CN110801539A - 一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法 - Google Patents

一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医学材料领域，具体地，涉及一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法。利用聚多巴胺黏附性、亲水性和生物相容性好的特性，将多巴胺氧化聚合成聚多巴胺包覆在聚丙烯网片的表面，降低由聚丙烯接触腹腔脏器所引起的肠粘连等并发症的风险。聚多巴胺对金属离子具有螯合和还原特性，银离子被还原成纳米银沉积于聚多巴胺膜的表面，获得抗菌性。采取的技术方案包括如下步骤：S1、将聚丙烯网片置于多巴胺溶液中进行反应，形成聚多巴胺膜包覆在聚丙烯网片表面，得到聚多巴胺/聚丙烯复合网片；S2、将所述聚多巴胺/聚丙烯复合网片材料置于硝酸银溶液中进行反应，纳米银沉积于聚多巴胺膜表面，得到纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料，仍然保持有原来的网孔结构，利于组织长入、巨噬细胞和白细胞的自由进出。制作方法简单，成本低。

Description

一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法
技术领域
本发明涉及医学材料领域，具体地，涉及一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法。
背景技术
无张力修补手术是当今治疗疝的主流，补片的使用数量逐年递增。然而，相关的并发症也随之涌现，并越来越受到重视。补片感染就是其中一种比较严重的并发症，处理起来非常棘手。如果手术取出补片，可能面临着手术难度高，创伤大，容易造成肠管、精索、输精管、膀胱等器官的副损伤，以及疝复发等问题；如果单纯通过常规的换药引流和抗生素治疗，那么感染可能迁延不愈，面临着住院时间长，医疗费用高，患者病情反复和恶化的可能。因此，补片感染是困扰着外科医生的一个难题！
补片感染的原因很复杂，除大家熟知的一些原因(如术区皮肤清洁不规范，术中操作不规范，围手术期抗生素使用不规范)外，还与术区的带菌状态，患者本身的体质及基础疾病，人工补片材料的理化特性等有关。
目前常用的疝修补片为聚丙烯基片、聚酯补片和膨化聚四氟乙烯补片。在过去的50年里，聚丙烯补片对外科领域产生了巨大的影响，被证实是当今外科领域里最受欢迎的植入体。但它不能直接接触腹腔内脏器，否则可产生严重粘连，继而引发肠梗阻、肠瘘甚至发生严重腹腔感染。
中国专利申请CN201811559554.X公开了一种抗菌消炎的疝修补片及其制备方法，在聚丙烯基片外设置由可降解高分子材料和生物相容的高分子材料复合溶液制成的高分子膜层。所述生物相容高分子材料复合溶液由壳聚糖、海藻酸钠和抗菌肽按照一定重量比组成。由于补片是由基片和高分子膜热压形成，容易脱落分离，而且降解快，持续时间短，目前对抗菌肽的研究主要集中在实验室以及体外试验上，若想将其投入市场，医学方面还需解决来源、安全性、活性和稳定性等一系列的问题。
中国专利CN201410124093.9提供了一种含纳米银抗感染疝修补片及其制备方法，将高分子聚合物稳定的纳米银通过涂布、浸渍、旋涂、喷洒或喷涂的方法固载在疝修补片基材表面。但纳米银在短时间内释放，持续时间只有数天，不具备长效抗菌能力。
纳米银的生物学特性表现在：1)抗细菌性。纳米银是一种广谱的抗革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的杀菌剂，包括耐抗生素的菌株。2)抗真菌性。纳米银同样是一种广谱的抗真菌剂，包括曲霉属和酵母属真菌等。3)抗病毒性。4)抗炎性。蛋白水解酶是炎性反应和组织修复过程中一种重要的酶，纳米银能够影响蛋白水解酶的表达，从而抑制炎性反应。5)抑制生物膜形成。生物膜给细菌形成了屏障，阻止了抗细菌剂与细菌接触，导致形成生物膜的部位持续性感染。纳米银能够抑制生物膜的形成，从而防止持续感染。纳米银这种优异灭菌能力和治疗感染能力，己在导尿管、肢体假肢、牙科等相关领域应用方面取得显著的效果。低含量的纳米银即可在细菌粘附并形成生物膜之前将其杀灭，且不会产生耐药性，更具长效性。但是也有研究表明，纳米银可以通过皮肤、呼吸、口服等途径进入人体，并参与血液循环到达人体的心脏、肾、肝脏、脾脏、肺等器官，由于纳米银特殊的抗菌机制，与其接触的人体正常细胞也会受到损伤，关于纳米银的使用量还没有一致结论，纳米银的可控制备对生物安全性和临床应用具有重要意义。
发明内容
本发明旨在克服上述问题，提供一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法，使传统的聚丙烯补片通过表面改性达到抗菌和防粘连的双重效果。
本发明采取的技术方案包括如下步骤：
S1、将聚丙烯网片置于多巴胺溶液中进行反应，形成聚多巴胺膜包覆在所述聚丙烯网片表面，得到聚多巴胺/聚丙烯复合网片；
S2、将所述聚多巴胺/聚丙烯复合网片材料置于硝酸银溶液中进行反应，纳米银沉积于所述聚多巴胺膜表面，得到纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料。
步骤S1中所述多巴胺溶液按照下述方法进行配制：取10mM的Tris-HCl缓冲液，用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至8.5，加入多巴胺，混匀搅拌后得到多巴胺溶液，控制所述多巴胺溶液的浓度为0.4～2g/L，所述反应的时间为8～24h。
步骤S2中所述硝酸银溶液的浓度为20mM，所述反应的时间为1～4h。
本发明的有益效果是：
利用聚多巴胺黏附性、亲水性和生物相容性好的特性，将多巴胺氧化聚合成聚多巴胺包覆在聚丙烯网片的表面，使聚丙烯材料不直接接触腹腔脏器，能够降低由聚丙烯接触腹腔脏器所引起的肠粘连等并发症的风险。
聚多巴胺对金属离子具有螯合和还原特性，银离子被还原成纳米银沉积于聚多巴胺膜的表面，获得抗菌性。
3、可以通过控制合适的纳米银沉积时间，在获得抗菌性能的同时将生物安全风险降至最低。
4、本发明所得的抗菌性聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料仍然保持有原来的网孔结构，利于组织长入、巨噬细胞和白细胞的自由进出。
5、本发明制作工艺简单，成本低，且不需要有机溶剂和化学还原剂，对环境友好。
附图说明
图1是实施例1的聚丙烯网片材料表面的扫描电镜图；
图2是实施例1的聚多巴胺包覆的聚丙烯网片材料表面的扫描电镜图；
图3是实施例1的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料表面的扫描电镜图；
图4是实施例1的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料断面的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
以下实施例所用的聚丙烯网片为聚丙烯丝编织而成的医用轻量补片，大小为3cm×3cm，网孔直径为3mm，用丙酮和去离子水清洗并干燥。
实施例1
1、向50mL的10mM Tri-Hcl溶液(pH＝8.5)中加入100mg多巴胺，混匀搅拌后放入聚丙烯网片，室温避光静置8h后取出，用去离子水清洗并干燥。
2、将包覆聚多巴胺的聚丙烯网片浸人20mM的硝酸银溶液中，室温避光静置1h后取出，用去离子水冲洗干净并在N2气氛中吹干。
实施例2
1、向50mL的10mM Tri-Hcl溶液(pH＝8.5)中加入60mg多巴胺，混匀搅拌后放入聚丙烯网片，室温避光静置16h后取出，用去离子水清洗并干燥。
2、将包覆聚多巴胺的聚丙烯网片浸人20mM的硝酸银溶液中，2h后取出，用去离子水冲洗干净并在N2气氛中吹干。
实施例3
1、向50mL的10mM Tri-Hcl溶液(pH＝8.5)中加入20mg多巴胺，混匀搅拌后放入聚丙烯网片，室温避光静置24h后取出，用去离子水清洗并干燥。
2、将包覆聚多巴胺的聚丙烯网片浸人20mM的硝酸银溶液中，4h后取出，用去离子水冲洗干净并在N2气氛中吹干。
试验例1、电镜观察
通过分别对实施例1的聚丙烯网片材料如图1、聚多巴胺包覆的聚丙烯网片材料如图2和纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料如图3、图4进行电镜观察，测得聚多巴胺膜的厚度约为60nm，从图3可以清楚的看到，在聚多巴胺膜表面沉积有纳米银，纳米银颗粒的平均粒径约为20nm。
试验例2、抗菌性能
用无菌移液管移取1mL金黄色葡萄球菌菌悬液分别置于实施例1-3制备的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片样品和同规格的聚丙烯网片对照样表面，在37℃生化培养箱中培养24h后，取出作原菌液，再用无菌生理盐水稀释原菌液至于10-7(以平板计数法计数，每毫升含50-100个菌)，从稀释后的溶液中取出0.2mL细菌悬液用涂平板的方法均匀涂覆到固态牛肉膏蛋白胨培养基上，37℃恒温培养24h，用肉眼数出平板上的菌落数。
杀菌率(X)按X＝(A-B)/A×100％进行计算，其中X为抑菌率，A为对照样菌落数，B为实验样菌落数。
结果：实施例1-3制备的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片样品的杀菌率均大于97％。
试验例3、银离子的释放
将实施例1-3制备的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片样品在13％的HNO3溶液浸泡16h后，通过原子吸收光谱仪测定其表面的总载银量。
将实施例1-3制备的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片样品浸入到10mL去离子水中，37℃恒温振荡5d(天)后，通过原子吸收光谱仪测定去离子水中的Ag浓度。
结果：三例样品表面的总载银量分别为7、12、18ug/cm2，三例样品释放5d后溶出的银分别为0.95、1.35、1.75ug/cm2，均不到总载银质量分数的15％，可以预见，纳米银修饰的钛表面将具有持久的抗菌性能。
试验例4、体外细胞相容性
移取50μL浓度为2×104cells/ml的小鼠细胞悬液置于实施例1-3制备的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片样品和同规格的聚丙烯网对照样表面，在37℃、5％CO2细胞培养箱内培养7d(天)后，加入300μL新鲜培养基和30μL溴化-(4，5-2甲基噻唑基-2)-2，5-二苯基四唑溶液，孵育3h后，用酶标仪在490nm波长下测定OD值。
结果：实施例1-3的OD值分别为对照样的98％、80％、70％，体现良好的细胞相容性，说明少量的银离子对组织细胞并没有明显伤害作用。
试验例5、动物试验
取6只重约300g-350g雄性Wistar大鼠，用1％戊巴比妥钠对大鼠进行腹腔注射麻醉，用量为40ml/kg，麻醉诱导时间为6h。随即暴露大鼠腹部，用剪刀在腹中央清理出一块8×8cm无毛区域。常规消毒铺巾，用手术刀在大鼠腹部切开两条长约3cm皮肤切口，切口间隔3cm，切口平行大鼠躯干纵轴，随后沿切口逐层分离并切开腹部肌肉各层，进入腹腔。
准备好环氧乙烷消毒的上述实施例1-3得到的纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片各2片，大小为3×3cm，把补片轻柔的放入腹腔内，用丝线将补片四角缝合固定在腹壁，逐层关闭腹腔。随后观察大鼠精神、饮食情况，10天后，打开6只大鼠腹腔，腹腔均未见感染，无包裹性积液及积脓，补片均未见明显粘连。

Claims (6)

1.一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯网片置于多巴胺溶液中进行反应，形成聚多巴胺膜包覆在所述聚丙烯网片表面，得到聚多巴胺/聚丙烯复合网片；
S2、将所述聚多巴胺/聚丙烯复合网片置于硝酸银溶液中进行反应，纳米银沉积于所述聚多巴胺膜表面，得到纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述多巴胺溶液按照下述方法进行配制：取10mM的Tris-HCl缓冲液，用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至8.5，加入多巴胺，混匀搅拌后得到多巴胺溶液。
3.根据权利要求1所述的一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述多巴胺溶液的浓度为0.4～2g/L。
4.根据权利要求1所述的一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述反应的时间为8～24h。
5.根据权利要求1所述的一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述硝酸银溶液的浓度为20mM。
6.根据权利要求1所述的一种纳米银/聚多巴胺/聚丙烯复合补片材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述反应的时间为1～4h。
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