纳米结构聚苯胺的制备、表征及生物医学方面的应用

论文摘要

由于表面效应、小尺寸效应和量子效应,使纳米结构的导电聚合物材料与传统聚合物材料相比,显示出更优越的性能,如:机械性、导电性、光学性、催化性和磁性等。基于神经组织对电场和电刺激敏感性,使得导电聚合物纳米材料在生物医学应用方面很有前景。本论文主要介绍了纳米结构的导电聚合物的合成方法,及其在生物医学领域的应用。研究了具有纳米结构的导电聚合物,如:纳米颗粒和纳米纤维导电聚合,作为神经电极和神经导管的涂层材料方面的应用。本论文主要包括两个方面:聚苯胺纳米结构的合成和应用性研究,共分为四章:第一章简单介绍了导电聚合物纳米结构的合成方法、机理以及纳米结构导电聚合物在生物医学方面的应用。第二章采用“界面聚合”法成功制备出了不同纳米结构的聚苯胺。实验过程中发现:苯胺单体与过硫酸铵氧化剂的摩尔浓度比是影响产物形貌的关键因素。当单体和氧化剂的摩尔浓度比为4:1时,有利于生成纳米纤维;当单体和氧化剂的摩尔比为2:1时,有利于生成纳米颗粒。反应温度和搅拌的情况也会对生成聚苯胺的纳米结构有所影响。总结出制备不同纳米结构聚苯胺的最佳条件,为其进一步作为神经电极和神经导管涂层材料提供了依据。第三章研究了不同纳米结构的聚苯胺作为视觉神经电极的涂层的应用可行性。通过“原位合成”法将具有不同纳米结构的聚苯胺沉积在了铂电极表面,电刺激1个月,并对聚苯胺涂层进行了扫描电镜(SEM),原子力显微镜(AFM),透射电镜(TEM),电导率和接触角等测试。结果表明:纳米结构的聚苯胺涂层形态分布均匀,与基底表面粘附良好,而且电导率足以满足生物医学方面的应用,具有作为神经电极涂层材料应用的潜力。第四章对聚苯胺纳米纤维用作神经导管的涂层应用的可行性进行了初步研究。通过简单浸润法在本课题组自主研制的玉米蛋白管表面沉积了聚苯胺涂层,并研究了玉米蛋白管被修饰前后的体外降解情况。结果表明:聚苯胺涂层可以增加玉米管的导电性,还可通过调节聚苯胺涂层的厚度来控制玉米管的降解速率。TEM对玉米管降解后,脱落掉的聚苯胺涂层结构进行了表征,为后期做细胞毒实验提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 导电聚合物简介
• 1.2 纳米结构的导电聚合物
• 1.3 纳米结构导电聚合物的制备
• 1.3.1 “硬模板”法
• 1.3.2 “软模板”法
• 1.3.3 无模板法
• 1.4 纳米结构的导电聚合物的应用
• 1.4.1 纳米结构的导电聚合物在神经电极方面的应用
• （1） 表观形貌
• （2） 涂层的稳定性
• （3） 生物相容性
• 1.4.2 纳米结构的导电聚合物在生物传感器方面的应用
• （1） 膜厚
• （2） 粗糙度和多孔性
• （3） 不同结构
• 1.5 本论文的选题背景和主要研究内容
• 第二章 聚苯胺纳米结构的控制生长
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器和试剂
• 2.2.2 不同纳米结构聚苯胺的合成
• 2.2.3 聚苯胺粉末的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚苯胺粉末的扫描电镜图
• 2.3.2 聚苯胺粉末的透射电镜图
• 2.3.3 合成条件对聚苯胺纳米结构的影响
• （1） 反应物浓度比
• （2） 反应温度
• （3） 搅拌与静置
• 2.4 本章小结
• 第三章 聚苯胺用作视觉神经微电极的涂层材料
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器和试剂
• 3.2.2 实验过程
• （1） 原位沉积聚苯胺纳米颗粒
• （2） 原位沉积聚苯胺纳米纤维
• （3） 电刺激下涂层稳定性实验
• 3.2.3 聚苯胺涂层的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 聚苯胺涂层的形貌
• （1） 铂电极上聚苯胺涂层的宏观形貌
• （2） 铂电极上聚苯胺涂层的微观形貌
• （3） 铂微电极上聚苯胺涂层的形貌
• 3.3.2 聚苯胺涂层的膜厚
• 3.3.3 聚苯胺涂层的表面粗糙度
• 3.3.4 聚苯胺涂层的其它方面表征
• （1） 表面电导率和粒径大小
• （2） 接触角
• 3.3.5 电刺激下聚苯胺涂层的稳定性
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚苯胺用作神经导管的涂层材料
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 玉米蛋白管的合成和涂膜
• 4.2.2 玉米蛋白管的体外降解实验
• 4.2.3 降解前后玉米管的形貌
• 4.2.4 降解后聚苯胺涂层的形貌
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 包裹涂层前后玉米管的导电率
• 4.3.2 玉米蛋白标准曲线的绘制
• 4.3.3 玉米蛋白的降解曲线
• 4.3.4 降解前后玉米蛋白的形貌
• 4.3.5 聚苯胺涂层的形貌
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢
• 硕士研究生期间论文及成果