蛋白质是两亲大分子,对材料表面具有亲和性,易吸附在材料表面上,造成污染。阻抗蛋白质吸附材料已有几十年的研究历史,在生物医药、船体涂层、生物芯片、隐形眼镜等领域具有广泛的应用。目前,广泛运用的阻抗蛋白质吸附材料主要是乙二醇聚合物(包括聚乙二醇和乙二醇低聚物)和磷酰胆碱类材料,但乙二醇聚合物在氧和过渡金属离子存在下易发生氧化而失效;而磷酰胆碱类化合物较难制备,这些都在一定程度上限制了它们的运用。有关研究表明,很多的两性离子材料也具有良好的阻抗蛋白质吸附的性能。本课题首先采用分子力学方法,对三类两性离子材料:磺酸封端和三甲基铵封端癸烷基硫醇混合自组装单层膜、磺酸甜菜碱封端癸烷基硫醇自组装单层膜和羧酸甜菜碱封端癸烷基硫醇自组装单层膜的稳定结构进行深入的研究。结果表明,三种自组装膜的稳定结构分别为(2×2 3)R26°、(2×4)R26°、(2×2 3)R15°,堆积密度相同。此外,我们还充分考虑了磺酸甜菜碱封端癸烷基硫醇分子和羧酸甜菜碱封端癸烷基硫醇分子的偶极方向性问题。结果发现,对于磺酸甜菜碱封端癸烷基硫醇自组装膜,S→N趋于有规律的反平行分布,真空优化后N-S几乎平行于表面,水化优化后N-S倾斜角约为63°。而对于羧酸甜菜碱封端癸烷基硫醇自组装膜,C→N趋于平行分布,真空和水化优化结果中N-C均与表面接近平行。确定了稳定结构后,我们采用分子动力学方法考察了三类两性离子材料与表面水的相互作用。发现自组装膜表面均形成一层牢固的水膜,致密性良好。表面水的径向分布函数分析表明,磺酸基团及羧酸基团上氧的水化能力最强,对材料的阻抗蛋白质吸附性能起着决定性的作用;三种自组装膜水化能力关系为磺酸甜菜碱封端癸烷基硫醇自组装单层膜>羧酸甜菜碱封端癸烷基硫醇自组装单层膜>磺酸封端和三甲基铵封端癸烷基硫醇混合自组装单层膜。表面水的自扩散系数分析与径向分布函数结果完全一致,磺酸甜菜碱封端癸烷基硫醇自组装单层膜可以形成更加牢固的水膜,阻抗蛋白质吸附能力最强。