溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为,在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响.根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为,解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因:(1)相比PDMS涂层,蛋白质与PEG涂层的结合能量较低,使其结合更加疏松;(2)蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障,PEG表面与水分子之间结合紧密,结合水难于脱附,造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量,不利于蛋白质的吸附.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为, 在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响. 根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为, 解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因: (1) 相比PDMS涂层, 蛋白质与PEG涂层的结合能量较低, 使其结合更加疏松; (2) 蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障, PEG表面与水分子之间结合紧密, 结合水难于脱附, 造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量, 不利于蛋白质的吸附.     

聚合物防污材料表面水化层的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了吸附在聚二甲基硅氧烷(PDMS)和接枝聚磺酸基甜菜碱甲基丙烯酸甲酯(pSBMA)改性后的防污材料膜水化层内的水分子的结构及其动力学性质, 从微观角度解释了聚合物膜具有防污性能的原因. 模拟发现: (1)紧靠聚合物膜形成的水化层是聚合物具有防污性能的关键因素, 该水化层是溶液中的粒子(包括蛋白质分子)与聚合物膜相接触时所要克服的最主要的物理能障; (2)相对PDMS聚合物膜而言, 双离子特性自组装膜(pSBMA)在氢键、静电力的共同作用下, 可以形成空间笼状水分子网结构对水分子具有更强的束缚作用并有效降低水分子的可运动性, 形成的稳定水化层使得pSBMA具有更强的阻碍蛋白质吸附的能力.     

乙醇在Mn薄膜／Rh（100）上吸附和分解的研究

应用高分辨电子能量损失谱（HREELS）和热脱附谱（TDS）,研究了Mn薄膜／Rh(100)上乙醇的吸附和分解,提出了表面吸附和分解的反应工,在300K时,蒸镀的Mn在清洁Rh(100)表面上以层层模式生长;在130－300K间,在25mLMn/Rh(100)表面上吸附20L乙醇的TDS结果与乙醇在Rh(100)表面上的结果一致在155K处,脱附出多层凝聚态吸附的乙醇;升温到255K,脱附出H2和CH4,继续升温,出现了与乙醇在R (100)表面上不一致的现象,在470K,同时出现了第2个H2和CH4的脱附峰,在500K,脱附极少量的CO;在950K附近,脱附出大量CO。     

锌电极上2-巯基吡啶自组装单层的原位表面增强拉曼光谱电化学观察

利用原位表面增强拉曼散射(SERS)技术, 观察了2-巯基吡啶在锌电极上单层吸附和脱附行为. SERS实验结果表明, 2-巯基吡啶分子主要通过巯基上的硫原子垂直吸附于锌表面. 原位SERS光谱电化学发现, 当外加电位达到－1.4 V vs. SCE时, 分子开始从表面脱附, 并伴随吸附构型变化, 在－1.6 V时发生完全脱附.     

分子氧在锐钛矿型TiO2表面的光助吸附和光助脱附

本文采用真空-质谱技术研究了紫外线照射下分子氧在锐钛矿型TiO₂表面的吸附和脱附机理。氧光助吸附后,锐钛矿表面成为活化表面。活化表面的O₂^-(分子氧在锐钛矿表面的吸附态)在1.33×10^-3Pa的真空中,在能量大于锐钛矿禁带宽度2.9eV的紫外线照射下成为分子氧脱附,氧脱附后的表面在无紫外线照射的氧气氛中对分子氧有吸附作用,该O₂^-饱和吸附量大于相同氧压下紫外线照射下O₂的饱和吸附量。在氧压和光强度相同的条件下,O₂^-吸附量与表面羟基化程度呈线性关系。     

亲和素与膜表面模型受体的相互作用

通过构建含有生物素的人工膜,运用3种不同类型的人工膜系统(脂质体、气/液界面LB膜和固体表面支撑单层膜)和相应的观测技术(如椭偏仪、衰减全反射、荧光显微镜膜天平、荧光滴定等)、对亲和素与生物素这一具有极强亲和力的系统之间的特异性相互作用进行了探讨。实验结果表明,膜表面电荷对非特异性吸附的速度有很大的影响,而对最终的蛋白吸附量影响不大;非特异性吸附可以通过二价阳离子的脱附而去除;受体蛋白质与配体间的特异性结合受到侧向空间位阻效应的制约。实验还证明模型受体的柔性是影响其与配体蛋白特异性结合的重要因素。     

聚丙烯酰吡咯作为蛋白质吸附材料的研究

近些年, 具有电活性的聚合物在生物分子吸附材料方面的应用越来越广. 而导电聚合物的前聚体化合物的合成(如带吡咯基团的聚合物)对于生物分子的吸附研究非常重要. 详细研究了牛血清白蛋白(BSA)在导电聚合物前聚体—聚丙烯酰吡咯(PAP)表面上的吸附规律. 首先, 采用自由基聚合方法合成PAP, 通过spin-coating方法将PAP涂覆到50 nm厚的金膜上, 制备出均匀聚合物薄膜. 然后, 采用傅立叶转换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对PAP的化学结构及元素构成进行了分析, 同时考察了PAP膜在不同pH值的生物缓冲液环境中的水接触角. 在详细研究了聚合物膜的化学结构和表面性质之后, 采用表面等离子体谐振仪(SPR)原位监测BSA在PAP上的吸附动力学过程, 发现其吸附行为主要受缓冲液的pH值和BSA浓度的影响. 在不同生物缓冲液环境下, 蛋白质和聚合物膜之间的各种作用力会发生变化, 最终导致蛋白质吸附行为以及吸附量的不同, 这为以后制备更加敏感的导电蛋白质芯片奠定了基础.     

乙酸在Rh(100)表面吸附和分散的HREELS和TDS研究

 用高分辨电子能量损失谱（HREELS）和热脱附谱（TDS）研究了乙酸在Rh（100）表面上的吸附和分解,提出了乙酸吸附和分解反应的模式．130K时,高暴露量的乙酸在Rh（100）表面上形成多层吸附的凝聚态乙酸．升温至290K时,部分乙酸以分子形式直接脱附,另一部分乙酸分子通过O—H键断裂形成乙酸根和氢吸附在表面上;在升温至400K的过程中,乙酸根在表面发生两个相互竞争的反应,即乙酸根分解成CO,CHx,O和H,以及乙酸根分解成CHx,H和CO2;升温至500K,只剩下CHx,O和CO吸附在表面上;600K后,表面吸附的CHx完全解离,同时表面吸附的碳原子和氧原子结合成CO脱附．     

用分子轨道理论研究NO气体在TiO2表面吸附

根据一氧化氮(NO)气体在二氧化钛(TiO)表面吸附和脱附的实验结果,揭示了气体脱附量的变化规律．利用MOPAC和GAUSSIAN分子轨道理论计算了在TiO2(110)表面上吸附NO分子的原子簇模型,电荷分布以及原子簇的能级,推断了NO在TiO(110)表面吸附的稳定性．     

预吸附氧对NO在Pt(110)表面吸附和分解的影响

 利用程序升温反应谱、X射线光电子能谱和高分辨电子能量损失谱研究了NO在清洁和预吸附氧的Pt(110)表面的吸附和分解. 在清洁的Pt(110)表面,室温下低覆盖度时NO以桥式吸附为主,高覆盖度时NO以线式吸附为主. 加热过程中部分NO(主要是桥式吸附物种)分解,生成N2和N2O. 室温下O2在Pt(110)表面发生解离吸附. Pt(110)表面预吸附氧会抑制桥式吸附NO的生成,并导致其脱附温度降低40 K. 降低脱附温度有利于桥式吸附NO的分子脱附,从而抑制分解反应. 这些结果从表面化学的角度合理地解释了铂催化剂在富氧条件下对NO分解能力的降低.     

Pt电极上CO的同位素取代吸附机理研究

本文依据偶极耦合理论和相干势近似方法,合理选择粗糙电极上吸附分子的频率分布函数、一氧化碳(CO)吸附层的结构参数以及偶极耦合作用常数,对13CO/12CO同位素取代过程记录的红外光谱进行了拟合.研究发现,只有在拟合过程中引入低频CO分子优先取代,就可成功地模拟整个同位素取代过程的红外光谱随表面吸附的13CO/12CO组分的变化,并由此提出了吸附驱动的脱附机理,COad的脱附不是热激发脱附,而是吸附到表面的CO分子为其邻近位置COad的脱附提供能量.伸缩振动频率较低的COad处于台阶或缺陷位等较开阔的位置(尽管其吸附能较高),周围有较大的空间,利于来自溶液的CO分子的吸附,因此在台阶或缺陷位优先发生同位素的取代.     

银电极上4-氨基安替比林原位表面增强拉曼光谱电化学

在银电极表面4-氨基安替比林(4-AAP)分子自组装,形成单分子膜层.应用表面增强拉曼散射(SERS)光谱原位考察不同电位下4-AAP在电极表面的吸附机理及其组装液pH值对组装分子与银作用方式的影响.依据密度泛函数(DFT)理论预测4-AAP分子振动模式及其SERS光谱归属.结果表明:在开路电位下,组装层中的4-AAP分子以N15和O3为位点,由苯环倾斜和比林环垂直的方式吸附在银表面;但随着外加电位负移,4-AAP分子的苯环趋于垂直吸附而比林环则逐渐以平行方式靠近银表面.在-0.8V电位下,4-AAP分子从银表面脱附.酸性溶液中组装,形成的4-AAP膜层以N15和O3为位点吸附于银表面,比林环倾斜而苯环直立;碱性条件下,分子的吸附位点不变,比林环呈平行取向,而苯环倾斜于银表面.     

用分子轨道理论研究NO气体在TiO2表面吸附

根据一氧化氮(NO)气体在二氧化钛(TiO₂)表面吸附和脱附的实验结果, 揭示了气体脱附量的变化规律. 利用MOPAC 和GAUSSIAN分子轨道理论计算了在TiO₂(110)表面上吸附NO分子的原子簇模型, 电荷分布以及原子簇的能级, 推断了NO在TiO₂(110)表面吸附的稳定性.     

载体材料与蛋白质的相互作用及对其构象的影响

蛋白质与载体材料间存在着疏水性、静电等相互作用力。这些作用力不仅决定了蛋白质分子在载体表面吸附的数量,也导致吸附蛋白质分子构象发生变化,引起蛋白质活性的改变。蛋白质的特性(分子量和浓度等)、载体材料的表面结构(表面化学组成和物理结构等)及溶液性质(pH和离子强度等)对蛋白质与载体材料间的相互作用产生影响。利用各种先进的分析技术对载体材料表面的蛋白质分子构象进行表征是这一研究领域的热点。本文对这一方面的最新研究进展进行综述。     

羧酸在Zn（0001）,Bi（0001）和多晶锰表面的吸附

本文用ESCA法研究了羧酸与清洁及预氧化的Zn(0001)、Bi(0001)和多晶Mn表面的反应.80 K时乙酸分子吸附于清洁的Zn(0001)表面,150K即完全脱附,不发生任何化学反应;乙酸与Zn (0001)-O表面80 K便发生反应,生成乙酸基和水,此表面水于136 K脱附.甲酸分子80 K吸附在清洁Bi(0001)表面,140 K便大部脱附;在Bi(0001)-O表面甲酸80 K便分解为表面甲酸根和水,表面水于170 K脱附,甲酸根则在428 K分解脱附.清洁的多晶Mn表面有强的亲氧性,室温下甲(乙)酸在其表面分解吸附,吸附物种为晶格氧O~(2-)、甲(乙)酸根、CH_x(C_2H_x)和已经形成了碳化锰的表面碳C_(α)~(δ-).650K(550 K)时甲(乙)酸根完全分解,Mn表面仅存O~(2-)和C~(δ-).甲(乙)酸室温下以甲(乙)酸根吸附于Mn-O表面,加热可使表面甲酸根分解.     

Rh（100表面乙醇吸附与分解的HREELS研究

利用热脱附谱和高分辨能量损失谱技术研究了乙醇在Ｒｈ（１００）表面的吸会和分解过程，结果表明，１３０时Ｒｈ（１００）面暴露乙醇，表面首先形成化学附层，随乙醇暴露增加，表面出现多层凝聚态，表面升温至１５０Ｋ，吸附乙醇从Ｒｈ（１００）表面脱附，同时部分化学吸附乙醇分子发生羟基断裂，生成表面乙氧基，进一步升谩，表面乙氧基脱氢分解，其分解的主要途径是发生甲基脱氧，β－Ｃ与表面发生作用，生成一种含氧的金属有机     

两性离子聚合物涂层的研究与应用进展

两性离子聚合物是一类整体呈电中性,在同一单体侧链上同时含有阴、阳离子基团的高分子材料,因其独特的分子结构和理化性质引起了人们广泛的关注。两性离子聚合物具有极强的水化能力,通过结合水分子可以在材料表面形成一层致密的水化层,使其成为涂层材料功能化的良好选择,在诸多领域具有潜在的应用价值。从介绍两性离子聚合物的分类及聚合物涂层的制备方法入手,进一步对两性离子聚合物在海洋防污、生物医学和膜分离技术中的应用研究进展进行论述,最后对两性离子聚合物及涂层的发展进行总结和展望。     

玻璃硅烷化处理对罗丹明6G和亚甲基蓝吸附行为的影响

利用六甲基二硅烷胺对平面玻璃光波导(高折射率透明导光薄膜介质)进行硅烷化处理, 得到水接触角大于90°的疏水表面. 然后使用时间分辨光波导分光光谱技术研究水溶液中的罗丹明6G (R6G)和亚甲基蓝(MB)分子在疏水玻璃表面的吸附行为, 并与亲水玻璃条件下测得的结果进行对比. 对利用疏水玻璃光波导测得的R6G的吸附-脱附动力学曲线进行Langmuir拟合得到了R6G的吸附速率常数, 脱附速率常数以及吸附自由能. 并且发现与亲水玻璃情况相比, 吸附速率常数增大, 脱附速率常数减小, 吸附自由能更负. 在疏水玻璃表面形成的R6G和MB吸附层的吸光度与亲水玻璃情况相比显著升高, 表明这两种分子更倾向于吸附在疏水玻璃表面. 实验结果还发现玻璃硅烷化处理能够有效抑制这两种染料分子在表面的聚合反应.     

髓鞘碱性蛋白对细胞膜脂质分子DPPC、DPPE单层膜影响机理研究

本文通过Langmuir单层膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线的测定与分析,分别对髓鞘碱性蛋白(MBP)与细胞膜中不同头部基团脂质分子二棕榈酰基磷脂胆碱(DPPC)和二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)在空气/液体界面上的相互作用过程进行了系统研究.实验结果表明:(1)当界面上脂质含量一定时,亚相中随着MBP浓度的增大,DPPC、DPPE单层膜的等温线向平均分子面积较大的方向移动;(2)在单层膜表面压力为10 mN/m时,一个MBP分子分别结合140±3个DPPC分子和100±3个DPPE分子,随着表面压力增大,当MBP分子分别与两种磷脂分子相互作用时,MBP插入到磷脂单层界面的个数逐渐减少;(3)随着蛋白质浓度的增加,脂分子形成的单层膜变得较为疏松,且MBP分子易于插入到分子头部较小的DPPE单层膜中;(4)蛋白质的存在使DPPC单层膜的表面压力逐渐减小,且蛋白质浓度越大表面压力降低越多,DPPC被MBP带入到亚相中越多;(5)对于DPPE单层膜,蛋白质通过与DPPE相互作用插入到界面膜中,引起表面压力增大,且蛋白质浓度越高,压力变化量越大.