CN111253850A - 一种医用亲水性涂料组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种医用亲水性涂料组合物及其制备方法和应用，涂料组合物包括以下组分：0.1‑2wt％亲水性聚氨酯，0.1‑1wt％亲水性聚合物，47‑90wt％乙醇。本发明提供的医用亲水性涂料组合物配方简单，无毒无害、安全健康，且易于获得，有效降低了涂料成本，涂覆在基材表面可有效的改善其表面的亲水性，获得的涂层具有优异的附着力，且可在基材表面引入大量的氨基等功能化基团，有利于后续生物修饰。

Description

一种医用亲水性涂料组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及医用亲水性涂料技术领域，特别是涉及一种用于微流控芯片的医用亲水性涂料组合物及其制备方法和应用。
背景技术
微流控芯片技术(Microfluidics)是指把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程的技术。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。
微流控芯片按其材质划分，包括单晶硅片微流控芯片、玻璃微流控芯片、石英微流控芯片以及高分子聚合物微流控芯片等。其中，以高分子聚合物为材质的微流控芯片因其制作方法简单，生产成本低廉，可做成一次性使用芯片，加工工艺成熟等特点而被广泛应用。高分子聚合物微流控芯片的材料主要有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。然而，这些高分子聚合物材料本身不具备较好的亲水性，在进行微流控芯片的一些生物修饰的时候，其生物相容性差，功能基团少，无法满足生物修饰的要求。为了在芯片表面引入功能化的基团且改善芯片表面的亲水性，目前较为常用的方法为在芯片表面涂覆一层医用亲水性涂层。
现有医用亲水性涂层涂料的种类繁多，例如中国专利申请CN106421934A中公开了一种包含聚乙烯吡咯烷酮、聚多元醇、异氰酸酯等的亲水涂层液，涂层液的溶剂为二氯甲烷等易挥发的有毒的有机溶剂，存放时间短，对使用环境要求严苛，使用不方便，对操作人员的身体健康有严重的危害；再例如，中国专利申请CN10341833A中公开了一种由亲水聚合物，多糖类聚合物，羟丙基-β-环糊精，甜菜红，羟丙基甲基纤维素，丝素蛋白，泊洛沙姆，ε-多聚赖氨酸等的亲水性涂层液，该亲水性涂层液安全健康，但是其组成成分过于复杂，增加了涂层液的制作成本。因此，在提供医用亲水性涂层涂料时，需克服使用过程复杂、会对人体健康造成伤害、成本较高等技术问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种医用亲水性涂料组合物，包括以下组分：0.1-2wt％亲水性聚氨酯，0.1-1wt％亲水性聚合物，47-90wt％乙醇。
在本发明一种优选方案中，所述亲水性聚氨酯为醚基亲水性聚氨酯或水性聚氨酯。
在本发明一种优选方案中，所述亲水性聚合物为聚乙烯醇或者聚乙烯基吡咯烷酮。
在本发明一种优选方案中，医用亲水性涂料组合物包括以下组分：0.5wt％醚基亲水性聚氨酯，0.25wt％聚乙烯醇，50wt％乙醇。
在本发明一种优选方案中，医用亲水性涂料组合物包括以下组分：0.5wt％醚基亲水性聚氨酯，0.5wt％聚乙烯基吡咯烷酮，50wt％乙醇。
在本发明一种优选方案中，医用亲水性涂料组合物包括以下组分：0.2wt％水性聚氨酯，0.25wt％聚乙烯醇，50wt％乙醇。
在本发明一种优选方案中，医用亲水性涂料组合物包括以下组分：0.2wt％水性聚氨酯，0.5wt％聚乙烯基吡咯烷酮，50wt％乙醇。
在本发明一种优选方案中，医用亲水性涂料组合物的余量为水。
第二方面，本发明提供一种医用亲水性涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：按照下述重量百分比准备原料：亲水性聚氨酯0.1-2份，亲水性聚合物0.1-1份，乙醇47-90份，水余量；按照重量体积比为0.2～4：100取亲水性聚氨酯和乙醇混合，加热搅拌溶解，得到亲水性聚氨酯乙醇溶液备用；按照重量体积比为0.2～2：100取亲水性聚合物和水混合，加热搅拌溶解，得到亲水性聚合物水溶液备用；将所述亲水性聚氨酯乙醇溶液和所述亲水性聚合物水溶液按照1～9：1的比例混合，搅拌混合均匀，即得所述医用亲水性涂料组合物。
第三方面，本发明提供一种医用亲水性涂料组合物的应用，即将所述医用亲水性涂料组合物用于微流控芯片，具体包括如下步骤：将微流控芯片浸泡在所述医用亲水性涂料组合物溶液中30-60s，浸泡后取出自然干燥5-10min，再将微流控芯片至于恒温干燥箱中50～60℃烘烤1-2h。
通过上述技术方案，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的涂料组合物配方简单，涂料组合物所用的溶剂为水和无水乙醇，无毒无害、安全健康，且易于获得，有效降低了涂料成本。
(2)本发明提供的涂料组合物包括亲水性聚氨酯和亲水性聚合物两种亲水性成分，两者结合之后，能够产生协同效应；两种物质单独作为亲水性涂层使用时，涂层亲水角均在60°左右，且涂层附着力较差；两者混合制成的表面薄膜稳定性好，样品能够长久保持较高的亲水性，且制备简单，可实现工业化生产。
(3)本发明的涂料组合物涂覆在微流控芯片表面后可以有效的改善芯片表面的亲水性，并且可以在芯片表面引入大量的氨基等功能化基团，有利于后续在芯片表面进行生物修饰。
(4)本发明将涂料组合物应用于微流控芯片表面，获得的涂层具有优异的附着力，芯片在超声清洗30min后仍能保留良好的亲水性。
(5)本发明提供的涂料组合物应用过程简单方便，直接将微流控芯片浸泡在涂层液中就能得到目标涂层，满足生物修饰及亲水性要求。
附图说明
图1为未涂覆本发明涂料组合物的芯片基材表面接触角测试图。
图2至图5为涂覆有本发明涂料组合物的芯片基材表面接触角测试图。
图6为涂覆有本发明涂料组合物的基材在超声清洗前后接触角对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1
本发明医用亲水性涂料组合物的制备，包括以下步骤：
按照下述重量百分比(wt％)准备原料：亲水性聚氨酯0.1-2份(wt％)，亲水性聚合物0.1-1份(wt％)，乙醇47-90份(wt％)，余量为水。
取亲水性聚氨酯和乙醇按照重量体积比为0.2～4：100混合，加热搅拌溶解，得到亲水性聚氨酯乙醇溶液备用。
取亲水性聚合物和水按照重量体积比为0.2～2：100混合，加热搅拌溶解，得到亲水性聚合物水溶液备用。
将上述亲水性聚氨酯乙醇溶液和上述亲水性聚合物水溶液按照1～9：1的比例混合，搅拌混合均匀，即得所述医用亲水性涂料组合物。
其中，亲水性聚氨酯为醚基亲水性聚氨酯或者水性聚氨酯；亲水性聚合物为聚乙烯醇或者聚乙烯基吡咯烷酮。
本发明的医用亲水性涂料组合物的优选配方(组分和含量)如表1所示。
表1本发明涂料组合物的优选配方
Figure BDA0002371854940000051
实施例2
具有亲水性涂层的微流控芯片的制备，包括以下步骤：
取4个微流控芯片，将4个微流控芯片分别浸泡在上述实验例1-4所述的医用亲水性涂料组合物溶液中30-60s，浸泡后取出自然干燥5-10min，再将微流控芯片至于恒温干燥箱中50～60℃烘烤1-2h，即得具有亲水性涂层的微流控芯片，记为涂覆有亲水性涂层的微流控芯片实验组1-4。
本发明另外设置微流控芯片对照组，对照组的芯片为未涂覆亲水性涂层的芯片。
实施例3
具有亲水性涂层的微流控芯片的亲水性测试。分别测试微流控芯片实验组1-4与对照组的表面的接触角。图1示出了对照组的微流控芯片表面接触角测试图。图2至图5分别示出了本发明实验例1-4的微流控芯片表面接触角测试图。
由图1至图5示出的微流控芯片在涂覆亲水性涂层前后，基材表面接触角对比结果，可以明显看到，修饰有涂层的微流控芯片，基材表面的接触角可以从约86°降低到约46°，表明微流控芯片在涂覆本发明的亲水性涂料组合物后，亲水性明显增强。图6所示为涂覆有亲水性涂层的微流控芯片在超声清洗前后，基材表面接触角对比图。由图6可知，超声30min后，微流控芯片表面的亲水角未增大过多，说明涂层附着力很好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，包括以下组分：0.1-2wt％亲水性聚氨酯，0.1-1wt％亲水性聚合物，47-90wt％乙醇。
2.根据权利要求1所述的一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，所述亲水性聚氨酯为醚基亲水性聚氨酯或水性聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，所述亲水性聚合物为聚乙烯醇或者聚乙烯基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，包括以下组分：0.5wt％醚基亲水性聚氨酯，0.25wt％聚乙烯醇，50wt％乙醇。
5.根据权利要求1所述的一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，包括以下组分：0.5wt％醚基亲水性聚氨酯，0.5wt％聚乙烯基吡咯烷酮，50wt％乙醇。
6.根据权利要求1所述的一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，包括以下组分：0.2wt％水性聚氨酯，0.25wt％聚乙烯醇，50wt％乙醇。
7.根据权利要求1所述的一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，包括以下组分：0.2wt％水性聚氨酯，0.5wt％聚乙烯基吡咯烷酮，50wt％乙醇。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种医用亲水性涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物的余量为水。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的医用亲水性涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照下述重量百分比准备原料：亲水性聚氨酯0.1-2重量份，亲水性聚合物0.1-1重量份，乙醇47-90重量份，水余量；
按照重量体积比为0.2～4：100取亲水性聚氨酯和乙醇混合，加热搅拌溶解，得到亲水性聚氨酯乙醇溶液备用；
按照重量体积比为0.2～2：100混合取亲水性聚合物和水，加热搅拌溶解，得到亲水性聚合物水溶液备用；
将所述亲水性聚氨酯乙醇溶液和所述亲水性聚合物水溶液按照1～9：1的比例混合，搅拌混合均匀，即得所述涂料组合物。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的医用亲水性涂料组合物的应用，其特征在于，将所述医用亲水性涂料组合物用于微流控芯片，具体包括如下步骤：将微流控芯片浸泡在所述医用亲水性涂料组合物溶液中30-60s，浸泡后取出自然干燥5-10min，再将微流控芯片至于恒温干燥箱中50～60℃烘烤1-2h。
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