[发明专利]一种细胞膜仿生表面改性细菌纤维素及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种细胞膜仿生表面改性细菌纤维素及其制备方法与应用。该方法包括如下步骤：利用髙碘酸盐氧化细菌纤维素得到醛基化细菌纤维素；将醛基化细菌纤维素与双取代胆碱膦酸酯反应，反应产物加入碱性溶液进行水解，水洗，干燥，得到细胞膜仿生表面改性细菌纤维素。本发明制得的磷酸胆碱化细菌纤维素在生理环境下对细胞无毒性以及具有良好的抗蛋白粘附性和抗细胞粘附性，制备方法条件温和，易操作，可获得表面具有抗生物粘附性的仿细胞膜改性细菌纤维素材料，适用于制备抗生物粘附和防粘连生物材料。

技术领域

本发明属于高分子材料表面改性技术领域，具体涉及一种细胞膜仿生表面改性细菌纤维素及其制备方法与应用。

背景技术

细菌纤维素是一种由微生物合成的具有三维网络结构的纳米纤维天然高分子材料，它具有良好的透气、透水和持水性而且兼具生物相容性和生物可降解性，已被广泛应用在食品工业、生物敷料以及生物传感器等领域。细菌纤维素的改性主要分为生物改性和化学改性。其中，生物改性主要是在培养细菌纤维素的过程中引入可溶/不溶性高分子来调控其堆积结构和性能。化学改性主要是通过化学反应在细菌纤维素分子结构引入新的官能团，改善其亲水性、化学反应性及其他理化性能等，以解决由于官能团单一而导致的性能缺陷和应用受限等问题。

随着仿生材料在生物医用领域应用的发展，仿细胞膜高分子材料逐渐成为研究的热点。目前大多数仿细胞膜高分子材料是以2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)单体为基础构建的合成高分子材料，表现出良好的生物相容性和抗生物粘附性，而关于天然高分子基的细胞膜仿生材料的报道较少，尤其是有关细菌纤维素的仿生改性。在细菌纤维素表面修饰具有细胞膜仿生特性的基团，使其具有抗生物粘附的性能，在生物传感器或者植入性医疗器械方面有潜在的应用价值。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种细胞膜仿生表面改性细菌纤维素的制备方法。该制备方法主要是利用Pudovik反应在细菌纤维素表面修饰磷酸胆碱来实现。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种细胞膜仿生表面改性细菌纤维素。

本发明的再一目的在于提供上述一种细胞膜仿生表面改性细菌纤维素的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种细胞膜仿生表面改性细菌纤维素的制备方法，包括以下步骤：

以有机溶剂作为反应介质，将醛基化细菌纤维素与双取代胆碱膦酸酯混合均匀，在0～40℃下搅拌反应4～24h，反应产物在碱性溶液中水解，水洗，干燥，得到磷酸胆碱化细菌纤维素，即为细胞膜仿生表面改性细菌纤维素。

优选地，所述有机溶剂为二甲基亚砜和三乙胺按照体积比100：(1.37～20.5) 的混合溶剂；其中每100mL二甲基亚砜中含有1～5g醛基化细菌纤维素，更优选为每100mL二甲基亚砜中含有1～1.5g醛基化细菌纤维素；醛基化细菌纤维素与三乙胺的质量比为1：(1～3)。

更优选地，所述有机溶剂为二甲基亚砜和三乙胺按照体积比100：(1.7～ 4.5)的混合溶剂。

优选地，所述醛基化细菌纤维素由以下方法制得：以水为反应介质，将细菌纤维素与氧化剂在25～60℃下反应12～96h，得到醛基化细菌纤维素。

更优选地，所述氧化剂为髙碘酸盐；优选为高碘酸钠(NaIO₄)或高碘酸钾 (KIO₄)；所述细菌纤维素与水的比例为1～5mg/mL。

更优选地，所述细菌纤维素与氧化剂的质量比为1：(0.5～2)。

优选地，所述醛基化细菌纤维素与双取代胆碱膦酸酯的质量比为1：(1～5)，更优选为1：(2～5)。

优选地，所述搅拌反应的时间为6～24h。