硅烷化修饰拓展iCVD技术应用：基于HEMA单体的亲水性聚合物薄膜制备研究

针对亲水性单体因低蒸气压难以用于引发化学气相沉积(iCVD)的技术瓶颈，研究人员通过硅烷化改性2-羟基乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)，显著提升其挥发性能，成功实现与EGDMA的共聚，并经温和酸处理恢复为亲水性p(HEMA-co-EGDMA)水凝胶薄膜。该研究为拓展iCVD技术在生物医用材料领域的应用提供了创新解决方案。

　　

在材料科学和生物医学工程领域，聚合物薄膜的精准沉积技术始终是研究热点。引发化学气相沉积(iCVD)作为一种溶剂free的薄膜制备方法，因其优异的保形性和对复杂基底的适应性备受关注。然而，该技术面临一个关键瓶颈——亲水性单体由于强极性相互作用导致的低蒸气压问题，严重限制了其在功能性水凝胶等领域的应用。以2-羟基乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)为例，这种含有羟基的亲水性单体是制备生物医用材料的重要原料，却因易在iCVD系统中冷凝堵塞而难以直接使用。

针对这一挑战，来自德国基尔大学的研究团队创新性地提出"单体硅烷化→iCVD沉积→聚合物脱硅"的三步策略。研究人员选择HEMA作为模型化合物，通过三甲基氯硅烷(TMS-Cl)将其羟基转化为三甲基硅醚(sHEMA)，使沸点降低近20°C。改性后的单体与1,2-乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)在定制iCVD反应器中成功共聚，随后通过气相或液相盐酸处理高效脱除硅保护基，最终获得与传统方法相当的p(HEMA-co-EGDMA)水凝胶薄膜。这项突破性成果发表在《Materials Today Chemistry》上，为拓展iCVD技术应用范围提供了普适性方案。

关键技术方法包括：1) 单体硅烷化化学修饰；2) 定制化iCVD系统实现可控沉积；3) 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征化学结构变化；4) 接触角测试评估亲水性转变；5) 酸性条件(sHEMA)脱保护工艺优化。

研究结果部分显示：

1. 沉积动力学分析：p(sHEMA-co-EGDMA)薄膜生长呈现非线性加速特征，沉积速率从3.73 nm/min(5分钟)提升至6.96 nm/min(143分钟)，归因于系统稳定化过程。
2. 化学结构验证：FTIR证实sHEMA特征峰(1255 cm^-1的Si-CH₃振动)经5分钟HCl处理后完全消失，同时3450 cm^-1处羟基峰强度恢复，证明成功转化为HEMA聚合物。
3. 表面特性调控：XPS检测显示Si 2p信号经20分钟气相HCl处理后显著减弱，接触角从83.5°降至40.1°，与直接沉积的p(HEMA-co-EGDMA)(38.2°)相当。
4. 工艺对比研究：气相处理导致37%厚度损失，优于液相处理的64%，且表面均匀性更佳。

结论与讨论部分强调，该研究建立了将低挥发性单体纳入iCVD技术体系的通用方法学。通过可逆硅烷化策略，不仅解决了HEMA的工艺难题，更为丙烯酰胺(AM)衍生物、多巴胺甲基丙烯酰胺等生物活性单体的气相沉积开辟了新途径。值得注意的是，残留硅检测提示未来可探索无水HF处理等优化方案。这项技术突破对组织工程支架、药物控释系统等生物医用材料的开发具有重要价值，特别是为需要精确控制薄膜厚度和化学组成的应用场景提供了新选择。