一种利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法

本发明涉及一种利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，属于医用材料领域。

背景技术：

1、生物医用材料是用于和生命系统结合，以诊断、治疗、康复和预防，以及替换人体组织、器官或增进其功能的材料。这类材料在与人体组织、体液或血液接触和相互作用时，具有良好的生物相容性、生物功能性以及良好的可加工性，可制成具有维护生命功能、修复、替换或补偿人体器官功能的医用产品，具有广阔的市场前景。医用级硅橡胶是制备人工器官、医疗器械及其配件、各种医用管材、片材、型材的基本原料。硅橡胶除了可满足医用高分子材料的基本要求外,还具有耐热、耐寒、无毒、耐生物老化、对人体组织的反应极小、较好的物理和机械性能等特点，符合医用高分子材料的要求，成为医用高分子材料中最为典型的有机硅高分子材料。硅橡胶具有优异的生物安全性和化学惰性，是一种优良的医用材料，现已广泛应用在导尿管、引流管、呼吸导管、宫颈封堵器。然而，硅橡胶在使用过程中需要与尿道、皮肤等人体组织长时间接触，作为外源性人工材料，硅橡胶表面易发生细菌粘附和增殖现象，甚至在其表面形成生物菌膜，而且随着硅橡胶留置时间的增加，其发生细菌感染的概率也越大。生物菌膜作为微生物的“保护伞”可以抵御抗生素对微生物的影响，甚至进入人体血液引发败血症，甚至危及患者生命。据统计，每年因使用硅橡胶而引起的细菌感染占院内感染总数的40％且硅橡胶的细菌感染率还在逐年增加。而且由于硅橡胶是疏水性材料，使用时摩擦力大，常伴有灼烧和疼痛感,容易造成血管、组织损伤及带来并发症。因此，在硅橡胶材料表面构建高效的抗菌、防粘连的润滑涂层一直是硅橡胶医用材料改性过程中亟待解决的一个关键性问题。

2、目前研究和改性硅橡胶主要有以下几种种方式，直接将无机抗菌剂添加到硅橡胶中从而使得硅橡胶实现抗菌功能化作用或者是在硅橡胶表面通过特殊手段处理如等离子处理或者使用硅烷偶联剂处理使其表面具有活性基团从而在活性基团上再实行功能改性。而这些处理方式都有一些局限性如将无机载银、铜或锌类抗菌剂与硅硅橡胶复合，通过释放抗菌金属离子(ag+、cu2+或zn2+)或者其纳米粒子与硅橡胶表面细菌作用而实现抗菌。例如：将纳米银包覆在硅橡胶表层，制备抗菌硅橡胶；将纳米载银的二氧化硅掺入硅胶中，再经硫化等工艺制备抗菌硅橡胶导尿管。然而，抗菌金属离子或者纳米颗粒的不断析出和累积，产生细胞毒性，导致硅橡胶的生物相容性差。

3、已公开的金属或者聚合物表面阻黏层或者亲水涂层的制备方法主要有以下几种：通过硅烷偶联剂接枝，等离子体处理，或者直接涂覆成膜。阻黏层和亲水涂层的制备方法在已有报道，例如医用导管亲水涂层的制备方法为：将导管通过等离子处理，然后再用硅烷偶联剂处理导管，最后再将亲水涂层在导管上固化成膜。

4、采用这些方法制得的亲水涂层过程复杂，一般都是通过两步法甚至是三步进行，而且必须对硅橡胶表面改性从而使其有活性基团，而且这些涂层容易脱落，不利于长期使用，单体易残留。

5、针对以上问题，需要提供一种安全环保无细胞毒性的抗菌硅橡胶，以及不用经过表面特殊处理从而可以将润滑涂层直接与硅橡胶表面活性基团发生化学作用从而产生润滑效果的硅橡胶制备方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术上的不足本发明提供了一种利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，该方法将羧基硅油改性成为含有氨基活性基团的的抗菌硅油，然后再将其作为硅橡胶的添加剂制备硅橡胶，从而使制备的硅橡胶也有抗菌功能和氨基活性基团。因此可以将润滑涂层通过共价作用与硅橡胶接枝，从而可以长期发挥抗菌和润滑作用。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、(1)一种新型抗菌硅油制备：将超支化聚赖氨酸和edc以及羧基硅油按照一定的比例混合均匀，恒温反应12-48h发生酰胺化反应；然后在产物中加入适量氯化钙过滤即得到超支化聚赖氨酸改性的羧基硅油，即抗菌硅油。

4、(2)一种新型抗菌硅橡胶的制备：抗菌润滑医用硅橡胶原料由以下重量份配比的各组分组成：抗菌硅油用量5-10份，液体硅胶用量40-60份，气相白炭黑用量30-40份、含氢硅油用量1-3份、羟基硅油用量0.1-1份。其制备包括如下：

5、步骤a，按照生产清单称取各种物料，将其放置于各个容器中；

6、步骤b，将40-60份液体硅胶加入密炼机中，搅拌1-2min；

7、步骤c，将10-20份气相白炭黑，5-10份抗菌硅油，0.1-1份羟基硅油，1-3份含氢硅油，加入到密炼机中闭盖捏合10-15min直到成团；

8、步骤d，继续分批将剩余的白炭黑加入到捏合机直到成团；

9、步骤e，捏合成团后，继续搅拌10min，然后开始升温到120℃；

10、步骤f，升温到120℃后开始真空捏合150min后降到室温；

11、步骤g，将步骤f得到硅橡胶放置于平板硫化机中硫化成型得到医用硅橡胶试片。

12、(3)一种新型润滑及抗菌医用硅橡胶的制备方法，将(2)所得产物与亲水润滑物质共价接枝，其中亲水润滑物质为n-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺中的一种或者几种，亲水润滑物质加入水溶液中搅拌成均匀溶液，浓度为5-20wt％，反应时间为4-24h，通过点击反应将氨基与双键共价，即得到抗菌润滑医用硅橡胶试片。

13、优选地，(1)中用的超支化聚赖氨酸重均分子量范围在3000-7000da，多分散指数介于1.5-2.5；超支化聚赖氨酸和edc以及羧基硅油摩尔比为1：5-100：20-120。

14、优选地，(2)中液体硅胶粘度为30-50万pa·s，气相白炭黑的比表面积为250-300m2/g。羟基硅油黏度为30-40mpa·s，羟基含量为5％-10％。含氢硅油为低含氢硅油，黏度为80-100mpa·s，含氢值为0.5-0.8％。

15、优选地，(3)中的点击反应催化剂用三乙胺，反应结束后要将产物在水中浸泡12-24h，以除去未反应的亲水润滑材料。

16、本发明的有益效果在于：

17、本发明通过酰胺化反应将超支化聚赖氨酸与羧基硅油反应制备出了一种具有活性基团的抗菌硅油，再将其作为硅橡胶添加剂从而制备出了具有活性基团以及抗菌性能的硅橡胶，适合大批量生产。该制备方法可以将抗菌以及含有活性基团的硅油均匀的分散在硅橡胶中，其硅烷部分与硅橡胶结合紧密，表面露出的活性基团氨基可以通过与润滑涂层经过共价交联方式接枝，从而一步就制备出具有润滑抗菌的医用硅橡胶。本发明制的抗菌润滑硅橡胶的接触角为20°，本发明制得的抗菌润滑硅橡胶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌率超过99％，而且涂层稳定，经过老化测试后涂层摩擦系数都没发生改变。

技术特征：

1.一种利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，其特征在于，所述硅橡胶按照如下步骤制备：

2.根据权利要求1所述的利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，其特征在于：所述超支化聚赖氨酸改性羧基硅油是将超支化聚赖氨酸与羧基硅油脱水发生缩合反应生成的一种具有抗菌及含有活性基团的硅油。

3.根据权利要求1所述的利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，其特征在于：各原料的重量份配比为：超支化聚赖氨酸改性羧基硅油用量5-10份，液体硅胶用量40-60份，气相白炭黑用量30-40份、含氢硅油用量1-3份、羟基硅油用量0.1-1份。

4.根据权利要求3所述的利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，其特征在于：具体包括以下生产步骤：

5.根据权利1所述的利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，其特征在于：所述亲水润滑物质为n-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺中的一种或者几种，亲水润滑物质加入水溶液中搅拌成均匀溶液，浓度为5-20wt％，通过点击反应与硅橡胶试片发生聚合反应，反应时间为5min-30min即得到润滑抗菌医用硅橡胶。

6.根据权利要求1-5中任一制备方法制得的润滑抗菌医用硅橡胶的应用，其特征在于：用于制备抗菌润滑导尿管、抗菌呼吸导管、抗菌润滑引流管、或抗菌润滑中心静脉导管。

技术总结
本发明提供了一种利用抗菌改性硅油制备功能医用硅橡胶的方法，该方法中通过硅橡胶及润滑涂层的共价作用实现了润滑层的持久可靠连接，可以长期发挥作用，且具有长效抗菌功能。制备方法为：首先，将羧基硅油与超支化聚赖氨酸发生酰胺化反应改性为抗菌硅油。然后将改性硅油作为添加剂制备成液体硅橡胶并将其硫化成试片。最后将通过click反应，将亲水润滑涂层共价修饰到改性硅胶试片上。本发明的操作简单易行，利于规模化生产，润滑、抗菌作用显著，有望应用于实际生产中改善医用硅胶表面性能。

技术研发人员：高长有,聂兴成,刘小伟,项艳鑫,何晓倩,余璐萍
受保护的技术使用者：浙江大学绍兴研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17