[发明专利]一种耐氧和生物相容的金属锡介导引发的聚合方法及应用

说明书

本发明公开了一种耐氧和生物相容的金属锡介导引发的聚合方法及应用。所述聚合方法包括：使包含自由基聚合单体、配位剂和溶剂的预反应混合液限域在金属锡与沉积有引发剂的基底之间发生聚合反应，从而制得生物相容的聚合物刷薄膜。本发明提供的聚合方法使用金属锡片/箔介导表面引发聚合反应，简便高效，聚合效率高，无需添加金属盐，无需复杂除氧操作或惰性环境，可大面积制备；同时该方法避免了铜催化剂的使用，克服了现有原子转移自由基聚合体系中使用金属铜和铜盐作为催化剂所存在的价格昂贵、毒性较大等缺点，在生物医学领域有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，具体涉及一种耐氧和生物相容的金属锡介导引发的聚合方法及应用。

背景技术

仿生聚合物刷是指将一定链长的高分子接枝到基底表面，形成高接枝密度的高分子链的聚集体，通过空间位阻和分子链间排斥力，接枝的聚合物链通常会垂直于基底表面，一端被固定，另一端向外伸展，形成刷状的构型，故称为聚合物刷。由于其丰富多样的结构和功能，仿生聚合物分子刷在海洋防污、表面润滑、组织工程、生物传感等领域具有潜在应用价值。表面引发聚合是制备聚合物刷的重要方法，常见的表面引发聚合方法包括氮氧自由基聚合(NMP)，可逆加成断裂链转移自由基聚合聚合(RAFT)和原子转移自由基聚合(ATRP)等。在这些方法中，原子转移自由基聚合是制备聚合物刷最常用的途径。

经典ATRP反应体系以烷基卤化物(RX)为引发剂，低价态过渡金属卤化物(常用CuBr)结合配体(常用2，2-联二吡啶)形成的络合物为催化剂，活性种和休眠钟之间建立了可逆的原子转移平衡，从而确保自由基浓度足够低以抑制自由基之间结合而引起的终止，因而可以实现活性聚合。但传统SI-ATRP中广泛使用过渡金属Cu(I)等作催化剂，反应具有生物毒性，严重制约了聚合物分子刷在生物医学等领域的广泛应用。因此开发新型生物相容的聚合物刷薄膜的制备方法是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耐氧和生物相容的金属锡介导引发的聚合方法及应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种耐氧和生物相容的金属锡介导引发的聚合方法，其包括：使包含自由基聚合单体、配位剂和溶剂的预反应混合液限域在金属锡与沉积有引发剂的基底之间发生聚合反应，从而制得生物相容的聚合物刷薄膜。

本发明实施例还提供了前述的聚合方法于海洋防污、表面润滑、组织工程或生物传感领域中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过金属锡片/箔介导表面引发聚合，该聚合方法无需添加金属盐，无需复杂除氧操作或惰性环境，通过金属单质锡的催化作用从而使单体进行表面引发聚合反应，制备结构可控的聚合物刷薄膜；

(2)本发明提供的聚合方法使用金属锡片/箔作为表面引发聚合反应的催化剂，制备方法简便高效，聚合效率高，可大面积制备；同时该方法避免了铜催化剂的使用，克服了现有原子转移自由基聚合体系中使用金属铜和铜盐作为催化剂所存在的价格昂贵、毒性较大等缺点，具有优异的生物相容性，在组织工程、智能载药以及生物医学领域有巨大的应用潜力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一典型实施方案中金属锡片/箔介导表面引发聚合装置和制备示意图；

图2a-图2b是本发明实施例1中制备的聚合物分子刷的原子力显微镜测试图；

图3是本发明实施例2、7中聚合体系的聚合动力学曲线图；