一种聚氨基酸改性水凝胶涂层及其制备方法

本发明涉及医用材料，尤其是涉及一种聚氨基酸改性水凝胶涂层及其制备方法。

背景技术：

1、医疗器械水凝胶涂层由于具有优异的亲水性和柔软性，在生物工程、医疗器械、微流体、软机器人等领域受到广泛关注。但由于缺乏janus粘连性、自适应抗菌性和疾病实时监测等限制了其临床转化应用。因此，人们非常希望开发具有水响应性润滑、抗菌活性和粘附性能等多功能的新型水凝胶涂层。

2、双面粘连性能一直被认为是理想的医疗设备水凝胶涂层的一个至关重要的特征，主要是指基材粘连性和组织润滑性的双面特性。与基底接触的一侧具有较强的界面粘附性，保证了水凝胶涂层在导管插入过程中的稳定性，同时水凝胶涂层的另一侧对内部组织具有较好的润滑性能，抵抗组织粘附。此外，目前润滑水凝胶涂层已被证明可以有效地阻止细菌和非特异性蛋白质的粘附，从而抑制生物膜的形成和生物污染的发生。然而，润滑水凝胶涂层不能完全根除细菌等生物污染源，聚赖氨酸等由于其广谱和强抗菌特性而被广泛应用于生物污染的处理。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚氨基酸改性水凝胶涂层的制备方法，本发明提供的聚氨基酸改性水凝胶涂层抗污、抗菌及单面粘附性良好，有效提高了水凝胶涂层的多功能性。

2、本发明提供了一种聚氨基酸改性水凝胶涂层的制备方法，包括：

3、a）将具有抗污功能的小分子、第一交联剂和引发剂混合，聚合反应，得到水凝胶前体；所述抗污功能小分子包括两性内盐类小分子或双键封端的聚乙二醇；

4、b）对水凝胶前体进行单面聚氨基酸修饰，得到功能化的水凝胶抗污涂层。

5、优选的，所述两性内盐类小分子两性内盐甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱；

6、所述引发剂包括光引发剂l2959、 l0290或h1361；

7、所述第一交联剂包括n,n-二甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯或二异氰酸酯。

8、优选的，所述具有抗污功能的小分子、交联剂和引发剂混合的质量比为100：（1~5）：（1~2）。

9、优选的，所述聚合反应反应的初始温度为25℃。时间为5~10min；所述聚合反应为紫外光引发聚合；所述紫外光波长为365 nm，功率为180~220 mw/cm2，辐照时间为5~10min。

10、优选的，所述步骤b）具体包括：

11、将聚氨基酸、第二交联剂和引发剂混合，涂覆于水凝胶前体的单面，聚合，即得功能化的水凝胶抗污涂层；

12、所述聚氨基酸包括聚酸性氨基酸和聚碱性氨基酸；所述聚酸性氨基酸的分子量为1100~1500 kda；所述聚碱性氨基酸的分子量为3000~6000 da；

13、所述聚合为紫外光引发聚合；所述聚合反应的初始温度为25℃时间为5~10 min；所述引发剂包括光引发剂l2959， l0290或h1361；所述紫外光波长为365 nm，功率为180~220 mw/cm2。

14、优选的，所述聚氨基酸、交联剂及引发剂的质量比为100：（1~5）：（1~2）；

15、所述酸性氨基酸包括聚谷氨酸；所述碱性氨基酸包括聚赖氨酸。

16、优选的，所述第二交联剂的制备方法包括：将聚酸性氨基酸和丙烯酸缩水甘油酯类化合物混合，调节ph 至4.5~5，在60~80 ℃条件下反应12~24 h，得到反应后的溶液；将反应后的溶液透析、干燥，即得；

17、所述反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为200~220 r/min；所述丙烯酸缩水甘油酯类化合物包括甲基丙烯酸缩水甘油酯和/或丙烯酸缩水甘油酯。

18、优选的，所述聚酸性氨基酸和丙烯酸缩水甘油酯类化合物的摩尔比为（1~2）：2；所述聚酸性氨基酸溶液的浓度（w/v，g/100 ml）为12%~15%。

19、优选的，所述涂覆的时间为5~30 min；所述涂覆厚度为100~300 μm。

20、本发明提供了一种聚氨基酸改性水凝胶涂层，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。

21、本发明提供了一种生物材料，包括上述技术方案所述的聚氨基酸改性水凝胶涂层。

22、与现有技术相比，本发明提供了一种聚氨基酸改性水凝胶涂层的制备方法，包括：a）将具有抗污功能的小分子、第一交联剂和引发剂混合，聚合反应，得到水凝胶前体；所述抗污功能小分子包括两性内盐类小分子或双键封端的聚乙二醇；b）对水凝胶前体进行单面聚氨基酸修饰，得到功能化的水凝胶抗污涂层。本发明通过甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱或双键封端的聚乙二醇分子的自由基聚合反应，得到具有抗污性能的水凝胶涂层前体，随后，利用聚氨基酸对水凝胶前体的进行单面修饰改性，从而得到具有抗菌或者粘附性能的单面抗污水凝胶涂层，实现水凝胶涂层的多功能性。

技术特征：

1.一种聚氨基酸改性水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述两性内盐类小分子两性内盐甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述具有抗污功能的小分子、第一交联剂和引发剂混合的质量比为100：（1~5）：（1~2）。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的初始温度为25℃，时间为5~10min；所述聚合反应为紫外光引发聚合；所述紫外光波长为365 nm，功率为180~220mw/cm2。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b）具体包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨基酸、第二交联剂及引发剂的质量比为100：（1~5）：（1~2）；

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二交联剂的制备方法包括：将聚酸性氨基酸和丙烯酸缩水甘油酯类化合物混合，调节ph 至4.5~5，在60~80 ℃条件下反应12~24 h，得到反应后的溶液；将反应后的溶液透析、干燥，即得；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述聚酸性氨基酸和丙烯酸缩水甘油酯类化合物的摩尔比为（1~2）：2；所述聚酸性氨基酸溶液的浓度（w/v，g/100 ml）为12%~15%。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的时间为5~30 min；所述涂覆厚度为100~300 μm。

10.一种聚氨基酸改性水凝胶涂层，其特征在于，由权利要求1~9任意一项所述的制备方法制备得到。

11.一种生物材料，其特征在于，包括权利要求10所述的聚氨基酸改性水凝胶涂层。

技术总结
本发明提供了一种聚氨基酸改性水凝胶涂层的制备方法，包括：A）将具有抗污功能的小分子、第一交联剂和引发剂混合，聚合反应，得到水凝胶前体；所述抗污功能小分子包括两性内盐类小分子或双键封端的聚乙二醇；B）对水凝胶前体进行单面聚氨基酸修饰，得到功能化的水凝胶抗污涂层。本发明通过甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱或双键封端的聚乙二醇分子的自由基聚合反应，得到具有抗污性能的水凝胶涂层前体，随后，利用聚氨基酸对水凝胶前体的进行单面修饰改性，从而得到具有抗菌或者粘附性能的单面抗污水凝胶涂层，实现水凝胶涂层的多功能性。

技术研发人员：孙文,闫秋艳,栾世方,张旭,许东华,王明哲
受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/19