CN103396503B - 新的含多膦酸端基的两性离子聚合物及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新的含多膦酸端基的两性离子聚合物及其制备方法和用途。本发明含多膦酸端基的两性离子聚合物具有如式（Ⅰ）所示的结构：式（Ⅰ）中，10≤n≤37。本发明含多膦酸端基的两性离子聚合物可用于金属氧化物表面接枝改性，使改性表面具备优异亲水、抗蛋白质吸附能力、抗细菌附着能力，特别适用于含金属氧化物表面的医用生物材料表面的快速改性修饰，提高材料的生物相容性、抗细菌附着和表面润滑能力。

Description

新的含多膦酸端基的两性离子聚合物及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种含多膦酸端基的两性离子聚合物。
背景技术
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不产生严重不良影响的材料。包括各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。其中无机类生物医用材料都以金属或金属氧化物为表面特征，并在人工假体、支架、手术器械等领域中广泛应用。为使无机类生物医用材料具备更好的生物相容性和抗细菌附着能力和表面润滑能力，对其表面进行改性是非常必要的。
随着人类生活水平的日益提高，骨与关节相关的各种疾病受到越来越多的关注。由于受损的关节缺少一种理想的修复方法，人工关节置换便成了一种必要的治疗方式，可以有效的重建关节功能。近半个世纪以来，生物医学工程技术不断进步，人工关节置换技术得到了快速发展，特别是人工关节材料的不断更新换代。作为一种应用于人体的重要生物材料，人工关节材料需要满足一系列要求，如高润滑性，良好的生物相容性，耐磨性，耐腐蚀性等，常用的有金属材料、陶瓷材料、有机高分子材料及它们的复合材料。钛的合金是一种常用的人工关节材料，包括镍钛记忆合金(NiTi alloy)和Ti‐6Al‐4V合金等。由于钛极易被氧化，这些合金表面通常会覆盖一层以二氧化钛为主的金属氧化物保护层阻止进一步氧化。不锈钢也是一种常见的矫形外科植入材料，它具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，容易加工。为了使钛合金和不锈钢表现出更优良的性能，更适用于人工关节的置换，人们针对于他们的表面改性进行了一系列的研究。此外，Fe3O4磁性纳米粒子在生物医学领域也有较多应用。它性能稳定，有较好的生物安全性。在其表面修饰包裹某些功能化的聚合物，除了可以提高生物相容性外，还可使其应用于其他领域如癌细胞的检测分离。
表面接枝一层具有抗蛋白质非特异性吸附能力的两性离子聚合物，被证明是一种非常有效的提高材料表面生物相容性的方法。在接枝过程中，主要应用的有两种方法，一种是“从表面接枝”，这种方法往往需要表面引发的原子转移自由基聚合反应(ATRP)，条件苛刻，不易进行；另外一种是“接枝到表面”，即利用两种基团的粘附作用，使已得到的聚合物在材料表面形成自组装膜(self‐assembled monolayers,SAMs)，自组装膜与基底以共价键结合，有序排列，可以达到较高的稳定性。而且过程简单，方便工业化实施，是一种较理想的表面改性方法。多巴胺(DOPA)是一种常用的用于形成自组装膜的中间连接体，研究证明它可以在多种无机材料和有机材料表面粘附。硅烷结构也常用于金属钛表面的改性。然而，基于多巴胺和硅烷结构的表面修饰层其稳定性较差，在体内环境中易降解。特别是该类材料的生物相容性较差，不便于在体内环境中直接使用。
研究证明，膦酸基团非常适用于金属钛及其合金表面的聚合物接枝改性。高场核磁(high‐field 17O MAS NMR)和X射线光电子能谱(X‐ray photoelectronspectroscopy,XPS)均已表明膦酸基团与二氧化钛之间可以形成较强的Ti‐O‐P键，使膦酸基团及其连接的功能化聚合物紧紧吸附在钛金属表面。同时，在体内环境下，此化学键可以稳定存在较长时间，给改性材料的长期应用提供了基础。阿仑膦酸(Alendronic acid,ALD)是一种含伯胺基团的二膦酸，其钠盐阿仑膦酸钠是抑制破骨细胞作用最强的药物之一。目前，已有研究表明膦酸基团可以与过渡金属氧化物(如二氧化钛)形成紧密地结合。由于两个膦酸基团的作用，阿仑膦酸可以稳定的结合在钛片表面，形成自组装膜。借助于其分子结构中的伯胺基团，阿仑膦酸还可以提供一个进一步接枝聚合物的平台，最终有效的对钛片表面进行改性。值得注意的是，膦酸基团不仅可以吸附在金属氧化物表面，还与其它有羟基基团或者羧基基团等的氧化物层有较强的作用。二膦酸的结构优于单个的膦酸基团，它甚至可以吸附在不锈钢、硅等的表面。这使阿仑膦酸成为一种非常有潜力的中间连接体。可以通过它将功能化的聚合物自组装固定在材料表面，实现对材料表面的改性。
两性离子(Zwitterion)是一类同时存在正负电荷，但整体呈电中性且均匀分布的特殊化合物。常见的两性离子有磷铵、磺铵和羧铵三种类型。含均匀混合正负电荷基团特征的聚两性电解质(polyampholytes)是在同一分子链上同时含有正、负电荷基团，且正、负电荷基团数目相等和在纳米水平均匀分布的一类聚合物。它们都具备优异的抗非特异性蛋白质吸附能力、抗凝血能力、抗细菌附着能力、抗生物附着能力和抗污能力等，同时，由于表面水合作用的存在，这种聚合物同时可以提供很好的润滑作用。但也因为强烈的水合能力，导致其表面修饰方法非常复杂，很难找到同时具备良好水溶能力的基团，帮助两性离子聚合物固定到材料表面。因此，通过和阿仑膦酸接枝，获得的含多膦酸端基的两性离子聚合物能够很好地解决从水溶液中修饰材料表面的方法。而且，含多膦酸端基的两性离子聚合物具有优秀的生物相容性，能够通过体内的直接竞争吸附，对缺陷处予以修复。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的含多膦酸端基的两性离子聚合物及其制备方法和用途。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：本发明含多膦酸端基的两性离子聚合物具有如式(Ⅰ)所示的结构：
式(Ⅰ)中，10≤n≤37。
本发明含多膦酸端基的两性离子聚合物的制备方法是：将含两性离子的单体进行可逆加成‐断裂链转移聚合反应得到聚合物，所述聚合物的起始或终止端保留可接枝的羧基；然后将所述聚合物进行酸胺缩合反应。
进一步地，本发明所述可逆加成‐断裂链转移聚合反应以4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸作为链转移剂。
进一步地，本发明所述含两性离子的单体为硫代甜菜碱丙烯酸甲酯。
进一步地，本发明进行所述酸胺缩合反应是将所述聚合物与阿仑膦酸进行接枝。
本发明含多膦酸端基的两性离子聚合物的用途是：用于通过其多膦酸端基与金属氧化物进行共价结合而在金属氧化物表面形成自组装膜。
进一步地，本发明所述金属氧化物为二氧化钛、不锈钢表面的金属氧化物或Fe3O4磁性纳米粒子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过合成含多膦酸端基的两性离子聚合物，解决了在金属氧化物表面两性离子聚合物的接枝问题。该接枝过程是一种从水溶液中的自组装过程，且该聚合物的接枝溶液浓度要求低，成膜速度快，改性层稳定等特点，适合工业化的大规模表面改性。
2)本发明中的含多膦酸端基的两性离子聚合物有很好的生物相容性，能够在含有蛋白质分子的条件下，通过竞争吸附，首先在金属氧化物表面形成抗蛋白吸附层，适合直接在体内或复杂溶液环境中使用。
3)本发明中的含多膦酸端基的两性离子聚合物形成的自组装膜抗蛋白质吸附能力、抗细菌附着能力和表面润滑能力优秀，能达到接近表面引发自由基聚合反应形成的两性离子聚合物层的效果。
附图说明
图1为实施例1、实施例2、实施例3所获得的聚合物pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3的凝胶渗透色谱图；
图2为实施例1、实施例2、实施例3所获得的聚合物pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3的核磁图谱；
其中，(A)是聚合物pSBMA‐ALD‐1的核磁图谱；(B)是聚合物pSBMA‐ALD‐2的核磁图谱；(C)是聚合物pSBMA‐ALD‐3的核磁图谱。
图3为实施例1所获得的接枝前后二氧化钛表面的XPS全谱图；
图4为实施例1所获得的接枝前后二氧化钛表面的蛋白质Anti‐IgG吸附实验结果图；
图5为实施例1所获得的接枝前后二氧化钛表面的摩擦系数实验结果图；
图6为实施例1所获得的接枝前后不锈钢片表面的蛋白质Anti‐IgG吸附实验结果图；
图7为实施例2所获得的接枝前后不锈钢表面蛋白质BSA吸附实验结果图；
其中，(A)为实施例2中未形成功能化自组装膜的不锈钢片表面吸附BSA的荧光照片；(B)为实施例2中形成功能化自组装膜的不锈钢片表面吸附BSA的荧光照片；(C)为实施例2中与BSA竞争吸附形成功能化自组装膜的不锈钢片表面吸附BSA的荧光照片。
图8为实施例2所获得的接枝前后不锈钢表面细菌吸附实验结果图；
其中，(A)为实施例2中未形成功能化自组装膜的不锈钢片表面吸附细菌的荧光照片；(B)为实施例2中形成pSBMA‐ALD‐3功能化自组装膜的不锈钢片表面吸附细菌的荧光照片；(C)为实施例2中形成pSBMA‐ALD‐2功能化自组装膜的不锈钢片表面吸附细菌的荧光照片；(D)为实施例2中形成pSBMA‐ALD‐1功能化自组装膜的不锈钢片表面吸附细菌的荧光照片。
图9为实施例3所获得的接枝前后Fe3O4磁性纳米粒子粒径稳定性实验结果图；
图10为实施例3所获得的接枝前后Fe3O4磁性纳米粒子蛋白质Anti‐IgG吸附实验结果图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式给出详细介绍。
实施例1：氧化钛表面的功能化自组装
(一)聚合物的制备
1)采用可逆加成‐断裂链转移(reversible addition‐fragmentation chain transfer,RAFT)聚合方法，取10mL具支管的茄形反应瓶，加入4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸、4,4’‐偶氮双(4‐氰基戊酸)、单体硫代甜菜碱丙烯酸甲酯(SBMA)。再加入甲醇和去离子水的10︰1(体积比)混合液，放入搅拌子，迅速将固体溶解后，密封反应瓶，在冰浴条件下通氮气30min。将无氧的反应体系置于60℃油浴反应，得到聚合物(命名为pSBMA)。整个操作过程注意用锡纸避光。
2)采用羧酸与胺的缩合酰化反应，取1mL离心管作为反应容器。首先，将pSBMA溶于pH值为5.5的2‐(N‐吗啉)乙磺酸(MES)缓冲溶液(0.1M MES,0.05M NaCl)；加入N‐羟基琥珀酰亚胺(NHS)，调pH至4.7，再加入1‐(3‐二甲氨基丙基)‐3‐乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，使其溶解；最后加入阿仑膦酸。投料摩尔比为pSBMA:ALD:EDC:NHS＝1:1:20:10，且使最终反应体系中EDC的浓度为0.3M。将离心管置于恒温混匀仪，温度25℃，转速1500rpm条件下反应2h，得到产物命名为pSBMA‐ALD。
按以上步骤做三组反应，在各组反应中，单体SBMA、4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸、4,4’‐偶氮双(4‐氰基戊酸)的投料比(摩尔比)分别为7︰1︰0.5、30︰1︰0.5、50︰1︰0.5，且使4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸在三组反应的反应体系中的浓度相应地分别为0.06mol/L、0.02mol/L、0.02mol/L。由此合成三种聚合物pSBMA。将得到的三种聚合物pSBMA通过凝胶渗透色谱确定分子量分别为3145、6035、10509，如图1，可算得聚合度n分别为10、21、37，将三种聚合物pSBMA相应地分别命名为pSBMA‐1、pSBMA‐2、pSBMA‐3，并将它们酸胺缩合反应后的产物pSBMA‐ALD相应地分别命名为pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3。
对聚合物进行核磁检测，聚合物pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3的核磁图谱如图2，由此证明得到了具有如式(Ⅰ)所示结构的目标聚合物。
(二)钛片的预处理
将表面覆盖二氧化钛层的钛片切割成10×10×1mm的方片，经400目、600目、800目、1000目、2000目金相砂纸依次打磨，再利用高效金刚石喷雾抛光剂进行抛光。抛光后的钛片依次经丙酮和乙醇超声清洗15分钟，再浸于5M NaOH15分钟进行清洗。将钛片用去离子水清洗后浸于piranha试剂(浓硫酸和双氧水的7:3混合液)中处理1小时。之后用大量去离子水清洗3次，氮气吹干，置于紫外灯下照射15分钟。
(三)自组装膜的形成
将预处理过的钛片分别浸于3mg/mL的阿仑膦酸(ALD)水溶液和pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3水溶液中自组装过夜，取出用大量去离子水清洗，氮气吹干，即得到表面形成功能化自组装膜的钛片。
采用ESCALAB型X光电子能谱仪(XPS)表征得到自组装单层膜的化学组成。
在XPS全谱图中(图3)，未经任何溶液浸泡的钛片(即空白钛片)的表面只能检测出Ti的峰(Ti 3s、Ti 3p)；经ALD水溶液浸泡的钛片表面除Ti峰之外，还检测到P元素(P 2s、P 2p)，这证明阿仑膦酸已经成功接枝到钛片表面；经pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3水溶液浸泡处理的钛片检测到S元素(S 2s、S 2p)，同时，检测到P元素的峰要明显弱于ALD水溶液浸泡的钛片，说明pSBMA已通过ALD成功接枝到钛片表面。此外，在这五个谱图中，Ti元素的峰依次减弱，也证明了钛片表面的自组装单分子层从无到有且逐渐增厚。
(四)蛋白质吸附试验
蛋白质吸附试验中，利用HRP标记的Anti‐IgG在钛片表面的非特异性吸附，采用ELISA方法，检测了不同钛片表面的抗蛋白质非特异性吸附能力。设定组织培养聚苯乙烯(TCPS)表面的蛋白质吸附量为100％。
蛋白质吸附实验结果如图4，经pSBMA‐ALD接枝处理的钛片上的蛋白质吸附量要明显少于未处理的钛片(空白钛片)。其中，pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3接枝处理的钛片上蛋白质的相对吸附量分别为15.3％、10.8％、3.1％。用pSBMA水溶液浸泡处理的钛片几乎也没有抗蛋白吸附能力，其上的吸附量与未处理的钛片相当，说明pSBMA没有黏附在钛片表面，已经在清洗过程中被除去，同时证明阿仑膦酸在钛片表面较强的吸附能力。
(五)摩擦试验
采用SFT‐2M销盘式摩擦磨损试验机对pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3接枝前后的钛片进行润滑性评估。如图5，在摩擦100圈(30秒)时，pSBMA‐ALD‐3处理钛片的摩擦系数在不同载荷下均要显著小于未处理钛片；经pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2处理后的钛片在载荷为0.98N时，其摩擦系数也小于未处理钛片(空白钛片)。由此证明形成的功能化自组装膜使钛片表面具有更好的润滑性。
实施例2：不锈钢表面的功能化自组装
(一)聚合物的制备
1)采用可逆加成‐断裂链转移(reversible addition‐fragmentation chain transfer,RAFT)聚合方法，取10mL具支管的茄形反应瓶，加入4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸、4,4’‐偶氮双(4‐氰基戊酸)、单体硫代甜菜碱丙烯酸甲酯(SBMA)。再加入甲醇和去离子水的10︰1(体积比)混合液，放入搅拌子，迅速将固体溶解后，密封反应瓶，在冰浴条件下通氮气30min。将无氧的反应体系置于60℃油浴反应，得到聚合物(命名为pSBMA)。整个操作过程注意用锡纸避光。
2)采用羧酸与胺的缩合酰化反应，取1mL离心管作为反应容器。首先，将pSBMA溶于pH值为5.5的2‐(N‐吗啉)乙磺酸(MES)缓冲溶液(0.1M MES,0.05M NaCl)；加入N‐羟基琥珀酰亚胺(NHS)，调pH至4.7，再加入1‐(3‐二甲氨基丙基)‐3‐乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，使其溶解；最后加入阿仑膦酸。投料摩尔比为pSBMA:ALD:EDC:NHS＝1:1:20:10，且使最终反应体系中EDC的浓度为0.3M。将离心管置于恒温混匀仪，温度25℃，转速1500rpm条件下反应2h，得到产物命名为pSBMA‐ALD。
按以上步骤做三组反应，在各组反应中，单体SBMA、4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸、4,4’‐偶氮双(4‐氰基戊酸)的投料比(摩尔比)分别为7︰1︰0.5、30︰1︰0.5、50︰1︰0.5，且使4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸在三组反应的反应体系中的浓度相应地分别为0.06mol/L、0.02mol/L、0.02mol/L。由此合成三种聚合物pSBMA。将得到的三种聚合物pSBMA通过凝胶渗透色谱确定分子量分别为3145、6035、10509，如图1，可算得聚合度n分别为10、21、37，将三种聚合物pSBMA相应地分别命名为pSBMA‐1、pSBMA‐2、pSBMA‐3，并将它们酸胺缩合反应后的产物pSBMA‐ALD相应地分别命名为pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3。
对聚合物进行核磁检测，聚合物pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3的核磁图谱如图2，由此证明得到了具有如式(Ⅰ)所示结构的目标聚合物。
(二)不锈钢片的预处理
将抛光后的镜面不锈钢片依次经丙酮和乙醇超声清洗15分钟，再浸于5MNaOH 15分钟进行清洗。将不锈钢片用去离子水清洗后浸于piranha试剂(浓硫酸和双氧水的7:3混合液)中处理1小时。之后用大量去离子水清洗3次，氮气吹干，置于紫外灯下照射15分钟。
(三)自组装膜的形成
将预处理过的不锈钢片浸于3mg/mL的pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3水溶液中自组装过夜，取出用大量去离子水清洗，氮气吹干。即得到表面形成功能化自组装膜的不锈钢片。
(四)蛋白质吸附试验
蛋白质吸附试验中，利用HRP标记的Anti‐IgG在不锈钢片表面的非特异性吸附，采用ELISA方法检测了不同不锈钢片的抗蛋白质非特异性吸附能力。设定组织培养聚苯乙烯(TCPS)表面的蛋白质吸附量为100％。
蛋白质吸附实验结果如图6，经pSBMA‐ALD接枝处理的不锈钢片上的蛋白质吸附量要明显少于未处理的不锈钢片(空白不锈钢片)。其中，pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3接枝处理的不锈钢片上蛋白质的相对吸附量分别为28.2％、23.1％、1.2％，证明改性后的不锈钢片具有良好的抗蛋白质非特异性吸附性能。
此外，取FITC标记的蛋白质BSA，滴加于不锈钢片表面，使其浸没。放摇床约3小时后，取出用大量消毒过的水清洗，然后用荧光显微镜(20倍)观察表面。
蛋白质BSA吸附实验结果如图7，其中，(A)图为未处理的不锈钢片表面BSA吸附情况，(B)图为经pSBMA‐ALD‐3处理后的不锈钢片表面的BSA吸附情况。可见不锈钢片在处理前有较多BSA吸附，处理后几乎没有BSA吸附在表面，证明了不锈钢片表面形成功能化自组装膜后，具有较好的抗蛋白质吸附能力。(C)图为经pSBMA‐ALD‐3和蛋白质BSA同时处理后的不锈钢片表面的BSA吸附情况，该不锈钢片表面BSA吸附较少，证明聚合物pSBMA‐ALD‐3能够在含有蛋白质分子的条件下，通过竞争吸附，首先在金属氧化物表面形成抗蛋白吸附层，适合直接在体内或复杂溶液环境中使用。
(五)细菌吸附试验
取生长在肉汤培养基中的金黄色葡萄球菌，做染色处理后，滴加于不锈钢片表面，使其浸没。放摇床约3小时后，取出用大量消毒过的水清洗，然后用荧光显微镜(20倍)观察不锈钢片表面。
细菌吸附实验结果如图8，(A)图为未处理的不锈钢片(空白不锈钢片)表面细菌吸附情况；(B)图为经pSBMA‐ALD‐3处理后的不锈钢片表面的细菌吸附情况；(C)图为经pSBMA‐ALD‐2处理后的不锈钢片表面的细菌吸附情况；(D)图为经pSBMA‐ALD‐1处理后的不锈钢片表面的细菌吸附情况。可见不锈钢片在处理前有较多细菌吸附，处理后细菌吸附量明显减少，特别是pSBMA‐ALD‐3处理后的不锈钢片表面，几乎没有细菌吸附，证明了钛片表面形成功能化自组装膜后，具有较好的抗细菌吸附能力。
实施例3：Fe3O4磁性纳米粒子的表面改性
(一)聚合物的制备
1)采用可逆加成‐断裂链转移(reversible addition‐fragmentation chain transfer,RAFT)聚合方法，取10mL具支管的茄形反应瓶，加入4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸、4,4’‐偶氮双(4‐氰基戊酸)、单体硫代甜菜碱丙烯酸甲酯(SBMA)。再加入甲醇和去离子水的10︰1(体积比)混合液，放入搅拌子，迅速将固体溶解后，密封反应瓶，在冰浴条件下通氮气30min。将无氧的反应体系置于60℃油浴反应，得到聚合物(命名为pSBMA)。整个操作过程注意用锡纸避光。
2)采用羧酸与胺的缩合酰化反应，取1mL离心管作为反应容器。首先，将pSBMA溶于pH值为5.5的2‐(N‐吗啉)乙磺酸(MES)缓冲溶液(0.1M MES,0.05M NaCl)；加入N‐羟基琥珀酰亚胺(NHS)，调pH至4.7，再加入1‐(3‐二甲氨基丙基)‐3‐乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，使其溶解；最后加入阿仑膦酸。投料摩尔比为pSBMA:ALD:EDC:NHS＝1:1:20:10，且使最终反应体系中EDC的浓度为0.3M。将离心管置于恒温混匀仪，温度25℃，转速1500rpm条件下反应2h，得到产物命名为pSBMA‐ALD。
按以上步骤做三组反应，在各组反应中，单体SBMA、4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸、4,4’‐偶氮双(4‐氰基戊酸)的投料比(摩尔比)分别为7︰1︰0.5、30︰1︰0.5、50︰1︰0.5，且使4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸在三组反应的反应体系中的浓度相应地分别为0.06mol/L、0.02mol/L、0.02mol/L。由此合成三种聚合物pSBMA。将得到的三种聚合物pSBMA通过凝胶渗透色谱确定分子量分别为3145、6035、10509，如图1，可算得聚合度n分别为10、21、37，将三种聚合物pSBMA相应地分别命名为pSBMA‐1、pSBMA‐2、pSBMA‐3，并将它们酸胺缩合反应后的产物pSBMA‐ALD相应地分别命名为pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3。
对聚合物进行核磁检测，聚合物pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3的核磁图谱如图2，由此证明得到了具有如式(Ⅰ)所示结构的目标聚合物。
(二)自组装膜的形成
将Fe3O4颗粒分别加入到1mg/mL的pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3水溶液中，在一定温度下超声振荡约2小时。反应后用去离子水将产物颗粒沉淀清洗多次，烘干后即得表面改性的Fe3O4磁性纳米粒子。
(三)稳定性测试
如图9，pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3修饰后Fe3O4磁性纳米粒子在生理pH的PBS缓冲溶液中都可稳定存在一个月以上。
(四)蛋白质吸附试验
如图10，pSBMA‐ALD‐1、pSBMA‐ALD‐2、pSBMA‐ALD‐3修饰后Fe3O4磁性纳米粒子表面蛋白质Anti‐IgG的吸附量分别仅为修饰前的23.44％、18.32％、7.21％(检测方法同实施例1)，证明改性后的Fe3O4磁性纳米粒子具有良好的抗蛋白质非特异性吸附性能。

Claims (8)

1.一种含多膦酸端基的两性离子聚合物，其特征是：具有如式(Ⅰ)所示的结构：
式(Ⅰ)中，10≤n≤37。
2.一种权利要求1的含多膦酸端基的两性离子聚合物的制备方法，其特征是：将含两性离子的单体进行可逆加成‐断裂链转移聚合反应得到聚合物，所述聚合物的起始或终止端保留可接枝的羧基；然后将所述聚合物进行酸胺缩合反应。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述可逆加成‐断裂链转移聚合反应以4‐氰基戊酸二硫代苯甲酸作为链转移剂。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：所述含两性离子的单体为硫代甜菜碱丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：进行所述酸胺缩合反应是将所述聚合物与阿仑膦酸进行接枝。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：进行所述酸胺缩合反应是将所述聚合物与阿仑膦酸进行接枝。
7.一种权利要求1的含多膦酸端基的两性离子聚合物的用途，其特征是：用于通过其多膦酸端基与金属氧化物进行共价结合而在金属氧化物表面形成自组装膜。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征是：所述金属氧化物为二氧化钛、不锈钢表面的金属氧化物或Fe3O4磁性纳米粒子。
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