[学位] 扫描电化学显微镜在高分子水凝胶形貌和性能表征方面的新应用 杜晓静(

[学位] 扫描电化学显微镜在高分子水凝胶形貌和性能表征方面的新应用 杜晓静 (杜晓静.) 收录： 学位论文库 摘要： 高分子水凝胶是一类具有三维网络结构、可吸收大量水分但不溶于水的大分子聚集体，其良好的生物相容性和独特的结构使其应用于组织工程和材料科学等多个领域。其中，微孔阵列水凝胶、自愈合水凝胶和磁性水凝胶是分别用于细胞培养、组织工程支架和靶向治疗、药物载体和生化分析等领域的三种功能性高分子水凝胶材料。在这些材料的应用过程中，由于水凝胶材料自身的结构和化学性质对其功能会产生直接的影响，目前功能水凝胶材料的研究热点是水凝胶结构的不断优化和具有新功能和性质的水凝胶材料的研发。水凝胶材料一般在水溶液中且具有软弹特性，常用于表征水凝胶结构和化学性质的手段（如扫描电子显微镜、荧光显微镜等）存在不可逆、非原位和产生损伤等问题，因此发展能够原位、无损、可逆地表征水凝胶结构和化学性质的技术手段对功能性水凝胶材料十分重要。扫描电化学显微镜（SECM）是一种应用微米级电极为探针，通过记录电解质溶液中物质的氧化或还原电流得到基底物质的表面形貌和化学信息的新型电化学表征技术，具有可在水溶液中原位表征样品形貌和化学信息、高的时空分辨率以及可提供样品三维信息的优点。基于SECM的这些优点，它在对高分子水凝胶材料的形貌和性质进行原位、无损表征方面显示出应用的可行性。 本论文应用SECM分别对微孔阵列水凝胶、自愈合水凝胶和磁性水凝胶三种功能性高分子水凝胶材料的形貌和性质进行了研究：（一）应用SECM对由光掩模法和模板法制备的含不同孔径和不同孔深的微孔阵列聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）水凝胶的形貌和表面氧气通透性进行了表征和研究，得到微孔阵列PEGDMA水凝胶表面的二维（2D）和三维形貌（3D）以及氧气在不同孔径、不同孔深的微孔阵列PEGDMA水凝胶表面的通透性参数；（二）应用SECM实时跟踪了Dex-l-PEG水凝胶的自愈合过程，得到了Dex-l-PEG水凝胶自愈合过程的2D和3D信息，推导出了Dex-l-PEG水凝胶在不同愈合时间的自愈合效率，完成了对Dex-l-PEG水凝胶自愈合过程的定量分析；（三）应用SECM对负载不同形貌的Fe3O4纳米粒子的聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸钠（PNaAMPS）磁性水凝胶对H2O2的催化活性进行了研究，发现不同形貌的Fe3O4纳米粒子对H2O2的催化性能由大到小依次为：纳米棒状＞　纳米针状　＞　纳米八面体。通过以上研究证明了SECM在高分子水凝胶表征方面应用的可行性和优势，并进一步拓宽了SECM在生物材料领域的应用。 学位类型： 理学硕士 导师： 陈咏梅 年份： 2014 语种： 中文