近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料及制备方法，属于功能材料及其制备技术领域，以含有光热效应纳米颗粒的硅弹性材料作为基底，利用表面自由基聚合方法在所述硅弹性材料表面接枝具有润滑抗黏附的聚合物；解决了医用导管灭菌繁琐同时在使用过程中容易引发血栓的问题，且通过改变近红外光的能量，灭菌速度与范围都范围可控，相较原始灭菌手段灭菌效率更高。始灭菌手段灭菌效率更高。始灭菌手段灭菌效率更高。

【技术实现步骤摘要】
近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料及制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料及其制备
，具体涉及一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料及制备方法。

技术介绍

[0002]生物材料早期被定义为“医疗器械使用的材料”。目前，生物材料已经在需要与活体接触的使用场景中获得了更广泛的用途。例如可以改善人体器官功能的起搏器，在日常生活或医疗中提供物理支撑的膝盖或牙齿植入物，还有在世界范围的医疗过程中为了传输液体不得不使用的导管等等。
[0003]硅橡胶作为一种生物惰性材料，因为其具有柔韧性与低毒性，现已被广泛用于制造导管。然而当血液与硅接触时极易形成血栓。因此，虽然硅橡胶本身力学性质优秀，但因为与组织接触的表面处容易形成血栓导致感染，所以能赋予硅橡胶表面抗黏附性质的涂层显得至关重要。同时该涂层不仅需要做到抗黏附，也要兼顾润滑性能。因为导管与组织之间多次接触产生的摩擦可能会对软组织造成损伤。降低导管与组织之间的摩擦系数可以有效帮助导管顺利插入和取出，既能保护器官粘膜免受损伤，也能缓解在导管插拔过程中对患者造成的疼痛。
[0004]另外，大部分医用导管与材料都必须是一次性的以避免繁琐的消毒过程。而大量使用一次性的材料势必会同时造成大量的浪费，因此制备一种灭菌方便，使用快速且性能优异的医用材料无论是在医用材料领域还是工程润滑领域都是十分有应用前景的。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料及制备方法，本专利技术通过材料内部与外部同时的改性制备了一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，当该材料靠近红外光照射时，内部的光热效应纳米颗粒吸收能量发生等离子共振，将光能转化为热能，导致材料快速升温实现了快速方便的灭菌过程，另外还具有润滑且抗黏附的表面与良好力学性能，解决了医用导管灭菌繁琐同时在使用过程中容易引发血栓的问题，且通过改变近红外光的能量，灭菌速度与范围都范围可控，相较原始灭菌手段灭菌效率更高。
[0006]本专利技术具体是通过如下技术方案来实现的。
[0007]本专利技术的第一个目的是提供一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，以含有光热效应纳米颗粒的硅弹性材料作为基底，利用表面自由基聚合方法在所述硅弹性材料表面接枝具有润滑抗黏附的聚合物；所述具有润滑抗黏附的聚合物在常温下表现为亲水性。
[0008]优选的，所述硅弹性材料为甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷。
[0009]优选的，所述具有润滑抗黏附的聚合物为聚N
‑
异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯或聚乙二醇。
[0010]优选的，所述光热效应纳米颗粒为金纳米颗粒、铁纳米颗粒或碳纳米片。
[0011]本专利技术的第二个目的是提供上述近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1、将光热效应纳米颗粒与硅弹性材料混合并加入固化剂，之后进行预处理，得到中间产物；
[0013]S2、保护气体氛围下，以具有润滑抗黏附的聚合物的单体和S1中间产物为原料，并加入引发剂引发表面自由基聚合，得到近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料。
[0014]优选的，S1中，光热效应纳米颗粒占硅弹性材料的质量分数≤1％，固化剂占硅弹性材料的质量分数为10％。
[0015]优选的，所述预处理具体是首先采用PLASMA处理，之后浸泡在甲基丙烯酸
‑3‑
(三甲氧基甲硅烷基)丙酯溶液中静置反应。
[0016]优选的，S2中，所述引发剂为过氧化氢、过硫酸钾或过硫酸铵。
[0017]优选的，S2中，表面自由基聚合的反应温度为75℃，反应时间为12h。
[0018]优选的，S2中，表面自由基聚合的溶剂为水，具有润滑抗黏附的聚合物的单体与S1中间产物表面的接枝面积的比例为0.0002mol：1cm2；引发剂与具有润滑抗黏附的聚合物的单体的质量比为1：10。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0020]1、本专利技术制备了一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，能够在常温下水中实现低摩擦抗黏附，并且在近红外光的引发下可快速杀灭材料表面细菌，其在水中低摩擦抗黏附与近红外光引发快速杀菌的原理包括以下几点：
[0021](1)材料表面聚合物刷在常温下表现为亲水性，与水接触时可以形成水化层，起到水和润滑的作用；
[0022](2)材料表面聚合物刷的链段与蛋白质形成空间排斥，从而阻止细胞在表面黏附以防止长期使用中可能产生的组织粘连，并阻止血液与弹性体表面接触避免可能产生的血栓；
[0023](3)材料内含的光热效应纳米颗粒在近红外光照射下发生强烈的等离子体共振，将光能转化为热能是整体材料温度上升，通过高温破坏细菌表面膜结构以达到杀灭细菌的目的；
[0024]2、解决了医用导管灭菌繁琐同时在使用过程中容易引发血栓的问题，且通过改变近红外光的能量，灭菌速度与范围都范围可控，相较原始灭菌手段灭菌效率更高。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1中制得铁纳米颗粒的特征TEM图像，尺寸为250nm
±
50nm；
[0026]图2为本专利技术实施例1中制得的弹性材料的形貌特征照片，图中从左到右铁纳米颗粒的质量分数依次为0％，0.1％，0.3％，0.5％，0.8％，1.0％；
[0027]图3为本专利技术实施例1中制得弹性材料及铁纳米颗粒在XRD中测得的晶体取向图；
[0028]图4为本专利技术实施例1中制得无聚合物刷与有聚合物刷的弹性材料在通用摩擦磨损试验机上测得的平均摩擦系数；
[0029]图5本专利技术中制得弹性材料在照射功率密度为0.5W/cm2，1W/cm2与2W/cm2波长为
808nm的近红外光照射下温度随照射时间的变化曲线与照射功率密度为2W/cm2的近红外光循环照射下温度随照射时间的变化曲线；
[0030]图6为本专利技术中与细菌共培养后的弹性材料灭菌前与灭菌后表面细菌涂板培养后的光学照片；
[0031]图7为细胞毒性试验中通过共聚焦显微镜获得的荧光照片，绿色荧光点为活细胞，a、c图为在培养基上培养的细胞，b、d图为与专利技术中制得的弹性材料共培养的细胞，其中b、d图的左侧暗处为弹性材料，右侧明处为培养皿底部。
具体实施方式
[0032]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0033]下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
[0034]本专利技术提供一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，以含有光热效应纳米颗粒的硅弹性材料作为基底，利用表面自由基聚合方法在所述硅弹性材料表面接枝具有润滑抗黏附的聚合物。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，其特征在于，以含有光热效应纳米颗粒的硅弹性材料作为基底，利用表面自由基聚合方法在所述硅弹性材料表面接枝具有润滑抗黏附的聚合物；所述具有润滑抗黏附的聚合物在常温下表现为亲水性。2.根据权利要求1所述的近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，其特征在于，所述硅弹性材料为甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷。3.根据权利要求1所述的近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，其特征在于，所述具有润滑抗黏附的聚合物为聚N
‑
异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯或聚乙二醇。4.根据权利要求1所述的近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料，其特征在于，所述光热效应纳米颗粒为金纳米颗粒、铁纳米颗粒或碳纳米片。5.根据权利要求1所述的近红外光引发快速灭菌的润滑抗黏附弹性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将光热效应纳米颗粒与硅弹性材料混合并加入固化剂，之后进行预处理，得到中间产物；S2、保护气体氛围下，以具有润滑抗黏附的聚合物的单体和S1中间产物为原料，并加入引发剂引发表面自由基聚合，得到近红外光引发快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国强，赵楠，陈卓，冯杨，高小花，周峰，刘维民，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：