一种防粘附功能涂层及其制备方法和应用

本发明涉及涂层，尤其是涉及一种防粘附功能涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、植入式医疗设备和体外血液循环设备挽救了许多人的生命，但是两者都会由于血液在其表面凝结，从而形成血栓危害人体健康和医疗效果，血栓形成和生物淤积在世界范围内造成了严重的发病率和死亡率。面对血栓形成和生物淤积，临床上通常使用肝素等可溶性抗凝药物，然而肝素会导致术后出血、血小板减少等二次伤害。

2、目前，主要通过以下几种方式制作疏水结构来达到防血液粘附功能。第一种是制作微纳结构表面来达到cassie-baxter状态的疏水功能，但这种微纳表面具有较差的机械性能，而且其中的微纳粒子容易脱落进入人体人体形成血栓，危害人体健康。第二种是采用接枝含氟有机物或者硅烷链段形成单分子层疏水化合物，但是接枝过程中所采用的交联剂、引发剂、溶剂等都是对人体具有毒害性的物质，导致这些疏水化合物涂层不具备良好的生物安全性，使得含有涂层的医疗器械无法应用在医疗领域。第三种是往多孔表面灌注光滑液体(slips)，该方法可以在短期内制造出防粘附、抗血栓的涂层表面，但是液体容易流失，无法长久保持性能。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防粘附功能涂层及其制备方法和应用，该防粘附功能涂层基底粘附力强，既可以防止血液粘附形成血栓，还可以防止高粘性食品粘附。

2、本发明提供一种防粘附功能涂层的制备方法，包括如下步骤：

3、s1：将氨基硅油和二甲基硅油混匀，制得硅油混合液；

4、s2：将硅油混合液滴加至明胶水溶液中，搅拌混合后进行交联反应，得到反应液；

5、s3：将反应液涂覆在基底上，固化，得到防粘附功能涂层。

6、本发明采用明胶等与水混合升温溶解、降温凝固的蛋白质材料为涂层主体，以氨基硅油作为疏水功能型链段，以二甲基硅油作为光滑液体灌注，采用一锅法的方式合成了疏水性的防粘附功能涂层。该涂层以天然高分子化合物明胶作为涂层主体，明胶是由胶原蛋白部分水解而得到的一类蛋白质，本身安全无毒性，可以应用在医疗产业和食品领域；同时，明胶作为亲水物质，可以在水中溶胀并加热溶解形成浅黄色透明明胶水溶液，由于明胶属于蛋白质大分子范畴，作为涂层主体与人体具有良好相容性，通过与水加温搅拌成溶液后冷却形成涂层，氨基硅油中的氨基可以与明胶大分子中的羧基反应生成酰胺，从而将具有疏水性的硅烷链段交联至明胶上，使涂层具有稳定的防血液粘附作用，此外通过二甲基硅油的灌注增强了涂层的疏水性能。

7、在本发明中，氨基硅油可以选用不同分子量以及不同类型的单氨基硅油；具体地，氨基硅油的类型为氨乙基硅油或氨丙基硅油等。本发明在明胶体系中引入了氨基硅油，由氨基酸提供的羧基基团可以和带有氨基基团的物质发生化学反应生成酰胺化学键，将硅烷链段交联到明胶大分子上，明胶和氨基硅油的硅油链段通过酰胺键交联，摒弃了传统有机交联剂和引发剂等有毒化学物质对涂层生物安全性的影响，良好地解决了硅油链段和亲水主体无毒结合的难题。

8、在本发明中，二甲基硅油可以使用不同粘度系数的二甲基硅油；具体地，二甲基硅油的粘度系数为20-300mpa·s。本发明向明胶体系中添加二甲基硅油，由于二甲基硅油和氨基硅油的硅油链段结构相似相溶的原理，二甲基硅油可以聚集在已被固定的氨基硅油链段附近，从而可以均匀地混合至明胶水溶液体系中；该体系解决了硅油和水密度不同、性质不同从而无法互溶的难题，并且开创性地采用水作为溶剂，实现了溶剂的无污染和无损耗，良好地解决了硅油和水不互溶的难题。

9、在步骤s1中，硅油混合液中氨基硅油和二甲基硅油的用量比例可以根据实际需要进行变化；具体地，氨基硅油与二甲基硅油的质量比可以为(0.2-0.5)：2。

10、在步骤s2中，将明胶与水搅拌混匀，制得明胶水溶液；明胶与水的用量比例可以根据实际需要进行变化；具体地，明胶与水的质量比可以为1：(3-10)；搅拌混匀时的温度为40-70℃，搅拌速度为140-300r/min。硅油混合液与明胶水溶液的质量比可以为1：(3-12)。此外，可以在搅拌条件下进行交联反应，搅拌速度为140-300r/min，交联反应时间为1-5h。

11、在步骤s3中，对基质不作严格限制，可根据实际需要选择适宜的基质，例如聚四氟乙烯膜具、玻璃片等。特别是，本发明的固化包括依次进行的冷冻、解冻和干燥，冷冻时间可以为2-6h。本发明通过简便的冷冻方式使体系中的水固化结冰，在冰层中明胶纤维能够通过毛细作用自发吸收其中未固化的二甲基硅油液体，形成均匀的疏水性物质，最后干燥水分获得防粘附功能涂层，该涂层具有基底粘附力强等显著优势，解决了涂层与基底的粘附难题。

12、本发明还提供一种防粘附功能涂层，按照上述制备方法制得。

13、本发明还提供上述防粘附功能涂层作为医用涂层或食品涂层的应用。

14、本发明采用一锅法快速制备疏水性的防粘附功能涂层，该涂层采用了明胶-氨基硅油-二甲基硅油为原料，合成具有防血液粘附和良好生物安全性的医用涂层，该体系中的原料易得且便宜，能够大量生产，其中明胶本身对人体基本无害，并且可以在水溶液中升温溶解之后降温形成涂层网络，氨基硅油中的氨基能够和明胶上的羧基进行反应，二甲基硅油和氨基硅油链段具有疏水性并且对人体无害，最终制得的涂层能够安全运用在医用器械上，作为一种理想的涂层防止血液粘附形成血栓；此外，由于该涂层具有极强的生物安全性，可以扩展应用在食品瓶内涂层，防止粘性较高的酸奶和番茄酱等食品粘附，从而降低食品损耗，提高资源利用率。

技术特征：

1.一种防粘附功能涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氨基硅油与二甲基硅油的质量比为(0.2-0.5)：2。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将明胶与水搅拌混匀，制得明胶水溶液。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，明胶与水的质量比为1：(2-10)。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硅油混合液与明胶水溶液的质量比为1：(3-12)。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在搅拌条件下进行交联反应，搅拌速度为140-300r/min，交联反应时间为1-5h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，固化包括依次进行的冷冻、解冻和干燥。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，冷冻时间为2-6h。

9.一种防粘附功能涂层，其特征在于，按照权利要求1-7任一所述的制备方法制得。

10.权利要求9所述的防粘附功能涂层作为医用涂层或食品涂层的应用。

技术总结
本发明提供了一种防粘附功能涂层及其制备方法和应用。本发明的防粘附功能涂层的制备方法，包括如下步骤：S1：将氨基硅油和二甲基硅油混匀，制得硅油混合液；S2：将硅油混合液滴加至明胶水溶液中，搅拌混合后进行交联反应，得到反应液；S3：将反应液涂覆在基底上，固化，得到防粘附功能涂层。本发明的防粘附功能涂层基底粘附力强，可以作为一种理想的涂层用于防止血液粘附形成血栓；同时，该防粘附功能涂层具有极强的生物安全性，可以扩展应用于食品瓶内涂层，用于防止粘性较高的酸奶、番茄酱等食品粘附，从而降低食品损耗，提高资源利用率。

技术研发人员：吴旭,蒋子冰,徐秀彬
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22