[發明專利]利用酶生物催化制備仿生超疏水性表面的方法

無效

• 申請號: 200710156917.0
• 申請日: 2007-11-20
• 公開（公告）號: CN101177495A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 徐建平;李非凡;計劍;沈家驄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08J7/16
• 分類號: C08J7/16;C08L67/00;C08L23/00;C08L27/06;C08L33/26;C08L77/00;C12S13/00;C08K3/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種利用酶生物催化制備仿生超疏水性表面的方法，所屬技術領域為材料、生物、物理、化學等學科的交叉學科領域。

背景技術

漫潤性是固體表面個重要的物理化學性質，當固體的表面與水的接觸角大于150度時，人們稱其為超疏水材料。超疏水材料在工農業生產和人們的日常生活中都有著極其廣闊的應用前景，它可以用來防雪、防雨、自清潔、抗氧化以及防止電流傳導及用作微流體器件等。

有些植物，如荷葉、芋頭葉和稻草葉等，具有超疏水性能力和白凈能力，這種能力被稱為荷葉效應。荷葉效應產生的表面超疏水性現象為人們構建超疏水表面提供了仿生學的啟示，研究發現，其表面疏水性現象是由微觀結構和化學組成決定的，其中表面微米與納米相結合的粗糙表面結構對超疏水性起到重要的作用。受此現象啟示，國內外有許多研究者通過在固體材料表面上構建同時具有微米結構和納米結構，進而獲得固體表面超疏水性質。中國專利公開號1415800公開了一種超疏水、自潔凈納米結構表面紙。他們在普通紙張表面，應用硅膠，乙酸乙酯和香蕉水，制備一層超疏水、白潔凈的納米結構表面層。中國專利公開號1379128采用化學氣相沉積法，得到具有陣列結構的膜，然后依次用熱的濃硫酸，大量的超純水及含有疏水試劑的醇溶液處理，再熱處理可得到超雙疏膜。CN1613565A公開了一種超疏水微細結構表面的制備方法，采用濕化學法在玻璃或硅片表面制備出氧化鋅結構微細表面，然后采用分子自組裝進行表面修飾后可得超疏水表面。

以上所述的目前常用的方法普遍采用化學方法，工藝復雜，大量使用有機溶劑，污染環境，成本較高。在微流體設備、抗菌涂層、生物分子診斷和檢測、生物傳感器等領域中的應用受到很大的限制。如何使用綠色、無污染、簡單可控、易行的方法制備出穩定的超疏水性表面就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用酶生物催化制備仿生超疏水性表面的方法。

包括如下步驟：

1)1重量份金屬鹽，0.1～100重量份檸檬酸鈉以及100～50000重量份水，加熱到20～200℃，反應0.1～10hr，得到穩定均勻分散的金屬納米粒子溶液；

2)配制濃度為0.01～10mg/ml的表面改性劑溶液，將基底材料浸入到該溶液中，在10～50℃下進行表面接枝反應0.1～10小時，獲得表面含功能基團的基底材料；

3)將1g上述表面含功能基團的基底材料置于0.1～100ml上述金屬納米粒子溶液中，在20～100℃下反應0.5～10hr，得到金屬納米粒子接枝的基底材料；

4)1重量份的上述金屬納米粒子接枝的基底材料、1重量份酶催化劑、100～10000酶催化劑的底物和100～10000重量份金屬鹽置于1000～50000重量份水中，在10～40℃下反應0.5～10hr，得到金屬納米粒子催化長大的基底材料；

5)將上述金屬納米粒子催化長大的基底材料表面置于濃度為0.01～1M的疏水化試劑中，在10～40℃下反應0.5～10hr，得到超疏水表面。

所述的金屬鹽選自氯金酸、氯鉑酸、硝酸銀、硝酸銅、氯化銅、氯化鎘、硝酸鎘或氯化鈀。

所述的表面改性劑選自乙二胺、丙三胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二醇、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、1，2-丁二胺、1，3-丁二胺、丁三胺、胺丙基三氯硅烷、巰丙基三氯硅烷、胺丙基二甲基氯硅烷、巰丙基二甲基氯硅烷、巰基乙胺或聚乙烯亞胺。

所述的基底材料選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸與聚乙醇酸的共聚物、聚己內酯、聚乙烯、聚丙稀、聚氯乙烯、聚丙稀腈、尼龍-66、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、硅片或聚二甲基硅氧烷。

所述的酶催化劑選自葡萄糖氧化酶、洛胺酸酶、乙醇脫氫酶、磷酸酯酶或激酶。

所述的疏水化試劑選自十八硫醇、十六硫醇、十二硫醇、十八胺、十六胺、十二胺、十八烷基三氯硅烷、十八烷基二甲基氯硅烷或十八烷基甲基二氯硅烷。

本發明所提供的利用酶生物催化制備仿生超疏水性表面的方法，綠色環保，簡單易行，可控性強，所得表面具有優良的超疏水性質，在微流體設備、抗菌涂層、生物分子診斷和檢測、生物傳感器等領域中有著巨大的應用前景。

本發明的優點是：

1、酶生物催化制備仿生超疏水性表面的方法，在水環境中進行，不使用有機溶劑，不污染環境；

2、酶生物催化制備仿生超疏水性表面的方法，通過酶催化劑控制納米粒子催化長大的程度，可控性強；

3、酶生物催化制備仿生超疏水性表面的方法，對基底材料無要求，適用范圍廣泛；

具體實施方式