离子轰击在旧机器的影响是很容易观察到黑暗的聚乙烯。黑暗的颜色对应于表面的碳化层聚乙烯和随离子影响。黑暗的颜色仍然是洗后改性聚乙烯表面与水、缓冲和有机溶剂甲苯、乙醇和丙酮。拉曼光谱和紫外可见光谱研究了碳化。gydF4y2Ba

修改后的表层的台光谱显示峰值是解释为纯碳结构的振动模式,不显示任何行归因于聚乙烯大分子的振动(图gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba)。现货聚焦激光束的拉曼光谱仪大约是10gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米,比聚乙烯的改性层的厚度(70海里)。碳线的强度明显高于聚乙烯的强度线因为观察到共振喇曼效应的激光波长是共鸣地吸收碳的电子结构。频谱是由个人安装高斯函数最大值为1587厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和1350厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。这些线是解释为gydF4y2Ba EgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 振动(“G”达到1587厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 振动(“D”高峰在1350厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})的石墨结构gydF4y2Ba 73年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 74年gydF4y2Ba]。使用已知的相关性的拉曼峰强度的比值gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba(D) /gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba(G)和D G峰值位置的特征尺寸石墨结构域(gydF4y2Ba 75年gydF4y2Ba),发现碳化层由纳米特征尺寸的石墨岛1。gydF4y2Ba

碳化程度的定量分析可以从聚乙烯薄膜的紫外可见光谱中提取。未经处理的聚乙烯的短的波长的吸收不到250海里。PIII-treated聚乙烯薄膜的紫外可见透射光谱显示广泛的吸收(图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)和一个肩膀,逐步转移到红色和增加强度随着离子的影响增加。gydF4y2Ba

这些变化的吸光度可以从两个不同的观点。吸光度是由不饱和碳结构包括浓缩芳香环和多烯组。增加共轭不饱和碳结构的区域的大小会导致红移的吸收,因此观察到的红移,增加吸收的强度表明,有一个逐步增加的不饱和浓度的大小和一个共轭结构的增加影响机器治疗。例如,吸光度的肩膀聚乙烯1600秒的PIII治疗后观察到2.5gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米波长,对应于大岛屿组成的共轭芳香环安排在graphite-like structures-nanographite岛屿。使用Woodward-Fieser规则[gydF4y2Ba 76年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 77年gydF4y2Ba),2.5纳米波长的吸光度对应于石墨岛包含大约40共轭芳香环,大小约为1.5 nm,特征。这个值与1纳米大小的石墨岛从拉曼光谱估计。gydF4y2Ba

吸光度的变化对应于减少之间的差距能源带对应于价电子和传导电子。著名的Tauc公式可以用来计算能源缺口离子束注入聚合物,所示(gydF4y2Ba 38gydF4y2Ba]。随着机器影响能量从3 eV未经处理的聚乙烯差距缩小到0.6 eV聚乙烯治疗1600秒。gydF4y2Ba

未配对电子的出现与自由基在改性聚乙烯中观察到电子自旋共振(ESR)谱如图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba。未经处理的聚乙烯薄膜包含一个未配对电子的浓度较低。自由基在收到可以生成聚合物的环境因素如光、温度和氧物种(臭氧、过氧化氢和氧分子兴奋)以及被困后剩余残余自由基聚合过程。未经处理的样品的ESR强度如图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba对应于自然的自由基浓度的大块样品50gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米厚度。gydF4y2Ba

的主要贡献ESR谱处理样品归因于70纳米的薄表面改性层厚度。允许的聚乙烯薄膜厚度的差异(50gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米)和改性层(70海里),观察到的ESR信号增加PIII-treated样本对应一个10倍160倍gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba倍PIII-treated表层中自由基浓度比未经处理的材料。ESR谱的强度下降缓慢的存储时间样品在室温下,显示未配对电子重组由于自由基反应。gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba ggydF4y2Ba因素(0.0028)的ESR信号PIII-treated聚乙烯是接近的gydF4y2Ba ggydF4y2Ba自由电子的因素(0.0025)和对应gydF4y2Ba ggydF4y2Ba因素未配对的自由电子在石墨结构异于寻常(gydF4y2Ba 78年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 82年gydF4y2Ba]。初始位置的电子可以在石墨结构的边缘。通常,在室温条件下未配对电子有短暂的生命时间由于高的活动。对于PIII-treated聚乙烯、自由基的储蓄是由于delocalisation不成对电子的gydF4y2Ba πgydF4y2Ba电子的石墨结构,自由基没有终止的可能性氢,氧,或其他活性粒子放置在石墨岛附近。芳香环gydF4y2Ba πgydF4y2Ba这些未配对电子电子稳定。gydF4y2Ba

的红外光谱ATR光谱处理聚乙烯显示显著变化后的表层PIII治疗(图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba)。广泛的连续乐队从1700年到700厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},解释为振动在无序碳化层,PIII治疗后出现。这个乐队的强度随着时间而增长的旧机器治疗。振动模式的碳化层有非常广泛的频率分布。个人碳结构的振动状态对应不解决。gydF4y2Ba

一些狭窄的振动线相关的新结构中观察到的光谱处理样品。这些线在该地区的1750 - 1600厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}对应于gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O)振动羰基、羧基、醛、内酯和酯组gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba C)不饱和碳氢化合物碎片和芳香环的振动。狭窄的峰值在921、907和887厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}对应于乙烯、乙烯叉和2 -亚乙烯基组,分别观察。该地区广泛的线3600 - 3200厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}对应于gydF4y2Ba νgydF4y2Ba(OH)振动的羟基、羧基和过氧化氢组。gydF4y2Ba

这些旧机器治疗引起的光谱变化观察作为附加功能叠加在未改性聚乙烯大分子的强烈的振动光谱,包括不对称和对称的弹性振动gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (碳氢键)在2917年和2860厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},在ch弯曲振动gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba——组gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 在1462厘米(碳氢键)gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和chgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba分支组织在1375厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},出平面振动gydF4y2Ba γgydF4y2Ba 在720/730厘米(碳氢键)gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}紧身上衣。线的强度与未改性聚乙烯大分子高于行新引入的强度组。强度对应的不同改性层厚度的比值(70 nm)和红外光谱ATR的深度分析(700 - 400 nm,取决于波数)。gydF4y2Ba

线对应的含氧组(CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O和哦)表明PIII-modified的氧化层发生接触后治疗聚乙烯样品在空气中。等离子体中残留的氧气室预计不超过10的分压gydF4y2Ba^{−5gydF4y2Ba}托。因此,氧并入改性聚乙烯结构可能发生速度10gydF4y2Ba^{−7gydF4y2Ba}在空气等离子体室比时间更少。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba显示了ATR-IR谱nonoxidized PIII-treated前的表面原位观察样品与空气的接触。这些光谱表明,聚乙烯的改性层不包含任何含氧组治疗后当样品暴露在空气中,相同的光谱样本显示了gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O)和gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (OH)的含氧组。我们得出这样的结论:含氧组出现在表层与空气反应的结果,而不是等离子体室中残留的氧气。gydF4y2Ba

含氧的强度组行后随时间修改。例如,由于羰基吸收振动的依赖在1712厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}存储时间机器后呈现在图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba。规范化的吸光度gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O)线随时间的存储在空气中。这意味着,表层的羰基化合物的浓度随时间增长。羰基的饱和度取决于离子浓度影响(旧机器时间)。最大浓度观测值次PIII治疗(80秒),对应于一个离子影响的10gydF4y2Ba^15gydF4y2Ba离子/厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。同样的效果时观察PIII-treated聚苯乙烯氧化在这样一个离子影响最大,它提供了最高水平的高分子破坏但不完全碳化表层(gydF4y2Ba 43gydF4y2Ba]。这意味着主要氧化产生的自由基的相互作用的结果与大气中的氧气破坏大分子链。碳化的外观结构降低自由基的氧化由于水平稳定gydF4y2Ba πgydF4y2Ba正如上面所讨论的电子云。gydF4y2Ba

暴露在氧气的氧化过程但不接触水。存储PIII-treated聚乙烯储存在水动力学显示相同的含氧浓度曲线组改性聚乙烯样品存储在空气中。存储在水中不会引起任何增加哦;例如,的依赖gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (OH)在3400厘米线吸光度gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}波数呈现在图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba。样本被机器,并立即放入gydF4y2Ba μgydF4y2BaQ-water。空气之间的曝光时间机器室的通风空气和放置在水中2 - 3分钟。这是一个相对较短的时间相比,有些日子的过程的动力学。氧化在水中发生由于氧气溶解在水中。样本光谱测量之前一直在水里。从水样本保存在空气和光谱的测量。表层的水完全蒸发后聚乙烯(3小时)gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (OH)吸光度点躺在空气氧化动力学的曲线一样。最大的位置和形状的线是相似的样本存储在空气和水。这意味着存储在水中不改变水的存在的氧化动力学和在氧化不发挥作用。相同相似的氧化动力学观察使用gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O)振动。gydF4y2Ba

化学结构的变化所观察到的XPS谱。未经处理的聚乙烯有单线态的光谱gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 线和低密集gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 线(0.1%碳强度)显示下聚乙烯表面的氧化环境因素如光,大气中的氧气和宇宙射线(图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba)。旧机器的治疗后,频谱显示gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 多重态线。这些线的拟合了不同峰值的新债券,如切断,CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O,碳氮,CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba N-O N, NgydF4y2Ba =gydF4y2Ba o .氧气(图的外观gydF4y2Ba 9(一个)gydF4y2Ba)在高浓度(元素总量的10%)是一致的新的含氧组红外光谱观察到光谱PIII-treated聚乙烯和与先前的结果(gydF4y2Ba 43gydF4y2Ba]。氮在聚乙烯PIII与氮离子可以解释捕获的植入氮离子在改性层。氮(元素)总额的2%聚乙烯与氩离子PIII后(图gydF4y2Ba 9 (b)gydF4y2Ba)只能解释为改性聚乙烯的反应与大气氮样品在空气中暴露后治疗。gydF4y2Ba

在聚乙烯表层结构转换后,机器可以解释为自由基反应。有大量文献讨论自由基反应聚乙烯造成不同类型的辐射包括离子束注入、紫外线,VUV,电子束辐照、x射线辐照[gydF4y2Ba 83年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 85年gydF4y2Ba]。的例子反应引起的离子(gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba )所示(计划gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)。这些反应包括自由基(R•)由离子。gydF4y2Ba

方案表明,初始聚乙烯结构变得丰富双键组,凝芳环,交联,无定形碳。在非常高的将转化为高交联非晶碳结构。gydF4y2Ba

治疗表面的暴露大气后,氧化反应可能会效仿,这样那些所示(计划gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

稳定的含氧集团如羰基、羧基、醛、羟基、酯、醚。gydF4y2Ba

治疗表面的暴露大气后,与multiradicals大气氮的反应可能会效仿,这样那些所示(计划gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

含sp碳结构gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和spgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba杂交、含氧组和不饱和碳碳键在大分子中观察到的红外光谱和拉曼光谱如上所示。一些自由基仍然活跃在修改后的表层即使长时间储存后机器治疗。改性聚乙烯表面的化学结构解释了其反应在许多不同的化学反应。gydF4y2Ba

聚乙烯与干硬后机器变成了变形后的表面使用光学显微镜观察和使用AFM扫描模式(图gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba)。横向波的周期gydF4y2Ba 2.3gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0.2gydF4y2Ba μgydF4y2Bam和波的峰间振幅gydF4y2Ba 0.35gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0.05gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。假设干硬后是正弦,聚乙烯的有效表面积增加gydF4y2Ba 1。2gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0.1gydF4y2Ba *在旧机器。干硬后结构的原因可能是内部应力引起的表面碳化层,脱水过程和交联。所有的这些过程减少修改层的体积。干硬后可能受到的方向残余应力产生在滚动的聚乙烯薄膜。在我们的实验中,修改后的层是70海里,远低于未改性PE层,这样放松的内部压力适应修改后的层。gydF4y2Ba

未经处理的聚乙烯表面是疏水性,水滴在未经处理的聚乙烯表面的润湿角高于90°摄氏度。机器后立即治疗,水接触角变得很低,接近24°摄氏度,非常亲水(图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba)。相同的润湿角急剧变化是观察甲酰胺,methyleneiodide和甘油滴。总表面能增加从24到67 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(图gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba)。极地的贡献和总表面能色散地区是不同的。极地的一部分表面能明显增加从4 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba44 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。分散的部分不会改变从20 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba22 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

润湿角和表面能的PIII-modified聚乙烯与治疗后储存时间不稳定。水接触角增加到60 - 70°摄氏度后2周的存储时间。总能量减少到44 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,极地表面能减少到14 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。分散的部分表面能稍有增加到30 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

表面能的增加是由于化学转换改性聚乙烯表面,特别是,高能的外观极组。等离子体处理后观察到相同的增加,电子和紫外线gydF4y2Ba γgydF4y2Ba-射线(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 46gydF4y2Ba]。观察到的表面能下降后存储修改后的材料可能有相同的起源相似的表面能降低等离子体聚合或等离子治疗后观察到聚合物表面(gydF4y2Ba 86年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 87年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

疏水性的表面能降低和恢复时间的等离子体聚合物已归因于爬行或扩散表面的聚合物链和高能表面官能团的旋转回聚合物体积(gydF4y2Ba 47gydF4y2Ba]。表面能量从而减少和疏水性增加。然而,PIII-treated表层扩散的聚合物链的图片应该阻碍爬行的交联密度与高度碳化结构出现高影响后修改。gydF4y2Ba

旋转的解释高能表面官能团的聚合物表面极性媒体像水一样没有观察到在我们的例子中PIII-treated聚乙烯。虽然接触角降低从60岁到51°- 70°度浸在水里,我们的红外光谱数据(图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba)显示,这是通过吸收相关的水而不是高能源集团的旋转。-哦组的浓度明显增加在接触水,然后逐渐减少了。水分子留在PIII-modified层比所需时间从表面蒸发滴水。这可能是与吸收的水分子含氧组和自由基,这将导致水分子扩散缓慢从修改后的表层。完成后把水分子作为证据的减少哦线强度、水接触角增加再次56°。因此,高润湿性的复苏暴露在水中可以解释下扩散水浸后的改性层和低接触角是由于强烈的表层水水相互作用的贡献。gydF4y2Ba

疏水复苏的另一个可能的解释可能是通过外源碳和碳氢化合物的吸附活化表面在大气暴露(gydF4y2Ba 48gydF4y2Ba]。润湿性的变化在这个研究是可重复的,尽管变量的性质不受控制的实验室氛围和FTIR-ATR谱线没有任何明显的增长归因于表面吸附的碳氢化合物。除此之外,水润湿角的衰变是相同的空气和真空下10gydF4y2Ba^{−5gydF4y2Ba}托的压力。在最后一种情况下,外源碳和碳氢化合物的吸附活化表面是排除或减少。因此,衰变的吸附机制可以被排除在外。gydF4y2Ba

我们相信,表面能的变化观察到随着时间存储修改后与化学改性聚乙烯的表面的变化。这些转换的字符和动力学特征的复杂和取决于一系列的反应不同的反应。macrokinetics可能应用于模拟这些转换。这些放松过程可能安装使用指数函数对应于一阶反应。指数函数拟合总,极地组件的表面能和协议实验数据与理论曲线之间被发现(图gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba)。的拟合曲线是一个biexponential函数形式gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba σgydF4y2Ba =gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba (gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba tgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba +gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba (gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba tgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba +gydF4y2Ba σgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 衰减的特征时间,gydF4y2Ba σgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba 是修改后的聚乙烯的表面能无限的存储时间后,和(gydF4y2Ba ∑gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba +gydF4y2Ba σgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba )值是改性聚乙烯的表面能PIII后立即治疗。拟合实验后点,极坐标方程和分散的部分表面能给出如下:gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 分散gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 7.5gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba (gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 5000年gydF4y2Ba )gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba (gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 60gydF4y2Ba )gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 31日gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 乔丹gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 分散gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba (gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 60000年gydF4y2Ba )gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba (gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 50gydF4y2Ba )gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 乔丹gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 在几分钟内。特征表明,改性聚乙烯的润湿性是稳定PIII治疗后3 - 4天。总表面能后立即PIII治疗67 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba与极地组件46 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。后的表面能无限的存储时间(35 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba4 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba极地组件)是不一样的未经处理的聚乙烯表面的值(23.8 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba3.7 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba极地组件)。表面能的变化主要取决于极地组件。的色散分量表面能保持20 - 30 MJ / m的范围gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba未经处理和改性聚乙烯的表面。gydF4y2Ba

总表面能后立即PIII治疗(67 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)远高于一般报道的平衡性质的聚合物表面显示总能量不超过45 - 50 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba 88年gydF4y2Ba]。有两种可能的高表面能的来源:新引入含氧极性基团和自由基。考试的文献表明,表面能量高达67 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba不能被解释为新的极性集团,我们观察的报道。表面能量报道含羰基集团都有表面能量低于50 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba 88年gydF4y2Ba),例如,有机玻璃与高浓度的CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O组织骨干(49 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba),与芳香环和羰基化合物聚碳酸酯骨干(46.7 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba),polyetherester酮PEEK与醚、酯、芳环组的骨干(46 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)。氢化和氧化表面的金刚石和石墨的表面能量47 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和65.8 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba分别已报告(gydF4y2Ba 89年gydF4y2Ba]。低表面能观察到的富勒烯没有未配对电子的表面(48.1 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba 90年gydF4y2Ba)和碳氮化物(51.9 - -41.9 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba 91年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

碳结构的表面能像石墨和金刚石是敏感的表面悬挂键。碳结构的表面能终止与未配对电子报告4000 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba1000 MJ / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba 92年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 93年gydF4y2Ba]。这么高的表面能来自表层中自由基的存在。我们不希望这样的高覆盖率的表面改性聚乙烯的自由电子与自由基相关组织;然而,高表面能表明PIII治疗结果的产生大量的自由基在刚处理聚合物表面。自由基的存在和消失在修改后的聚乙烯表面变化的极地组件表面的能量,而不是分散的组件,如预期的强极性自由非耦合电子的静电相互作用。gydF4y2Ba

因此,我们建议,大多数润湿性的变化和PIII-modified聚乙烯的表面能是由自由基的顶层是润湿液体接触。残余差异在未经处理的表面能和PIII-modified聚乙烯后长时间存储与稳定组完成后出现的自由基反应。gydF4y2Ba

上述结果表明,PIII-treated表面已经发生了翻天覆地的变化。表面变得丰富与极性分子间的相互作用;化学组如羟基、羰基、羧基、醛、酯、醚、碳不饱和组、芳香凝聚结构和自由基的数量改变表层的化学活性;表面形态的变化给更高的有效表面积。gydF4y2Ba

未经处理的聚乙烯表面在孵化期间缓冲溶液与合高度蛋白质分子。孵化聚乙烯表面的红外光谱ATR谱减法后的光谱聚乙烯孵化在缓冲溶液蛋白质显示特征线3300厘米的存在gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}酰胺的1650厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}我和1540厘米的酰胺gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}酰胺二世的强烈吸收相关蛋白分子的振动模式(图gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba)。PIII-modified聚乙烯孵化的蛋白质溶液的光谱显示了相同的行。然而,PIII-treated表面的蛋白质谱线的光谱更强烈的未经处理的聚乙烯样品。我们已经开发出一种正常化过程的定量测量的附加量蛋白质使用所有三酰胺。gydF4y2Ba

蛋白线的强度明显低于振动行底层的聚乙烯。这是一致的蛋白质层薄比红外光束的穿透深度。因此,强度聚乙烯线可以作为内部规范化标准蛋白质谱。根据Bouger-Lambert-Beer法律,一个吸光度(gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba )红外透射光谱gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba =gydF4y2Ba εgydF4y2Ba ·gydF4y2Ba CgydF4y2Ba ·gydF4y2Ba hgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 是一个吸收浓度组,gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 层的厚度,gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 消光系数,可以分析结构效应浓度的变化gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 的组。在ATR光谱,红外光束的深度渗透到一个样本立即毗邻晶体gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba hgydF4y2Ba =gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ngydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba θgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 红外光束的深度渗透到样品,gydF4y2Ba ngydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 是ATR的折光指数比水晶和示例,λ是红外光束的波长。一个有效的连接蛋白gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 可以计算使用gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba =gydF4y2Ba ∑gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 在gydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba )gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba (gydF4y2Ba CgydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba (酰胺gydF4y2Ba _我gydF4y2Ba)的吸光度gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 酰胺,gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba (CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)是ch的吸光度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba——伸展振动2917厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在1462厘米或弯曲振动行gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 是正常化系数比酰胺-gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba /酰胺我消光系数乘以穿透深度的比值的红外光束酰胺-gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba波数和酰胺我波数。连接蛋白的数量PIII-modified聚乙烯与未经处理的聚乙烯相比大约增加了一倍。在我们之前的实验中也观察到同样的差异与聚苯乙烯(gydF4y2Ba 41gydF4y2Ba),聚四氟乙烯(gydF4y2Ba 40gydF4y2Ba和尼龙gydF4y2Ba 42gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

蛋白质的存在也观察到XPS谱。XPS谱PIII-treated聚乙烯表面有无附加合蛋白质给出数据gydF4y2Ba (14日)gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 14 (d)gydF4y2Ba。孵化后的样品在蛋白质溶液冲洗gydF4y2Ba μgydF4y2BaQ-water干,放置在真空室的XPS谱仪。XPS谱中记录gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 地区。合蛋白单层预计不会高于7 - 9海里;因此x射线光束会穿透蛋白层,进入聚合物表面即使聚合物是完全由蛋白质层。因此,光谱显示蛋白质层峰以及不同比例的聚合物表面的山峰。XPS谱减法的聚合物表面将谱的蛋白质层。gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 碳排放峰值PIII-treated聚乙烯的表面(图gydF4y2Ba (14日)gydF4y2Ba)是一个多重态由于含氧和氮含量团体的存在。的gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 高峰在285 eV长尾的高能一边主峰。PIII-treated聚乙烯与附合的光谱显示清晰可见的肩膀在286.7和288.3 eV。拟合分析的尾巴是有问题的,因为不同的含氧和氮含量高可变性的团体PIII-treated表层。然而,减法过程可以给分离蛋白质谱与286.7和288.3 eV山峰归因于碳氮和C = O组。相同的山峰中观察到的XPS谱合准备厚层在硅片衬底。gydF4y2Ba

未经处理的聚乙烯的XPS谱不显示氮(gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba )线而PIII-treated聚乙烯含有少量的氮和氮峰(图gydF4y2Ba 14 (b)gydF4y2Ba)。这种氮峰的存在可以解释为自由基反应后与从空气中吸收氮和氮植入机器治疗。合蛋白质的附件给一个额外的峰值400.3 eV的顶部gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 机器处理的聚乙烯的峰值。减法揭示了蛋白质gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 峰,如图gydF4y2Ba 14 (b)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

氧气gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 峰值出现在聚乙烯的XPS谱只有PIII治疗后的结果表面的氧化层在空气中。峰值由两个独立的山峰在切断氧气和C = O债券(图gydF4y2Ba 14 (c)gydF4y2Ba)。合蛋白表面的存在增加的强度gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 峰合含有氧气。减去光谱也显示峰在531.85和533.05 eV归因于氧气切断和C = O债券分别为合。gydF4y2Ba

加压法存在的氨基酸半胱氨酸和Methylcysteine合蛋白质引起的gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba pgydF4y2Ba XPS谱的峰值PIII-treated聚乙烯与附合(图gydF4y2Ba 14 (d)gydF4y2Ba)。合蛋白包含10个半胱氨酸和7 Methylcysteine残留造成17个硫原子合分子之一。合分子的结构允许的硫原子%计算为0.54。合分子的XPS谱PIII-treated聚乙烯表面上显示0.16计算的硫原子%的相对比例gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 峰值强度的总和gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 峰值强度。这个结果是一致的,因为XPS谱仪的x射线穿透更深的样品比合的最大厚度可用单层(合分子的最长尺寸是7海里)。样品的XPS谱没有合附件没有显示gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 峰值高于噪音水平(±0.04%)。gydF4y2Ba

附合蛋白质的数量难以确定元素的强度gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 峰值。蛋白质峰重叠PIII-treated聚乙烯的山峰。XPS分析的穿透深度接近蛋白质层的厚度和减去光谱不能用于减去聚乙烯峰值。的gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 区域可用于分析没有硫在聚乙烯,然而硫原子的浓度和相应的强度gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 峰值较低的蛋白质并给出定量的测量精度有限。这些结果后,我们用XPS表面蛋白质的定性分析只是额外的支持红外光谱的结果。gydF4y2Ba

连接蛋白的构象是重要的知识理解蛋白质分子的活动和其功能的生物系统。附合蛋白治疗烃聚合物材料不保护其天然构象(gydF4y2Ba 94年gydF4y2Ba]。我们已经调查了连接蛋白的构象PIII-treated聚乙烯使用红外光谱中的酰胺我线ATR光谱。gydF4y2Ba

合酰胺我地区的光谱分析对干散货合蛋白质锗晶体,并附合蛋白质PIII-treated聚乙烯表面。大部分层被选为控制,因为没有与任何衬底相互作用的蛋白质分子。酰胺I和II的光谱区域的蛋白质PIII-treated聚乙烯相似的频谱在同一地区大部分通用晶体层。最大的位置,线的宽度和形状保持不变,当蛋白质共价结合。gydF4y2Ba

详细的分析是通过拟合酰胺我地区使用单独的山峰。这些单独的山峰描述蛋白质分子的存在不同的结构:gydF4y2Ba αgydF4y2Ba螺旋,gydF4y2Ba βgydF4y2Ba表和随机链。个人构象的蛋白质的特点是这种结构的独特的浓度。构象的改变导致了这些结构的相对浓度的变化。gydF4y2Ba

第一次近似确定个别峰值的数量和位置,测量的二阶导光谱使用傅里叶变换和反褶积进行评估和解释借助文献[gydF4y2Ba 95年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 97年gydF4y2Ba]。一个简单的无约束拟合过程中提取多个组件和组件的位置和宽度不满意是不确定。拟合过程因此由约束个人的宽度和位置山峰一个狭窄的范围。拟合的结果呈现在图gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba。1683厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和1676厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}行是解释为振动的地区gydF4y2Ba βgydF4y2Ba转,1661和1649厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}行是归因于振动gydF4y2Ba αgydF4y2Ba螺旋线,1636厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}是由于随机结构和线在1623厘米吗gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}解释为振动在吗gydF4y2Ba βgydF4y2Ba表。使用(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba),蛋白质链结构的相对浓度从各个峰的强度计算。gydF4y2Ba

拟合结果后,合蛋白质在散装干层由49%的gydF4y2Ba αgydF4y2Ba螺旋线,23%gydF4y2Ba βgydF4y2Ba结果,17%的随机结构,和11%的gydF4y2Ba βgydF4y2Ba表。这个结构是在协议与参考数据的50%gydF4y2Ba αgydF4y2Ba螺旋线的合从x射线衍射晶体形式的确定gydF4y2Ba 98年gydF4y2Ba)和30 - 40%gydF4y2Ba αgydF4y2Ba螺旋线的合PBS缓冲溶液(gydF4y2Ba 97年gydF4y2Ba]。附加层的光谱的强度明显低于大部分蛋白层,但噪音水平仍低足以让有用的拟合结果。附加在一个未经处理的表面有45%的蛋白质gydF4y2Ba αgydF4y2Ba螺旋线,19%gydF4y2Ba βgydF4y2Ba结果,14%和17%的随机结构gydF4y2Ba βgydF4y2Ba表。连接蛋白的构象PIII-treated表面被发现由43%gydF4y2Ba αgydF4y2Ba螺旋线,23%gydF4y2Ba βgydF4y2Ba结果,随机结构14%,12%gydF4y2Ba βgydF4y2Ba表。这些值接近的值合蛋白质层。因此,我们得出这样的结论:合蛋白质的构象在共价结合单层PIII-treated聚乙烯表面仍然是类似于一个批量层。gydF4y2Ba

附加的蛋白质是活跃在催化过氧化氢的分解反应。卟啉环的活动是由交互与钙离子与过氧化氢分子的活性中心。当改变了蛋白质的构象,蛋白质的活动。因此,蛋白质的分析活动可以作为一个简单的测试合在本土的构象。gydF4y2Ba

合的活性可以检测三甲和abt化验。分析分子改变通过与氧离子反应,这来自于催化地分解过氧化氢。的变化测定分子量化使用的颜色解决方案由紫外可见光谱的光密度。分解反应的速率取决于活性蛋白质分子的浓度的解决方案。试验溶液的光密度因此可以用作测量蛋白质的活动。在高浓度的过氧化氢的情况下,反应的速率遵循第一——(顺序依赖蛋白质分子的浓度:gydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba dgydF4y2Ba CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba PgydF4y2Ba ·gydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 是彩色的浓度测定产品的分子,gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 是活性蛋白质附着在表面的浓度。gydF4y2Ba

三甲的光学密度的解决方案,治疗和PIII-treated聚乙烯与连接蛋白都沉浸在图gydF4y2Ba (16日)gydF4y2Ba。免费的蛋白质在溶液中被监测,发现小以便所有分析色彩的变化是由表面附着蛋白质引起的。零催化活性的聚乙烯改性前后不连接蛋白也被证实。gydF4y2Ba

比较的活动分子在溶液中与附在表面,在溶液中蛋白质的活性进行了测试与分析。在溶液中浓度被稀释的准备一个已知数量的蛋白质对应80 ng /厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在完全覆盖表面的蛋白质(gydF4y2Ba 41gydF4y2Ba]。在稀释过程中,玻璃容器都被BSA的墙壁,以防止损失的蛋白质由于附件合的玻璃墙。gydF4y2Ba

曲线的测定反应动力学的连接蛋白的2低于未经处理的聚乙烯是一个因素连接蛋白PIII-treated聚乙烯。因此,PIII-treated表面活性蛋白的数量是2的因素高于蛋白质在未经处理的表面。这种差异对应总量的差异蛋白质附着在表面的红外光谱证实了ATR光谱。gydF4y2Ba

稀释溶液中的蛋白质的动力学曲线高于PIII-treated表面附着蛋白。因为合聚合物表面形成单层,活性蛋白质的数量接近的总蛋白量实验误差内附修改后的表面上。之间的区别的活性稀释溶液中的蛋白质和蛋白质附着在表面的位阻可以解释分析分子在获得蛋白质的活性中心。聚合物表面一侧的存在和蛋白质分子表面的致密堆积导致空间位阻。包装上的密度的影响活动如图gydF4y2Ba 16 (b)gydF4y2Ba情节的蛋白质活动作为一个功能的附加以ATR红外光谱。的饱和曲线显示了这个位阻影响分析。gydF4y2Ba

连接蛋白可以删除从未经处理的聚乙烯表面有足够时间的洗涤缓冲溶液。洗的动力学是呈现在图gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba和破坏的概率是由分子间相互作用的蛋白质和表面。的活动连接蛋白质的数量成正比。gydF4y2Ba

连接蛋白从一个未经处理的聚乙烯表面可以更快被洗涤剂洗涤。洗涤剂dodecylsulfate钠(SDS),特里同X100,渐变20被用于洗涤。这些洗涤剂是公认有效的清洁剂洗蛋白质从不同的表面(gydF4y2Ba 99年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba One hundred.gydF4y2Ba]。由于存在极性和非极性化学组洗涤剂分子,这些洗涤剂提供大量的强相互作用的蛋白质和蛋白质分子之间的分子间的相互作用和聚乙烯表面。一旦被打破的交互,蛋白质分子冲走。这个过程在一个未经处理的聚乙烯表面观察到蛋白质在红外光谱谱峰的消失和损失的活动后的蛋白质在洗涤剂洗涤。gydF4y2Ba

自的一部分蛋白质附着在PIII-treated聚乙烯可以洗缓冲区,这部分的蛋白质不是共价成键。然而,一些蛋白质仍然附在PIII-treated聚乙烯表面甚至很长一段时间后清洗。相同数量的蛋白质仍在PIII-treated在SDS洗涤后,特里同X100,渐变20洗涤剂。这些蛋白质分子不能冲走,因为强大的蛋白质分子之间的相互作用和PIII-modified表面。如此强烈的交互作用不能提供的物理分子间的相互作用,但可以解释为蛋白质分子间化学键的形成和表面。这些化学键不能打破这些洗涤剂即使长时间清洗。gydF4y2Ba

之前的研究已经证实,附件的蛋白质pH值取决于它的环境(缓冲)gydF4y2Ba 54gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 101年gydF4y2Ba]。合的pH值影响附件测试实验。的蛋白质缓冲溶液与不同的pH值在治疗和PIII-treated聚乙烯表面附着。连接蛋白的数量是由红外光谱测量ATR光谱和被发现不取决于缓冲区的pH值为治疗和治疗聚乙烯如图gydF4y2Ba (18日)gydF4y2Ba。共价结合蛋白质的数量在SDS洗涤剂清洗后也用红外光谱ATR光谱,发现不取决于浸泡溶液的pH值在pH8 pH6范围。gydF4y2Ba

一般而言,离子化合物的添加到缓冲缓冲区的离子力变化和可以改变蛋白质的吸收到表面沉浸在缓冲区(gydF4y2Ba 54gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 101年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 102年gydF4y2Ba]。添加氯化钠的影响上合蛋白质附件进行了测试实验。蛋白质与不同浓度的氯化钠溶液在治疗和PIII-treated聚乙烯表面。连接的数量和共价键的蛋白质并不依赖于盐浓度在0到1更易与范围,通过红外光谱ATR光谱(图所示gydF4y2Ba 18 (b)gydF4y2Ba)。相同的结果观察不同浓度的毫克(哦)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba添加剂合解决方案。gydF4y2Ba

浓度依赖性的附合在处理和未经处理的聚乙烯缓冲后隔夜孵化(图所示gydF4y2Ba 18 (c)gydF4y2Ba)。在低浓度区域(10毫克/毫升),附加的蛋白质在未经处理的聚乙烯随蛋白质浓度。这可以解释为概率的增加蛋白质与聚乙烯表面接触。在该地区的高浓度(从10毫克/毫升的蛋白质),连接蛋白的数量在未经处理的聚乙烯不依赖于蛋白质浓度的解决方案。PIII-treated表面蛋白连接的数量高于附加在未经处理的聚乙烯为所有应用浓度和不依赖于溶液中的蛋白质的浓度。gydF4y2Ba

在洗涤剂洗涤后,蛋白质附着在未经处理的聚乙烯的数量明显减少,为所有应用在溶液中蛋白质的浓度保持不变。量的蛋白质附着在PIII-treated聚乙烯不会改变(在误差棒和谐)与低浓度蛋白质在洗涤剂洗涤后的解决方案(10 mg / L)。浓度较高的解决方案(从10 mg / L),附加一些蛋白质PIII-modified表面被水冲走。然而,PIII-treated表面共价的蛋白质的数量仍然是独立的蛋白质溶液的浓度。因此,蛋白质的附件的表面和PIII-treated表现不同。gydF4y2Ba

合连接的催化活性与其特定的构象。构象变化的影响(展开)附件过程展开分析了合之前附件。合的演变是在缓冲溶液煮沸30分钟之后,所有活动被毁。后,蛋白质附着在PIII-treated和未经处理的聚乙烯表面。附件的数量和共价结合活性蛋白被发现相似的活性蛋白。因此,合蛋白质的构象不扮演角色在附件过程中未经处理或PIII-treated聚乙烯表面。gydF4y2Ba

PIII-treatment连接蛋白量的增加与时间和显示饱和度(图gydF4y2Ba 18日(d)gydF4y2Ba)。共价结合蛋白质的数量增加而PIII治疗的时间也显示饱和。自由基浓度的增加在同一范围的PIII治疗时间。一个完美的连接蛋白的量之间的相关性测量自由基浓度并不是观察,因为测量自由基浓度包括自由基大量的聚乙烯。只有表面自由基附件过程中是有效的。这种差异在两种类型的角色的激进分子已经饱和的影响蛋白质数量比饱和的自由基浓度。的饱和量的蛋白质共价结合达到大约10gydF4y2Ba^15gydF4y2Ba离子/厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba离子束的影响。gydF4y2Ba

附加一个蛋白质的能力与化学键PIII-treated聚乙烯后仍长时间。探讨机器的老化效应治疗,聚乙烯样本处理和存储在实验室条件下(黑暗在一个封闭的容器,稳定的温度23°C和70%相对湿度)两年了。刚做好的机器表面附着蛋白质的数量略高于老年人PIII-treated表面(表gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)。共价键的蛋白质的数量在2岁的PIII-treated聚乙烯表面和新治疗面误差线内是相同的。连同蛋白质附件,ATR红外光谱谱和表面能的PIII-treated样品没有显示显著变化在两年的存储稳定后第一个月后机器治疗。因此,蛋白质的表面仍然活跃的共价连接至少两年后的存储。gydF4y2Ba

在本节中,我们分析以前解释的附件的蛋白质在表面处理的离子,电子,或电离辐射。如果附件的蛋白质PIII-treated表面是由化学键,形成的蛋白质分子和表面活性组之间在孵化的聚合物在蛋白质溶液处理,表面活动可以被人为地将积极组织引入模拟表层在合成的高分子膜。孵化条件不是特定如上所述;因此,反应(或反应)必须意识到简单。这意味着修改层的组织必须足够积极参加化学反应的蛋白质在正常情况下浸泡。未经处理的聚乙烯不提供化学键,活动组在聚乙烯表面出现修改,因此分析新组出现后机器可以用于创建模拟活动表层蛋白质附件。gydF4y2Ba

调查小组负责蛋白质附件,修改后的聚乙烯表面模拟通过引入选择化学活跃群体。能够很好的证明,含氧集团如羰基、羧基、醛、羟基可以与蛋白质分子的化学键(gydF4y2Ba 54gydF4y2Ba]。如上所述,PIII-modified层聚乙烯含有大量的含氧组表现为自由基反应的结果与大气中的氧气接触后治疗样品在空气中。这种活跃的团体的存在被认为是文学的原因改性聚乙烯表面的附着力强环氧和聚氨酯粘合剂。环氧树脂和异氰酸酯组之间的反应负责胶粘剂与羧基和羟基的改性聚乙烯(gydF4y2Ba 71年gydF4y2Ba在界面区域。类似的反应可以预期负责蛋白质共价附件。gydF4y2Ba

羟基,羧基和醛组在聚乙烯表面后机器会产生潜在的赖氨酸的胺组之间的反应,这些含氧组:gydF4y2Ba (7)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 哦gydF4y2Ba +gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba n蛋白gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba NH-ProteingydF4y2Ba +gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 羧基gydF4y2Ba +gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba n蛋白gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 有限公司gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba NH-ProteingydF4y2Ba +gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 寇gydF4y2Ba +gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba n蛋白gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CH = n蛋白gydF4y2Ba +gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba

这些反应是用于将合绑定到特定化合物的生物技术工具(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 54gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 95年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 102年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

羧基的反应更可能是由于更高的活性羧基与胺的活性羟基或醛组胺。可以介绍了聚合物表面羧基通过copolymerisation反应没有任何需要聚乙烯的辐射损伤。证明使用carboxyl-amine反应蛋白质固定的概念,我们有意引入活性羧基组为聚乙烯。gydF4y2Ba

乙烯的共聚物,以17 wt % methacrilyc酸浓度的甲基丙烯酸单体被用作模型表面。MMA浓度对应的理论密度1每14个亚甲基羧基组的共聚物。样本型热板之间由聚四氟乙烯共聚物颗粒的电影。成型后,共聚物的表面处理乙醇、丙酮和水。残留的浓度聚四氟乙烯共聚物表面的大分子成型后被ATR-FTIR光谱监测,发现是无法觉察的。的比例gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O)gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1690厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}羧基和gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2917厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}的聚乙烯吸光度被发现取决于溶剂(乙醇、丙酮和水)治疗后成型。羧基的亲水性溶剂导致更高浓度组在表层观察到更高的强度gydF4y2Ba νgydF4y2Ba (CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba O)线比新鲜模压或疏水溶剂处理后(表gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba)。然而,即使在治疗后的疏水性溶剂甲苯、塑造影片的表层仍然含有羧基组,虽然有些降低浓度。的活性羧基组测试证实了与氢氧化钠反应导致钠羧化物的外观1574厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。因此,表面的羧基型电影是活跃的。聚乙烯的表面引入羧基团体变得稍微亲水,水接触角下降从90°收到聚乙烯共聚物88°。gydF4y2Ba

活化的聚乙烯样品浸泡在蛋白质溶液如上所述,通过红外光谱测试ATR谱和蛋白质的活动。附合分子表面上的数量与羧基组低于未经处理的聚乙烯表面上。与洗涤剂洗涤后,合分子的数量低于未经处理的聚乙烯的水平下降。因此,存在活性羧基组共聚物不提供合的共价连接。gydF4y2Ba

含氧集团的影响最小化PIII-treated样品可以意识到在一个实验,让一个蛋白质附着在表面上从来没有接触空气后机器治疗。实现这个实验,蛋白质的解决方案是放置在一个真空室称为“化学真空室,“隔离但连接,等离子体处理室和本室注入压力下降到20托当水开始沸腾。化学室然后用氮排放到大气压力。抽水和发泄的过程是重复5次。然后用蛋白质溶液容器被关闭和化学真空室抽到10gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}毫托。gydF4y2Ba

聚乙烯的PIII-treated样本从等离子体的化学室真空室10gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}毫托臂机械手的通过。然后从等离子体化学室被隔离室,与纯氮排放到真空部分(20毫托)或760托和蛋白质溶液的容器是打开进入化学室。样品沉浸在蛋白质溶液浸泡过夜。之后,美国商会是发泄,打开空气和洗涤过程去除松散蛋白质应用。由于排斥新鲜的氧气治疗PIII-treated样品直到蛋白质,含氧集团浓度预计将明显低于正常过程中样品暴露在空气中后PIII治疗(见部分gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )和自由基的浓度将更高。gydF4y2Ba

的连接蛋白部分真空(20毫托的氮)在氮气气氛(760托)被发现高达PIII-treated样品暴露在空气中像往常一样。连接蛋白仍在这些表面毕竟洗涤剂洗涤,表明它是共价结合。gydF4y2Ba

这些实验证实上述共聚物实验并确认表面羧基的存在不负责蛋白质附件,不能引起共价键通过羧基组表面与胺反应组的蛋白质。gydF4y2Ba

其他组织的活动如醛、氢氧化物、内酯、羰基和其他小于为羧基,这些团体的反应和胺组氨基酸残差较小概率。例如,合分子的依恋与高浓度的甲基丙烯酸酯组与高浓度的聚酰胺酰胺组,在PEEK高浓度酯羰基化合物、低或与未经处理的聚乙烯(gydF4y2Ba 42gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 103年gydF4y2Ba]。碳碳不饱和的影响组蛋白附件可以研究聚苯乙烯含有芳香环。如上所示,附件的蛋白质在未经处理的聚苯乙烯低gydF4y2Ba 41gydF4y2Ba]。全面分析积极组织存在于聚合物的选择代表表所示gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

因此,活性氧的存在包含和不饱和组织表层不会导致高依恋的蛋白质的共价结合,这些团体的出现表层PIII-modified聚乙烯不高的原因附件的蛋白质和共价键的蛋白质分子表面(表gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

PIII-modified聚乙烯的表面含有高浓度的自由基。自由基消失随着时间的推移,由于其高活动接受任何移动原子或分子的反应能力的环境。沿着大分子自由基有能力迁移和大分子链之间从表层进入批量生产。同时,自由基是稳定的浓缩的芳香环由于delocalisationπ轨道的电子芳香结构。自由基也还稳定的硝酰组和thiazyl组。自由基的稳定性增加了位阻效应。这适用于当自由基属于一个群体,由邻近组织包围,其他分子不能接近自由基。所有这些机制在文献中讨论(gydF4y2Ba 83年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 85年gydF4y2Ba]。在我们实验几种聚合物,自由基的ESR信号仍然很长一段时间(月)后机器治疗。gydF4y2Ba

表面活性自由基存在聚合物后机器治疗。这是在之前的实验证明离子束改性聚四氟乙烯(gydF4y2Ba 104年gydF4y2Ba),当从改性聚四氟乙烯自由基引起的交联反应层厚厚的树脂置于聚四氟乙烯表面。自由基反应改性聚合物表面已经被提议作为一种机制对蛋白质附件(gydF4y2Ba 105年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

自由基可以与蛋白质分子参与的化学反应,并提供修改后的表层之间的化学键的形成的聚合物和附加的蛋白质。然而,最初的聚合物大分子的合成与活性自由基表层似乎不可能。gydF4y2Ba

红外光谱分析合的数量表明,蛋白质附着在一个样本的数量只接触真空air-exposed样本(表是一样的gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)。然而,样品中蛋白质的活动更少暴露在真空,比air-exposed样本。反褶积的酰胺我线表明,蛋白质的构象不同附加到一个表面在空气和真空(图gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba)。1638厘米的强度gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}线,归因于无序链,高真空连接蛋白质。此外,不同样本的光谱,光谱偏差是更强的样品蛋白质附着在真空。这样一个强大的偏差意味着蛋白质构象是随机的。这样随机的构象变化表明,构象是受到一个随机变化的因素如高浓度的自由基随机分布的表面上。高浓度的自由基会导致多个分子和表面之间的共价键形成。这个多重键的形成会造成的影响的随机构象变化和蛋白质的损失通过过度展开活动。gydF4y2Ba

总之,有明显的证据表明自由基负责观察之间的共价键的形成蛋白质和PIII-modified表面。gydF4y2Ba

如果自由基负责共价连接,它应该有可能阻止自由基的活性选择性地通过使用特定的阻断剂后,应用蛋白质前的PIII治疗和附件。gydF4y2Ba

发现的蛋白质共价连接PIII-treated聚乙烯可以被特定的低分子量的应用组件。实验的PIII改性聚乙烯表面由苯乙烯治疗,己烯,polytetrahydrofuran (PTHF)、乙二胺、苄硫醇,和2,2,6日6-Tetramethylpiperidine 1-oxyl(节奏)在不同溶剂(甲苯、丙酮和乙醇)。治疗后,聚乙烯样本与纯溶剂清洗,清除非键阻止分子。应用的存在阻塞剂在聚乙烯表面被红外光谱监测ATR光谱使用特定组的连接分子。控制实验初始聚乙烯表明,阻止分子不坚持修改的表面和洗涤过程足以消除所有无限阻塞分子。所有阻止代理作为PIII-treated表面观察到。阻塞后,蛋白质附着在聚乙烯表面如上所述。的连接蛋白SDS洗涤剂洗涤前后的红外光谱ATR光谱表所示gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

连接蛋白的数量取决于蛋白质分子之间的分子间相互作用的细节和阻止表面,进而取决于阻断剂。吸附的碳氢化合物(己烯和苯乙烯)PIII-modified表面上不会改变连接蛋白的量。阻止分子中的极性基团的存在(如乙二胺、polytetrahydrofurane和节奏)减少附加的蛋白质的量。这一趋势是按照已知的蛋白质数据附件在疏水表面(gydF4y2Ba 49gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

共价结合蛋白,SDS洗涤测试,在吸附己烯和苯乙烯层一样畅通PIII-treated表面。共价结合蛋白质的数量减少与乙二胺和PTHF表面阻塞。共价键的蛋白质的最低水平上观察到的表面阻塞吸附速度和苄硫醇。gydF4y2Ba

没有阻止分子测试预计将有一个特定的化学活性表面的蛋白质一旦附加和蛋白质分子的化学连接阻塞表面因此出乎意料的时候。阻断剂含有自由基可能会表现出不同的行为在一个表面上含有自由基。己烯和苯乙烯分子含有碳双键打开在自由基聚合形成的可能性polyhexene或聚苯乙烯层gydF4y2Ba (8)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CH =gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba •gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba •gydF4y2Ba

最后一个激进的右边可以用于下一个反应与新苯乙烯或己烯或激进分子可能保持和用于蛋白质附件。同时,一层聚苯乙烯或polyhexene大分子合成表面上能够沿着大分子自由基转移到新的表面附着层之上gydF4y2Ba (9)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba •gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba •gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba

这个方案后,己烯和苯乙烯不能阻止蛋白质的共价连接,与实验观察一致。gydF4y2Ba

乙二胺和PTHF含有氧或氮的骨干分子的链。在自由基的存在,这些分子可以被附加的烃分子表面的一部分,但这些分子的氧和氮原子可能会与父母分离分子自由基和自由基的存在不能阻止分子gydF4y2Ba (10)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba •gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba OgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CH =gydF4y2Ba CHgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba OgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba •gydF4y2Ba

因此,这些分子无法通过层转移自由基。因此,这些分子附件后,蛋白质附件变得不可能。这两个分子(乙二胺和PTHF)可以部分块表面对蛋白质附件,实验中观察到。gydF4y2Ba

最高的阻隔能力观察节奏和苄硫醇分子。节奏包含一个自由基稳定的芳环共轭与硝酰集团,但自由基的活动节奏高到足以引起自由基反应在化学处理。因此,附件的节奏PIII-modified表面预计将两个免费radicals-one节奏之间的反应和一个从表面gydF4y2Ba (11)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba •gydF4y2Ba +gydF4y2Ba OgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba •gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba OgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba

附件后节奏PIII-modified表面没有自由基和蛋白质附件完全被阻塞。同样的原因是与苄硫醇分子,h组是非常活跃的自由基gydF4y2Ba (12)gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba RgydF4y2Ba •gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 海关gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba →gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba HgydF4y2Ba +gydF4y2Ba RgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ′gydF4y2Ba

因此,表面自由基与苄硫醇反应和节奏,使修改后的聚乙烯表面对蛋白质活性附件。gydF4y2Ba

因此,特定阻滞剂支持自由基的反应机制PIII-modified表面的蛋白质的共价结合。gydF4y2Ba

本研究进行,以确定哪些化学组蛋白参与的共价键PIII-modified表面通过自由基。自由基可以与广泛的分子反应。从这个角度来看,很可能所有的氨基酸残基在蛋白质分子可以参加PIII-treated表面共价键。一个化学键是足以让一个共价连接的蛋白质分子。确认共价结合可能通过许多不同类型的氨基酸残基,我们在许多不同的polyamino PIII-treated聚乙烯酸。在这种方式中,我们模拟的附件时选定的氨基酸残基在蛋白质分子存在。gydF4y2Ba

聚乙烯表面离子束注入后的活动自由丙氨酸和亮氨酸(早些时候观察gydF4y2Ba 106年gydF4y2Ba]。但由于他们的低分子质量,有可能个别氨基酸可能扩散到散装。确认表面的反应是,我们使用polyamino酸的高分子量排除扩散到散装。在20个最常见的氨基酸,有7个不同的化学活性组出现在侧链(甲基、芳环羟基、胺含巯基的,羧基,和吡啶)。因此,活动的20种氨基酸可以通过附件的7个不同的模拟polyamino酸,7个不同的侧链的每一个组。gydF4y2Ba

附件polyamino酸进行治疗,与红外光谱ATR光谱PIII-treated聚乙烯和测试。polyamino酸的分子质量被选为尽可能合的分子质量。polyamino酸都是附加水缓冲溶液,除了Poly-l-tryptophan中溶解度有限、附加在丙酮溶液中。SDS洗涤过程测试蛋白质共价连接是一样的依恋Poly-l-tryptophan除外,这是用纯溶剂洗净。附件实验的结果展示在表gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

从表可以看出gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba,并不是所有polyamino酸是连接。这意味着结束团体(碱和酸)和酰胺骨干群体呈现在所有的氨基酸都可以排除在考虑活动绑定组,和绑定必须通过一个组。gydF4y2Ba

一个数量的附加Poly-l-histidine和Poly-l-lysine SDS洗涤之前和之后都很高。这类似于行为观察合PIII-treated聚乙烯。Poly-l-glycine是疏水聚氨基酸和Poly-l-glycine现在洗之前和之后都低于Poly-l-histidine和Poly-l-lysine的数量。这将因为PIII-treated聚乙烯是温和的亲水。然而,一些Poly-l-glycine分子保持PIII-treated表面的洗涤剂清洗后,表明共价键发生。gydF4y2Ba

Poly-l-tryptophan、Poly-L-methionine Poly-L-threonine、Poly-L-isoleucine Poly-DL-alanine附从丙酮溶液。在这种情况下,身体表面之间的相互作用,这些分子是完全不同于那些适用于水溶液由于丙酮分子的存在。然而PIII-treated表面化学键所提供的附件应该是一样的,独立于环境。化学成键共价因为没有物理交互将强大到足以承受纯丙酮洗涤。gydF4y2Ba

Poly-l-glutamic酸低依恋PIII-treated表面的能力。PIII-treated聚乙烯酸组织表面上节中讨论gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。在缓冲溶液中,酸组转换为离子形式和防止密切接触的表面酸性分子的解决方案。因此,很可能Poly-l-glutamic酸分子不能接近表面允许与自由基的化学反应。gydF4y2Ba

Poly-l-tyrosine是连接从一个基本的解决方案由于其低pH值中性溶液中溶解度。因为存在的表面羧基酸组和钠离子在溶液中,Poly-l-tyrosine分子具有相同的问题Poly-l-glutamic酸达到足够密切与表面的交互实现任何形式的化学相互作用。这可能是为什么Poly-l-tyrosine显示低PIII-treated表面的附着能力。但是请注意,Poly-l-tyrosine显示了高未经处理的聚乙烯表面的附着能力,其中离子相互作用在地表附近不扮演重要的角色。此外,Poly-L-threonine强烈连接从丙酮溶液。gydF4y2Ba

一组含巯基的反应与PIII-treated聚乙烯表面观察到poly-L-Methionine附件。蛋氨酸和Cystein sh组预计将参与化学反应的自由基PIII-modified表面。gydF4y2Ba

总之,所有polyamino酸可能对PIII-treated表面的能力。在特定的情况下,我们观察到的低附件解释特定的离子相互作用的表面附近的缓冲层。这样一个普遍的行为与PIII-modified表面是由氨基酸残基的存在活跃的自由基。然而,在蛋白质分子,个别氨基酸残基的能力参与化学键与PIII-treated表面还取决于蛋白质的构象,蛋白质分子的取向相对于表面。gydF4y2Ba

蛋白质对自由基的普遍性格可以扩展到各种聚合物辐射损伤的方法,如果能证明这些方法提供一个充分活跃的自由基的浓度或接近水面。在这种情况下蛋白质的机制附件中描述这个工作可以应用辉光放电等离子体的破坏,紫外线照射,电子束改性,x射线修改,gydF4y2Ba γgydF4y2Ba-射线,mechanodestruction(抛光和抓)含碳聚合物的碳沉积的方法创建碳结构(如石墨集群、碳纳米管和石墨烯)与稳定自由基。聚乙烯和蛋白质的PIII阶段治疗附件呈现在图gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba。gydF4y2Ba