[發明專利]一種抗生物垢涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310057498.0
• 申請日: 2013-02-23
• 公開（公告）號: CN103131227A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 楊冬芝;施龍敏;聶俊
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C09D4/02
• 分類號: C09D4/02;C09D171/00;C09D5/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本發明屬于化工領域，涉及化學涂料，尤其是一種具有抗生物垢功能的涂層。

背景技術

生物垢是指積累在材料表面的微生物、植物、動物等形成的垢質，比如細菌、蛋白質、硅藻、綠藻、藤壺等。無論在海洋工業，還是在醫療衛生方面，生物垢的存在都帶來了不利的影響。如海洋工業中，船體上的生物垢會增加表面粗糙度，引起高的流體摩擦阻力，從而導致更多的燃料消耗，同時也會加快船體的腐蝕以及引入外來物種。在醫用生物材料的研究中，如何阻止非特異生物分子和微生物粘附在生物傳感器、移植設備、藥物釋放載體表面等是一個重大挑戰。人們投入了大量的努力用于研究抗生物垢材料中。至今，最有效的涂層是基于錫和銅殺菌劑類化合物，尤其是三丁基錫自潔共聚物涂層已經被廣泛應用，但研究表明這些涂層殘留毒性，亟待改進。

親水性的聚乙二醇聚合物具有高的表面能。近幾年，國內外科研的基礎研究表明聚乙二醇由于其空間位阻、大的排除體積和較高的移動性能夠很好的抵抗蛋白質和細胞的粘附。同時，恰恰由于聚乙二醇的高親水性，使其與基材表面易于剝離，因此，涂層的耐久性不佳。為解決這一問題，本專利受貽貝蛋白具有高耐水性粘附行為啟發，采用人工合成帶有類貽貝蛋白粘附功能基團（鄰苯二酚基團）的仿生單體，即解決了涂層的耐久性，又不被貽貝蛋白的價格昂貴、提取困難這一因素制約。其主要粘附機理如下：鄰苯二酚基團作為貽貝粘附蛋白中起主要粘附作用的基團，在有氧或氧化物質存在下可以被氧化成不穩定的醌結構后與其他還原性基團（如氨基、巰基、羥基）形成共價鍵，從而能夠牢固地粘附在許多基材表面（玻璃、金屬、木頭、石頭等）。

發明內容：本發明的目的在于提供一種能夠抵抗生物垢粘附的涂層。該涂層制備方法簡單，抗垢效果明顯。

本發明實現目的的技術方案如下：

一種抗生物垢涂層的制備方法，其特征在于：該抗生物垢涂層，由底層分子膜和面層聚合物膜構成，底層采用自組裝技術將含有鄰苯二酚基團的（甲基）丙烯酸酯單體制備成分子膜，面層采用光固化技術將帶有抗生物垢官能團的單體其溶液固化成聚合物膜，利用底層和面層雙鍵分子間的聚合形成牢固的結合；

所述底層分子膜的制備，包括以下步驟：（1）將含有鄰苯二酚基團的（甲基）丙烯酸酯單體溶于溶劑配成溶液，溶液濃度為1~5mg/mL；（2）將洗凈的基材浸入到配得的溶液中，在10~40℃下，放置12~24小時后，取出用溶劑沖洗，最后吹干得到有底面分子膜的基材；

所述面層聚合物膜的制備，其特征在于，包括以下步驟：（1）將具有抗生物垢官能團的單體配成溶液，組成如下

溶劑?????60~90

單體?????40~10

光引發劑?1~5；

（2）在具有底面分子膜的基材上涂覆上單體溶液在紫外光下照射1~5分鐘，其中光強為5~20mw/cm²。

進一步，含有鄰苯二酚基團的（甲基）丙烯酸酯單體，具有如下結構式之一：

n=2,3或4。

進一步，基材為玻璃基基材和金屬基基材。

進一步，所述具有抗生物垢功能的單體為基于聚乙二醇的各類（甲基）丙烯酸酯類單體，或者帶有陰陽離子結構具有抗生物垢功能的（甲基）丙烯酸酯單體。具體的，為分子量350的聚乙二醇單（甲基）丙烯酸酯，分子量900的聚乙二醇單（甲基）丙烯酸酯聚乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯，3-磺酸丙基（甲基）丙烯酸鉀鹽或（甲基）丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。

進一步，所述引發劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)或2羥基-2-2-甲基-1-對羥乙基醚基苯基丙酮（2959）。

本發明將鄰苯二酚基團作為貽貝粘附蛋白中起主要粘附作用的基團，在有氧或氧化物質存在下可以被氧化成不穩定的醌結構后與其他還原性基團（如氨基、巰基、羥基）形成共價鍵，從而能夠牢固地粘附在許多基材表面（玻璃、金屬、木頭、石頭等）。

附圖說明

圖1a是在普通玻璃基材的顯微鏡測試照片。

圖1b是實施例1的顯微鏡測試照片。

圖2a是普通玻璃基材的顯微鏡測試照片。

圖2b是實施例2的顯微鏡測試照片。

圖3a是普通玻璃基材的顯微鏡測試照片。

圖3b是實施例3的顯微鏡測試照片。

圖4a是在不銹鋼基材的顯微鏡測試照片。

圖4b是實施例4的顯微鏡測試照片。

圖5a是在普通玻璃基材的顯微鏡測試照片。

圖5b是實施例5的顯微鏡測試照片。