[发明专利]一种双仿生聚合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料表面科学和生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种双仿生聚合物的制备方法。

背景技术

材料用于生物体内时易非特异性吸附蛋白，激活补体分子及免疫系统，从而引起凝血、免疫及炎症反应，以致其性能显著降低，甚至失效。这是由于材料生物相容性较差的缘故，因而，生物相容性研究已成为生物材料研究领域中的首要问题。材料表面是材料与生物体接触的媒介，表面的电荷、亲/疏水性、化学组成、形貌等是影响材料与生物体之间界面相互作用的重要因素，是决定材料生物相容性是否优异的主要因素。因此，提高材料表面的生物相容性是解决这一科学问题的关键。将良好生物相容性的物质引入到材料表面改性是改善材料与生物体之间的相互作用，提高材料生物相容性简便而有效的途径。材料表面的生物相容性改性是生物材料研究领域中一个永恒的主题，具有重要的学术意义和巨大的应用前景。

近年来，将具有良好血液相容性的内皮细胞、白蛋白、肝素和聚乙二醇引入到材料表面，可以明显改善其生物相容性，特别是显著提高其血液相容性。但是，这些方法依然存在一些问题。例如：内皮细胞与材料表面的相互作用较差，抗血液冲击能力不佳、易脱落。白蛋白与体内活性组分在材料表面竞争吸附，导致吸附在材料表面的白蛋白含量降低，甚至变性。肝素易水解，致使其活性明显下降，以致诱导出血、血小板减少症等并发症。在猛烈呼吸过程中，聚乙二醇因超氧阴离子和过氧化氢而被氧化，其表面也有不同程度生物污染。

磷酰胆碱(phosphorylcholine，PC)是组成细胞膜基本单元卵磷脂的亲水端基，是细胞外层膜中的外层官能团，同时带有正、负异种电荷，具有较强的结合水的能力和亲水性能，这种结构和组成的表面与生理环境相互作用不仅不会吸附和沉积蛋白质，也不会引发血小板激活、导致凝血等不良反应，具有良好生物相容性。近几年来的研究表明，采用磷酰胆碱基团及其聚合物在材料表面构建具有仿细胞外层膜结构，可以显著改善材料的血液相容性。

物理涂覆包括浸涂、旋涂和滴涂等方式，因其具有工艺简单、操作方便和条件温和的优点，是构建仿细胞外层膜结构获得优异生物相容性表面的理想手段。然而，磷酰胆碱基团的亲水性较强，物理涂覆在材料表面的磷酰胆碱聚合物涂层在复杂的生理环境中容易发生溶解、降解，甚至脱落。因而，需要将可交联或共价键基团引入到磷酰胆碱聚合物中，经过化学反应将该聚合物涂层交联或共价键合在材料表面。这无疑增加了这类磷酰胆碱聚合物合成及应用对表面要求的难度，也使得该技术的处理过程冗长复杂。因此，迫切需要研究开发使用简单、适用面广的表面改性方法。

最近，美国Messersmith课题组将仿蚌类(Mussel)粘附蛋白成分多巴胺(Dopamine)与PEG结合，赋予水溶性聚合物在材料表面优异的粘附性能，获得了具有良好抗生物污染的稳定涂层。该涂层中的多巴胺基团除具有π-π堆积等多种非共价键作用之外，还易氧化聚合形成粘附性聚多巴胺(PDA)，可与包括金属、玻璃和塑料在内的多种基材产生耐水的强粘附作用。此外，多巴胺涂层可通过迈克尔加成或席夫碱反应接枝具有生物功能的分子。这种仿蚌类粘附的表面修饰方法可以弥补目前物理涂覆必须经过复杂的化学处理才能获得稳定涂层的局限性，简化材料表面改性的条件及过程。

用含有细胞外层膜成分磷酰胆碱和蚌类粘附蛋白成分多巴胺的双仿生聚合物改性材料表面，聚合物中的多巴胺侧基从水溶液中可粘附到包括聚四氟乙烯在内的多种材料表面，磷酰胆碱侧基则在涂层表面自动形成仿细胞外层膜结构，显著提高了基底材料的生物相容性。该技术为氧化石墨烯的生物相容性提供了值得探索的可能性。然而，多巴胺单体中的酚羟基是自由基聚合的阻聚剂，因而保护酚羟基是这类单体聚合的必要过程，也是多巴胺类聚合物合成的难点。为此，利用氨基与羧基反应将多巴胺接枝到含有羧基的磷酰胆碱聚合物上，可略去酚羟基的保护过程。但这种方法制备的双仿生聚合物中多巴胺的接枝率仅为4％，使得该聚合物涂层粘附力较低易脱落。虽然用活性酯单体途径合成了多巴胺含量高且可控的双仿生聚合物，但该活性酯单体需要在无水环境制备，而且其分离提纯极其困难。

发明内容