[发明专利]一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物、制备方法和基于其的可注射水凝胶及其应用

说明书

本发明公开了一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物、制备方法和基于其的可注射水凝胶及其应用，在无氧条件下使用不同比例的聚乙二醇二丙烯酸酯、2‑[2‑(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯单体、链转移剂和引发剂，通过可逆加成‑断裂链转移聚合制得聚合物。该制备方法简单可控，且具有明确的组成和结构，通过改变单体的比例可以调控聚合物的环化度和接枝密度。同时，该聚合物与巯基化明胶可通过简单的点击化学交联反应制得水凝胶。该水凝胶具有良好的生物相容性，且采用不同的比例可以实现对细胞粘附的调控。该聚合物和水凝胶能够应用于抗菌、细胞扩增、可注射组织工程水凝胶支架等领域。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

细胞、蛋白质、微生物或宏观污损生物在材料表面聚集，粘附会对材料造成不可逆的损伤导致其性能下降或损坏。例如，在生物医用植入材料表面的蛋白质吸附，会引起血小板的黏附，激活凝血路径，导致炎症或感染。一般而言，这种情况常用的处理方法是更换被感染器件，这种操作十分麻烦，且会对患者安全产生威胁。除生物材料外，船舶、工业器件等都会面临生物污损现象产生不必要的浪费。因此，降低或避免材料表面的生物污损现象是十分重要的。

到目前为止，常用的生物抗污材料是聚乙二醇，但是该聚合物容易发生氧化且氧化的产物有一定细胞毒性。此外由于聚乙二醇抗污的机理是由于其由氢键形成的水合层，但是氢键的作用力比较弱，所以抗污性能不是很稳定。

目前来说，两性离子聚合物也是一种优异的抗污材料，由于静电作用形成的水合层使其具备抗污性能，且抗污性能比较稳定。除此之外，两性离子由于其抗污性能，可为细胞生长提供一个良好的、“干净”的环境，所以对于细胞的增殖也是有一定好处的。此外传统的细胞培养采用到的是聚苯乙烯瓶的2D表面，而这种与细胞在体内生存环境极为不同的环境也会导致细胞表现出异常行为如：扁平形状、异常极化、对药物试剂的反应改变以及分化表型的丧失等。

但是也是因为两性离子单体带有的带电基团，两性离子聚合物的接枝密度一般比较低。除了接枝密度以外，聚合物的结构也会对两性离子聚合物的性质产生影响。不同的聚合物聚合比例会影响聚合物的结构进而影响其抗污效果，环状聚合物的抗污效果要优于线性、刷状以及超支化的聚合物。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物、制备方法和基于其的可注射水凝胶及其应用，以建立一个具有稳定抗污损能力，良好的生物相容性的可用于细胞培养、抗菌材料或可注射组织工程水凝胶支架方向的平台。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种可调控细胞粘附的两性离子共聚物，其结构式如下式所示：

式中，a＝b＝3～30，m＝5～50，n＝5～50。

“r”表示聚合物为无规共聚物。

本发明还公开了上述的可调控细胞粘附的两性离子共聚物的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚乙二醇二丙烯酸酯、2-[2-(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯、引发剂和链转移剂溶解于溶剂中，得到混合溶液；

2)将混合溶液在无氧条件下进行可逆加成断裂链转移自由基聚合反应，并对反应过程进行实时监测，当反应分子量达到1000～100000Da时，停止反应，对反应液进行纯化处理，得到可调控细胞粘附的两性离子共聚物。

优选地，聚乙二醇二丙烯酸酯、2-[2-(丙烯酰乙基)二甲基氨基]乙基磷酸乙酯、链转移剂和引发剂的反应摩尔比为1：(0.01-1000)：(0.0001-0.01)：(0.00005-0.005)。