本發(fā)明涉及一種對蛋白質(zhì)具有抗粘附作用的新型分子PEG-HQ(寡乙二醇功能化苯酚)電化學(xué)聚合涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

蛋白質(zhì)的非特異性吸附現(xiàn)象是生物傳感、生物醫(yī)學(xué)及生物材料等諸多領(lǐng)域中的一個重要問題，這些蛋白質(zhì)的非特異性吸附能帶來很多的危害，如生物傳感探頭檢測失準(zhǔn)、失效及修飾膜的生物垢堵塞；隱形眼鏡的污染；血液在輸液導(dǎo)管上的凝結(jié)；蛋白分離過程中濾膜的阻塞以及海洋生物在船體上的吸附等。當(dāng)生物材料或相關(guān)產(chǎn)品移入體內(nèi)時，蛋白質(zhì)的非特異性吸附會誘發(fā)體內(nèi)生物排異反應(yīng)、血栓形成、細菌繁殖與炎癥反應(yīng)等諸多嚴(yán)重問題。此外，用于生物傳感與細胞分析領(lǐng)域的一個普遍性的問題是除需在傳感器表面修飾對生物標(biāo)記物或細胞表面受體具選擇性反應(yīng)的分子外，不可避免地會遇到待測復(fù)雜體系中存在可與傳感器表面非特異性背景相互作用的問題，如何消除這種與生物分子或細胞的非特異性相互作用是一大挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)抗蛋白質(zhì)粘附涂層、特別是在導(dǎo)電傳感器表面快速形成抗蛋白質(zhì)與細胞粘附的涂層對生物傳感、生物醫(yī)學(xué)及生物材料等領(lǐng)域具有重大意義。在眾多的抗蛋白粘附材料中，聚乙二醇(PEG)，具有生物兼容性好、無毒、免疫原性低等特點。在美國已經(jīng)得到FDA(Food and Drug Administration)批準(zhǔn)用于人體內(nèi)。目前用在生物傳感領(lǐng)域防止蛋白質(zhì)粘附最多的一類方法是經(jīng)自組裝的方式，將帶有硫醇或二硫化物的寡乙二醇，經(jīng)化學(xué)作用吸附到光滑的金表面。該方法不僅所適用的金屬材料種類有限、金表面必須光滑，且所形成涂層的穩(wěn)定性亦有限。電化學(xué)聚合或電接枝方法可在所有導(dǎo)電基體上修飾不同的基團或分子及聚合物涂層，且經(jīng)調(diào)控電化學(xué)參數(shù)等，可獲得厚度可調(diào)控、穩(wěn)定的涂層。在導(dǎo)電基體上用電化學(xué)方法修飾一定的基團后、經(jīng)化學(xué)耦合的方法便可接上抗蛋白吸附的PEG?？筛鼮槔硐肱c方便的是經(jīng)一步電化學(xué)反應(yīng)在電極上修飾含PEG的分子。在文獻″Electrografting of Poly(ethylene glycol)Acrylate:A One-Step Strategy for the Synthesis of Protein-Repellent Surfaces，Angew.Chem.2005,117,5641–5645″中，Sabine Gabriel等首次提出了通過含丙烯酸(A)可電聚合基團的PEG，A-PEG單體，經(jīng)一步電聚合在導(dǎo)電基體上接枝PEG的方案，并實驗證實該方案所形成的含PEG涂層可有效地防止蛋白質(zhì)吸附。這是目前唯一報道的一步法在導(dǎo)電基體上電接枝PEG的方法，可該方法電聚合條件苛刻，需在含四乙銨高氯酸鹽的二甲基甲酰胺(DMF)有機溶劑中、很高的陰極電位(-1.5到-2.5V)下經(jīng)電化學(xué)還原來進行。所制備的膜是否無毒、生物相容不得而知，至少在該電聚合條件下不利于與生物活性小分子的共電聚合。在本專利申請中，我們合成了含可電聚合苯酚基團的寡乙二醇分子PEG-HQ(寡乙二醇功能化苯酚)。苯酚及其衍生物可在非常溫和的化學(xué)與電化學(xué)條件下在導(dǎo)電基底上形成薄的(10-100nm)、穩(wěn)定涂層。因此含有苯酚基團的PEG-HQ可以通過綠色的電化學(xué)法在導(dǎo)電基底上快速成膜得到抗蛋白質(zhì)粘附涂層。同時，該溫合條件允許PEG-HQ與含有電聚合基團的生物活性小分子共電化學(xué)聚合、從而構(gòu)成具選擇性反應(yīng)的生物傳感界面和具選擇性細胞粘附的界面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗蛋白質(zhì)粘附涂層的制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

抗蛋白質(zhì)粘附涂層的制備方法包括如下步驟：

(1)按如下合成線路合成單體PEG-HQ：

(2)將單體PEG-HQ分散在磷酸緩沖溶液中，得到PEG-HQ的混合溶液；PEG-HQ在PEG-HQ的混合溶液中的濃度為0.1mM—0.3mM；

(3)采用工作電極-對電極-參比電極的三電極體系對所述PEG-HQ的混合溶液進行電化學(xué)聚合，得到聚PEG-HQ修飾的工作電極，即，得到修飾在電極上的抗蛋白質(zhì)粘附的聚PEG-HQ涂層。

其中，步驟(2)中所述磷酸緩沖溶液的pH值為4—8，優(yōu)選pH值為7.4；磷酸緩沖溶液的濃度優(yōu)選為0.1mol/L。步驟(3)中所述工作電極為導(dǎo)電及半導(dǎo)體基底電極，所述導(dǎo)電及半導(dǎo)體基底電極為導(dǎo)電塑料、ITO電極、QCM電極、貴金屬電極、金屬電極、合金電極、碳材料電極等中的任意一種；如采用碳材料時，將玻碳電極在拋光布上用氧化鋁粉末進行拋光，依次用無水乙醇和水在超聲波清洗器中洗凈備用；所述對電極為鉑片電極；所述參比電極為飽和甘汞電極。步驟(3)中所述電化學(xué)聚合是循環(huán)伏安掃描或恒電位沉積。

所述循環(huán)伏安掃描時的掃描電位為0至2.0V，掃描速度為1-500mV/s；在循環(huán)伏安掃描中，掃描電位達到PEG-HQ出現(xiàn)氧化峰，隨后多次循環(huán)伏安掃描得到聚PEG-HQ的修飾電極；優(yōu)選的掃描電位范圍為0-1.0V；優(yōu)選的掃描速率為20mV/s，優(yōu)選的循環(huán)圈數(shù)為11圈。

所述恒電位沉積時的電位為0.8至2.0V，沉積時間為5—3600s。優(yōu)選的沉積電位為1.0V，優(yōu)選的沉積時間為30s。

本發(fā)明提供了一種抗蛋白質(zhì)粘附涂層，合成工藝簡單溫和、綠色、環(huán)保，快捷，而且聚PEG-HQ涂層的厚度可以自由調(diào)控，并能應(yīng)用于不同大小和幾何形狀的所有導(dǎo)電與半導(dǎo)體材料表面。

附圖說明

圖1為PEG-HQ的MS圖；

圖2為PEG-HQ的MNR-C圖；

圖3為PEG-HQ的MNR-H圖；

圖4為PEG-HQ的FT-IR圖；

圖5為玻碳電極修飾聚PEG-HQ前后和聚PEG-HQ修飾的玻碳電極粘附BSA后的在2mmol/L鐵氰化鉀+0.1mol/L硫酸鈉溶液中的伏安循環(huán)圖；掃描速率:0.1V/s；

圖6為玻碳電極修飾聚PEG-HQ前后和聚PEG-HQ修飾的玻碳電極粘附BSA后的在2mmol/L鐵氰化鉀+0.1mol/L硫酸鈉溶液中的電化學(xué)交流阻抗圖；交流阻抗參數(shù)：100kHz-0.001Hz,10mV rms,0.2V vs.SCE.。

具體實施方式

實施例1

按照圖1所示合成路線合成PEG-HQ。

將PEG-HQ分散在磷酸緩沖溶液中,PEG-HQ在磷酸緩沖溶液中的濃度0.2mM，緩沖溶液的pH值為7.4，得到PEG-HQ混合溶液。

以玻碳電極(GCE)為工作電極、對電極為鉑片電極、參比電極為飽和甘汞電極，置于所述PEG-HQ混合溶液進行循環(huán)伏安掃描，掃描電位為0V至1.0V，掃描速度為20mV/s，掃描圈數(shù)為11圈，得到聚PEG-HQ修飾的電極，即在工作電極上得到抗蛋白質(zhì)粘附涂層。

實施例2

實施例2與實施例1的不同之處在于以ITO電極為工作電極、對電極為鉑片電極、參比電極為飽和甘汞電極，置于所述PEG-HQ混合溶液中進行循環(huán)伏安掃描，掃描電位為0V至0.8V，掃描速度為20mV/s，掃描圈數(shù)為15圈，得到PEG-HQ修飾的電極，即在工作電極上得到抗蛋白質(zhì)粘附涂層。

實施例3

實施例3與實施例1的不同之處在于PEG-HQ在磷酸緩沖溶液中的濃度0.3mM，以金電極為工作電極、對電極為鉑片電極、參比電極為飽和甘汞電極，置于所述PEG-HQ混合溶液中進行恒電位沉積，沉積電位為1.0V，沉積時間為30s，得到PEG-HQ修飾的電極，即在工作電極上得到抗蛋白質(zhì)粘附涂層。

實施例4

實施例4與實施例1的不同之處在于PEG-HQ在磷酸緩沖溶液中的濃度0.1mM，以導(dǎo)電塑料為工作電極、對電極為鉑片電極、參比電極為飽和甘汞電極，置于所述PEG-HQ混合溶液中進行恒電位沉積，沉積電位為1.1V，沉積時間為120s，得到PEG-HQ修飾的電極，即在工作電極上得到抗蛋白質(zhì)粘附涂層。

實施例1中PEG-HQ的表征如圖1至圖4所示；聚PEG-HQ涂層的抗蛋白質(zhì)粘附效果如圖5、圖6所示。如圖5所示，修飾了聚PEG-HQ的玻碳電極粘附BSA后與粘附BSA前相比，電流值變化很小，表明聚PEG-HQ具有良好的抗蛋白質(zhì)粘附效果；如圖6所示，修飾了聚PEG-HQ的玻碳電極粘附BSA后與粘附BSA前相比，電化學(xué)交流阻抗值也變化很小，同樣表明聚PEG-HQ具有良好的抗蛋白質(zhì)粘附效果。