CN109628031A - 一种智能型生物粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能型生物粘合剂，具有式(I)所示结构；式(I)中，1≤x≤6，8≤y≤32，25≤z≤65，2≤n≤10。该智能型生物粘合剂为本身具有良好粘附性的三元无规共聚物，可应用于包括生物体各种组织等大多数材质表面，并可通过改变结构单元比例来调节产品的粘接强度及亲水性；同时，该智能型生物粘合剂还具有良好的生物降解性、血液相容性、生物相容性及组织再生诱导能力，能够用于成骨细胞等组织细胞的粘附，并提高其增殖及分化能力；更重要的是，本发明提供的智能型生物粘合剂还具有导电性和电活性，施加脉冲电刺激后，能够进一步促进成骨细胞等组织细胞的增殖及分化，适用于骨等组织损伤后的粘合和再生修复。

Description

一种智能型生物粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物粘合剂技术领域，更具体地说，是涉及一种智能型生物粘合剂及其制备方法。

背景技术

人体组织具有一定的自我修复能力，能够自修复一部分彼此靠近且位置相对固定的软、硬组织伤口。因此，为保证组织修复，首先需要固定受损伤口，保持伤口组织靠近并相对固定；传统常采用机械固定法，如用缝合线或钢钉等固定其位置并促使伤口复原。但是，采用传统缝合或钉合等方法不仅操作麻烦，并且固定受损组织的效果也不理想，因为所用的缝合线、钢钉等除固定作用外，并不具备更多的生物功能(如对受伤部位的紧密密封及促进组织再生等)。另外，在手术中，伤口缝合可能引起出血或损害周围组织而导致留疤；屡次换药拆线会增加病人的痛苦，愈合后的创面留有疤痕甚至干扰组织功能的复原且不具有促进组织再生的功能，无疑会带给患者二次伤害。随着现代医学的快速发展，采用生物粘合剂取代传统的缝合或钉合是解决这些问题的有效途径。

目前，在临床上使用最多的粘合剂有氰基丙烯酸酯、纤维蛋白胶和明胶戊二醛衍生物类组织粘合剂，但这些粘合剂仍存在很多缺陷，如氰基丙烯酸酯虽粘合力大，但生物相容性差，容易引起皮肤炎症反应；纤维蛋白粘合剂存在着粘合强度低、制备时间长、价格昂贵的缺点以及潜在的病毒感染风险；而明胶戊二醛类粘合剂易产生细胞毒性反应。

近年来研究发现，生活在海洋和淡水中的软体动物贻贝能够依靠一种被称为“足盘”的器官，在海水和淡水中将身体固定于各种性质材料的表面。研究发现正是足丝蛋白中的L-3,4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)赋予了贻贝在水下环境中仍具有超强粘附力的功能，研究人员开始尝试在组织修复中利用贻贝粘附蛋白的粘性开发出仿生组织粘合剂。这类仿生组织粘合剂具有操作方便、切口损伤小、几乎无疤痕产生并且没有切口拆线的痛苦等优点，并且其成分和降解产物中不含对人体有害的物质，其生物相容性和安全性更好。此外，大量研究表明，多巴胺具有良好的生物相容性，制备多巴胺类粘合剂为研究人员开发仿生组织粘合剂提供了方向。如公开号为CN105770979A的中国专利采用熔融共缩聚法将盐酸多巴胺引入到聚1,8-辛二醇-聚环氧乙烷-柠檬酸酯这一聚合基体当中，配合高碘酸钠使用，得到具有优良粘附性的贻贝仿生粘合剂；类似的，公开号为CN104056300A的中国专利公开了一些天然多糖接枝多巴胺得到的多糖-多巴胺复合生物胶，粘合性能得到很大提高。

虽然现有技术公开的多巴胺类粘合剂可以满足生物相容性和粘附性要求，但是，其配方体系复杂，生物相容性低，缺乏电活性及导电性，不利于在具有电信号响应性的生物组织内进一步应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能型生物粘合剂及其制备方法，本发明提供的智能型生物粘合剂在具有良好的粘附性、生物相容性和组织再生诱导能力基础上，还具有导电性和电活性，施加脉冲电刺激后，能够促进成骨细胞等组织细胞的增殖及分化。

本发明提供了一种智能型生物粘合剂，具有式(I)所示结构：

式(I)中，1≤x≤6，8≤y≤32，25≤z≤65，2≤n≤10。

本发明还提供了一种智能型生物粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将多巴胺盐酸盐和甲基丙烯酸酐在碱性条件下进行第一次胺化反应，再经第一次分离提纯，得到多巴胺甲基丙烯酰胺；

b)将苯胺四聚体和甲基丙烯酸酐进行第二次胺化反应，再经第二次分离提纯，得到苯胺四聚体甲基丙烯酰胺；

c)将步骤a)得到的多巴胺甲基丙烯酰胺、步骤b)得到的苯胺四聚体甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯在引发剂作用下进行聚合反应，再经第三次分离提纯，得到智能型生物粘合剂；

所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。

优选的，步骤a)中所述碱性条件通过滴加氢氧化钠溶液的方式维持；所述碱性条件的pH值维持在8～9之间。

优选的，步骤a)中所述第一次胺化反应在惰性气体环境下进行；所述第一次胺化反应的温度为20℃～30℃，时间为14h～18h。

优选的，步骤a)中所述第一次分离提纯的过程具体为：

在反应混合液中加入盐酸溶液调节pH为1～3，搅拌0.4h～0.6h后，再在乙酸乙酯中萃取，有机相用水萃取，干燥有机相，浓缩到15mL～25mL，在冷冻的石油醚中沉降，得到晶体；然后将上述晶体在70℃～100℃的乙酸乙酯中重结晶，过滤干燥后得到产物。

优选的，步骤b)中所述第二次胺化反应在惰性气体环境下进行；所述第二次胺化反应的温度为20℃～30℃，时间为20h～30h。

优选的，步骤b)中所述第二次分离提纯的过程具体为：

用去离子水反复洗涤反应混合物3～6次，有机相干燥后旋蒸除去二氯甲烷，在-30℃～-70℃冷冻干燥，得到固体产物。

优选的，步骤c)中所述多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂的质量比为(15～40)：(0.1～18)：(50～80)：(0.1～2)。

优选的，步骤c)中所述聚合反应的过程具体为：

将多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂在惰性气体环境中与溶剂混合，在20℃～30℃下搅拌0.4h～0.6h，然后移至油浴中60℃～85℃下反应20h～50h，得到反应混合物。

优选的，步骤c)中所述第三次分离提纯的过程具体为：

将反应混合物冷却至室温，加入少许甲醇终止反应，随后加入二氯甲烷稀释溶液，在乙醚中沉降2～5次，干燥后，得到智能型生物粘合剂。

本发明提供了一种智能型生物粘合剂及其制备方法，所述智能型生物粘合剂，具有式(I)所示结构；式(I)中，1≤x≤6，8≤y≤32，25≤z≤65，2≤n≤10。与现有技术相比，本发明提供的智能型生物粘合剂为本身具有良好粘附性的三元无规共聚物，配方简单，无需使用增塑剂、偶联剂及抑制剂等填料即可应用于大多数材质表面，包括生物体各种组织等，并可通过改变结构单元比例来调节产品的粘接强度及亲水性；同时，该智能型生物粘合剂还具有良好的生物降解性、血液相容性、生物相容性及组织再生诱导能力，能够用于成骨细胞等组织细胞的粘附，并提高其增殖及分化能力；更重要的是，本发明提供的智能型生物粘合剂还具有导电性和电活性，施加脉冲电刺激后，能够进一步促进成骨细胞等组织细胞的增殖及分化，适用于骨等组织损伤后的粘合和再生修复。

另外，本发明提供的制备方法工艺稳定、条件温和，成本低，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的智能型生物粘合剂的¹H NMR谱图；

图2为实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂的FT-IR谱图；

图3为实施例1及对比例1提供的智能型生物粘合剂的循环伏安曲线比较图；

图4为本发明实施例1～3提供的智能型生物粘合剂的电导率比较图；

图5为拉伸强度测试的结构示意图；

图6为实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂、对比例2所用的商品化胶水B-6000的拉伸强度比较图；

图7为实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂、PLGA在有/无电刺激下，1、3、7天MC3T3-E1前成骨细胞增殖能力比较图；

图8为实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂、PLGA在有/无电刺激下，7、14天ALP活性的比较图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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。

本发明提供了一种智能型生物粘合剂，具有式(I)所示结构：

式(I)中，1≤x≤6，8≤y≤32，25≤z≤65，2≤n≤10。

在本发明中，1≤x≤6；所述x为苯胺四聚体甲基丙烯酰胺的结构单元数，优选为1～6之间的数值。在本发明中，8≤y≤32；所述y为多巴胺甲基丙烯酰胺的结构单元数，优选为8～32之间的数值。在本发明中，25≤z≤65；所述z为聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的结构单元数，优选为26～62之间的数值。在本发明中，2≤n≤10；所述n为乙二醇重复链长数，优选为2～8之间的数值。

本发明提供的智能型生物粘合剂为本身具有良好粘附性的三元无规共聚物，配方简单，无需使用增塑剂、偶联剂及抑制剂等填料即可应用于大多数材质表面，包括生物体各种组织等，并可通过改变结构单元比例(x、y、z数值)来调节产品的粘接强度及亲水性；同时，该智能型生物粘合剂还具有良好的生物降解性、血液相容性、生物相容性及组织再生诱导能力，能够用于成骨细胞等组织细胞的粘附，并提高其增殖及分化能力；更重要的是，本发明提供的智能型生物粘合剂还具有导电性和电活性，施加脉冲电刺激后，能够进一步促进成骨细胞等组织细胞的增殖及分化，适用于骨等组织损伤后的粘合和再生修复。

本发明还提供了一种智能型生物粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将多巴胺盐酸盐和甲基丙烯酸酐在碱性条件下进行第一次胺化反应，再经第一次分离提纯，得到多巴胺甲基丙烯酰胺；

b)将苯胺四聚体和甲基丙烯酸酐进行第二次胺化反应，再经第二次分离提纯，得到苯胺四聚体甲基丙烯酰胺；

c)将步骤a)得到的多巴胺甲基丙烯酰胺、步骤b)得到的苯胺四聚体甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯在引发剂作用下进行聚合反应，再经第三次分离提纯，得到智能型生物粘合剂；

所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。

本发明首先将多巴胺盐酸盐和甲基丙烯酸酐在碱性条件下进行第一次胺化反应，再经第一次分离提纯，得到多巴胺甲基丙烯酰胺。本发明对所述多巴胺盐酸盐和甲基丙烯酸酐的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或实验室自制品均可。

在本发明中，所述碱性条件优选通过滴加氢氧化钠溶液的方式维持；所述碱性条件的pH值优选维持在8～9之间。

在本发明中，所述将多巴胺盐酸盐和甲基丙烯酸酐在碱性条件下进行第一次胺化反应的过程优选具体为：

在三口烧瓶中加入硼砂、碳酸氢钠和水，除氧后，加入多巴胺盐酸盐，随后将甲基丙烯酸酐溶于脱气的四氢呋喃溶液中，与氢氧化钠溶液同时滴加到三口烧瓶中，进行第一次胺化反应，得到第一反应混合液。

在本发明中，所述硼砂、碳酸氢钠、水、多巴胺盐酸盐和甲基丙烯酸酐的质量比优选为(8～20)：(3～9)：(10～100)：(2～15)：(1～15)，更优选为(9～15)：(3～8)：(20～100)：(4～12)：(4～15)。

在本发明中，所述第一次胺化反应优选在惰性气体环境下进行；所述惰性气体优选为氮气。在本发明中，所述第一次胺化反应的温度优选为20℃～30℃，更优选为25℃；所述第一次胺化反应的时间优选为14h～18h，更优选为16h。

在本发明中，所述第一次胺化反应的反应方程式为：

得到所述第一反应混合液后，本发明将得到的第一反应混合液进行第一次分离提纯，得到多巴胺甲基丙烯酰胺(DOPMA)。在本发明中，所述第一次分离提纯的过程优选具体为：

在第一反应混合液中加入盐酸溶液调节pH为1～3，搅拌0.4h～0.6h后，再在乙酸乙酯中萃取，有机相用水萃取，干燥有机相，浓缩到15mL～25mL，在冷冻的石油醚中沉降，得到晶体；然后将上述晶体在70℃～100℃的乙酸乙酯中重结晶，过滤干燥后得到产物；

更优选为：

在第一反应混合液中加入盐酸溶液调节pH为2，搅拌0.5h后，再在乙酸乙酯中萃取，有机相用水萃取，干燥有机相，浓缩到20mL，在冷冻的石油醚中沉降，得到晶体；然后将上述晶体在70℃～90℃的乙酸乙酯中重结晶，过滤干燥后得到产物。

同时，本发明将苯胺四聚体和甲基丙烯酸酐进行第二次胺化反应，再经第二次分离提纯，得到苯胺四聚体甲基丙烯酰胺。在本发明中，所述苯胺四聚体的制备方法优选具体为：

在烧瓶中加入80mL～110mL N-苯基-1,4-对苯二胺(3g～4g)的丙酮溶液，再加入20g～40g质量分数为30％～40％的盐酸溶液后，置于冰浴中，搅拌0.5h～1h，待温度降至0℃，在0.6h内将30mL～60mL过硫酸铵(4g～5g)的盐酸(0.5mol/L～1.5mol/L)溶液滴加到烧瓶中继续反应3h～4h；反应结束后，离心得到的沉淀依次用盐酸溶液、丙酮洗涤，然后用氨水反掺杂，再用去离子水洗涤至中性，滤饼在-30℃～-70℃下冷冻干燥，得到苯胺四聚体(TEA)；

更优选为：

在烧瓶中加入95mL N-苯基-1,4-对苯二胺(3.5g)的丙酮溶液，再加入20g～30g质量分数为35％～40％的盐酸溶液后，置于冰浴中，搅拌0.8h，待温度降至0℃，在0.5h内将45mL过硫酸铵(4.5g)的盐酸(1mol/L)溶液滴加到烧瓶中继续反应3.5h；反应结束后，离心得到的沉淀依次用盐酸溶液、丙酮洗涤，然后用大量的氨水反掺杂，再用去离子水反复洗涤至中性，滤饼在-40℃～-60℃下冷冻干燥，得到苯胺四聚体(TEA)。

在本发明中，制备所述苯胺四聚体的反应方程式为：

在本发明中，所述将苯胺四聚体和甲基丙烯酸酐进行第二次胺化反应的过程优选具体为：

在手套箱中将溶解于二氯甲烷(20mL～80mL)中的苯胺四聚体(0.5g～2.5g)加入到烧瓶中，接着加入0.1mL～3mL甲基丙烯酸酐(0.1g～3g)的二氯甲烷溶液，进行第二次胺化反应，得到第二反应混合液。

在本发明中，所述第二次胺化反应优选在惰性气体环境下进行；所述惰性气体优选为氮气。在本发明中，所述第二次胺化反应的温度优选为20℃～30℃，更优选为25℃；所述第二次胺化反应的时间优选为20h～30h，更优选为25h。

在本发明中，所述第二次胺化反应的反应方程式为：

得到所述第二反应混合液后，本发明将得到的第二反应混合液进行第二次分离提纯，得到苯胺四聚体甲基丙烯酰胺。在本发明中，所述第二次分离提纯的过程优选具体为：

用去离子水反复洗涤反应混合物3～6次，有机相干燥后旋蒸除去二氯甲烷，在-30℃～-70℃冷冻干燥，得到固体产物；

更优选为：

用去离子水反复洗涤反应混合物3～6次，有机相干燥后旋蒸除去二氯甲烷，在-40℃～-60℃冷冻干燥，得到固体产物。

得到所述多巴胺甲基丙烯酰胺和苯胺四聚体甲基丙烯酰胺后，本发明将得到的多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯在引发剂作用下进行聚合反应，再经第三次分离提纯，得到智能型生物粘合剂。本发明对所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或实验室自制品均可。在本发明中，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的分子量M_n优选为200g/mol～400g/mol，更优选为200g/mol～300g/mol。

在本发明中，所述引发剂优选为偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈，更优选为偶氮二异丁腈。本发明对所述引发剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的市售商品即可。

在本发明中，所述多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂的质量比优选为(15～40)：(0.1～18)：(50～80)：(0.1～2)，更优选为(18～40)：(0.1～17)：(55～80)：(0.1～1.5)，更更优选为(20～40)：(0.5～16)：(60～80)：(0.1～1.3)。

在本发明中，所述聚合反应的过程优选具体为：

将多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂在惰性气体环境中与溶剂混合，在20℃～30℃下搅拌0.4h～0.6h，然后移至油浴中60℃～85℃下反应20h～50h，得到反应混合物；

更优选为：

将多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂在惰性气体环境中与溶剂混合，在25℃下搅拌0.5h，然后移至油浴中70℃～75℃下反应35h，得到反应混合物。

在本发明中，所述溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；所述溶剂在使用前优选进行冷冻-抽气-融化除氧的预处理。

在本发明中，所述混合的过程优选具体为：

在氮气环境中，将多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂加入到Schlenk瓶中，接着注射溶剂，完成混合过程。

在本发明中，所述聚合反应为巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的自由基聚合，形成三元无规共聚物；所述聚合反应的反应方程式为：

得到所述反应混合物后，本发明将得到的反应混合物进行第三次分离提纯，得到智能型生物粘合剂。在本发明中，所述第三次分离提纯的过程优选具体为：

将反应混合物冷却至室温，加入少许甲醇终止反应，随后加入二氯甲烷稀释溶液，在乙醚中沉降2～5次，干燥后，得到智能型生物粘合剂。

本发明提供的制备方法工艺稳定、条件温和，成本低，具有广阔的应用前景。

本发明提供了一种智能型生物粘合剂及其制备方法，所述智能型生物粘合剂，具有式(I)所示结构；式(I)中，1≤x≤6，8≤y≤32，25≤z≤65，2≤n≤10。与现有技术相比，本发明提供的智能型生物粘合剂为本身具有良好粘附性的三元无规共聚物，配方简单，无需使用增塑剂、偶联剂及抑制剂等填料即可应用于大多数材质表面，包括生物体各种组织等，并可通过改变结构单元比例来调节产品的粘接强度及亲水性；同时，该智能型生物粘合剂还具有良好的生物降解性、血液相容性、生物相容性及组织再生诱导能力，能够用于成骨细胞等组织细胞的粘附，并提高其增殖及分化能力；更重要的是，本发明提供的智能型生物粘合剂还具有导电性和电活性，施加脉冲电刺激后，能够进一步促进成骨细胞等组织细胞的增殖及分化，适用于骨等组织损伤后的粘合和再生修复。

另外，本发明提供的制备方法工艺稳定、条件温和，成本低，具有广阔的应用前景。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售商品；其中，氢氧化钠溶液的质量分数为4％～6％；盐酸溶液的质量分数为28％～36％；聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)的分子量M_n为200g/mol～300g/mol。

实施例1

(1)在三口烧瓶中加入10g硼砂、4g碳酸氢钠及110g超纯水，体系除氧2～5次后，在氮气氛围中加入5g多巴胺盐酸盐，随后将4.9g甲基丙烯酸酐溶于脱气的四氢呋喃溶液中，与氢氧化钠溶液同时滴加到三口烧瓶中；通过调节滴加速度，溶液pH维持在8～9之间，溶液完全滴加后，混合液在氮气环境中室温反应17h；反应结束后，在反应混合液中加入盐酸溶液调节pH达到2附近，搅拌0.5h后，再在乙酸乙酯中萃取，有机相用水萃取，干燥有机相，浓缩到20mL左右，在冷冻的石油醚中沉降，得到灰色晶体；然后将上述灰色晶体在60℃～90℃的乙酸乙酯中重结晶，过滤干燥后得到灰色产物多巴胺甲基丙烯酰胺(DOPMA)。

(2)在烧瓶中加入95mL N-苯基-1,4-对苯二胺(3.5g)的丙酮溶液，再加入29g盐酸溶液后，置于冰浴中，搅拌0.5h，待温度降至0℃，在0.5h～1h内将45mL过硫酸铵(4.5g)的盐酸(1mol/L)溶液滴加到烧瓶中继续反应3.5h～5.5h；反应结束后，离心得到的沉淀依次用盐酸溶液、丙酮洗涤，然后用大量的氨水反掺杂，再用去离子水反复洗涤至中性，滤饼在-40℃～-60℃下冷冻干燥，得到紫色固体粉末苯胺四聚体(TEA)；

在手套箱中将溶解于二氯甲烷(75mL)中的上述苯胺四聚体(1.5g)加入到烧瓶中，接着加入5mL甲基丙烯酸酐(5.2g)的二氯甲烷溶液，在氮气环境中室温搅拌25h～40h；反应结束后，用大量的去离子水反复洗涤3～6次，有机相干燥后旋蒸除去二氯甲烷，在-40℃～-60℃冷冻干燥，得到黑色固体产物苯胺四聚体甲基丙烯酰胺(TEAMA)。

(3)在氮气环境中，将202mg步骤(2)得到的TEAMA、500mg步骤(1)得到的DOPMA、1520mg PEGMA和14.5mg偶氮二异丁腈(AIBN)加入到Schlenk瓶中，接着注射冷冻-抽气-融化除氧后的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂，在氮气环境中室温搅拌0.5h～1h，然后移至油浴中70℃～75℃下反应40h～48h；反应结束后，冷却至室温，加入少许甲醇终止反应，随后加入二氯甲烷稀释溶液，在乙醚中沉降2～5次，干燥后，得到黑色粘性产物即为智能型生物粘合剂(Poly(TEAMA-co-DOPMA-co-PEGMA))；其中，TEAMA的含量为6mol％。

实施例2

采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(3)中TEAMA的用量由202mg改变为91.6mg，PEGMA的用量由1520mg变为1377mg；得到智能型生物粘合剂；其中，TEAMA的含量为3mol％。

实施例3

采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(3)中TEAMA的用量由202mg改变为337mg，PEGMA的用量由1520mg变为1695mg；得到智能型生物粘合剂；其中，TEAMA的含量为9mol％。

对比例1

采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(3)中TEAMA的用量由202mg改变为0g；得到智能型生物粘合剂；其中，TEAMA的含量为0mol％。

对比例2

市售的商品化胶水B-6000。

本发明实施例1提供的智能型生物粘合剂的¹HNMR表征结果参见图1所示。由图1的核磁氢谱可以看出，多巴胺邻苯二酚羟基峰在8.5-8.75ppm之间，苯环及醌环峰在6.5ppm附近，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中端甲基峰在3.2ppm处，由此可以证明三元无规共聚物已成功制备。

本发明实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂的FT-IR表征结果参见图2所示。由图2可以看出，在1601cm^-1处为醌环中的C-C振动吸收峰，1510cm^-1处为苯环上C-C振动吸收峰，0％TEAMA的无规共聚物(对比例1)不含有1601cm^-1处的醌环中C-C振动峰，随着苯胺含量增大1601cm^-1处的峰强逐渐增大。

由图1～2可知，本发明实施例1～3提供的制备方法成功合成了具有式(I)所示结构的三元无规共聚物。

电活性测试：用CHI660A电化学分析仪测试循环伏安曲线，扫描速率为100mV/s，对电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为玻碳电极，测试前需要除氧处理。

实施例1及对比例1提供的智能型生物粘合剂的循环伏安曲线比较图参见图3所示。由图3可知，在0％TEAMA聚合物(对比例1)中，在0.64V处出现多巴胺苯环的氧化峰；在6％TEAMA聚合物(实施例1)中，多巴胺苯环的氧化峰左移出现在0.57V处，苯胺四聚体有两对氧化峰分别出现在0.27V及0.88V处，说明本发明实施例1提供的智能型生物粘合剂具有良好的氧化还原性，电活性好且优于对比例1。

电导率测试：使用ITO玻璃划痕法测量室温样品的电导率，将样品悬涂于ITO玻璃表面，使用万能表测试划痕两侧的电阻R；由公式σ(S·cm^-1)＝L/(2·R·H)计算出材料的电导率，其中σ代表样品的电导率；L：划痕的宽度；H：划痕的深度；R：划痕间的电阻；接着，将涂覆有样品的ITO玻璃浸泡于1mol/L的盐酸溶液中，干燥ITO玻璃，使用同样的方法测试掺杂之后的材料的电导率。

本发明实施例1～3提供的智能型生物粘合剂的电导率比较图参见图4所示；其中，“***”表示材料的电导率在1mol/L盐酸掺杂之后比未掺杂之前的电导率显著性提高(p<0.001)。由图4可知，本发明实施例1～3提供的智能型生物粘合剂的电导率在半导体材料范围内(1～10^-8S/cm)，与人体生理环境类似；并且可通过调节TEAMA的含量进而调控该智能型生物粘合剂的亲水性。

粘性测试：将样品溶于氯仿后，涂覆于两根聚乙烯(PE)棒表面，用力挤压30秒后，放于室温固化24小时后，进行拉伸实验测试；拉伸强度测试的结构示意图参见图5所示。

实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂、对比例2所用的商品化胶水B-6000的拉伸强度比较图参见图6所示；其中，“*”表示6％TEAMA含量的粘合剂(实施例1)的拉伸强度均高于0％TEAMA(对比例1)，3％TEAMA(实施例2)及9％TEAMA(实施例3)含量的粘合剂(P<0.05)。由图6可知，本发明实施例1～3提供的智能型生物粘合剂具有良好的粘附性，优于对比例1；其中，实施例1提供的智能型生物粘合剂的拉伸强度能够达到1.3±0.16MPa，接近商品化胶水B-6000的拉伸强度1.6±0.32MPa。并且，可通过调节TEAMA的含量进而调控该智能型生物粘合剂的拉伸强度。

生物学表征：在有/无外加脉冲电刺激下，将MC3T3-E1前成骨细胞在不同材料上培养1、3及7天，研究不同材料对成骨细胞等组织细胞的增殖能力。将细胞培养7及14天，检测不同材料的ALP活性，研究成骨细胞等组织细胞的分化能力。

实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂及PLGA在有/无电刺激下，1、3、7天MC3T3-E1前成骨细胞增殖能力比较图参见图7所示；实施例1～3及对比例1提供的智能型生物粘合剂及PLGA在有/无电刺激下，7、14天ALP活性的比较图参见图8所示；其中，PLGA作为对照组，与其他实验组条件相同。

由图7～8可以看出，在未施加电刺激时，本发明实施例1提供的智能型生物粘合剂成骨增殖能力及分化能力均高于其他材料组，外加电刺激能一定程度进一步提高导电性材料的生物相容性及成骨细胞等组织细胞的分化能力。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能型生物粘合剂，具有式(I)所示结构：

式(I)中，1≤x≤6，8≤y≤32，25≤z≤65，2≤n≤10。

2.一种智能型生物粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将多巴胺盐酸盐和甲基丙烯酸酐在碱性条件下进行第一次胺化反应，再经第一次分离提纯，得到多巴胺甲基丙烯酰胺；

b)将苯胺四聚体和甲基丙烯酸酐进行第二次胺化反应，再经第二次分离提纯，得到苯胺四聚体甲基丙烯酰胺；

c)将步骤a)得到的多巴胺甲基丙烯酰胺、步骤b)得到的苯胺四聚体甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯在引发剂作用下进行聚合反应，再经第三次分离提纯，得到智能型生物粘合剂；

所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述碱性条件通过滴加氢氧化钠溶液的方式维持；所述碱性条件的pH值维持在8～9之间。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述第一次胺化反应在惰性气体环境下进行；所述第一次胺化反应的温度为20℃～30℃，时间为14h～18h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述第一次分离提纯的过程具体为：

在反应混合液中加入盐酸溶液调节pH为1～3，搅拌0.4h～0.6h后，再在乙酸乙酯中萃取，有机相用水萃取，干燥有机相，浓缩到15mL～25mL，在冷冻的石油醚中沉降，得到晶体；然后将上述晶体在70℃～100℃的乙酸乙酯中重结晶，过滤干燥后得到产物。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述第二次胺化反应在惰性气体环境下进行；所述第二次胺化反应的温度为20℃～30℃，时间为20h～30h。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述第二次分离提纯的过程具体为：

用去离子水反复洗涤反应混合物3～6次，有机相干燥后旋蒸除去二氯甲烷，在-30℃～-70℃冷冻干燥，得到固体产物。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂的质量比为(15～40)：(0.1～18)：(50～80)：(0.1～2)。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述聚合反应的过程具体为：

将多巴胺甲基丙烯酰胺、苯胺四聚体甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和引发剂在惰性气体环境中与溶剂混合，在20℃～30℃下搅拌0.4h～0.6h，然后移至油浴中60℃～85℃下反应20h～50h，得到反应混合物。

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述第三次分离提纯的过程具体为：

将反应混合物冷却至室温，加入少许甲醇终止反应，随后加入二氯甲烷稀释溶液，在乙醚中沉降2～5次，干燥后，得到智能型生物粘合剂。