CN115382025A - 一种在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：1）将医用植入材料表面进行预处理，以获得洁净表面和/或亲水性活性位点；2）将步骤1）中预处理后的医用植入材料浸渍于前驱体溶液中进行反应，以在医用植入材料表面获得反应界面层或自由基反应和/或聚合位点；取出待用；3）聚合接枝反应；4）待步骤3）反应结束后，进行清洗、干燥，即完成对医用植入材料表面亲水防污涂层的构建。本发明利用交替结构氨基酸共聚物或其衍生物作为交联剂在医用植入材料表面进行改性，获得具有亲水性和防污性能的涂层，这种涂层具有较好的亲水性能和体内防结垢性能，涂层的亲水性会使得在材料表面形成水合层，有利于阻挡蛋白、细菌、细胞、离子等的吸附，从而实现防结垢的性能。
Description
技术领域
本发明属于医用植入材料领域，尤其是涉及一种在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法。
背景技术
植入式导尿管/输尿管支架在临床使用过程中常因细菌感染和管堵塞等问题需要经常更换。例如，短期植入导尿管的病人中有24%的病人发生了与感染相关的病症，导致了接近4%的死亡率。植入导尿管的病人中至少有42%的病人所使用的导尿管内形成纤维蛋白鞘且其中约20%的导管会发展形成血栓导致导尿管堵塞。导尿管/输尿管支架表面的结垢和细菌感染是植入手术失败的主要原因。细菌感染通常会促进导尿管/输尿管支架表面蛋白质、离子的吸附，促进污垢的形成；同样，污垢也会加剧细菌感染。因此，临床上需要对导尿管/输尿管支架进行表面改性来解决这些问题。
众多研究者从材料表面涂层角度尝试解决结垢与细菌粘附的问题。通过两性离子聚合物、多肽、聚乙烯吡咯烷酮等对植入材料进行涂层是当前提高防污、抗菌性能的主要策略。例如Cui等将具有防污性能的两性离子2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)与具有抗菌性能的复杂双环单萜结构的冰片化合物聚合，再通过席夫碱制备出优良的防污抗菌表面，两性离子MPC和冰片在共聚物中发挥协同作用，通过超水合作用和特殊的立体化学结构，分别起到阻止蛋白质吸附和抑制细菌粘附的作用（Cheng, Q., et al. Antifouling andAntibacterial Polymer-Coated Surfaces Based on the Combined Effect ofZwitterions and the Natural Borneol. Acs Applied Materials & Interfaces,2021, 13(7): 9006-9014.）。虽然上述策略在一定程度解决了防结垢、防粘附、抑菌的问题，但该方法首先通过可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)合成共聚物聚(MPC-st-FPMA-st-BA)再经席夫碱的方式对基材进行改性，方法繁琐。此外，改性材料在植入机体后长期留置时如何保持性能长效以及植入时低异物反应的性能依然是研究的难点。因而发展新的表面涂层材料和涂层制备方法，从而提高植入材料抵抗结垢、抗细菌粘附性能，且改性后的材料具有低异物反应性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法。本发明利用交替结构氨基酸共聚物或其衍生物在医用植入材料表面进行改性，获得具有亲水性和防污性能的涂层，这种涂层具有较好的亲水性能和体内防结垢性能，涂层的亲水性会使得在材料表面形成水合层，有利于阻挡蛋白、细菌、细胞、离子等的吸附，从而实现防结垢的性能。
为解决上述技术问题，发明采用如下的技术方案：
一种在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
1）将医用植入材料表面进行预处理，以获得洁净表面和/或亲水性活性位点；
2）将步骤1）中预处理后的医用植入材料浸渍于前驱体溶液中进行反应，以在医用植入材料表面获得反应界面层或自由基反应和/或聚合位点；取出待用；
3）聚合接枝反应
3.1）当步骤2）在医用植入材料表面获得反应界面层后，将其置于反应液中进行聚合接枝反应；所述反应液中包括氯化亚铁、抗坏血酸和改性分子；或
3.2）当步骤2）在医用植入材料表面获得自由基反应和/或聚合位点后，将其置于反应液中进行聚合接枝反应；所述反应液中包括交联剂、改性分子和引发剂；
4）待步骤3）反应结束后，进行清洗、干燥，即完成对医用植入材料表面亲水防污涂层的构建。
作为一种实施方式，所述医用植入材料包括但不限于以下材料：聚氨酯或硅胶。
作为一种实施方式，步骤1）中，所述预处理的方式包括等离子溅射、紫外光照、臭氧、食人鱼溶液清洗或硫酸溶液清洗。
作为一种优选的实施方式，所述等离子溅射处理的条件为：氧气氛围、功率为5-500W；所述紫外光照处理的条件为70μW/cm2-9W/cm2；所述臭氧处理的条件为1-100mg/L；所述食人鱼溶液处理条件为浓硫酸:过氧化氢=7:3（v/v）；所述硫酸溶液处理的条件为质量百分浓度20-80%。
作为一种实施方式，步骤1）中，所述预处理的时间为1-60min，温度为10-50℃。
作为一种实施方式，步骤2）中，所述前驱体溶液为形成反应界面层溶液或形成自由基反应和/或聚合位点溶液。
作为一种优选的实施方式，所述形成反应界面层溶液包括过氧化物类物质和交联剂；
所述过氧化物类物质选自过氧化氢、过氧乙酸、叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢；
所述交联剂包括交替结构氨基酸共聚物或其衍生物、含两个及以上活性位点的交联剂（如二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）、酚醛树脂等）中的一种或多种；
所述过氧化氢类物质的质量百分浓度为1-50%，优选8-20%；所述交联剂的质量百分浓度为0.001-50%，优选0.1-30%；反应温度为10℃-40℃，优选25-40℃；反应时间为1-60min，优选20-30min。
作为一种优选的实施方式，所述形成自由基反应和/或聚合位点溶液为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH570、KH792中的一种或多种；
所述硅烷偶联剂的质量百分浓度为5-60%，优选10-25%；反应温度15-70℃，优选25-40℃；反应时间2-8h，优选3-6h。
作为一种实施方式，步骤3.1）中，所述氯化亚铁的质量百分浓度为0.01-1.00%，优选0.05-0.5%；所述抗坏血酸的质量百分浓度为0.1-10%，优选1-5%；所述改性分子的质量百分浓度为0.1-50%，优选1-30%；所述反应温度为10-60℃，优选25-40℃；反应时间为1-10h，优选2-6h。
作为一种实施方式，步骤3.2）中，所述改性分子的质量百分浓度0.1%~50%，优选1%~30%；所述交联剂的质量百分浓度为0.001-50%，优选0.1-30%；所述反应温度为10~100℃，优选25~70℃；反应时间为1~10h，优选3~6h。
作为一种实施方式，步骤3.2）中，所述交联剂选自交替结构氨基酸共聚物或其衍生物、含两个及以上活性位点的交联剂（如二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）、酚醛树脂等）中的一种或多种。
作为一种优选的实施方式，所述交替结构氨基酸共聚物或其衍生物具有如下结构式：
所述R1包括但不限于以下结构：-CH2-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-NH-CNH-NH2；所述R2包括但不限于以下结构：-H、-CH2-CH=CH2、-CH2-CH2-CH=CH2、C6H5-CH2-、-CH3-C6H4-O-CH3；所述R3包括但不限于以下结构：-H、-CH3、-CH2-CH3、-CH2-CH2-CH3、-CH-(CH3)2、-CH2-COOH、-C(CH3)3、
-CH2-C6H5。
作为一种实施方式，步骤3.1）和3.2）中，所述改性分子为亲水物质或亲水物质与疏水物质的混合物。
所述亲水物质为丙烯酸酯类物质或两性离子类物质或不同分子量的聚乙二醇物质或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；例如所述亲水物质包括但不限于以下物质：2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、2-乙氧基乙酯丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEM）、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)、羧酸甜菜碱、磺酸甜菜碱中的一种或多种；
所述疏水物质为甲基丙烯酸月桂酯、乙烯基三甲基硅烷、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯中的一种或多种。
作为一种实施方式，步骤4）中，所述清洗是用去离子水、乙醇、SDS溶液中的一种或多种进行清洗；所述干燥为鼓风干燥，温度为20-100℃，优选40-80℃。
作为一种优选的实施方式，所述SDS的质量百分浓度为0.01-1%，优选0.1-0.5%。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
1)本发明的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物既可作为新的构建表面亲水防污涂层的材料，又可作为交联剂复合其他单体和/或聚合物；
2)本发明的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物通过调节两种氨基酸及其衍生物的组成，赋予其抗菌性和/或亲水性和/或防污性，从而和/或其他单体和/或聚合物可共同构建功能涂层，有效防止结垢的形成及细菌粘附。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明
图1示出本发明的表面涂层的防污性能示意图；
图2示出实施案例3中制备的表面改性前后样品的体内结垢情况；
图3示出实施案例6中制备的表面改性前后样品的亲水性变化。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
作为本发明的一个方面，本发明提供一种在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
1）将医用植入材料表面进行预处理，以获得洁净表面和/或亲水性活性位点；
2）将步骤1）中预处理后的医用植入材料浸渍于前驱体溶液中进行反应，以在医用植入材料表面获得反应界面层 或自由基反应和/或聚合位点；取出待用；
3）聚合接枝反应
3.1）当步骤2）在医用植入材料表面获得反应界面层后，将其置于反应液中进行聚合接枝反应；所述反应液中包括氯化亚铁、抗坏血酸和改性分子；或
3.2）当步骤2）在医用植入材料表面获得自由基反应和/或聚合位点后，将其置于反应液中进行聚合接枝反应；所述反应液中包括交联剂、改性分子和引发剂；
4）待步骤3）反应结束后，进行清洗、干燥，即完成对医用植入材料表面亲水防污涂层的构建。
在本发明某些实施例中，所述医用植入材料包括但不限于以下材料：聚氨酯或硅胶。
在本发明某些实施例中，步骤1）中，所述预处理的方式包括等离子溅射、紫外光照、臭氧、食人鱼溶液或硫酸溶液清洗。所述预处理的目的之一在于清洁材料表面，目的之二是为了后续的步骤顺利进行，这类植入式导尿管/输尿管支架医用材料是高分子材料，清洁处理之后，表面形成富羟基化的表面，是一个亲水的表面，有利于后续的步骤2）的反应。
在本发明某些实施例中，所述等离子溅射处理的条件为：氧气氛围、功率为5-500W；所述紫外光照处理的条件为70μW/cm2-9W/cm2；所述臭氧处理的条件为1-100mg/L；所述食人鱼溶液处理条件为浓硫酸:过氧化氢=7:3（v/v）；所述硫酸溶液处理的条件为质量百分浓度20-80%。等离子溅射和紫外光照，功率过高过低、照射面积过大均可能造成效果的不理想；食人鱼溶液的配比即为浓硫酸:过氧化氢=7:3（v/v），过氧化氢和浓硫酸共同发挥氧化清洁的作用；硫酸溶液是不同浓度的浓硫酸溶液，浓硫酸的含量越高，氧化更强烈，但可能会对基材造成损坏，所以处于一定浓度的硫酸溶液更合适。
在本发明某些实施例中，步骤1）中，所述预处理的时间为1-60min，温度为10-50℃。时间长短、温度高低，均有可能造成基材的性能的改变，如外观颜色、力学性能、表面结构等，甚至造成基材损坏。
在本发明某些实施例中，步骤2）中，所述前驱体溶液为形成反应界面层溶液或形成自由基反应和/或聚合位点溶液。无论是形成界面层还是反应位点，本质上都是产生自由基，为后续的自由基反应或自由基聚合提供自由基反应位点。
在本发明某些实施例中，所述形成反应界面层溶液包括过氧化物类物质和交联剂；
所述过氧化物类物质选自过氧化氢、过氧乙酸、叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢；
所述交联剂包括交替结构氨基酸共聚物或其衍生物、二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）中的一种或多种；
所述过氧化氢类物质的质量百分浓度为1-50%，优选8-20%；所述交联剂的质量百分浓度为0.001-50%，优选1-30%；反应温度为10℃-40℃，优选25-40℃；反应时间为1-60min，优选20-30min。
在本发明某些实施例中，所述形成自由基反应和/或聚合位点溶液为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH570、KH792中的一种或多种；
所述硅烷偶联剂的质量百分浓度为5-60%，优选10-25%；反应温度15-70℃，优选25-40℃；反应时间2-8h，优选3-6h。
在本发明某些实施例中，步骤3.1）中，所述氯化亚铁的质量百分浓度为0.01-1.00%，优选0.05-0.5%；所述抗坏血酸的质量百分浓度为0.1-10%，优选1-5%；所述改性分子的质量百分浓度为0.1-50%，优选1-30%；所述反应温度为10-60℃，优选25-40℃；反应时间为1-10h，优选2-6h。
在本发明某些实施例中，步骤3.2）中，所述改性分子的质量百分浓度0.1%~50%，优选1%~30%；所述交联剂的浓度为0.001-50%，优选1-30%；所述反应温度为10~100℃，优选25~70℃；反应时间为1~10h，优选3~6h。
在本发明某些实施例中，步骤3.2）中，所述交联剂选自交替结构氨基酸共聚物或其衍生物、含两个及以上活性位点的交联剂（如二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）、酚醛树脂等）中的一种或多种。
在本发明某些实施例中，所述交替结构氨基酸共聚物或其衍生物具有如下结构式：
所述R1包括但不限于以下结构：-CH2-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-NH-CNH-NH2；所述R2包括但不限于以下结构：-H、-CH2-CH=CH2、-CH2-CH2-CH=CH2、C6H5-CH2-、-CH3-C6H4-O-CH3；所述R3包括但不限于以下结构：-H、-CH3、-CH2-CH3、-CH2-CH2-CH3、-CH-(CH3)2、-CH2-COOH、-C(CH3)3、
-CH2-C6H5。
在本发明某些实施例中，步骤3.1）和3.2）中，所述改性分子为亲水物质或亲水物质与疏水物质的混合物。
所述亲水物质为丙烯酸酯类物质或两性离子类物质或不同分子量的聚乙二醇物质或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；例如所述亲水物质包括但不限于以下物质：2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、2-乙氧基乙酯丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEM）、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)、羧酸甜菜碱、磺酸甜菜碱中的一种或多种；
所述疏水物质为甲基丙烯酸月桂酯、乙烯基三甲基硅烷、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯中的一种或多种。
在本发明某些实施例中，步骤4）中，所述清洗是用去离子水、乙醇、SDS溶液中的一种或多种进行清洗；所述干燥为鼓风干燥，温度为20-100℃，优选40-80℃。
在本发明某些实施例中，所述SDS的质量百分浓度为0.01-1%，优选0.1-0.5%。
实施例1
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应6h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于20%烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物和0.5%过硫酸铵溶液中，70℃下反应4h。去离子水和乙醇各清洗三次，60℃干燥2h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
其中，n=4-30。
实施例2
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应6h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于10%鸟氨酸/丝氨酸交替共聚物和0.5%过硫酸铵溶液中，70℃下反应4h。去离子水和乙醇各清洗三次，60℃干燥2h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
实施例3
一种在医用输尿管支架表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取6cm输尿管支架，60%硫酸溶液清洁处理1h，清洗后将输尿管支架浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应4h，将形成自由基聚合位点的输尿管支架分别置于含烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱和引发剂过硫酸铵的溶液中，其中烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物:2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱=6:4（摩尔比，总质量百分浓度10%）、过硫酸铵浓度为0.5%，70℃下反应4h。水和乙醇清洗三次，60℃干燥2h。对所制备的样品进行动物体内结垢试验，结垢情况如图3示出。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
，其中，n=4-30。
实施例4
一种在医用聚氨酯管材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm聚氨酯管材，60%硫酸溶液预处理30min，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应2h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物(60:25:10:5)，总质量分数为6%，含1%偶氮二异丁腈的溶液中，70℃下反应4h。去离子水和乙醇各清洗三次，60℃干燥2h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
其中，n=4-30。
实施例5
一种在医用输尿管支架表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取6cm聚氨酯管材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应2h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于10%2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、交联剂5%烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物的溶液中，含0.1%引发剂过硫酸铵，70℃下反应4h。去离子水清洗三次，80℃干燥1h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
其中，n=4-30。
实施例6
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，浸没于40%硫酸溶液中清洁处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于20%过氧化氢异丙苯和10%EGDMA混合溶液中于25℃下反应20min，将形成界面层的聚氨酯片材置于含0.1%氯化亚铁、1%抗坏血酸、1.75%分子量为20000的PEG、4%2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)溶液中，25℃下反应2h。水和乙醇清洗三次，60℃干燥2h。干燥样品进行亲水性试验，结果如图2示出，经改性后的样品亲水性较好。
实施例7
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，浸没于40%硫酸溶液中清洁处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于20%过氧化氢异丙苯、10%EGDMA、1%鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物混合溶液中于25℃下反应20min，将形成界面层的聚氨酯片材置于含0.1%氯化亚铁、1%抗坏血酸、1.75%分子量为20000的PEG、4%2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)溶液中，25℃下反应2h。水和乙醇清洗三次，60℃干燥2h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
其中，n=2-50。
实施例8
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，浸没于40%硫酸溶液中清洁处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于20%过氧化氢异丙苯、10%EGDMA、1%鸟氨酸/缬氨酸交替共聚物混合溶液中于25℃下反应20min，将形成界面层的聚氨酯片材置于含0.1%氯化亚铁、1%抗坏血酸、1.75%分子量为20000的PEG、4%2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)溶液中，25℃下反应2h。水和乙醇清洗三次，60℃干燥2h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
实施例9
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，浸没于40%硫酸溶液中清洁处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于20%过氧化氢异丙苯和1%鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物混合溶液中于25℃下反应20min，将形成界面层的聚氨酯片材置于含0.1%氯化亚铁、1%抗坏血酸、1.75%分子量为20000的PEG、4%2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)溶液中，25℃下反应2h。水和乙醇清洗三次，60℃干燥2h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
其中，n=2-50。
实施例10
一种在医用输尿管支架表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取6cm聚氨酯管材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应2h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEM）、二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）(90:5:5)，总质量分数为4%，含0.1%引发剂过硫酸铵，70℃下反应4h。去离子水清洗三次，80℃干燥1h。
实施例11
一种在医用输尿管支架表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取6cm聚氨酯管材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应2h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEM）、烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物(90:5:5)，总质量分数为4%，含0.1%引发剂过硫酸铵，70℃下反应4h。去离子水清洗三次，80℃干燥1h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如：
实施例12
一种在医用输尿管支架表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取6cm聚氨酯管材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应2h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEM）、二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）、烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物(85:5:5:5)，总质量分数为4%，含0.1%引发剂过硫酸铵，70℃下反应4h。去离子水清洗三次，80℃干燥1h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
实施例13
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应2h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯(70:20:5:5)，总质量分数为8%，含1%引发剂偶氮二异丁腈的溶液中，70℃下反应4h。去离子水和0.1%SDS溶液各清洗三次，80℃干燥1h。
实施例14
一种在医用聚氨酯片材表面构建亲水防污涂层的方法，包括如下步骤：
取1cm×1cm聚氨酯片材，60%硫酸溶液预处理1h，清洗后将聚氨酯片材浸渍于10%KH570溶液中37℃下反应2h，将形成自由基聚合位点的聚氨酯片材置于2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物(70:20:5:5)，总质量分数为8%，含1%引发剂偶氮二异丁腈的溶液中，70℃下反应4h。去离子水和0.1%SDS溶液各清洗三次，80℃干燥1h。
本实施例中的交替结构氨基酸共聚物或其衍生物的结构式如下：
对比例1
与实施例1相比，其不同之处仅在于：
烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物的质量百分浓度低于0.001%时，抑菌性能较弱，无法在亲水防污的同时实现抑菌性能。
对比例2
与实施例2相比，其不同之处仅在于：
当聚合接枝反应在70℃下反应的时间低于1h时，反应不充分，聚合接枝量较少。
对比例3
与实施例3相比，其不同之处仅在于：
当清洗时间小于1min时，清洗不充分，造成后续聚合接枝的不均匀性。
对比例4
与实施例4相比，其不同之处仅在于：
当聚合接枝反应温度为110℃时，会引起材料外观及形态的变化。
对比例5
与实施例5相比，其不同之处仅在于：
当预处理时硫酸质量百分浓度提高到85%时，会引起材料较大变形。
对比例6
与实施例6相比，其不同之处在于：
当硅烷偶联剂KH570的质量百分浓度提高至65%时，溶液中的交联度提高影响表面活性位点的产生。
对比例7
与实施例7相比，其不同之处在于：
当交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）的质量百分浓度降低至0.001%时，则交联程度较弱，不利于表面改性分子的聚合。
对比例8
与实施例8相比，其不同之处在于：
当交联剂EGDMA的质量百分浓度提高到55%时，则会造成溶液中的交联度变大，最终溶液变成凝胶态，不利于材料表面的改性。
对比例9
与实施例9相比，其不同之处在于：
将改性分子2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱的质量百分浓度降低至0.05%时，则材料表面改性不充分，材料表面亲水性较弱。
对比例10
与实施例10相比，其不同之处在于：
当干燥温度为110℃时，会引起材料外观及形态的变化。
对比例11
与实施例11相比，其不同之处在于：
当聚合接枝反应温度为5℃时，则接枝反应速度慢且不充分。
对比例12
与实施例12相比，其不同之处在于：
当硅烷偶联化温度为90℃时，溶剂易挥发造成接枝不均匀。
对比例13
与实施例13相比，其不同之处在于：
当KH570浓度为1%时，表面预处理不均匀。
对比例14
与实施例14相比，其不同之处在于：
烯丙基取代的鸟氨酸/甘氨酸交替共聚物浓度低于0.01%时，交联度低且抑菌性较差。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将医用植入材料表面进行预处理，以获得洁净表面和/或亲水性活性位点；
2）将步骤1）中预处理后的医用植入材料浸渍于前驱体溶液中进行反应，以在医用植入材料表面获得反应界面层或自由基反应和/或聚合位点；取出待用；
3）聚合接枝反应
3.1）当步骤2）在医用植入材料表面获得反应界面层后，将其置于反应液中进行聚合接枝反应；所述反应液中包括氯化亚铁、抗坏血酸和改性分子；或
3.2）当步骤2）在医用植入材料表面获得自由基反应和/或聚合位点后，将其置于反应液中进行聚合接枝反应；所述反应液中包括交联剂、改性分子和引发剂；
4）待步骤3）反应结束后，进行清洗、干燥，即完成对医用植入材料表面亲水防污涂层的构建。
2.根据权利要求1所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：所述医用植入材料包括以下材料：聚氨酯或硅胶。
3.根据权利要求1所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：步骤1）中，所述预处理的方式包括等离子溅射、紫外光照、臭氧、食人鱼溶液清洗或硫酸溶液清洗；
所述等离子溅射处理的条件为：氧气氛围、功率为5-500W；所述紫外光照处理的条件为70μW/cm2-9W/cm2；所述臭氧处理的条件为1-100mg/L；所述食人鱼溶液处理条件为浓硫酸:过氧化氢体积比=7:3；所述硫酸溶液处理的条件为质量百分浓度20-80%。
4.根据权利要求1所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：步骤1）中，所述预处理的时间为1-60min，温度为10-50℃。
5.根据权利要求1所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：步骤2）中，所述前驱体溶液为形成反应界面层溶液或形成自由基反应和/或聚合位点溶液。
6.根据权利要求5所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：所述形成反应界面层溶液包括过氧化物类物质和交联剂；
所述过氧化物类物质选自过氧化氢、过氧乙酸、叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢；
所述交联剂包括交替结构氨基酸共聚物或其衍生物、含两个及以上活性位点的交联剂中的一种或多种；
所述过氧化氢类物质的质量百分浓度为1-50%；所述交联剂质量百分浓度为0.001-50%；反应温度为10℃-40℃；反应时间为1-60min。
7.根据权利要求5所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：所述形成自由基反应和/或聚合位点溶液为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH570、KH792中的一种或多种；
所述硅烷偶联剂的质量百分浓度为5-60%；反应温度15-70℃；反应时间2-8h。
8.根据权利要求1所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：步骤3.1）中，所述氯化亚铁的质量百分浓度为0.01-1.00%；所述抗坏血酸的质量百分浓度为0.1-10%；所述改性分子的质量百分浓度为0.1-50%；所述反应温度为10-60℃；反应时间为1-10h。
9.根据权利要求1所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：步骤3.2）中，所述改性分子的质量百分浓度为0.1-50%；所述交联剂的质量百分浓度为0.001-50%；所述反应温度为10~100℃；反应时间为1~10h；
步骤3.2）中，所述交联剂选自交替结构氨基酸共聚物或其衍生物、含两个及以上活性位点的交联剂中的一种或多种；
所述交替结构氨基酸共聚物或其衍生物具有如下结构式：
所述R1包括但不限于以下结构：-CH2-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2、-CH2-CH2-NH-CNH-NH2；所述R2包括但不限于以下结构：-H、-CH2-CH=CH2、-CH2-CH2-CH=CH2、C6H5-CH2-、-CH3-C6H4-O-CH3；所述R3包括但不限于以下结构：-H、-CH3、-CH2-CH3、-CH2-CH2-CH3、-CH-(CH3)2、-CH2-COOH、-C(CH3)3、-CH2-C6H5。
10.根据权利要求1所述的在医用植入材料表面构建亲水防污涂层的方法，其特征在于：步骤3.1）和3.2）中，所述改性分子为亲水物质或亲水物质与疏水物质的混合物；
所述亲水物质为丙烯酸酯类物质或两性离子类物质或不同分子量的聚乙二醇物质或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述亲水物质包括以下物质：2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、2-乙氧基乙酯丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、羧酸甜菜碱、磺酸甜菜碱中的一种或多种；
所述疏水物质为甲基丙烯酸月桂酯、乙烯基三甲基硅烷、甲基丙烯酸叔丁酯 、甲基丙烯酸环己酯中的一种或多种；
步骤4）中，所述清洗是用去离子水、乙醇、SDS溶液中的一种或多种进行清洗；所述干燥为鼓风干燥，温度为20-100℃；
所述SDS的质量百分浓度为0.01-1%。
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