[发明专利]一种表面聚合物刷修饰水凝胶材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种表面聚合物刷修饰水凝胶材料的制备方法，以甲基丙烯酸‑β‑羟乙酯(HEMA)为主要单体制备交联水凝胶，通过添加第三组分改变水凝胶的物理和化学性能。随后，将水凝胶表面的羟基活化为氨基，并与通过可逆加成‑断裂链转移（RAFT）自由基聚合制备得到的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）末端的羧基偶联，将聚合物链接枝到水凝胶表面。进一步通过带有氨基的小分子和PGMA中环氧基团的反应，在水凝胶表面修饰功能分子。通过后修饰的方法，在水凝胶表面修饰一层功能聚合物刷，并且，聚合物刷的长度可以通过RAFT聚合反应投料比进行调节。本发明在保持水凝胶含水量、力学性能的基础上，改变其表面性能，提高抗蛋白吸附能力。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种表面聚合物刷修饰水凝胶材料、制备及其作为角膜接触镜的应用。

背景技术

随着时代的发展和科技的进步，近些年来，近视在全球的发病率总体呈上升趋势，已高达60%~80%。角膜接触镜是一种佩戴在眼角膜上用来纠正视力及治疗部分眼部疾病的医疗器械，因其美观与便捷而深受消费者的喜爱。用以制备角膜接触镜材料主要经历了四个阶段，其分别为：硬性不透气材料、硬性透气材料、软性非亲水性材料及软性亲水性材料。水凝胶是含有大量水分子的三维交联网络聚合物材料。采用水凝胶作为软性亲水性材料制备的角膜接触镜，其含水量、舒适度、透光率、润湿性及生物相容性等较好，是目前使用最多的角膜接触镜材料。尽管角膜接触镜在矫正视力和治疗眼部疾病方面取得了很大的进展，但是现阶段的角膜接触镜还依然存在着一系列不足，例如，目前最广泛使用的作为软性亲水性角膜接触镜的材料聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯（HEMA）具有良好的力学性能、光学性能以及生物相容性。然而，这种材料含水量不高，约为38%，有一定的生物粘附性，佩戴过程中易于形成蛋白、脂质沉积，佩戴时间过长会引起眼部干涩等，会导致眼部疾病更加恶化，限制了角膜接触镜更广泛的应用。因此，亟需开发新型亲水性角膜接触镜，以满足大众需求。

两性离子聚合物是一类整体呈电中性，在同一单体侧链上同时含有阴、阳离子基团的高分子材料。因其水化能力强、生物相容性好等特点，在生物医药领域得到了广泛研究和应用。研究发现，采用两性离子聚合物制备得到的水凝胶材料具有良好的抗生物粘附功能，但当用于制备水凝胶的两性离子单体如甜菜碱类、磷酸胆碱类添加比例过高时，会导致水凝胶亲水性不理想、力学性能下降。

表面修饰指的是对材料原有的表面进行处理，使其结构及官能团发生改变。表面修饰在赋予材料新的性能的同时不会影响材料的原性能。等离子体法、表面涂覆法、表面接枝法是目前生物材料表面常用的改性方法。其中，表面接枝法由于其方法简单、表面稳定性好受到了人们的广泛关注。因此，采用表面接枝技术，在水凝胶表面接枝两性离子分子，可以在不影响原有水凝胶力学性能和含水量的同时，赋予其抗细菌粘附和抗蛋白吸附特性，有利于作为角膜接触镜长期佩戴，有效减少眼部炎症的发病率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面聚合物刷修饰水凝胶材料，其具有良好的亲水性、保水率和抗蛋白吸附特性，可以作为角膜接触镜长期佩戴。

本发明的设计思路为：以甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)为主要单体制备交联水凝胶，通过添加第三组分改变水凝胶的物理和化学性能。随后，将水凝胶表面的羟基活化为氨基，并与通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）自由基聚合制备得到的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）末端的羧基偶联，将聚合物链接枝到水凝胶表面。进一步通过带有氨基的小分子和PGMA中环氧基团的反应，在水凝胶表面修饰功能分子，通过后修饰的方法，在水凝胶表面修饰一层功能聚合物刷，并且，聚合物刷的长度可以通过RAFT聚合反应投料比进行调节，在保持水凝胶含水量、力学性能的基础上，改变其表面性能，提高抗蛋白吸附能力。具体技术方案如下：

一种表面聚合物刷修饰水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：水凝胶材料的制备：将单体m、单体n、引发剂和交联剂以一定的比例混合均匀，放入模具里，并置入紫外光固化反应器或烘箱中反应0.2 ~8 h，脱模，得到水凝胶材料A。