[发明专利]一种医用植入物表面有机-无机抗菌复合涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种医用植入物表面有机‑无机抗菌复合涂层及其制备方法，步骤如下：制备纳米银粉；在硼砂‑氢氧化钠缓冲液中加入纳米银粉得到纳米银溶液，在水中加入抗菌肽GL13K得到GL13K溶液，接着将两者混合，在4℃下储存4天，GL13K自组装形成纳米纤维，得复合物溶液；将经过预处理的医用植入物放入48孔板中，每个孔板中加入250μL纳米银‑抗菌肽GL13K复合物溶液，用封口膜封闭孔板边缘，在4℃下培养12 h后，从溶液中取出医用植入物，去离子水小心冲洗，氮气干燥后，即得复合涂层。本发明将纳米银和抗菌肽GL13K两者结合形成复合涂层，可达到优势互补的效果。

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，尤其涉及一种医用植入物表面有机-无机抗菌复合涂层及其制备方法。

背景技术

感染是各类金属植入手术(钛板、钛钉、种植体、种植钉、人工关节等)最严重的并发症之一，常导致植入物植入失败，是亟需解决的问题。植入物感染发展过程中最关键的致病因素是细菌生物膜的形成，它在细菌粘附后立即开始，一旦细菌在植入物表面黏附聚集形成细菌生物膜，将具有极强的抗生素抵抗性。根据“竞争表面”理论，细菌和宿主细胞是以竞争的方式定植在植入物表面，如果植入物材料本身具有抗菌能力，就能在植入初期削弱细菌的竞争力，为宿主细胞争取更多的定植时间，极大提高植入成功率。可降低感染的钛表面抗菌修饰涂层是目前研究热点，研究人员尝试通过向涂层中添加抗生素(庆大霉素、米诺环素利福平等)、非抗生素有机抗菌剂(氯己定、氯二甲酚)、纳米粒子(银、铜、氧化锌)等不同的抗菌物质，赋予植入物抑制细菌黏附、杀灭细菌的能力来预防和控制植入物相关感染，涂层方法虽多样，但仍存在抗菌性不佳、耐药性、操作复杂等诸多问题，亟需高效可靠的解决方案。

抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)是人体内产生的有免疫活性的天然有机多肽，由于其抗菌机理独特、对耐药菌株有广谱抗菌活性，且不易产生新耐药菌，被认为是天然新一代抗生素。抗菌肽GL13K是一种从人腮腺分泌蛋白中提取的正电荷两亲性小分子多肽，近些年，其在钛植入物表面的抗菌作用取得了突破性研究成果，将它涂层于钛植入物表面，显示出抑制生物膜生长和对植入物感染多种相关病原体的杀灭作用。最重要的是它能有效杀灭多种耐药菌，不会导致新的耐药菌产生。同时，该涂层与钛植入物结合牢固(具有抗水解和机械挑战的能力)，细胞相容性好(对成骨细胞、人牙龈成纤维细胞、红细胞等多种细胞无细胞毒性)，并且涂层方法简单易行。

但是，抗菌肽是一种被动有机抗菌涂层，其抗菌性仅当细菌接触其表面时发挥作用，难以杀灭周围感染组织的细菌，而且对于许多肽而言，其抗菌性在生理盐和血清条件下会降低甚至丧失。

纳米银(Silver nanoparticles,AgNPs)是无机抗菌剂中的典型代表，它由于小尺寸效应、量子效应和极大的比表面积，具有广谱抗菌、强效持久杀菌、渗透杀菌、促进伤口修复再生、低耐药性等特点，在钛植入物表面涂层中具有广泛应用。将纳米银涂层于钛植入物表面后，对变形链球菌、牙龈卟啉单胞菌和白色念珠菌等多种细菌表现出良好的抗菌效果。纳米银对细菌等原核细胞的毒性大，而对真核细胞的相容性较好，因此银在具备优异抗菌性能的同时对生物体的细胞毒性较低，在一定剂量下未观察到其细胞毒性。

但是，纳米银易团聚，团聚后杀菌性大大降低，且目前将纳米银涂层到钛植入物表面技术繁琐复杂，经涂层或表面处理后纳米银抗菌性也会降低。更重要的是由于它在临床上具有广泛应用，已分离出多株具有银抗性的细菌

因此，需要开发通过不同机制抗菌的联合药物疗法。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术存在的缺点，本发明提供一种医用植入物表面有机-无机抗菌复合涂层及其制备方法，根据两种抗菌机制不同的被动有机抗菌剂抗菌肽GL13K和主动无机抗菌剂纳米银各自的优缺点，将两者结合形成复合涂层，可达到避开劣势，优势互补的效果，形成具有双重抗菌、协同抗菌、耐药性低、操作简便的有机/无机复合抗菌涂层。

技术方案：一种医用植入物表面有机-无机抗菌复合涂层的制备方法，该方法的制备步骤如下：