模擬人體纖溶系統(tǒng)和血管內(nèi)皮系統(tǒng)的聚氨酯衍生物及制備方法及相關(guān)產(chǎn)物制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)用功能高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種具模擬人體纖溶系統(tǒng)和血管內(nèi)皮系統(tǒng)的具有良好血液相容性的聚氨酯材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]心血管疾病已經(jīng)成為當前威脅人類健康的最大難題之一。由于用于診斷和治療心血管疾病的醫(yī)用器材都不可避免的要與血液之間相互接觸，因此，血液接觸型生物醫(yī)用材料具有非常廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場需求。這些材料包括心血管系統(tǒng)的植入體(心臟瓣膜、心血管支架、導(dǎo)管、血管移植體、心臟輔助器件等)和體外血液處理儀器(血液透析設(shè)備、體外循環(huán)設(shè)備)等，然而，材料表面引起血栓等問題一直制約著該類材料的發(fā)展。由于血液和材料之間的相互作用很大程度上取決于材料表面的物理和化學(xué)性能，對材料表面進行適當?shù)男揎?，不僅很大程度上保留材料的性能，而且能夠改善材料的血液相容性。當前血液相容性材料的制備方法主要包括兩種:一，在材料表面修飾聚乙二醇(PEG)鏈或者結(jié)合具有抗凝效果的活性分子(如肝素，纖溶劑等)，如通過該方法，Chen等人制備了具有抑制凝血功能的肝素化材料表面(B1materials，26，7418-7424，2005) ;二，在材料表面修飾抗原或具有結(jié)合內(nèi)皮細胞的多肽等，模擬血管內(nèi)側(cè)的內(nèi)皮系統(tǒng)。由于只含有一種功能的表面往往達不到理想的抗凝血效果，因此，制備多功能的抗凝表面是當前的一種趨勢。目前所報道的制備多功能抗凝表面的方法有著很多缺點，如生物活性分子的固定過程反應(yīng)條件苛刻，結(jié)合量不可控等。
[0003]本發(fā)明選用生物惰性和化學(xué)穩(wěn)定性均較好的P(HEMA-co-AdaMA)來修飾聚氨酯材料表面，并通過共價結(jié)合和主客體自組裝兩種方法，分步依次結(jié)合賴氨酸和REDV多肽兩種生物活性配體，該反應(yīng)條件溫和可控，極大地保留了配體的活性，從而實現(xiàn)了具有能夠溶解初生血栓，在短期內(nèi)保持材料的血液相容性，同時由于內(nèi)皮細胞在表面的黏附和增殖，從而有助于真正從根本上改善材料的血液相容性，在生物材料領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:在聚氨酯材料表面通過接枝梳狀生物惰性聚合物鏈固定賴氨酸和REDV多肽兩種生物活性分子，實現(xiàn)溶解初生血栓的同時促進內(nèi)皮細胞的黏附與增殖的目的。
[0005]本發(fā)明提供的第一種技術(shù)方案為:一種模擬人體纖溶系統(tǒng)和血管內(nèi)皮系統(tǒng)的聚氨酯衍生物，包括:由聚氨酯組成的基層，以及修飾層，所述修飾層是在該基層表面通過化學(xué)修飾方法改性而形成的，其特征在于，所述修飾層為含有兩種生物活性配體的親水性惰性聚合物層，所述聚合物為聚(甲基丙烯酸-2-羥乙酯-甲基丙烯酸金剛烷甲醇酯)，兩種所述生物活性配體分別為含有REDV序列的多肽和ε -賴氨酸。
[0006]優(yōu)選的，所述的聚氨酯或聚氨酯衍生物為粒狀、薄膜、管狀、棒狀或其它形狀的物理結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明提供的第二種技術(shù)方案為:一種聚氨酯衍生物的制備方法，其化學(xué)修飾過程具體包括以下步驟:
(O制備丙烯酰氧異硫氰酸酯溶液和甲基丙烯酰氧異硫氰酸酯溶液；
(2)在聚氨酯材料表面引入碳碳雙鍵；
將聚氨酯材料置于甲基丙烯酰氧異硫氰酸酯溶液或丙烯酰氧異硫氰酸酯溶液中，在三乙胺存在的條件下進行反應(yīng)，得到表面含有碳碳雙鍵的聚氨酯材料；
(3)在含有碳碳雙鍵的聚氨酯材料表面共聚接枝甲基丙烯酸-2-羥乙酯單體和甲基丙烯酸金剛烷甲醇酯單體；
(4)在修飾有聚(甲基丙烯酸-2-羥乙酯-甲基丙烯酸金剛烷甲醇酯)的聚氨酯材料表面固定REDV序列的多肽和賴氨酸。
[0008]優(yōu)選的，步驟(I)的具體制備過程為:將甲基丙烯酰氯滴入硫氰酸鉀溶液中，攪拌反應(yīng)，得到甲基丙烯酰氧異硫氰酸酯溶液；將丙烯酰氯緩慢滴入硫氰酸鉀溶液中，攪拌反應(yīng)，得到丙烯酰氧異硫氰酸酯溶液。
[0009]優(yōu)選的，所述的硫氰酸鉀溶液為硫氰酸鉀乙腈溶液。
[0010]優(yōu)選的，步驟(2)中所述的甲基丙烯酰氧異硫氰酸酯或丙烯酰氧異硫氰酸酯溶液為乙腈或甲苯溶液，按w/ν計。
[0011]優(yōu)選的，步驟(3)的具體制備過程為:將表面含有碳碳雙鍵的聚氨酯材料置于含有引發(fā)劑，甲基丙烯酸-2-羥乙酯單體和甲基丙烯酸金剛烷甲醇酯單體的異丙醇溶液中進行反應(yīng)。
[0012]優(yōu)選的，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸二乙基己酯、異丙苯過氧化氫、過硫酸鉀-亞硫酸鹽體系或過氧化氫-亞鐵酸鹽體系O
[0013]優(yōu)選的，步驟(4)的具體制備過程包括以下步驟:
(I )將修飾有聚(甲基丙烯酸-2-羥乙酯-甲基丙烯酸金剛烷甲醇酯)的聚氨酯材料置于對硝基氯甲酸苯酯(NPC)溶液中，在三乙胺存在下反應(yīng)，將反應(yīng)后的該聚氨酯清洗后置于REDV多肽溶液中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用乙醇胺溶液處理終止未反應(yīng)的活性基團，然后用水清洗，得到REDV序列的多肽修飾的聚氨酯材料；
(II)將上述聚氨酯材料浸入含有賴氨酸修飾的環(huán)糊精(β -⑶-(Lys)7)溶液中，利用主客體自組裝將賴氨酸引入到聚氨酯的表面中，反應(yīng)結(jié)束后用水清洗，得到表面含有ε -賴氨酸和REDV多肽的聚氨酯衍生物。
[0014]優(yōu)選的，所述的對硝基氯甲酸苯酯溶液為乙腈溶液，按W/V計。
[0015]優(yōu)選的，所述的REDV溶液其溶劑為水或緩沖液，所述的乙醇胺溶液其溶劑為水或緩沖液，賴氨酸修飾的環(huán)糊精(β -CD-(Lys)7)溶液其溶劑為水。
[0016]本發(fā)明提供的第三種技術(shù)方案為:一種賴氨酸修飾的環(huán)糊精的合成方法，其特征在于，包括以下步驟:
(a)7個疊氮基團的修飾的β -環(huán)糊精(β -⑶-(N3)7)的制備；
(b)賴氨酸的炔基化:
將4-氧代-4-(丙-2-炔-1-氧基)丁酸酐溶液緩慢加入N ( ε )-Boc-L-賴氨酸叔丁酯鹽酸鹽和三乙胺的混合溶液中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用碳酸氫鈉水溶液，鹽酸水溶液和飽和食鹽水溶液依次洗滌，旋蒸除去溶劑后真空干燥，最終得到炔基化的賴氨酸；
(C)賴氨酸修飾的環(huán)糊精(β -⑶-(Lys)7)的制備
將炔基化的賴氨酸和疊氮化的β -環(huán)糊精進行點擊反應(yīng)，隨后進行脫保護處理，最終制得賴氨酸修飾的環(huán)糊精。
[0017]優(yōu)選的，步驟(a)中所述的制備方法為以下一種或者兩種:
先將β環(huán)糊精六號位的羥基進行溴取代(0-CD-(Br)7)，然后用疊氮化鈉進行疊氮化；
先將β環(huán)糊精六號位的羥基進行碘取代(β-CD-(I)7),然后用疊氮化鈉進行疊氮化。
[0018]優(yōu)選的，步驟(b)中所述的4-氧代-4-(丙-2-炔-1-氧基)丁酸酐溶液及Ν( ε )-Boc-L-賴氨酸叔丁酯鹽酸鹽和三乙胺的混合溶液，其溶劑均為二氯甲烷。
[0019]優(yōu)選的，步驟(C)中所述的脫保護所采用的方法可以為以下一種或者兩種:
用25%的三氟乙酸/ 二氯甲烷溶液進行脫保護；
用85%的磷酸水溶液進行脫保護。
[0020]本發(fā)明按下述技術(shù)方案解決其技術(shù)問題:本發(fā)明提供的具有高效溶解初生血栓功能的聚氨酯材料由基層和修飾層組成，其中基層為普通醫(yī)用聚氨酯材料，修飾層是在該基層表面通過化學(xué)修飾方法改性而形成。修飾層為含有兩種生物活性分子(含有REDV序列的多肽和ε -賴氨酸)的惰性聚合物層，上述親水性惰性聚合物層為通過表面自由基共聚合接枝的共聚物P (HEMA-co-AdaMA)，兩種生物活性物質(zhì)則通過兩種方法-化學(xué)共價結(jié)合和主客體相互作用分步依次修飾，其中REDV在PHEMA側(cè)鏈末端通過共價修飾，ε -賴氨酸在PAdaMA末端的金剛烷基團通過主客體自組裝修飾。該方法可以方便地控制REDV多肽和賴氨酸的結(jié)合量，同時極大地保持兩種生物功能性分子的活性。ε -賴氨酸具有特異性結(jié)合血纖溶酶原及其激活物t-PA的能力，結(jié)合在表面ε -賴氨酸上的纖溶酶原被t-PA激活后轉(zhuǎn)化為纖溶酶，能夠溶解表面引起的纖維蛋白凝塊(初生血栓)；REDV多肽具有促進內(nèi)皮細胞黏附和增殖的作用，在表面黏附有大量內(nèi)皮細胞后，有望從根本上解決血栓的形成。
[0021]高效溶解初生血栓功能主要通過兩個方面來實現(xiàn):一是利用PHEMA間隔層的生物惰性功能，該間隔層可以有效排斥非特異性蛋白質(zhì)吸附，這樣不但能夠在一定程度上抑制血栓在材料表面的形成，還盡可能的排除了體系中其他蛋白質(zhì)對ε -賴氨酸和纖溶酶原之間