紫外交聯(lián)儀在雙層膜制備方面的應用（實驗過程解析）

實驗目的

　　以PVA為表層，PDMS 為下層構(gòu)建?種具有水響應性表面的 PVA/PDMS 雙層復合膜結(jié)構(gòu)。通過兩步旋涂法在基底上制備PVA/PDMS雙層膜。?先旋涂PDMS層并加熱固化，然后旋涂PVA與光敏劑苯甲酸鈉(NaB，?于引發(fā)紫外交聯(lián)反應)的混合溶液，并進行紫外交聯(lián)。

實驗步驟

　　PDMS層的制備：將液態(tài)的PDMS本體與固化劑按50:1的質(zhì)量比混合均勻，真空消泡后，滴加在潔凈的基底上，隨后用勻膠機在500rpm下將PDMS旋涂成厚度均勻的薄膜，旋涂時間60s。旋涂后的PDMS層在80°C下加熱5h固化。

　　PDMS表面的改性：第一步制備得到的PDMS表面具有疏水性,而PVA是一種親水性聚合物，為了增強PDMS-PVA 層間的粘附性，在旋涂PVA 層前首先通過氧氣等離子體清洗和活化PDMS表面(處理時間 45s，等離子體發(fā)生器頻率 13.56Hz，功率 30W)。氧等離子體處理生成的大量氧自由基可以增強PDMS表面的親水性，使 PVA 溶液更容易鋪展在 PDMS 表面，并提高二者界面的親和性。

　　PVA層的制備：首先將PVA與NaB按94:6的質(zhì)量比溶于80°C的去離子水配置成濃度為150mg/mL的混合溶液;然后將混合溶液滴加在經(jīng)過氧等離子體處理的PDMS表面，在1000rpm下旋涂60s成膜后，將樣品在60C下加熱1h烘干水分。

　　PVA的交聯(lián)：將充分干燥的PVA/PDMS復合薄膜用紫外交聯(lián)儀(紫外波長 254nm,能量密度~5mW/cm2)交聯(lián)2h,得到復合薄膜樣品PVA150-6/PDMS50。紫外交聯(lián)過程中，需要在交聯(lián)儀腔體內(nèi)放置無水氯化鈣以保持較低的環(huán)境濕度。

實驗結(jié)果

　　聚合物在光子的輻照下可以發(fā)生交聯(lián)，它與光引發(fā)聚合相似，是一種自由基反應。PVA在紫外光下的交聯(lián)反應由光敏劑 NaB 間接引發(fā)。如圖a，NaB首先吸收 254nm的紫外光形成自由基，形成的自由基奪取PVA鏈(M)上的叔氫原子，生成鏈自由基(M·，最后鏈自由基發(fā)生偶合形成新的連接鍵。PVA 在紫外交聯(lián)后由線型分子變?yōu)椴蝗?、不熔的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，它在交聯(lián)前后組成結(jié)構(gòu)的變化難以直接表征。因此,交聯(lián)反應的程度通過光敏劑的消耗來確定。圖b為交聯(lián)前后PVA薄膜的ATR-FTIR譜圖(NaB的含量為6wt%)，交聯(lián)前的譜圖中，薄膜在1597cm-1和1553 cm-1處存在特征吸收峰，分別對應 NaB 苯環(huán)上的C=C伸縮振動和羧酸根的不對稱伸縮振動:紫外交聯(lián)后，上述兩處NaB的特征吸收峰完全消失，證明光敏劑在交聯(lián)過程中已經(jīng)完全消耗。

紫外交聯(lián)儀

　　新芝生物 SCIENTZ03系列紫外交聯(lián)儀 是一種多用途的254nm紫外輻射系統(tǒng)，主要用于將核酸交聯(lián)固定于膜上。使用本儀器可在30-60秒之內(nèi)將核酸固定于雜交膜上，且雜交信號比傳統(tǒng)烘烤法提高5-10倍。另外，該儀器還可用于瓊脂糖凝膠中DNA的切割、RecA突變篩選、嘧啶二聚體產(chǎn)生的部分限制性內(nèi)切酶消化、UV滅菌消除PCR污染等。紫外交聯(lián)儀中配置一種紫外能量程序(Joules/cm2)，即其中的時間積分儀連續(xù)監(jiān)測紫外光的照射。紫外交聯(lián)儀當能量吸收值達到設(shè)定值時，紫外交聯(lián)儀照射將自動停止。