[发明专利]一种可有效固定阳离子抗菌剂且抗细菌生物膜的生物友好型抗菌涂层

说明书

本发明公开了一种可有效固定阳离子抗菌剂且抗细菌生物膜的生物友好型抗菌涂层，通过将待改性基材置于浸渍液种即可在其表面形成涂层，所述浸渍液由蛋白质、阳离子抗菌剂和还原剂混合而成的；本发明利用血清白蛋白、纤维蛋白原、α‑乳白蛋白等天然蛋白质在大于其等电点的环境中呈现的负电荷与阳离子抗菌剂的正电荷相互中和，获得表面接近电中性的涂层，可有效避免蛋白质及细菌残骸吸附，保持长期高效的抗菌及抗生物膜效果，同时克服了传统阳离子抗菌剂杀菌表面生物相容性欠佳的缺点。本发明涂层制备方法简便，生物安全，普遍适用于多种医用器材表面，无需依靠抗生素发挥涂层的杀菌作用，可有效避免不恰当使用抗生素所致的细菌耐药。

技术领域

本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种可固定阳离子抗菌剂，并抗细菌生物膜的生物友好型抗菌涂层。

背景技术

伴随多种医用可植入设备的发展，植入物相关感染不仅会引起局部组织炎症，还会缩短植入物使用寿命甚至引起败血症等严重的并发症，对病患和社会造成重大的经济负担。近年来，尽管多种基于抗生素或纳米银的杀菌涂层表现出较好的杀菌效果，但由于这些表面所致的细菌耐药问题和对环境造成的污染，它们的实际价值受到限制。人类对抗生素长期过量和不恰当的使用，急剧加速了病菌耐药性突变的发生，各类耐药菌不断出现，最终，具有多重耐药性的“超级细菌”问世，使细菌感染的治疗难度增大。据估计到2050年，耐药菌每年在世界范围内所致的死亡可高达1000万人。身处“后抗生素时代”，迫切要求研究者们积极探索新的抗菌材料和方法来应对这一危机。

抗菌肽和季铵盐类活性杀菌成分，通过正电荷片段与带负电的细菌细胞膜相吸引，扰动并破坏磷脂双分子层结构，导致细菌的死亡。不同于抗生素的是，这类抗菌活性物质与细菌细胞膜作用的机制，在发挥广谱抗菌效果的同时，不会引起耐药菌的产生。然而，现有此类阳离子抗菌剂固定在植入物表面通常需要依赖表面聚合、层层自组装(LBL)和贻贝启发化学等策略，通过复杂的分子设计以引入用于物理涂层或共价接枝的界面粘附结构，这些复杂且耗时的过程使其不适用于大规模工业生产。更重要的是，阳离子抗菌剂的表面正电荷对原核生物和真核生物都会表现出杀伤作用，降低涂层的血液相容性和细胞相容性，带正电荷的表面还易被呈现负电荷血浆蛋白及细菌残骸污染，这不仅导致涂层的有效杀菌位点被覆盖，抗菌性能降低，还会引导后续细菌的表面黏附作用，最终大量细菌被自身分泌的细胞外基质包裹形成生物膜，难以受到抗生素、消毒剂和动态环境的影响，引发持续感染。在这种情况下，以简单的方式开发具有广谱杀菌和抗生物膜特性的新材料是提高实用价值和促进商业生产的关键。因此理想的非抗生素抗菌涂层应具备制造简便、生物安全、抗生物膜和广谱杀菌的特点。通过新型的表面涂层技术固定多种阳离子抗菌剂，在防治植入物相关感染方面具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服基于阳离子抗菌剂的表面易受生物膜污染及生物相容性不佳的缺点，提供一种制备简便，生物安全，不会引起细菌耐药，能稳定黏附在多种医用材料表面的多功能涂层。该涂层在宽pH区间内表面电荷接近中性，不仅能有效避免蛋白质及细菌残骸的污染，保持长期广谱的杀菌及抗生物膜效果，并且具有良好的生物相容性。

针对上述目的，本发明采用的可有效固定阳离子抗菌剂且抗细菌生物膜的生物友好型抗菌涂层是将待改性材料在浸渍液中浸泡后，在待改性材料表面形成的一层薄膜。

上述的浸渍液是将蛋白质和阳离子抗菌剂加入pH为2～9的还原剂水溶液中制成，其中所述的蛋白质为溶菌酶或等电点为1～7且能够被所述还原剂还原的蛋白质。

上述的等电点为1～7且能够被所述还原剂还原的蛋白质包括乳铁蛋白、α-乳白蛋白、胰岛素、牛血清白蛋白、人血清白蛋白、β-乳球蛋白、纤维蛋白原、α-淀粉酶、辣根过氧化物、胃蛋白酶中的任意一种或多种。