[發明專利]一種具有抗蛋白吸附性質的表面材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010531302.3
• 申請日: 2010-10-23
• 公開（公告）號: CN102040742A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 許鳳玲;張金偉;藺存國
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08J7/16;C08L83/00;C08L83/04
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于新型生物材料技術領域，涉及一種具有抗蛋白吸附性質的表面材料及其制備方法，該表面材料由雙離子性質的單體分子與有機硅聚合而成的有機硅表面材料，具有良好的抗蛋白吸附性能，可以廣泛應用在海洋防污材料、生物醫學材料領域。?

背景技術：

海水中存在著大量的海洋生物，這些海生物會對長期處于海水環境中的船舶和結構物表面產生附著。這種附著作用會增大船舶的行進阻力，嚴重影響船舶的航行速度，增加燃油消耗，同時還會破壞船舶和結構物表面的防腐涂層，從而造成船體和結構物表面的腐蝕破損，嚴重影響其安全性。因此尋找合適的途徑防止海洋生物對船舶和海洋結構物的污損附著具有非常重要的意義。目前用來防止海生物污損的主要途徑就是在船舶殼體和海洋結構物的表面涂刷防污涂料，這類涂料現在主要是以含有機錫和氧化亞銅為主，是通過有機錫和氧化亞銅對生物體的強烈毒殺作用而進行防污的，但是這類涂料在毒殺附著海生物的同時，也會對其它的魚類、貝類造成毒害，并且會在生物體內和海洋環境中造成積累，嚴重危害海洋食物鏈和海洋生態環境，破壞生態平衡；因此尋找新的無毒或低毒防污材料是非常必要的。近年來，國內外開發了一些無毒的防污材料，主要包括低表面能防污材料、生物防污材料等。低表面能防污材料是指通過利用其制成的防污材料的低表面能特征，使生物不易附著，如中國專利CN1097446A名為“單組分防污涂料”的專利公開了一種以改性有機硅樹脂為基料、聚四氟乙烯為填料的防污涂料，具有較好的防污效果；中國專利CN1810903A名為“生物低表面能防污涂料”的專利提出了使用氟-硅樹脂配合生物提取劑等制備防污涂料，用于海洋船舶防污。但是，這類材料在實際應用中仍然會有生物附著現象發生，防污能力有待進?一步提高；同時，由于含氟樹脂基本是目前所能夠找到的表面能最低的材料，因此在制備時需要極清潔的條件，對工藝過程要求極為嚴格，實用起來有一定的困難。生物防污材料是指將生物防污制劑加入涂料中，通過干擾海生物的附著環境或生長過程，改變細胞自身的表面特性等方式起到防污作用，如中國專利CN1031387名為“含有生物材料的防污涂料”的專利公開了一種將活性細菌細胞(硫細菌類排硫桿菌和氧化硫桿菌)固定化作為防污劑制成的生物防污涂料，在海上做掛片試驗具有較強的防污能力。但是也有研究發現，通過海洋細菌控制早期附著物來防止表面污損在實現起來具有一定的困難，這主要是因為船舶必須經受不同海域、不同季節、海港內特殊環境、干濕交替、船舶航行時海水的沖刷等環境的考驗，使得生物附著早期階段的這種過程變得非常復雜而且不連續。?

研究發現，污損海洋生物在材料表面的附著基本遵循同一個模式，即首先是分泌一種以蛋白和多糖為主要成分的黏液，該黏液在材料表面上浸潤、分散并吸附，然后蛋白通過化學鍵合、靜電作用等方式進行固化黏附。即污損海生物形成附著的開始階段有著共同點，那便是蛋白迅速的吸附在無保護的材料表面上。因此，材料表面抗蛋白吸附的研究對海洋防污領域研究防污表面材料具有重要的意義。目前關于抗蛋白吸附表面材料的研究主要集中在生物醫學領域的理論或應用研究方面，Lee等制備了以聚(L-賴胺酸)為主鏈、聚乙烯醇(PEG)為支鏈的接枝共聚物(PLL-g-PEG)，該聚合物主鏈結構單元帶正電荷；靜電吸引在聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料表面產生PEG覆蓋的涂層；蛋白吸附實驗證實，經預吸附改性的PDMS具有優異的阻抗非特異性蛋白吸附性能。CN200910069489報道了一種具有抗蛋白吸附和抗菌功能的聚氨酯材料，該材料是通過在聚氨酯基層表面接枝真菌茯苓多糖羧甲基衍生物制備而成，該材料具有親水性和抗蛋白吸附功能，同時具有抑制綠膿桿菌的抗菌作用，可作為人體植入器官。目前將抗蛋白吸附的原理應用于海洋防污方面的研究很少，且直接在有機硅材料表面進行兩性離子化學改性進而形成抗蛋白吸附性質的表面?材料還未見報道。?

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求制備一種新型的具有抗蛋白吸附性質的表面材料，可以有效抑制蛋白吸附及海洋污損生物附著。?

為了實現上述目的，本發明涉及的通過表面修飾的可具有抗蛋白吸附性質的表面材料，通過具有雙離子性質的單體分子在有機硅基體表面接枝聚合制備而成，在海洋環境下結合水分子，在材料表面形成一層水膜，由于水膜中水分子排列致密，可以阻斷蛋白在材料表面的吸附，從而抑制海洋污損生物在材料表面的進一步附著，實現對海洋生物污損進行有效防除的功效；其技術特征在于通過具有雙離子性質的單體分子在有機硅材料表面接枝聚合制備而成的表面材料的分子結構式為：?