一種具有抗蛋白吸附作用的薄膜及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于聚合物合成領域，涉及一種兩性離子聚合物薄膜及其電聚合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，尤其是微電子、電化學、高分子化學等技術(shù)的發(fā)展，生物傳感器的發(fā)展有了長足進步。對于植入式電極，機體對傳感器的免疫排斥作用是造成電極失效的重要原因。免疫排斥反應主要包含以下幾個過程:(1)非特異性蛋白質(zhì)吸附:發(fā)生于異物植入的最早期階段，是造成植入式電極短期失效的主要原因；(2)炎癥細胞浸潤:發(fā)生于幾個小時之內(nèi)，炎癥細胞逐漸滲入植入部位，并分泌相關(guān)生物因子；(3)纖維包膜形成:通常發(fā)生于I周之后，有炎癥細胞、成纖維細胞等共同作用，在局部形成對植入體的包裹，限制內(nèi)外各種分子的流通，造成植入式電極的長期失效。因此，為了保持植入式電極的穩(wěn)定工作，通常需要在最外層包覆一層由生物相容性材料構(gòu)成的保護膜。目前，最常用的保護膜材料有:高分子材料聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)、殼聚糖(Chitosan)等，也有小分子材料如肝素(Heparin)等。盡管這些材料在體內(nèi)可以一定程度上減弱免疫反應，但是仍然會非特異性吸附一些蛋白質(zhì)，使得后續(xù)反應繼續(xù)進行。因此，設法提高包被材料抗吸附蛋白質(zhì)的能力是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種具有抗蛋白吸附作用的薄膜及其制備方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明具有抗蛋白吸附作用的薄膜為兩性離子單體的聚合物，所述薄膜包覆在酶電極的表面。
[0005]進一步地，本發(fā)明所述薄膜由所述兩性離子單體在所述酶電極的表面通過電誘發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應聚合而成。
[0006]進一步地，本發(fā)明所述薄膜為聚磺酸甜菜堿甲基丙烯酸酯(PSBMA)或聚羧酸甜菜堿甲基丙烯酸酯(PCBMA)。
[0007]進一步地，本發(fā)明所述薄膜的厚度為10-40納米。
[0008]本發(fā)明制備上述具有抗蛋白吸附作用的薄膜的方法包括:將兩性離子單體與磷酸鹽緩沖液、催化劑和配體充分混合，形成澄清溶液；將酶電極置于弱堿性的緩沖液中，再加入溴化試劑對所述酶電極進行溴化反應，將溴化后的酶電極置入所述澄清溶液中，并以溴化后的酶電極為工作極構(gòu)建電化學體系，采用恒電位法進行電誘發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應，在酶電極的表面獲得聚合物薄膜包被層。
[0009]進一步地，本發(fā)明所述兩性離子單體為磺酸甜菜堿甲基丙烯酸酯或羧酸甜菜堿甲基丙烯酸酯。
[0010]進一步地，本發(fā)明所述配體與催化劑的摩爾濃度比為I?2: I。
[0011]進一步地，本發(fā)明所述兩性離子單體在所述澄清溶液中的體積比濃度為5-40%。
[0012]進一步地，本發(fā)明所述弱堿性的緩沖液為磷酸鹽緩沖液(PBS)。
[0013]所述催化劑為二價銅離子溶液。
[0014]進一步地，本發(fā)明所述溴化試劑為濃度為5-20 ul/ml的二溴異丁酰溴(BIBB)溶液。
[0015]進一步地，本發(fā)明所述配體為三(2-吡啶基甲基)胺(TPMA)或聯(lián)吡啶(BPY)。
[0016]進一步地，本發(fā)明所述磷酸鹽緩沖液的pH值為7.4?8。
[0017]進一步地，本發(fā)明采用所述恒電位法時所用的電壓為-0.15?-0.8v。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明薄膜包覆在酶電極的表面，具有良好的抗蛋白吸附能力，同時，保證傳感器高靈敏度檢測。(2)本發(fā)明完全利用電化學手段，過程簡單，可造作性強，時間短，可用于大規(guī)模制備。(3)本發(fā)明薄膜的厚度可控，厚度約10-40納米，通透性好。(4)本發(fā)明薄膜最多可減少99%的非特異性蛋白質(zhì)吸附。
【附圖說明】
[0019]圖1是酶電極在包覆本發(fā)明薄膜之前的原子力顯微鏡圖；
圖2是本發(fā)明實施例1中，酶電極在包覆PSBMA薄膜之后的原子力顯微鏡圖；
圖3是本發(fā)明實施例2的聚合時間、抗蛋白吸附效果及其與膜厚關(guān)系圖；
圖4是本發(fā)明實施例3的聚合時間、抗蛋白吸附效果及其與膜厚關(guān)系圖；
圖5是本發(fā)明實施例4的聚合時間、抗蛋白吸附效果及其與膜厚關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。實施例1:
本實施例的薄膜按以下方法制備:
(1)酶電極的溴化:先將酶電極置于0.lmol/L、pH=8的磷酸鹽緩沖液(PBS)中，將1ulBIBB溶于0.5ml 二氯甲烷后，逐滴加入前述PBS中，以800轉(zhuǎn)/分攪拌I小時；取出溴化后的酶電極，以去離子水清洗，室溫晾干；
(2)聚合物單體溶液的制備:取磺酸甜菜堿甲基丙烯酸酯(SBMA)單體Sg，溶解于0.lmol/L、pH為7.4的PBS 20ml中，按終濃度5mmol/l加入催化劑二價銅離子溶液、按終濃度5mmol/l加入配體聯(lián)吡啶(BPY)，充分混合，形成澄清溶液；
(3)電誘發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合:以溴化后的酶電極為工作極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉑絲電極為對電極，以前述澄清溶液為反應液，構(gòu)建電化學體系；采用恒電位法在-0.8v條件下聚合2.5小時，由此在酶電極的表面獲得聚合的聚SBMA包被層。將包覆有聚SBMA的酶電極取出清洗，室溫晾干，得到本發(fā)明的PSBMA薄膜。
[0021]圖1和圖2所示為酶電極在包覆PSBMA薄膜前、后，在原子力顯微鏡下所見的薄膜層的表面形貌?？梢?，本實施例所制備得到的PSBMA薄膜由于包被在酶電極的表面，在酶電極的表面形成排列比較整齊的顆粒狀凸起。PSBMA薄膜的厚度經(jīng)橢圓偏振光譜法檢測為32納米。實施例1獲得的包覆有PSBMA薄膜的酶電極用酶聯(lián)免疫法測試，與未包覆有PSBMA薄膜的酶電極相比，其抗蛋白吸附效率為82%。
[0022]實施例2:
本實施例的薄膜按以下方法制備:
Cl)酶電極的溴化:先將酶電極置于0.lmol/L、pH=8的PBS中，將1ul 二溴異丁酰溴(BIBB)溶于0.5ml 二氯甲烷后，逐滴加入前述PBS中，以800轉(zhuǎn)/分攪拌I小時；取出溴化后的酶電極，以去離子水清洗，室溫晾干；
(2)聚合物單體溶液的制備:取SBMA