[發(fā)明專利]貽貝粘附和細(xì)胞膜抗污雙仿生多臂PEG及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510014112.7
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104804195B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黨媛;權(quán)苗;宮永寬
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02;C08G65/00;C09D187/00;C09D5/16
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司61202
• 代理人: 謝鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種貽貝粘附和細(xì)胞膜抗污雙仿生多臂PEG的制備方法和將其用于各種基材表面構(gòu)建抗生物污染涂層的應(yīng)用，屬于生物醫(yī)用高分子材料的表面改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近些年來，由于蛋白質(zhì)、細(xì)胞、細(xì)菌等生物污染物引起的血栓、炎癥、感染等一系列問題嚴(yán)重限制了各種生物材料的臨床應(yīng)用，因此，有效的解決生物材料表面的生物污染問題是至關(guān)重要的。目前，常用的簡單易行的抗生物污染表面的構(gòu)建主要是對現(xiàn)有的生物醫(yī)用材料進(jìn)行表面改性，即向基底材料表面涂覆有抗污效果的涂層，通過控制界面來實(shí)現(xiàn)抗生物污染(Y. Arima, et al.Adv. Polym. Sci. 2012, 247, 167; R. Yang, et al. Soft Matter2012, 8, 31; S. R. Meyers, et al. Chem. Rev. 2012, 112, 1615.)。

在眾多的構(gòu)建抗污涂層的分子中，聚乙二醇(PEG)備受關(guān)注。因其具有大的體積排阻效應(yīng)，柔性的PEG鏈可自由運(yùn)動，有效阻止蛋白質(zhì)等生物污染物直接接觸表面；同時可形成超強(qiáng)的水合層，抑制異體反應(yīng)中蛋白吸附及變性的發(fā)生，進(jìn)而抑制由此引發(fā)的一系列問題(M. Heuberger, et al. Biophys. J. 2005, 88, 495.)。但是，PEG的抗生物污染效果與其在基材表面的覆蓋密度是密切相關(guān)的，直接將傳統(tǒng)意義上的單鏈PEG固定到材料表面難以達(dá)到較高的表面覆蓋率。這就使得利用多臂PEG進(jìn)行表面改性的研究越來越多。多臂PEG有諸多優(yōu)點(diǎn)，首先其支化的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)高的表面密度，有效提高涂層的抗生物污染能力；其次，多個端基提供了更多的反應(yīng)位點(diǎn)對其進(jìn)行修飾改性，使其多功能化。

磷酰膽堿是組成細(xì)胞膜基本單元的親水端基，在外層細(xì)胞膜中占重要地位。磷酰膽堿同時帶有正、負(fù)兩種電荷，這種兩性離子基團(tuán)可以與水分子形成非常牢固的水合層；在水環(huán)境中可自發(fā)遷移富集到表面，形成仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的表面。以磷酰膽堿兩性離子聚合物類似于細(xì)胞外層膜的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)抗生物污染的機(jī)理進(jìn)行類推，磺酸甜菜堿和羧酸甜菜堿兩性離子基團(tuán)也可實(shí)現(xiàn)仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的抗污效果。另有研究表明，磷酰膽堿和PEG在抗蛋白質(zhì)吸附和血小板粘附方面具有協(xié)同效應(yīng)(M. Tanaka, et al. Tetrahedron Lett.2009, 50, 4092; Y. Iwasaki, et al. Biomaterials2003, 24, 3599.)，故在多臂PEG末端引入磷酰膽堿、磺酸甜菜堿及羧酸甜菜堿等兩性離子基團(tuán)有望獲得一種抗生污染效果卓越的表面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種可自發(fā)粘附于各種材料表面的貽貝粘附和細(xì)胞膜抗污雙仿生多臂PEG，該多臂PEG支化的結(jié)構(gòu)可有效解決涂層密度低的問題；PEG部分末端的鄰苯二酚基團(tuán)可通過疏水作用、配位作用、氧化聚合等方式與幾乎各種基材表面自發(fā)結(jié)合，使高度親水的聚合物涂層在材料表面固定下來；部分臂末端接枝的兩性離子基團(tuán)，由于其自身超強(qiáng)的水合性，在水環(huán)境下可自發(fā)遷移富集到涂層表面，形成類似于細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的表面，在聚乙二醇的基礎(chǔ)上形成對生物污染物的第二層抵抗屏障，形成兩性離子和聚乙二醇雙重抗生物污染的表面；部分臂末端也可接枝葉酸功能基團(tuán)，使其更多功能化。

本發(fā)明的另一目的是提供上述雙仿生多臂PEG的制備方法。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程如下：

結(jié)構(gòu)通式(Ⅰ)所示的聚合物，

其中，m為1, 1.5或 2，n為20~100的正整數(shù)；

R₁~R₄獨(dú)立地選自結(jié)構(gòu)式（II）所示的鄰苯二酚基，結(jié)構(gòu)式（III）所示的磷酰膽堿基、磺酸甜菜堿基、羧酸甜菜堿基，結(jié)構(gòu)通式（Ⅳ）所示的葉酸衍生小分子基團(tuán)，

，a為1~5的正整數(shù)；

x為5~30的正整數(shù)，y為1~10的正整數(shù)，z為1~6的正整數(shù)，其中x單體的摩爾含量為80%~90%，y單體的摩爾含量為10%~20%；

。