CN107400416A - 一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层及其制备方法。由以下步骤制成：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌，加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至70‑90℃搅拌20‑40分钟，降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物搅拌，放入超声仪中进行超声，将医用产品浸泡其中10‑12分钟后取出，置于真空干燥烘箱中，在温度120‑140℃下干燥固化2‑2.5小时即得。本发明的目的是提供一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，具有很好的抗菌性，同时具有非常好的生物相容性。

Description

一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层及其制备方法。
背景技术
生物材料，又被称为生物医用材料，一般是指用于医疗为目的，具有特种的功能、特殊性能的材料，可用于人工器官、手术、物理治疗康复、检查诊断、治疗疾病等医疗保健领域，同时又要求对人体组织器官、体液没有不良影响。在生物材料中，有一种生物材料是金属材料，被称为生物医用金属材料，这种材料主要用于外科手术上面使用，通常情况下是在临床上作为一种植入材料使用。但该种生物金属材料有时会对人体产生过敏反应，对人体的机体免疫功能有干扰作用，同时不具有较好的血液相容性，会对组织器官产生毒副作用等，因此，生物涂层材料应运而生，来提高医用材料的生物相容性和抗菌性能，对于扩大金属材料的使用，减少对机体的损害具有重要的意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，具有很好的抗菌性，同时具有非常好的生物相容性。
技术方案：一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1-2g、羟丙基甲基纤维素2-5g、海藻酸钠2-4g、壳聚糖2-4g、硝酸钙1-3g、茶皂素0.2-0.4g、氧化铈0.4-0.6g、纳米二氧化钛0.2-0.4g、石斛多糖0.5-0.8g、氯化钙1-3g、黄芪提取物0.4-0.5g、磷酸三甲酯2-4g、无水乙醇20-30ml、去离子水10-20ml。
进一步优选的，所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1.2-1.8g、羟丙基甲基纤维素2.6-4.5g、海藻酸钠2.4-3.4g、壳聚糖2.5-3.4g、硝酸钙1.5-2.5g、茶皂素0.25-0.35g、氧化铈0.46-0.56g、纳米二氧化钛0.25-0.34g、石斛多糖0.57-0.78g、氯化钙1.5-2.3g、黄芪提取物0.41-0.45g、磷酸三甲酯2.5-3.4g、无水乙醇22-28ml、去离子水12-18ml。
进一步优选的，壳聚糖的脱乙酰度为90%。
进一步优选的，黄芪提取物采用水提取法，将5g冷冻干燥后粉碎的黄芪，加入50ml水煮沸，搅拌30分钟后过滤，旋转蒸发后烘干得提取物。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速400-600r/min下搅拌30-60分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至70-90℃搅拌20-40分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速600-1000r/min下搅拌5-10分钟，放入超声仪中进行超声5-10分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中10-12分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度120-140℃下干燥固化2-2.5小时即得。
进一步优选的，步骤1中转速为450-550r/min，搅拌时间为40-50分钟。
进一步优选的，步骤3中转速为700-900r/min，搅拌时间为7-9分钟，超声时间为8分钟。
进一步优选的，步骤5中温度为130℃，固化时间为2.25小时。
有益效果：本发明的提高医用材料生物相容性抗菌涂层在5天内对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率都依然达到100%，具有很好的抗菌性，其溶血率最低仅为2.4%，远低于溶血率小于5的标准，无急性全身毒性，细胞毒性等级为1级，符合细胞毒性小于2级，具有非常好的生物相容性。
具体实施方式
实施例1
一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1g、羟丙基甲基纤维素2g、海藻酸钠2g、壳聚糖2g、硝酸钙1g、茶皂素0.2g、氧化铈0.4g、纳米二氧化钛0.2g、石斛多糖0.5g、氯化钙1g、黄芪提取物0.4g、磷酸三甲酯2g、无水乙醇20ml、去离子水10ml。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法为：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速400r/min下搅拌30分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至70℃搅拌20分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速600r/min下搅拌5分钟，放入超声仪中进行超声5分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中10分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度120℃下干燥固化2小时即得。
实施例2
一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1.2g、羟丙基甲基纤维素2.6g、海藻酸钠2.4g、壳聚糖2.5g、硝酸钙1.5g、茶皂素0.25g、氧化铈0.46g、纳米二氧化钛0.25g、石斛多糖0.57g、氯化钙1.5g、黄芪提取物0.41g、磷酸三甲酯2.5g、无水乙醇22ml、去离子水12ml。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法为：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速450r/min下搅拌40分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至75℃搅拌25分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速700r/min下搅拌7分钟，放入超声仪中进行超声7分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中10分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度125℃下干燥固化2.25小时即得。
实施例3
一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1.5g、羟丙基甲基纤维素3.5g、海藻酸钠3g、壳聚糖3g、硝酸钙2g、茶皂素0.3g、氧化铈0.5g、纳米二氧化钛0.3g、石斛多糖0.65g、氯化钙2g、黄芪提取物0.45g、磷酸三甲酯3g、无水乙醇25ml、去离子水15ml。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法为：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速500r/min下搅拌45分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至80℃搅拌30分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速800r/min下搅拌8分钟，放入超声仪中进行超声8分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中11分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度130℃下干燥固化2.25小时即得。
实施例4
一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1.8g、羟丙基甲基纤维素4.5g、海藻酸钠3.4g、壳聚糖3.4g、硝酸钙2.5g、茶皂素0.35g、氧化铈0.56g、纳米二氧化钛0.34g、石斛多糖0.78g、氯化钙2.3g、黄芪提取物0.45g、磷酸三甲酯3.4g、无水乙醇28ml、去离子水18ml。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法为：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速550r/min下搅拌50分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至85℃搅拌35分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速900r/min下搅拌9分钟，放入超声仪中进行超声9分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中11分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度135℃下干燥固化2.25小时即得。
实施例5
一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白2g、羟丙基甲基纤维素5g、海藻酸钠4g、壳聚糖4g、硝酸钙3g、茶皂素0.4g、氧化铈0.6g、纳米二氧化钛0.4g、石斛多糖0.8g、氯化钙3g、黄芪提取物0.5g、磷酸三甲酯4g、无水乙醇30ml、去离子水20ml。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法为：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速600r/min下搅拌60分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至90℃搅拌40分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速1000r/min下搅拌10分钟，放入超声仪中进行超声10分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中12分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度140℃下干燥固化2.5小时即得。
对比例1
本实施例与实施例1的区别在于不含有羟丙基甲基纤维素和海藻酸钠。具体地说是：
一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1g、壳聚糖2g、硝酸钙1g、茶皂素0.2g、氧化铈0.4g、纳米二氧化钛0.2g、石斛多糖0.5g、氯化钙1g、黄芪提取物0.4g、磷酸三甲酯2g、无水乙醇20ml、去离子水10ml。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法为：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速400r/min下搅拌30分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至70℃搅拌20分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速600r/min下搅拌5分钟，放入超声仪中进行超声5分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中10分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度120℃下干燥固化2小时即得。
对比例2
本实施例与实施例1的区别在于不含有石斛多糖和黄芪提取物。具体地说是：
一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1g、羟丙基甲基纤维素2g、海藻酸钠2g、壳聚糖2g、硝酸钙1g、茶皂素0.2g、氧化铈0.4g、纳米二氧化钛0.2g、氯化钙1g、磷酸三甲酯2g、无水乙醇20ml、去离子水10ml。
上述提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法为：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速400r/min下搅拌30分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至70℃搅拌20分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈和纳米二氧化钛，在转速600r/min下搅拌5分钟，放入超声仪中进行超声5分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中10分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度120℃下干燥固化2小时即得。
抑菌率的测定采用GB/T21866-2008及GB4789.2-2010进行，并依以下公式计算抑菌率：
抑菌率=（对照样菌落数-实验样菌落数）/对照样菌落数。
溶血率的测定采用GB/T16886.4法。
急性全身毒性的测定采用GB/T16886.11法。
细胞毒性的测定采用GB/T14233.2法。
本发明的提高医用材料生物相容性抗菌涂层的抑菌性和生物相容性见下表1，我们可以看到本材料在5天内对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率都依然达到100%，具有很好的抗菌性，其溶血率最低仅为2.4%，远低于溶血率小于5的标准，无急性全身毒性，细胞毒性等级为1级，符合细胞毒性小于2级，具有非常好的生物相容性。
表1 提高医用材料生物相容性抗菌涂层的抑菌性和生物相容性指标
注：抑菌性的测定中本材料的用量为2g/L，测定时间为5天。

Claims (8)

1.一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，其特征在于：由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1-2g、羟丙基甲基纤维素2-5g、海藻酸钠2-4g、壳聚糖2-4g、硝酸钙1-3g、茶皂素0.2-0.4g、氧化铈0.4-0.6g、纳米二氧化钛0.2-0.4g、石斛多糖0.5-0.8g、氯化钙1-3g、黄芪提取物0.4-0.5g、磷酸三甲酯2-4g、无水乙醇20-30ml、去离子水10-20ml。
2.根据权利要求1所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，其特征在于：由以下成分制备而成：牛血清白蛋白1.2-1.8g、羟丙基甲基纤维素2.6-4.5g、海藻酸钠2.4-3.4g、壳聚糖2.5-3.4g、硝酸钙1.5-2.5g、茶皂素0.25-0.35g、氧化铈0.46-0.56g、纳米二氧化钛0.25-0.34g、石斛多糖0.57-0.78g、氯化钙1.5-2.3g、黄芪提取物0.41-0.45g、磷酸三甲酯2.5-3.4g、无水乙醇22-28ml、去离子水12-18ml。
3.根据权利要求1所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，其特征在于：所述的壳聚糖的脱乙酰度为90%。
4.根据权利要求1所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层，其特征在于：所述的黄芪提取物采用水提取法，将5g冷冻干燥后粉碎的黄芪，加入50ml水煮沸，搅拌30分钟后过滤，旋转蒸发后烘干得提取物。
5.权利要求1至2任一项所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将硝酸钙、磷酸三甲酯和无水乙醇混合，用磁力搅拌机在转速400-600r/min下搅拌30-60分钟；
步骤2：加入羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖、氯化钙和去离子水，加热至70-90℃搅拌20-40分钟；
步骤3：降至室温，加入牛血清白蛋白、茶皂素、氧化铈、纳米二氧化钛、石斛多糖和黄芪提取物，在转速600-1000r/min下搅拌5-10分钟，放入超声仪中进行超声5-10分钟；
步骤4：将医用产品浸泡其中10-12分钟后取出；
步骤5：置于真空干燥烘箱中，在温度120-140℃下干燥固化2-2.5小时即得。
6.根据权利要求5所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中转速为450-550r/min，搅拌时间为40-50分钟。
7.根据权利要求5所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3中转速为700-900r/min，搅拌时间为7-9分钟，超声时间为8分钟。
8.根据权利要求5所述的一种提高医用材料生物相容性抗菌涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤5中温度为130℃，固化时间为2.25小时。
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