[发明专利]一种聚乙二醇和肽修饰聚氨酯材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医用高分子材料技术领域，具体涉及到聚氨酯生物材料表面改性的制备方法。理论上也涉及材料表面改性以及生物医用高分子材料生物相容性改性领域。

技术背景

聚氨酯作为一种性能优良的生物医用高分子，具有良好的顺应性、耐磨性、弹性、形状记忆及较好的抗凝血性。聚氨酯医用生物材料分子结构含有软硬段，存在微观相分离，所以聚氨酯材料与生物体之间有着良好的生物相容性，在生物医学方面有着极为广泛的应用，例如人工心脏瓣膜、人工肺、骨粘合剂、人工皮肤、人工血管、心脏起博器绝缘线、缝线、医用导管等。人工心脏及心脏辅助装置等血液接触材料对材料性能要求苛刻，尤其是要求必须具有高血液相容性，还没有取得令人满意的临床效果。聚氨酯是一种弹性良好的高分子材料，微孔聚氨酯血管具有良好的水渗透性与天然血管相匹配的顺应性，可以大大减少新内膜增生。在小口径人造血管方面，虽然有各种改性修饰聚氨酯的研究报道，但仍存在再狭窄和血栓形成等缺点，因些提高聚氨酯材料的血液相容性是当今亟待解决问题。

聚氨酯医用材料血液相容性需要进一步提高，以满足血液接触材料的要求；另外，聚氨酯医用材料表面亲水性需要改进，以提高其对内皮细胞粘附，和促进或诱导内皮细胞增殖，这样就能改善其血液相容性和组织相容性。

近年来，各国研究者提出了表面涂层、化学接枝等方法在材料表面引入亲水性聚合物，例如通过2-甲基丙烯酰基乙氧化磷酰胆碱、含羧酸甜菜碱基团两性共聚物、和磺基甜菜碱基团两性聚合物接枝及其共聚修饰材料表面，提高材料表面亲水性，赋予材料表面优异的抗蛋白质吸附能力，提高材料的血液相容性。

原子转移自由基聚合(ATRP)作为一种活性自由基聚合，吸引了众多研究者的兴趣。研究者基于ATRP的基本原理，将引发剂引入材料表面，成功的实现了聚合单体的表面引发聚合接枝反应。表面引发ATRP技术具有ATRP宽泛的单体选择，高的杂质容忍度和温和的反应条件等特点。根据ATRP的基本原理，s-ATRP方法可以在材料表面合成分子量分布窄，结构规整的聚合接枝链，同时，作为一种聚合接枝方法，能够在活化点密度一定情况下，得到相对高的接枝密度。

聚乙二醇（PEG）类单体例如羟基封端聚乙二醇甲基丙烯酸酯和羟基封端聚乙二醇丙烯酸酯等，它们是一种被广泛应用的功能性单体。由于其PEG分子链具有高度的亲水性及柔顺性，一方面可以与水形成水合PEG链，很容易形成水化层，形成稳定的空间位阻，阻碍血液成分在材料表面的吸附，从而具有抗非特异性蛋白吸附、抗血小板吸附以及抗细菌粘附的能力；另一方面，水合PEG链在水中具有较低的表面能，形成的水微流可以阻止蛋白质的停滞、粘附与变形。因此，PEG广泛的应用于可以提高材料的血液相容性。

在人工血管材料和组织工程支架表面植入血管内皮细胞，在模拟细胞外基质环境中体外培养增殖，促使材料表面形成内皮细胞层，这种方法经常被用来预防人工血管血栓形成和内皮增殖。为了增加对内皮细胞粘附，经常在材料表面接枝具有特定功能的多肽，多肽作为配体能够直接与内皮细胞表面相应受体结合，例如CAG（Cys-Ala-Gly）、REDV、PHSRN、RGD和GRGDSP等。这些多肽对内皮细胞有很好的粘附和增殖作用,但是现有材料表面接枝多肽技术繁琐，效率不高。尤其是对于聚氨酯材料化学性质稳定，很难在其表面连接多肽，而且材料表面单位面积多肽含量很低，这样造成多肽的优越性能，不能很好发挥出来。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种聚乙二醇和肽修饰聚氨酯材料。

本发明的第二个目的是提供一种聚乙二醇和肽修饰聚氨酯材料的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种聚乙二醇和肽修饰聚氨酯材料，具有下述结构：

其中:M是含有L-半胱氨酸的三肽和多肽;n=2～1000,m=2～1000，b代表嵌段共聚，p=4～50。

聚乙二醇和肽修饰聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）在氮气气氛下，将1cm²的表面含有氯或溴原子的聚氨酯放入反应器中，将2-40mmolCuX、2-100mmol2,2-联吡啶或五甲基二乙烯基三胺和0.01-8mmol CuX₂加入反应器中，加入物质量为0.01～10mol的第一种单体配成的除氧溶液，在0～100℃下，搅拌反应0.5～168h，用水，甲醇或乙醇洗涤；所述除氧溶液的溶剂为水，甲醇或乙醇；