高分子界面的三维粘弹性质研究

批准号:
21404044
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
龚湘君
依托单位:
学科分类:
B0309.高分子物理与高分子物理化学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
谢庆宜、戚萌、姚霁洪
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中文摘要
微尺度下高分子界面粘弹性决定着该界面的粘附和脱附行为,但其测量和表征却十分困难。在本课题中,我们计划利用瞬逝波照明技术,结合磁镊产生高强度的磁场力,控制磁性微米粒子在特定高分子固/液界面附近运动,并实时追踪其三维位置,从而获知和研究微尺度下界面的三维粘弹性质。该方法将直接给出界面粘弹性与距离及外力的关系。另外,我们将通过修饰高分子界面和使用不同的微粒,改变微粒的运动模式,以研究不同胶体和生物体在高分子界面的动态行为,为了解界面粘附和脱附行为提供依据。
英文摘要
The viscoelastic property of the polymer-modified interfaces plays key role in determining the molecule adhesion and detachment at the interfaces. However, the characterization of such interfacial viscoelasticity still remains a challenge. In this proposal, we intend to incorporate a single particle-tracking technique, so-called evanescent wave tracking, with a high-force magnetic tweezers for three dimensional (3D) tracking and manipulations of the probe magnetic beads near liquid/solid interfaces adsorbed with polymers or biomolecules. The 3D interfacial viscoelasticity and force near the surface as a function of the distance can be directly measured. As a result, the dynamic behavior of molecules near polymer-modified interfaces can be mimicked and studied by monitoring the viscoelasticity between probe beads and interfaces modified with the polymers and biomolecules. This novel approach for measuring 3D viscoelasticity at the interface will be a powerful tool for providing an insight understanding on the interfacial behaviors such as adhesion and detachment.
微尺度下高分子界面的相互作用和粘弹性决定着该界面上胶体颗粒和微生物的粘附脱附行为,但其测量和表征却十分困难。在本课题中,我们建立了一种新型的界面粘弹性测量技术,即利用瞬逝波照明技术-全内反射显微镜,结合自建的磁镊系统产生灵活可控的三维磁场力,控制磁性微米粒子在特定高分子固/液界面附近做运动,并实时追踪其三维位置,从而获知微尺度下界面的相互作用和三维粘弹性质。利用该技术,我们监测了附着有典型蛋白(刀豆球蛋白、大豆蛋白、血清蛋白、溶菌酶等)的探针粒子和表面,发现吸附后的蛋白显著改变了界面性质,引起了相互作用的显著变化;通过对温敏性微凝胶sol-gel转变过程中界面粘弹性的监测,我们发现微凝胶体系粘弹性呈现出复杂的频率、浓度和温度依赖性,这与它自身的体积排斥作用及相转变后的分子吸引作用有关。为扩展界面粘弹性的测量范围,我们进一步将磁镊系统搭载于原子力显微镜上,构筑了可测量生命机体粘弹性的界面三维粘弹性测量技术,并应用于对细菌生物被膜粘弹性的监控中,我们发现生物被膜是一类具有频率标度关系的玻璃态材料。随着生物被膜的生长,其流动性变强;而成熟时,被膜外层的粘弹性稳定,不受环境流场的影响。本课题发展的界面三维粘弹性表征技术可直接给出粘弹性与离界面距离之间的关系。基于该技术,我们系统追踪了胶体颗粒物和微生物在典型高分子界面附近的微流变性质和相互作用,进一步揭示了界面结构和动态行为的机理。
期刊论文列表
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Measuring the Surface-Surface Interactions Induced by Serum Proteins in a Physiological Environment.
DOI:10.1021/acs.langmuir.6b03420
发表时间:2016-11
期刊:Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子:--
作者:Zhaohui Wang;Chuanxin He;Xiangjun Gong;Jianqi Wang;To Ngai
通讯作者:Zhaohui Wang;Chuanxin He;Xiangjun Gong;Jianqi Wang;To Ngai
DOI:10.1116/1.4968809
发表时间:2016-12
期刊:Biointerphases
影响因子:2.1
作者:Tiansheng Gan;Xiangjun Gong;H. Schönherr;Guangzhao Zhang
通讯作者:Tiansheng Gan;Xiangjun Gong;H. Schönherr;Guangzhao Zhang
Removing the effect of blooming from potential energy measurement by employing total internal reflection microscopy integrated with video microscopy
通过采用与视频显微镜集成的全内反射显微镜消除势能测量中的光晕影响
DOI:10.1016/j.jcis.2017.05.024
发表时间:2017
期刊:Journal of Colloid and Interface Science
影响因子:9.9
作者:Cao Feng;Gong Xiangjun;He Chuanxin;Ngai To
通讯作者:Ngai To
Measurements of Long-Range Interactions between Protein: Functionalized Surfaces by Total Internal Reflection Microscopy
通过全内反射显微镜测量蛋白质之间的长程相互作用:功能化表面
DOI:10.1021/acs.langmuir.3b00090
发表时间:2015
期刊:LANGMUIR
影响因子:3.9
作者:Wang Zhaohui;Gong Xiangjun;Ngai To
通讯作者:Ngai To
基于死菌的防污材料设计及防污机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:龚湘君
- 依托单位:
大分子环境下细菌近界面相互作用的三维观测
- 批准号:21973032
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:66.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:龚湘君
- 依托单位:
数字全息显微镜的搭建及其在高分子界面粘附行为研究中的应用
- 批准号:21574046
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:龚湘君
- 依托单位:
国内基金
海外基金
