[發(fā)明專利]具有抗蛋白吸附和抗細胞黏附的聚氨酯材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410175180.7
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN104262668B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 藍閩波;張瑋;袁慧慧;薛靜;錢彬;孫博;方雪祥
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08J7/16
• 分類號: C08J7/16;C08J7/12;A61L29/06;A61L29/14
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31230
• 代理人: 朱小晶

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料表面功能化的領(lǐng)域，具體地說，是一種具有抗蛋白吸附和抗細胞黏附的聚氨酯材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】

聚氨酯(Polyurethane)是在高分子結(jié)構(gòu)主鏈上含有氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)的聚合物總稱，到目前已有60多年的發(fā)展歷史。其具備良好的、抗凝血性，無過敏反應(yīng)，并且分子設(shè)計自由度大，無毒、無致畸變作用，耐溶劑性，耐水解性、抗菌性，并且耐磨損，性能可控，所以被認為是最具價值的生物醫(yī)學合成材料之一，并且被廣泛用于人工心臟及心臟輔助裝置，人工血管，人工皮膚，矯形繃帶，醫(yī)用粘合劑，導液管，計生用品，藥物載體等領(lǐng)域。然而，由于聚氨酯極強的疏水性和生物黏附性，與血液相接觸時會不可逆地吸附非特異性蛋白，從而引發(fā)凝血等不良反應(yīng)，限制了其應(yīng)用。因此，對聚氨酯進行表面改性，接枝親水性化合物，以提高其親水性和生物相容性，拓寬其應(yīng)用受到了研究者們廣泛的關(guān)注。

在材料的生物相容性研究中，蛋白質(zhì)在材料表面的吸附是非常重要但仍然沒有完全闡明的問題。當生物材料與生理環(huán)境接觸時，首先發(fā)生的是蛋白質(zhì)在材料表面的非特異性吸附，從而在表面形成一層20-100nm的蛋白質(zhì)吸附層，不同蛋白質(zhì)之間會在材料表面發(fā)生競爭吸附。而不同種類的材料所誘導產(chǎn)生的蛋白質(zhì)吸附層不盡相同，蛋白質(zhì)吸附層是血液與生物材料間進一步反應(yīng)的主要場所，材料表面所吸附的蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量又影響著后續(xù)一系列的生理反應(yīng)及材料與生物機體間的各種生化反應(yīng)，進而影響了材料的生物相容性。材料與細胞的相互作用是評價材料生物相容性的又一內(nèi)容。與蛋白質(zhì)吸附不同，細胞一般不會直接和材料表面相接觸，在細胞與材料表面之間通常存在吸附的蛋白質(zhì)層，細胞先與吸附在材料表面的蛋白質(zhì)層相互作用而附著、黏附，進而鋪展到材料表面。從以上敘述過程可知，材料表面的特性決定了材料對蛋白的吸附行為和細胞的黏附行為，材料表面對蛋白的吸附行為很大程度上決定了材料的生物相容性。因此，改善材料表面的生物相容性，可以通過以下途徑：使材料表面具有限制與排斥非特異性蛋白吸附和細胞黏附的能力。

近年來，研究人員在聚氨酯材料表面抗蛋白吸附領(lǐng)域進行了大量的工作。例如，Sask等設(shè)計以聚乙二醇為間隔基團在其末端共價固定抗凝血酶-肝素絡(luò)合物，實驗證明改性后的表面具有更好的抗蛋白質(zhì)吸附以及抗血小板粘附的功能；Wu等利用異丁烯酰基異硫氰酸酯在聚氨酯材料表面引入雙鍵，從而接枝聚合親水性單體如甲基丙烯酸羥乙酯和N-異丙基丙烯酰胺，蛋白吸附實驗表明該材料表面具有很好的排斥纖維蛋白原吸附能力和親水性；Dan等將賴氨酸固定在聚氨酯表面，選取聚甲基丙烯酸羥乙酯為間隔基團，結(jié)果表明，由于其阻抗蛋白非特異性吸附的特性以及賴氨酸的溶解血栓的活性，使改性后的表面可以高效排斥血漿蛋白的非特異性吸附。

聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)以其優(yōu)異的親水性、化學穩(wěn)定性、生理低毒性、生物相容性，曾被用于血液替代品。因此，結(jié)合PVP優(yōu)異生物相容性和阻止非特異性蛋白吸附的特點，將PVP接枝在材料表面對于提高材料的生物相容性具有較為廣闊的應(yīng)用前景。而生物材料在植入人體的長期應(yīng)用中，需要保持其生物穩(wěn)定性以及生物功能性，所以選擇合適的修飾方法至關(guān)重要。

原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP)是1995年提出的一種活性自由基聚合方法。相比于其他的改性方法，ATRP是一種有效的改善基底材料表面性質(zhì)的方法，并受到眾多關(guān)注，因為與其它活性聚合相比，ATRP具有最寬的單體選擇范圍，其反應(yīng)條件溫和，聚合工藝簡單，該技術(shù)已成為生物醫(yī)用材料表面功能設(shè)計的有效手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有抗蛋白吸附和抗細胞黏附的聚氨酯材料及其制備方法；該方法制備的聚氨酯材料的表面具有良好的親水性，以及良好的抗蛋白質(zhì)吸附功能和抗細胞黏附的功能。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：