CN117427230A - 具有长效抗菌功能的涂层材料及其制备方法和医疗器械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有长效抗菌功能的涂层材料及其制备方法和医疗器械，涉及医用材料技术领域。利用多酚类化合物和抗菌分子通过氢键等非共价作用在基材表面初步形成抗菌修饰涂层，然后通过与交联剂溶液反应，利用交联剂中含有的伯氨基与酚羟基进行共价交联，形成网络结构装载其中的抗菌多肽或抗菌蛋白，形成具有长效抗菌功能的涂层。本发明所提供的制备方法简便易行、绿色环保，制备获得的抗菌多肽缓释涂层的杀菌抗菌功能可广泛应用于植入式医疗器械。
Description
技术领域
本发明涉及医用材料技术领域，具体而言，涉及具有长效抗菌功能的涂层材料及其制备方法和医疗器械。
背景技术
目前，随着植入式医疗器械越来越广泛的使用，其使用的安全性也得到了极大的提高。然而，伴随着设备数量的逐步增加，设备相关感染也成为了主要的并发症之一。这样的并发症不仅会直接影响植入式医疗器械的使用寿命，更进一步造成极大的安全隐患，对患者的身体健康产生威胁。因此，研究和使用抗菌材料来提高植入式医疗器械的抗菌能力，可以有效地避免设备相关感染的发生，从而更好地保护患者的身体健康。
目前针对上述并发症等相关问题的主要策略是通过***给药方式进行抗生素和一些其他辅助治疗。但是，长期的使用抗生素会导致细菌产生耐药性，使得感染反复、难以治愈等一系列副作用显著增加。因此，抗菌材料广泛应用于医疗器械的表面设计，研究和使用抗菌材料可以更好地解决上述问题，避免或减少植入式医疗器械的感染，从而使患者受益更大。
但是，目前的相关调研对于临床上的植入式器械都在尝试采用表面改性的方法，而表面改性的很多工艺也存在着复杂、繁琐的过程，过程中也会经常用到一些有毒化学试剂。
因此，亟需研发一种简便易行、绿色环保的方法制备具有长效抗菌功能的涂层。
发明内容
本发明的目的在于提供具有长效抗菌功能的涂层材料及其制备方法和医疗器械，旨在提供一种简便易行且绿色环保的方法，制备具备长效抗菌功能的涂层材料。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括：将基材与多酚类化合物和抗菌分子形成的混合溶液混合反应，以形成抗菌修饰涂层；将具有抗菌修饰涂层的材料置于交联剂溶液中反应；
其中，抗菌分子为抗菌多肽或抗菌蛋白；交联剂溶液中的交联剂为具有两端氨基官能团的有机化合物。
在可选的实施方式中，将基材浸泡于混合溶液中反应，在混合溶液中，多酚类化合物的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，抗菌分子的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，混合溶液的pH值为3-6。
在可选的实施方式中，多酚类化合物选自单宁酸、表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素没食子酸酯、丹酚酸、原花青素、茶黄素、花色素苷、黄酮类化合物和褐藻多酚中的至少一种。
在可选的实施方式中，抗菌分子选自LL-37、环肽素、溶菌酶、β-转化酶抑制剂、碱性成纤维细胞生长因子、尿肽、抗菌素B、乳酸链球菌肽、醋酸培西加南、牛蛙皮肤抗菌肽、双肽细菌素、牛嗜中性粒细胞抗菌肽、烟粉虱抗真菌肽、和鲎素抗菌肽中的至少一种。
在可选的实施方式中，基材在混合溶液中的反应温度为0℃-50℃，反应时间为0.1h-36h，反应过程在含氧气氛下进行。
在可选的实施方式中，交联剂溶液的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，pH值为8-11，控制反应温度为4℃-60℃，反应时间为0.5h-72h；
优选地，在交联剂溶液中反应的过程中，控制反应温度为10℃-40℃，反应时间为5h-25h。
在可选的实施方式中，交联剂选自硒代胱胺、胱胺、己二胺、乙二胺、丁二胺、辛胺和二乙二胺中的至少一种。
在可选的实施方式中，基材选自金属材料、无机非金属材料、高分子材料、生物医用微纳米粒子、天然生物材料和人工合成多肽类水凝胶材料中的至少一种；
其中，金属材料包括不锈钢、铁及其合金、镁及其合金、钛及其合金、锌及其合金和钴基合金；
无机非金属材料包括二氧化钛、氧化钛、氮化钛、陶瓷、硅、二氧化硅、碳化硅、磷酸钙、氮化硅、磷酸钙、硅铝酸盐、生物玻璃、羟基磷灰石、碳素材料、金刚石和类金刚石；
高分子材料包括涤纶、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚碳酸酯、碳共聚物、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚三亚甲级碳酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚酰胺、聚二(恶)烷、环氧树脂、硅橡胶、硅凝胶、聚丙烯酸及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚乙烯醇、聚己内酯和聚氨酯；
生物医用微纳米粒子包括四氧化三铁纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、氧化钛纳米粒子和氧化锌纳米粒子；
天然生物材料包括可塑性淀粉基材料、明胶、胶原蛋白、透明质酸钠、纤维蛋白、海藻酸钠、琼脂糖、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、半纤维素、木质素、甲壳素及其衍生物和动物来源的脱细胞组织和器官；
人工合成多肽类水凝胶材料包括聚L-赖氨酸和聚L-谷胺酸。
第二方面，本发明提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料，通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得。
第三方面，本发明提供一种医疗器械，包括前述实施方式的具有长效抗菌功能的涂层材料。
本发明具有以下有益效果：利用多酚类化合物和抗菌分子通过氢键等非共价作用在基材表面初步形成抗菌修饰涂层，然后通过与交联剂溶液反应，利用交联剂中含有的伯氨基与酚羟基进行共价交联，形成网络结构装载其中的抗菌多肽或抗菌蛋白，形成具有长效抗菌功能的涂层。本发明所提供的制备方法简便易行、绿色环保，制备获得的抗菌多肽缓释涂层的杀菌抗菌功能可广泛应用于植入式医疗器械。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为未浸泡时，不同浓度褐藻多酚浓度(2.5mg/mL-15mg/mL)的长效抗菌多肽缓释涂层的抗菌效果图；
图2为材料浸泡30天的情况下，不同浓度褐藻多酚浓度(2.5mg/mL-15mg/mL)的长效抗菌多肽缓释涂层的抗菌效果图；
图3为未浸泡时，实施例1与对比例1、2抗菌实验效果图；
图4为浸泡30天后，实施例1与对比例3抗菌实验效果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、初步形成抗菌修饰涂层
将基材和多酚类化合物和抗菌分子形成的混合溶液混合反应，抗菌分子为抗菌多肽或抗菌蛋白，通过这一过程可以初步形成抗菌修饰涂层。通过氢键等非共价作用将多肽/蛋白沉积在基材表面，缓释的抗菌多肽/蛋白具有杀菌功能从而赋予涂层抗菌性能。
在一些实施例中，混合溶液中，多酚类化合物的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，抗菌分子的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，混合溶液的pH值为3-6，通过优化反应条件使多肽/蛋白更多地沉积在基材表面。
具体地，在混合溶液中，多酚类化合物、抗菌分子的浓度可以独立地为0.01mg/mL、0.1mg/mL、1.0mg/mL、5.0mg/mL、10.0mg/mL、15.0mg/mL、20.0mg/mL、25.0mg/mL、30.0mg/mL、35.0mg/mL、40.0mg/mL、45.0mg/mL、50.0mg/mL、55.0mg/mL、60.0mg/mL、65.0mg/mL、70.0mg/mL、75.0mg/mL、80.0mg/mL、85.0mg/mL、90.0mg/mL、95.0mg/mL、100.0mg/mL等，抗菌分子的浓度可以与多酚类化合物的浓度相同也可以不同。混合溶液的pH值可以为3、4、5、6等。
在一些实施例中，可以将基材浸泡于混合溶液中进行孵育，基材在混合溶液中的反应温度为0℃-50℃，反应时间为0.1h-36h，反应过程在含氧气氛(如空气或氧气)下进行。
具体地，基材在混合溶液中的反应温度可以为0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃等，反应时间可以为0.1h、1.0h、3.0h、5.0h、8.0h、10.0h、13.0h、15.0h、18.0h、20.0h、23.0h、25.0h、28.0h、30.0h、32.0h、36.0h等，也可以为上述相邻取值之间的任意值，可以根据所需涂层的厚度选择反应温度和时间。
在一些实施例中，待基材表面形成多酚蛋白涂层之后，可以将改性材料进行清洗干燥，例如采用氮气吹干。
在一些实施例中，多酚类化合物选自单宁酸、表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素没食子酸酯、丹酚酸、原花青素、茶黄素、花色素苷、黄酮类化合物和褐藻多酚中的至少一种，可以为以上任意一种或几种。
在一些实施例中，抗菌分子选自LL-37、环肽素、溶菌酶、β-转化酶抑制剂、碱性成纤维细胞生长因子、尿肽、抗菌素B、乳酸链球菌肽、醋酸培西加南、牛蛙皮肤抗菌肽、双肽细菌素、牛嗜中性粒细胞抗菌肽、烟粉虱抗真菌肽、和鲎素抗菌肽中的至少一种。可以为以上任意一种或几种。
进一步地，基材的种类不限，可以根据涂层材料的应用选择合适的基材。具体可以选自金属材料、无机非金属材料、高分子材料、生物医用微纳米粒子、天然生物材料和人工合成多肽类水凝胶材料中的至少一种，可以为以上任意一种或几种的组合。
金属材料包括不锈钢、铁及其合金、镁及其合金、钛及其合金、锌及其合金和钴基合金，基材可以为以上任意一种或几种。
无机非金属材料包括二氧化钛、氧化钛、氮化钛、陶瓷、硅、二氧化硅、碳化硅(SiC)、磷酸钙、氮化硅(Si3N4)、磷酸钙、硅铝酸盐(如Na2O·Al2O3·SiO2)、钙铝系(如CaO·Al2O3)、生物玻璃(如SiO2·CaO·Na2O·P2O5)、羟基磷灰石、碳素材料(C)、金刚石和类金刚石，基材可以为以上任意一种或几种。
高分子材料包括涤纶(PET)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVALC)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、碳共聚物(PDC)、聚乙醇酸(PGA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)、聚苯乙烯(PS)、聚醋酸乙烯酯(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚三亚甲级碳酸酯(PTMC)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚酰胺(PA)、聚二(恶)烷(PDS)、环氧树脂(Epoxy)、硅橡胶、硅凝胶、聚丙烯酸(PAA)及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚乙烯醇(PVA)、聚己内酯(PCL)和聚氨酯(PU)，基材可以为以上任意一种或几种。
生物医用微纳米粒子包括四氧化三铁纳米粒子、(介孔)二氧化硅纳米粒子(量子点)、氧化钛纳米粒子(量子点)和氧化锌纳米粒子(量子点)，基材可以为以上任意一种或几种。二氧化硅纳米离子可以为介孔物质或量子点，氧化钛纳米粒子可以为量子点，氧化锌纳米粒子也可以为量子点。
天然生物材料包括可塑性淀粉基材料(PSM)、明胶(gelatin)，胶原蛋白(collagen，尤其是重组后的Ⅲ型重组胶原)、透明质酸钠(sodium hyaluronate)、纤维蛋白(fibrousprotein)、海藻酸钠(sodium alginate)、琼脂糖(agarose)、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、半纤维素、木质素、甲壳素及其衍生物、动物来源的脱细胞组织和器官(如血管、瓣膜、心脏、骨、肺、韧带、膀胱、粘膜、角膜等)，基材可以为以上任意一种或几种。其中，可塑性淀粉材料(PSM)、纤维素、半纤维素、木质素、甲壳素及其衍生物均为多糖，基材也可以是其他类型的多糖物质，在此不做全部列举。
人工合成多肽类水凝胶材料包括聚L-赖氨酸和聚L-谷胺酸，基材可以为以上任意一种或几种。
S2、酚胺交联反应
将具有抗菌修饰涂层的材料置于交联剂溶液中反应，其中，交联剂溶液中的交联剂为具有两端氨基官能团的有机化合物。通过酚胺交联后的涂层更加稳定，达到长效抗菌的目的。
需要说明的是，经发明人研究发现，该长效抗菌涂层中，各个材料试剂均具有良好的生物相容性，细胞毒性小，小分子释放可以更加高效地主动抗菌和杀菌，尽可能规避细菌耐药性的发生。此外，通过酚羟基与伯氨基的共价交联，提高了抗菌多肽缓释涂层的稳定性，使涂层变得更加牢固。从而有望解决植入式医疗器械会引发的诸如感染等相关并发症。
在一些实施例中，交联剂选自硒代胱胺、胱胺、己二胺、乙二胺、丁二胺、辛胺和二乙二胺中的至少一种，交联剂可以为以上任意一种或几种。上述物质能够与多酚类物质发生共价交联，形成更加稳定的三维网络结构，得到长效抗菌涂层，结合更加牢固。此外，上述交联物质生物相容性良好，不会对生物体造成伤害。
需要说明的是，在材料科学和化学工程领域，交联剂通常用于制备高分子材料，例如聚合物、橡胶、涂料、胶水等。通过交联剂的作用，可以使这些材料具有更高的强度、硬度、耐磨性、耐化学腐蚀性等性能，从而提高它们的使用寿命和稳定性。在生物医学领域，交联剂也被广泛应用于制备人工关节、心脏瓣膜、血管支架等植入式医疗器械，以提高其生物相容性和耐久性。
在可选的实施方式中，交联剂溶液的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，pH值为8-11，控制反应温度为4℃-60℃，反应时间为0.5h-72h；优选地，在交联剂溶液中反应的过程中，控制反应温度为10℃-40℃，反应时间为5h-25h。通过控制酚胺交联反应的反应条件，使反应充分进行，提高涂层的稳定性。
具体地，交联剂的浓度可以为0.01mg/mL、0.1mg/mL、1.0mg/mL、5.0mg/mL、10.0mg/mL、15.0mg/mL、20.0mg/mL、25.0mg/mL、30.0mg/mL、35.0mg/mL、40.0mg/mL、45.0mg/mL、50.0mg/mL、55.0mg/mL、60.0mg/mL、65.0mg/mL、70.0mg/mL、75.0mg/mL、80.0mg/mL、85.0mg/mL、90.0mg/mL、95.0mg/mL、100.0mg/mL等，pH值可以为8、9、10、11等，反应温度可以为4℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃等，反应时间可以为0.5h、1.0h、5.0h、10.0h、15.0h、20.0h、25.0h、30.0h、35.0h、40.0h、45.0h、50.0h、55.0h、60.0h、65.0h、70.0h、72.0h等。
在一些实施例中，在交联剂溶液中反应完成之后，进行清洗、干燥，如用超纯水轻轻冲洗，以冲洗掉表面沉淀物，随后干燥即可。
本发明实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料，通过上述制备方法制备而得，具有良好的生物相容性和长效抗菌的效果，适合于根据需要进一步制备得到血液接触的植入/介入器械、牙种植体材料、骨诱导材料等，具有广阔的应用前景。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的硅橡胶基底材料(厚度为0.5cm，直径为1.5cm)进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg褐藻多酚溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将硅橡胶置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下25℃干燥4h(下同)即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，25℃(下同)下交联6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥(25℃干燥4h，下同)，并得到目标样品。
实施例2
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的316L SS基底材料(厚度为0.5cm，尺寸为1cm*1cm)进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg褐藻多酚溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将316L SS置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例3
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的镁合金基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg褐藻多酚溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将镁合金置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在经氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例4
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的硅橡胶基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg单宁酸溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将硅橡胶置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例5
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的316L SS基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg单宁酸溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将316L SS置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例6
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的镁合金基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg单宁酸溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将镁合金置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例7
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的硅橡胶基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg AMP、5mg单宁酸溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将硅橡胶置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例8
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的316L SS基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg AMP、5mg单宁酸溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将316L SS置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例9
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的镁合金基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg AMP、5mg单宁酸溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将镁合金置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5己二胺溶液中交联，己二胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例10
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的硅橡胶基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg褐藻多酚溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将硅橡胶置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5胱胺溶液中交联，胱胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例11
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的316L SS基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg褐藻多酚溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将316L SS置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5胱胺溶液中交联，胱胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
实施例12
本实施例提供一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将需要改性修饰的镁合金基底材料进行彻底清洗，干燥后待用。
(2)将2mg溶菌酶、5mg褐藻多酚溶解在2mL的超纯水中，混合均匀后，将镁合金置于反应液中，于25℃反应24小时。
(3)将步骤(2)中所得的样品利用超纯水清洗三次，并氮气氛围下干燥即可制得第一步涂层。
(4)将将步骤(3)中所得的材料表面在氢氧化钠调节pH为8.5胱胺溶液中交联，胱胺浓度为2mg/mL，交联时间为6小时。反应完成后，分别用PBS和蒸馏水充分漂洗，干燥，并得到目标样品。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：将褐藻多酚替换为等量的溶菌酶。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：将溶菌酶替换为等量的褐藻多酚。
对比例3
与实施例1的区别仅在于：不进行步骤(4)。
实验例
以实施例1为例，通过抗菌实验测定所得的溶菌酶白蛋白交联涂层的抗菌效果。
测定方法和条件如下：
检测样品步骤包括如下步骤：按照实施例1提供的涂层制备方法分别以不同浓度的褐藻多酚制备抗菌多肽缓释涂层，与实施例1相比，为验证各浓度下均可制备出抗菌涂层，做了如下调整：设置褐藻多酚的浓度，分别为2.5mg/mL、5mg/mL、7.5mg/mL、10mg/mL、15mg/mL，其余的制备方法和条件均相同，制得物种含有涂层的硅橡胶，具体标记为HD-PLZ(2.5)、HD-PLZ(5)、HD-PLZ(10)、HD-PLZ(15)。不含有涂层的硅橡胶作为对照样品组。
抗菌实验菌种选择为：革兰氏阳性菌(表皮葡萄球菌，Staphylococcusepidermidis)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌)。
具体过程如下：
(1)菌种保存：将菌种分别接种于营养琼脂(NA)斜面上，37℃条件下培育24h后，在-20℃条件下保存不超过30天。
(2)菌种活化：将步骤(1)中保存的斜面菌转接到平板营养琼脂(NA)上，在37℃条件下培养24h，每天转接一次，不超过两周。本实验使用细菌均为连续转接2次后的新鲜细菌。
(3)样品灭菌：将待测样品在紫外传递窗内进行紫外灭菌，先反面灭菌30min，再正面灭菌照射30min。
(4)菌悬液制备：用接种环从步骤(2)中转接后的琼脂培养基上取少量(2-4环)新鲜菌种，加入到氯化钠或营养肉汤中，并依次做10倍梯度稀释，连续稀释5次后的实验接种物作为实验所用菌悬液。
(5)将上述灭菌后的待测样品接种上述步骤(4)所制备的菌悬液：分别取实验用菌悬液100μL滴加在待测样品(直径2.5cm的圆形硅橡胶片材)表面，使菌液均匀接触样品，每个样品设置4个平行样。将无菌24孔板置于37℃、相对湿度大于90％的条件下24h培育。
细菌涂板：将无菌24孔板取出放在超净台中，然后在每个孔内加入1mL的洗脱液，反复吹打样品表面，充分吹打均匀后取20uL接种于提前准备好的营养琼脂固体培养基上，并用涂布棒将其均匀涂开。最后置于37℃下培育24h后计数。
检测结果参见图1和图2。根据图1浸泡前后30天的大肠杆菌与表皮葡萄球菌结果可知，在含有溶菌酶的样品上无论褐藻多酚的浓度大小，其样品上的菌落数都远少于硅橡胶空白对照样；并且也说明抗菌功能涂层的时效性能，至少长达30天。
试验例2
测试实施例1和对比例1、2通过抗菌实验测定所得涂层的抗菌效果。
实验步骤详见试验例1，检测结果参见图3。根据图3的抗菌实验可知，在缺少某一种组分时，该涂层便不具备抗菌能力。
试验例3
测试实施例1和对比例3在浸泡30天后，通过抗菌实验测定所得涂层的抗菌效果。
实验步骤详见试验例1，检测结果参见图4。根据图4的抗菌实验可知，在缺少交联步骤后，该涂层便不具备长效抗菌能力。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有长效抗菌功能的涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：将基材与多酚类化合物和抗菌分子形成的混合溶液反应，以形成抗菌修饰涂层；将具有所述抗菌修饰涂层的材料置于交联剂溶液中反应；
其中，所述抗菌分子为抗菌多肽或抗菌蛋白；所述交联剂溶液中的交联剂为具有两端氨基官能团的有机化合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述基材浸泡于所述混合溶液中反应，在所述混合溶液中，所述多酚类化合物的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，所述抗菌分子的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，所述混合溶液的pH值为3-6。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多酚类化合物选自单宁酸、表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素没食子酸酯、丹酚酸、原花青素、茶黄素、花色素苷和褐藻多酚中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌分子选自LL-37、环肽素、溶菌酶、β-转化酶抑制剂、碱性成纤维细胞生长因子、尿肽、抗菌素B、乳酸链球菌肽、醋酸培西加南、牛蛙皮肤抗菌肽、双肽细菌素、牛嗜中性粒细胞抗菌肽、烟粉虱抗真菌肽和鲎素抗菌肽中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述基材在所述混合溶液中的反应温度为0℃-50℃，反应时间为0.1h-36h，反应过程在含氧气氛下进行。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂溶液的浓度为0.01mg/mL-100mg/mL，pH值为8-11，控制反应温度为4℃-60℃，反应时间为0.5h-72h；
优选地，在所述交联剂溶液中反应的过程中，控制反应温度为10℃-40℃，反应时间为5h-25h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂选自硒代胱胺、胱胺、己二胺、乙二胺、丁二胺、辛胺和二乙二胺中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基材选自金属材料、无机非金属材料、高分子材料、生物医用微纳米粒子、天然生物材料和人工合成多肽类水凝胶材料中的至少一种；
其中，所述金属材料包括不锈钢、铁及其合金、镁及其合金、钛及其合金、锌及其合金和钴基合金；
所述无机非金属材料包括二氧化钛、氧化钛、氮化钛、陶瓷、硅、二氧化硅、碳化硅、磷酸钙、氮化硅、磷酸钙、硅铝酸盐、生物玻璃、羟基磷灰石、碳素材料、金刚石和类金刚石；
所述高分子材料包括涤纶、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚碳酸酯、碳共聚物、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚三亚甲级碳酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚酰胺、聚二(恶)烷、环氧树脂、硅橡胶、硅凝胶、聚丙烯酸及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚乙烯醇、聚己内酯和聚氨酯；
所述生物医用微纳米粒子包括四氧化三铁纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、氧化钛纳米粒子和氧化锌纳米粒子；
所述天然生物材料包括可塑性淀粉基材料、明胶、胶原蛋白、透明质酸钠、纤维蛋白、海藻酸钠、琼脂糖、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、半纤维素、木质素、甲壳素及其衍生物和动物来源的脱细胞组织和器官；
所述人工合成多肽类水凝胶材料包括聚L-赖氨酸和聚L-谷胺酸。
9.一种具有长效抗菌功能的涂层材料，其特征在于，通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备而得。
10.一种医疗器械，其特征在于，包括权利要求9所述的具有长效抗菌功能的涂层材料。
Priority Applications (1)
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