氢键层层组装膜的荧光染色与荧光共聚焦成像

摘要

本文以广泛使用的水溶性高分子聚乙烯基吡咯烷酮(PVPON)和聚丙烯酸(PAA)制备氢键界面复合薄膜。分别使用氨基荧光素染料和罗丹明类染料对氢键复合PVPON/PAA薄膜进行化学和物理染色，并利用激光共聚焦显微镜(CLSM)研究在特殊气相环境中的氢键薄膜的形态与结构变化。其主要研究结果如下:　　 1.以广泛使用的水溶性的高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVPON)和聚丙烯酸(PAA)为构筑单元，以石英基片/硅基片为载体，利用氢键作用，采用层层组装的方法，制备了高分子复合薄膜(PVPON/PAA)n。　　 2.利用氨基荧光素与丙烯酸反应，制备荧光单体，然后产物再以1:100比例与丙烯酸单体共聚，得到荧光标记的聚丙烯酸PAA-FAM。PAA-FAM与PVPON进行层层组装，从而制备化学染色的氢键层层组装薄膜(PVPON/PAA-FAM)n。　　 3.详细研究了罗丹明类染料对氢键复合薄膜的物理染色过程。考察了不同条件对薄膜染色的影响，如pH、温度、浓度、溶剂等。　　 结果表明:　　 a)各种罗丹明系列小功能染料分子中，罗丹明B(RB)染料分子与氢键PVPON/PAA薄膜的结合能力最好，罗丹明6G和R110次之。　　 b)当RB被吸附到薄膜，其最大吸收峰位、荧光激发和发射峰均发生了红移，RB染料小分子在薄膜中的吸附浓度要远远高于其所吸附的本体溶液。这说明RB与薄膜里面的聚合物链确实发生了相互作用。　　 c)薄膜对RB染料分子的吸附具有一定的pH依赖性，pH值越高，薄膜吸附染料能力便越强，吸附速率越快。并且，在pH在2.0到3.0之间，RB染料分子与氢键PVPON/PAA薄膜有一个相互作用力增强的过程，其吸附浓度有一个急剧的增加过程。同样，pH值越高，薄膜对RB染料的脱吸附染料能力便越弱，脱吸附速率越慢，对RB染料分子的固着能力越强。　　 d)薄膜对RB染料分子的吸附具有一定的温度依赖性，随着温度的升高，薄膜对染料的吸附浓度逐渐降低。并且，在一定的温度下，薄膜对染料分子的吸附量一定。　　 e)虽然薄膜里面所吸附的染料的浓度相对于溶液中要高很多，但是RB染料分子在薄膜中，并没有以聚集体的形式出现，而主要是以单分子形式均匀分散在薄膜中。　　 f)在不同溶剂中，罗丹明B的存在形式不同。通过选用不同溶剂(如浓硫酸、磷酸、丙酮、甲醇和DMF)等来溶解RB染料，并通过观察五种溶剂对薄膜的破坏情况，发现将RB染料溶解于丙酮溶液中，可以在不破坏氢键薄膜的情况下，成功地对氢键薄膜进行染色。　　 4.将经化学染色和物理染色的薄膜分别置于不同的气相环境中，观察其形貌和结构演变。结果表明，氢键PVPON/PAA薄膜在经过在中性或碱性环境中处理后，由于聚丙烯酸的电离作用，薄膜会形成多孔结构。激光共聚焦显微镜(CLSM)的图像分析表明，多数孔洞是贯穿整个薄膜的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 层层组装技术简介

1．2．1 层层组装薄膜的构筑

1．2．2 层层组装薄膜的应用

1．2．3 层层组装薄膜研究中存在的基本问题

1．3 荧光探针技术在层层组装薄膜研究中的应用

1．3．1 监测材料的形貌结构尺寸方面的研究

1．3．2 在不同刺激响应性的胶囊药物控释方面的研究

1．3．3 在分子间作用力等基础研究领域的研究

1．4 本论文的主要研究内容和研究意义

参考文献

第二章 氢键层层组装薄膜的制备与表征

2．1 引言

2．2 实验所研究的体系及其分子式结构

2．3 基片的清洗

2．4 溶液的配置

2．5 (PVPON／PAA)n薄膜的制备及后处理

2．5．1 (PVPON／PAA)n薄膜的制备

2．5．2 (PVPON／PAA)n薄膜的后处理

2．6 (PVPON／PAA)n薄膜的表征测试方法

参考文献

第三章 氢键层层组装薄膜的荧光化学染色

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验主要原料及试剂及所使用的染料的分子结构式

3．2．2 实验所用仪器

3．2．3 氢键(PVPON／PAA)n多层薄膜的制备

3．2．4 氢键(PVPON／PAA-FAM)n多层薄膜的制备

3．3 表征与测试手段

3．3．1 紫外可见UV-Vis光谱测试

3．3．2 荧光光谱测试

3．4 结果与讨论

3．5 结论

参考文献

第四章 氢键层层薄膜的物理荧光染色

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料及试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 氢键层层组装(PVPON／PAA)n薄膜样品的制备

4．2．4 染色溶液的配置

4．2．5 (PVPON／PAA)n薄膜的物理染色

4．3 测试及表征

4．3．1 紫外可见UV-Vis光谱测试

4．3．2 荧光光谱测试

4．4 结果与讨论

4．4．1 (PVPON／PAA)n薄膜的不同染料染色依赖性

4．4．2 (PVPON／PAA)n薄膜经RB溶液染色前后光谱变化

4．4．3 (PVPON／PAA)n薄膜染色的pH值响应性

4．4．4 (PVPON／PAA)n薄膜染色的温度依赖性

4．4．5 (PVPON／PAA)n薄膜染色的浓度依赖性

4．4．6 (PVPON／PAA)n薄膜染色的溶剂依赖性

参考文献

第五章 氢键层层组装薄膜的激光共聚焦显微成像

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 薄膜的制备

5．2．2 薄膜的气相处理

5．3 表征测试手段

5．4 结果与讨论

5．5 结论

参考文献

第六章 结论

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢