自组装两性离子共聚物作为具有优异耐污性的膜选择层：两性离子化学的影响,ACS Applied Materials & Interfaces

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自组装两性离子共聚物作为具有优异耐污性的膜选择层：两性离子化学的影响
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2017-05-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.7b04884
Prity Bengani-Lutz ₁ , Elisha Converse ₁ , Peggy Cebe ₂ , Ayse Asatekin ₁

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通过使用简单的涂覆方法在多孔载体上形成自组装两性离子两亲无规共聚物的选择性层，可以制备出具有高通量，约1 nm孔径和前所未有的蛋白质防污性的膜。由疏水性单体甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙基酯（TFEMA）和四种两性离子单体（磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯，磺基甜菜碱2-乙烯基吡啶，磺基丁基甜菜碱2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱）制备无规共聚物。所有共聚物微相分离以形成双连续〜1.2 nm纳米域，两性离子域充当水和溶质渗透的纳米通道。所得的膜均具有〜1nm的尺寸截止值，与两性离子化学反应无关。但是，有在用不同的两性离子单体制备的膜之间，亲水性，吸水率，水通量和抗污性具有显着差异。由与2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱的共聚物制备的膜具有最大的亲水性和最高的水渗透性，高于具有类似孔径的商品膜的亲水性。此外，这些膜显示出前所未有的防污性，在整个24小时的蛋白质防污实验中均未显示可测量的通量下降。从对不同两性离子结构的调查中收集到的结构与性质的关系，可作为开发用于膜，药物输送和传感器等各种应用的新型两性离子材料的指南。不同两性离子单体制备的膜之间的抗污垢性和抗污性。由与2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱的共聚物制备的膜具有最大的亲水性和最高的水渗透性，高于具有类似孔径的商品膜的亲水性。此外，这些膜显示出前所未有的防污性，在整个24小时的蛋白质防污实验中均未显示可测量的通量下降。从对不同两性离子结构的调查中收集到的结构与性质的关系，可作为开发用于膜，药物输送和传感器等各种应用的新型两性离子材料的指南。不同两性离子单体制备的膜之间的抗污垢性和抗污性。由与2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱的共聚物制备的膜具有最大的亲水性和最高的水渗透性，高于具有类似孔径的商品膜的亲水性。此外，这些膜显示出前所未有的防污性，在整个24小时的蛋白质防污实验中均未显示可测量的通量下降。从对不同两性离子结构的调查中收集到的结构与性质的关系，可作为开发用于膜，药物输送和传感器等各种应用的新型两性离子材料的指南。高于类似孔径的商品膜。此外，这些膜显示出前所未有的防污性，在整个24小时的蛋白质防污实验中均未显示可测量的通量下降。从对不同两性离子结构的调查中收集到的结构与性质的关系，可作为开发用于膜，药物输送和传感器等各种应用的新型两性离子材料的指南。高于类似孔径的商品膜。此外，这些膜显示出前所未有的防污性，在整个24小时的蛋白质防污实验中均未显示可测量的通量下降。从对不同两性离子结构的调查中收集到的结构与性质的关系，可作为开发用于膜，药物输送和传感器等各种应用的新型两性离子材料的指南。

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Self-Assembling Zwitterionic Copolymers as Membrane Selective Layers with Excellent Fouling Resistance: Effect of Zwitterion Chemistry

Membranes with high flux, ∼1 nm pore size, and unprecedented protein fouling resistance were prepared by forming selective layers of self-assembling zwitterionic amphiphilic random copolymers on porous supports by a simple coating method. Random copolymers were prepared from the hydrophobic monomer 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (TFEMA) and four zwitterionic monomers (sulfobetaine methacrylate, sulfobetaine 2-vinylpyridine, sulfobutylbetaine 2-vinylpyridine, and 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) by free radical polymerization. All copolymers microphase separated to form bicontinuous ∼1.2 nm nanodomains with the zwitterionic domains acting as nanochannels for the permeation of water and solutes. The resultant membranes all had a ∼1 nm size cutoff independent of zwitterion chemistry. There were, however, significant differences in the hydrophilicity, water uptake, water flux, and fouling resistance among membranes prepared with different zwitterionic monomers. Membranes prepared from the copolymer with 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine were the most hydrophilic and had the highest water permeance, higher than that of commercial membranes of similar pore size. Furthermore, these membranes showed unprecedented fouling resistance, exhibiting no measurable flux decline throughout a 24 h protein fouling experiment. The structure–property relationships gleaned from this survey of different zwitterion structures serves as a guideline to develop new zwitterionic materials for various applications such as membranes, drug delivery, and sensors.

更新日期：2017-06-07

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