基于聚合物笔印刷术的聚合物刷限域生长及多元图案制备研究

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基本信息

  • 批准号:
    21802171
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0203.表面化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Polymer brushes by surface-initiated polymerizations have been employed as a versatile approach for surface modification in areas spanning from tailoring surface and interfacial functionality, environmental engineering and biomedical engineering. Recently, patterned polymer brushes at micro/nano scales have attracted increasing interest, which allows the fundamental studies on the properties of polymer brushes and the applications in fabrication of functional surfaces. However, the growth of polymer brushes under microscale confinement and the preparation of multiplexed patterns remain to be explored. Based on polymer pen lithography (PPL), this work aims to develop new methods to pattern polymer brushes with controlled structures by performing surface-initiated polymerizations within microscale droplet reactors (<pL) generated on a surface. Moreover, we will investigate the surface-initiated polymerization under the three-dimensional spatial confinement within the microreactors. Also, the effect of the catalyst selection and concentration as well as reaction conditions will be examined. Based on the above studies to determine factors to influence the polymerization kinetics and polymer brush morphology, we will explore approaches to tune the grafting density, the height and the feature size of the patterned polymer brushes, which would finally lead to control over the three-dimensional structures. Furthermore, in combination with multiplexed PPL, we will develop techniques to produce patterned arrays of multi-component polymer brushes on the same surface in a parallel manner, realizing high-throughput fabrication of complex patterned surface with tunable structures and compositions. We anticipate this work would pave the way to the construction of multifunctional responsive surface and combinatorial chemical libraries for high-throughput screening.
作为重要的表面修饰手段,表面引发聚合生长聚合物刷在调控表界面功能、传感检测、生物医学、环境治理等领域应用价值广泛。在微纳米尺度构筑图案化聚合物刷,对研究聚合物刷性质与构建功能化表面至关重要,因而日益受到关注。然而微尺度空间限域下的表面引发聚合以及多元复杂聚合物刷图案的研究依然有限。本项目旨在利用聚合物笔印刷术限制聚合物刷在表面微液滴空间内生长,实现聚合物刷纳米结构及多元复杂图案化表面的制备与调控。在细致研究微液滴三维空间限域、催化剂种类浓度、反应体系条件等因素对微尺度聚合反应动力学与聚合物刷形貌影响的基础上,我们拟探索对聚合物刷接枝密度、厚度及图案尺寸进行有效调控的方法,最终确定控制聚合物刷三维形貌的途径。同时,我们将结合多组分聚合物笔印刷技术,开发在同一基底表面平行生长多元聚合物刷图案的方法,实现结构组成可调的复杂图案,以期最终达到多功能响应性表面及组合式高通量筛选平台的目的。

结项摘要

在不同基底表面可控构筑复杂图案化的聚合物微纳结构,构成表界面性质基础研究、化学与生物传感、光电功能器件制备以及高通量筛选与检测等领域的技术基础。本项目立足于表面微纳图案化技术开发,首先以微液滴限域聚合为特色实现了简易高效的厘米级面积聚多巴胺(PDA)精细图案化功能修饰,图案精度可至亚微米级。并且,细致研究了聚合物微图案结构的形貌调控,揭示了液滴组成与尺寸限域在PDA生长中所起的作用。以PDA为图案化模板,本项目研究了对类液体聚合物接枝表面的微图案化功能修饰,如梯度表面构筑,及响应性聚合物接枝,并利用类液体表面的微观无痕抗污特性,实现抗背景非特异性吸附蛋白检测微阵列的制备与光电功能材料的去润湿图案化。此外,项目还研究了微电极在水凝胶表面的印刷制备,并针对凝胶电解质与电极的界面问题,研究了表面微结构化水凝胶、动态自修复凝胶网络与多酚改性凝胶界面在制备高拉伸性(>100%应变)、高力学稳定(数百次应变循环)与长久耐用的凝胶离子微器件方面的应用,包括超级电容器、应变传感器等。所开发表面微纳图案化方法与凝胶改性策略具有批量化与环境友好制备多种功能材料微图案阵列与多功能柔性可穿戴微器件的潜力,可为功能表界面在材料表面改性、生物医学工程、光电微器件、柔性电子与能源材料等领域的应用提供新思路。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Recent progress in creating complex and multiplexed surface-grafted macromolecular architectures
创建复杂和多重表面接枝大分子结构的最新进展
  • DOI:
    10.1039/d0sm01043j
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Soft Matter
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Xie Zhuang;Gan Tiansheng;Fang Lvye;Zhou Xuechang.
  • 通讯作者:
    Zhou Xuechang.
High-Resolution Patterned Functionalization of Slippery "Liquid-Like" Brush Surfaces via Microdroplet-Confined Growth of Multifunctional Polydopamine Arrays
通过多功能聚多巴胺阵列的微滴限制生长对光滑的“液体状”刷表面进行高分辨率图案化功能化
  • DOI:
    10.1002/adfm.202100447
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Fang Lvye;Zhang Jinghua;Chen Yuxin;Liu Shilin;Chen Qiyuan;Ke Ao;Duan Liting;Huang Shilin;Tian Xuelin;Xie Zhuang
  • 通讯作者:
    Xie Zhuang
Skin-Inspired Surface-Microstructured Tough Hydrogel Electrolytes for Stretchable Supercapacitors
用于可拉伸超级电容器的受皮肤启发的表面微结构坚韧水凝胶电解质
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b03410
  • 发表时间:
    2019-06-19
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Fang, Lvye;Cai, Zefan;Xie, Zhuang
  • 通讯作者:
    Xie, Zhuang
Stretchable, Healable, and Degradable Soft Ionic Microdevices Based on Multifunctional Soaking-Toughened Dual-Dynamic-Network Organohydrogel Electrolytes
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-12-16
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Fang, Lvye;Zhang, Jiacheng;Xie, Zhuang
  • 通讯作者:
    Xie, Zhuang

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  • 通讯作者:
    李美丽

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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