一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法，属于化工材料领域。本发明专利技术用2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱对氨基封端的超支化聚酰亚胺的表面进行接枝改性，形成超支化聚酰亚胺薄膜，制备的HBPI‑MPC薄膜生物相容性，抗凝血性以及抗菌性都更好。

Preparation and application of an overbranched polyimide anticoagulant and antiseptic material

The invention discloses a preparation method of hyperbranched polyimide anticoagulant and antiseptic material, which belongs to the field of chemical materials. The present invention was modified by surface 2 methacryloyloxyethyl phosphorylcholine of amino terminated hyperbranched polyimide, forming hyperbranched polyimide film, compatibility of HBPI MPC films biological preparation, anticoagulant and antimicrobial are better.

【技术实现步骤摘要】
一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法及应用
本专利技术属于化工材料领域，具体涉及一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法及应用。
技术介绍
近年来，作为生物医用材料应用的抗凝血材料受到人们高度的重视和关注，其研究工作也取得了很大的进步。虽然现已研制出的许多高分子生物材料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)和聚酰亚胺(PI)等因有良好的机械性能和一定的生物相容性，可作为抗凝血材料应用；但决定高分子材料能否应用于生物医用材料的主要因素为该材料的抗凝血性是否足够好。虽然PMAA，PES，PI等可作为基体材料，但仍需要对其进行改性(生物相容性还不够好)。近年，用于材料表面改性的物质和技术得到飞速发展，在实际应用中可使高分子材料具有优异性能和特异生物性能，而性能相对较好的肝素化材料、聚磷酰胆碱和聚乙二醇等也不能完全满足临床医学对其应用性能的要求，主要是(1)抗凝血性能：长期植入人体的抗凝血活性不足；(2)抗菌性能：易引起细菌感染，从而导致各种并发症等。因此，研究提高抗凝血材料的抗凝血活性、抗菌性和改善血液相容性具有重要的意义。早期的仿生表面涂层的研究方向是合成在烷基链上有炔基官能团的类天然脂质-二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)，二炔磷脂酰胆碱(DAPC)的合成可以通过紫外或γ-射线照射的方法来合成生物相容性良好的涂料。同时，还将研究方向延伸到将PC的活性小分子衍生物直接化学耦合到适当的功能化表面的方向。由日本主导的另一种方法是发展有磷脂基的单体和磷脂基的聚合物衍生物。作为新型生物材料，Nakabayashi组通过开发甲基丙烯酸酯，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)的作用证明了那些含脂基物质的潜在应用。研究者们认为，将有甲基丙烯酸烷基脂长链的MPC共聚到其他结构上可以更接近模仿的天然细胞膜脂质结构。这些材料有两亲性：高极性两性离子PC基团和疏水性烷基链。当这些材料溶解在适当溶剂中并通过物理方法以涂料的方式涂布在疏水材料时，该疏水材料会有极其稳定的生物相容性。人们对这些简单的共聚物做了大量的结构变化，包括引入能使之化学耦合到材料表面的特殊基团，引入尿烷侧链来增强聚氨酯和涂料之间的相互作用，掺杂交联剂来提高薄膜的物理性能，引入含阳离子的共聚物(可以接枝特殊官能团，如肝素)。另还有更复杂的方法包括通过共聚作用将大分子单体MPC和BMA反应合成PBMA-g-PMPC。鉴于超支化聚合物独特的三维树状结构，末端含有大量端基官能团(可用于接枝修饰分子)，溶于溶剂后溶液粘度低和内部有空隙，使它在生物医用材料领域受到极大的青睐。
技术实现思路
现有应用于生物医用材料的高分子材料抗凝血性能不足够好，而性能相对较好的肝素化材料、聚磷酰胆碱和聚乙二醇等也不能完全满足临床医学对其应用性能的要求，主要是(1)抗凝血性能：长期植入人体的抗凝血活性不足；(2)抗菌性能：易引起细菌感染，从而导致各种并发症等。因此，研究提高抗凝血材料的抗凝血活性、抗菌性和改善血液相容性，设计一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料具有重要的意义。本专利技术拟在超支化聚酰亚胺(HBPI)的制备及性能研究的基础上，设计、制备出接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)的改性超支化聚酰亚胺(HBPI-MPC)；探索这种HBPI-MPC材料的血液相容性[抗血小板粘附性]等性能并对其进行测试表征。本专利技术的目的之一是提供一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法，首先合成氨基封端的超支化聚酰亚胺(AM-HBPI)，然后用2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)对其表面进行接枝改性，形成HBPI-MPC薄膜。本专利技术的另一目的是提供一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的应用：该超支化聚酰亚胺薄膜可作为抗凝血抗菌材料。与现有技术相比，本专利技术的优点为：本专利技术制备的HBPI-MPC薄膜生物相容性，抗凝血性以及抗菌性都更好，长期植入人体的抗凝血活性强，不易引起细菌感染和各种并发症等，可作为生物医用材料使用。说明书附图图1为HBPI薄膜与HBPI-15MPC薄膜的FTIR光谱分析。图2为HBPI-MPC薄膜表面血小板粘附情况的SEM图：(a)HBPI，(b)HBPI-5MPC，(c)HBPI-10MPC，(d)HBPI-15MPC，(e)HBPI-20MPC。图3为为HBPI-MPC薄膜的细菌粘附性测试的SEM图。具体实施例本专利技术的目的之一是提供一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法，首先合成氨基封端的超支化聚酰亚胺(AM-HBPI)，然后用2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)对其表面进行接枝改性，形成HBPI-MPC薄膜，并对其抗凝血性，抗菌性以及生物相容性进行表征，具体步骤如下：(1)氨基封端的超支化聚酰亚胺(AM-HBPI)的制备：将1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯(TAPOB)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)置于烧瓶中并磁力搅拌，冰浴冷却，在N2保护下，用恒压滴液漏斗将双酚A型二酐(BPADA)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶液在1～3h内缓慢滴入其中，滴加完毕后在常温下反应1～2h，滴加异喹啉，120℃反应3～5h，180～200℃反应16～24h，冷却至室温后，倒入无水乙醇，并清洗，产物在烘箱中80℃真空干燥24h，得到氨基封端的超支化聚酰亚胺(AM-HBPI)；所述的1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯(TAPOB)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的质量比为1:20～26；所述的双酚A型二酐(BPADA)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶液浓度为4％～6％；所述的3,5-三(4-氨基苯氧基)苯(TAPOB)与双酚A型二酐(BPADA)的摩尔比为1:1。(2)AM-HBPI薄膜接枝改性：将步骤(1)的AM-HBPI粉末溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌均匀后加入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)，室温搅拌24～26h得混合液，将上述混合液平铺在玻璃板上，置于干燥箱内干燥，100℃烘18～24h，除去溶剂，升温至120～160℃，并保温1～2h，再次升温至180～220℃，并保温1～2h，最后自然冷却，得到超支化聚酰亚胺薄膜(HBPI-MPC)；所述的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)与氨基封端的超支化聚酰亚胺(AM-HBPI)的摩尔比5～20％。(3)将步骤(2)的HBPI-MPC薄膜在去离子水中室温下震荡5～8h，除去膜表面未接枝的MPC，此震荡清洗步骤重复3次，最后将所得HBPI-MPC膜在室温下真空干燥至恒重。本专利技术的另一目的是提供一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的应用：该超支化聚酰亚胺薄膜可作为抗凝血抗菌材料。下面结合具体的实例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下面实例中未注明具体实施条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造商所建议的条件。实验所需溶剂配置：磷酸盐缓冲液(PBS)(pH＝7.4，0.01mol/L)的配制：分别精确称量0.27gKH2PO4，1.42gNa2HPO4，3.58gNa2HPO4·12H2O，8.00gNaCl，0.20gKCl溶解于去离子水，并转移至1L容量瓶中，定容后摇匀备用。实施例1(1)氨基封端的超支化聚酰亚胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法，其特征在于：用2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱对氨基封端的超支化聚酰亚胺的表面进行接枝改性，形成超支化聚酰亚胺薄膜，具体步骤如下：(1)氨基封端的超支化聚酰亚胺的制备：将1,3,5‑三(4‑氨基苯氧基)苯和N‑甲基吡咯烷酮置于烧瓶中并磁力搅拌，冰浴冷却，在N2保护下，将双酚A型二酐和N‑甲基吡咯烷酮的混合溶液在1～3h内缓慢滴入其中，滴加完毕后在常温下反应1～2h，然后滴加异喹啉，120℃反应3～5h，180～200℃反应16～24h，冷却至室温后，加入无水乙醇，并清洗，产物80℃真空干燥24h，制得氨基封端的超支化聚酰亚胺；所述的1,3,5‑三(4‑氨基苯氧基)苯和N‑甲基吡咯烷酮的质量比为1:20～26；所述的双酚A型二酐和N‑甲基吡咯烷酮的混合溶液的浓度为4％～6％；所述的1,3,5‑三(4‑氨基苯氧基)苯与双酚A型二酐的摩尔比为1:1；(2)氨基封端的超支化聚酰亚胺薄膜接枝改性：将步骤(1)的氨基封端的超支化聚酰亚胺粉末溶解在N‑甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后加入2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱，室温搅拌24～26h得混合液，将上述混合液平铺在玻璃板上，置于干燥箱内干燥，100℃烘18～24h，升温至120～160℃并保温1～2h，再次升温至180‑220℃，最后自然冷却，得到超支化聚酰亚胺薄膜；所述的2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱与氨基封端的超支化聚酰亚胺的摩尔比5～20％；(3)将步骤(2)的超支化聚酰亚胺薄膜放置在去离子水中于室温下震荡5～8h，除去膜表面未接枝的2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱，此震荡清洗步骤重复3次，最后将所得超支化聚酰亚胺薄膜在室温下真空干燥至恒重。...

【技术特征摘要】
1.一种超支化聚酰亚胺抗凝血抗菌材料的制备方法，其特征在于：用2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱对氨基封端的超支化聚酰亚胺的表面进行接枝改性，形成超支化聚酰亚胺薄膜，具体步骤如下：(1)氨基封端的超支化聚酰亚胺的制备：将1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯和N-甲基吡咯烷酮置于烧瓶中并磁力搅拌，冰浴冷却，在N2保护下，将双酚A型二酐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液在1～3h内缓慢滴入其中，滴加完毕后在常温下反应1～2h，然后滴加异喹啉，120℃反应3～5h，180～200℃反应16～24h，冷却至室温后，加入无水乙醇，并清洗，产物80℃真空干燥24h，制得氨基封端的超支化聚酰亚胺；所述的1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯和N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:20～26；所述的双酚A型二酐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液的浓度为4％～6％；所述的1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯与...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐祖顺，李庆，栗静，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42