模拟人体纤溶系统和血管内皮系统的聚氨酯衍生物及制备方法及相关产物制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医用功能高分子材料领域，具体涉及一种具模拟人体纤溶系统和血管内皮系统的具有良好血液相容性的聚氨酯材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]心血管疾病已经成为当前威胁人类健康的最大难题之一。由于用于诊断和治疗心血管疾病的医用器材都不可避免的要与血液之间相互接触，因此，血液接触型生物医用材料具有非常广阔的应用前景和巨大的市场需求。这些材料包括心血管系统的植入体(心脏瓣膜、心血管支架、导管、血管移植体、心脏辅助器件等)和体外血液处理仪器(血液透析设备、体外循环设备)等，然而，材料表面引起血栓等问题一直制约着该类材料的发展。由于血液和材料之间的相互作用很大程度上取决于材料表面的物理和化学性能，对材料表面进行适当的修饰，不仅很大程度上保留材料的性能，而且能够改善材料的血液相容性。当前血液相容性材料的制备方法主要包括两种:一，在材料表面修饰聚乙二醇(PEG)链或者结合具有抗凝效果的活性分子(如肝素，纤溶剂等)，如通过该方法，Chen等人制备了具有抑制凝血功能的肝素化材料表面(B1materials，26，7418-7424，2005) ;二，在材料表面修饰抗原或具有结合内皮细胞的多肽等，模拟血管内侧的内皮系统。由于只含有一种功能的表面往往达不到理想的抗凝血效果，因此，制备多功能的抗凝表面是当前的一种趋势。目前所报道的制备多功能抗凝表面的方法有着很多缺点，如生物活性分子的固定过程反应条件苛刻，结合量不可控等。
[0003]本发明选用生物惰性和化学稳定性均较好的P(HEMA-co-AdaMA)来修饰聚氨酯材料表面，并通过共价结合和主客体自组装两种方法，分步依次结合赖氨酸和REDV多肽两种生物活性配体，该反应条件温和可控，极大地保留了配体的活性，从而实现了具有能够溶解初生血栓，在短期内保持材料的血液相容性，同时由于内皮细胞在表面的黏附和增殖，从而有助于真正从根本上改善材料的血液相容性，在生物材料领域具有应用前景。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:在聚氨酯材料表面通过接枝梳状生物惰性聚合物链固定赖氨酸和REDV多肽两种生物活性分子，实现溶解初生血栓的同时促进内皮细胞的黏附与增殖的目的。
[0005]本发明提供的第一种技术方案为:一种模拟人体纤溶系统和血管内皮系统的聚氨酯衍生物，包括:由聚氨酯组成的基层，以及修饰层，所述修饰层是在该基层表面通过化学修饰方法改性而形成的，其特征在于，所述修饰层为含有两种生物活性配体的亲水性惰性聚合物层，所述聚合物为聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯-甲基丙烯酸金刚烷甲醇酯)，两种所述生物活性配体分别为含有REDV序列的多肽和ε -赖氨酸。
[0006]优选的，所述的聚氨酯或聚氨酯衍生物为粒状、薄膜、管状、棒状或其它形状的物理结构。
[0007]本发明提供的第二种技术方案为:一种聚氨酯衍生物的制备方法，其化学修饰过程具体包括以下步骤:
(O制备丙烯酰氧异硫氰酸酯溶液和甲基丙烯酰氧异硫氰酸酯溶液；
(2)在聚氨酯材料表面引入碳碳双键；
将聚氨酯材料置于甲基丙烯酰氧异硫氰酸酯溶液或丙烯酰氧异硫氰酸酯溶液中，在三乙胺存在的条件下进行反应，得到表面含有碳碳双键的聚氨酯材料；
(3)在含有碳碳双键的聚氨酯材料表面共聚接枝甲基丙烯酸-2-羟乙酯单体和甲基丙烯酸金刚烷甲醇酯单体；
(4)在修饰有聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯-甲基丙烯酸金刚烷甲醇酯)的聚氨酯材料表面固定REDV序列的多肽和赖氨酸。
[0008]优选的，步骤(I)的具体制备过程为:将甲基丙烯酰氯滴入硫氰酸钾溶液中，搅拌反应，得到甲基丙烯酰氧异硫氰酸酯溶液；将丙烯酰氯缓慢滴入硫氰酸钾溶液中，搅拌反应，得到丙烯酰氧异硫氰酸酯溶液。
[0009]优选的，所述的硫氰酸钾溶液为硫氰酸钾乙腈溶液。
[0010]优选的，步骤(2)中所述的甲基丙烯酰氧异硫氰酸酯或丙烯酰氧异硫氰酸酯溶液为乙腈或甲苯溶液，按w/ν计。
[0011]优选的，步骤(3)的具体制备过程为:将表面含有碳碳双键的聚氨酯材料置于含有引发剂，甲基丙烯酸-2-羟乙酯单体和甲基丙烯酸金刚烷甲醇酯单体的异丙醇溶液中进行反应。
[0012]优选的，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二乙基己酯、异丙苯过氧化氢、过硫酸钾-亚硫酸盐体系或过氧化氢-亚铁酸盐体系O
[0013]优选的，步骤(4)的具体制备过程包括以下步骤:
(I )将修饰有聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯-甲基丙烯酸金刚烷甲醇酯)的聚氨酯材料置于对硝基氯甲酸苯酯(NPC)溶液中，在三乙胺存在下反应，将反应后的该聚氨酯清洗后置于REDV多肽溶液中反应，反应结束后用乙醇胺溶液处理终止未反应的活性基团，然后用水清洗，得到REDV序列的多肽修饰的聚氨酯材料；
(II)将上述聚氨酯材料浸入含有赖氨酸修饰的环糊精(β -⑶-(Lys)7)溶液中，利用主客体自组装将赖氨酸引入到聚氨酯的表面中，反应结束后用水清洗，得到表面含有ε -赖氨酸和REDV多肽的聚氨酯衍生物。
[0014]优选的，所述的对硝基氯甲酸苯酯溶液为乙腈溶液，按W/V计。
[0015]优选的，所述的REDV溶液其溶剂为水或缓冲液，所述的乙醇胺溶液其溶剂为水或缓冲液，赖氨酸修饰的环糊精(β -CD-(Lys)7)溶液其溶剂为水。
[0016]本发明提供的第三种技术方案为:一种赖氨酸修饰的环糊精的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:
(a)7个叠氮基团的修饰的β -环糊精(β -⑶-(N3)7)的制备；
(b)赖氨酸的炔基化:
将4-氧代-4-(丙-2-炔-1-氧基)丁酸酐溶液缓慢加入N ( ε )-Boc-L-赖氨酸叔丁酯盐酸盐和三乙胺的混合溶液中反应，反应结束后用碳酸氢钠水溶液，盐酸水溶液和饱和食盐水溶液依次洗涤，旋蒸除去溶剂后真空干燥，最终得到炔基化的赖氨酸；
(C)赖氨酸修饰的环糊精(β -⑶-(Lys)7)的制备
将炔基化的赖氨酸和叠氮化的β -环糊精进行点击反应，随后进行脱保护处理，最终制得赖氨酸修饰的环糊精。
[0017]优选的，步骤(a)中所述的制备方法为以下一种或者两种:
先将β环糊精六号位的羟基进行溴取代(0-CD-(Br)7)，然后用叠氮化钠进行叠氮化；
先将β环糊精六号位的羟基进行碘取代(β-CD-(I)7),然后用叠氮化钠进行叠氮化。
[0018]优选的，步骤(b)中所述的4-氧代-4-(丙-2-炔-1-氧基)丁酸酐溶液及Ν( ε )-Boc-L-赖氨酸叔丁酯盐酸盐和三乙胺的混合溶液，其溶剂均为二氯甲烷。
[0019]优选的，步骤(C)中所述的脱保护所采用的方法可以为以下一种或者两种:
用25%的三氟乙酸/ 二氯甲烷溶液进行脱保护；
用85%的磷酸水溶液进行脱保护。
[0020]本发明按下述技术方案解决其技术问题:本发明提供的具有高效溶解初生血栓功能的聚氨酯材料由基层和修饰层组成，其中基层为普通医用聚氨酯材料，修饰层是在该基层表面通过化学修饰方法改性而形成。修饰层为含有两种生物活性分子(含有REDV序列的多肽和ε -赖氨酸)的惰性聚合物层，上述亲水性惰性聚合物层为通过表面自由基共聚合接枝的共聚物P (HEMA-co-AdaMA)，两种生物活性物质则通过两种方法-化学共价结合和主客体相互作用分步依次修饰，其中REDV在PHEMA侧链末端通过共价修饰，ε -赖氨酸在PAdaMA末端的金刚烷基团通过主客体自组装修饰。该方法可以方便地控制REDV多肽和赖氨酸的结合量，同时极大地保持两种生物功能性分子的活性。ε -赖氨酸具有特异性结合血纤溶酶原及其激活物t-PA的能力，结合在表面ε -赖氨酸上的纤溶酶原被t-PA激活后转化为纤溶酶，能够溶解表面引起的纤维蛋白凝块(初生血栓)；REDV多肽具有促进内皮细胞黏附和增殖的作用，在表面黏附有大量内皮细胞后，有望从根本上解决血栓的形成。
[0021]高效溶解初生血栓功能主要通过两个方面来实现:一是利用PHEMA间隔层的生物惰性功能，该间隔层可以有效排斥非特异性蛋白质吸附，这样不但能够在一定程度上抑制血栓在材料表面的形成，还尽可能的排除了体系中其他蛋白质对ε -赖氨酸和纤溶酶原之间