高粘性疏水缔合水凝胶的制备及应用文献综述

 2021-10-22 21:49:46

毕业论文课题相关文献综述

1.概述

目前普通的商业胶水必须得在干燥的环境中使用,否则水分的存在会严重破坏其使用过程中的粘附效果[1]。然而在自然界中存在着这样一些海洋生物,他们分泌的蛋白质胶黏剂能够在水下牢固地粘附在各种各样的表面上,例如:贻贝可以依靠足丝将自己柔软的躯体粘附在坚硬的礁石表面上;沙塔蠕虫和石蛾的幼虫都能通过自身分泌的粘附剂将沙子和石头组装成管状的壳体结构来保护自己;藤壶能够通过次生胶将自己坚硬的外壳粘附在岩石上[2]。因为这些生物胶水具有独特的水下粘附性以及优秀的内聚力,所以近二十年来,仿生粘附材料已经成为高分子材料领域的研究热点之一[3-6]

在海洋生物粘附行为中,人们对贻贝的粘附组成以及粘附机理研究的较为深入。受贻贝超强的水下粘附能力的启发,模仿贻贝粘附行为,已经开发出多种多样的仿生粘合材料。人们已经明确了邻苯二酚基团在贻贝粘附过程中的重要作用,相继合成了一系列的含有邻苯二酚基团的仿贻贝粘附水凝胶[7]。此类粘合剂在医学等多个领域具有非常广阔的应用前景,对人类的生活产生更加积极的影响。

2.仿贻贝材料的研究

2.1贻贝粘附蛋白组成及其粘附机理

贻贝是一种常见的海洋潮间带物种,利用其自身分泌的具有湿粘附性能的蛋自牢牢地固着在礁石、船体等介质表而抵抗海水的冲刷。研究发现贻贝六种足蛋自(Mfp-1、Mfp-2、MfP-3、MfP-4、MfP-5、MfP-6)在贻贝粘附行为中起到了关键作用,其中3,4-二羟基苯丙氨酸(3,4一dilhydroxyphenyalanine,DOPA)的邻苯二酚基团是贻贝粘附蛋白具有湿粘附能力的关键[8]

贻贝通过在不同时段分泌不同的粘附蛋白,使蛋白发生不同的反应,从而实现在基体表面的超强粘附,整个过程时长小于1分钟。在贻贝粘附过程中,mefP-5首先粘附在基底表面[9],随后mefP-3中的酚羟基与基体表面的金属离子螯合从而粘在基体表面[10]。同时,在海水中的溶解氧作用下,酚羟基被氧化成多巴醌,使粘附蛋白发生交联从而固化在基底表面。尤其值得一提的是,含有半胱氨酸的mefP-6具有还原性,能将多巴醌还原为DOPA,从而维持粘附过程中的氧化还原平衡,保证贻贝持续的粘性。

2.2聚多巴胺的粘附机理研究

PDA能够在多种表面发生粘附反应,可以都归因于其能够发生类似粘附蛋白中的多巴分子上的酚羟基化学反应[11,12]在氧化剂、酶或碱性条件下,多巴上的酚羟基可以通过氧化还原反应转化为半醌自由基和邻苯醌(多巴醌)[13]。多巴醌进一步反应,有三种反应方式:自交联,多巴分子间偶联,与-SH或.NH2等基团发生Michael反应或与-NH2发生Schiff-base反应。此外,由于多巴的酚羟基有弱酸性、弱还原性,在室温的碱性条件或水环境下能够与多价金属离子形成较强的配位化合物,这是由于酚羟基在氧化成醌基过程中释放电子,从而引发金属阳离子的还原[14]

2.3防污两性离子与贻贝结合协同作用的粘附策略

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