含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂层的构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂层的构建方法， 属于表面改性技术领域。 技术背景
[0002] 随着生物技术的飞速发展，生物医用材料已经成为当前科研领域的一大热点。然 而，现有的生物医用材料及装置在临床应用中，不同程度的存在感染、凝血和术后组织增生 等问题，这些生物相容性问题已经成为制约生物医用材料在临床应用的关键因素。目前，对 材料进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过在基材表面涂覆亲水性物质，形成水 化层，利用水化层与蛋白质分子等血成分之间的排斥作用来改善材料的抗生物污染能力。 磷酰胆碱是细胞外层膜结构的亲水官能团，可以结合大量的水分子，有很好的抗污作用。用 含磷酰胆碱基团的聚合物对材料表面进行亲水改性，可以有效地改善材料的生物相容性。 Ishihara等人用含有磷酰胆碱基团的共聚物PMvN改性PET表面，改性后的PET对BSA蛋白 的吸附量明显降低至〇.IUg/cm2,该聚合物对改性与血液直接接触的医疗器械有很广阔 的前景。聚乙二醇（PEG)具有良好的亲水性和柔顺性，水合PEG链可以形成稳定的空间位 阻，阻碍血液成分在材料表面的吸附，具有优异的抗非特异性蛋白吸附效果。因此，用亲水 性的PEG分子或其衍生物对生物材料改性，可以提高材料的血液相容性。
[0004] 同时，对基材进行改性的物质在其表面能否稳定存在，是影响表面改性的另一关 键因素。贻贝粘附蛋白具有很强的粘附能力，含有邻苯二酚基团的多巴胺是起粘附作用的 重要成分。但是在聚合物中，当邻苯二酚基团含量低于15%时很难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种基材表面自聚，形成与基底结合紧密的涂层， 且对多种基团都有很强结合力。多巴胺自聚形成的涂层可以进行二次处理，例如可以形成 单分子层等，即在氧化条件下，邻苯二酚基团能够与巯基或氨基实现迈克尔加成或希夫碱 反应，由于表面结构有缺陷，形成伪自组装单分子层。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是提供一种具有粘附作用的仿细胞外层膜结构的含磷酰胆碱和聚乙 二醇的功能聚合物。
[0006] 本发明另一目的是提供上述含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物的制备方法。
[0007] 本发明还有一个目的是通过简单的物理涂覆处理可以在任基材表面形成稳定的 亲水单分子聚合物涂层。
[0008] 本发明的实现过程如下： 结构式（I)所示的聚合物，
【主权项】
1. 结构式（I)所示的聚合物，
其中，m为10~200的正整数，n为约2~30的正整数，x为5~200的正整数；m、n、x摩 尔百分数分别为20~80%，5~9%及15~75% ; 1^、1?2、1?3为11或013; W为含有2~8个碳原子链连接的磷酰胆碱基团，R4为含有2~300个碳原子以酰胺键链 连接的邻苯二酚基团； Z的结构式为
v为1~500的正整数。
2. 根据权利要求1所述聚合物，其特征在于： W结构式为：
3. 权利要求1所述聚合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 用甲基丙烯酸-0 -羟乙酯（HEMA)与对硝基苯氧甲酰氯（NPC)在氯仿中反应，三乙 胺（TEA)为缚酸剂，合成对硝基苯氧甲酰甲基丙烯酸乙二醇酯（NPCEMA)结构式如(II)，
(2) 然后把NPCEMA与丙烯酸聚乙二醇甲酯（PEGA)及MPC通过饥饿法在无水乙醇中共 聚，所得聚合物PMENG结构式如(HI)所示，
(3)最后与含有氨基及邻苯二酚基团的分子反应，经透析提纯及冷冻干燥后得到，最终 聚合物如(IY)所示，
4. 权利要求1所述聚合物在构建仿细胞外层膜结构抗污涂层中的应用。
5. 根据权利要求4所述应用，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) 然后涂覆结构式（I)所示的聚合物溶液； (3) 在空气中于80~200°C加热使聚合物涂层牢固结合； (4) 最后于水中浸泡处理得到仿细胞外层膜结构的抗污涂层。
6. 根据权利要求5所述应用，其特征在于：步骤（1)中，需要改性的材料包括玻璃、聚碳 酸酯、不锈钢、聚四氟乙烯、聚丙烯层。
7. 根据权利要求5所述应用，其特征在于：步骤（1)中，材料表面的聚多巴胺涂层由喷 涂pH5~8或浸涂pH7. 5~8. 2的多巴胺水溶液获得，多巴胺水溶液含有表面活性剂增强对 憎水材料表面的润湿性。
8. 根据权利要求5所述应用，其特征在于：步骤（2)中，涂覆结构式（I)所示的聚合物 可用喷涂、滴涂、浸涂、旋涂方法实现，处理后获得稳定的涂层厚度〇. 5~2nm的亲水性仿生 功能聚合物单分子层表面。
9. 根据权利要求5所述应用，其特征在于：步骤（4)中，在从室温到90°C温度范围 内，把涂层在水或含水溶液中进行表面结构调控0. 5~24h，使亲水基团迁移到涂层表面， 得到稳定的仿细胞外层膜结构亲水涂层，涂层与水接触的前进角为40~65°，后退角为 10?30。。
【专利摘要】本发明公开了一种含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物及其构建抗生物污染界面的方法。该聚合物是侧链含有多种官能团且比例可控的功能聚合物：其中空间位阻较大的聚乙二醇（PEG）柔性链和细胞外层膜磷酰胆碱亲水基团共同作用达到良好的抗污效果；聚合物中含有低于10%的邻苯二酚基团，能与聚多巴胺介导的各种基材表面牢固结合，形成稳定的亲水单分子涂层，实现材料表面的功能化改性。本发明形成涂层的方法简单，可以在任何基材表面稳定存在，提高材料表面抗多种生物成分粘附及污染的能力。
【IPC分类】C09D5-16, B05D3-02, C08F230-02, B05D7-24, C08F290-06, C08F8-32, C09D151-08, C08F222-22
【公开号】CN104610516
【申请号】CN201510013872
【发明人】权苗, 党媛, 宫永宽
【申请人】西北大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月12日