一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，该抗菌涂层通过简单工艺将梳状多聚氨基酸复合物涂覆于底物材料上制备得到，所述梳状多聚氨基酸复合物由多聚氨基酸组分和聚乙二醇组分复合而成，所述多聚氨基酸组分包括ε‑聚赖氨酸和协同抗菌剂。本发明专利技术的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其成分以天然高分子材料为主，具有杀菌、抗细菌粘附的功能，生物相容性高，稳定性好，抗菌广谱性好，对革兰氏阳性菌、阴性菌、真菌都有较好的抑制效果。本发明专利技术还公开了制备所述梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的方法。本发明专利技术制备梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的方法，在水相体系中进行，无需使用有机溶剂，绿色无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层及其制备方法
本专利技术涉及抗菌材料
，具体涉及一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层及其制备方法。
技术介绍
现有的抗菌材料大多是通过材料本身释放一定的抗菌剂杀灭细菌和微生物，如纳米银、抗菌素(抗生素)、季铵盐等。这些材料在杀灭细菌的同时往往会对人体正常细胞有一定程度的损害。虽然纳米银所释放的纳米银颗粒(或离子)杀菌效率很高，但是其生物安全性一直存在较大争议，且银作为重金属介入人体内使用，长期积累会产生极大的生理毒性。抗菌素(抗生素)价格低廉且在临床使用普遍，但其滥用会导致耐药细菌的产生。季铵盐一直是市面上较为高效的抗菌剂之一，但其在抗菌持久性、化学稳定性以及生物毒性方面存在很多缺陷。ε-聚赖氨酸来自微生物代谢产物，因其拥有大量侧链残留氨基而具有广谱的杀菌效率，且热稳定性好，目前在食品防腐剂和添加剂中已广泛使用，具有良好的生物安全性，是目前已知的抗菌效果最好的天然抗菌聚合物之一。近年来，聚乙二醇一类的聚合物作为亲水、抗粘、防污材料在生物、医学、过滤膜等方面受到了大量关注，抗细菌粘附也成为了抗菌技术研究的新方向。然而，具有杀菌、抗粘附作用的高度生物安全的材料尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层及其制备方法，通过含ε-聚赖氨酸的多聚氨基酸组分和聚乙二醇组分发生接枝反应生成稳定的梳状多聚氨基酸复合物，将梳状多聚氨基酸复合物涂覆在底物材料上可形成性能优越的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，该复合抗菌涂层具有杀菌、抗细菌粘附的功能。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术公开了一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，该抗菌涂层通过简单工艺将梳状多聚氨基酸复合物涂覆于底物材料上制备得到，所述梳状多聚氨基酸复合物由多聚氨基酸组分和聚乙二醇组分复合而成，所述多聚氨基酸组分包括ε-聚赖氨酸和协同抗菌剂。优选地，所述ε-聚赖氨酸含量占所述多聚氨基酸组分的65～95wt％，所述协同抗菌剂含量占所述多聚氨基酸组分的5～35wt％。优选地，所述ε-聚赖氨酸的重均分子量介于2000和20000之间，优选为3000～7000，即聚合度为25～60。优选地，所述协同抗菌剂为鱼精蛋白、甘氨酸、冰乙酸、苹果酸、柠檬酸中的一种或几种。进一步地，所述聚乙二醇组分为分子链一端烷基化或酰基化的单甲氧基聚乙二醇(mPEG)，即端基活化的PEG，包括mPEG-乙醛、mPEG-丙醛、mPEG-三氟乙磺酸、mPEG-环氧化物、mPEG-羟基琥珀酰亚胺酯、mPEG-对硝基苯碳酸酯和mPEG-苯并三唑碳酸酯，所述聚乙二醇组分优选为mPEG-丙醛、mPEG-三氟乙磺酸或mPEG-羟基琥珀酰亚胺酯中的一种或几种。进一步地，所述聚乙二醇组分的聚合度在15～300之间，优选为50～150。优选地，所述多聚氨基酸组分与所述聚乙二醇组分的摩尔比为0.03～5。相应地，本专利技术还公开了一种制备所述梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的方法，包括以下步骤：S1、底物材料处理：准备底物材料，对底物材料进行灭菌、清洗、表面预处理和/或功能化处理；S2、梳状多聚氨基酸复合物的涂覆：将梳状多聚氨基酸复合物的反应底物溶液、稀释液或浓缩液直接涂覆在准备好的底物材料上；S3、涂层交联：使用戊二醛、京尼平或原花青素中的一种或几种作为交联剂，对所述梳状多聚氨基酸复合物中的多聚氨基酸组分进行交联，然后用水洗去涂层上未反应的残留物及少量盐类，即可制成所述抗菌涂层。进一步地，步骤S2中的所述梳状多聚氨基酸复合物通过以下步骤制备：S2a、将协同抗菌剂和少量偶联剂溶解于水体系中，使协同抗菌剂的羧基活化一段时间后，在pH为5～6的条件下，向水体系中添加ε-聚赖氨酸，使之与协同抗菌剂发生酰胺化预反应形成多聚氨基酸组分；S2b、在水体系中加入一定量的端基活化的聚乙二醇，使之在温和条件下与所述多聚氨基酸组分侧链的残留氨基发生接枝反应，经聚乙二醇修饰后的多聚氨基酸得到“梳齿”状长侧链，即得到所述梳状多聚氨基酸复合物。其中，所述步骤S2a中的偶联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的复合体系，即EDC和NHS。本领域技术人员应该理解，EDC/NHS可高效活化所述协同抗菌剂中的羧基，促进酰胺化预反应，本专利技术中羧基活化时间长短是因协同抗菌剂成分的不同而发生变化的。比如，协同抗菌剂是鱼精蛋白和甘氨酸中的一种或二者组合，活化时间可能是较短的3min、10min、15min等，协同抗菌剂若是醋酸、苹果酸或者柠檬酸中的一种或至少二者的组合，活化时间可能稍长，如45min、1h、1.5h等。所述酰胺化预反应时长一般都会持续30min以上，但可根据所述协同抗菌剂的所需增效效应的不同而进行调节。比如，可能是持续反应1～3天直至反应完全，也可能是反应1h或1.5h后，或更长一段时间后通过调节体系pH至7以上来终止反应。所述步骤S2b中接枝反应的反应条件一般都是常温常压，也包括使用助剂。如当使用的所述聚乙二醇为mPEG-乙醛或mPEG-丙醛时，需要用到硼氢化合物作为还原剂，包括硼氢化钠、氰基硼氢化钠、丙二酰氧基硼氢化钠、三乙酰氧基硼氢化钠，所述聚乙二醇的接枝过程也可通过调节体系pH来终止反应。所述步骤S2a中的酰胺化预反应和所述步骤S2b中的接枝反应中，调节体系pH所用的缓冲液为MES、Tris、MES-Tris、HCl、Tris-HCl、CH3COOH或NaOH。本专利技术的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层及其制备方法，具有如下有益效果：(1)本专利技术的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其成分以天然高分子材料为主，具有杀菌、抗细菌粘附的功能，生物相容性高，稳定性好，抗菌广谱性好，对革兰氏阳性菌、阴性菌、真菌都有较好的抑制效果。(2)本专利技术制备梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的方法，在水相体系中进行，无需使用有机溶剂，绿色无污染。(3)本专利技术制备梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的方法，梳状多聚氨基酸复合物及梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的制备过程可集成，也可独立，能够丰富产品链。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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它附图。图1是本专利技术实施例一中梳状多聚氨基酸复合物的结构示意图；图2是本专利技术实施例一中原子力显微镜下空白载玻片的表面形貌2D扫描图；图3是本专利技术实施例一中原子力显微镜下梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的表面形貌2D扫描图；图4是本专利技术实施例一中原子力显微镜下梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层的表面形貌3D扫描图；图5是本专利技术实施例一中多聚氨基酸组分涂层玻片的XPS图谱的C1s基团分析图；图6是本专利技术实施例一中mPEG-丙醛粉末的XPS图谱的C1s基团分析图；图7是本专利技术实施例一中梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层玻片的XPS图谱的C1s基团分析图；图8是本专利技术实施例一中对照组玻片第一平行样用于抗细菌粘附效果试验所得到的显微镜照片；图9是本专利技术实施例一中对照组玻片第二平行样用于抗细菌粘附效果试验所得到的显微镜照片；图10是本专利技术实施例一中对照组玻片第三平行样用于抗细菌粘附效果试验所得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其特征在于，该抗菌涂层通过简单工艺将梳状多聚氨基酸复合物涂覆于底物材料上制备得到，所述梳状多聚氨基酸复合物由多聚氨基酸组分和聚乙二醇组分复合而成，所述多聚氨基酸组分包括ε‑聚赖氨酸和协同抗菌剂。

【技术特征摘要】
1.一种梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其特征在于，该抗菌涂层通过简单工艺将梳状多聚氨基酸复合物涂覆于底物材料上制备得到，所述梳状多聚氨基酸复合物由多聚氨基酸组分和聚乙二醇组分复合而成，所述多聚氨基酸组分包括ε-聚赖氨酸和协同抗菌剂。2.根据权利要求1所述的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其特征在于，所述ε-聚赖氨酸含量占所述多聚氨基酸组分的65～95wt％，所述协同抗菌剂含量占所述多聚氨基酸组分的5～35wt％。3.根据权利要求2所述的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其特征在于，所述ε-聚赖氨酸的重均分子量介于2000和20000之间。4.根据权利要求2所述的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其特征在于，所述协同抗菌剂为鱼精蛋白、甘氨酸、冰乙酸、苹果酸、柠檬酸中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其特征在于，所述聚乙二醇组分为分子链一端烷基化或酰基化的单甲氧基聚乙二醇(mPEG)，即端基活化的PEG，包括mPEG-乙醛、mPEG-丙醛、mPEG-三氟乙磺酸、mPEG-环氧化物、mPEG-羟基琥珀酰亚胺酯、mPEG-对硝基苯碳酸酯和mPEG-苯并三唑碳酸酯。6.根据权利要求5所述的梳状多聚氨基酸复合抗菌涂层，其特征在于，所述聚乙二醇组分的聚合度在15～300之间。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建民，王薇，张光义，
申请(专利权)人：江苏卓尔医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32