CN107141502B - 一种抗菌硅橡胶、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌硅橡胶，在硅橡胶表面化学键合有功能大分子，所述功能大分子含乙烯基或乙炔基，功能大分子通过乙烯基或乙炔基与硅橡胶表面化学键合；所述功能大分子包括聚氨基酸大分子，其分子结构如下所示：

Description

一种抗菌硅橡胶、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种硅橡胶、制备方法及其应用，尤其是涉及一种抗菌硅橡胶、制备方法及其应用。
背景技术
硅橡胶具有优异的生物安全性和机械性能，将它制作成导尿管、引流管、呼吸导管、宫颈封堵器、伤口敷料等产品已广泛应用到医疗、保健、化妆品等领域中。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。因此，硅橡胶表面抗菌性能至关重要，开发抗菌硅橡胶及其产品对于提高硅橡胶的留置周期、增加使用舒适度、减少医护工作量、保障患者生命安全具有重要意义。
目前研究和开发抗菌硅橡胶主要有以下两种方式：
1)将抗生素或者有机抗菌剂通过本体添加或者表面涂覆的方式与硅橡胶结合，通过抗生素的特定抗菌基团抑制细菌的增殖。例如：中国专利CN201558397U“载缓释阿米卡星硅橡胶”中，将载有阿米卡星的聚乳酸-聚羟基乙酸涂覆到硅橡胶表面，通过缓释阿米卡星来获得抗菌效果。然而，由于硅橡胶留置时间较长，为确保抗菌效果，需添加大量抗生素，且大量使用抗生素的会导致细菌产生耐药性，导致抗生素失效。中国专利申请CN201431691Y“一种抗菌亲水涂层硅橡胶”中，将甲壳素或壳聚糖的衍生物涂覆到硅橡胶表面，制备抗菌硅橡胶。然而，甲壳素或壳聚糖衍生物的抗菌效果较弱，且其与硅橡胶表面无共价键合，结合力弱，易于脱落。
2)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：中国专利申请CN2778285Y“抗菌硅橡胶”中，将纳米银包覆在硅橡胶表层，制备抗菌硅橡胶；中国专利申请CN101912638A“纳米载银-二氧化硅导尿管及其生产方法”中，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，破坏周围组织的微环境平衡，干扰周围细胞的正常生长，促使细胞内活性氧(ROS)的含量升高，产生细胞毒性，导致硅橡胶的生物相容性差。
由此可见，现有的技术方案均存在无法避免细菌耐药性或抗菌活性物质析出引起的细胞毒性问题。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种抗菌硅橡胶。该抗菌硅橡胶抗菌持久，细菌不易产生耐药性；抗菌活性物质不会析出而进入细胞内引起细胞毒性问题，抗菌硅橡胶与细胞具有良好的生物相容性。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种上述抗菌硅橡胶的制备方法。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种上述抗菌硅橡胶的应用。
为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：
一种抗菌硅橡胶，在硅橡胶表面化学键合有功能大分子，所述功能大分子含乙烯基或乙炔基，功能大分子通过乙烯基或乙炔基与硅橡胶表面化学键合；所述功能大分子包括聚氨基酸大分子，其分子结构如下所示：
式中R1为以下所示结构中的任意一种：
式中R2为以下所示结构中的任意一种：
式中R3为以下所示结构中的任意一种：
式中R4为以下所示结构中的任意一种：
式中m、n、z、a均为整数，m＝5-10000，n＝0-5000，z＝1-200，a＝0-2000；“*”为R1、R2、R3、R4与其相邻基团的化学键合点。
所述聚氨基酸大分子可由市场上直接购买，也可由本领域的专业技术人员根据熟知的方法合成。
在本申请中，优选地，所述聚氨基酸大分子通过含乙烯基或炔基的伯胺或仲胺类分子引发氨基酸-N-内羧酸酐开环聚合而得到的聚氨基酸均聚物或者聚氨基酸嵌段共聚物，具体制备方法如下：
S1、将引发剂和氨基酸-N-内羧酸酐A溶于N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中，其中引发剂与氨基酸-N-内羧酸酐A的质量比1:10-1:1000，氨基酸-N-内羧酸酐A与N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃的质量比为1:5-1:100，通入氮气保护，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；然后再加入氨基酸-N-内羧酸酐B，氨基酸-N-内羧酸酐B与氨基酸-N-内羧酸酐A的质量比为0:1-1:1，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；反应结束后，将溶液减压浓缩除去溶剂，将浓缩后的溶液在乙醚中沉淀，烘干得到聚氨基酸或带有保护基的聚氨基酸；
所述引发剂的结构式如下：
式中，R3为以下所示结构中的任意一种：
式中，R4为以下所示结构中的任意一种：
式中，a为0-2000的整数，“*”为R3、R4与其相邻基团的化学键合点；
S2、将带有保护基的聚氨基酸用三氟乙酸溶解，在氮气保护和避光条件下加入33％溴化氢/冰醋酸混合溶液，在20-40℃下反应1-3小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，干燥，即得聚氨基酸大分子。
所述氨基酸-N-内羧酸酐A选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐中的一种或几种；
所述氨基酸-N-内羧酸酐B选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸-N-羧酸酐、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐、L-丙氨酸-N-羧酸酐中、L-亮氨酸-N-羧酸酐、L-异亮氨酸-N-羧酸酐、L-缬氨酸-N-羧酸酐、L-苯丙氨酸-N-羧酸酐、L-蛋氨酸-N-羧酸酐中的一种、γ-苄基-L-谷氨酸-羧酸酐、β-苄基-L-天冬氨酸-羧酸酐中的一种或几种。
优选地，所述功能大分子还可以包括亲水性分子，所述亲水性分子选自N-乙烯基吡咯烷酮及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、乙烯基磷酸、b＝5-500整数中的一种；
优选地，所述N-乙烯基吡咯烷酮衍生物包含但不限于5-乙烯基-2-吡咯烷酮；所述丙烯酸衍生物包含但不限于丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丁酯。
为解决上述第二个技术问题，本发明提供一种上述抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
S01、配置含聚氨基酸大分子和引发剂的功能反应水溶液，所述聚氨基酸大分子在反应水溶液中的质量浓度为0.1％-95％，引发剂的质量为聚氨基酸大分子质量的0.01％-4％；
S02、将硅橡胶浸泡在功能反应水溶液中，并施加一定的引发措施反应0.05-12小时；
S03、取出硅橡胶，常规后处理，获得抗菌硅橡胶。
本发明提供的另一种上述抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
S11、配置含聚氨基酸大分子、亲水性分子和引发剂的功能反应水溶液，聚氨基酸大分子和亲水性分子在水溶液中总质量浓度为0.1％-95％，聚氨基酸大分子与亲水性分子的质量比为1:0-1:100，引发剂的质量为聚氨基酸大分子和亲水性分子总质量的0.01％-4％；
S12、将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，并施加一定的引发措施反应0.05-12小时；
S13、取出硅橡胶，常规后处理，获得抗菌硅橡胶。
优选地，所述常规后处理包括超声清洗、干燥、包装和灭菌步骤。
优选地，所述一定的引发措施采用紫外光辐照引发接枝、γ射线辐射引发接枝、微波引发接枝、加热引发接枝中的一种。
优选地，所述引发剂为偶氮类自由基引发剂、过氧化物类自由基引发剂中的一种或多种；更优选地，所述引发剂包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、偶氮二异丁脒盐酸盐、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
优选地，在进行步骤S02和S12之前，先对硅橡胶表面进行活化处理，在其表面构建化学反应位点，所述化学反应位点为表面化学键合有自由基、不饱和碳碳键、叠氮基团中的一种或多种；
所述对硅橡胶表面进行活化处理的方法包括但不限定于如下方法中的一种或多种：
方法A：使用氩、氦、碳、氮、氧、氢或H2O等离子体对硅橡胶表面进行活化，在硅橡胶表面键合碳自由基、氧自由基或氮自由基；
方法B：将硅橡胶浸泡在硫酸、双氧水、高锰酸钾、高碘酸、次氯酸等氧化剂或它们的共混液中0-120分钟后，超声洗涤后浸泡在乙烯基硅烷类偶联剂或甲基丙烯酰氧基硅烷类偶联剂的一种或多种混合溶液中0.01-24小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合不饱和碳碳键；
方法C：将硅橡胶浸泡在硫酸、双氧水、高锰酸钾、高碘酸、次氯酸等氧化剂或它们的共混液中0-120分钟后，超声洗涤后浸泡在氯丙基三甲氧基硅烷中0.01-24小时后，再将硅橡胶浸泡至含叠氮化钠的N，N-二甲基甲酰胺的溶液中，处理0.1-6小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合叠氮基团。
本发明还提供所述抗菌硅橡胶在抗菌导尿管、抗菌伤口敷料、抗菌呼吸导管、抗菌引流管、抗菌凝胶、抗菌宫颈封堵器或抗菌面膜上的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)在硅橡胶表面化学键合聚氨基酸大分子，通过聚氨基酸大分子与细菌中带负电的细胞膜相互作用而抗菌，抗菌持久，且细菌不易产生耐药性。
(2)聚氨基酸大分子通过化学键合的方式与硅橡胶表面相结合，大分子不会析出而进入细胞内产生细胞毒性，具有良好的生物相容性。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种抗菌硅橡胶制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、过硫酸钾依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、过硫酸钾、水的质量比为1：0.0001：99；
(2)将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，微波加热至120℃，处理0.05小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌呼吸导管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例1中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为大肠杆菌和金黄色葡萄菌；依据标准GB/T16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试。
经测试，实施例1中得到的抗菌硅橡胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为99.92％、99.65％，细胞毒性为0级。
实施例2
一种抗菌硅橡胶制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、丙烯酸羟乙酯、过硫酸胺依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、丙烯酸羟乙酯、过硫酸胺、水的质量比为1：94：3.8：5；
(2)将硅胶硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，微波加热至80℃，处理0.5小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌超滑导尿管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例2中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄菌、铜绿假单胞菌和白色念珠菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例2中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄菌、铜绿假单胞菌和白色念珠菌抗菌率分别为99.21％、99.78％、98.86％，细胞毒性为0级。
实施例3
一种抗菌硅橡胶制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、丙烯酰胺、偶氮二异丁脒盐酸盐依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、丙烯酰胺、偶氮二异丁脒盐酸盐、水的质量比为0.5：50：0.05：49.5；
(2)使用氧等离子体注入对硅胶硅橡胶表面进行处理，处理完成后立即将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，紫外辐照处理0.2小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌引流管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例3中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为表皮葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例3中得到的抗菌硅橡胶对表皮葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌分别为96.81％、95.94％、98.89％，细胞毒性为0级。
实施例4
一种抗菌硅橡胶制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、丙烯酸羟丙酯、过氧化苯甲酰依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、丙烯酸羟丙酯、过氧化苯甲酰、水的质量比为1：1：0.04：98；
(2)使用氧等离子体注入对硅橡胶表面进行处理，处理完成后立即将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，γ射线辐照处理12小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌硅橡胶凝胶。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例4中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例4中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌分别为99.81％、99.94％、99.89％，细胞毒性为0级。
实施例5
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、丙烯酸羟丁酯、过氧化苯甲酰依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、丙烯酸羟丁酯、过氧化苯甲酰、水的质量比为1：5：0.02：94；
(2)使用硫酸和双氧水的混合溶液对硅胶硅橡胶表面进行处理1分钟，超声洗涤后再将其浸泡在乙烯基三乙氧基硅烷中0.01小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合不饱和碳碳键；
(3)将步骤(2)处理完的硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，加热至60℃，反应1小时；
(4)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌硅橡胶伤口敷料。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例5中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例5中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌分别为99.21％、99.97％、99.16％，细胞毒性为0级。
实施例6
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、甲基丙烯酸羟丙酯、过氧化氢依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、甲基丙烯酸羟丙酯、过氧化氢、水的质量比为1：20：0.1：79；
(2)将硅胶硅橡胶浸泡在γ-甲基丙烯酰氧基三乙氧基硅烷中24小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合不饱和碳碳键；
(3)将步骤(2)处理完的硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，加热至80℃，反应1小时；
(4)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌亲水硅橡胶面膜。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例6中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例6中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌分别为99.88％、99.75％，细胞毒性为0级。
实施例7
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、甲基丙烯酸羟丁酯、过氧化苯甲酰依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、甲基丙烯酸羟丁酯、过氧化苯甲酰、水的质量比为2：30：0.2：68；
(2)将硅胶硅橡胶浸泡在氯丙基三甲氧基硅烷中2小时后，再将硅橡胶浸泡至含叠氮化钠的N，N-二甲基甲酰胺的溶液中，处理0.1小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合叠氮基团；
(3)将步骤(2)处理完的硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，紫外辐射处理1小时；
(4)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌硅橡胶宫颈封堵器。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例7中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为表皮葡萄球菌和铜绿假单胞菌；依据标准GB/T16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例7中得到的抗菌硅橡胶对表皮葡萄球菌和铜绿假单胞菌分别为99.28％、99.58％，细胞毒性为0级。
实施例8
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、甲基丙烯酸羟乙酯、偶氮二异丁脒盐酸盐依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、甲基丙烯酸羟乙酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、水的质量比为10：10：0.25：80；
(2)使用氮等离子体注入对硅胶硅橡胶表面进行处理，处理完成后立即将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，紫外辐照处理2小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌硅橡胶导尿管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例8中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为表皮葡萄球菌和白色念珠菌；依据标准GB/T16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例8中得到的抗菌硅橡胶对表皮葡萄球菌和白色念珠菌分别为99.18％、94.58％，细胞毒性为0级。
实施例9
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚氨基酸大分子、5-乙烯基-2-吡咯烷酮、偶氮二异丁脒盐酸盐依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、5-乙烯基-2-吡咯烷酮、偶氮二异丁脒盐酸盐、水的质量比为8：12：0.2：80；(2)使用氩等离子体注入对硅胶硅橡胶表面进行处理，处理完成后立即将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，紫外辐照处理4小时；(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌硅橡胶呼吸导管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例9中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例9中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌分别为99.74％、99.92％，细胞毒性为0级。
实施例10
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、5-乙烯基-2-吡咯烷酮、偶氮二异丁脒盐酸盐依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、5-乙烯基-2-吡咯烷酮、偶氮二异丁脒盐酸盐、水的质量比为8：40：0.2：52；
(2)使用高锰酸钾溶液对硅胶硅橡胶表面进行处理120分钟，超声洗涤后再将其浸泡在乙烯基三甲氧基硅烷中0.1小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合不饱和碳碳键；
(3)将步骤(2)处理完的硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，加热至80℃，反应1小时；
(4)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌超滑硅橡胶导尿管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例10中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌和白色念珠菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例10中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌分别为99.74％、97.92％，细胞毒性为0级。
实施例11
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、N-乙烯基吡咯烷酮、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、N-乙烯基吡咯烷酮、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐水的质量比为8：12：0.1：0.1：80；
(2)使用氩等离子体注入对硅胶硅橡胶表面进行处理，处理完成后立即将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，γ射线辐照处理8小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌超滑硅橡胶导尿管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例11中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌和白色念珠菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例11中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌分别为99.74％、97.92％，细胞毒性为0级。
实施例12
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、乙烯基磷酸、过硫酸钾依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、乙烯基磷酸、过硫酸钾、水的质量比为5：25：0.6：70；
(2)将硅胶硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，微波加热至80℃，处理0.5小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌呼吸导管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
m1＝1000，n1＝500，z1＝5，m2＝200，n2＝200，z2＝10。
对实施例12中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例12中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌分别为96.74％、92.92％，细胞毒性为0级。
实施例13
一种抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、过氧化氢依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、过氧化氢、水的质量比为5：35：1：60；
(2)将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，加热至80℃，处理3小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌硅橡胶伤口敷料。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例13中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例13中得到的抗菌硅橡胶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌分别为99.84％、99.92％、97.65％，细胞毒性为0级。
实施例14
一种抗菌硅橡胶及其制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨基酸大分子、过硫酸钾依次溶于水中，配置功能反应溶液，其中聚氨基酸大分子、过硫酸钾、水的质量比为10：40：1：50；
(2)将硅胶硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，微波加热至120℃，处理5小时；
(3)取出硅橡胶，用去离子水超声清洗2次，晾干，包装并灭菌，获得抗菌硅橡胶，该抗菌硅橡胶可用于抗菌超滑硅橡胶导尿管。
所述聚氨基酸大分子的结构式如下：
对实施例14中得到的抗菌硅橡胶依据标准ISO 22196-2011塑料与其他无孔表面的抗菌性测定进行抗菌性能测试，测试用菌为表皮葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌；依据标准GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验进行细胞毒性测试，测试用细胞为L929小鼠成纤维细胞。
经测试，实施例14中得到的抗菌硅橡胶对表皮葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌分别为99.44％、99.88％、96.65％，细胞毒性为0级。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种抗菌硅橡胶，其特征在于：在硅橡胶表面化学键合有功能大分子，所述功能大分子含乙烯基或乙炔基，功能大分子通过乙烯基或乙炔基与硅橡胶表面化学键合；所述功能大分子包括聚氨基酸大分子，其分子结构如下所示：
式中R1为以下所示结构中的任意一种：
式中R2为以下所示结构中的任意一种：
式中R3为以下所示结构中的任意一种：
式中R4为以下所示结构中的任意一种：
H，CH3，CH2CH3，
式中m、n、z、a均为整数，且m＝5-10000，n＝0-5000，z＝1-200，a＝0-2000；“*”为R1、R2、R3、R4与其相邻基团的化学键合点。
2.根据权利要求1所述抗菌硅橡胶，其特征在于：所述聚氨基酸大分子通过含乙烯基或炔基的伯胺或仲胺类分子引发氨基酸-N-内羧酸酐开环聚合而得到的聚氨基酸均聚物或者聚氨基酸嵌段共聚物，具体制备方法如下：
S1、将引发剂和氨基酸-N-内羧酸酐A溶于N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中，其中引发剂与氨基酸-N-内羧酸酐A的质量比1:10-1:1000，氨基酸-N-内羧酸酐与N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃的质量比为1:5-1:100，通入氮气保护，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；然后再加入氨基酸N-内羧酸酐B，氨基酸N-内羧酸酐B与氨基酸N-内羧酸酐A的质量比为0:1-1:1，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；反应结束后，将溶液减压浓缩除去溶剂，将浓缩后的溶液在乙醚中沉淀，烘干得到聚氨基酸或带有保护基的聚氨基酸；
所述引发剂的结构式如下：
式中，R3为以下所示结构中的任意一种：
式中，R4为以下所示结构中的任意一种：
H，CH3，CH2CH3，
式中，a为0-2000的整数，“*”为R3、R4与其相邻基团的化学键合点；
S2、将带有保护基的聚氨基酸用三氟乙酸溶解，在氮气保护和避光条件下加入33％溴化氢/冰醋酸混合溶液，在20-40℃下反应1-3小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，干燥，即得聚氨基酸大分子。
3.根据权利要求2所述抗菌硅橡胶，其特征在于：
所述氨基酸-N-内羧酸酐A选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐中的一种或几种；
所述氨基酸-N-内羧酸酐B选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸-N-羧酸酐、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐、L-丙氨酸-N-羧酸酐中、L-亮氨酸-N-羧酸酐、L-异亮氨酸-N-羧酸酐、L-缬氨酸-N-羧酸酐、L-苯丙氨酸-N-羧酸酐、L-蛋氨酸-N-羧酸酐中的一种、γ-苄基-L-谷氨酸-羧酸酐、β-苄基-L-天冬氨酸-羧酸酐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述抗菌硅橡胶，其特征在于：
所述功能大分子还包括亲水性分子，所述亲水性分子选自N-乙烯基吡咯烷酮及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、乙烯基磷酸、b＝5-500整数中的一种；
5.根据权利要求4所述抗菌硅橡胶，其特征在于：
所述N-乙烯基吡咯烷酮衍生物包括但不限于5-乙烯基-2-吡咯烷酮；所述丙烯酸衍生物包括但不限于丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丁酯。
6.如权利要求1-5中任一所述抗菌硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S11、配置含聚氨基酸大分子、亲水性分子和引发剂的功能反应水溶液，聚氨基酸大分子和亲水性分子在水溶液中总质量浓度为0.1％-95％，聚氨基酸大分子与亲水性分子的质量比为1:0-1:100，引发剂的质量为聚氨基酸大分子和亲水性分子总质量的0.01％-4％；
S12、将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，并施加一定的引发措施反应0.05-12小时；
S13、取出硅橡胶，常规后处理，获得抗菌硅橡胶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
所述常规后处理包括超声清洗、干燥、包装和灭菌步骤；
所述一定的引发措施采用紫外光辐照引发接枝、γ射线辐射引发接枝、微波引发接枝、加热引发接枝中的一种；
所述引发剂为偶氮类自由基引发剂、过氧化物类自由基引发剂中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
在进行步骤S12之前，先对硅橡胶表面进行活化处理；
所述对硅橡胶表面进行活化处理的方法包括如下方法中的一种或多种：
方法A：使用氩、氦、碳、氮、氧、氢或H2O等离子体对硅橡胶表面进行活化，在硅橡胶表面键合碳自由基、氧自由基或氮自由基；
方法B：将硅橡胶浸泡在硫酸、双氧水、高锰酸钾、高碘酸、次氯酸等氧化剂或它们的共混液中0-120分钟后，超声洗涤后浸泡在乙烯基硅烷类偶联剂或甲基丙烯酰氧基硅烷类偶联剂的一种或多种混合溶液中0.01-24小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合不饱和碳碳键；
方法C：将硅橡胶浸泡在硫酸、双氧水、高锰酸钾、高碘酸、次氯酸等氧化剂或它们的共混液中0-120分钟后，超声洗涤后浸泡在氯丙基三甲氧基硅烷中0.01-24小时后，再将硅橡胶浸泡至含叠氮化钠的N，N-二甲基甲酰胺的溶液中，处理0.1-6小时后，超声洗涤，在硅橡胶表面键合叠氮基团。
9.如权利要求1-5中任一所述抗菌硅橡胶在抗菌导尿管、抗菌伤口敷料、抗菌呼吸导管、抗菌引流管、抗菌凝胶、抗菌宫颈封堵器或抗菌面膜上的应用。
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