一种基于天然多糖的抗菌材料、制备方法及其应用

本发明属于生物医用高分子材料领域，具体涉及到一种基于天然多糖的抗菌材料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、疝片常用于疝修补术中，用于加固腹壁，实现无张力修补，恢复受伤组织生物力学等功能。目前，使用网状疝片已成为修补疝缺损的黄金标准。然而，聚丙烯(pp)基疝修补片疏水性极易被细菌污染，且自身没有抗菌作用。一旦感染细菌在表面定植形成致密的生物膜，就会引起感染。常用的治疗方法是口服或静脉注射抗生素和二次手术清除材料，这些治疗都会给患者带来痛苦和经济负担。因此，构建具有抗菌抗污功能的疝片以预防细菌感染的发生具有重要的临床治疗意义。近年来，为了提高医疗器械表面的抗菌性能，提出许多解决细菌感染的新方法，如表面负载抗生素、抗菌肽、金属纳米颗粒、光动力疗法、和聚阳离子抗菌剂等。其中，季铵化的聚合物通过破坏细菌的细胞膜具有高效的杀菌效率，还具有制备简单、无耐药性和抗菌时效长的优点。然而，季铵化聚合物带正电荷，会吸附带负电荷的细胞，导致生物相容性差。不利于材料植入体内使用。此外，带正电的表面会吸附蛋白质和细胞碎片，成为细菌繁殖的场所。

技术实现思路

1、发明目的：本发明涉及一种基于天然多糖的抗菌材料、制备方法及其应用，可以解决上述问题。

2、技术方案：本发明提供了一种基于天然多糖的抗菌材料，所述抗菌材料包括基体材料，所述基体材料上修饰有多巴胺、季铵化聚乙烯亚胺以及透明质酸。

3、在一些实施例中，基体材料为聚丙烯制备的聚丙烯网片作为聚丙烯基疝修补片。

4、在本发明中，我们通过化学接枝构建了具有防污和杀菌性能的聚丙烯基疝修补片。多巴胺(pda)可以独立于基质粘附在材料表面，并作为二次修饰的平台，聚合物共价结合到聚丙烯基疝修补片，提高了抗菌性能的稳定性和耐久性。具有丰富反应基团的季铵化聚乙烯亚胺(qpei)通过席夫碱反应与多巴胺(pda)功能化的网状物反应。透明质酸(ha)是皮肤细胞外基质(ecm)的一个重要成分，一种非硫酸化糖胺聚糖(gag)，在组织再生、血管生成和炎症反应中发挥重要作用。ha结构中的每个羧基在生理ph下都具有阴离子电荷。通过酰胺化将ha接枝到表面，以平衡抗菌材料的生物相容性和抗菌性能。此外，ha还可以减少细菌的粘附，达到防污杀菌的效果。

5、在一些实施例中，所述季铵化聚乙烯亚胺的分子量为1800。如在一些具体实施例中，抗菌剂选用季铵化的聚乙烯亚胺1800(qpei1800)。

6、在一些实施例中，所述透明质酸的分子量(mw)为200kda～400kda。

7、在一些实施例中，所述抗菌材料通过以下方法制备：

8、(1-1)将聚丙烯基疝修补片置于多巴胺水溶液中，反应6h～48h；(1-2)配制戊二醛水溶液，加入步骤(1-1)得到的聚丙烯基疝修补片，反应1h～24h；(s1-3)配制抗菌剂季铵化聚乙烯亚胺水溶液，加入步骤(1-2)得到的聚丙烯基疝修补片，反应6h～36h；(1-4)配制透明质酸水溶液，加入步骤(1-3)得到的聚丙烯基疝修补片，反应6h～36h，得到抗菌材料。本发明的抗菌材料实验过程操作简单，所有反应均在水溶液中进行，实验条件易实施。

9、在一些实施例中，戊二醛水溶液中的浓度为1wt％～50wt％。如戊二醛的浓度为1wt％、2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％中的任意值或者任意两值组成的范围，如戊二醛的浓度为2.0wt％～50wt％。在一些实施例中，戊二醛的浓度可以根据需要调整。

10、在一些实施例中，多巴胺的水溶液是指多巴胺溶于tris-hcl水溶液中，tris-hcl水溶液的ph范围为6-9，优选ph为8.5。

11、本发明进一步提供了一种基于天然多糖的抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：

12、(2-1)将聚丙烯基疝修补片置于多巴胺水溶液中，反应6h～48h；

13、(2-2)配制戊二醛水溶液，加入步骤(2-1)得到的聚丙烯基疝修补片，反应1h～24h；

14、(2-3)配制抗菌剂季铵化聚乙烯亚胺水溶液，加入步骤(2-2)得到的聚丙烯基疝修补片，反应6h～36h；

15、(2-4)配制透明质酸水溶液，加入步骤(2-3)得到的聚丙烯基疝修补片，反应6h～36h，得到抗菌材料。

16、在一些实施例中，步骤(2-1)中，所述多巴胺水溶液中，多巴胺的浓度为1mg/ml～3mg/ml，如多巴胺的浓度为1mg/ml、1.5mg/ml、2.0mg/ml、2.5mg/ml、3.0mg/ml中的任意值或者任意两值组成的范围。

17、在一些实施例中，步骤(2-1)中，反应的时间为1h、6h、10h、12h、15h、20h、24h、30h、35h、40h、42h、48h中的任意值或者任意两值组成的范围。

18、在一些实施例中，步骤(s2-1)中，反应温度为20℃～30℃，如反应温度为25℃。

19、在一些实施例中，聚丙烯基疝修补片在反应之前，经过以下处理：将聚丙烯基疝修补片清理干净，先用乙醇清洗后，用水清洗，交替清洗3-5次，晾干。

20、在一些实施例中，步骤(2-2)中，所述季铵化聚乙烯亚胺水溶液中，季铵化聚乙烯亚胺的浓度为5wt％～50wt％，如季铵化聚乙烯亚胺的浓度为2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％中的任意值或者任意两值组成的范围。

21、在一些实施例中，步骤(2-2)中，反应时间为6h、10h、12h、15h、20h、24h、30h、36h中的任意值或者任意两值组成的范围。

22、在一些实施例中，步骤(2-2)中，反应温度为20℃～30℃，如反应温度为25℃。

23、在一些实施例中，步骤(2-3)中，所述透明质酸水溶液中，透明质酸的浓度为1wt％～50wt％。如透明质酸的浓度为1wt％、2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％。

24、在一些实施例中，步骤(2-3)中，反应时间为6h、10h、12h、15h、20h、24h、30h、36h中的任意值或者任意两值组成的范围。

25、在一些实施例中，步骤(2-3)中，反应温度为20℃～30℃，如反应温度为25℃。

26、本发明进一步提供了上述的抗菌材料或上述的抗菌材料的制备方法所得的抗菌材料在制备疝修补片中的应用。

27、本发明制备的疝修补片可以抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等细菌以及白色念珠菌等真菌的增殖。

28、在一些具体应用例中，本身请的抗菌材料通过以下方法制备：

29、(1)将聚丙烯基疝修补片清理干净，先用乙醇清洗后，用水清洗，交替清洗3～5次，晾干；

30、(2)配制多巴胺水溶液，取10mg多巴胺粉末溶于10mltris-hcl水溶液中，ph范围为6-9，优选将ph调节为8.5，将经过步骤(1)处理的聚丙烯基疝修补片加入多巴胺水溶液中，反应6h～48h，优选反应6h～42h；

31、(3)配制戊二醛水溶液，浓度为1％～50wt％，优选2.0wt％～50wt％，放入步骤(2)得到的聚丙烯基疝修补片，反应1h～24h，优选反应4h～24h；

32、(4)配制抗菌剂水溶液，抗菌剂选用qpei1800，抗菌剂的浓度为5wt％-50wt％，放入步骤(3)得到的聚丙烯基疝修补片，反应6h～36h；

33、(5)配制透明质酸水溶液浓度为1wt％～50wt％，放入步骤(4)得到的聚丙烯基疝修补片，反应6-36h。

34、有益效果：本发明将qpei和ha在pp表面结合，制备了抗菌材料，该抗菌材料可以用于抗污抗菌疝修补片，本发明抗菌材料制备的疝修补片的防污效果和抗菌效果显著且持久，修饰后的疝修补片生物相容性好细胞毒性小。本发明进一步提供了该抗菌材料的制备方法，本发明的制备方法反应条件温和不苛刻。