一种两性离子共聚物、制备方法及利用其构建涂层的方法技术

本发明专利技术提供一种两性离子共聚物，如式(Ⅰ)所示，所述共聚物通过自由基聚合制备；利用所述两性离子共聚物构建涂层的方法，包括以下步骤：配制pH为6～9的多巴胺盐酸盐溶液；将待改性的基体材料浸入所述多巴胺盐酸盐溶液中，在所述基体材料表面构建聚多巴胺介导层；对两性离子共聚物进行活化得到活化的两性离子共聚物溶液，将所述活化的共聚物溶液喷涂或浸涂在所述含聚多巴胺介导层的基体材料表面构建两性离子共聚物涂层。所述构建涂层的方法具有条件温和、无金属催化剂等优点，构建的涂层稳定性好、亲水性和抗污染能力强、使用寿命长，同时对细菌、蛋白质等生物污染具有良好的抗生物污染性能。

【技术实现步骤摘要】
一种两性离子共聚物、制备方法及利用其构建涂层的方法
本专利技术涉及高分子合成及基材表面改性
，具体是一种两性离子共聚物、制备方法及利用其构建涂层的方法。
技术介绍
近年来，生物医用材料及装置在临床应用中由于蛋白质、细胞、细菌等生物污染引起的炎症、凝血、感染等一系列问题严重限制了此类材料及装置的临床应用。对现有生物医用材料进行表面改性，即通过控制界面来实现材料的抗生物污染是一种简单易行的解决现有生物材料表面的生物污染问题的方法。改善材料的生物相容性一般是通过在材料表面构建亲水聚合物或亲水基团，提高材料表面亲水性，使材料表面形成水化层，利用水化层与体内蛋白质、细胞、细菌等之间的排斥作用来实现的。改善材料生物相容性最常用的亲水聚合物或亲水基团是聚乙二醇(PEG)、两性离子基团及两性离子聚合物。PEG具有较大的体积排阻效应，良好的亲水性和柔顺性，通过形成超强的水和层有效阻止蛋白质等生物污染物接触材料表面，表现出优异的抗非特异性蛋白吸附效果。PEG涂层的性能与其在基材表面的覆盖密度密切相关的，单链PEG修饰的材料表面难以达到较高的表面覆盖率。多臂PEG的支化的结构可实现高的表面密度，能有效提高涂层的抗生物污染能力。常见的两性离子如磷酰胆碱(Phosphorylcholine,PC)、羧酸甜菜碱(Carboxybetaine,CB)、磺酸甜菜碱(Sulfobetaine,SB)等，由于带有等量正、负电荷而显电中性。上述两性离子基团或聚合物可以结合大量的水分子形成一层水合层，表现出良好的生物相容性及抗污作用。用这些两性离子基团或是含这些两性离子基团的聚合物对材料表面进行亲水改性后，材料表面显示出优异的生物相容性。可用来构建亲水涂层的方法有：(1)利用三甲氧基硅与基材表面的羟基反应，直接将共聚物固定在基材表面或将引发剂固定在基材表面后，运用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)构建亲水涂层；(2)利用金(Au)与巯基或双硫(-S-S-)键的反应，将引发剂固定在Au表面后，运用SI-ATRP构建亲水涂层；(3)利用多巴胺的万能粘附作用，将多巴胺固定在基材表面后，通过共沉积、加成反应、氨基与活性酯的反应等方法构建亲水涂层；(4)利用光聚合构建亲水涂层。但是，上述构建涂层的方法不同程度的存在涂层稳定性差、定量困难、所用共聚物的纯化步骤复杂等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种两性离子共聚物和制备方法；本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述两性离子共聚物构建涂层的方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种两性离子共聚物，所述共聚物如式(Ⅰ)所示：其中，所述R为两性离子基团，所述R1为H或甲基，所述R2为H或甲基；x为1～50的整数；m为1～30的整数，n为10～50的整数，m：n为20:1～1:20。优选的，所述两性离子基团R为式(1)～式(3)中的至少一种：其中，y为2～4的整数，z为1～3的整数。一种所述两性离子共聚物的制备方法，包括：将式(Ⅱ)所示单体和式(Ⅲ)所示单体溶于溶剂中在30～80℃下进行自由基聚合，经纯化制备得到所述两性离子共聚物；其中，所述R为两性离子基团，所述R1为H或甲基，所述R2为H或甲基，x为1～50的整数。优选的，所述溶剂为水、甲醇和乙醇中的至少一种。利用所述两性离子共聚物构建涂层的方法，所述方法包括以下步骤：(1)聚多巴胺介导层的构建：配制pH为6～9的多巴胺盐酸盐溶液；将待改性的基体材料浸入所述多巴胺盐酸盐溶液中，在所述基体材料表面构建聚多巴胺介导层；(2)两性离子共聚物涂层的构建：对两性离子共聚物进行活化得到活化的两性离子共聚物溶液，将所述活化的共聚物溶液喷涂或浸涂在所述含聚多巴胺介导层的基体材料表面构建两性离子共聚物涂层；所述两性离子共聚物的结构式为：其中，所述R为两性离子基团，所述R1为H或甲基，所述R2为H或甲基；x为1～50的整数；m为1～30的整数，n为10～50的整数，m：n为20:1～1:20。优选的，步骤(1)中所述多巴胺盐酸盐溶液的浓度为1～5mg/mL；将所述基体材料浸入所述多巴胺盐酸盐溶液中10～60min。优选的，步骤(1)中所述基体材料为尼龙、玻璃、纤维素树脂、聚砜、聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯或聚丙烯片基。优选的，步骤(2)中所述的两性离子基团R为磷酰胆碱基团、羧酸甜菜碱基团或磺酸甜菜碱基团中的一种或几种。优选的，步骤(2)中所述活化所用的活化剂为DCC/NHS、EDC/NHS、DCC/DMAP或EDC/DMAP；活化温度为室温至60℃；活化时间为2～24h。优选的，步骤(2)中所述喷涂方法为：所述溶液中两性离子共聚物的浓度为1～10mg/mL，所述溶液的pH值为6～9，将所述活化的两性离子共聚物溶液喷涂在含聚多巴胺介导层的基体材料表面，在室温至60℃的DMSO、DMF或H2O氛围中反应1～10h；步骤(2)中所述浸涂方法为：所述溶液中两性离子聚合物的浓度为1～10mg/mL，所述溶液的pH值为6～9，将含聚多巴胺介导层的基体材料浸入到所述活化的两性离子共聚物溶液中，在室温至60℃下进行反应。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的两性离子共聚物中含有羧基，其制备方法是通过自由基聚合进行，具有简单易行、结构明确、组成比例可调的优点；本专利技术所述两性离子共聚物涂层的构建方法利用多巴胺涂层的万能粘附作用以及含羧基的两性离子共聚物与氨基的酰胺化反应，将两性离子共聚物键合固定在基材表面构建两性离子共聚物涂层，建立了首先在基材表面涂覆聚多巴胺介导层，然后构建两性离子共聚物涂层的通用型技术方法，具有条件温和、无金属催化剂等优点，构建的涂层稳定性好、亲水性和抗污染能力强、使用寿命长，同时对细菌、蛋白质等生物污染具有良好的抗生物污染性能。附图说明图1.实施例1中所述Carboxyl-HEMA的核磁共振氢谱图；图2.实施例1中所述两性离子共聚物PCPC的核磁共振氢谱图；图3.实施例2中所述两性离子共聚物PCPC的核磁共振氢谱图；图4.实施例3中所述两性离子共聚物PCSB的核磁共振氢谱图；图5.实施例4中所述两性离子共聚物PCSB的核磁共振氢谱图；图6.两性离子共聚物涂层的静态接触角测试结果。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术所述两性离子共聚物的合成路线如下：其中，所述R为两性离子基团，所述R1为H或甲基，所述R2为H或甲基；x为1～50的整数；m为1～30的整数，n为10～50的整数，m：n为20:1～1:20，所述R为式(1)～式(3)中的至少一种：y为2～4的整数，z为1～3的整数。为进一步说明本专利技术，以下结合实施例对本专利技术所述的一种两性离子共聚物、制备方法及利用其构建涂层的方法进行详细描述，以下实施例中所述DCC为N,N-二环已基碳二亚胺，EDC为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，NHS为N-羟基琥珀酰亚胺，DMAP为4-二甲氨基吡啶，所述MPC的结构式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两性离子共聚物，其特征在于，所述共聚物如式(Ⅰ)所示：

【技术特征摘要】
1.一种两性离子共聚物，其特征在于，所述共聚物如式(Ⅰ)所示：其中，所述R为两性离子基团，所述R1为H或甲基，所述R2为H或甲基；x为1～50的整数；m为1～30的整数，n为10～50的整数，m：n为20:1～1:20。2.根据权利要求1所述的一种两性离子共聚物，其特征在于，所述两性离子基团R为式(1)～式(3)中的至少一种：其中，y为2～4的整数，z为1～3的整数。3.一种权利要求1或2所述的两性离子共聚物的制备方法，其特征在于，包括：将式(Ⅱ)所示单体和式(Ⅲ)所示单体溶于溶剂中在30～80℃下进行自由基聚合，经纯化制备得到所述两性离子共聚物；其中，所述R为两性离子基团，所述R1为H或甲基，所述R2为H或甲基，x为1～50的整数。4.根据权利要求3所述的两性离子共聚物的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、甲醇和乙醇中的至少一种。5.利用权利要求1～2中任一项所述的两性离子共聚物或权利要求3～4中任一项所制备的两性离子共聚物构建涂层的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)聚多巴胺介导层的构建：配制pH为6～9的多巴胺盐酸盐溶液；将待改性的基体材料浸入所述多巴胺盐酸盐溶液中，在所述基体材料表面构建聚多巴胺介导层；(2)两性离子共聚物涂层的构建：对两性离子共聚物进行活化得到活化的两性离子共聚物溶液，将所述活化的共聚物溶液喷涂或浸涂在所述含聚多巴胺介导层的基体材料表面构建两性离子共聚物涂层；所述两性离子共聚物的结构式为：其中，所述R为两性离子基团，所述R1为H或甲基，所述R2为H或甲基；x为1～50的整数；m为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世平，卢倩，李荣，宫永宽，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61