CN109054272B - 一种生物相容性温敏多孔膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物相容性温敏多孔膜材料及其制备方法，解决了现有技术的温敏材料生物相容性差、且机械性能差、稳定性差且不可重复利用的技术问题。本发明提供一种生物相容性温敏多孔膜材料，按重量份数计，由以下原料组分组成：聚异丙基丙烯酰胺80～100份、聚丙烯酸酯20～40份、增强剂5～20份、甲壳素5～10份、聚已内酯10～20份、致孔剂10～40份；同时还提供其制备方法。本发明广泛应用于膜材料领域。

Description

一种生物相容性温敏多孔膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及膜材料领域，具体涉及一种生物相容性温敏多孔膜材料及其制备方法。
背景技术
膜材料由于其自身的可变形性、高韧性等特点得到广泛应用，随着对智能材料的研究，越来越多的智能材料被应用于膜材料领域制备成智能响应膜材料。在外部刺激的作用下，智能响应膜材料的微观分子结构及分子构象发生可逆转变，从而导致材料自身的某些宏观性质发生相应变化，这些刺激包括pH、离子强度、电、光、温度等，并可以应用于吸附领域。
在生物领域，吸附对象主要包括染料、DNA、蛋白质和重金属离子等，其中温敏膜材料是重要的组成部分。因为温敏膜材料可以利用其温敏相变的特性实现目标分子的分离，其中蛋白质的吸附分离是温敏膜材料的应用中研究得最多的方面。在制备出的众多温敏材料中以N-isopro pylacrylamide为单体合成的共聚物成为了研究最多的一种温敏材料，但是其生物相容性差、且机械性能差、稳定性差且不可重复利用等，限制其应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，依据人体皮肤细胞营养原理，提供一种原料组成简单合理、科学配伍、生物相容性好且稳定性高、机械性能好、且可重复利用的生物相容性温敏多孔膜材料及其制备方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种生物相容性温敏多孔膜材料，按重量份数计，由以下原料组分组成：聚异丙基丙烯酰胺80～100份、聚丙烯酸酯20～40份、增强剂5～20份、甲壳素5～10份、聚已内酯10～20份、致孔剂10～40份。
优选的，按重量份数计，原料组分组成为：聚异丙基丙烯酰胺90份、聚丙烯酸酯30份、增强剂13份、甲壳素7份、聚已内酯15份、致孔剂25份。
优选的，聚丙烯酸酯分子量为5～100万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为1～10万。
优选的，增强剂为玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维其中任何一种；致孔剂是盐，或者糖。
上述任何一项的一种生物相容性温敏多孔膜材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、增强剂、甲壳素、聚已内酯、致孔剂；
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ中搅拌溶解，制得质量浓度为5％～30％的混合物溶液Ⅰ；
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ中搅拌溶解，制得质量浓度为5％～30％的混合物溶液Ⅱ；
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，进行搅拌混合后，再进行超声处理，制得混合物Ⅲ；
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜；
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并进行真空干燥处理后，制得生物相容性温敏多孔膜材料。
优选的，步骤(2)中，有机溶剂Ⅰ为四氢呋喃、二氯甲烷、石油醚其中任何一种。
优选的，步骤(3)中，有机溶剂Ⅱ为丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷其中任何一种。
优选的，步骤(4)中，超声处理功率为1000w，时间为2～4h。
优选的，步骤(4)中，搅拌混合转速为300～500r/min，时间15～30min。
优选的，步骤(6)中，真空干燥温度为40～55℃。
本发明的有益效果：本发明原料组成简单合理、配伍科学，协同增效、生物相容性好且稳定性高、机械性能好、且可重复利用的生物相容性温敏多孔膜材料。
(1)甲壳素是从蟹、虾壳中应用遗传基因工程提取的动物性高分子纤维素，甲壳素是宇宙中唯一带正电的阳性食物纤维，甲壳质是高分子量物质，其分子量可达100万以上，分子量越高吸附能力越强。甲壳素具有良好的生物相容性、无生物毒性、价格低廉、容易改质、机械强度较好等优点。聚已内酯其外观为白色固体粉末，无毒，不溶于水，易溶于多种极性有机溶剂。聚已内酯具有良好的生物相容性、良好的有机高聚物相容性。
本发明的生物相容性温敏多孔膜材料，具有显著的生物相容性，其中甲壳素和聚已内酯协同增效，显著提高其生物相容性和机械性能，使用中可以保证膜材料及机械性能高，韧性好且富有弹性，促进细胞和微生物在其膜基架上正常生长，还可以重复利用，适合工业、环保领域应用。
聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，由于其分子链上同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，因此交联后的PNIPAM的水凝胶呈现出对温度的敏感性；当温度升高到32℃左右时，由于高温破坏了水与酰胺基团的氢键，而发生溶液相分离，出现低临界溶解温度(LCST)。本发明的生物相容性温敏多孔膜材料中，将聚异丙基丙烯酰胺与生物相容性材料复合，其中甲壳素、聚N-异丙基丙烯酰胺与聚已内酯协同增效，以聚异丙基丙烯酰胺为基体的保证膜材料对温度的敏感响应性，聚已内酯具有良好的形状记忆温控性质，显著提高膜材料对温度的敏感响应性，同时二者与甲壳素协同作用，还保持本发明膜材料使用过程中的整体形状稳定性，为本发明的生物相容性温敏多孔膜材料的利用温敏性能的反复重复利用的提供坚强保障。
(3)单独的聚丙烯酸酯能形成光泽好而耐水的膜，粘合牢固，不易剥落，在室温下柔韧而有弹性，耐候性好，但抗拉强度不高。本发明采用聚丙烯酸酯作为结合剂粘结聚已内酯、甲壳素、增强剂与聚异丙基丙烯酰胺各组分间协同增效，使用时，通过温控可以选择性将表面吸附的蛋白质释放，同时保持膜材料整体形貌稳定且维持表面微生物和细胞的附着生长恒定持久，且可反复重复利用。在温度高于低临界溶液温度(LCST)时，本发明的生物相容性温敏多孔膜材料中的聚异丙基丙烯酰胺将会脱水化，不溶于水，但是对于蛋白质等疏水性物质具有较强的吸附能力，可以吸附收集蛋白质和此类疏水性物质，同时多孔材料中聚丙烯酸酯、聚已内酯和甲壳素协同增效，为微生物和细胞提供丰富的附着生长位点。在温度低于低临界溶液温度(LCST)时，聚异丙基丙烯酰胺将会溶于水形成水凝胶，将吸附的蛋白质和此类疏水性物质释放，达到分离蛋白质和此类疏水性物质的目的，但是微生物和细胞也将会难以继续附着，发生脱落，而本发明的聚丙烯酸酯、聚已内酯和甲壳素提供的丰富的附着生长位点仍存在，仍保持表面微生物和细胞的附着生长。
(4)本发明的生物相容性温敏多孔膜材料，制备工艺简单，成本低，具有良好的温敏特性、生物相容性、机械性能，且性能稳定，可应用于污水处理、生物工程等领域。由于本发明的生物相容性温敏多孔膜材料对温度的敏感响应性高，并且其LCST在32℃左右，与人体体温相近，使其可在制备生物智能材料、生物医用材料和智能分离等领域具有巨大潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。本发明中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的生产方法；所使用的原料，如无特殊规定，均为常规的市售产品。
实施例1
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺80份、聚丙烯酸酯20份、增强剂玻璃纤维5份、甲壳素5份、聚已内酯10份、致孔剂海藻酸钠10份；聚丙烯酸酯分子量为5万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为1万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ四氢呋喃中搅拌溶解，制得质量浓度为5％的混合物溶液Ⅰ。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ丙酮中搅拌溶解，制得质量浓度为5％的混合物溶液Ⅱ。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为300r/min进行搅拌混合15min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理2h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为40℃进行真空干燥处理后，制得生物相容性温敏多孔膜材料。
实施例2
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺100份、聚丙烯酸酯40份、增强剂氮化硅晶须20份、甲壳素10份、聚已内酯20份、致孔剂蔗糖40份；聚丙烯酸酯分子量为100万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为10万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ中搅拌溶解，制得质量浓度为30％的混合物溶液Ⅰ；有机溶剂Ⅰ为四氢呋喃、二氯甲烷、石油醚其中任何一种。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ中搅拌溶解，制得质量浓度为30％的混合物溶液Ⅱ；有机溶剂Ⅱ为丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷其中任何一种。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为500r/min进行搅拌混合30min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理4h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为55℃进行真空干燥处理后，制得生物相容性温敏多孔膜材料。
实施例3
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺85份、聚丙烯酸酯25份、增强剂硼纤维10份、甲壳素6份、聚已内酯12份、致孔剂氯化钾15份；聚丙烯酸酯分子量为5～100万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为1～10万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ石油醚中搅拌溶解，制得质量浓度为10％的混合物溶液Ⅰ。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ二氯甲烷中搅拌溶解，制得质量浓度为10％的混合物溶液Ⅱ。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为350r/min进行搅拌混合20min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理3h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为45℃进行真空干燥处理后，制得生物相容性温敏多孔膜材料。
实施例4
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺95份、聚丙烯酸酯35份、增强剂氮化硅晶须15份、甲壳素8份、聚已内酯18份、致孔剂海藻糖35份；聚丙烯酸酯分子量为20万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为4万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ四氢呋喃中搅拌溶解，制得质量浓度25％的混合物溶液Ⅰ。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ丙酮中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅱ。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为450r/min进行搅拌混合25min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理4h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为50℃进行真空干燥处理后，制得生物相容性温敏多孔膜材料。
实施例5
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺90份、聚丙烯酸酯30份、增强剂玻璃纤维13份、甲壳素7份、聚已内酯15份、致孔剂葡萄糖25份；聚丙烯酸酯分子量为50万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为5万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ二氯甲烷中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅰ。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ丙酮中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅱ。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为400r/min进行搅拌混合20min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理3h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为48℃进行真空干燥处理后，制得生物相容性温敏多孔膜材料。
对照组1
制备一种多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚丙烯酸酯30份、增强剂玻璃纤维13份、甲壳素7份、聚已内酯15份、致孔剂葡萄糖25份；聚丙烯酸酯分子量为50万。
(2)将步骤(1)称取的聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ二氯甲烷中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅰ。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ丙酮中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅱ。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为400r/min进行搅拌混合20min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理3h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为48℃进行真空干燥处理后，制得多孔膜材料。
对照组2
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺90份、增强剂玻璃纤维13份、甲壳素7份、聚已内酯15份、致孔剂葡萄糖25份；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为5万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ二氯甲烷中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅰ。
(3)向步骤(2)制得的混合物溶液Ⅱ中，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为400r/min进行搅拌混合20min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理3h，制得混合物Ⅲ。
(4)将步骤(3)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(5)将步骤(4)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为48℃进行真空干燥处理后，制得多孔膜材料。
对照组3
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺90份、聚丙烯酸酯30份、增强剂玻璃纤维13份、聚已内酯15份、致孔剂葡萄糖25份；聚丙烯酸酯分子量为50万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为5万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ二氯甲烷中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅰ。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ丙酮中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅱ。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂和致孔剂，以转速为400r/min进行搅拌混合20min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理3h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为48℃进行真空干燥处理后，制得多孔膜材料。
对照组4
制备一种生物相容性温敏多孔膜材料，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺90份、聚丙烯酸酯30份、增强剂玻璃纤维13份、甲壳素7份、致孔剂葡萄糖25份；聚丙烯酸酯分子量为50万；聚异丙基丙烯酰胺的分子量为5万。
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺加入有机溶剂Ⅰ二氯甲烷中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅰ。
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ丙酮中搅拌溶解，制得质量浓度为25％的混合物溶液Ⅱ。
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，以转速为400r/min进行搅拌混合20min后，再以超声处理功率为1000w进行超声处理3h，制得混合物Ⅲ。
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜。
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并以温度为48℃进行真空干燥处理后，制得多孔膜材料。
下面通过试验报告来进一步说明本发明的生物相容性温敏多孔膜材料的功效。
1.对象和方法
(1)受试物：按本发明实施例1～实施例5所给制备方法生产出的生物相容性温敏多孔膜材料作为试验样品；对照组1～对照组4所给制备方法生产出的多孔膜材料作为对照组样品，其中对照组1～对照组4所给制备方法与实施例5相同，且与实施例5相比仅为原料组分不同，对照组1未加入聚异丙基丙烯酰胺，对照组2未加入聚丙烯酸酯，对照组3未加入甲壳素，对照组4未加聚已内酯。
(2)试验方法
检测低临界溶液温度(LCST)；采用多功能电子拉伸实验机测定检测复合生物相容多孔膜样品的拉伸强度。
生物相容性试验：与细胞共培养，将膜切割成尺寸长×宽为10mm×10mm的方片膜，将该方片膜置于75％酒精中浸泡过夜，再用灭菌的PBS溶液清洗后，置于培养板中，按每片材料2×104个细胞的接种密度将小鼠骨髓基质干细胞进行细胞接种在方片膜上，分别置于30℃/5％CO2细胞培养箱中和35℃/5％CO2细胞培养箱中进行细胞培养；细胞培养3天后染色，通过激光共聚焦显微镜观察小鼠骨髓基质干细胞在方片膜上的生长情况，检测结果见表1。
2.试验项目结果与结论
表1生物相容性温敏多孔膜材料性能检测结果
样品 LCST(℃) 拉伸强度(MPa) 30℃下生物相容性试验 35℃下生物相容性试验
实施例1 32.5 9.7 细胞贴附生长良好 细胞贴附生长良好
实施例2 34.0 10.8 细胞贴附生长良好 细胞贴附生长良好
实施例3 31.5 10.6 细胞贴附生长良好 细胞贴附生长良好
实施例4 33.4 11.2 细胞贴附生长良好 细胞贴附生长良好
实施例5 32.7 12.9 细胞贴附生长良好 细胞贴附生长良好
对照组1 - 5.8 细胞贴附生长良好 细胞贴附生长良好
对照组2 32.3 3.6 细胞贴附生长较少 细胞贴附生长良好
对照组3 31.2 2.3 细胞贴附生长少 细胞贴附生长良好
对照组4 32.3 2.6 细胞贴附生长少 细胞贴附生长良好
由表1生物相容性温敏多孔膜材料性能检测结果可知，实施例1～实施例5本发明的生物相容性温敏多孔膜材料整体具有显著的生物相容性，同时具有良好的温敏性能，其中30℃和35℃下生物相容性试验中各组细胞均贴附生长良好，充分证明其具有良好的生物相容性；机械性能中拉伸强度为9.7～12.9MPa；低临界溶液温度(LCST)为31.5～34.0℃，充分证明本发明的生物相容性温敏多孔膜材料还具有优良的温敏性能，按照本发明实施例所制备的膜都具有温度敏感性。且制备的薄膜表面较光滑，均匀分布。
其中实施例5配方以及工艺参数最优，其中机械性能中拉伸强度达到12.9MPa；低临界溶液温度(LCST)为32.7℃。
对照组1～对照组4所给制备方法与实施例5相同，且与实施例5相比仅为原料组分不同，对照组1未加入聚异丙基丙烯酰胺，对照组2未加入聚丙烯酸酯，对照组3未加入甲壳素，对照组4未加聚已内酯。
对照组1制备的多孔膜材料无低临界溶液温度，充分证明本发明中的聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，由于其分子链上同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，当温度升高到32℃附近时，由于高温破坏了水与酰胺基团的氢键，而发生溶液相分离，出现低临界溶解温度(LCST)，以聚异丙基丙烯酰胺为基体的保证膜材料对温度的敏感响应性，聚已内酯具有良好的形状记忆温控性质，显著提高膜材料对温度的敏感响应性，且提高其重复利用的性能，使本发明的膜材料就有较好的温敏性能。
对照组2未加入聚丙烯酸酯，对照组3未加入甲壳素，对照组4未加聚已内酯，35℃下生物相容性试验中各组细胞均贴附生长良好，而35℃下生物相容性试验中，对照组2～对照组4的各组细胞均贴附生长情况均显著降低，充分在证明本发明的生物相容性温敏多孔膜材料中，甲壳素、聚异丙基丙烯酰胺与聚已内酯协同增效，同时二者与甲壳素协同作用，还保持本发明膜材料使用过程中的整体形状稳定性及活性位点，一方面，可以保持持久的生物相容性；另一方面，还为本发明的多孔膜材料的利用温敏性能的反复重复利用的提供坚强保障。
在温度高于低临界溶液温度(LCST)时，本发明的生物相容性温敏多孔膜材料中的聚异丙基丙烯酰胺将会脱水化，膜分子链段就会发生从亲水状态到疏水状态的转变，不溶于水，但是可以吸附收集蛋白质和此类疏水性物质，膜孔增大，通量增大，对于蛋白质等疏水性物质具有较强的吸附能力；同时多孔材料中聚丙烯酸酯、聚已内酯和甲壳素协同增效，为微生物和细胞提供丰富的附着生长位点。
在温度低于低临界溶液温度(LCST)时，聚异丙基丙烯酰胺将会溶于水，聚合物溶胀、膜孔缩小，通量降低，将吸附的蛋白质和此类疏水性物质释放。但是，若单独的使用聚异丙基丙烯酰胺时微生物和细胞也将会难以继续附着，发生脱落，而本发明的聚丙烯酸酯、聚已内酯和甲壳素协同增效，一方面，与聚异丙基丙烯酰胺作用，当聚异丙基丙烯酰胺溶于水中时，仍然通过化学键和空隙作用，限制在膜材料的空隙中；另一方面，还提供的丰富的附着生长位点，持表面微生物和细胞的附着生长，最终起到显著的分离蛋白质和此类疏水性物质的目的，从而达到通过调节环境温度来实现膜材料的选择性“吸附-脱附”，且可反复重复利用的目的。
对照组1～对照组4的机械性能中拉伸强度均显著低于实施例1～实施例5的拉伸强度，充分证明本发明的生物相容性温敏多孔膜材料，单独的聚丙烯酸酯虽然能形成光泽好而耐水的膜，但是其抗拉强度低。本发明采用聚丙烯酸酯作为结合剂粘结聚已内酯、甲壳素、增强剂与聚异丙基丙烯酰胺各组分间协同增效，使用时，通过温控可以选择性将表面吸附的蛋白质释放，同时保持膜材料整体形貌稳定且维持表面微生物和细胞的附着生长恒定持久，且可反复重复利用。
3.总结
本发明的生物相容性温敏多孔膜材料，制备工艺简单，成本低，具有良好的温敏特性、生物相容性、机械性能，且性能稳定，可应用于污水处理、生物工程等领域。由于本发明的生物相容性温敏多孔膜材料对温度的敏感响应性高，并且其LCST在32℃左右，与人体体温相近，使其可在制备生物智能材料、生物医用材料和智能分离等领域具有巨大潜力。
以上仅是本发明的实施例而已，例如盐为由阳离子和阴离子构成的离子化合物，如氯化钾、海藻酸钠、氯化钠、碘化钠其中任何一种；糖为包括1至10个糖单元的化合物，如蔗糖、乳糖、海藻糖、麦芽糖其中任何一种，均可实现本发明的生物相容性温敏多孔膜材料。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种生物相容性温敏多孔膜材料，其特征在于，按重量份数计，由以下原料组分组成：聚异丙基丙烯酰胺80～100份、聚丙烯酸酯20～40份、增强剂5～20份、甲壳素5～10份、聚已内酯10～20份、致孔剂10～40份；所述聚丙烯酸酯分子量为5～100万；所述聚异丙基丙烯酰胺的分子量为1～10万；所述增强剂为玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维其中任何一种；所述致孔剂是盐，或者糖。
2.根据权利要求1所述的一种生物相容性温敏多孔膜材料，其特征在于，按重量份数计，所述原料组分组成为：聚异丙基丙烯酰胺90份、聚丙烯酸酯30份、增强剂13份、甲壳素7份、聚已内酯15份、致孔剂25份。
3.根据权利要求1～2任何一项所述的一种生物相容性温敏多孔膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取聚异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、增强剂、甲壳素、聚已内酯、致孔剂；
(2)将步骤(1)称取的聚异丙基丙烯酰胺和聚已内酯加入有机溶剂Ⅰ中搅拌溶解，制得质量浓度为5％～30％的混合物溶液Ⅰ；
(3)将步骤(1)称取的聚丙烯酸酯加入有机溶剂Ⅱ中搅拌溶解，制得质量浓度为5％～30％的混合物溶液Ⅱ；
(4)将步骤(2)制得的混合物溶液Ⅰ和步骤(3)制得的混合物溶液Ⅱ进行混合，同时加入步骤(1)称取的增强剂、甲壳素和致孔剂，进行搅拌混合后，再进行超声处理，制得混合物Ⅲ；
(5)将步骤(4)制得的混合物Ⅲ进行刮膜处理后，得混合物膜；
(6)将步骤(5)制得的混合物膜用去离子水清洗干净后，并进行真空干燥处理后，制得生物相容性温敏多孔膜材料。
4.根据权利要求3所述的一种生物相容性温敏多孔膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述有机溶剂Ⅰ为四氢呋喃、二氯甲烷、石油醚其中任何一种。
5.根据权利要求3所述的一种生物相容性温敏多孔膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述有机溶剂Ⅱ为丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷其中任何一种。
6.根据权利要求3所述的一种生物相容性温敏多孔膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述超声处理功率为1000w，时间为2～4h。
7.根据权利要求3所述的一种生物相容性温敏多孔膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述搅拌混合转速为300～500r/min，时间15～30min。
8.根据权利要求3所述的一种生物相容性温敏多孔膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述真空干燥温度为40～55℃。
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