[發明專利]一種用于表面生物功能化的雙親性聚合物及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201910834077.1
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN112442179B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 喻盈捷;楊雷;王宇舒;游長江;李澤浩;聶國輝
• 申請（專利權）人: 深圳市第二人民醫院
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;G01N21/552
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發明提供了一種用于表面生物功能化的雙親性聚合物及其制備方法和用途，所述雙親性聚合物通過引入親水性成分和疏水性成分，克服了嵌段雙親性聚合物的局限性，所述雙親性聚合物具有如下優勢：使用雙親功能高分子僅需要對疏水材料一步覆蓋，即可獲得穩定的生物功能性化表面，實現生物功能化材料的高效制備。雙親性功能高分子能夠通過側鏈修飾靈活調節親水性基團、疏水性基團的數量和種類，滿足對不同性質基材進行生物功能化的需要。還能夠通過雙親性功能高分子的側鏈修飾，引入不同的生物功能性基團，實現對基材生物功能化的多樣性，拓展不同生物醫學應用。

技術領域

本發明屬于聚合物領域，具體涉及一種用于表面生物功能化的雙親性聚合物及其制備方法和用途。

背景技術

生物醫學材料已廣泛用于生物分析、醫療診斷、器官組織的修復和替換。膜基生物醫學材料在生物檢測芯片(包括蛋白質芯片、DNA芯片)和生物微流控器件中得到使用。各種二維和三維生物醫學材料已用于再生醫學組織工程，形成了巨大的醫療技術市場。生物醫學材料在各方面的應用對其生物相容性(biocompatibility，即保持生物分子的活性和低的細胞毒性)和生物功能化(biofunctionality)提出了多樣化的要求。生物功能化是在生物相容性基材上固載具有生理活性的功能單元，使材料具有生物功能性。這些功能單元包括有機小分子化合物、糖類分子、核糖核酸或脫氧核糖核酸、以及蛋白質等。其中，蛋白質是生命活動的中心物質，是生物醫學材料生物功能化的重點。蛋白質極不均勻的微觀性質(包括局部正負電荷特性、親疏水性、成氫鍵性能等)，使其易被各種固相基底材料(如玻璃、金屬、金屬氧化物、半導體、塑料等)非特異性吸附。當材料與生物體系接觸時，蛋白質自發吸附于材料表面形成蛋白冠，引起蛋白質三級結構坍塌，使蛋白質功能失活。當蛋白質吸附于納米材料時，引起其表面性質的改變，使納米材料如納米顆粒在組織器官中聚集，產生生物毒性。因此，生物醫學材料迫切需要解決蛋白質在基材上非特異性吸附失活的問題。

表面改性被認為是一種獲得力學及理化性能可控的生物醫學材料的有效途徑，它在不改動材料本體性質的前提下，通過表面修飾而獲得生物相容性優良的基材，并且制備出多樣化的生物功能性材料。

為獲得穩定的生物相容性保護層，可以用化學方法將親水性的功能基團共價連接到基材表面。常用羧酸與胺基、羥基的偶聯反應將聚乙二醇二胺(分子量1-10kDa)或粘多糖磺酸酯(分子量5-30kDa)共價連接到基材表面。具體方式有N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)、1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亞胺鹽酸化物(EDC)或異氰酸酯(NCO)偶聯反應、炔基-疊氮化物“點擊化學”偶聯、巰基-馬來酰亞胺偶聯、光致巰基-烯烴偶聯以及蛋白質與等離子活化表面的偶聯，也可以對基材表面原位進行聚合反應修飾，其他還包括基于貽貝粘附蛋白的多巴胺修飾、和使用高分子覆蓋等方式。對于疏水性的基底材料，常用人工高分子(如F-127)和天然生物大分子如白蛋白對表面進行覆蓋的方式進行生物相容性改造。F-127代表了一類聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷(PEO-PPO-PEO)三嵌段聚合物材料，其中聚環氧丙烷(PPO)相對于聚環氧乙烷(PEO)更具疏水性，用以覆蓋疏水性表面。使用雙親性嵌段聚合物對疏水性基材進行生物功能化具有其局限性：(1)合成不同嵌段共聚物時需要從頭設定各嵌段的比例，對共聚比例的任何調整需要重新合成；(2)嵌段部分的種類固定，難以根據基材的性質進行靈活更改；(3)嵌段共聚反應的條件比較苛刻，通常使用高純度有機溶劑和高溫反應條件。為避免生物功能化基元的官能團參與并干擾嵌段反應，需要對引入的生物功能化基元進行保護，聚合完成后再脫保護。這些不足限制了嵌段聚合物對表面疏水性基材進行多樣性生物功能化的應用。

發明內容

為了改善現有技術的不足，本發明的目的是提供一種用于表面生物功能化的雙親性聚合物及用其對表面疏水性固體材料進行表面生物功能化處理獲得的制品，所述雙親性聚合物含有生物功能性基團，其能夠有效保持生物分子特別是蛋白質的活性，并具有低的細胞毒性，滿足生物醫學材料生物功能化多樣性的需求。

本發明目的是通過如下技術方案實現的：