CN115894784B

CN115894784B - 一种多官能团共聚物及其制备方法与在胶原改性上的应用

Info

Publication number: CN115894784B
Application number: CN202211723990.2A
Authority: CN
Inventors: 刘公岩; 王俊超; 陈勇波; 李开军
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-11-03
Anticipated expiration: 2042-12-30
Also published as: CN115894784A

Abstract

本发明提供了一种用于胶原基材料惰性化改性的多官能团共聚物及其制备方法与在胶原改性上的应用。本发明的多官能团二元共聚物是由两种含有不同官能团的甲基丙烯酸酯类单体通过一步法自由基聚合制备。通过该方法制备了三种不同的共聚物，分别通过锆交联前对胶原基材料的预处理以及与锆交联剂直接共混两种方式来解决锆交联剂在胶原基材料中渗透不均匀的问题。所制备的共聚物能够通过共价/非共价键与皮胶原纤维产生相互作用，从而有效屏蔽皮胶原表面活性基团，获得惰性化的胶原表面，缓和锆交联剂在交联改性初期与胶原基材料表面的过度反应；同时抑制锆离子在水中进一步水解配聚生成大分子多核配合物，实现有机‑无机协同的高效锆交联技术。

Description

一种多官能团共聚物及其制备方法与在胶原改性上的应用

技术领域

本发明属于胶原基材料高效交联改性的工艺技术领域，具体涉及三种多官能团共聚物及其制备方法，以及将其与传统锆交联剂结合使用，解决锆交联剂在多层级胶原基材料中渗透不均匀的问题，实现高效、均匀的锆交联改性。

背景技术

胶原基材料，如胶原纤维及其相关胶原蛋白衍生物等，是一种天然生物大分子材料，因其具有来源广泛、高度生物相容性和易于功能化的特点，使其在服装箱包、生物医用材料、食品、化妆品等领域得到了广泛应用。

然而，胶原基材料普遍存在稳定性差、物理机械性能不足的问题，这极大地限制了其进一步应用。基于胶原基材料中含有的大量活性基团，如羧基、氨基、羟基等，通常可采用化学交联、物理交联等方法对其进行交联改性，以增强胶原基材料的稳定性、力学强度和耐受性。

胶原纤维作为胶原基材料的典型代表，是动物皮的主要成分，在传统的制革工业中，主要使用金属鞣剂对皮胶原纤维进行交联改性，以获得具有优良耐湿热稳定性、机械性能和感官性能的皮革。其中铬鞣剂是目前公认的主流鞣剂，但是铬鞣剂在使用过程中会不可避免的产生大量的含铬废水，对环境和人类健康具有负面影响。

另一方面，目前已广泛用于代替病变心脏瓣膜的生物瓣膜也是胶原基材料的一种，通常需要对其进行交联改性以提高生物瓣膜的耐久性。目前几乎所有的商用生物瓣膜都是采用戊二醛进行交联，但是戊二醛具有较强的毒性，在使用过程中容易缓慢释放，不利于内皮细胞的粘附和增殖，并且经戊二醛交联改性后的生物瓣膜出现了耐久性不佳的问题。

因此，亟需寻找到一种具有良好交联能力、环保且生物相容的交联剂，用以解决胶原基材料稳定性差的问题，从而在传统制革工业中实现高效清洁化鞣制，在生物瓣膜领域获得具有良好生物相容和高使用耐久性的生物瓣膜。

锆交联剂作为一种低毒环保且具有优良交联能力的金属交联剂，在制革工业中已经被用作鞣剂使用。但是，锆盐在水溶液中以四聚体为最小结构单元，并且极易水解配聚生成大分子多核配合物，加之其与胶原活性基团之间良好的反应性，使其容易沉积在胶原基材料表面，难以在具有多层级结构的胶原基材料中得到均匀的渗透，从而导致交联效果差，极大地限制了锆盐作为交联剂的进一步应用。

因此，针对以上存在的问题，若能开发一种便捷、高效的策略用以解决传统锆交联剂渗透不均匀的问题，将能极大促进锆交联剂在高效改性胶原基材料中的应用，有利于推动锆鞣剂在绿色高效清洁化制革过程中的进一步应用和稳定交联生物瓣膜的发展，具有极大的应用价值。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，从而提供了一种用于胶原基材料惰性化改性的多官能团二元共聚物及其制备方法与在交联改性胶原基材料中的应用。本发明的技术目的在于，一方面解决采用铬鞣剂会产生大量含铬废水的问题，另一方面解决生物瓣膜经戊二醛交联改性后出现耐久性不佳的问题，第三方面解决现有锆交联剂用于改性胶原基材料存在的交联剂渗透不均匀的问题。

为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的目的之一是提供一种用于胶原基材料惰性化改性的多官能团二元共聚物，所述多官能团二元共聚物包括以下式＜Ⅰ＞至式＜Ⅲ＞所述结构中的任一种：

其中，x＝1-100，y＝1-200，x:y＝1:0.1-2，R＝H或CH₃。

本发明人发现，将具有上述结构的三种多官能团二元共聚物与锆交联剂进行结合使用，能够封闭胶原表面的部分活性基团，减弱其与锆交联剂之间的反应性。除此之外，本发明的共聚物还能够抑制水合锆离子之间的配聚，形成尺寸相对较小的聚合物-锆配合物，从而促进锆交联剂在胶原基材料中的高效渗透和均匀交联。

另一方面，本发明提供的共聚物＜Ⅱ＞与锆交联剂结合使用后，意外表现出了使得鞣制出的皮革具有明显的抗菌性。

本发明的目的之二是提供一种如上所述的用于胶原基材料惰性化改性的多官能团二元共聚物的制备方法，其是以含有不同官能团的甲基丙烯酸酯类单体通过一步法自由基共聚合成。

进一步的是，所述多官能团二元共聚物的制备方法包括如下步骤：

(1)将一定量的两种不同的甲基丙烯酸酯类单体溶解于反应溶剂中，再加入单体总质量0.5-2.0％的引发剂，于60℃条件下反应12小时；

(2)反应结束后，将反应液经旋蒸浓缩后在无水乙醚中沉析2次，收集产物真空干燥，得到透明粘稠液体。

进一步的是，步骤(1)中所述反应溶剂为乙醇溶液，所述引发剂为偶氮二异丁腈。

进一步的是，步骤(1)中所述反应是在氮气保护下经过三次“冷冻-抽气-融化”循环步骤后再进行反应。

进一步的是，步骤(2)中所述真空干燥的温度为40℃，真空干燥时间为12h。

以下对本发明的三种多官能团二元共聚物的制备方法进行详细介绍，上述共聚物＜Ⅰ＞至＜Ⅲ＞分别采用PPG、PSG和PPH来表示：

(1)PPG的合成方法如下：

将聚乙二醇甲醚丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体按照摩尔比1:0.1-2溶解在乙醇中，称取单体总质量0.5％-2.0％的偶氮二异丁腈加入到上述溶液中，在氮气保护下经过三次“冷冻-抽气-融化”循环后在60℃条件下反应12小时。反应结束后，将反应溶液旋蒸浓缩后在无水乙醚中沉析2-3次，真空干燥除去乙醚后，得到多环氧基二元共聚物PPG。

(2)PSG的合成方法如下：

将磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体按照摩尔比1:0.1-2分别溶解在一定量的水和甲醇中，称取单体总质量0.5％-2.0％的偶氮二异丁腈加入到上述溶液中，在氮气保护下经过三次“冷冻-抽气-融化”循环后在60℃条件下反应12小时。反应结束后，将反应溶液旋蒸浓缩后在无水乙醚中沉析2-3次，真空干燥除去乙醚后，得到二元共聚物PSG。

(3)PPH的合成方法如下：

将聚乙二醇甲醚丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸羟乙酯单体按照摩尔比1:0.1-2溶解在乙醇中，称取单体总质量0.5％-2.0％的偶氮二异丁腈加入到上述溶液中，在氮气保护下经过三次“冷冻-抽气-融化”循环后在60℃条件下反应12小时。反应结束后，将反应溶液旋蒸浓缩后在无水乙醚中沉析2-3次，真空干燥除去乙醚后，得到多羟基二元共聚物PPH。

本发明的多官能团二元共聚物用于胶原基材料惰性化改性的机理如下：

PPG聚合物中的环氧基与胶原氨基发生开环反应，封闭氨基的同时产生羟基，PSG聚合物中的环氧基与胶原氨基发生反应在封闭氨基和产生羟基的同时引入磺酸根，PPH聚合物中的羟基可以与胶原氨基、羧基等产生氢键相互作用，封闭胶原活性基团的同时引入大量的羟基，三种聚合物均可在一定程度上减弱胶原的反应活性，减缓胶原基材料与锆交联剂的反应。并且由于羟基、磺酸根和羰基的存在，能够缓和锆离子水解配聚形成大分子多核配合物。综合上述两种作用的协同效果，本发明的多官能团二元共聚物得以促进锆交联剂在胶原基材料中的高效渗透与均匀分布，实现高效锆交联改性，促进锆交联剂在绿色清洁化制革和高稳定性生物瓣膜制备中的应用。

本发明的目的之三是提供一种用于胶原基材料惰性化改性的组合物，其包括上述多官能团二元共聚物以及锆交联剂。

本发明的目的之四是提供一种如上所述的多官能团二元共聚物的应用，其是将所述多官能团二元共聚物与锆交联剂结合，用于实现对胶原基材料的交联改性。

具体的，所述应用包括将所述多官能团二元共聚物通过在锆交联前预处理胶原基材料实现惰性化改性，或是将所述多官能团二元共聚物与锆交联剂共混后实现胶原基材料的高效均匀改性。

需要指出的是，本发明所述的胶原基材料料通常是指天然胶原以及经过简单处理得到的胶原衍生物，例如动物皮、动物心包等是典型的天然胶原基材料，因此，本发明实施例中列举的胶原基材料包括皮胶原纤维或生物瓣膜，但并不仅仅限定为这几种胶原基材料。

其中，动物皮胶原作为一种重要的可再生资源，在传统皮革工业中已经被加工制备成各种服装、箱包、家具等制品，具有悠久的历史。并且由于其具有高度生物相容性、易于功能化的化学性质以及低免疫原性等特点，使得胶原及其衍生材料在生物医用领域中得到广泛的研究。

本发明所述的应用方法之一，是将二元共聚物PPG和PSG用于胶原基材料的预处理，提高后续锆交联改性效果。以皮胶原纤维为例，具体操作为：

(1)将原料皮经过传统工艺中的浸水、浸灰、脱毛、脱灰、软化等工序，加工至软化皮，将软化皮的pH值调整为7；

(2)聚合物预处理

加入灰皮重量50％-100％的水，2％-8％的共聚物PPG或PSG，35℃转鼓中转1-2h，加入0.3％的催化剂乌洛托品，继续转2h，用碳酸氢钠将溶液pH值调至8-9，升温至40℃，再转12h。

(3)高效锆鞣

不换液停鼓测pH，待反应液温度降至室温后，将皮重1％-2％的浓硫酸与0.3％-1％的甲酸按1:20进行稀释后，用其将上述反应液的pH调至1.8，转2h后浸酸过夜。次日，转20min不换液，加入灰皮重2％-6％的硫酸锆，室温下转4h，用碳酸钠和碳酸氢钠分三次将反应液的pH值调节至3.4左右，补加100％的50℃热水，控温40℃，再转2h，停鼓过夜；次日控温40℃，转2h，测收缩温度，达到要求后，出鼓静置搭马24h。

本发明所述的应用方法之二，是将二元共聚物PPH与锆交联剂共混溶于水中，并将共混溶液直接用于胶原基材料的交联改性。以猪心包膜为例，具体操作为：

(1)按照传统方法将猪心包膜胶原基材料依次进行脱细胞处理、清洗、固定后完成猪心包膜的组织处理；

(2)分别取猪心包膜重量2％-8％的共聚物PPH与2％-6％的硫酸锆共同溶解在猪心包膜重量50％-100％的水中，室温下持续搅拌反应2h；

(3)将生物瓣膜重量1％-2％的浓硫酸与0.3％-1％的甲酸按1:20进行稀释后，用其将上述混合溶液的pH调至1.8。将完成组织处理的猪心包膜浸泡在上述溶液中，室温条件下采用水浴摇床震荡4h，用碳酸钠和碳酸氢钠分三次将反应液的pH值调节至3.4左右，补加100％的50℃热水，控温40℃，再反应2h，静置过夜；次日控温40℃，反应2h，静置24h后采用超声波在蒸馏水中清洗3次，测收缩温度。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供的多官能团二元共聚物中含有大量的活性官能团，与胶原基材料之间具有良好的相互作用，可用于惰性化改性胶原基材料，降低后续锆交联剂在交联初期与胶原基材料的强相互作用，从而促进锆交联剂的高效渗透；

(2)本发明提供的多官能团二元共聚物，不仅能够实现胶原基材料的惰性化表面改性，还能与锆离子配位，抑制锆离子在水中快速水解配聚形成多核大分子配合物，有利于锆交联剂在具有多层级结构的胶原基材料中的均匀渗透；

(3)本发明提供的多官能团二元共聚物其制备方法简单经济有效，具有良好的反应活性；

(4)本发明提供的多官能团二元共聚物，兼具多功能性，不仅能够作为预处理剂用于锆交联剂的预处理，促进后续锆交联剂在胶原基材料中的高效渗透，还可与锆交联剂产生协同交联作用，提高交联改性的效果，对于锆交联剂在胶原基材料的改性领域的进一步应用有着十分重要的意义。

(5)本发明提供的多官能团二元共聚物由于通过共价键/非共价键相互作用封闭了胶原氨基，可实现高效锆渗透的同时，避免在锆交联改性前的浸酸过程中使用中性盐，极大程度上降低中性盐对环境的污染；

(6)本发明提供的多官能团二元共聚物与锆交联剂结合，表现出对鞣制的皮革具有明显提升的抗菌性。

附图说明

图1是PPG的制备过程及相应化合物的核磁氢谱图和红外谱图；

图2是PSG的制备过程及相应化合物的核磁氢谱图和红外谱图；

图3是PPH的制备过程及相应化合物的核磁氢谱图和红外谱图；

图4是PPG和PSG预处理皮胶原在不同时间段的收缩温度；

图5是共聚物溶液与Zr(SO₄)₂共混溶液的粒径分布及其稳定性；

图6是共聚物预处理后Zr(SO₄)₂交联改性的皮胶原纤维的收缩温度；

图7是PPH与Zr(SO₄)₂共混溶液交联改性生物瓣膜的收缩温度；

图8是Zr在共聚物预处理Zr(SO₄)₂交联改性皮胶原纤维中的分布；

图9是Zr在PPH与Zr(SO₄)₂共混溶液改性生物瓣膜中的分布情况；

图10是PPG和PSG与Zr(SO₄)₂结合鞣革成革的横截面微观形貌；

图11是PPH与Zr(SO₄)₂结合交联改性生物瓣膜的纤维微观形貌；

图12是Zr(SO₄)₂单独和PPG或PSG与Zr(SO₄)₂结合交联改性皮胶原纤维的机械性能；

图13是Zr(SO₄)₂单独交联和PPH与Zr(SO₄)₂结合交联改性生物瓣膜的耐折牢度；

图14和15是实施例8制备的皮革对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性结果；

图16为不同单体配比制备的PPG的水溶性结果；

图17为不同种类PPG的交联性能；

图18为经过不同PPG处理后锆元素在皮胶原纤维中不同深度的分布情况。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明中，所制备的多环氧基二元共聚物Poly(PEGAM-co-GMA)简写为PPG，所制备的含有磺酸甜菜碱链段和多环氧基的二元共聚物Poly(SBMA-co-GMA)简写为PSG，所制备的多羟基二元共聚物Poly(PEGAM-co-HEMA)简写为PPH。

实施例1

三种多官能团二元共聚物的制备：

(1)PPG的制备：

称取10g聚乙二醇甲醚丙烯酸酯单体和3g甲基丙烯酸缩水甘油酯(单体摩尔比为1:1)溶解于40mL乙醇中，称取250mg 2,2-偶氮二异丁腈作为引发剂加入到上述溶液中，在氮气保护下经过三次“冷冻-抽气-融化”循环后在60℃条件下反应12小时。反应结束后，将反应溶液旋蒸浓缩后，在冰乙醚中沉析3次，40℃真空干燥12h除去乙醚，得到多环氧基二元共聚物PPG。

(2)PSG的制备：

称取10g磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯单体和5g甲基丙烯酸缩水甘油酯(单体摩尔比为1:1)溶解于40mL水和甲醇的混溶液(质量比为1)中，称取250mg 2,2-偶氮二异丁腈作为引发剂加入到上述溶液中，在氮气保护下经过三次“冷冻-抽气-融化”循环后在60℃条件下反应12小时。反应结束后，将反应溶液旋蒸浓缩后，在冰乙醚中沉析3次，40℃真空干燥12h除去乙醚，得到多环氧基二元共聚物PSG。

(3)PPH的制备：

称取10g聚乙二醇甲醚丙烯酸酯单体和2.7g甲基丙烯酸羟乙酯(单体摩尔比为1:1)溶解于40mL乙醇中，称取250mg 2,2-偶氮二异丁腈作为引发剂加入到上述溶液中，在氮气保护下经过三次“冷冻-抽气-融化”循环后在60℃条件下反应12小时。反应结束后，将反应溶液旋蒸浓缩后，在冰乙醚中沉析3次，40℃真空干燥12h除去乙醚，得到多羟基二元共聚物PPH。

将实施例1制得的聚合物利用核磁氢谱和红外谱图对其结构进行分析表征，PPG的合成路径及其核磁、红外谱图如图1，PSG的合成路径及其核磁、红外谱图如图2，PPH的合成路径及其核磁、红外谱图如图3，在合成的聚合物中均发现了两种单体的特征峰，并且乙烯基的特征峰消失，证明聚合物成功制备。

实施例2

多官能团二元共聚物预处理皮胶原纤维：

将按照传统工艺制得的软化皮的pH值调整为7，加入灰皮重量50％的水，6％的共聚物PPG或PSG，35℃转鼓中转2h，加入0.3％的催化剂乌洛托品，继续转2h，用碳酸氢钠将溶液pH值调至8，升温至40℃，再转12h。监测反应预处理过程中皮革样品在不同时间段的收缩温度，结果如图4，共聚物预处理能够提高皮胶原纤维的热稳定性，证明共聚物成功地与皮胶原纤维发生了反应，在皮胶原纤维间产生共价交联。

实施例3

多官能团二元共聚物硫酸锆溶液稳定性的提高：

分别将硫酸锆与多官能团二元共聚物配制成1g/L的溶液，其中将含有多环氧基的共聚物在酸催化条件下开环反应12h。分别将硫酸锆溶液与开环后的PPG溶液、未开环的PPG溶液、开环后的PSG溶液、未开环的PSG溶液以及PPH溶液共混，反应4h后用NaHCO₃将pH值调节到3，静置12h，采用Zeta-sizer仪器测定不同溶液的水合粒径并拍照，结果如图5所示，含有开环后PPG、PSG和PPH的共混溶液在静置12h后，其水合粒径能够保持在一个较小的尺寸，并且水溶液呈均一稳定的状态，证明开环后的PPG、PSG和PPH都能明显提高硫酸锆水溶液的稳定性，将有利于硫酸锆在多层级材料中的有效渗透。

实施例4

基于多官能团二元共聚物的高效锆交联改性胶原基材料的应用：

(1)共聚物预处理后锆交联改性胶原基材料：按照实施例2采用多官能团二元共聚物处理胶原基材料，不换液，测pH值，待反应液温度降至室温后，将胶原基材料重量2％的浓硫酸与0.5％的甲酸稀释20倍，并将溶液pH调至1.8，转2h后浸酸过夜。次日，转20min不换液，加入胶原基材料重量4％的硫酸锆，室温下反应4h，用碳酸钠和碳酸氢钠分三次将反应液的pH值调节至3.4左右，补加100％的50℃热水，控温40℃，再转2h，静置过夜；次日控温40℃，反应2h，测收缩温度。结果如图6所示，经共聚物预处理后进行锆交联的胶原基材料与直接进行锆交联处理的胶原基材料相比具有更好的热稳定性，说明采用PPG或PSG共聚物预处理能提高锆交联效果。

(2)共聚物与锆共混后直接交联改性，以猪心包生物瓣膜为例：

分别取猪心包膜重量6％的共聚物PPH与4％的硫酸锆共同溶解在猪心包膜重量50％的水中，室温下持续搅拌反应2h。将生物瓣膜重量2％的浓硫酸与0.5％的甲酸按1:20进行稀释后，用其将上述混合溶液的pH调至1.8。将完成组织处理的猪心包膜浸泡在上述溶液中，室温条件下采用水浴摇床震荡4h，用碳酸钠和碳酸氢钠分三次将反应液的pH值调节至3.4左右，补加100％的50℃热水，控温40℃，再反应2h，静置过夜；次日控温40℃，反应2h，静置24h后采用超声波在蒸馏水中清洗3次，测收缩温度。结果如图7所示，PPH与Zr(SO₄)₂结合交联改性后的胶原基生物瓣膜稳定性与单独锆交联相比有明显的提升，说明采用PPH共聚物与硫酸锆共混使用能够提高锆交联效果。

实施例5

锆交联剂在聚合物预处理后的胶原基材料中的分布：

按照实施例2和4中的步骤分别对胶原基材料进行聚合物预处理和锆交联改性，在锆交联过程中的不同时间段取样冻干，采用SEM-EDS线扫描分析锆元素在采用不同方法改性的胶原基材料中不同深度的分布情况。结果如图8、9所示，未与共聚物结合使用而直接进行锆交联的胶原基材料中，锆元素分布不均匀，呈中间少两边多的趋势，而与共聚物预结合使用进行锆交联，锆交联剂能够在胶原基材料中得到均匀的分布，解决了锆交联剂在改性胶原基材料中存在的渗透不均匀的问题。

实施例6

胶原基材料交联改性后的微观形貌：

将按照实施例2和4制得的胶原基材料经冷冻干燥后，利用扫描电子显微镜(SEM)分别对硫酸锆直接交联改性的胶原基材料以及聚合物-锆结合改性后的胶原基材料的微观形貌进行观察，结果如图10、11所示。证明制备的三种聚合物均能在一定程度上促进锆交联剂在多层级胶原基材料中的渗透与结合，从而实现高效锆交联效果。

实施例7

胶原基材料交联改性后的机械性能：

分别对PPG-Zr结合鞣革、PSG-Zr结合鞣革和硫酸锆单独鞣革的抗张强度、断裂伸长率、撕裂强度等机械性能进行了分析表征，结果如图12。对PPH-Zr结合交联改性和硫酸锆单独改性生物瓣膜的极限抗拉应力、极限抗拉应变、切线模量和延展率进行了测试，结果如图13。当锆交联剂与聚合物结合交联改性能够显著提高胶原基材料的力学性能，结合实施例5中的结果，证明所制备的聚合物能够通过促进锆交联剂在胶原基材料中的均匀分布而显著增强锆交联改性效果，使胶原基材料获得良好的机械强度。

实施例8

PSG-Zr抗菌性能测试：

(1)实验步骤：

将200mg的皮革样品放入盛有10mL细菌悬液(1×10⁵CFU·mL^-1)的锥形瓶中，在37℃条件下水浴振荡(120rpm)中培养0min和30min后，分别取30μL菌悬液并均匀涂布在平板上。在37℃恒温恒湿培养箱中培养18h后，统计菌落数。并使用以下公式计算杀菌率。

接触杀菌(％)＝(CFU_0h·mL^-1－CFU_1h·mL^-1)/CFU_0h·mL^-1×100％。

(2)结果分析：

结果如图14、15所示，本发明制备得到的皮革对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有较好的杀菌作用。PSG单独鞣革基本无杀菌性能，而硫酸锆单独鞣革的杀菌性能也较差，接触杀菌率仅为50％左右。当采用本发明所提出的改性策略，使用PSG与硫酸锆结合鞣革所得成革的杀菌性能得到显著提高，对于金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)的接触杀菌率均能达到99.9％以上。

实施例9

本实施例研究了不同单体配比制备得到的多官能团二元共聚物的特性。

(1)按照实施例1的方法制备二元共聚物PPG，分别控制单体比例如表1所示，考查不同配比的PPG的水溶性

表1

二元共聚物	单体比例n(PEGMA)：n(GMA)
		PPG1	1：0.1
PPG2	1：0.5
		PPG3	1：1
PPG4	1：2

不同单体比例制备得到的PPG二元共聚物的水溶性如图16，结果发现，随着单体GMA用量的增加，所得二元共聚物的溶解性下降，当n(PEGMA):n(GMA)＝2时，PPG的水溶性明显下降，为不透明的乳浊液。

(2)考查不同比例制备得到的PPG的交联性能

采用不同种类的PPG对皮胶原纤维进行交联改性，并通过皮胶原的收缩温度对其交联程度进行表征，结果如图17所示。发现随着GMA单体用量增加，PPG对皮胶原纤维的交联性能逐渐提高。并且PPG3和PPG4二者的交联性能相当，这是因为PPG4的溶解性差，不利于在皮胶原纤维间渗透与结合。因此确定PEGMA与GMA的单体摩尔比为1时，制备得到的PPG具有最佳的交联性能。

(3)考查不同种类的PPG与硫酸锆结合用于交联改性皮胶原纤维的情况

将PPG1、PPG2和PPG3分别与硫酸锆结合使用，用于交联改性皮胶原纤维，并对锆元素在皮胶原纤维中不同深度的分布情况进行了表征，结果如图18所示。发现PPG1和PPG2与硫酸锆结合使用均不能有效促进锆元素在皮胶原纤维中的均匀渗透，说明二者对于皮胶原的惰性化改性程度不足，从而难以实现锆交联剂的均匀渗透与交联。

Claims

1.一种用于胶原基材料交联改性的组合物，其特征在于，包括多官能团二元共聚物以及锆交联剂；其中，所述多官能团二元共聚物包括以下式＜Ⅰ＞至式＜Ⅲ＞所述结构中的任一种：

其中，x＝1-100，y＝1-200，x:y＝1:0.1-2，R＝H或CH₃。

2.一种如权利要求1所述的用于胶原基材料交联改性的组合物的应用，其特征在于，是将所述多官能团二元共聚物通过在锆交联前预处理胶原基材料实现惰性化改性，或是将所述多官能团二元共聚物与锆交联剂共混后实现胶原基材料的交联改性。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述胶原基材料包括天然胶原或胶原经处理得到的胶原衍生物。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述胶原基材料包括皮胶原纤维或生物瓣膜。