一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法
【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，具体涉及一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法。
【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(3): 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]此外，壳聚糖是天然聚阳离子，可以和聚阴离子通过静电相互作用，使二者分子链相互缠绕，最终形成纳米级聚集体(Carbohydrate Polymers, 2005, 62 (2): 142-158) 0在基因治疗领域，壳聚糖作为聚阳离子，与带负电荷的DNA通过静电相互作用，在负载药物的同时，形成表面带正电荷的纳米颗粒。该纳米颗粒通过减缓DNA降解、失活，黏附细胞膜提高胞吞作用，凭借质子海绵效应逃离内涵体，从而达到提高转染率的目的(B1macromolecules, 2009, 10(9):2436-2445)。因此，这类壳聚糖复合聚电解质纳米颗粒已经成为纳米载药体系在基因治疗方面研究的重点之一。然而，聚阳离子与DNA形成的聚电解质复合物表面带有部分的正电荷，在体内循环中易吸附蛋白，继而引发血小板、细胞黏附，导致形成血栓和免疫反应(B1materials，2009, 30(34):6655-6664)，易被单核巨噬细胞吞噬，从而降低药效。因此设计稳定的生物相容性纳米材料是药物载体设计的关键课题。
[0004]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。
[0005]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 ；Polymer Internat1nal 2003，52:81—85 ;Journal of b1materials science, Polymeredit1n2002, 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尚ο
[0006]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(ΡΜΑ)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。
[0007]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】
[0008]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，提供一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法。该方法简单，条件温和，制备的表面具有仿细胞外层膜结构的壳聚糖对血小板黏附明显降低，生物相容性显著提高；该方法可以避免亲水性的磷酰胆碱基团在表面的迀移取向，为获得表面具有仿细胞外层膜结构的壳聚糖提供了一种新的途径。
[0009]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0010]步骤一、在室温条件下，将壳聚糖置于质量浓度为0.1%?2%的戊二醛水溶液中浸泡5h?12h，取出后用蒸馏水洗涤，得到接枝有戊二醛的壳聚糖；
[0011]步骤二、在室温条件下，将步骤一中接枝有戊二醛的壳聚糖置于浓度为0.5mg/mL?5mg/mL的含有氨基的磷酰胆碱聚合物的溶液中浸泡12h?24h，取出后依次用甲醇和蒸馏水洗涤浸泡后的壳聚糖，得到表面具有仿细胞外层膜结构的壳聚糖。
[0012]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述室温均为20°C?30°C。
[0013]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，步骤一中所述戊二醛水溶液的质量浓度为0.5%?1.5%。
[0014]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，步骤二中所述含有氨基的磷酰胆碱聚合物的溶液的浓度为lmg/mL?3mg/mL。
[0015]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，步骤二中所述含有氨基的磷酰胆碱聚合物的溶液中的溶剂为甲醇、乙醇或蒸馏水。
[0016]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，步骤二中所述含有氨基的磷酰胆碱聚合物的制备方法为:在氮气保护下，将含有磷酰胆碱基团的乙烯基单体和含有氨基的乙烯基单体在引发剂的作用下进行自由基聚合反应，得到含有氨基的磷酰胆碱聚合物。
[0017]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，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氨基的乙烯基单体的总摩尔量的30%?90%。
[0018]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，所述自由基聚合反应的反应温度为70°C?80°C，反应时间为12h?24h。
[0019]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，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。
[0020]上述的一种室温下改善壳聚糖血液相容性的方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾，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氨基的乙烯基单体的总摩尔量的0.5%?1%。
[0021]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0022]1、本发明方法简单，条件温和，制备的表面具有仿细胞外层膜结构的壳聚糖对血小板黏附明显降低，生物相容性显著提高。
[0023]2、本发明的方法与单纯接枝磷酰胆碱基团相比，接枝效率高。
[0024]3、本发明的方法与较高温度反应处理的壳聚糖相比，血液相容性效果无明显差升。
[0025]4、本发明的方法可以避免亲水性的磷酰胆碱基团在表面的迀移取向，为获得表面具有仿细胞外层膜结构的壳聚糖提供了一种新的途径。
[0026]5、本发明制备的表面具有仿细胞外层膜结构的壳聚糖在组织工程、药物控释、基因治疗及生物传感器等领域具有巨大的学术价值和广阔的应用前景。
[0027]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
【附图说明】
[0028]图1为未经处理的壳聚糖，接枝戊二醛的壳聚糖，接枝戊二醛和含有氨基