一种聚合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物材料领域，具体涉及一种聚合物材料及其制备方法。

背景技术

细菌在医疗器械及体内植入物表面的粘附、增殖和形成生物膜(biofilm)，导致患者感染并引发一系列并发症甚至危及患者生命。据统计，病人住院 48～72小时期间的院内细菌感染比率为6～12％，其中医疗器械表面滋生细菌是引发院内感染的最主要原因。

为了解决上述问题，赋予表面抗菌性质的方法主要分为两种：一种是涂抗菌剂，如抗菌药物、银、铜及抗菌肽，缺点是抗菌物质释放不均匀，前期释放量大，抗菌效果持续时间短，抗菌成分易流失，释放对环境有害物质；另一种是表面涂层方法，医疗器械表面直接涂覆含抗菌剂的涂层溶液，或依靠胶粘剂将抗菌剂负载在器械表面。中国发明专利200910104595.4公开了一种采用微量喷射装置，将结合有抗菌剂的高分子溶液喷涂到医用导管表面，明显地降低了与导管相关的感染发生率，并提高了抗菌剂的耐高温性能。中国发明专利201210368506.9公开了一种医用导管的表面沉积一层含有抗菌成分的聚合物涂层方法，抗菌涂层的成分包括抗菌剂和作为抗菌剂载体的高聚物。该抗菌涂层能够有效抑制细菌的生长，并在较长时间内发挥良好的抗菌能力。这类方法简单、实用，但存在的不足为：涂层易脱落，安全性较低。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有抗细菌粘附功能的表面涂层聚合物材料及其制备方法，本发明提供的抗菌涂层对基体表面的粘结强度较好，不易脱落，并且抗菌性能优异。

根据本发明的第一个方面，提供了一种聚合物材料，由五氟苯酚、丙烯酰氯、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)、多巴胺制备得到，其结构式如下：

根据本发明的第二个方面，提供了一种聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括：

S1：制备丙烯酸五氟苯酚酯，以四氢呋喃作为溶剂，以碳酸钾为催化剂，使五氟苯酚和丙烯酰氯进行聚合反应，所述五氟苯酚、丙烯酰氯、碳酸钾的摩尔比为1：(4～8)：(4～8)，反应温度为10-30℃，反应时间为6-14h；

S2：纯化，将S1制得的产物用正己烷作为洗脱液用柱层析方法进行纯化，得到的纯化产物作为第一单体；

S3：制备丙烯酸五氟苯酚酯与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱共聚物，以甲醇作为溶剂，以偶氮二异丁腈作为引发剂，以2-氰基-2-丙基苯并二硫作为链转移剂，以2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱作为第二单体，加入第一单体进行共聚反应，反应在惰性环境中进行，反应温度为60-80℃，反应时间为12-24h，所述的第一单体、第二单体、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(17.14-26.67)： 40：(0.7-1.3)：(0.1-0.5)。

进一步地，提供了一种涂层的制备方法，聚合物材料配成溶液，将基体浸在聚合物溶液中2-24h，取出置于真空管干燥箱中进行40℃干燥，即完成涂层的制备。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的涂层材料中的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)中的两性离子具有优异的抗菌性能，多巴胺中儿茶酚单元具有良好的粘附特性，涂层粘附性高，粘附稳定性好；

(2)本发明的涂层材料提供的抗菌涂层抗菌效果更优异适用于各种表面性质和复杂形状的医疗器械，具有较强的普适性和实用性；

(3)本发明提供的制备方法仅需将基体浸入聚合物溶液中，即可得到抗菌涂层，方法简单易操作，适用性广。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获的的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)合成丙烯酸五氟苯酚酯：将五氟苯酚与三乙胺溶解于精制四氢呋喃，加入到圆底烧瓶中。将丙烯酰氯加入烧杯中用四氢呋喃溶解，在室温下磁力搅拌,完全溶解后倒入恒压滴液漏斗中。其中五氟苯酚、碳酸钾、丙烯酰氯的投料比为1：8：8。将圆底烧瓶放入-10℃冰浴中，将丙烯酰氯溶液滴加到烧瓶中，冰浴搅拌反应6小时；停止反应后，抽滤除去无机固体，旋蒸除去溶剂THF；向旋蒸所得混合物中加入二氯甲烷和水进行萃取操作，萃取得下层液体再次进行旋蒸得到产物丙烯酸五氟苯酚酯粗产物。

(2)对步骤(1)的产物丙烯酸五氟苯酚酯的纯化：丙烯酸五氟苯酚酯采用柱层析方法进行纯化，纯化过程中洗脱液采用正己烷。

(3)制备丙烯酸五氟苯酚酯与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)共聚物：将步骤(2)纯化的第一单体丙烯酸五氟苯酚酯、引发剂偶氮二异丁腈 (AIBN)，链转移剂2-氰基-2-丙基苯并二硫、第二单体2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)以摩尔比为26.67：0.2：1：40，溶解于精制甲醇，加入到Schlenk瓶中，经三次冻融循环除氧充氮气，氮气保护下在70℃油浴中反应24h。反应结束后，粗产物用丙酮沉淀并分离，用纯水透析纯化。

(4)多巴胺取代共聚物五氟苯酚侧基；

将步骤(3)合成反应中纯化的产物在烧瓶中加纯水常温磁力搅拌溶解，加入盐酸多巴胺和三乙胺，其中步骤(3)合成反应中纯化的产物、盐酸多巴胺、三乙胺的摩尔比为1:1:1，将反应混合物搅拌10小时，然后转移到分子量为1000的透析袋中。通过对甲醇和水透析来除去过量的试剂和反应副产物。

实施例2

(1)合成丙烯酸五氟苯酚酯：将五氟苯酚与三乙胺溶解于精制四氢呋喃，加入到圆底烧瓶中。将丙烯酰氯加入烧杯中用四氢呋喃溶解，在室温下磁力搅拌,完全溶解后倒入恒压滴液漏斗中。其中五氟苯酚、碳酸钾、丙烯酰氯的投料比为1：8：8。将圆底烧瓶放入-10℃冰浴中，将丙烯酰氯溶液滴加到烧瓶中，冰浴搅拌反应12小时；停止反应后，抽滤除去无机固体，旋蒸除去溶剂 THF；向旋蒸所得混合物中加入二氯甲烷和水进行萃取操作，萃取得下层液体再次进行旋蒸得到产物丙烯酸五氟苯酚酯粗产物。

(2)对步骤(1)的产物丙烯酸五氟苯酚酯的纯化：丙烯酸五氟苯酚酯采用柱层析方法进行纯化，纯化过程中洗脱液采用正己烷。

(3)制备丙烯酸五氟苯酚酯与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)共聚物：将步骤(2)纯化的第一单体丙烯酸五氟苯酚酯、引发剂偶氮二异丁腈 (AIBN)，链转移剂2-氰基-2-丙基苯并二硫、第二单体2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)以摩尔比为26.67：0.2：1：40，溶解于精制甲醇，加入到 Schlenk瓶中，经三次冻融循环除氧充氮气，氮气保护下在70℃油浴中反应24h。反应结束后，粗产物用丙酮沉淀并分离，用纯水透析纯化。

(4)多巴胺取代共聚物五氟苯酚侧基；

将步骤(3)合成反应中纯化的产物在烧瓶中加纯水常温磁力搅拌溶解，加入盐酸多巴胺和三乙胺，其中步骤(3)合成反应中纯化的产物、盐酸多巴胺、三乙胺的摩尔比为1:1:1，将反应混合物搅拌10小时，然后转移到分子量为1000的透析袋中。通过对甲醇和水透析来除去过量的试剂和反应副产物。

实施例3

(1)合成丙烯酸五氟苯酚酯：将五氟苯酚与三乙胺溶解于精制四氢呋喃，加入到圆底烧瓶中。将丙烯酰氯加入烧杯中用四氢呋喃溶解，在室温下磁力搅拌,完全溶解后倒入恒压滴液漏斗中。其中五氟苯酚、碳酸钾、丙烯酰氯的投料比为1：8：8。将圆底烧瓶放入-20℃冰浴中，将丙烯酰氯溶液滴加到烧瓶中，冰浴搅拌反应6小时；停止反应后，抽滤除去无机固体，旋蒸除去溶剂THF；向旋蒸所得混合物中加入二氯甲烷和水进行萃取操作，萃取得下层液体再次进行旋蒸得到产物丙烯酸五氟苯酚酯粗产物。

(2)对步骤(1)的产物丙烯酸五氟苯酚酯的纯化：丙烯酸五氟苯酚酯采用柱层析方法进行纯化，纯化过程中洗脱液采用正己烷。

(3)制备丙烯酸五氟苯酚酯与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)共聚物：将步骤(2)纯化的第一单体丙烯酸五氟苯酚酯、引发剂偶氮二异丁腈 (AIBN)，链转移剂2-氰基-2-丙基苯并二硫、第二单体2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)以摩尔比为26.67：0.2：1：40，溶解于精制甲醇，加入到 Schlenk瓶中，经三次冻融循环除氧充氮气，氮气保护下在70℃油浴中反应24h。反应结束后，粗产物用丙酮沉淀并分离，用纯水透析纯化。

(4)多巴胺取代共聚物五氟苯酚侧基：将步骤(3)合成反应中纯化的产物在烧瓶中加纯水常温磁力搅拌溶解，加入盐酸多巴胺和三乙胺，其中步骤(3)合成反应中纯化的产物、盐酸多巴胺、三乙胺的摩尔比为1:1:1，将反应混合物搅拌10小时，然后转移到分子量为1000的透析袋中。通过对甲醇和水透析来除去过量的试剂和反应副产物。

实施例4

(1)合成丙烯酸五氟苯酚酯：将五氟苯酚与三乙胺溶解于精制四氢呋喃，加入到圆底烧瓶中。将丙烯酰氯加入烧杯中用四氢呋喃溶解，在室温下磁力搅拌,完全溶解后倒入恒压滴液漏斗中。其中五氟苯酚、碳酸钾、丙烯酰氯的投料比为1：8：8。将圆底烧瓶放入-30℃冰浴中，将丙烯酰氯溶液滴加到烧瓶中，冰浴搅拌反应6小时；停止反应后，抽滤除去无机固体，旋蒸除去溶剂THF；向旋蒸所得混合物中加入二氯甲烷和水进行萃取操作，萃取得下层液体再次进行旋蒸得到产物丙烯酸五氟苯酚酯粗产物。

(2)对步骤(1)的产物丙烯酸五氟苯酚酯的纯化：丙烯酸五氟苯酚酯采用柱层析方法进行纯化，纯化过程中洗脱液采用正己烷。

(3)制备丙烯酸五氟苯酚酯与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)共聚物：将步骤(2)纯化的第一单体丙烯酸五氟苯酚酯、引发剂偶氮二异丁腈 (AIBN)，链转移剂2-氰基-2-丙基苯并二硫、第二单体2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)以摩尔比为17.14：0.2：1：40，溶解于精制甲醇，加入到 Schlenk瓶中，经三次冻融循环除氧充氮气，氮气保护下在70℃油浴中反应24h。反应结束后，粗产物用丙酮沉淀并分离，用纯水透析纯化。

(4)多巴胺取代共聚物五氟苯酚侧基：将步骤(3)合成反应中纯化的产物在烧瓶中加纯水常温磁力搅拌溶解，加入盐酸多巴胺和三乙胺，其中步骤(3)合成反应中纯化的产物、盐酸多巴胺、三乙胺的摩尔比为1:1:1，将反应混合物搅拌10小时，然后转移到分子量为1000的透析袋中。通过对甲醇和水透析来除去过量的试剂和反应副产物。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。