CN105294887B - 以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面及其制备方法。其制备方法是：首先，在碱性条件下，将多巴胺甲基丙烯酰胺修饰到基材表面，修饰前基材无需任何特别的预处理；然后，在紫外光引发条件下，将含有巯基的两性离子聚合物通过巯基‑烯点击化学反应接枝到上述基材表面，即可制得以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面。本发明可以修饰的基材包括玻璃片、云母片、木块、聚对苯二甲酸乙二醇酯、无纺布、棉织物、金属片等多种；所制得的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面对细菌具有较好的抗粘附效果，并且在浸水5天之后，该表面的抗细菌粘附效果未有明显减弱趋势。

Description

以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面及其制备 方法

技术领域

本发明涉及一种抗粘附表面表面处理方法，特别是涉及一种以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面及其制备方法，属于表面处理方法技术领域。

背景技术

生物粘附现象普遍存在于自然界和我们的日常生活中，其通常是指两种物质，且其中至少有一种是具有自然的生物属性的物质，通过界面力的作用持久地粘附在一起的状态。在日常生活与工业化生产过程中，绝大多数时候需要杜绝这种生物粘附现象的发生。例如，船舶在海洋中行驶，海洋中的藻类、微生物的粘附，不但会增加摩擦阻力和能耗，而且会提供腐蚀环境，加速船体老化；血液、蛋白质和细胞等在医疗检测设备上的粘附，会影响检测结果，缩短设备寿命，而在植介入人体的器械上的粘附则会导致炎症，甚至会使人体产生排斥。因此，设计和制备性能优异的抗生物粘附材料是科研和工农业生产领域亟待解决的问题。

研究表明，材料的抗粘附性能受表面浸润特性的影响；疏水性表面和亲水性表面均可赋予表面抗粘附特性。但是，亲水性表面具有比疏水性表面更加优越的抗粘附行为。这主要是因为构建亲水性表面的亲水材料所含的亲水链或亲水基团能够与水发生强烈的水合作用，由于这一作用而产生的水化层能够增加表面的空间位阻效应，阻隔污染物与表面的接近，从而有效地削弱了污染物与表面的相互作用，使表面呈现抗粘附特性。在众多的亲水性材料中，两性离子聚合物材料的抗粘附能力最为显著。然而，正是由于两性离子聚合物能够与水产生较强的相互作用，使得很难通过简单的、常规的表面修饰方法将其修饰到基材表面。因此，如何利用简单的、可行的方法将两性离子聚合物牢固地修饰到各种基材表面，让其充分发挥抗粘附性能，成为利用两性离子聚合物进行表面修饰的关键。

在研究论文“Ultra low fouling zwitterionic polymers with a biomimeticadhesive group(Guozhu Li,Gang Cheng,Hong Xue,Shengfu Chen,Fengbao Zhang,Shaoyi Jiang,Biomaterials,2008,29,4592-4597.)”中，作者利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术，制得了末端带有邻苯二酚结构的两性离子大分子，再通过碱性环境的催化，使得邻苯二酚基团氧化，从而将其修饰到玻璃片表面，得到了两性离子聚合物修饰的抗粘附玻璃片。该论文中所制得的玻璃片具有较好的抗粘附性能。但是，ATRP技术的合成条件苛刻，反应过程需要严格的无水无氧条件，并且，反应所必须的过渡金属络合物在聚合过程中不能被消耗，难以提纯，残留在聚合物中容易导致聚合物老化和其他副作用，因此仅限于实验室研究，若用于大面积制备则不得不面临诸多技术和成本方面的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种反应条件温和，提纯简单，可规模化生产的具有优异的抗生物粘附性能，在水环境下也具有较好的稳定性的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面及其制备方法。

本发明利用多巴胺甲基丙烯酰胺的邻苯二酚基团的超强的粘附特性，以及甜菜碱型两性离子聚合物为表面修饰材料，将前者的分子结构上的邻苯二酚基团的超强粘附特性与后者所特有的抗粘附特性相结合，两者协同配合制备出一种具有优异的抗生物粘附性能的表面，且该表面在水环境下也具有较好的稳定性。与现有技术相比，本发明以多巴胺为锚，赋予了两性离子聚合物与表面之间的强粘附力，解决了目前抗生物粘附表面在使用过程中稳定性差的问题，特别是在水环境下稳定性差的问题。

现有技术多是将多巴胺衍生物和甜菜碱型两性离子聚合物通过自由基聚合技术，首先合成含邻苯二酚结构的大分子，再将该大分子修饰到表面上，而由于邻苯二酚结构的阻聚作用和易氧化性，现有技术选择先将多巴胺衍生物的邻苯二酚结构保护起来，在得到大分子产物之后，再进行解保护的步骤，将其修饰于表面。本发明所公开的抗粘附表面的制备方法，选择首先将多巴胺甲基丙烯酰胺修饰到基材表面，该步骤消耗了邻苯二酚基团，后续接枝反应不存在邻苯二酚结构对反应的阻聚作用，通过具有特异性识别特性的巯基‐烯点击化学反应实现这一接枝过程，提高了表面接枝效率。

本发明的抗粘附表面的制备方法，首先，以具有超强粘附特性的多巴胺衍生物为锚，修饰无需任何特别预处理的基材表面，然后，利用巯基-烯点击化学技术，将两性离子聚合物接枝到上述基材表面，以制备一种以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面。本发明所公开的两步法，与现有技术相比，避免了使用条件苛刻的表面修饰方法，简化了操作条件，更适宜工业化生产。迄今为止，这种简便、可行的制备抗粘附表面的方法还未见报道。与现有两性离子聚合物修饰表面的技术相比，本发明采用两步法策略，解决了修饰基材受限以及修饰方法复杂的问题。本发明所公开的方法实施过程条件简单，操作方便易行；选用简便易行、具有高选择性和高效率的点击化学技术，更适宜工业化生产。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面：在基材表面连接抗粘附表面，抗粘附表面上所修饰的聚合物的结构通式如下：

其中，R₁为H或CH₃；R₂为O或NH；R₃为0～5个碳的直链烷基、支链烷基或

中的一种，其中R₈和R₉为0～5碳原子的直链烷基或支链烷基；R₄、R₅为甲基、乙基或丙基；R₆―R₇为CH₂，或中的一种；Y^－为COO^－或SO₃ ^－。

所述以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，包括如下步骤：首先在碱性条件下，将多巴胺甲基丙烯酰胺修饰到基材表面；然后，将其置于溶解有两性离子聚合物和紫外光引发剂的溶剂中，在紫外光照射的条件下，通过巯基-烯点击化学反应接枝含有巯基的两性离子聚合物，制得所述的抗粘附表面。

优选地，所述的多巴胺甲基丙烯酰胺通过如下方法制备：将摩尔比为1:0.5～1:2的多巴胺盐酸盐和2‐甲基丙烯酸酐分别溶于除氧的第一溶剂与第二溶剂中，得到多巴胺盐酸盐溶液和2‐甲基丙烯酸酐溶液；再将2‐甲基丙烯酸酐溶液逐滴加入到多巴胺盐酸盐溶液中，并在滴加过程中，用碱溶液调节混合溶液的pH值为8～10；使这一反应体系在室温、氮气保护条件下搅拌8～16个小时；将反应混合液用第三溶剂洗涤后，过滤取滤液，用酸溶液调节滤液pH值至2～3；再用第四溶剂萃取，取第四溶剂相，在第五溶剂中重新沉淀，过滤得到浅棕色固体，得多巴胺甲基丙烯酰胺；

所述的第一溶剂为氨水饱和溶液、NaOH饱和溶液、Na₂CO₃饱和溶液和Na₂B₄O₇饱和溶液中的一种或多种；

所述的第二溶剂为氯仿、四氢呋喃、二氧六环、丙酮、乙腈和二甲基亚砜中的一种或多种；

所述的碱溶液为氨水、NaOH溶液、Na₂CO₃溶液中的一种或多种；

所述的第三溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、乙醚和水中的一种或多种；

所述的酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液和乙酸溶液中的一种或多种；

所述的第四溶剂为二氯甲烷、氯仿、乙醚、石油醚和乙酸乙酯中的一种或多种；

所述的第五溶剂为正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷和乙醚中的一种或多种。

优选地，所述的含有巯基的两性离子聚合物通过如下方法制备：将摩尔比为1:10～1:20的N,N’‐双(丙烯酰)胱胺和两性离子单体溶解在溶剂中，混合均匀后在避光的环境中加入紫外光引发剂，搅拌使其完全溶解；继而在紫外光照射条件下反应0.5～4小时形成凝胶；然后，将生成的凝胶在去离子水中浸泡24～48小时后，加入到质量分数为3～5％的二硫苏糖醇的PBS缓冲液中；通氮气搅拌2～4小时，再用1～6mol/L HCl将溶液pH值调到3～5；最后，将聚合物溶液装在透析袋中，置于pH＝3～5的盐酸溶液中透析36～72小时，冷冻干燥得到白色固体，得含巯基的两性离子聚合物；所述的两性离子单体的结构通式为：

其中，R₁为H或CH₃；R₂为O或NH；R₃为0～5个碳的直链烷基、支链烷基或 中的一种，其中R₈和R₉为0～5碳原子的直链烷基或支链烷基；R₄、R₅为甲基、乙基或丙基；R₆―R₇为CH₂，或中的一种；Y^－为COO^－或SO₃ ^－；

所述的含巯基的两性离子聚合物的结构通式为：

其中，R₁为H或CH₃；R₂为O或NH；R₃为0～5个碳的直链烷基、支链烷基或 中的一种，其中R₈和R₉为0～5碳原子的直链烷基或支链烷基；R₄、R₅为甲基、乙基或丙基；R₆―R₇为CH₂，或中的一种；Y^－为COO^－或SO₃ ^－；

所述的溶剂为水、乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种；

所述的紫外光引发剂为Irgacure 2959、安息香双甲醚、2‐羟基‐2‐甲基‐1苯基甲酮和碘鎓盐中的一种或多种；紫外光引发剂占BAC和两性离子单体总重量的0.5～2.0％。

优选地，所述的基材为玻璃片、云母片、木块、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、无纺布、棉织物或金属片。基材无需任何特别的预处理；

优选地，所述的碱性条件为NaOH溶液、PBS缓冲液、NaCO₃溶液和Tris‐HCl缓冲液中的一种或多种；多巴胺甲基丙烯酰胺在碱溶液中的浓度为0.4～0.8mg/mL。

优选地，所述的紫外光主峰波长为365nm，功率为200W，样品与紫外灯的距离为20cm。

优选地，所述的紫外光引发剂为Irgacure 2959、安息香双甲醚、2‐羟基‐2‐甲基‐1苯基甲酮和碘鎓盐中的一种或多种；紫外光引发剂占反应溶液总重量的0.005～0.05％。

优选地，所述的溶剂为氯仿、甲基乙基酮、二氧六环、丙酮、乙腈、二甲基亚砜、水和甲醇中的一种或多种；两性离子聚合物在该溶剂中的浓度为1.0～2.0mg/mL。

本发明所公开的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的表面具有优异的抗粘附特性，并且，由于多巴胺衍生物在湿态条件下的高强粘附能力，使得该表面在水环境下也具有较好的稳定性。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1)采用将多巴胺甲基丙烯酰胺分子结构上的邻苯二酚基团的超强粘附特性与甜菜碱型两性离子聚合物所特有的抗粘附特性相结合的策略，以解决抗粘附物质或材料与基材表面粘结不牢固以及抗粘附表面稳定性差的问题，从而制备稳定的抗粘附表面。首先，通过简单的浸泡法将多巴胺甲基丙烯酰胺修饰到基材表面；然后，利用巯基-烯点击化学技术将含巯基的两性离子聚合物接枝到上述基材表面，从而得到以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面。本发明所公开的两步法，其条件温和，操作简单，易发展为适合于大面积制备的新技术，更具实用价值。

2)所制备的抗粘附表面在浸水5天之后抗粘附效果未有变化，具有一定的稳定性，特别是在潮湿的水环境下，使其更加适合应用于船舶以及生物医用领域。

3)所制备的多巴胺甲基丙烯酰胺可以牢固地修饰于多种未经任何预处理的基材表面，大大拓展了修饰基材的种类，使其可以应用于各行各业，而裸露的双键更适合进行后续的改性。

附图说明

图1为实施例1所制得的多巴胺甲基丙烯酰胺的红外图谱。

图2为实施例1所制得的多巴胺甲基丙烯酰胺的核磁共振图谱。

图3为实施例1所制得的两性离子聚合物A的红外图谱。

图4为实施例1所制得的两性离子聚合物A的核磁共振图谱。

图5(a)为用实施例1所制得的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面进行大肠杆菌粘附试验所得到的显微镜照片。

图5(b)为将实施例1所制得的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面浸水5天后再用于大肠杆菌粘附试验所得到的显微镜照片。

图5(c)为用未经表面修饰的玻璃片进行大肠杆菌粘附试验所得到的显微镜照片。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)多巴胺甲基丙烯酰胺的合成：将5.00g(26.40mmol)多巴胺盐酸盐溶解于除氧的Na₂B₄O₇饱和溶液中，将12mL溶解有2.00g(13.20mmol)2‐甲基丙烯酸酐的四氢呋喃溶液逐滴加入到上述溶液中，并在滴加过程中，用NaOH溶液保持混合溶液的pH值为8；使这一反应体系在室温、氮气保护条件下反应8个小时后，将反应液用乙酸乙酯洗涤，过滤取得滤液；用HCl溶液将滤液的pH值调节至2，再用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯相，在正己烷中沉淀、过滤便可得到浅棕色固体，即多巴胺甲基丙烯酰胺。

图1为多巴胺甲基丙烯酰胺的红外图谱。从其红外谱图可以看出，在3365cm^-1、1648cm^-1和1561cm^-1处出现了分别归属于酰胺键中的N-H的伸缩振动峰、C═O的伸缩振动和N-H的面内弯曲振动吸收峰；在3030cm^-1和1617cm^-1处出现了分别归属于C═C上的C-H伸缩振动吸收峰和C-C的伸缩振动吸收峰；另外，在2962cm^-1、2933cm^-1、2878cm^-1和2851cm^-1处则分别出现了甲基和亚甲基上的C-H伸缩振动吸收峰。

图2为多巴胺甲基丙烯酰胺的核磁共振图谱。化学位移为7.91ppm的特征峰为酰胺键上f处的质子峰；化学位移为6.43ppm、6.66ppm和6.59ppm的特征峰是苯环上a、b和c处的质子峰；化学位移为5.61ppm和5.29ppm的特征峰为双键上h和j处的质子峰；化学位移为3.24ppm的特征峰是与酰胺键相连的亚甲基上e处的质子峰；化学位移为2.56ppm的特征峰为与苯环相连的亚甲基上d处的质子峰；化学位移为1.84ppm的特征峰是与双键相连的甲基上g处的质子峰。

根据图1和图2的表征结果可以确定用本实施例的方法成功地合成出了多巴胺甲基丙烯酰胺。所制备的多巴胺甲基丙烯酰胺为一种浅棕色固体，易溶解于醇类溶剂。

(2)含有巯基的两性离子聚合物的合成：将46.87mg(0.18mmol)N,N’‐双(丙烯酰)胱胺(BAC)和0.53g(1.80mmol)N‐(3‐二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMAPS)溶解在乙醇中，混合均匀后在避光的环境中加入2.88mg Irgacure 2959，搅拌使其完全溶解，在紫外光照条件下反应0.5小时生成凝胶；将所生成的凝胶在去离子水中浸泡24小时，再加入到质量分数为3％的二硫苏糖醇的30mL PBS缓冲液中，通氮气搅拌2小时；然后，用1mol/LHCl将溶液pH值调节到3；最后，将聚合物溶液装在透析袋中，置于pH＝3的盐酸溶液中透析36小时，再经冷冻干燥便可得到白色固体，即含巯基的两性离子聚合物A。其结构式为：

图3为含巯基的两性离子聚合物A的红外图谱。从其红外谱图上可以看出，在3445cm^-1、1648cm^-1和1545cm^-1处分别出现了归属于酰胺键中的N-H的伸缩振动吸收峰、C═O的伸缩振动和N-H的面内弯曲振动吸收峰；在2538cm^-1处出现了归属于S-H的伸缩振动吸收峰；在1498cm^-1处出现了归属于N⁺–C的伸缩振动吸收峰；在1201cm^-1和1040cm^-1处分别出现了归属于–SO₃上的S＝O的不对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收峰；另外，在2915cm^-1和2833cm^-1处分别出现了甲基和亚甲基的C-H伸缩振动吸收峰；并且在3030cm^-1和1617cm^‐1处未出现归属于C＝C的特征吸收峰。

图4为含巯基的两性离子聚合物A的核磁共振图谱。化学位移为3.51ppm的特征峰是亚甲基c、e处的质子峰；化学位移为3.39ppm的特征峰是亚甲基g、l处的质子峰；化学位移为2.72ppm的特征峰是亚甲基m、j处的质子峰；化学位移为3.01ppm和2.23ppm处的特征峰分别是亚甲基i和h处的质子峰；化学位移为3.15ppm的特征峰是与季铵基团相连的甲基f处的质子峰；化学位移为2.01ppm的特征峰是d、b和k处的质子峰；化学位移为0.96ppm的特征峰是甲基a处的质子峰。

根据图3和图4的表征结果可以确定合成了含巯基的两性离子聚合物A。含巯基的两性离子聚合物A是一种白色固体，易溶解于水。

(3)以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备：将步骤(1)制得的多巴胺甲基丙烯酰胺溶解在Tris‐HCl缓冲液中配置成0.4mg/mL的溶液，将玻璃片置于该溶液中，静置处理24小时，随后用去离子水冲洗玻璃片表面，并置于室温下干燥24小时，即得到用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的玻璃片表面；将步骤(2)制得的含巯基的两性离子聚合物溶解于去离子水中，配置成1.0mg/mL的溶液，再加入占含巯基的两性离子聚合物的溶液总质量0.005％的Irgacure 2959，在避光条件下搅拌至完全溶解；将上述用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的玻璃片置于该溶液中，在紫外光照条件下进行反应1小时；然后，用去离子水冲洗玻璃片表面，即得到以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面。该表面的聚合物结构为：

该聚合物中含有邻苯二酚结构的一端在碱性条件下，与基材表面发生相互作用，键接到基材表面，起到锚的作用；另一端含有的两性离子基团则起主要的抗粘附作用。由于邻苯二酚基团超强的粘附作用，特别是在水环境中也可以保持稳定，故该表面可以应用于生物医学、船舶等领域。

以大肠杆菌为试验菌株，在无菌条件下，将大肠杆菌接种到已灭菌的营养肉汤培养基(蛋白胨10g，牛肉膏3g，氯化钠5g，去离子水1000mL)中，并置于37℃下培养24小时，得到含营养肉汤的菌液；继而将这一菌液离心，用磷酸缓冲溶液(pH＝7.4)配置成浓度约为1×10⁵CFU/mL的菌液；将本实施例中制得的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的玻璃片在试验前用75％的乙醇水溶液浸泡灭菌后，放入灭菌的玻璃培养皿中，再倒入灭菌的营养肉汤培养基和5μL配制好的菌液，在37℃下培养24小时；取出玻璃片用灭菌的磷酸缓冲液(pH＝7.4)洗去未粘附的细菌；采用革兰氏染色法对样品表面粘附的细菌染色后，置于光学显微镜下观察细菌粘附的情况。所得到的显微镜照片如图5(a)所示；将该表面浸水5天之后，进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片如图5(b)所示；作为对照，用未经任何表面修饰的玻璃片也进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片如图5(c)所示。从图中可以看出，未经表面修饰的玻璃片粘附了大量的细菌，而经两性离子聚合物修饰后，表面的大肠杆菌的粘附量明显降低；浸水5天后，表面的大肠杆菌的粘附量并没有增加，表面仍然能够保持明显的抗细菌粘附特性。与现有技术相比，本发明所公开的抗粘附表面所具备的抗细菌粘附的效果在未浸水之前可达到现有技术水平，即可以抵抗细菌的粘附，但是现有技术未对其浸水后的抗细菌粘附效果做出评价。

本发明所公开的两步法，第一步用多巴胺甲基丙烯酰胺修饰基材表面为简单的浸涂过程，第二步在此基础上接枝两性离子聚合物为光照条件下的巯基-烯反应，两步反应均在常温下进行，没有特别的要求。而现有技术多采用表面ATRP引发聚合技术，反应需在无水无氧的条件下进行，对设备要求高，并且，在反应中必须用到的过渡金属络合物在聚合过程中不能被消耗，难以提纯，残留在聚合物中容易导致聚合物老化和其他副作用。可见，本发明所公开的方法，避免了使用条件苛刻的表面修饰方法，简化了操作条件，更适宜工业化生产。

下面实施例中多巴胺甲基丙烯酰胺与实施例1完全相同，含有巯基的两性离子聚合物的主要结构的特征峰与实施例1一致，只存在链段长短的差异。

实施例2

(1)多巴胺甲基丙烯酰胺的合成：将5.00g(26.40mmol)多巴胺盐酸盐溶解于除氧的氨水饱和溶液中，将24mL溶解有4.00g(26.40mmol)2‐甲基丙烯酸酐的二氧六环溶液逐滴加入到上述溶液中，并在滴加过程中，用NaCO₃溶液保持混合溶液的pH值为9；使这一反应体系在室温、氮气保护条件下反应10个小时后，将反应混合液用乙醚洗涤，过滤取得滤液；用H₂SO₄溶液将滤液的pH值调节至3，再用乙醚萃取，取乙醚相，在正辛烷中沉淀、过滤便可得到浅棕色固体，即多巴胺甲基丙烯酰胺。该实施例制得的多巴胺甲基丙烯酰胺的红外图谱和核磁共振图谱分别与图1、图2一致，不再重复。

(2)含有巯基的两性离子聚合物的合成：将46.87mg(0.18mmol)N,N’‐双(丙烯酰)胱胺(BAC)和1.00g(2.70mmol)1‐(N,N’‐二乙胺基)‐4(丙烯酸酯基)‐苯磺酸内盐溶解在甲醇中，混合均匀后在避光的环境中加入10.47mg 2‐羟基‐2‐甲基‐1苯基甲酮，搅拌使其完全溶解，在紫外光照条件下反应1.5小时生成凝胶；将所生成的凝胶在去离子水中浸泡36小时，再加入到质量分数为4％的二硫苏糖醇的30mL PBS缓冲液中，通氮气搅拌3小时；然后，用2mol/L HCl将溶液pH值调节到4；最后，将聚合物溶液装在透析袋中，置于pH＝4的盐酸溶液中透析48小时，再经冷冻干燥便可得到白色固体，即含巯基的两性离子聚合物B。其结构式为：

该实施例制得的含有巯基的两性离子聚合物B的红外图谱和核磁共振图谱分别与图3、图4一致，不再重复。

(3)以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备：将多巴胺甲基丙烯酰胺溶解在Tris‐HCl缓冲液中中配置成0.5mg/mL的溶液，将金属片置于该溶液中，静置处理24小时，随后用去离子水冲洗金属片表面，再置于室温下干燥24小时即得到用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的金属片表面；将含有巯基的两性离子聚合物溶解于二甲基亚砜中，配置成1.5mg/mL的溶液，再加入占含巯基的两性离子聚合物的溶液总质量0.015％的2‐羟基‐2‐甲基‐1苯基甲酮，在避光条件下搅拌至完全溶解；将上述用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的金属片置于该溶液中，在紫外光照条件下进行反应3小时；然后，用去离子水冲洗金属片表面，即得到以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面。该表面的聚合物结构为：

以大肠杆菌为试验菌株，将本实施例中制得的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面进行细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(a)相类似；将该表面浸水5天之后，进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(b)相类似；作为对照，用未经表面修饰的金属片也进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(c)相类似。不再重复。

实施例3

(1)多巴胺甲基丙烯酰胺的合成：将5.00g(26.400mmol)多巴胺盐酸盐溶解于除氧的NaOH饱和溶液中，将36mL溶解有6.00g(39.6mmol)2‐甲基丙烯酸酐的氯仿溶液逐滴加入到上述溶液中，并在滴加过程中，用氨水保持混合溶液的pH值为10；使这一反应体系在室温、氮气保护条件下反应12个小时后，将反应混合液用丙酮洗涤，过滤取得滤液；用H₃PO₄溶液将滤液的pH值调节至2，再用石油醚萃取，取石油醚相，在正戊烷中沉淀、过滤便可得到浅棕色固体，即多巴胺甲基丙烯酰胺。该实施例制得的多巴胺甲基丙烯酰胺的红外图谱和核磁共振图谱分别与图1、图2一致，不再重复。

(2)含有巯基的两性离子聚合物的合成：将46.87mg(0.18mmol)N,N’‐双(丙烯酰)胱胺(BAC)和1.14g(3.24mmol)1‐(N,N’‐二丙胺基)‐2‐甲基‐4(甲基丙烯酰胺基)‐环己烷乙酸内酯溶解在异丙醇中，混合均匀后在避光的环境中加入17.80mg碘鎓盐，搅拌使其完全溶解，在紫外光照条件下反应3小时生成凝胶；将所生成的凝胶在去离子水中浸泡36小时，再加入到质量分数为5％的二硫苏糖醇的30mL PBS缓冲液中，通氮气搅拌3.5小时；然后，用5mol/L HCl将溶液pH值调节到5；最后，将聚合物溶液装在透析袋中，置于pH＝5的盐酸溶液中透析60小时，再经冷冻干燥便可得到白色固体，即含巯基的两性离子聚合物C。其结构式为：

该实施例制得的含有巯基的两性离子聚合物C的红外图谱和核磁共振图谱分别与图3、图4一致，不再重复。

(3)以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备：将多巴胺甲基丙烯酰胺溶解在Na₂CO₃溶液中配置成0.6mg/mL的溶液，将云母片置于该溶液中，静置24小时，随后用去离子水冲洗云母片表面，再置于室温下干燥24小时即得到用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的云母片表面；将含有巯基的两性离子聚合物溶解于异丙醇中，配置成1.5mg/mL的溶液，再加入占含巯基的两性离子聚合物的溶液总质量0.025％的碘鎓盐，在避光条件下搅拌至完全溶解；将上述用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的云母片置于该溶液中，在紫外光照条件下进行反应5小时；然后，用去离子水冲洗云母片表面，即得到以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面。该表面的聚合物结构为：

以大肠杆菌为试验菌株，将本实施例中制得的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面进行细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(a)相类似；将该表面浸水5天之后，进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(b)相类似；作为对照，用未经表面修饰的云母片也进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(c)相类似。不再重复。

实施例4

(1)多巴胺甲基丙烯酰胺的合成：将5.00g(26.40mmol)多巴胺盐酸盐溶解于除氧的Na₂CO₃饱和溶液中，将48mL溶解有8.00g(52.80mmol)2‐甲基丙烯酸酐的乙腈溶液逐滴加入到上述溶液中，并在滴加过程中，用氨水保持混合溶液的pH值为9；使这一反应体系在室温、氮气保护条件下反应16个小时后，将反应混合液用水洗涤，过滤取得滤液；用乙酸溶液将滤液的pH值调节至3，再用二氯甲烷萃取，取二氯甲烷相，在正庚烷中沉淀、过滤得到浅棕色固体，即为便多巴胺甲基丙烯酰胺。该实施例制得的多巴胺甲基丙烯酰胺的红外图谱和核磁共振图谱分别与图1、图2一致，不再重复。

(2)含有巯基的两性离子聚合物的合成：将46.87mg(0.18mmol)N,N’‐双(丙烯酰)胱胺(BAC)和0.86g(3.60mmol)N,N‐二甲基‐N‐甲基丙烯酰氧乙基‐N‐乙酸内盐溶解在水中，混合均匀后在避光的环境中加入18.14mg安息香双甲醚，搅拌使其完全溶解，在紫外光照条件下反应4小时生成凝胶；将所生成的凝胶在去离子水中浸泡48小时，再加入到质量分数为4％的二硫苏糖醇的30mL PBS缓冲液中，通氮气搅拌4小时；然后，用6mol/L HCl将溶液pH值调节到3；最后，将聚合物溶液装在透析袋中，置于pH＝3的盐酸溶液中透析72小时，再经冷冻干燥便可得到白色固体，即含巯基的两性离子聚合物D。其结构式为：

该实施例制得的含有巯基的两性离子聚合物D的红外图谱和核磁共振图谱分别与图3、图4一致，不再重复。

(3)以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备：将多巴胺甲基丙烯酰胺溶解在Tris‐HCl缓冲液中配置成0.8mg/mL，将PET片材置于该溶液中，静置24小时，随后用去离子水冲洗PET表面，再置于室温下干燥24小时即得到用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的PET表面；将含有巯基的两性离子聚合物溶解于甲醇中，配置成2.0mg/mL的溶液，再加入占含巯基的两性离子聚合物的溶液总质量0.05％的安息香双甲醚，在避光条件下搅拌至完全溶解；将上述用多巴胺甲基丙烯酰胺处理的PET片材置于该溶液中，在紫外光照条件下进行反应7小时；然后，用去离子水冲洗PET表面，即得到以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面。该表面的聚合物结构为：

以大肠杆菌为试验菌株，将本实施例中制得的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面进行细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(a)相类似；将该表面浸水5天之后，进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(b)相类似；作为对照，用未经表面修饰的PET片材也进行同样的细菌粘附实验，所得到的显微镜照片与图5(c)相类似，不再重复。

Claims (9)

1.以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面，其特征在于，在基材表面连接抗粘附表面，抗粘附表面上所修饰的聚合物的结构通式如下：

其中，R₁为H或CH₃；R₂为O或NH；R₃为0～5个碳的直链烷基、支链烷基或

中的一种，其中R₈和R₉为0～5碳原子的直链烷基或支链烷基；R₄、R₅为甲基、乙基或丙基；R₆―R₇为CH₂， 中的一种；Y^－为COO^－或SO₃ ^－。

2.权利要求1所述以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先在碱性条件下，将多巴胺甲基丙烯酰胺修饰到基材表面；然后，将其置于溶解有两性离子聚合物和紫外光引发剂的溶剂中，在紫外光照射的条件下，通过巯基-烯点击化学反应接枝含有巯基的两性离子聚合物，制得所述的抗粘附表面。

3.根据权利要求2所述的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于，所述的多巴胺甲基丙烯酰胺通过如下方法制备：将摩尔比为1:0.5～1:2的多巴胺盐酸盐和2-甲基丙烯酸酐分别溶于除氧的第一溶剂与第二溶剂中，得到多巴胺盐酸盐溶液和2-甲基丙烯酸酐溶液；再将2-甲基丙烯酸酐溶液逐滴加入到多巴胺盐酸盐溶液中，并在滴加过程中，用碱溶液调节混合溶液的pH值为8～10；使这一反应体系在室温、氮气保护条件下搅拌8～16个小时；将反应混合液用第三溶剂洗涤后，过滤取滤液，用酸溶液调节滤液pH值至2～3；再用第四溶剂萃取，取第四溶剂相，在第五溶剂中重新沉淀，过滤得到浅棕色固体，得多巴胺甲基丙烯酰胺；

所述的第一溶剂为氨水饱和溶液、NaOH饱和溶液、Na₂CO₃饱和溶液和Na₂B₄O₇饱和溶液中的一种或多种；

所述的第二溶剂为氯仿、四氢呋喃、二氧六环、丙酮、乙腈和二甲基亚砜中的一种或多种；

所述的碱溶液为氨水、NaOH溶液、Na₂CO₃溶液中的一种或多种；

所述的第三溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、乙醚和水中的一种或多种；

所述的酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液和乙酸溶液中的一种或多种；

所述的第四溶剂为二氯甲烷、氯仿、乙醚、石油醚和乙酸乙酯中的一种或多种；

所述的第五溶剂为正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷和乙醚中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于，所述的含有巯基的两性离子聚合物通过如下方法制备：将摩尔比为1:10～1:20的N,N’-双(丙烯酰)胱胺和两性离子单体溶解在溶剂中，混合均匀后在避光的环境中加入紫外光引发剂，搅拌使其完全溶解；继而在紫外光照射条件下反应0.5～4小时形成凝胶；然后，将生成的凝胶在去离子水中浸泡24～48小时后，加入到质量分数为3～5％的二硫苏糖醇的PBS缓冲液中；通氮气搅拌2～4小时，再用1～6mol/L HCl将溶液pH值调到3～5；最后，将聚合物溶液装在透析袋中，置于pH＝3～5的盐酸溶液中透析36～72小时，冷冻干燥得到白色固体，得含巯基的两性离子聚合物；所述的两性离子单体的结构通式为：

其中，R₁为H或CH₃；R₂为O或NH；R₃为0～5个碳的直链烷基、支链烷基或

中的一种，其中R₈和R₉为0～5碳原子的直链烷基或支链烷基；R₄、R₅为甲基、乙基或丙基；R₆―R₇为CH₂， 中的一种；Y^－为COO^－或SO₃ ^－；

所述的含巯基的两性离子聚合物的结构通式为：

其中，R₁为H或CH₃；R₂为O或NH；R₃为0～5个碳的直链烷基、支链烷基或

中的一种，其中R₈和R₉为0～5碳原子的直链烷基或支链烷基；R₄、R₅为甲基、乙基或丙基；R₆―R₇为CH₂， 中的一种；Y^－为COO^－或SO₃ ^－；

所述的溶剂为水、乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种；

所述的紫外光引发剂为Irgacure 2959、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1苯基甲酮和碘鎓盐中的一种或多种；紫外光引发剂占BAC和两性离子单体总重量的0.5～2.0％。

5.根据权利要求2所述的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于，所述的基材为玻璃片、云母片、木块、聚对苯二甲酸乙二醇酯、无纺布、棉织物或金属片。

6.根据权利要求2所述的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于，所述的碱性条件为NaOH溶液、PBS缓冲液、NaCO₃溶液和Tris-HCl缓冲液中的一种或多种；多巴胺甲基丙烯酰胺在碱溶液中的浓度为0.4～0.8mg/mL。

7.根据权利要求2所述的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于，所述的紫外光主峰波长为365nm，功率为200W，样品与紫外灯的距离为20cm。

8.根据权利要求2所述的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于，所述的紫外光引发剂为Irgacure 2959、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1苯基甲酮和碘鎓盐中的一种或多种；紫外光引发剂占反应溶液总重量的0.005～0.05％。

9.根据权利要求2所述的以多巴胺为锚的两性离子聚合物修饰的抗粘附表面的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为氯仿、甲基乙基酮、二氧六环、丙酮、乙腈、二甲基亚砜、水和甲醇中的一种或多种；两性离子聚合物在该溶剂中的浓度为1.0～2.0mg/mL。