CN102000359A - 一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)聚合物的方法。通过自组装单分子层方法在钛基材料表面与MPC聚合物制备一层与两者分别形成化学键合的中间桥连基团——有机磷酸或磷酸单酯；再通过表面引发的原子转移自由基聚合方法，在钛基材料表面接枝MPC聚合物。该方法制备的仿生功能化的钛基材料，其表面MPC聚合物与钛基材料之间结合力强，并具有良好的组织相容性和血液相容性，且其工艺简单，实现容易。
Description
技术领域
本发明涉及在钛基材料表面进行仿生改性的方法，尤其涉及一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法。
背景技术
医用不锈钢、钛、钽、镍钛合金或钴基合金等金属材料已广泛地应用于临床治疗中。当金属材料制成的植入体植入人体内时，与血液接触会产生凝血现象，影响血液的流动性，凝血现象的存在严重影响患者的健康，甚至危及生命。提高金属材料表面的抗凝血性能是解决这一问题的关键技术。
钛基材料是一种重要的医用金属材料，其表面的化学组成、临界表面张力、界面能、亲/疏水性、电荷、形貌等都可以影响其血液相容性，从而决定其凝血作用。因此，可通过钛基材料表面进行修饰，改善材料的表面组成、结构和性质等，以改变钛基材料的抗凝血性能。现有的表面修饰方法有无机薄膜涂层方法、静电自组装固定抗凝生物大分子法和硅烷偶联剂法固定抗凝生物大分子三种。
无机薄膜涂层方法是将具有较好抗凝血性能的类金刚石、SiC以及Ti-O等无机薄膜沉积于钛基材料表面。但由于无机薄膜的柔韧性较差，难于抵御在钛基材料植入过程中的各种物理作用而带来的形变，使沉积于钛基材料表面的无机薄膜脱落，从而使植入的钛基材料的表面抗凝血性能不理想，不能完全满足临床上对植入材料的要求。
采用硅烷偶联剂固定生物大分子是通过硅烷偶联剂与材料表面键合，其结合力较弱。并且偶联剂的加入也会影响有抗凝作用的生物分子的活性，进而影响抗凝血效果。
静电自组装方法在表面固定抗凝生物大分子是通过材料表面与生物大分子之间以静电方式形成组装，静电组装的结合力同样较弱。其表面抗凝生物大分子易于脱落，表面抗凝血性能差。
磷酸胆碱(phosphorylcholine，PC)是人类细胞膜外层的主要脂质组成部分，具有电中性、高亲水性、无毒和在生理pH值下稳定的特性。2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine，MPC)是一种含磷酸胆碱的有机单体，其聚合物表面不仅能抑制纤维蛋白原的吸附，降低血小板活性，减少血栓形成，而且不激活内源细胞，无明显炎症反应，具有良好的生物相容性。现有技术采用简单的物理涂覆方法在钛基材料表面吸附MPC聚合物，两者的结合力差，并且由于磷酸胆碱聚合物具有一定的水溶性，在血流环境下会产生流失，难以达到预期的抗凝血效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，该方法能使2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物与钛基材料表面结合力强，表面修饰后的钛基材料植入后有很好的组织相容性和血液相容性；该方法工艺简单，实现容易。
本发明实现其发明目的，所采用的技术解决方案为：一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
A、浸泡和加热将钛基材料在温度为10～100℃、浓度为0.5～30mmol/L的有机膦酸溶液或磷酸单酯溶液中浸泡1～24小时；将浸泡后的钛基材料在80～150℃条件下，加热5～30小时；
B、重复A步操作3～8次，在钛基材料表面得到有机膦酸或磷酸单酯的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，放入浓度为0.1～1.0mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于0～80℃条件下反应5～36小时，得到溴异丁酰化的钛基材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另称取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至10～-20℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为50～500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5～3∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于0～80℃条件下反应10～48小时，即得。
本发明的机理是：
通过A、B步的单分子自组装技术，使有机磷酸或磷酸单酯以P-O-Ti键的方式牢固的结合在钛基材料表面上，从而在钛基材料和MPC聚合物之间构建一有机膦酸或磷酸单酯的桥连基团；再在C步中，通过酰化反应，有机膦酸或磷酸单酯末端的桥连基团与溴异丁酰溴作用，形成牢固的化学键合；在D步中，用2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)作为引发剂、CuBr为催化剂，通过表面引发的原子转移自由基聚合的方法，在溴异丁酰溴基部位接枝上MPC聚合物，从而达到在钛基材料表面通过化学键的方式牢固地接枝MPC聚合物的目的，实现在钛基材料表面的仿生功能化改性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、在加热条件下，有机膦酸或磷酸单酯在钛基材料表面的自组装单层通过化学键的方式形成，结合牢固。自组装单层与溴异丁酰溴也通过化学键结合，溴异丁酰溴基团再与MPC聚合物进行共价键结合，相对于静电自组装结合及硅烷偶联结合，其结合力大大提高。从而使得钛基材料表面与MPC聚合物之间结合力强，不易脱落，具有长期的抗凝血性能。
二、钛基材料表面接枝MPC聚合物的过程中，所采用的接枝方法不改变MPC聚合物的结构，不影响MPC聚合物的生物活性功能，故其抗凝血性能优异。
三、在改性过程中所采用的改性物质有机磷酸或磷酸单酯和MPC聚合物已经被大量实验证明具有良好的组织相容性、血液相容性，使得利用本发明改性后的钛基材料具有很好生物安全性、生物相容性。
四、本发明中所有的操作工艺简单，无须特殊的昂贵设备，容易实现，对材料或植入器械的体型结构没有限制，可实现工业上具有复杂体型结构的各种生物医用装置表面的MPC聚合物的接枝。
上述的钛基材料为纯钛、钛合金以及表面有Ti薄膜的金属材料，在所述A步的浸泡和加热以前，先对钛基材料进行预处理，预处理的具体作法是：将切好的钛基材料经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后：
将钛基材料置于5.0mol/L的NaOH溶液中，在50-70℃条件下加热5-8小时；再置于去离子水中，于80-90℃条件下保温12h，取出；再依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗，于60℃条件下干燥；
或者将钛基材料在160℃条件下加热10小时。
钛基材料表面经清洗，去除表面杂质，或进一步通过NaOH处理后，表面羟基数量明显增加，更有利于有机磷酸或磷酸单酯在钛基材料表面以P-O-Ti键组装和结合。
下面结合附图和实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
附图说明
图1为用实施例1方法在纯钛材料表面接枝了2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的材料表面血小板粘附的扫描电镜图。
图2为未用本发明方法处理的纯钛材料表面血小板粘附的扫描电镜图。
图3为用实施例1方法在纯钛材料表面接枝了2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的材料植入体内8周后的扫描电镜图。
图4为纯钛材料植入体内8周后的扫描电镜图。
图5为用实施例3方法在纯钛材料表面接枝了2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的材料表面血小板粘附的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
先对钛基材料进行预处理，预处理的具体作法是：将钛基材料-纯钛，经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后用将钛基材料置于5.0mol/L的NaOH溶液中，在60℃条件下加热6小时；再置于去离子水中，于80℃条件下保温12h，取出；再依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗，于60℃条件下干燥后；再进行以下的操作：
A、浸泡和加热在氮气保护下，将纯钛材料在温度为25℃、浓度为10mmol/L的11-羟基十一烷基膦酸(HUPA)的无水四氢呋喃溶液中浸泡12小时；将浸泡后的钛基材料在120℃条件下，加热10小时；
本例的有机膦酸溶液为11-羟基十一烷基膦酸(HUPA)的无水四氢呋喃溶液。
B、重复A步操作4次，在钛基材料表面得到有机膦酸(即11-羟基十一烷基膦酸)的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，在氩气保护下，放入浓度为0.5mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于0℃条件下反应12小时，得到溴异丁酰化的纯钛材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至0℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于25℃条件下反应36小时，即得。
表1是用实施例1方法制备的MPC仿生改性的纯钛和未进行任何处理的纯钛表面与贫血小板血浆接触15分钟后的活化部分凝血活酶时间(APTT)。
表1接枝MPC聚合物的纯钛与纯钛表面的APTT
表1说明利用本发明方法接枝了2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的纯钛较之未接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的纯钛，其部分凝血活酶时间显著延长，说明其表面抗凝血性能好。
血小板在材料表面的聚集与激活，通常被认为是凝血过程发生的重要环节。聚集与激活程度越高，越容易引发凝血。血小板粘附实验证明本例接枝了MPC聚合物的纯钛表面具有优良的抗凝血功能。
图1为用本例方法接枝了MPC聚合物的纯钛材料表面血小板粘附的扫描电镜图。图2为未接枝MPC聚合物的空白纯钛材料表面血小板粘附的扫描电镜图。图1及图2显示，用本例方法接枝了MPC聚合物的纯钛材料较之空白纯钛材料，其粘附的血小板数量明显减少，粘附的血小板形态完整，只有很少量的血小板产生了聚集和激活，表明接枝了MPC聚合物的纯钛表面具有优良的抗凝血性能。
图3为用本例方法接枝了MPC聚合物的纯钛材料表面扫描电镜图。图4为未接枝MPC聚合物的空白纯钛材料体内植入8周后的表面扫描电镜图。图3及图4显示，用本例方法接枝了MPC聚合物的纯钛材料较之空白纯钛材料，其表面光滑，铺满了内皮细胞，形成了类似正常血管内膜的组织；而纯钛表面出现了增生和血栓。表明接枝了MPC聚合物的纯钛表面具有优良的抗凝血性能和组织相容性。
实施例2
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
A、浸泡和加热将钛基材料-Ti02材料在温度为25℃、浓度为10mmol/L的11-羟基十一烷基膦酸(HUPA)的无水四氢呋喃溶液中浸泡12小时；将浸泡后的钛基材料在120℃条件下，加热10小时；
B、重复A步操作4次，在钛基材料表面得到有机膦酸(11-羟基十一烷基膦酸)的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，于氩气保护下，放入浓度为0.5mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于0℃条件下反应12小时，得到溴异丁酰化的TiO2材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至0℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于25℃条件下反应36小时，即得。
实施例3
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
先对钛基材料进行预处理，预处理的具体作法是：将钛基材料-纯钛，经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后在160℃条件下加热10小时。再进行以下的操作：
A、浸泡和加热将纯钛材料在温度为25℃、浓度为10mmol/L的有机膦酸-11-羟基十一烷基膦酸(HUPA)的无水四氢呋喃溶液中浸泡12小时；将浸泡后的钛基材料在120℃条件下，加热10小时；
B、重复A步操作4次，在钛基材料表面得到有机膦酸(11-羟基十一烷基膦酸)的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，于氩气保护下，放入浓度为0.5mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴，于室温条件下反应12小时，得到溴异丁酰化的纯钛材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至0℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于25℃条件下反应36小时，即得MPC聚合物仿生改性的空气氧化后的纯钛样品。
图5为用本例方法接枝了MPC聚合物的空气氧化后的纯钛表面血小板粘附的扫描电镜图。图5与未以本发明方法处理的空白纯钛材料表面血小板粘附的情形的图2相比，用本例方法接枝了MPC聚合物的纯钛表面，其粘附的血小板数量明显减少，粘附的血小板形态完整，没有聚集和激活，表明接枝了MPC聚合物的空气氧化处理过的纯钛表面具有优良的抗凝血性能。
实施例4
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
A、浸泡和加热将钛基材料-表面有TiO2薄膜的金属材料，在温度为50℃、浓度为15mmol/L的6-羟基己基单磷酸酯的无水四氢呋喃溶液中浸泡1小时；将浸泡后的钛基材料在100℃条件下，加热15小时；
B、重复A步操作6次，在钛基材料表面得到磷酸单酯的单分子自组装层；
本例的磷酸单酯为6-羟基己基单磷酸酯。
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，放入浓度为0.5mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于40℃条件下反应15小时，得到溴异丁酰化的钛基材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另称取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至-10℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为250∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为2∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于40℃条件下反应30小时，即得。
实施例5
先对钛基材料-钛合金片，进行预处理，预处理的具体作法是：将切好的钛基材料经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后用将钛基材料置于5.0mol/L的NaOH溶液中，在50℃条件下加热5小时；再置于去离子水中，于90℃条件下保温10h，取出；再依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗，于50℃条件下干燥。再进行以下的操作：
A、浸泡和加热将钛基材料在温度为10℃、浓度为0.5mmol/L的有机膦酸——11-羟基十一烷基膦酸(HUPA)的无水四氢呋喃溶液中浸泡24小时；将浸泡后的钛基材料在80℃条件下，加热5小时；
B、重复A步操作3次，在钛基材料表面得到有机膦酸的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，放入浓度为0.1mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于0℃条件下反应5小时，得到溴异丁酰化的钛基材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另称取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至10℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为50∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于0℃条件下反应10小时，即得。
实施例6
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
先对钛基材料——表面有Ti薄膜的金属材料，进行预处理，预处理的具体作法是：将切好的钛基材料经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后用将钛基材料置于5.0mol/L的NaOH溶液中，在70℃条件下加热8小时；再置于去离子水中，于85℃条件下保温12h，取出；再依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗，于55℃条件下干燥。
A、浸泡和加热将钛基材料在温度为100℃、浓度为30mmol/L的10-羟基癸基磷酸单酯的无水四氢呋喃溶液中浸泡24小时；将浸泡后的钛基材料在150℃条件下，加热30小时；
本例的磷酸单酯为10-羟基癸基磷酸单酯。
B、重复A步操作8次，在钛基材料表面得到有机膦酸的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，放入浓度为1.0mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于80℃条件下反应36小时，得到溴异丁酰化的钛基材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另称取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至-20℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为3∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于80℃条件下反应48小时，即得。
实施例7
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
A、浸泡和加热将钛基材料-表面有TiO2薄膜的金属材料，在温度为50℃、浓度为15mmol/L的6-羟基己基膦酸的无水四氢呋喃溶液中浸泡15小时；将浸泡后的钛基材料在100℃条件下，加热20小时；
本例的有机膦酸为6-羟基己基膦酸。
B、重复A步操作3次，在钛基材料表面得到有机膦酸的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，放入浓度为0.5mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于40℃条件下反应20小时，得到溴异丁酰化的钛基材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另称取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至-10℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为250∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为2∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于40℃条件下反应20小时，即得。
实施例8
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
先对钛基材料进行预处理，预处理的具体作法是：将钛基材料-钛合金，经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后在150℃条件下加热12小时。再进行以下的操作：
A、浸泡和加热将钛合金材料在温度为25℃、浓度为10mmol/L的有机膦酸-11-羟基十一烷基膦酸(HUPA)的无水四氢呋喃溶液中浸泡12小时；将浸泡后的钛基材料在120℃条件下，加热10小时；
B、重复A步操作3次，在钛基材料表面得到有机膦酸(11-羟基十一烷基膦酸)的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，于氩气保护下，放入浓度为0.5mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴，于室温条件下反应12小时，得到溴异丁酰化的材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至-10℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于25℃条件下反应36小时，即得MPC聚合物仿生改性的空气氧化后的钛合金。
实施例9
一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
先对钛基材料进行预处理，预处理的具体作法是：将钛基材料-表面有Ti薄膜的金属材料，经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后在155℃条件下加热11小时。再进行以下的操作：
A、浸泡和加热将表面有Ti薄膜的金属材料在温度为25℃、浓度为10mmol/L的有机膦酸-11-羟基十一烷基膦酸(HUPA)的无水四氢呋喃溶液中浸泡12小时；将浸泡后的钛基材料在120℃条件下，加热10小时；
B、重复A步操作6次，在钛基材料表面得到有机膦酸(11-羟基十一烷基膦酸)的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，于氩气保护下，放入浓度为0.5mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴，于室温条件下反应12小时，得到溴异丁酰化的材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至-10℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于25℃条件下反应36小时，即得MPC聚合物仿生改性的空气氧化后的表面有Ti2薄膜的金属材料。
本发明中作为引发剂的2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(OEGBr)和作为催化剂的CuBr的用量以能够发生引发、催化作用为准。
本发明中所使用的有机膦酸或磷酸单酯除可为以上实施例所选用的有机膦酸或磷酸单酯外，还可选用现有的任何一种有机膦酸或磷酸单酯，因为任何一种有机膦酸或磷酸单酯均可以提供羟基基团与含有羟基功能基团的钛基材料表面形成化学结合。
本发明中的钛基材料为纯钛、钛合金以及表面有Ti或TiO2薄膜的金属材料。
Claims (2)
1.一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其步骤为：
A、浸泡和加热将钛基材料在温度为10～100℃、浓度为0.5～30mmol/L的有机膦酸溶液或磷酸单酯溶液中浸泡1～24小时；将浸泡后的钛基材料在80～150℃条件下，加热5～30小时；
B、重复A步操作3～8次，在钛基材料表面得到有机膦酸或磷酸单酯的单分子自组装层；
C、钛基材料表面的溴异丁酰化将B步得到的钛基材料，放入浓度为0.1～1.0mg/ml溴异丁酰溴的无水四氢呋喃溶液中，再加入摩尔量为溴异丁酰溴1.2倍的三乙胺，于0～80℃条件下反应5～36小时，得到溴异丁酰化的钛基材料；
D、钛基材料表面接枝磷酸胆碱聚合物另称取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、溴化亚铜(CuBr)、二联吡啶于氩气保护的烧瓶中，再用注射器加入甲醇，搅拌均匀后，冷至10～-20℃，再用注射器加入2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯(0EGBr)；其中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-溴-2-甲基丙酸甲基聚乙二醇酯的摩尔比为50～500∶1；CuBr、二联吡啶的摩尔比为0.5～3∶1；搅拌均匀后，立即用注射器将溶液转移至放有C步处理后的钛基材料的烧瓶中，于0～80℃条件下反应10～48小时，即得。
2.根据权利要求1所述的一种钛基材料表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法，其特征在于：所述的钛基材料为纯钛、钛合金以及表面有Ti薄膜的金属材料，在所述A步的浸泡和加热以前，先对钛基材料进行预处理，预处理的具体作法是：将切好的钛基材料经抛光后依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗；然后：
将钛基材料置于5.0mol/L的Na0H溶液中，在50-70℃条件下加热5-8小时；再置于去离子水中，于80-90℃条件下保温10-12h，取出；再依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗，于50-60℃条件下干燥；
或者将钛基材料在150-170℃条件下加热10-12小时。
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