[发明专利]一种光敏性共聚物自组装胶束及其医用纳米涂层的制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种光敏性共聚物自组装胶束及其医用纳米涂层的制备，属于高分子材料与医用生物涂层 相结合领域。

技术背景

本世纪以来，随着科学技术和生产力的迅猛发展，人们生活质量不断提高，如何改善患者在医学治疗 中的康复效率成为医学和材料工作者关注的新焦点。同时我国是一个人口大国，人口老龄化逐渐加剧，在 新的国情下人们开始对医疗提出更高的要求。生物医用材料的迅速发展，为实现这种要求提供了可能。

现在常用的生物医用材料中，已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴合金、钛合金和镁合金。 相比于其他医用金属材料，医用钛合金具有良好的生物相容性、与骨组织相近的弹性模量及在生理环境中 优秀的耐腐蚀性，在人工骨替代材料、心血管支架等方面得到了广泛研究和临床上的运用。但目前的研究 结果表明，生物医用钛合金本质上是一种生物惰性材料，本身不具备生物活性，作为移植材料不能有周围 组织形成强有力的化学结合；同时由于医用钛合金有较高的表面势能及表面带正点荷，使其易吸附血浆蛋 白，导致血栓形成。因此，对医用钛合金表面改性以提高医用钛合金在植入体内的生物相容性成为当前研 究热点之一。

目前，改善医用钛合金生物活性的方法主要是在其表面引入羟基磷灰石或其他生物活性陶瓷涂层。但 是所得到的涂层与钛合金表面结合强度低，易发生龟裂等问题，在临床应用中涂层易脱落，从而导致植入 材料失效；另一方面研究者们力学性能优异的生物惰性医用金属材料与生物活性良好的医用高分子材料结 合在一起，增加其作为医学植入材料的成功几率。T.Liebert等采用浸涂法在医用钛合金表面制备葡聚糖生 物涂层，该涂层对人体纤维母细胞及成骨细胞均具有良好的细胞相容性(Biomacromolecules,2011,12: 3107-3113)；Wei-Bor Tsai等利用多巴胺碱性条件下自聚形成聚多巴胺在钛合金表面以固定多肽、羟基磷灰 石和成骨蛋白-2，该涂层有效地改善了骨髓干细胞的骨生成能力(Mater.Interfaces,2013,5,6975-6983)。 虽然大分子涂层能改善钛合金的生物相容性，但在实现涂层的功能化所需条件较为苛刻，制备过程较为复 杂或者结合强度仍然不高，在缓释控制、药物载体等方面优势较低。

聚合物胶束由于在胶束内外都存在亲疏水微区，结构相对松散，因此聚合物胶束体系在诸如乳化、缓 释控制、药物载体、生物涂层材料、催化剂及传感器等领域有广阔的应用前景，现已引起了人们研究的广 泛兴趣。Nan Huang等采用浸涂法在钛合金表面制备了基于磷酸胆碱基团的类细胞膜涂层，通过物理阻隔 和降低涂层表面能有效地减少了蛋白质和血小板的粘附，提高了钛合金的血液相容性(Mater.Interfaces 2013,5,6975-6983)；韩国教授Sang Cheon Lee等将天冬氨酸与苯丙氨酸(Cat-PAsp-PPhe)嵌段共聚物自 组装胶束粒子浸涂在医用钛合金表面制备生物医用纳米涂层材料，并实现对BMP-2的负载及缓释，所制 备的涂层改善了钛合金的生物相容性，显著地提升了人类干细胞的粘附、增殖和碱性磷酸酶的活性(Journal  of Controlled Release 170(2013)198-208)。

本发明设想通过合成一种光敏性、pH响应性的聚合物并通过简单实用的方法制备成聚合物胶束；结 合电泳沉积(Electrophoretic deposition，EPD)这种近几年受到广泛的关注与研究的一种材料制备的电化学方 法，在医用钛合金表面制备一种医用纳米涂层，提高与基材表面的结合强度；再通过紫外光照交联固定涂 层形貌，所得涂层能改善医用钛合金的生物相容性和细胞相容性。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种光敏性共聚物自组装胶束及其医用纳米涂层的制 备。该方法操作简便，实用性强，所制备的纳米涂层能有效地提高医用钛合金的生物相容性。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：首先通过自由基聚合一步合成光敏性共聚物，并在 选择性溶剂中通过瞬间自组装的方法得到荷正电的共聚物自组装胶束粒子，最后通过恒电位阴极电沉积技 术在钛合金表面得到医用纳米涂层。

一种光敏性共聚物自组装胶束及其医用纳米涂层的制备，具体步骤包括：