[发明专利]表面可控聚合修饰的生物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物材料及其制备方法，特别涉及一种表面可控聚合修饰的生物材料及其制备方法，利用新的RATRP催化体系，即采用游离的三价镧离子/硅烷偶联剂与卤化铜配位所形成的一种特殊的络合催化体系参与RATRP反应，将两性离子单体接枝到生物材料表面，实现了两性离子的“活性”可控聚合，最终得到具有较高接枝密度且具有优良血液相容性和抗菌功能的生物材料。

背景技术

生物高分子材料是与生物系统结合，以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料，分为天然高分子材料和合成高分子材料。生物高分子材料广泛应用于临床医疗，可用作人工血管、起搏器、组织工程支架等。材料与机体接触，因而必须具备良好的组织相容性、力学相容性和血液相容性，避免凝血、血栓形成和一些不希望发生的炎症反应，其中目前最为突出的问题是生物材料的抗凝血性和由生物材料植入或介入人体后所引起的体内感染问题。 

 如今对聚合物材料表面的改性工作，从接枝方法来看，可以有臭氧活化法、化学试剂法、偶联剂法、等离子法、ATRP法、RATRP法等等，而可用于接枝的单体有亲水性物质、肝素和类肝素类物质、生物大分子或者磷酰胆碱基团及其衍生物等。本发明将生物相容性好且与细胞膜表面物质类似的两性离子，如2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱 (MPC),甲基丙烯酸乙基磺基甜菜碱 (DMMSA)等，在络合催化体系作用下，通过表面RATRP反应对聚合物进行表面改性，使其具有抗菌、抗凝血功能。

RATRP法与ATRP法类似，反应终止后的聚合物尾端带有活性卤原子，可以容易地转化为其它功能性基团，为进一步的功能性设计提供了方便。另外，它合成的聚合物分子量大小可控且分子量分布窄，聚合工艺简单。值得关注的是，RATRP法避免了ATRP的两个缺点，即①所用引发剂卤化物有毒②还原态的金属催化剂对氧或湿气敏感，不易保存，这促使RATRP聚合得到了长足的发展。如Chen Hou等人（Wenying Zhou, Hou Chen, Journal of Applied Polymer Science, 2009, 114, 1593–1597；  Zong Guangxi, Chen Hou, Journal of Macromolecular Science, 2010, 47, 804-808；  Jing Ma, Hou Chen, Journal of Macromolecular Science, 2010, 47, 1075 - 1079）近年报道了采用RATRP技术成功制备了聚甲基丙烯酸甲酯以及聚丙烯酸，不仅动力学以及分子量分布都显示出较好的可控性，而且在合适反应物比例下聚合迅速，聚合速率随着温度升高而增大。

但常规RATRP反应中，一般采用2，2’联吡啶(bpy)作为配体，存在着配体成本高、有毒性等问题。另外，不管是RATRP法还是ATRP法，用于材料表面接枝聚合时，都存在接枝率较低的问题，进而导致生物材料表面的抗凝血性能不十分理想。再则，利用常规RATRP反应制备的生物材料均没有抗菌功能。因此，研究更适宜的RATRP催化体系，并将其应用于生物医用材料，最终得到兼具抗凝、抗菌功能的新型生物材料具有重要的理论意义和实践意义。

发明内容

为了克服已有技术中存在的问题，本发明提供了一种表面可控聚合修饰的生物材料，其表面两性离子“活性”可控聚合形成两性离子聚合物层，可调控吸附蛋白的特异性和功能性，以抑制血细胞的粘附、抑制血液多途径的激活，同时减少细菌粘附，最终得到兼具抗凝、抗菌功能的新型生物材料表面。

本发明的另一目的还在于提供所述生物材料的制备方法。

简言之，本发明设计出了一种新的RATRP催化体系，将三价镧离子/硅烷偶联剂与卤化铜配位所形成的一种特殊的络合催化体系参与RATRP反应。类似于铜盐与2，2’-联吡啶间的作用，在该RATRP反应中，三价镧离子/硅烷偶联剂复配催化剂与铜盐形成4配位络合物 (如图1所示)，该络合催化体系立刻被RATRP反应中产生的自由基夺去卤原子，生成卤化物休眠种与低价的金属络合物，进而使两性离子单体（分子结构中同时含有阴、阳离子基团）成功接枝到了生物材料表面。

为了完成上述发明任务，本发明提供的技术方案如下：

一种表面可控聚合修饰的生物材料，包括生物材料基体，其特征在于：生物材料通过三价镧离子/硅烷化处理后，生物材料表面接枝“刷”状两性离子聚合物层。