[發明專利]含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310469379.6
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103554283A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 柴宇東;李雪飛;李臻;宮永寬
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C08B31/12
• 分類號: C08B31/12;C08B31/00;C08G81/00;C09D103/08;C09D103/04
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明涉及一種含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉，屬于高分子化學技術領域。

背景技術

從20世紀60年代開始，人們為了滿足需求，在對工業化材料進行生物相容性研究的基礎上，開發了生物醫用材料及產品并用于臨床治療。目前臨床上應用較普遍的醫用導管、人體關節和血管支架等器械普遍存在生物相容性不理想，如血小板粘附、蛋白吸附導致凝血、形成血栓等問題。解決這一問題的方法是通過設計合成相關聚合物材料對醫療器械進行生物相容性改性來提高材料表面的生物相容性。

羥乙基淀粉作為一種淀粉衍生物，不僅具有普通淀粉的可生物降解、降解產物無毒無害等優點，還具有一些特性如較強的親水性、體內無排異、改善供氧功能及體內微循環、增加血液擴容性、低過敏性等。國內外在臨床上主要將其應用于血液擴容、儲存血液的介質。

構建涂層的方法有多種，最簡單快捷的一種方式就是物理涂覆，但是該法構建的涂層穩定性不好。研究發現海洋中的一種軟體動物貽貝所分泌的貽貝粘附蛋白具有極好的粘附功能，粘附作用力強，幾乎可以在任何材料表面粘附。研究發現這種粘附蛋白中起主要作用的是多巴胺成分。為獲得穩定的涂層，Messersmith等人?(Lee?H.,?Dellatore?S.M.,?Miller?W.?M.,?et?al.,?Science,?2007,?318,?426-430)利用多巴胺的粘附功能對玻璃片、PET、硅片、聚碳酸酯片、聚苯乙烯（PS）等多種材料表面進行改性獲得了牢固的涂層。Gong等人?(Gong?Y.?K.,?Liu?L.?P.,?Messersmith?P.?B.,?Macromolecular?Bioscience,?2012,?12?(7)?,?979-985)也利用多巴胺的萬能粘附功能設計合成了雙防生功能聚合物，對聚四氟乙烯片、不銹鋼片、玻璃片等材料進行表面生物相容性改性，改性后的材料表面形成的穩定、牢固的聚合物涂層，同時也提高了材料的生物相容性。

發明內容

本發明的目的是提供一種含有多巴胺和聚乙二醇功能的新型淀粉材料，使其能像貽貝一樣能從含水溶液中自動粘附到幾乎任何材料表面，形成結合牢固的功能涂層。

本發明另一目的是提供上述含多巴胺和聚乙二醇功能型淀粉的制備方法。

本發明還有一個目的是提供上述含多巴胺和聚乙二醇功能型淀粉在制備既具有粘附功能，又具有抗生物污染功能的聚合物涂層中的應用。?

本發明的實現過程如下：

結構式（I）所示的淀粉衍生物，

（I）

其中，R₁為，?

R₂為，n為20~230整數，

R₃為-H或-C₂H₄OH，

其中，x為10%~40%，y為10%~40%，z為20%~80%。

上述淀粉衍生物的制備方法包括以下步驟：

（1）用羰基二咪唑活化淀粉或羥乙基淀粉上的羥基；

（2）活化的淀粉或羥乙基淀粉與多巴胺和雙氨基化聚乙二醇反應；

（3）透析除去未反應的多巴胺和雙氨基化聚乙二醇。

上述步驟（1）中，用羥基活化劑羰基二咪唑活化羥乙基淀粉上的羥基，其活化溫度為?30℃-50℃。

上述步驟（2）中，接枝反應在無水有機溶劑中進行，有機溶劑為二甲基亞砜或N,N-二甲基甲酰胺。反應時，加入鹽酸多巴胺和雙氨基化聚乙二醇，30℃-50℃反應20-30小時；其中，接枝聚合物中多巴胺基團的接枝率為10%~40%；雙氨基化聚乙二醇基團接枝率為10%~40%。

本發明所述淀粉衍生物在制備既具有粘附功能，又具有抗生物污染功能的聚合物涂層中的應用。具體應用時，將淀粉衍生物溶于含水溶劑中，用滴涂、浸涂或噴涂的方法使聚合物在被修飾的材料表面均勻覆蓋，然后經加熱處理得到改性涂層。

本發明的優點與積極的效果：

本發明利用具有粘附功能的多巴胺和具有抗生物污染功能的聚乙二醇對淀粉進行接枝改性，賦予了功能化改性淀粉較強的粘附性能。可從水溶液中自動粘附到聚碳酸酯、不銹鋼、聚四氟乙烯、玻璃片等材料表面，得到穩定性很好的膜結構涂層。將具有粘附、抗生物污染功能接枝集成到淀粉聚合單元上，在粘附形成涂層過程中自動形成具有很好的親水性和生物相容性的表界面。可簡便、廣泛地用于多種材料表面的親水化處理和提高生物材料表面的生物相容性。

附圖說明