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Probing Surface Hydration and Molecular Structure of Zwitterionic and Polyacrylamide Hydrogels.
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2019-10-04 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b02544 Chengcheng Zhang 1 , German Alberto Parada 2 , Xuanhe Zhao 3 , Zhan Chen 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2019-10-04 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b02544 Chengcheng Zhang 1 , German Alberto Parada 2 , Xuanhe Zhao 3 , Zhan Chen 1
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A hydrogel is a hydrophilic cross-linked polymer network which can contain a large amount of water. Hydrogels with distinguished interfacial physical toughness were analyzed for their potential application as antifouling coating materials, utilizing sum frequency generation (SFG) spectroscopy as the interfacial analytical technique. The surface structures of one sulfobetaine (SBMA) zwitterionic hydrogel (ZWHG) and two polysaccharide hydrogels (PHGs) were probed in air; their interfacial structures with silica were examined using SFG in water and protein solutions, respectively. Both ZWHG and PHGs interfaces in water were dominated by strongly hydrogen-bonded water molecules, but the bonding strength associated with ZWHG was much stronger. Although all hydrogels experienced interfacial change in the presence of protein solutions, after cleaning, the zwitterionic hydrogel interface recovered almost completely while the other two hydrogels were subject to irreversible protein adsorption. Additionally, orientational analysis of ZWHG methyl groups in water was conducted and related to the superior hydrogen-bonding strength of water molecules at the ZWHG interface. The interfacial structures of hydrogel materials probed by SFG can be correlated to their antifouling properties. This research highlighted the critical role that hydrogen-bonding strength of interfacial water molecules play for antifouling applications.
中文翻译：
两性离子和聚丙烯酰胺水凝胶的表面水化和分子结构的探索。
水凝胶是可以包含大量水的亲水性交联聚合物网络。利用总频率产生（SFG）光谱作为界面分析技术，分析了具有出色界面物理韧性的水凝胶作为防污涂料的潜在应用。在空气中探测了一种磺基甜菜碱（SBMA）两性离子水凝胶（ZWHG）和两种多糖水凝胶（PHG）的表面结构；分别在水和蛋白质溶液中使用SFG检查了它们与二氧化硅的界面结构。水中的ZWHG和PHGs界面均以强氢键水分子为主，但与ZWHG相关的键合强度要强得多。尽管所有水凝胶在存在蛋白质溶液的情况下都会发生界面变化，但清洗后，两性离子水凝胶界面几乎完全恢复，而其他两种水凝胶则受到不可逆的蛋白质吸附。另外，对水中的ZWHG甲基进行了定向分析，并与ZWHG界面上水分子的优异氢键强度有关。SFG探测的水凝胶材料的界面结构可以与其防污性能相关。这项研究强调了界面水分子的氢键强度在防污应用中所起的关键作用。进行了ZWHG甲基在水中的定向分析，并与ZWHG界面上水分子的优异氢键强度有关。SFG探测的水凝胶材料的界面结构可以与其防污性能相关。这项研究强调了界面水分子的氢键强度在防污应用中所起的关键作用。进行了ZWHG甲基在水中的定向分析，并与ZWHG界面上水分子的优异氢键强度有关。SFG探测的水凝胶材料的界面结构可以与其防污性能相关。这项研究强调了界面水分子的氢键强度在防污应用中所起的关键作用。
更新日期：2019-10-05
中文翻译：
两性离子和聚丙烯酰胺水凝胶的表面水化和分子结构的探索。
水凝胶是可以包含大量水的亲水性交联聚合物网络。利用总频率产生（SFG）光谱作为界面分析技术，分析了具有出色界面物理韧性的水凝胶作为防污涂料的潜在应用。在空气中探测了一种磺基甜菜碱（SBMA）两性离子水凝胶（ZWHG）和两种多糖水凝胶（PHG）的表面结构；分别在水和蛋白质溶液中使用SFG检查了它们与二氧化硅的界面结构。水中的ZWHG和PHGs界面均以强氢键水分子为主，但与ZWHG相关的键合强度要强得多。尽管所有水凝胶在存在蛋白质溶液的情况下都会发生界面变化，但清洗后，两性离子水凝胶界面几乎完全恢复，而其他两种水凝胶则受到不可逆的蛋白质吸附。另外，对水中的ZWHG甲基进行了定向分析，并与ZWHG界面上水分子的优异氢键强度有关。SFG探测的水凝胶材料的界面结构可以与其防污性能相关。这项研究强调了界面水分子的氢键强度在防污应用中所起的关键作用。进行了ZWHG甲基在水中的定向分析，并与ZWHG界面上水分子的优异氢键强度有关。SFG探测的水凝胶材料的界面结构可以与其防污性能相关。这项研究强调了界面水分子的氢键强度在防污应用中所起的关键作用。进行了ZWHG甲基在水中的定向分析，并与ZWHG界面上水分子的优异氢键强度有关。SFG探测的水凝胶材料的界面结构可以与其防污性能相关。这项研究强调了界面水分子的氢键强度在防污应用中所起的关键作用。
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