基于“咖啡环”效应的结构色隐形眼镜的制备及其应用

摘要

彩色隐形眼镜在纠正人们视力的同时，也可以美化佩戴者的眼睛。但是受彩色隐形眼镜制备工艺中染料的限制，其不可避免的影响了镜片材料本身的生物相容性，为了尽可能的提高彩色隐形眼镜的生物相容性，最好的方法就是避免使用染料。光子晶体在自然界中是普遍存在的，是一种具有不同介电常数在空间上周期性排列结构的材料，在适当的条件下，这种结构会禁止某区域光波的通过，使其呈现相应的色彩，基于光子晶体呈色机理，我们提出了结构色隐形眼镜的概念，希望利用结构呈色来代替染料呈色。本文的主要工作围绕结构色隐形眼镜的制备和应用这一主题展开，探讨制备二氧化硅光子晶体模扳和结构色隐形眼镜的最佳条件，解决制备过程中期、后期出现的问题，尝试了利用结构色隐形眼镜对葡萄糖进行检测。 本论文的主要工作如下: (1)基于“咖啡环”原理，利用二氧化硅粒子一步法制备具有中空区域的密堆积胶体光子晶体模板。比较不同官能团修饰的二氧化硅粒子在不同的溶剂中自组装的结果，对比溶液中二氧化硅粒子的质量体积分数、烘焙温度对光子晶体模板的厚度、瞳孔区直径的影响，找到模板制备的最佳条件。 (2)利用具有中空区域的二氧化硅密堆积光子晶体模板制备结构色隐形眼镜，通过改变镜片聚合时各组分的比例、紫外聚合的时间长短、紫外光光强度的大小对结构色隐形眼镜进行优化，并检测镜片的一些重要参数，如光学性能，透氧性能、亲水性和生物相容性。 (3)利用结构色隐形眼镜的反蛋白石结构，制备对葡萄糖敏感的智能结构色隐形眼镜。制备不同AAPBA含量的、具有反蛋白石结构的结构色水凝胶，观察其在生理离子强度下对不同浓度的葡萄糖溶液的响应程度及其可重复性;在上述实验的基础上制备修饰有AAPBA官能团的结构色隐形眼镜，并对不同浓度的葡萄糖进行检测，讨论研究镜片颜色的变化与葡萄糖浓度的关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 结构色

1．1．1 结构色的概念

1．1．2 自然界中的结构色及人工仿制

1．2 咖啡环效应

1．2．1 “咖啡环”形成机理

1．2．2 “咖啡环”效应的抑制

1．3 隐形眼镜

1．3．1 材料要求

1．3．2 材料分类

1．3．3 水凝胶类隐形眼镜成型技术

1．3．4 彩色隐形眼镜的着色工艺

1．3．5 智能型水凝胶类隐形眼镜

1．4 智能水凝胶

1．4．1 温度敏感型水凝胶

1．4．2 pH敏感型水凝胶

1．4．3 葡萄糖响应型水凝胶

1．5 本论文的研究内容

参考文献

第二章 “咖啡环”效应密堆积模板的制备

2．1 引言

2．2 二氧化硅自组装模板制备

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 最佳实验溶剂的探究

2．2．3 不同官能团对二氧化硅粒子自组装影响的探究

2．2．4 探讨多种因素对二氧化硅密堆积模板的自组装的影响

2．2．5 自组装模板问题的处理

2．3 实验结果讨论分析

2．3．1 自组装模板厚度与温度的关系

2．3．2 自组装模版厚度与二氧化硅胶体质量体积分数的关系

2．3．3 自组装模板瞳孔区大小与胶体质量体积分数的关系

2．3．4 瞳孔区大小与温度的关系

2．4 本章总结

第三章 结构色隐形眼镜的制备和检测

3．1 引言

3．2 结构色隐形眼镜制备

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 聚合前聚体的配置

3．2．3 镜片的聚合

3．2．4 镜片的水溶胀

3．2．5 聚合过程中的问题与解决方案

3．3 结构色隐形眼镜性能参数的检测

3．3．1 透光性能

3．3．2 透氧性能

3．3．3 含水性能

3．3．4 生物相容性

3．3．5 总结

3．4 本章总结

第四章 葡萄糖敏感型智能隐形眼镜

4．1 引言

4．2 葡萄糖敏感型结构色隐形眼镜制备

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 密堆积光子晶体模板的制备

4．2．3 水凝胶前聚体的制备

4．2．4 水凝胶膜的聚合

4．3 对葡萄糖的响应

4．3．1 缓冲溶液的配置

4．3．2 葡萄糖检测液的配制

4．3．3 葡萄糖的检测

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 AAPBA含量为0％的智能水凝胶

4．4．2 AAPBA含量为1．25％的智能水凝胶

4．4．3 AAPBA含量为6．25％的智能水凝胶

4．4．4 三组不同AAPBA含量的智能水凝胶的对比讨论

4．4．5 含有苯硼酸官能团的结构色隐形眼镜对葡萄糖溶液的检测

4．5 本章总结

参考文献

第五章 总结与展望

致谢

硕士期间发表论文