[发明专利]一种改性高分子膜材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性高分子膜材料及其制备方法，改性高分子膜材料主要在高分子膜材料表面接枝磷酰胆碱两性离子和肝素两种具有抗凝作用物质的涂层。涂层的制备方法包括以下步骤：第一步，高分子膜材料表面接枝磷酰胆碱和丙烯酰胺类共聚物；第二步，将经过上述处理的高分子膜材料放入清洗液中清洗、浸泡、干燥；第三步，将第二步干燥后的高分子膜材料上接枝的剩余氨基与经EDC和NHS活化的肝素溶液反应得到表面复合接枝磷酰胆碱两性离子和肝素涂层的改性高分子膜材料。本发明可制备力学性能良好、亲水性好、且长效抗凝的改性高分子膜材料；制备的肝素涂层均匀，肝素接枝量高，可达6.3μg/cm²,具有良好市场前景。

技术领域

本发明涉及生物医用高分子材料领域，尤其涉及一种改性高分子膜材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料因其良好的机械性能、耐磨性和加工性能被广泛应用于与体液或血液接触的材料。聚氨酯作为其中一种重要的医用材料，在人工心脏、人工血管方面应用十分广泛。聚氨酯生物材料目前可用于介入类手术的导管、输尿管导管、伤口敷料、人工心脏、人工心脏瓣膜、静脉输液港等医疗器械。

医用聚氨酯材料可以根据化学组成分为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯以及聚碳酸酯型聚氨酯等。聚酯型聚氨酯是以聚酯多元醇为基础合成的聚氨酯材料，但酯键同样容易受到水的影响发生降解反应，从而限制了其在长期植入材料方面的应用；聚醚型聚氨酯是以聚醚多元醇为基础合成的聚氨酯材料，由于其聚醚链易发生分解，这限制了其在植入材料方面的应用；此外，由于聚醚链的柔顺性，使聚醚型聚氨酯材料对水和水蒸气的透过率高，当作为医疗设备材料应用时，这对设备的金属部件有很大的威胁；聚碳酸酯型聚氨酯(PCU)相对其他聚氨酯材料具有更好的生物相容性，同时，其化学结构决定了其在生物体内更加稳定，可以满足长期植入型应用对材料提出的要求。

虽然聚氨酯材料具有良好的生物相容性，但当其与血液直接接触时，仍会发生凝血和溶血现象，从而引起血栓。为解决这一问题，研究者通过表面改性的方法对材料进行抗凝的研究。其中，肝素和磷酰胆碱（PC）是研究的热点。肝素可以抑制凝血活酶的活力，从而抑制凝血酶原变成凝血酶，使之不能发挥促进纤维蛋白原变成纤维蛋白的作用，组织血小板的聚集，从而具备抗凝血性能。磷酰胆碱是组成细胞膜的基本单元的亲水端基，在外层细胞膜中占重要地位，直接影响生物体细胞与外界发生作用。磷酰胆碱基团含有季铵基团和磷酰基团，同时带有正负两种电荷，是两性离子结构，具有很强的结合水能力。通过模仿细胞外磷脂双层膜的构造，富含磷酰胆碱基团的材料在生物体内将其修饰成天然成分，使其具有优良的生物相容性，表面不易吸附血小板，提高材料抗凝血性能。

专利CN104629058A公开了一种肝素化聚氨酯膜制备方法，以带羧基的聚氨酯膜为基底，通过1-乙基-3-（二甲基丙胺）碳二亚胺（WSC）对聚氨酯表面羧基活化，然后接枝肝素，制备肝素化的聚氨酯膜。然而聚氨酯膜表面的羧基量有限，活性基团较少，导致肝素的接枝效率很低。

专利CN101967235A公开了一种磷酰胆碱改性聚氨酯生物材料及其制备方法，其中采用等离子体表面改性的方法，在材料表面引入功能性分子或基团，降低接触角，提高抗凝血性能。但是经过等离子体处理的膜表面接枝并不牢靠，不能满足表面改性的时长要求。

专利CN112316218A公开了一种两性离子聚合物与肝素复合涂层和制备方法及应用，其中采用多巴胺溶液形成介导层，随后通过浸入两性离子聚合物溶液形成酰胺键接枝肝素。但是这种方法形成的膜表面氨基或羧基含量有限，导致肝素接枝效率较低；同时这种多巴胺粘附的方法可能会影响膜的力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于，提供一种表面复合接枝磷酰胆碱和肝素抗凝涂层的改性高分子膜材料，通过在高分子膜材料的表面化学接枝磷酰胆碱，引入磷酰胆碱两性离子和N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺，在具有抗凝效果的同时，提供大量肝素接枝位点（氨基），然后采用1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）化学接枝肝素，通过聚磷酰胆碱两性离子与生物活性的肝素两种抗凝血作用的结合，使改性高分子膜材料的抗凝血效果更高效持久。