一种室温下一步涂覆改善壳聚糖膜血液相容性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料表面科学和生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种室温下 一步涂覆改善壳聚糖膜血液相容性的方法。
【背景技术】
[0002] 壳聚糖具有可降解性、抗菌性、无毒、无刺激、pH响应性等优点（Carbohydrate Polymers，2010,79(3) :724-730)，已经被广泛应用于生物医学等领域。越来越多的研究表 明：壳聚糖及其衍生物材料可以用于血液净化。壳聚糖分子上的氨基有助于对血液中多种 毒素的吸附，可以用于血液灌流材料（高等学校化学学报2002，23 : 75-77 ; Journal of Microencapsulation 1993，10:475-486)。壳聚糖膜具有高的透析率，选择性和强度，可以 用作血液透析材料（Journal of Applied Polymer Sciencel992,46:255-261;263-269)。 虽然壳聚糖及其衍生物作为血液净化材料具有许多优点，但是也存在着蛋白质吸附，血小 板黏附，最终导致凝血，形成血栓等问题，所以提高壳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，壳聚糖是天然聚阳离子，可以和聚阴离子通过静电相互作用，使二者分子链 相互缠绕，最终形成纳米级聚集体(Carbohydrate Polymers，2005,62(2): 142-158)。在基 因治疗领域，壳聚糖作为聚阳离子，与带负电荷的DNA通过静电相互作用，在负载药物的同 时，形成表面带正电荷的纳米颗粒。该纳米颗粒通过减缓DNA降解、失活，黏附细胞膜提高胞 吞作用，凭借质子海绵效应逃离内涵体，从而达到提高转染率的目的(Biomacromolecules， 2009,10(9): 2436-2445)。因此，这类壳聚糖复合聚电解质纳米颗粒已经成为纳米载药体系 在基因治疗方面研究的重点之一。然而，聚阳离子与DNA形成的聚电解质复合物表面带有部 分的正电荷，在体内循环中易吸附蛋白，继而引发血小板、细胞黏附，导致形成血栓和免疫 反应(Biomaterials，2009，30(34): 6655-6664)，易被单核巨噬细胞吞噬，从而降低药效。因 此设计稳定的生物相容性纳米材料是药物载体设计的关键课题。
[0004] 磷酰胆碱(phosphorylcholine，PC)是组成细胞膜基本单元卵磷脂的亲水端基，是 细胞外层膜中的外层官能团，同时带有正、负异种电荷，具有较强的结合水的能力和亲水性 能，这种结构和组成的表面与生理环境相互作用不仅不会吸附和沉积蛋白质，也不会引发 血小板激活、导致凝血等不良反应，具有良好生物相容性。近几年来的研究表明，采用磷酰 胆碱基团及其聚合物在材料表面构建具有仿细胞外层膜结构，可以显著改善材料的血液相 容性。
[0005] 近年来，采用接枝磷酰胆碱小分子的途径(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)改性壳聚糖，使得壳聚 糖的血液相容性显著提高。但是，这些方式往往在材料表面的磷酰胆碱基团的密度不高，限 制了其在生物医用材料改性领域的应用和血液相容性的进一步提高。
[0006] 为此，将含有磷酰胆碱基团的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱二元共聚 物(PMA)聚阴离子，与壳聚糖(聚阳离子)进行层层静电自组装，获得了具有仿细胞外层膜结 构的涂层表面(Colloids and Surfaces B:Biointerfaces 2011,85:48-55)。蛋白质吸附 和血小板黏附的实验结果表明：改性后表面的血液相容性有了显著提高。鉴于这种改性方 法的种种优势，必将为提升生物医用材料的血液相容性提供技术支撑。然而，以物理吸附方 式结合在移植器件表面的仿细胞外层膜结构聚合物涂层，在体内复杂环境中难免发生溶 解、脱落。为此，Lewis和徐建平等（Biomaterials 2001,22:99-111 ;Biomaterials 2004， 25: 3099-3108 ;European Polymer Journal 2004,40:291-298)分别对含有三甲氧基硅基 团和磷酰胆碱基团的聚合物涂层进行了研究。结果表明，涂层中聚合物分子链上三甲氧基 硅基团遇水会发生水解、交联，也可与基材表面的活性基团形成共价键，从而使磷酰胆碱类 聚合物涂层的稳定性得到显著提高。由此可见，聚合物之间的交联及其与基材表面官能团 的反应，是提高磷酰胆碱类聚合物涂层稳定性的关键因素。
[0007] 然而，该聚合物在合成过程中可交联基团易水解、交联，使得其合成过程条件过于 苛刻、难以保存，致使其应用范围受限。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种室温下一 步涂覆改善壳聚糖膜血液相容性的方法。该方法在室温条件下将含有磷酰胆碱聚合物和乙 二胺的混合溶液涂覆在壳聚糖膜表面，晾干后即可制备得到具有仿细胞外层膜结构的壳聚 糖膜，方法简单，条件温和，通过一步涂覆方法改善后的壳聚糖膜对血小板的黏附明显降 低，生物相容性显著提高。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种室温下一步涂覆改善壳聚 糖膜血液相容性的方法，其特征在于，该方法为:在室温条件下，将含有环氧基的磷酰胆碱 聚合物溶解于极性溶剂中，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 匀，得到混合溶液，再将所述混合溶液涂覆在壳聚糖膜表面，晾干后得到表面具有仿细胞外 层膜结构的壳聚糖膜。
[0010] 上述的一种室温下一步涂覆改善壳聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 含有环氧基的磷酰胆碱聚合物的制备方法为:在氮气保护条件下，将2-甲基丙烯酰氧乙基 磷酰胆碱单体和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体在引发剂的作用下进行自由基聚合反应，得到 含有环氧基的磷酰胆碱聚合物。
[0011] 上述的一种室温下一步涂覆改善壳聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 自由基聚合反应的反应溶剂为乙醇与四氢呋喃的混合溶剂，反应温度为65°C~75°C，反应 时间为20h~24h。
[0012] 上述的一种室温下一步涂覆改善壳聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 乙醇与四氢呋喃的体积比为(3~5) :1。
[0013] 上述的一种室温下一步涂覆改善壳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胆碱单体的物质的量为甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体和甲基 丙烯酸缩水甘油酯单体物质的量之和的40 %~90 %。
[0014] 上述的一种室温下一步涂覆改善壳聚糖膜血液相容性的方法，其特征在于，所述 引发剂为