[发明专利]一种具有基底普适性和持久稳定性的防污抗菌涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有基底普适性和高度稳定性的防污抗菌涂层及其制备方法和应用，以阳离子聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和阴离子聚合物聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的层层自组装为基础，在组装层中引入了PEG修饰的抗菌肽聚赖氨酸(ε‑PL‑PEG‑COOH)，使得ε‑PL‑PEG‑COOH充斥着整个组装层。制备的防污抗菌涂层具有优良的防污抗菌能力，且能在苛刻生理条件及外界应力损伤等条件下长期保持有效的防污抗菌性能，此外，由于其能减少蛋白质、血小板和细胞碎片的调节层对涂层的污染，防止涂层抗菌性能被破坏，因而非常适用于植入式生物医学设备表面涂层的制备。本发明公开的方法，原料来源广、成本低，有利于规模化生产。采用的层层自组装技术工艺成熟，操作简单，适合规模化放大生产。

技术领域

本发明属于高分子材料技术与生物医用材料领域，具体涉及一种具有基底普适性和持久稳定性的防污抗菌涂层的制备方法。

背景技术

植入式生物医学设备已被广泛应用于改善各种患者的生活质量。然而，在手术前和手术过程中频繁的微生物感染仍然是植入式生物医学设备面临的一个巨大挑战。微生物感染会引起炎症反应，从而对免疫系统较弱的患者造成危险。为了解决这个问题，各种各样的抗菌药物，如抗生素、银纳米颗粒和季铵化合物等通过不同方法被镀在这些植入式生物医学设备表面。

虽然在这些植入式生物医学设备表面镀抗菌药物对抑制细菌感染有一定作用，但也有一些负面效应，包括细胞毒性显著、抗菌谱覆盖面狭窄、有效作用时间短和传递多药耐药性等。此外，这些策略对防污性能的关注较少，使这种镀层容易被蛋白质、血小板和细胞碎片的调节层污染。调节层将破坏镀层抗菌功能，导致这些植入式生物医学设备表面的微生物形成生物膜，从而保护这些微生物，破坏抗菌药物的功效。因此，在临床应用中，需要对这些植入式生物医学设备进行适当的表面改性，使其具有有效且持续的防污和抗菌性能。

近年来有一些报道将聚乙二醇(PEG)改性的抗菌肽或阳离子聚合物修饰在植入式生物医学设备表面，能有效地防止生物膜的形成，且具有低毒性、低耐药性和高杀灭力，抗菌谱覆盖面广泛。然而，制备这种涂层涉及的表面化学方法通常有多个步骤，且活性材料成本高、反应条件苛刻、反应相关的催化剂还可能会造成潜在的生物危害。因此制备工艺复杂、成本昂贵限制了这些方法的应用。其次，这些方法都需要特定的基底，且基底表面上需有特定的功能基团，这进一步限制了它们的应用。此外，植入式生物医学设备，尤其是假体植入物，在日常生活中总是会受到外力的影响，这可能会造成涂层的损伤，导致细菌入侵和感染的几率很高。

因此，需要制备一种能与各种材料兼容的表面涂层，使其在长时间的植入过程一直具有优良的抗菌/防污性能，并且具有耐受苛刻环境及外界应力保持抗菌/防污性能的能力。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防污抗菌涂层及其制备方法和应用，该方法操作简单，易实现，该防污抗菌涂层能够与各种植入材料兼容，具有优良且持久的抗污/防污性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的具有基底普适性和持久稳定性的防污抗菌涂层，所述防污抗菌涂层是在阴阳离子聚合物薄膜的组装层间镶嵌有聚乙二醇修饰的抗菌肽聚赖氨酸；

其中，所述阴阳离子聚合物薄膜是由阳离子聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵和阴离子聚合物聚苯乙烯磺酸钠配合制成。

优选地，所述阳离子聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵的重均分子量为100000～200000，质量浓度为20％。

优选地，所述阴离子聚合物聚苯乙烯磺酸钠的重均分子量70000。

优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为500、1200或2400。

本发明还公开了上述具有基底普适性和持久稳定性的防污抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：