[发明专利]一种pH响应型聚噁唑啉-纳米银的层层自组装多层膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种pH响应型聚噁唑啉‑纳米银的层层自组装多层膜及其制备方法，该自组装膜具有抗粘附作用，并具有pH响应性，从而实现抗菌剂纳米银的可控释放。本发明首先制备了功能性单体：2‑(2‑甲氧羰基)乙基‑2‑噁唑啉，然后通过共聚合反应制得了带负电荷的阴离子型聚噁唑啉(POx)；同时，利用儿茶酚接枝壳聚糖还原银离子，获得纳米银复合溶胶(CCS‑AgNPs)；最后利用静电层层自组装法，将带负电荷的聚噁唑啉和带正电荷的纳米银交替组装制得一种具有pH响应性的多层膜，该多层膜可以抵抗细菌粘附，在微酸pH刺激下实现抗菌剂纳米银的释放从而杀灭细菌，可实现抗‑杀一体化。

技术领域

本发明属于医用抗菌膜领域，具体涉及一种pH响应型聚噁唑啉-纳米银的层层自组装多层膜及其制备方法。

背景技术

近几十年，由于心血管和各类代谢疾病的高发，进行医疗器械植入手术的患者日益增多。然而器械在植入体内的过程中，极易被细菌粘附在表面，形成一种细菌聚集体的膜状物，即细菌生物被膜。这种细菌感染已然成为植入手术失败的主要原因之一。因为器械表面的生物膜一旦形成，就极难被杀死和清除。相比于游离态细菌，膜内细菌对抗生素和抗菌剂的抗性大大增强，同时难以被巨噬细胞所吞噬，也无法被机体的免疫系统所清除，最终导致植入部位发生持续性的细菌感染。

许多研究结果表明，单一的抗粘附表面无法在体内长期抵抗生物膜的形成。因为细菌会不断分泌出大量粘结物，试图附着于器械表面。一旦抗粘附层被这种粘性极强的蛋白突破，细菌就能成功在蛋白上定植，形成大量菌落。由此可见，想要在临床应用中成功抵抗生物膜的形成,构筑单一功能的表面是不够的。将抗细菌粘附与杀菌结合起来，构筑一种新型的智能抗-杀表面，即具有细菌刺激响应性的表面，是一种潜在有效的策略。

已知细菌感染宿主细胞后会释放一系列致病因子，如磷酸酶、磷脂酶、毒素、脂肪酶、蛋白酶等，还会使感染部位周围的pH降低，发生较明显的酸化，形成一个特殊的细菌感染的微环境。这些微环境的变化，可以作为杀菌材料特异性释放或发挥触杀作用的信号源。因此，当这种智能抗-杀材料最外侧的抗细菌粘附层，在细菌的持续作用下,失去抗粘附性能后。附着于表面的细菌会使微环境发生变化，进而触发了杀菌剂的释放,特异性的杀死附着的细菌，防止生物膜的形成。在现有的涂层制备方法中，静电层层自组装技术(LBL)显然很适用于制备这种刺激响应性的抗-杀表面。其原理是利用静电相互作用将带有相反电荷的聚电解质交替沉积形成多层膜，静电自组装得到的多层膜可具备pH响应性。

聚噁唑啉(POx)作为一种类多肽结构的聚合物，具有生物相容性好，细胞毒性低，亲水性极强，能够抗蛋白粘附等优点；纳米银作为一种常见的抗菌剂，具有广谱高效的抗菌性能，且不易产生耐药性。带负电荷的POx，通过静电层层自组装将带正电荷的纳米银衍生物(CSS-AgNPs)负载到多层膜中，成功构筑一种新型的智能抗-杀表面，具有pH刺激响应性。

发明内容

本发明的目的是克服现有顽固的细菌生物被膜难以清除的问题，提供一种pH响应型聚噁唑啉-纳米银的层层自组装多层膜及其制备方法，通过聚噁唑啉亲水表面抵抗细菌粘附，在微酸pH刺激下实现抗菌剂纳米银的释放从而杀灭细菌，实现抗-杀一体化。

本发明通过以下技术方案实现：首先制备了功能性单体：2-(2-甲氧羰基)乙基-2-噁唑啉，然后通过均聚合和共聚合反应制得了带负电荷的阴离子型聚噁唑啉；同时，利用儿茶酚接枝壳聚糖还原银离子获得纳米银复合溶胶；最后在起始层上利用静电层层自组装法，将带负电荷的聚噁唑啉和带正电荷的纳米银交替组装制得一种具有pH响应性的多层膜，该自组装膜具有抗粘附作用，并能可控释放抗菌剂纳米银。

上述技术方案中，所述的功能性单体2-(2-甲氧羰基)乙基-2-噁唑啉的制备步骤如下：

(1)首先通过丁二酸酐开环反应，得到中间产物丁二酸单甲酯；

(2)然后通过酰胺化反应得到黄色粘稠液体状粗产物；