1. 研究目的与意义（文献综述）

众所周知，世界石油资源日益减少，原油价格不断上涨，使传统的合成高分子工业的发展受到制约。同时，合成高分子材料很难生物降解，造成的环境污染日益严重^[1]。天然高分子材料较合成高分子材料具有多种独特的优势：第一，天然高分子材料是一种绿色可再生资源，符合可持续发展的需要；第二，有些天然高分子材料可以促进生物细胞的黏附、增殖、分化；第三，天然高分子材料具有良好的生物相容性、生物降解性，且降解得到的产物没有毒性；第四，天然高分子材料种类多样，性能各具特点，这些为其在多方面的应用提供了有利条件^[2] ；第五，它从自然界中动、植物以及微生物中提取，而且提取废弃之后也可以被自然界中的微生物降解^[3-4]，它们是取之不尽、用之不竭的可再生资源。但是，有些天然高分子却拥有者不可忽视的缺陷，如力学性能和抗菌性能等等。然而，天然高分子材料本身的大分子有着多种活性基团，所以我们可以用化学修饰、物理共混制备出不仅拥有者天然高分子本身优异性能还附带着添加物的其他优异性能的材料。所以我们可以利用这一点来改善天然高分子的性能缺陷，制备天然高分子复合材料。相比单一的天然高分子材料，天然高分子复合材料的抗菌效果，力学性能，导电性能都能得到较大的改善。目前，随着科学技术的不断进步，其他各类学科与天然高分子材料科学相互交叉渗透新型的天然高分子材料在生物医用材料，能源材料，废水处理，生活日用品和食品加工等领域有着巨大的发展潜力^[5-8]。

20世纪以来，微电子技术和生物技术得到了飞速发展，微电子技术为数据的采集、处理、存储和无线通信提供了前所未有的能力，而生物技术为我们打开了生物学选择性分子识别的能力、特异性催化能力以及探索生命遗传和机制的大门，但微电子技术和生物技术两者之间的结合应用较少。而两种技术的整合医学可以在医学诊断、环境分析、生命遗传、dna检测以及生物材料的人工修饰与合成方面有很大的应用^[9,10]。进入21世纪以后，人们迫切的希望能够将两种技术结合起来构筑各种新型生物材料和生物电子器件，然而目前相关生物技术与微电子技术两者之间协同结合应用仍然是充满挑战的领域^[11]。

近年来，人们发现利用电沉积技术可以将生物技术与微电子技术相结合起来，构建各种生物器件。不仅如此，通过电沉积技术还可以构建芯片实验室（lab-on-a-chip）、细菌检测器、生物燃料电池等生物电子器件，这些新出现的生物电子器件将具有巨大的发展和应用前景，将为人类的能源革命带来新的技术。电沉积是一个有吸引力的技术，在施加特定时间空间的电响应情况下能够实现刺激响应性聚合物的组装，并在金属电极上形成沉积层^[12,13]。研究表明，电沉积技术提供了一种操作简单、条件温和、快速和无溶剂化的手段来进行生物传感器等生物器件的制备，还可以通过改变电沉积条件来调控电沉积过程和沉积膜的厚度^[14,15]。并且，电沉积技术具备精确的空间时间选择性和可控性，利用该技术可以实现生物大分子在不同类型的电极表面的电沉积构建生物涂层以及生物电子器件。

量子点，又称胶体半导体纳米晶体，是一种由ii-vi族或iii-v族原子组成的纳米材料，量子点的尺寸一般在2-10 nm^[16,17]。量子点相对于有机荧光染料和荧光蛋白，其具有着独特的光学性能，例如可调节发射光谱、较强的荧光强度、较好的光稳定性等优点。如cdse-zns量子点发出的荧光与罗丹明6g的荧光相比，强度提高20倍^[18]。量子点和生物分子的结合被广泛,应用于不同的生物成像领域，例如固定细胞标记、活细胞成像及荧光检测等。wang等人通过采用微波原位法制备出了碳点/壳聚糖荧光复合物，在赋予碳点荧光性能的基础上还保留壳聚糖的成膜性能和ph刺激响应性能，该复合物可用于生物成像领域^[19]。然而目前一些常用的量子点往往含有毒性重金属cd，hg，pb等元素。这些量子点化学组成成分中的重金属元素对生物体的毒副作用,限制了这些量子点在生物领域的应用。其中不含有重金属元素的硫化锌量子点得到了广大研究者们的关注，有文献报到了硫化锌可以与壳聚糖进行共沉积，并且沉积得到的复合物具有荧光效应，而且可以通过改变实验条件制备具有不同图案的复合物^[20]。

海藻酸是褐藻细胞壁的主要组分，是一类丰富的可再生资源^[21]，海藻酸作为一种优良的具有生物相容性、无毒及可生物降解的物质，目前已被广泛应用于食品业、农业、医药工业、日用品行业等领域。海藻酸钠可以与二价阳离子产生配位作用，配位后的海藻酸钠可以与聚合物链之间进行交联。本课题将探究海藻酸钠是否可以与硫化锌量子点形成天然高分子复合膜，并且对复合膜的性质进行探究。本课题采用锌作为阳极，铂片作为阴极，以天然生物高分子与不同硫源的混合溶液（如壳聚糖、海藻酸钠等）作为电解质溶液，用电沉积的方法构建硫化锌量子点天然高分子纳米复合膜的研究，对电沉积技术进行更加深入的研究和探讨。电沉积技术具有空间时间选择性和可控性的特点，还具有操作简单、制备条件温和、快速高效的特点，而且所采用的电沉积材料具有良好的生物相容性和无毒性，这将有利于这些材料在生物医用领域的应用。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以锌片为阳极，铂片为阴极，对选用的天然生物高分子（如海藻酸钠）进行电沉积，进行制备硫化锌量子点天然高分纳米复合膜的研究。

电沉积技术研究：对电沉积控制条件（例如沉积电流、电压和沉积时间）进行对比研究，以及对电沉积膜的性能进行比较分析。

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4－8周：按照设计方案，制备硫化锌量子点天然高分子纳米复合膜。

第9－12周：硫化锌量子点天然高分子纳米复合膜复合物的应用研究，并对实验数据记录、分析及处理

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 汪怿翔,张俐娜.天然高分子材料研究进展[j]. 高分子通报, 2008, 7: 66-76.

[2] palsson b o, bhatia s n. tissue engineering[m]. toronto: pearson pentice hall, 2003: 261-269.

[3] 蒋学祥, 杨德文, 吕永兴等. 梭甲基纤维素钠应用于肝癌导管化疗的临床研究[j]. 中国肿瘤临床, 1995, 9(22): 620-623.