赖氨酸-肌氨酸共聚物修饰聚砜膜

分享一篇近期发表在ACS Appl. Mater. Interfaces上的文章，题目为Lysine-Sarcosine PiPo Functionalized Surface with Excellent Hemocompatibility。文章的通讯作者是浙江大学的方立峰与凌君教授。

高分子材料广泛应用于医学领域，然而大多数未经处理的高分子材料表面过于疏水，血液相容性差，会吸附血浆蛋白并导致血小板的聚集，引发血栓风险。开发一种抗凝的高分子材料表面修饰策略能够极大地降低血液在体外凝结成栓的风险，并且不影响体内正常的凝血功能。通常来说，电中性或带负电荷的表面血液相容性比正电荷表面更好。聚肌氨酸是一种高水溶性的中性聚合物，具有低蛋白吸附性及低细胞粘附性；单宁酸（TA）是一种含有大量邻苯三酚结构的植物多酚，可以通过疏水作用在各种底面上形成薄膜结构，且与聚赖氨酸之间存在较强的相互作用，可以用于在不同表面上固定聚赖氨酸涂层。如图1，本研究合成了一种赖氨酸-肌氨酸共聚物（PLS），并将其通过单宁酸固定在聚砜表面上，得到了电荷近中性的亲水表面，具有低蛋白吸附性和更好的血液相容性。

图1. PLS合成示意图

作者使用核磁共振氢谱测定了PLS的化学组成（图2），分子量8.4 kg/mol的PLS中含有8个赖氨酸残基及91个肌氨酸残基。水相体积排阻色谱也证明PLS分散度较窄。

图2. PLS的核磁氢谱及SEC

PLS与TA在弱碱性环境下混合后，TA酚羟基与PLS的酰胺或氨基之间形成氢键，氨基与苯环之间产生阳离子-π键相互作用，并且可能发生了迈克尔加成、芳基偶联等化学反应，从而产生沉淀（图3）。

图3. PLS与TA混合产生沉淀

作者利用TA与PLS的反应在合适的pH下将PLS沉积在聚砜膜上，并观察了膜的表面形态，证明其有良好的亲水性，在此不再赘述。膜修饰的具体操作如图4，首先将聚砜膜浸入TA溶液中15 min，去离子水彻底清洗后再浸入PLS溶液中15 min，即形成一个双层修饰，循环该过程可得到更厚的修饰层，最终使用高碘酸氧化TA产生羧基，使膜带部分负电荷。