1。4。5 成膜环境的影响
成膜环境对多孔膜形态的影响:研究发现,系统环境对多孔膜成膜材料产生很大的影响。成膜环境因素如薄膜的气氛,衬底,其他的变化也会改变小孔的形状。作为一个模板,液滴沉积气氛对多孔膜的形成有重大影响,基质影响聚合物溶液扩散从而影响到最终的多孔膜形态,溶剂蒸发和温度对聚合物溶液的表面张力和溶解度都有影响。
气体环境:蜂窝状多孔膜状般的结构必须在一定的大气环境和一定的成膜材料才能形成[15]。多孔膜模板一般是在大气中形成。一般人们用水蒸气氛围形成多孔膜,也就是说,在一定的空气湿度 (> 50%)下,聚合物溶液相对更加容易形成蜂窝状结构的多孔膜,大气的湿度,确保液滴成核、生长,一般我们说,多孔膜的粒径随着大气湿度的变大而变大。
1。4。6 溶液黏度的影响
多孔膜的形貌受溶液黏度的影响,而溶液黏度取决与聚合物的分子量。 聚合物分子量越大,溶液黏度就会越大,会变得易于将水滴包裹起来,减轻水滴之间可能发生的凝并效应,从而会增大多孔膜膜结构的有序性。相反,当聚合物子量变低,聚合物溶液的黏度也会过小,在溶剂全部挥发光之前水滴完全沉入到了聚合物溶液之中,因此得到的多孔膜同样会很排列无序。由此我们可以推测,分子量合适的聚合物才能形成高度有序形貌的多孔膜膜结构。实质上,溶液黏度的具体影响是取决于聚合物分子量的不同。
1。5 呼吸图的主要实际应用
呼吸图法制备出的多孔膜有非常多的应用,比如可以作为制备出纳米阵列[13]结构的模板,用于制备具有表面增强拉曼效应的纳米材料,它有非常高的表面增强因子,并且它能提供良好的灵活性和优异的光学性能,可以对表面不规则的分析物进行分析,比如对海洋生物进行表面分析,就可以得到水中的一种污染物叫做孔雀石绿[16]的含量。这也为环境监测提供了十分方便的方法。
接下来介绍呼吸图的生物学方面上的应用。采用呼吸图法制备出的有序多孔膜在生物学上的作用是用来作为生物生长的基板,用来吸附蛋白质[15]等作用。Xu jian等人研究了以氰基丙烯酸酯(ACA) [17]作为原材料,以三氯甲烷做溶剂,采用呼吸图法制备出聚氰基丙烯酸酯有序蜂窝状多孔薄膜。并且成功首次实现将丙烯酸酯的成膜和聚合过程合在了一起,从而省略了制备聚合物的过程。接着,在制备好的氰基丙烯酸酯多孔薄膜上进行培养Hela细胞[18],而在多孔膜上的Hela细胞数要远远超过平整膜上的Hela细胞。由此我们可以得出一个结论,多孔膜上的多孔结构对生物细胞的生长有着正面促进的作用。
Martina H Stenzel[19]等人用聚吡咯两性共聚物作原料来制备出了有序多孔薄膜,并在该膜上进行培养纤维原细胞[20]。研究发现,随着生长时间的延长,在多孔膜上的细胞数目在不断增加,而在没有孔平整薄膜上生长的细胞则没有任何的增加。这也表明,以吡咯为材料的多孔薄膜对于细胞的生长有着促进的作用。
另一批科学家以孙巍等人为代表则以聚乳酸为主要成膜原料。通过添加含有PEO的辅助物质,用呼吸图法成功制备出了表面功能化聚乳酸蜂窝状的多孔的薄膜。
而天然和人造的生物材料的主要特征是纳米形貌对于各种不同生理环境的响应。比如,骨组织需要一个适当的表面形貌,来用于支持细胞的粘附,而器官的移植,尤其是需要与血液接触的材料,如血管内支架[19],则需要一定程度粗糙度,来防止生物结垢形成阻塞。因此说在组织修复和再生情况下,一个合适的拓扑表面是生物材料的基本要求 [21]。目前我们已经研究过了不同的形貌,诸如凹槽和柱子[22,23]。对于细胞行为的形态参数影响,其中包括密度,形状与大小。粗糙表面能够刺激细胞的粘附和促进细胞的分化[24]。然而,大多数上述形态需要精心和复杂的准备操作[25]。但是蜂窝结构呼吸图[24,25]成功避免了专门的机械专门设计模板,允许实现对结构特性进行控制[26]。目前我们已经广泛研究了蜂窝结构对于如肝细胞,成纤维细胞,干细胞的细胞附着影响[27,28]。在自然界,动物和植物的几个存活是受益于表面成分和微观结构对于自己的身体的协调[29,30]。众所周知,鱼类表面光滑和柔软的粘液层[31]赋予给它的皮肤以突出防污能力。