[發(fā)明專利]一種富含氨基、羧基和醌基的多類功能團的生物醫(yī)用材料制備方法

有效

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• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102698322A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王進(jìn);楊志祿;黃楠;涂秋芬;陳思;羅日方
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: A61L33/04
• 分類號: A61L33/04;A61L33/10;A61L33/12;A61L31/08;A61L31/10
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程材料，尤其是表面具有多類官能團生物醫(yī)學(xué)工程材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

表面改性的獨特優(yōu)勢在于能實現(xiàn)材料表面性質(zhì)可選擇加強但不改變材料其自身整體性能的一種先進(jìn)技術(shù)。生物分子固定作為一種重要的材料表面改性技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生物傳感器、醫(yī)學(xué)診斷、再生醫(yī)學(xué)、組織工程以及生物醫(yī)療器械等領(lǐng)域。特別是在有些案例中，例如心血管植入器械，其表面實現(xiàn)應(yīng)具有抗凝血和促進(jìn)內(nèi)皮修復(fù)的綜合優(yōu)異性能，可通過不同功能性生物分子(例如：肝素、VEGF、CD34抗體、適配子等)的共固定以滿足器械多功能的需求，這也是解決血管支架及人工血管等血管植入器械再狹窄、快速內(nèi)皮化以達(dá)到長期抗凝血要求的有效途徑。現(xiàn)有的表面固定生物分子的方法主要有物理吸附、自組裝、化學(xué)錨定、共價固定等。生物分子的固定策略通常為非共價和共價反應(yīng)。其中，物理吸附和自組裝為兩種典型的非共價固定方法，其優(yōu)點在于只依靠材料表面和生物分子之間的一個簡單的靜電作用力。此外，采用這種方法能實現(xiàn)多種生物分子在材料表面的固定，但是其致命弱點在于生物分子涂層與基底材料結(jié)合不牢，初期存在生物分子的突釋現(xiàn)象。共價固定，能大大提高生物分子在生理環(huán)境下的穩(wěn)定性和保持力。與非共價固定方法不同的是，共價固定能有效地延長生物分子的有效性，允許空間控釋，減低生物分子的需要量從而降低成本，避免大量生物分子因突釋引起局部生物毒性和導(dǎo)致對細(xì)胞、組織產(chǎn)生的損傷，以及后續(xù)的生物學(xué)性能不足的缺陷。然而，對于幾乎所有的金屬和無機材料，其表面缺少可供共價固定生物分子的反應(yīng)性官能團。近年來，具有反應(yīng)性官能團的有機薄膜(例如等離子體聚合薄膜和生物靈感聚多巴胺薄膜)的制備成為了研究的熱點。然而，目前存在的技術(shù)制備的有機薄膜通常只含有一種官能團，難以實現(xiàn)多種生物分子的共固定。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是，獲得一種富含氨基、羧基，醌基的多類功能團的生物醫(yī)用材料制備方法，使之克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，達(dá)到具有操作簡單、反應(yīng)條件溫和易行及功能團密度過程可控的特點。本發(fā)明的目的是通過以下的手段實現(xiàn)的。

一種富含氨基、羧基，醌基的多類功能團的生物醫(yī)用材料制備方法，在生物醫(yī)用基底材料表面構(gòu)建富含氨基、羧基、醌基的多類功能團，其步驟包括：

將基底材料在富含胺基的環(huán)境下浸泡于濃度為10ng/ml-20mg/ml的沒食子酸的堿性Tris緩沖溶液中，所述緩沖溶液pH＝7-14；反應(yīng)時間15min-30天，然后經(jīng)充分清洗后得到表面同時含有氨基、羧基、醌基的多類功能團的生物醫(yī)用材料。

采用本發(fā)明的方法制備出表面同時具有氨基，羧基和醌基的有機薄膜，本發(fā)明的優(yōu)點可表達(dá)為：

一、依靠簡單的邁克爾加成和西佛堿反應(yīng)，沒食子酸能有效的與富含氨基的材料發(fā)生結(jié)合，通過控制反應(yīng)時間，很容易實現(xiàn)生物醫(yī)用材料表面氨基，羧基和醌基的密度的調(diào)控。

二、沒食子酸的與富含胺基材料的結(jié)合不采用任何偶聯(lián)劑，反應(yīng)條件溫和易行。

三、醌基的引入簡化了生物分子的固定條件，有效的提高了固定生物分子的活性。

四、其制備過程，操作簡單方便易實行，也無需昂貴的專用設(shè)備，制備成本低。

本發(fā)明實現(xiàn)了在同一材料表面利用不同的官能團進(jìn)行2-3種生物分子共固定，可以據(jù)此為平臺，以滿足材料多功能的需求。可廣泛應(yīng)用于生物芯片、生物醫(yī)用金屬基材料(純鐵、鎂基材料、316L不銹鋼、Ti及其合金、鈷基合金等)、無機材料(Ti-O、TiN等)、醫(yī)用高分子材料(如：PET、PTFE、、PLA、PLGA和PCL等)的表面改性，后續(xù)制得的植入器械表現(xiàn)出優(yōu)異的抗凝血，促內(nèi)皮細(xì)胞粘附、增殖和遷移功能，并同時具有顯著的抑制平滑肌細(xì)胞粘附和增殖的功能。該項發(fā)明所涉及的技術(shù)有望實現(xiàn)血管支架、人工血管以及具有誘導(dǎo)微血管形成的組織工程支架的原位快速誘導(dǎo)內(nèi)皮功能化。。

附圖說明如下：

圖1是用本發(fā)明方法制備的具有含多類官能團的有機薄膜表面所固定的能特異性捕獲內(nèi)皮祖細(xì)胞的適配子(aptamer)、抗凝分子比伐盧定(BVLD)以及內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)的QCM定量結(jié)果。

具體實施方式

實施例1

一種多功能的植入器械的制備方法，其步驟為：

A、含多類功能團有機薄膜的構(gòu)建

將等離子體聚烯丙胺合涂層修飾的植入器械浸沒于0.1mg/ml食子酸的Tris緩沖溶液(pH＝8.5)，反應(yīng)2h后經(jīng)充分清洗后，即在植入器械表面引入氨基、羧基、醌基。

B、適配子、比伐盧定以及VEGF共固定