一种两性离子聚合物及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种两性离子聚合物及其制备方法与应用。该两性离子聚合物的制备方法包括以下步骤：1)在碱性条件下，将含有羟基的聚合物与卤代环氧烃反应后形成含有环氧基团的聚合物；2)将所述含有环氧基团的聚合物、多巴胺类衍生物及氨基酸加入至溶剂中，混合后反应得到所述两性离子聚合物。该两性离子聚合物作为电极的涂层材料，能够防止非特异性蛋白质的粘附，减少异物反应的发生，避免严重的免疫反应；此外，具有超强的粘附性，不易从电极表面脱落。落。落。

【技术实现步骤摘要】
一种两性离子聚合物及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及一种两性离子聚合物及其制备方法与应用，属于电化学生物传感器


技术介绍

[0002]糖尿病是一组由多病因引起的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，它会导致患者机体内的胰腺无法分泌足够的胰岛素，或机体内的细胞对胰岛素反应不佳。长期处于高血糖状态可引起多系统损害，导致眼、肾、神经、心脏、血管等组织器官出现慢性病变、功能衰退及衰竭。病情严重时可发生急性严重代谢紊乱，如酮症酸中毒、高渗高血糖综合征。随着社会的发展，人类患糖尿病的风险在逐年增加。据国际糖尿病联合会(IDF)估计，预计在2045年，全球成年糖尿病患者数将增加48％，由4.25亿(2017年)增长至6.25亿。糖尿病已成为人类迫切需要共同面对和解决的全球性公共卫生问题。目前，糖尿病患者的临床治疗方法是每天数次测量手指扎取的血液中的血糖水平，然后注射胰岛素使血糖回到正常范围。但这种治疗方式对糖尿病患者餐后出现的高血糖以及夜间的低血糖事件难以做到较为精准的控制，因为患者需要依靠血糖水平的实时数据才能及时调整胰岛素注射剂量。这些缺陷加上重复刺指试验带来的疼痛，使得该方法对患者和医生都极为不便。
[0003]在过去的几十年里，更复杂的植入式血糖追踪设备，如连续血糖监测仪(CGM)已经被开发出来。CGM的电极植入人体后引起的异物反应会引起检测到的血糖水平波动，因此，异物反应包括炎症反应是目前植入式传感器发展面临的主要障碍，非特异蛋白在植入式传感器界面的粘附是出现异物反应的主要因素。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，提供了一种两性离子聚合物及其制备方法与应用，该两性离子聚合物作为电极的涂层材料，能够防止非特异性蛋白质的粘附，减少异物反应的发生，避免严重的免疫反应；此外，具有超强的粘附性，不易从电极表面脱落。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种两性离子聚合物的制备方法，其包括以下步骤：
[0006]1)在碱性条件下，将含有羟基的聚合物与卤代环氧烃反应后形成含有环氧基团的聚合物；
[0007]2)将所述含有环氧基团的聚合物、多巴胺类衍生物及氨基酸加入至溶剂中，混合后反应得到所述两性离子聚合物。
[0008]可选地，步骤1)中，将含有羟基的聚合物与卤代环氧烃混合后，加入强碱，使得所述强碱在反应体系中的浓度为0.2
‑
1.5mol/L，混合后在0
‑
40℃下，反应至少10min；
[0009]优选的，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0010]可选地，步骤2)中，将所述含有环氧基团的聚合物、多巴胺类衍生物及氨基酸加入至溶剂中混合，在非活性气体氛围下，50
‑
90℃下，反应至少3h；
[0011]优选的，将所述含有环氧基团的聚合物、多巴胺类衍生物及氨基酸加入至溶剂中混合得到反应体系，将所述反应体系的pH调节至8
‑
10，在非活性气体氛围下，50
‑
90℃下反应3
‑
24h，反应结束后，将所述反应体系的pH调节至4.5
‑
5.5，用去离子水透析后，干燥得到所述两性离子聚合物。
[0012]可选地，步骤1)中，所述含有羟基的聚合物中的重复结构单元与所述卤代环氧烃的摩尔比为1:0.5
‑
5，优选为1：1.5；和/或
[0013]步骤2)中，所述含有环氧基团的聚合物中的环氧基团、多巴胺类衍生物及氨基酸的摩尔比为8
‑
12：0.8
‑
1.2：7
‑
11，优选为10：1：9。通过控制不同原料之间的配比，保证环氧基团反应完全。少量的多巴胺接枝上聚合物以保证该两性离子聚合物与葡萄糖限制膜结合，提高与限制膜的结合能力；较多的氨基酸接枝上聚合物从而产生较多的两性离子结构，水合能力更强，进一步增强抗蛋白黏附能力和抗细胞黏附性能。
[0014]可选地，所述含有羟基的聚合物选自天然多糖或合成聚合物，
[0015]其中，所述天然多糖选自葡聚糖、海藻酸钠、透明质酸、硫酸软骨素、羧甲基纤维素钠、阿拉伯糖、水溶性淀粉、肝素和琼脂糖中的至少一种，所述合成聚合物选自聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸羟丙酯、聚丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸羟丙酯、聚N
‑
(2
‑
羟乙基)丙烯酰胺、聚N
‑
(2
‑
羟乙基)甲基丙烯酰胺中的至少一种；
[0016]优选的，所述含有羟基的聚合物为葡聚糖。通过选择该聚合物，能够提高生物相容性，且能够提高电极的抗蛋白黏附和抗细胞黏附能力。
[0017]可选地，所述卤代环氧烃选自环氧氯丙烷或环氧溴丙烷，优选为环氧氯丙烷。
[0018]可选地，所述多巴胺类衍生物选自选自盐酸多巴胺、溴氢酸多巴胺、5
‑
羟基多巴胺盐酸盐、6
‑
羟基多巴胺和去甲肾上腺素中的至少一种，优选为盐酸多巴胺；和/或
[0019]所述氨基酸选自甘氨酸、L
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丙氨酸、L
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苯丙氨酸、L
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丝氨酸、L
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苏氨酸、L
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天门冬氨酸、L
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谷氨酸、L
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赖氨酸和L
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组氨酸中的至少一种，优选为L
‑
天门冬氨酸。
[0020]根据本申请的另一个方面，提供了一种由上述任一项所述的制备方法制得的两性离子聚合物。
[0021]根据本申请的再一个方面，提供了一种用于葡萄糖传感器的工作电极，其包括：电极本体，所述电极本体上至少依次叠加有酶层和聚合物层，所述酶层包括葡萄糖氧化酶，所述聚合物层由上述任一项所述的制备方法制得的两性离子聚合物或上述的两性离子聚合物制备得到；
[0022]优选的，所述酶层和聚合物之间还设置有限制膜，所述限制膜的材质包括聚氨酯、环氧树脂聚合物、聚氯乙烯、全氟磺酸树脂、丙烯酸树酯聚合物、乙烯基吡啶类共聚物和乙烯基咪唑类共聚物中的至少一种，优选为聚氨酯。
[0023]可选地，所述酶层的厚度为1μm
‑
10μm，优选为3μm；所述限制膜的厚度为20μm
‑
60μm，优选为30μm；所述聚合物层的厚度为10μm
‑
30μm，优选为15μm。通过控制酶层厚度能保证有适量的酶来催化葡萄糖氧化生成电子产生电流，且保证酶层不会因为厚度太厚而开裂；限制膜厚度的设置保证对葡萄糖渗透具有合适的通量，提高检测的线性范围；两性离子聚合物层的厚度的设置能保证电极插入体内后能形成较厚的水化层，提高电极的生物相容性、抗蛋白黏附性、抗细胞黏附性，从而提高电极测试的准确性和使用寿命。
[0024]可选地，所述聚合物层的制备步骤为：将所述两性离子聚合物加入至缓冲溶液，形
成聚合物溶液；
[0025]在避光条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：1)在碱性条件下，将含有羟基的聚合物与卤代环氧烃反应后形成含有环氧基团的聚合物；2)将所述含有环氧基团的聚合物、多巴胺类衍生物及氨基酸加入至溶剂中，混合后反应得到所述两性离子聚合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，将含有羟基的聚合物与卤代环氧烃混合后，加入强碱，使得所述强碱在反应体系中的浓度为0.2
‑
1.5mol/L，混合后在0
‑
40℃下，反应至少10min；优选的，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将所述含有环氧基团的聚合物、多巴胺类衍生物及氨基酸加入至溶剂中混合，在非活性气体氛围下，50
‑
90℃下，反应至少3h；优选的，将所述含有环氧基团的聚合物、多巴胺类衍生物及氨基酸加入至溶剂中混合得到反应体系，将所述反应体系的pH调节至8
‑
10，在非活性气体氛围下，50
‑
90℃下反应3
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24h，反应结束后，将所述反应体系的pH调节至4.5
‑
5.5，用去离子水透析后，干燥得到所述两性离子聚合物。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述含有羟基的聚合物中的重复结构单元与所述卤代环氧烃的摩尔比为1:0.5
‑
5，优选为1：1.5；和/或步骤2)中，所述含有环氧基团的聚合物中的环氧基团、多巴胺类衍生物及氨基酸的摩尔比为8
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12：0.8
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1.2：7
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11，优选为10：1：9。5.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含有羟基的聚合物选自天然多糖或合成聚合物，其中，所述天然多糖选自葡聚糖、海藻酸钠、透明质酸、硫酸软骨素、羧甲基纤维素钠、阿拉伯糖、水溶性淀粉、肝素和琼脂糖中的至少一种，所述合成聚合物选自聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁玉辉，郭栋，陈建军，
申请(专利权)人：江苏跃凯生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：