CN105820455B - 一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚合物领域，具体涉及一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜及其制备方法和应用。所述聚合物共混薄膜是由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯按照质量比为6：4～7：3的比例共混旋涂制备而成。所述聚合物共混薄膜的厚度为45～55nm。本发明所述聚合物共混薄膜在溶液中不会出现去润湿现象，具有优异的稳定性；同时还具有超强的抑制蛋白质吸附性能；本发明所述制备方法简单，可操作性强，可适用于大量生产；用该聚合物共混薄膜修饰(包括包覆)医用体内植入材料，在医用体内植入材料表面形成抗蛋白质吸附层，可以有效地避免由蛋白质非特异性吸附诱发的体内异物反应。

Description

一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于聚合物领域，具体涉及一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
蛋白质是生物体内重要的大分子，具有免疫、运载、识别、催化等极其丰富的生物功能。但蛋白质一旦接触到生物材料表面，就容易发生吸附现象污染材料。在医用植入材料表面，蛋白质的非特异性吸附会诱发体内异物反应，导致细胞和血液蛋白的吸附，进一步诱导凝血现象形成血栓，甚至造成细菌繁殖和感染等严重后果。与人们生活密切相关的生物技术设计的一个共性就是如何减少蛋白质在材料表面的吸附。因此，研究稳定且具有抗蛋白质吸附性能的材料已成为国内外研究的热点。
目前，最常用的抗蛋白质吸附材料有：高分子材料聚乙二醇(PEG)、聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)等。尽管这些材料在一定程度上具有抗蛋白质吸附的性能，但是仍然会有一部分非特异性吸附蛋白质。聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)是最近研究具有超强抗蛋白质吸附的聚合物，尽管聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)有十分优异的抗蛋白质吸附性能，但是其低于常温的玻璃化转变温度，使得PBMA薄膜在常温溶液中易出现去润湿现象，破坏薄膜的完整性。因此，设法提高聚甲基丙烯酸甲酯(PBMA)薄膜的稳定性是非常重要的。
聚苯乙烯(PS)是常用的热塑性塑料，玻璃化转变温度在100℃左右，在水中有良好的稳定性能，但是目前的研究数据表明PS薄膜表面极易吸附蛋白质分子。聚异戊二烯(PI)是玻璃化转变温度比常温低的聚合物，有研究学者将玻璃化转变温度在100℃左右的聚苯乙烯和玻璃化转变温度低于常温的聚异戊二烯(PS/PI)共混，结果发现：共混薄膜发生相分离，在水中不稳定且易出现去润湿现象，且蛋白质倾向于吸附在PS区域。因此，通过两种聚合物的共混并没有解决玻璃化转变温度较低的聚合物容易出现“不稳定及去润湿现象”的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜，由聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)共混旋涂制备而成。
上述方案中，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯的质量比为6：4～7：3。
上述方案中，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯的相对分子量比值为300:337。
上述方案中，所述聚苯乙烯的相对分子量为300000，所述聚甲基丙烯酸正丁酯的相对分子量为337000。
上述方案中，所述聚合物共混薄膜的厚度为45～55nm。
上述抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸正丁酯充分溶解到溶剂中，形成澄清溶液；
(2)采用动态旋涂法，将澄清溶液滴加于旋涂仪中，旋涂制备得到聚合物共混薄膜。
上述方案中，所述溶剂为甲苯。
上述方案中，所述旋涂仪的转速为3000r/s，旋涂的时间为40s。
上述抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜在医用体内植入材料表面修饰中的应用。
本发明所述聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)是一种具有超强抗蛋白质吸附的聚合物，但其玻璃化转变温度较低，在常温溶液中易出现去润湿现象从而不稳定；聚苯乙烯(PS)是一种极易吸附蛋白质分子的聚合物，但其具有较高的玻璃化转变温度，在溶液中可以稳定存在。将聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)和聚苯乙烯(PS)复配、共混旋涂形成聚合物共混薄膜，所述聚合物共混薄膜的相分离结构示意图如图2所示，其外层为薄薄的一层PBMA，内层由PBMA和PS啮合而成，由于玻璃转化温度较高的PBMA的分子链较长，在溶液中分子链段容易移动，出现去润湿现象从而不稳定，PS的分子链较短不容易发生移动，当PBMA被PS以啮合的方式固定后，可以有效改善PBMA的去润湿现象，提高在常温溶液中的稳定性；同时，PBMA和PS均为疏水性聚合物，在亲水溶液环境下，两者的共混就更为稳定。此外，聚苯乙烯(PS)是一种极易吸附蛋白质分子的聚合物，当PS与PBMA共混时，只有形成特定的结构，才能实现聚合物共混薄膜在溶液中既不会出现去润湿现象，具有优异的稳定性，又具有超强的抑制蛋白质吸附性能。
本发明的有益效果：(1)本发明所述聚合物共混薄膜在溶液中不会出现去润湿现象，具有优异的稳定性；同时还具有超强的抑制蛋白质吸附性能；(2)本发明所述聚合物共混薄膜是由两种聚合物复配、共混旋涂而成，制备方法简单，可操作性强，可适用于大量生产。(3)本发明所述聚合物共混薄膜厚度可控，用该聚合物共混薄膜修饰(包括包覆)医用体内植入材料，在医用体内植入材料表面形成抗蛋白质吸附层，可以有效地避免由蛋白质非特异性吸附诱发的体内异物反应。
附图说明
图1为本发明所述聚合物共混薄膜在吸附蛋白质前的原子力显微镜图，其中(a)为吸附蛋白前，(b)为吸附蛋白后。
图2为本发明所述PBMA薄膜在吸附蛋白质后的原子力显微镜图，其中(a)为吸附蛋白前，(b)为吸附蛋白后。
图3为本发明所述聚合物共混薄膜垂直相分离示意图，其中1为PBMA层，2为PS，3为PBMA。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜，由以下方法制备：
(1)溶液的配制：称取聚苯乙烯(PS)5.4mg，聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)3.6mg，
加入1000ul甲苯充分混合得到澄清溶液，所述聚苯乙烯的相对分子量为300000，所述聚甲基丙烯酸正丁酯的相对分子量为337000；
(2)薄膜的制备：设置旋涂仪的转速为3000r/s，旋涂时间为40s；采用动态旋涂的方法，滴加适量的溶液于旋转中的旋涂仪中，40后制成聚合物共混薄膜。
本实施例所述聚合物共混薄膜的PS/PBMA质量比为6:4，聚合物共混薄膜的厚度为52nm，以PBMA薄膜为对比例，将本实施例所获得的聚合物共混薄膜与对照组PBMA薄膜一同进行蛋白质吸附实验测试，两种薄膜在溶液中浸泡1h后，采用原子力显微镜测试薄膜的形貌，测试的结果如图1、图2所示，其中图1(a)为本实施例所获得的聚合物共混薄膜吸附蛋白质前的形貌图，图1(b)为本实施例所获得的聚合物共混薄膜吸附蛋白质后的形貌图，比较图1(a)和图1(b)可以看出，蛋白吸附前后聚合物共混薄膜表面一致，表明基本没有蛋白质吸附在薄膜表面。图2(a)为PBMA薄膜吸附蛋白质前的形貌图，图2(b)为PBMA薄膜吸附蛋白质后的形貌图，从图2(a)和图2(b)的比对可以看出，PBMA薄膜在溶液中浸泡1h后，出现了去润湿现象，AFM图片大小为5um×5um。说明PBMA薄膜在溶液中不稳定。
实施例2
一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜，由以下方法制备：
(1)溶液的配制：称取聚苯乙烯(PS)5.6mg，聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)2.4mg，加入600ul甲苯充分混合得到澄清溶液，所述聚苯乙烯的相对分子量为300000，所述聚甲基丙烯酸正丁酯的相对分子量为337000；
(2)薄膜的制备：设置旋涂仪的转速为3000r/s，旋涂时间为40s；采用动态旋涂的方法，滴加适量的溶液于旋转中的旋涂仪中，40后制成聚合物共混薄膜，聚合物共混薄膜的厚度为48nm。
本实施例薄膜PS/PBMA质量比为7:3，对所获得的聚合物共混薄膜做蛋白质吸附实验测试，原子力显微镜测得的结果显示：吸附蛋白质前后聚合物共混薄膜的表面一致，表明基本没有蛋白质吸附在薄膜表面。
本发明还对实施例1、实施例2制备得到的聚合物共混薄膜进行了蛋白质吸附前后水接触角变化试验，试验结果见下表1，从表1的结果可以看出：蛋白质吸附前后的水接触角基本没有变化，说明几乎没有蛋白质吸附。
表1 PS/PBMA聚合物共混薄膜吸附蛋白质前后水接触角变化
注释：若薄膜吸附了蛋白质，薄膜表面的水接触角在60-80°之间
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜在医用体内植入材料表面修饰中的应用，其特征在于，所述聚合物共混薄膜是由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯共混旋涂制备而成；所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯的质量比为6：4~7：3；所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸正丁酯的相对分子量比值为300：337；所述聚合物共混薄膜的厚度为45~55nm。
2.根据权利要求1所述抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜在医用体内植入材料表面修饰中的应用，其特征在于，所述聚苯乙烯的相对分子量为300000，所述聚甲基丙烯酸正丁酯的相对分子量为337000。
3.根据权利要求1所述抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜在医用体内植入材料表面修饰中的应用，其特征在于，所述抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜的制备方法，包括如下步骤：1）将聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸正丁酯充分溶解到溶剂中，形成澄清溶液；2） 采用动态旋涂法，将澄清溶液滴加于旋涂仪中，旋涂制备得到聚合物共混薄膜。
4.根据权利要求3所述抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜在医用体内植入材料表面修饰中的应用，其特征在于，所述溶剂为甲苯。
5.根据权利要求3所述抑制蛋白质吸附的聚合物共混薄膜在医用体内植入材料表面修饰中的应用，其特征在于，所述旋涂仪的转速为3000r/s，旋涂的时间为40s。
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