一种用于涂覆植入式传感器的两性离子聚合物前体材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于涂覆植入式传感器的两性离子聚合物前体材料及其制备方法，通过将硅氧烷单体、两性离子化合物前体、锚定探针表面的单体和软单体共聚合成两性离子聚合物前体材料，制得既能控制聚合物软硬程度，使涂层具有更好的抗弯折能力，不易脱落，又能改善涂层的透氧性能和选择性透过性能，具有更好的生物相容性，在植入式生物传感器表面涂覆该两性离子聚合物前体涂层形成致密的膜层，能够显著提升植入式生物传感器的检测灵敏度，并有效延长植入式生物传感器的有效检测时间。延长植入式生物传感器的有效检测时间。延长植入式生物传感器的有效检测时间。

【技术实现步骤摘要】
一种用于涂覆植入式传感器的两性离子聚合物前体材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物相容性的选择性透过膜
，具体而言，涉及一种植入式生物传感器的表面化学涂层处理，尤其涉及一种用于涂覆植入式传感器的两性离子聚合物前体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]植入式生物传感器是指一种可以被部分或者全部植入人体的传感器设备，可以连续性地测定体内如血氧、血糖、病毒抗体、乳酸盐、胆固醇、胆红素和氨基酸等随时间变化的重要生理和病理参数，更直接的反映被测对象的体征因环境变化产生的变化。目前植入式传感器与植入组织之间的相互作用，导致传感器植入体内后，由于异体排斥反应在表面沉积大量的蛋白质分子，阻挡葡萄糖分子的传输通路，使传感器与组织液的分子渗透和交换受到阻碍，传感器对分析物浓度的检测将难以得到准确可靠的信号，严重时可能会危及患者生命。
[0003]现有技术中，葡萄糖传感器大都包括高分子材料内膜层、酶膜层及高分子外膜层，如专利CN101530328/CN201398971/CN102243208A/CN101530327等，其高分子扩散层大多采用的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯或聚四氟乙烯等，但是这些材料在体内的抗弯折能力差、膜层易脱落、以及生物相容性问题等是限制传感器难以实现比14天更长的有效检测时长的主要原因。因此如何提高膜层的抗弯折能力，使其柔韧性更强、不易脱落，并能减少异物排斥反应，提高传感器的生物相容性，是提高传感器的检测准确性和使用寿命的关键。
[0004]抗弯折能力、生物相容性、细胞毒性、对目标分析物适当的渗透扩散性能和对潜在干扰物的阻隔性能，以及耐水解、耐热和其他降解机制的影响，是高分子外层材料面临的重大难题。另外由于生产、运送和贮藏的要求，还需要该材料具有稳定的化学分子结构，使其在被使用之前的较长时间内保持稳定的性质。
[0005]目前的生物相容性渗透膜的选择非常有限，因此，开发一种具有良好的抗弯折能力、不易脱落、以及优良的选择性透过性能的生物相容性高分子膜材料，对于提高生物传感器检测灵敏度、延长生物传感器有效监测时间都具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在针对现有技术的不足，提供了一种用于涂覆植入式传感器的两性离子聚合物前体材料及其制备方法，通过将硅氧烷单体、两性离子化合物前体、锚定探针表面的单体和软单体共聚合成两性离子聚合物前体材料，制得既能控制聚合物软硬程度，使涂层具有更好的抗弯折能力，不易脱落，又能改善涂层的透氧性能和选择性透过性能，具有更好的生物相容性，在植入式生物传感器表面涂覆该两性离子聚合物前体涂层形成致密的膜层，能够显著提升植入式生物传感器的检测灵敏度，并有效延长植入式生物传感器的有效检测时间。
[0007]本专利技术所述的两性离子聚合物前体材料，是指为了提高两性离子聚合物的稳定性，方便在被使用之前能够长时间保持稳定，便于生产、运送和贮藏而特别研制的一种前体材料；该前体材料在使用时，只需要添加乙醇进行水解即可用于植入式生物传感器的涂覆，也可以在涂覆后再进行水解，使用过程非常便利。
[0008]一方面，本专利技术提供了一种两性离子聚合物前体材料，所述前体材料由硅氧烷单体、两性离子化合物前体、锚定探针表面的单体和软单体聚合而成，所述软单体为选自丙烯酸月桂酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸
‑2‑
乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正丁酯中的任意一种或多种。
[0009]现有的用于涂覆植入式生物传感器的两性离子聚合物普遍存在软硬度难以调整，抗弯折能力差，长期使用后容易出现检测灵敏度下降，甚至膜层脱落等问题。
[0010]本专利技术提供的两性离子聚合物前体材料，由硅氧烷单体、两性离子化合物前体、锚定探针表面的单体和软单体聚合而成；其中硅氧烷部分能够改善涂层的透氧性能，可以选择性的透过氧及葡萄糖分子；两性离子化合物前体能够水解产生两性离子的结构，提供良好的生物相容性及较强的抗蛋白质非特异性吸附的特性；通过改变软单体的配比来调控聚合物的柔韧性；锚定探针表面的单体则主要是将两性离子涂层与传感器表层通过化学键交联固定，该聚合物材料通过化学键在传感器的表面键合，形成一层致密且稳定的聚合物膜层。该两性离子聚合物涂层材料在实现稳定传输电化学信号的同时，能够显著提高传感器的准确性以及生物相容性，延长传感器的有效检测时间。
[0011]本专利技术创造性地在两性离子聚合物前体材料中添加了能够调节膜层软硬程度的软单体，能够有效提升两性离子聚合物的柔韧性，用于涂覆植入式传感器后，在长时间的使用过程中，都能够显著改善抗弯折性能，并能有效防止膜层脱落，从而有效延长植入式生物传感器的有效检测时间，并能明显提高检测准确性，保证长期使用的检测灵敏度。
[0012]进一步地，所述硅氧烷单体为选自甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、甲基
‑
乙烯基硅氧烷、甲基
‑
乙烯基聚硅氧烷、聚甲基硅氧烷、氨基封端的硅氧烷、环氧基封端的硅氧烷中中的任意一种或多种。
[0013]聚硅氧烷具有良好的透气性、柔软性、稳定性和生物相容性，是一种常见的生物医疗材料，可用作医用导管、角膜接触镜、皮肤敷料。
[0014]在一些方式中，本专利技术采用甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷(TRIS)作为含硅单体，其分子链柔顺性好，且主链含有体积较大的(CH3)3SiO
‑
基团，对氧气具有特别优异的通透性。
[0015]在一些方式中，甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷(TRIS)还可以是聚硅氧烷单体，或者能通过或后期接枝的方法接枝到聚合物上的硅氧烷化合物。硅氧烷还可以通过接枝到含有活性官能团的两性离子聚合物中，此时可以替换为聚二甲基硅氧烷及其衍生物，常用的聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷及聚醚聚硅氧烷共聚物，其中n为10
‑
1000，X为氨基、环氧或烷烃取代基。
[0016][0017]在一些方式中，甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷(TRIS)也可以由甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷或甲基
‑
乙烯基(硅氧烷与聚硅氧烷)来代替，都能发挥一定的改善涂层的透氧性能的效果。
[0018]进一步地，所述两性离子化合物前体为甲基丙烯酰氧乙基甲基氨基丙烯酸乙酯(CBE)。
[0019]两性离子聚合物是一类整体呈电中性，侧链上同时含有等量的阴、阳离子基团的高分子材料，因其水化能力强、生物相容性好等特点，在生物医药等领域得到了广泛研究和应用。两性离子聚合物具有优异抗蛋白质非特异性吸附性能及生物相容性，在防污涂层、蛋白质改性、药物递送、膜分离材料等领域应用广泛。
[0020]由于甲基丙烯酰氧乙基甲基氨基丙烯酸乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两性离子聚合物前体材料，其特征在于，由硅氧烷单体、两性离子化合物前体、锚定探针表面的单体和软单体聚合而成，所述软单体为选自丙烯酸月桂酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸
‑2‑
乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正丁酯中的任意一种或多种。2.如权利要求1所述的两性离子聚合物前体材料，其特征在于，所述硅氧烷单体为选自甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、甲基
‑
乙烯基硅氧烷、甲基
‑
乙烯基聚硅氧烷、聚甲基硅氧烷、氨基封端的硅氧烷、环氧基封端的硅氧烷中的任意一种或多种。3.如权利要求2所述的两性离子聚合物前体材料，其特征在于，所述两性离子化合物前体为甲基丙烯酰氧乙基甲基氨基丙烯酸乙酯。4.如权利要求3所述的两性离子聚合物前体材料，其特征在于，所述软单体为丙烯酸月桂酯；所述硅氧烷单体为甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷。5.如权利要求4所述的两性离子聚合物前体材料，其特征在于，所述锚定探针表面的单体为含有能与探针表面结合的活性官能团的单体；所述含有能与探针表面结合的活性官能团的单体选自硅烷偶联剂、含羟基化合物、含氨基或经水解能暴露出氨基的化合物、含羧基或经水解能暴露出羧基的化合物中的任意一种或多种；所述两性离子聚合物前体材料具有如式(5)所示的结构式：其中FG为活性官能团；(n、m、l、p总数为5000
‑
100000)，[n/(n+m+l+p)]
×
100％≈25％；[m/(n+m+l+p)]
×
100％≈25％；[l/(n+m+l+p)]
×
100％≈25％；[p/(n+m+l+p)]
×
100％≈25％。6.如权利要求5所述的两性离子聚合物前体材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬，陈圣福，陈玮，宫宇山，
申请(专利权)人：杭州柏医健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：