CN109172877A

CN109172877A - 一种仿生抗凝血乳液及其制备方法和使用方法

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Publication number: CN109172877A
Application number: CN201810989612.6A
Authority: CN
Inventors: 吕伟民
Original assignee: Hangzhou Chuangyuan Medical Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Xinyuan medical technology partnership (limited partnership)
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: CN109172877B

Abstract

一种仿生抗凝血乳液及其制备方法和使用方法，属于抗凝血涂层技术领域。其胶粒中同时含有亲水基团含量高的丙烯酸酯无规共聚物a、亲水基团含量低的丙烯酸酯无规共聚物b和丙烯酸酯疏水聚合物c，共聚物a：共聚物b：聚合物c的质量比为0.8‑1.2：0.8‑1.2：0.8‑1.2。上述一种仿生抗凝血乳液及其制备方法和使用方法，在干燥过程中，共聚物a自发迁移至涂层表面，赋予涂层良好的抗凝血性能，同时，疏水聚合物c成为涂层基材，使涂层对聚氯乙烯等医用高分子材料表面具有良好的附着力，同时具有较好的结构稳定性；本发明简便易行，在医疗器械、医用导管等的抗凝血改性方面具有广泛的应用前景。

Description

一种仿生抗凝血乳液及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明属于抗凝血涂层技术领域，具体为一种仿生抗凝血乳液及其制备方法和使用方法。

背景技术

目前，高分子材料在与人体组织和血液接触的生物医用材料中已经被广泛应用，例如膜式氧合器、血液透析系统、人工血管、血管支架以及医用导管等。和血液接触的生物医用高分子材料要求具有良好的血液相容性，不易产生凝血、溶血、血栓等现象。然而，未经表面修饰的高分子材料通常不具备良好的血液相容性。当其与血液相接触时，作为异物吸附血浆蛋白质，进而激活凝血因子和血小板，在材料表面迅速发生凝血现象，形成血栓。

对生物医用高分子材料进行表面改性以提高抗凝血性已经被广泛研究。通过物理吸附或者共价键接枝的方法在材料表面形成具有良好血液相容性的涂层从而赋予高分子材料良好的血液相容性。已经发现，血管内壁表面的亲水性与疏水性的适宜平衡对血液相容性十分重要；同时，血管内皮细胞的电位为-8～-13mV，因而血管内壁表面能够排斥带负电荷的血细胞成分，使血管内壁具有抗血栓性。因此，从仿生学的角度考虑，人工涂层材料通常为具有相当亲水性的或者带有负电荷或者两性离子的材料，其含水量、结合水的结构、涂层的电荷性，电荷密度等对于血液相容性都有重要的影响。同时，作为抗凝血涂层材料，还必须和高分子材料基材具有良好的附着力。特别是亲水性好的聚合物涂层或者其中的水溶性抗凝血因子在与血液接触时可能从基材表面脱黏附，或者从涂层中溶出，从而使基材失去保护，快速丧失抗凝血性能。

专利CN107456611A先制备戊二醛交联的水溶性大分子涂层，然后再通过偶联剂处理偶联肝素钠或水蛭素等抗凝血物质抗凝血形成抗凝血复合涂层发生交联反应，提高其在基材表面的稳定性，取得了优异的抗凝血性。但是构建该涂层工艺较复杂，需要进行多步化学反应。

专利CN1448144A报道了含有肝素季铵盐复合物、疏水性聚合物和含有可交联反应的羧基和羟基的丙烯酸酯类共聚物涂层。该交联涂层能够缓慢释放肝素,延长涂层的抗凝血时间。其中的疏水性聚合物包括纤维素酯、聚氨酯、聚乳酸。然而，该涂层需要进行长时间加热固化，并且随着肝素的释放，抗凝血性能逐渐下降。

专利JP-A-4-152952和US20160263294报道了聚丙烯酸甲氧基乙酯作为抗凝血涂层。然而，该聚合物溶解在甲醇中对基材进行涂敷，对于人体健康不利；同时，由于该聚合物玻璃化温度低于-50度，在室温下呈粘流态，对于医疗器械基材具有良好的黏附力，但同时，在存储和使用过程中由于环境温度远高于该聚合物的玻璃化温度以及血液的流动剪切作用使涂层结构发生变化，从而使抗凝血性能下降。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种仿生抗凝血乳液及其制备方法和使用方法的技术方案，该抗凝血乳液在室温存储条件下十分稳定，不发生凝聚、沉淀和分层；抗凝血乳液涂层过程简单，不需要复杂的交联反应，涂敷在医疗器械表面或者医用导管内部，在相对湿度70%-100%，温度40-60度条件下干燥1-6小时后，进行冷却、定型得到；成膜过程不需要使用任何有机溶剂；涂层同时具有良好的黏附力和良好的存储和使用稳定性，在血液中不流失，不易流动变形，抗凝血效果好。

所述的一种仿生抗凝血乳液，其特征在于其胶粒中同时含有亲水基团含量高的丙烯酸酯无规共聚物a、亲水基团含量低的丙烯酸酯无规共聚物b和丙烯酸酯疏水聚合物c，共聚物a：共聚物b：聚合物c的质量比为0.8-1.2：0.8-1.2：0.8-1.2。

所述的一种仿生抗凝血乳液，其特征在于：

所述的共聚物a由亲水单体与疏水单体按照质量比1:1-1:4 共聚而成，优选质量比为1:2-1:3；

所述的共聚物b由亲水单体与疏水单体按照质量比1:5-1:20共聚而成，优选质量比为1:8-1:15，优选1:10-1:12，更优选1:11；

所述的聚合物c为一种疏水单体聚合得到的均聚物或者两种以上疏水单体聚合得到的无规共聚物；

所述的亲水基团为羟基、羧酸、磺酸、甜菜碱、甲氧基乙基、聚醚链段中的一种或一种以上混合物；

所述的亲水单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲氧基聚氧化乙烯甲基丙烯酸酯、甲氧基聚氧化乙烯丙烯酸酯、羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱中的一种或一种以上混合物；

所述的疏水单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或一种以上混合物；

共聚物a：共聚物b：聚合物c的质量比为0.9-1.1：0.9-1.1：0.9-1.1，优选1：1：1。

所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）首先用溶液聚合法在乙醇中合成共聚物a，所述的共聚物a由亲水单体与疏水单体按照质量比1:1-1:4混合，加入自由基引发剂，加热至55-75度进行无规自由基聚合得到质量浓度为5-50%的共聚物a的乙醇分散液, 加热时间为1-6小时；

2) 用溶液聚合法在乙醇中合成共聚物b，所述的共聚物b由亲水单体与疏水单体按照质量比1:5-1:20共聚而成，加入自由基引发剂，加热至55-75度进行无规自由基聚合得到质量浓度为5-50%的共聚物b的乙醇分散液, 加热时间为1-6小时；

3）用溶液聚合法在乙醇中合成聚合物c，所述的聚合物c为一种疏水单体或者两种以上疏水单体和自由基引发剂在乙醇中加热至55-75度进行无规自由基聚合后，加热时间为1-6小时，加水沉淀、过滤，得到聚合物c，溶解于丙酮得到质量浓度为5-50%的丙酮溶液；

4）将得到的共聚物a和共聚物b的乙醇分散液、以及聚合物c的丙酮溶液一起加入水中，超声分散1-30分钟，减压蒸馏除去乙醇和丙酮，得到抗凝血乳液。

所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于步骤1）中：加热温度为60-70度，优选62-68度，更优65-66度，共聚物a的质量浓度为10-40%，优选20-30%，更优选25-28%；加热时间为2-5小时，优选3-4小时。

所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于步骤2）中：加热温度为60-70度，优选62-68度，更优65-66度，共聚物b的质量浓度为10-40%，优选20-30%，更优选25-28%；加热时间为2-5小时，优选3-4小时。

所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于步骤3）中：加热温度为60-70度，优选62-68度，更优65-66度，共聚物c的质量浓度为10-40%，优选20-30%，更优选25-28%；加热时间为2-5小时，优选3-4小时。

所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于抗凝血乳液的固含量为1-5%，优选2-4%，更优选3%；在相对湿度70%-100%干燥成膜时，所述的共聚物a迁移至涂层表面形成抗凝血表面，同时疏水聚合物c成为涂层基材；共聚物a、共聚物b和聚合物c中的疏水单体聚合后的玻璃化温度介于0-30度之间。

所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于所述的自由基引发剂选自偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异戊腈AMBN、偶氮二异庚腈ADVN中的一种或一种以上混合物，引发剂浓度按质量百分比为单体的0.05%-0.5%，优选0.1%-0.4%，更优选0.2%-0.3%。

所述的一种仿生抗凝血乳液的使用方法，其特征在于将乳液采用浸涂、喷涂或旋涂涂敷在医疗器械表面或者医用导管内部，在相对湿度70%-100%，温度40-60度条件下干燥1-6小时，冷却成膜即可。

所述的一种仿生抗凝血乳液的使用方法，其特征在于相对湿度为80%-90%，优选85%-88%；温度为45-55度，优选50-53度；干燥时间为2-5小时，优选3-4小时。

上述一种仿生抗凝血乳液及其制备方法和使用方法，该抗凝血乳液在室温存储条件下十分稳定，不会凝聚、沉淀和分层；抗凝血乳液涂层过程简单，不需要复杂的交联反应，涂敷在医疗器械表面或者医用导管内部，在相对湿度70%-100%，温度40-60度条件下干燥1-6小时后，进行冷却、定型得到；成膜过程不需要使用任何有机溶剂；涂层同时具有良好的黏附力和良好的存储和使用稳定性，在血液中不流失，不易流动变形，抗凝血效果好。

具体实施方式

下面针对本发明仿生自分层抗凝血乳液涂层进一步说明。应该理解，以下内容及实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的仿生自分层抗凝血乳液涂层中所述的乳液的胶粒中同时含有亲水基团含量高的丙烯酸酯无规共聚物a、亲水基团含量低的共聚物丙烯酸酯b和疏水性丙烯酸酯聚合物c；

所述的亲水基团选自羟基、羧酸、磺酸、甜菜碱、甲氧基乙基或聚醚链段中的一种或一种以上；所述亲水基团赋予涂层良好的抗凝血性能

所述的共聚物a由亲水单体与疏水单体按照1:1-1:4 的质量比共聚而成；亲水基团含量过高则共聚物a在血液中不够稳定，难以保证涂层抗凝血效果；

所述的共聚物b由亲水单体与疏水单体按照1:5-1:20的质量比共聚而成；

所述的聚合物c由一种或者一种以上疏水单体聚合而成；

所述的共聚物a、共聚物b和聚合物c中疏水单体聚合物的玻璃化温度介于0-30度之间；所述玻璃化温度通过调节疏水单体的种类和不同单体的比例进行调控。玻璃化温度过高则涂层刚性过大，黏附性下降，同时在加热干燥时，不易发生自分层，亲水共聚物a不易迁移至涂层表面，不利于抗凝血效果的提高；而玻璃化温度低于0度则涂层在存储和使用过程中呈粘流态，容易发生流动变形，改变涂层均匀性，降低抗凝血性；

所述的仿生自分层抗凝血乳液，其特征在于所述的乳液的制备包括以下步骤：

1）首先用溶液聚合法在乙醇中合成共聚物a，所述的共聚物a由亲水单体与疏水单体按照1:1-1:4 的质量比混合，加入适量自由基引发剂，在55-75摄氏度氮气保护下加热并机械搅拌1-4小时，聚合得到共聚物a的乙醇分散液；亲水单体与疏水单体的质量比高于1：1则共聚物a稳定性较差，容易从涂层中溶出，造成抗凝血效果降低；质量比低于1：1则共聚物a本身的抗凝血效果较差；

2) 用溶液聚合法在乙醇中合成共聚物b，所述的共聚物b由亲水单体与疏水单体按照1:5-1:20的质量比混合，加入适量自由基引发剂，在55-75摄氏度氮气保护下加热并机械搅拌1-4小时，聚合得到共聚物b的乙醇分散液；亲水单体含量过低则不能保证其在乙醇中能够稳定分散；

3）用溶液聚合法在乙醇中合成聚合物c，所述的聚合物c由疏水单体和引发剂在乙醇中氮气保护下加热至55-75摄氏度并机械搅拌1-4小时，进行自由基聚合后，加水沉淀、过滤，得到聚合物c，溶解于丙酮得到丙酮溶液；

4）将步骤1）和2）中得到的两种聚合物乙醇分散液与步骤3）得到的疏水聚合物丙酮溶液混合，搅拌后，加入水中，进行超声分散1-30分钟，然后减压蒸馏除去乙醇和丙酮，得到纯净的抗凝血乳液。其中，所述的共聚物a、共聚物b和聚合物c的质量比为：a：b：c=0.8-1.2：0.8-1.2：0.8-1.2，优选1：1：1;

所述步骤1)-3)中的聚合过程中，单体在乙醇或者丙酮中的浓度为5%-50%；

所述步骤4)中的三种聚合物在水中的质量含量为1%-5%；浓度过低则涂层厚度太小，不能保证其抗凝血效果；浓度过高则涂层厚度太大；

所述的步骤1)-3)中引发剂选自偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异戊腈AMBN、偶氮二异庚腈ADVN中的一种或一种以上混合物；

所述的步骤1)-3)中引发剂浓度按质量百分比为单体的0.05%-0.5%，优选0.1%-0.4%，更优选0.2%-0.3%。；

所述的亲水单体选丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲氧基聚氧化乙烯甲基丙烯酸酯、甲氧基聚氧化乙烯丙烯酸酯、羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱中的一种或一种以上混合物；

所述的疏水单体选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或一种以上混合物；

所述的共聚物a、共聚物b和聚合物c中疏水单体聚合物的玻璃化温度介于0-30度之间，接近涂层的存储和使用温度；所述玻璃化温度通过调节疏水单体的类型或者不同单体的比例进行调控。所述的涂层的制备方法是将上述乳液涂敷在医疗器械表面或者医用导管内部，在相对湿度70%-100%，温度40-60度条件下干燥1-6小时，冷却成膜后得到。通过对成膜过程中环境相对湿度以及温度的调控，使涂层在高相对湿度和40-60度干燥成膜的过程中，实现自分层：亲水基团含量高的共聚物a迁移至涂层表面，获得具有良好亲水性和抗凝血性的仿生表面；同时，疏水性聚合物c成为涂层的基层。由于疏水性聚合物c的玻璃化温度与环境温度接近，与高分子基材之间具有良好的黏附性，同时，由于涂层具有足够高的模量使其在存储和使用过程中能够基本保持结构稳定。反之，如果疏水性聚合物c的玻璃化温度过低则在使用温度条件下处于粘流态，易发生流动变形，从而降低抗凝血涂层的均匀性和抗凝血性能的稳定性；而玻璃化温度过高则使涂层硬度过高从而导致黏附性能迅速下降。亲水基团含量低的共聚物b则用来增加共聚物a和疏水聚合物c的相容性，避免使用过程环境中共聚物a由于亲水性过高而从涂层中脱落。

以下结合实施例和比较例对本发明进行进一步说明，但本发明不限于这些实施例。

本发明共聚物a的合成如表1所示实施例1-实施例5各组份的含量。

本发明共聚物b的合成如表2所示实施例6-实施例10各组份的含量。

本发明聚合物c的合成如表3所示实施例11-实施例15各组份的含量和聚合条件。玻璃化温度由DSC测试得到。

本发明仿生自分层抗凝血乳液涂层如表4所示实施例16-实施例20各组份的含量和聚合条件。玻璃化温度有DSC测试得到。

对实施例16-20抗凝血涂层进行了体外静态血小板黏附实验以评价其抗凝血性能。样品的制备方法如下：将长度和宽度均为3cm，厚度为1毫米的正方形聚氯乙烯（PVC）片在抗凝血乳液中浸渍10秒后取出，干燥成膜后用生理盐水浸泡5min，取出后待用。上述样品进行体外静态血小板黏附实验，采用新鲜人血浆值得富血小板血浆，与样品接触2小时，然后用生理盐水漂洗，除去样品表面未被黏附的血小板，用2.5%的戊二醛溶液固定黏附于样品表面的血小板，固定时间为1小时。将样品置于浓度分别为30%, 50%, 70%, 90%和100%的乙醇溶液中逐级脱水各20分钟。然后用醋酸异戊酯脱醇。样品经冷冻干燥和喷金后，用扫描电子显微镜观察样品表面黏附血小板的数量。以空白PVC片进行对比实验。发现与空白PVC片相比，经过实施例16-20涂层处理后的样品表面黏附血小板的数量减少了85%-98%。

对比例1

用5%聚丙烯酸羟乙酯水溶液涂敷在PVC片表面作为抗凝血涂层。样品的制备方法和条件，以及体外静态血小板黏附实验的条件与实施例16-实施例20一样。用扫描电子显微镜观察样品表面黏附血小板的数量。以空白聚氯乙烯片进行对比实验，发现进行涂层处理后，表面黏附血小板减少,但比实施例16-20大约高60%。

对比例2

用1%聚丙烯酸甲氧基乙酯的甲醇溶液涂敷在PVC片表面作为抗凝血涂层。经过体外静态血小板黏附实验后，用扫描电子显微镜观察样品表面黏附血小板的数量。以空白PVC片进行对比实验，证明进行涂层处理后，表面黏附血小板减少,但比实施例16-20大约高30%。

Claims

1.一种仿生抗凝血乳液，其特征在于其胶粒中同时含有亲水基团含量高的丙烯酸酯无规共聚物a、亲水基团含量低的丙烯酸酯无规共聚物b和丙烯酸酯疏水聚合物c，共聚物a：共聚物b：聚合物c的质量比为0.8-1.2：0.8-1.2：0.8-1.2。

2.如权利要求1所述的一种仿生抗凝血乳液，其特征在于：

3.如权利要求1所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于步骤1）中：加热温度为60-70度，优选62-68度，更优65-66度，共聚物a的质量浓度为10-40%，优选20-30%，更优选25-28%；加热时间为2-5小时，优选3-4小时。

5.如权利要求3所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于步骤2）中：加热温度为60-70度，优选62-68度，更优65-66度，共聚物b的质量浓度为10-40%，优选20-30%，更优选25-28%；加热时间为2-5小时，优选3-4小时。

6.如权利要求3所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于步骤3）中：加热温度为60-70度，优选62-68度，更优65-66度，共聚物c的质量浓度为10-40%，优选20-30%，更优选25-28%；加热时间为2-5小时，优选3-4小时。

7.如权利要求3所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于抗凝血乳液的固含量为1-5%，优选2-4%，更优选3%；在相对湿度70%-100%干燥成膜时，所述的共聚物a迁移至涂层表面形成抗凝血表面，同时疏水聚合物c成为涂层基材；共聚物a、共聚物b和聚合物c中的疏水单体聚合后的玻璃化温度介于0-30度之间。

8.如权利要求3所述的一种仿生抗凝血乳液的制备方法，其特征在于所述的自由基引发剂选自偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异戊腈AMBN、偶氮二异庚腈ADVN中的一种或一种以上混合物，引发剂浓度按质量百分比为单体的0.05%-0.5%，优选0.1%-0.4%，更优选0.2%-0.3%。

9.如权利要求1所述的一种仿生抗凝血乳液的使用方法，其特征在于将乳液采用浸涂、喷涂或旋涂涂敷在医疗器械表面或者医用导管内部，在相对湿度70%-100%，温度40-60度条件下干燥1-6小时，冷却成膜即可。

10.如权利要求9所述的一种仿生抗凝血乳液的使用方法，其特征在于相对湿度为80%-90%，优选85%-88%；温度为45-55度，优选50-53度；干燥时间为2-5小时，优选3-4小时。