一种快速黏附细胞的智能纤维材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种快速黏附细胞的智能纤维材料及其制备方法与应用，所述制备方法为将表面带有羟基和氨基的功能化纤维置于含可自由基聚合的单体、引发剂、配位剂、催化剂、还原剂和溶剂的聚合溶液中反应，即得智能纤维材料。本发明专利技术结合SI

【技术实现步骤摘要】
一种快速黏附细胞的智能纤维材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及表面引发
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原子转移自由基聚合(SI
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ATRP)方法，具体涉及一种快速黏附细胞的智能纤维材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]1995年，就读于Carnegie
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Mellon大学的旅美学者王锦山博士发现了原子转移自由基聚合反应，并将其命名为Atom Transfer Radical Polymerization(ATRP)。ATRP以简单的有机卤化物为引发剂，过渡金属配合物为卤原子载体，通过氧化还原反应，在活性种与休眠种之间建立可逆的动态平衡，实现了对聚合反应的控制。经过各国学者十多年的研究，现已开发出多种ATRP反应体系，大大拓宽了ATRP的研究领域，其中，表面引发原子转移自由基聚合(SI
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ATRP)是在材料表面获得可控聚合物刷的一种有效方法。
[0003]Zhang等人(Industrial&Engineering Chemistry Research.2019,58,7107
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7119)以聚乙二醇二甲基丙烯酸乙酯为交联剂，通过SI
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ATRP在不锈钢表面接枝得到聚(2
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(二甲基氨基)甲基丙烯酸乙酯)(PDMAEMA)层，随后通过PDMAEMA链的N
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烷基化反应引入高表面密度的带正电荷季铵盐以提升不锈钢表面的防污和防腐性能。Deng等人(Microchimica Acta.2018,185,189)采用SI
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ATRP将聚3
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丙烯酰胺苯硼酸接枝到聚多巴胺包覆的磁性氧化石墨烯上，得到了一种新型的硼酸亲和材料，这种材料可以在非顺式二醇干扰下选择性捕获顺式二醇。Ma等人(Langmuir.2013,29,5631
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5637)利用SI
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ATRP制备了具有温度和pH双重响应的胶囊，这种胶囊可表现出可控的加载和释放，除了对阳离子染料罗丹明6G有较好的吸附效果之外，还可吸附阴离子染料甲基橙。此外，Ma等人(Journal of Agricultural and Food Chemistry.2013,61,12232
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12237)还将SI
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ATRP拓展到了制备热敏释放型多元素复合肥的应用中，根据环境温度，包膜元素的释放速率可控度高，渗透性强。
[0004]与其他活性聚合相比，SI
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ATRP具备聚合条件温和、工艺简单、适用的单体范围更广、分子设计能力更强等优势，但是在实际应用过程中，低价态过渡金属盐催化剂容易被氧化而难以保存，同时，过渡金属络合物用量大，在聚合过程中不消耗，残留在聚合物中容易导致聚合物老化等问题的存在进一步使得SI
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ATRP不利于工业化生产。为解决上述问题，CN 101508745 A在聚合反应过程中使用优化的Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)配伍的催化剂，以获得转化率高达90％、分子量分布范围在1.05
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1.3的聚合物。此外，由于SI
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ATRP聚合过程中，反应体系对氧气含量要求较高，电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)反应体系便应运而生，只要加入适量的还原剂，整个反应体系可借助活化剂再生电子转移机制实现高效便捷的ATRP。CN 101768227 B通过在聚合体系中加入催化剂用量的碱，一方面反应的聚合速率得到了提高，另一方面碱的加入提高了聚合反应的控制性。同时，CN 101775090 B结合铜盐和铁盐催化的AGET ATRP的各自特点，采用空气中稳定的高价态铁盐为主催化剂，催化活性高的少量铜(盐)为还原剂，通过金属间的氧化
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还原反应原位生成铁和铜双金属催化剂进行AGET ATRP聚合。
[0005]目前，用于SI
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ATRP的催化剂主要为铜盐(如：CuCl，CuBr)和铁盐(FeCl2，FeBr2)，铜盐催化的SI
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ATRP往往具有较高的反应活性，但是铜盐对微生物具有一定的细胞毒性；相比之下，铁盐毒性小，具有较好的生物相容性，但是铁盐催化的SI
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ATRP活性较低，在一定程度上限制SI
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ATRP在材料修饰以及随后的固定化细胞中的应用。因此，本专利技术提出一种改进的SI
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ATRP方法用于制备快速黏附细胞的智能纤维材料以及随后的固定化细胞多批次发酵过程。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种快速黏附细胞的智能纤维材料及其制备方法。
[0007]本专利技术还要解决的技术问题是提供所述快速黏附细胞的智能纤维材料在固定化细胞中的应用。
[0008]为了解决上述第一个技术问题，本专利技术公开了一种快速黏附细胞的智能纤维材料的制备方法，将表面带有羟基和氨基的功能化纤维置于含可自由基聚合的单体、引发剂、配位剂、催化剂、还原剂和溶剂的聚合溶液中进行表面引发
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原子转移自由基聚合(SI
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ATRP)反应，即得智能纤维材料；在一些实施例中，所述制备方法为将表面带有羟基和氨基的功能化纤维先与引发剂反应，得到表面接枝引发剂的功能化棉纤维；再将表面接枝引发剂的功能化棉纤维置于含可自由基聚合的单体、配位剂、催化剂、还原剂和溶剂的聚合溶液中进行表面引发
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原子转移自由基聚合(SI
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ATRP)反应，即得智能纤维材料。
[0009]其中，所述功能化纤维为将纤维裁剪成3cm*3cm大小，通过对纤维进行预处理，即得功能化纤维；所述功能化纤维的预处理方式包括但不限于3
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羟酪胺、儿茶酚乙胺、4
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(2
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乙胺基)苯
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1,2
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二酚、硅烷偶联剂。
[0010]其中，所述纤维为天然棉纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、硼纤维、胶原纤维、陶瓷纤维和醋酸纤维中的任意一种或几种组合。
[0011]其中，所述可自由基聚合的单体的用量为0.5～2g/g功能化纤维，所述功能化纤维与聚合溶液用量比为0.5～10g/100mL。
[0012]其中，所述可自由基聚合的单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N
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异丙基丙烯酰胺、异丁烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸钠和N
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羟甲基丙烯酰胺中的任意一种或几种组合。
[0013]其中，所述自由基聚合的单体、引发剂、配位剂、催化剂和还原剂的摩尔比为(100～1000)：1：(0.5～2)：(0.5～2)：(0.1～10)。
[0014]其中，所述引发剂包括但不限于2
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溴异丁酰溴和/或2
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溴异丁酰乙酯。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速黏附细胞的智能纤维材料的制备方法，其特征在于，将表面带有羟基和氨基的功能化纤维置于含可自由基聚合的单体、引发剂、配位剂、催化剂、还原剂和溶剂的聚合溶液中反应，即得智能纤维材料；其中，所述表面带有羟基和氨基的功能化纤维为将天然棉纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、硼纤维、胶原纤维、陶瓷纤维和醋酸纤维中的任意一种或几种组合进行预处理所得；其中，所述可自由基聚合的单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N
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异丙基丙烯酰胺、异丁烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸钠和N
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羟甲基丙烯酰胺中的任意一种或几种组合。2.根据权利要求1所述智能纤维材料的制备方法，其特征在于，所述可自由基聚合的单体的用量为0.5～2g/g功能化纤维。3.根据权利要求1所述智能纤维材料的制备方法，其特征在于，所述自由基聚合的单体、引发剂、配位剂、催化剂和还原剂的摩尔比为(100～1000)：1：(0.5～2)：(0.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：应汉杰，沙宇，庄伟，陈勇，朱晨杰，柳东，杨朋朋，吴菁岚，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：