[发明专利]双离子改性纤维素膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双离子改性纤维素膜及其制备方法。

技术背景

纤维素膜是一种应用广泛的膜材料，广泛用于生物医学领域，包括医疗器械、植入材料、组织工程和生物分离等领域。然而，纤维素膜由于它的非特异性蛋白吸附和生物相容性的不足限制了其应用。当作为植入生物材料或者用于生物分离和血液分离时，膜表面的非特异性蛋白吸附和生物(血液)相容性差是极其重要的问题，由于这可能引起一系列的问题，包括细菌感染，形成血栓等等一系列意想不到的生物反应。

近些年来，人们利用表面改性提高膜表面的抗蛋白污染能力和生物相容性，常用的改性材料包括聚(乙二醇)、多糖、磷脂聚合物和两性离子聚合物。其中，双离子聚合物效果最好。双离子聚合物主要是通过与水分子的相互作用在膜表面形成一层水层，在不改变接触到的生物蛋白分子构像的同时给蛋白质分子一个反方向的作用力，进而阻止蛋白质分子靠近膜表面，减少膜表面的蛋白质吸附。

目前，利用双离子聚合物对膜表面进行改性的方法主要包括表面引发接枝聚合、表面涂覆和共混的方法。目前为止最常用也最有效的方法是表面引发自由基聚合的方法。但是，这些方法存在以下局限：1)过程复杂，需要多步反应，一般需要先引入活性基团再引发聚合；2)条件苛刻，操作过程中必须去除氧气；3)这种改性方法容易造成膜通量的明显下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种抗蛋白吸附能力、生物相容性和血液相容性明显提高的双离子改性纤维素膜。

本发明的第二个目的是提供一种只需一步反应，操作简便，不需要除氧，接枝双离子前后膜通量无明显变化的双离子改性纤维素膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

双离子改性纤维素膜，包括纤维素膜，通过纤维素膜表面的羟基与含有硅氧烷基团的双离子单体发生水解缩合作用，在纤维素膜表面上接枝带有含有硅氧烷基团的双离子聚合物。

所述含有硅氧烷基团的双离子单体为(3-磺丙基甜菜碱基丙基)三甲氧基硅烷、(3-磺丁基甜菜碱基丙基)三甲氧基硅烷或(3-羧丙基甜菜碱基丙基)三甲氧基硅烷.

双离子改性纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：按比例，取10-50mL甲醇、1.36-1.67g含有硅氧烷基团的双离子单体加入容器中，室温搅拌使所述单体溶解，加入纤维素膜，在室温下搅拌反应0.5-4小时，将膜取出，100-120℃烘干，用体积浓度为90％-95％的乙醇水溶液振荡洗涤8-12小时，冷冻干燥，得双离子改性纤维素膜。

含有硅氧烷基团的双离子单体为(3-磺丙基甜菜碱基丙基)三甲氧基硅烷、(3-磺丁基甜菜碱基丙基)三甲氧基硅烷或(3-羧丙基甜菜碱基丙基)三甲氧基硅烷.

本发明的双离子改性纤维素膜与原料纤维素膜相比，其膜通量相近，在保持大通量时，亲水性好，抗蛋白污染能力强，血液相容性好，制备方法简单，操作过程中不需要去除氧气，使操作成本降低。

附图说明

图1为三种双离子聚合物改性膜的接枝量；

a为实施例1步骤(2)不同反应时间制备的双离子改性纤维素膜的接枝量；

b为实施例2步骤(2)不同反应时间制备的双离子改性纤维素膜的接枝量；

c为实施例3步骤(2)不同反应时间制备的双离子改性纤维素膜的接枝量。

图2为改性前纤维素膜的全谱扫描图；

a为纤维素膜全谱扫描图；b为实施例1步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜全谱扫描图；c为实施例2步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜全谱扫描图；d为实施例3步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜全谱扫描图。

图3为双离子改性纤维素膜的C1s谱扫描图；

aˊ为纤维素膜C1s谱扫描图；bˊ为实施例1步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜C1s谱扫描图；cˊ为实施例2步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜C1s谱扫描图；dˊ为实施例3步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜C1s谱扫描图。

图4为改性前后的纤维素膜表面接触角照片；

图中a、b、c、d分别为纤维素膜和实施例1步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜、实施例2步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜、实施例3步骤(2)反应时间为120min制备的双离子改性纤维素膜的表面接触角照片。

图5为改性前后的纤维素膜的蛋白吸附情况；

Y1为纤维素膜；