專利名稱：：一種甜菜堿酯衍生物、有機(jī)硅材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅材料。
背景技術(shù)：
：在生物醫(yī)學(xué)工程中，硅橡膠一直是生物醫(yī)用高分子材料中特別重要的一類，它不僅具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能，而且更具有優(yōu)異的生理惰性，無毒、無味、無腐蝕、優(yōu)異的光學(xué)透明度、優(yōu)異的透氣性、一定的機(jī)械強(qiáng)度、合適的彈性模量，且能經(jīng)受苛刻的消毒條件。根據(jù)需要它可被加工成管材、片材、薄膜及異形構(gòu)件，可用于醫(yī)療器械、人工臟器等，特別是一種優(yōu)異的隱形眼鏡材料。但是作為生物醫(yī)用高分子材料的硅橡膠也存在一些問題，由于他極強(qiáng)的疏水性會(huì)導(dǎo)致與生理液體(血液、體液、淚液等)接觸后的蛋白質(zhì)非特異性吸附，從而由此導(dǎo)致凝血過程的激發(fā)、細(xì)菌吸附、生物膜形成或其他免疫反應(yīng)等問題，以及由此引起的血栓、感染等癥狀。另一方面，在硅橡膠中未完全交聯(lián)的有機(jī)硅小分子有向表面遷移的趨勢，使表面修飾的硅橡膠性能不是很穩(wěn)定。因此，需要對作為生物醫(yī)用材料的硅橡膠進(jìn)行生物相容性改性。對硅橡膠的生物相容性處理一般通過互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)硅水凝膠方法和表面修飾的方法。有機(jī)硅水凝膠的表面潤濕性還是較差，因此生物相容性不好。常用親水性組分包括乙烯基吡咯烷，N，N-二甲基丙烯酰胺，乙烯醇等。對于互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的方法，由于硅組分未與其他形成鏡體的組分共價(jià)結(jié)合，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)致表面能低的硅組分向外遷移，使得鏡體的潤濕性能下降。為避免上述狀況，常通過嵌段共聚物引入親水性組分的方法來增加表面的親水性，但往往需要溶劑或相容劑。由此會(huì)引起材料的透光率與機(jī)械強(qiáng)度的降低，和引入復(fù)雜的后處理。特別是透光率的降低限制了該類材料在中高檔隱形眼鏡中的使用。由于互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)仍然不能達(dá)到滿意的親水能力，通常還需要通過表面處理，表面處理常用等離子體處理、表面接枝、表面轉(zhuǎn)移等方法。用N2、NH3、02、S02等氣體的等離子體處理，可以改變表面的化學(xué)組成，引入相應(yīng)新的官能基團(tuán)_NH2、-OH、-COOH、-S03H等，從而提高表面的親水性。表面接枝主要包括通過親水單體在材料上的表面誘發(fā)聚合，親水聚合物的表面共價(jià)交聯(lián)等方法形成親水層。但是一方面等離子體處理等技術(shù)需要更多的機(jī)械、時(shí)間和復(fù)雜的工藝來處理硅橡膠等材，另一方面表面處理過的材料容易在使用過程中，通過接觸導(dǎo)致親水物質(zhì)的損失而使表面潤濕性能下降。在近幾年發(fā)展趨勢中，材料表面的抗蛋白質(zhì)非特異吸附能力在生物醫(yī)用材料方面獲得了廣泛的重視，主要有聚乙二醇、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(MPC)，2-甲基丙烯酰氧乙基甜菜堿(CBMA)等兩性離子分子，這些材料都有優(yōu)異的抗蛋白質(zhì)非特異吸附能力。通過最近的一些研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌在表面的吸附生長是與表面蛋白質(zhì)吸附能力緊緊相關(guān)的。所以上述抗蛋白質(zhì)非特異性吸附的材料也具備優(yōu)異的抗細(xì)菌吸附能力，能夠降低因材料表面細(xì)菌吸附而引起的感染。聚乙二醇是最為常用的一種，且具備良好的低極性溶劑中的溶解能力。但是接觸角較大，而且在金屬離子存在的條件下能夠被較快的氧化，由此會(huì)引起抗蛋白質(zhì)吸附組分的丟失，以及形成吸附蛋白質(zhì)的化學(xué)官能團(tuán)。從而在復(fù)雜的生理?xiàng)l件下，短時(shí)6間內(nèi)失去抗蛋白質(zhì)非特異吸附能力；2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿是一種以細(xì)胞表面磷酸膽堿基團(tuán)為基礎(chǔ)的仿生材料，有很好的抗蛋白質(zhì)非特異吸附能力、穩(wěn)定性和生物相容性。但是該組分只能夠溶于極性溶劑(如醇類等)，且溶解度也較低，這對與較高分子量的有機(jī)硅組分的共混產(chǎn)生困難，易于產(chǎn)生相分離等問題，不能形成高比率的互穿材料，而且透明度和機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)急劇下降。另一方面，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿的合成條件非?？量?，合成收率較低也阻礙了該類材料的廣泛使用；2-甲基丙烯酰氧乙基甜菜堿(CBMA)等兩性離子分子是第三類可用于抗蛋白質(zhì)非特異性吸附的材料，同樣具備面臨與非極性的有機(jī)硅組分的互溶性問題，因此也不能大比率地被用于有機(jī)硅材料。隱形眼鏡可分為硬性隱形眼鏡和軟性隱形眼鏡。硬性接觸眼鏡包括不透氧硬性隱形眼鏡和透氧硬性隱形眼鏡。不透氧硬性隱形眼鏡由透明交聯(lián)的高分子材料制備，材料吸收很少量的水分，拉伸模量較高，最具代表的是聚甲基丙烯酸甲酯硬性隱形眼鏡。然而聚甲基丙烯酸甲酯的透氧率低，長期佩戴眼睛紅腫，且鏡片較硬，初戴不舒服。透氧硬性隱形眼鏡主要為含硅氧烷系列的隱形眼鏡，由于這些分子的結(jié)構(gòu)疏松，分子間隙大，所以具有很好的透氧性能，但由于表面潤濕性差，蛋白質(zhì)沉積嚴(yán)重，使得配戴者的眼鏡不舒服。軟性隱形眼鏡包括低透氧軟性隱形眼鏡和高透氧軟性隱形眼鏡。最初的低透氧軟性隱形眼鏡的材料是甲基丙烯酸羥乙酯單體聚合形成的水凝膠，含水量為38%，這種材料比較柔軟，具有一定的透氧能力和彈性.但是其透氧能力不很理想，且抗蛋白質(zhì)沉積性能較差。隨后人們研究向其中添加乙烯基吡咯烷，乙烯醇等物質(zhì)改善其性能。高透氧軟性隱形眼鏡主要是有機(jī)硅類高透氧水凝膠，這種水凝膠含有兩種關(guān)鍵組分，一種是用于透氧的硅氧烷組分，另一種是乙烯基吡咯烷等親水性好的單體，所合成的材料是透明的，彈性模量低，軟而易于處理，具有一定含水量，配戴較舒適，但是由于表面潤濕性不夠好，蛋白質(zhì)沉積量高，容易造成眼部疾病。現(xiàn)有病人體內(nèi)插管存在著易表面凝血堵塞、易吸附細(xì)菌感染等問題。因此往往需要較大的孔徑的插管，給病人帶來了感染的危險(xiǎn)和痛苦。另一方面，目前大口徑人造血管的研究已取得突破性成果，在臨床上獲得了廣泛應(yīng)用，但在小口徑人造血管(直徑小于6mm)研究方面，由于血管堵塞和組織相容性等核心問題沒有得到很好地解決，離實(shí)際應(yīng)用還有較大的距離。理想的小口徑人造血管具有良好的物理穩(wěn)定性、力學(xué)性能、生物相容性、抗凝血性及抗感染性，其中力學(xué)性能和組織血液相容性是保證血管長期穩(wěn)定性及通暢性的主要因素，也是突破人造血管技術(shù)的關(guān)鍵。直徑6mm以上的人造血管一般采用PTFE(聚四氟乙烯)塑料材料。但是通過釋放由蛋白質(zhì)非特異性吸附引起的小型凝血塊方式的PTFE在小徑血管應(yīng)用中仍然面臨諸多問題。一旦直徑小于3mm的人造血管出現(xiàn)，就可以應(yīng)用于心臟的冠狀動(dòng)脈瘤等疾病的治療之中。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的甜菜堿酯衍生物、有機(jī)硅材料及其制備方法和用途。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是該甜菜堿酯衍生物是含乙烯基基團(tuán)的甜菜堿酯衍生物，具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>通式(I)、/ab通式(II)其中v是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為112中的任意整數(shù)，Rl、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9-芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述所述結(jié)構(gòu)通式(1)、結(jié)構(gòu)通式(II)中的V是丙烯酸酰基、或是甲基丙烯酸?；?、或是含苯乙烯的基團(tuán)。本發(fā)明甜菜堿酯衍生物的制備方法主要包括如下步驟(1)利用丙烯酸酯或鹵代酯與二仲胺加成，通過減壓蒸餾得到含仲胺的單取代叔(2)將含仲胺的單取代叔胺的氨基酸酯與含乙烯基的?；噭┻M(jìn)行反應(yīng)，獲得所述甜菜堿酯衍生物，該甜菜堿酯衍生物具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II):V~X.CH2")"N——Rcd通式a)R5CM2卜N"""("COOR3ab通式(II)其中8V是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為112中的任意整數(shù)，Rl、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9-芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子。本發(fā)明含甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料為甜菜堿酯衍生物與含乙烯基的有機(jī)硅單體的共聚物，所述甜菜堿酯衍生物為具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II)的甜菜堿酯衍生物中的任一種或任幾種其中V是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為112中的任意整數(shù)，Rl、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9-芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述含乙烯基的有機(jī)硅單體為具有如下結(jié)構(gòu)式(III)、(IV)或(V)的含乙烯基的有機(jī)硅單體中的任一種或任幾種通式(I)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，X為0、S、N中的任一種，a為3_10中的任意整數(shù)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中，ni為5-50中的任意整數(shù)。本發(fā)明含乙烯基的有機(jī)硅單體制備有機(jī)硅材料的方法主要包括如下步驟(1)將甜菜堿酯衍生物、含乙烯基的有機(jī)硅單體和親水組分進(jìn)行熱共聚反應(yīng)或光共聚反應(yīng)，所述甜菜堿酯衍生物為具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II)的甜菜堿酯衍生物中的任一種或任幾種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中V是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為112中的任意整數(shù)，Rl、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9-芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子；所述含乙烯基的有機(jī)硅單體為分別具有如下結(jié)構(gòu)式(III)、(IV)、(V)的含乙烯基的有機(jī)硅單體中的任一種或任幾種CH3<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中，ni為5-50中的任意整數(shù)；所述親水組分為N-乙烯基吡咯烷和/或N，N-二甲基丙烯酰胺單體，該親水組分的質(zhì)量為所述甜菜堿酯衍生物與含乙烯基的有機(jī)硅單體的質(zhì)量之和的01.5倍；(2)將步驟(1)得到的共聚物先浸入醇溶液中12小時(shí)到7天，后取出再浸入磷酸緩沖液中12小時(shí)到7天；(3)然后將所述共聚物取出于15-8(TC的溫度條件下，水解2小時(shí)到7天。本發(fā)明含甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料作為醫(yī)用生物材料的應(yīng)用是所述有機(jī)硅材料用于作為隱形眼鏡制備材料，或用于作為病人體內(nèi)插管的制備材料，或用于作為人造血管的制備材料。本發(fā)明含甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料作為涂層的應(yīng)用是所述有機(jī)硅材料用于作為船體水下的抗生物吸附涂層，或用于作為冷卻水系統(tǒng)的防污涂層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明通過先將CBMA類似物中的羧基保護(hù)，避開了兩性離子與有機(jī)硅材料不能互溶的缺點(diǎn)，使其能夠與有機(jī)硅組分任意比率均勻互溶，避免了相分離問題，能夠聚合形成內(nèi)部成分發(fā)布均勻的有機(jī)硅材料。獲得具備優(yōu)異光學(xué)透明度，且又能保持原有有機(jī)硅材11料的良好的機(jī)械性質(zhì)和透氧能力。并通過表面或本體水解/部分水解的方式，獲得抗蛋白質(zhì)非特異性吸附能力，成為具備降低由細(xì)菌吸附帶入的感染和細(xì)菌膜吸附生長的有機(jī)硅或有機(jī)硅水凝膠材料。獲得的有機(jī)硅或有機(jī)硅水凝膠材料包含一種或多種以下特征相對組織培養(yǎng)聚苯乙烯(TCPS)蛋白質(zhì)吸附量小于20%，小于35度的接觸角，至少92%的透光率。另一方面，在該有機(jī)硅材料中未水解的甜菜堿酯衍生物能夠在使用過程中緩慢水解，補(bǔ)充在使用過程中失去的表層甜菜堿基團(tuán)，由此獲得更長久的親水性和抗蛋白質(zhì)非特異吸附能力。2)本發(fā)明獲得的有機(jī)硅材料具有優(yōu)異的親水、抗蛋白質(zhì)非特異吸附能力、良好的機(jī)械性質(zhì)、光學(xué)透明性和透氧能力，因此特別適用于作為隱形眼鏡材料。特別是改善有機(jī)硅材料的親水能力和抗蛋白質(zhì)非特異吸附，提高佩戴隱形眼鏡的佩戴舒適度，以及降低由隱形眼鏡表面粘附細(xì)菌產(chǎn)生的感染現(xiàn)象。同樣基于該材料上述優(yōu)異特性，能夠降低小直徑插管、小口徑人造血管等的堵塞問題。3)本發(fā)明也提供了相關(guān)化合物的經(jīng)濟(jì)與高效的合成方法，使本發(fā)明材料能夠被廣泛使用。具體實(shí)施例方式本發(fā)明為了滿足以上有機(jī)硅材料性質(zhì)和加工技術(shù)條件，是通過如下通用方法來實(shí)施方式的1)合成可水解成兩性分子酯的聚合物單體利用丙烯酸酯與二仲胺(如N，N'-二甲基乙二胺)的邁克爾加成和減壓蒸餾，能夠獲得高產(chǎn)率的含仲胺的單取代P_叔胺的氨基酸酯，再通過與甲基丙烯酸酰氯等酰化試劑與仲胺反應(yīng)，獲得可水解成兩性分子的聚合物單體。上述制法中，也可以是鹵代酯與二胺反應(yīng)，獲得含胺的單取代叔胺的氨基酸酯。2)大比率的互溶狀態(tài)下的共聚以含硅小分子，含硅大分子，含乙烯基甜菜堿酯衍生物單體，以及適當(dāng)量的N，N-二甲基丙烯酰胺/或乙烯基吡咯烷，采用引發(fā)劑，在模具中，反應(yīng)30分鐘-24小時(shí)后脫模，浸入乙醇中12小時(shí)到7天，再浸入pH7.4磷酸緩沖(PBS)溶液12小時(shí)到一周；然后在溫度為15-8(TC下，水解2小時(shí)到7天。上述制法中，引發(fā)劑的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的O.1%_2%，含硅小分子的物質(zhì)的量為單體總質(zhì)量的20%_80%，含硅大分子的質(zhì)量為單體的總質(zhì)量的5%_50%，含乙烯基甜菜堿酯衍生物的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的5%-80%。乙烯基吡咯烷(NVP)質(zhì)量為單體的總物質(zhì)量的0%-60%，N，N-二甲基丙烯酰胺的質(zhì)量為單體的總物質(zhì)量的0%-60%。上述制法中，引發(fā)劑包括光聚合引發(fā)劑和熱聚合引發(fā)劑，其中光聚合引發(fā)劑包括2，4，6_三甲基苯甲?；⑺嵋阴?、4_二甲氨基-苯甲酸乙酯等；熱聚合引發(fā)劑包括偶氮類引發(fā)劑如偶氮二異丁腈(AIBN)、過氧化物類引發(fā)劑如過氧化苯甲酰等。上述制法中，也可以含有其他著色分子，對此有機(jī)硅材料染色。5)水解程度的控制方法設(shè)計(jì)不同酯的形式可以用于選擇不同的水解條件，其中包括酸性水解條件和堿性水解條件。如選擇叔丁基酯，可使用0.01mol/L氯化氫溶液，5(TC水解6小時(shí)；而選擇甲酯，可使用0.Olmol/L氫氧化鈉溶液，37t:水解12小時(shí)。由此獲得有效的表面水解狀態(tài)，形成長效抗蛋白質(zhì)吸附的有機(jī)硅材料。該制法中也可以通過增加酸堿濃度、水解時(shí)間與溫度等方法，調(diào)節(jié)水解程度與深度，形成有機(jī)硅水凝膠。上述制法中，也可以在水解液中加入生物相容有機(jī)溶劑(如乙醇、二甲亞砜等)，幫助在更有效的體相水解，形成有機(jī)硅水凝膠。實(shí)例中有機(jī)硅材料特征的評估方法如下(1)含水量25t:下，將一定質(zhì)量的干有機(jī)硅材料浸泡在磷酸緩沖液中，隔一定時(shí)間取出擦干表面水分稱其重量，直到樣品達(dá)到溶脹平衡。剪取溶脹平衡的樣品lcmXlcm大小3份，分別吸干其表面水分稱濕重Ml，8(TC下真空干燥至恒重分別稱干重M2。平衡含水率計(jì)算公式EWC=(Ml-M2)/M2X100%(2)透光率將干有機(jī)硅材料置于磷酸緩沖液中浸泡至溶脹平衡后取出，吸干表面水分，以蒸餾水為參比，在450-700nm范圍內(nèi)，每隔50nm測得一次透光率，并計(jì)算其平均透光率。(3)接觸角將有機(jī)硅材料的表面水吹干，用移液器在有機(jī)硅材料的表面滴上2微升水，拍照后測得靜態(tài)接觸角。(4)相對蛋白質(zhì)吸附量在37。C下，將有機(jī)硅材料和TCPS樣品lcmXlcm大小，厚度0.5mm放入到24孔板中，加入lmg/ml的人免疫球蛋白G(IgG)溶液(PBS，pH7.4)lml，1.5個(gè)小時(shí)后，用PBSpH7.4洗五遍，將樣品放入到10iig/ml的羊抗人IgG-辣根過氧化氫酶偶聯(lián)物溶液(PBS，pH7.4)lml，1.5個(gè)小時(shí)后，用PBS洗五遍，取出后放入新的24孔板中，加入800y11mg/ml的鄰苯二胺溶液中(0.1M檸檬酸緩沖液pH5.0，含有0.03X過氧化氫)，15分鐘后，加入800ia1M硫酸溶液終止酶催化反應(yīng)，然后在492nm下測定吸光度?？瞻讓φ战M為，除了不加入樣品，其他步驟均一致，吸光度為A。。設(shè)有機(jī)硅材料的吸光度為ApTCPS的吸光度為A2。相對蛋白質(zhì)吸附量=(A「A。)/(A廠A。)實(shí)施例1:甜菜堿酯衍生物的合成(參見合成路線1)a.將8.6g(0.lmol)丙烯酸乙酯，8.8g(0.lmol)N，N'-二甲基乙二胺和溶劑四氫呋喃100ml加入到單口燒瓶中，在5(TC攪拌24小時(shí)后，在0.003mmHg下蒸餾，收集46_48°C組分，得化合物3，收率為85%。b.將上步得到10.54g(0.06mol)化合物3，6.68g(0.066mol)三乙胺和溶劑四氫呋喃100ml加入到250ml三口燒瓶中，取6.90g(0.066mol)甲基丙烯酰氯放入25ml恒壓滴液漏斗，氮?dú)獗Ｗo(hù)，冰浴緩慢滴加1小時(shí)，反應(yīng)24小時(shí)后，抽濾除去三乙胺鹽酸鹽，旋蒸除去大部分溶劑和殘留的三乙胺得到淡黃色液體，將淡黃色液體溶解于100ml二氯甲烷中，用100ml飽和碳酸鈉溶液洗，取二氯甲烷相再用飽和食鹽水洗，二氯甲烷相用無水硫酸鎂干燥過夜，抽濾后旋蒸除去二氯甲烷，得到化合物5(即甲基丙烯酸的甜菜堿酯衍生物)，收率為96.5%。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>化合物5合成路線l實(shí)施例2:甜菜堿酯衍生物的合成(參見合成路線2)a.將16.7g(0.lmol)溴丙酸甲酯，8.8g(0.lmol)N，N'-二甲基乙二胺和溶劑四氫呋喃100ml加入到單口燒瓶中，在5(TC攪拌6小時(shí)后，抽濾除去三乙胺鹽酸鹽，在0.003隱Hg下蒸餾，收集46-48°C組分，得化合物3，收率為70.5%。b.同實(shí)施例1的步驟b，得到化合物5(即甲基丙烯酸的甜菜堿酯衍生物)，收率為95.8%。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>化合物'四氫呋喃,三乙胺，室溫滴加lh,攪拌24h合成路線2實(shí)施例3:甜菜堿酯衍生物的合成(參見合成路線3)a.將8.6g(0.lmol)丙烯酸乙酯，8.8g(0.lmol)N，N-二甲基乙二胺和溶劑四氫呋喃100ml加入到單口燒瓶中，在5(TC攪拌24小時(shí)后，在0.003mmHg下蒸餾，得化合物7，收率為88%。b.將上步得到11.3g(0.06mol)化合物3，6.68g(0.066mol)三乙胺和溶劑四氫呋喃100ml加入到250ml三口燒瓶中，取6.90g(0.066mol)甲基丙烯酰氯放入25ml恒壓滴液漏斗，氮?dú)獗Ｗo(hù)，冰浴緩慢滴加1小時(shí)，反應(yīng)24小時(shí)后，抽濾除去三乙胺鹽酸鹽，旋蒸除去大部分溶劑和殘留的三乙胺得到淡黃色液體，將淡黃色液體溶解于100ml二氯甲烷中，用100ml飽和碳酸鈉溶液洗，取二氯甲烷相再用飽和食鹽水洗，二氯甲烷相用無水硫酸鎂干燥過夜，抽濾后旋蒸除去二氯甲烷，得到化合物8(即甲基丙烯酸的甜菜堿酯衍生物)，收率為95%。15合成路線3實(shí)施例4:甜菜堿酯衍生物的合成a.同實(shí)施例1的步驟a，得到化合物3b.同實(shí)施例1的步驟b，但將含乙烯基的?；噭┘谆Ｂ雀鼡Q為丙烯酰氯得到化合物9(即丙烯酸的甜菜堿酯衍生物)，收率為93%。O化合物9實(shí)施例5:甜菜堿酯衍生物的合成(參見合成路線4)a.同實(shí)施例3的步驟a，得到化合物7;b.將11.3g(0.06mol)化合物7，13g(0.lmol)對苯2乙烯和溶劑四氫呋喃100ml加入到單口燒瓶中，在5(TC攪拌24小時(shí)后，在酸性條件下萃取得化合物9，收率為75%。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>合成路線4實(shí)施例6:有機(jī)硅材料的制備a.在25t:下，將1.266g甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷(Tris，如結(jié)構(gòu)式(III)所示)，O.lg聚硅氧烷二甲基丙烯酸酯(Macromerl，如結(jié)構(gòu)式IV所示，分子量約5000)，0.lg聚硅氧烷甲基丙烯酸酯(macromer2，如結(jié)構(gòu)式V所示，分子量約5000)，0.73g化合物4(CBAA-ester)，0.011g偶氮二異丁腈(AIBN)置于錐形瓶中攪拌，通氮?dú)?0-20分鐘，用磁力攪拌30分鐘，混合均勻后，將濾液倒入處理好的模具中(兩塊2mm厚的玻璃，中間用0.5mm厚的中空聚四氟乙烯片隔開)，密封后放入65t:的真空干燥箱中，反應(yīng)24小時(shí)后脫模。b.將脫模后的有機(jī)硅材料浸入乙醇12小時(shí)，再浸入PBS溶液12小時(shí)，然后在5(TC下，用0.Olmol/L氫氧化鈉溶液水解48小時(shí)，再次浸入PBS溶液24小時(shí)，得到抗蛋白質(zhì)吸附的有機(jī)硅材料(即含甲基丙烯酸的甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料)。表1:實(shí)施例6有機(jī)硅材料的成分<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料只具有微量平衡水含量，約15°的前進(jìn)接觸角，透光率為92%，相對蛋白質(zhì)吸附量約為15%。與不加含乙烯基甜菜堿酯衍生物單體的有機(jī)硅材料相比，實(shí)施例6的有機(jī)硅材料的透明度未有明顯下降，充分說明了實(shí)施例6有機(jī)硅材料保持了原有的光學(xué)透明度。實(shí)施例4有機(jī)硅材料與成纖維細(xì)胞共存培養(yǎng)顯示，實(shí)施例6有機(jī)硅材料通過降低蛋白質(zhì)吸附大大降低了成纖維細(xì)胞的貼壁生長，這也預(yù)示了該有機(jī)硅材料具備較優(yōu)異的抗細(xì)菌吸附能力。同時(shí)在與實(shí)施例6有機(jī)硅材料共存的組織培養(yǎng)皿上正常生長的細(xì)胞說明了實(shí)施例6有機(jī)硅材料不會(huì)釋放毒害細(xì)胞生長的物質(zhì)。實(shí)施例7:有機(jī)硅材料的制備聚合與水解條件與實(shí)施例3條件相同，本實(shí)施例6得到的有機(jī)硅材料組分如表2。表2:實(shí)施例7有機(jī)硅材料的成分<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料具有約8%的的平衡水含量，約15°的前進(jìn)接觸角，透光率為95%，相對蛋白質(zhì)吸附量約為11%。實(shí)施例8:有機(jī)硅材料的制備聚合與水解條件與實(shí)施例6條件基本相同，本實(shí)施例得到的有機(jī)硅材料組分如表3，但有機(jī)硅材料浸入乙醇中7天，后取出再浸入磷酸緩沖液中7天。表3:實(shí)施例8有機(jī)硅材料的成分化合物(縮寫)質(zhì)量(g)質(zhì)量百分比Tris1.26665.2%Macromerl0.210.3%NVP0.15.2%CBAA-ester0.36518.8%AIBN0.0090.5%由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料具有5%的的平衡水含量，約15°的前進(jìn)接觸角，透光率為91%，相對蛋白質(zhì)吸附量為14%。實(shí)施例9:有機(jī)硅材料的制備聚合與水解條件與實(shí)施例6條件基本相同，本實(shí)施例得到的有機(jī)硅材料組分如表4，但有機(jī)硅材料水解時(shí)間為3天。表4:實(shí)施例9有機(jī)硅材料的成分化合物(縮寫)質(zhì)量(g)質(zhì)量百分比Tris1.26661.7%Macromerl0.29.7%NVP0.115.4%DMA0.14.9%CBAA-ester0.36517.8%AIBN0.Oil0.5%由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料具有18%的的平衡水含量，約20°的前進(jìn)接觸角，透光率為93%，相對蛋白質(zhì)吸附量為11%。可用于長時(shí)間佩戴的隱形眼鏡材料。實(shí)施例10:有機(jī)硅材料的制備聚合與水解條件與實(shí)施例10條件相同，有機(jī)硅材料組分如表5.表5:實(shí)施例10有機(jī)硅材料的成分<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料具有30%的的平衡水含量，約15°的前進(jìn)接觸角，透光率為95%，相對蛋白質(zhì)吸附量為10%?？捎糜陂L時(shí)間佩戴的隱形眼鏡材料。實(shí)施例12:有機(jī)硅材料的制備聚合與水解條件與實(shí)施例6條件基本相同，本實(shí)施例得到的有機(jī)硅材料組分如表7，但有機(jī)硅材料水解時(shí)間為7天。表7:實(shí)施例12有機(jī)硅材料的成分化合物(縮寫)質(zhì)量(g)質(zhì)量百分比Tris1.26640.7%Macromerl1.032.1%DMA0.13.3%CBAA-ester0.7323.4%AIBN0.Oil0.5%由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料具有微量的平衡水含量，約25°的前進(jìn)接觸角，透光率為95%，相對蛋白質(zhì)吸附量為18%。可用于長時(shí)間佩戴的隱形眼鏡材料，或用于作為病人體內(nèi)插管的制備材料，或用于作為人造血管的制備材料。實(shí)施例13:有機(jī)硅材料的制備聚合與水解條件與實(shí)施例6條件基本相同，本實(shí)施例得到的有機(jī)硅材料組分如表8，但有機(jī)硅材料為粘性溶液，不經(jīng)水解，可直接涂布到環(huán)氧漆表明，干燥后形成的涂層經(jīng)15t:水解7天獲得抗蛋白質(zhì)吸附涂層。表8:實(shí)施例13有機(jī)硅材料的成分化合物(縮寫)質(zhì)量(g)質(zhì)量百分比Tris0.519.89%Macromer20.519.89%Macromerl0.0010.04%CBAA-ester1.559.68%AIBN0.0120.5%由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料具有微量的平衡水含量，小于15°的前進(jìn)接觸角，相對蛋白質(zhì)吸附量約為10%?？捎糜谧鳛榇w水下的抗生物吸附涂層，或用于作為冷卻水系統(tǒng)的防污涂層。實(shí)施例14:有機(jī)硅材料的制備聚合與水解條件與實(shí)施例6條件基本相同，本實(shí)施例得到的有機(jī)硅材料組分如表9，但有機(jī)硅材料經(jīng)8(TC水解2小時(shí)獲得抗蛋白質(zhì)吸附涂層。21表9:實(shí)施例14有機(jī)硅材料的成分化合物(縮寫)質(zhì)量(g)質(zhì)量百分比Tris0.27.65%Macromerl0.27.65%DMA1.661.2%CBAA-ester0.415.3%AIBN0.0130.5%由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料具有80%的平衡水含量，小于15°的前進(jìn)接觸角，透光率為94%，相對蛋白質(zhì)吸附量為7%。可用于長時(shí)間佩戴的隱形眼鏡材料。實(shí)施例15:有機(jī)硅材料的制備a.在25。C下，將1.266g甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷(Tris，如結(jié)構(gòu)式(III)所示)，O.lg聚硅氧烷二甲基丙烯酸酯(Macromerl'，如結(jié)構(gòu)式IV所示，分子量約1500)，0.lg聚硅氧烷甲基丙烯酸酯(macromer2'，如結(jié)構(gòu)式V所示，分子量約1500)，0.73g化合物4(CBAA-ester)，0.Ollg偶氮二異丁腈(AIBN)置于錐形瓶中攪拌，通氮?dú)?0-20分鐘，用磁力攪拌30分鐘，混合均勻后，將濾液倒入處理好的模具中(兩塊2mm厚的玻璃，中間用0.5mm厚的中空聚四氟乙烯片隔開)，密封后放入65t:的真空干燥箱中，反應(yīng)24小時(shí)后脫模。b.將脫模后的有機(jī)硅材料浸入乙醇24小時(shí)，再浸入PBS溶液24小時(shí)，然后在50oC下，用0.01mol/L氫氧化鈉溶液水解48小時(shí)，再次浸入PBS溶液24小時(shí)，得到抗蛋白質(zhì)吸附的有機(jī)硅材料(即含甲基丙烯酸的甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料)。表10:實(shí)施例15有機(jī)硅材料的成分化合物(縮寫)質(zhì)量(g)質(zhì)量百分比Tris1.26657.4%Macromerl'0.14.5%Macromer2'0.14.5%CBAA-ester0.7333.1%AIBN0.0110.5%由這種調(diào)配物獲得的有機(jī)硅材料合成方便且生物相容性好。所述有機(jī)硅材料只具22有微量平衡水含量，約15°的前進(jìn)接觸角，透光率為96%，相對蛋白質(zhì)吸附量約為15%?？捎糜陂L時(shí)間佩戴的隱形眼鏡材料，或用于作為病人體內(nèi)插管的制備材料，或用于作為人造血管的制備材料。最后，還需要說明的是，以上列舉的只是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所用變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種甜菜堿酯衍生物，其特征是它是含乙烯基基團(tuán)的甜菜堿酯衍生物，具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II)其中V是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為1～12中的任意整數(shù)，R1、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9-芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子。F2009101553909C00011.tif2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜菜堿酯衍生物，其特征是所述結(jié)構(gòu)通式(d、結(jié)構(gòu)通式(II)中的V是丙烯酸?；?、或是甲基丙烯酸?；?、或是含苯乙烯的基團(tuán)。3.—種甜菜堿酯衍生物的制備方法，其特征是包括如下步驟(1)利用丙烯酸酯或鹵代酯與二仲胺加成，通過減壓蒸餾得到含仲胺的單取代叔胺的4中，(2)將含仲胺的單取代叔胺的氨基酸酯與含乙烯基的?；噭┻M(jìn)行反應(yīng)，獲得所述甜菜堿酯衍生物，該甜菜堿酯衍生物具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中V是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為112中的任意整數(shù)，Rl、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9_芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子。4.一種含甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料，其特征是該有機(jī)硅材料為甜菜堿酯衍生物與含乙烯基的有機(jī)硅單體的共聚物，所述甜菜堿酯衍生物為具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II)的甜菜堿酯衍生物中的任一種或任幾種其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>V是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為112中的任意整數(shù)，Rl、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9_芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料，其特征是所述含乙烯基的有機(jī)硅單體為具有如下結(jié)構(gòu)式(III)、(IV)或(V)的含乙烯基的有機(jī)硅單體中的任一種或通式(I)任幾種(III)，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，X為0、S、N中的任一種，a為3-10中的任意整數(shù)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，n2為5-50中的任意整數(shù)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，&為5-50中的任意整數(shù)。6.—種利用權(quán)利要求5中的含乙烯基的有機(jī)硅單體制備有機(jī)硅材料的方法，其特征是包括如下步驟(1)將甜菜堿酯衍生物、含乙烯基的有機(jī)硅單體和親水組分進(jìn)行熱共聚反應(yīng)或光共聚反應(yīng)，所述甜菜堿酯衍生物為具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II)的甜菜堿酯衍生物中的任一種或任幾種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中v是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為112中的任意整數(shù)，Rl、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9_芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子；所述含乙烯基的有機(jī)硅單體為分別具有如下結(jié)構(gòu)式(III)、(IV)、(V)的含乙烯基的有機(jī)硅單體中的任一種或任幾種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>J^X十H2)^S(OS糊3<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，X為0、S、N中的任一種；a為3-10中的任意整數(shù)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，ni為5-50中的任意整數(shù)；所述親水組分為N-乙烯基吡咯烷和/或N，N-二甲基丙烯酰胺單體，該親水組分的質(zhì)量為所述甜菜堿酯衍生物與含乙烯基的有機(jī)硅單體的質(zhì)量之和的01.5倍；(2)將步驟(1)得到的共聚物先浸入醇溶液中12小時(shí)到7天，后取出再浸入磷酸緩沖液中12小時(shí)到7天；(3)然后將所述共聚物取出于15-8(TC的溫度條件下，水解2小時(shí)到7天。7.—種權(quán)利要求4的含甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料作為醫(yī)用生物材料的應(yīng)用，其特征是所述有機(jī)硅材料用于作為隱形眼鏡制備材料，或用于作為病人體內(nèi)插管的制備材料，或用于作為人造血管的制備材料。8.—種權(quán)利要求4的含甜菜堿酯衍生物的有機(jī)硅材料作為涂層的應(yīng)用，其特征是所述有機(jī)硅材料用于作為船體水下的抗生物吸附涂層，或用于作為冷卻水系統(tǒng)的防污涂層。全文摘要本發(fā)明公開了一種新的甜菜堿酯衍生物、有機(jī)硅材料及其制備方法和用途。本發(fā)明甜菜堿酯衍生物具備如下結(jié)構(gòu)通式(I)或結(jié)構(gòu)通式(II)通式(I)，通式(II)，其中V是含乙烯基的基團(tuán)，a、b、c、d分別為1～12中的任意整數(shù)，R1、R2、R4、R5分別為氫原子、甲基、乙基、叔丁氧羰基、9-芴甲氧羰基中的任一種，R3是甲基、乙基、叔丁基、三烷基硅中的任一種，X是氮原子，Y是氮或氧原子。本發(fā)明有機(jī)硅材料為所述甜菜堿酯衍生物與含乙烯基的有機(jī)硅單體的共聚物，具備優(yōu)異親水、抗污能力，有良好的機(jī)械性質(zhì)、光學(xué)透明性和透氧能力，特別適用于作為隱形眼鏡、人造血管材料，以及作為船體水下的抗生物吸附涂層和冷卻水系統(tǒng)的防污涂層。文檔編號C08F290/00GK101735096SQ200910155390公開日2010年6月16日申請日期2009年12月22日優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日發(fā)明者張娟,林偉峰,王震,陳圣福申請人:浙江大學(xué)