CN112717209A - 一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法，按重量份数计，其组成包括：聚乙烯70‑90份；含铜缓释材料0.5‑5份；无机填料5‑29份；抗氧化剂0.01‑1份。本发明的节育器用抗菌聚乙烯复合材料利用高分子多元酸中的羧基与壳聚糖的氨基反应，将壳聚糖分子链通过共价键交联起来，并引入铜离子形成羧基和氨基二元络合铜离子的结构，该结构稳定性高，降低了铜离子的释放速率，为铜离子的缓释提供保障，进而提高了该复合材料的化学稳定性和生物相容性。

Description

一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及抗菌复合材料领域，具体涉及一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
宫内放置节育器(IUD)作为一种安全、有效和可逆的避孕方法，已在临床上使 用近一个世纪。节育器早期以惰性的材料为主，如塑料、橡胶、不锈钢等。随着技术 的发展和临床认知的不断提高，当前节育器主要以活性材料为主，即高分子支架栽铜 或者载药类节育环，通过在子宫内释放铜离子或者释放药物在实现避孕。我国当前使 用的节育器主要以含铜的节育器为主，如T Cu IUD：以聚乙烯为T型支架，在支架 表面缠绕铜丝或者铜环。
据甘肃省某计划生育服务站对460例放置宫内节育器的妇女进行观察统计，发现460例已婚妇女年龄在22-45岁之间，生殖道感染人数3年为194例，5年为203例， 10年249例，感染人数随着放置时间不断增加，很多人存在混合感染。其中，使用3 年时带尾丝的TCuIUD感染念珠菌和细菌性阴道炎的发生率为17.82％、9.35％，5年 时它们的发生率分别为15.65％和10.00％，10年时其发生率为19.34％和16.30％。这 些数据也说明放置宫内节育器者生殖道感染的发生率随着放置年限的延长有所增加。 其原因在于：1)放置宫内节育器后，机械性地压迫子宫内膜，使局部产生无菌性炎 症，使子宫液分泌增加，有利于细菌繁殖。2)宫内节育器刺激宫颈管上皮使分泌物 增加，有利于细菌繁殖，且宫颈黏液稀薄，失去了宫颈黏液栓的预防机制，使细菌炎 症沿尾丝逆行感染。
为解决感染造成的炎症现象，往往在节育器负载非甾体激素抗炎药，如吲哚美辛降低使用节育器带来的副作用。然而，这种释放药物的节育器不仅造价高，而且长期 释放吲哚美辛等药物往往对身体造成一定的伤害。如何赋予节育器材料本身抗感染性 能且减少副反应成为现在急需解决的问题。
中国专利103446629 A将壳聚糖添加至节育器材料中，利用壳聚糖分子中氨基中的氮孤对电子易与有空轨道的过渡金属离子(如铜离子、铁离子、金离子等)形成配 位结构的特点，将壳聚糖与金属离子络合，形成络合物，调控金属离子析出并赋予材 料抗菌性能，达到避孕和金属离子抗菌的目的。然而，壳聚糖属于可降解材料，易被 酸或者酶降解。如Zhiming Gu研究发现在酸性条件下壳聚糖的降解速率显著加快， 且随酸浓度的提高而降解速度增加(Kinetic study of chitosan degradation by an electrochemicalprocess.Polym.Bull.67:571–582，2011)。再如E.I.Kulish等研究发现 在体内环境下，壳聚糖可被人体的非特异性酶降解(Enzymatic Degradation of Chitosan Films underthe Action of Nonspecific Enzymes.Polymer science Series B.50：7–8， 2008)。壳聚糖铜络合物复合材料长期处于在人体子宫环境下，易被降解，导致铜离 子“暴释”，同时降低复合材料的力学性能。
因此，为至少解决上述之一的问题，本发明提供了一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法和应用。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，该复合材料主要活性成分为铜缓释材料(有机酸大分子交联壳聚糖的铜络合物)，该材料具有良好 的生物相容性同时具有化学稳定性高，可缓释铜离子、长效抗菌的特性。
本发明的第二个目的在于提供一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料的应用。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
第一方面，本发明提供一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料。按重量份数计，其组成包括：
聚乙烯 70-90份；
含铜缓释材料 0.5-5份；
无机填料 5-29份；
抗氧化剂 0.01-1份。
所述含铜缓释材料是由大分子多元酸交联的壳聚糖与铜离子形成的络合物。
所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-99％。
所述大分子多元酸选自聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸中的一种或几种。
所述含铜缓释材料粒度为0.5-50μm。本发明发现该粒度的铜缓释材料可有效缓慢释放铜离子，避免铜离子的暴释，而超出本发明的范围将不利于最终产品的抗菌性 能，或者发生铜离子的暴释。
所述无机填料选自碳酸钙、硫酸钡和羟基磷灰石中的一种。本发明发现无机填料加入量在本发明范围内，所得节育器用抗菌聚乙烯复合材料质软，且具有韧性，适合 制备含铜节育器中的高分子支架。但若无机填料过多，所得复合材料质硬，难以成型， 无机填料过多，所得复合材料韧性不足，也难以成型。
所述抗氧剂选自3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季 戊四醇酯中的一种或多种。本发明发现，抗氧剂的加入可以防止其他成分和聚乙烯高 温复合时，含铜缓释材料被氧化，但是过多的抗氧剂会导致整个复合材料的生物相容 性降低。
根据本发明具体实施方式，所述聚乙烯为低密度聚乙烯或高密度聚乙烯。
需要说明的是，本发明的含铜缓释材料中的大分子多元酸中的羧基不仅可与壳聚糖交联，还可铜离子络合，具体的：一方面可以提高铜离子的络合量，另一方面可以 与壳聚糖的氨基形成互补，提高络合的铜离子的稳定性，降低铜离子的释放速率，为 铜离子的缓释提供保障，进而提高复合材料的生物相容性。此外，本发明将聚乙烯， 含铜缓释材料，无机填料和抗氧化剂合理配比，即保证了所有成分复合后材料的柔韧 性又保证了复合后材料有良好的抗菌性能，适合制备含铜节育器中的高分子支架。
第二方面，本发明提供一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：将大分子多元酸溶液与壳聚糖混合，随后加入酸调节溶液pH至3-4，并搅拌至壳聚糖溶解；再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐， 进行交联反应，得大分子多元酸交联的壳聚糖；在所述大分子多元酸交联的壳聚糖中 加入铜盐，进行络合反应；然后加入碱调节溶液pH≥4.5，析出不溶物，离心沉淀，对 不溶物清洗、干燥、粉碎，得到含铜缓释材料；
熔融共混：将得到的含铜缓释材料、聚乙烯、无机填料和抗氧化剂按比例混合均匀后，用挤出机熔融共混即得节育器用抗菌聚乙烯复合材料。
进一步，在上述反应中，所述交联反应的条件为：反应温度为20-40℃，反应时 间为12-24小时；所述络合反应的条件为：反应温度为20-40℃，反应时间为2-6小时；
根据本发明具体实施案例，所述铜盐选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种。
所述酸为常规意义上的酸性物质，优选为冰醋酸。
所述碱为常规意义上的碱性物质，根据本发明的具体实施案例，加入碱的目的为使大分子多元酸交联的壳聚糖与铜离子形成的络合物充分析出，一般络合物完全析出 时，溶液的pH≥4.5。
所述大分子多元酸溶液的浓度为0.1-2％。
所述壳聚糖与大分子多元酸的质量比为1-5:1。
所述铜盐与壳聚糖的质量比为0.4-1:1。
所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐与大分子多元酸的质量比为0.30-1:1。
所述交联反应还可以再加入N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基磺酸琥珀酰亚胺或1-羟基-苯并-三氮唑；N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基磺酸琥珀酰亚胺或1-羟基-苯并-三氮唑 的加入可以有效提高反应效率。
所述N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基磺酸琥珀酰亚胺或1-羟基-苯并-三氮唑与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的质量比为0.50-1.50。
第三方面，本发明提供一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料在制备节育器中的应用。
根据本发明具体实施案例，所述节育器用抗菌聚乙烯复合材料可用于作为含铜节育器中的高分子支架材料，如带铜T型节育器中的T型支架或多负荷含铜节育器中的 花式支架等。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
本发明的有益效果如下：
1)本发明的节育器用抗菌聚乙烯复合材料利用大分子多元酸与壳聚糖交联同时络合铜离子，提高该复合材料的生物相容性和长效抗菌能力，具体可实现在60℃条件 下放置60天，抗菌率仍然高达99％的效果。
2)本发明的节育器用抗菌聚乙烯复合材料制备方法，通过利用大分子多元酸中的羧基与壳聚糖中的氨基进行反应，将壳聚糖分子链相互连接在一起，形成交联结构， 降低了壳聚糖的降解速率，避免因壳聚糖后期快速降解，并引入铜离子形成羧基和氨 基二元络合铜离子的结构，大大提高了其化学稳定性，有效避免了络合的铜离子暴释 可能带来的副反应。
3)本发明的节育器用抗菌聚乙烯复合材料制备过程全在水溶液中进行，不使用有机溶剂，反应条件温和，工艺绿色环保。
4)本发明将聚乙烯，含铜缓释材料，无机填料和抗氧化剂合理配比，即保证了 所有成分复合后材料的柔韧性又保证了复合后材料有良好的抗菌性能和生物相容性， 适合制备含铜节育器中的高分子支架。
具体实施方式
为使本发明的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：配制浓度为1％的聚谷氨酸溶液，加入为聚谷氨酸的质量的2倍的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌至壳聚糖溶解，再加入与聚谷氨酸 等质量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌，交联反应24h， 然后加入与壳聚糖等质量的硫酸铜，络合反应2h，用0.1M氢氧化钠溶液调节溶液 pH至6.6，析出不溶物(大分子多元酸交联的壳聚糖与铜离子形成的络合物)，离心 沉淀后再用去离子水充分清洗不溶物，再离心收集不溶物、干燥、球磨粉碎，得到含 铜缓释材料。
熔融共混：取低密度聚乙烯70份、得到的含铜缓释材料0.5份、硫酸钡29份和 3-((3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯)0.5份混合均匀后，用挤出机熔 融共混得节育器用抗菌聚乙烯复合材料。
本实施例的节育器用抗菌聚乙烯复合材料质地柔韧，适合制备含铜节育器中的高分子支架。将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进行细胞毒性和皮内反 应测试，测试结果为：其细胞毒性为1级，皮内反应为0.3级，表明本发明的育器用 抗菌聚乙烯复合材料生物相容性良好。再将薄片放入模拟体液中在60℃下放置60天 后，发现其对表皮葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别为99.05％和99.11％。表明本发 明的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能良好且化学稳定性高，可缓释铜离子，长效 抗菌。
实施例2
制备含铜缓释材料：一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备配制浓度为0.1％的聚天冬氨酸溶液，加入5倍聚天冬氨酸质量的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，再加入与聚天冬氨酸等质量的1- 乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌，交联反应12h，然后加入 0.5倍壳聚糖质量的硫酸铜，络合反应4h，用0.2M氢氧化钠溶液调节溶液pH至5.6， 析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清洗不溶物，再离心收集不溶物、干燥、 球磨粉碎，得到含铜缓释材料。
熔融共混：取高密度聚乙烯89份、得到的含铜缓释材料5份、硫酸钡5份和N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺1份混合均匀后，用挤出机熔融 共混得抗菌聚乙烯复合材料。
本实施例的节育器用抗菌聚乙烯复合材料质地柔韧，适合制备含铜节育器中的高分子支架。将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片测试皮内反应，结果其 皮内反应为0.8，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料生物相容性良好。再将薄 片放入模拟体液中在60℃下放置60天后，其对大肠杆菌和白色念珠菌的抗菌率分别 为99.82％和98.72％，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能良好且化学 稳定性高，可缓释铜离子，长效抗菌。
实施例3
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：配制浓度为2％的聚丙烯酸溶液，加入与聚丙烯酸等质量的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，再加入2倍聚丙烯酸质 量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌，交联反应18h，然后 加入0.4倍壳聚糖质量的硫酸铜，络合反应6h，用0.1M氢氧化钠溶液调节溶液pH 至4.5，析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清洗不溶物，再离心收集不溶物、 干燥、球磨粉碎，得到含铜缓释材料。
熔融共混：取低密度聚乙烯80份、得到的含铜缓释材料0.5份、硫酸钡19.49份 和四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.01份混合均匀后，用挤出机熔融共 混得抗菌聚乙烯复合材料。
本实施例的节育器用抗菌聚乙烯复合材料质地柔韧，适合制备含铜节育器中的高分子支架。将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进行细胞毒性和皮内反 应测试，其细胞毒性为1级，皮内反应为0.2，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合 材料生物相容性良好。
实施例4
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：配制浓度为0.3％的聚甲基丙烯酸溶液，加入3倍聚甲基丙烯酸质量的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，再加入0.3倍 聚甲基丙烯酸质量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌，交联 反应12h，然后加入0.8倍壳聚糖质量的氯化铜，络合反应6h，用0.1M氢氧化钠溶 液调节溶液pH至6.0，析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清洗不溶物，再离 心收集不溶物、干燥、球磨粉碎，得到含铜缓释材料。
熔融共混：取高密度聚乙烯70份、得到的含铜缓释材料1份、碳酸钙28份和3- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯)1份混合均匀后，用挤出机熔融共 混得抗菌聚乙烯复合材料。
本实施例的节育器用抗菌聚乙烯复合材料质地柔韧，适合制备含铜节育器中的高分子支架。将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进行细胞毒性测试，其 细胞毒性为1级。表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料生物相容性良好。将薄片 放入模拟体液中在60℃下放置60天后，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分 别为99.36％和99.22％，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能良好且化 学稳定性高，可缓释铜离子，长效抗菌。
实施例5
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：配制浓度为0.2％的聚丙烯酸和聚天冬氨酸(质量比为1:1)的混合大分子酸溶液，加入5倍混合大分子酸质量的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH 约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，再加入与混合大分子酸等质量的1-乙基-(3-二甲基氨 基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌，交联反应24h，然后加入0.8倍壳聚糖质量的 混合铜盐(氯化铜和硝酸铜质量比为1:3)，络合反应4h，用0.5M氢氧化钠溶液调 节溶液pH至5.8，析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清洗不溶物，再离心收 集不溶物、干燥、球磨粉碎，得到含铜缓释材料。
熔融共混：取低密度聚乙烯80份、得到的含铜缓释材料2份、羟基磷灰石17.5 份和N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.5份混合均匀后，用 挤出机熔融共混得抗菌聚乙烯复合材料。
本实施例的节育器用抗菌聚乙烯复合材料质地柔韧，适合制备含铜节育器中的高分子支架。将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进行细胞毒性测试和皮 内反应测试，其细胞毒性为1级，皮内反应为0.4，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯 复合材料生物相容性良好。将薄片放入模拟体液中在60℃下放置60天后，其对铜绿 假单胞菌的抗菌率为99.17％。表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能良好 且化学稳定性高，可缓释铜离子，长效抗菌。
实施例6
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：配制浓度为0.5％的聚谷氨酸溶液，加入4倍聚谷氨酸的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，再加入0.5倍聚谷氨酸质量 的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，再加入1.5倍1-乙基-(3-二甲基氨 基丙基)碳二亚胺盐酸盐质量的N-羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌，交联反应24h，然后 加入与壳聚糖等质量的硝酸铜，络合反应4h，用0.2M氢氧化钠溶液调节溶液pH至6.8，析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清洗不溶物，再离心收集不溶物、干 燥、球磨粉碎，得到含铜缓释材料。
熔融共混：取低密度聚乙烯75份、得到的含铜缓释材料4.5份、硫酸钡20份和 四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯0.5份混合均匀后，用挤出机熔融共混 得抗菌聚乙烯复合材料。
本实施例的节育器用抗菌聚乙烯复合材料质地柔韧，适合制备含铜节育器中的高分子支架。将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进行皮内反应测试，皮 内反应为0.7表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料生物相容性良好。将薄片放入 模拟体液中在60℃下放置60天后，其对铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌的抗菌率分别 为99.68％和99.63％，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能良好且化学 稳定性高，可缓释铜离子，长效抗菌。
实施例7
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：配制浓度为1％的聚天冬酸溶液，加入2倍聚天冬酸的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，再加入0.75倍聚天冬氨酸 质量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，再加入与1-乙基-(3-二甲基 氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐等质量的N-羟基磺酸琥珀酰亚胺，室温搅拌，交联反应 18h，然后加入与壳聚糖等质量的硫酸铜，络合反应6h，用0.2M氢氧化钠溶液调节 溶液pH至6.0，析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清洗不溶物，再离心收集 不溶物、干燥、球磨粉碎，得到含铜缓释材料。
熔融共混：取低密度聚乙烯75份、含铜缓释材料3.5份、硫酸钡21份和3-(3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯)0.5份混合均匀后，用挤出机熔融共混得 抗菌聚乙烯复合材料。
本实施例的节育器用抗菌聚乙烯复合材料质地柔韧，适合制备含铜节育器中的高分子支架。将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进行细胞毒性测试，其 细胞毒性为1级，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料生物相容性良好。将薄片 放入模拟体液中在60℃下放置60天后，其对白色念珠菌和大肠杆菌的抗菌率分别为 98.21％和99.59％，表明本发明的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能良好且化学稳 定性高，可缓释铜离子，长效抗菌。
对比例1
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备壳聚糖铜络合材料：配制浓度为2％壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，然后加入与壳聚糖等质量的硫酸铜，络合反应2h，用0.1M氢 氧化钠溶液调节溶液pH至6.6，析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清洗不溶 物，再离心收集不溶物、干燥、球磨粉碎，得到壳聚糖铜络合材料。
熔融共混：取低密度聚乙烯70份、壳聚糖铜络合材料0.5份、硫酸钡29份和3- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯)0.5份混合均匀后，用挤出机熔融共 混得聚乙烯复合材料。
将对比例1中的聚乙烯复合材料压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进 行细胞毒性和皮内反应测试，其细胞毒性为1级，皮内反应为0.4，表明该对比例的 育器用抗菌聚乙烯复合材料生物相容性良好。将薄片放入模拟体液中在60℃下放置 60天后，其对表皮葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别为75.63％和62.15％，表明该对 比例由于没有引入大分子多元酸所得的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能不佳且 化学稳定性不高，同时进一步也说明大分子多元酸的引入可以有效提高育器用抗菌聚 乙烯复合材料的稳定性。
对比例2
制备一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，包括如下步骤：
制备壳聚糖铜络合材料：配制浓度为0.5％的壳聚糖，用冰醋酸调节溶液pH约为3.5，搅拌将壳聚糖溶解，然后加入0.5倍壳聚糖质量的硫酸铜，络合反应4h，用0.2 M氢氧化钠溶液调节溶液pH至5.6，析出不溶物，离心沉淀后再用去离子水充分清 洗不溶物，再离心收集不溶物、干燥、球磨粉碎，得到壳聚糖铜络合材料。
熔融共混：取高密度聚乙烯89份、壳聚糖铜络合材料5份、硫酸钡5份和N,N'- 双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺1份混合均匀后，用挤出机熔融 共混得抗菌聚乙烯复合材料。
将对比例2中的聚乙烯复合材料压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片测 试皮内反应，其皮内反应为0.5，表明该对比例的育器用抗菌聚乙烯复合材料生物相 容性良好。将薄片放入模拟体液中在60℃下放置60天后，其对大肠杆菌和白色念珠 菌的抗菌率分别为66.12％和52.85％，表明该对比例由于没有引入大分子多元酸所得 的育器用抗菌聚乙烯复合材料抗菌性能不佳且化学稳定性不高，同时进一步也说明大 分子多元酸的引入可以有效提高育器用抗菌聚乙烯复合材料的稳定性。
为了更直观的进行对比，本发明将以上实施例及对比例的结果统计于表1，其抗菌性能即育器用抗菌聚乙烯复合材料制成的薄片放入模拟体液中在60℃下放置60天 后的结果。
表1本发明育器用抗菌聚乙烯复合材料的组成及抗菌性能对比
Figure BDA0002868183140000101
由表1可见本发明的节育器用抗菌聚乙烯复合材料利用大分子多元酸与壳聚糖交联同时络合铜离子，提高了该复合材料的生物相容性和长效抗菌能力，而直接将壳聚 糖络合铜离子的复合材料因壳聚糖后期快速降解、络合的铜离子暴释，化学稳定性较 差。
对比例3
与实施例1区别在于硫酸钡为40份，低密度聚乙烯为59份，其他条件步骤均与 实施例1相同，结果所得节育器用抗菌聚乙烯复合材料刚性强，柔韧性不佳，不适合 制备含铜节育器中的高分子支架。
对比例4
与实施例1区别在于3-((3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯)为0 份，低密度聚乙烯为70.5份其他条件步骤均与实施例1相同，结果所得节育器用抗 菌聚乙烯复合材料质地柔软，将其压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，将薄片放入 模拟体液中在60℃下放置60天后，发现其对表皮葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别 为76.02％和80.40％。表明该对比例的育器用抗菌聚乙烯复合材料化学稳定性不高， 长效抗菌性能差，原因可能是没有抗氧化剂的加入，含铜缓释材料在复合时被氧化。
对比例5
与实施例1区别在于3-((3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯)为8 份，低密度聚乙烯为62.5份，其他条件步骤均与实施例1相同，将所得节育器用抗菌 聚乙烯复合材料压片制成10mm×10mm×1mm的薄片，对薄片进行皮内反应测试，测 试结果为：皮内反应计分为1.8，有皮内刺激反应，表明此对比例的育器用抗菌聚乙 烯复合材料生物相容性较差。原因可能是抗氧化剂加入量超出本发明范围，导致复合 材料的生物相容性降低。
对比例6
与实施例1区别在于含铜缓释材料为10份，低密度聚乙烯为60.5份，其他条件 步骤均与实施例1相同，结果所得节育器用抗菌聚乙烯复合材料质硬，韧性不佳，不 适合制备含铜节育器中的高分子支架。
对比例7
与实施例1区别在于含铜缓释材料为0.1份，低密度聚乙烯为70.4份，其他条件 步骤均与实施例1相同，将所得节育器用抗菌聚乙烯复合材料压片制成 10mm×10mm×1mm的薄片，放入模拟体液中在60℃下放置60天后，发现其对表皮葡 萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别为68.05％和71.40％。表明该对比例的育器用抗菌聚 乙烯复合材料由于铜缓释材料加入过少抗菌性能不佳。
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 (10)

1.一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，其组成包括：
聚乙烯 70-90份；
含铜缓释材料 0.5-5份；
无机填料 5-29份；
抗氧化剂 0.01-1份。
2.根据权利要求1所述的节育器用抗菌聚乙烯复合材料，其特征在于，所述含铜缓释材料是由大分子多元酸交联的壳聚糖与铜离子形成的络合物。
3.根据权利要求2所述的节育器用抗菌聚乙烯复合材料，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-99％；
优选的，所述大分子多元酸选自聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的节育器用抗菌聚乙烯复合材料，其特征在于，所述含铜缓释材料粒度为0.5-50μm。
5.根据权利要求1中所述的节育器用抗菌聚乙烯复合材料，其特征在于，所述无机填料选自碳酸钙、硫酸钡和羟基磷灰石中的一种；
优选的，所述抗氧剂选自3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯中的一种或多种。
6.如权利要求1-5任一所述的节育器用抗菌聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备含铜缓释材料：将大分子多元酸溶液与壳聚糖混合，随后加入酸调节溶液pH至3-4，并搅拌至壳聚糖溶解；再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，进行交联反应，得大分子多元酸交联的壳聚糖；在所述大分子多元酸交联的壳聚糖中加入铜盐，进行络合反应；然后加入碱调节溶液pH≥4.5，析出不溶物，离心沉淀，对不溶物清洗、干燥、粉碎，得到含铜缓释材料；
熔融共混：将得到的含铜缓释材料、聚乙烯、无机填料和抗氧化剂按比例混合均匀后，用挤出机熔融共混即得节育器用抗菌聚乙烯复合材料。
7.根据权利要求6中所述的制备方法，其特征在于，所述交联反应的条件为：反应温度为20-40℃，反应时间为12-24小时；络合反应的条件为：反应温度为20-40℃，反应时间为2-6小时。
8.根据权利要求6中所述的制备方法，其特征在于，所述大分子多元酸溶液的浓度为0.1-2％；
优选的，所述壳聚糖与大分子多元酸的质量比为1-5:1；
优选的，所述铜盐与壳聚糖的质量比为0.4-1:1；
优选的，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐与大分子多元酸的质量比为0.30-1:1。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述交联反应还可以再加入N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基磺酸琥珀酰亚胺或1-羟基-苯并-三氮唑；
优选的，所述N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基磺酸琥珀酰亚胺或1-羟基-苯并-三氮唑与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的质量比为0.50-1.50。
10.如权利要求1-5任一所述的节育器用抗菌聚乙烯复合材料或如权利要求6-9任一所述的制备方法制得的节育器用抗菌聚乙烯复合材料在制备节育器中的应用；
优选的，所述节育器用抗菌聚乙烯复合材料用于制备含铜节育器中的高分子支架。
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