[发明专利]一种高通量制备和表征一体化的涂层结构优化方法

说明书

本发明提供一种高通量制备和表征一体化的涂层结构优化方法，涉及涂层材料优化设计技术领域。包括：在基底上沿横坐标和纵坐标对涂层的分子参数和制备参数进行连续梯度的设计；根据具体设计进行计算机指令的编写；进行皮升级别水滴微阵列的打印；不断在同一位置进行多次液滴套印以实现多种反应物的引入；对打印好的水滴微阵列进行原位紫外光引发自由基聚合反应；对涂层微阵列进行高通量的性能表征；对数涂层的浸泡稳定性，耐冲刷性能，耐磨损性能和载药能力进行定量分析和筛选，得到目标涂层结构。本发明提供的技术方案突破了现有方法对涂层性能评价筛选的局限性，提高了涂层制备和表征的规模，对满足目标性能的涂层进行快速地精细化定制设计。

技术领域

本发明属于涂层材料优化设计技术领域，具体涉及一种高通量制备和表征一体化的涂层结构优化方法。

背景技术

医用材料对患者的生存和健康起着至关重要的作用。然而，这些材料的表面很容易受到微生物的污染，微生物污染将会造成严重的交叉感染甚至是长期的疾病，这会大大增加治疗的难度并对患者的护理造成极为不利影响。预防微生物的污染已成为所有生物医学应用的最大挑战之一。在医用材料表面制备高亲水性防污涂层，可有效减轻微生物污染的伤害。因此，发现新的医用涂层材料，以及优化已知材料的性能以满足特定的要求，是非常重要的。现有研究表明，单体含量，交联程度，官能团比例等众多参数均对涂层材料的聚合状态和最终性能有显著影响，筛选如此多样化的变量和潜在可用前体化合物的组合需要耗费大量的时间和人力物力，现有技术中传统的逐个合成和评估实验难以完成。所以，涂层的发现过程仍然缓慢，其设计原则，包括结构-功能关系，往往还没有被完全的理解。目前，我们缺乏合理的、具有低成本效益的筛选涂层及其性能的平台，这限制了已知功能材料的真正潜力的释放，现有技术中对于涂层的原料、制备过程、结构等的设计探索能力差，无法快速确定涂层的最优结构。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种高通量制备和表征一体化的涂层结构优化方法，以解决现有技术中对涂层材料开发缓慢，对已知材料潜力释放不足，无法快速精确地筛选设计满足特定性能要求的材料涂层的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明实施例提供如下技术方案；

一种高通量制备和表征一体化的涂层结构优化方法，包括以下步骤：

S1：对影响涂层性能的多种分子参数和制备参数进行连续梯度的设计并进行计算机指令的编写，依据指令，在基底上进行皮升级液滴微阵列打印；

S2：对液滴微阵列进行原位的紫外光自由基聚合反应，形成配方连续梯度变化的涂层微阵列；

S3：对涂层微阵列中的典型涂层斑点进行表征，以确认打印过程液滴中成分混合度，以保证液滴中的成分充分混合；

S4：对涂层微阵列进行高通量的表征，根据涂层的实际应用背景，筛选出满足目标性能的涂层配方，实现对涂层结构的定制化，精细化设计，所述高通量的表征包括对涂层的机械稳定性进行高通量筛选、对涂层的载药能力进行高通量筛选、对涂层抵御微生物附着的能力进行高通量筛选中的一种或多种。

优选地，步骤S1中，在基底的横坐标和纵坐标上连续套印不同体积的化合物，实现对包含连续梯度的多种分子参数和制备参数的水滴微阵列的设计。

优选地，所述液滴的体积为0.8nL～400nL，1小时内可以形成1000～4000个点的水滴微阵列。

优选地，涂层的分子参数主要包含：单体的种类，多种单体之间的比例；交联剂的种类，分子量，多种交联剂之间的比例，交联剂相较于单体的质量分数；引发剂的种类，引发剂相较于反应物的质量分数。

优选地，涂层的制备参数主要包含：单体的浓度，光引发聚合的时间和光引发聚合的功率。

优选地，套印的过程是将不同的液滴按顺序滴在同一个位置，一种液滴撞击另一种液滴时会从而产生涡旋从而让液体充分混合。