一种抗菌丝蛋白基仿生涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌丝蛋白基仿生涂层及其制备方法，所述仿生涂层由以下原料制备而成：丝蛋白、咖啡酸多巴胺、盐酸多巴胺、壳聚糖纤维、聚氨酯、硼酸、偏磷酸钙、氟磷酸锶、海藻提取液、木犀草苷、马勃粉、氧化锌、葡萄糖酸锶、甘氨酸富马酸盐、氢氧化钾、聚乙烯醇、蒸馏水、水杨酸乙二醇、乙醇。本发明专利技术的仿生涂层与金属植入体的结合强度高，对钢球磨损系数低，耐磨性佳，并且对对金黄色葡萄球菌菌的抗菌效果佳，同时生物相容性好，无细胞毒性，无凝血和血栓形成，无任何炎症反应，具有良好的临床应用价值。

Antibacterial silk fibroin Based Bionic coating and preparation method thereof

The invention discloses an antibacterial silk protein based biomimetic coating and a preparation method thereof, wherein the biomimetic coating is prepared by the following raw materials: silk protein, caffeic acid, dopamine, dopamine hydrochloride, chitosan fiber, polyurethane, boric acid, calcium metaphosphate, fluoride strontium phosphate, seaweed extract, luteoloside, puffball powder Zinc Oxide, gluconate, strontium, glycine fumarate, potassium hydroxide, polyvinyl alcohol, distilled water, salicylic acid and ethylene glycol, ethanol. The invention of the combination of biomimetic coating and metal implants with high strength, low coefficient of steel ball wear, good abrasion resistance, and the antibacterial effect on Staphylococcus aureus. At the same time, good biocompatibility and no cytotoxicity, no blood coagulation and thrombosis, without any inflammatory reaction, has good clinical value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医用材料
，尤其涉及一种抗菌丝蛋白基仿生涂层及其制备方法。
技术介绍
医用金属植入体具有很高的机械强度和抗疲劳特性，是当前临床应用最广泛的医用材料之一。常见的医用金属植入体包括血管支架材料、人造假肢、人造骨骼关节、人体内固定物品，其主要由植入材料钴合金、钛合金和不锈钢等制备而成。然而大多金属植入体的生物相容性不佳，而且在人体体液里的耐腐蚀性较差，容易析出金属离子，引起周围组织的毒副反应，严重影响治疗效果。通过对金属植入体表面进行涂层改性是改善上述不足的重要措施之一，常见的涂层为无机涂层和聚合物涂层，然而大部分无机涂层和聚合物涂层与金属植入体的结合力较弱，容易脱落，其次大多无机材料脆性大，不适合承力金属植入体的表面涂层改性，此外聚合物涂层的通常耐磨性较差，这些都会显著降低涂层的使用寿命。另外，金属植入体在植入人体内初期，很容易发生感染，故而其前期金属植入材料的抗菌性至关重要。为此，本专利技术提供一种兼具抗菌、耐磨、结合力强、耐腐蚀的生物活性金属植入体涂层，以期获得更佳的临床应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种兼具抗菌、耐磨、结合力强、耐腐蚀的生物活性金属植入体涂层及其制备方法，以解决现有技术中至少一种技术问题。本专利技术的技术方案来如下：一种抗菌丝蛋白基仿生涂层，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白14-22份、咖啡酸多巴胺3-9份、盐酸多巴胺4-7份、壳聚糖纤维1-6份、聚氨酯1-4份、硼酸1.4-3.7份、偏磷酸钙0.8-3.6份、氟磷酸锶1-4份、海藻提取液3-6份、木犀草苷0.8-2.5份、马勃粉1.3-4份、氧化锌0.8-2.2份、葡萄糖酸锶1.5-3.1份、甘氨酸富马酸盐0.6-2.5份、氢氧化钾0.6-1.5份、聚乙烯醇1.6-4份、蒸馏水20-32份、水杨酸乙二醇5-12份、乙醇40-60份。上述技术方案中，所述丝蛋白为蚕丝脱胶丝蛋白、蛾丝脱胶丝蛋白和蜘蛛丝脱胶蛋白中的至少一种。上述技术方案中，所述海藻提取液的固含量为10-20%，其海藻提取液的提前步骤为：将海藻切碎，加水煮沸15分钟，然后转移至30倍重量的焦磷酸钠溶液中，在60℃下超声处理3h，其超声波功率为750W；之后进行浓缩，即得。上述技术方案中，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白16-21份、咖啡酸多巴胺3.5-8份、盐酸多巴胺4.6-7份、壳聚糖纤维1.8-5.4份、聚氨酯1.6-3.8份、硼酸1.6-3.2份、偏磷酸钙0.9-3.2份、氟磷酸锶1.6-3.5份、海藻提取液3.4-5.7份、木犀草苷1.1-2.2份、马勃粉1.4-3.7份、氧化锌1.1-2份、葡萄糖酸锶1.7-3份、甘氨酸富马酸盐0.8-2.2份、氢氧化钾0.7-1.3份、聚乙烯醇1.8-3.5份、蒸馏水24-30份、水杨酸乙二醇7-11份、乙醇48-56份。上述技术方案中，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白18份、咖啡酸多巴胺4.6份、盐酸多巴胺6.2份、壳聚糖纤维3.7份、聚氨酯2.4份、硼酸2.8份、偏磷酸钙1.9份、氟磷酸锶2.6份、海藻提取液4.5份、木犀草苷1.7份、马勃粉3.2份、氧化锌1.7份、葡萄糖酸锶2.4份、甘氨酸富马酸盐1.3份、氢氧化钾0.9份、聚乙烯醇2.6份、蒸馏水27份、水杨酸乙二醇9.5份、乙醇52份。本专利技术的另一技术方案来如下：抗菌丝蛋白基仿生涂层的制备方法，所述制备步骤包括：1）将金属植入体置于氢氧化钠溶液中浸泡24小时，然后于400-480℃保温1-2小时，再于720-800℃保温20-40分钟，冷却至室温，得到预处理金属植入体I，备用；2）将氧化锌、偏磷酸钙、氟磷酸锶、葡萄糖酸锶、甘氨酸富马酸盐、壳聚糖纤维、硼酸、聚乙烯醇和蒸馏水混合均匀，得到混合液A；3）将步骤预处理金属植入体I作为阳极，不锈钢作为阴极，置于步骤2）中的混合液中进行氧化处理，得到处理的金属植入体II；4）之后取出处理的金属植入体II，将处理后的混合液倒入反应釜中，进行水热反应；待水热反应后，取出金属植入体并洗净，吹干，得到处理的金属植入体III，备用；5）将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解，然后依次加入丝蛋白、水杨酸乙二醇和聚氨酯搅拌均匀，然后加入海藻提取液、木犀草苷和马勃粉，继续搅拌均匀，最后加入咖啡酸多巴胺和盐酸多巴胺，搅拌均匀，得到混合液B；6）将步骤4）中的处理的金属植入体III置于步骤5）中的混合液B中，在30-50℃静置24-48小时，之后取出，洗净并干燥，即得。上述技术方案中，所述氧化处理条件为：200-380V，250-600Hz，氧化处理时间为40-120分钟。上述技术方案中，所述水热反应条件为：在120-150℃温度下反应10-36小时。由于采用了以上技术方案，本专利技术的有益效果为：本专利技术的仿生涂层与金属植入体的结合强度可达37.5MPa及以上，与金属植入体的结合强度高，力学性能符合使用要求。此外，本专利技术的仿生涂层对钢球磨损系数低于0.175，耐磨性佳，并且对1天后对金黄色葡萄球菌菌的抑菌率达96%以上，7天后对金黄色葡萄球菌菌的抑菌率仍维持在86%以上，抗菌效果佳；此外，上述仿生涂层的生物相容性好，无细胞毒性，无凝血和血栓形成，无任何炎症反应，具有良好的临床应用价值。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1一种抗菌丝蛋白基仿生涂层，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白14份、咖啡酸多巴胺3份、盐酸多巴胺4份、壳聚糖纤维1份、聚氨酯1份、硼酸1.4份、偏磷酸钙0.8份、氟磷酸锶1份、海藻提取液3份、木犀草苷0.8份、马勃粉1.3份、氧化锌0.8份、葡萄糖酸锶1.5份、甘氨酸富马酸盐0.6份、氢氧化钾0.6份、聚乙烯醇1.6份、蒸馏水20份、水杨酸乙二醇5份、乙醇40份。所述丝蛋白为蚕丝脱胶丝蛋白。所述海藻提取液的固含量为10%，其海藻提取液的提前步骤为：将海藻切碎，加水煮沸15分钟，然后转移至30倍重量的焦磷酸钠溶液中，在60℃下超声处理3h，其超声波功率为750W；之后进行浓缩，即得。所述抗菌丝蛋白基仿生涂层的制备方法，所述制备步骤包括：1）将金属植入体置于氢氧化钠溶液中浸泡24小时，然后于400℃保温1小时，再于720℃保温20分钟，冷却至室温，得到预处理金属植入体I，备用；2）将氧化锌、偏磷酸钙、氟磷酸锶、葡萄糖酸锶、甘氨酸富马酸盐、壳聚糖纤维、硼酸、聚乙烯醇和蒸馏水混合均匀，得到混合液A；3）将步骤预处理金属植入体I作为阳极，不锈钢作为阴极，置于步骤2）中的混合液中进行氧化处理，得到处理的金属植入体II，其中述氧化处理条件为：200V，250Hz，氧化处理时间为40分钟；4）之后取出处理的金属植入体II，将处理后的混合液倒入反应釜中，在120℃温度下反应10小时；待水热反应后，取出金属植入体并洗净，吹干，得到处理的金属植入体III，备用；5）将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解，然后依次加入丝蛋白、水杨酸乙二醇和聚氨酯搅拌均匀，然后加入海藻提取液、木犀草苷和马勃粉，继续搅拌均匀，最后加入咖啡酸多巴胺和盐酸多巴胺，搅拌均匀，得到混合液B；6）将步骤4）中的处理的金属植入体III置于步骤5）中的混合液B中，在30℃静置24小时，之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌丝蛋白基仿生涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白14‑22份、咖啡酸多巴胺3‑9份、盐酸多巴胺4‑7份、壳聚糖纤维1‑6份、聚氨酯1‑4份、硼酸1.4‑3.7份、偏磷酸钙0.8‑3.6份、氟磷酸锶1‑4份、海藻提取液3‑6份、木犀草苷0.8‑2.5份、马勃粉1.3‑4份、氧化锌0.8‑2.2份、葡萄糖酸锶1.5‑3.1份、甘氨酸富马酸盐0.6‑2.5份、氢氧化钾0.6‑1.5份、聚乙烯醇1.6‑4份、蒸馏水20‑32份、水杨酸乙二醇5‑12份、乙醇40‑60份。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌丝蛋白基仿生涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白14-22份、咖啡酸多巴胺3-9份、盐酸多巴胺4-7份、壳聚糖纤维1-6份、聚氨酯1-4份、硼酸1.4-3.7份、偏磷酸钙0.8-3.6份、氟磷酸锶1-4份、海藻提取液3-6份、木犀草苷0.8-2.5份、马勃粉1.3-4份、氧化锌0.8-2.2份、葡萄糖酸锶1.5-3.1份、甘氨酸富马酸盐0.6-2.5份、氢氧化钾0.6-1.5份、聚乙烯醇1.6-4份、蒸馏水20-32份、水杨酸乙二醇5-12份、乙醇40-60份。2.根据权利要求1所述的抗菌丝蛋白基仿生涂层，其特征在于，所述丝蛋白为蚕丝脱胶丝蛋白、蛾丝脱胶丝蛋白和蜘蛛丝脱胶蛋白中的至少一种。3.根据权利要求1所述的抗菌丝蛋白基仿生涂层，其特征在于，所述海藻提取液的固含量为10-20%，其海藻提取液的提前步骤为：将海藻切碎，加水煮沸15分钟，然后转移至30倍重量的焦磷酸钠溶液中，在60℃下超声处理3h，其超声波功率为750W；之后进行浓缩，即得。4.根据权利要求1所述的抗菌丝蛋白基仿生涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白16-21份、咖啡酸多巴胺3.5-8份、盐酸多巴胺4.6-7份、壳聚糖纤维1.8-5.4份、聚氨酯1.6-3.8份、硼酸1.6-3.2份、偏磷酸钙0.9-3.2份、氟磷酸锶1.6-3.5份、海藻提取液3.4-5.7份、木犀草苷1.1-2.2份、马勃粉1.4-3.7份、氧化锌1.1-2份、葡萄糖酸锶1.7-3份、甘氨酸富马酸盐0.8-2.2份、氢氧化钾0.7-1.3份、聚乙烯醇1.8-3.5份、蒸馏水24-30份、水杨酸乙二醇7-11份、乙醇48-56份。5.根据权利要求1所述的抗菌丝蛋白基仿生涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：丝蛋白18份、咖啡酸多巴胺4.6份、盐酸多巴...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘明华，
申请(专利权)人：苏州纳贝通环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32