1. 研究目的与意义（文献综述）

在不饱和的化合物中，有三个或三个以上互相平行的P轨道形成大π键，这种体系称为共轭化合物。共轭化合物由一种或几种结构单元通过共价键连接起来的形成分子量很高的化合物即为共轭聚合物。近年来，共轭聚合物由于含有许多优点而被广泛研究用于生物应用，这些优点包括基于溶液的制备，优异的机械灵活性，良好的生物相容性，低成本以及离子和电子导电性。^[1-4]除了作为用于生物传感和神经接口的高性能有机晶体管的应用之外，共轭聚合物还被用于有机电子离子泵(OEIP)中，在偏置电压的作用下用来运输小离子以及大尺寸生物分子和药物^[5-9]，例如，西蒙等人。使用OEIP证明了神经递质向神经元细胞的精确转运，并监测了体外细胞的反应。 Tybrandt等人设计了一个10微米大小的转移通道的OEIP，并用它通过递送神经递质乙酰胆碱有效地刺激单个神经元细胞。这些结果表明，电活性OEIPs是生物系统中细胞刺激，药物递送和微环境调节的有前途的平台。与其他由光，pH，温度或多信号组合的外部刺激触发的可控释放方法相比，电压控制释放可以更精确和方便。由于OEIP工作时需要较高的电压不利于实际应用，国外最近提出了一种基于3-乙基噻吩的有机分子释放装置，与OEIP相比，它具有更简单的结构和更低的操作电压^[10]。该设备具有垂直多层结构，关键是包含一层共轭聚合物聚(3-己基噻吩)(P3HT)，用于控制分子释放。工作机制归因于由于电化学氧化和还原过程的偏压，器件中的P3HT层可以在疏水和亲水状态之间调谐。这种独特性质使得P3HT层的水溶液的渗透性可以进行切换，从而控制分子从其下面的源层释放^[11]。目前已有的研究较多关注于生物药物的运输，共轭聚合物针对不同离子类型的药物有不同的吸附/释放机制。例如对于阴离子型药物来说，通过在共轭聚合物合成过程中参杂游离型分子粒径小的阴离子即需要释放和吸附的离子，在施加负电压后使共轭聚合物发生还原反应，释放吸附的药物。而对于阳离子型的药物，则通过在共轭聚合物合成过程中添加不可移动的大粒径阴离子，以达到吸附和释放药物的功能。并且对于阳离子型药物，施加正电压使其发生氧化反应从而达到释放药物的作用^[12]。对于共轭聚合物的研究目前国内较多集中于荧光传感器的研究，对于其在生物方面的应用研究较少。而从国外的研究来看，国外的研究大都集中于如何构建一个合适的药物运输装置(drug delivery syste)，但比较少的关注不同种类共轭聚合物对于生物分子的吸附与释放，目前使用较多的是3-乙基噻吩(P3TH)以及吡咯^[13-15](PPY)。而且国外也尚未对共轭聚合物吸附生物分子的影响参数进行研究。本研究通过应用共轭聚合物在电压下的氧化还原反应研究不同类型的共轭聚合物在不同环境下的释放和吸附性能，来探究共轭聚合物对生物分子的吸附释放性能并分析影响其吸附和释放性能的变量参数。以为其他研究学者在生物领域内对共轭聚合物的研究提供一个参考。

2. 研究的基本内容与方案

通过查阅文献了解共轭聚合物的化学及物理性能，了解共轭聚合物在分子吸附释放上的已有应用及研究，在前人研究的基础上探究共轭聚合物对生物分子的吸附和释放作用以探索其在生物领域内的应用并探究电压对共轭聚合物吸附释放生物分子的影响。本次研究的目标在于探索电压对共轭聚合物吸附释放生物分子的影响，以及影响共轭聚合物吸附释放能力的各类变量参数最后探究共轭聚合物的吸附释放机理。本研究初步设置了以下几个变量参数：共轭聚合物膜厚度、电压作用时间、电压大小、溶液ph值。技术方案：1.采用磷酸氢钾和磷酸二氢钠按照不同的配比配制不同ph值的PBS溶液，将牛血清蛋白加入配制好的PBS溶液制备成BSA溶液。2.配制P3HT溶液并将其用旋涂仪涂抹在干净硅片上制备成P3HT薄膜，采用椭偏仪测量P3HT层膜厚。3.将P3HT膜浸入BSA溶液中5min使其吸附一定量的蛋白质后，取出润洗干燥制成干膜，用椭偏仪测量其吸附蛋白质层膜厚。比较不同条件下吸附的蛋白质层膜厚即可比较不同条件下P3HT对蛋白质的吸附能力如何。4.在P3HT膜吸附蛋白质的同时施加电压，制成干膜测量其吸附蛋白质的量与一般条件下制成的干膜进行比较。5.使用液体池测量其吸附蛋白质的动态曲线。6.利用AFM测量P3HT膜表面形貌7.测量P3HT膜的接触角8.对P3HT膜吸附蛋白质的机理进行探索。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：按照设计方案，通过旋涂的方式在ito玻璃表面上涂附一层共轭聚合物薄膜，并测定它的导电性能。

第7－12周：探究电刺激对共轭聚合物膜吸附和释放生物分子的影响因素，并分析其影响机理。

4. 参考文献（12篇以上）

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[10] golam faruque khan，wolfgang wernet. adsorption of proteins on electro-conductive polymer films[j]. thin solid films 300 (1997) 265-271.