一种基于仿生多巴胺的多功能涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种基于仿生多巴胺的多功能涂层及其制备方法和应用，其包括：将基材依次用丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗；然后将得到的基材浸入到含有多巴胺的沉积液中反应，得到覆有聚多巴胺涂层的基材；将得到的基材用超纯水洗涤后，干燥；将得到的基材浸泡在含有氨基的功能性涂层水溶液中反应，基材表面获得功能性涂层；将得到的基材用超纯水洗涤后干燥。本发明专利技术制备得到的涂层但具有良好的抗细菌黏附和杀菌的能力，而且能够有效地抗凝血，具有良好的生物相容性和润滑性。此外，本发明专利技术方法工艺简单、条件温和，无需对基材预处理，通过简单浸涂就可实现；结合稳定性好，适用材料范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿生多巴胺的多功能涂层及其制备方法和应用
本专利技术涉及医用植/介入材料领域，尤其涉及一种基于仿生多巴胺的多功能涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。人类随着科学技术的发展，医疗水平和生物材料的研究都有很大的提高，但是有很多问题仍然没有解决，威胁着人类健康。首先，植/介入材料在使用过程中的感染问题仍然严重，由感染引发的一系列疾病是造成死亡的主要原因之一，据不完全统计，细菌感染每年导致1700万患者死亡，是造成人类死亡的第二大原因，这其中有60％以上的院内感染是由于植入医疗材料表面的细菌引起的；此外，大多数血液接触材料在使用过程中会引起不良反应，例如：血浆中非特异性蛋白质的吸附、血小板的黏附和激活等，这些反应往往会导致血栓的形成，虽然目前在使用血液接触材料的同时辅助以抗凝药物进行治疗，但是不能避免血栓在材料表面的形成，引起静脉导管的堵塞以及心脏辅助器件功能的丧失。因此，通过对医用材料的表面修饰来抑制细菌感染和防止血栓的形成具有非常重要的意义。抗菌材料是指在短时间内不但可以杀死表面的细菌、真菌等微生物，而且可以抑制细菌在材料表面的黏附和增值，能够有效降低感染的发生。目前常用的抗菌剂有无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然高分子类抗菌剂。无机抗菌剂主要包括金属离子及化合物，如：银、铜、铂、锌、TiO2等，虽然金属抗菌剂具有良好的抗菌性能，但是在使用过程中稳定性差、易脱落、生物相容性低，因此不宜在体内长期留存。有机抗菌剂主要包括一些常见的抗生素、季铵盐类、季磷酸盐、吡啶盐等，该类抗菌剂虽然种类多、效果好、成本低等优点，但是细胞毒性较大，而且在使用过程中易出现耐药性，因此，只能充当一些低效的消毒剂。天然高分子抗菌剂主要有甲壳素、壳聚糖、溶菌酶、芥末、蓖麻油、抗菌肽等，相比而言，前面两种抗菌剂细胞毒性低、生物相容性好、获取方便，而且在使用过程中不易产生耐药性。其中壳聚糖是甲壳素经脱乙酰化得到的一种天然抗菌剂，但壳聚糖的溶解性较差，只能少量溶解于某些稀酸溶液，在水和大多有机溶剂中几乎不溶，极大的限制其拓展应用。因此通过对壳聚糖改性来提高其溶解性、抗菌性等从而改善其应用性是研究者们关注的重点。目前，用于壳聚糖抗菌改性的方法主要有：壳聚糖酯化改性、壳聚糖酰基化改性、壳聚糖季铵化改性、壳聚糖接枝改性和壳聚糖交联改性等方法。经过这些方法改性后，壳聚糖在抗菌性能上有很大提高，如羧甲基壳聚糖、季铵盐壳聚糖、戊二醛交联壳聚糖等与壳聚糖相比，有更好的抗菌效果。抗血栓材料是指材料与血液接触以后，可以抑制血红细胞和血小板的黏附，防止凝血的发生。目前，为了防止凝血的发生，常用的手段有在构建生物惰性表面、血小板抑制剂和凝血酶抑制剂等。构建生物惰性表面主要是通过两性离子聚合物(磷酸胆碱、羧基甜菜碱等)、亲水性聚合物(聚乙二醇及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮)对材料进行表面修饰，改变亲疏水性和电荷变化，来降低材料表面对非特异性蛋白的吸附和血小板的黏附和激活，提高血液相容性，虽然该方法一定程度上能降低血栓的形成，却不能完全抑制。血小板抑制剂也可以提高表面的抗血栓能力，如：双嘧达莫、一氧化氮等，但是该材料成本较高且工艺复杂，不适用于临床。凝血酶抑制剂也具有高效的抗凝血性能，常见的有肝素、类肝素聚合物和水蛭素等，肝素凭借优异的抗凝血性能已应用于临床。医用植入材料、医用介入材料以及医疗器械表面往往需要同时具备抗菌、抗凝血的功能，但专利技术人发现现有技术难以实现在兼而有这两种功能的同时，还能具有良好的稳定性、生物相容性，且制备工艺复杂，条件严苛。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于仿生多巴胺的多功能涂层及其的制备方法。本专利技术方法工艺简单、条件温和，无需对基材预处理，通过简单浸涂就可实现；本专利技术制备得到的涂层不但具有良好的抗革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌黏附和杀菌的能力，而且能够有效地抗凝血，具有良好的生物相容性和润滑性，安全性高；此外，本专利技术制备得到的涂层结合稳定性好，适用材料范围广，可主要用于医用植/介入材料与器械表面改性和有关医疗器械产品开发和生产，具有广泛的应用价值。在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种基于仿生多巴胺的多功能涂层的制备方法，其包括：将基材依次用丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗；然后将得到的基材浸入到含有多巴胺的沉积液中反应，得到覆有聚多巴胺涂层的基材；将得到的基材用超纯水洗涤后，干燥；将得到的基材浸泡在含有氨基的功能性涂层水溶液中反应，基材表面获得功能性涂层；将得到的基材用超纯水洗涤后干燥。本专利技术的方法适用的材料范围广泛，在本专利技术的实施方式中，基材可以为所述基材为聚碳酸酯、聚亚氨酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚嵌段聚酰胺、氟化乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、热塑性弹性体、乳胶和硅橡胶、玻璃、石英、云母、不锈钢、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚乳酸、硅胶、聚四氟乙烯中的一种或其膜或管材制品、或为含有以上多种材料中的至少一种的复合材料及其膜或管材制品。本专利技术的方法对基材在选择上的限制较少，适用材料广泛。在本专利技术的一些实施方式中，所述含有多巴胺的沉积液为多巴胺Tris-HCl缓冲液，其将多巴胺溶解于Tris-HCl缓冲液得到，其中，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为8-9。在本专利技术的一些实施方式中，所述含有多巴胺的沉积液中多巴胺的浓度为1-10mg/mL。在本专利技术的一些实施方式中，所述含有氨基的功能性涂层水溶液包括抗菌类物质选自季鏻盐壳聚糖、季铵盐壳聚糖、羧甲基壳聚糖、氨基磷酸酯壳聚糖、对氯苯氧乙酰改性壳聚糖、水溶性儿茶酚功能化壳聚糖(CACS)、聚乙二醇接枝改性壳聚糖、水溶性壳聚糖衍生物O-富马酰壳聚糖(OFCS)中的至少一种和抗血栓类物质选自如透明质酸、肝素、枸橼酸盐、双伐卢定、乙二酸四乙酸盐(EDTA盐)中的至少一种。在本专利技术的一些实施方式中，所述含有氨基的功能性涂层水溶液中，抗菌类物质的浓度1-20mg/ml，所述抗凝血类物质浓度为1-20mg/ml。在一些实施方式中，所述含有氨基的功能性涂层水溶液为含有羧甲基壳聚糖和肝素的Tris-HCl缓冲溶液，其由羧甲基壳聚糖和肝素溶解在Tris-HCl缓冲溶液中得到。所述Tris-HCl缓冲液的pH值为8-9。在本专利技术的一些实施方式中，所述含有氨基的功能性涂层水溶液的温度为20-70℃，pH值为7-10。在本专利技术的一些实施方式中，所述干燥条件为：真空或常压通风条件下40-75℃干燥4-48h，优选50-70℃干燥12-24h。在本专利技术的一些实施方式中，首先利用多巴胺的自聚合反应在基材表面形成聚多巴胺的薄膜，进一步通过聚多巴胺上二羟基吲哚基与抗菌类物质和抗凝血类物质的氨基的缩合反应将其共价接枝到表面，得到一种具有抗菌和抗凝血等多功能复合涂层。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了根据上述第一方面所述的制备方法制备得到的基于仿生多巴胺的多功能涂层。在本专利技术的第三方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于仿生多巴胺的多功能涂层的制备方法，其包括：将基材依次用丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗；然后将得到的基材浸入到含有多巴胺的沉积液中反应，得到覆有聚多巴胺涂层的基材；将得到的基材用超纯水洗涤后，干燥；将得到的基材浸泡在含有氨基的功能性涂层水溶液中反应，基材表面获得功能性涂层；将得到的基材用超纯水洗涤后干燥。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于仿生多巴胺的多功能涂层的制备方法，其包括：将基材依次用丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗；然后将得到的基材浸入到含有多巴胺的沉积液中反应，得到覆有聚多巴胺涂层的基材；将得到的基材用超纯水洗涤后，干燥；将得到的基材浸泡在含有氨基的功能性涂层水溶液中反应，基材表面获得功能性涂层；将得到的基材用超纯水洗涤后干燥。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基材为聚碳酸酯、聚亚氨酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚嵌段聚酰胺、氟化乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、热塑性弹性体、乳胶和硅橡胶、玻璃、石英、云母、不锈钢、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚乳酸、硅胶、聚四氟乙烯中的一种或其膜或管材制品、或为含有以上多种材料中的至少一种的复合材料及其膜或管材制品。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有多巴胺的沉积液为多巴胺Tris-HCl缓冲液，其将多巴胺溶解于Tris-HCl缓冲液得到，其中，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为8-9。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含有多巴胺的沉积液中多巴胺的浓度为1-10mg/mL。
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹成波，朱忠强，王佰亮，张春莲，杨帆，王琳，
申请(专利权)人：济南金泉生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37