聚电解质(Polyelectrolyte,PE)材料是带有阴阳离子等带电基团的聚合物材料,能够在生物大分子界面、油水界面、基板表面等多种界表面上发生高效吸附或粘附,因而在生物医学、化工等领域获得了广泛应用。本文制备了三种不同相态的功能性聚电解质材料,即水溶性和油溶性的刷状聚电解质纳米粒子和聚电解质凝胶,并分别探究了其在蛋白质界面吸附、油水界面吸附及基板表面粘附性能以及在蛋白质分离、检测和油水乳化等领域的应用,具体研究内容如下:1.研究了不同疏水性聚电解质改性的水溶性磁纳米粒子的制备方法。具体的制备路线包括利用共沉淀法合成油溶性磁纳米粒子、含溴端基的硅烷偶联剂改性、利用原子转移自由基聚合进行亲水性单体的表面接枝和利用不同链长的卤代烃进行后聚合改性。通过红外光谱、动态光散射、zeta电位、X射线衍射、光电子能谱等表征手段对每步反应制备的磁纳米粒子结构和性质进行了系统研究,证明了不同疏水性磁纳米粒子的成功制备。最终合成的不同疏水性聚电解质改性的水溶性磁纳米粒子具有较均匀的尺寸(核层直径～15 nm,刷层直径～75 nm)、密集的表面电荷分布(～40 mV)及可控的表面疏水性(季铵盐碳链长度2、4、6、8不等),从而能够调控对蛋白质的吸附亲和力和选择性,为蛋白质吸附、分离及检测等应用提供了更加高效可控的解决方案。2.研究了不同疏水性聚电解质改性的水溶性磁纳米粒子在不同条件下与蛋白质的吸附热力学。利用离子强度作为外部因素,磁纳米粒子疏水性作为内部因素,通过浊度滴定、动态光散射、等温量热滴定等手段对不同条件下磁纳米粒子与蛋白质的吸附热力学规律进行了定性和定量研究。研究发现,在不同离子强度下,磁纳米粒子对蛋白质的吸附亲和力随磁纳米粒子表面疏水性呈现相反趋势,即低离子强度下疏水性会抑制磁纳米粒子对蛋白质的吸附结合,高离子强度下会促进磁纳米粒子对蛋白质的吸附结合。因此通过在不同的离子强度下选择特定疏水性的磁纳米粒子,可实现对磁纳米粒子蛋白质吸附亲和力的调整和优化。3.研究了不同疏水性聚电解质改性的水溶性磁纳米粒子与蛋白质的吸附选择性及应用。基于对蛋白质强度可控的吸附结合作用,磁纳米粒子对于具有相似电荷、结构的蛋白质(牛血清蛋白、β-乳球蛋白及其变体)能够在不同离子强度下保持较高吸附选择性,从而在蛋白质纯化领域具有可观的应用价值;通过将磁纳米粒子与酶及比例示踪型荧光染料结合,成功构建了具有蛋白质定性检测能力的复合生物传感器,利用磁纳米粒子与待测蛋白的吸附选择性成功实现了对铁蛋白、牛血清蛋白、脂肪酶等九种蛋白质的差异性荧光响应,从而可应用于蛋白质检测领域。4.研究了具有高韧性、通透性和表面粘附性能的聚电解质水凝胶的制备及结构-性能关系。通过将多巴胺改性的透明质酸(Dopamine modified hyaluronic acid,HA-DM)引入到透明质酸-聚丙烯酰胺双网络水凝胶中,对原有双网络系统粘附性能和机械性能实现了有效增强。制备的新型双网络水凝胶具有高通透性和瞬时粘附性能,且其性能可通过调节pH、铁离子和HA-DM浓度实现调控。此外,针对水凝胶粘附、机械性能与多巴胺含量的非线性关系,利用扫描电子显微镜、旋转流变仪等表征手段对新型双网络水凝胶的结构-性能关系进行了研究,并提出邻苯二酚在水凝胶体系中起到了化学交联的作用。因此,这种通过邻苯二酚改善凝胶性能的新方法可以为构建高粘附性能的聚电解质粘合剂提供新的方向。5.探究了具有油水界面吸附性能的油溶性聚电解质纳米粒子的制备方法及其在原油乳化领域的应用。油溶性聚电解质纳米粒子通过反相乳液聚合和光乳液聚合两步制备,其核层和刷层分别为聚丙烯酸(poly(acrylic acid),PAA)和聚乙烯基咔唑(poly(N-Vinylcarbazole),PVK),利用动态光散射、紫外/荧光光谱、小角X光散射等手段验证了PAA-PVK纳米粒子的刷状结构。利用油溶性聚电解质纳米粒子核层亲水、刷层疏水的亲疏水性质成功将其吸附在原油-水界面上,降低了油水界面张力并构建了皮克林乳液,从而使原油粘度下降99%,且乳化效果能够在30天内保持稳定。作为新型聚电解质材料,油溶性的聚电解质纳米粒子在原油运输、回收等领域应用广阔。