微乳液滴模板法构筑高分子自组装有序多孔膜

高分子有序多孔膜因其在多方面的科学意义和应用前景，得到了研究者的广泛关注。以水蒸气冷凝形成的有序排列水珠为模板制备规则多孔结构聚合物薄膜，开创了多孔膜制备的水滴模板方法。但是在孔结构尺度调节、多组分定位组装及孔结构和功能间的协同等方面仍然面临挑战。为了克服方法上的局限，我们在本项目中提出了微乳液滴模板方法，即：将聚合物成膜组分和各种孔修饰组分分别溶解在非/弱极性有机溶剂和水中，并将水溶液分散在高分子溶液中；把以此制备的聚合物微乳液铺展到固体基片上，控制挥发条件，得到功能组分在孔内定位组装的蜂窝状聚合物有序多孔膜。这一方法既简单方便，又能实现功能组分孔内定位组装。为此，我们拟从制备条件优化入手，从微乳液滴方法构筑蜂窝状多孔膜制备条件探索、微乳液滴法构筑蜂窝状多孔膜的形成机理和过程研究、微乳液滴法构筑蜂窝状多孔膜的功能化三个方面开展工作，以达到建立新方法、获得最佳体系和实现特定功能作用的目标。

聚合物有序多孔膜因其在化学、生物和能源材料方面的科学意义和应用前景而得到了不同领域科学家的广泛关注。在众多物理及化学制备图案化多孔膜方法中，以水滴为模板构筑有序多孔膜的优势在于方法的简便和模板易去除。然而，现有的方法在实现孔内化学修饰及多组分定位组装、孔结构和功能化协同等方面仍然面临方法上的挑战。为了克服水蒸气方法在孔修饰方面的局限性，我们提出了微乳液模板方法。在本项目中，我们将聚合物成膜组分和各种孔修饰组分分别溶解在有机相和水中，并将水溶液分散在高分子溶液中，制备高分子微乳液。当将制得的微乳液铺展到固体基片上并挥发完全后，我们得到了以聚合物为骨架，水滴稳定剂在孔内壁的有序多孔膜。由于孔功能化组分的亲水性使其只在孔内进行选择性定位组装，而不会分散在孔外。这一方法既简单方便，在获得高质量蜂窝状孔结构的同时，又能同步实现功能组分在孔内定位修饰。通过本项目的实施，我们确定了合适的聚合物和水滴稳定剂体系，优化了制备条件，弄清了微乳液滴法构筑蜂窝状多孔膜的形成机理和过程。在此基础上，我们实现了将无机多阴离子簇、蛋白和细胞同步组装到孔结构内的方法，并将其应用于孔内反应制备纳米粒子、吡咯聚合、蛋白选择性吸附和识别，以及单细胞定位组装及增殖抑制，实现了项目提出的预期目标。可以期待，本项目所获得的结果将有利于发展新的细胞载体和蛋白、细胞研究平台，用于在特定表面几何结构条件下的性质变化研究。