一种抗菌防污自愈合材料、涂层及其制备方法技术

一种抗菌防污自愈合材料、涂层及其制备方法，该材料由三氯生丙烯酸甲酯、三甲胺N

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌防污自愈合材料、涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及口腔高分子材料领域，具体涉及一种抗菌防污自愈合材料、基于该材料制作的涂层，以及材料的制备方法。

技术介绍

[0002]牙颌畸形是三大口腔疾病之一，不仅影响患者的面部美观，还影响口腔健康和功能。随着人们口腔健康意识的提高，通过不锈钢、陶瓷和隐形牙套等正畸治疗手段调整牙齿的位置和方向来改善患者牙颌骨的面部形态成为了大家选择。然而，传统的正畸治疗手段所采用的材料表面容易积累细菌和食物残渣等生物污垢，如果不能及时清除这些生物污垢就会产生牙菌斑滞留点，造成细菌组成和数量的快速增多并发展形成生物膜，继而诱导龋齿等细菌感染性口腔疾病。
[0003]为了抑制生物膜的形成和发展，现有技术中主要通过在牙科矫正器材料表面物理涂覆或者化学接枝抗菌剂和PEG(聚乙二醇)、两性离子等亲水材料来抑制细菌在矫正器材料表面的粘附增殖。然而，PEG在有氧和金属存在的情况下，容易自氧化形成醛类或醚类，从而丧失抗蛋白质粘附功能；传统的两性离子如羧酸基甜菜碱、磺酸基甜菜碱、磷酸胆碱在应用于生理环境时，由于体液含有大量的盐离子和多种生物分子，对两性离子具有电荷屏蔽作用，从而减弱其水化能力降低其抗污性能。此外，抗菌防污材料在使用过程中不可避免地会反生损坏或缺陷从而影响材料的功能，而外源性自修复存在修复次数有限，且难以实现功能恢复等缺陷，故造成了现有的抗菌防污材料的使用寿命短、难以起到长效抗污的作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种抗菌防污自愈合材料PTTU，该材料通过三氯生丙烯酸甲酯(TCSA)、三甲胺N
‑
氧化物(TMAO)和2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯(UPyMA)三种单体按一定比例通过自由基聚合而成，利用分子链中疏水的苯环和亲水的两性离子基团构成了两亲性结构，提高了与细胞膜的相互作用，进而显著地提高了材料的抗菌防污性能，同时，作为多重氢键供体的UPyMA不仅增强了与基底的界面结合力，而且还大幅地提高了材料的在口腔环境中的自愈合能力，达到了长效防污的目的，预防细菌感染相关口腔疾病。
[0005]本专利技术目的通过下述技术方案实现：
[0006]一种抗菌防污自愈合材料，其由三氯生丙烯酸甲酯、三甲胺N
‑
氧化物和2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯通过自由基聚合制得，其中，所述三甲胺N
‑
氧化物和三氯生丙烯酸甲酯的质量比为1～16，所述2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯的质量为三氯生丙烯酸甲酯与三甲胺N
‑
氧化物的质量之和的10～40％。
[0007]本技术方案中，抗菌防污自愈合材料的原料包括三种单体：三氯生丙烯酸甲酯(TCSA)、三甲胺N
‑
氧化物(TMAO)和2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲
基丙烯酸酯(UPyMA)。
[0008]本技术方案中，TMAO不同于传统的两性离子，由于其正负电荷距离很近，因此其具有比PEG更优异的水化性能、抗污能力，以及更低的免疫源性；同时，TMAO分子的偶极作用更小，N
+
周围存在甲基，只有部分O
‑
暴露在溶液中，且O
‑
与N
+
基团间距很短，N
+
与Na
+
等其它离子具有很强的排斥作用，抵挡了盐溶液中离子引起的破坏，故在生理环境下具有优异的抗污能力。
[0009]本技术方案中，UPyMA具有四重氢键，基于多重氢键和离子键的相互作用不仅增强了材料与矫正器基底的界面结合力还能在口腔温度和湿度下快速修复防污涂层达到长效防污的目的。
[0010]本技术方案中，三种单体按照一定的比例进行自由基反应，得到无规共聚的抗菌防污自愈合材料很好地结合了三者的优势。
[0011]具体地，TMAO是一种亲水性耐盐两性离子，在同疏水性抗菌剂TSCA结合后，形成了两亲性高分子结构。该两亲性高分子结构由于具有疏水的苯环和亲水的两性离子基团，能够有利于与细菌的细胞膜发生相互作用，进而显著地提高了材料表面的防污性能。进一步地，通过实验发现，随着制备抗菌防污自愈合材料的TMAO与TSCA的质量比增大，材料的表面水接触角将逐渐减小，亲水性增强从而利用水合作用使得细菌不易粘附于表面，增加了抗污性能，同时材料的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)呈现先减小后增大的变化趋势。因此，综合考虑材料的表面水接触角、最小抑菌浓度和最小杀菌浓度，本技术方案中，三甲胺N
‑
氧化物和三氯生丙烯酸甲酯的质量比为1～16。
[0012]TMAO和TSCA形成的两亲性高分子结构具有有限的自愈合能力，而UPyMA的加入不仅不会影响材料中两亲性高分子结构的抗菌防污能力，而且能够利用多重氢键的特点大幅提升材料的自愈合能力，使得材料能够实现长效抗污杀菌。在一定范围内，材料的自愈合能力与UPyMA的含量正相关，但当UPyMA的含量过多时，材料中的大量氢键将导致聚合物难以分离提纯。因此，本技术方案中，原料中UPyMA的质量为TMAO和TSCA的质量总和的10～40％。
[0013]进一步地，所述三甲胺N
‑
氧化物和三氯生丙烯酸甲酯的质量比为4～12。本技术方案中，当TMAO和TSCA的质量比为4～12时，材料的表面水接触角将为18.94～43.45
°
，MIC保持在31.25μg/mL，MBC为31.25～62.5μg/mL，达到更好的抗菌防污水平。在部分优选的实施例中，材料中TMAO和TSCA的质量比为8～12，进一步优选地，TMAO和TSCA的质量比为12，经检测，材料的表面水接触角为18.94
°
，同时，MIC为31.25μg/mL，MBC为62.5μg/mL，更好地平衡了抗菌和防污能力。
[0014]进一步地，所述2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯的质量为三氯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌防污自愈合材料，其特征在于，其由三氯生丙烯酸甲酯、三甲胺N
‑
氧化物和2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯通过自由基聚合制得，其中，所述三甲胺N
‑
氧化物和三氯生丙烯酸甲酯的质量比为1～16，所述2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯的质量为三氯生丙烯酸甲酯与三甲胺N
‑
氧化物的质量之和的10～40％。2.根据权利要求1所述的一种抗菌防污自愈合材料，其特征在于，所述三甲胺N
‑
氧化物和三氯生丙烯酸甲酯的质量比为4～12。3.根据权利要求1所述的一种抗菌防污自愈合材料，其特征在于，所述2
‑
(3
‑
(6
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甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯的质量为三氯生丙烯酸甲酯与三甲胺N
‑
氧化物的质量之和的10～20％。4.一种抗菌防污自愈合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：三氯生丙烯酸甲酯、三甲胺N
‑
氧化物和2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2‑
基)脲)乙基甲基丙烯酸酯进行自由基聚合反应，得到所述抗菌防污自愈合材料；其中，所述三甲胺N
‑
氧化物和三氯生丙烯酸甲酯的质量比为1～16，所述2
‑
(3
‑
(6
‑
甲基
‑4‑
氧代
‑
1,4
‑
二氢嘧啶
‑2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建树，辛强伟，丁春梅，谢婧，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：