一种基于聚咪唑盐和透明质酸层层自组装抗菌表面的制备方法与流程

本发明涉及抗菌表面技术领域，尤其是一种基于聚咪唑盐和透明质酸层层自组装抗菌表面的制备方法。

背景技术：

细菌，普遍存在于生活的各个角落，它易于粘附于多种表面，比如伤口表面，医疗器械，植入性生物材料表面等。一旦成功粘附，便开始了快速繁殖，并产生生物膜，以抵制免疫系统和抗生素的作用。细菌的粘附会导致细菌感染问题，引起一系列的疾病，给病患带来痛苦和灾难。长期以来，抗生素的使用，导致了细菌耐药性的产生，这为解决细菌感染问题增加了难度。

细菌感染的前提是能粘附于物质表面，因此，解决细菌感染的有效方法是要让细菌不粘附于表面，或者是细菌一旦粘附就杀死。目前应用的一些抗菌方法有抗生素，银离子抗菌等，但是由于耐药性和抗菌时效的问题，不能很好的实现抗菌。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种基于聚咪唑盐和透明质酸层层自组装抗菌表面的制备方法，是利用缩聚反应和层层静电自组装的方法，能有效杀死粘附于表面的细菌，并且具有不错的生物相容性，减少细菌感染的风险，这对于医疗卫生事业来说，是可用于临床的抗菌剂。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于聚咪唑盐和透明质酸层层自组装抗菌表面的制备方法，包括如下步骤：(1)基底表面预处理；(2)聚咪唑盐的制备；(3)利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面。

优选的，所述步骤(1)中的基底是聚二甲基硅氧烷，基底表面预处理步骤如下：

第一步，用去离子水和乙醇在超声条件下清洗2-4次，置于35～40℃烘箱干燥24h；

第二步，配制浓硫酸和过氧化氢的混合溶液将步骤一中干燥好的基底置于混合溶液中30～60s，取出，用去离子水清洗2～4次；

第三步，配制不同比例的多巴胺和聚乙烯亚胺的三(羟甲基)氨基甲烷溶液，将第二步获得的基底加入，边加热边搅拌反应18～24h，加热温度为40℃，得到表面预处理过的基底。

优选的，所述第二步中浓硫酸和过氧化氢的体积比为3:1。

优选的，所述不同比例的多巴胺和聚乙烯亚胺的三(羟甲基)氨基甲烷溶液中，多巴胺与聚乙烯亚胺的质量比为3:1，2:1，1:1，0.5:1和0.25:1。

优选的，所述步骤(2)中聚咪唑盐的制备选用的原料有1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液、浓度35～40wt％的甲醛水溶、浓度35～45wt％的乙二醛水溶液和冰醋酸；1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷：甲醛：乙二醛：冰醋酸的摩尔比为1:1:1:2。

优选的，所述步骤(2)中聚咪唑盐的制备包括以下步骤：

第一步，1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液和去离子水在冰水浴的条件下混合搅拌；

第二步，加入冰醋酸和去离子水混合搅拌；

第三步，逐滴加入甲醛、乙二醛和去离子水的混合溶液，并在70～90℃的加热搅拌条件下反应20～25h。

优选的，所述步骤(3)中利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面的步骤如下：

首先，经步骤(1)处理后得到的基底，浸入透明质酸的水溶液15～20min后，取出用去离子水清洗2～3次，

再将上述带有透明质酸的基底浸入聚咪唑盐的水溶液15～20min后，取出用去离子水清洗2～4次，重复利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面的步骤，获得聚阴离子透明质酸和聚阳离子咪唑盐的多层复合膜。

优选的，所述多层复合膜的层数为10～100层。

优选的，聚咪唑盐的分子量为10⁴～10⁵，透明质酸的分子量为10⁴～10⁵；聚咪唑盐水溶液和透明质酸水溶液的浓度为1～5mg/ml。

优选的，所述抗菌表面，对于细菌的杀菌率有90％以上，细菌种类包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、肺炎球菌。

采用本发明的技术方案的有益效果是：

1、本发明利用表面电荷作用，对细菌的繁殖有不错的抑制作用。

2、本发明方法操作简单，利用缩聚反应和层层静电自组装的方法，表面结构可控，抗菌能力持久。

3、本发明制备的抗菌表面具有不错的生物相容性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为未含抗菌表面的聚二甲基硅氧烷的表面上细菌的存活情况；

图2为含有抗菌表面的聚二甲基硅氧烷的表面上细菌的存活情况。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

本实施例中，基底抗菌表面制备方法，具体步骤如下：

(1)基底表面预处理

基底是聚二甲基硅氧烷，基底表面预处理步骤如下：

首先，用去离子水和乙醇在超声条件下清洗2次，置于40℃烘箱内干燥24h；

第二步，配制浓硫酸和过氧化氢的混合溶液，浓硫酸和过氧化氢的体积比为3:1，将干燥好的基底置于混合溶液中60s，取出，用去离子水清洗2次；

第三步，配制多巴胺和聚乙烯亚胺质量比为1:1的三(羟甲基)氨基甲烷溶液(ph＝8.5)，将第二步获得的基底加入，并置于40℃的加热搅拌条件下反应18h。

(2)聚咪唑盐的制备

选用的原料有1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液、浓度35～40wt％的甲醛水溶，浓度35～45wt％的乙二醛水溶液和冰醋酸。聚咪唑盐的制备步骤如下：首先，10ml的1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液和10ml的去离子水在冰水浴的条件下混合搅拌；第二步，加入3.8ml的冰醋酸和6.2ml的去离子水混合搅拌；第三步，逐滴加入6.7ml的甲醛、7.7ml的乙二醛和5ml去离子水的混合溶液，并在80℃的加热搅拌条件下反应24h。1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷：甲醛：乙二醛：冰醋酸的摩尔比为1:1:1:2。

(3)利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面

利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面步骤如下：首先，经步骤(1)处理后得到的基底，浸入透明质酸的水溶液15min后，取出用去离子水清洗2次，再将上述带有透明质酸的基底浸入聚咪唑盐的水溶液15min后，取出用去离子水清洗2次，重复上述步骤，就能获得聚阴离子透明质酸和聚阳离子咪唑盐的多层复合膜。

所述聚咪唑盐的分子量在10⁴～10⁵之间；透明质酸的分子量在10⁴～10⁵之间；聚咪唑盐水溶液和透明质酸水溶液的浓度均为2mg/ml；得到的多层复合膜的层数为15层。

实施例结果表明，采用本发明方法制备的基底抗菌表面，该抗菌表面，对于细菌的杀菌率有90％以上，细菌种类包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、肺炎球菌。

实施例2

本实施例中，基底抗菌表面制备方法，具体步骤如下：

(1)基底表面预处理

基底是聚二甲基硅氧烷，基底表面预处理步骤如下：

首先，用去离子水和乙醇在超声条件下清洗3次，置于38℃烘箱内干燥24h；

第二步，配制浓硫酸和过氧化氢的混合溶液，浓硫酸和过氧化氢的体积比为3:1，将干燥好的基底置于混合溶液中45s，取出，用去离子水清洗3次；

第三步，配制多巴胺和聚乙烯亚胺质量比为3:1的三(羟甲基)氨基甲烷溶液(ph＝8.5)，将第二步获得的基底加入，并置于40℃的加热搅拌条件下反应20h。

(2)聚咪唑盐的制备

选用的原料有1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液、浓度35～40wt％的甲醛水溶，浓度35～45wt％的乙二醛水溶液和冰醋酸。聚咪唑盐的制备步骤如下：首先，10ml的1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液和10ml的去离子水在冰水浴的条件下混合搅拌；第二步，加入3.8ml的冰醋酸和6.2ml的去离子水混合搅拌；第三步，逐滴加入6.7ml的甲醛、7.7ml的乙二醛和5ml去离子水的混合溶液，并在90℃的加热搅拌条件下反应20h。1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷：甲醛：乙二醛：冰醋酸的摩尔比为1:1:1:2。

(3)利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面

利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面步骤如下：首先，经步骤(1)处理后得到的基底，浸入透明质酸的水溶液18min后，取出用去离子水清洗3次，再将上述带有透明质酸的基底浸入聚咪唑盐的水溶液18min后，取出用去离子水清洗3次，重复上述步骤，就能获得聚阴离子透明质酸和聚阳离子咪唑盐的多层复合膜。

所述聚咪唑盐的分子量在10⁴～10⁵之间；透明质酸的分子量在10⁴～10⁵之间；聚咪唑盐水溶液和透明质酸水溶液的浓度均为1mg/ml；得到的多层复合膜的层数为30层。

实施例结果表明，采用本发明方法制备的基底抗菌表面，该抗菌表面，对于细菌的杀菌率有90％以上，细菌种类包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、肺炎球菌。

实施例3

本实施例中，基底抗菌表面制备方法，具体步骤如下：

(1)基底表面预处理

基底是聚二甲基硅氧烷，基底表面预处理步骤如下：

首先，用去离子水和乙醇在超声条件下清洗4次，置于35℃烘箱内干燥24h；

第二步，配制浓硫酸和过氧化氢的混合溶液，浓硫酸和过氧化氢的体积比为3:1，将干燥好的基底置于混合溶液中30s，取出，用去离子水清洗4次；

第三步，配制多巴胺和聚乙烯亚胺质量比为2:1的三(羟甲基)氨基甲烷溶液(ph＝8.5)，将第二步获得的基底加入，并置于40℃的加热搅拌条件下反应24h。

(2)聚咪唑盐的制备

选用的原料有1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液、浓度35～40wt％的甲醛水溶，浓度35～45wt％的乙二醛水溶液和冰醋酸。聚咪唑盐的制备步骤如下：首先，10ml的1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液和10ml的去离子水在冰水浴的条件下混合搅拌；第二步，加入3.8ml的冰醋酸和6.2ml的去离子水混合搅拌；第三步，逐滴加入6.7ml的甲醛、7.7ml的乙二醛和5ml去离子水的混合溶液，并在80℃的加热搅拌条件下反应24h。1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷：甲醛：乙二醛：冰醋酸的摩尔比为1:1:1:2。

(3)利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面

利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面步骤如下：首先，经步骤(1)处理后得到的基底，浸入透明质酸的水溶液20min后，取出用去离子水清洗3次，再将上述带有透明质酸的基底浸入聚咪唑盐的水溶液20min后，取出用去离子水清洗4次，重复上述步骤，就能获得聚阴离子透明质酸和聚阳离子咪唑盐的多层复合膜。

所述聚咪唑盐的分子量在10⁴～10⁵之间；透明质酸的分子量在10⁴～10⁵之间；聚咪唑盐水溶液和透明质酸水溶液的浓度均为1mg/ml；得到的多层复合膜的层数为10层。

实施例结果表明，采用本发明方法制备的基底抗菌表面，该抗菌表面，对于细菌的杀菌率有90％以上，细菌种类包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、肺炎球菌。

实施例4

本实施例中，基底抗菌表面制备方法，具体步骤如下：

(1)基底表面预处理

基底是聚二甲基硅氧烷，基底表面预处理步骤如下：

首先，用去离子水和乙醇在超声条件下清洗2次，置于40℃烘箱内干燥24h；

第二步，配制浓硫酸和过氧化氢的混合溶液，浓硫酸和过氧化氢的体积比为3:1，将干燥好的基底置于混合溶液中60s，取出，用去离子水清洗2次；

第三步，配制多巴胺和聚乙烯亚胺质量比为0.5:1的三(羟甲基)氨基甲烷溶液(ph＝8.5)，将第二步获得的基底加入，并置于40℃的加热搅拌条件下反应18h。

(2)聚咪唑盐的制备

选用的原料有1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液、浓度35～40wt％的甲醛水溶，浓度35～45wt％的乙二醛水溶液和冰醋酸。聚咪唑盐的制备步骤如下：首先，10ml的1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液和10ml的去离子水在冰水浴的条件下混合搅拌；第二步，加入3.8ml的冰醋酸和6.2ml的去离子水混合搅拌；第三步，逐滴加入6.7ml的甲醛、7.7ml的乙二醛和5ml去离子水的混合溶液，并在80℃的加热搅拌条件下反应24h。1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷：甲醛：乙二醛：冰醋酸的摩尔比为1:1:1:2。

(3)利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面

利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面步骤如下：首先，经步骤(1)处理后得到的基底，浸入透明质酸的水溶液15min后，取出用去离子水清洗2次，再将上述带有透明质酸的基底浸入聚咪唑盐的水溶液15min后，取出用去离子水清洗2次，重复上述步骤，就能获得聚阴离子透明质酸和聚阳离子咪唑盐的多层复合膜。

所述聚咪唑盐的分子量在10⁴～10⁵之间；透明质酸的分子量在10⁴～10⁵之间；聚咪唑盐水溶液和透明质酸水溶液的浓度均为2mg/ml；得到的多层复合膜的层数为10层。

实施例结果表明，采用本发明方法制备的基底抗菌表面，该抗菌表面，对于细菌的杀菌率有90％以上，细菌种类包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、肺炎球菌。

实施例5

本实施例中，基底抗菌表面制备方法，具体步骤如下：

(1)基底表面预处理

基底是聚二甲基硅氧烷，基底表面预处理步骤如下：

首先，用去离子水和乙醇在超声条件下清洗2次，置于40℃烘箱内干燥24h；

第二步，配制浓硫酸和过氧化氢的混合溶液，浓硫酸和过氧化氢的体积比为3:1，将干燥好的基底置于混合溶液中60s，取出，用去离子水清洗2次；第三步，配制多巴胺和聚乙烯亚胺质量比为0.25:1的三(羟甲基)氨基甲烷溶液(ph＝8.5)，将第二步获得的基底加入，并置于40℃的加热搅拌条件下反应18h。

(2)聚咪唑盐的制备

选用的原料有1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液、浓度35～40wt％的甲醛水溶，浓度35～45wt％的乙二醛水溶液和冰醋酸。聚咪唑盐的制备步骤如下：首先，10ml的1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷溶液和10ml的去离子水在冰水浴的条件下混合搅拌；第二步，加入3.8ml的冰醋酸和6.2ml的去离子水混合搅拌；第三步，逐滴加入6.7ml的甲醛、7.7ml的乙二醛和5ml去离子水的混合溶液，并在80℃的加热搅拌条件下反应24h。1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷：甲醛：乙二醛：冰醋酸的摩尔比为1:1:1:2。

(3)利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面

利用透明质酸和聚咪唑盐层层静电自组装构筑抗菌表面步骤如下：首先，经步骤(1)处理后得到的基底，浸入透明质酸的水溶液15min后，取出用去离子水清洗2次，再将上述带有透明质酸的基底浸入聚咪唑盐的水溶液15min后，取出用去离子水清洗2次，重复上述步骤，就能获得聚阴离子透明质酸和聚阳离子咪唑盐的多层复合膜。

所述聚咪唑盐的分子量在10⁴～10⁵之间；透明质酸的分子量在10⁴～10⁵之间；聚咪唑盐水溶液和透明质酸水溶液的浓度均为3mg/ml；得到的多层复合膜的层数为20层。

实施例结果表明，采用本发明方法制备的基底抗菌表面，该抗菌表面，对于细菌的杀菌率有90％以上，细菌种类包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、肺炎球菌。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。