利用基于原子力显微镜（AFM）的中红外显微镜技术，对经过紫外光和紫外光-臭氧处理的聚(L-乳酸)表面进行纳米级化学分析

《Polymer Degradation and Stability》：Nanoscale chemical analysis of UV- and UV-ozone treated poly(L-lactide) surfaces by AFM-based mid-infrared microscopy

　　

藤田康彦|高桥麻里子|高原纪子|中村沙弥香|平石智弘|金山直樹|菊川良宏

摘要

了解纳米尺度下聚合物表面的形态和化学结构对于开发功能性聚合物材料（包括可生物降解塑料）至关重要。特别是，聚合物表面与降解聚合物的酶之间的相互作用在决定酶促降解行为方面起着关键作用。尽管我们之前已经证明基于紫外线的处理会影响聚(L-乳酸)（PLLA）薄膜的酶促降解，但最初的界面过程仍知之甚少。在这项研究中，我们采用了基于原子力显微镜的中红外（AFM-IR）显微镜技术，来观察PLLA薄膜在紫外线（UV）和紫外线-臭氧（UVO?）处理后的纳米级表面变化，并探讨了这些变化对酶促降解的影响。AFM-IR测量结果显示，可以通过各自的红外光谱区分PLLA中的非晶态和晶态。将UV和UVO?处理后的PLLA的光谱与非晶态和晶态的光谱进行比较后发现，UV和UVO?处理可能使PLLA表面向中等有序状态转变。随后，我们对经过酶处理的UV和UVO?处理后的PLLA表面进行了AFM-IR分析，以研究其机制。根据AFM-IR成像得到的表面形貌和酶分布情况，我们发现UV处理后的PLLA表面在酶吸附后不久就发生了变化，而UVO?处理后的PLLA表面在早期阶段几乎没有形貌变化，尽管两者显示出相似的酶吸附水平。最后，我们讨论了UV和UVO?处理引起的PLLA表面分子结构变化如何影响酶促降解行为。