一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法技术

本发明专利技术公开了一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，包括以下步骤：(1)对医用材料表面进行氧等离子体预处理后，在医用材料表面进行化学接枝氨基硅烷，然后将接枝节氨基硅烷表面的医用材料与酰基化合物反应；(2)引发剂修饰表面的医用材料置于抗粘附单体水溶液中进行接枝聚合反应；(3抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料置于含叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中；(4)将叠氮化表面的医用材料，置于抗菌剂的点击溶液中，进行点击反应，得到抗粘附聚合物层和抗菌剂层共修饰的抗菌表面。本发明专利技术避免了抗粘附能力和杀菌能相互干扰，具有优异的长效抗菌性能，减轻杀菌层对血液和体细胞的不良影响，生物相容性优良。

Method for preparing antibacterial surface on medical material surface

The invention discloses a method for preparing antibacterial medical materials on the surface of the surface, which comprises the following steps: (1) the medical material surface oxygen plasma pretreatment, chemical grafting amino silane in medical material surface, and then the medical material and acyl compounds of amino silane surface grafting reaction section; (2) by graft polymerization reaction caused by medical material in the surface modification of anti adhesion agent monomer in aqueous solution; (two methyl formamide solution 3 brush surface modification anti adhesion polymer medical material in containing azides; (4) medical material will be placed on the surface of azide, antibacterial agent solution click, click reaction to obtain antibacterial surface modified anti adhesion polymer layer and the antibacterial layer. The invention avoids the interference of the adhesion resistance and the bactericidal ability, has excellent long acting antibacterial property, reduces the adverse effects of the bactericidal layer on the blood and the somatic cells, and has good biocompatibility.

【技术实现步骤摘要】
一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法
本专利技术涉及医用材料，特别涉及一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法。
技术介绍
我们的健康受到一些微生物威胁，抗菌材料在日常生活中也变得非常重要。随着社会健康意识的提高，植入体材料的应用也越来越广泛，由细菌引起的植入体感染问题也越来越受人们重视。尽管材料的无菌处理和术前抗生素的使用能一定程度减少该类感染的发生，但仍有4％-6％的患者在植入初期因细菌感染而引起植入体失效，给患者带来巨大的痛苦和经济负担。在中国，该类感染临床发生率更是高达15％。因此，植入体材料不仅要求要有良好的生物相容性，还需要具备必要的抗菌能力。硅材料由于表面规整度较好，特异性吸附少，广泛用于表面改性模型的构建。植入体材料的细菌感染难以治愈的问题决定了对于植入体的细菌感染，要采取预防大于救治的措施。即植入体材料在具备优异的组织相容性和生物相容性的同时，还要具备优异的抗菌性能。为了提高植入体材料的抗菌性能，对材料进行表面改性，在其表面利用各种抗菌剂构建抗菌型表面是一种有效的方法。目前临床常用的抗菌剂包括离子型抗菌剂，如磺胺嘧啶银等；以及抗生素类抗菌剂，如四环素和万古霉素等。尽管添加这些抗菌剂的材料具有很强的抗菌性能，银离子的细胞毒性较大，抗生素类则易使细菌对抗生素产生耐药性，耐药性的细菌已经成为目前临床面临的一大挑战。这些问题使得这些抗菌剂在临床上应用存在一定的限制，人们迫切需要一种新型的抗菌剂。
技术实现思路
为了克服现有技术中在医用材料表面引入的抗粘附聚合物层和抗菌剂，但抗粘附能力和杀菌能力相互影响从而影响表面抗菌能力，以及多肽类抗菌剂自身不稳定的问题，本专利技术的目的在于提供一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，避免了性能相互干扰，而且改善了抗菌剂在体内被酶降解的问题，获得更优异的长效抗菌性能。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，包括以下步骤：(1)对医用材料表面进行氧等离子体预处理后，在医用材料表面进行化学接枝氨基硅烷，然后将表面接枝节氨基硅烷的医用材料与酰基化合物反应，制得原子转移自由基聚合的引发剂修饰表面的医用材料；(2)将步骤(1)得到引发剂修饰表面的医用材料置于抗粘附单体自由基聚合混合溶液中进行接枝聚合反应，制得抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料；(3)将步骤(2)得到的抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料置于含叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中，制得叠氮化表面的医用材料；(4)将步骤(3)制备的叠氮化表面的医用材料，置于抗菌剂的点击溶液中，进行点击反应，得到抗粘附聚合物层和抗菌剂层共修饰的抗菌表面。步骤(1)所述氧等离子体预处理，具体为：对医用材料表面进行氧等离子体预处理,工作参数为功率20-600W，压强20-120Pa，气体流速2-300ml/min，温度10-50℃，时间2-10min。步骤(1)所述在医用材料表面进行化学接枝氨基硅烷，具体为：将预处理后的医用材料浸入氨基硅烷的乙醇溶液中，反应5-24h；其中，氨基硅烷的乙醇溶液中，氨基硅烷的体积浓度为1-20％，温度10-40℃；所述氨基硅烷为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷、4-氨基丁基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。步骤(1)将接表面枝节氨基硅烷的医用材料与酰基化合物反应，具体为：将表面接枝节氨基硅烷的医用材料浸入酰基化合物的二氯甲烷溶液中，时间为0.5-24h；其中酰基化合物的二氯甲烷溶液中，酰基化合物的体积浓度为2-10％，缚酸剂体积浓度4-20％；所述酰基化合物为2-溴异丁酰溴、2-溴丙酰溴、4-溴丁基氯酸、3-氯丙酰氯、4-氯戊酰氯中的一种或多种，缚酸剂为三乙胺、吡啶、N,N-二异丙基乙胺中一种或多种。步骤(2)所述将步骤(1)得到引发剂修饰表面的医用材料置于抗粘附单体自由基聚合混合溶液中进行接枝聚合反应，具体为：将步骤(1)得到引发剂修饰表面的医用材料置于原子转移自由基聚合混合溶液中进行接枝聚合反应；其中，混合溶液中水、甲醇体积比为1：0.5-1：3，抗粘附单体的质量浓度为2-20％，铜化合物的质量浓度为0.1％-1.2％，配体质量浓度为0.3％-3.6％，反应时间为0.5-24h，温度为10-50℃；所述抗粘附单体为丙烯酰氧基磷酸胆碱、甲基丙烯酰氧基磷酸胆碱、丙烯酰胺基磷酸胆碱、甲基丙烯酰胺基磷酸胆碱、丙烯酰氧基磺酸甜菜碱、甲基丙烯酰氧基磺酸甜菜碱、丙烯酰胺基磺酸甜菜碱、甲基丙烯酰胺基磺酸甜菜碱、丙烯酰氧基羧酸甜菜碱、丙烯酰胺基羧酸甜菜碱、甲基丙烯酰胺基羧酸甜菜碱、乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。步骤(3)所述将步骤(2)得到的抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料置于含叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中，制得叠氮化表面的医用材料，具体为：将步骤(2)得到的抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料置于含叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中，反应4-24h，制得叠氮化表面的医用材料；其中叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中，叠氮化合物质量浓度为0.5-5％，温度40-80℃；所述叠氮化合物为叠氮化钠、叠氮化锂中的一种或两种。步骤(4)将步骤(3)制备的叠氮化表面的医用材料，置于抗菌剂的点击溶液中，进行点击反应，具体为：将步骤(3)制备的叠氮化表面的医用材料，置于抗菌剂的点击溶液中，进行点击反应，反应时间1-5h，反应温度为温度20-50℃；所述抗菌剂的点击溶液中，抗菌剂浓度为20-300μM，铜化合物浓度为0.5-5μM，配体浓度为5-50μM，抗坏血酸浓度为25-250μM；反应温度20-50℃，时间1-5h。所述铜化合物为CuCl、CuSO4、CuCl2、CuBr、CuBr2中的一种或多种。所述配体为2,2'-联吡啶、四甲基乙二胺、五甲基二亚乙基三胺、六甲基三亚乙基四胺、三(N,N-二甲基胺基乙基)胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基二乙烯基三胺、三[2-(二甲胺基)乙基]胺中的一种或多种。所述抗菌剂为抗菌多肽，序列为Pra-Lys-Arg-Trp-Trp-Lys-Trp-Trp-Arg-Arg或Pra-Arg-Arg-Trp-Trp-Lys-Trp-Trp-Arg-Lys。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术通过在医用材料表面引入原子转移自由基聚合引发剂，先接枝抗粘附聚合物，再引入叠氮基，最后通过点击反应引入抗菌剂，从而在材料表面制备了抗粘附聚合物底层和抗菌剂上层双层双功能抗菌表面。由于抗粘附聚合物与抗菌剂位于不同接枝层内，不仅避免了性能相互干扰，而且改善了抗菌剂在体内被酶降解的问题，抗粘附聚合物与抗菌剂的协同作用赋予表面更优异的长效抗菌性能，并会减轻杀菌层对血液和体细胞的不良影响，可获得优良的生物相容性。本专利技术解决了由医疗器械引发的院内感染问题。附图说明图1为本专利技术的实施例1的在硅片表面上制备抗菌表面的方法的过程示意图。图2为未经处理的硅基底表面的水接触角。图3为本专利技术的实施例1的步骤(3)得到的抗粘附聚合物刷修饰表面的硅基底表面的水接触角。图4为本专利技术的实施例1制备的抗粘附聚合物刷底层和抗菌剂上层双层共修饰的抗菌表面水接触角。图5为未经处理的硅基底表面的表面形貌。图6为本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对医用材料表面进行氧等离子体预处理后，在医用材料表面进行化学接枝氨基硅烷，然后将表面接枝节氨基硅烷的医用材料与酰基化合物反应，制得原子转移自由基聚合的引发剂修饰表面的医用材料；(2)将步骤(1)得到引发剂修饰表面的医用材料置于抗粘附单体自由基聚合混合溶液中进行接枝聚合反应，制得抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料；(3)将步骤(2)得到的抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料置于含叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中，制得叠氮化表面的医用材料；(4)将步骤(3)制备的叠氮化表面的医用材料，置于抗菌剂的点击溶液中，进行点击反应，得到抗粘附聚合物层和抗菌剂层共修饰的抗菌表面。

【技术特征摘要】
1.一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对医用材料表面进行氧等离子体预处理后，在医用材料表面进行化学接枝氨基硅烷，然后将表面接枝节氨基硅烷的医用材料与酰基化合物反应，制得原子转移自由基聚合的引发剂修饰表面的医用材料；(2)将步骤(1)得到引发剂修饰表面的医用材料置于抗粘附单体自由基聚合混合溶液中进行接枝聚合反应，制得抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料；(3)将步骤(2)得到的抗粘附聚合物刷修饰表面的医用材料置于含叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中，制得叠氮化表面的医用材料；(4)将步骤(3)制备的叠氮化表面的医用材料，置于抗菌剂的点击溶液中，进行点击反应，得到抗粘附聚合物层和抗菌剂层共修饰的抗菌表面。2.根据权利要求1所述的在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，其特征在于，步骤(1)所述氧等离子体预处理，具体为：对医用材料表面进行氧等离子体预处理,工作参数为功率20-600W，压强20-120Pa，气体流速2-300ml/min，温度10-50℃，时间2-10min。3.根据权利要求1所述的在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，其特征在于，步骤(1)所述在医用材料表面进行化学接枝氨基硅烷，具体为：将预处理后的医用材料浸入氨基硅烷的乙醇溶液中，反应5-24h；其中，氨基硅烷的乙醇溶液中，氨基硅烷的体积浓度为1-20％，温度10-40℃；所述氨基硅烷为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷、4-氨基丁基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，其特征在于，步骤(1)将接表面枝节氨基硅烷的医用材料与酰基化合物反应，具体为：将表面接枝节氨基硅烷的医用材料浸入酰基化合物的二氯甲烷溶液中，时间为0.5-24h；其中酰基化合物的二氯甲烷溶液中，酰基化合物的体积浓度为2-10％，缚酸剂体积浓度4-20％；所述酰基化合物为2-溴异丁酰溴、2-溴丙酰溴、4-溴丁基氯酸、3-氯丙酰氯、4-氯戊酰氯中的一种或多种，缚酸剂为三乙胺、吡啶、N,N-二异丙基乙胺中一种或多种。5.根据权利要求1所述的在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，其特征在于，步骤(2)所述将步骤(1)得到引发剂修饰表面的医用材料置于抗粘附单体自由基聚合混合溶液中进行接枝聚合反应，具体为：将步骤(1)得到引发剂修饰表面的医用材料置于原子转移自由基聚合混合溶液中进行接枝聚合反应；其中，混合溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：任力，王琳，何精才，王迎军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44