[发明专利]细菌敏感的智能抗菌涂层的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种细菌敏感的智能抗菌涂层的制备方法及应用，属于复合抗菌材料领域。首先，合成二维孔道垂直于基底的介孔二氧化硅薄膜；其次，在二氧化硅薄膜表面进行有机功能化改性；最后，改性后的薄膜与大环分子一起形成纳米阀门，封装抗菌药物。当细菌感染宿主，细菌分泌一系列致病因子，形成特殊的细菌感染微环境，利用这些特殊微环境作为刺激因子促使载药纳米容器释放药物，实现抗生素的选择性输送。这种策略可显著增加抗生素的选择性和药效，降低药物毒副作用，使感染部位维持在一个较高的药物浓度，从而克服抗生素的耐药性。

技术领域

本发明涉及一种抗菌涂层的制备方法，具体涉及一种细菌敏感的智能抗菌涂层及其在骨科植入物中的应用，属于复合抗菌材料领域。

背景技术

日常生活中，细菌无处不在。一直以来，作为病原菌的细菌等微生物对人类的生活和健康都会产生很大的影响，不仅危害人们的健康，严重时甚至会危及生命；另一方面，微生物也能引起一些材料的变质、分解、破坏，造成严重的经济损失。早在十四世纪人们就发现了体内的植入物会导致感染的发生，直到现在，植入体内的医疗器械和设备（如导尿管、心脏起搏器以及膝和髋关节植入物等）引起的细菌感染仍严重影响着人类的健康问题，它不仅会对病人的生活质量产生不利的影响，还会耗费巨大的医疗费用。

因此，合理使用抗菌材料，可以有效抑制细菌的增值，对保护人类健康，预防疾病的发生具有非常重要的意义。Liangfang Zhang 研究组（Pornpattananangkul D, ZhangL, Olson S, Aryal S, Obonyo M, Vecchio K. J. Am. Chem. Soc. [J], 2011, 133(11): 4132-4139）发表了第一例将抗生素选择性输送到感染部位的纳米药物输送体系，该纳米颗粒对细菌分泌的毒素敏感。他们将壳聚糖修饰的金纳米颗粒连接到脂质体表面，使纳米颗粒非常稳定，在贮存和正常的生理环境下都不释放药物，而当这些纳米颗粒感应到细菌分泌的毒素，毒素就会在脂质体膜上打孔，从而释放药物。该策略可用于治疗毒素分泌的细菌引起的感染性疾病，显著降低药物的毒副作用。

Omid C. Farokhzad研究组（Radovic-Moreno A F, Lu T K, Puscasu V A, YoonC J, Langer R, Farokhzad O C. ACS nano[J], 2012, 6(5): 4279-4287.）利用细菌感染的酸性环境设计合成了pH敏感的三嵌段聚合物poly (D, L-lactic-co-glycolicacid)-b-poly (L-histidine)-b-poly ethylene glycol)用于抗生素万古霉素的输送。在感染部位偏酸条件下，该纳米颗粒的聚组氨酸部分发生质子化而使纳米颗粒表面带正电荷，增加了与负点性细菌的相互作用，从而增加细菌周围的药物浓度，大大改善了由于pH降低导致的抗生素活性下降的问题。

然而，上述制备所得到的抗菌材料均为单一刺激响应抗菌材料，且没有考虑到细菌的耐药性问题。因此，如何提高细菌触发的灵敏度，降低细菌的耐药性成为新的热点与难点。

发明内容

本发明致力于制备一种细菌敏感的智能抗菌涂层，封装药物后能够实现在酶、酸双重刺激下释放出抗菌药物分子，从而杀死细菌，实现智能杀菌。

所述细菌敏感的智能抗菌涂层的制备方法，步骤如下：

步骤1，在不锈钢表面制备介孔二氧化硅薄膜；

步骤2，在薄膜表面进行氨基功能团改性，将步骤1所得样品与硅烷偶联剂在无水甲苯中进行无水无氧缩醇反应；

步骤3，在薄膜表面进行羧基功能团改性，将步骤2所得样品与丁二酸酐、三乙胺在无水二甲基亚砜中于40~60℃反应40~50小时；

步骤4，在薄膜表面进行炔基功能团改性，将步骤3所得样品与丙炔醇乙氧基化合物在无水二甲基亚砜中于30~50℃反应20~30小时；