CN105802221A - 一种用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜及其制备方法，由聚酰亚胺、多聚赖氨酸、纳米碳化钛、纳米钛酸钡、聚二甲基硅氧烷、钛酸酯偶联剂和氧化铝溶胶制备而成，将聚酰亚胺溶于乙醇中搅拌形成混合液，加入多聚赖氨酸，搅拌至完全溶解，冰水浴中缓慢加入聚二甲基硅氧烷进行反应，加热搅拌，加入纳米碳化钛和钛酸酯偶联剂，继续搅拌进行反应，超声处理，冷却后快速搅拌，同时缓慢加入纳米钛酸钡和氧化铝溶胶进行反应，冷却后涂膜在玻璃板上，用蒸馏水漂洗，干燥冷却后，放入蒸馏水中浸泡，脱模晾干，即可。本发明纳米聚合薄膜的稳定性强，与基底材料具有很强的结合力，可用于多种生物材料分子的固定，制备方法简单易行，成本低。

Description

一种用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米膜材料领域，具体是一种用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜及其制备方法。
背景技术
生物材料表面改性是在不影响材料本体性质的前提下，改善材料表面性能或提高特殊表面性质的技术，在化学、生物学、材料科学以及应用科学、工程、技术领域发挥着不可取代的重要作用。现有的对材料表面进行功能化修饰的方式包括自组装薄膜、硅烷化、物理/化学气相沉积和表面接枝等，尽管这些方法在研究中很常用，但是很多方法在广泛应用中存在很多局限性，比如对界面修饰和表面之间的化学特异性的要求，使用的设备复杂、对基底材料形状和尺寸的要求、操作复杂等。因此，寻求一种简单易行的、可对多种材料进行表面改性的方式是非常重要以及必要的。
在材料表面沉积具有反应官能团的有机薄膜用来固定生物分子的改性方式是研究热点。目前，研究较多的是基于多酚类的多巴胺薄膜，这种薄膜因具有可以和几乎所有种类材料牢固结合以及为生物分子接枝提供反应位点的优势在生物材料修饰领域得到了长足的发展。但是，多巴胺薄膜的二次反应性局限在仅能固定具有巯基或胺基基团的生物分子，因多巴胺薄膜的二次反应性是以多巴胺薄膜上保留的酚羟基或酮基与生物分子上的胺基或巯基发生迈克尔加成或者希夫碱的反应为基础的。对于具有羧基等基团的生物分子如肝素等的接枝，多巴胺薄膜就缺乏反应官能团如伯胺基等。
基于此，现有的技术中有采用类多巴的儿茶酚类化合物和具有双端胺基官能团的有机胺类化合物来制备富胺基共聚薄膜的研究。但是这种技术还处于研究状态，具体的效果还未见报道。因此需要对生物材料表面改性的技术进行进一步的研究，以克服现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜，由以下质量分数的原料制备而成：聚酰亚胺45～49％，多聚赖氨酸9～13％，纳米碳化钛8～10％，纳米钛酸钡6～8％，聚二甲基硅氧烷3～5％，钛酸酯偶联剂8～10％，氧化铝溶胶12～14％。
作为本发明进一步的方案：具体由以下质量分数的原料制备而成：聚酰亚胺47％，多聚赖氨酸11％，纳米碳化钛9％，纳米钛酸钡7％，聚二甲基硅氧烷4％，钛酸酯偶联剂9％，氧化铝溶胶13％。
一种所述的用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)按配比称取上述各原料，备用；
(2)将聚酰亚胺溶于乙醇中，充分搅拌形成混合液，将多聚赖氨酸加入聚酰亚胺混合液中，搅拌至完全溶解，在3～5℃的冰水浴中缓慢加入聚二甲基硅氧烷，反应6～8h，得到高粘度混合液A；
(3)将混合液加热到50～54℃，搅拌的同时缓慢加入纳米碳化钛和钛酸酯偶联剂，继续搅拌18～20h充分反应，并在超声波中处理40～50min，冷却至室温，得到混合液B；
(4)对混合液B进行快速搅拌，搅拌的同时加入纳米钛酸钡，待纳米钛酸钡加完后，再缓慢加入氧化铝溶胶，并加热至32～36℃，继续搅拌16～18h，冷却至室温，得混合液C；
(5)将混合液C在干净的玻璃板上涂膜，用蒸馏水充分漂洗，放在60～70℃的温度下干燥，冷却后，将玻璃板放入蒸馏水中浸泡，脱模，晾干，即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明纳米聚合薄膜的稳定性强，与基底材料具有很强的结合力，可用于多种生物材料分子的固定，有效的改善生物材料表面的性质，制备方法简单易行，成本低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜，由以下质量分数的原料制备而成：聚酰亚胺45％，多聚赖氨酸13％，纳米碳化钛8％，纳米钛酸钡8％，聚二甲基硅氧烷3％，钛酸酯偶联剂10％，氧化铝溶胶13％。
上述纳米复合薄膜材料的制备步骤如下：
(1)按配比称取上述各原料，备用；
(2)将聚酰亚胺溶于乙醇中，充分搅拌形成混合液，将多聚赖氨酸加入聚酰亚胺混合液中，搅拌至完全溶解，在3℃的冰水浴中缓慢加入聚二甲基硅氧烷，反应8h，得到高粘度混合液A；
(3)将混合液加热到50℃，搅拌的同时缓慢加入纳米碳化钛和钛酸酯偶联剂，继续搅拌20h充分反应，并在超声波中处理50min，冷却至室温，得到混合液B；
(4)对混合液B进行快速搅拌，搅拌的同时加入纳米钛酸钡，待纳米钛酸钡加完后，再缓慢加入氧化铝溶胶，并加热至32℃，继续搅拌18h，冷却至室温，得混合液C；
(5)将混合液C在干净的玻璃板上涂膜，用蒸馏水充分漂洗，放在60℃的温度下干燥，冷却后，将玻璃板放入蒸馏水中浸泡，脱模，晾干，即可。
实施例2
用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜，由以下质量分数的原料制备而成：聚酰亚胺47％，多聚赖氨酸11％，纳米碳化钛9％，纳米钛酸钡7％，聚二甲基硅氧烷4％，钛酸酯偶联剂9％，氧化铝溶胶13％。
上述纳米复合薄膜材料的制备步骤如下：
(1)按配比称取上述各原料，备用；
(2)将聚酰亚胺溶于乙醇中，充分搅拌形成混合液，将多聚赖氨酸加入聚酰亚胺混合液中，搅拌至完全溶解，在4℃的冰水浴中缓慢加入聚二甲基硅氧烷，反应7h，得到高粘度混合液A；
(3)将混合液加热到52℃，搅拌的同时缓慢加入纳米碳化钛和钛酸酯偶联剂，继续搅拌19h充分反应，并在超声波中处理45min，冷却至室温，得到混合液B；
(4)对混合液B进行快速搅拌，搅拌的同时加入纳米钛酸钡，待纳米钛酸钡加完后，再缓慢加入氧化铝溶胶，并加热至34℃，继续搅拌17h，冷却至室温，得混合液C；
(5)将混合液C在干净的玻璃板上涂膜，用蒸馏水充分漂洗，放在65℃的温度下干燥，冷却后，将玻璃板放入蒸馏水中浸泡，脱模，晾干，即可。
实施例3
用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜，由以下质量分数的原料制备而成：聚酰亚胺49％，多聚赖氨酸9％，纳米碳化钛10％，纳米钛酸钡6％，聚二甲基硅氧烷5％，钛酸酯偶联剂8％，氧化铝溶胶13％。
上述纳米复合薄膜材料的制备步骤如下：
(1)按配比称取上述各原料，备用；
(2)将聚酰亚胺溶于乙醇中，充分搅拌形成混合液，将多聚赖氨酸加入聚酰亚胺混合液中，搅拌至完全溶解，在5℃的冰水浴中缓慢加入聚二甲基硅氧烷，反应6h，得到高粘度混合液A；
(3)将混合液加热到54℃，搅拌的同时缓慢加入纳米碳化钛和钛酸酯偶联剂，继续搅拌18h充分反应，并在超声波中处理40min，冷却至室温，得到混合液B；
(4)对混合液B进行快速搅拌，搅拌的同时加入纳米钛酸钡，待纳米钛酸钡加完后，再缓慢加入氧化铝溶胶，并加热至36℃，继续搅拌16h，冷却至室温，得混合液C；
(5)将混合液C在干净的玻璃板上涂膜，用蒸馏水充分漂洗，放在70℃的温度下干燥，冷却后，将玻璃板放入蒸馏水中浸泡，脱模，晾干，即可。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (3)

1.一种用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜，其特征在于，由以下质量分数的原料制备而成：聚酰亚胺45～49％，多聚赖氨酸9～13％，纳米碳化钛8～10％，纳米钛酸钡6～8％，聚二甲基硅氧烷3～5％，钛酸酯偶联剂8～10％，氧化铝溶胶12～14％。
2.根据权利要求1所述的用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜，其特征在于，具体由以下质量分数的原料制备而成：聚酰亚胺47％，多聚赖氨酸11％，纳米碳化钛9％，纳米钛酸钡7％，聚二甲基硅氧烷4％，钛酸酯偶联剂9％，氧化铝溶胶13％。
3.一种如权利要求1或所述的用于生物材料表面改性的纳米聚合薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)按配比称取上述各原料，备用；
(2)将聚酰亚胺溶于乙醇中，充分搅拌形成混合液，将多聚赖氨酸加入聚酰亚胺混合液中，搅拌至完全溶解，在3～5℃的冰水浴中缓慢加入聚二甲基硅氧烷，反应6～8h，得到高粘度混合液A；
(3)将混合液加热到50～54℃，搅拌的同时缓慢加入纳米碳化钛和钛酸酯偶联剂，继续搅拌18～20h充分反应，并在超声波中处理40～50min，冷却至室温，得到混合液B；
(4)对混合液B进行快速搅拌，搅拌的同时加入纳米钛酸钡，待纳米钛酸钡加完后，再缓慢加入氧化铝溶胶，并加热至32～36℃，继续搅拌16～18h，冷却至室温，得混合液C；
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