一種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明屬于聚合物領域，具體涉及一種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜及其制備方法和應用。所述聚合物共混薄膜是由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯按照質量比為6：4～7：3的比例共混旋涂制備而成。所述聚合物共混薄膜的厚度為45～55nm。本發明所述聚合物共混薄膜在溶液中不會出現去潤濕現象，具有優異的穩定性；同時還具有超強的抑制蛋白質吸附性能；本發明所述制備方法簡單，可操作性強，可適用于大量生產；用該聚合物共混薄膜修飾(包括包覆)醫用體內植入材料，在醫用體內植入材料表面形成抗蛋白質吸附層，可以有效地避免由蛋白質非特異性吸附誘發的體內異物反應。
【專利說明】
一種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發明屬于聚合物領域，具體涉及一種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜及其制 備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 蛋白質是生物體內重要的大分子，具有免疫、運載、識別、催化等極其豐富的生物 功能。但蛋白質一旦接觸到生物材料表面，就容易發生吸附現象污染材料。在醫用植入材料 表面，蛋白質的非特異性吸附會誘發體內異物反應，導致細胞和血液蛋白的吸附，進一步誘 導凝血現象形成血栓，甚至造成細菌繁殖和感染等嚴重后果。與人們生活密切相關的生物 技術設計的一個共性就是如何減少蛋白質在材料表面的吸附。因此，研究穩定且具有抗蛋 白質吸附性能的材料已成為國內外研究的熱點。
[0003] 目前，最常用的抗蛋白質吸附材料有:高分子材料聚乙二醇(PEG)、聚氨酯(PU)、聚 乙烯醇(PVA)等。盡管這些材料在一定程度上具有抗蛋白質吸附的性能，但是仍然會有一部 分非特異性吸附蛋白質。聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)是最近研究具有超強抗蛋白質吸附的 聚合物，盡管聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)有十分優異的抗蛋白質吸附性能，但是其低于常 溫的玻璃化轉變溫度，使得PBMA薄膜在常溫溶液中易出現去潤濕現象，破壞薄膜的完整性。 因此，設法提高聚甲基丙烯酸甲酯(PBMA)薄膜的穩定性是非常重要的。
[0004] 聚苯乙烯(PS)是常用的熱塑性塑料，玻璃化轉變溫度在100°C左右，在水中有良好 的穩定性能，但是目前的研究數據表明PS薄膜表面極易吸附蛋白質分子。聚異戊二烯(PI) 是玻璃化轉變溫度比常溫低的聚合物，有研究學者將玻璃化轉變溫度在100 °C左右的聚苯 乙烯和玻璃化轉變溫度低于常溫的聚異戊二烯(PS/PI)共混，結果發現:共混薄膜發生相分 離，在水中不穩定且易出現去潤濕現象，且蛋白質傾向于吸附在PS區域。因此，通過兩種聚 合物的共混并沒有解決玻璃化轉變溫度較低的聚合物容易出現"不穩定及去潤濕現象"的 問題。
【發明內容】
[0005] 本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄 膜及其制備方法和應用。
[0006] 為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：
[0007] -種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜，由聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸正丁酯 (PBMA)共混旋涂制備而成。
[0008] 上述方案中，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯的質量比為6:4~7:3。
[0009] 上述方案中，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯的相對分子量比值為300:337。 [0010]上述方案中，所述聚苯乙烯的相對分子量為300000,所述聚甲基丙烯酸正丁酯的 相對分子量為337000。
[0011 ]上述方案中，所述聚合物共混薄膜的厚度為45~55nm。
[0012] 上述抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜的制備方法，包括如下步驟：
[0013] (1)將聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸正丁酯充分溶解到溶劑中，形成澄清溶液；
[0014] (2)采用動態旋涂法，將澄清溶液滴加于旋涂儀中，旋涂制備得到聚合物共混薄 膜。
[0015] 上述方案中，所述溶劑為甲苯。
[0016] 上述方案中，所述旋涂儀的轉速為3000r/s，旋涂的時間為40s。
[0017] 上述抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜在醫用體內植入材料表面修飾中的應用。
[0018] 本發明所述聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)是一種具有超強抗蛋白質吸附的聚合物， 但其玻璃化轉變溫度較低，在常溫溶液中易出現去潤濕現象從而不穩定;聚苯乙烯(PS)是 一種極易吸附蛋白質分子的聚合物，但其具有較高的玻璃化轉變溫度，在溶液中可以穩定 存在。將聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)和聚苯乙烯(PS)復配、共混旋涂形成聚合物共混薄膜， 所述聚合物共混薄膜的相分離結構示意圖如圖2所示，其外層為薄薄的一層PBMA，內層由 PBMA和PS嚙合而成，由于玻璃轉化溫度較高的PBMA的分子鏈較長，在溶液中分子鏈段容易 移動，出現去潤濕現象從而不穩定，PS的分子鏈較短不容易發生移動，當PBMA被PS以嚙合的 方式固定后，可以有效改善TOMA的去潤濕現象，提高在常溫溶液中的穩定性；同時，PBMA和 PS均為疏水性聚合物，在親水溶液環境下，兩者的共混就更為穩定。此外，聚苯乙烯(PS)是 一種極易吸附蛋白質分子的聚合物，當PS與PBMA共混時，只有形成特定的結構，才能實現聚 合物共混薄膜在溶液中既不會出現去潤濕現象，具有優異的穩定性，又具有超強的抑制蛋 白質吸附性能。
[0019] 本發明的有益效果：（1)本發明所述聚合物共混薄膜在溶液中不會出現去潤濕現 象，具有優異的穩定性；同時還具有超強的抑制蛋白質吸附性能；（2)本發明所述聚合物共 混薄膜是由兩種聚合物復配、共混旋涂而成，制備方法簡單，可操作性強，可適用于大量生 產。（3)本發明所述聚合物共混薄膜厚度可控，用該聚合物共混薄膜修飾(包括包覆)醫用體 內植入材料，在醫用體內植入材料表面形成抗蛋白質吸附層，可以有效地避免由蛋白質非 特異性吸附誘發的體內異物反應。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明所述聚合物共混薄膜在吸附蛋白質前的原子力顯微鏡圖，其中（a)為 吸附蛋白前，（b)為吸附蛋白后。
[0021] 圖2為本發明所述PBMA薄膜在吸附蛋白質后的原子力顯微鏡圖，其中（a)為吸附蛋 白前，（b)為吸附蛋白后。
[0022] 圖3為本發明所述聚合物共混薄膜垂直相分離示意圖，其中1為PBMA層，2為PS，3為 PBMA。
【具體實施方式】
[0023] 為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的 內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0024] 實施例1
[0025] -種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜，由以下方法制備：
[0026] (1)溶液的配制:稱取聚苯乙烯(PS)5.4mg，聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)3.6mg，
[0027] 加入lOOOul甲苯充分混合得到澄清溶液，所述聚苯乙烯的相對分子量為300000， 所述聚甲基丙烯酸正丁酯的相對分子量為337000;
[0028] (2)薄膜的制備:設置旋涂儀的轉速為3000r/s，旋涂時間為40s;采用動態旋涂的 方法，滴加適量的溶液于旋轉中的旋涂儀中，40后制成聚合物共混薄膜。
[0029]本實施例所述聚合物共混薄膜的PS/PBMA質量比為6:4,聚合物共混薄膜的厚度為 52nm，以PBMA薄膜為對比例，將本實施例所獲得的聚合物共混薄膜與對照組PBMA薄膜一同 進行蛋白質吸附實驗測試，兩種薄膜在溶液中浸泡lh后，采用原子力顯微鏡測試薄膜的形 貌，測試的結果如圖1、圖2所示，其中圖1(a)為本實施例所獲得的聚合物共混薄膜吸附蛋白 質前的形貌圖，圖1(b)為本實施例所獲得的聚合物共混薄膜吸附蛋白質后的形貌圖，比較 圖1(a)和圖1(b)可以看出，蛋白吸附前后聚合物共混薄膜表面一致，表明基本沒有蛋白質 吸附在薄膜表面。圖2 (a)為PBMA薄膜吸附蛋白質前的形貌圖，圖2 (b)為PBMA薄膜吸附蛋白 質后的形貌圖，從圖2(a)和圖2(b)的比對可以看出，PBMA薄膜在溶液中浸泡lh后，出現了去 潤濕現象，AFM圖片大小為5um X 5um。說明PBMA薄膜在溶液中不穩定。
[0030] 實施例2
[0031 ] -種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜，由以下方法制備：
[0032] (1)溶液的配制：稱取聚苯乙烯(PS)5.6mg，聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)2.4mg，加 入600ul甲苯充分混合得到澄清溶液，所述聚苯乙烯的相對分子量為300000，所述聚甲基丙 烯酸正丁酯的相對分子量為337000;
[0033] (2)薄膜的制備:設置旋涂儀的轉速為3000r/s，旋涂時間為40s;采用動態旋涂的 方法，滴加適量的溶液于旋轉中的旋涂儀中，40后制成聚合物共混薄膜，聚合物共混薄膜的 厚度為48nm〇
[0034] 本實施例薄膜PS/PBMA質量比為7:3，對所獲得的聚合物共混薄膜做蛋白質吸附實 驗測試，原子力顯微鏡測得的結果顯示:吸附蛋白質前后聚合物共混薄膜的表面一致，表明 基本沒有蛋白質吸附在薄膜表面。
[0035] 本發明還對實施例1、實施例2制備得到的聚合物共混薄膜進行了蛋白質吸附前后 水接觸角變化試驗，試驗結果見下表1，從表1的結果可以看出：蛋白質吸附前后的水接觸角 基本沒有變化，說明幾乎沒有蛋白質吸附。
[0036] 表1 PS/PBMA聚合物共混薄膜吸附蛋白質前后水接觸角變化
[0039]注釋:若薄膜吸附了蛋白質，薄膜表面的水接觸角在60-80°之間 [0040]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的實例，而并非對實施方式的限制。對 于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變 動仍處于本發明創造的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜，其特征在于，由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸 正丁酯共混旋涂制備而成。2. 根據權利要求1所述的聚合物共混薄膜，其特征在于，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸 正丁酯的質量比為6:4~7:3。3. 根據權利要求1所述的聚合物共混薄膜，其特征在于，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸 正丁酯的相對分子量比為300:337。4. 根據權利要求1所述的聚合物共混薄膜，其特征在于，所述聚苯乙烯的相對分子量為 300000，所述聚甲基丙烯酸正丁酯的相對分子量為337000。5. 根據權利要求1所述的聚合物共混薄膜，其特征在于，所述聚合物共混薄膜的厚度為 45~55nm〇6. 權利要求1~5任一所述抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜的制備方法，其特征在于， 包括如下步驟： (1) 將聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸正丁酯充分溶解到溶劑中，形成澄清溶液； (2) 采用動態旋涂法，將澄清溶液滴加于旋涂儀中，旋涂制備得到聚合物共混薄膜。7. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為甲苯。8. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述旋涂儀的轉速為3000r/s，旋涂的 時間為40s。9. 權利要求1~5任一所述抑制蛋白質吸附的聚合物共混薄膜在醫用體內植入材料表面 修飾中的應用。
【文檔編號】C08L33/10GK105820455SQ201610264183
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】王濤, 郭娟, 劉丹
【申請人】武漢理工大學