一種富胺基聚合薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其特征是：將具有雙端胺基官能團(tuán)有機(jī)胺類化合物與含有兒茶酚類的多酚化合物共聚，通過(guò)調(diào)控反應(yīng)條件，在基層材料表面獲得富含胺基官能團(tuán)的薄膜。本發(fā)明備的聚合薄膜表面胺基量較大，可用于多種生物分子的固定。制備的薄膜穩(wěn)定性良好，兒茶酚類化合物和基底材料具有很強(qiáng)的結(jié)合力，同時(shí)有機(jī)胺類化合物的引入會(huì)提高薄膜的交聯(lián)度，進(jìn)而增強(qiáng)薄膜穩(wěn)定性。制備方法簡(jiǎn)單易行，可在多種材料表面沉積，不需要復(fù)雜的設(shè)備，工藝成本低，為之后該種薄膜應(yīng)用于生物材料的表面改性奠定了基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】一種富胺基聚合薄膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備具有豐富胺基官能團(tuán)聚合薄膜的方法，應(yīng)用于生物材料的表 面改性。

【背景技術(shù)】
[0002] 生物材料表面改性是在不影響材料本體性質(zhì)的前提下，改善材料表面性能或提高 特殊表面性質(zhì)的技術(shù)，在化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)以及應(yīng)用科學(xué)、工程、【技術(shù)領(lǐng)域】發(fā)揮著不可 取代的重要作用。現(xiàn)有的對(duì)材料表面進(jìn)行功能化修飾的方式包括自組裝薄膜、硅烷化、物理 /化學(xué)氣相沉積和表面接枝等，盡管這些方法在研究中很常用，但是很多方法在廣泛應(yīng)用中 存在很多局限性，比如對(duì)界面修飾和表面之間的化學(xué)特異性的要求，使用的設(shè)備復(fù)雜、對(duì)基 底材料形狀和尺寸的要求、操作復(fù)雜等。因此，尋求一種簡(jiǎn)單易行的、可對(duì)多種材料進(jìn)行表 面改性的方式是非常重要以及必要的。
[0003] 在材料表面沉積具有反應(yīng)官能團(tuán)的有機(jī)薄膜用來(lái)固定生物分子的改性方式是研 究熱點(diǎn)，特別是基于多酚類的多巴胺薄膜更是引起了關(guān)注。多巴胺薄膜因具有可以和幾乎 所有種類材料牢固結(jié)合以及為生物分子接枝提供反應(yīng)位點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)在生物材料修飾領(lǐng)域得 到了長(zhǎng)足的發(fā)展。這為通過(guò)簡(jiǎn)單化學(xué)的方式來(lái)修飾不同類型的材料以及制備功能復(fù)合材料 提供了平臺(tái)。但是，多巴胺薄膜的二次反應(yīng)性局限在僅能固定具有巰基或胺基基團(tuán)的生物 分子，因多巴胺薄膜的二次反應(yīng)性是以多巴胺薄膜上保留的酚羥基或醌基與生物分子上的 胺基或巰基發(fā)生邁克爾加成或者希夫堿的反應(yīng)為基礎(chǔ)的。對(duì)于具有羧基等基團(tuán)的生物分子 如肝素等的接枝，多巴胺薄膜就缺乏反應(yīng)官能團(tuán)如伯胺基等。此外，適量的胺基官能團(tuán)具有 促進(jìn)細(xì)胞黏附的性質(zhì)，對(duì)于皮膚修復(fù)材料、骨及軟骨修復(fù)材料而言獲得胺基官能團(tuán)是十分 必要的。
[0004] 基于此，我們制備了一種富胺基的功能性薄膜。此種薄膜是受到貽貝分泌的黏附 蛋白的啟發(fā)，其中貽貝足蛋白-3和貽貝足蛋白-5被普遍認(rèn)為是介導(dǎo)貽貝與材料表面結(jié)合 的關(guān)鍵黏附劑，這兩種蛋白都包含有高比例的多巴和豐富的賴氨酸?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明， 貽貝與材料表面的牢固結(jié)合是以多巴的酚羥基或醌基與基底材料之間的強(qiáng)烈共價(jià)和非共 價(jià)相互作用為基礎(chǔ)的。此外，賴氨酸在交聯(lián)反應(yīng)中扮演著重要的角色，從而導(dǎo)致貽貝分泌的 液體蛋白黏附劑的固化。
[0005] 基于此，我們采用類多巴的兒茶酚類化合物（以多巴胺為例）和具有雙端胺基官 能團(tuán)的有機(jī)胺類化合物（以己二胺為例）來(lái)制備一種高度交聯(lián)的富胺基共聚薄膜。己二胺， 化學(xué)式NH 2 (CH2)6NH2，為含有胺基官能團(tuán)的小分子有機(jī)物，可用于有機(jī)合成，高分子化合物 的聚合，環(huán)氧樹(shù)脂等的固化劑、有機(jī)交聯(lián)劑。在堿性環(huán)境和氧氣的作用下，多巴胺結(jié)構(gòu)中的 鄰苯二酚基團(tuán)可氧化成活躍的醌類或半醌類。這一步反應(yīng)涉及到苯酚與醌基在水溶液中的 平衡過(guò)程，在堿性環(huán)境下，反應(yīng)平衡向醌基方向偏移，有益于多巴胺的自發(fā)氧化反應(yīng)。己二 胺的胺基會(huì)與活躍的醌基發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)或者希夫堿反應(yīng)，引起分子間的相互交聯(lián)。 同時(shí)，多巴胺-苯醌發(fā)生環(huán)化，形成五元環(huán)，進(jìn)一步氧化、分子重排，引起分子間交聯(lián)。通過(guò) 調(diào)控反應(yīng)條件可得到表面胺基密度較大的薄膜。而目前尚無(wú)引入己二胺與多巴胺共聚制備 薄膜的報(bào)道。
[0006] 本發(fā)明基于貽貝分泌的蛋白的啟發(fā)，提出一種簡(jiǎn)單、新穎的方法可制備出具有豐 富胺基官能團(tuán)的聚合薄膜，為基底材料進(jìn)一步接枝生物分子提供平臺(tái)。可廣泛用于生物醫(yī) 用金屬基材料（Fe及其合金、鎂基材料、316L SS、Ti、Ti合金Ni-Ti合金及CoCr合金等）、 無(wú)機(jī)材料（Ti_0、TiN等）、高分子材料（如：PET、PTFE、PDMS等）及可降解組織工程支架材 料（如PLA、PLGA和PCL等）的表面改性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種富胺基聚合薄膜的制備方法，采用此種方法制備的薄膜不僅可以 提供用于接枝目標(biāo)分子豐富的胺基官能團(tuán)，而且具有良好的穩(wěn)定性。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種富胺基聚合薄膜的制備方法， 引入具有胺基官能團(tuán)的有機(jī)胺類化合物和兒茶酚類化合物共聚，通過(guò)調(diào)控反應(yīng)條件，在不 同基底材料表面獲得富含胺基官能團(tuán)的薄膜。
[0009] 基于此，其典型步驟為：
[0010] A、材料準(zhǔn)備。
[0011] 將需要進(jìn)行改性的基底材料，包括但不限于：Fe及其合金、鎂及其合金、316L SS、 Ti、Ti 合金、Ni-Ti 合金及 CoCr 合金、Si、Ti-0、TiN、PET、PTFE、PDMS、PLA、PLGA、PCL、Au、 Ag、Pt、PcUCu、羥基磷灰石、磷酸鈣、生物玻璃、氧化鋁、氧化硅、PS、PE、PC、PEEK、PU,經(jīng)清洗、 干燥，待用；
[0012] B、薄膜的制備。
[0013] 將0· 01_20mg/ml兒茶酚類化合物和0· 01-40mg/ml有機(jī)胺類化合物溶解于堿 性Tris-base緩沖液中，將A中準(zhǔn)備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng) l_48h，然后用蒸餾水充分漂洗，干燥，即得表面胺基密度l-200nm〇l/cm2的目標(biāo)物薄膜。
[0014] 本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：
[0015] -、制備的聚合薄膜表面胺基量較大，可用于多種生物分子的固定。
[0016] 二、制備的薄膜穩(wěn)定性良好，兒茶酚類化合物和基底材料具有很強(qiáng)的結(jié)合力，同時(shí) 有機(jī)胺類化合物的引入會(huì)提高薄膜的交聯(lián)度，進(jìn)而增強(qiáng)薄膜穩(wěn)定性。
[0017] 三、制備方法簡(jiǎn)單易行，可在多種材料包括貴金屬仏1138、？丨、？(1)，氧化物（(：11、氧 化鈦、氧化鋁、氧化硅、不銹鋼、CoCrMo合金、NiTi合金）、陶瓷、半導(dǎo)體材料、高分子（PS、PE、 PC、PET、PTFE、PDMS、PLA、PLGA、PCL、PEEK、PU)等表面沉積，不需要復(fù)雜的設(shè)備，工藝成本 低，為之后該種薄膜應(yīng)用于生物材料的表面改性奠定了基礎(chǔ)。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0020] A、材料準(zhǔn)備。
[0021] 將需要表面改性的基底材料316L SS進(jìn)行拋光、清洗、干燥，待用；
[0022] B、薄膜的制備。
[0023] 將lmg/ml多巴胺和20mg/ml己二胺溶解于堿性Tris-base緩沖液中，將A中準(zhǔn)備 的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)48h，然后用蒸餾水充分漂洗，干燥，即 得表面富含胺基的薄膜。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] -種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0026] A、材料準(zhǔn)備。
[0027] 將需要進(jìn)行改性基底材料PTFE進(jìn)行清洗、干燥，待用；
[0028] B、薄膜的制備。
[0029] 將2mg/ml多巴胺和15mg/ml乙二胺溶解于堿性Tris-base緩沖液中，將A中準(zhǔn)備 的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)24h，然后用蒸餾水充分漂洗，干燥，即 得表面富含胺基的薄膜。
[0030] 實(shí)施例3
[0031] 一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0032] A、材料準(zhǔn)備。
[0033] 將需要進(jìn)行改性基底材料316LSS進(jìn)行拋光、清洗、干燥，待用；
[0034] B、薄膜的制備。
[0035] 將lmg/ml多巴胺和20mg/ml多聚賴氨酸（PLL)溶解于堿性Tris-base緩沖液中， 將A中準(zhǔn)備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)12h，然后用蒸餾水充分漂 洗，干燥，即得表面富含胺基的薄膜。
[0036] 實(shí)施例4
[0037] -種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0038] A、材料準(zhǔn)備。
[0039] 將需要進(jìn)行改性基底材料PTFE進(jìn)行清洗、干燥，待用；
[0040] B、薄膜的制備。
[0041] 將lmg/ml多巴胺和20mg/ml聚醚酰亞胺（PEI)溶解于堿性Tris-base緩沖液中， 將A中準(zhǔn)備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)12h，然后用蒸餾水充分漂 洗，干燥，即得表面富含胺基的薄膜。
[0042] 實(shí)施例5
[0043] 一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0044] A、材料準(zhǔn)備。
[0045] 將需要進(jìn)行改性基底材料316LSS進(jìn)行拋光、清洗、干燥，待用；
[0046] B、薄膜的制備。
[0047] 將lmg/ml鄰苯二酚和2mg/ml己二胺溶解于堿性Tris-base緩沖液中，將A中準(zhǔn) 備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)24h，然后用蒸餾水充分漂洗，干燥， 即得表面富含胺基的薄膜。
[0048] 實(shí)施例6
[0049] 一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0050] A、材料準(zhǔn)備。
[0051] 將需要進(jìn)行改性基底材料PTFE進(jìn)行清洗、干燥，待用；
[0052] B、薄膜的制備。
[0053] 將lmg/ml鄰苯二酚和2mg/ml乙二胺溶解于堿性Tris-base緩沖液中，將A中準(zhǔn) 備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)12h，然后用蒸餾水充分漂洗，干燥， 即得表面富含胺基的薄膜。
[0054] 實(shí)施例7
[0055] -種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0056] A、材料準(zhǔn)備。
[0057] 將需要進(jìn)行改性基底材料316LSS進(jìn)行拋光、清洗、干燥，待用；
[0058] B、薄膜的制備。
[0059] 將lmg/ml鄰苯二酚和10mg/ml多聚賴氨酸（PLL)溶解于堿性Tris-base緩沖液 中，將A中準(zhǔn)備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)12h，然后用蒸餾水充分 漂洗，干燥，即得表面富含胺基的薄膜。
[0060] 實(shí)施例8
[0061] 一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為：
[0062] A、材料準(zhǔn)備。
[0063] 將需要進(jìn)行改性基底材料PTFE進(jìn)行清洗、干燥，待用；
[0064] B、薄膜的制備。
[0065] 將lmg/ml鄰苯二酚和20mg/ml聚醚酰亞胺（PEI)溶解于堿性Tris-base緩沖液 中，將A中準(zhǔn)備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng)48h，然后用蒸餾水充分 漂洗，干燥，即得表面富含胺基的薄膜。
【權(quán)利要求】
1. 一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其特征是：將具有雙端胺基官能團(tuán)有機(jī)胺類化合 物與含有兒茶酚類的多酚化合物共聚，通過(guò)調(diào)控反應(yīng)條件，在基層材料表面獲得富含胺基 官能團(tuán)的薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其步驟為： A、 材料準(zhǔn)備 將需要進(jìn)行改性的基底材料，包括但不限于：Fe及其合金、鎂及其合金、316L SS、Ti、Ti 合金、Ni-Ti 合金及 CoCr 合金、Si、Ti-O、TiN、PET、PTFE、PDMS、PLA、PLGA、PCL、Au、Ag、Pt、 PcU Cu、羥基磷灰石、磷酸鈣、生物玻璃、氧化鋁、氧化硅、PS、PE、PC、PEEK、PU,經(jīng)清洗、干燥， 待用； B、 薄膜的制備 將0. 01-20mg/ml兒茶酚類化合物和0. 01-40mg/ml有機(jī)胺類化合物溶解于堿性 Tris-base緩沖液中，將A中準(zhǔn)備的基底材料浸泡于反應(yīng)物均勻混合后的溶液中反應(yīng) l_48h，然后用蒸餾水充分漂洗，干燥，即得表面胺基密度l-200nm〇l/cm2的目標(biāo)物薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其特征在于，所述含有兒 茶酚類的多酚化合物包括多巴胺、鄰苯二酚。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富胺基聚合薄膜的制備方法，其特征在于，所述具有雙 端氨基官能團(tuán)有機(jī)胺類化合物包括己二胺、乙二胺、多聚賴氨酸、聚醚酰亞胺（PEI)。
【文檔編號(hào)】C04B41/48GK104211979SQ201410406190
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】黃楠, 楊瑩, 楊志祿, 齊鵬凱, 熊開(kāi)琴, 涂秋芬 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)