[发明专利]一种两性离子共聚物薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种两性离子共聚物薄膜材料，其为聚4‑乙烯基吡啶‑丙烯酸酯共聚物经离子化试剂进行季胺化修饰后的产物，所述的聚4‑乙烯基吡啶‑丙烯酸酯共聚物为由摩尔比为1:9～6:4的式Ⅰ表示的结构单元和式Ⅱ表示的结构单元无规则排列的分子量为50000～200000的共聚物，式中R₁为氢或甲基，R₂为选自C₁～C₁₂烷基和C₁～C₁₂烷基氨基取代的C₁～C₁₂烷基中的一种或多种。本发明还公开了该两性离子共聚物薄膜材料的制备方法。该两性离子聚合物共聚物功能薄膜具有优异的抗菌、抗污性能，而且具有成膜性能好、不易降解的特点。

技术领域

本发明属于抗菌材料技术领域，特别涉及一种基于聚4-乙烯基吡啶-丙烯酸酯类的两性离子共聚物薄膜材料及其制备方法。

背景技术

非特异性蛋白质在材料表面的吸附一直以来都是科学界关注的问题，因为它与许多重要的科学和工业生产密切相关。一方面，在海洋涂料领域，船体表面接触大量的细菌、藻类以及贝壳等海洋微生物、微生物的黏附不仅损耗了能量，更加速了船体的腐蚀，极大地减少了船体保养周期。另一方面，非特异性蛋白吸附会造成生物污染，比如血液在输液导管上的凝结以及植入人体材料引起的血栓以及生物垢等问题。如何设计出一种抗生物黏附的涂料成为许多研究人员面临的重大任务及挑战。因此，对抗非特异性蛋白吸附材料的研究是生物医用材料、生化分析检测、生物化工、海洋防污等领域的重要课题。

目前，抗非特异性蛋白材料主要是以PEG为代表。PEG是一种中性的亲水高分子，由重复的氧乙烯基(-CH₂CH₂O-)组成，由于分子本身独特的结构，能够与水形成氢键，赋予PEG链高度的亲水性和良好的水溶性。围绕PEG链的氢键可以结合大量的水分子，同时分子链本身的高度流动以及具有很大的空间排斥力，防止了蛋白质分子的吸附。但是PEG本身也存在一些天热缺陷，比如PEG的蛋白不吸附性对分子排列有一定要求，过于紧密或分子量太大都会失去效果。更为重要的是，PEG在氧气和过渡金属离子存在的条件下会自然氧化，从而限制了其应用。

目前基于侧链含有酯键或者酰胺键的两性离子聚合物已成为普遍的一类新型的抗菌防污材料，与同类聚合物PEG有所不同，PEG是通过氢键与水分子结合，该两性离子聚合物则是通过离子溶剂化作用与水分子结合，在材料表层形成致密的水合层，赋予材料抗蛋白质非特异性吸附性能。两性离子聚合物种类繁多，并且有更大的分子设计空间。在工程领域，两性离子因其具有更好的抗菌防污和抗细胞粘附特性足以取代PEG。但是，两性离子聚合物存在力学性能差，吸水性强，其均聚物不宜直接使用等问题。另一方面，由于两性离子聚合物侧链含有酯键或者酰胺键等不稳定基团，极易得造成其发生水解，使得功能性基团发生剥离，从而使得其失去两性离子聚合物的优异属性。上述存在的问题，很大程度上限制了其在涂层和抗菌膜领域的应用。本领域技术人员仍需致力于开发新的具有较佳的抗菌、抗污性能和力学性能且不易水解的两性离子聚合物，以期应用于涂层和抗菌膜领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较佳的抗菌、抗污性能和力学性能且不易降解的两性离子共聚物薄膜材料，其为聚4-乙烯基吡啶-丙烯酸酯共聚物经离子化试剂进行季胺化修饰后的产物，所述的聚4-乙烯基吡啶-丙烯酸酯共聚物为由摩尔比为1:9～6:4的式Ⅰ表示的结构单元和式Ⅱ表示的结构单元无规则排列的分子量为50000～200000的共聚物，

式中R₁为氢或甲基；