[发明专利]一种聚合物表面氨基修饰的方法及其表面相关性能的表征方法

说明书

本发明涉及一种聚合物表面氨基修饰的方法及其表面相关性能的表征方法，包括以下步骤：首先将聚合物基片进行表面羟基化处理，再浸入氨基修饰液中进行聚合物基片表面的自组装，取出、清洗、吹干，再进行烘烤完成固化，氨基修饰液为硅烷偶联剂与无水多元醇的复配溶液。本发明通过修饰液中多元醇溶剂优异的粘度性能与氨基硅烷偶联剂进行复配后可有效地调节氨基硅烷分子在溶剂中的扩散动力学，降低氨基硅烷分子在聚合物基片表面的自组装速率，达到氨基硅烷分子在聚合物基片表面自组装后形成薄膜厚度均匀，氨基功能性活性位点充足，重复性高，为后续聚合物基片在生物传感器，生物检测分析平台中提供重复性好，高通量的固定化平台提供了必要性前提。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种自组装方法，具体涉及一种调控聚合物基片表面氨基修饰的方法。

背景技术

随着当今高科技的飞速发展，人们已经能够将各种复杂的微纳米结构整合到多种材料基片的表面，然后对基片表面的微纳米结构进行特定的功能化修饰，实现基片表面的功能性应用的特性。例如在近几年发展较为迅速的微流控芯片应用技术领域，科学家们首先在基片表面构建出微米级的流体通道结构即微通道，通过微通道结构的设计及其微通道表面物理化学性质的调控，实现了一种高度集成化、微型化、自动化和便携化的生物化学检测分析平台，在医疗检测、体外诊断、药物筛选、基因检测、生化分析、司法鉴定、卫生检测、环境监测的监测方面具有广阔的应用前景。其中，有机聚合物由于具有低成本、易加工性、光学透明性、化学惰性、电绝缘性、可密封性和表面可修饰性在微流控芯片中作为微流控芯片的基片材料得到了广泛的应用。

目前，基于微模具的复制技术和直接加工技术已经能够很好的实现微流控芯片基片表面微通道结构的制备。然而，如何在微流控芯片基片表面赋予微通道结构特定的功能化修饰，实现微流控芯片表面对生物抗体、适配体、生物酶、核酸、受体以及全细胞的快速、特异性识别以及持久的高通量的吸附固定化提供有效反应场所等还存在一定的技术挑战。

早在1980年，Sagiv等首次报道了在玻璃或者二氧化硅基片表面化学吸附硅烷化合物，利用基片表面硅烷化合物终端暴露的氨基、环氧基以及氯基等官能团捕获生物分子。同时这类硅烷化合物的衍生物也可提供一种具有生物相容性、亲疏水或带电荷的基片表面(Sagiv,J.J.Am.Chem.Soc.1980,102,92)。其中，由3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰后的基片表面可为生物分子的固定化提供稳定的平台，且固定化密度高，可有效减少生物分子的絮凝，与抗渗生物分子的结合等特点，增强生物分析的性能。当基片表面修饰的APTES层作为超级胶水固定生物分子时，APTES也可提供中间隔层的作用，为生物分子的固定提供更大的空间自由度，获得更高的特异性功能。

目前，微流控芯片基片表面氨基官能团的修饰方法主要分为气相沉积APTES分子和液相自组装APTES分子。气相沉积法主要是将表面羟基化的基片放入充满APTES气态分子氛围的真空干燥箱中，无需额外配制修饰液，只需把纯的液态APTES溶液在真空干燥箱中气化即可；液相法则是将表面羟基化的基片浸泡在APTES分子的修饰液中，修饰液大多是含少量去离子水的APTES乙醇溶液，APTES在乙醇溶液中的体积比控制在1％-10％之间。两种方法的修饰原理一样，都是利用APTES在羟基化的基片表面发生水解，生成硅氧键，属于化学键合固定。但是，这两种方法都存在着一个共同的难点：APTES分子在基片表面的水解速度非常快，大量的APTES分子在极短的时间内因水解作用沉积到基片表面，其反应速率与温度、使用的APTES分子浓度等参数有关，但往往在几秒钟的时间内就已经可以完成大量的APTES分子的水解，使得APTES分子在基片表面的沉积反应难以控制。因此，人们很难通过这两种常规的修饰方法在聚合物基片表面得到具有对生物分子的固定化效果最优、重复性好、高通量的氨基官能团修饰。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种聚合物表面氨基修饰的方法及其表面相关性能的表征方法。