CN108837186A - 一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，具体包括以下步骤：首先以透明质酸、壳聚糖为原料制备凝胶，然后采用溶胶凝胶法制备含钛溶胶，然后将凝胶和含钛溶胶混合，加入1,4‑丁二醇缩水甘油醚作为交联剂，制备复合抗菌材料，最后将制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50‑60℃，搅拌处理1‑6h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料。本发明公开的方法操作简单，制得的医用材料力学性能好，抗菌性能佳。

Description

一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及医用材料领域，具体的涉及一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法。
背景技术：
细菌、真菌等病原微生物常常引发机体组织发生病变，严重威胁着人类的身心健康。据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)1998年统计数字表明，1995年全世界死亡人口为5200万，其中因细菌感染造成的死亡人口约占33％，如今这一比例还在进一步提高。因此，医用抗菌材料和制品的开发受到越来越多的关注。
医用抗菌材料通过阻隔病原微生物、将其抑制或杀灭，从而有效降低机体得病的风险。良好的医用抗菌材料需具备以下特征：1)材料对致病微生物具有明显的抗菌抑菌效果，能在较长的时间内保持抗菌性能；2)膜型抗菌材料具有优良物理性质，在人体组织中有一定的强度和柔韧性；3)材料具有良好的生物相容性，对生命体无毒无害，对环境友好；4)材料自身清洁环保，应用方便，最好具有一定自降解能力。随着人类生活质量的提高，医用抗菌材料的研究得到了迅速发展。
中国专利(201710006283.4)公开了一种在医用材料表面上制备抗菌表面的方法，具体包括以下步骤：对医用材料表面进行氧等离子体预处理后，在医用材料表面进行化学接枝氨基硅烷，然后将接枝氨基硅烷表面的医用材料与酰基化合物反应；引发剂锈蚀表面的医用材料置于抗粘附单体溶液中进行接枝聚合反应，抗粘附聚合物刷锈蚀表面的医用材料置于含叠氮化合物的二甲基甲酰胺溶液中，将叠氮化表面的医用采用置于抗菌剂的溶液中，进行反应，制得抗粘附聚合层和抗菌剂层公休是的抗菌表面。本发明制得的医用材料抗菌性能好，但是制备工艺较复杂，且制备过程中使用的有机溶剂较多，对环境有一定的污染。
发明内容：
本发明的目的是提供一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，该方法操作简单，制得的医用材料力学性能好，生物相容性佳，且抗菌性能优异。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应10-20h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理1-6h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述透明质酸、壳聚糖的质量比为：(2-5)：1。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述有机酸溶液为柠檬酸水溶液，其质量浓度为10-20％。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述戊二醛溶液的质量浓度为3％。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：(6-11)。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述环己烷、无水乙醇、三乙胺、四氯化钛的体积比为20:3:1:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为(8-10)：13:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述有机硅氧烷为(3-甲基丙烯酰氧丙基)五甲基二硅氧烷。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:(0.1-0.35)：10。
本发明具有以下有益效果：
本发明首先以透明质酸和壳聚糖为原料制得混合溶液，然后加入有机酸溶液，在戊二醛交联剂的作用下，发生交联反应，制得稳定性优异的凝胶；然后采用溶胶凝胶法制备含钛溶胶，并将其与凝胶混合，在1,4-丁二醇缩水甘油醚的作用下，发生交联制得复合抗菌材料，该抗菌材料；
本发明将医用材料采用等离子体处理，处理后的医用材料表面具有较多的活性基团，在有机硅氧烷的作用下可有效将复合抗菌材料交联在其表面，制得一层均匀的抗菌涂层，处理后的医用材料不仅力学性能好，且抗菌性能优异。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；其中，透明质酸、壳聚糖的质量比为：2：1；壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：6；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应10h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；其中，含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为8：13:1；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理1h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料；其中，复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:0.1：10。
实施例2
一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；其中，透明质酸、壳聚糖的质量比为：5：1；壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：11；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应20h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；其中，含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为10：13:1；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理6h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料；其中，复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:0.35：10。
实施例3
一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；其中，透明质酸、壳聚糖的质量比为：3：1；壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：7；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应12h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；其中，含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为8.5：13:1；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理2h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料；其中，复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:0.15：10。
实施例4
一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；其中，透明质酸、壳聚糖的质量比为：3.5：1；壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：8；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应14h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；其中，含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为9：13:1；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理3h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料；其中，复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:0.2：10。
实施例5
一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；其中，透明质酸、壳聚糖的质量比为：4：1；壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：9；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应16h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；其中，含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为9：13:1；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理4h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料；其中，复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:0.25：10。
实施例6
一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；其中，透明质酸、壳聚糖的质量比为：4.5：1；壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：10；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应18h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；其中，含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为9.5：13:1；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理5h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料；其中，复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:0.3：10。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将透明质酸、壳聚糖溶于去离子水中搅拌至固体溶解，然后滴加有机酸溶液搅拌混合后，加入戊二醛溶液，搅拌交联，制得凝胶；
(2)将环己烷、无水乙醇、三乙胺混合搅拌均匀后，滴加四氯化钛搅拌10min，转移至水热釜中150℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，取出，制得含钛溶胶；
(3)将步骤(2)制得的含钛溶胶加入到步骤(1)制得的凝胶中，加入1,4-丁二醇缩水甘油醚，搅拌反应10-20h，然后加入无水乙醇沉淀，制得的沉淀采用无水乙醇洗涤，制得复合抗菌材料；
(4)将上述制得的复合抗菌材料溶于去离子水中，然后加入有机硅氧烷，最后加入等离子体处理的医用材料，升温至50-60℃，搅拌处理1-6h，取出，干燥，制得表面有涂覆层的医用材料。
2.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述透明质酸、壳聚糖的质量比为：(2-5)：1。
3.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述有机酸溶液为柠檬酸水溶液，其质量浓度为10-20％。
4.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述戊二醛溶液的质量浓度为3％。
5.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，壳聚糖、有机酸溶液、戊二醛溶液的质量比为1：5：(6-11)。
6.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述环己烷、无水乙醇、三乙胺、四氯化钛的体积比为20:3:1:1。
7.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述含钛溶胶、凝胶、1,4-丁二醇缩水甘油醚的质量比为(8-10)：13:1。
8.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述有机硅氧烷为(3-甲基丙烯酰氧丙基)五甲基二硅氧烷。
9.如权利要求1所述的一种表面涂覆有抗菌涂层的医用材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述复合抗菌材料、有机硅氧烷、医用材料的质量比为1:(0.1-0.35)：10。
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