[发明专利]一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法及应用

说明书

本发明属于材料表面改性技术领域，公开了一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法及应用。本发明通过PVAm‑PC和KH560反应，制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺，再利用其对医用材料进行改性，得到抗细菌黏附的医用材料。三甲氧基硅烷可以被水解活化形成硅烷醇，硅烷醇基团脱水形成共价键，发生交联反应形成磷酸胆碱基两性离子涂层，其无机网络结构可使磷酸胆碱化聚乙烯胺固定于医用材料表面，达到表面改性的目的。另外，两性离子聚合物在生理环境中通过静电相互作用吸附水形成水合层，具有良好的抗细菌粘附性，磷酸胆碱基团可兼顾改善生物相容性，使改性后的医用材料对正常细胞无毒，在生理环境条件下具有显著的广谱抗细菌粘附性能。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，特别涉及一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法及应用。

背景技术

医用材料在临床使用时，材料表面的抗细菌粘附性能至关重要。若细菌黏附于医用材料表面，微生物的生物膜便成为医用材料使用的主要障碍，从而触发炎症宿主反应，对患者的健康构成了严重威胁。近年来，已经设计了各种抗菌表面用于降低因微生物定植而引发感染的风险，根据作用基理可分为三类：杀菌表面、静态和动态抑菌表面。杀菌表面是表面含有抗菌剂，如季铵化合物、脱乙酰壳多糖和金属纳米颗粒等。静态抑菌表面的策略是阻止细菌和蛋白质吸附，防止与生物环境发生非特异性相互作用，这些表面的亲水涂层主要分为乙二醇类、聚乙烯吡咯烷酮和两性离子聚合物。两性离子聚合物具有良好的抗细菌粘附性、生物相容性和低细胞毒性等，其中两性离子部分又可分为磷酸胆碱、磺基甜菜碱和羧基甜菜碱。动态抑菌表面是细菌最初可以黏附于材料表面，响应于环境刺激的微小变化，如温度、pH、光等，表面的理化性质发生变化，从而抑制细菌黏附。

尽管两性离子聚合物具有出色的生物性能，但是大多数两性离子聚合物的合成一般通过两性离子的乙烯基单体自由基聚合而成，合成过程和分离步骤往往十分复杂，并且需要后期的功能化才可用于表面固定，形成抗细菌粘附涂层。为此，简单高效地制备一种具有抗细菌粘附性能的两性离子聚合物涂层被认为是解决上述问题的有效途径。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法。

本发明另一目的在于提供由上述方法制得的抗细菌粘附的医用材料。

本发明再一目的在于提供上述抗细菌粘附的医用材料在大健康领域的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种抗细菌粘附的医用材料表面改性方法，包括以下步骤：

(1)制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺：将磷酸胆碱化聚乙烯胺(PVAm-PC)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)在溶剂中进行反应，制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺；

(2)制备抗细菌粘附的医用材料：将医用材料置于三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺水溶液中，一段时间后取出，经固化后得到表面覆有三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺的抗细菌粘附的医用材料。

步骤(1)所述三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺具有如下分子结构：

其中，x为0～500的正整数，y为10～1000的正整数，n为20～2000的正整数，x/n＝0～30％，y/n＝30～60％，(n-x-y)/n＝10～70％。

PVAm-PC和KH560反应制备三甲氧基硅烷磷酸胆碱化聚乙烯胺的反应式优选为如下所示：

步骤(1)所述PVAm-PC由以下方法制备：先将醛基化甘油磷酸胆碱(PCGA)和聚乙烯胺(PVAm)进行反应，随后再加入氰基硼氢化钠(NaBH₃CN)反应，反应结束后，得到PVAm-PC。