[发明专利]一种用于术后抑菌的可植入式电子加热模块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于术后抑菌的可植入的电子加热模块及其制备方法，属于生物医学工程技术领域。

背景技术

手术部位感染已成为外壳最常见的细菌感染，不但影响手术效果，延长住院时间，还增加了或者的痛苦和经济负担。手术部位的感染经常发生在手术过程当中，其细菌元主要来自患者本身、医护人员以及环境。手术感染包括浅表手术切口感染、深部手术切口感染和器官感染三个层级，症状包括术后短期内（经常在1个月内）出现脓性分泌物、浓重或蜂窝组织炎等。细菌感染主要来自包括来自患者本身皮肤、内脏等部位的内源性微生物和来自手术人员、手术器械以及手术材料等在内的外源性微生物。导致术后感染的微生物种类繁多，常见的包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、克兰阴性杆菌、链球菌等。

手术部位感染和手术类型以及手术时间密切相关。一般来说，病患伤情越重、抵抗力越低下、手术切口越大、手术时间越长，病患的抗感染能力越低、手术部位感染机会越多。术后使用抗生素是目前最为常用的术后抑菌的治疗方式。然而，抗生素食用过量，会加大细菌对抗生素的耐药性。此外，抗生素杀菌还存在给药不及时和不到位或者过量等多种问题。例如口服给药时药物需要经过肠胃、肝脏等器官，肠胃的消化作用以及肝脏的首过效应常使部分药物在到达靶目标前已部分失效或者全部失效。而注射给药虽然能够避免口服给药技术中的问题，但需要用注射器的普通针头刺入皮肤深层进行给药。针头刺激皮肤深层神经细胞容易给人体造成痛苦，此外针头尺寸较大，会给皮肤造成局部创伤，加大伤口感染几率。

局部加热抑菌技术是一项具备高效率的术后抑菌方式。通过伤口局部加热，可以破坏细菌的外壳及其组成部分、降低细菌中酶的活性，影响其正常新陈代谢从而使其死亡。传统的局部加热抑菌主要是通过外部加热手段对伤口位置进行加热，但对于深部手术伤口以及内脏伤口在内的非表皮部分感染热量传递不到位、抑菌效果不显著。

基于上述情况，设计一种生物相容性好、可以植入体内直接用于伤口部位抑菌的无线电子加热模块，在生物医学应用领域具有及其重要的意义。

本发明提供了一种可以在手术后（伤口缝合前）植入伤口位置的电子加热模块。该电子加热模块由一系列具有良好生物相容性的材料加工制造而成，可以通过电磁波耦合的方式将能量无线传输到该模块用于局部加热抑菌。与传统的服用或注射抗生素来抑制术后感染以及体外加热杀菌方法相比，可植入式电子加热模块具有生物相容性好、可无线控制加热时间和稳定、在伤口感染部位局部加热等一系列优势，可解决传统术后感染存在的一系列问题，具有很好应用开发前景。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有优异的生物相容性、可植入的无线电子加热模块，用于术后抑菌，可解决现有基于抗生素抑菌技术中细菌耐药性提高、药物效果不及时以及基于体外加热杀菌热量传输不到位等一系列问题。

 为实现上述目的，本发明提供一种用于术后抑菌的可植入式电子加热模块，其特征在于，所述电子加热模块由生物蛋白柔性基底、加热层和生物蛋白保护膜三部分组成。

所述用于术后抑菌的可植入式电子加热模块的制备方法，按照以下步骤进行：

（1）制备具有良好生物相容性的生物柔性基底和生物蛋白保护膜：

A. 制备生物蛋白溶液：

将生物蛋白溶解于超纯水中，其中可选的生物蛋白包括但不限于蚕丝蛋白、鹿角蛋白、蜘

蛛丝蛋白等。

所述的生物蛋白溶液浓度为1-500mg/mL。

B．制备生物蛋白薄膜：

将生物蛋白溶液倒置在基底上，等待溶液室温下干燥并固化，然后将生物蛋白薄膜剥离

基底，分别得到生物蛋白基底和生物蛋白保护膜。

其中所用生物蛋白和基底的比例为0.01-1 mL/cm²；

所述干燥时间为1-48小时；

所述基底为玻璃、硅片、PDMS（聚二甲基矽氧烷）、Teflon（聚四氟乙烯，即特氟龙）等； 

所述固化方式为使用固化剂或水蒸气退火；固化剂为甲醇，固化时间为1 min~120 min；

水蒸气退火温度为4℃~100 ℃，时间为0.1 h~100 h，压力为0.1 Pa ~101.325 kPa。

所述剥离方法为机械剥离。

（2）制备具有良好生物相容性的加热层：

A. 通过薄膜沉积的方式将电阻放置在上述生物蛋白柔性基底上，金属沉积的方式包括但不限于真空蒸镀、溅射镀膜等，金属沉积的厚度为20-5000nm；电阻的材料包括但不限于镁、硅、铁等。