[发明专利]一种富含氨基、羧基和醌基的多类功能团的生物医用材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程材料，尤其是表面具有多类官能团生物医学工程材料制备技术领域。

背景技术

表面改性的独特优势在于能实现材料表面性质可选择加强但不改变材料其自身整体性能的一种先进技术。生物分子固定作为一种重要的材料表面改性技术被广泛应用于生物传感器、医学诊断、再生医学、组织工程以及生物医疗器械等领域。特别是在有些案例中，例如心血管植入器械，其表面实现应具有抗凝血和促进内皮修复的综合优异性能，可通过不同功能性生物分子(例如：肝素、VEGF、CD34抗体、适配子等)的共固定以满足器械多功能的需求，这也是解决血管支架及人工血管等血管植入器械再狭窄、快速内皮化以达到长期抗凝血要求的有效途径。现有的表面固定生物分子的方法主要有物理吸附、自组装、化学锚定、共价固定等。生物分子的固定策略通常为非共价和共价反应。其中，物理吸附和自组装为两种典型的非共价固定方法，其优点在于只依靠材料表面和生物分子之间的一个简单的静电作用力。此外，采用这种方法能实现多种生物分子在材料表面的固定，但是其致命弱点在于生物分子涂层与基底材料结合不牢，初期存在生物分子的突释现象。共价固定，能大大提高生物分子在生理环境下的稳定性和保持力。与非共价固定方法不同的是，共价固定能有效地延长生物分子的有效性，允许空间控释，减低生物分子的需要量从而降低成本，避免大量生物分子因突释引起局部生物毒性和导致对细胞、组织产生的损伤，以及后续的生物学性能不足的缺陷。然而，对于几乎所有的金属和无机材料，其表面缺少可供共价固定生物分子的反应性官能团。近年来，具有反应性官能团的有机薄膜(例如等离子体聚合薄膜和生物灵感聚多巴胺薄膜)的制备成为了研究的热点。然而，目前存在的技术制备的有机薄膜通常只含有一种官能团，难以实现多种生物分子的共固定。

发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是，获得一种富含氨基、羧基，醌基的多类功能团的生物医用材料制备方法，使之克服现有技术的缺点，达到具有操作简单、反应条件温和易行及功能团密度过程可控的特点。本发明的目的是通过以下的手段实现的。

一种富含氨基、羧基，醌基的多类功能团的生物医用材料制备方法，在生物医用基底材料表面构建富含氨基、羧基、醌基的多类功能团，其步骤包括：

将基底材料在富含胺基的环境下浸泡于浓度为10ng/ml-20mg/ml的没食子酸的碱性Tris缓冲溶液中，所述缓冲溶液pH＝7-14；反应时间15min-30天，然后经充分清洗后得到表面同时含有氨基、羧基、醌基的多类功能团的生物医用材料。

采用本发明的方法制备出表面同时具有氨基，羧基和醌基的有机薄膜，本发明的优点可表达为：

一、依靠简单的迈克尔加成和西佛碱反应，没食子酸能有效的与富含氨基的材料发生结合，通过控制反应时间，很容易实现生物医用材料表面氨基，羧基和醌基的密度的调控。

二、没食子酸的与富含胺基材料的结合不采用任何偶联剂，反应条件温和易行。

三、醌基的引入简化了生物分子的固定条件，有效的提高了固定生物分子的活性。

四、其制备过程，操作简单方便易实行，也无需昂贵的专用设备，制备成本低。

本发明实现了在同一材料表面利用不同的官能团进行2-3种生物分子共固定，可以据此为平台，以满足材料多功能的需求。可广泛应用于生物芯片、生物医用金属基材料(纯铁、镁基材料、316L不锈钢、Ti及其合金、钴基合金等)、无机材料(Ti-O、TiN等)、医用高分子材料(如：PET、PTFE、、PLA、PLGA和PCL等)的表面改性，后续制得的植入器械表现出优异的抗凝血，促内皮细胞粘附、增殖和迁移功能，并同时具有显著的抑制平滑肌细胞粘附和增殖的功能。该项发明所涉及的技术有望实现血管支架、人工血管以及具有诱导微血管形成的组织工程支架的原位快速诱导内皮功能化。。

附图说明如下：

图1是用本发明方法制备的具有含多类官能团的有机薄膜表面所固定的能特异性捕获内皮祖细胞的适配子(aptamer)、抗凝分子比伐卢定(BVLD)以及内皮细胞生长因子(VEGF)的QCM定量结果。

具体实施方式

实施例1

一种多功能的植入器械的制备方法，其步骤为：

A、含多类功能团有机薄膜的构建

将等离子体聚烯丙胺合涂层修饰的植入器械浸没于0.1mg/ml食子酸的Tris缓冲溶液(pH＝8.5)，反应2h后经充分清洗后，即在植入器械表面引入氨基、羧基、醌基。

B、适配子、比伐卢定以及VEGF共固定