[發明專利]一種抗菌和抗蛋白黏附涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201810046015.X
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108299667A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 劉博;周超;伍明;張霏霏
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08J7/12;C08L23/12
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及功能涂層領域，具體涉及一種抗菌和抗蛋白黏附涂層及其制備方法。該涂層由聚咪唑鹽和抗蛋白黏附結構單元通過自由基反應接枝到高分子材料表面，通過表面電荷的作用抑制細菌細胞膜的的正常生理功能，從而抑制細菌的繁殖，實現抗菌，該涂層不易使細菌產生耐藥性，且無抗菌活性物質析出，抗菌持久且具有良好的生物相容性。此外，該涂層還具有抑制蛋白吸附的功能，抑制細菌在材料表面的黏附。

技術領域

本發明涉及功能涂層領域，具體涉及一種抗菌和抗蛋白黏附涂層及其制備方法。

背景技術

目前，國內外已經研發出多種生物醫用材料表面抗菌的修飾方法，常見的抗菌表面修飾的制備方法主要有以下三種：(1)材料表面接枝親水性聚合物，超疏水聚合物或者強負電聚合物，抑制細菌在表面的附著，例如：聚乙二醇、聚羥乙基甲基丙烯酸酯、聚羥丙基甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜堿、聚甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿和聚2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯等；(2)材料表面接枝帶有正電荷的聚合物，當細菌與表面接觸時，通過表面電荷作用破壞細菌的細胞壁和細胞膜殺滅細菌，例如：聚乙烯亞胺、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸2-氨基乙基酯鹽酸鹽、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(、季銨化殼聚糖和抗菌肽等；(3)在材料表面包裹抗菌劑，在外界刺激作用下，釋放抗菌劑，殺滅細菌，包裹的殺菌劑主要有納米顆粒、氮氧化物和抗生素等。雖然以上表面修飾方法取得一定的抗菌效果，但是，傳統表面抗菌涂層殺菌效率較低(殺菌率低于99％)，生物毒性較高(重金屬釋放)。更為嚴重的是，目前大多數表面抗菌涂層結構穩定性較低，機械性能較弱，一旦發生外力作用或者細菌吞噬，對表面抗菌涂層結構產生不可逆的破壞，其表面抗菌效果將會大幅降低，甚至失去表面抗菌效果。因此，限制抗菌涂層在生物醫用材料上的應用。

理想的抗菌涂層應具備如下要點：1.安全：無明顯的短、長期毒副作用，不僅僅是對使用者安全，并且對生態安全，不會因其使用而導致細菌的變異和加速進化；2.有效：可以有效的治療感染或降低感染發生的幾率；3.耐用：具有穩定結構且具有較強表面機械性能的抗菌涂層是拓展醫用抗菌材料的有效途徑。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種抗菌和抗蛋白黏附涂層及其制備方法，該涂層由聚咪唑鹽和抗蛋白黏附結構單元通過自由基反應接枝到高分子材料表面，通過表面電荷的作用抑制細菌細胞膜的的正常生理功能，從而抑制細菌的繁殖，實現抗菌，該涂層不易使細菌產生耐藥性，且無抗菌活性物質析出，抗菌持久且具有良好的生物相容性。此外，該涂層還具有抑制蛋白吸附的功能，抑制細菌在材料表面的黏附。

本發明的技術方案是：

本發明提供一種抗菌和抗蛋白黏附涂層，該涂層由聚咪唑鹽和抗蛋白黏附結構單元通過自由基反應接枝到高分子材料表面，通過聚咪唑鹽與細菌表面帶負電的細胞膜的相互作用，以及抗抗蛋白黏附結構單元抑制細菌在材料表面的附著，抑制細菌在材料表面的正常生理活動，賦予材料表面抗菌和抗蛋白黏附的特性；

優選地，所述聚咪唑鹽的結構如下：

式中R為以下所示結構中的任意一種：Cl、Br或I中的一種；x、y、a、b均為自然數，且x+y+a+b＝10～1000，z、m為正整數，m＝1～5，z＝10～1000；

優選地，所述抗蛋白黏附結構單元的結構如下：

式中n為正整數，n＝5～1000；

優選地，所述高分子材料為聚乙烯、聚丙烯、尼龍、硅橡膠、聚氨酯、聚醚醚酮、聚乳酸、聚己內酯中的一種。

優選地，所述涂層對細菌的抗菌率超過90％，細菌種類包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、綠膿桿菌、白色念珠菌、肺炎球菌或耐甲氧西林金黃色葡萄球菌等，涂層對小鼠成纖維細胞的細胞毒性不超過1級。

本發明提供一種抗菌和抗細菌黏附涂層的制備方法，包括如下步驟：