专利名称：仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构共聚物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物及其制备方法，具体涉及粘附型仿细胞膜结构(甲基)丙烯酸酯类共聚物，属于高分子化学与物理、表面科学及生物医用材料技术领域。
背景技术：
磷酰胆碱是生物细胞外层膜的亲水基团，用含磷酰胆碱基团的亲水-亲油的两亲性聚合物涂覆修饰材料，在与水接触时其表面形成仿细胞膜结构，会被细胞认为是自体，可获得优良的生物相容性。这类含磷酰胆碱基团聚合物涂层可通过物理吸附或化学键合附着于被修饰材料 表面。然而，以物理吸附作用结合的两亲性聚合物涂层分子，在体内复杂环境中有可能发生溶解、降解等作用而流失；另一方面，涂层表面的微观聚集结构随自组装过程的条件及组装后的环境因素可发生某种程度的不可逆结构变化，影响此类材料表面性能及相关产品的开发和应用。美国专利US 5，648，442使用含永久性正电荷侧基以及可与材料表面有较强附着性能的其它侧基的自由基聚合物对材料表面涂覆来赋予生物相容性。在提高涂层的结合稳定性方面，Kim 等人(K. Kim, C. Kim, Y. Byun, J. Biomat. Sci. -Polymer Edition, 2003,14，887)在甲基丙烯酰基表面接枝聚合制备稳定的磷脂单分子层作为血液相容性材料。在聚丙烯腈不对称膜表面直接反应形成磷脂基团进行仿生表面改性(X. J. Huang, et al.Polymer, 2006,47, 3141)，含磷酰胆碱基团的化合物被共价连接在羟基聚合物聚乙烯醇和甲基丙烯酸轻乙酯表面形成稳定的单分子涂层[J. A. Hayward, Biomaterials, 1986,7，252)。中国专利申请CN01817377. 2介绍了一种涂敷材料表面的方法，包括材料表面的功能化反应及表面聚合涂层的制备。获得的复合材料具有对于基材的粘合性、耐久性、亲水性、润湿性、生物相容性和渗透性等特性，可用于制造生物医学制品如眼用装置。CN1717464A报道了一种将用带有醛基的磷酰胆碱化合物接枝到材料表面的改性方法，可明显提高材料的生物适应性及亲水性能。然而，通过表面化学反应来提供亲水基团的改性方法，对不同材料及表面形貌物体的改性效果有较大差异，通常较难获得足够的表面基团密度。为利用涂覆法工艺简单，适应性强，改性效果显著等优点，将化学交联法被用来提高涂层的结合稳定性。Lewis等人用含有烷氧基硅烷可交联基团的四元共聚物来提高涂层的稳定性(I、A. L. Lewis, Z. L. Cumming, Biomaterials 2001,22，99; 2、J.-P. Xu,J. Ji, ff. -D. Chen, D. -I. Fan, Y. -F. Sun, J. -C. Shen, European Polymer Journal，2004，40，291)。涂层在70 90°C加热4 9小时，使三甲氧基硅基团与另一组分(侧链)的端羟基反应得到交联固化的修饰涂层。然而，按照体系能量保持最低的原理，涂层在空气中加热，憎水基团将取向迁移到表面，形成疏水表面以降低表面能。这种交联的疏水表面结构与细胞外层膜的结构相反，形成反细胞外层膜结构的涂层表面。CN1916040报道了一种含可交联基团的磷酰胆碱聚合物，形成的涂层在含水液体中处理可得到仿细胞外层膜结构。但这种可交联聚合物在制备、涂层表面结构调整及交联固定各环节均难以控制，不易获得稳定的仿细胞外层膜结构涂层。贻贝是一种广泛存在于海洋中的甲壳类生物，在复杂的海洋环境中可以牢固地附着于几乎任何表面上。仿照贻贝粘附蛋白主要成分邻苯二酚基团的万能粘附作用，Lee等人制备了邻苯二酹接枝的聚乙二醇及胶水(Langmuir, 2010, 26, 3790-3793, Nature,2007，448,338-341)。本发明将具有万能粘附作用的邻苯二酚基团引入到仿细胞膜结构聚合物侧链上，以获得双仿生共聚物进而构建仿细胞外层膜。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可粘附于绝大部分材料表面的含邻苯二酚和亲水基团的双仿生共聚物，以解决通常的物理吸附聚合物涂层不稳定、化学反应固定涂层过程 复杂、以及改性效果不理想等不足。本发明的另一目的是提供上述双仿生共聚物的制备方法；
本发明的还有一个目的是提供上述双仿生共聚物在制备仿细胞外层膜结构涂层方面的应用。用含贻贝粘附蛋白主要成分邻苯二酚基团和亲水基团的双仿生共聚物，在含水溶液中可自动粘附在材料表面，形成仿细胞外层膜结构表界面。仿粘附蛋白的邻苯二酚基团在材料表面经疏水作用、配位作用、氧化聚合等形成与表面结合牢固的仿细胞外层膜结构，达到对材料表面改性的目的。本发明的实现过程
结构通式(I)表示的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物，
权利要求
1.结构通式(I)表示的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物，
2.根据权利要求I所述的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物，其特征在于W为2 8个碳原子链连接的磷酰胆碱基团。
3.权利要求I所述的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物的制备方法，其特征在于将结构式(II)共聚物在有机溶剂中与多巴或多巴胺反应得到双仿生共聚物(I)，
4.根据权利要求3所述的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物的制备方法，其特征在于结构式(II)共聚物通过含亲水基团、对硝基苯氧甲酰基活性酯基团及烷烃基的丙烯酸可聚合单体共聚得到，反应如下，
5.根据权利要求3所述的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物的制备方法，其特征在于有机溶剂选自二甲基亚砜、氯仿、I-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸乙酯、N、N-二甲基甲酰胺、乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙醇、甲醇、异丙醇。
6.根据权利要求3所述的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物的制备方法，其特征在于共聚物多巴胺化反应使用盐酸化多巴胺，并用三乙胺、三甲胺或二异丙基乙基胺作缚酸剂。
7.权利要求I所述仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物制备仿细胞外层膜结构涂层的方法，其特征在于将共聚物溶于水或含水的有机溶剂，用浸溃或喷涂方法使聚合物在被修饰材料或器具表面均匀涂覆形成涂层。
8.根据权利要求7所述制备仿细胞外层膜结构涂层的方法，其特征在于有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、I-甲基-2-吡咯烷酮、乙腈、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺或其混合溶剂。
9.根据权利要求7所述制备仿细胞外层膜结构涂层的方法，其特征在于涂层在温度低于130°C热处理或水中浸泡处理增加涂层的稳定性。
10.根据权利要求7所述的制备仿细胞外层膜结构涂层的方法，其特征在于涂层在水中浸泡，自动形成仿细胞外层膜结构界面，仿细胞外层膜结构涂层与水接触的前进角为50 80度，后退角为5 20度。
全文摘要
本发明公开了结构通式()所示的仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构双仿生共聚物，其中m为10～1000的正整数，n为0～500的正整数，x为5～500的正整数；在m、n、x中，m摩尔百分数为30～90％，n为0～50％，x为10～70％；R1、R2、R3为H或CH3；R4为碳原子数为4～18的烷烃基；V为含有2-300个碳原子链连接的邻苯二酚基团；W为含2～8个碳原子链连接的亲水基团，亲水基团是季铵基、磷酰胆碱基团、吡啶盐、磺酸基、磷酸基、羧酸基或硫酸基。本发明涂层结合牢固、几乎适用于如何材料的表面仿细胞外层膜结构的构建方法，可提高人工器官及相关材料、药物控释体系、分离材料及其它材料的表面亲水性能及生物相容性。
文档编号C08F220/36GK102887976SQ20111020537
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者宫永宽, 刘丽平, 党媛, 史素青 申请人:西北大学