[发明专利]一种温度响应型仿生纳米锥双功能抗菌表面的制备方法

说明书

本发明公开了一种温度响应型仿生纳米锥双功能抗菌表面的制备方法，属于功能材料加工及制备技术领域，特别涉及一种模板热压印和水基原子转移自由基聚合物方法的技术，其采用模板辅助热压印方法在聚合物表面制备仿生纳米锥结构，使该表面具有杀菌功能，之后将温度响应型聚合物聚(N‑异丙基丙烯酰胺)接枝在该表面上，使该表面具有温敏特性。本发明的效果和益处是，该方法首先通过本方法制备的抗菌表面具有“杀菌”和“抗粘附”双功能，可以杀死粘附在该表面的细菌细胞，并通过降温脱附除掉未杀死的细菌细胞和死细胞，提高表面抗菌率。

技术领域

本发明属于功能材料加工及制备技术领域，特别涉及一种温度响应型仿生纳米锥双功能抗菌表面的制备方法。

背景技术

医疗器械在介(植)入体内后，在其表面滋生细菌是引发院内感染的最主要原因。植入体细菌感染具有严重的后果，这些细菌可直接导致植入体周围组织坏死，使病人残疾甚至死亡(Harding J L et al.,Trends in Biotechnology,2014,32(3):140-146)。植入体一旦发生细菌感染，细菌会在材料与组织之间形成一层生物膜。生物膜可以为细菌的增殖提供有力的生存平台，同时其结构也可阻止免疫细胞或其他的抗菌药物进入，很难通过抗生素等药物进行治疗。因此，构建具有原位抗菌功能的植入体成为预防植入体细菌感染的有效方法。

Ivanova等人在研究铜绿假单胞菌在蝉翼表面的粘附状况的文献(Hasan J etal.,Applied Microbiology and Biotechnology,2013,97(20):9257-9262)中，将抗细菌粘附和杀菌方式有机结合起来，可避免两种方式各自存在的不足(Yu Q et al.,ActaBiomaterialia,Acta Materialia Inc.,2015,16(1):1-13)。目前抗细菌粘附-杀菌表面构建法有：抗粘和杀菌单体接枝共聚(Wang B et al.,ACS Applied Materials andInterfaces,2016,8(40):27207-27217)、抗粘刷和杀菌刷共混(Shi Z Q et al.,ACSApplied Materials and Interfaces,2016,8(36):23523-23532)、抗粘刷和释放型杀菌剂协同(Wang Y et al.,ACS Applied Materials and Interfaces,2020,12(19):21283-21291)等方法。这些表面构建法制备过程繁琐，且抑菌需要在特定条件下进行。因此，开发简单新型抗细菌粘附-杀菌表面具有重要意义。

Sun B et al.，Electrochimica Acta,Elsevier Ltd,2013,112:327-332.，公开了一种自定序的阳极氧化铝锥形纳米孔，其连续可调周期在290～490nm范围内。Dickson MN et al.,Biointerphases,2015,10(2):021010，公开了一种使用纳米压印光刻技术在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜表面上制作仿生纳米柱结构，证实在结构化的PMMA表面上孵育大肠杆菌(E.coli)后，柱状表面的粘附细胞密度低于平膜(在平膜上密度为67％～91％)；并且在确实粘附的大肠杆菌中，死于柱状表面的死率比死于平面膜的死率高16％～141％。这些结果有效地将杀菌的纳米柱形貌转化为用于医疗器械的重要聚合物PMMA的表面。Balamurugan S S et al.,Langmuir,2012,28(40):14254-14260，公开了一种基于水的途径，通过原子转移自由基聚合法(ATRP)从聚甲基丙烯酸甲酯PMMA表面接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)。XPS证实了ATRP引发剂N-羟基琥珀酰亚胺基-2-溴-2-甲基丙酸酯的成功连接。

对以上问题，本发明提出了一种在医用聚合物材料上制备抗菌表面的方法。利用模板辅助热压印法制备出大面积纳米锥结构，在材料表面获得具备杀灭细菌的功能表面。然后，利用水基原子转移自由基聚合法将聚(N-异丙基丙烯酰胺)接枝在该表面上，制备温度响应型抗粘附表面。该发明将抗菌粘附和杀菌方式有机结合，制备方法简单，具有普适性，可实现医疗器械表面长效抗菌。

发明内容