[发明专利]一种氨基/羧基复合自组装单分子膜表面及制法与应用

说明书

本发明属于分子自组装的技术领域，公开了一种氨基/羧基复合自组装单分子膜表面及制法与应用。所述方法为：a、将基底物进行预处理，得到表面洁净的基底；b、将步骤a中的基底浸没在含有‑NH₂的有机化合物的溶液中，进行反应，洗涤、吹干，得到氨基化学修饰的自组装分子膜；c、将步骤b中负载有氨基化学修饰的自组装分子膜的基底浸泡在卤代烷酸与催化剂的混合溶液中进行酸化处理，取出基底，清洗浸泡，吸去盐分，吹干，得到氨基/羧基复合自组装分子膜表面。本发明无需共吸附含氨基和含羧基两种有机试剂，避免了溶液中酸碱反应；本发明制备的氨基/羧基复合SAMs表面具有不同的电荷性，对电荷敏感的蛋白吸附量有显著影响。

技术领域

本发明属于分子自组装的技术领域，涉及一种氨基/羧基复合自组装单分子膜表面及其制备方法与应用。

背景技术

自组装单分子膜(SAMs)是表面活性剂化学吸附在基底物上并自发地形成取向有序排列的二维单分子膜。由于SAMs表面结构明确，末端基团使基底表面具有特定的物理化学性质，因而化学性质可控，常作为模拟特定表面化学组成或结构的理想模型。在生物技术研究方面，SAMs是研究基质表面与生物分子相互作用的理想模型，并且复合官能团的SAMs通过定义表面组分的梯度又进一步扩大了其应用范围，更加简单灵活地控制模型表面的理化性质，也更符合生理环境中本体材料表面的复杂性。由于SAMs的制备工艺简单，只需要对基底经过去污染处理后，浸泡在硫醇溶液中一段时间就可得到稳定性强的单分子膜。因此人们常常将不同末端基团的有机溶液进行简单的混合浸泡基底就可以得到复合不同官能团SAMs表面，并且还可以通过调控溶液混合的体积比来获得不同比例复合SAMs。然而，末端基团为-NH₂和-COOH的有机溶液由于两者之间存在较强的静电作用，简单混合容易造成溶液中的酸碱反应，自组装后表面存在多层膜或相分离等缺陷。Wei-Chun Lin等(Lin W C,Lee S H,Karakachian M,et al.Physical Chemistry Chemical Physics,2009,11(29):6199-6204)通过选择不同碳链长度的–C₁₅–COOH和–C₈–NH₂竞争吸附，降低了溶液中的酸碱反应以及共吸附生成酰胺化合物的程度。然而溶液中的酸碱反应还是不能完全避免，目前涉及不同比例-NH₂/-COOH复合SAMs表面的构建中避免表面相分离及排列规整的分子膜的研究还很少。

在生物材料领域中，表面性质直接介导细胞与组织的生物应答特性，是决定材料后续植入成败的核心要素之一。由于材料表面性质特征的多样性及不同材料物化性能的差异性，传统材料难以直接分析表面性质单一因素的生物应答规律，因此所得结论并不具有普适性。利用SAMs技术构建化学官能团可设计的明确模型表面，在分子水平上研究表面化学性质的生物应答特性，为设计具有生物适配的新型医用生物材料表面提供可靠的实验依据。N.Faucheux等(Faucheux N,Schweiss R,et al.Biomaterials,2004,25(14):2721-2730)制备了不同官能团种类的SAMs表面，并比较了细胞在其黏附行为的差异。许多研究表明-NH₂和-COOH由于表面电荷的差异而引起蛋白吸附和细胞表型行为的不同响应。目前为止，不同比例-NH₂/-COOH复合SAMs表面的电荷性对蛋白吸附和细胞行为的影响研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有-NH₂和-COOH共吸附制备SAMs表面存在的不足，提供一种氨基/羧基复合自组装单分子膜表面的制备方法。本发明利用SAMs技术制备-NH₂表面，并将表面-NH₂进一步与卤代烷酸反应生成表面末端部分含有-COOH的SAMs表面。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的氨基/羧基复合自组装单分子膜表面。