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基于金属离子电化学氧化配位的壳聚糖电沉积研究 Zenghua Geng, Xia Wang, Xuecheng Guo, Zheng Zhang, Yanjun Chen and Yifeng Wang 电沉积是一种有吸引力的技术，为各种应用阳离子触发的刺激响应性聚合物的组装提供了一个可控制、可编程的手段（如壳聚糖）。因此，我们报告一个新的壳聚糖的电化学方法，这种方法是基于壳聚糖与原位电化学产生的同时电化学氧化的配位作用。特别是,我们通常通过这种基于配位的电沉积方法在铜电极上构建沉积的水凝胶，得到的水凝胶是光滑的，透明的和均匀的，以及它具有在酸性条件下的稳定性和足够的强度容易从电极上剥离。这种配位电沉积在涂料（在电极上）或水凝胶膜（从电极去皮）的各种形状上的改变非常方便，并使纳米颗粒（例如，荧光碳点）是沉积壳聚糖。此外，通过利用SP电沉积的特殊配位，多样的水凝胶模式可以建立在电极。有趣的是，这种配位电沉积可以采用直接B建立在电极上进行电化学检测的复合水凝胶。因此，可以预期，这种配位的电沉积壳聚糖在生物医学在CAL设备，表面涂层和金属生物材料等应用前景广泛。

1. 介绍

电沉积是触发刺激响应性的生物聚合物的一个有吸引力的方法（例如，几丁质）响应施加的电信号与精准的空间和时间控制。尤其在刺激响应性的生物聚合物的电沉积可以构建生物设备接口，为生物提供电子结合收敛。¹另一方面，电极的位置提供了非常有吸引力的组装生物成分的机会（例如，细胞和蛋白质）和纳米材料薄膜（如碳纳米管和量子点）的沉积，^2–5因此它提供了一个可控制、可编程的手段，同时把这些生物成分和纳米材料的广泛应用阳离子。值得一提的是，壳聚糖是生物聚合物，它已被广泛应用在电镀领域近年来。壳聚糖，一种含有氨基和羟基的天然存在的多糖，具有许多优良的性能， 例如生物相容性，物可降解性，无毒性和抗细菌活性，^6-10鞘炎广泛应用于生物医学领域，如植入材料，组织工程，药物递送和癌症治疗^11-13。新兴的电沉积研究证实，壳聚糖可阴极电沉积在不同的表面基于其pH响应成膜性能的电极或导电基材。¹⁴重要的是，壳聚糖电沉积具有许多有利的优点，例如操作简单，可编程程序，温和的无试剂条件和精妙的时空控制，这使得许多应用于生物传感器，酶稳定性，抗菌涂层，控制释放和微生物燃料电池.^15-19关于壳聚糖的电沉积机理，Payne小组已经证明壳聚糖的电沉积经历了阴极中和机制。具体来说，与壳聚糖电解质 - 凝胶转变阴极相邻的阴离子反应，因此接近阴极表面的壳聚糖分子可以响应局部高pH并沉积为阴极上的稳定的水凝胶涂层²⁰.应当注意，在电沉积时阴极上的电化学反应也产生H₂气泡.^21,22这些H₂气泡严重影响表面平滑性并在沉积的水凝胶上产生缺陷²³，这可能阻碍了沉积材料的进一步应用。另一方面，阴极水凝胶在中性和碱性条件下是稳定的，但它是不稳定的并且在酸性条件下溶解。 因此，我们应该努力研究新的电沉积方法来制造具有光滑表面，足够的强度和在酸性条件下足够的稳定性的沉积的壳聚糖水凝胶。 除了上述特性,壳聚糖展览优秀的配位过渡金属离子的能力。^24,25这种配位能力与壳聚糖的氨基团体的存在,已应用在水处理等许多领域,蛋白质组装、和催化作用或代谢途径。目前只有少数的研究认为通过配位生物聚合物的电沉积金属离子的生物高聚物。金和同事报道,价离子的电化学氧化控制Fe³ 离子在海藻酸和蛋白质的存在结果的形成基于海藻酸薄膜裹入蛋白质在电极界面。²⁹他们也用这个方法来构建电化学原理的海藻酸矩阵与Fe³ 阳离子交联,欺骗电化学信号的控制下的溶菌酶。³⁰应该指出的是,上述研究生物聚合物的电化学沉积控制需要金属离子(如Fe² 离子的存在),另外添加到沉积电镀前的解决方案。然而，尚未对通过与原位产生的金属离子（在电沉积之前不添加金属离子）配位的生物聚合物的电沉积进行了工作。另一方面,一直没有注意到壳聚糖通过配位方法的电沉积。 本研究的目的是开发一种新的电沉积方法为壳聚糖通过壳聚糖对金属离子的配位同时电化学氧化。特别是,这种配位的电沉积方法可以招募生成沉积水凝胶，表面光滑均匀,更好的在酸性条件下的稳定性和足够的强度去脱离电极。同时,同时该