CN116410423A - 嵌段共聚物及其制备方法、涂料组合物、抗吸附涂层 - Google Patents

嵌段共聚物及其制备方法、涂料组合物、抗吸附涂层 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医用材料技术领域，特别是涉及一种嵌段共聚物及其制备方法、涂料组合物、抗吸附涂层。本发明通过选用一定分子量范围的亲水性聚醚作为亲水链段，并在其两侧设置一定结构的疏水链段，得到的嵌段共聚物具有良好的成膜性，可以制备成涂料后施涂在基材的表面，两端的疏水链段可以通过疏水作用锚定在基材上，使成膜对基材具有良好的附着力；中间的亲水链段与疏水链段处于同一主链上，能最大程度地暴露在水性环境中，从而结合、富集水分子形成水化层，通过空间排斥作用削弱材料与蛋白质或微生物之间的相互作用，从而减少蛋白质或微生物在基材表面的吸附，有效避免了因吸附造成的医疗器械使用过程中生物体排异和灵敏度降低等问题。

Description

嵌段共聚物及其制备方法、涂料组合物、抗吸附涂层
技术领域
本发明涉及医用材料技术领域，特别是涉及一种嵌段共聚物及其制备方法、涂料组合物、抗吸附涂层。
背景技术
医疗器械在实际使用过程中，其表面的蛋白质非特异性吸附以及微生物、细胞、血小板等的粘附等问题，都在一定程度上限制了这些医学器件的临床应用。对于植、介入器械而言，当与人体生物环境接触时，由于蛋白质在其表面的非特异性吸附，掩盖和改变了材料表面的物化性质，使其不可避免地被识别为外源性物质，从而不同程度地引起生物体的排异反应，继而引发炎症、感染、凝血和血栓等不良事件，导致这些医疗器械的使用失败；对于高灵敏度的诊疗设备(如传感器、试剂盒等)，表面非特异性吸附的蛋白质会导致其灵敏度大大降低，致使检测时间延长和检测结果不理想。因此，通过表面改性方法构建一种可以抵抗非特异性蛋白吸附的表面，一直是生物医学材料研究领域的热点和难点。
大量研究表明，材料表面的亲/疏水性质是影响蛋白质、微生物、细胞、血小板等吸附的关键因素，而目前普遍的观点认为亲水性材料比疏水性材料具有更好的生物相容性，因此，目前研究中更多地着眼于如何开发出适用的亲水改性方法降低蛋白质、微生物、细胞、血小板等吸附。若材料表面带有亲水基团，则可结合、富集水分子形成水化层，通过空间排斥作用削弱材料与蛋白质、微生物、细胞、血小板等物质之间的相互作用，从而抑制蛋白质、微生物、细胞、血小板等吸附在材料表面的吸附。然而，亲水性的物质遇水后容易被冲离，因此，考虑到与基材结合的稳固性，传统的表面亲水改性方法一般是将亲水性官能团(如羟基、羧基、胺基等)或者亲水性物质(PEG、多糖等)接枝在材料表面，改性过程中涉及多步反应，操作复杂繁琐，不利于大规模工业化应用；且有些反应条件较为苛刻，容易对基材的机械性能造成影响；此外，对基材本身的性质也有一定的要求，普适性较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种嵌段共聚物及其制备方法，该嵌段共聚物可以用于制备涂料组合物，涂覆在基材上后能形成抗蛋白质非特异性吸附的涂层，操作简单，对基材无特殊要求，普适性较好。
本发明的一个方面，提供了一种嵌段共聚物，其包括亲水链段和位于亲水链段两侧的疏水链段，所述亲水链段为数均分子量600Da～30000Da的亲水性聚醚，所述疏水链段具有式I所示的结构：
Figure BDA0003441854270000021
其中，R1每次出现，独立地选自碳原子数1～10的烷基或烷氧基；
R2每次出现，独立地选自-H或甲基；
X每次出现，独立地选自O或NH；n为10～200范围内的整数。
在一些实施方式中，所述亲水链段与所述疏水链段的质量比为1:(0.25～4)。
在一些实施方式中，所述亲水链段为聚乙二醇、聚氧化乙烯以及泊洛沙姆中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述泊洛沙姆为P123、P105、F38、F68、F77、F87、F108以及F127中的一种或多种。
本发明的另一方面，还提供了前述的嵌段共聚物的制备方法，所述制备方法为原子转移自由基聚合或可逆加成断裂自由基聚合；所述原子转移自由基聚合包括以下步骤：
将所述亲水性聚醚与有机卤化物反应，制备聚醚引发剂；将所述聚醚引发剂与
Figure BDA0003441854270000031
以及催化剂反应，制备所述嵌段共聚物；和/或
所述可逆加成断裂自由基聚合包括以下步骤：
将所述亲水性聚醚与RAFT试剂反应，制备聚醚链转移剂；将所述聚醚链转移剂与
Figure BDA0003441854270000032
以及引发剂反应，制备所述嵌段共聚物。
本发明的又一方面，还提供了一种涂料组合物，其包括前述任一实施方式所述的嵌段共聚物和溶剂。在一些实施方式中，所述嵌段共聚物在所述涂料组合物中的浓度为1mg/mL～50mg/mL；和/或
所述溶剂为水和/或有机溶剂。
本发明同时还提供了一种抗吸附涂层，其由前述的涂料组合物固化形成。
本发明还提供了一种医疗器械，其包括前述的抗吸附涂层。
本发明还提供了一种细胞培养制品，其包括前述的抗吸附涂层。
通过选用一定分子量范围的亲水性聚醚作为亲水链段，并在亲水链段两侧设置具有式I所示的结构的疏水链段，得到的嵌段共聚物具有良好的成膜性，可以制备成涂料后施涂在基材的表面，两端的疏水链段可以通过疏水作用锚定在基材上，使成膜对基材具有良好的附着力，不易因湿气或水冲刷导致失效；中间的亲水链段与疏水链段处于同一主链上，当疏水链段锚定在基材表面后，亲水链段能最大程度地暴露在水性环境中，从而结合、富集水分子形成水化层，通过空间排斥作用削弱材料与蛋白质或微生物之间的相互作用，从而抑制蛋白质或微生物在基材表面的非特异性吸附，有效避免了因吸附造成的医疗器械使用过程中生物体排异和灵敏度降低等问题。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
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至少一个该特征。在发明的描述中，“多种”的含义是至少两种，例如两种，三种等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本发明中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。
本发明中涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本发明的一个方面，提供了一种嵌段共聚物，其包括亲水链段和位于亲水链段两侧的疏水链段，亲水链段为数均分子量600Da～30000Da的亲水性聚醚，疏水链段具有式I所示的结构：
Figure BDA0003441854270000051
其中，R1每次出现，独立地选自碳原子数1～10的烷基或烷氧基；
R2每次出现，独立地选自-H或甲基；
X每次出现，独立地选自O或NH；n为10～200范围内的整数。
传统技术中，为了使医疗器械具备亲水性，从而形成水化层，避免蛋白质及微生物在器械表面的非特异性吸附，需要对器械表面进行亲水改性，为了使改性后的亲水性不轻易丧失，常常通过对器械表面进行化学修饰来实现，即，通过将羟基、羧基、胺基等基团，或PEG、多糖等物质接枝到器械表面。然而，化学改性的过程涉及多步反应，而且有些反应条件苛刻，容易对器械基材的机械性能造成负面影响，此外，对基材本身的化学性质也有一定要求，因此，化学接枝方法具有较大的局限性，难以大规模工业化应用，且不能推广到多种材质的医疗器械中。为了解决这一问题，研究人员开发了许多聚合物，用于对基材表面进行非接枝的改性，然而，目前开发的聚合物中，大多以丙烯酸酯系单体以及丙烯酰胺系单体制备而成，结构的设计不够合理，亲水链段主要存在于侧链上，对聚合物在基材表面的固定有一定影响，而且亲水基团的暴露不够彻底，因此对基材的亲水改性程度不够，抗蛋白吸附能力有限，此外，丙烯酰胺单体存在一定的生物毒性，细胞相容性不好。
本发明通过选用一定分子量范围的亲水性聚醚作为亲水链段，并在亲水链段两侧设置具有式I所示的结构的疏水链段，得到的嵌段共聚物具有良好的成膜性，可以制备成涂料后施涂在基材的表面，两端的疏水链段可以通过疏水作用锚定在基材上，使成膜对基材具有良好的附着力，不易因湿气或水冲刷导致失效，虽然并未通过化学键与基材相连，但也实现了与基材的可靠连接；中间的亲水链段与疏水链段处于同一主链上，当疏水链段锚定在基材表面后，亲水链段能最大程度地暴露在水性环境中，从而结合、富集水分子形成水化层，通过空间排斥作用削弱材料与蛋白质或微生物之间的相互作用，从而抑制蛋白质或微生物在基材表面的非特异性吸附，有效避免了因吸附造成的医疗器械使用过程中生物体排异和灵敏度降低等问题；选用的单体生物相容性好，因此对需要植入或介入生物体内的医疗器械的表面改性也适用。
在一些实施方式中，亲水性聚醚的数均分子量例如可以是1000Da～15000Da，又如还可以是2000Da～10000Da，再如还可以是800Da、1400Da、1800Da、2500Da、3000Da、4000Da、5000Da、6000Da、7000Da、8000Da、9000Da、10000Da、12000Da、14000Da、16000Da、18000Da、20000Da、22000Da、24000Da、26000Da或28000Da。亲水性聚醚的数均分子量控制在合理范围内，能在确保与疏水链段顺利聚合的前提下，尽可能地具有更好的抗蛋白吸附性能。
优选地，R1每次出现，独立地选自碳原子数1～10的直链烷基或直链烷氧基。
在一些实施方式中，R1的碳原子数例如可以是2、3、4、5、6、7、8或9。碳原子数控制在合理范围内，制成涂膜后效果更好、成膜更平滑，疏水链段对基材的连接更稳定。
在一些实施方式中，R1每次出现，独立地选自甲基、甲氧基甲基、乙基、乙氧基、甲氧基乙基、正丙基、甲氧基丙基、正丁基、甲氧基丁基、正戊基、甲氧基戊基、正己基、甲氧基己基、正庚基、甲氧基庚基、正辛基、甲氧基辛基、正壬基、甲氧基壬基或正癸基。
在一些实施方式中，R2每次出现，独立地选自-H。R2的选择关乎单体能否顺利聚合成疏水链段，同时也影响疏水链段与亲水链段的聚合。
可以理解，X选自O或NH均可实现本发明的技术效果，但从原料的易得性和成本角度考虑，X选自O，可直接由市售的丙烯酸酯类单体制备而成。
在一些实施方式中，n的取值例如可以是15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190或195。n的取值控制在一定范围内，达到一定的聚合度，既满足了嵌段共聚物在基材表面的锚定，同时不影响其对蛋白质的抗吸附能力。
在一些实施方式中，亲水链段与疏水链段的质量比为1:(0.25～4)。优选地，亲水链段与疏水链段的质量比为1:(0.5～2)。
在一些实施方式中，亲水链段为聚乙二醇、聚氧化乙烯以及泊洛沙姆中的一种或多种。优选地，亲水链段为泊洛沙姆，泊洛沙姆具有更好的生物相容性，且在基材表面的成膜性能也更好，更有利于实现对基材的锚定和亲水结构的暴露。
在一些实施方式中，泊洛沙姆为P123、P105、F38、F68、F77、F87、F108以及F127中的一种或多种。优选地，泊洛沙姆为F38、F68、F77、F87、F108以及F127中的一种或多种，进一步优选地，泊洛沙姆为F38和/或F68。F系的泊洛沙姆分子量更合适，制得的成品具有更好的成膜性和稳定性，在溶剂中的溶解分散性更佳，更适用于制备涂料从而制备功能性涂层。
优选地，当泊洛沙姆为F38和/或F68时，n的取值范围优选10～50。
可以理解，亲水链段的来源可以是自制，也可以为市售产品，在此不作特别限制。自制亲水性聚醚的方法可以是本领域任何公知惯用的聚合方法，例如，采用原子转移自由基聚合或可逆加成断裂自由基聚合方法进行制备，本领域技术人员可以参考相关的文献资料进行制备，在此不作特别叙述。
在一些实施方式中，亲水链段两侧的疏水链段结构相同。聚合物呈对称分布，两端的疏水链段在基材表面的结合更加平衡，从而使聚合物对基材的附着更稳定，而且对称结构的聚合物在制备过程中也更易于控制。
本发明的另一方面，还提供了前述嵌段共聚物的制备方法，制备方法为原子转移自由基聚合、可逆加成断裂自由基聚合或开环聚合；
原子转移自由基聚合包括以下步骤：
将亲水性聚醚与有机卤化物反应，制备聚醚引发剂；将前述聚醚引发剂与
Figure BDA0003441854270000081
以及催化剂反应，制备嵌段共聚物。
可以理解，有机卤化物为可接受的任何可以与亲水性聚醚反应制备聚醚引发剂的有机卤化物，例如可以是溴异丁酰溴。
在一些实施方式中，亲水性聚醚与有机卤化物的物质的量之比为1:(2～5.5)，可选地，亲水性聚醚与有机卤化物的物质的量之比例如可以是1:2.2。
在一些实施方式中，制备聚醚引发剂的原料还包括三乙胺，有机卤化物与三乙胺的物质的量之比为1:(1～1.2)，优选地，有机卤化物与三乙胺的物质的量之比为1:1。
在一些实施方式中，聚醚引发剂与
Figure BDA0003441854270000091
的物质的量之比为1:(20～400)，优选地，聚醚引发剂与/>
Figure BDA0003441854270000092
的物质的量之比为1:(20～200)。
在一些实施方式中，催化剂例如可以是氯化亚铜或溴化亚铜。
在一些实施方式中，催化剂可以与五甲基二乙烯三胺、三(2-二甲氨基乙基)、四甲基乙二胺等配体配合使用，效果更佳。
在一些实施方式中，聚醚引发剂、催化剂、配体的物质的量之比为1:(2～5):(2～5)。
在一些实施方式中，原子转移自由基聚合包括以下步骤：
将亲水性聚醚溶于溶剂中，然后加入有机卤化物及三乙胺，室温下反应；反应结束后，将反应液过滤，保留液相，蒸发浓缩，然后用乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得聚醚引发剂；优选地，溶剂为二氯甲烷；
将前述聚醚引发剂溶于溶剂中，然后加入
Figure BDA0003441854270000093
以及催化剂，氮气或氩气保护下反应；反应结束后，用乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得嵌段共聚物；优选地，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，反应温度为50℃。
在一些实施方式中，可逆加成断裂自由基聚合包括以下步骤：
将亲水性聚醚与可逆加成断裂自由基聚合(RAFT)试剂反应，制备聚醚链转移剂；将前述聚醚链转移剂与
Figure BDA0003441854270000101
以及引发剂反应，制备嵌段共聚物。
可以理解，RAFT试剂为可接受的任何可以与亲水性聚醚反应制备聚醚链转移剂的RAFT试剂，例如可以是二硫代苯甲酸氰基戊酸。
在一些实施方式中，亲水性聚醚与RAFT试剂的物质的量之比为1:(2～4)，可选地，亲水性聚醚与RAFT试剂的物质的量之比例如可以是1:3.2。
在一些实施方式中，制备聚醚链转移剂的原料还包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)，亲水性聚醚与EDC·HCl的物质的量之比为1:(2～2.5)，优选地，亲水性聚醚与EDC·HCl的物质的量之比为1:2.2。
在一些实施方式中，聚醚链转移剂与
Figure BDA0003441854270000102
的物质的量之比为1:(20～400)，优选地，聚醚链转移剂与/>
Figure BDA0003441854270000103
的物质的量之比为1:(20～200)。
在一些实施方式中，引发剂为偶氮类引发剂和/或有机过氧化物引发剂。进一步地，引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。
在一些实施方式中，引发剂的用量为
Figure BDA0003441854270000104
质量的0.1％～2％。
在一些实施方式中，可逆加成断裂自由基聚合包括以下步骤：
将亲水性聚醚溶于溶剂中，然后加入RAFT试剂和EDC·HCl，室温下反应；反应结束后，将反应液过滤，保留液相，蒸发浓缩，然后用乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得聚醚链转移剂；优选地，溶剂为二氯甲烷；
将前述聚醚链转移剂、
Figure BDA0003441854270000111
以及引发剂溶于溶剂中，氮气或氩气保护下反应；反应结束后，用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得嵌段共聚物；优选地，溶剂为DMF，反应温度为65℃。
本发明的又一方面，还提供了一种涂料组合物，其包括前述任一实施方式的嵌段共聚物和溶剂。
在一些实施方式中，嵌段共聚物在涂料组合物中的浓度为1mg/mL～50mg/mL。嵌段共聚物在涂料组合物中的浓度例如可以是2mg/mL～30mg/mL，又如还可以是5mg/mL、10mg/mL、15mg/mL、20mg/mL、25mg/mL、30mg/mL、35mg/mL、40mg/mL或45mg/mL。嵌段共聚物在涂料组合物中的浓度适宜，能平衡共聚物在基材表面的稳定性和抗蛋白吸附性能。
在一些实施方式中，溶剂为水和/或有机溶剂。可以理解，所使用的溶剂的种类、浓度根据得到的嵌段共聚物的组成、分子量和作为涂布对象的基材的种类、表面性状而不同。
在一些实施方式中，有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜中的一种或多种。优选地，有机溶剂选自醇类溶剂。醇类溶剂挥发性优异、对涂料组分的溶解均匀性良好且对基材的侵入性低。
在一些实施方式中，通过浸涂、喷涂或旋涂的方式将涂料组合物涂覆于基材表面。
本发明提供的涂料组合物具有优异的成膜性，可以容易地在各种基材表面形成膜层，并稳固地锚定在基材上，对基材无特殊要求，普适性好，适用范围广。
本发明同时还提供了一种抗吸附涂层，其由前述的涂料组合物固化形成。本发明提供的抗吸附涂层可以增加材料表面的亲水性，对抗蛋白质(可以是抗体或抗体片段，或是肽或蛋白质的分析物)或微生物对基材表面的非特异性吸附，且不易被水冲离，还显示出优异的抗凝血功能，有效延长了血液在其表面的凝固时间，有望作为抗凝材料用于血液接触器械领域。
本发明的抗吸附涂层可以用于各种制品(例如医疗、诊断和细胞培养制品)，制品的形状不限，包括薄膜、片材、棒、管、模制部件、纤维、织物和颗粒。
本发明还提供了一种医疗器械，其包括前述的抗吸附涂层。本发明中“医疗器械”应该解释为广义，可以为可植入器械或体外器械，也可以是体外诊断制品，可植入器械可以短期暂时使用或者长期永久性植入。适合的医疗器械的例子为导管、导丝、内窥镜、喉镜、饲管、引流管、医用导线、避孕套、屏障涂层如用于手套、支架、支架移植物、吻合连接器、体外血导管、薄膜如用于透析、血液过滤器、循环辅助器材、伤口敷料、集尿袋、耳管、眼内晶状体和在微创手术中使用的任何管、酶标板、检测用玻璃片如载玻片、盖玻片等。典型的，该医疗器材选自导管、导丝、内窥镜、喉镜、饲管、引流管、医用导线。特别适于用在本发明中的制品包括导管(例如间歇性导管、球囊导管、PTCP导管、支架输送导管)、导丝、导线、注射器、接触镜、医用管和支架及其他其它金属或聚合物基体的植入体。特别地，本发明适用于多种材质导管/导丝，包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶、乳胶、聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯等。
本发明还提供了一种细胞培养制品，其包括前述的抗吸附涂层。在细胞培养制品表面涂覆本发明的抗吸附涂层，可以增加基材表面的亲水性，从而提高细胞的黏附及生长。
以下结合具体实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。以下具体实施例中未写明的实验参数，优先参考本申请文件中给出的指引，还可以参考本领域的实验手册或本领域已知的其它实验方法，或者参考厂商推荐的实验条件。可理解，以下实施例所用的仪器和原料较为具体，在其他具体实施例中，可不限于此。
实施例1
(1)称取10g(2.5mmol)数均分子量4000的聚乙二醇溶于50mL二氯甲烷中，然后向其中分别加入1.26g(5.5mmol)溴异丁酰溴及0.6g(5.5mmol)三乙胺，室温下反应20小时；反应结束后，将反应液过滤，保留液相，蒸发浓缩，然后用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得聚醚引发剂；
(2)取1g(0.23mmol)步骤(1)中制得的聚醚引发剂溶于2mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后向其中分别加入1.2mL(9.33mmol)甲氧基乙基丙烯酸酯以及0.02g(0.23mmol)氯化亚铜以及0.08g(0.46mmol)五甲基二乙烯三胺，氮气保护、50℃下反应12小时；反应结束后，用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得嵌段共聚物，其中，疏水链段的聚合度n＝20；
(3)将步骤(2)中制得的嵌段共聚物溶于无水乙醇中，配置成浓度为10mg/mL的溶液。
实施例2
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(2)中的甲氧基乙基丙烯酸酯替换为1.3mL(9.33mmol)的丙烯酸丁酯。其中，疏水链段的聚合度n＝20。
实施例3
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(2)中的甲氧基乙基丙烯酸酯替换为1.0mL(9.33mmol)的丙烯酸乙酯。
实施例4
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(2)中的甲氧基乙基丙烯酸酯替换为2.0mL(9.33mmol)的丙烯酸辛酯。
实施例5
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(1)中的聚乙二醇的数均分子量为1000。由于分子量变化导致的后续其他试剂用量需发生等比例变化的地方作相应调整。其中，疏水链段的聚合度n＝20。
实施例6
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(1)中的聚乙二醇的数均分子量为30000。由于分子量变化导致的后续其他试剂用量需发生等比例变化的地方作相应调整。其中，疏水链段的聚合度n＝20。
实施例7
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(2)中的甲氧基乙基丙烯酸酯的用量为0.6mL(4.66mmol)，制得的嵌段共聚物的聚合度n＝10。
实施例8
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(2)中的甲氧基乙基丙烯酸酯的用量为12mL(94mmol)，制得的嵌段共聚物的聚合度n＝200。
实施例9
(1)称取10g(2mmol)数均分子量5000的泊洛沙姆F38溶于50mL二氯甲烷中，然后向其中分别加入1.68g(6mmol)二硫代苯甲酸氰基戊酸及0.96g(5mmol)EDC·HCl，室温下反应24小时；反应结束后，将反应液过滤，保留液相，蒸发浓缩，然后用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得聚醚链转移剂；
(2)取1g(0.18mmol)步骤(1)中制得的聚醚链转移剂、1.25mL(9.5mmol)甲氧基乙基丙烯酸酯以及0.02g(0.09mmol)AIBN溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，氮气保护、65℃下反应12小时；反应结束后，用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得嵌段共聚物，其中，疏水链段的聚合度n＝25；
(3)将步骤(2)中制得的嵌段共聚物溶于无水乙醇中，配置成浓度为10mg/mL的溶液。
实施例10
与实施例9基本相同，区别在于，步骤(2)中的甲氧基乙基丙烯酸酯替换为1.36mL(9.5mmol)的丙烯酸丁酯。
对比例1
(1)RAFT试剂[2-(1-羧基-1-甲基乙基硫硫代碳酰硫)-2-甲基丙酸的合成
取2.62g丙酮、5.38g三氯甲烷、1.37g二硫化碳和0.12g四丁基硫酸氢铵，加入6mL己烷溶液中，然后加入10.1g 50％的氢氧化钠，搅拌下反应5小时。后静置过夜，使其固化。之后加入50mL去离子水将其溶解，并在氮气环境下加入6mL浓盐酸，生成沉淀。过滤后进行水洗干燥。使用60％的丙酮水溶液进行重结晶，得到上述RAFT剂。
(2)取0.0127g(0.05mmol)步骤(1)中制得的RAFT剂溶于10mL 1,4-二氧己环中，然后向其中分别加入0.3mL(2.3mmol)甲氧基乙基丙烯酸酯和0.0008g偶氮二异丁氰(AIBN)，进行氮气鼓泡后，在70℃下搅拌过夜。之后，加入含有亲水性单体丙烯酰胺0.2g(3mmol)的1,4-二氧己环溶液(2mL)，搅拌下在70℃下继续反应24小时。反应结束后，用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，制得嵌段共聚物，其中，亲疏水链段均处于侧链上。疏水链段的聚合度n＝20；
(3)将步骤(2)中制得的嵌段共聚物溶于无水乙醇中，配置成浓度为10mg/mL的溶液。
对比例2
采用聚乙二醇均聚物(分子量为10000)代替嵌段共聚物，溶于无水乙醇中，配置成浓度为10mg/mL的溶液。
对比例3
将12.8g丙烯酸丁酯、0.16g引发剂偶氮二异丁氰(AIBN)和50mL溶剂DMF混匀，氮气保护、65℃条件下反应6小时；反应结束后，用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，得到聚丙烯酸丁酯均聚物；
将聚丙烯酸丁酯均聚物溶于无水乙醇中，配置成浓度为10mg/mL的溶液。
对比例4
将13.0g甲氧基乙基丙烯酸酯、0.16g引发剂偶氮二异丁氰(AIBN)和50mL溶剂DMF混匀，氮气保护、65℃条件下反应8小时；反应结束后，用无水乙醚沉淀，固液分离，将固相干燥后，得到聚甲氧基乙基丙烯酸酯均聚物；
将聚甲氧基乙基丙烯酸酯溶于无水乙醇中，配置成浓度为10mg/mL的溶液。
对比例5
与实施例1基本相同，区别在于，步骤(3)中的溶液的浓度为60mg/mL。
对比例6
空白对照组，提供无任何溶质的无水乙醇。
表征测试：
将聚氯乙烯导管在上述各实施例和对比例中浸泡2min，取出后用去离子水冲洗表面，晾干，得到待测样品；
(1)水接触角测试
将待测样品水平放置于水接触角测试仪上，通过注射器将5μL体积的水滴接触到样品表面，待液滴在表面稳定2s后，测定由固-液-气三相接触点向液气界面走向的切线与液固界面之间的夹角，即为样品的水接触角；
(2)材料表面血纤维蛋白原(Fg)吸附实验
通过氯化碘(ICl)的方法标记Fg，并配置浓度为1mg/mL的蛋白吸附液。将待测样品的表面预先在磷酸缓冲液PBS(pH＝7.4)中浸泡使其充分浸润以达到水合平衡。然后将待测样品的表面置于96孔板内，每孔加入250μL蛋白吸附液，室温下静态吸附3个小时后，用PBS润洗膜片并吹干，通过γ-计数器测定相应的放射量。以10μL Fg吸附液的放射量作为参考，将表面的放射量换算成单位面积所吸附Fg的质量(μg/cm2)。
(3)血小板粘附试验
将各实施例和对比例制得的溶液涂覆在聚苯乙烯板上，待包覆完全后，用去离子水冲洗后晾干，然后向处理后的聚苯乙烯板表面滴加经柠檬酸钠进行抗凝固的人新鲜富血小板血浆(PRP)0.2mL，在37℃条件下放置1h。之后用磷酸缓冲溶液(PBS)清洗并用戊二醛固定，通过扫描电子显微镜(SEM)观察样品表面，计数粘附于PS板表面的血小板数。
表1
组别 水接触角(°) Fg吸附量(μg/cm2) 血小板粘附数量(103cm-2)
实施例1 38 0.07 1.78
实施例2 42 0.09 1.82
实施例3 40 0.08 1.80
实施例4 45 0.12 1.92
实施例5 65 0.32 2.86
实施例6 56 0.35 2.54
实施例7 45 0.10 2.05
实施例8 72 0.78 9.05
实施例9 40 0.06 1.23
实施例10 43 0.07 1.54
对比例1 58 0.39 5.26
对比例2 87 0.90 14.3
对比例3 78 0.82 10.8
对比例4 75 0.82 9.78
对比例5 55 0.54 4.85
对比例6 88 0.90 14.6
从表1可知，相较于未经改性的空白对照组(对比例6)，经本发明各实施例中制得的嵌段共聚物溶液改性后的表面的水接触角、Fg吸附量以及血小板粘附数量均大幅度降低。相较于数均分子量较适宜的实施例1，实施例5中聚乙二醇的数均分子量较小，实施例6中则较大，因此性能稍差；实施例8中聚合度较高，疏水链段的占比较高，因此性能也有所下降；实施例9和10采用泊洛沙姆作为亲水链段，其总体性能要更优于采用聚乙二醇作为亲水链段的实施例。
对比例1中的亲水链段采用聚丙烯酰胺，不仅具有一定的生物毒性，而且由于其亲水片段主要存在于支链上，暴露程度有限，因此改性后的表面性能均低于本发明各实施例；对比例2中，由于未引入疏水链段，聚合物无法锚定在基材表面，经水冲刷后几乎相当于未改性，各项性能与空白对照组接近；对比例3和4中仅采用疏水的均聚物进行表面改性，改性效果也不如嵌段共聚物；对比例5中嵌段共聚物的溶液浓度过高，导致涂覆后形成的涂层过厚，疏水链段提供的附着力不足以支撑，因此经去离子水冲刷后，部分共聚物从基材表面脱落，造成改性效果下降。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种嵌段共聚物，其特征在于，包括亲水链段和位于亲水链段两侧的疏水链段，所述亲水链段为数均分子量600Da～30000Da的亲水性聚醚，所述疏水链段具有式I所示的结构：
Figure FDA0003441854260000011
其中，R1每次出现，独立地选自碳原子数1～10的烷基或烷氧基；
R2每次出现，独立地选自-H或甲基；
X每次出现，独立地选自O或NH；
n为10～200范围内的整数。
2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述亲水链段与所述疏水链段的质量比为1:(0.25～4)。
3.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述亲水链段为聚乙二醇、聚氧化乙烯以及泊洛沙姆中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述泊洛沙姆为P123、P105、F38、F68、F77、F87、F108以及F127中的一种或多种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述制备方法为原子转移自由基聚合或可逆加成断裂自由基聚合；
所述原子转移自由基聚合包括以下步骤：
将所述亲水性聚醚与有机卤化物反应，制备聚醚引发剂；将所述聚醚引发剂与
Figure FDA0003441854260000012
以及催化剂反应，制备所述嵌段共聚物；和/或
所述可逆加成断裂自由基聚合包括以下步骤：
将所述亲水性聚醚与可逆加成断裂自由基聚合试剂反应，制备聚醚链转移剂；将所述聚醚链转移剂与
Figure FDA0003441854260000021
以及引发剂反应，制备所述嵌段共聚物。
6.一种涂料组合物，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的嵌段共聚物和溶剂。
7.根据权利要求6所述的涂料组合物，其特征在于，所述嵌段共聚物在所述涂料组合物中的浓度为1mg/mL～50mg/mL；和/或
所述溶剂为水和/或有机溶剂。
8.一种抗吸附涂层，其特征在于，由权利要求6或7所述的涂料组合物固化形成。
9.一种医疗器械，其特征在于，包括权利要求8所述的抗吸附涂层。
10.一种细胞培养制品，其特征在于，包括权利要求8所述的抗吸附涂层。
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