[發明專利]一種殺菌/抑菌生物活性界面材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110088712.3
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112870434B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 王風華;劉磊
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C07K14/00
• 分類號: C07K14/00;A61L27/16;A61L27/54;A61L27/34;C08F292/00;C08F220/58;C08F220/06
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本發明涉及生物醫用材料領域，特指一種殺菌/抑菌生物活性界面材料及其制備方法。該生物活性界面材料主要通過在界面材料表面修飾抗粘附聚合物基底，然后在聚合物側鏈接枝具有細菌感染微環境響應性和抗菌性能的多肽，最后將具有細菌靶向功能的多肽通過自組裝結合到界面上，完成生物活性界面材料的制備。當面對細菌感染時，該生物活性界面首先通過粘附富集細菌；然后，多肽納米組裝體響應性解組裝釋放抗菌肽對細菌進行殺滅并抑制細菌在界面上形成生物膜；最后，釋放了多肽的生物界面依然具有抑菌作用。該自組裝多肽基生物活性界面具有“進攻+防御”多功能，為組織工程產品的表界面殺菌和抑菌功能修飾提供了新的思路，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物醫用材料領域，尤其涉及一種自組裝多肽基原位響應型殺菌/抑菌生物活性界面材料及其制備方法。

背景技術

病原微生物的入侵往往是從界面開始，從而引發植入物感染，并且容易形成耐藥性極強的生物膜。由于生物膜可以抵抗各種外界環境的影響包括抗菌劑的殺傷作用，因此對人類健康構成嚴重威脅。比如，在骨科植入手術后，細菌可能粘著在植入支架表面生長繁殖，阻止骨細胞在治療表面的粘著，減緩了骨缺損恢復的速度，同時感染引發的炎癥反應可能對周圍組織造成傷害，進而引起各種并發癥，包括骨髓炎、骨吸收等。骨科植入材料的感染有著高發性、反復性與遲發性的特點。病原微生物與界面間的相互作用啟發我們可以從界面設計出發，通過調控例如細菌在界面上的行為實現微生物的富集和調控，或者對界面進行殺菌/抑菌性能設計，并應用于組織工程產品界面修飾，解決現有存在的植入性組織工程支架類產品容易引發感染而導致植入體壽命降低或種植手術失敗的問題。

在過去的幾十年里，諸多傳統的抗菌策略應用于構建抗菌表面。根據抗菌機理不同，可分為三種類型，分別為被動的“防御型”抗污表面、主動的“進攻型”殺菌表面、“防御+進攻型”雙功能抗菌表面，以及“殺菌-釋放細菌”智能抗菌表面。該類抗菌表面大多為通過化學共價修飾引入外源性抗菌功能成分，或者利用外部刺激實現抗菌功能，存在反應條件苛刻，過多引入外源性成分引發生物安全隱患，無靶向性及不能按需控制等的諸多弊端。

近年來，由于抗生素耐藥危機的爆發，新型抗菌劑的研究開發迫在眉睫，抗菌肽因其是生物體免疫系統的重要組成部分，且具有分布廣泛、有廣譜抗菌活性、抗病毒、難以產生耐藥性，以及對生物膜初期粘附的抑制作用和對成熟生物膜的破壞作用等性能，被認為是抗生素的最佳替代品。但抗菌肽在應用過程中存在已被蛋白酶降解和細胞毒性的問題，常用的解決策略為進行載體包覆或設計抗菌肽納米組裝體來提高抗菌肽的穩定性、抗菌性能及生物相容性。另外，在眾多的響應刺激中，只有細菌及細菌感染部位微環境的變化不依賴外部能量的輸入，細菌感染微環境由于大量細菌繁殖而代謝產生酸性物質，導致pH值下降呈微酸性。因此，通過設計對細菌感染微環境響應性高分子材料，有助于提高材料響應性治療效果，提高生物相容性，對于材料抗菌表面的功能實現具有重要意義。以上問題的解決可以通過設計具有環境響應性能可控解組裝的功能抗菌肽來實現。自組裝多肽因其具有結構功能可控性、響應性、可逆性，以及良好的生物相容性和生物活性等優勢特點，已經被證明是一類良好的納米材料構建基元，越來越多的響應型生物功能材料的構建離不開自組裝多肽的參與。

本發明的技術思路是基于植入及介入材料表面細菌易粘附及形成生物膜所引發的感染及并發癥問題，通過利用細菌感染微環境變化，創新性地利用具有抗菌功能和刺激響應性能兼備的自組裝多肽納米材料作為一種動態響應體系，制備一種自組裝多肽基原位響應型殺菌/抑菌生物活性界面材料，賦予材料“進攻+防御”的多功能性，并為組織工程產品的表界面殺菌和抑菌功能修飾提供了新的思路。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可應用于組織工程材料修飾的自組裝多肽基pH響應型殺菌/抑菌生物活性界面材料，該生物活性界面可實現捕獲界面所處環境中細菌并響應釋放的作用，防止界面表面形成生物膜，且釋放后的多肽對釋放的細菌具有殺滅作用，釋放后的多肽修飾界面亦具有抗菌作用。

為達到此目的，本發明采用以下技術方案：