含磷酰膽堿和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂層的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含磷酰膽堿和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂層的構(gòu)建方法， 屬于表面改性技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，生物醫(yī)用材料已經(jīng)成為當(dāng)前科研領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。然 而，現(xiàn)有的生物醫(yī)用材料及裝置在臨床應(yīng)用中，不同程度的存在感染、凝血和術(shù)后組織增生 等問(wèn)題，這些生物相容性問(wèn)題已經(jīng)成為制約生物醫(yī)用材料在臨床應(yīng)用的關(guān)鍵因素。目前，對(duì) 材料進(jìn)行表面改性是提高其生物相容性非常有效的方式。
[0003] -般而言，改善材料的生物相容性可以通過(guò)在基材表面涂覆親水性物質(zhì)，形成水 化層，利用水化層與蛋白質(zhì)分子等血成分之間的排斥作用來(lái)改善材料的抗生物污染能力。 磷酰膽堿是細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的親水官能團(tuán)，可以結(jié)合大量的水分子，有很好的抗污作用。用 含磷酰膽堿基團(tuán)的聚合物對(duì)材料表面進(jìn)行親水改性，可以有效地改善材料的生物相容性。 Ishihara等人用含有磷酰膽堿基團(tuán)的共聚物PMvN改性PET表面，改性后的PET對(duì)BSA蛋白 的吸附量明顯降低至〇.IUg/cm2,該聚合物對(duì)改性與血液直接接觸的醫(yī)療器械有很廣闊 的前景。聚乙二醇（PEG)具有良好的親水性和柔順性，水合PEG鏈可以形成穩(wěn)定的空間位 阻，阻礙血液成分在材料表面的吸附，具有優(yōu)異的抗非特異性蛋白吸附效果。因此，用親水 性的PEG分子或其衍生物對(duì)生物材料改性，可以提高材料的血液相容性。
[0004] 同時(shí)，對(duì)基材進(jìn)行改性的物質(zhì)在其表面能否穩(wěn)定存在，是影響表面改性的另一關(guān) 鍵因素。貽貝粘附蛋白具有很強(qiáng)的粘附能力，含有鄰苯二酚基團(tuán)的多巴胺是起粘附作用的 重要成分。但是在聚合物中，當(dāng)鄰苯二酚基團(tuán)含量低于15%時(shí)很難直接粘附在疏水的聚丙 烯、聚四氟乙烯表面。然而多巴胺可以在各種基材表面自聚，形成與基底結(jié)合緊密的涂層， 且對(duì)多種基團(tuán)都有很強(qiáng)結(jié)合力。多巴胺自聚形成的涂層可以進(jìn)行二次處理，例如可以形成 單分子層等，即在氧化條件下，鄰苯二酚基團(tuán)能夠與巰基或氨基實(shí)現(xiàn)邁克爾加成或希夫堿 反應(yīng)，由于表面結(jié)構(gòu)有缺陷，形成偽自組裝單分子層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種具有粘附作用的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的含磷酰膽堿和聚乙 二醇的功能聚合物。
[0006] 本發(fā)明另一目的是提供上述含磷酰膽堿和聚乙二醇的功能聚合物的制備方法。
[0007] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過(guò)簡(jiǎn)單的物理涂覆處理可以在任基材表面形成穩(wěn)定的 親水單分子聚合物涂層。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下： 結(jié)構(gòu)式（I)所示的聚合物，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 結(jié)構(gòu)式（I)所示的聚合物，
其中，m為10~200的正整數(shù)，n為約2~30的正整數(shù)，x為5~200的正整數(shù)；m、n、x摩 爾百分?jǐn)?shù)分別為20~80%，5~9%及15~75% ; 1^、1?2、1?3為11或013; W為含有2~8個(gè)碳原子鏈連接的磷酰膽堿基團(tuán)，R4為含有2~300個(gè)碳原子以酰胺鍵鏈 連接的鄰苯二酚基團(tuán)； Z的結(jié)構(gòu)式為
v為1~500的正整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述聚合物，其特征在于： W結(jié)構(gòu)式為：
3. 權(quán)利要求1所述聚合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 用甲基丙烯酸-0 -羥乙酯（HEMA)與對(duì)硝基苯氧甲酰氯（NPC)在氯仿中反應(yīng)，三乙 胺（TEA)為縛酸劑，合成對(duì)硝基苯氧甲酰甲基丙烯酸乙二醇酯（NPCEMA)結(jié)構(gòu)式如(II)，
(2) 然后把NPCEMA與丙烯酸聚乙二醇甲酯（PEGA)及MPC通過(guò)饑餓法在無(wú)水乙醇中共 聚，所得聚合物PMENG結(jié)構(gòu)式如(HI)所示，
(3)最后與含有氨基及鄰苯二酚基團(tuán)的分子反應(yīng)，經(jīng)透析提純及冷凍干燥后得到，最終 聚合物如(IY)所示，
4. 權(quán)利要求1所述聚合物在構(gòu)建仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)抗污涂層中的應(yīng)用。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述應(yīng)用，其特征在于： (1) 在需要改性的材料表面首先涂覆聚多巴胺； (2) 然后涂覆結(jié)構(gòu)式（I)所示的聚合物溶液； (3) 在空氣中于80~200°C加熱使聚合物涂層牢固結(jié)合； (4) 最后于水中浸泡處理得到仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的抗污涂層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于：步驟（1)中，需要改性的材料包括玻璃、聚碳 酸酯、不銹鋼、聚四氟乙烯、聚丙烯層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于：步驟（1)中，材料表面的聚多巴胺涂層由噴 涂pH5~8或浸涂pH7. 5~8. 2的多巴胺水溶液獲得，多巴胺水溶液含有表面活性劑增強(qiáng)對(duì) 憎水材料表面的潤(rùn)濕性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于：步驟（2)中，涂覆結(jié)構(gòu)式（I)所示的聚合物 可用噴涂、滴涂、浸涂、旋涂方法實(shí)現(xiàn)，處理后獲得穩(wěn)定的涂層厚度〇. 5~2nm的親水性仿生 功能聚合物單分子層表面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于：步驟（4)中，在從室溫到90°C溫度范圍 內(nèi)，把涂層在水或含水溶液中進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)調(diào)控0. 5~24h，使親水基團(tuán)遷移到涂層表面， 得到穩(wěn)定的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)親水涂層，涂層與水接觸的前進(jìn)角為40~65°，后退角為 10?30。。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含磷酰膽堿和聚乙二醇的功能聚合物及其構(gòu)建抗生物污染界面的方法。該聚合物是側(cè)鏈含有多種官能團(tuán)且比例可控的功能聚合物：其中空間位阻較大的聚乙二醇（PEG）柔性鏈和細(xì)胞外層膜磷酰膽堿親水基團(tuán)共同作用達(dá)到良好的抗污效果；聚合物中含有低于10%的鄰苯二酚基團(tuán)，能與聚多巴胺介導(dǎo)的各種基材表面牢固結(jié)合，形成穩(wěn)定的親水單分子涂層，實(shí)現(xiàn)材料表面的功能化改性。本發(fā)明形成涂層的方法簡(jiǎn)單，可以在任何基材表面穩(wěn)定存在，提高材料表面抗多種生物成分粘附及污染的能力。
【IPC分類】C09D5-16, B05D3-02, C08F230-02, B05D7-24, C08F290-06, C08F8-32, C09D151-08, C08F222-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104610516
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510013872
【發(fā)明人】權(quán)苗, 黨媛, 宮永寬
【申請(qǐng)人】西北大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日