[發(fā)明專利]一種富胺基聚合薄膜的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410406190.7
• 申請(qǐng)日: 2014-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN104211979A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃楠;楊瑩;楊志祿;齊鵬凱;熊開琴;涂秋芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J7/16
• 分類號(hào): C08J7/16;C04B41/48;C23C22/00
• 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)明涉及一種制備具有豐富胺基官能團(tuán)聚合薄膜的方法，應(yīng)用于生物材料的表面改性。

背景技術(shù)

生物材料表面改性是在不影響材料本體性質(zhì)的前提下，改善材料表面性能或提高特殊表面性質(zhì)的技術(shù)，在化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)以及應(yīng)用科學(xué)、工程、技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的重要作用。現(xiàn)有的對(duì)材料表面進(jìn)行功能化修飾的方式包括自組裝薄膜、硅烷化、物理/化學(xué)氣相沉積和表面接枝等，盡管這些方法在研究中很常用，但是很多方法在廣泛應(yīng)用中存在很多局限性，比如對(duì)界面修飾和表面之間的化學(xué)特異性的要求，使用的設(shè)備復(fù)雜、對(duì)基底材料形狀和尺寸的要求、操作復(fù)雜等。因此，尋求一種簡(jiǎn)單易行的、可對(duì)多種材料進(jìn)行表面改性的方式是非常重要以及必要的。

在材料表面沉積具有反應(yīng)官能團(tuán)的有機(jī)薄膜用來固定生物分子的改性方式是研究熱點(diǎn)，特別是基于多酚類的多巴胺薄膜更是引起了關(guān)注。多巴胺薄膜因具有可以和幾乎所有種類材料牢固結(jié)合以及為生物分子接枝提供反應(yīng)位點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)在生物材料修飾領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。這為通過簡(jiǎn)單化學(xué)的方式來修飾不同類型的材料以及制備功能復(fù)合材料提供了平臺(tái)。但是，多巴胺薄膜的二次反應(yīng)性局限在僅能固定具有巰基或胺基基團(tuán)的生物分子，因多巴胺薄膜的二次反應(yīng)性是以多巴胺薄膜上保留的酚羥基或醌基與生物分子上的胺基或巰基發(fā)生邁克爾加成或者希夫堿的反應(yīng)為基礎(chǔ)的。對(duì)于具有羧基等基團(tuán)的生物分子如肝素等的接枝，多巴胺薄膜就缺乏反應(yīng)官能團(tuán)如伯胺基等。此外，適量的胺基官能團(tuán)具有促進(jìn)細(xì)胞黏附的性質(zhì)，對(duì)于皮膚修復(fù)材料、骨及軟骨修復(fù)材料而言獲得胺基官能團(tuán)是十分必要的。

基于此，我們制備了一種富胺基的功能性薄膜。此種薄膜是受到貽貝分泌的黏附蛋白的啟發(fā)，其中貽貝足蛋白-3和貽貝足蛋白-5被普遍認(rèn)為是介導(dǎo)貽貝與材料表面結(jié)合的關(guān)鍵黏附劑，這兩種蛋白都包含有高比例的多巴和豐富的賴氨酸。現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，貽貝與材料表面的牢固結(jié)合是以多巴的酚羥基或醌基與基底材料之間的強(qiáng)烈共價(jià)和非共價(jià)相互作用為基礎(chǔ)的。此外，賴氨酸在交聯(lián)反應(yīng)中扮演著重要的角色，從而導(dǎo)致貽貝分泌的液體蛋白黏附劑的固化。

基于此，我們采用類多巴的兒茶酚類化合物(以多巴胺為例)和具有雙端胺基官能團(tuán)的有機(jī)胺類化合物(以己二胺為例)來制備一種高度交聯(lián)的富胺基共聚薄膜。己二胺，化學(xué)式NH₂(CH₂)₆NH₂，為含有胺基官能團(tuán)的小分子有機(jī)物，可用于有機(jī)合成，高分子化合物的聚合，環(huán)氧樹脂等的固化劑、有機(jī)交聯(lián)劑。在堿性環(huán)境和氧氣的作用下，多巴胺結(jié)構(gòu)中的鄰苯二酚基團(tuán)可氧化成活躍的醌類或半醌類。這一步反應(yīng)涉及到苯酚與醌基在水溶液中的平衡過程，在堿性環(huán)境下，反應(yīng)平衡向醌基方向偏移，有益于多巴胺的自發(fā)氧化反應(yīng)。己二胺的胺基會(huì)與活躍的醌基發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)或者希夫堿反應(yīng)，引起分子間的相互交聯(lián)。同時(shí)，多巴胺-苯醌發(fā)生環(huán)化，形成五元環(huán)，進(jìn)一步氧化、分子重排，引起分子間交聯(lián)。通過調(diào)控反應(yīng)條件可得到表面胺基密度較大的薄膜。而目前尚無引入己二胺與多巴胺共聚制備薄膜的報(bào)道。

本發(fā)明基于貽貝分泌的蛋白的啟發(fā)，提出一種簡(jiǎn)單、新穎的方法可制備出具有豐富胺基官能團(tuán)的聚合薄膜，為基底材料進(jìn)一步接枝生物分子提供平臺(tái)。可廣泛用于生物醫(yī)用金屬基材料(Fe及其合金、鎂基材料、316L?SS、Ti、Ti合金Ni-Ti合金及CoCr合金等)、無機(jī)材料(Ti-O、TiN等)、高分子材料(如：PET、PTFE、PDMS等)及可降解組織工程支架材料(如PLA、PLGA和PCL等)的表面改性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種富胺基聚合薄膜的制備方法，采用此種方法制備的薄膜不僅可以提供用于接枝目標(biāo)分子豐富的胺基官能團(tuán)，而且具有良好的穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種富胺基聚合薄膜的制備方法，引入具有胺基官能團(tuán)的有機(jī)胺類化合物和兒茶酚類化合物共聚，通過調(diào)控反應(yīng)條件，在不同基底材料表面獲得富含胺基官能團(tuán)的薄膜。

基于此，其典型步驟為：

A、材料準(zhǔn)備。

將需要進(jìn)行改性的基底材料，包括但不限于：Fe及其合金、鎂及其合金、316L?SS、Ti、Ti合金、Ni-Ti合金及CoCr合金、Si、Ti-O、TiN、PET、PTFE、PDMS、PLA、PLGA、PCL、Au、Ag、Pt、Pd、Cu、羥基磷灰石、磷酸鈣、生物玻璃、氧化鋁、氧化硅、PS、PE、PC、PEEK、PU，經(jīng)清洗、干燥，待用；

B、薄膜的制備。