專(zhuān)利名稱(chēng)：一種表面可控聚合修飾的生物材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物材料及其制備方法，特別涉及一種表面可控聚合修飾的生物材料及其制備方法，利用新的RATRP催化體系，其中硅烷偶聯(lián)劑既承擔(dān)偶聯(lián)劑的作用，又作為單一配體參與RATRP反應(yīng)，將兩性離子單體接枝到聚合物材料表面，實(shí)現(xiàn)了兩性離子的 “活性”可控聚合，最終得到具有優(yōu)良血液相容性的生物材料。
背景技術(shù)：
隨著生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，生物材料的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛和重要。目前，對(duì)于大部分醫(yī)用材料而言，當(dāng)其與活體組織相接觸時(shí)，會(huì)導(dǎo)致一些重要的反應(yīng)，諸如血栓的形成和一些不希望發(fā)生的免疫反應(yīng)。生物相容性，尤其是血液相容性是生物醫(yī)用材料最重要的性能指標(biāo)。如何提高生物材料的生物相容性一直是研究熱點(diǎn)。提高高分子材料的生物相容性、研發(fā)生物相容性高分子材料具有重要科學(xué)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益?？煽鼗钚宰杂苫酆系难芯孔钤玳_(kāi)始于1982年。由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。 至今，最成功的三種活性自由基聚合是原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)、可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)、氮氧調(diào)控自由基聚合(NMP)。其中以ATRP法應(yīng)用最為廣泛。正向ATRP終止反應(yīng)后的聚合物尾端帶有活性的鹵原子?；钚喳u原子可以容易地轉(zhuǎn)化為其它功能性基團(tuán)。除了尾端功能性外，功能性單體或功能性引發(fā)劑也可實(shí)現(xiàn)ATRP功能性聚合。這是ATRP作為高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工具表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)，另外，它合成的聚合物分子量大小可控，且分子量分布窄，聚合工藝簡(jiǎn)單。但ATRP仍存在兩個(gè)缺點(diǎn)①所用引發(fā)劑鹵化物有毒②還原態(tài)的金屬催化劑對(duì)氧或濕氣敏感，不易保存。因此，反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(RATRP)應(yīng)運(yùn)而生。與常規(guī)的ATRP 中首先用鹵化物引發(fā)劑不同，RATRP是從通用引發(fā)劑分解的自由基I ·或I-PXMtn+1的鈍化反應(yīng)開(kāi)始的。在引發(fā)階段，引發(fā)劑自由基I · 一旦產(chǎn)生，就可以從高價(jià)的過(guò)渡金屬鹵化物奪取鹵原子，形成低價(jià)過(guò)渡金屬附“和休眠種I-X，接下來(lái)就與常規(guī)ATRP —樣了。它既有ATRP 合成的優(yōu)點(diǎn)又避免了前者的缺點(diǎn)。圖5為RATRP的反應(yīng)原理示意圖。RATRP反應(yīng)機(jī)理。但常規(guī)RATRP反應(yīng)中，一般采用2，2’聯(lián)吡啶(bpy)作為配體，存在著配體成本高、 有毒性等問(wèn)題。因此，研究更適宜的RATRP催化體系，并將其應(yīng)用于生物醫(yī)用材料具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種表面可控聚合修飾的生物材料，其表面兩性離子“活性”可控聚合形成兩性離子聚合物層，可調(diào)控吸附蛋白的特異性和功能性，具有優(yōu)良血液相容性的生物材料表面。本發(fā)明的另一目的還在于提供所述生物材料的制備方法。簡(jiǎn)言之，本發(fā)明設(shè)計(jì)出了一種新的RATRP催化體系，將硅烷偶聯(lián)劑既作為偶聯(lián)劑(甲基丙烯酸酯型)(甲基丙烯酸胺酯型)(苯乙烯型)。 所述的兩性離子單體生物相容性好，且與細(xì)胞膜表面物質(zhì)類(lèi)似，兩性離子單體通過(guò)RATRP反應(yīng)對(duì)聚合物進(jìn)行表面改性，修飾后的表面能夠有效地抑制蛋白粘附，而且可通過(guò)聚合時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)控其對(duì)蛋白的吸附能力，有效調(diào)控生物材料表面吸附蛋白的特異性和功能性。
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又作為單一配體參與RATRP反應(yīng)，類(lèi)似于銅鹽與2，2’ -聯(lián)吡啶間的作用，在該RATRP反應(yīng)中，硅烷偶聯(lián)劑與銅鹽形成4配位絡(luò)合物(如

圖1所示)，該絡(luò)合物立刻被RATRP反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基奪去鹵原子，生成鹵化物休眠種與低價(jià)的金屬絡(luò)合物，進(jìn)而使兩性離子單體(分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有陰、陽(yáng)離子基團(tuán))成功接枝到了生物材料表面。為了完成上述發(fā)明任務(wù)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種表面可控聚合修飾的生物材料，包括生物材料基體，其特征在于生物材料硅烷化處理后，生物材料表面接枝“刷”狀兩性離子聚合物層。所述的表面可控聚合修飾的生物材料，是在生物材料表面，利用一種新的包括娃燒偶聯(lián)劑與鹵化銅的RATRP絡(luò)合催化體系，其中硅烷偶聯(lián)劑既承擔(dān)偶聯(lián)劑的作用，又將其作為單一配體參與RATRP反應(yīng)，利用RATRP反應(yīng)將兩性離子單體接枝到生物材料表面，以實(shí)現(xiàn)兩性離子單體的“活性”可控聚合。上述表面可控聚合修飾的生物材料，所述的硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選尾端含有氯、氰基功能性基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，例如氯甲基三甲(乙)氧基硅烷，二氯甲基三甲(乙)氧基硅烷，3 -氯丙基三甲(乙)氧基硅烷或2-氰基乙基三甲(乙)氧基硅烷。上述表面可控聚合修飾的生物材料，所述的生物材料(基體)是硅橡膠、聚氨酯、 或硅橡膠與聚氨酯的共聚物；或聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯。上述表面可控聚合修飾的生物材料，所述的兩性離子單體可以是磷銨、磺胺或羧銨兩性離子，其結(jié)構(gòu)分別如下
權(quán)利要求
1.一種表面可控聚合修飾的生物材料，包括生物材料基體，其特征在于生物材料硅烷化處理后，生物材料表面接枝“刷”狀兩性離子聚合物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于，在生物材料表面，由RATRP反應(yīng)將兩性離子單體接枝到生物材料表面，所采用的RATRP絡(luò)合催化體系包括硅烷偶聯(lián)劑與鹵化銅，其中硅烷偶聯(lián)劑既是偶聯(lián)劑，又作為單一配體參與RATRP反應(yīng)，在生物材料表面接枝一層“刷”狀兩性離子聚合物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于所述的生物材料的制備包括以下步驟a.生物材料的硅烷化處理將生物材料基體加入質(zhì)量百分濃度0.05 0. 50%硅烷偶聯(lián)劑水溶液中，磁力攪拌3 他，取出后真空干燥，得到硅烷化的生物材料；b.硅烷化的生物材料表面引發(fā)劑的固定將硅烷化的生物材料以及5 15mL水加入三頸燒瓶中，并加入0. 002 0. 02 mL過(guò)氧化物，室溫條件下攪拌5 10 min ；c.兩性離子單體在硅烷化生物材料表面的接枝聚合反應(yīng)將表面固定了引發(fā)劑的生物材料放入0. 1 lmol/L兩性離子單體的水或甲醇水溶液中，并加入鹵化銅和硅烷偶聯(lián)劑配體，其物質(zhì)的量之比為:M兩性離子:M繊同:M桂燒偶聯(lián)劑配體=9O 120:3 5:7 11，在惰性氣體氣氛下，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)Ih 72h，取出生物材料，用水清洗后真空干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征是所述的硅烷偶聯(lián)劑尾端含有氯或氰基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征是所述的硅烷偶聯(lián)劑為氯甲基三甲(乙)氧基硅烷、二氯甲基三甲(乙)氧基硅烷、3 —氯丙基三甲(乙)氧基硅烷或2-氰基乙基三甲(乙)氧基硅烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于所述的生物材料是硅橡膠、聚氨酯、或硅橡膠和聚氨酯的共聚物；或是聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙火布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于所述的兩性離子單體是磷銨、磺胺或羧銨兩性離子，其結(jié)構(gòu)分別如下
8.一種表面可控聚合修飾的生物材料的制備方法，包括下列步驟a.生物材料的硅烷化處理將生物材料基體加入質(zhì)量百分濃度0.05 0. 50%硅烷偶聯(lián)劑水溶液中，磁力攪拌3 他，取出后真空干燥，得到硅烷化的生物材料膜片；b.硅烷化的生物材料表面引發(fā)劑的固定將硅烷化的生物材料以及5 15mL水加入三頸燒瓶中，并加入0. 002 0. 02 mL過(guò)氧化物，室溫條件下攪拌5 10 min ；c.兩性離子單體在硅烷化生物材料表面的接枝聚合反應(yīng)將表面固定了引發(fā)劑的生物材料放入0. 1 1 mol/L兩性離子單體的水或甲醇水溶液中，并加入鹵化銅和硅烷偶聯(lián)劑配體，其物質(zhì)的量之比為:M兩性離子-Mmm :M桂燒偶聯(lián)劑配體=9O 120:3 5:7 11，然后在惰性氣體氣氛下，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)Ih 72h，取出生物材料，用水清洗后真空干燥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑是氯甲基三甲 (乙)氧基硅烷、二氯甲基三甲(乙)氧基硅烷、3 —氯丙基三甲(乙)氧基硅烷或2-氰基乙基三甲(乙)氧基硅烷；所述的生物材料是硅橡膠、聚氨酯、或硅橡膠與聚氨酯的共聚物，或是聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯；所述的兩性離子單體為磷銨、磺胺或羧銨兩性離子單體，其結(jié)構(gòu)分別如下磷銨
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于步驟b)所述過(guò)氧化物為過(guò)氧化苯甲?；蜻^(guò)氧化叔丁基氫；步驟c)所述的鹵化銅為CuBr2或CuCl2。
全文摘要
一種表面可控聚合修飾的生物材料，包括生物材料基體，其特征在于生物材料硅烷化處理后，生物材料表面接枝“刷”狀兩性離子聚合物層。不同于常規(guī)反向原子轉(zhuǎn)移自由基(RATRP)反應(yīng)中采用的2，2’-聯(lián)吡啶(Bpy)配體，本發(fā)明采用包括硅烷偶聯(lián)劑與鹵化銅的RATRP絡(luò)合催化體系，其中硅烷偶聯(lián)劑既作為偶聯(lián)劑，又作為配體參與RATRP反應(yīng)，由RATRP反應(yīng)將兩性離子單體接枝到生物材料表面。本發(fā)明可有效調(diào)控生物材料表面吸附蛋白的特異性和功能性，抑制血細(xì)胞的粘附、抑制血液多途徑的激活，得到具有優(yōu)良血液相容性的生物材料。本發(fā)明還公開(kāi)了所述生物材料的制備方法。
文檔編號(hào)C08L83/04GK102391539SQ20111024639
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者周寧琳, 徐東, 湯毅達(dá), 沈健, 金素星, 陸春燕 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)