上海交大多层薄膜?

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之前回答了被删掉了,不知道为啥。 这是去年十月发的文章,现在应该更成熟了。 我一直觉得这个研究组的论文和贾金锋院士的论文风格极其类似(虽然不是一个领域的)都是把模型弄得很复杂,然后计算很精确,但是实际上都没有太大的应用价值,理论值和实际值相差甚远。我猜测可能是同一个学校的老师,风格比较接近吧~ 这里我声明一点:我并不是对多孔膜这一领域了解后才写出这种评论的,而是我刚看到标题“多层薄膜”时就有了这种感觉……因为我觉得“多层”这个词太刺眼……

正文: 今天在chemistry of materials上发表了一篇关于水溶液中聚合物膜形成的文献[1]。通过控制不同温度下聚丙烯酰胺(polyacrylamide, PAM)单链之间相互作用可以在溶剂中形成准确定位的多层结构。作者认为这种多层结构可以用于药物的控制释放系统或分离材料。

如图一所示,将PAM单体溶解于水中,通入N2气消除氧气后,在玻璃器皿的内壁会形成透明的胶体溶液。当逐渐升温的过程中,部分PAM会有聚集倾向。如果升温过程控制得好的话,就可以得到一层薄的透明膜(约一百纳米厚)。经过多次重复这个过程,就可以得到数个层层叠起的薄膜。

图二为这些多层薄膜的透射电镜(transmission electron micrographs)。可以看到这些层层叠起的结构,虽然单层厚度很小,但是由于很多层叠加起来有很大的厚度。 如果将这种多层薄膜用于实际生活的话,我认为最大的可能还是作为分离材料,比如色谱柱。由于物质在液相与固相之间的传递具有定向性,有可能通过调控多层膜的厚度来调控物质的传递效率。 但是作者提出的另一个应用方向——药物的控释体系,我感觉并不像这篇文献说的那样具有很大前景。首先,这种层层叠加的结构,膜内部的结构是很复杂的,这种复杂的可能导致了传递过程的复杂化。其次,这种多层结构是在液体环境下形成的,而药物是固态颗粒,如何保证药物能在其中移动并且与膜内表面积成正比是个问题。 最后,我觉得这篇文章最大的意义在于给出了一个简单的方法去制备多层结构。以前想要得到多层结构,最常用的方法是利用溶胶凝胶法在基片上沉积多层氧化物或者羟基磷灰石[2-3]。这种方法得到的多层结构层与层之间结合力很强,难以剥离,而且原料价格昂贵。用这个方法得到了一些很有应用前景的材料,比如人工牙釉质[4]。但是这种方法比较复杂,很难在实验室小规模批量制作。而本文提到的方法则是简便易行,只要控制好工艺条件,甚至可以达到工业生产的要求。

参考文献: [1] Z.F. Xie, F. Guo*, P.J. Schmid, and G.Q. Zu, “Self-Assembly of Poly (Acrylamide) Chains into a Series of Multilayer Films in Aqueous Solution,” Chemistry of Materials, 2015, DOI:10.1021/acs.chemmater.5b02797.

[2] T. Katsuragi, C.A. Jørgensen, H. Ishikawa, E. Noguchi, and S. Uchino, “Hydroxyapatite particles as a carrier for drug delivery to oral cavity,” Journal of Pharmaceutical Sciences. 89, 6 (2000), 953–963. doi: 10.1002/(SICI)1520-6016(200006)89:63.0.CO;2-D.

[3] D.M. Binks, M.R. Lees, L.E. Marshall, and R.W. Murray, “Sol−Gel Technology: A Review of Recent Advances and Future Prospects,” Advanced Materials. 11(1999), 897-910. doi:10.1002/(SCI)(1999)11:897::::A.

[4] A.L. Pereira, I.K. Schmidt, and C.C. Lee, “Effect of Surface Modification on the Mechanical Properties and Biocompatibility of Titanium Discs with Different Roughness,” Biomedical Devices and Sensors. 3, 3 (2012), 72 – 80. doi:10.1016/j.buildiecm.2012.03.004

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