[发明专利]一种基于多巴胺改性聚电解质的层层静电自组装方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及静电层层自组装技术，更具体地说，涉及基于多巴胺改性的层层自主装方法，主要用于生物医用材料的表面改性，如功能性金属离子负载、载药控释、生长因子投递等领域。

背景技术

层层自组装技术是一种基于聚电解质阴阳离子的超分子自组装技术，具有操作简单、无基底形状要求、膜层稳定等特点。但静电层层组装技术首先需要一个带电荷的基底，基底上的电荷分布与存在方式直接影响膜的结构稳定性。如何将不带电的基底处理带电，是层层组装技术的关键问题。目前的基底处理，主要包括聚电解质吸附(如PEI在石英表面的吸附)、化学反应等方法。不同的材料往往需要不同的基底预处理，因此使得层层组装技术的简易性及普适性大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无需进行基底处理便可以在多种不同基底上实现静电层层自主装的方法，操作简便，具有较好的推广应用价值。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种基于多巴胺改性聚电解质的层层静电自组装方法，按照下述步骤进行：

步骤(1)，将多巴胺与带有羧基的聚电解质通过碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺催化反应体系(EDS/NHS)避光反应生成主链羧基部分被邻二苯酚官能团替代的聚电解质；

步骤(2)利用邻二苯酚在苯环上的两个羟基与材料表面形成紧密结合，并与带有相反电荷的聚电解质交替沉积进行静电自组装，并形成多层膜。

其中所述带有羧基的聚电解质可选择为明胶或者透明质酸或者海藻酸钠。

所述步骤(1)中，多巴胺的用量为过量，可选择反应摩尔比例为多巴胺∶带羧基的聚电解质∶EDC∶NHS＝1∶1∶1∶1；整个反应过程中，压力为常压、温度为室温(20-25℃)，时间为至少12h，优选12-24h，为使尽量多的多巴胺与聚电解质发生反应，可适当延长反应时间，但是在整个反应过程中需要时时监测反应体系的pH值，并通过滴加酸或者碱予以维持。例如选择磷酸盐缓冲溶液(PBS)为反应提供溶液氛围，可先根据聚电解质的等电点调整溶液氛围的pH并通过滴加酸或者碱予以维持，以使聚电解质所带电荷不发生变化，并尽量保持稳定，例如可将pH值保证在4～5.5之间。

所述步骤(2)中，带有相反电荷的聚电解质为壳聚糖；在交替沉积进行静电自组装的过程中，首先配置邻二苯酚官能团替代的聚电解质和带有相反电荷的聚电解质的水溶液，然后将基底材料置于邻二苯酚官能团替代的聚电解质的水溶液中，以利用邻二苯酚在苯环上的两个羟基与材料表面形成紧密结合，静止浸泡时间选择至少12h，优选12-24h；经过清洗之后再将材料置于带有相反电荷的聚电解质的水溶液中，利用静电作用实现自组装，静止浸泡时间至少30min，优选30-60min；再将经过清洗之后的材料置于邻二苯酚官能团替代的聚电解质的水溶液中，利用静电作用实现自组装，静止浸泡时间至少30min，优选30-60min；如此交替进行静电自组装，并形成多层膜。

本发明的技术方案中利用多巴胺能在金属、无机、高分子等材料表面通过邻二苯酚官能团结合的性质，在不破坏聚电解质本身所带电荷的前提下，将多巴胺与聚电解质接枝，利用多巴胺的邻二苯酚官能团与基底结合，进而在基底表面构建自组装层，这样以来可免去基底处理，与基底结合强度高，不受基底材料种类及形状的影响，操作简便；此外，邻二苯酚、羧基等官能团可以和金属离子结合，实现在基底表面的功能离子负载，拓宽层层组装的应用领域。

附图说明

图1本发明的层层自组装方法示意图。

图2多巴胺改性透明质酸前后的红外光谱图，a为改性前、b为改性后。

图3多巴胺改性海藻酸钠前后的红外光谱图，a为改性前、b为改性后。

图4多巴胺改性明胶前后的红外光谱图，a为改性前、b为改性后。

图5层层组装多巴胺改性透明质酸/壳聚糖的Zeta电位图。

图6层层组装多巴胺改性海藻酸钠/壳聚糖的Zeta电位图。

图7层层组装多巴胺改性明胶/壳聚糖的Zeta电位图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。其中使用的药品购自Sigma公司，均为化学纯，其中透明质酸为40万～50万克/摩、壳聚糖5万～20万克/摩、海藻酸钠20万～25万克/摩、明胶3万～5万克/摩；红外光谱通过Nicolet 6700傅立叶红外(FT-IR)光谱仪测得；Zeta电位均用Beckman Coulter公司的Delsa^TM Nano C Zeta Potential Analyzer仪器测得。