一種室溫下一步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料表面科學(xué)和生物醫(yī)用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種室溫下 一步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 殼聚糖具有可降解性、抗菌性、無毒、無刺激、pH響應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)（Carbohydrate Polymers，2010,79(3) :724-730)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。越來越多的研究表 明：殼聚糖及其衍生物材料可以用于血液凈化。殼聚糖分子上的氨基有助于對血液中多種 毒素的吸附，可以用于血液灌流材料（高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)2002，23 : 75-77 ; Journal of Microencapsulation 1993，10:475-486)。殼聚糖膜具有高的透析率，選擇性和強(qiáng)度，可以 用作血液透析材料（Journal of Applied Polymer Sciencel992,46:255-261;263-269)。 雖然殼聚糖及其衍生物作為血液凈化材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著蛋白質(zhì)吸附，血小 板黏附，最終導(dǎo)致凝血，形成血栓等問題，所以提高殼聚糖及其衍生物材料的血液相容性迫 在眉睫（Applied Surface Science 2005,241:485-492;Biomaterials 2002,23:2561-2568;Biomaterials 2003，24:3213-3220)。
[0003] 此外，殼聚糖是天然聚陽離子，可以和聚陰離子通過靜電相互作用，使二者分子鏈 相互纏繞，最終形成納米級聚集體(Carbohydrate Polymers，2005,62(2): 142-158)。在基 因治療領(lǐng)域，殼聚糖作為聚陽離子，與帶負(fù)電荷的DNA通過靜電相互作用，在負(fù)載藥物的同 時(shí)，形成表面帶正電荷的納米顆粒。該納米顆粒通過減緩DNA降解、失活，黏附細(xì)胞膜提高胞 吞作用，憑借質(zhì)子海綿效應(yīng)逃離內(nèi)涵體，從而達(dá)到提高轉(zhuǎn)染率的目的(Biomacromolecules， 2009,10(9): 2436-2445)。因此，這類殼聚糖復(fù)合聚電解質(zhì)納米顆粒已經(jīng)成為納米載藥體系 在基因治療方面研究的重點(diǎn)之一。然而，聚陽離子與DNA形成的聚電解質(zhì)復(fù)合物表面帶有部 分的正電荷，在體內(nèi)循環(huán)中易吸附蛋白，繼而引發(fā)血小板、細(xì)胞黏附，導(dǎo)致形成血栓和免疫 反應(yīng)(Biomaterials，2009，30(34): 6655-6664)，易被單核巨噬細(xì)胞吞噬，從而降低藥效。因 此設(shè)計(jì)穩(wěn)定的生物相容性納米材料是藥物載體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵課題。
[0004] 磷酰膽堿(phosphorylcholine，PC)是組成細(xì)胞膜基本單元卵磷脂的親水端基，是 細(xì)胞外層膜中的外層官能團(tuán)，同時(shí)帶有正、負(fù)異種電荷，具有較強(qiáng)的結(jié)合水的能力和親水性 能，這種結(jié)構(gòu)和組成的表面與生理環(huán)境相互作用不僅不會吸附和沉積蛋白質(zhì)，也不會引發(fā) 血小板激活、導(dǎo)致凝血等不良反應(yīng)，具有良好生物相容性。近幾年來的研究表明，采用磷酰 膽堿基團(tuán)及其聚合物在材料表面構(gòu)建具有仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)，可以顯著改善材料的血液相 容性。
[0005] 近年來，采用接枝磷酰膽堿小分子的途徑(Carbohydrate Polymers2007，70:82_ 88;Biomacromolecules 2007,8:3169-3176;Biomacromolecules2006，7:3151-3156; Journal of Applied Polymer Science 2003，88:489-493;Polymer International 2003,52:81-85；Journal of biomaterials science，Polymer edition 2002,13:501-510;Colloids and Surfaces B:Biointerfaces2009,71:268-274)改性殼聚糖，使得殼聚 糖的血液相容性顯著提高。但是，這些方式往往在材料表面的磷酰膽堿基團(tuán)的密度不高，限 制了其在生物醫(yī)用材料改性領(lǐng)域的應(yīng)用和血液相容性的進(jìn)一步提高。
[0006] 為此，將含有磷酰膽堿基團(tuán)的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿二元共聚 物(PMA)聚陰離子，與殼聚糖(聚陽離子)進(jìn)行層層靜電自組裝，獲得了具有仿細(xì)胞外層膜結(jié) 構(gòu)的涂層表面(Colloids and Surfaces B:Biointerfaces 2011,85:48-55)。蛋白質(zhì)吸附 和血小板黏附的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改性后表面的血液相容性有了顯著提高。鑒于這種改性方 法的種種優(yōu)勢，必將為提升生物醫(yī)用材料的血液相容性提供技術(shù)支撐。然而，以物理吸附方 式結(jié)合在移植器件表面的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)聚合物涂層，在體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中難免發(fā)生溶 解、脫落。為此，Lewis和徐建平等（Biomaterials 2001,22:99-111 ;Biomaterials 2004， 25: 3099-3108 ;European Polymer Journal 2004,40:291-298)分別對含有三甲氧基硅基 團(tuán)和磷酰膽堿基團(tuán)的聚合物涂層進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，涂層中聚合物分子鏈上三甲氧基 硅基團(tuán)遇水會發(fā)生水解、交聯(lián)，也可與基材表面的活性基團(tuán)形成共價(jià)鍵，從而使磷酰膽堿類 聚合物涂層的穩(wěn)定性得到顯著提高。由此可見，聚合物之間的交聯(lián)及其與基材表面官能團(tuán) 的反應(yīng)，是提高磷酰膽堿類聚合物涂層穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。
[0007] 然而，該聚合物在合成過程中可交聯(lián)基團(tuán)易水解、交聯(lián)，使得其合成過程條件過于 苛刻、難以保存，致使其應(yīng)用范圍受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種室溫下一 步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法。該方法在室溫條件下將含有磷酰膽堿聚合物和乙 二胺的混合溶液涂覆在殼聚糖膜表面，晾干后即可制備得到具有仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的殼聚 糖膜，方法簡單，條件溫和，通過一步涂覆方法改善后的殼聚糖膜對血小板的黏附明顯降 低，生物相容性顯著提高。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種室溫下一步涂覆改善殼聚 糖膜血液相容性的方法，其特征在于，該方法為:在室溫條件下，將含有環(huán)氧基的磷酰膽堿 聚合物溶解于極性溶劑中，得到聚合物溶液，然后向所述聚合物溶液中加入乙二胺，混合均 勻，得到混合溶液，再將所述混合溶液涂覆在殼聚糖膜表面，晾干后得到表面具有仿細(xì)胞外 層膜結(jié)構(gòu)的殼聚糖膜。
[0010] 上述的一種室溫下一步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 含有環(huán)氧基的磷酰膽堿聚合物的制備方法為:在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，將2-甲基丙烯酰氧乙基 磷酰膽堿單體和甲基丙烯酸縮水甘油酯單體在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得到 含有環(huán)氧基的磷酰膽堿聚合物。
[0011] 上述的一種室溫下一步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 自由基聚合反應(yīng)的反應(yīng)溶劑為乙醇與四氫呋喃的混合溶劑，反應(yīng)溫度為65°C~75°C，反應(yīng) 時(shí)間為20h~24h。
[0012] 上述的一種室溫下一步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 乙醇與四氫呋喃的體積比為(3~5) :1。
[0013] 上述的一種室溫下一步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿單體的物質(zhì)的量為甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿單體和甲基 丙烯酸縮水甘油酯單體物質(zhì)的量之和的40 %~90 %。
[0014] 上述的一種室溫下一步涂覆改善殼聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 引發(fā)劑為