CN113440643B - 一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法 - Google Patents

一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法，属于化学化工、生物医用材料领域。本发明方法包括以下步骤：将可吸收外科材料加入至pH 3‑4的壳聚糖溶液中，分多次加入壳聚糖溶液pH调节剂分级调节溶液pH至5.5‑6.5，每次中间间隔一定时间保持静置，然后继续静置一段时间使壳聚糖纳米均匀沉积在可吸收外科材料表面形成致密平滑涂层，再将可吸收外科材料清洗、干燥，得到具有长效抗菌性能的可吸收外科材料。本发明高效绿色，过程简单，可有效提升可吸收外科材料的长效抑菌性能，壳聚糖溶液可回收且可通过pH调节反复使用，提供了一种实现可吸收外科材料抑菌功能的规模化制备的普适性方法。

Description

一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法
技术领域
本发明属于化学化工、生物材料领域，具体涉及一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法。
背景技术
外科手术可吸收材料是指在外科手术中，用于防组织粘连、伤口缝合止血以及组织缝合的特殊医用材料，代表产品为医用膜和缝合线。现在可吸收外科材料主要使用的是可体内降解并被吸收或代谢的聚合物。可吸收外科材料主要有天然材料、化学合成材料，以及天然材料与化学合成材料的复合物，可吸收外科材料的主要优点是：(1)无抗原性(只在吸收时产生轻微的组织反应)；(2)无致热性；(3)促进伤口愈合；(4)外科材料可体内降解吸收。该类材料在体内会在一定时间内降解，无须手术取出去除，减轻了病人痛苦，减少了诱发感染的机会。可吸收外科材料十分实用方便，已经在外科手术中得到了较为广泛应用，代表了该领域发展的趋势。可吸收外科材料人体术后由于细菌残留等原因可能会产生细菌感染，尤其是术后在伤口极易发炎，其抑菌性能对术后恢复具有很大影响。细菌感染的过程常为细菌先期附着于植入材料表面，进而形成一层“生物膜”保护细菌，之后细菌繁殖、迁移感染周围组织。在这种情况下，注射或口服抗生素药物，不仅抗菌效果有限，而且全身性的药物使用会产生一定副作用，甚至产生细菌耐药性。现在有将抗菌药物直接深埋在缝合线内部的尝试，虽然能得到持续抗菌效果，但势必极大影响可吸收外科材料的性能，例如破坏聚合物材料的结晶和内聚力，造成材料强度显著下降、降解加速，材料均匀性下降，应力集中，容易产生空洞等问题。理论上，可吸收外科材料表面负载小分子抗菌药，可以减小药物的作用范围，使药物直接作用于细菌，提升杀菌和抑菌的效果，并通过抑制“生物膜”的形成来抑制细菌感染的进一步发展，是一种直接的抑制细菌染方式。但由于大部分抗菌药物很难和材料表面产生作用，外科可吸收材料表面吸附小分子抗菌药物很困难；而且即使黏附，由于小分子药物极易溶解扩散，在与体液接触初期会产生爆发性释放，存在毒副作用大、持续抑菌性能差等问题。表面化学改性接枝抗菌药理论可行，但涉及复杂的化学制备过程，造价高昂，且包括机械性能，降解速度，安全性都需重新评价，周期太长，因为抗菌性能放弃现有临床使用的可吸收外科材料，得不偿失。因此，开发简单的普适性办法来提升已有临床可吸收外科材料的抑菌性能，对于可吸收外科材料未来发展的重要性不言而喻。
甲壳素是自然界存量第二的天然聚合物。壳聚糖是由甲壳素脱乙酰制成的衍生物，不溶于有机溶剂，在中性和碱性条件下不溶于水，在酸性条件下可以溶于水。由于壳聚糖具有优良的生物降解性以及对哺乳动物细胞的低毒性，已经被开发成了多种医用材料。壳聚糖的一个显著优势来自于他的抗菌性能。当壳聚糖的黏均分子量在100kDa及以上时，此类产品中壳聚糖通过物理阻隔作用实现抗菌目的，可认为医疗器械作用；当黏均分子量在10kDa以下时，壳聚糖通过干扰细胞新陈代谢活动实现抗菌目的，可认为药理作用。壳聚糖对于许多耐药微生物(革兰氏阳性与阴性细菌)具有广泛的抗菌活性，且不会产生细菌抗药性。同时，由于壳聚糖含有很多氨基，可以减弱主流的聚酯类可吸收材料降解造成的pH下降，缓解无菌性炎症，这也是其一个独特的优势。目前壳聚糖抗菌研究较多，制备壳聚糖抗菌层的主要方法包括：(1)通过化学键将壳聚糖化学定植于表面活化的材料表面；(2)壳聚糖表面带有正电荷，与其他带负电荷的高聚分子(如海藻酸钠、透明质酸及明胶等)之间存在静电吸附作用，通过层层自组装法或电泳沉积法在表面制备复合涂层；(3)将壳聚糖复合杂化入到材料表面的其他涂层中。这些办法主要缺点在于过程复杂或者壳聚糖含量低。从应用产业化角度考虑，如何设计简单生产流程，在材料表面黏附单一壳聚糖致密涂层保持足够抗菌性能，且在水环境下保持相当稳定性，进而保持长效抑菌尽管有挑战性，但却具有极为重要的价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法。本发明利用壳聚糖水合行为的pH依赖特性和水环境下的正电属性，将壳聚糖通过简单办法“分级”引入纳米沉积在可吸收外科材料表面形成致密涂层，获得有效抗菌的长效抑菌医用外科材料，保持对生物的低毒性。本发明具体包括以下几个阶段，首先，调节溶液pH使壳聚糖常温下在水中充分溶解，制备合适浓度壳聚糖溶液。然后，将生物可吸收膜/线加入至壳聚糖溶液中，分步逐级调节pH来控制壳聚糖的析出，纳米成核静电作用黏附在水中荷负电的可吸收膜/线表面，进而围绕纳米核渐进黏附，形成致密铺展层，最后直接水清洗材料表面，达到表面长效抑菌的目的。该发明的突出优点是抗菌成分来源丰富，价格低廉，制备方式简单，具有优异的生物安全性和生物降解性，完全不影响可吸收材料本身性能和原本的加工过程，所得复合材料抗菌涂层致密光滑，可以实现长效的有效抑菌，因此可发展成为普适性办法来提升临床可吸收外科材料的抑菌性能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法，包括以下步骤：将可吸收外科材料加入至壳聚糖溶液中，分多次加入pH调节剂分步逐级调节壳聚糖溶液pH至5.5-6.5，每次中间间隔一定时间保持静置，然后继续静置一段时间使壳聚糖纳米均匀沉积在可吸收外科材料表面形成致密平滑涂层，然后继续静置一段时间使壳聚糖纳米均匀沉积在可吸收外科材料表面形成致密光滑涂层，再将可吸收外科材料清洗、干燥，得到具有长效抗菌性能的可吸收外科材料。其中，调节壳聚糖溶液pH至6.0，抗菌性能更好。
进一步地，所述的可吸收外科材料包括医用膜、缝合线等，医用膜、缝合线的原材料优选为乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)。
进一步地，所述的壳聚糖优选为脱乙酰度85％、数均分子量30000的壳聚糖。
进一步地，所述的壳聚糖溶液的浓度优选为3.0-4.5％(质量分数)。
进一步地，所述的壳聚糖溶液的配制为：将壳聚糖加到水中，用醋酸调节溶液pH至3-4使壳聚糖充分溶解，得到壳聚糖溶液。
进一步地，所述的pH调节剂为低浓度碱液，优选为0.1mol/mL KOH或NaOH溶液。
进一步地，所述的分步逐级调节每次调节pH间隔为0.2-1.8h，调节次数增多，可相应减少静置时间，分步逐级调节过程总体时间保持1h以上。
进一步地，所述的分步逐级调节后的静置时间优选为6-10h。
进一步地，所述的清洗用水溶液清洗，所述的水溶液的pH高于5.5-6.5，优选为纯水、生理盐水、PBS缓冲液等。
进一步地，所述的干燥的方法包括自然干燥、烘干、减压真空干燥等，优选为自然干燥。
一种具有抗菌性能的可吸收外科材料，通过上述方法得到，其生物安全性高，可用于医用用途。
上述方法也可用于其它材料，如其它非可吸收/降解材料，使其他材料具备抗菌性能，用于其它用途。
本发明的优点和有益效果：原材料单一，常温操作，材料的表面抗菌处理在水相中进行，过程无污染，可形成长效抗菌的致密壳聚糖涂层，简化了可吸收外科材料的抗菌处理过程。除此之外，壳聚糖溶液可回收且可通过pH调节反复使用。本发明高效绿色，过程简单，对改进医用外科材料的抗菌性能给出了有效的对策，提供了一种实现可吸收外科材料抑菌功能的普适性规模化制备方法。
附图说明
图1是PLGA膜与实施例1-2制备的CS-PLGA膜材料的扫描电镜(SEM)图。
图2是实施例2制备的CS-PLGA膜材料的mapping SEM图。
图3是实施例2-4制备的CS-PLGA可吸收膜的抗菌性能表征结果图。
图4是实施例2、5、6制备的CS-PLGA可吸收膜的抗菌性能表征结果图。
图5是实施例7-10制备的CS-PLGA可吸收膜的抗菌性能表征结果图。
图6是实施例10制备的CS-PLGA可吸收膜的持续性抗菌性能表征结果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，其目的在于帮助更好地理解本发明的内容，但本发明的实施方式不限于此，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。
(一)聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜与缝合线的制备与表征
(1)聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备
首先，称取90mg聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA，重均分子量5万，乳酸/羟基乙酸组成摩尔比90:10)溶解在15mL二氯甲烷溶剂中(所配置PLGA溶液浓度为6mg/mL)，磁力搅拌溶解1h，混合溶液分每份取1.5mL加至35mm规格玻璃培养皿，加盖静置2h，溶剂挥发后PLGA在皿底成膜，真空干燥处理得到PLGA膜。
(2)聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收缝合线的制备
首先，称取2.5g聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶解在20mL二氯甲烷溶剂中(所配制的纺丝溶液：PLGA质量分数为12.5％)，磁力搅拌1h至充分溶解，用10mL注射器吸取混合溶液均匀的注射于50％甲醇溶液中进行PLGA拉丝处理，室温干燥，得到PLGA线。
(二)CS-PLGA可吸收膜材料/线抗菌性能评估
采用表达mCherry荧光蛋白抗氨苄大肠杆菌(mBL21大肠杆菌，购买自广东省微生物菌种保藏中心)，通过平板计数法与细菌荧光强度检测法评估CS-PLGA可吸收膜材料、振荡法评估非溶出性的CS-PLGA可吸收线的抗菌性能，将不含壳聚糖的PLGA可吸收膜材料作为对照组。
1、CS-PLGA可吸收膜材料的抗菌性能评估
(1)将底部铺膜材料的玻璃培养皿放置在紫外灯光下照射30min，预先进行材料的灭菌处理；
(2)在皿底加入3mL预先加100μg/mL氨苄西林的Luria-Bertani培养基，加入3μL平台期mBL21大肠杆菌(1/1000比例传代，37℃生长24h)，37℃常氧培养箱中抗菌膜与菌液共培养16h，取三组100μL共培养菌液平行样在波长600nm处测量OD值；
(3)存留菌液用PBS重悬，梯度稀释105倍数，取50μL悬浮菌液涂布在预加100μg/mL氨苄西林的Luria-Bertani琼脂板上，密封后置于37℃常氧培养箱中生长24h；
(4)对mBL21大肠杆菌菌落进行抗菌分析，计数平板菌落数；
(5)对存活细菌进行荧光强度检测，拍摄mBL21大肠杆菌的荧光照片，评估平板菌落的平均荧光强度与活性。
2、CS-PLGA可吸收膜材料的持续性抗菌性能评估
(1)朝底部铺有CS-PLGA抗菌膜材料的玻璃培养皿中加入3mL PBS溶液，分别静置1、3、5、7天，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后保存于干燥皿中；
(2)将底部铺膜材料的玻璃培养皿放置在紫外灯光下照射30min，进行材料的预灭菌处理。皿底加入3mL预先加100μg/mL氨苄西林的Luria-Bertani培养基，加入3μL平台期mBL21大肠杆菌(1/1000比例传代，37℃生长24h)，37℃常氧培养箱中抗菌膜与菌液共培养16h，取三组100μL共培养菌液平行样在波长600nm处测量OD值；
(3)存留菌液用PBS重悬，梯度稀释105倍数，取50μL悬浮菌液涂布在预加100μg/mL氨苄西林的Luria-Bertani琼脂板上，密封后置于37℃常氧培养箱中生长24h；
(4)对mBL21大肠杆菌菌落进行抗菌分析，计数平板菌落数；
(5)对存活细菌进行荧光强度检测，拍摄mBL21大肠杆菌的荧光照片，评估平板菌落的平均荧光强度与活性。
3、CS-PLGA可吸收线材料的抗菌性能评估
采用振荡法测定非溶出性CS-PLGA可吸收缝合线的抗菌性能。
(1)将合成的抗菌CS-PLGA可吸收缝合线与PLGA缝合线剪成长度3.5cm样品(直径0.2cm)，称取0.1g封装包好，放置在紫外灯光下照射30min，预先进行材料的灭菌处理；
(2)取5mL PBS于15mL管子中，加入500μL含部分培养基的mBL21大肠杆菌悬液，共培养菌液的最终浓度为104CFU/mL。浸入一条长度为3.5cm、重量0.1g的抗菌CS-PLGA可吸收缝合线(对照组加表面未做处理的PLGA可吸收缝合线，空白对照组不加材料)，在37℃常氧振荡摇床以180r/min的速度振荡1h；
(3)取部分共培养菌液用PBS重悬梯度稀释102倍，取50μL悬浮菌液涂布在预加100μg/mL氨苄西林的Luria-Bertani琼脂板上，密封后置于37℃常氧培养箱中生长24h，对mBL21大肠杆菌菌落进行抗菌分析，计数平板菌落数(0点处先取一次菌液进行梯度稀释涂板计数，作为振荡前菌落数标准)；
(4)实验重复三次，按照以下公式计算抑菌率：
Figure GDA0003546593150000051
实施例1
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖7.5g至500mL烧杯中，加入250mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数3.0％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 3.0％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，一次性加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节壳聚糖溶液至pH为6.0，静置10h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
实施例2
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖7.5g至500mL烧杯中，加入250mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数3.0％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 3.0％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置10h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
PLGA膜与CS-PLGA膜材料的扫描电镜(SEM)图如图1(a)(b)(c)所示，相较于图1(a)中表面较为光滑的PLGA膜，明显可以看出实施例1产品(b)图中膜表面附着有颗粒状纳米不均匀黏附，可判断壳聚糖可黏附在PLGA膜的表面。实施例2产品(c)图表明本发明选取的分步逐级调节pH方法明显更利于壳聚糖的均匀黏附，所制备的CS-PLGA膜表面平滑度可比无黏附层的原始膜，证明分步逐级调节pH致密膜制备方法效率高，且成膜非常致密规整，这应该和壳聚糖的pH依赖水溶行为导致的析出-成核-生长速度控制有密切关系，这是小分子抗菌药物直接黏附无法实现的。
CS-PLGA材料的mapping SEM图如图2所示，图2三张图片从左至右依次为CS-PLGA材料上C、O、N三种元素的分布，明显可以看出实施例2产品表面有氮元素均匀分布，结合图1实验结果可以共同证明实施例2产品中PLGA膜表面存在壳聚糖的均匀黏附。
实施例3
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖7.5g至500mL烧杯中，加入250mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数3.0％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 3.0％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到4.8、5.0、5.5，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝5.5静置10h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
实施例4
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖7.5g至500mL烧杯中，加入250mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数3.0％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 3.0％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到5.0、5.8、6.5，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.5静置10h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
对比实施例2-4所制备CS-PLGA可吸收膜的体外长期抗菌性能测试结果：图3为实施例2-4用壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH调节至不同pH制备的CS-PLGA可吸收膜的抗菌性能表征结果，其中图3(a)是材料共培养菌液在波长为600nm处的OD值测量结果，以表征和材料共培养后菌液的密度，实验对象为表达mCherry荧光蛋白的抗氨苄大肠杆菌(mBL21大肠杆菌)；图3(b)是采用平板菌落计数法测量材料表面的菌落数，实验对象为mBL21大肠杆菌；图3(c)对膜表面存活细菌进行定量定性检测，包含膜材表面mBL21大肠杆菌的荧光照片和对应菌落荧光强度。实验结果表明，当壳聚糖与PLGA膜结合pH为6.0时，共培养菌液浓度最低，膜材表面抑菌效果更好。(a)图中共培养的菌液密度测量结果显示，和没有抗菌层的材料对比，证明该抗菌层不仅能够在材料表面达到抑菌效果，而且对周围溶液也有显著抑菌效果，证明了该抗菌层的优异性。
实施例5
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖3g至500mL烧杯中，加入100mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数3.0％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 3.0％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置10h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL乙醇润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
实施例6
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，取实施例4配制的壳聚糖溶液10mL，加入超纯水等体积稀释一倍，得到质量分数1.5％的壳聚糖溶液。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 1.5％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/LKOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置10h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水/乙醇润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
对比实施例2、5、6所制备CS-PLGA可吸收膜的体外长期抗菌性能测试结果：图4为实施例2、5、6制备不同壳聚糖浓度、膜材料的不同后期处理方式的CS-PLGA可吸收膜的抗菌性能表征结果。其中图4(a)是材料共培养菌液在波长为600nm处的OD值测量结果，表征和材料共培养后菌液的密度，实验对象为mBL21大肠杆菌；图4(b)是采用平板菌落计数法测量材料表面的mBL21大肠杆菌菌落数；图4(c)对膜表面存活细菌进行定量定性检测，包含膜材表面mBL21大肠杆菌的荧光照片和对应菌落荧光强度。实验结果表明，采用质量分数较高的3.0％壳聚糖溶液在PLGA膜表面进行表面抗菌处理，且采用水对膜材料进行后期清洗处理，所制备的材料共培养菌液浓度最低，膜材表面抗菌效果更好。
实施例7
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖7.5g至500mL烧杯中，加入250mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数3.0％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 3.0％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置6h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
实施例8
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖4.5g至500mL烧杯中，加入100mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数4.5％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 4.5％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置2h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
实施例9
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖4.5g至500mL烧杯中，加入100mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数4.5％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 4.5％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置4h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
实施例10
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收膜材料(CS-PLGA可吸收膜)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖4.5g至500mL烧杯中，加入100mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数4.5％)。然后，在底面铺有PLGA膜的35mm玻璃培养皿中加入3mL 4.5％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至溶液与底膜充分接触分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/L KOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置6h。最后，将小皿上层液体去除，加入2mL水润洗一遍，真空抽干30min后将制成的CS-PLGA可吸收膜保存于干燥皿中。
对比实施例7-10所制备CS-PLGA可吸收膜的体外抗菌性能测试结果：图5为实施例7-10制备的不同浸渍时间和不同壳聚糖溶液浓度的CS-PLGA可吸收膜的抗菌性能表征结果。其中图5(a)是材料共培养菌液在波长为600nm处的OD值测量结果，表征和材料共培养后菌液的密度，实验对象为mBL21大肠杆菌；图5(b)是采用平板菌落计数法测量材料表面的mBL21大肠杆菌菌落数；图5(c)对膜表面存活细菌进行定量定性检测，包含膜材表面mBL21大肠杆菌的荧光照片和对应菌落荧光强度。实验结果表明，同等浸渍时间，采用高浓度的壳聚糖溶液在PLGA膜表面进行表面抗菌处理，所制备的材料共培养菌液浓度最低，抗菌性能更好。这个和图4结果是吻合的。此外，实验结果显示浸渍时间延长有利于提高抗菌性能，而且高浓度有助于减少所需浸渍时间。但考虑到高浓度壳聚糖溶液的粘度过大、成本高，不利于材料的在膜表面的平滑铺展，故没有继续采用w％＞4.5％的壳聚糖溶液做膜材料的表面抗菌处理试验。总体来说，壳聚糖溶液浓度控制在3-4.5％，浸渍时间控制在6-10h对于制备平滑致密防菌涂层较为合适。
图6为实施例10模拟体内滞留后的长效抗菌实验结果。抗菌膜材料在PBS(pH＝7.4)溶液中分别静置1、3、5、7天，然后去除上层溶液，再进行抗菌检测。图6(a)是材料共培养菌液在波长为600nm处的OD值测量结果，表征和材料共培养后菌液的密度，实验对象为mBL21大肠杆菌；图6(b)是采用平板菌落计数法测量材料表面的mBL21大肠杆菌菌落数；图6(c)对膜表面存活细菌进行定量定性检测，包含膜材表面mBL21大肠杆菌的荧光照片和对应菌落荧光强度。很明显，在7天浸泡后，材料的抗菌性依然维持在一个高水平。表明涂层在模拟条件下相当稳定，故能够维持长时间的高效抗菌性能，反映出长效表面抗菌致密涂层分步逐级调节pH制备方法的极大优越性。
实施例11
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收线的制备方法如上具体实施方式，用壳聚糖进行表面抗菌处理的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)可吸收线(CS-PLGA可吸收缝合线)的制备方法如下所示：
首先，称取脱乙酰度85％、分子量30000的壳聚糖4.5g至500mL烧杯中，加入100mL超纯水，磁力搅拌溶解，冰醋酸调节溶液pH＝3-4至壳聚糖充分溶解(壳聚糖溶液质量分数4.5％)。然后，在玻璃培养皿(规格：60mm)皿底放置PLGA线，加入9mL 4.5％的壳聚糖溶液，轻微摇动小皿至壳聚糖溶液与PLGA线充分接触，分3次加入壳聚糖溶液pH调节剂0.1mol/LKOH溶液调节pH分别到4.8、5.5、6.0，每次中间间隔30分钟保持静置，然后在pH＝6.0静置6h。最后，镊子取出表面附着壳聚糖的PLGA线，用超纯水冲洗一遍，室温自然干燥处理，将制成的CS-PLGA可吸收缝合线保存于干燥皿中。
采用振荡法测定非溶出性CS-PLGA可吸收缝合线的抗菌性能，实验结果(表1)表明：
(1)当振荡前后平均菌落差值在10％以内，可认为该次试验结果有效。本试验未加样品线空白组在振荡前后的平均菌落数差值为8.81％，说明本次实验结果有效。
(2)当试验样线的抑菌率与空白对照样线抑菌率的差值>26％，可认为该材料具有抗菌作用。本试验样品的抑菌率与对照样品抑菌率差值为76.98％，表明具有显著的抗菌作用。
表1振荡法检测CS-PLGA可吸收缝合线的抗菌效果
Figure GDA0003546593150000111

Claims (7)

1.一种可吸收外科材料的表面抗菌处理方法，其特征在于：包括以下步骤：将可吸收外科材料加入至壳聚糖溶液中，分多次加入pH调节剂分步逐级调节壳聚糖溶液pH至5.5-6.5，每次中间间隔0.2-1.8h保持静置，然后继续静置6-10h使壳聚糖均匀纳米沉积在可吸收外科材料表面形成致密平滑涂层，再将可吸收外科材料清洗、干燥，得到具有长效抗菌性能的可吸收外科材料；
所述的壳聚糖溶液的浓度为3.0-4.5%；
所述的壳聚糖溶液的配制为：将壳聚糖加到水中，用醋酸调节溶液pH至3-4使壳聚糖充分溶解，得到壳聚糖溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：分步逐级调节次数增多，相应减少静置时间，梯度调节过程总体时间保持1h以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的可吸收外科材料包括医用膜、缝合线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的pH调节剂为0.1mol/mL KOH或NaOH溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的清洗为用纯水、生理盐水或PBS缓冲液清洗。
6.一种具有抗菌性能的可吸收外科材料，其特征在于：通过权利要求1-5任一项所述的方法得到。
7.权利要求1-5任一项所述的方法在提升其它材料抑菌性能中的应用，其特征在于：将所述的方法中的可吸收外科材料替换为其它材料。
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