[發明專利]雙離子改性纖維素膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410243333.7
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104045846A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 孟建強;徐明麗;袁濤;孫甜
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08J7/16
• 分類號: C08J7/16;C08L1/02;C08G77/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

技術領域

本發明涉及一種雙離子改性纖維素膜及其制備方法。

技術背景

纖維素膜是一種應用廣泛的膜材料，廣泛用于生物醫學領域，包括醫療器械、植入材料、組織工程和生物分離等領域。然而，纖維素膜由于它的非特異性蛋白吸附和生物相容性的不足限制了其應用。當作為植入生物材料或者用于生物分離和血液分離時，膜表面的非特異性蛋白吸附和生物(血液)相容性差是極其重要的問題，由于這可能引起一系列的問題，包括細菌感染，形成血栓等等一系列意想不到的生物反應。

近些年來，人們利用表面改性提高膜表面的抗蛋白污染能力和生物相容性，常用的改性材料包括聚(乙二醇)、多糖、磷脂聚合物和兩性離子聚合物。其中，雙離子聚合物效果最好。雙離子聚合物主要是通過與水分子的相互作用在膜表面形成一層水層，在不改變接觸到的生物蛋白分子構像的同時給蛋白質分子一個反方向的作用力，進而阻止蛋白質分子靠近膜表面，減少膜表面的蛋白質吸附。

目前，利用雙離子聚合物對膜表面進行改性的方法主要包括表面引發接枝聚合、表面涂覆和共混的方法。目前為止最常用也最有效的方法是表面引發自由基聚合的方法。但是，這些方法存在以下局限：1)過程復雜，需要多步反應，一般需要先引入活性基團再引發聚合；2)條件苛刻，操作過程中必須去除氧氣；3)這種改性方法容易造成膜通量的明顯下降。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種抗蛋白吸附能力、生物相容性和血液相容性明顯提高的雙離子改性纖維素膜。

本發明的第二個目的是提供一種只需一步反應，操作簡便，不需要除氧，接枝雙離子前后膜通量無明顯變化的雙離子改性纖維素膜的制備方法。

本發明的技術方案概述如下：

雙離子改性纖維素膜，包括纖維素膜，通過纖維素膜表面的羥基與含有硅氧烷基團的雙離子單體發生水解縮合作用，在纖維素膜表面上接枝帶有含有硅氧烷基團的雙離子聚合物。

所述含有硅氧烷基團的雙離子單體為(3-磺丙基甜菜堿基丙基)三甲氧基硅烷、(3-磺丁基甜菜堿基丙基)三甲氧基硅烷或(3-羧丙基甜菜堿基丙基)三甲氧基硅烷.

雙離子改性纖維素膜的制備方法，包括如下步驟：按比例，取10-50mL甲醇、1.36-1.67g含有硅氧烷基團的雙離子單體加入容器中，室溫攪拌使所述單體溶解，加入纖維素膜，在室溫下攪拌反應0.5-4小時，將膜取出，100-120℃烘干，用體積濃度為90％-95％的乙醇水溶液振蕩洗滌8-12小時，冷凍干燥，得雙離子改性纖維素膜。

含有硅氧烷基團的雙離子單體為(3-磺丙基甜菜堿基丙基)三甲氧基硅烷、(3-磺丁基甜菜堿基丙基)三甲氧基硅烷或(3-羧丙基甜菜堿基丙基)三甲氧基硅烷.

本發明的雙離子改性纖維素膜與原料纖維素膜相比，其膜通量相近，在保持大通量時，親水性好，抗蛋白污染能力強，血液相容性好，制備方法簡單，操作過程中不需要去除氧氣，使操作成本降低。

附圖說明

圖1為三種雙離子聚合物改性膜的接枝量；

a為實施例1步驟(2)不同反應時間制備的雙離子改性纖維素膜的接枝量；

b為實施例2步驟(2)不同反應時間制備的雙離子改性纖維素膜的接枝量；

c為實施例3步驟(2)不同反應時間制備的雙離子改性纖維素膜的接枝量。

圖2為改性前纖維素膜的全譜掃描圖；

a為纖維素膜全譜掃描圖；b為實施例1步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜全譜掃描圖；c為實施例2步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜全譜掃描圖；d為實施例3步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜全譜掃描圖。

圖3為雙離子改性纖維素膜的C1s譜掃描圖；

aˊ為纖維素膜C1s譜掃描圖；bˊ為實施例1步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜C1s譜掃描圖；cˊ為實施例2步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜C1s譜掃描圖；dˊ為實施例3步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜C1s譜掃描圖。

圖4為改性前后的纖維素膜表面接觸角照片；

圖中a、b、c、d分別為纖維素膜和實施例1步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜、實施例2步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜、實施例3步驟(2)反應時間為120min制備的雙離子改性纖維素膜的表面接觸角照片。

圖5為改性前后的纖維素膜的蛋白吸附情況；

Y1為纖維素膜；