一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料及其制备方法。采用可逆加成断裂链转移自由基聚合，制备了一种含有N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物。利用N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基与胶原伯胺基团间热力学自发反应，在温和的反应条件下，将该嵌段共聚物共价接枝于胶原蛋白表面，可有效防止细菌等微生物粘附，同时具有永久杀菌功能；接枝后的胶原蛋白材料可长期保存而不滋生细菌，无需添加防腐剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料，属于生物质材料领域。
技术介绍
胶原蛋白是动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白，约占人体蛋白质总量的25％-33％。它遍及全身各个组织器官，如骨骼、软骨、韧带、皮肤、角膜、各种内膜、筋膜、牙齿、肌腱、韧带和血管，是结缔组织极其重要的结构蛋白质，起着支撑器官、保护机体的功能，与组织的形成、成熟、细胞间信息的传递，以及关节润滑、伤口愈合、钙化作用、血液凝固和衰老等有着密切的关系。目前，胶原蛋白因其低免疫原性和良好的生物相容性已成为生物科技产业最关键的原材料之一，以手术缝合线、敷料、止血剂、手术卫生棉条、人造血管、角膜以及胶原蛋白膜材料等形式，在烧伤、创伤、眼角膜疾病、美容、硬组织修复、创面止血等医药卫生领域有着广泛应用。然而，受自身结构因素的影响，胶原蛋白材料极易受到细菌侵蚀。一旦细菌粘附在这类材料上形成生物膜，胶原蛋白会被酶解产生杂质，使胶原蛋白失去活性；同时细菌繁殖会导致胶原蛋白中的毒素积累，影响胶原蛋白自身生物相容性，使这些材料失去应用价值。此外，胶原蛋白材料应用于生物体之后也极易遭到微生物侵蚀，引起感染等问题。同时，创面本身也容易微生物感染，因而在这些领域应用的胶原蛋白材料必须进行抗菌处理。将小分子抗菌剂（如环丙沙星、妥布霉素、四环素、银等）通过浸渍、包覆、物理吸附等方式添加至胶原蛋白材料中是目前最为常用的胶原抗菌防腐方法。然而，这些小分子抗菌剂容易从胶原基材中持续迁移，影响胶原蛋白抗菌防腐的持久性。
技术实现思路
在此本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料及其制备方法。本专利技术所涉及的一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料，其特征在于该胶原蛋白材料表面共价接枝有甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物，可有效防止细菌等微生物粘附，同时具有永久杀菌功能。本专利技术还提供了上述具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下（其中所述物料的份数均为重量份数）：（1）氟喹诺酮乙烯基化：将氟喹诺酮10-20份、催化剂4-8份与溶剂300-500份混合均匀，于0-5℃搅拌30-60分钟，随后在持续搅拌和氮气保护下滴加乙烯基化试剂4-8份，滴加完毕后升温至20-35℃反应1-2.5小时；反应完毕后，将以上混合物倒入沉淀剂中，沉淀经反复水洗、烘干即得乙烯基化氟喹诺酮；（2）含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的可逆加成断裂链转移试剂的制备：将一端带有羧基的可逆加成断裂链转移试剂18-28份、N-羟基琥珀酰亚胺8-13份与溶剂200-400份混合均匀，在氮气氛围保护中，于2-6℃持续搅拌20-40min，随后加入N,N’-二环己基碳化二亚胺14-23份，于2-6℃继续搅拌反应1-2小时，然后升温至20-30℃反应18-24小时，反应完毕后，过滤反应液，并将滤液反复水洗、真空干燥，即得含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的可逆加成断裂链转移试剂；（3）甲基丙烯酸羟乙酯的可逆加成断裂链转移聚合：将以上制备的含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的可逆加成断裂链转移试剂1-4份、甲基丙烯酸羟乙酯40-100份，引发剂0.04-0.16份与溶剂120-400份混合均匀，密封、循环冷冻-解冻除氧，随后在持续搅拌和氮气保护下，升温至55-65℃反应6-8小时，反应结束，将以上混合物倒入沉淀剂中，沉淀经真空干燥即得含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的聚甲基丙烯酸羟乙酯；（4）含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物的制备：将以上制备的含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的聚甲基丙烯酸羟乙酯3-8份、乙烯基化氟喹诺酮160-220份、引发剂0.1-0.2份和溶剂200-400份混合均匀，在氮气保护和连续搅拌下，于60-80℃回流20-30小时，反应完毕后，将以上混合物倒入沉淀剂中，沉淀烘干后即得含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物；（5）含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物在胶原蛋白材料表面接枝固定：将80-140份含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物、0-6份催化剂混溶于120-200份溶剂中，搅拌20-40分钟充分溶解后，将胶原蛋白材料浸没其中，在20-30℃轻轻搅拌反应60-80小时，反应结束后，将接枝改性的胶原蛋白材料用乙醇和水交替冲洗6-8次，在20-30℃干燥即得具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料。以上方法所述氟喹诺酮为环丙沙星、罗氟哌酸、诺氟沙星、沙氟沙星、依诺沙星、司氟沙星、加替沙星中的一种或多种。以上方法所述催化剂为三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶、碳酸钾、碳酸钠中的一种或多种。以上方法所述溶剂为氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、苯、甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、吡啶、1,4-二恶烷中的一种或多种。以上方法所述乙烯基化试剂为丙烯酰氯、4-戊烯酰氯、丙烯酰溴、己-5-烯酰氯中的一种或多种。以上方法所述沉淀剂为正己烷、环己烷、环戊烷、正庚烷、乙醚、石油醚、甲苯、四氢呋喃中的一种或多种。以上方法所述的一端带有羧基的可逆加成断裂链转移试剂为3-苄基硫烷基巯羰基硫烷基丙酸、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸、4-氰基-4-(十二基硫烷基硫代碳酰)硫戊酸、4-氰基-4-(丙基硫烷基硫代碳酰)硫戊酸、2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、2-(丙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、2-（1-异丁基）三硫代碳酸酯基-2-甲基丙酸、2-巯基-S-硫代苯甲酰乙酸、2-丁基三硫代碳酸酯基丙酸中的一种或多种。以上方法所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二环己腈、过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸特丁酯、叔丁基过氧化氢中的一种或多种。以上方法所述胶原蛋白材料为胶原蛋白手术缝合线、胶原蛋白敷料、胶原蛋白止血剂、胶原蛋白手术卫生棉条、胶原蛋白人造血管、胶原蛋白角膜以及胶原蛋白膜材料中的一种或多种。本专利技术与现有技术相比，具有以下积极效果：1、氟喹诺酮抗菌剂自身抗菌谱广、抗菌活性强。本专利利用酰化反应对氟喹诺酮进行乙烯基化修饰，并不会影响氟喹诺酮母核结构域及各增效取代基，因此，共聚反应后氟喹诺酮抗菌剂自身生物活性得以保留。2、本专利技术采用可逆加成断裂链转移自由基聚合制备含有N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物，保证聚甲基丙烯酸羟乙酯和聚乙烯基化氟喹诺酮链段长度可控。3、本专利技术涉及的含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物兼具以下功能：（1）聚甲基丙烯酸羟乙酯链段：防止细菌等微生物粘附；（2）聚乙烯基化氟喹诺酮链段：杀菌；（3）N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料，其特征在于该胶原蛋白材料表面共价接枝有甲基丙烯酸羟乙酯‑乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物，可有效防止细菌等微生物粘附，同时具有永久杀菌功能，该胶原蛋白材料可长期保存而不滋生细菌，无需添加防腐剂。

【技术特征摘要】
1.一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料，其特征在于该胶原蛋白材料表面共价接枝有甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物，可有效防止细菌等微生物粘附，同时具有永久杀菌功能，该胶原蛋白材料可长期保存而不滋生细菌，无需添加防腐剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗细菌粘附和永久杀菌双重功能的胶原蛋白材料的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下（其中所述物料的份数均为重量份数）：
（1）氟喹诺酮乙烯基化：将氟喹诺酮10-20份、催化剂4-8份与溶剂300-500份混合均匀，于0-5℃搅拌30-60分钟，随后在持续搅拌和氮气保护下滴加乙烯基化试剂4-8份，滴加完毕后升温至20-35℃反应1-2.5小时；反应完毕后，将以上混合物倒入沉淀剂中，沉淀经反复水洗、烘干即得乙烯基化氟喹诺酮；
（2）含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的可逆加成断裂链转移试剂的制备：将一端带有羧基的可逆加成断裂链转移试剂18-28份、N-羟基琥珀酰亚胺8-13份与溶剂200-400份混合均匀，在氮气氛围保护中，于2-6℃持续搅拌20-40min，随后加入N,N’-二环己基碳化二亚胺14-23份，于2-6℃继续搅拌反应1-2小时，然后升温至20-30℃反应18-24小时，反应完毕后，过滤反应液，并将滤液反复水洗、真空干燥，即得含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的可逆加成断裂链转移试剂；
（3）甲基丙烯酸羟乙酯的可逆加成断裂链转移聚合：将以上制备的含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的可逆加成断裂链转移试剂1-4份、甲基丙烯酸羟乙酯40-100份，引发剂0.04-0.16份与溶剂120-400份混合均匀，密封、循环冷冻-解冻除氧，随后在持续搅拌和氮气保护下，升温至55-65℃反应6-8小时，反应结束，将以上混合物倒入沉淀剂中，沉淀经真空干燥即得含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的聚甲基丙烯酸羟乙酯；
（4）含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物的制备：将以上制备的含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的聚甲基丙烯酸羟乙酯3-8份、乙烯基化氟喹诺酮160-220份、引发剂0.1-0.2份和溶剂200-400份混合均匀，在氮气保护和连续搅拌下，于60-80℃回流20-30小时，反应完毕后，将以上混合物倒入沉淀剂中，沉淀烘干后即得含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物；
（5）含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物在胶原蛋白材料表面接枝固定：将80-140份含N-羟基琥珀酰亚胺活性酯端基的甲基丙烯酸羟乙酯-乙烯基化氟喹诺酮嵌段共聚物、0-6份催化剂混溶于120-200份溶剂中，搅拌20-40分钟充分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈意，常金明，范浩军，曾琦，王忠辉，官小玉，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51