專利名稱：一種表面可控聚合修飾的生物材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物材料及其制備方法，特別涉及一種表面可控聚合修飾的生物材料及其制備方法，利用新的RATRP催化體系，其中硅烷偶聯劑既承擔偶聯劑的作用，又作為單一配體參與RATRP反應，將兩性離子單體接枝到聚合物材料表面，實現了兩性離子的 “活性”可控聚合，最終得到具有優良血液相容性的生物材料。
背景技術：
隨著生物醫學的發展，生物材料的應用變得越來越廣泛和重要。目前，對于大部分醫用材料而言，當其與活體組織相接觸時，會導致一些重要的反應，諸如血栓的形成和一些不希望發生的免疫反應。生物相容性，尤其是血液相容性是生物醫用材料最重要的性能指標。如何提高生物材料的生物相容性一直是研究熱點。提高高分子材料的生物相容性、研發生物相容性高分子材料具有重要科學意義和巨大的經濟社會效益。可控活性自由基聚合的研究最早開始于1982年。由于具有諸多優點而備受關注。 至今，最成功的三種活性自由基聚合是原子轉移自由基聚合(ATRP)、可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)、氮氧調控自由基聚合(NMP)。其中以ATRP法應用最為廣泛。正向ATRP終止反應后的聚合物尾端帶有活性的鹵原子。活性鹵原子可以容易地轉化為其它功能性基團。除了尾端功能性外，功能性單體或功能性引發劑也可實現ATRP功能性聚合。這是ATRP作為高分子結構設計的工具表現出的優點，另外，它合成的聚合物分子量大小可控，且分子量分布窄，聚合工藝簡單。但ATRP仍存在兩個缺點①所用引發劑鹵化物有毒②還原態的金屬催化劑對氧或濕氣敏感，不易保存。因此，反向原子轉移自由基聚合(RATRP)應運而生。與常規的ATRP 中首先用鹵化物引發劑不同，RATRP是從通用引發劑分解的自由基I ·或I-PXMtn+1的鈍化反應開始的。在引發階段，引發劑自由基I · 一旦產生，就可以從高價的過渡金屬鹵化物奪取鹵原子，形成低價過渡金屬附“和休眠種I-X，接下來就與常規ATRP —樣了。它既有ATRP 合成的優點又避免了前者的缺點。圖5為RATRP的反應原理示意圖。RATRP反應機理。但常規RATRP反應中，一般采用2，2’聯吡啶(bpy)作為配體，存在著配體成本高、 有毒性等問題。因此，研究更適宜的RATRP催化體系，并將其應用于生物醫用材料具有重要的理論意義和實踐意義。
發明內容
為了克服已有技術中存在的問題，本發明提供了一種表面可控聚合修飾的生物材料，其表面兩性離子“活性”可控聚合形成兩性離子聚合物層，可調控吸附蛋白的特異性和功能性，具有優良血液相容性的生物材料表面。本發明的另一目的還在于提供所述生物材料的制備方法。簡言之，本發明設計出了一種新的RATRP催化體系，將硅烷偶聯劑既作為偶聯劑(甲基丙烯酸酯型)(甲基丙烯酸胺酯型)(苯乙烯型)。 所述的兩性離子單體生物相容性好，且與細胞膜表面物質類似，兩性離子單體通過RATRP反應對聚合物進行表面改性，修飾后的表面能夠有效地抑制蛋白粘附，而且可通過聚合時間的長短來調控其對蛋白的吸附能力，有效調控生物材料表面吸附蛋白的特異性和功能性。
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又作為單一配體參與RATRP反應，類似于銅鹽與2，2’ -聯吡啶間的作用，在該RATRP反應中，硅烷偶聯劑與銅鹽形成4配位絡合物(如
圖1所示)，該絡合物立刻被RATRP反應中產生的自由基奪去鹵原子，生成鹵化物休眠種與低價的金屬絡合物，進而使兩性離子單體(分子結構中同時含有陰、陽離子基團)成功接枝到了生物材料表面。為了完成上述發明任務，本發明提供的技術方案如下
一種表面可控聚合修飾的生物材料，包括生物材料基體，其特征在于生物材料硅烷化處理后，生物材料表面接枝“刷”狀兩性離子聚合物層。所述的表面可控聚合修飾的生物材料，是在生物材料表面，利用一種新的包括娃燒偶聯劑與鹵化銅的RATRP絡合催化體系，其中硅烷偶聯劑既承擔偶聯劑的作用，又將其作為單一配體參與RATRP反應，利用RATRP反應將兩性離子單體接枝到生物材料表面，以實現兩性離子單體的“活性”可控聚合。上述表面可控聚合修飾的生物材料，所述的硅烷偶聯劑優選尾端含有氯、氰基功能性基團的硅烷偶聯劑，例如氯甲基三甲(乙)氧基硅烷，二氯甲基三甲(乙)氧基硅烷，3 -氯丙基三甲(乙)氧基硅烷或2-氰基乙基三甲(乙)氧基硅烷。上述表面可控聚合修飾的生物材料，所述的生物材料(基體)是硅橡膠、聚氨酯、 或硅橡膠與聚氨酯的共聚物；或聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯。上述表面可控聚合修飾的生物材料，所述的兩性離子單體可以是磷銨、磺胺或羧銨兩性離子，其結構分別如下
權利要求
1.一種表面可控聚合修飾的生物材料，包括生物材料基體，其特征在于生物材料硅烷化處理后，生物材料表面接枝“刷”狀兩性離子聚合物層。
2.根據權利要求1所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于，在生物材料表面，由RATRP反應將兩性離子單體接枝到生物材料表面，所采用的RATRP絡合催化體系包括硅烷偶聯劑與鹵化銅，其中硅烷偶聯劑既是偶聯劑，又作為單一配體參與RATRP反應，在生物材料表面接枝一層“刷”狀兩性離子聚合物層。
3.根據權利要求2所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于所述的生物材料的制備包括以下步驟a.生物材料的硅烷化處理將生物材料基體加入質量百分濃度0.05 0. 50%硅烷偶聯劑水溶液中，磁力攪拌3 他，取出后真空干燥，得到硅烷化的生物材料；b.硅烷化的生物材料表面引發劑的固定將硅烷化的生物材料以及5 15mL水加入三頸燒瓶中，并加入0. 002 0. 02 mL過氧化物，室溫條件下攪拌5 10 min ；c.兩性離子單體在硅烷化生物材料表面的接枝聚合反應將表面固定了引發劑的生物材料放入0. 1 lmol/L兩性離子單體的水或甲醇水溶液中，并加入鹵化銅和硅烷偶聯劑配體，其物質的量之比為:M兩性離子:M繊同:M桂燒偶聯劑配體=9O 120:3 5:7 11，在惰性氣體氣氛下，室溫攪拌反應Ih 72h，取出生物材料，用水清洗后真空干燥。
4.根據權利要求2或3所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征是所述的硅烷偶聯劑尾端含有氯或氰基。
5.根據權利要求4所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征是所述的硅烷偶聯劑為氯甲基三甲(乙)氧基硅烷、二氯甲基三甲(乙)氧基硅烷、3 —氯丙基三甲(乙)氧基硅烷或2-氰基乙基三甲(乙)氧基硅烷。
6.根據權利要求1、2或3所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于所述的生物材料是硅橡膠、聚氨酯、或硅橡膠和聚氨酯的共聚物；或是聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙火布。
7.根據權利要求1、2或3所述的表面可控聚合修飾的生物材料，其特征在于所述的兩性離子單體是磷銨、磺胺或羧銨兩性離子，其結構分別如下
8.一種表面可控聚合修飾的生物材料的制備方法，包括下列步驟a.生物材料的硅烷化處理將生物材料基體加入質量百分濃度0.05 0. 50%硅烷偶聯劑水溶液中，磁力攪拌3 他，取出后真空干燥，得到硅烷化的生物材料膜片；b.硅烷化的生物材料表面引發劑的固定將硅烷化的生物材料以及5 15mL水加入三頸燒瓶中，并加入0. 002 0. 02 mL過氧化物，室溫條件下攪拌5 10 min ；c.兩性離子單體在硅烷化生物材料表面的接枝聚合反應將表面固定了引發劑的生物材料放入0. 1 1 mol/L兩性離子單體的水或甲醇水溶液中，并加入鹵化銅和硅烷偶聯劑配體，其物質的量之比為:M兩性離子-Mmm :M桂燒偶聯劑配體=9O 120:3 5:7 11，然后在惰性氣體氣氛下，室溫攪拌反應Ih 72h，取出生物材料，用水清洗后真空干燥。
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的硅烷偶聯劑是氯甲基三甲 (乙)氧基硅烷、二氯甲基三甲(乙)氧基硅烷、3 —氯丙基三甲(乙)氧基硅烷或2-氰基乙基三甲(乙)氧基硅烷；所述的生物材料是硅橡膠、聚氨酯、或硅橡膠與聚氨酯的共聚物，或是聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯；所述的兩性離子單體為磷銨、磺胺或羧銨兩性離子單體，其結構分別如下磷銨
10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于步驟b)所述過氧化物為過氧化苯甲酰或過氧化叔丁基氫；步驟c)所述的鹵化銅為CuBr2或CuCl2。
全文摘要
一種表面可控聚合修飾的生物材料，包括生物材料基體，其特征在于生物材料硅烷化處理后，生物材料表面接枝“刷”狀兩性離子聚合物層。不同于常規反向原子轉移自由基(RATRP)反應中采用的2，2’-聯吡啶(Bpy)配體，本發明采用包括硅烷偶聯劑與鹵化銅的RATRP絡合催化體系，其中硅烷偶聯劑既作為偶聯劑，又作為配體參與RATRP反應，由RATRP反應將兩性離子單體接枝到生物材料表面。本發明可有效調控生物材料表面吸附蛋白的特異性和功能性，抑制血細胞的粘附、抑制血液多途徑的激活，得到具有優良血液相容性的生物材料。本發明還公開了所述生物材料的制備方法。
文檔編號C08L83/04GK102391539SQ20111024639
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者周寧琳, 徐東, 湯毅達, 沈健, 金素星, 陸春燕 申請人:南京師范大學