抗蛋白吸附涂层修饰基材及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种抗蛋白吸附涂层修饰基材及其制备方法，属于抗污材料技术领域。


背景技术：

2.在医疗用品中有不少由高分子材料或金属材料制成，而在医疗用途使用过程中，它们很容易因蛋白吸附而受到污染，对于医疗分析仪器则会导致分析能力降低，对于医疗耗材则会导致其难以维持更长的使用寿命。亟待研制出能在高分子材料或金属材料表面抗蛋白吸附的涂层。
3.经检索发现，申请号cn201410067416.5、申请公布号cn103808786a的发明专利申请，公开了一种抑制蛋白吸附的毛细管涂层的制备方法，以聚合物分子刷poegma为功能单体，通过化学键合方法修饰于石英毛细管内壁。所得poegma涂层毛细管具有优异的抑制蛋白吸附的能力。这与本发明研究成果是明显不同的。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是：克服现有技术存在的问题，提供一种抗蛋白吸附涂层修饰基材的制备方法，所得基材的抗蛋白吸附涂层能有效抗污染，适用于医疗用品时可有效抗蛋白吸附和血小板沉积。同时，还提供相应的抗蛋白吸附涂层修饰基材及其涂层。
5.本发明解决其技术问题的技术方案如下：
6.一种抗蛋白吸附涂层修饰基材的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
7.第一步、将目标基材清洗并干燥；利用化学气相沉积法，将3
‑
氨基丙基三甲氨基硅烷沉积于目标基材表面作为基层，并获得初级修饰基材；
8.第二步、先将寡过氧化物溶解于二恶烷中形成寡过氧化物处理液，再将第一步所得初级修饰基材放入寡过氧化物处理液中反应，并获得次级修饰基材；
9.第三步、先将oegma单体溶解于水中形成oegma水溶液，再将次级修饰基材放入oegma水溶液中反应，即得抗蛋白吸附涂层修饰基材。
10.采用该方法可在目标基材表面修饰抗蛋白吸附涂层，使其能够抗蛋白吸附涂层，例如在用作医疗用品时，可有效抗蛋白吸附和血小板沉积。注：3
‑
氨基丙基三甲氨基硅烷即(3
‑
aminopropyl)trimethoxysilane(缩写aptms)，oegma为甲基丙烯酸低聚(乙二醇)酯oligo(ethylene glycol)methyl ether methacrylate。
11.本发明进一步完善的技术方案如下：
12.优选地，所述寡过氧化物的制备过程为：
13.将氯化苯四酸溶解于无水二氯乙烷中搅拌混合，加入叔丁基过氧化氢形成混合物；先将吡啶溶解于无水二氯乙烷中形成第一吡啶溶液，再将第一吡啶溶液加入混合物中混合；将peg
‑
9加入混合物，先将吡啶溶解于无水二氯乙烷中形成第二吡啶溶液，再将第二吡啶溶液加入混合物中混合；搅拌反应；过滤并将固形物干燥，即得寡过氧化物。
14.更优选地，所述氯化苯四酸溶解于无水二氯乙烷时，氯化苯四酸与无水二氯乙烷的比例为4.6
±
0.5g：15
±
3ml；所述叔丁基过氧化氢与氯化苯四酸的摩尔比为1：1；所述第一吡啶溶液中吡啶与无水二氯乙烷的比例为1.1
±
0.3g：10
±
2ml，且第一吡啶溶液中的吡啶与氯化苯四酸的摩尔比为1：1；所述peg
‑
9与氯化苯四酸的摩尔比为1：1；所述第二吡啶溶液中吡啶与无水二氯乙烷的比例为2.2
±
0.4g：10
±
2ml。
15.更优选地，在寡过氧化物的制备过程中，先将混合物冷却至1℃
‑
5℃，再于此温度下逐滴加入第一吡啶溶液，加入后保持此温度并混合至少1h；之后在此温度下，将peg
‑
9加入混合物，逐滴加入第二吡啶溶液；搅拌反应过程中，温度逐步上升至环境温度，搅拌反应时间为至少3h；固形物干燥时在40℃
±
3℃下真空干燥至少3h。
16.采用以上优选方案后，可进一步优化寡过氧化物的制备过程，使得最终所得涂层具有更好的抗蛋白吸附效果。
17.优选地，第一步中，清洗时将目标基材放入水或乙醇溶液中并采用超声进行清洗，干燥时采用氮气保护目标基材；所述化学气相沉积法的处理温度为50℃
‑
70℃，处理时间为0.5
‑
12h；所述目标基材经化学气相沉积法处理后于70℃
±
5℃下干燥过夜，即得初级修饰基材。
18.采用该优选方案，可进一步优化第一步的具体技术细节，以取得更好的技术效果。
19.优选地，第二步中，所述寡过氧化物与二恶烷的比例为1
±
0.5％g/ml；反应时间为至少24h；所述初级修饰基材在反应结束后取出并以二恶烷洗掉未反应的寡过氧化物，即得次级修饰基材。
20.采用该优选方案，可进一步优化第二步的具体技术细节，以取得更好的技术效果。
21.优选地，第三步中，所述oegma水溶液中oegma单体的浓度为0.1
±
0.05mol/l；在氮气保护下，将次级修饰基材放入oegma水溶液中并于90℃
±
5℃反应2
‑
48h，反应结束后取出并以水洗掉未反应的oegma单体，即得抗蛋白吸附涂层修饰基材。
22.采用该优选方案，可进一步优化第三步的具体技术细节，以取得更好的技术效果。
23.优选地，所述目标基材的材质为高分子材料或金属材料。
24.采用该优选方案，可进一步优化目标基材的材质，以取得更好地修饰效果。
25.本发明还提供：
26.前文所述制备方法制得的抗蛋白吸附涂层修饰基材。
27.前文所述制备方法在目标基材表面修饰的抗蛋白吸附涂层。
28.本发明可在目标基材表面修饰抗蛋白吸附涂层，使其能够抗蛋白吸附涂层，例如在用作医疗用品时，可有效抗蛋白吸附和血小板沉积。本发明制备过程简便易行，所得产品能有效抗污染，市场前景良好。
附图说明
29.图1为本发明的主要反应过程图。图中，aptms为3
‑
氨基丙基三甲氨基硅烷，cvd指化学气相沉积法，oligoperoxides为寡过氧化物，oegma为甲基丙烯酸低聚(乙二醇)酯。
30.图2为本发明实施例2的牛血清白蛋白标准曲线。
31.图3为本发明实施例2的蛋白吸附测试结果图。
具体实施方式
32.具体实施时，本发明的抗蛋白吸附涂层修饰基材的制备方法包括：
33.第一步、将目标基材清洗并干燥；利用化学气相沉积法，将3
‑
氨基丙基三甲氨基硅烷沉积于目标基材表面作为基层，并获得初级修饰基材。
34.其中，目标基材的材质为高分子材料或金属材料。清洗时将目标基材放入水或乙醇溶液中并采用超声进行清洗，干燥时采用氮气保护目标基材；化学气相沉积法的处理温度为50℃
‑
70℃，处理时间为0.5
‑
12h；目标基材经化学气相沉积法处理后于70℃
±
5℃下干燥过夜，即得初级修饰基材。
35.第二步、先将寡过氧化物溶解于二恶烷中形成寡过氧化物处理液，再将第一步所得初级修饰基材放入寡过氧化物处理液中反应，并获得次级修饰基材。
36.其中，(1)寡过氧化物的制备过程为：
37.将氯化苯四酸溶解于无水二氯乙烷中搅拌混合，加入叔丁基过氧化氢形成混合物；先将吡啶溶解于无水二氯乙烷中形成第一吡啶溶液，再将第一吡啶溶液加入混合物中混合；将peg
‑
9加入混合物，先将吡啶溶解于无水二氯乙烷中形成第二吡啶溶液，再将第二吡啶溶液加入混合物中混合；搅拌反应；过滤并将固形物干燥，即得寡过氧化物。
38.在上述制备过程中：氯化苯四酸溶解于无水二氯乙烷时，氯化苯四酸与无水二氯乙烷的比例为4.6
±
0.5g：15
±
3ml；叔丁基过氧化氢与氯化苯四酸的摩尔比为1：1；第一吡啶溶液中吡啶与无水二氯乙烷的比例为1.1
±
0.3g：10
±
2ml，且第一吡啶溶液中的吡啶与氯化苯四酸的摩尔比为1：1；peg
‑
9与氯化苯四酸的摩尔比为1：1；第二吡啶溶液中吡啶与无水二氯乙烷的比例为2.2
±
0.4g：10
±
2ml。
39.在上述制备过程中：先将混合物冷却至1℃
‑
5℃，再于此温度下逐滴加入第一吡啶溶液，加入后保持此温度并混合至少1h；之后在此温度下，将peg
‑
9加入混合物，逐滴加入第二吡啶溶液；搅拌反应过程中，温度逐步上升至环境温度，搅拌反应时间为至少3h；固形物干燥时在40℃
±
3℃下真空干燥至少3h。
40.(2)寡过氧化物与二恶烷的比例为1
±
0.5％g/ml；反应时间为至少24h；初级修饰基材在反应结束后取出并以二恶烷洗掉未反应的寡过氧化物，即得次级修饰基材。
41.第三步、先将oegma单体溶解于水中形成oegma水溶液，再将次级修饰基材放入oegma水溶液中反应，即得抗蛋白吸附涂层修饰基材。
42.其中，oegma水溶液中oegma单体的浓度为0.1
±
0.05mol/l；在氮气保护下，将次级修饰基材放入oegma水溶液中并于90℃
±
5℃反应2
‑
48h，反应结束后取出并以水洗掉未反应的oegma单体，即得抗蛋白吸附涂层修饰基材。
43.本发明的主要过程如图1所示。
44.下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
45.实施例1
46.本实施例为按上述本发明具体实施的制备方法制备样品。
47.(1)寡过氧化物的具体制备过程为：
48.4.6g(0.014mol)氯化苯四酸溶液于15ml无水二氯乙烷中，置于三口烧瓶中搅拌混合，加入1.26g(0.014mol)叔丁基过氧化氢形成混合物。上述混合物冷却至5℃。1.1g
(0.014mol)吡啶溶解于10ml无水二氯乙烷中，5℃下逐滴加入到上述混合物中，混合1h。随后加入5.6g(0.014mol)peg
‑
9，逐滴加入吡啶溶液(2.2g吡啶+10ml无水二氯乙烷)。搅拌3h，温度逐渐上升至环境温度(即室温)。过滤溶液，真空下干燥40℃3h，得8.2g寡过氧化物。
49.(2)本实施例的具体制备过程如下：
50.i)目标基材为pu(聚氨酯)片材。将pu片材在乙醇溶液(99％)中采用超声清洗20min，氮气保护下干燥。然后，将干净的pu片材与aptms同时置于化学气相沉积设备中，处理温度50℃
‑
70℃下处理0.5
‑
12h；处理结束后将片材于70℃下干燥过夜，即得初级修饰基材。
51.ii)将寡过氧化物溶解于二恶烷中形成1％寡过氧化物处理液；将初级修饰基材放入寡过氧化物处理液中反应24h，取出并以二恶烷洗掉未反应的寡过氧化物，即得次级修饰基材。
52.iii)将oegma单体溶解于水中形成0.1mol/l的oegma水溶液；在氮气保护下，将次级修饰基材放入oegma水溶液中并于90℃反应2
‑
48h，取出并以水洗掉未反应的oegma单体，即得抗蛋白吸附涂层修饰基材，记作oligo
‑
oegma
‑
pu片材。
53.实施例2
54.本实施例为蛋白吸附测试对比实验。
55.待测样品：实施例1制得的oligo
‑
oegma
‑
pu片材，干净的pu片材，oegma
‑
pu片材。
56.干净的pu片材制备过程为：将pu片材在乙醇溶液(99％)中采用超声清洗20min，氮气保护下干燥即得。
57.oegma
‑
pu片材制备过程为：
58.i)将pu片材在乙醇溶液(99％)中采用超声清洗20min，氮气保护下干燥备用。
59.ii)将oegma单体(19.08ml)溶解于水和甲醇的溶液(12ml,1:4)中，通入氮气保护下搅拌至少45min。
60.iii)将i)所得pu片材置入上述溶液中，室温和氮气保护下放置0.5
‑
12h。从溶液中取出pu片材，分别用酒精和去离子水冲洗，氮气下干燥过夜，即得oegma
‑
pu片材。
61.本实施例的蛋白吸附测试过程如下：
62.(一)蛋白标准曲线绘制
63.1.分别称取不同量的牛血清白蛋白加入适量去离子水，配置成蛋白浓度为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/ml的牛血清白蛋白溶液。
64.2.每个玻璃管中吸取上述不同浓度的蛋白溶液各0.1ml，加入5ml考马斯亮蓝溶液，孵育10min。
65.3.分别在分光光度计吸光度595nm处比色，绘制标准曲线，如图2所示。
66.(二)样品蛋白吸附量测试
67.1.将各待测样品分别裁剪成1cm2的小片，浸入去离子水中至少30min。
68.2.随后将各待测样品置入pbs(1m)溶液中，然后室温下浸入牛血清白蛋白溶液中(0.5mg/ml)24小时后取出样品。
69.3.按照前面蛋白标准曲线的测试方法分别测试样品浸入前、后的牛血清白蛋白溶液浓度。
70.4.根据下列公式可以计算出吸附的蛋白量：
[0071][0072]
结果如图3所示。该结果表明，与干净的pu片材、oegma
‑
pu片材相比，实施例1制得的oligo
‑
oegma
‑
pu片材具有明显更少的蛋白吸附量，也即具有优良抗蛋白吸附能力。
[0073]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。