聚合物被广泛研究，通常相互作用在产品功能中起着关键作用。使用无标记实时多参数表面等离子体共振(MP-SPR)进行了两个单独的聚合物相互作用研究。通过嵌段共聚物的吸附实现了纳米纤维素表面的功能化。通过测定血清样品的吸附量来量化聚乙二醇基聚合物刷的防污效果。基于MP-SPR测量，进一步表征了聚合物的厚度和吸附质量。纳米纤维素功能化是成功的，并发现-OH端接的10 kDa聚乙二醇是最好的防污涂层，具有99%的电阻率。

简介

       聚合物被广泛研究，以开发各种应用的功能材料，如防污或屏障涂层、有机太阳能电池、复合材料、药物输送系统、生物传感器或诊断。在过去的几十年里，特别是可再生材料，如纳米纤维素，正在研究取代碳基材料在功能材料中的应用。

       独特的MP-SPR Navi™仪器可以在宽角度范围(40-78度)和多个波长进行测量，使该仪器成为聚合物表征的绝佳工具。MP-SPR可以实时测量分子吸附，同时也可以测量层厚度。对于不吸收光的层，厚度可以从纳米到微米测量。此外，通过MP-SPR, PureKinetics™的独特功能揭示了测量过程中液体成分的变化，解决了与光学表征方法相关的一些挑战。

材料和方法

       在UV/臭氧清洗和聚乙烯亚胺(PEI)锚定层预处理后，将纤维素纳米原纤维(CNF)自旋涂覆在MP-SPR传感器载玻片上。在CNF表面(TOCNF)原位进行tempo -氧化。

       合成了不同嵌段尺寸的聚(2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯(PDMAEMA)和聚(低聚(乙二醇)甲基丙烯酸甲醚)(POEGMA)嵌段共聚物，并测定了其在TOCNF上的吸附量(图1)。嵌段共聚物浓度为0.5 g/L，在pH为6.8的2.5 mM磷酸盐缓冲溶液中。使用MP-SPR Navi™200 OTSO仪器在20˚C下进行测量，流速为100 μL/min。

       在另一项实验中，聚乙二醇(PEG)聚合物被吸附在清洁过的金传感器载片上，使用0.9 M Na₂SO₂作为运行缓冲液。采用99.7%乙醇作为缓冲液，用低聚乙二醇(OEG)包覆标准表面。通过MP-SPR测量确定了聚合物的厚度和接枝密度。

       血清样本(成年牛血清)在PBS中稀释至10%体积，仍含有约10g/L的高蛋白浓度。测定血清与未修饰金、OEG和各种PEG表面的相互作用。测量采用MP-SPR Navi™220A-L NAALI仪，温度为22℃，流速为5 μL/min。

结果与讨论

       MP-SPR测量证实，所有的PDMAEMA-bPOEGMA共聚物都在很大程度上吸附在temooo氧化的纳米纤化纤维素表面(图2)。吸附量取决于聚合物段长度。测量的MP-SPR值与石英晶体微平衡耗散(QCM-D)测量值进行了比较，然而，QCM-D中的响应不仅与质量摄取有关，而且还受到电荷中和和表面水排出(脱水)的影响，导致一些共聚物的负响应(图2)。MP-SPR将水从聚合物的吸附质量中分离出来，因此，结果提供了对聚合物吸附动力学和质量的真正见解。

      从同样的MP-SPR测量也可以确定层厚度。正如预期的那样，更长的共聚物形成更厚的层(图2)。在进一步的研究中，使用MP-SPR量化了PDMAEMAb-POEGMA功能化TOCNF表面对人IgG吸附的抗污染性能(Vuoriluoto等，2016)。

      在血清相互作用研究中，2、5和10 kDa PEG刷提供了良好的血清抗性，并且与OEG单层相比表现出更好的抗性(图3)。最好的抗性约为99%，端羟基的10 kDa PEG获得的结合质量仅为4 ng/cm2。然而，PEG刷在从数小时到至少1天的时间尺度上具有高度惰性(95-97%电阻)，并且被发现适合生物传感器应用。

结论

       MP-SPR在这里被证明是软材料表征的一个很好的工具，如聚合物层功能化和防污涂层的量化。独特的是，MP-SPR将结合水从真正的蛋白质吸附中分离出来，因此也为水凝胶提供了高质量的数据。除了无标签、实时测量结合动力学外，MP-SPR还可以解析层厚度、折射率和吸附质量。