專利名稱：一種具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型生物材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料及 其制備方法，該表面材料由雙離子性質(zhì)的單體分子與有機硅聚合而成的有機硅表面材料， 具有良好的抗蛋白吸附性能，可以廣泛應(yīng)用在海洋防污材料、生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
海水中存在著大量的海洋生物，這些海生物會對長期處于海水環(huán)境中的船舶和結(jié) 構(gòu)物表面產(chǎn)生附著。這種附著作用會增大船舶的行進阻力，嚴重影響船舶的航行速度，增 加燃油消耗，同時還會破壞船舶和結(jié)構(gòu)物表面的防腐涂層，從而造成船體和結(jié)構(gòu)物表面的 腐蝕破損，嚴重影響其安全性。因此尋找合適的途徑防止海洋生物對船舶和海洋結(jié)構(gòu)物的 污損附著具有非常重要的意義。目前用來防止海生物污損的主要途徑就是在船舶殼體和 海洋結(jié)構(gòu)物的表面涂刷防污涂料，這類涂料現(xiàn)在主要是以含有機錫和氧化亞銅為主，是通 過有機錫和氧化亞銅對生物體的強烈毒殺作用而進行防污的，但是這類涂料在毒殺附著海 生物的同時，也會對其它的魚類、貝類造成毒害，并且會在生物體內(nèi)和海洋環(huán)境中造成積 累，嚴重危害海洋食物鏈和海洋生態(tài)環(huán)境，破壞生態(tài)平衡；因此尋找新的無毒或低毒防污 材料是非常必要的。近年來，國內(nèi)外開發(fā)了一些無毒的防污材料，主要包括低表面能防污 材料、生物防污材料等。低表面能防污材料是指通過利用其制成的防污材料的低表面能特 征，使生物不易附著，如中國專利CN1097446A名為“單組分防污涂料”的專利公開了一種 以改性有機硅樹脂為基料、聚四氟乙烯為填料的防污涂料，具有較好的防污效果；中國專利 CN1810903A名為“生物低表面能防污涂料”的專利提出了使用氟-硅樹脂配合生物提取劑 等制備防污涂料，用于海洋船舶防污。但是，這類材料在實際應(yīng)用中仍然會有生物附著現(xiàn) 象發(fā)生，防污能力有待進一步提高；同時，由于含氟樹脂基本是目前所能夠找到的表面能 最低的材料，因此在制備時需要極清潔的條件，對工藝過程要求極為嚴格，實用起來有一定 的困難。生物防污材料是指將生物防污制劑加入涂料中，通過干擾海生物的附著環(huán)境或生 長過程，改變細胞自身的表面特性等方式起到防污作用，如中國專利CN1031387名為“含有 生物材料的防污涂料”的專利公開了一種將活性細菌細胞(硫細菌類排硫桿菌和氧化硫桿 菌)固定化作為防污劑制成的生物防污涂料，在海上做掛片試驗具有較強的防污能力。但 是也有研究發(fā)現(xiàn)，通過海洋細菌控制早期附著物來防止表面污損在實現(xiàn)起來具有一定的 困難，這主要是因為船舶必須經(jīng)受不同海域、不同季節(jié)、海港內(nèi)特殊環(huán)境、干濕交替、船舶航 行時海水的沖刷等環(huán)境的考驗，使得生物附著早期階段的這種過程變得非常復(fù)雜而且不連 續(xù)。
研究發(fā)現(xiàn)，污損海洋生物在材料表面的附著基本遵循同一個模式，即首先是分泌 一種以蛋白和多糖為主要成分的黏液，該黏液在材料表面上浸潤、分散并吸附，然后蛋白通 過化學(xué)鍵合、靜電作用等方式進行固化黏附。即污損海生物形成附著的開始階段有著共同 點，那便是蛋白迅速的吸附在無保護的材料表面上。因此，材料表面抗蛋白吸附的研究對海 洋防污領(lǐng)域研究防污表面材料具有重要的意義。目前關(guān)于抗蛋白吸附表面材料的研究主要集中在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的理論或應(yīng)用研究方面，Lee等制備了以聚(L-賴胺酸)為主鏈、聚乙 烯醇(PEG)為支鏈的接枝共聚物(PLL-g-PEG)，該聚合物主鏈結(jié)構(gòu)單元帶正電荷；靜電吸引 在聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料表面產(chǎn)生PEG覆蓋的涂層；蛋白吸附實驗證實，經(jīng)預(yù)吸附改 性的PDMS具有優(yōu)異的阻抗非特異性蛋白吸附性能。CN200910069489報道了一種具有抗蛋 白吸附和抗菌功能的聚氨酯材料，該材料是通過在聚氨酯基層表面接枝真菌茯苓多糖羧甲 基衍生物制備而成，該材料具有親水性和抗蛋白吸附功能，同時具有抑制綠膿桿菌的抗菌 作用，可作為人體植入器官。目前將抗蛋白吸附的原理應(yīng)用于海洋防污方面的研究很少，且 直接在有機硅材料表面進行兩性離子化學(xué)改性進而形成抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料還未 見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求制備一種新型的具有抗蛋白吸 附性質(zhì)的表面材料，可以有效抑制蛋白吸附及海洋污損生物附著。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的通過表面修飾的可具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面 材料，通過具有雙離子性質(zhì)的單體分子在有機硅基體表面接枝聚合制備而成，在海洋環(huán)境 下結(jié)合水分子，在材料表面形成一層水膜，由于水膜中水分子排列致密，可以阻斷蛋白在材 料表面的吸附，從而抑制海洋污損生物在材料表面的進一步附著，實現(xiàn)對海洋生物污損進 行有效防除的功效；其技術(shù)特征在于通過具有雙離子性質(zhì)的單體分子在有機硅材料表面接 枝聚合制備而成的表面材料的分子結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料，其特征在于通過具有雙離子性質(zhì)的單體分子 在有機硅材料表面接枝聚合制備而成的表面材料的分子結(jié)構(gòu)式為？H3 RiO-C-CiCH2 -Ci~nCH3 0;C、OR2式中^表示有機硅樹脂、橡膠、彈性體氓為甲基、乙基、苯基、取代苯基基團諷為 具有雙離子性質(zhì)的有機基團；η為》1的自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料的制備方法，其特征在于先 在圓底燒瓶中加入三乙胺、四氫呋喃溶劑和表面羥基化的有機硅表面材料，將圓底燒瓶封 口，置于冰水浴中，攪拌5分鐘后加入適量2-溴代異丁酰溴，封口，5分鐘后，圓底玻璃瓶從 冰水浴中取出，持續(xù)攪拌反應(yīng)16小時，反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物從手套箱中取出，先后用甲醇、 去離子水沖洗，反復(fù)沖洗后用隊吹干，即得含有引發(fā)基團的有機硅表面材料；再在磨口錐形 瓶中加入Immol 二聯(lián)吡啶和Immol溴化亞銅，溶于甲醇和水按體積比為3 1的混合溶液， 攪拌30分鐘，繼續(xù)加入雙離子性分子單體，攪拌10分鐘后，再加入已制備的含有引發(fā)基團 的有機硅表面材料并持續(xù)攪拌M小時，反應(yīng)結(jié)束后，將有機硅表面材料取出，先后用甲醇、 去離子水反復(fù)沖洗并用隊吹干，即得產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料的制備方法，其特征在 于所述的2-溴代異丁酰溴的用量與待修飾的有機硅表面材料的表面積之間的關(guān)系為 0.01-lmmol/cm2;所述的三乙胺與2-溴代異丁酰溴的摩爾比為2 1 ；所述的雙離子性分 子單體與2-溴代異丁酰溴的摩爾比為1 200 1 ；所述的攪拌速度為200-2000rpm ；所述 的雙離子性分子單體包括甜菜堿型、磷酸膽堿型、咪唑啉型同時攜帶有正負離子電荷的分 子單體；所制備的表面修飾有雙離子性分子的有機硅材料能夠結(jié)合環(huán)境中的水分子，在材 料表面形成一層致密的水膜，抑制蛋白的吸附，在海洋環(huán)境中抑制污損海生物黏附蛋白的 吸附，使污損海生物難以在材料表面產(chǎn)生附著，實現(xiàn)對污損海生物的有效防除。
全文摘要
本發(fā)明屬于新型生物材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料及其制備方法，該表面材料由雙離子性質(zhì)的單體分子與有機硅聚合而成的有機硅表面材料，具有良好的抗蛋白吸附性能，可以廣泛應(yīng)用在海洋防污材料、生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，通過表面修飾的可具有抗蛋白吸附性質(zhì)的表面材料，通過具有雙離子性質(zhì)的單體分子在有機硅基體表面接枝聚合制備而成，在海洋環(huán)境下結(jié)合水分子，在材料表面形成一層水膜，由于水膜中水分子排列致密，可以阻斷蛋白在材料表面的吸附，從而抑制海洋污損生物在材料表面的進一步附著，實現(xiàn)對海洋生物污損進行有效防除的功效，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號C08L83/00GK102040742SQ20101053130
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月23日
發(fā)明者張金偉, 藺存國, 許鳳玲 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所