一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物、制备方法和基于其的可注射水凝胶及其应用技术

本发明专利技术公开了一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物、制备方法和基于其的可注射水凝胶及其应用，在无氧条件下使用不同比例的聚乙二醇二丙烯酸酯、2

【技术实现步骤摘要】
一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物、制备方法和基于其的可注射水凝胶及其应用


[0001]本专利技术属于生物医用材料
，涉及一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]细胞、蛋白质、微生物或宏观污损生物在材料表面聚集，粘附会对材料造成不可逆的损伤导致其性能下降或损坏。例如，在生物医用植入材料表面的蛋白质吸附，会引起血小板的黏附，激活凝血路径，导致炎症或感染。一般而言，这种情况常用的处理方法是更换被感染器件，这种操作十分麻烦，且会对患者安全产生威胁。除生物材料外，船舶、工业器件等都会面临生物污损现象产生不必要的浪费。因此，降低或避免材料表面的生物污损现象是十分重要的。
[0003]到目前为止，常用的生物抗污材料是聚乙二醇，但是该聚合物容易发生氧化且氧化的产物有一定细胞毒性。此外由于聚乙二醇抗污的机理是由于其由氢键形成的水合层，但是氢键的作用力比较弱，所以抗污性能不是很稳定。
[0004]目前来说，两性离子聚合物也是一种优异的抗污材料，由于静电作用形成的水合层使其具备抗污性能，且抗污性能比较稳定。除此之外，两性离子由于其抗污性能，可为细胞生长提供一个良好的、“干净”的环境，所以对于细胞的增殖也是有一定好处的。此外传统的细胞培养采用到的是聚苯乙烯瓶的2D表面，而这种与细胞在体内生存环境极为不同的环境也会导致细胞表现出异常行为如：扁平形状、异常极化、对药物试剂的反应改变以及分化表型的丧失等。
[0005]但是也是因为两性离子单体带有的带电基团，两性离子聚合物的接枝密度一般比较低。除了接枝密度以外，聚合物的结构也会对两性离子聚合物的性质产生影响。不同的聚合物聚合比例会影响聚合物的结构进而影响其抗污效果，环状聚合物的抗污效果要优于线性、刷状以及超支化的聚合物。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物、制备方法和基于其的可注射水凝胶及其应用，以建立一个具有稳定抗污损能力，良好的生物相容性的可用于细胞培养、抗菌材料或可注射组织工程水凝胶支架方向的平台。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]本专利技术公开了一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物，其结构式如下式所示：
[0009][0010]式中，a＝b＝3～30，m＝5～50，n＝5～50。
[0011]“r”表示聚合物为无规共聚物。
[0012]本专利技术还公开了上述的可调控细胞粘附的两性离子共聚物的制备方法，包括以下步骤：
[0013]1)将聚乙二醇二丙烯酸酯、2
‑
[2
‑
(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯、引发剂和链转移剂溶解于溶剂中，得到混合溶液；
[0014]2)将混合溶液在无氧条件下进行可逆加成断裂链转移自由基聚合反应，并对反应过程进行实时监测，当反应分子量达到1000～100000Da时，停止反应，对反应液进行纯化处理，得到可调控细胞粘附的两性离子共聚物。
[0015]优选地，聚乙二醇二丙烯酸酯、2
‑
[2
‑
(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯、链转移剂和引发剂的反应摩尔比为1：(0.01
‑
1000)：(0.0001
‑
0.01)：(0.00005
‑
0.005)。
[0016]优选地，引发剂为4,4'
‑
偶氮二(4
‑
氰基戊酸)或2,2
′‑
偶氮(2
‑
甲基丙腈)；链转移剂为2
‑
(十二烷基三硫代碳酸酯基)
‑2‑
甲基丙酸、4
‑
氰基
‑4‑
(苯基羰基硫)戊酸、4
‑
氰基
‑4‑
[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸、双(十二烷基硫烷基硫代羰基)二硫化物、2
‑
苯基
‑2‑
丙基苯并二硫或2
‑
氰基
‑2‑
丙基苯并二硫；溶剂为乙腈或二甲基亚砜。
[0017]优选地，步骤2)中，可逆加成断裂链转移自由基聚合反应的温度为50～100℃。
[0018]优选地，步骤2)中，无氧条件是在氩气气氛下进行反应；实时监测是进行凝胶渗透色谱监测；对反应液进行纯化处理是对反应液使用乙醚或乙醚/正己烷混合溶液进行3次沉淀析出，得到反应产物可调控细胞粘附的两性离子共聚物。
[0019]优选地，所用2
‑
[2
‑
(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯采用以下方法制得：
[0020]首先，将三乙胺、乙醇和无水四氢呋喃充分搅拌均匀，在0℃下向混合体系中滴加2
‑
氯
‑2‑
氧代
‑
1,3,2
‑
二氧磷杂环烷，然后在室温下搅拌反应混合物10h，过滤后用1:1乙醚和正己烷洗涤反应混合物，旋蒸，获取反应产品；向反应产品中添加2
‑
(二甲氨基)丙烯酸乙酯和4
‑
甲氧基苯酚，在加热搅拌条件下反应6天，反应混合物用四氢呋喃沉淀三次以除去杂质，所得淡黄色溶液用真空炉浓缩处理，制得2
‑
[2
‑
(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯。
[0021]本专利技术还公开了一种可调控细胞粘附的两性离子环化聚合物水凝胶，由上述的可调控细胞粘附的两性离子共聚物和巯基化交联剂混匀后制成；其中：
[0022]所述巯基化交联剂为巯基化明胶、巯基化透明质酸或巯基化胶原；
[0023]所述可调控细胞粘附的两性离子共聚物和交联剂的质量比为(0.1
‑
1)：(0.01
‑
10)。
[0024]本专利技术还公开了上述的可调控细胞粘附的两性离子共聚物或者上述的可调控细胞粘附的两性离子环化聚合物水凝胶在制备生物医用材料中的应用。
[0025]优选地，所述生物医用材料包括细胞培养材料、抗菌材料或可注射组织工程水凝胶支架。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术公开的可调控细胞粘附的两性离子共聚物，两性离子单体2
‑
[2
‑
(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯带有带电基团，与聚乙二醇二丙烯酸酯共聚形成的聚合物，具有良好稳定的抗污性能，作为植入材料还可以减少免疫排斥反应。且合成的两性离子共聚物与巯基化明胶胶连形成的水凝胶具有类似天然细胞外基质的环境，对于细胞的培养、增殖都可以做到精确调控。通过改变单体的比例可以调控聚合物的环化度和接枝密度。进而通过改变不同聚合物与明胶的比例可以实现对细胞粘附的调控以及特异性的抗蛋白质粘附。
[0028]本专利技术公开的上述可调控细胞粘附的两性离子共聚物的制备方法，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物，其特征在于，其结构式如下式所示：式中，a＝b＝3～30，m＝5～50，n＝5～50。2.权利要求1所述的可调控细胞粘附的两性离子共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将聚乙二醇二丙烯酸酯、2
‑
[2
‑
(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯、引发剂和链转移剂溶解于溶剂中，得到混合溶液；2)将混合溶液在无氧条件下进行可逆加成断裂链转移自由基聚合反应，并对反应过程进行实时监测，当反应分子量达到1000～100000Da时，停止反应，对反应液进行纯化处理，得到可调控细胞粘附的两性离子共聚物。3.根据权利要求2所述的可调控细胞粘附的两性离子共聚物的制备方法，其特征在于，聚乙二醇二丙烯酸酯、2
‑
[2
‑
(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯、链转移剂和引发剂的反应摩尔比为1：(0.01
‑
1000)：(0.0001
‑
0.01)：(0.00005
‑
0.005)。4.根据权利要求2所述的可调控细胞粘附的两性离子共聚物的制备方法，其特征在于，引发剂为4,4'
‑
偶氮二(4
‑
氰基戊酸)或2,2
′‑
偶氮(2
‑
甲基丙腈)；链转移剂为2
‑
(十二烷基三硫代碳酸酯基)
‑2‑
甲基丙酸、4
‑
氰基
‑4‑
(苯基羰基硫)戊酸、4
‑
氰基
‑4‑
[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸、双(十二烷基硫烷基硫代羰基)二硫化物、2
‑
苯基
‑2‑
丙基苯并二硫或2
‑
氰基
‑2‑
丙基苯并二硫；溶剂为乙腈或二甲基亚砜。5.根据权利要求2所述的可调控细胞粘附的两性离...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯旋，李智立，雍海洋，李明，潘超兰，周德重，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：