一种乙烯基砜功能化的聚砜膜、其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种乙烯基砜功能化聚砜膜，其制备方法和应用，所述乙烯基砜功能化的聚砜膜的表面含有乙烯基砜基团；所述的制备方法为：取聚砜颗粒溶于有机溶剂中，氯甲基化之后与二乙醇胺反应引入羟基，在催化条件下与二乙烯基砜反应，在膜表面引入乙烯基砜官能团。该方法制备的乙烯基砜功能化聚砜膜可以进一步偶联功能分子，底物适用范围广；反应条件温和，操作简单，环境友好；是一种潜力巨大的广谱性聚砜膜表面功能化基材。

权利要求

1.一种乙烯基砜功能化的聚砜膜，其特征在于，所述乙烯基砜功能化的聚砜膜的表面含有乙烯基砜基团，具有通式I的结构：

2.权利要求1所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氯甲基化的聚砜材料溶解于有机溶剂中，加入二乙醇胺，在25～100℃反应1～

72h，再用醇类溶剂重结晶、洗涤、干燥，得到端基为羟基的聚砜材料；

(2)将步骤(1)中所得端基为羟基的聚砜材料溶解于有机溶剂中，制成膜，再加入二乙烯基砜，在催化剂作用下25～100℃反应1～72h，得到端基为乙烯基砜的聚砜膜。

3.根据权利要求2所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中所述氯甲基化的聚砜材料与二乙醇胺的物质的量比为1:4～10。

4.根据权利要求2所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中所述的催化剂选自三苯基膦，三异丙基膦，苄基二苯基膦，二甲基苯基膦。

5.根据权利要求2所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中所述催化剂的用量为二乙烯基砜物质的量的1～20％。

6.根据权利要求2所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，在步骤(1)和(2)中所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿、二氯甲烷中的一种或者任意几种的混合溶剂。

7.根据权利要求2所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇中的一种。

8.根据权利要求2所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中所述氯甲基化的聚砜材料的制备方法为：将聚砜颗粒溶解于有机溶剂中，加入三甲基氯硅烷和多聚甲醛，在四氯化锡作用下50～100℃反应1～72h，再用醇类溶剂重结晶、洗涤、干燥，得到氯甲基化的聚砜材料。

9.根据权利要求8所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，其特征在于，在所述氯甲基化的聚砜材料的制备过程中，聚砜颗粒与三甲基氯硅烷的物质的量比为1:500～2000，聚砜颗粒与多聚甲醛的物质的量比为1:500～2000，聚砜颗粒与催化剂四氯化锡的物质的量比为1:10～30；所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿、二氯甲烷中的一种或者任意几种的混合溶剂；所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇中的一种。

10.权利要求1所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜在分子偶联中的应用。

说明书

一种乙烯基砜功能化的聚砜膜、其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于有机复合物制备领域，具体涉及一种乙烯基砜功能化的聚砜膜、其制备方法和应用。技术背景

[0002] 聚砜(PSF)是一种半透明工程塑料，力学性能十分好，即使是高温的环境其机械性能也可以保持良好。聚砜分子链因为有苯环，聚砜才能在高温度下也保持良好的机械性能；单体上有高度氧化S而且S左右的两个苯环与O＝S＝O共轭，这使聚砜材料具有很强的抗氧化性和良好的耐热性能。除此之外，聚砜材料还比较柔软易于加工，这都是因为有醚键和分子链上的异亚丙基。综上，聚砜材料的结构决定了其性能优异，因此有着广泛的应用。

[0003] 现在已经报道的的聚砜膜改性常用的方法有：表面涂覆、共混改性、化学表面修饰等。改性的膜是多学科交叉的产物，通过改性大大扩展了膜过滤的应用范围，在医药、食品、环保、能源等领域取得了巨大成功。聚砜膜的优点有机械性能好、耐化学腐蚀、耐高温、具有补体相容性和生物相容性等，但是它也有需要改进的缺点——膜表面容易被污染。被污染的聚砜膜，其对蛋白等的选择性降低，导致大量杂蛋白的吸附，而且膜的通量也会降低从而降低膜的使用效率，长期使用被污染的膜，会导致不能及时达到理想的治疗效果，严重的时候甚至会出现生命危险。

[0004] 乙烯基砜基团由于其具有反应广谱性和强耐水解性能力近来年得到了广泛关注。乙烯基砜基团在一定条件下，可以分别与巯基、氨基和羟基反应，对多种生物化学分子进行固定。而且该基团有较强的耐碱性和耐水解性，在生理环境下有良好的稳定性，成为了一种潜力巨大的分子偶联剂。但是，目前仍然没有一种含有乙烯基砜基团聚砜膜的制备方法及应用。

发明内容

[0005] 本发明旨在提供一种乙烯基砜功能化的聚砜膜，并提出其制备方法和应用。所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的表面含有乙烯基砜基团，可用于生物分子的固定，具有通式I的结构；

[0006]

[0007] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，具体的含乙烯基砜基团的化合物为二乙烯基砜。

[0008] 对于上文所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

[0009] (1)将氯甲基化的聚砜材料溶解于有机溶剂中，加入二乙醇胺，在25～100℃与反应1～72h，通过氯甲基化的聚砜材料与二乙醇胺反应在聚砜材料表面引入羟基，再用醇类溶剂重结晶、洗涤、干燥，得到端基为羟基的聚砜材料(即二乙醇胺功能化的聚砜材料)。

[0010] (2)将步骤(1)中所得端基为羟基的聚砜材料(即二乙醇胺功能化的聚砜材料)溶解于有机溶剂中，制成膜，再加入二乙烯基砜，在催化剂作用下25～100℃反应1～72h，通过二乙醇胺功能化的聚砜材料与二乙烯基砜反应在聚砜材料表面引入乙烯基砜基团，得到端基为乙烯基砜的聚砜膜(即乙烯基砜功能化的聚砜膜)。

[0011] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(1)和(2)中所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿、二氯甲烷中的一种或者任意几种的混合溶剂；优选的，所述有机溶剂为氯仿或二氯甲烷。

[0012] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(1)中所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇中的一种；优选的，所述醇类溶剂为甲醇或乙醇。

[0013] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(1)中氯甲基化的聚砜材料与二乙醇胺的物质的量比(摩尔比)为1:4～10。

[0014] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(1)中反应的温度优选为25～50℃，反应的时间优选为1～24h。

[0015] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(2)中所述的催化剂为三取代有机膦。

[0016] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，所述的三取代有机膦选自三苯基膦，三异丙基膦，苄基二苯基膦，二甲基苯基膦。

[0017] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(2)中所述催化剂的用量为二乙烯基砜物质的量的1～20％。

[0018] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(2)中所述的反应温度优选为35～60℃，反应时间优选为4～12h。

[0019] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(2)中所述制成膜的方法为相转化法。

[0020] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在步骤(2)中所述端基为乙烯基砜的聚砜膜还经过洗涤、氮气吹干。

[0021] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，所述氯甲基化的聚砜材料的制备方法为：将聚砜颗粒溶解于有机溶剂中，加入三甲基氯硅烷和多聚甲醛，在催化剂四氯化锡作用下50～100℃反应1～72h，通过聚砜颗粒与三甲基氯硅烷和多聚甲醛反应在聚砜材料中引入氯甲基，再用醇类溶剂重结晶、洗涤、干燥，得到氯甲基化的聚砜材料。

[0022] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在所述氯甲基化的聚砜材料的制备过程中，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿、二氯甲烷中的一种或者任意几种的混合溶剂；优选的，所述有机溶剂为氯仿或二氯甲烷。

[0023] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在所述氯甲基化的聚砜材料的制备过程中，所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇中的一种；优选的，所述醇类溶剂为甲醇或乙醇。

[0024] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在所述氯甲基化的聚砜材料的制备过程中，聚砜颗粒与三甲基氯硅烷的物质的量比(摩尔比)为1:500～2000，聚砜颗粒与多聚甲醛的物质的量比(摩尔比)为1:500～2000，聚砜颗粒与催化剂四氯化锡的物质的量比(摩尔比)为1:10～30。

[0025] 对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，在所述氯甲基化的聚砜材料的制备过程中，反应的温度优选为25-50℃，反应的时间优选为1-24h。

[0026] 上文所述的乙烯基砜功能化聚砜膜可进一步偶联功能分子，制备聚砜功能膜中的应用。

[0027] 有益效果：

[0028] 本发明所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜制备方法，相对于传统方法有以下优势：

[0029] (1)本发明所述方法制备的乙烯基砜功能化聚砜膜可以进一步偶联功能分子，底物适用范围广；

[0030] (2)反应条件温和，操作简便，环境友好；

[0031] (3)应用广泛，利用乙烯基砜的双键，可以与巯基、氨基和羟基进行加成反应；

[0032] 综上，该方法简单快捷的制备出含有乙烯基砜基团的聚砜膜，是一种潜力巨大的广谱性聚砜膜表面功能化基材，在生物医药领域展现出了巨大的应用前景，具有良好的商业价值。

附图说明

[0033] 图1为本发明实施例1制备的聚砜颗粒(PSF)溶于氯仿中的1H NMR。

[0034] 图2为本发明实施例1制备的氯甲基化的聚砜材料(CMPSF)溶于氯仿中的1H NMR。

[0035] 图3为本发明实施例1制备的二乙醇胺功能化聚砜材料(DEAPSF)溶于氯仿中的1H NMR。

[0036] 图4为本发明实施例1制备的二乙烯基砜功能化聚砜材料(DVSPSF)溶于氯仿中的1H NMR。

[0037] 图5为本发明实施例2制备的聚砜膜(PSF膜)、二乙烯基砜修饰的聚砜膜(DVSPSF膜)、半胱氨酸修饰的聚砜膜(CysPSF膜)的静态水接触角。

[0038] 图6为本发明实施例3抗蛋白吸附实验图。

具体实施方式

[0039] 下面结合具体实施过程对本发明进行详细说明。以下所述，是本发明的较佳实施例，因此不能以此来限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

[0040] 本发明所述的乙烯基砜功能化的聚砜膜为：聚砜膜的表面含有乙烯基砜基团，可用于生物小分子的固定，具有通式I的结构：

[0041]

[0042] 上述的乙烯基砜功能化的聚砜膜的制备方法为：将聚砜颗粒溶于有机溶剂中，氯甲基化之后与二乙醇胺反应引入羟基，在催化条件下与二乙烯基砜反应，在膜表面引入乙烯基砜官能团。

[0043] 实施例1：样品制备与表征

[0044] 取500mg聚砜颗粒(PSF)溶于20mL氯仿，其1HNMR谱图如图1所示，并依次加入三甲基氯硅烷(1.44mL)、多聚甲醛(341mg)、四氯化锡(20μL)在保护气氩气氛围下，50℃回流48h。反应结束后用甲醇重结晶、洗涤、干燥得到氯甲基化聚砜材料(CMPSF)，其1HNMR谱图如图2所示。取160mg CMPSF样品溶于10mL二氯甲烷中，加入500μL二乙醇胺，用色谱乙腈助溶，直到完全溶解，25℃反应12h。反应结束后用甲醇重结晶、洗涤、干燥获得二乙醇胺功能化聚砜材料(DEAPSF)，其1HNMR谱图如图3所示。取100mg DEAPSF样品，溶于3mL二氯甲烷中，通过相转化法制成膜。将DEAPSF膜浸没在二乙烯基砜(500mM)的乙腈溶液中，在三苯基膦(10mM)催化下25℃反应12小时，取出后依次用乙腈、乙醇冲洗，氮气吹干获得乙烯基砜功能化聚砜材料(DVSPSF)，其1H NMR谱图如图4所示。

[0045] 通过核磁表征可以看出，图2中4.5ppm为氯甲基的特征峰，图3中3.5ppm和2.6ppm为二乙醇胺的特征峰，图4中6.6ppm和6.2ppm为乙烯基砜双键的特征峰。表明成功制备出乙烯基砜功能化的聚砜膜。

[0046] 实施例2：固定生物小分子

[0047] 为了验证材料可以与小分子反应，将材料制成膜，测静态水接触角。取100mg实施例1中DEAPSF样品，溶于3mL二氯甲烷中，通过相转化法制成膜。将DEAPSF膜浸没在二乙烯基砜(500mM)溶液中，乙腈作为溶剂，在三苯基膦(10mM)催化下25℃反应12小时。取出后依次用乙腈、乙醇冲洗，氮气吹干，获得乙烯基砜功能化聚砜材料(DVSPSF)，滴上2μL超纯水，测试静态水接触角。将上一步得到的DVSPSF膜置于半胱氨酸(10mM)溶液(pH 6.5)中，25℃反应4小时后，氮气吹干，获得半胱氨酸修饰的聚砜膜(CysPSF膜)，滴上2μL超纯水，测试静态水接触角。

[0048] 结果如图5所示，聚砜材料表面表现出疏水性，接触角达到84.3°±3.5°。二乙烯基砜功能化的聚砜膜接触角有所下降，可以达到65.4°±0.12°。半胱氨酸具有亲水基团，在聚砜膜表面固定会引起表面亲水性的增强，从而导致静态水接触角的降低，下降到43.7°±2.0°。

[0049] 实施例3：抗蛋白吸附实验

[0050] (1)将实施例1制备的DVSPSF膜置于NH2-PEG2000溶液(0.3g/mL，pH＝8.0PB缓冲液)中，60℃反应12小时后，氮气吹干，得到PEG2000-PSF膜。

[0051] (2)利用打孔器将PSF、PEG2000-PSF的膜裁成直径为0.5cm的圆形膜片，每种裁出6个。

[0052] (3)将裁好的样品放置96孔板中，其中每种样品的三个加入100μL的HRP标记的羊抗人IgG(北京索莱宝科技有限公司)，另三个加入100μL的HRP标记的BSA(0.1mg/mL)(北京索莱宝科技有限公司)，37℃孵育1h。反应后将两种蛋白吸出，然后将吸附了蛋白的膜取出，利用超纯水缓冲液洗涤三遍，氮气吹干。

[0053] (4)将膜重新置于干净的96孔板中，加入100μL的3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)，用锡纸包好孔板使之不透光，放在恒温摇床中(不摇动)25℃反应10min。然后加入硫酸溶液(1M)终止反应，孔板中的溶液由浅蓝色变为浅黄色，用100μL的排枪将上清液取出加到新孔中，用酶标仪检测上清液在450nm处的吸光度。

[0054] 图6为PSF、PEG2000-PSF吸附蛋白IgG和BSA的相对含量图，结果如图6所示，修饰了PEG2000的聚砜膜的相对于PSF膜，两种蛋白质的吸附量都减少了10％～20％，这说明聚砜膜修饰了PEG2000以后增加了聚砜膜的抗垢性能。