本申请涉及一种具有离子可调的兼性离子涂层及其共沉积一步式制备方法和应用。本申请结合聚多巴胺用于连接层，兼性离子单体、吸附剂形成聚合体用于功能层，通过共沉积一步式反应在各类基材表面完成涂层制备，通过合理控制体系中聚多巴胺与聚兼性离子及吸附剂的质量比，结合迈克尔加成反应，并优化反应过程中的工艺参数，使制备得到的具有离子可调的兼性离子涂层具有优异的综合性能，可同时满足亲水性好、抗粘附性能好、化学稳定性高、与基材表面粘附牢固、步骤简洁、具有离子可调性等性能要求；在应用中可使设备表面具备高亲水性和优秀的抗蛋白、细胞非特异性粘附效果，尤其适用于生物实验耗材表面；此具有离子可调的兼性离子涂层的制备方法工序简单，易于操作，便于工业应用。用。
【技术实现步骤摘要】
具有离子可调的兼性离子涂层及其共沉积一步式制备方法及其应用
[0001]本专利技术涉及一种具有离子可调的兼性离子涂层及其共沉积一步式制备方法和应用，属于抗生物污染领域。
技术介绍
[0002]在过去十几年中，相较于二维平面细胞培养，三维细胞培养以其更加贴合人体内细胞生长方式和优秀的细胞间交流而备受青睐。传统二维平面细胞培养导致某些药物在临床前实验的优秀数据与临床数据不相匹配，也由此制约药物进入市场的实验及审批过程，三维细胞培养在一定程度上缓解了这种严峻趋势的出现。
[0003]三维细胞培养耗材的首要需求是使目标细胞无法黏附到耗材的表面，但现有的细胞培养耗材采用的等离子体目的多为是细胞贴壁进行二维培养。一般使用的细胞培养耗材多是由聚苯乙烯(PS)构成，由于聚苯乙烯的疏水性，其本身是细胞黏附性较弱的材料，但仍会出现细胞黏附的情况。同时，其他细胞耗材使用的低密度聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)等，也无法解决细胞黏附的问题。
[0004]其它出现的三维细胞培养技术如微流控技术、transwell小室及3D生物打印技术，大多是通过额外不同的仪器实现，同时也增加了操作的繁琐性。因此，通过对细胞培养耗材表面直接进行修饰，使其具备亲水性的同时具备抗黏附的能力将有效减少细胞黏附以获得三维培养细胞。
[0005]兼性离子聚合物(PZI)(甲基丙烯酸磺基甜菜碱(SBMA)、甲基丙烯酸羧基甜菜碱(CBMA)和2
‑
甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱(MPC))在同一种重复单元上同时具备带正电基团和带负电基团，具有亲水性的同时电荷保留净中性。兼性离子因此具有较强的水结合能力，带电基团可以结合水分子，形成水合层，使得水的置换在能量上不利，从而显著减少蛋白质和其他生物分子吸附量。基于独特特征，PZI被广泛应用于多种功能涂层，包括生物材料、生物传感器、防污材料、能源设备等。
[0006]甲基丙烯酸磺基甜菜碱(SBMA)和甲基丙烯酸羧基甜菜碱(CBMA)的聚合物表现出在体内减轻FBR的倾向，同时也在体外表现出对细胞、细菌的粘附抗性。因此，以兼性离子单体为基础制备涂层可有效减少细胞的黏附效果。
[0007]甲基丙烯酸
‑2‑
氨基乙基酯盐酸盐单体结构中带有正电荷点位，而聚丙酸酯单体结构中具备负电荷点位。可用于吸附带有不同电荷的离子(如甲基丙烯酸
‑2‑
氨基乙基酯盐酸盐可吸附碘离子I
‑
、氯离子Cl
‑
等负电离子，聚丙酸酯可吸附银离子Ag
+
、钙离子Ca
2+
等带正电离子)，进一步对涂层表面进行改性。
[0008]接枝到主链法(grafting to)和主链接枝法(grafting from)已经能够将PZI锚定在材料表面。接枝到主链法(grafting to)方法具有较为复杂的PZI合成/纯化过程、低密度锚定链以及需要对基材进行较为特殊的预处理，因此具有不可逾越的繁琐步骤和较长的等候时间。主链接枝法(grafting from)缺点在于繁琐的操作步骤同时对于不同的基材缺少
通用型。
[0009]贻贝仿生化学可用于材料表面改性，也具备温和的反应条件、表面自适应粘附性等优秀特性。聚多巴胺PDA的邻苯二酚官能团可与基底材料表面形成牢固的共价键和非共价键，因此通过聚多巴胺(PDA)共沉积法可将PZI连接到基材表面。现行的方法中涂层与基材之间多以非共价键相连，导致涂层稳定差，且需要对兼性离子PZI进行多步合成和纯化，显著提高了涂层制备的繁琐性。
[0010]因此，有必要专利技术一种新的具有离子可调的兼性离子涂层的制备方法，以解决上述问题。
技术实现思路
[0011]本专利技术的目的在于提供一种亲水性好、抗粘附性能好、化学稳定性高、制备步骤简洁的具有离子可调的兼性离子涂层的共沉积一步式制备方法
[0012]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0013]一种具有离子可调的兼性离子涂层，其特征在于，所述涂层包括多巴胺、吸附剂、及兼性离子单体，所述兼性离子单体的结构通式为：
[0014][0015]其中，R为具备N(CH3)
3+
，以及SO3‑
、COO
‑
、PO4‑
中任一项的基团。
[0016]进一步地，所述兼性离子单体为甲基丙烯酸磺基甜菜碱、甲基丙烯酸羧基甜菜碱和2
‑
甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱中的一种。
[0017]进一步地，所述吸附剂为甲基丙烯酸
‑2‑
氨基乙基酯盐酸盐或聚丙烯酸酯中的一种。
[0018]一种具有离子可调的兼性离子涂层的共沉积一步式制备方法，用于制备具有离子可调的兼性离子涂层，包括如下步骤：
[0019]S1、调节Tris缓冲液的pH为8.0～9.0，将质量比为1:20～1:30的多巴胺与所述兼性离子单体、及吸附剂溶解在Tris缓冲液中；
[0020]S2、将目标离子的固体制备成水溶液，向所述Tris缓冲液中缓慢滴加所述目标离子的水溶液并不断搅拌，得到反应溶液，调整所述反应溶液中所述目标离子的浓度至0.1～0.4mM，所述目标离子为可被所述吸附剂吸附的离子，包括银离子、铜离子、碘离子等；
[0021]S3、向所述反应溶液中加入氧化剂，得到混合液，所述氧化剂包括CuSO4/H2O2、K2S2O8和NaIO4，所述混合液中氧化剂质量浓度为：CuSO41～2.5mg/mL
‑
H2O20.5～1.5mg/mL、K2S2O81～2mg/mL和NaIO41～2mg/mL。
[0022]S4、将基材在乙醇溶液中预湿润，然后浸入所述混合液中，在旋转摇床中室温沉积90min；
[0023]S5、使用超纯水冲洗沉积后的所述基材，然后通过氮气干燥所述基材。
[0024]进一步地，所述兼性离子单体为甲基丙烯酸羧基甜菜碱。
[0025]进一步地，所述Tris缓冲液中所述多巴胺的质量浓度为4mg/mL，所述Tris缓冲液中所述兼性离子单体的质量浓度为100mg/mL。
[0026]进一步地，所述吸附剂为聚丙烯酸酯，所述Tris缓冲液中聚丙烯酸酯的质量浓度为85mg/mL。
[0027]进一步地，所述目标离子为银离子，所述反应溶液中所述银离子的浓度为0.2mM。
[0028]进一步地，所述混合液中氧化剂质量浓度为：CuSO42.1mg/mL
‑
H2O21.1mg/mL、K2S2O81.6mg/mL和NaIO41.6mg/mL。
[0029]一种具有离子可调的兼性离子涂层的应用，使用具有离子可调的兼性离子涂层应用在生物实验耗材表面。
[0030]本专利技术的有益效果在于：
[0031]本专利技术结合聚多巴胺用于连接层，兼性离子单体、吸附剂形成聚合体用于功能层，通过共沉积一步式反应在各类基材表面完成涂层制备，通过合理控制体系中聚多巴本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有离子可调的兼性离子涂层，其特征在于，所述涂层包括多巴胺、吸附剂、及兼性离子单体，所述兼性离子单体的结构通式为：其中，R为具备N(CH3)
3+
，以及SO3‑
、COO
‑
、PO4‑
中任一项的基团。2.如权利要求1所述的具有离子可调的兼性离子涂层，其特征在于，所述兼性离子单体为甲基丙烯酸磺基甜菜碱、甲基丙烯酸羧基甜菜碱和2
‑
甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱中的一种。3.如权利要求1所述的具有离子可调的兼性离子涂层，其特征在于，所述吸附剂为甲基丙烯酸
‑2‑
氨基乙基酯盐酸盐或聚丙烯酸酯中的一种。4.一种具有离子可调的兼性离子涂层的共沉积一步式制备方法，用于制备如权利要求1～2任一项所述的具有离子可调的兼性离子涂层，其特征在于，包括如下步骤：S1、调节Tris缓冲液的pH为8.0～9.0，将质量比为1:20～1:30的多巴胺与所述兼性离子单体、及吸附剂溶解在Tris缓冲液中；S2、将目标离子的固体制备成水溶液，向所述Tris缓冲液中缓慢滴加所述目标离子的水溶液并不断搅拌，得到反应溶液，调整所述反应溶液中所述目标离子的浓度至0.1～0.4mM，所述目标离子为可被所述吸附剂吸附的离子，包括银离子、铜离子、碘离子等；S3、向所述反应溶液中加入氧化剂，得到混合液，所述氧化剂包括CuSO4/H2O2、K2S2O8和NaIO4，所述混合液中氧化剂质量浓度为：CuSO41～2.5mg/mL
【专利技术属性】
技术研发人员：丁恒，张乐帅，吴书旺，郭浩翔，王杨云，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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