CN115998963B - 抗凝涂层及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗凝涂层及其制备方法、应用和血液接触类医疗器械。上述抗凝涂层的制备方包括如下步骤：获得非还原端端基带有醛基的肝素分子；将非还原端端基带有醛基的肝素分子与氨基化合物在还原条件下进行胺醛缩合反应，制备改性后的肝素，氨基化合物还含有反应活性基团；将改性后的肝素与反应单体混合，使改性后的肝素所含有的反应活性基团与反应单体所含有的不饱和双键进行聚合，制备聚合物；在基材表面涂布含有聚合物的溶液，再使交联基团交联固化，在基材表面形成抗凝涂层。上述抗凝涂层的制备方法能够保证肝素的抗凝血效性且对医用基材具有普适性。

Description

抗凝涂层及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种抗凝涂层及其制备方法、应用。

背景技术

在临床使用中，在血液接触类植入、介入医疗器械的血液接触面极易触发凝血因子激活、血小板粘附聚集、红细胞粘附和补体激活等多条凝血机制，引起凝血和形成血栓等并发症。对生物医用原材料进行抗凝涂层改性，可极大提高医疗器械的安全有效性。

肝素抗凝涂层是目前研究最为广泛、商业化最为成熟的一类抗凝涂层，此外，磷酰胆碱、白蛋白等惰性抗凝涂层也已形成了非常成功的医疗器械产品应用。肝素分子链中存在羧基、磺酸基等电负性活性基团。肝素抗凝涂层接枝技术一般可以利用这些活性基团，进行共价反应直接接枝在基材表面，或形成新的目标活性基团，比如叠氮基、氨基和双键等，再进一步连接在基材表面。但这些基于肝素分子链多点的共价连接或多点改性后的共价连接，不利于肝素分子链的对外伸展，容易隐藏肝素的五元糖环等抗凝活性位点，从而对其活性造成极大抑制，甚至有接枝到基材表面后失活的风险。

Carmeda肝素抗凝涂层采用端点接枝的方法，有利于肝素分子链抗凝活性位点的对外伸展和暴露，可以实现更微量的肝素分子和更优异的抗凝血效果。但Carmeda肝素抗凝涂层需要首先对基材表面进行极其复杂的特异目标化改性，从而极大地限制了其对基材的适用性。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够保证肝素的抗凝血活性且对基材具有普适性的抗凝涂层及其制备方法。

此外，还有必要提供一种抗凝涂层的应用。

一种抗凝涂层的制备方法，包括如下步骤：

获得非还原端端基带有醛基的肝素分子；

将所述非还原端端基带有醛基的肝素分子与氨基化合物在还原条件下进行胺醛缩合反应，制备改性后的肝素，所述氨基化合物还含有反应活性基团；

将所述改性后的肝素与反应单体混合，所述反应单体选自含有交联基团的丙烯酸酯类单体及含有交联基团的烯烃类单体中的任一种或几种，使所述改性后的肝素所含有的反应活性基团与所述反应单体所含有的不饱和双键进行聚合，制备含有所述交联基团的聚合物；及

在基材表面涂布含有所述聚合物的溶液，再使所述交联基团交联固化，在所述基材表面形成抗凝涂层。

在其中一个实施例中，所述反应活性基团包括碳碳双键、碳碳三键、甲基丙烯酰氧基、环氧基、环烷基、碳氮双键及碳氮三键中的任一种或几种的组合。

在其中一个实施例中，将所述非还原端端基带有醛基的肝素分子与氨基化合物进行胺醛缩合反应的步骤满足以下条件中的至少一个：

（1）所述氨基化合物选自丙烯基胺、甲基丙烯酰胺、环丙胺、对丙烯基苯胺、对甲基丙烯基苯乙胺、异氰酸乙胺及异氰酸苯胺中的任一种或几种的组合；

（2）所述氨基化合物与所述非还原端端基带有醛基的肝素分子的质量比为1：（0.5~100）；

（3）所述胺醛缩合反应的过程中，还加入了还原剂，所述还原剂与所述氨基化合物的质量比为1：（1~50）；和

（4）所述胺醛缩合反应的温度为30℃~60℃，时间为0.5h~3h。

在其中一个实施例中，所述交联基团包括羟基、碳碳双键、碳碳三键及硅氧基中的任一种或几种的组合。

在其中一个实施例中，使所述改性后的肝素所含有的反应活性基团与所述反应单体所含有的不饱和双键进行聚合的步骤满足以下条件中的至少一个：

（1）所述反应单体选自4-羟基丁基丙烯酸酯、2-羟基乙基丙烯酸酯、3-(三甲氧基甲硅基)丙烯酸丙酯、[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷及丙烯酸丙炔酯中的任一种或几种的组合；

（2）所述改性后的肝素与所述反应单体的质量比为1：（0.2~3）；

（3）聚合反应的温度为60℃~90℃，聚合反应的时间为12h~48h；

（4）还加入了双键化的磷酰胆碱，所述改性后的肝素、所述双键化的磷酰胆碱与所述反应单体的质量比为（0.2~1）：1：（0.2~0.6）；和

（5）还加入了引发剂，参与反应的原料的总质量与所述引发剂的质量的比为（10~40）：1。

在其中一个实施例中，使所述交联基团交联固化的步骤包括：将涂布有所述聚合物的溶液的所述基材在50℃~90℃下加热交联12h~48h；或者，

向涂布有所述聚合物的溶液的基材表面进行1,4-丁二醇缩水甘油醚喷雾，然后在25℃~50℃下交联固化12h~24h；或者，

将涂布有所述聚合物的溶液的所述基材在波长254nm的UV光照灯下照射交联固化1h~2h。

在其中一个实施例中，在基材表面涂布含有所述聚合物的溶液的步骤包括：将所述基材浸泡在含有所述聚合物的溶液中1min~5min，然后取出，含有所述聚合物的溶液的浓度为2%~15%。

在其中一个实施例中，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子的步骤包括：在温度为0℃~20℃、pH为2.5~4的条件下，将肝素钠与氧化剂混合反应，获得所述非还原端端基带有醛基的肝素分子。

在其中一个实施例中，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子的步骤满足以下条件中的至少一个：

（1）所述肝素钠与所述氧化剂的质量比为100：（0.1~5）；

（2）所述氧化剂选自亚硝酸钠、亚硝酸、高碘酸及高碘酸钠中的任一种或几种；和

（3）反应的时间为1h~3h。

一种抗凝涂层，所述抗凝涂层由上述的抗凝涂层的制备方法制备得到。

如上述的抗凝涂层在制备血液接触类医疗器械中的应用。

上述抗凝涂层的制备方法利用非还原端端基带有醛基的肝素分子中的醛基与带有反应活性基团的氨基化合物中的氨基的单位点反应，形成了具备反应活性基团的肝素端基单活性位点，再与含有不饱和双键和交联基团的反应单体聚合，使肝素携带的反应活性基团和反应单体中的不饱和双键共价反应，形成含有交联基团的聚合物，然后将含有聚合物的溶液涂布在基材表面，实现在基材表面的均匀物理吸附。最后使聚合物的交联基团交联固化，实现在基材表面的互联网状结构而稳固接枝，从而使得上述方法能够稳定地将肝素分子固定在各类待涂层基材表面，解决了传统端点附着肝素涂层对基材的高度选择性难题，使得该方法对基材具有普适性。另外，区别于传统针对肝素羧基、磺酸基等分子链多位点的修饰改性，上述制备方法利用醛基与氨基的单位点反应，对肝素的端点进行单位点特异性改性，并实现与基材的单位点连接，充分保证了改性后肝素的抗凝血活性，相比于其他改性肝素类涂层，其全血凝集时间等抗凝性测试有明显强化。

附图说明

图1为本发明一实施方式的抗凝涂层的制备方法的工艺流程图；

图2为实施例2~实施例4及对比例3所制备的抗凝涂层的肝素接枝密度随时间的变化曲线；

图3为实施例5~实施例12、对比例1和对比例2所制备的抗凝涂层的全血凝集时间和抗血小板粘附测试结果图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体实施方式对本发明进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

传统的基于非端点的改性或连接的肝素抗凝涂层，往往会以牺牲肝素抗凝效性为代价；而基于端点的肝素抗凝涂层的固定方法，对待涂层基材具有高度的选择性。这些问题极大地限制了肝素抗凝涂层的开发。

基于此，本发明提供了一种抗凝涂层及其制备方法，该方法基于肝素端点的单位点特异性修饰改性，利用该特异性修饰端点实现肝素与基材的连接，从而保证了其抗凝活性；同时，利用该端点单位点修饰的肝素，与反应单体进行聚合和交联固定在非特异性基材表面，实现了该涂层技术的基材普适性。

具体地，请参阅图1，一实施方式的抗凝涂层的制备方法包括如下步骤：

步骤S110：获得非还原端端基带有醛基的肝素分子。

在一些实施例中，步骤S110包括：在温度为0℃~20℃、pH为2.5~4的条件下，将肝素钠与氧化剂混合反应，制备非还原端端基带有醛基的肝素分子。

其中，非还原端是指肝素钠发生氧化裂解后，被氧化形成醛基的一端。

在一些实施例中，肝素钠与氧化剂的质量比为100:（0.1~5）。例如，肝素钠与氧化剂的质量比为100:0.1、100:0.2、100:0.3、100:0.4、100:0.5、100:0.6、100:0.7、100:0.8、100:0.9、100:1、100:1.5、100:2、100:2.5、100:3、100:3.5、100:4、100:4.5、100:5或这些取值中任意两者所组成的范围值。进一步地，肝素钠与氧化剂的质量比为100:（0.1~1）。

在一些实施例中，反应的时间为1h~3h。例如，反应的时间为1h、1.5h、2h、2.5h、3h或这些取值中任意两者所组成的范围。

在一些实施例中，在反应结束后，还包括：调节pH为中性，以淬灭反应，然后透析纯化，制备非还原端端基带有醛基的肝素分子。

在一些实施例中，氧化剂选自亚硝酸钠、亚硝酸、高碘酸及高碘酸钠中的任一种或几种。

在一些实施例中，步骤S110中，肝素钠以水溶液的形式与氧化剂反应。肝素钠水溶液的质量体积分数为0.1%~10%。例如，肝素钠水溶液的质量体积分数为0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%、3%、4%、5%、10%或这些取值中任意两者所组成的范围。

在一些实施例中，步骤S110包括：在0℃~20℃下，向肝素钠水溶液中加入氧化剂，调节pH为2.5~4，使肝素钠与氧化剂反应1h~3h，然后调节pH为中性，透析纯化，制备非还原端端基带有醛基的肝素分子，其中，肝素钠与氧化剂的质量比为100:（0.1~5）。进一步地，肝素钠与氧化剂的质量比为100:（0.1~1）。

通过上述步骤，使肝素钠部分氧化降解，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子。

步骤S120：将非还原端端基带有醛基的肝素分子与氨基化合物在还原条件下进行胺醛缩合反应，制备改性后的肝素，氨基化合物还含有反应活性基团。

在一些实施例中，反应活性基团包括碳碳双键、碳碳三键、甲基丙烯酰氧基、环氧基、环烷基、碳氮双键及碳氮三键中的任一种或几种的组合。

进一步地，氨基化合物选自丙烯基胺（）、甲基丙烯酰胺（）、环丙胺（/>）、对丙烯基苯胺（/>）、对甲基丙烯基苯乙胺（/>）、异氰酸乙胺（/>）及异氰酸苯胺（/>）中的任一种或几种的组合。

在一些实施例中，胺醛缩合反应的过程中，氨基化合物与还原剂的质量比为（1~50）：1。例如，氨基化合物与还原剂的质量比为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、15:1、20:1或这些取值中任意两者所组成的范围。进一步地，氨基化合物与还原剂的质量比优选为（1~5）：1。

在其中一个实施例中，还原剂选自硼氢化钠、氰基硼氢化钠及三乙酰基硼氢化钠中的任一种或几种。

在一些实施例中，氨基化合物与非还原端端基带有醛基的肝素分子的质量比为1：（0.5~100）。在其中一个实施例中，氨基化合物与非还原端端基带有醛基的肝素分子的质量比为2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:10或这些取值中任意两者所组成的范围。进一步地，氨基化合物与非还原端端基带有醛基的肝素分子的质量比优选为1:（1~5）。

在一些实施例中，直接向步骤S110所得到的含有非还原端端基带有醛基的肝素分子的水溶液中，加入氨基化合物，使氨基化合物的质量百分比为0.05%~1%。

在一些实施例中，胺醛缩合反应的温度为30℃~60℃，时间为0.5h~3h。

通过上述反应，利用醛基与氨基的胺醛缩合反应，使肝素分子非还原端端基带上反应活性基团。肝素分子所含有的羧基与氨基反应需要在特定的反应条件下进行，而在上述条件下，氨基与羧基只是不稳定的离子键结合，容易断开。因此，采用上述方式，使肝素分子的非还原端端基与氨基发生单位点反应。

在一些实施例中，步骤S120包括：向步骤S110所得到的含有非还原端端基带有醛基的肝素分子的水溶液中，加入氨基化合物和还原剂，氨基化合物和还原剂的质量体积百分比分别为0.05%~1%和0.01%~0.1%，在30℃~60℃下进行胺醛缩合反应0.5h~3h，其中，氨基化合物与非还原端端基带有醛基的肝素分子的质量比为1：（0.5~100），氨基化合物与还原剂的质量比为（1~50）：1。进一步地，氨基化合物与非还原端端基带有醛基的肝素分子的质量比为1：（1~5），氨基化合物与还原剂的质量比为（1~5）：1。

步骤S130：将改性后的肝素与反应单体进行混合，反应单体选自含有交联基团的丙烯酸酯类单体及含有交联基团的烯烃类单体中的任一种或几种，使改性后的肝素所含有的反应活性基团与反应单体所含有的不饱和双键进行聚合，制备含有交联基团的聚合物。

具体地，交联基团指能够在一定条件下，如加热、光照等，发生交联，在聚合物链上形成网状结构的基团。在一些实施中，交联基团包括羟基、碳碳双键、碳碳三键及硅氧基中的任一种或几种的组合。

进一步地，反应单体选自4-羟基丁基丙烯酸酯、2-羟基乙基丙烯酸酯、3-(三甲氧基甲硅基)丙烯酸丙酯、[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷及丙烯酸丙炔酯中的任一种或几种的组合。

在一些实施例中，改性后的肝素与反应单体的质量比为1：（0.2~3）。在一个具体的示例中，改性后的肝素与反应单体的质量比为1:0.2、1:0.3、1：0.5、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.5、1:2.8、1:3或这些取值中任意两者所组成的范围。

在一些实施例中，聚合反应的温度为60℃~90℃，聚合反应的时间为12h~48h。

在一些实施例中，使改性后的肝素所含有的反应活性基团与反应单体所含有的不饱和双键进行聚合的步骤中，还加入了双键化的磷酰胆碱，改性后的肝素、双键化的磷酰胆碱及反应单体的质量比为（0.2~1）：1：（0.2~0.6）。在一个具体的示例中，改性后的肝素、双键化的磷酰胆碱及反应单体的质量比为0.2:1:0.2、0.3:1:0.5、0.5:1:0.2、0.5:1:0.4和0.5:1:0.6、0.8:1:0.4等。

在其中一个实施例中，双键化的磷酰胆碱为2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）。

在一些实施例中，还加入了引发剂，参与反应的原料的总质量与引发剂的质量的比为（10~40）：1。其中，参与反应的原料包括改性后的肝素、反应单体和双键化的磷酰胆碱。在一个具体的示例中，参与反应的原料的总质量与引发剂质量的比为10:1、12:1、14:1、22:1.5、15:1、16:1、18:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1或这些取值中任意两者所组成的范围。

在其中一个实施例中，引发剂为偶氮二异丁腈。可以理解，引发剂不限于为偶氮二异丁腈，还可以为本领域常用的其他能够引发自由基聚合的引发剂。

在一些实施例中，将改性后的肝素与带不饱和双键的反应单体进行混合的步骤在有机溶剂中进行。在一个具体的示例中，有机溶剂为异戊醇。

在一些实施例中，步骤S130包括：将改性后的肝素、双键化的磷酰胆碱和反应单体，按质量比为（0.2~1）：1：（0.2~0.6）溶于有机溶剂中，加入引发剂，在60℃~90℃下引发聚合12h~48h。在有机溶剂中，参与反应的原料的总质量体积百分比20%~40%，引发剂的质量体积百分比为1%~5%，参与反应的原料的总质量与引发剂的质量的比为（10~40）：1。

步骤S140：在基材表面涂布含有聚合物的溶液，再使交联基团交联固化，在基材表面形成抗凝涂层。

在一些实施例中，在基材表面涂布含有聚合物的溶液的步骤包括：将基材浸入含有聚合物的溶液中静置1min~5min，然后取出。在其中一个实施例中，取出速度为0.5cm/s-2cm/s。取出速度会在一定程度上影响涂覆量，取出速度过快，涂层溶液的挂载量较少。

在其中一个实施例中，含有聚合物的溶液所用的溶剂为极性溶剂。例如，含有聚合物的溶液所用的溶剂为乙醇、甲醇等。

在其中一个实施例中，在含有聚合物的溶液中，聚合物的浓度为2%~15%。通过调整含有聚合物的溶液的浓度，控制涂层的厚度。

在其中一个实施例中，在基材表面涂布含有聚合物的溶液的步骤之前，还包括对基材进行纯化水超声清洗并干燥。

在一些实施例中，交联固化的方式包括：硅氧烷间加热缩水共价交联、双键的紫外光敏活化自由基交联及羟基与环氧基间的交联中的一种。

进一步地，使交联基团交联的步骤包括：将涂布有聚合物的溶液的基材在50℃~90℃下加热交联12h~48h；或者，

向涂布聚合物的溶液的基材表面进行1,4-丁二醇缩水甘油醚喷雾，然后在25℃~50℃下交联固化12h~24h；或者，

将涂布有聚合物的溶液的基材在波长254nm的UV光照灯下照射交联固化1h~2h。

在一些实施例中，基材可以为常用的医用基材，例如PVC管材、PE片材、TPU管材等。

通过上述加热、紫外光照或化学共价结合等方式进行进一步的交联固定，形成致密稳定的交联网状涂层物附着在基材表面，从而使涂层牢固附着在基材表面。

上述抗凝涂层的制备方法至少具有以下优点：

（1）上述抗凝涂层的制备方法利用非还原端端基带有醛基的肝素分子中的醛基与带有反应活性基团的氨基化合物中的氨基的单位点反应，形成了具备反应活性基团的肝素端基单活性位点，再与含有不饱和双键和交联基团的反应单体聚合，使肝素携带的反应活性基团和反应单体中的不饱和双键共价反应，形成含有交联基团的聚合物，然后将含有聚合物的溶液涂布在基材表面，实现在基材表面的均匀物理吸附，最后使聚合物的交联基团交联固化，最终实现肝素分子与基材的单端点连接。区别于传统针对肝素钠羧基、磺酸基等分子链多位点的修饰改性，上述制备方法利用醛基与氨基的单位点反应，对肝素的端点进行单位点特异性改性，并实现与基材的单端点连接，充分保证了改性后接枝肝素的抗凝血效性，相比于其他改性肝素类涂层，其全血凝集时间等抗凝性测试有明显强化。

（2）上述制备方法对肝素非还原端端基引入反应活性基团，并设计该改性肝素与其他反应单体进行共聚，并利用反应单体的交联基团在基材表面进一步交联，可稳定地将肝素分子固定在各类待涂层基材表面，解决了传统端点附着肝素涂层对基材的高度选择性难题，使得该方法对基材具有普适性。

（3）上述抗凝涂层的制备方法通过调节改性后的肝素及其他单体共聚比例，可控制共聚合涂层在基材表面的交联度，进而实现涂层时效性的精准化调控。

（4）上述抗凝涂层的制备方法通过端点改性后的肝素与双键化的磷酰胆碱类单体进行共同接枝，制备了一种具备超高效端点固定肝素抗凝血和抑制蛋白细胞吸附惰性表面的多功能复合涂层。

本发明还提供一实施方式的抗凝涂层，包括具有网状结构的聚合物分子，聚合物分子由包括非还原端端基带有反应活性基团的肝素分子、含有不饱和双键和交联基团的反应单体聚合再交联固化得到。

在一些实施例中，上述抗凝涂层通过上述实施方式的抗凝涂层的制备方法制备得到。

本发明还提供一实施方式的抗凝涂层在制备血液接触类医疗器械中的应用。

本发明还提供一实施方式的血液接触类医疗器械，包括上述的抗凝涂层。

在其中一个实施例中，血液接触类医疗器械可以为管材、片材或薄膜等。

为了使本发明的目的以及优点更加清楚，以下结合具体实施例对本发明的抗凝涂层的制备方法及其效果做进一步详细的说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不得用以限定本发明。以下实施例如未特殊说明，则不包括除不可避免的杂质外的其他组分。实施例中采用药物和仪器如非特别说明，均为本领域常规选择。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规条件，例如文献、书本中所述的条件或者生产厂家推荐的方法实现。

实施例1

本实施例提供一种抗凝涂层，具体通过如下步骤获得：

（1）配制1L的0.1%（w/v）的肝素钠水溶液，并用冰水浴冷却至4℃，迅速称量加入10mg的亚硝酸钠粉末至溶液体系中，调节溶液pH值至2.5。反应1h后，调节pH值至7，淬灭反应。对反应液通过透析纯化后，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子溶液。接着，向该非还原端端基带有醛基的肝素分子溶液体系中，加入2g丙烯基胺、0.2g氰基硼氢化钠，在60℃下进行胺醛缩合反应0.5h，使肝素分子端点带上双键活性基。然后进行透析、冻干，制备得到0.935g的改性后的肝素粉末。

（2）将上述改性后的肝素、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）和三乙氧基乙烯基硅烷单体分别称量0.3g、1g和0.5g溶于5g的异戊醇中，并投入0.1g的偶氮二异丁腈，在60℃下引发单体聚合反应24h，制备聚合物。

（3）向上述得到的含有聚合物的粘稠溶液中加入1L乙醇稀释并搅拌均匀后，配置成涂层溶液。将医用TPU管材进行纯化水超声清洗并风干后，浸没于涂层溶液中静置2min，然后缓慢取出。再将吸附有涂层溶液的TPU管材放入50℃烘箱中交联固定48h，得到抗凝涂层。

实施例2

本实施例提供一种抗凝涂层，其通过如下步骤获得：

（1）配制1L的1%（w/v）的肝素钠水溶液，并用冰水浴冷却至10℃，迅速称量加入0.2g的亚硝酸钠粉末至溶液体系中，调节溶液pH值至3.2。反应1h后，调节pH值至7，淬灭反应。对反应液通过透析纯化后，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子溶液。接着，向该非还原端端基带有醛基的肝素分子溶液体系中，加入5g的甲基丙烯酰胺和0.5g氰基硼氢化钠，在52℃下进行胺醛缩合反应1h，使肝素分子端点带上丙烯酸酯活性基。然后进行透析、冻干，制备得到9.017g的改性后的肝素絮状粉末。

（2）将上述端点改性后的肝素、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）和三乙氧基乙烯基硅烷单体按质量比0.5:1:0.2分别称量混匀3g溶于10g的异戊醇中，并投入0.3g的偶氮二异丁腈，在60℃下引发单体聚合48h，制备聚合物。

（3）向聚合反应得到的含有聚合物的粘稠溶液中加入1L乙醇稀释并搅拌均匀后，配置成浸涂涂层溶液。将医用PVC管材进行纯化水超声清洗并风干后，浸没于上述涂层溶液中静置3min，然后缓慢取出。平铺于恒温培养箱中，向其表面进行1,4-丁二醇缩水甘油醚喷雾，并在25℃下干燥12h固化，然后将吸附有涂层溶液的PVC管材放入50℃烘箱中交联干燥固定48h，得到本实施例的抗凝涂层。

实施例3~实施例4

实施例3~实施例4分别提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例2相似，区别在于，步骤（2）中改性后的肝素、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱和三乙氧基乙烯基硅烷单体的质量比不同，实施例3和实施例4中，上述质量比分别为0.5:1:0.4和0.5:1:0.6。

实施例5

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体通过如下步骤获得：

（1）配置100mL的2%（w/v）的肝素钠水溶液，并用冰水浴冷却至0℃，迅速称量加入2mg的亚硝酸钠粉末至溶液体系中，调节溶液pH值至4。反应2.5h后，调节pH值至7，淬灭反应。对反应液通过透析纯化后，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子溶液。接着，向该非还原端端基带有醛基的肝素分子溶液体系中，加入0.1g的环丙胺、0.05g氰基硼氢化钠，在40℃下进行胺醛缩合反应0.5h，使肝素分子端点带上环烷基不饱和活性基。然后进行透析、冻干，制备得到1.736g的端基改性后的肝素絮状粉末。

（2）将上述端点改性后的肝素、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）和三乙氧基乙烯基硅烷单体分别称量0.80g、1g和0.4g溶于5g的异戊醇中，并投入0.15g的偶氮二异丁腈，在60℃下引发单体聚合24h，制备聚合物。

（3）向聚合反应得到的含有聚合物的粘稠溶液中加入1L乙醇稀释并搅拌均匀后，配置成浸涂涂层溶液。将医用PE片材进行纯化水超声清洗并风干后，浸没于涂层溶液中静置5min，然后缓慢取出。再将吸附有涂层溶液的片材放入60℃烘箱中交联干燥固定12h，得到本实施例的抗凝涂层。

实施例6

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例5相似，区别在于，步骤（2）中未加入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱。

实施例7

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例5相似，区别在于，步骤（2）中所用的磷酰胆碱不同，本实施例所用的磷酰胆碱为L-α-磷脂酰胆碱。

实施例8

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例5相似，区别在于，步骤（2）和步骤（3）不同，本实施例的步骤（2）和步骤（3）分别如下：

（2）将上述端点改性后的肝素、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）和4-羟基丁基丙烯酸酯单体分别称量0.8g、1g和0.4g溶于5g的异戊醇中，并投入0.15g的偶氮二异丁腈，在60℃下引发单体聚合24h，制备聚合物。

（3）向聚合反应得到的含有聚合物的粘稠溶液中加入1L乙醇稀释并搅拌均匀后，配置成浸涂涂层溶液。将医用PE片材进行纯化水超声清洗并风干后，浸没于涂层溶液中静置5min，然后缓慢取出。平铺于恒温培养箱中，向其表面进行1,4-丁二醇缩水甘油醚喷雾，并在25℃下干燥18h固化，得到本实施例的抗凝涂层。

实施例9

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例5相似，区别在于，步骤（2）和步骤（3）不同，本实施例的步骤（2）和步骤（3）分别如下：

（2）将上述端点改性后的肝素、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）和丙烯酸丙炔酯单体分别称量0.8g、1g和0.4g溶于5g的异戊醇中，并投入0.15g的偶氮二异丁腈，在60℃下引发单体聚合24h，制备聚合物。

（3）向聚合反应得到的含有聚合物的粘稠溶液中加入1L乙醇稀释并搅拌均匀后，配置成浸涂涂层溶液。将医用PE片材进行纯化水超声清洗并风干后，浸没于涂层溶液中静置5min，然后缓慢取出。再将吸附有涂层溶液的片材放入60℃烘箱中交联干燥固定12h，得到本实施例的抗凝涂层。

实施例10

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例5相似，区别在于，步骤（1）中所用的氨基化合物不同，本实施例的步骤（1）中用0.25g的异氰酸乙胺替换实施例5中的0.1g的环丙胺。

实施例11

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例5相似，区别在于，步骤（1）中所用的氨基化合物不同，本实施例的步骤（1）中用0.2g的对甲基丙烯基苯乙胺替换实施例5中的0.1g的环丙胺。

实施例12

本实施例提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例9相似，区别在于，丙烯酸丙炔酯单体的用量为0.08g。

对比例1

对比例1提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例1的抗凝涂层的制备过程相似，区别在于，步骤（1）改性后的肝素的制备过程不同，步骤（2）和步骤（3）与实施例1相同。对比例1的步骤（1）改性后的肝素的制备过程如下：将1g肝素钠与0.9g N-（3-氨基丙基）甲基丙烯酰胺盐酸盐在0.9g NHS和1.2g EDC的作用下，在0℃下搅拌反应6小时，接着透析、冷冻干燥，得到改性后的肝素。

对比例2

对比例2提供一种抗凝涂层，其利用Carmeda端点附着涂层的方法（1983年O.Larm文献报道方法具体实现），对PE片材进行酸化并接枝聚乙烯亚胺后，形成多氨基表面与端点醛基化的肝素进行胺醛缩合共价连接端点附着肝素涂层。其中，端点醛基化的肝素的制备过程与实施例5相同。

对比例3

对比例3提供一种抗凝涂层，其具体的制备步骤与实施例5相似，区别在于，步骤（2）和步骤（3）不同，对比例3的步骤（2）和步骤（3）具体如下：

（2）将上述端点改性后的肝素、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）和十二烷基甲基丙烯酸酯单体分别称量0.8g、1g和0.4g溶于5g的异戊醇中，并投入0.15g的偶氮二异丁腈，在60℃下引发单体聚合24h，制备聚合物。

（3）向聚合反应得到的含有聚合物的粘稠溶液中加入1L乙醇稀释并搅拌均匀后，配置成浸涂涂层溶液。将医用PVC管材进行纯化水超声清洗并风干后，浸没于涂层溶液中静置5min，然后缓慢取出。再将吸附有涂层溶液的片材放入60℃烘箱中交联干燥固定12h，得到对比例3的抗凝涂层。

以下为具体测试部分：

（1）肝素活性测试

对实施例1步骤（1）所制备的端点改性后的肝素钠和对比例1步骤（1）所制备的分子链多位点双键修饰肝素钠，进行效价对比测试评价。具体测试方法参照中国药典2020版四部1208肝素生物测定法效价活性测定部分。

效价结果实施例1和对比例1分别为165IU和132IU。而未修饰的普通肝素钠活性效价为188IU。由此可以看出：实施例1中端点单位点修饰对肝素的活性影响较小，该种方式下肝素的活性能够良好保持。

测试实施例1和对比例1所制备的两种抗凝涂层的全血凝集时间，分别为78min和23min，未涂层TPU管材全血凝集时间为8min。其中，全血凝集时间的测试方法为：参照中国药典2020版四部1208肝素生物测定法全血凝集时间测定部分。

由此可以看出，通过单位点修饰、单端固定附着的肝素涂层，其抗凝血性能明显优于多位点修饰交联固定的肝素涂层。两种涂层相比较于未涂层TPU管材，凝血时间均有明显延长。

（2）抗凝涂层的肝素密度测试

对实施例2~4三种不同交联单体比例的聚合物制作的PVC管材及对比例3所制备的PVC管材表面的肝素密度进行测试。同时，用PBS缓冲液（pH为7.4）模拟血液循环转机3天、7天和14天后，测试该抗凝涂层PVC管材的肝素接枝密度。结果如下表1和图2所示：

表1

由表1和图2中可以看出，实施例2~4所制备的抗凝涂层均具有较高的接枝肝素密度，随着含有交联基团的反应单体的比例提高，所制备的抗凝涂层在基材上稳定保留时效随之延长。因此，在实际过程中，可以通过设计调控反应单体的比例，实现根据不同实际产品需要，开发不同接枝时效的抗凝涂层。而当不含交联基团时（对比例3），涂层肝素接枝密度基本不成功。

（3）全血凝集时间和抗血小板粘附

将实施例5~12所制备的抗凝涂层与对比例1~对比例2所制备的抗凝涂层分别取样进行全血凝集时间和抗血小板粘附测试。结果如图3所示：

在图3中，PE-Blank表示未涂覆的PE片材。从图3中可以看出，与对比例2 Carmeda端点附着的肝素涂层比较，实施例5、实施例8、实施例9、实施例10及实施例11所制备的抗凝涂层，除了明显延长全血凝集时间外，还高效地抑制了血小板的粘附。与对比例1所制备的非端基修饰肝素、磷酰胆碱复合涂层比较，实施例5所制备的抗凝涂层具备优秀的抑制血小板粘附特性同时，还对全血的凝集有非常明显的抑制作用；实施例6中未加入磷酰胆碱，实施例7中虽加入磷酰胆碱，但该磷酰胆碱未有与其他单体共聚共价嵌入的双键，导致这两种工艺下的涂层在抑制血小板粘附方面，均较实施例5有差距。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (11)

1.一种抗凝涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

获得非还原端端基带有醛基的肝素分子；

将所述非还原端端基带有醛基的肝素分子与氨基化合物在还原条件下进行胺醛缩合反应，制备改性后的肝素，所述氨基化合物还含有反应活性基团；

将所述改性后的肝素与反应单体混合，所述反应单体选自含有交联基团的丙烯酸酯类单体及含有交联基团的烯烃类单体中的任一种或几种，使所述改性后的肝素所含有的反应活性基团与所述反应单体所含有的不饱和双键进行聚合，制备含有所述交联基团的聚合物；及

在基材表面涂布含有所述聚合物的溶液，再使所述交联基团交联固化，在所述基材表面形成抗凝涂层；

其中，所述反应活性基团包括碳碳双键；

所述交联基团包括羟基及硅氧基中的任一种或几种的组合；

所述氨基化合物选自丙烯基胺、甲基丙烯酰胺、对丙烯基苯胺及对甲基丙烯基苯乙胺中的任一种或几种的组合；

所述反应单体选自4-羟基丁基丙烯酸酯、2-羟基乙基丙烯酸酯、3-(三甲氧基甲硅基)丙烯酸丙酯、[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷及三乙氧基乙烯基硅烷中的任一种或几种的组合。

2.根据权利要求1所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，所述氨基化合物与所述非还原端端基带有醛基的肝素分子的质量比为1：（0.5~100）。

3.根据权利要求1或2所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，将所述非还原端端基带有醛基的肝素分子与氨基化合物进行胺醛缩合反应的步骤满足以下条件中的至少一个：

（1）所述胺醛缩合反应的过程中，还加入了还原剂，所述还原剂与所述氨基化合物的质量比为1：（1~50）；和

（2）所述胺醛缩合反应的温度为30℃~60℃，时间为0.5h~3h。

4.根据权利要求1所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，所述改性后的肝素与所述反应单体的质量比为1：（0.2~3）。

5.根据权利要求1或4所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，使所述改性后的肝素所含有的反应活性基团与所述反应单体所含有的不饱和双键进行聚合的步骤满足以下条件中的至少一个：

（1）聚合反应的温度为60℃~90℃，聚合反应的时间为12h~48h；

（2）还加入了双键化的磷酰胆碱，所述改性后的肝素、所述双键化的磷酰胆碱与所述反应单体的质量比为（0.2~1）：1：（0.2~0.6）；和

（3）还加入了引发剂，参与反应的原料的总质量与所述引发剂的质量的比为（10~40）：1。

6.根据权利要求1或4所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，所述交联基团包括硅氧基，使所述交联基团交联固化的步骤包括：将涂布有所述聚合物的溶液的所述基材在50℃~90℃下加热交联12h~48h；或者，

所述交联基团包括羟基，向涂布有所述聚合物的溶液的基材表面进行1,4-丁二醇缩水甘油醚喷雾，然后在25℃~50℃下交联固化12h~24h。

7.根据权利要求1所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，在基材表面涂布含有所述聚合物的溶液的步骤包括：将所述基材浸泡在含有所述聚合物的溶液中1min~5min，然后取出，含有所述聚合物的溶液的浓度为2%~15%。

8.根据权利要求1~2、4及7任一项所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子的步骤包括：在温度为0℃~20℃、pH为2.5~4的条件下，将肝素钠与氧化剂混合反应，获得所述非还原端端基带有醛基的肝素分子。

9.根据权利要求8所述的抗凝涂层的制备方法，其特征在于，获得非还原端端基带有醛基的肝素分子的步骤满足以下条件中的至少一个：

（1）所述肝素钠与所述氧化剂的质量比为100：（0.1~5）；

（2）所述氧化剂选自亚硝酸钠、亚硝酸、高碘酸及高碘酸钠中的任一种或几种；和

（3）反应的时间为1h~3h。

10.一种抗凝涂层，其特征在于，所述抗凝涂层由权利要求1~9任一项所述的抗凝涂层的制备方法制备得到。

11.如权利要求10所述的抗凝涂层在制备血液接触类医疗器械中的应用。