本發(fā)明涉及抗菌涂層制備，具體涉及一種抗菌材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、由于抗生素的耐藥性和傳統(tǒng)種植體較差的抗菌性能，臨床環(huán)境中多重耐藥(mdr)病原體引起的感染發(fā)生率不斷增加，加劇了癌癥治療、侵入性手術(shù)和移植等臨床治療的難度，具有良好生物安全性、廣譜且穩(wěn)定抗菌的醫(yī)療器械和種植體材料成為了最亟需的材料之一。使醫(yī)療器械材料表面具有穩(wěn)定的、可控緩釋的抗菌性能，可以增加治療的選擇和治愈的概率，減少住院時(shí)間和醫(yī)療費(fèi)用，為臨床應(yīng)用提供便利。

2、抗菌肽antibacterial?peptide(amp)又被稱(chēng)為宿主防御肽，是一種由12-100個(gè)氨基酸殘基組成的小分子多肽，具有生物活性，在生物體內(nèi)經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生，分子量大約為2000～7000。這類(lèi)具有活性的陽(yáng)離子抗菌肽多數(shù)具有熱穩(wěn)定性和廣譜的抗菌性能，一般顯強(qiáng)堿性。amp憑借其抗菌譜廣、作用迅速、熱穩(wěn)定性好、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，以及其在抗菌、抗病毒、抗真菌、抗炎和抗腫瘤等方面顯示出的優(yōu)異治療潛力，已逐步發(fā)展成為生物醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等相關(guān)方面的研究熱點(diǎn)?？咕膹V泛存在于生物體內(nèi)，可以協(xié)助機(jī)體抵御外源微生物的侵害，是生物體先天性防御系統(tǒng)中的重要組成成分。但amp對(duì)蛋白水解酶極其敏感，限制了amp全身應(yīng)用。此外，由于抗菌肽來(lái)源的特殊性，抗菌肽自身穩(wěn)定性較差，且?guī)в幸欢ǖ募?xì)胞毒性，進(jìn)一步限制了其應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題之一，本發(fā)明提供了一種抗菌材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的抗菌材料是一種基于多巴胺和層層自組裝技術(shù)構(gòu)建的可控緩釋抗菌涂層。本發(fā)明的制備方法通過(guò)多巴胺自聚合在基底表面形成聚多巴胺薄膜，沉積的聚多巴胺薄膜與抗菌成分反應(yīng)形成均勻的抗菌涂層，然后通過(guò)層層自組裝制備技術(shù)，形成涂層厚度可控、穩(wěn)定可持續(xù)釋放的均勻抗菌涂層。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種抗菌材料，其包括基底、涂覆在所述基底表面的聚多巴胺層、涂覆在所述聚多巴胺層表面的n個(gè)抗菌層，并且第n-1個(gè)抗菌層與第n個(gè)抗菌層之間還設(shè)置有聚陰離子材料層，n≥2；其中，所述抗菌層包括抗菌肽。

4、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述抗菌肽包括抗菌肽ll-37。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，n為2～30之間的整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，n為2～10之間的整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，n為3～6之間的整數(shù)。

5、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述基底包括但不限于：金屬基材料、陶瓷基材料和生物基材料等。在一些優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基底包括生物基高分子材料。

6、本發(fā)明所述生物基高分子材料包括但不限于：生物可降解材料(例如聚乳酸、聚己內(nèi)酯等)，生物基復(fù)合材料(例如纖維素納米復(fù)合材料)和生物仿生材料(例如人造骨骼、人造皮膚等)。在一些實(shí)施方式中，所述基底包括聚乳酸、聚己內(nèi)酯和生物仿生材料。在一些實(shí)施例中，所述基底包括聚乳酸。

7、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述聚陰離子材料包括透明質(zhì)酸、海藻酸鈉、聚丙烯酸、磺化葡聚糖、磺化聚醚醚酮、聚苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種。在一些實(shí)施例中，所述聚陰離子材料包括透明質(zhì)酸。透明質(zhì)酸(ha)，又稱(chēng)糖醛酸、玻尿酸，是一種高分子的聚合物，分子式是(c14h21no11)n，是由雙糖(d-葡萄糖醛酸及n-乙酰葡糖胺)基本結(jié)構(gòu)組成的糖胺聚糖，一種線(xiàn)性親水性多糖，為細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分之一。ha以其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)以及自身具有粘彈性、生物相容性和非免疫原性的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)體內(nèi)顯示出多種重要的生理功能，如用作關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)液的補(bǔ)充可潤(rùn)滑關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)血管壁的通透性，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)，水電解質(zhì)擴(kuò)散及運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合，真皮再生和增強(qiáng)，以及眼科手術(shù)的外科輔助設(shè)備等。本發(fā)明中透明質(zhì)酸既可以將抗菌成分層層組裝到基底上，又可以提高抗菌涂層的親水性。

8、本發(fā)明的第二方面，提供一種上述抗菌材料的制備方法，包括如下步驟：

9、s1.將所述基底浸泡在含多巴胺的溶液中，得到涂覆聚多巴胺層的基底；

10、s2.將所述涂覆聚多巴胺層的基底浸泡在第一抗菌溶液中，得到涂覆抗菌層和聚多巴胺層的基底；

11、s3.將步驟s2得到的基底依次浸泡在含所述聚陰離子材料的溶液和第二抗菌溶液中；

12、s4.多次重復(fù)步驟s3，得到基底上涂覆多個(gè)抗菌層的抗菌材料；

13、其中，所述第一抗菌溶液和第二抗菌溶液中的抗菌成分包括抗菌肽。

14、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述抗菌成分包括抗菌肽ll-37。

15、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s4包括：重復(fù)步驟s3共1～30次(或者2～10次，或者3～6次)，得到基底上涂覆多個(gè)抗菌層的抗菌材料。

16、本發(fā)明中，步驟s1的浸泡過(guò)程主要為多巴胺在基底上進(jìn)行自聚合的過(guò)程。多巴胺的濃度對(duì)于其自聚合至關(guān)重要，對(duì)于基層抗菌涂層的構(gòu)建有著至關(guān)重要的影響，不同濃度多巴胺具有不同的電性以及酚羥基含量，因此會(huì)影響自身聚合和抗菌涂層的構(gòu)建。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述含多巴胺的溶液中，多巴胺的濃度為0.5～10mg/ml，例如為0.5mg/ml、1mg/ml、2mg/ml、3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml、6mg/ml、7mg/ml、8mg/ml、9mg/ml、10mg/ml或它們之間的任意值，優(yōu)選為1～4mg/ml。

17、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述s1中所述含多巴胺的溶液ph為8.0～9.0(即多巴胺自聚合過(guò)程在ph為8.0～9.0的條件下進(jìn)行)。

18、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述第一抗菌溶液和第二抗菌溶液中，所述抗菌成分的濃度相同。根據(jù)本發(fā)明的另外一些實(shí)施方式，所述第一抗菌溶液和第二抗菌溶液中，所述抗菌成分的濃度不同。

19、本發(fā)明中，抗菌溶液中抗菌成分的濃度對(duì)于抗菌涂層的抗菌性能至關(guān)重要，不同濃度抗菌成分的抗菌能力、所帶正電荷量以及官能團(tuán)量均不同，因此會(huì)影響層層自組裝涂層的構(gòu)建和涂層的抗菌性能。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述第一抗菌溶液中，抗菌成分的濃度為0.25～50mg/ml，例如為0.5mg/ml、1mg/ml、3mg/ml、5mg/ml、8mg/ml、10mg/ml、20mg/ml、30mg/ml、40mg/ml、50mg/ml或它們之間的任意值。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述第二抗菌溶液中，抗菌成分的濃度為0.25～50mg/ml，例如為0.5mg/ml、1mg/ml、3mg/ml、5mg/ml、8mg/ml、10mg/ml、20mg/ml、30mg/ml、40mg/ml、50mg/ml或它們之間的任意值。

20、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述抗菌成分包括抗菌肽ll-37。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述第一抗菌液和第二抗菌液中抗菌肽ll-37的濃度獨(dú)立地為0.25～5mg/ml，例如為0.25mg/ml、0.5mg/ml、1mg/ml、2mg/ml、3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml或它們之間的任意值，優(yōu)選1～5mg/ml。

21、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述含多巴胺的溶液中還含有tris-hcl緩沖液。

22、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述第一抗菌溶液中還含有tris-hcl緩沖液。

23、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述tris-hcl緩沖液的ph為8.0～9.0，例如8.0、8.2、8.5、8.8、9.0或它們之間的任意值。

24、在一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述含多巴胺的溶液為：用5～15mm?tris-hcl緩沖液(ph＝8.0～9.0)配制的多巴胺溶液，多巴胺的濃度為1～5mg/ml。

25、本發(fā)明中，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)多巴胺的自聚合至關(guān)重要。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s1中，所述浸泡在25～50℃下進(jìn)行，例如在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述浸泡在恒溫振蕩器中進(jìn)行。在一些實(shí)施方式中，所述恒溫振蕩器的振蕩轉(zhuǎn)速為80～150r/min，振蕩時(shí)間為4～24h。

26、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s1還包括對(duì)浸泡后的基底進(jìn)行洗滌和干燥的步驟。

27、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s2中的第一抗菌溶液為：用5～10mm?tris-hcl緩沖液(ph＝8.0～9.0)配制的抗菌肽溶液，抗菌肽的濃度為0.25～5mg/ml。

28、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s2中，所述浸泡的條件為：溫度25～40℃，時(shí)間4～24h。

29、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s2中，聚多巴胺與抗菌肽的反應(yīng)在ph為8.0～9.0條件下進(jìn)行。

30、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s2還包括對(duì)浸泡后的基底進(jìn)行洗滌和干燥的步驟。

31、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述聚陰離子材料包括透明質(zhì)酸、海藻酸鈉、聚丙烯酸、磺化葡聚糖、磺化聚醚醚酮、聚苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種。在一些實(shí)施例中，所述聚陰離子材料包括透明質(zhì)酸。

32、本發(fā)明中，聚陰離子材料的濃度對(duì)于多層涂層的構(gòu)建至關(guān)重要，不同濃度聚陰離子材料所帶負(fù)電荷量以及官能團(tuán)量均不同，因此會(huì)影響抗菌涂層的構(gòu)建。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述含聚陰離子材料的溶液中，聚陰離子材料的濃度為0.05～10mg/ml，例如為0.1mg/ml、0.5mg/ml、1mg/ml、2mg/ml、3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml、6mg/ml、7mg/ml、8mg/ml、9mg/ml、10mg/ml或它們之間的任意值，優(yōu)選為0.5～5mg/ml，更優(yōu)選為0.5～1.5mg/ml。

33、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述含聚陰離子材料的溶液的溶劑為水。

34、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述第二抗菌溶液的溶劑為水。

35、在一些實(shí)施方式中，步驟s3中的含聚陰離子材料的溶液為：用水配制的濃度為0.5～10mg/ml的透明質(zhì)酸溶液。在一些實(shí)施方式中，步驟s3中的第二抗菌溶液為：用水配制的濃度為0.25～5mg/ml的抗菌肽溶液。

36、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s3中，所述基底在所述含聚陰離子材料的溶液中浸泡的時(shí)間為1～60分鐘，優(yōu)選1～30分鐘，更優(yōu)選5～10分鐘。

37、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s3中，所述基底在所述第二抗菌溶液中浸泡的時(shí)間為1～60分鐘，優(yōu)選1～30分鐘，更優(yōu)選5～10分鐘。

38、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟s3還包括對(duì)浸泡后的基底進(jìn)行洗滌和干燥的步驟。

39、第三方面，本發(fā)明提供一種抗菌醫(yī)療用品，其包括上述的抗菌材料或者包括上述的制備方法得到的抗菌材料。

40、本發(fā)明所述醫(yī)療用品包括但不限于：醫(yī)療器械、醫(yī)療材料和種植體。

41、在一些實(shí)施方式中，所述醫(yī)療用品包括眼科植入物、骨科種植體、骨折內(nèi)固定材料、牙科種植體、手術(shù)填料、敷貼、組織工程支架材料、壓舌器、醫(yī)學(xué)溫度計(jì)、血糖儀、醫(yī)用機(jī)器人、手術(shù)工具和神經(jīng)假體中的一種或多種。

42、第四方面，本發(fā)明提供上述的抗菌材料或者上述的制備方法得到的抗菌材料在制備抗菌醫(yī)療用品中的應(yīng)用。

43、本發(fā)明所述醫(yī)療用品包括但不限于：醫(yī)療器械、醫(yī)療材料和種植體等。

44、在一些實(shí)施方式中，所述醫(yī)療用品包括眼科植入物、骨科種植體、骨折內(nèi)固定材料、牙科種植體、手術(shù)填料、敷貼、組織工程支架材料、壓舌器、醫(yī)學(xué)溫度計(jì)、血糖儀、醫(yī)用機(jī)器人、手術(shù)工具和神經(jīng)假體中的一種或多種。

45、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

46、1.本發(fā)明通過(guò)多巴胺的自聚合在基底表面構(gòu)建了一層聚多巴胺薄膜，沉積的聚多巴胺薄膜與抗菌肽等抗菌成分反應(yīng)形成均勻的抗菌涂層，涂覆了抗菌涂層的基底可以直接使用，也可以采用層層自組裝制備技術(shù)，基于聚陰離子構(gòu)建基元涂層液，通過(guò)靜電力和氫鍵將帶凈正電荷的抗菌肽等抗菌成分涂覆到基底表面，得到抗菌層數(shù)和厚度可控的、穩(wěn)定的、可持續(xù)釋放的和均勻的抗菌材料。

47、2.本發(fā)明制備的抗菌材料，在抗菌肽濃度低于純抗菌肽溶液濃度的情況下，可以取得與純抗菌肽溶液相接近甚至更好的抗菌效果，而抗菌肽的細(xì)胞毒性也因?yàn)榕c基底的結(jié)合，得到了明顯的降低，表征結(jié)果顯示本技術(shù)制備得到的可控緩釋抗菌涂層具有良好的生物相容性。

48、3.本發(fā)明的抗菌材料可用于制備具有穩(wěn)定、可持續(xù)釋放抗菌性能的組織工程支架材料、骨折內(nèi)固定材料、眼科植入材料等醫(yī)療器械和植入物等，一定程度上改善了現(xiàn)有抗菌材料不能持續(xù)穩(wěn)定抗菌、生物相容性較差和抗菌藥物具有耐藥性的問(wèn)題。