一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法及应用技术

本发明专利技术属于材料表面改性技术领域，公开了一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法及应用。本发明专利技术通过PVAm

【技术实现步骤摘要】
一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法及应用


[0001]本专利技术属于材料表面改性
，特别涉及一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法及应用。

技术介绍

[0002]医用材料在临床使用时，材料表面的抗细菌粘附性能至关重要。若细菌黏附于医用材料表面，微生物的生物膜便成为医用材料使用的主要障碍，从而触发炎症宿主反应，对患者的健康构成了严重威胁。近年来，已经设计了各种抗菌表面用于降低因微生物定植而引发感染的风险，根据作用基理可分为三类：杀菌表面、静态和动态抑菌表面。杀菌表面是表面含有抗菌剂，如季铵化合物、脱乙酰壳多糖和金属纳米颗粒等。静态抑菌表面的策略是阻止细菌和蛋白质吸附，防止与生物环境发生非特异性相互作用，这些表面的亲水涂层主要分为乙二醇类、聚乙烯吡咯烷酮和两性离子聚合物。两性离子聚合物具有良好的抗细菌粘附性、生物相容性和低细胞毒性等，其中两性离子部分又可分为磷酸胆碱、磺基甜菜碱和羧基甜菜碱。动态抑菌表面是细菌最初可以黏附于材料表面，响应于环境刺激的微小变化，如温度、pH、光等，表面的理化性质发生变化，从而抑制细菌黏附。
[0003]尽管两性离子聚合物具有出色的生物性能，但是大多数两性离子聚合物的合成一般通过两性离子的乙烯基单体自由基聚合而成，合成过程和分离步骤往往十分复杂，并且需要后期的功能化才可用于表面固定，形成抗细菌粘附涂层。为此，简单高效地制备一种具有抗细菌粘附性能的两性离子聚合物涂层被认为是解决上述问题的有效途径。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法。
[0005]本专利技术另一目的在于提供由上述方法制得的抗细菌粘附的医用材料。
[0006]本专利技术再一目的在于提供上述抗细菌粘附的医用材料在大健康领域的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0008]一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法，包括以下步骤：
[0009](1)制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺：将磷酸胆碱化聚乙烯胺(PVAm
‑
PC)和γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)在溶剂中进行反应，制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺；
[0010](2)制备抗细菌粘附的医用材料：将医用材料置于三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺水溶液中，一段时间后取出，经固化后得到表面覆有三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺的抗细菌粘附的医用材料。
[0011]步骤(1)所述三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺具有如下分子结构：
[0012][0013]其中，x为0～500的正整数，y为10～1000的正整数，n为20～2000的正整数，x/n＝0～30％，y/n＝30～60％，(n
‑
x
‑
y)/n＝10～70％。
[0014]PVAm
‑
PC和KH560反应制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺的反应式优选为如下所示：
[0015][0016]步骤(1)所述PVAm
‑
PC由以下方法制备：先将醛基化甘油磷酸胆碱(PCGA)和聚乙烯胺(PVAm)进行反应，随后再加入氰基硼氢化钠(NaBH3CN)反应，反应结束后，得到PVAm
‑
PC。
[0017]所述PCGA和PVAm进行反应的反应温度为30～60℃，优选为50
‑
60℃；反应时间为6～24h，优选为12
‑
24h；所述反应的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
[0018]所述加入NaBH3CN反应的反应温度为室温，反应时间为12～24h；反应结束后还包括后处理步骤，即反应结束后透析(截留分子量为500)3天，冷冻干燥后，得到PVAm
‑
PC。
[0019]所述NaBH3CN优选以滴加的方式加入到PCGA和PVAm的反应液中，使反应温和进行，滴加过程中，反应液保持0℃。
[0020]所述PCGA与PVAm的摩尔比为1：0.1
‑
1，优选为1：0.25
‑
1；所述NaBH3CN与PCGA的摩尔比为1：0.25～1，优选为1：0.5～1。
[0021]步骤(1)所述PVAm
‑
PC与KH560的质量比为1：0.25～8，优选为1：0.5～4。
[0022]步骤(1)所述将PVAm
‑
PC和KH560在溶剂中进行反应是指将PVAm
‑
PC和KH560加入至溶剂中，预热至30～60℃，充分搅拌溶解；然后再在50～60℃反应2～10h。
[0023]步骤(1)所述反应的反应时间优选为6～8h。
[0024]步骤(1)所述反应的溶剂优选为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
[0025]步骤(2)所述三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺水溶液为步骤(1)反应结束后，加入与步骤(1)中溶剂等体积的去离子水，搅拌均匀后得到的。
[0026]步骤(2)所述一段时间为10～30min；
[0027]步骤(2)所述固化的温度为30～90℃，优选为60～90℃；固化时间为16～24h，优选为20～24h。
[0028]步骤(2)所述的医用材料优选为无纺布、海绵、导管、织物中的一种。
[0029]一种由上述方法制备得到的抗细菌黏附的医用材料。
[0030]上述抗细菌黏附的医用材料在大健康领域的应用。
[0031]本专利技术的机理为：
[0032]本专利技术的三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺中的三甲氧基硅烷可以被水解活化形成硅烷醇，硅烷醇基团随后脱水形成共价键(
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
)，发生交联反应，形成磷酸胆碱基两性离子涂层，其无机网络结构可使磷酸胆碱化聚乙烯胺固定于医用材料表面，达到对医用材料表面改性的目的。另外，两性离子聚合物可在生理环境中通过静电相互作用吸附水形成水合层，从而具有良好的抗细菌粘附性、生物相容性和低细胞毒性等。本专利技术的制备过程及抗细菌粘附原理图如图1所示。
[0033]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0034]本专利技术的抗细菌粘附的医用材料制备条件简单温和，绿色环保且性价比高；具有的局域磷酸胆碱基团(PC)可兼顾改善抗细菌粘附性能、亲水性和生物相容性；在生理环境条件下具有显著的广谱抗细菌粘附性能，对正常细胞无毒，可用于更高标准的医用临床领域。
附图说明
[0035]图1是本专利技术的制备过程及抗细菌粘附原理图。
[0036]图2是实施例5制备的三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺的1H NMR谱图。
[0037]图3是实施例7制备的抗细菌粘附医用海绵的扫描式电子显微镜图。
[0038]图4是实施例7制备的抗细菌粘附医用海绵的抗细菌粘附性能图。
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺：将磷酸胆碱化聚乙烯胺PVAm
‑
PC和γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560在溶剂中进行反应，制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺；(2)制备抗细菌粘附的医用材料：将医用材料置于三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺水溶液中，一段时间后取出，经固化后得到表面覆有三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺的抗细菌粘附的医用材料。2.根据权利要求1所述的一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法，其特征在于：步骤(1)所述三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺具有如下分子结构，其中，x为0～500的正整数，y为10～1000的正整数，n为20～2000的正整数，x/n＝0～30％，y/n＝30～60％，(n
‑
x
‑
y)/n＝10～70％。3.根据权利要求1或2所述的一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法，其特征在于：步骤(1)所述磷酸胆碱化聚乙烯胺PVAm
‑
PC由以下方法制备：先将醛基化甘油磷酸胆碱PCGA和聚乙烯胺PVAm进行反应，随后再加入NaBH3CN反应，反应结束后，得到磷酸胆碱化聚乙烯胺PVAm
‑
PC。4.根据权利要求3所述的一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法，其特征在于：所述醛基化甘油磷酸胆碱PCGA和聚乙烯胺PVAm进行反应的反应温度为30～60℃，优选为50
‑
60℃；反应时间为6～24h，优选为12
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾戎，曹惠，屠美，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：