氟硅氧烷-poss丙烯酸酯嵌段共聚物及其血液相容性涂層和制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物及其血液相容性涂層和制備方法，屬于氟硅共聚物制備及生物醫用高分子領域。采用該氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物制成的血液相容性涂層，具有良好的疏水性，水靜態接觸角大于107°。相對于聚氯乙烯表面，抗凝血時間明顯增加；在掃描電子顯微鏡下觀察粘附血小板粘附及集聚狀態。以空白PVC表面進行對比，經過噴涂之后的表面，表面黏附血小板明顯減少85%以上，且粘附血小板基本無變形，血液相容性良好。該涂層制備過程工藝簡單，原料易得，易于產業化及大范圍生產，有很高的實用價值。氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物，如式1和式2所示，式2。
【專利說明】氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物及其血液相容性涂層和制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物及其血液相容性涂層和制備方法，屬于氟硅共聚物制備及生物醫用高分子領域。
【背景技術】
[0002]人類一直受心血管疾病的侵襲，由此所必需的血液相容性生物材料一直是醫學上急需解決的重大課題。目前臨床上所使用的人工血管或與人體組織、血液長時間相接觸的醫療器械材料，種類多、數量大，但仍不能滿足要求，血液相容性問題依然存在，成為限制生物材料在血液接觸環境中應用的關鍵問題之一，迫切需要研制出一種綜合性能優良的生物材料。含氟材料如膨化聚四氟乙烯(ePTFE)，由于其較低的表面能及特有的微孔結構，是目前較為理想的心血管植入材料，但其價格昂貴。聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有較低的表面張力和良好的生物相容性，但蛋白質仍會被吸附到其表面，長時間與血液接觸也會出現凝血現象。Mirzadeh等通過對PDMS疏水改性(水接觸角為170° )，提高了血液相容性(Mirzadeh.H, Khorasan1.Μ.T.Journal of Applied Polymer Science.2004,91:2042-2047)o
[0003]研究表明，材料表面的抗凝血性能與材料表面的微相分離結構及其尺寸有關，如果在0.05-2 μ m的范圍內存在一定相分離結構，材料表面才具有比較好的血液相容性。嵌段共聚物由熱力學上互不相容的鏈段通過化學鍵連接而成，這種結構特點導致嵌段共聚物能產生微觀相分離結構。例如，Majumdar等合成出了聚二甲基硅氧烷-聚氨酯(PDMS-PU)嵌段共聚物涂層，并在PDMS含量為10%(wt%)的涂層表面發現有較明顯的微相分離結構，具有良好的血液相容性(Majumdar P, Webster D C.Polymer, 2007, 48(26):7499-7509)。
`[0004]POSS結構規整，尺寸很小，是一類有機無機雜化的中空封閉型或半封閉型硅氧烷，直徑約為1.5nm，分子量可高達1000，POSS在其形成的聚合物雜化材料中具有向表面遷移和自組裝的特點，POSS引入聚合物中可增加共聚物膜的表面粗糙度，提高其疏水性能，具有抑制血液蛋白吸附的作用，含有POSS的聚合物具有比傳統的PTFE和有機硅生物材料更好的生物穩定性(Cordes D.B., Lickiss P.D., Chemical Reviews, 2010, 110:2081-2173)。Lee報道了丙烯酸酯與POSS共聚物可做為義齒材料，具有良好的生物相容性和生物穩定性(Kim S.K., Heo S.J., Journal of Oral Rehabilitation, 2007, 34:389-395)。聚氟烷基甲基硅氧烷(PFMS)大分子，PFPMS與PDMS結構相似，性能相近，但含氟基團的引入使其具有更好的生物相容性和生物穩定性，可以減少血小板的聚集和活化(SuT., WangG.Y., European Polymer Journal.2010，46: 472-483)，有關以 PFPMS 為軟段、丙烯酸酯功能單體與POSS共聚物為硬段的氟硅嵌段共聚物以及表面血液相容性的研究在文獻中尚未見報道。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一在于提供一種氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物及其制備方法；該共聚物，能改善現有血液相容性材料的抗凝血能力。
[0006]本發明的目的之二在于提供上述氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物血液相容性涂層，該涂層易于形成、且均勻，其制備方法易于操作。
[0007]本發明是通過以下技術方案加以實現的:
一種氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物，如式I和式2所示，
【權利要求】
1.一種氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物，如式I和式2所示，
2.根據權利要求1所述的氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物，其特征在于，其數均分子量為3000~40000。
3.根據權利要求1或2所述的氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物，其特征在于，由聚氟硅氧烷與端羥基POSS-丙烯酸酯共聚物通過脫氫偶合反應而成。
4.根據權利要求3所述的氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物，其特征在于，所述的聚氟硅氧烷為單端氫聚甲基三氟丙基硅氧烷或雙端氫聚甲基三氟丙基硅氧烷，數均分子量為.1000^10000 ；所述的端羥基POSS-丙烯酸酯共聚物，其數均分子量為1000-20000 ;由巰基乙醇、甲基丙烯酸酯甲酯、丙烯酸酯丁酯和4-甲基丙烯酰氧基丁基-七異丁基POSS或4-丙烯酰氧基丁基-七異丁基POSS通過自由基聚合而成。
5.根據權利要求4所述的氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物，其特征在于，端羥基POSS-丙烯酸酯共聚物通過下述方式制備而成:按甲基丙烯酸甲酯的質量，與丙烯酸酯丁酯的質量，與4-甲基丙烯酰氧基丁基-七異丁基POSS或4-丙烯酰氧基丁基-七異丁基POSS的質量比1:0.5~1.3:0.06~0.3 ;以及按上述總單體的質量，與巰基乙醇的質量，與引發劑的質量，與溶劑的質量比1: 0.005~0.05:0.005~0.02:1~2，將上述六種化學物質加入反應器中，升溫至6(Tl 10°C聚合5~8 h，然后降至室溫、干燥，得端羥基POSS-丙烯酸酯共聚物；所述的引發劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰；所述的溶劑為乙酸丁酯或/和甲基異丁基甲酮。
6.一種權利要求1~5所述的氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物的制備方法，氟硅氧烷和端羥基POSS-丙烯酸酯共聚物，在5~40° C、溶劑環境下，在催化劑1，3_ 二乙烯基-1，I, 3，3-四甲基二硅氧烷鉬(O)或氯鉬酸作用下反應；所述聚氟硅氧烷和端羥基POSS-丙烯酸酯共聚物的摩爾比為1: 1~2?
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為乙酸丁酯。
8.—種權利要求1~5所述的氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物的血液相容性涂層，是以干燥潔凈的聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯為基材，將氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物溶液噴涂在基材上，經室溫干燥24~72h而成。
9.根據權利要求8所述的血液相容性涂層，其特征在于，氟硅氧烷-POSS丙烯酸酯嵌段共聚物溶液的質量濃度為2%~25%。
10.根據權利要求8或9所述的血液相容性涂層，其特征在于，其厚度為20~200μ m,靜態接觸角 為107°~1 65°。
【文檔編號】C08F220/18GK103524752SQ201310466374
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】李輝, 袁曉燕, 張書香, 褚國紅, 趙蘊慧, 張爐青 申請人:濟南大學