[发明专利]一种具有细菌响应性防污的两性离子水凝胶涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子水凝胶技术领域，尤其涉及一种具有细菌响应性防污的两性离子水凝胶涂层及其制备方法，所述水凝胶涂层中含有透明质酸，所述水凝胶涂层为两性离子聚合物且聚合物分子链上同时带有阴、阳离子基团。本发明的制备方法简洁、高效且环保，对环境友好；水凝胶涂层和聚合物基底之间形成界面互穿牢固结合，具有一定的结合力和较低摩擦系数，在细菌分泌透明质酸酶的情况下使涂层降解脱落达到抗细菌黏附的效果；在去离子水中能够长期保存；具有优异的亲水性、抗弯折性能以及耐摩擦性能，在生物医用表面材料领域，尤其是作为医用导管表面涂层等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子水凝胶技术领域，尤其涉及一种具有细菌响应性防污的两性离子水凝胶涂层及其制备方法。

背景技术

在生物医疗领域，生物污染极易发生在如传感器、介入导管或骨类材料等器械设备上，从而导致炎症反应、排斥反应等。同时，由于医疗设备应用广泛，常处在血液、体液等复杂环境内，该领域中形成的生物污染以血栓和细菌膜生成为主，这对患者的生命安全造成了极大威胁。生物污染的发展过程首先是蛋白质在材料表面吸附，形成一层蛋白质层，接着，细菌、血细胞等的黏附被引发，最终导致细菌感染或血栓等。所以用于生物医用领域的水凝胶涂层的抗菌和抗粘附特性对于避免细菌感染是必需的。Kisuk Yang等人使用儿茶酚功能化聚合物水凝胶膜在尿道导管制备坚固的低摩擦抗生素涂层。使用简单的浸涂方法，在弱碱性缓冲液中使用儿茶酚缀合的壳聚糖溶液在基材上形成微米级厚度的稳定壳聚糖水凝胶涂层。该水凝胶涂层可以减少表面摩擦，通过使用共轭邻苯二酚基团作为还原剂简单地添加硝酸银溶液，将抗菌银纳米颗粒掺入水凝胶可以最大限度地减少细菌在导管表面的结合(Kisuk Yang,Kyuri Kim,Eunjee A.Lee,et al,Robust Low Friction AntibioticCoating of Urethral Catheters Using a Catechol-Functionalized PolymericHydrogel Film[J].Frontiers in Materials,2019,6:274.)。

透明质酸(HA)是一种天然多糖，其重复单元由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖组成，是细胞外基质的关键成分。由于细菌分泌透明质酸酶，与底物透明质酸反应后可以使表面的细菌随HA层降解脱落，这样独特的响应性使得透明质酸有很大的潜力被用于治疗抗细菌黏附的场合。Pirah Ayaz等人开发了一种基于聚丙烯酸和壳聚糖季铵盐的逐层组装的抗菌药物控释多层表面。其中硫酸庆大霉素(GS)被加入多层，透明质酸被用作顶部的密封层。在细菌进攻时，微环境的pH值略有升高，多层膜随之膨胀后会释放药物。同时，细菌分泌的透明质酸酶(HAase)触发HA层降解加速GS释放，发挥抗菌活性。该表面对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都表现出很高的抗菌活性(Pirah Ayaz,Bingjie Xu,Xiansheng Zhang,etal.ApH and hyaluronidase dual-responsive multilayer-based drug deliverysystem for resisting bacterial infection[J].Applied Surface Science,2020,527:146806.)。

但是上述多层缓释表面的制备较为复杂，且容易受到环境因素的影响而导致水凝胶涂层或透明质酸层的脱落，从而导致抗菌性能的下降与抗菌时间的缩短。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中制备工艺复杂、稳定性较低的缺点，提供一种具有细菌响应性防污的两性离子水凝胶涂层及其制备方法，实现如下的目的：一、探索具有一定流程，使其制备过程更加简便、高效。结合力的水凝胶涂层的配方；二、使水凝胶涂层在细菌分泌透明质酸酶作用下降解涂层防止细菌黏附具有细菌响应性；三、水凝胶涂层具有优异的稳定性和机械性能；四、简化制备。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：