CN103131006A - 一种接枝共聚物、其制备方法及层层修饰材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供的接枝共聚物具有式（I）或式（II）所示的结构。其具有良好的水溶性，并且由于含有电活性的苯胺齐聚物片段，因此还具有良好的电化学响应特性。将制备得到的接枝聚合物层层吸附到经过预处理的材料表面，即可得到层层修饰材料，其具有可调的复合层数和良好的电活性，该生物医用高分子材料能够更好的应用于组织工程领域，如人造器官或组织修复。式（I）；

Description

一种接枝共聚物、其制备方法及层层修饰材料

技术领域

本发明涉及生物医用高分子材料技术领域，尤其涉及一种接枝共聚物、其制备方法及层层修饰材料。

背景技术

组织工程在种子细胞、三维支架材料、生物活性因子、组织构建、体内植入等方面已取得很大进展，具有良好的产业化前景，一些临床应用实例的成功为众多的组织缺损、器官功能衰竭病人的治疗带来了曙光。

组织工程的三个重要因素分别为材料、细胞和信号。如何达到材料与细胞最佳的相互作用，材料和信号如何对细胞行为起作用等科学问题成为研究热点。人们发现将传统材料表面进行修饰与功能化后，可以极大的改善和调控细胞的增殖分化，因此激光刻蚀、等离子喷雾、静电自组装等各种表面修饰的方法被应用于组织工程领域。其中，层层自组装在各种修饰方法中具有简单方便、价格低廉、可产业化制备、多变可控等诸多优点，因此在表面修饰方面得到较为广泛的应用。

电活性材料，如导电聚合物，基于生物体内反应都与电子传递有关，以及细胞对电信号的敏感性，可以对细胞的粘附、生长、分化和凋亡进行调控，从而在组织工程领域得以应用。其中，苯胺齐聚物不仅具有传统导电聚合物的电活性的特点，而且克服了传统导电聚合物难溶解、难加工的劣势，并且其规整的结构单元构成的分子短链，可以方便的以功能基团的形式与其他各种类型的高分子材料以掺杂、复合或接枝的方法相结合，在保留原有高分子材料性能的同时，实现电活性的引入。

现有技术公开了多种组织工程材料，其中，聚乳酸和聚乙醇酸以其降解产物无毒和良好的生物相容性，已被美国FDA批准广泛用于临床；聚羟基丁酸，羟基丁酸和羟基戊酸共聚物，由于具有较好的压电效应，适合用作骨组织工程细胞的外基质材料。但是，现有技术公开的组织工程材料均不具有电活性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种接枝共聚物、其制备方法及层层修饰材料，制备的接枝共聚物和层层修饰材料不仅具有良好的水溶性，还具有良好的电化学响应特性。

本发明提供了一种接枝共聚物，具有式（I）或式（II）所示的结构：

式（I）；

式（II）；

其中，

R为H或

a为聚合度，10≤a≤300；

b为聚合度，10≤b≤300；

2≤x≤5。

优选的，所述式（I）或式（II）中，x选自3或4。

本发明还提供了一种接枝共聚物的制备方法，包括：

A）将引发剂与氨基酸环内酸酐混合，进行开环聚合反应，然后进行脱保护，得到聚谷氨酸共聚物或聚赖氨酸共聚物，所述引发剂选自正己胺或三乙胺，所述氨基酸环内酸酐选自谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐；

B）将步骤A）得到的聚谷氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（III）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚谷氨酸接枝共聚物；或者将步骤A）得到的聚赖氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（Ⅳ）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚赖氨酸接枝共聚物；

其中，2≤x≤5。

优选的，所述正己胺或三乙胺与谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐的摩尔比为1：10~100。

优选的，所述步骤A）得到的聚谷氨酸共聚物与所述具有式（III）结构的化合物的摩尔比为1：5~20；所述步骤A）得到的聚赖氨酸共聚物与所述具有式（Ⅳ）结构的化合物的摩尔比为1：5~20。

优选的，所述偶联试剂选自N,N'-二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺中的任意一种或几种。

优选的，所述步骤A）中，所述开环聚合反应的反应温度为0℃~50℃，反应时间为24h~72h；所述步骤B）中，所述缩合反应的反应温度为20℃~60℃，反应时间为24h~72h。

本发明还提供了一种层层修饰材料，通过将表面预处理的非金属材料、聚合物或合金材料层层吸附具有式（I）和式（II）所示结构的接枝共聚物得到；

式（I）；

式（II）；

其中，

R为H或

a为聚合度，10≤a≤300；

b为聚合度，10≤b≤300；

2≤x≤5。

优选的，所述表面预处理的非金属材料、聚合物或合金材料按照以下方法制备：

将非金属材质的材料首先用氧化性溶液清洗，然后用过氧化氢、浓氨水和去离子水的混合溶液清洗，再用去离子水冲洗并氮气吹干后，得到表面预处理的材料；或者将聚合物或合金材质的材料用溅镀沉积或电浆蚀刻技术进行表面处理得到表面预处理的材料。

优选的，所述层层吸附的具体步骤为：

A）用聚乙烯亚胺对表面预处理的材料进行表面正电处理，得到表面带有正电荷的材料；

B）将步骤A）得到的表面带有正电荷的材料依次用式（I）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，再用式（II）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，重复多次，得到层层修饰材料。

与现有技术相比，本发明提供的接枝共聚物具有式（I）或式（II）所示的结构。其具有良好的水溶性，并且由于含有电活性的苯胺齐聚物片段，因此还具有良好的电化学响应特性。将制备得到的接枝聚合物层层吸附到经过预处理的材料表面，即可得到层层修饰材料，其具有可调的复合层数和良好的电活性，该生物医用高分子材料能够更好的应用于组织工程领域，如人造器官或组织修复。

附图说明

图1是本发明实施例12制备的聚L-谷氨酸共聚物的核磁共振氢谱图；

图2是本发明实施例15制备的聚L-赖氨酸共聚物的核磁共振氢谱图；

图3是石英片上层层吸附实施例53制备的聚谷氨酸接枝共聚物的紫外吸收曲线；

图4是石英片上层层吸附实施例65制备的聚赖氨酸接枝共聚物的紫外吸收曲线；

图5是本发明实施例18制备的聚L-谷氨酸接枝苯胺四聚体接枝共聚物的紫外吸收图；

图6是本发明实施例74制备的聚L-赖氨酸接枝苯胺五聚体接枝共聚物的紫外吸收图。

具体实施方式

本发明提供了一种接枝共聚物，具有式（I）或式（II）所示的结构：

式（I）；

式（II）；

其中，

R为H或

a为聚合度，10≤a≤300；

b为聚合度，10≤b≤300；

2≤x≤5。

本发明将苯胺低聚物与聚谷氨酸共聚物或聚赖氨酸共聚物进行接枝共聚，制备的接枝聚合物具有良好的水溶性，并且由于含有电活性的苯胺低聚物片段，因此还具有良好的电化学响应特性。

本发明提供的接枝共聚物，具有式（I）或式（II）所示的结构，本发明对其构型并无特殊限定，可以为左旋或右旋，优选为左旋构型。

其中，R优选为H或

所述a为聚合度，优选的，10≤a≤300，更优选的，50≤a≤200；所述b为聚合度，优选的，10≤b≤300，更优选的，50≤b≤200。

所述具有式（I）结构的接枝共聚物的数均分子量优选为500~200000，更优选为1000~150000；所述具有式（II）结构的接枝共聚物的数均分子量优选为500~200000，更优选为1000~150000。

本发明还提供了一种接枝共聚物的制备方法，包括：

A）将引发剂与氨基酸环内酸酐混合，进行开环聚合反应，然后进行脱保护，得到聚谷氨酸共聚物或聚赖氨酸共聚物，所述引发剂选自正己胺或三乙胺，所述氨基酸环内酸酐选自谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐；

B）将步骤A）得到的聚谷氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（III）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚谷氨酸接枝共聚物；或者将步骤A）得到的聚赖氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（Ⅳ）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚赖氨酸接枝共聚物；

其中，2≤x≤5。

优选的，x为3或4。

首先将引发剂与氨基酸环内酸酐混合，进行开环聚合反应，所述引发剂优选为正己胺或三乙胺，所述氨基酸环内酸酐优选为谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐。本发明对所述正己胺或三乙胺的来源并无特殊限制，可以为一般市售。

本发明对所述谷氨酸苄酯-N-羧酸酐的来源并无特殊要求，可以为一般市售，也可以按照本领域技术人员熟知的方法合成，本发明优选按照以下方法制备：

将谷氨酸苄酯与三光气在有机溶剂中混合，反应得到谷氨酸苄酯-N-羧酸酐。本发明对所述有机溶剂并无特殊要求，可以溶解谷氨酸苄酯与三光气即可，本发明优选为四氢呋喃。所述反应的温度优选为30℃~70℃，所述反应的时间优选为0.5h~3h；所述反应优选在惰性气体的保护下进行，所述惰性气体优选为氮气。其中，所述谷氨酸苄酯的质量、三光气的质量与有机溶剂的体积比优选为1g：0.6g~0.8g：10mL~15mL。本发明对所述谷氨酸苄酯、三光气和有机溶剂的来源并无特殊要求，可以为一般市售；本发明对所述谷氨酸苄酯的构型并无特殊要求，可以为左旋或右旋。

反应结束后，对产物进行提纯，优选的，用冷石油醚对反应液进行沉降，并过滤抽干，将固体用乙酸乙酯溶解，冷水洗涤多次，有机相用无水硫酸镁干燥过夜。过滤除去硫酸镁后，将滤液转至干燥的反应瓶中，用乙酸乙酯和正己烷重结晶，固体真空干燥12h~48h，得到产品谷氨酸苄酯-N-羧酸酐。

本发明对所述苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐的来源并无特殊要求，可以为一般市售，也可以按照本领域技术人员熟知的方法合成，本发明优选按照以下方法合成：

将苄氧羰基-赖氨酸与三光气在有机溶剂中混合，反应得到苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐。本发明对所述有机溶剂的来源并无特殊要求，可以溶解苄氧羰基-赖氨酸与三光气即可，本发明优选为四氢呋喃。所述反应的温度优选为30℃~70℃，所述反应的时间优选为0.5h~3h；所述反应优选在惰性气体的保护下进行，所述惰性气体优选为氮气。其中，所述苄氧羰基-赖氨酸的质量、三光气的质量与有机溶剂的体积比优选为1g：0.6g~0.8g：10mL~15mL。本发明对所述苄氧羰基-赖氨酸、三光气和有机溶剂的来源并无特殊要求，可以为一般市售；本发明对所述苄氧羰基-赖氨酸的构型并无特殊要求，可以为左旋或右旋。

反应结束后，对产物进行提纯，优选的，用冷石油醚对反应液进行沉降，并过滤抽干，将固体用乙酸乙酯溶解，冷水洗涤多次，有机相用无水硫酸镁干燥过夜。过滤除去硫酸镁后，将滤液转至干燥的反应瓶中，用乙酸乙酯和正己烷重结晶，固体真空干燥12h~48h，得到产品苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐。

将正己胺和三乙胺中的任意一种与谷氨酸苄酯-N-羧酸酐和苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐中的任意一种混合，进行开环聚合反应。所述正己胺或三乙胺与所述谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐的摩尔比优选为1：10~100，更优选为1：20~80。所述开环聚合反应优选在有机溶剂中进行，本发明对所述有机溶剂并无特殊限制，可以溶解所述正己胺或三乙胺与所述谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐即可，本发明优选为N,N-二甲基甲酰胺、氯仿和二氧六环中的任意一种或几种；所述开环聚合反应的温度优选为0℃~50℃，更优选为10℃~40℃，所述开环聚合反应的时间优选为24h~72h，更优选为36h~48h；所述开环聚合反应优选在惰性气体的保护下进行，所述惰性气体优选为氮气。

具体的，将正己胺和三乙胺中的任意一种与谷氨酸苄酯-N-羧酸酐和苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐中的任意一种混合，在氮气保护下，加入有机溶剂使之溶解，并在室温、氮气保护条件下搅拌反应2天~4天，反应结束后，得到聚谷氨酸苄酯共聚物粗品或聚苄氧羰基赖氨酸共聚物粗品；然后对其进行提纯，优选的，首先用乙醚对反应液进行沉降，抽滤得到固体，将固体用氯仿溶解，然后用乙醚沉降，如此反复多次，最后将得到的固体干燥后，得到聚谷氨酸苄酯共聚物或聚苄氧羰基赖氨酸共聚物。

得到聚谷氨酸苄酯共聚物或聚苄氧羰基赖氨酸共聚物后，对其进行脱保护。本发明对所述脱保护的方法并无特殊要求，可以为本领域技术人员熟知的脱去苄基或苄氧羰基的方法，本发明优选采用以下方法：

将得到的聚谷氨酸苄酯共聚物与二氯乙酸混合；或者将聚苄氧羰基赖氨酸共聚物与三氟乙酸混合；溶解后，加入氢溴酸/醋酸溶液，所述溶液含氢溴酸的质量分数优选为25wt%~40wt%，室温反应1h~2h，得到脱保护后的共聚物。其中，所述聚谷氨酸苄酯共聚物的质量与二氯乙酸的体积、所述氢溴酸/醋酸溶液的体积之比优选为1g：5mL~15mL：1mL~5mL；所述聚苄氧羰基赖氨酸共聚物的质量与所述三氟乙酸的体积、所述氢溴酸/醋酸溶液的体积之比优选为1g：5mL~15mL：1mL~5mL；得到产物后，对其进行提纯，优选的，将反应液在乙醚中进行沉降，过滤抽干后得到固体，将得到的固体溶于N,N-二甲基甲酰胺，用相应大小分子量的透析袋在水中透析2天~4天，冻干得到产物聚谷氨酸共聚物聚赖氨酸共聚物。本发明对所述二氯乙酸、三氟乙酸和氢溴酸/醋酸溶液的来源并无特殊要求，可以为一般市售。

得到聚谷氨酸共聚物后，将其与偶联试剂和具有式（III）结构的化合物混合，发生缩合反应，可制备得到聚谷氨酸接枝共聚物；或者将得到的聚赖氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（Ⅳ）结构的化合物混合，发生缩合反应，可制备得到聚赖氨酸接枝共聚物。

其中，所述偶联试剂优选为N,N'-二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）中的任意一种或几种。本发明对所述偶联试剂的来源并无特殊要求，可以为一般市售。

本发明对所述具有式（III）结构的化合物的来源并无特殊要求，可以为一般市售，也可以按照本领域技术人员熟知的合成方法制备，本发明优选按照以下方法制备：

将N取代的1,4-对苯二胺衍生物在氧化剂的作用下发生反应，得到端基为氨基的苯胺低聚物。首先将N取代的1,4-对苯二胺衍生物在氧化剂的作用下发生缩合反应，得到端基为氨基的苯胺低聚物。所述N取代的1,4-对苯二胺衍生物优选为N-苯基-1,4-对苯二胺、N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺中的任意一种或几种，本发明对所述N取代的1，4-对苯二胺的来源并无特殊要求，可以为一般市售。所述氧化剂优选为过硫酸铵，可以为一般市售。

具体的，所述N取代的1,4-对苯二胺衍生物优选先溶于浓盐酸、有机溶剂和水的混合溶液中，所述有机溶剂为可以与水混溶的有机溶剂，本发明优选为丙酮或N，N-二甲基甲酰胺；所述N取代的1,4-对苯二胺衍生物的质量与浓盐酸、有机溶剂和水的体积比优选为2g~4g：10mL~30mL：80mL~120mL：10mL~120mL。然后加入氧化剂，所述氧化剂与N取代的1,4-对苯二胺衍生物的质量比优选为1：0.5~2；所述氧化剂优选先溶于浓度为0.8mol/L~1.5mol/L的盐酸水溶液，再滴加入所述N取代的1,4-对苯二胺衍生物的混合溶液中进行氧化反应，所述滴加优选在冰水浴中进行，所述反应的时间优选为1h~5h，本发明对所述反应的温度并无特殊要求，优选为冰浴中进行反应。反应结束后，过滤即可得到固体，所述固体优选依次用浓度为0.1mol/L~0.8mol/L盐酸水溶液和丙酮洗涤，过滤后，用0.1mol/L~0.6mol/L氨水进行反掺杂处理，最后水洗至中性并干燥，得到端基为氨基的苯胺低聚物。

本发明中，所述具有式（III）结构的化合物优选为以下结构：

式（III-a）；

式（III-b）；

式（III-a）所示的化合物优选按照以下方法制备：

将N-苯基-1,4-对苯二胺在氧化剂作用下发生反应，得到端基为氨基的苯胺四聚体。

首先将N-苯基-1,4-对苯二胺在氧化剂作用下发生反应，所述氧化剂优选为过硫酸铵，可以为一般市售。所述N-苯基-1,4-对苯二胺可以为一般市售。具体的，所述N-苯基-1,4-对苯二胺优选先溶于浓盐酸、有机溶剂和水的混合溶液中，所述有机溶剂为可以与水混溶的有机溶剂，本发明优选为丙酮或N，N-二甲基甲酰胺；所述N-苯基-1,4-对苯二胺的质量与浓盐酸、有机溶剂和水的体积比优选为2g~4g：10mL~30mL：80mL~120mL：10mL~120mL。然后加入氧化剂，所述氧化剂与N-苯基-1,4-对苯二胺的质量比优选为1：0.5~2；所述氧化剂优选先溶于浓度为0.8mol/L~1.5mol/L的盐酸水溶液，再滴加入所述N-苯基-1,4-对苯二胺的混合溶液中进行氧化反应，所述滴加优选在冰水浴中进行，所述反应的时间优选为1h~5h，本发明对所述反应的温度并无特殊要求，优选为冰浴中进行反应。反应结束后，过滤即可得到固体，所述固体优选依次用浓度为0.1mol/L~0.8mol/L盐酸水溶液和丙酮洗涤，过滤后，用0.1mol/L~0.6mol/L氨水进行反掺杂处理，最后水洗至中性并干燥，得到端基为氨基的苯胺四聚体。

式（III-b）所示的化合物优选按照以下方法制备：

将N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺在氧化剂作用下发生反应，得到端基为氨基的苯胺五聚体。

首先将N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺在氧化剂作用下发生反应，所述氧化剂优选为过硫酸铵，可以为一般市售。所述N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺可以为一般市售。具体的，所述N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺优选先溶于浓盐酸、有机溶剂和水的混合溶液中，所述有机溶剂为可以与水混溶的有机溶剂，本发明优选为丙酮或N，N-二甲基甲酰胺；所述N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺的质量和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺的质量与浓盐酸、有机溶剂和水的体积比优选为2g~4g：2g~4g：10mL~30mL：80mL~120mL：10mL~120mL。然后加入氧化剂，所述氧化剂与所述N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺的质量比优选为1：0.5~2：0.5~2；所述氧化剂优选先溶于浓度为0.8mol/L~1.5mol/L的盐酸水溶液，再滴加入所述N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N，N-二苯基-1,4-对苯二胺的混合溶液中进行氧化反应，所述滴加优选在冰水浴中进行，所述反应的时间优选为1h~5h，本发明对所述反应的温度并无特殊要求，优选为冰浴中进行反应。反应结束后，过滤即可得到固体，所述固体优选依次用浓度为0.1mol/L~0.8mol/L盐酸和水洗涤，过滤后，用0.1mol/L~0.6mol/L氨水进行反掺杂处理，最后水洗至中性并干燥，得到端基为氨基的苯胺五聚体。

本发明对所述式（Ⅳ）结构的化合物的来源并无特殊要求，可以为一般市售，也可以按照本领域技术人员熟知的合成方法制备，本发明优选按照以下方法制备：

将端基为氨基的苯胺低聚物与丁二酸酐反应，得到具有式（Ⅳ）结构的化合物。

首先将端基为氨基的苯胺低聚物与丁二酸酐混合、反应，优选的，先将所述端基为氨基的苯胺低聚物溶于有机溶剂中；然后，氮气保护下将丁二酸酐溶于有机溶剂中；然后将二者混合，搅拌反应。本发明对所述有机溶剂并无特殊要求，能够溶解所述端基为氨基的苯胺低聚物与丁二酸酐即可，本发明优选为二氯甲烷；所述端基为氨基的苯胺低聚物与丁二酸酐的摩尔比优选为1：5~15，更优选为1：8~12；所述反应的时间优选为2h~10h，更优选为3h~8h；本发明对所述反应的温度并无特殊要求，可以为室温反应；本发明优选在氮气保护下进行反应。反应结束后，优选的，将得到的固体在索氏提取器中用二氯甲烷抽提，然后水洗干燥得到具有式（Ⅳ）结构的化合物。

本发明中，所述具有式（Ⅳ）结构的化合物优选为以下结构：

式（Ⅳ-a）；

式（Ⅳ-b）；

式（Ⅳ-a）所示的化合物优选按照以下方法制备：

将端基为氨基的苯胺四聚体与丁二酸酐反应，得到具有式（Ⅳ-a）结构的化合物。

首先将端基为氨基的苯胺四聚体与丁二酸酐混合、反应，优选的，先将所述端基为氨基的苯胺四聚体溶于有机溶剂中；然后，氮气保护下将丁二酸酐溶于有机溶剂中；然后将二者混合，搅拌反应。本发明对所述有机溶剂并无特殊要求，能够溶解所述端基为氨基的苯胺四聚体与丁二酸酐即可，本发明优选为二氯甲烷；所述端基为氨基的苯胺四聚体与丁二酸酐的摩尔比优选为1：5~15，更优选为1：8~12；所述反应的时间优选为2h~10h，更优选为3h~8h；本发明对所述反应的温度并无特殊要求，可以为室温反应；本发明优选在氮气保护下进行反应。反应结束后，优选的，将得到的固体在索氏提取器中用二氯甲烷抽提，然后水洗干燥得到具有式（Ⅳ-a）结构的化合物。

式（Ⅳ-b）所示的化合物优选按照以下方法制备：

将端基为氨基的苯胺五聚体与丁二酸酐反应，得到具有式（Ⅳ-b）结构的化合物。

首先将端基为氨基的苯胺五聚体与丁二酸酐混合、反应，优选的，先将所述端基为氨基的苯胺五聚体溶于有机溶剂中；然后，氮气保护下将丁二酸酐溶于有机溶剂中；然后将二者混合，搅拌反应。本发明对所述有机溶剂并无特殊要求，能够溶解所述端基为氨基的苯胺五聚体与丁二酸酐即可，本发明优选为二氯甲烷；所述端基为氨基的苯胺五聚体与丁二酸酐的摩尔比优选为1：5~15，更优选为1：8~12；所述反应的时间优选为2h~10h，更优选为3h~8h；本发明对所述反应的温度并无特殊要求，可以为室温反应；本发明优选在氮气保护下进行反应。反应结束后，优选的，将得到的固体在索氏提取器中用二氯甲烷抽提，然后水洗干燥得到具有式（Ⅳ-b）结构的化合物。

然后将制备得到的聚谷氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（III）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚谷氨酸接枝共聚物；将制备得到的聚赖氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（Ⅳ）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚赖氨酸接枝共聚物；所述聚谷氨酸共聚物与所述具有式（III）结构的化合物的摩尔比优选为1：5~20，更优选为1：10~15；所述聚赖氨酸共聚物与所述具有式（Ⅳ）结构的化合物的摩尔比为1：5~20，更优选为1：10~15；所述偶联试剂与所述聚谷氨酸共聚物或聚赖氨酸共聚物的质量比优选为0.01~2：1，更优选为0.02~1.5：1；所述反应的温度优选为20℃~60℃，更优选为30℃~50℃；所述反应的时间优选为24h~72h，更优选为48h~56h。本发明优选在有机溶剂中进行缩合反应，本发明对所述有机溶剂并无特殊限制，能够溶解所述嵌段共聚物中间体、偶联试剂和具有式（III）或式（Ⅳ）结构的化合物即可，本发明优选为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种。本发明优选在氮气保护下进行。

具体的，首先将聚谷氨酸共聚物和偶联试剂混合，室温反应1~3天，再向反应液中滴加具有式（III）结构的化合物；或者首先将具有式（Ⅳ）结构的化合物和偶联试剂混合，室温反应1天~3天，再向反应液中滴加聚赖氨酸共聚物；然后将反应体系升温至20℃~60℃反应1~3天，得到接枝共聚物。反应结束后，对产物进行提纯，优选的，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于碱性水中，所述碱性水优选为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氨水和三乙胺中的任意一种或几种，然后过滤除去不溶物，将滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析1天~3天，冻干得到产物聚谷氨酸接枝共聚物或聚赖氨酸接枝共聚物。

对得到的接枝共聚物进行核磁共振分析，结果表明得到的接枝共聚物，具有式（I）或式（II）所示的结构。

对制备得到的接枝共聚物进行紫外吸收检测，结果表明，本发明提供的接枝共聚物具有良好的电活性。

本发明将不同投料比的端基为羧基的苯胺低聚物与聚赖氨酸共聚物反应，或者将不同投料比的端基为氨基的苯胺低聚物与聚谷氨酸共聚物反应得到不同数均分子量的苯胺低聚物接枝的聚谷氨酸接枝共聚物或聚赖氨酸接枝共聚物，不仅具有良好的水溶性，而且具有离子复合和电活性，可以在生物医用领域有较好的应用。

本发明还提供了一种层层修饰材料，通过将表面预处理的非金属材料、聚合物或合金材料层层吸附具有式（I）和式（II）所示结构的接枝共聚物得到；

式（I）；

式（II）；

其中，

R为H或

a为聚合度，10≤a≤300；

b为聚合度，10≤b≤300；

2≤x≤5。

优选的，x为3或4。

其中，所述R优选为H或

所述a为聚合度，优选的，10≤a≤300，更优选的，50≤a≤200；所述b为聚合度，优选的，10≤b≤300，更优选的，50≤b≤200。

所述具有式（I）结构的接枝共聚物的数均分子量优选为500~200000，更优选为1000~150000；所述具有式（II）结构的接枝共聚物的数均分子量优选为500~200000，更优选为1000~150000；本发明对其构型并无特殊限定，可以为左旋或右旋，优选为左旋构型。

本发明中，所述表面预处理的非金属材料、聚合物或合金材料优选按照以下方法制备：

将非金属材质的材料首先用氧化性溶液清洗，然后用过氧化氢、浓氨水和去离子水的混合溶液清洗，再用去离子水冲洗并氮气吹干后，得到表面预处理的材料；所述氧化性溶液优选为过氧化氢和硫酸的混合溶液，更优选为质量分数为30%的过氧化氢和质量分数为98%的浓硫酸的混合溶液，所述过氧化氢和浓硫酸的体积比优选为3:7；所述过氧化氢、浓氨水和去离子水的混合溶液中，过氧化氢、浓氨水和去离子水的体积比优选为1：0.5~2：3~8，所述过氧化氢的质量分数优选为30%，浓氨水的质量分数优选为25%~28%；本发明还可以将聚合物或合金材质的材料用溅镀沉积或电浆蚀刻技术进行表面处理得到表面预处理的材料。

具体的，将非金属材质的材料首先用氧化性溶液清洗，所述清洗的时间优选为20min~1h，所述非金属材质的材料优选为可用于组织工程的非金属材质的材料，更优选为玻璃片、硅片或石英片，然后用过氧化氢、浓氨水和去离子水的混合溶液清洗，所述清洗的时间优选为20min~1h，再用去离子水冲洗，然后氮气吹干，得到表面预处理的材料。或者将聚合物或合金材质的材料用溅镀沉积或电浆蚀刻技术进行表面处理得到表面预处理的材料，本发明对所述溅镀沉积或电浆蚀刻的步骤并无特殊限制，可以为本领域技术人员熟知的溅镀沉积或电浆蚀刻的步骤。

本发明中，所述层层吸附的具体步骤优选为：

A）用聚乙烯亚胺对表面预处理的材料进行表面正电处理，得到表面带有正电荷的材料；

B）将步骤A）得到的表面带有正电荷的材料依次用式（I）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，再用式（II）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，重复多次，得到层层修饰材料。

首先用聚乙烯亚胺对表面预处理的材料进行表面正电处理，得到表面带有正电荷的材料，所述聚乙烯亚胺的浓度优选为1mg/mL~5mg/mL，所述表面正电处理的时间优选为0.5h~10h。

然后将得到的表面带有正电荷的材料依次用式（I）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，再用式（II）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，重复多次，得到层层修饰材料。所述浸泡的时间优选为10min~1h，所述重复多次的次数优选为1次~50次，控制重复的次数，即可得到吸附不同层数聚合物的层层修饰材料。

具体的，首先分别将制备的聚谷氨酸接枝共聚物和聚赖氨酸接枝共聚物配置成浓度为1mg/mL~20mg/mL的水溶液，然后将结构相似、分子量接近的聚谷氨酸接枝苯胺低聚物和聚赖氨酸接枝苯胺低聚物配对，如将取代基R为H的聚谷氨酸接枝苯胺四聚体接枝共聚物和取代基R为H的聚赖氨酸接枝苯胺四聚体接枝共聚物配对，以这种正负电荷配对的方式，将其分别作为阴阳离子浸渍液。所述聚谷氨酸接枝共聚物和聚赖氨酸接枝共聚物的数均分子量之比优选为1：0.5~2.0，更优选为1：0.8~1.2。

优选的，所述聚谷氨酸接枝共聚物的水溶液或聚赖氨酸接枝共聚物的水溶液中，还可包括无机盐类化合物，所述无机盐类化合物的浓度优选为0.5mg/mL~2mg/mL。所述无机盐类化合物优选为氯化钠或氯化钾。加入无机盐类化合物可以增加溶液中的离子强度。

本发明通过聚乙烯亚胺对表面预处理的材料进行表面正电处理，使其表面带有正电荷，然后通过离子吸附作用，依次层层吸附带有阴离子的聚谷氨酸接枝共聚物和带有阳离子的聚赖氨酸接枝共聚物，通过调节吸附的重复次数，即可得到不同复合层数的层层修饰材料。

由于选用的氨基酸具有良好的水溶性，因此制备的接枝聚合物具有良好的水溶性；通过对制备的层层修饰材料进行紫外吸收检测，表明其具有良好的电化学响应特性，可用于生物医用材料领域。

本发明提供的接枝共聚物具有式（I）或式（II）所示的结构。其具有良好的水溶性，并且由于含有电活性的苯胺齐聚物片段，因此还具有良好的电化学响应特性。将制备得到的接枝聚合物层层吸附到经过预处理的材料表面，即可得到层层修饰材料，其具有可调的复合层数和良好的电活性，该生物医用高分子材料能够更好的应用于组织工程领域，如人造器官或组织修复。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的接枝共聚物、其制备方法及层层修饰材料进行详细描述。

实施例1

将N-苯基-1,4-对苯二胺3.68g（0.02mol）溶于100mL丙酮、100mL水和25mL浓盐酸的混合液中得到N-苯基-1,4-对苯二胺混合液，并冷冻至0℃；再称取过硫酸铵（APS）4.56g（0.02mol）溶解于50mL1mol/L HCl水溶液中得到APS溶液，冰浴下将APS溶液缓慢滴入N-苯基-1,4-对苯二胺混合液中（约半小时滴完），滴完后反应3小时，然后过滤得到固体，再依次用0.6mol/L HCl水溶液、丙酮洗涤固体，过滤后用0.5mol/L氨水对固体进行反掺杂，最后用一次水洗涤固体三次至中性，冻干后真空干燥，得产物端基为氨基的苯胺四聚体。产率为80%。

实施例2

将N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺3.5g和N,N-二苯基-1,4-对苯二胺2.6g溶于100mL N,N-二甲基甲酰胺、15mL水和15mL浓盐酸的混合液中得到N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N,N-二苯基-1,4-对苯二胺混合液，并冷冻至0℃；再称取过硫酸铵APS2.28g（0.01mol）溶解于50mL1mol/L HCl水溶液中得到APS溶液，冰浴下将APS溶液缓慢滴入N-（4-苯胺基）-1,4-对苯二胺和N,N-二苯基-1,4-对苯二胺混合液中（约半小时滴完），滴完后反应1小时，然后将产物倒入700mL水中进行沉淀，过滤得到固体，依次用0.1mol/L HCl水溶液、水洗涤固体三次，然后用0.1mol/L的氨水对固体进行反掺杂，最后用一次水洗涤固体三次至中性，冻干后真空干燥，得产物端基为氨基的苯胺五聚体。产率80%。

实施例3

将实施例1中得到的端基为氨基的苯胺四聚体3g溶解于二氯甲烷中得到苯胺四聚体溶液；然后取丁二酸酐4.1g，氮气保护下，溶解于400mL二氯甲烷中得到丁二酸酐溶液，将苯胺四聚体溶液与丁二酸酐溶液混合，快速搅拌反应，有黑色沉淀逐步析出，反应5小时后，对反应产物进行过滤，得黑色沉淀，在索氏提取器中用二氯甲烷抽提，最后用一次水洗三次，冻干后真空干燥，得产物端基为羧基的苯胺四聚体。产率为80%。

实施例4

将实施例2中得到的端基为氨基的苯胺五聚体3g溶解于二氯甲烷中得到苯胺五聚体溶液；然后取丁二酸酐5.6g，氮气保护下，溶解于400mL二氯甲烷中得到丁二酸酐溶液，将苯胺五聚体溶液与丁二酸酐溶液混合，快速搅拌反应，有黑色沉淀逐步析出，反应5小时后，对反应产物进行过滤，得黑色沉淀，在索氏提取器中用二氯甲烷抽提，最后用一次水洗三次，冻干后真空干燥，得产物端基为羧基的苯胺五聚体。产率为70%。

实施例5~7

将12mL干燥后的四氢呋喃加入干燥的反应瓶中，在氮气气氛下，加入L-谷氨酸苄酯1g及三光气0.7g，氮气保护下，于55℃反应1h，反应液澄清后，氮气保护下，室温搅拌30min，然后用冷石油醚对反应液进行沉降，并过滤抽干，将固体用乙酸乙酯溶解，冷水洗涤三次，有机相用无水硫酸镁干燥过夜。过滤除去硫酸镁后，将滤液转至干燥的反应瓶中，用乙酸乙酯和正己烷重结晶三次，固体真空干燥24h，得到产品L-谷氨酸苄酯-N-羧酸酐。

按照表1的配比，向干燥的反应瓶内加入正己胺以及L-谷氨酸苄酯-N-羧酸酐，在氮气氛围中，向瓶中加入干燥的二氧六环使之溶解，并在室温、氮气保护条件下搅拌反应三天；反应结束后，用乙醚对反应液进行沉降，抽滤得到固体，将固体用氯仿溶解，然后用乙醚沉降，如此反复两次，最后将得到的固体干燥后，得到聚L-谷氨酸苄酯共聚物，产率为80%左右。

对得到的聚L-谷氨酸苄酯共聚物进行核磁共振分析，结果表明，正己胺与L-谷氨酸苄酯-N-羧酸酐发生了反应，生成了共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的共聚物的分子量进行检测，结果见表1，表1是本发明实施例5~7中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表1本发明实施例5~7中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例8~10

将12mL干燥后的四氢呋喃加入干燥的反应瓶中，在氮气气氛下，加入苄氧羰基-L-赖氨酸1g及三光气0.7g，氮气保护下，于55℃反应1h，反应液澄清后，氮气保护下，室温搅拌30min，然后用冷石油醚对反应液进行沉降，并过滤抽干，将固体用乙酸乙酯溶解，冷水洗涤三次，有机相用无水硫酸镁干燥过夜。过滤除去硫酸镁后，将滤液转至干燥的反应瓶中，用乙酸乙酯和正己烷重结晶三次，固体真空干燥24h，得到产品苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐。

按照表2的配比，向干燥的反应瓶内加入正己胺以及苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐，在氮气氛围中，向瓶中加入干燥的二氧六环使之溶解，并在室温、氮气保护条件下搅拌反应三天；反应结束后，用乙醚对反应液进行沉降，抽滤得到固体，将固体用氯仿溶解，然后用乙醚沉降，如此反复两次，最后将得到的固体干燥后，得到聚苄氧羰基-L-赖氨酸共聚物，产率为80%左右。

对得到的聚苄氧羰基-L-赖氨酸共聚物进行核磁共振分析，结果表明，正己胺与苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐发生了反应，生成了共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的共聚物的分子量进行检测，结果见表2，表2是本发明实施例8~10中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表2本发明实施例8~10中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例11~13

分别将实施例5~7中制备的产物聚L-谷氨酸苄酯共聚物1g加入反应瓶中，然后向其中加入二氯乙酸10mL，搅拌使之完全溶解，再加入33%的氢溴酸/醋酸溶液3mL，室温反应1.5h。反应完全后，将反应液在乙醚中沉降，过滤抽干后得到固体。将得到的固体溶于DMF，用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-谷氨酸共聚物，产率50%以上。

对得到的共聚物进行核磁共振分析，实验结果见图1，图1是本发明实施例12制备的聚L-谷氨酸共聚物的核磁共振氢谱图，由图1可知，聚L-谷氨酸的化学位移为4.5，而苄基所在7.1的峰消失，反应得到了聚L-谷氨酸共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的嵌段共聚物的数均分子量进行测试，结果表明实施例11~13中，制备的聚L-谷氨酸共聚物的数均分子量分别为1220、8570和76380。

实施例14~16

分别将实施例8~10中制备的产物聚苄氧羰基-L-赖氨酸共聚物1g加入反应瓶中，然后向其中加入三氟乙酸10mL，搅拌使之完全溶解，再加入33%的氢溴酸/醋酸溶液3mL，室温反应1.5h。反应完全后，将反应液在乙醚中沉降，过滤抽干后得到固体。将得到的固体溶于DMF，用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-赖氨酸共聚物，产率50%以上。

对得到的共聚物进行核磁共振分析，实验结果见图2，图2是本发明实施例15制备的聚L-赖氨酸共聚物的核磁共振氢谱图，由图2可知，聚L-赖氨酸的化学位移为3.0，而苄基所在7.1的峰消失，反应得到了聚L-赖氨酸共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的嵌段共聚物的数均分子量进行测试，结果表明实施例14~16中，制备的聚L-赖氨酸共聚物的数均分子量分别为1130、7130和61250。

实施例17~22

按照表3的配比，将实施例11~13中制备的聚L-谷氨酸共聚物0.5g与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢滴加实施例1制备的端基为氨基的苯胺四聚体的DMF溶液，然后将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中，过滤除去不溶物，将滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-谷氨酸接枝苯胺四聚体，产率70%以上。表3是本发明实施例17~22中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表3本发明实施例17~22中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例23~28

按照表4的配比，将实施例11~13中制备的聚L-谷氨酸共聚物0.5g与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢滴加实施例2制备的端基为氨基的苯胺五聚体的DMF溶液，然后将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中，过滤除去不溶物，将滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-谷氨酸接枝苯胺五聚体，产率80%以上。表3是本发明实施例17~22中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表4本发明实施例23~28中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例29～34

按照表5的配比，将实施例3制备的端基为羧基的苯胺四聚体和EDC、NHS溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢加入实施例14~16中制备的聚L-赖氨酸共聚物0.5g溶于DMF的溶液，将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的盐酸水溶液中，过滤除去不溶物，滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-赖氨酸接枝苯胺四聚体，产率80%以上。表5是本发明实施例29~34中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表5本发明实施例29～34中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例35~40

按照表6的配比，将实施例4制备的端基为羧基的苯胺五聚体和EDC、NHS溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢加入实施例14~16中制备的聚L-赖氨酸共聚物0.5g溶于DMF的溶液，将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中，过滤除去不溶物，滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-赖氨酸接枝苯胺五聚体，产率80%以上。表6是本发明实施例35~40中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表6本发明实施例35~40中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例41~43

按照实施例5~7的方法制备L-谷氨酸苄酯-N-羧酸酐。

按照表7的配比，向干燥的反应瓶内加入三乙胺以及L-谷氨酸苄酯-N-羧酸酐，在氮气氛围中，向瓶中加入干燥的二氧六环使之溶解，并在室温、氮气保护条件下搅拌反应三天；反应结束后，用乙醚对反应液进行沉降，抽滤得到固体，将固体用氯仿溶解，然后用乙醚沉降，如此反复两次，最后将得到的固体干燥后，得到聚L-谷氨酸苄酯共聚物，产率为80%以上。

对得到的聚L-谷氨酸苄酯共聚物进行核磁共振分析，结果表明，三乙胺引发L-谷氨酸苄酯-N-羧酸酐发生了开环聚合反应，生成了聚L-谷氨酸苄酯共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的共聚物的分子量进行检测，结果见表7，表7是本发明实施例41~43中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表7本发明实施例41~43中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例44~46

按照实施例8~10的方法制备苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐。

按照表8的配比，向干燥的反应瓶内加入三乙胺以及苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐，在氮气氛围中，向瓶中加入干燥的二氧六环使之溶解，并在室温、氮气保护条件下搅拌反应三天；反应结束后，用乙醚对反应液进行沉降，抽滤得到固体，将固体用氯仿溶解，然后用乙醚沉降，如此反复两次，最后将得到的固体干燥后，得到聚苄氧羰基-L-赖氨酸共聚物，产率为80%左右。

对得到的聚苄氧羰基-L-赖氨酸共聚物进行核磁共振分析，结果表明，三乙胺引发苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐发生了开环聚合反应，生成了聚苄氧羰基-L-赖氨酸共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的共聚物的分子量进行检测，结果见表8，表8是本发明实施例44~46中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表8本发明实施例44~46中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例47~49

分别将实施例41~43中制备的产物聚L-谷氨酸苄酯共聚物1g加入反应瓶中，然后向其中加入二氯乙酸10mL，搅拌使之完全溶解，再加入33%的氢溴酸/醋酸溶液3mL，室温反应1.5h。反应完全后，将反应液在乙醚中沉降，过滤抽干后得到固体。将得到的固体溶于DMF，用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-谷氨酸共聚物，产率50%以上。

对得到的共聚物进行核磁共振分析，结果表明反应得到了聚L-谷氨酸共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的嵌段共聚物的数均分子量进行测试，结果表明实施例47~49中，制备的聚L-谷氨酸共聚物的数均分子量分别为1520、8910和81330。

实施例50~52

分别将实施例44~46中制备的产物聚苄氧羰基-L-赖氨酸共聚物1g加入反应瓶中，然后向其中加入三氟乙酸10mL，搅拌使之完全溶解，再加入33%的氢溴酸/醋酸溶液3mL，室温反应1.5h。反应完全后，将反应液在乙醚中沉降，过滤抽干后得到固体。将得到的固体溶于DMF，用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-赖氨酸共聚物，产率50%以上。

对得到的共聚物进行核磁共振分析，结果表明反应得到了聚L-赖氨酸共聚物。使用凝胶渗透色谱（GPC）对得到的嵌段共聚物的数均分子量进行测试，结果表明实施例50~52中，制备的聚L-赖氨酸共聚物的数均分子量分别为1420、9430和78210。

实施例53~58

按照表9的配比，将实施例47~49中制备的聚L-谷氨酸共聚物0.5g与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢滴加实施例1制备的端基为氨基的苯胺四聚体的DMF溶液，然后将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中，过滤除去不溶物，将滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-谷氨酸接枝苯胺四聚体，产率70%以上。表9是本发明实施例53~58中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表9本发明实施例53~58中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例59~64

按照表10的配比，将实施例47~49中制备的聚L-谷氨酸共聚物0.5g与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢滴加实施例2制备的端基为氨基的苯胺五聚体的DMF溶液，然后将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中，过滤除去不溶物，将滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-谷氨酸接枝苯胺五聚体，产率80%以上。表10是本发明实施例59~64中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表10本发明实施例59~64中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例65~70

按照表11的配比，将实施例3制备的端基为羧基的苯胺四聚体和EDC、NHS溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢加入实施例50~52中制备的聚L-赖氨酸共聚物0.5g溶于DMF的溶液，将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的盐酸水溶液中，过滤除去不溶物，滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-赖氨酸接枝苯胺四聚体，产率80%以上。表11是本发明实施例65~70中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表11本发明实施例65~70中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例71~76

按照表12的配比，将实施例4制备的端基为羧基的苯胺五聚体和EDC、NHS溶于DMF中，室温反应2天，再向反应液中缓慢加入实施例50~52中制备的聚L-赖氨酸共聚物0.5g溶于DMF的溶液，将反应体系升温至50℃反应1天。反应结束后，将反应液用乙醚沉降，过滤抽干得到固体，将固体溶于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中，过滤除去不溶物，滤液用相应大小分子量的透析袋在水中透析三天，冻干得到产物聚L-赖氨酸接枝苯胺五聚体，产率80%以上。表12是本发明实施例71~76中，各原料用量和产物数均分子量汇总。

表12本发明实施例71~76中，各原料用量和产物数均分子量汇总

实施例77

分别将实施例17~40和实施例53~76制备的接枝共聚物配置成浓度为15mg/mL的水溶液，再分别加入5wt%的氯化钠，按照聚L-谷氨酸接枝苯胺四聚体和聚L-赖氨酸接枝苯胺四聚体配对，聚L-谷氨酸接枝苯胺五聚体和聚L-赖氨酸接枝苯胺五聚体配对的配对方式，将结构相似、分子量接近的聚谷氨酸接枝苯胺低聚物和聚赖氨酸接枝苯胺低聚物配对，如将实施例17和实施例29，或者将实施例62和实施例74配对，以这种正负电荷配对的方式，将其分别作为阴阳离子浸渍液。

实施例78

将石英片依次用piranha洗液（体积比为3:7的30%过氧化氢和98%硫酸的混合溶液）、RCA洗液（体积比为1：1：5的30%过氧化氢、25%浓氨水和水的混合溶液）分别清洗30分钟，然后用去离子水冲洗后，氮气吹干，得到表面预处理后的材料。

将表面预处理后的材料，用浓度为3mg/mL的聚乙烯亚胺进行表面正电处理5小时，再用实施例77制备的阴离子浸渍液浸泡30分钟，然后用去离子水冲洗，再用相对应的阳离子浸渍液浸泡30分钟，去离子水冲洗，如此反复多次，使材料层层吸附不同层数的接枝共聚物材料。

实施例79

按照本发明实施例78的材料制备方法，在石英片上层层吸附不同层数的接枝共聚物材料，利用紫外分光光度计实时监控自组装过程，实验结果见图3和图4，图3是石英片上层层吸附实施例53制备的聚谷氨酸接枝共聚物的紫外吸收曲线，图4是石英片上层层吸附实施例65制备的聚赖氨酸接枝共聚物的紫外吸收曲线，由图3和图4可知，由于聚谷氨酸接枝共聚物和聚赖氨酸接枝共聚物在300纳米和600纳米处有相应的紫外吸收，随着石英片上聚合物组装吸附层数的增加，其紫外吸收峰不断升高，可以证明两种聚合物材料分别成功的组装到基底上，这表明本发明制备得到了层层吸附材料。

实施例80

分别将本发明实施例17~40和实施例53~76制备的接枝共聚物，配制成0.05mg/mL的10mL水溶液，并将每份水溶液分成三份，其中一份作为中间氧化态，检测其紫外吸收；向其中另一份加入质量分数为55%的水合肼1mL将中间氧化态还原为还原态，并对其进行紫外吸收检测；向另一份加入0.1mol/L盐酸水溶液0.1mL，作为导电态，并检测材料中苯胺低聚物掺杂的紫外吸收变化；实验结果见图5，图5是本发明实施例18制备的聚L-谷氨酸接枝苯胺四聚体接枝共聚物的紫外吸收图，其中，曲线1为还原态的共聚物紫外吸收图、曲线2为中间氧化态的共聚物紫外吸收图，曲线3为导电态的共聚物紫外吸收图，由图5可知，中间氧化态的共聚物在600纳米处有吸收峰，而被还原为还原态后，吸收峰消失，说明还原成功；曲线3中，590纳米处紫外吸收下降，而420纳米处和800纳米以上处出现吸收峰，这说明中间氧化态被掺杂为导电态，因此可以表明本发明提供的接枝共聚物具有良好的电活性。

实施例81

分别将本发明实施例17~40和实施例53~76制备的接枝共聚物，用质量分数为55%的水合肼1mL还原成还原态后配制成0.05mg/mL的水溶液10mL，逐步向其中加入0.01mmol/L的过硫酸铵溶液，每次加入0.05mL，共加入0.3mL，观测材料中苯胺低聚物逐渐氧化的紫外吸收变化过程，实验结果见图6，图6是本发明实施例74制备的聚L-赖氨酸接枝苯胺五聚体接枝共聚物的紫外吸收图，由图6可知，聚合物在590纳米处的紫外吸收峰逐渐增强，表明其可以被氧化，这说明本发明提供的接枝共聚物具有良好的电活性。

比较例1

分别将本发明实施例11~16和实施例47~52制备的共聚物，配制成0.05mg/mL的水溶液，按照实施例79~81的方法，对其进行紫外吸收测试。实验结果表明，实施例11~16和实施例47~52制备的共聚物均不具有电活性。

由上述实施例及比较例可知，本发明制备的聚谷氨酸接枝共聚物和聚赖氨酸接枝共聚物具有良好的水溶性和电活性，将其层层吸附到表面预处理的材料表面，可制备不同复合层数的层层修饰材料，其具有良好的电化学响应特性，用于生物医用材料领域。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种接枝共聚物，具有式（I）或式（II）所示的结构：

式（I）；

式（II）；

其中，

R为H或

a为聚合度，10≤a≤300；

b为聚合度，10≤b≤300；

2≤x≤5。

2.根据权利要求1所述的接枝共聚物，其特征在于，所述式（I）或式（II）中，x选自3或4。

3.一种接枝共聚物的制备方法，其特征在于，包括：

A）将引发剂与氨基酸环内酸酐混合，进行开环聚合反应，然后进行脱保护，得到聚谷氨酸共聚物或聚赖氨酸共聚物，所述引发剂选自正己胺或三乙胺，所述氨基酸环内酸酐选自谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐；

B）将步骤A）得到的聚谷氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（III）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚谷氨酸接枝共聚物；或者将步骤A）得到的聚赖氨酸共聚物与偶联试剂和具有式（Ⅳ）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚赖氨酸接枝共聚物；

其中，2≤x≤5。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述正己胺或三乙胺与谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐的摩尔比为1：10~100。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A）得到的聚谷氨酸共聚物与所述具有式（III）结构的化合物的摩尔比为1：5~20；所述步骤A）得到的聚赖氨酸共聚物与所述具有式（Ⅳ）结构的化合物的摩尔比为1：5~20。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述偶联试剂选自N,N'-二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺中的任意一种或几种。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A）中，所述开环聚合反应的反应温度为0℃~50℃，反应时间为24h~72h；所述步骤B）中，所述缩合反应的反应温度为20℃~60℃，反应时间为24h~72h。

8.一种层层修饰材料，通过将表面预处理的非金属材料、聚合物或合金材料层层吸附具有式（I）和式（II）所示结构的接枝共聚物得到；

式（I）；

式（II）；

其中，

R为H或

a为聚合度，10≤a≤300；

b为聚合度，10≤b≤300；

2≤x≤5。

9.根据权利要求8所述的层层修饰材料，其特征在于，所述表面预处理的非金属材料、聚合物或合金材料按照以下方法制备：

将非金属材质的材料首先用氧化性溶液清洗，然后用过氧化氢、浓氨水和去离子水的混合溶液清洗，再用去离子水冲洗并氮气吹干后，得到表面预处理的材料；或者将聚合物或合金材质的材料用溅镀沉积或电浆蚀刻技术进行表面处理得到表面预处理的材料。

10.根据权利要求8所述的层层修饰材料，其特征在于，所述层层吸附的具体步骤为：

A）用聚乙烯亚胺对表面预处理的材料进行表面正电处理，得到表面带有正电荷的材料；

B）将步骤A）得到的表面带有正电荷的材料依次用式（I）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，再用式（II）所示结构的聚合物的水溶液浸泡，去离子水冲洗，重复多次，得到层层修饰材料。

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