本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種利用RAFT聚合技術(shù)在材料表面構(gòu)建仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)涂層的方法，其利用酰化作用將鏈轉(zhuǎn)移劑4-氰基戊酸二硫代苯甲酸通過(guò)基材表面的伯氨基接枝固定在材料表面，然后與甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿可聚合單體在溶液中進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得到表面接枝聚合物修飾涂層。本發(fā)明專利技術(shù)利用RAFT聚合方式于表面接枝聚合MPC得到分子量可控、分子量分布較窄的表面PMPC分子刷，制備得到的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)改性的基材表面表現(xiàn)出好的抗血小板黏附的效果，可用作人工心臟、人工血管、血液透析器等血液接觸材料表面的涂層。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及利用RAFT聚合技術(shù)在材料表面構(gòu)建仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)涂層的方法，屬于表面科學(xué)和生物醫(yī)用高分子材料
技術(shù)介紹
當(dāng)生物醫(yī)用材料被植入人體內(nèi)時(shí)，會(huì)使機(jī)體產(chǎn)生一系列的排異反應(yīng)(如發(fā)炎、凝血等)，進(jìn)而影響治療效果。為了改善生物醫(yī)用材料的生物相容性，必須對(duì)材料表面進(jìn)行生物相容性改性。 磷酰膽堿(Phosphorycholine, PC)是組成細(xì)胞外層膜主要成分卵磷脂的親水端基，其帶有兩性離子，具有很強(qiáng)的結(jié)合水的能力，將磷酰膽堿基團(tuán)固定于材料表面形成表面仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)，就可以使材料表面不易吸附蛋白質(zhì)等生物成分，改善其生物相容性，這一設(shè)想已為近年來(lái)的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)。甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(Methacryloyloxyethylphosphorylcholine, MPC)是含有磷酰膽堿基團(tuán)的一類重要的乙烯基單體,利用自由基聚合方式，將MPC接枝聚合于材料表面得到表面PMPC分子刷，即可于表面構(gòu)建仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)。相比其他的使用帶有磷酰膽堿基團(tuán)的小分子改性表面的方法，此法可以得到三維分布的表面磷酰膽堿基團(tuán)，接枝密度更大，改性效果更好。與活性可控自由基聚合方式相比，傳統(tǒng)自由基聚合方式在控制聚合物分子量和分子量分布的效果不理想。可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(Reversible Addition FragmentationChain Transfer,RAFT)自由基聚合是活性聚合方式的一種,其他的常見(jiàn)的兩種活性聚合方式還有氮氧調(diào)控自由基聚合(NMP)和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)。NMP方式對(duì)乙烯基單體的選擇性較高，適用范圍很小，而ATRP方式需要重金屬鹽作催化劑，與這兩種活性聚合方式相比，RAFT自由基聚合方式的適用范圍幾乎涵蓋了所有的乙烯基單體，而且它不需要重金屬離子作催化劑，不存在殘留重金屬離子而影響聚合物的應(yīng)用。在RAFT聚合方式制備表面PMPC聚合物方面，Iwasaki等制備了兩端為PMPC鏈的三嵌段的共聚物，然后用此嵌段共聚物通過(guò)物理涂覆方式改性聚二甲基硅氧烷表面，顯著地增強(qiáng)了表面潤(rùn)濕性，降低了表面摩擦系數(shù)；表面生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改性后的表面顯示出良好的抗蛋白吸附和血小板黏附的效果。Matsuno等在三正辛基氧勝(T0P0)改性的量子點(diǎn)表面接枝聚合MPC生成表面PMPC分子刷，改性后的表面顯示出良好的抑制海拉細(xì)胞(人宮頸癌細(xì)胞)生長(zhǎng)的性質(zhì)。但是由于所用鏈轉(zhuǎn)移劑的R基團(tuán)為2-羧基-2-丙基，對(duì)于甲基丙烯酸酯類單體來(lái)說(shuō)不是一個(gè)良好的離去基團(tuán)，得到的PMPC分子量分布較寬。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種利用RAFT聚合技術(shù)在材料表面構(gòu)建仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)涂層的方法，以解決通常的化學(xué)反應(yīng)固定涂層條件苛刻，過(guò)程復(fù)雜、改性效果不理想，得到的PMPC分子量分布較寬等不足。本專利技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下 一種利用RAFT聚合技術(shù)在材料表面構(gòu)建仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)涂層的方法，其利用酰化作用將4-氰基戊酸二硫代苯甲酸(鏈轉(zhuǎn)移劑)通過(guò)基材表面的伯氨基接枝固定在材料表面，然后與甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(MPC)可聚合單體在溶液中進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得到表面接枝聚合物修飾涂層。得到表面接枝聚合物修飾涂層與水接觸的前進(jìn)角低于40 °，后退角低于10 °。所述的基材為殼聚糖、纖維素或經(jīng)化學(xué)處理后表面帶有伯氨基的基材，基材可為膜、顆粒或附著于固體表面的涂層。上述RAFT鏈轉(zhuǎn)移劑接枝反應(yīng)用二氯甲烷作溶液，用二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)做脫水劑，用4-二甲氨基吡啶(DMAP)作親核催化劑。表面RAFT接枝聚合MPC在引發(fā)劑存在下，水或含水的極性有機(jī)溶劑中，在表面RAFT鏈轉(zhuǎn)移劑的參與下進(jìn)行。··在引發(fā)劑(過(guò)硫酸鹽、4，4’ -偶氮雙(氰基戊酸)(V-501)、AIBN類自由基引發(fā)劑)存在下，加熱產(chǎn)生自由基引發(fā)溶液中的MPC聚合，并通過(guò)表面接枝的4-氰基戊酸二硫代苯甲酸鏈轉(zhuǎn)移劑與增長(zhǎng)鏈自由基發(fā)生可逆加成-斷裂作用，得到分子量可控的表面接枝聚合物。引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基以及其與MPC反應(yīng)所生成的鏈增長(zhǎng)自由基會(huì)加成表面鏈轉(zhuǎn)移劑的碳硫雙鍵，從而使原本的碳硫單鍵斷裂產(chǎn)生表面自由基和新的碳硫雙鍵，表面自由基與MPC反應(yīng)生成表面聚合物(分子刷)。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與積極效果本專利技術(shù)選用離去效果好的鏈轉(zhuǎn)移劑4-氰基戊酸二硫代苯甲酸，利用RAFT聚合方式于表面接枝聚合MPC得到分子量可控、分子量分布較窄的表面PMPC分子刷，表面磷酰膽堿基團(tuán)密度相對(duì)較高，可以很好的改善材料表面的生物相容性，克服了現(xiàn)有技術(shù)接枝帶有磷酰膽堿基團(tuán)的小分子與材料表面所得到的表面磷酰膽堿基團(tuán)密度低的不足；本專利技術(shù)操作簡(jiǎn)單、適用的基材種類廣，由于是活性聚合過(guò)程，接枝密度可調(diào)；制備得到的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)改性的基材表面表現(xiàn)出好的抗血小板黏附的效果，可用作人工心臟、人工血管、血液透析器等血液接觸材料表面的涂層。具體實(shí)施例方式含磷酰膽堿基團(tuán)的單體按文獻(xiàn)報(bào)道的方法(Ishihara et al. Polym. J, 22(5),355-360,1990 ;Umeda et al. Makromol. Chem. 3: 457-459，1982)合成。實(shí)施例I 4-氰基戊酸二硫代苯甲酸RAFT鏈轉(zhuǎn)移劑制備由以下三步完成 第一步是合成二硫代苯甲酸鈉水溶液，是將金屬鈉23g加入到500mL甲醇中得到甲醇鈉的甲醇溶液，再加入升華硫32g，然后通N2、滴加氯化芐57mL，一小時(shí)滴加完畢。67 V回流反應(yīng)10小時(shí)，然后將反應(yīng)液迅速冷卻至7°C，抽濾后旋蒸除去甲醇，加蒸餾水500mL后再抽濾一次，然后用200 mL乙醚洗三次，再加200 mL乙醚和I mol/L的鹽酸水溶液500 mL。質(zhì)子化后產(chǎn)生的二硫代苯甲酸萃取入醚相，分去水相后加水300 mL，再加入I mol/L的NaOH溶液600 mL, 二硫代苯甲酸又反應(yīng)成鈉鹽被萃取入水相，如此反復(fù)進(jìn)行三次，得到最終的紅黑色二硫代苯甲酸鈉水溶液。第二步合成二硫代苯甲酰。于3 L的三頸瓶中加入上步所得500 mL 二硫代苯甲酸鈉水溶液，通N2，一小時(shí)內(nèi)滴加完150 g鐵氰化鉀的1500 mL水溶液，攪拌反應(yīng)，滴完后再攪拌20 min使充分反應(yīng)，整個(gè)過(guò)程采取避光操作。反應(yīng)所得產(chǎn)物不溶于水，為紅色，抽濾，用自來(lái)水洗至濾液為無(wú)色，30 °C條件下將所得固體真空干燥三天。第三步合成4-氰基戊酸二硫代苯甲酸。于3 L的三頸瓶中加入上步所得500 mL二硫代苯甲酸鈉水溶液，通N2，一小時(shí)內(nèi)滴加完150 g鐵氰化鉀的1500 mL水溶液，攪拌反應(yīng)，滴完后再攪拌20 min使充分反應(yīng)，整個(gè)過(guò)程采取避光操作。反應(yīng)所得產(chǎn)物不溶于水，為紅色，抽濾，用自來(lái)水洗至濾液為無(wú)色，30 °C條件下將所得固體真空干燥三天。實(shí)施例2 秤取4-氰基戊酸二硫代苯甲酸RAFT鏈轉(zhuǎn)移劑、二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)、4- 二甲氨基吡啶(DMAP)的物質(zhì)的量之比為10:10:1的各物質(zhì)溶于二氯甲烷，鏈轉(zhuǎn)移劑的物質(zhì)的量濃度為O. 001-0. 002 mmol/mL。將表面含有伯氨基的蓋玻片浸入此溶液中，避光，室溫下反應(yīng)48小時(shí)。分別用二氯甲烷、四氫呋喃、蒸餾水淋洗表面后，在30 1真空干燥5小時(shí)備用。 將MPC和4，4’-偶氮雙(氰基戊酸)(V-501) (二者物質(zhì)的量之比為10:1)溶于蒸餾水中，M本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用RAFT聚合技術(shù)在材料表面構(gòu)建仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)涂層的方法，其特征在于：利用酰化作用將鏈轉(zhuǎn)移劑4？氰基戊酸二硫代苯甲酸通過(guò)基材表面的伯氨基接枝固定在材料表面，然后與甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿可聚合單體在溶液中進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得到表面接枝聚合物修飾涂層。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宮永寬，張輝，馬倩，史素青，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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