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CN106866999B - 一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚合物领域，具体涉及一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜及其制备方法和应用。所述交联聚合物薄膜是由聚异戊二烯旋涂成膜，之后使用253nm的紫外灯在氮气氛围中照射20～60min。所述交联聚合物薄膜的厚度为50～60nm。本发明所述交联聚合物薄膜在溶液中不会发生去润湿现象，具有优异的稳定性；同时还具有较强的抑制蛋白质吸附性能；本发明所述制备方法简单，可操作性强，可适用于大规模生产；用该交联聚合物薄膜修饰医用体内植入材料，在医用植入材料表面形成抑制蛋白质吸附层，可以有效避免由蛋白质非特异性吸附诱发的免疫排斥反应。

Description

一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于聚合物领域，具体涉及一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料及其制备方法和应用。
背景技术
蛋白质吸附是一个相当普遍但是却十分复杂的一个问题，这已经引起了学术界和产业界的密切关注。当植入材料植入生物体内之后，数秒内就在生物体中发生蛋白质吸附。蛋白质吸附的状况与生物材料的生物相容性以及生物学功能密切相关，因此蛋白质吸附在生物材料领域是一个研究热点。在相当多的情况下，蛋白质吸附会引起许多不希望的结果。比如说，当应用在生物医学材料中时，这种蛋白质的非特异性吸附会造成细胞在界面的吸附、铺展、增殖；如果生物芯片上吸附有蛋白质，会影响其分析精度；如果人工材料与血液接触，可能会造成凝血、血栓等。
常见的几种生物材料可以分为金属生物材料、陶瓷生物材料、高分子生物材料、复合生物材料、杂化生物材料等。其中常见的高分子生物材料有基于聚乙二醇的抑制蛋白质吸附材料、基于两性离子聚合物的抑制蛋白质吸附材料、聚乙烯醇等。尽管这些材料在一定程度上具有抑制蛋白质吸附的性能，但是仍然会有一部分非特异性蛋白质的吸附。聚异戊二烯(PI)具有很强的抑制蛋白质吸附的性能，但是其极低的玻璃化转变温度，使PI薄膜在常温溶液中极易出现去润湿现象，破坏薄膜的完整性，影响薄膜抑制蛋白质吸附的性能。因此，设法提高聚异戊二烯薄膜在常温溶液中的稳定性是十分重要的。
发明内容
本发明目的在于提供一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料，所述交联聚合物薄膜材料包括基底及形成于所述基底表面的交联聚合物薄膜；所述交联聚合物薄膜是通过将聚异戊二烯与有机溶剂混合后配成溶液，然后使用旋涂的方法将溶液旋涂到所述基底上，最后在氮气氛围中使用紫外灯照射得到所述交联聚合物薄膜。
上述方案中，所述基底为硅片或云母片。
上述方案中，所述聚异戊二烯的相对分子量为50000～100000。
上述方案中，所述交联聚合物薄膜的厚度为50～60nm。
所述的抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将聚异戊二烯使用磁力搅拌充分溶解到有机溶剂中，形成澄清溶液；
2)采用动态旋涂法，将澄清溶液滴加于旋涂仪中，旋涂至基底表面，得到聚合物薄膜；
3)将所述聚合物薄膜置于紫外灯下照射，得到交联聚合物薄膜。
上述方案中，所述磁力搅拌的转速为2000r/min，搅拌时间为30min。
上述方案中，所述溶剂为甲苯。
上述方案中，所述旋涂仪的转速为3000～5000r/s，旋涂的时间为30～50s。
上述方案中，所述紫外灯波长为200～260nm，照射时间为20～60min。
上述方案中，所述聚异戊二烯与有机溶剂的质量比为1-3:100。
所述的抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料在修饰医用体内植入材料中的应用。
本发明的有益效果：本发明制备的抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜具有良好的抑制蛋白质吸附的能力，同时在溶液中的稳定性大幅提高；本实验完全使用光交联手段，方法简单，可操作性强，可用于大规模制备；本发明薄膜可有效抑制非特异性蛋白质吸附。
附图说明
图1为本发明所述交联聚合物薄膜在吸附蛋白质前后的原子力显微镜图，其中(a)为吸附蛋白质前，(b)为吸附蛋白质后。
图2为对照组中未交联聚合物薄膜在吸附蛋白质前后的原子力显微镜图，其中(a)为吸附蛋白质前，(b)为吸附蛋白质后。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中所用的原料均为分析纯，纯度大于98wt％。
实施例1
一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜，通过如下方法制备得到：
1)溶液的配置：称取聚异戊二烯(PI)13.0mg，加入1000μL甲苯充分混合得到澄清溶液，所述聚异戊二烯：甲苯的质量比为1.5:100，所述聚异戊二烯的相对分子量为50000；
2)薄膜的制备：设置旋涂仪的转速为3000r/s，旋涂时间为30s；采用动态旋涂的方法，滴加适量的溶液于旋转中的旋涂仪中，30s后制成聚合物薄膜；
3)薄膜的交联：将步骤2)中制备的聚合物薄膜，置于253nm的紫外灯下，在氮气氛围中，照射20min，得到交联的聚合物薄膜。
本实施例所述交联聚合物薄膜的紫外照射时间为20min，交联聚合物薄膜的厚度为51nm，以未交联聚合物薄膜作为对比薄膜为对比例，将本实施例所获得的交联聚合物薄膜与对照组未交联聚合物薄膜一同进行蛋白质吸附实验，两种薄膜在溶液中浸泡1h后，采用原子力显微镜测试薄膜的形貌，测试的结果如图1、图2，其中图1(a)为本实施例所获得的交联聚合物薄膜吸附蛋白质前的形貌图，图1(b)为本实施例所获得的交联聚合物薄膜吸附蛋白质后的形貌图，比较图1(a)和图1(b)可以看出，蛋白质吸附前后交联聚合物薄膜表面一致，表明基本没有蛋白质吸附在薄膜表面。图2(a)和图2(b)分别为未交联聚合物薄膜吸附蛋白质前后的形貌图，从图2(a)和图2(b)的对比可以看出，未交联聚合物薄膜在溶液中浸泡后1h后，出现了去润湿现象，AFM图像的大小为5um×5um。说明未交联聚合物薄膜在溶液中不稳定。
实施例2
一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜，通过如下方法制备得到：
1)溶液的配置：称取聚异戊二烯(PI)8.0mg，加入615μL甲苯充分混合得到澄清溶液，其中聚异戊二烯：甲苯的质量比为1.5:100，所述聚异戊二烯的相对分子量为50000；
2)薄膜的制备：设置旋涂仪的转速为3000r/s，旋涂时间为30s；采用动态旋涂的方法，滴加适量的溶液于旋转中的旋涂仪中，30s后制成聚合物薄膜；
3)薄膜的交联：将步骤2)中制备的聚合物薄膜，置于253nm的紫外灯下，在氮气氛围中，照射60min，得到交联的聚合物薄膜。
本实施例薄膜交联时间为60min，对所获得的交联聚合物薄膜进行蛋白质吸附实验，原子力显微镜测试结果表明：蛋白质吸附前后交联聚合物薄膜的表面一致，表明薄膜表面基本没有蛋白质吸附。
本发明还对实施例1、实施例2制备得到的交联聚合物薄膜进行了蛋白质吸附前后水接触角变化实验，实验结果见表1，从表1的结果可以看出：蛋白质吸附前后的水接触角基本没有变化，说明基本没有蛋白质吸附。
表1 PI交联聚合物薄膜吸附蛋白质前后水接触角变化
PI交联聚合物薄膜 实施例1 实施例2
蛋白质吸附前水接触角 100.06 101.15
蛋白质吸附后水接触角 100.41 100.28
注释：若薄膜吸附了蛋白质，薄膜表面的水接触角在60-80°之间。
需要说明的是，分别使用环己烷、乙醇、三氯甲烷、丙酮作为有机溶剂，将聚异戊二烯分别加入到有机溶剂中，使聚异戊二烯：有机溶剂的质量比为1.5：100，使用磁力搅拌。60min后，观察聚异戊二烯的溶解情况，发现使用乙醇、三氯甲烷、丙酮作为有机溶剂不能溶解聚异戊二烯，而使用环己烷作为有机溶剂时聚异戊二烯可以溶解，使用该溶液旋涂制成薄膜，测试发现形成的聚合物薄膜表面较为粗糙，薄膜质量较差。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料在修饰医用体内植入材料中的应用，其特征在于，所述交联聚合物薄膜材料包括基底及形成于所述基底表面的交联聚合物薄膜；所述交联聚合物薄膜是通过将聚异戊二烯与有机溶剂混合后配成溶液，然后使用旋涂的方法将溶液旋涂到所述基底上，最后在氮气氛围中使用紫外灯照射得到所述交联聚合物薄膜，所述有机溶剂为甲苯。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述聚异戊二烯的相对分子量为50000~100000。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述交联聚合物薄膜的厚度为50~60nm。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的抑制蛋白质吸附的交联聚合物薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚异戊二烯使用磁力搅拌充分溶解到有机溶剂中，形成澄清溶液；
2）采用动态旋涂法，将澄清溶液滴加于旋涂仪中，旋涂至基底表面，得到聚合物薄膜；
3）将所述聚合物薄膜置于紫外灯下照射，得到交联聚合物薄膜。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述磁力搅拌的转速为 2000r/min，搅拌时间为30min。
6.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述旋涂仪的转速为3000~5000r/s，旋涂的时间为30~50s。
7.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述紫外灯波长为200~260nm，照射时间为20~60min。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚异戊二烯与有机溶剂的质量比为1-3:100。
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