[发明专利]一种高分子材料的抗菌改性方法

说明书

本发明涉及一种高分子材料的抗菌改性方法，包括：带有硫醚基团的重氮甲烷的制备步骤；使用带有硫醚基团的重氮甲烷对高分子材料表面进行化学修饰步骤；以及，将纳米银颗粒溶液与化学修饰后的高分子材料进行Ag‑S配位反应的步骤。本发明抗菌改性后的高分子材料，Ag是通过化学键的方式与高分子材料进行结合，避免了在使用过程中纳米银的泄漏而引起严重的生物安全性问题。

技术领域

本发明涉及一种高分子材料的抗菌改性方法，属于抗菌材料技术领域。

背景技术

目前，植入/介入式医用高分子材料的最大问题是，临床应用时细菌易粘附于表面并形成生物膜，从而引起感染、导致手术和医疗事故。据美国国家卫生研究院初步统计，80％的细菌性疾病与医用材料有关。细菌生物膜普遍存在于体内的人工装置上，并且具有极强的耐药性和免疫逃避性，即使正常剂量上百倍的药物也不能有效清除，这常常会危及患者的生命。以心血管系统为例，人工装置感染导致的死亡率接近100％。因此，获得抗菌性好、安全性高的医用高分子材料，成为当今医学亟待解决的问题，也是化学、材料学、生物学等传统学科的交叉领域的研究热点。

医用高分子材料的抗菌特性，一般是通过引入抗菌剂来实现。单质银具有抗菌谱广、有效期长等优点，最主要的是很少有细菌对其产生抗药性。随着纳米技术的发展，纳米银逐渐替代了普通的单质银，其抗菌性能也有了质的飞跃。这是因为，银的抗菌作用主要通过Ag⁺破坏细菌的细胞膜、DNA、蛋白质来实现。纳米银的比表面积大，在水溶液中更容易发生反应而离子化。在银含量相同的前提下，粒径越小释放Ag⁺的速率越快，抗菌能力也越强。

目前，高分子/纳米银复合材料的构筑方法包括物理混合法、原位还原法等。物理混合法是最初的制备方法，其优点是制备简单、成本低。但是，纳米材料很难在高分子基体中均匀分散，导致整体抗菌效果不佳。此后的原位还原法有效避免了这个问题：在高分子链上进行Ag⁺的原位还原，使纳米银均匀吸附在高分子表面或分散于基体材料内。这种制备方法克服了纳米银分散性差、易团聚的缺点，且反应条件温和。这种方法的先进性在于，聚合物链在纳米材料的合成中起到模板作用，容易得到尺寸较小、分布均匀的纳米银粒子，而且不受聚合物种类的限制。Melaiye等人以Lubrizol公司的热塑性聚氨酯为基体，以咪唑银络合物为前驱体，首先用静电纺丝的方法得到含有Ag⁺的聚氨酯纤维，然后把它暴露在潮湿的空气中使Ag⁺自金属化，得到了聚氨酯/纳米银复合纤维，研究表明，该纤维呈现出较强的广谱抗菌能力，对多种革兰氏菌、真菌等都有抑制作用(参见：Melaiye A,Sun Z,Hindi K,Milsted A,Ely D,Reneker DH,et al.Silver(I)-imidazole cyclophane gem-diolcomplexes encapsulated by electrospun Tecophilic nanofibers:Formation ofnanosilver particles and antimicrobial activity.Journal of the AmericanChemical Society,127(7),pp2285-2291,2005.)。Shah等人以聚乙二醇-聚氨酯-TiO₂复合材料为基体，利用TiO₂的催化性质对AgNO₃溶液进行光化学还原，制备了聚合物/纳米银复合薄膜，测试表明，薄膜对大肠杆菌和枯草杆菌具有优异的抗菌性(参见：Shah MSAS,Nag M,Kalagara T,Singh S,Manorama SV.Silver on PEG-PU-TiO2polymer nanocompositefilms:An excellent system for antibacterial applications.Chemistry ofMaterials,20(7),pp2455-2460,2008)。