[发明专利]经肽官能化的聚氨酯含水分散体

说明书

本发明涉及可用作粘合剂的经肽官能化的聚氨酯含水分散体，其特别是用于金属表面，例如钢表面。作为混杂材料，它们提供了可以进行微调的通用体系，并结合了聚氨酯和肽材料的有利性能。本发明还包括其制备方法、含有其的组合物及其作为涂料和粘合剂的用途。

技术领域

本发明涉及可用作粘合剂的经肽官能化的聚氨酯含水分散体，其特别是用于金属表面，例如钢表面。作为混杂材料，它们提供了可以进行微调的通用体系，并结合了聚氨酯和肽材料的有利性能。本发明还包括其制备方法、含有其的组合物及其作为涂料和粘合剂的用途。

背景技术

多年来，肽-聚合物结合物(conjugate)的合成已经引起了多个领域(包括生物医学、个人护理和粘合剂等)中研究者的极大关注。肽提供了采用合成聚合物无法取得的独特性质，例如与其它生物分子的选择性和特异性相互作用、高度限定的层次结构以及对各种外界刺激的响应性。另一方面，合成聚合物具有高耐降解性，经常给薄膜带来非常令人感兴趣的热力学性能，例如弹性、玻璃化转变、结晶性和强度等。为了结合天然和合成聚合物的各自优势，已经针对肽和蛋白质的提纯或实验室合成、具有所需性质的合成聚合物的合成、以及天然和合成聚合物的不同偶联策略的开发付出了许多努力。

多种肽(从诸如牛血清白蛋白(BSA)等大蛋白质(large protein)到具有截然不同性质的较小的肽)至单一氨基酸已经被用于偶联，这表明了这一领域中的最大范围(far-reach)。在肽的找到的(sought-out)独特性质中，其对特定基材的粘附性是一个特别令科学家感兴趣的话题。由于序列限定的肽结构通常伴有严格的单分散性，所以肽-基材相互作用是特异性的并因此可以被随意修改。而对于合成聚合物而言，诸如氢键或电荷相互作用等非特异性相互作用通常决定其粘合行为，而肽粘附性通常通过单一氨基酸侧链(其氧化程度、其空间取向等)、可能因环境中的较小变化而显著变化的因素进行调整。这种特性使得肽特别好地适合于发挥聚合物的官能性组分的作用、赋予其刺激响应性、或甚至是对特定基材的可逆粘附性。

关于对应的合成聚合物，最初的努力主要集中在水溶性聚合物例如聚乙二醇(PEG)上。然而，随后对经肽官能化的纳米颗粒和纳米胶囊(nanocapsule)的研究将范围扩大到水不溶性聚合物和无机物质及其各自的性质。例如，纳入金属的颗粒可以用作磁共振成像的造影剂，并且负载药物的颗粒可以用于靶向药物递送。这些用途示例说明了肽-聚合物结合物的传统应用领域。然而，聚合物-肽混杂物在可能需要除PEG之外的聚合物主链的其它应用领域(例如涂料和粘合剂)中也变得越来越重要。

在那些领域中经常使用的一类通用聚合物由聚氨酯(PU)构成。PU的结构可变，其可以纳入结晶畴、带电部分或水溶胀性链段，从而赋予诸如热活化、电荷相互作用和在水中的分散性等性质。特别受人关注的是水性聚氨酯分散体(PUD)。PUD可以由多种多元醇通过使其与多异氰酸酯反应而合成，以产生在其形成的膜中具有非常受人关注的性质(例如部分结晶性、弹性和高模量)的水分散性聚合物。合成中的第一步最经常由多元醇和多异氰酸酯单体之间发生的形成PU预聚物的加聚反应构成。通常，使用具有带电基团和具有水溶胀性部分的多元醇以产生所谓的“自稳定”结构，即其可以分散在水中而不添加表面活性剂。通过加入相对于醇官能团稍微过量的异氰酸酯，得到具有NCO端基的中等分子量的预聚物。这些端基可以在分散后用于扩链以增加PU链的分子量和/或用于封端以便将所需的官能团引入到聚合物结构中。

无论选择哪种天然和合成聚合物的组合，主要关注的问题都是明显地保留了肽组分的活性，其通常对热、氧化和一般降解敏感。已经研究了肽-聚合物混杂物的两种途径，其通过预合成的天然和合成聚合物的偶联(被称为“接枝到主链(grafting-onto)”方法)或通过自肽部分开始的原位聚合(被称为“主链接枝(grafting-from)”方法)进行。尽管后一种方法已成功地使用，但是可能的聚合物结构有一些受限制。相比之下，接枝到主链方法的主要缺点是由非特异性偶联构成，其可能会极大地影响肽活性。迄今为止，偶联主要通过赖氨酸残基实现，因为赖氨酸残基中有几种通常存在于肽链中，因此难以精确控制附着位点。