本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有抗凝抗炎性能的超親水涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、血液接觸生物材料/器械一旦植入體內(nèi)，血漿蛋白特別是纖維蛋白原會在材料表面非特異性吸附和變性，引發(fā)急性血栓和急性炎癥，進(jìn)一步導(dǎo)致患者出現(xiàn)血栓栓塞、感染、器功能障礙等并發(fā)癥，對患者的生命健康和經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的影響。

2、此外，血液接觸材料在患者體內(nèi)服役過程中，炎癥反應(yīng)和凝血之間還存在密切的內(nèi)在增強(qiáng)的關(guān)系，包括1）相互激活和相互促進(jìn)：炎癥反應(yīng)中產(chǎn)生的細(xì)胞因子和化學(xué)介質(zhì)可以直接或間接地促進(jìn)凝血過程的啟動；反過來，凝血過程中產(chǎn)生的血栓或血小板激活也可以引發(fā)炎癥反應(yīng)，通過各種途徑誘導(dǎo)炎性細(xì)胞的遷移和激活。2）共同的信號通路：炎癥反應(yīng)和凝血過程涉及一些共同的信號通路和介質(zhì)。例如，血小板激活不僅可以觸發(fā)血栓形成，還可以釋放促炎細(xì)胞因子，從而引發(fā)炎癥反應(yīng)。同樣，一些炎癥因子也可以直接影響凝血因子的活性或血小板功能。3）免疫系統(tǒng)介入：炎癥反應(yīng)和凝血過程都與免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中起著重要作用，它們不僅能清除炎癥部位的細(xì)菌和損傷細(xì)胞，還可以釋放一系列的信號分子，影響凝血過程。相反，凝血過程中形成的血栓和凝血因子也可以作為信號分子影響免疫細(xì)胞的活性和遷移。4）病理生理效應(yīng)：炎癥反應(yīng)和凝血過程的不當(dāng)調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致病理生理效應(yīng)，例如，過度的凝血活性可能導(dǎo)致血栓形成，引發(fā)心血管疾病，而過度的炎癥反應(yīng)可能導(dǎo)致組織損傷和器官功能障礙。因此，同時降低血液接觸材料/器械的凝血和炎癥反應(yīng)，對提高材料的生物性能、減少并發(fā)癥和延長服役時間具有重要的意義。

3、針對上述問題，目前臨床的主要方法是通過全身給藥治療，如肝素、類固醇、非甾體抗炎藥物，全身給藥可以有效降低血栓和炎癥反應(yīng)，但同時也會帶來副作用如出血、心血管疾病、骨質(zhì)疏松等。因此通過局部給藥的方法來改善血栓和炎癥是一種有效的策略。表面工程技術(shù)是通過改變材料表面的物理和化學(xué)性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)特定性能和功能而被廣泛研究，它為材料設(shè)計和應(yīng)用提供了廣闊的可能性，推動了許多領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用發(fā)展。

4、材料植入后蛋白質(zhì)的吸附行為與表面的親/疏水性密切相關(guān)，研究表明，相對于疏水表面，超親水表面具有更優(yōu)異的血液相容性，在材料表面快速形成的水合層可以阻抗蛋白質(zhì)的粘附并維持粘附蛋白的天然構(gòu)象。研究得比較多的親水性表面包括固定聚乙二醇和兩親性離子分子刷；然而，此類表面的獲得不僅要求接枝表面有特定的元素組分，而且接枝過程中往往涉及有毒有害物質(zhì)，其機(jī)體接觸后極有可能引發(fā)不確定性毒副反應(yīng)。而且此類超親水涂層雖然在體外和短期體內(nèi)可以有效的抑制蛋白質(zhì)的粘附，然而由于存在穩(wěn)定性不足、易降解等問題，導(dǎo)致無法滿足體內(nèi)長期服役需求。因此，單一的超親水表面并不能滿足體內(nèi)抗血栓形成和調(diào)控炎癥反應(yīng)。因此，將藥物與超親水平臺相結(jié)合，使其協(xié)同增強(qiáng)材料在體內(nèi)的生物安全性和生物功能性，也許是一種行之有效的方法。

5、故基于以上問題，提出本發(fā)明技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種具有抗凝抗炎性能的超親水涂層及其制備方法。所述制備方法能夠在醫(yī)療植入材料和器械，特別是血液接觸材料或器械的基底材料表面直接構(gòu)建涂層，并根據(jù)基底材料的服役環(huán)境和需求，選擇性的在表面穩(wěn)定修飾不同的藥物涂層，使表面具有特異性或者廣譜性的生物學(xué)功能，更好的滿足材料或器械的生物安全性和生物功能性。

2、本發(fā)明的方案是，提供一種具有抗凝抗炎性能的超親水涂層的制備方法，所述制備方法為：

3、（1）用乙醇/堿性緩沖液的混合液分別溶解酰胺酚類化合物、金屬化合物，分別得到酰胺酚溶液和金屬化合物溶液；

4、（2）向基底材料表面同時加入所述酰胺酚溶液和所述金屬化合物溶液進(jìn)行反應(yīng)，得到第一反應(yīng)樣品；

5、（3）用pbs溶液分別溶解水溶性抗凝藥物、水溶性抗炎藥物和巰基化透明質(zhì)酸，分別得到抗凝藥物溶液、抗炎藥物溶液和巰基化透明質(zhì)酸溶液；

6、（4）向所述第一反應(yīng)樣品中同時加入所述抗凝藥物溶液和抗炎藥物溶液進(jìn)行反應(yīng)，得到第二反應(yīng)樣品；

7、（5）將所述第二反應(yīng)樣品完全浸沒在所述巰基化透明質(zhì)酸溶液中進(jìn)行反應(yīng)，即得到具有抗凝抗炎性能的超親水涂層。

8、為了便于理解本發(fā)明，對本發(fā)明的反應(yīng)原理進(jìn)行解釋：

9、本發(fā)明的制備方法首先將基底材料浸沒在酰胺酚與金屬離子的溶液中，在堿性條件下，酰胺酚一方面發(fā)生自氧化、聚合反應(yīng)，生成含有醌基、碳碳雙鍵等的多酚聚合物；同時，多酚及多酚聚合物的酚羥基與不同的金屬離子通過不同的反應(yīng)相互作用如陽離子-π作用或配位螯合或氧化還原反應(yīng)或動態(tài)共價鍵，形成金屬-酚復(fù)合納米顆粒。此外，形成的金屬-酚復(fù)合納米顆粒或酰胺酚通過化學(xué)吸附的共價鍵或離子鍵和物理吸附的范德華力或靜電相互作用牢固吸附在基底材料表面，在材料表面形成金屬-酚納米涂層，該納米涂層同時具有酰胺酚和金屬離子對應(yīng)的生物學(xué)功能，而且涂層具有大量的活性官能團(tuán)如胺基、羧基、酚羥基、苯環(huán)、雙鍵、酰胺基等?？鼓幬锖涂寡姿幬锖械幕撬峄?、雙鍵、苯環(huán)、羧基、羥基等與表面的活性基團(tuán)通過胺基與羧基的酰胺反應(yīng)、酚羥基與羧基的酯化反應(yīng)、苯環(huán)和雙鍵參與的親電芳香取代反應(yīng)或親核芳香取代反應(yīng)、雙鍵與親電試劑（如酸、醛、酮等）發(fā)生的加成反應(yīng)及磺酸基與羥基的酯化反應(yīng)等，將抗凝和抗炎藥物修飾到材料表面，賦予材料抗凝和抗炎生物學(xué)功能。最后，通過雙鍵與巰基的親核加成反應(yīng)，將具有高保濕性能的透明質(zhì)酸修飾在材料表面，賦予透析材料長效抗污性能。本方法通過簡單的方法構(gòu)建了一個穩(wěn)定的具有抗凝抗炎性能的超親水涂層。

10、優(yōu)選地，步驟（1）中，所述堿性緩沖液為碳酸氫鈉/碳酸鈉緩沖液、三甲胺/鹽酸緩沖液、磷酸緩沖液、氨水/氯化銨緩沖液、碳酸氫鈉緩沖液、草酸/氫氧化鈉緩沖液、三羥甲基氨基甲烷緩沖液、甘氨酸緩沖液、4-（2-羥乙基）-1-哌嗪乙磺酸緩沖液、二乙醇胺緩沖液、n-三(羥甲基)甲基-3-氨基丙磺酸緩沖液中的一種。

11、優(yōu)選地，步驟（1）中，所述酰胺酚類化合物為氨基水楊酸、6-氨基水楊酸、n-乙酰氨基水楊酸-d3、n-甲?；?5-氨基水楊酸、5-氨基水楊酸、2-氨基苯酚-4-(2'-羧基)磺酰苯胺、對羥基苯甲酰胺、對氨基苯甲酰胺、對氨基苯甲酰胺基苯甲酰胺、4'-羥基丁酰苯胺、3-苯亞甲基正丁酰胺等中的一種或兩種以上的組合。

12、優(yōu)選地，步驟（1）中，所述金屬化合物為氯化鈉（nacl）、氯化鉀（kcl）、氯化鈣（cacl2）、氯化鍶（srcl2）、氯化銫（cscl）、鉻酸鉀（k2cr2o7）、鉻酸鈉（na2cr2o7）、高錳酸鉀（kmno4）、氯化鎂（mgcl2）、硫酸鎂（mgso4）、氯化鋅（zncl2）、硫酸鋅（znso4）、氫氧化鈉（naoh）、碳酸鈉（na2co3）、氫氧化鉀（koh）、碳酸鉀（k2co3）、碳酸鈣（caco3）、氯化銅（cucl2）等中的一種。

13、優(yōu)選地，步驟（2）中所述基底材料為醫(yī)用金屬基材料、醫(yī)用陶瓷基材料、醫(yī)用高分子基材料或醫(yī)用復(fù)合材料中的一種。

14、優(yōu)選地，步驟（3）中，所述水溶性抗凝藥物為肝素、達(dá)比加群、阿哌沙班、利伐沙班、枸櫞酸鈉、枸櫞酸、甲磺酸萘莫司他、氯吡格雷、阿司匹林、噻氯匹定、普拉格雷、替格瑞洛、比伐盧定等中的一種或兩種以上的組合；

15、和/或，所述水溶性抗炎藥物為阿司匹林、對乙酰氨基酚、布洛芬、潑尼松、氫化可的松、雙氯芬酸、甲潑尼龍、鹽酸左旋多巴、鹽酸氯丙嗪、萘丁美酮等中的一種或兩種以上的組合；

16、和/或，所述巰基化透明質(zhì)酸的分子量為5~500kda的低分子量透明質(zhì)酸。

17、優(yōu)選地，步驟（1）中，所述堿性緩沖液的ph值為7.5~10；

18、和/或，步驟（1）中，所述乙醇與堿性緩沖液體積比為0~9:10~1；

19、和/或，步驟（1）中，所述酰胺酚溶液中，酰胺酚類化合物的質(zhì)量濃度為0.5~10mg/ml；所述金屬化合物溶液中，金屬化合物的質(zhì)量濃度為0.1~5mg/ml；

20、和/或，步驟（3）中，所述抗凝藥物溶液中，水溶性抗凝藥物的質(zhì)量濃度為0.5~10mg/ml；所述抗炎藥物溶液中，水溶性抗炎藥物的質(zhì)量濃度為0.5~10mg/ml；所述巰基化透明質(zhì)酸溶液中，巰基化透明質(zhì)酸的質(zhì)量濃度為0.5~10mg/ml。

21、優(yōu)選地，步驟（2）中，所述反應(yīng)的時間為2~48h，反應(yīng)的溫度為15~40℃；

22、和/或，步驟（4）中，所述反應(yīng)的時間為0.5~24?h，反應(yīng)的溫度為15~37℃；

23、和/或，步驟（5）中，所述反應(yīng)的時間為1~48h，反應(yīng)的溫度為15~37℃。

24、基于相同的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明的再一方案是提供由上述制備方法得到的具有抗凝抗炎性能的超親水涂層。

25、本發(fā)明的有益效果為：

26、1、傳統(tǒng)的血液接觸材料在植入體內(nèi)后，血漿蛋白會在材料表面非特異性粘附和變性，不僅影響表面活性分子生物學(xué)功能的有效發(fā)揮，更容易引發(fā)急性血栓和急性炎癥等問題。本發(fā)明通過大量的親水性基團(tuán)如胺基、羧基、羥基和親屬性物質(zhì)透明質(zhì)酸及表面微納拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)賦予了表面長效超親水性，可以有效阻抗蛋白質(zhì)的吸附和變性帶來的諸多不利因素。

27、2、臨床主要通過全身給藥的方式治療植入材料帶來的血栓和炎癥問題，然而此治療方法會帶來諸多副作用。本發(fā)明通過化學(xué)接枝的方式將抗凝和抗炎藥物固定在植入材料表面，通過局部給藥的方式改善材料的血液微環(huán)境，既避免了藥物過量對其他臟器的損傷，也延長了藥物的時效性，提高材料/器械的生物學(xué)功能。

28、3、透明質(zhì)酸屬于細(xì)胞外機(jī)制的主要成分之一，具有優(yōu)異的生物相容性，本發(fā)明將其固定在材料表面可以大大的提高材料/器械的生物安全性。而且，在機(jī)體的病理環(huán)境中會有大量的活性氧自由基產(chǎn)生，活性氧自由基會攻擊透明質(zhì)酸鈉并加速其分解。但在本發(fā)明中引入的酰胺酚可以有效的清除自由基，降低自由基對透明質(zhì)酸的損傷，延長涂層的親水性，長效抗污性能讓表面活性抗凝和抗炎藥物更好的發(fā)揮作用。

29、4、在機(jī)體內(nèi)的病理微環(huán)境中，常伴隨著大量的活性氧自由基和炎癥細(xì)胞浸潤。本發(fā)明所制備涂層中所使用的抗凝、抗炎藥物都是臨床常用藥物，而且是在pbs環(huán)境中通過不同的化學(xué)反應(yīng)將其固定，同時保障了藥物的活性和生物安全性，大大提高醫(yī)療器械的治療效應(yīng)。

30、5、而本發(fā)明所述制備方法操作簡單，反應(yīng)高效、條件溫和，具有廣譜實(shí)用性，可以將不同的蛋白質(zhì)和金屬離子修飾在不同性質(zhì)材料和形狀的基底表面，從而制備穩(wěn)定的多功能金屬-活性蛋白涂層。