[發(fā)明專利]一種仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410465604.3
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104258471B
• 公開（公告）日: 2016-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮銘;蔡會武;曲建林;熊善新;汪曉芹
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: A61L31/04
• 分類號: A61L31/04;A61L27/16;A61K47/32;G01N27/26
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面科學(xué)和生物醫(yī)用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯及其制備方法。

背景技術(shù)

材料用于生物體內(nèi)時易非特異性吸附蛋白，激活補體分子及免疫系統(tǒng)，從而引起凝血、免疫及炎癥反應(yīng)，以致其性能顯著降低，甚至失效。這是由于材料生物相容性較差的緣故，因而，生物相容性研究已成為生物材料研究領(lǐng)域中的首要問題。材料表面是材料與生物體接觸的媒介，表面的電荷、親/疏水性、化學(xué)組成、形貌等是影響材料與生物體之間界面相互作用的重要因素，是決定材料生物相容性是否優(yōu)異的主要因素。因此，提高材料表面的生物相容性是解決這一科學(xué)問題的關(guān)鍵。將良好生物相容性的物質(zhì)引入到材料表面改性是改善材料與生物體之間的相互作用，提高材料生物相容性簡便而有效的途徑。材料表面的生物相容性改性是生物材料研究領(lǐng)域中一個永恒的主題，具有重要的學(xué)術(shù)意義和巨大的應(yīng)用前景。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的衍生物，以其獨特的物理、化學(xué)特性在電子器件、傳感器、儲能器件及復(fù)合材料等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。近年來，氧化石墨烯在藥物載體、生物檢測、生物成像、腫瘤治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。氧化石墨烯是單原子層二維結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積，含有活性的羥基、羧基和環(huán)氧基，因而具有水中易分散及易改性的特點，已逐漸成為生物醫(yī)用材料研究的熱點。然而，氧化石墨烯生物相容性較差，在生理環(huán)境中易聚集、引發(fā)不良反應(yīng)，嚴(yán)重制約其在該領(lǐng)域中的應(yīng)用。材料表面是材料與生物體接觸的媒介，表面的電荷、親/疏水性、化學(xué)組成、形貌等是影響材料與生物體之間相互作用進(jìn)而決定生物相容性是否優(yōu)異的主要因素。因此，對氧化石墨烯表面進(jìn)行修飾是改善其生物相容性問題的關(guān)鍵，具有重要的學(xué)術(shù)意義和巨大的應(yīng)用前景。

為了提高氧化石墨烯的生物相容性，國內(nèi)外學(xué)者將殼聚糖、多肽、酶、聚乙烯醇、聚乙二醇(PEG)等用于氧化石墨烯的表面修飾。在生物相容性改性氧化石墨烯的研究中，聚乙二醇修飾的報道居多，效果也最顯著。細(xì)胞毒性及小鼠體內(nèi)的研究結(jié)果表明，PEG修飾后氧化石墨烯的細(xì)胞毒性顯著降低，生物相容性明顯提高。然而，PEG的聚合度及接枝密度是制約改性產(chǎn)物生物相容性的關(guān)鍵，以致其修飾的材料仍存在免疫反應(yīng)限制在體內(nèi)的應(yīng)用。

磷酰膽堿(phosphorylcholine，PC)是組成細(xì)胞膜基本單元卵磷脂的親水端基，是細(xì)胞外層膜中的外層官能團(tuán)，同時帶有正、負(fù)異種電荷，具有較強的結(jié)合水的能力和親水性能，這種結(jié)構(gòu)和組成的表面與生理環(huán)境相互作用不僅不會吸附和沉積蛋白質(zhì)，也不會引發(fā)血小板激活、導(dǎo)致凝血等不良反應(yīng)，具有良好生物相容性。近幾年來的研究表明，采用磷酰膽堿基團(tuán)及其聚合物在材料表面構(gòu)建具有仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)，可以顯著改善材料的血液相容性。Jin等人利用表面引發(fā)反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合將甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(MPC)接枝聚合到氧化石墨烯表面，修飾后無溶血現(xiàn)象，生物相容性良好(Advances?in?Polymer?Technology?2013,24:685-691)。由此可見，這種仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的表面修飾方法可以獲得生物相容性優(yōu)異的納米材料，對構(gòu)建生物相容性氧化石墨烯具有潛在的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯。本發(fā)明將含有氨基的兩性離子聚合物接枝到氧化石墨烯表面，可獲得生物相容性優(yōu)異的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯，不需要引發(fā)劑，避免了引發(fā)劑的殘留。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式為：

式中X₁和X₂獨立的選自O(shè)或N；R₁和R₂獨立的選自H或CH₃；

R₃為磷酰膽堿基團(tuán)、磺銨類兩性離子或羧銨類兩性離子；

m/(m+p+q)＝0.3～0.9。

另外，本發(fā)明還提供了一種制備上述仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、在氮氣保護(hù)下，將含有兩性離子親水性基團(tuán)的乙烯基單體和含有氨基的乙烯基單體在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得到含氨基的聚合物；所述兩性離子親水性基團(tuán)為磷酰膽堿基團(tuán)、磺銨類兩性離子或羧銨類兩性離子；