刷子上面长刷子

一个材料科学家团队成功地制备出了双层聚合物刷——一层生长在另一层之上。他们开发出了一种通过印刷法在材料表面上直接生成聚合物混合体的简单方法。这种双层聚合物组合有很多应用,包括制备生物相容表面等。

聚合物刷由聚合物分子骨架组成,而聚合物的其他部分悬挂在骨架上,就像刷子的刷毛一样。由于其在众多领域的广泛应用,现已开发出了许多种在表面上生长聚合物刷的方法,包括控制细胞生长基片、可切换传感器以及生物分子分离等。聚合物刷往往由表面引发聚合反应法(surface-initiated polymerization, SIP)制备,该反应要求存在一个引发剂分子,并且通常发生在硅和玻璃等无机表面上,而非聚合物表面。通过微触印刷也可以制备一些聚合物刷。在后一种方法中,一种化学“墨水”会直接印刷到微型模板的反应基底上。墨水与基底表面发生反应并形成图样,该图样反映了模板本身的图样。这种方法可生成高度可控的表面图样。

来则美国杜克大学(Duke University)的Stefan Zauscher及其同事,将此反应型微触印刷的概念进一步扩展。像SIP所使用的引发剂分子一样,他们将该分子用作墨水印刷到一个附有 聚炳烯酸(poly(acrylic acid))分子薄膜之上。墨水仅在其印刷之处与羧酸基发生反应,从而在第一层聚合物刷的表面上形成了图样。该团队随后使用引发剂使另一类聚丙基丙烯酰胺(poly(N-isopropylacrylamide))进一步生长。两种聚合物刷的长度都可以通过改变原子转移自由基聚合(ATRP)反应的相关参数来调整。

这种新的组合方法比生长聚合物刷的现有方法更好,现有方法直接将引发剂印刷在表面上,而新方法使使用者得以通过改变印刷压力来控制印刷特征尺寸。科学家们相信,他们的方法可以很轻易地扩展到其他种类的聚合物,并制作单层或者双层刷(引发剂也可直接印刷到含有羧酸组的表面上,就像SIP那样,从而生成单层聚合物刷)。这种材料有很多种用途,尤其是它们很可能生物兼容。该方法开辟了制备现今和未来科技所需聚合物的可能性。

T. Chen et al., Small; DOI: 10.1002/smll.200902119.

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