CN112370574A - 具有亲水性表面的生物材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，涉及生物材料技术域，该制备方法包括：提供一种混合溶液和一种前驱体溶液；使生物基材与混合溶液反应生成含有第一亲水层的生物基材，再使含有第一亲水层的生物基材与前驱体溶液进行聚合交联；干燥聚合交联获得的具有亲水性表面的生物材料；混合溶液中包括多氨基的化合物和含有儿茶酚组分的化合物；前驱体溶液中包括乙烯基单体和盐酸多巴胺；制得的生物材料表面的水接触角不高于10°。该制备方法能增强亲水表面对外部应力的耐久性和防盐防酸碱腐蚀能力，提高生物材料表面的亲水性、生物相容性和润滑稳定性，能对生物材料的内腔、凹孔或复杂的立体结构进行亲水润滑修饰改性。

Description

具有亲水性表面的生物材料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物材料技术领域，具体涉及具有亲水性表面的生物材料及其制备方法。
背景技术
随着高端生物材料领域的发展，对材料表面的功能性提出了更高的要求。例如，组织相容、抗菌、抗凝血以及生物降解性等。作为和生命活体直接相连的生物材料，在材料和生命活体接触表面通常会发生一系列不可控的不良反应，并导致发生免疫排斥、感染、凝血和细胞畸变等问题。通过对材料的表面改性以改善材料的生物相容性，是生物材料应用中的关键问题。
在生物材料表面进行亲水性改善，使材料获得表面优异的水润滑特性是提高生物材料功效、减轻使用者不适的重要技术手段。材料的亲水性表面借助润滑性能提高而降低材料和生物分子的非特异性相互作用，使得材料能有效改善材料的生物相容性。目前，尽管存在多种改善生物材料表面性能的表面修饰方法，但均存在表面修饰工艺复杂、修饰表面稳定性差、不适应于对沟槽、多孔的复杂体型材料的修饰等问题。如经过NaOH处理聚合物类型材料，亲水性和生物相容性增加，但是其缺点是腐蚀性较强，容易引起材料的机械性能改变，影响组织功能的行使。如在生物材料表面制备亲水润滑涂层，其制备技术中包括在材料表面涂覆功能性涂层，常用的有纳米材料涂层、PEG涂层、两性离子聚合物涂层等，这种涂层制备方法简单，但是存在一些缺点：如亲水涂层与材料表面结合力不强，易在机械力作用下被剪切掉，导致水润滑性能不稳定；无论对单层涂覆技术还是双层涂覆技术而言，其制备工艺都很繁杂，需要昂贵的紫外固化成型设备；涂覆工艺对溶液流变学性能要求较高，前驱体溶液的粘度、浸润性、流平性和消泡性能都需严格调配和控制；现有光固化涂层技术无法针对不透明的生物材料的内腔、凹孔或复杂的立体结构进行亲水润滑修饰改性。
因此，为克服已有的生物材料表面改性工艺的不足之处，提供一种能保证材料的机械性能的同时，使得材料具有普适性好的、稳定性高的表面亲水性，有利于组织细胞粘附的具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，成为现阶段亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能增强亲水表面对外部应力的耐久性和防盐防酸碱腐蚀能力，提高生物材料表面的亲水性、生物相容性和润滑稳定性，能对生物材料的内腔、凹孔或复杂的立体结构进行亲水润滑修饰改性的具有亲水性表面的生物材料的制备方法。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
具有亲水性表面的生物材料的制备方法，包括：
提供一种混合溶液和一种前驱体溶液；上述混合溶液中包括多氨基的化合物和含有儿茶酚组分的化合物；上述前驱体溶液中包括乙烯基单体和盐酸多巴胺；
使上述生物基材与混合溶液反应生成含有第一亲水层的生物基材，再使上述含有第一亲水层的生物基材与前驱体溶液进行聚合交联；和，
干燥聚合交联获得的具有亲水性表面的生物材料；
上述生物材料表面的水接触角不高于10°。
通过采用上述技术方案，制备方法无需紫外线或加热等手段，成本低廉；还能对生物材料的内腔、凹孔或复杂的立体结构进行亲水润滑修饰改性，适用性强；通过在生物基材上粘附和聚合交联具有亲水基团的物质，构建稳定的互穿网络结构，增强亲水表面对外部应力的耐久性和防盐防酸碱腐蚀能力，制得的生物材料具有亲水性高、生物相容性好、稳定性高的亲水表面，在外力作用或腐蚀环境下，持久保持优良的亲水性和抗摩擦性能。
在一些实施方案中，含有儿茶酚组分的化合物包括单宁酸、没食子酸、邻苯二酚中的至少一种；上述多氨基的化合物包括壳聚糖、乙二胺、己二胺中的至少一种。
在一些实施方案中，上述混合溶液中，含有儿茶酚组分的化合物与多氨基的化合物的重量比为1:1.5-3；上述含有儿茶酚组分的化合物在混合溶液中的浓度为1-3mg/mL。
进一步设置为，混合溶液的溶剂为浓度0.05-0.1M、pH为8.5-9.5的Tris-HCl缓冲液。
进一步设置为，生物基材与混合溶液的重量比为1:1.5-5。含有儿茶酚组分的化合物与多氨基的化合物反应形成的儿茶酚胺类物质能利用非共价键作用力牢固地附着在基材表面及孔隙中，在后续步骤中，含有氨基的化合物与多巴胺组分能通过共价键和非共价键(氢键以及静电作用)的协同作用，与儿茶酚胺类物质形成互穿的网络结构，使得材料表面既具有优异的亲水性能同时又具有高度的稳定性能。
在一些实施方案中，含有第一亲水层的生物基材的生成条件如下：温度为25-40℃，反应时间为1.5-3h，超声功率为500-800W，振荡转速为300-500r/min。
进一步设置为，含有第一亲水层的生物基材在与前驱体溶液聚合交联前，先用去离子水清洗30-40min，然后置于40-50℃真空干燥箱中真空干燥1.5-3h，以干燥形式进行聚合交联反应。
在一些实施方案中，前驱体溶液中，盐酸多巴胺和乙烯基单体的重量比为1.5-2.5:1；上述盐酸多巴胺在前躯体溶液中的质量浓度为2-5mg/mL。上述盐酸多巴胺和乙烯基单体的重量比为1.5-2.5:1为最佳比例，比例过低时，聚合交联的效果不好，亲水性不佳，且形成的互穿网络结构稳定性不足，亲水性在外部应力下的耐久性不足；比例过高时，网络结构过于致密，虽然耐久性较好，但降低了材料与水的接触面积，导致了表面材料的亲水性降低。
进一步设置为，前驱体溶液的溶剂为浓度0.05-0.1M、pH为8.5-9.0的Tris-HCl缓冲液。
进一步设置为，含有第一亲水层的生物基材与前驱体溶液的重量比为1:3-10。多巴胺在有氧条件下，经氧化自交联聚合形成聚多巴胺，再利用湿粘附效应粘附在生物基材表面，同时多巴胺在氧化自交联过程产生的自由基会引发乙烯基单体在生物基材表面发生聚合，从而使基材表面聚集大量的亲水性基团，使生物材料表面呈现出结合力好、稳定性高的水润滑性能。
作为上述方案的改进，前驱体溶液中还含有质量浓度分别为0.05-0.1mg/L和0.01-0.1mg/L的3-羟基丁酸和丁二酰亚胺。两者可能改善了基材与多巴胺、乙烯基单体和儿茶酚胺间的排斥力，使得基团间的氧化和交联因新的次价键力的介入而形成更紧密、更稳定的结构，从而增强了材料亲水表面对外部应力的耐久性，能在摩擦等外力作用下，表现出更持久的亲水和抗摩擦的能力；结构紧密还能有效降低环境对生物材料及其表面的局部腐蚀和缝隙腐蚀，使得材料及其表面具有更优的防盐防酸碱腐蚀能力，进而保护生物材料整体不被腐蚀破坏。
在一些实施方案中，聚合交联的条件如下：温度为35-45℃，时间为1.5-3.5h，超声功率为200-300W。利用超声波空化作用产生的热点效应，能促进聚合反应的发生。儿茶酚胺类物质、聚多巴胺、多巴胺和氨基化合物聚合以及乙烯基单体聚合交联生成的聚合物，由于互穿的网络结构被固定在基材表面，从而使基材表面亲水性显著提升，也提升了材料的生物相容性，使得材料更有利于组织细胞粘附。
进一步设置为，聚合交联的产物进行洗涤后再干燥，洗涤操作如下：依次采用乙醇和去离子水进行间隔式洗涤；乙醇和去离子水单次洗涤的时间独立地为5-10min；乙醇和去离子水洗涤的次数相同，且独立地为1-2次。
进一步设置为，聚合交联的产物的干燥条件如下：在40-50℃真空干燥箱中真空干燥1.5-3h，得到具有亲水性表面的生物材料。
在一些实施方案中，生物基材包括陶瓷基生物材料和高分子基生物材料。陶瓷基生物材料包括TiO2薄膜、羟基磷灰石、金刚石、类金刚石中的至少一种。高分子基生物材料包括涤纶、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚甲醛、硅橡胶、聚乳酸、聚己内酯、聚丙烯、聚二甲氧基硅氧烷中的至少一种。
在一些实施方案中，乙烯基单体为甲基丙烯酸类单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酰胺类单体或丙烯酰胺类单体。具体的，实例包括但不限于：甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸环氧丙基磺酸钠。
本发明的另一个目的是，提供一种具有亲水性表面的生物材料，包括：相连接的水不溶性的生物基材和亲水性的表面材料；
上述亲水性的表面材料中包括儿茶酚胺类物质、聚多巴胺和含有乙烯基的聚合物；上述乙烯基由甲基丙烯酸类单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酰胺类单体或丙烯酰胺类单体提供；
上述表面材料的厚度为10-50nm；上述表面材料的水接触角不高于10°。该具有亲水性表面的生物材料具有以下特点：具有好的生物相容性，在进行表面修改的同时保持了原有的机械性能，具有亲水性，且润湿性能的稳定性高，表现出优异的耐久性能和防盐防酸碱腐蚀能力，保护生物材料整体不被外部应力或腐蚀破坏。该生物材料具有较小的水滴接触角，在血液净化、体内植入材料、组织工程、药物控释及生物传感器等领域具有广阔的应用前景。
在一些实施方案中，儿茶酚胺类物质由多氨基的化合物和含有儿茶酚组分的化合物反应生成；上述含有儿茶酚组分的化合物包括单宁酸、没食子酸、邻苯二酚中的至少一种；上述多氨基的化合物包括壳聚糖、乙二胺、己二胺中的至少一种。
本发明由于采用了在生物基材上粘附和聚合交联具有亲水基团的物质，构建稳定的互穿网络结构，因而具有如下有益效果：1)该制备方法能对生物材料的内腔、凹孔或复杂的立体结构进行亲水润滑修饰改性，适用性强，还能增强亲水表面对外部应力的耐久性和防盐防酸碱腐蚀能力，无需紫外线或加热等手段，成本低廉；2)制得的生物材料具有亲水性高、生物相容性好、润滑稳定性高的亲水表面，使得材料更有利于组织细胞粘附，且在外力作用或腐蚀环境下，持久保持优良的亲水性和抗摩擦性能，保护生物材料整体不被外部应力或腐蚀破坏；3)该生物材料具有较小的水滴接触角，在血液净化、体内植入材料、组织工程、药物控释及生物传感器等领域具有广阔的应用前景。
因此，本发明是一种亲水性高、生物相容性好、润滑稳定性高，具有对外部应力的耐久性和防盐防酸碱腐蚀能力的具有亲水性表面的生物材料及其制备方法。
附图说明
图1为生物基材和具有亲水表面的生物材料的水静态接触角测试结果；
图2为不同的具有亲水表面的生物材料的摩擦系数测试曲线图；
图3为生物材料在摩擦测试前后的水静态接触角测试结果；
图4为生物材料在腐蚀环境中浸泡前后的水静态接触角测试结果；
图5为具有亲水表面的生物材料的细胞增殖量测定结果。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，包括以下步骤：
1)将单宁酸与乙二胺按重量比为1:2.5溶于浓度为0.05M、pH为9.0的Tris-HCl缓冲液中，形成混合溶液；上述单宁酸在混合溶液中的浓度为2.5mg/mL；
2)将生物基材涤纶置于上述混合溶液中，在30℃、超声功率为600W、振荡转速为400r/min的条件下，超声辅助振荡反应2.5h，反应结束后，将材料取出，用去离子水清洗30min，然后置于50℃真空干燥箱中真空干燥2h，得到含有第一亲水层的涤纶；上述涤纶与混合溶液的重量比为1:3.5；
3)将甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐、盐酸多巴胺、3-羟基丁酸、丁二酰亚胺和Tris-HCl缓冲液混合，形成前驱体溶液；盐酸多巴胺和甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐的重量比为2.0:1，盐酸多巴胺、3-羟基丁酸和丁二酰亚胺在前躯体溶液中的质量浓度分别为3.5mg/mL、0.07mg/L和0.035mg/L；Tris-HCl缓冲液的浓度为0.05M、pH为8.5；
4)将含有第一亲水层的涤纶浸入到前驱体溶液中，在温度为45℃、超声辅助的功率为250W的条件下进行聚合交联反应2h，然后对产物依次采用乙醇和去离子水进行间隔式洗涤，乙醇和去离子水单次洗涤的时间独立地为10min，乙醇和去离子水洗涤的次数相同，且独立地为2次，然后置于50℃真空干燥箱中真空干燥2h，得到具有亲水性表面的生物材料；上述生物基材与前驱体溶液的重量比为1:5。
本实施例制得的具有亲水性表面的涤纶，经椭偏仪和原子力显微镜测量，上述涤纶表面的亲水表面的厚度为34.6nm。
实施例2：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：
步骤1)中，混合溶液中含有重量比为1:3的没食子酸和己二胺，没食子酸在混合溶液中的浓度为1.5mg/mL；
步骤2)中，生物基材为金刚石；
步骤3)中，前驱体溶液中盐酸多巴胺和甲基丙烯酸羟乙酯的重量比为2.5:1，盐酸多巴胺、3-羟基丁酸和丁二酰亚胺在前躯体溶液中的质量浓度分别为4.5mg/mL、0.08mg/L和0.06mg/L；
步骤4)中，聚合交联反应的温度为40℃，超声辅助的功率为300W，聚合反应的时间为2.5h，得到具有亲水性表面的生物材料。
本实施例制得的具有亲水性表面的金刚石，经椭偏仪和原子力显微镜测量，上述金刚石表面的亲水表面的厚度为40.3nm。
实施例3：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：
步骤1)中，混合溶液中含有重量比为1:2的邻苯二酚和壳聚糖，邻苯二酚在混合溶液中的浓度为2.0mg/mL；
步骤2)中，将生物基材聚四氟乙烯置于上述混合溶液中，在35℃、超声功率为700W、振荡转速为450r/min的条件下，超声辅助振荡反应2h，干燥，得到含有第一亲水层的生物基材；
步骤3)中，前驱体溶液中盐酸多巴胺和甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐的重量比为1.5:1，盐酸多巴胺、3-羟基丁酸和丁二酰亚胺在前躯体溶液中的质量浓度分别为3.0mg/mL、0.04mg/L和0.05mg/L；
步骤4)中，聚合交联反应的温度为45℃，超声辅助的功率为300W，聚合反应的时间为3h，得到具有亲水性表面的生物材料。
本实施例制得的具有亲水性表面的聚四氟乙烯，经椭偏仪和原子力显微镜测量，上述聚四氟乙烯表面的亲水表面的厚度为32.4nm。
实施例4：
为了提供具有更优性能的亲水表面，本实施例对技术方案进行了进一步优化，具体的优化措施如下：向混合溶液中添加3-吲哚丁酸和双水杨酸酯参与反应，3-吲哚丁酸、双水杨酸酯与含有儿茶酚组分的化合物的重量比为0.01-0.1:0.01-0.05:7。两者的基团能促进交联产物儿茶酚胺大分子保持卷曲构象，将未反应基团和活性位点暴露在外侧，从而有利于与前驱体溶液发生聚合，提高原料利用率，也有利于形成具有更多亲水基团的表面聚合产物；还能进一步增加了生物材料及其表面的生物相容性，更利于细胞在该材料及表面进行粘附和增殖，提升材料的实用性。
具体的，本实施例中具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：
步骤1)中，将单宁酸与乙二胺按重量比为1:2.5溶于浓度为0.05M、pH为9.0的Tris-HCl缓冲液中，再添加3-吲哚丁酸和双水杨酸酯，混匀，形成混合溶液；上述单宁酸在混合溶液中的浓度为2.5mg/mL；上述3-吲哚丁酸和双水杨酸酯与单宁酸的重量比为0.04:0.05:7。
实施例5：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例2的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：
步骤1)中，混合溶液中含有重量比为1:3的没食子酸和己二胺，没食子酸在混合溶液中的浓度为1.5mg/mL；混合溶液中还添加有3-吲哚丁酸和双水杨酸酯，上述3-吲哚丁酸和双水杨酸酯与单宁酸的重量比为0.07:0.03:7。
实施例6：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：步骤3)中，前驱体溶液中盐酸多巴胺和甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐的重量比为1:1。
实施例7：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：步骤3)中，前驱体溶液中盐酸多巴胺和甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐的重量比为3:1。
对比例1：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：
步骤3)中，盐酸多巴胺、3-羟基丁酸和丁二酰亚胺在前躯体溶液中的质量浓度分别为3.5mg/mL、0.0mg/L和0.035mg/L。
对比例2：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：
步骤3)中，盐酸多巴胺、3-羟基丁酸和丁二酰亚胺在前躯体溶液中的质量浓度分别为3.5mg/mL、0.07mg/L和0.0mg/L。
对比例3：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例1的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：步骤3)中，在前躯体溶液中未添加3-羟基丁酸和丁二酰亚胺。
对比例4：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例4的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：步骤1)中，混合溶液中，3-吲哚丁酸和双水杨酸酯与单宁酸的重量比为0.04:0.0:7。
对比例5：
具有亲水性表面的生物材料及其制备方法，与实施例4的步骤一致，其区别仅在于以下步骤：步骤1)中，混合溶液中，3-吲哚丁酸和双水杨酸酯与单宁酸的重量比为0.0:0.05:7。
实验例1：
生物材料的亲水性能测试
实验方法：取实施例1-7制得的具有亲水表面的生物材料和生物基材为实验样品。经DAS100接触角测量仪表征，测定各样品的水静态接触角，结果如图1所示。
图1为生物基材和具有亲水表面的生物材料的水静态接触角测试结果。结果显示，生物基材均表现出不同程度的疏水性能，经亲水表面修饰后，产物生物材料的接触角均降低至10°以下，呈现出超亲水状态，使得生物材料具有优异的亲水性能，其中实施例4和5的接触角最小，不高于7.6°，说明实施例4和5的制备方法使得亲水表面材料中具有更多的亲水基团，从而表现出更优的亲水性。实施例1、6和7对比发现，实施例1的水接触角最低，实施例7最高，可能是由于实施例6中盐酸多巴胺和乙烯基单体的重量比的比例过低，聚合交联的效果不好，使得亲水性不佳；实施例7的比例过高，聚合交联形成的网络结构过于致密，反而降低了与水的接触面积，导致了表面材料的亲水性降低。
实验例2：
具有亲水表面的生物材料的耐久性测试
实验方法：实施例1、6、7和对比例1-3制得的具有亲水表面的生物材料为实验样品。分别将相同面积(100mm×100mm)的样品固定于MXZ-01型摩擦系数仪上，以200g滑块在亲水表面进行摩擦，滑块运动速度为50mm/min，施加3N的载荷，进行100次往复循环的摩擦学性能测试，得到不同样品的摩擦系数测试曲线。经100次往复循环后，再对比测试前后样品的亲水性，经DAS100接触角测量仪表征，测定各样品的水静态接触角。结果如图2、图3所示。
图2为不同的具有亲水表面的生物材料的摩擦系数测试曲线图，图3为生物材料在摩擦测试前后的水静态接触角测试结果。结果显示，实施例1，在100次往复循环测试过程中摩擦系数始终很稳定，基本保持在0.03-0.06之间，且水接触角的变化也不大；实施例7的摩擦系数和水接触角变化也不明显；实施例6和对比例1-3的摩擦系数均表现出不同程度的升高趋势，且水接触角也表现出不同程度的增大。
对比实施例1、6、7发现，实施例1盐酸多巴胺和乙烯基单体的重量比最佳，既能保持高的亲水性，又能保持高的耐久性，而实施例6中重量比的比例过低，聚合交联的效果不好，使得亲水性不佳，且形成的互穿网络结构稳定性不足，亲水性在外部应力下的耐久性不足；实施例7的比例过高，聚合交联形成的网络结构过于致密，虽然耐久性较好，但降低了材料与水的接触面积，导致了表面材料整体的亲水性较低。对比实施例1和对比例1-3发现，实施例1的制备方法能增强材料亲水表面对外部应力的耐久性，能在摩擦等外力作用下，表现出更优的亲水和抗摩擦能力，润湿性能的稳定性高，能保护生物材料整体不被外部应力破坏。
实验例3：
具有亲水表面的生物材料的防腐蚀性能测试
实验方法：实施例1和对比例1-3制得的具有亲水表面的生物材料为实验样品。分别将样品浸泡在pH＝5.0的PBS缓冲溶液、pH＝7.4的PBS缓冲溶液和pH＝12的氢氧化钠溶液中，30d后取出，用去离子水清洗后，在50℃下烘干，然后用DAS100接触角测量仪测定各样品的水静态接触角。结果如图4所示。
图4为生物材料在腐蚀环境中浸泡前后的水静态接触角测试结果。结果发现，实施例1的水接触角在酸性和中性环境下增长幅度较小，在碱性环境下，由9.6°增长至32.4°；对比例1-3的水接触角在酸性和中性环境下增长幅度均大于实施例1，其中对比例3的增长程度最大，在碱性环境下，水接触角增长至大于90°，表现出疏水性。说明碱性环境对亲水表面材料的腐蚀效果最显著；综合说明，实施例1的制备方法能有效降低环境对生物材料及其表面的局部腐蚀和缝隙腐蚀，使得材料及其表面具有更优的防盐防酸碱腐蚀能力，进而保护生物材料整体不被腐蚀破坏。
实验例4：
具有亲水表面的生物材料的生物相容性测试
实验方法：实施例1、2、4、5和对比例4、5制得的具有亲水表面的生物材料为实验样品，以其所用生物基材为对照组。将样品紫外灭菌1h，然后将呈指数生长的人成纤维细胞L929接种到亲水表面，初始细胞浓度为5×104cells/mL，在37℃培养箱中温育48h后，采用MTT法检测细胞在材料表面的增殖情况，结果如图5所示。
图5为具有亲水表面的生物材料的细胞增殖量测定结果。结果显示，对照组的细胞增殖量仅为0.9×104cells/mL，实施例和对比例的细胞增殖量均高于5.6×104cells/mL，其中实施例1为5.8×104cells/mL，实施例2为5.7×104cells/mL，实施例4和5的增殖量最高，分别达到7.8×104cells/mL和8.0×104cells/mL。说明实施例4和5的制备方法制得的具有亲水表面的生物材料的细胞相容性具有显著的增强效果，更利于细胞在该材料及表面进行粘附和增殖，提升材料的生物相容性和实用性。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.具有亲水性表面的生物材料的制备方法，包括：
提供一种混合溶液和一种前驱体溶液；所述混合溶液中包括多氨基的化合物和含有儿茶酚组分的化合物；所述前驱体溶液中包括乙烯基单体和盐酸多巴胺；
使生物基材与所述混合溶液反应生成含有第一亲水层的生物基材，再使所述含有第一亲水层的生物基材与所述前驱体溶液进行聚合交联；和，
干燥聚合交联获得的具有亲水性表面的生物材料；
所述含有儿茶酚组分的化合物包括单宁酸、没食子酸、邻苯二酚中的至少一种；所述多氨基的化合物包括壳聚糖、乙二胺、己二胺中的至少一种；
所述生物材料表面的水接触角不高于10°。
2.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的生物材料的制备方法，其特征是：所述混合溶液中，含有儿茶酚组分的化合物与多氨基的化合物的重量比为1:1.5-3；所述含有儿茶酚组分的化合物在混合溶液中的浓度为1-3mg/mL。
3.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的生物材料的制备方法，其特征是：所述含有第一亲水层的生物基材的生成条件如下：温度为25-40℃，反应时间为1.5-3h，超声功率为500-800W，振荡转速为300-500r/min。
4.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的生物材料的制备方法，其特征是：所述前驱体溶液中，盐酸多巴胺和乙烯基单体的重量比为1.5-2.5:1；所述盐酸多巴胺在前躯体溶液中的质量浓度为2-5mg/mL。
5.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的生物材料的制备方法，其特征是：所述前驱体溶液中还含有质量浓度分别为0.05-0.1mg/L和0.01-0.1mg/L的3-羟基丁酸和丁二酰亚胺。
6.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的生物材料的制备方法，其特征是：所述聚合交联的条件如下：温度为35-45℃，时间为1.5-3.5h，超声功率为200-300W。
7.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的生物材料的制备方法，其特征是：所述生物基材与混合溶液的重量比为1:1.5-5；所述含有第一亲水层的生物基材与前驱体溶液的重量比为1:3-10。
8.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的生物材料的制备方法，其特征是：所述生物基材包括陶瓷基生物材料和高分子基生物材料；所述乙烯基单体为甲基丙烯酸类单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酰胺类单体或丙烯酰胺类单体。
9.一种具有亲水性表面的生物材料，包括：相连接的水不溶性的生物基材和亲水性的表面材料；
所述亲水性的表面材料中包括儿茶酚胺类物质、聚多巴胺和含有乙烯基的聚合物；所述乙烯基由甲基丙烯酸类单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酰胺类单体或丙烯酰胺类单体提供；
所述表面材料的厚度为10-50nm；所述表面材料的水接触角不高于10°。
10.根据权利要求9所述的具有亲水性表面的生物材料，其特征是：所述儿茶酚胺类物质由多氨基的化合物和含有儿茶酚组分的化合物反应生成；所述含有儿茶酚组分的化合物包括单宁酸、没食子酸、邻苯二酚中的至少一种；所述多氨基的化合物包括壳聚糖、乙二胺、己二胺中的至少一种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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