[发明专利]一种Ti-SSC-Ag杀菌材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Ti‑SSC‑Ag杀菌材料及其制备方法和应用，其方法包括：以钛片为基底，钛片上涂覆儿茶酚修饰的丝胶蛋白（SSC）涂层和银纳米颗粒（Ag NPs），所述儿茶酚修饰的丝胶蛋白涂层由酪氨酸酶和丝胶蛋白（SS）的氧化反应制得，所述氧化反应是指丝胶蛋白上的酪氨酸基团被酪氨酸酶（多酚氧化酶）氧化为3,4‑二羟基苯丙氨酸（DOPA），产生含有儿茶酚的丝胶蛋白（SSC）。固定的儿茶酚能够进一步还原Ag⁺离子，从而在钛片表面形成Ag NPs。本发明制备的杀菌材料具有反应步骤简化，反应条件温和，稳定性好等优点，在杀菌方面具有潜在的应用。

技术领域

本发明属于抗菌材料领域，涉及一种Ti-SSC-Ag杀菌材料及其制备方法和应用。

背景技术

蚕丝纤维由外层的丝胶（SS）和内层的丝素组成。在蚕丝脱胶过程中，SS被当成生物废物丢弃。由于其良好的亲水性、生物相容性、生物降解性和低免疫反应性，SS已被用于药物递送、组织工程和伤口愈合等领域。SS中含有酪氨酸，该氨基酸具有独特的反应性，可被酪氨酸酶氧化为3,4-二羟基苯丙氨酸（DOPA）。因此，DOPA结构可通过蛋白质侧链修饰引入到SS中，生成含儿茶酚的丝胶蛋白（SSC）。

DOPA在贻贝足蛋白的表面黏附过程中起着至关重要的作用。由于DOPA独特的结构，含邻苯二酚的化合物和大分子被广泛用于材料表面改性和后功能化修饰。例如，通过儿茶酚衍生物或聚多巴胺的表面沉积，可进一步在表面引入两性离子聚合物、抗菌肽（AMPs）、壳聚糖、聚乙二醇（PEG）、超支化聚甘油和聚（N-乙烯基吡咯烷酮）等具有抗菌/抗污性能的结构单元。儿茶酚修饰的PEG、阳离子聚合物、两性离子聚合物、PEG、AMPs、超支化聚甘油、硫酸化透明质酸等也可以直接黏附在基材表面。此外，表面固定的儿茶酚基团可原位还原金属离子（如Ag⁺和Au³⁺），在基材表面后修饰金属纳米粒子。原位形成的银纳米粒子（Ag NPs）可以产生氧化应力和释放银离子，具有较强的抗菌活性。

钛（Ti）及其合金具有高强度、低密度、良好的生物相容性以及在生理环境中的耐腐蚀性，常用于颅面修复、种植牙、人工关节、骨固定等生物医用材料。与体液或外部环境接触后，钛基植入物容易引起细菌黏附和细菌生物被膜形成，导致植入物相关感染（IAIs）。IAIs会引起炎症反应，影响血管生成和组织愈合，造成植入手术失败，严重的会导致患者死亡。为了使钛表面具有抗菌性能，通常需要在其表面构筑杀菌涂层，如在表面沉积纳米材料、抗生素、AMPs和阳离子型聚合物。

受贻贝黏附蛋白启发，含儿茶酚的丝胶蛋白（SSC）能够沉积在钛片表面，表面残留的儿茶酚基团能够原位还原银离子，使得表面后修饰引入银纳米粒子，得到具有持久抗菌活性的Ti-SSC-Ag表面。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Ti-SSC-Ag杀菌材料及其制备方法和应用，制备的Ti-SSC-Ag杀菌材料具有良好的生物相容性和抗菌性能。

为实现上述目的，本发明具体提供了如下的技术方案：

一种Ti-SSC-Ag杀菌材料，其特征在于，以钛片为基底，钛片上涂覆儿茶酚修饰的丝胶蛋白和银纳米颗粒，所述儿茶酚修饰的丝胶蛋白涂层由酪氨酸酶和丝胶蛋白的氧化反应制得，所述氧化反应是指丝胶蛋白上的酪氨酸集团被酪氨酸酶（多酚氧化酶）氧化为3,4-二羟基苯丙氨酸（DOPA），形成儿茶酚修饰的丝胶蛋白（SSC）。SSC沉积的表面含有多余的儿茶酚基团，能够原位还原Ag⁺离子，从而形成Ag NPs，所述结构与机理如说明书附图1所示。

所述的一种Ti-SSC-Ag杀菌材料的制备方法，其特征在于，步骤为：

1）将蚕茧去除杂质，采用碱提取法提取SS。经透析、离心和过滤后，得到纯化的SS溶液，将其储存在4℃冰箱中用于后续合成；

2）将酪氨酸酶溶解在去离子水中，加入步骤1）所述的SS溶液进行反应，得到儿茶酚修饰丝胶蛋白（SSC溶液）；