[发明专利]绿光诱导控制的亲水/疏水智能表面材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种绿光诱导控制的亲水/疏水智能表面材料及其制备方法和应用，通过静电纺丝技术，利用聚己内酯制备纳米纤维，实现大比表面积材料的制备；然后在双氧水/硫酸铜的作用下，将多巴胺聚合涂覆于纳米纤维表面；最后通过一步化学反应，将给体‑受体斯坦豪斯加合物结构制备于纳米纤维表面，形成绿光敏感的智能表面。本发明制备对长波长光敏感的智能表面材料，实现材料表面亲水/疏水性可以被长波长光控制，解放传统智能表面材料只能被紫外光控制的限制，拓展光敏感智能表面在生物领域应用的潜力。

技术领域

本发明属于光敏感材料技术领域，具体涉及一种绿光诱导控制的亲水/疏水智能表面材料及其制备方法和应用。

背景技术

光作为一种非接触式的外界刺激，被广泛用于控制化学过程与材料性能。光敏感材料是由光敏感分子组成的，其关键性质可被外界刺激光精确地、高效地、清洁地进行控制，是智能材料的重要组成部分。光敏感分子是光敏感材料的基础。然而，目前所存在的大部分光敏感分子，如偶氮苯、螺吡喃、二芳烯等都仅对紫外光响应，这在极大程度上限制了光敏感材料的应用范围，尤其在生物应用领域。紫外光的两大劣势限制了相关材料在生物材料上的应用：其一，紫外光会造成DNA碱基对的错误结合，从而引起基因变异；其二，紫外光对皮肤的穿透性弱，这使得光化学反应难以在深层组织发生。另外，紫外光由于能量高会造成材料表面光敏感分子的漂白。

因此，开发一种对长波长光响应的智能表面材料是非常重要的。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术的紫外光的使用限制了材料在生物领域上的应用以及造成材料表面光敏感分子的漂白的问题，提供一种绿光诱导控制的亲水/疏水智能表面材料及其制备方法和应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种绿光诱导控制的亲水/疏水智能表面材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.以聚己内酯为基材，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，通过静电纺丝制备纳米纤维基材；

S2.将多巴胺涂覆在S1步骤所得纳米纤维基材表面，得到多巴胺涂覆的聚己内酯纳米纤维；

S3.将电子受体的水溶液与糠醛在20-25℃反应2-3h得到给体-受体斯坦豪斯加合物的预产物；

S4.将S2步骤所得多巴胺涂覆的聚己内酯纳米纤维浸泡在S3步骤所得给体-受体斯坦豪斯加合物的预产物的正己烷溶液中，加热至20-25℃并保持8-10h，即得。

给体-受体斯坦豪斯加合物分子主要有两种状态，分别是线状(linear)与环状(cyclic)，linear给体-受体斯坦豪斯加合物为中性，且在绿光作用下可迅速转变为cyclic给体-受体斯坦豪斯加合物，而cyclic给体-受体斯坦豪斯加合物由于其内盐形式显示出了极强的分子极性。于是，总体来说，linear给体-受体斯坦豪斯加合物为疏水的，而cyclic给体-受体斯坦豪斯加合物为亲水的。

聚己内酯是一种可降解的、具有良好生物相容性的聚合物。利用静电纺丝技术可将聚己内酯纺成直径在纳米级的纤维，可获得巨大的比表面积。聚己内酯纳米纤维本身表面难以进行改性，通过涂覆多巴胺(聚合涂覆)将氨基引入聚己内酯表面，并进一步用于表面给体-受体斯坦豪斯加合物结构的制备。

多巴胺本身也是一种存在于生物体内的分子，于是整个材料的生物相容性能优异。且可以实现绿光控制的亲水/疏水改变。

本发明通过静电纺丝技术，利用聚己内酯制备纳米纤维，实现大比表面积材料的制备；然后在双氧水/硫酸铜的作用下，将多巴胺聚合涂覆于纳米纤维基材表面；再通过一步化学反应，将给体-受体斯坦豪斯加合物结构制备于纳米纤维基材表面，形成对长波长光(可见光或近红外光)敏感的智能表面。

进一步地，S1步骤中聚己内酯的浓度为10-14wt％。