滑动副的水环境中，它们的协同效应能够在较宽的载荷范围内获得较低的摩擦系数( COFs )。进一步考察了刚性水凝胶层的力学模量对层状涂层润滑性能的影响，其中只有当刚性水凝胶层的模量与PDMS基体匹配良好时，COF才最低。令人惊讶的是，改性PDMS的COF可以保持较低的摩擦力( COF )