CN103554283B - 含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用 - Google Patents

含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN103554283B
CN103554283B CN201310469379.6A CN201310469379A CN103554283B CN 103554283 B CN103554283 B CN 103554283B CN 201310469379 A CN201310469379 A CN 201310469379A CN 103554283 B CN103554283 B CN 103554283B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyethylene glycol
dopamine
starch derivatives
preparation
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310469379.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103554283A (zh
Inventor
柴宇东
李雪飞
李臻
宫永宽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest University
Original Assignee
Northwest University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest University filed Critical Northwest University
Priority to CN201310469379.6A priority Critical patent/CN103554283B/zh
Publication of CN103554283A publication Critical patent/CN103554283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103554283B publication Critical patent/CN103554283B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明公开了结构式(I)所示的淀粉衍生物,其中,R1为多巴胺基团,R2为氨基化的聚乙二醇,R3为‑H或‑C2H4OH。本发明利用具有粘附功能的多巴胺和具有抗生物污染功能的聚乙二醇对淀粉进行接枝改性,赋予了功能化改性淀粉较强的粘附性能。可从水溶液中自动粘附到聚碳酸酯、不锈钢、聚四氟乙烯、玻璃片等材料表面,得到稳定性很好的膜结构涂层。可简便、广泛地用于多种材料表面的亲水化处理和提高生物材料表面的生物相容性。

Description

含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉,属于高分子化学技术领域。
背景技术
从20世纪60年代开始,人们为了满足需求,在对工业化材料进行生物相容性研究的基础上,开发了生物医用材料及产品并用于临床治疗。目前临床上应用较普遍的医用导管、人体关节和血管支架等器械普遍存在生物相容性不理想,如血小板粘附、蛋白吸附导致凝血、形成血栓等问题。解决这一问题的方法是通过设计合成相关聚合物材料对医疗器械进行生物相容性改性来提高材料表面的生物相容性。
羟乙基淀粉作为一种淀粉衍生物,不仅具有普通淀粉的可生物降解、降解产物无毒无害等优点,还具有一些特性如较强的亲水性、体内无排异、改善供氧功能及体内微循环、增加血液扩容性、低过敏性等。国内外在临床上主要将其应用于血液扩容、储存血液的介质。
构建涂层的方法有多种,最简单快捷的一种方式就是物理涂覆,但是该法构建的涂层稳定性不好。研究发现海洋中的一种软体动物贻贝所分泌的贻贝粘附蛋白具有极好的粘附功能,粘附作用力强,几乎可以在任何材料表面粘附。研究发现这种粘附蛋白中起主要作用的是多巴胺成分。为获得稳定的涂层,Messersmith等人 (Lee H., Dellatore S.M.,Miller W. M., et al., Science, 2007, 318, 426-430)利用多巴胺的粘附功能对玻璃片、PET、硅片、聚碳酸酯片、聚苯乙烯(PS)等多种材料表面进行改性获得了牢固的涂层。Gong等人 (Gong Y. K., Liu L. P., Messersmith P. B., Macromolecular Bioscience, 2012, 12 (7) , 979-985)也利用多巴胺的万能粘附功能设计合成了双防生功能聚合物,对聚四氟乙烯片、不锈钢片、玻璃片等材料进行表面生物相容性改性,改性后的材料表面形成的稳定、牢固的聚合物涂层,同时也提高了材料的生物相容性。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有多巴胺和聚乙二醇功能的新型淀粉材料,使其能像贻贝一样能从含水溶液中自动粘附到几乎任何材料表面,形成结合牢固的功能涂层。
本发明另一目的是提供上述含多巴胺和聚乙二醇功能型淀粉的制备方法。
本发明还有一个目的是提供上述含多巴胺和聚乙二醇功能型淀粉在制备既具有粘附功能,又具有抗生物污染功能的聚合物涂层中的应用。
本发明的实现过程如下:
结构式(I)所示的淀粉衍生物,
(I)
其中,R1
R2,n为20~230整数,
R3为-H或-C2H4OH,
其中,x为10%~40%,y为10%~40%,z为20%~80%。
上述淀粉衍生物的制备方法包括以下步骤:
(1)用羰基二咪唑活化淀粉或羟乙基淀粉上的羟基;
(2)活化的淀粉或羟乙基淀粉与多巴胺和双氨基化聚乙二醇反应;
(3)透析除去未反应的多巴胺和双氨基化聚乙二醇。
上述步骤(1)中,用羟基活化剂羰基二咪唑活化羟乙基淀粉上的羟基,其活化温度为 30℃-50℃。
上述步骤(2)中,接枝反应在无水有机溶剂中进行,有机溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺。反应时,加入盐酸多巴胺和双氨基化聚乙二醇,30℃-50℃反应20-30小时;其中,接枝聚合物中多巴胺基团的接枝率为10%~40%;双氨基化聚乙二醇基团接枝率为10%~40%。
本发明所述淀粉衍生物在制备既具有粘附功能,又具有抗生物污染功能的聚合物涂层中的应用。具体应用时,将淀粉衍生物溶于含水溶剂中,用滴涂、浸涂或喷涂的方法使聚合物在被修饰的材料表面均匀覆盖,然后经加热处理得到改性涂层。
本发明的优点与积极的效果:
本发明利用具有粘附功能的多巴胺和具有抗生物污染功能的聚乙二醇对淀粉进行接枝改性,赋予了功能化改性淀粉较强的粘附性能。可从水溶液中自动粘附到聚碳酸酯、不锈钢、聚四氟乙烯、玻璃片等材料表面,得到稳定性很好的膜结构涂层。将具有粘附、抗生物污染功能接枝集成到淀粉聚合单元上,在粘附形成涂层过程中自动形成具有很好的亲水性和生物相容性的表界面。可简便、广泛地用于多种材料表面的亲水化处理和提高生物材料表面的生物相容性。
附图说明
图1为本发明聚合物HES-g-DA 、Starch-g-DA的DMSO溶液紫外吸收曲线;
图2为本发明PEG8-g-HEG-g-DA14的核磁谱图,其中双氨基化的聚乙二醇接枝率为8.7%;
图3为本发明系列聚合物PEG-g-HES-g-DA对聚碳酸酯片改性的前后蛋白质吸附实验结果。
具体实施方式
双氨基化聚乙二醇可从阿拉丁、百灵威试剂公司购买,也可参考文献方法(黄正强.双端氨基聚乙二醇的制备及尼龙1212/聚乙二醇嵌段共聚物[D], 郑州, 郑州大学,2007;于宏伟, 那海丽,高岩磊等,双氨基聚乙二醇的合成[J], 化工中间体, 2011, (9),40-51)合成。盐酸多巴胺, 羰基二咪唑(CDI)、聚乙二醇、食用淀粉、羟乙基淀粉均可从阿拉丁、百灵威等试剂公司购买得到。
实施例1
取1.004g已经干燥处理过的羟乙基淀粉或淀粉分别溶于盛有15ml无水DMSO的三颈烧瓶中,完全溶解后放入油浴锅中,升温至50℃,通氮气,半小时后,将10ml溶有1.27g羰基二咪唑(CDI)的DMSO溶液滴到三颈烧瓶中,活化淀粉及羟乙基淀粉的羟基4h。
然后加入2ml三乙胺,片刻后将10ml溶有1.48g多巴胺的DMSO溶液滴加到三颈瓶,反应24h。用盐酸调节溶液的pH到3.5,停止通氮气,用截留分子量MW =7000的透析袋透析4天,冷冻干燥后得接枝有多巴胺的羟乙基淀粉(HES-g-DA)或淀粉(Starch-g-DA),通过紫外可见分光光度计检测到280nm有明显的多巴胺的吸收峰(图1)。
实施例2
取1.004g已经干燥处理过的羟乙基淀粉溶于盛有15ml无水DMSO的三颈烧瓶中,完全溶解后放入油浴锅中,升温至50℃,通氮气,半小时后,将10ml溶有1.27g羰基二咪唑(CDI)的DMSO溶液滴到三颈烧瓶中,活化羟乙基淀粉的羟基4h。
然后加入2ml三乙胺,片刻后将10ml溶有0.74g多巴胺(dopamine)的DMSO溶液滴加到三颈瓶中,再将10ml溶有1.952g分子量为2000的双氨基化聚乙二醇的DMSO溶液滴加到三颈瓶中,反应24h。用盐酸调节溶液的pH到3.7,停止通氮气,用截留分子量MW =7000的透析袋透析4天,冷冻干燥后核磁共振光谱法计算聚合物组成为:PEG8-g-HES-g-DA14 (其中8表示双氨基化聚乙二醇的接枝率8%,14表示多巴胺的接枝率为14%)(图2)。
实施例3
取1.015g已经干燥处理过的羟乙基淀粉溶于盛有15ml无水DMSO的三颈烧瓶中,完全溶解后放入油浴锅中,升温至55℃,通氮气,半小时后,将10ml溶有1.27g羰基二咪唑(CDI)的DMSO溶液滴到三颈烧瓶中,活化羟乙基淀粉的羟基4h。
加入2ml三乙胺,片刻后将10ml溶有0.74g盐酸多巴胺的DMSO溶液滴加到三颈瓶中,然后再将10ml溶有3.910g分子量为6000的双氨基化聚乙二醇的DMSO溶液滴加到三颈瓶中,反应24h,用盐酸调节溶液的pH到3.2停止通氮气,用截留分子量MW =7000的透析袋透析4天,冷冻干燥后用核磁共振光谱法计算聚合物组成为: PEG13-g-HES-g-DA13(其中13表示双氨基化聚乙二醇的接枝率13%,13表示多巴胺的接枝率为13%)。
实施例4
取1.078g已经干燥处理过的羟乙基淀粉溶于盛有15ml无水DMSO的三颈烧瓶中,完全溶解后放入油浴锅中,升温至45℃,通氮气,半小时后,将10ml溶有1.27g羰基二咪唑(CDI)的DMSO溶液滴到三颈烧瓶中,活化羟乙基淀粉的羟基8h。
然后加入2ml三乙胺,片刻后将10ml溶有0.74g盐酸多巴胺的DMSO溶液滴加到三颈瓶中,再将10ml溶有7.810g分子量为4000的双氨基化聚乙二醇的DMSO溶液滴加到三颈瓶中,反应24h。用盐酸调节溶液的pH到3.6,停止通氮气,用截留分子量MW =7000的透析袋透析4天,冷冻干燥,核磁共振光谱法计算聚合物组成为: PEG36-g-HES-g-DA12(其中36表示双氨基化聚乙二醇的接枝率36%,12表示多巴胺的接枝率为12%)。
实施例5
分别取实施例2-4合成得到的三种不同比例的聚合物4.5mg,溶于1.5ml的二次蒸馏水中配制成3mg/ml的聚合物水溶液,待完全溶解后,将溶液喷涂到清洗干净的聚碳酸酯片上面,待一面的水完全挥发干后再涂另一面。80℃处理12h后取出,蒸馏水淋洗三次,冷风吹干后测得水在涂层表面的前进角由98度降低到60度,后退角由60度降低到20度。
实施例6
分别取45mg实施例2-4合成得到的三种不同比例的聚合物溶于15ml tris-HCL(pH=8.5)溶液中,采用浸涂法将洗干净的聚碳酸酯片浸没到该聚合物溶液中,室温下浸泡24h后取出,用二次蒸馏水淋洗3次,冷风完全吹干后,测得水在聚合物涂层表面的前进角由97度降低到60度,后退角由60度降低到20度。
实施例7
分别将实施例6改性后的聚碳酸酯片经过75%乙醇水溶液浸泡6h、1%十二烷基磺酸钠(SDS)溶液中超声30min,取出后蒸馏水淋洗三次,冷风吹干后测得水在聚合物涂层表面的前进角、后退角变化均不超过5度。
实施例8
分别将实施例6改性后的聚碳酸酯片经过100℃处理6h、130℃,处理3h,取出后蒸馏水淋洗三次,冷风吹干后测得水在聚合物涂层表面的前进角、后退角变化均不超过5度。
实施例9
分别取实施例2-4合成得到的三种不同比例的聚合物溶于二次蒸馏水中配制成浓度为3mg/ml的聚合物水溶液,采用滴涂法将溶液滴涂到洗干净的不锈钢片、聚四氟乙烯片基表面,每面30 μl,然后将溶液均匀分散与片基表面,溶剂完全挥发后,将已经涂覆过的片基置于130 °C烘箱中处理3h后取出,冷却后置于用二次蒸馏水中浸泡3h,然后用蒸馏水淋洗三次,冷风完全吹干后,测得改性后的不锈钢片基在水中测的聚合物涂层表面的前进角由80度降低到50度,后退角由25度降低到15度。
实施例10
分别将实施例9改性前后的聚碳酸酯片基进行蛋白质吸附实验,方法如下:将空白聚碳酸酯片、系列聚合物PEG-g-HES-g-DA改性后的聚碳酸酯片基浸入到含有BSA蛋白的PBS溶液或Fg蛋白的PBS溶液中,然后置于温度为37℃,CO2含量0.05%的CO2培养箱中培养两小时。将吸附蛋白的聚碳酸酯片基在1%的SDS水溶液中超声解吸附,利用BCA显色法,通过紫外可见分光光度计检测改性前后蛋白吸附的含量。结果显示改性前聚碳酸酯片基对BSA及Fg蛋白的吸附量分别为0.4 μg/cm2 和1.37 μg/cm2,PEG36-g-HES-g-DA12涂覆改性后吸附量可分别降低到0.14 μg/cm2和0.23 μg/cm2,并且随着聚合物中PEG含量的增加,改性后聚碳酸酯片基抗蛋白的吸附能力也呈现增加的趋势。

Claims (7)

1.结构式(I)所示的淀粉衍生物,
(I)
其中,R1
R2,n为20~230整数,
R3为-C2H4OH,
其中,x为10%~40%,y为10%~40%,z为20%~80%。
2.一种制备结构式(I)所示淀粉衍生物的方法,其特征在于:
(I)
其中,R1
R2,n为20~230整数,
R3为-C2H4OH,
其中,x为10%~40%,y为10%~40%,z为20%~80%,
制备方法包括以下步骤:
(1)用羰基二咪唑活化羟乙基淀粉上的羟基;
(2)活化的羟乙基淀粉与多巴胺和双氨基化聚乙二醇反应;
(3)透析除去未反应的多巴胺和双氨基化聚乙二醇。
3.根据权利要求2所述淀粉衍生物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,用羟基活化剂羰基二咪唑活化羟乙基淀粉上的羟基,其活化温度为 30℃-50℃。
4.根据权利要求2所述淀粉衍生物的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,接枝反应在无水有机溶剂中进行,有机溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求2所述淀粉衍生物的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,加入盐酸多巴胺和双氨基化聚乙二醇,30℃-50℃反应20-30小时;接枝聚合物中多巴胺基团的接枝率为10%~40%;双氨基化聚乙二醇基团接枝率为10%~40%。
6.权利要求1所述淀粉衍生物在制备既具有粘附功能,又具有抗生物污染功能的聚合物涂层中的应用。
7.根据权利要求6所述应用,其特征在于:将淀粉衍生物溶于含水溶剂中,用滴涂、浸涂或喷涂的方法使聚合物在被修饰的材料表面均匀覆盖,然后经加热处理得到改性涂层。
CN201310469379.6A 2013-10-10 2013-10-10 含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用 Expired - Fee Related CN103554283B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310469379.6A CN103554283B (zh) 2013-10-10 2013-10-10 含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310469379.6A CN103554283B (zh) 2013-10-10 2013-10-10 含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103554283A CN103554283A (zh) 2014-02-05
CN103554283B true CN103554283B (zh) 2016-09-14

Family

ID=50008667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310469379.6A Expired - Fee Related CN103554283B (zh) 2013-10-10 2013-10-10 含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103554283B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107619645B (zh) * 2017-11-01 2021-09-03 江南大学 一种基于全酶法制备多巴胺增强淀粉基粘合剂的方法
CN110575562B (zh) * 2019-10-15 2023-08-08 华东理工大学 一种具有时序止血作用的淀粉基止血材料及其制备方法
CN111040667B (zh) * 2019-12-20 2021-04-20 湖南工业大学 一种多巴胺功能化的淀粉胶粘剂及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9928956D0 (en) * 1999-12-07 2000-02-02 Malik Navid Internally supported biomimetic coating systems
EP2070950A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-17 Fresenius Kabi Deutschland GmbH Hydroxyalkyl starch derivatives and process for their preparation
WO2011040969A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Massachusetts Institute Of Technology Compositions and methods for the treatment of atherosclerosis and other related diseases

Also Published As

Publication number Publication date
CN103554283A (zh) 2014-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101298906B1 (ko) 점착성 고분자-카테콜 접합체를 이용한 생체 모방형 다층 하이드로겔 코팅 방법
CN106832382B (zh) 一种双仿生多巴胺磷酰胆碱物质的涂覆方法
CA2956721C (en) Article coatings including oligomerized polyphenol layer and biological methods of use
CN105176080B (zh) 一种生物相容性良好的可注射水凝胶及其制备方法和应用
CA3105565C (en) Bioactive coatings
CN101497698A (zh) 壳聚糖-聚氨酯离子复合物弹性体材料的制备方法
CN103554283B (zh) 含多巴胺和聚乙二醇的功能型淀粉及其制备方法和应用
HU229668B1 (en) Cross-linked hyaluronic acids, uses thereof and biological substances containing them
CN102887976A (zh) 仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构共聚物及其制备方法和应用
CN101905034B (zh) 生物多糖自组装修饰的壳聚糖抗菌生物材料的制备方法
CN102216376A (zh) 通过表面活性和反应性端基对聚合物的表面改性
Liu et al. Hydrophilic modification on polyvinyl alcohol membrane by hyaluronic acid
CN112316218A (zh) 一种两性离子聚合物与肝素复合涂层和制备方法及其应用
JP2009518520A (ja) 重合体用の表面を修飾する末端基としての自己組織化する単量体及びオリゴマー
AU2006322035A1 (en) Nitric oxide-releasing polymers
CN103881126A (zh) 一种用于提高材料血液相容性的方法
CN113304332A (zh) 一种抗凝血涂层及其制备方法
KR101250543B1 (ko) 수화겔, 이의 제조 방법 및 용도
CN104744635A (zh) 一种双仿生聚合物的制备方法
CN107974831B (zh) 一种海藻酸钙改性的丙纶非织造布及其制备方法
CN102675674A (zh) 一种溶菌酶与香菇多糖硫酸酯自组装修饰的聚乳酸材料及其制备方法
CN107383409A (zh) 一种制备促进血液相容性pdms基底的新方法
CN104629058A (zh) 一种新型肝素化聚酯膜制备方法
Tong et al. Protein adsorption and cell adhesion on RGD-functionalized silicon substrate surfaces
Guo et al. Bioinspired Injectable Polyurethane Underwater Adhesive with Fast Bonding and Hemostatic Properties

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160914

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee