一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料表面科学和生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法。
【背景技术】
[0002]壳聚糖具有可降解性、抗菌性、无毒、无刺激、pH响应性等优点(CarbohydratePolymers 2010，79:724-730)，已经被广泛应用于生物医学等领域。越来越多的研究表明:壳聚糖及其衍生物材料可以用于血液净化。壳聚糖分子上的氨基有助于对血液中多种毒素的吸附，可以用于血液灌流材料(高等学校化学学报2002，23:75-77 Journalof Microencapsulat1n 1993,10:475-486)。壳聚糖膜具有高的透析率，选择性和强度，可以用作血液透析材料(Journal of Applied Polymer Science 1992, 46:255-261 ；263-269)。虽然壳聚糖及其衍生物作为血液净化材料具有许多优点，但是也存在着蛋白质吸附，血小板黏附，最终导致凝血，形成血栓等问题，所以提高壳聚糖及其衍生物材料的血液相容性迫在眉睫(Applied Surface Science 2005，241:485-492 ;B1materials2002，23:2561-2568 ；B1materials 2003，24:3213-3220)。
[0003]磷酰胆碱(phosphorylcholine，PC)是组成细胞膜基本单元卵磷脂的亲水端基，是细胞外层膜中的外层官能团，同时带有正、负异种电荷，具有较强的结合水的能力和亲水性能，这种结构和组成的表面与生理环境相互作用不仅不会吸附和沉积蛋白质，也不会引发血小板激活、导致凝血等不良反应，具有良好生物相容性。近几年来的研究表明，采用磷酰胆碱基团及其聚合物在材料表面构建具有仿细胞外层膜结构，可以显著改善材料的血液相容性。
[0004]近年来，采用接枝磷酰胆碱小分子的途径(Carbohydrate Polymers2007,70:82-88 ；B1macromolecules 2007,8:3169-3176 ；B1macromolecules2006，7:3151-3156 ;Journal of Applied Polymer Science 2003, 88:489-493 ；PolymerInternat1nal 2003，52:81—85 ;Journal of b1materials science, Polymer edit1n2002，13:501-510 ;Colloids and Surfaces B:B1interfaces 2009, 71:268-274)改性壳聚糖，使得壳聚糖的血液相容性显著提高。但是，这些方式往往在材料表面的磷酰胆碱基团的密度不高，限制了其在生物医用材料改性领域的应用和血液相容性的进一步提高。
[0005]为此，将含有磷酰胆碱基团的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱二元共聚物(PMA)聚阴离子，与壳聚糖(聚阳离子)进行层层静电自组装，获得了具有仿细胞外层膜结构的涂层表面(Colloids and Surfaces B:B1interfaces 2011,85:48-55)。蛋白质吸附和血小板黏附的实验结果表明:改性后表面的血液相容性有了显著提高。鉴于这种改性方法的种种优势，必将为提升生物医用材料的血液相容性提供技术支撑。然而，以物理吸附方式结合在移植器件表面的仿细胞外层膜结构聚合物涂层，在体内复杂环境中难免发生溶解、脱落。为此，Lewis 和徐建平等(B1materials 2001, 22:99-111 ；B1materials2004, 25:3099-3108 European Polymer Journal 2004，40:291-298)分别对含有三甲氧基硅基团和磷酰胆碱基团的聚合物涂层进行了研究。结果表明，涂层中聚合物分子链上三甲氧基硅基团遇水会发生水解、交联，也可与基材表面的活性基团形成共价键，从而使磷酰胆碱类聚合物涂层的稳定性得到显著提高。由此可见，聚合物之间的交联及其与基材表面官能团的反应，是提高磷酰胆碱类聚合物涂层稳定性的关键因素。
[0006]然而，该聚合物在合成过程中可交联基团易水解、交联，使得其合成过程条件过于苛刻、难以保存，致使其应用范围受限。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法。该方法简单、操作方便，为获得稳定的具有仿细胞外层膜结构的涂层表面提供了一种新的途径。该方法通过将含有环氧基的磷酰胆碱聚合物和聚硫醇的混合溶液涂覆于壳聚糖膜表面，亲水性好的磷酰胆碱聚合物通过环氧基与壳聚糖表面氨基的反应固定在壳聚糖的表面，获得具有仿细胞外层膜结构的表面，使得其亲水性显著提高，前进角和后退角明显降低。此外，聚硫醇交联剂的存在增加了壳聚糖表面磷酰胆碱基团的含量，从而进一步增加了壳聚糖的亲水性。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0009]步骤一、在氮气保护下，将含有磷酰胆碱基团的乙烯基单体和含有环氧基的乙烯基单体在引发剂的作用下进行自由基聚合反应，得到含有环氧基的磷酰胆碱聚合物；
[0010]步骤二、将步骤一中所述含有环氧基的磷酰胆碱聚合物溶于溶剂中得到聚合物溶液，然后向所述聚合物溶液中加入聚硫醇，混合均匀得到混合溶液；将所述混合溶液涂覆于待改性材料表面，晾干后置于蒸馏水中在40°C?90°C条件下浸泡处理5h?24h，取出后在待改性材料表面得到具有仿细胞外层膜结构的仿生涂层。
[0011]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，步骤一中所述乙烯基单体为甲基丙烯酸类单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酰胺类单体或丙烯酰胺类单体。
[0012]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，步骤一中所述含有磷酰胆碱基团的乙烯基单体的摩尔量为含有磷酰胆碱基团的乙烯基单体和含有环氧基的乙烯基单体的总摩尔量的60%?90%。
[0013]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，步骤一中所述含有磷酰胆碱基团的乙烯基单体为甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱，含有环氧基的乙烯基单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
[0014]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，步骤一中所述自由基聚合反应的反应溶剂为甲醇和四氢呋喃的混合溶剂，反应温度为70°C?80°C，反应时间为12h?24ho
[0015]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，所述甲醇和四氢呋喃的体积比为(4?6): 1。
[0016]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，所述甲醇和四氢呋喃的体积比为5:1。
[0017]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，步骤一中所述引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂的摩尔量为含有磷酰胆碱基团的乙烯基单体和含有环氧基的乙烯基单体的总摩尔量的0.5%?1%。
[0018]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述溶剂为甲醇和丙酮的混合溶剂，混合溶剂中甲醇的体积百分含量为50%?99%。
[0019]上述的一种环氧基与巯基交联制备仿生涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述聚合物溶液中含有环氧基的磷酰胆碱聚合物的浓度为0.2mg/mL?5mg/mL，聚硫醇的体积为聚合物溶液体积的0.25%?5%。
[0020]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0021]1、本发明将含有磷酰胆碱的乙烯基单体和含有环氧基的乙烯基单体通过简单的自由基聚合反应，合成含有环氧基的磷酰胆碱聚合物，并将其与聚硫醇溶于混合溶剂中，涂覆在待改性材料表面，晾干后置于蒸馏水中浸泡处理，即可制备具有仿细胞外层膜结构的仿生涂层，制备方法简单、操作方便，为获得稳定的具有仿细胞外层膜结构的涂层表面提供了一种新的途径。
[0022]2、本发明通过将含有环氧基的磷酰胆碱聚合物和聚硫醇的混合溶液涂覆于壳聚糖膜表面，亲水性好的磷