CN114191620A - 一种水凝胶涂层、负载型抑菌涂层及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种水凝胶涂层、负载型抑菌涂层及其制备方法与应用。所述水凝胶涂层通过将含有两性离子单体和化学交联剂的原料在聚合物基质表面原位聚合交联得到。水凝胶涂层中的两性离子单体上均匀分布的含正负电荷官能团易结合水分子，可作为降低蛋白质和细菌的附着的屏障，抑制细菌的初始粘附，并且水凝胶涂层在基质上原位交联，不易脱落，可以减少植入器械的更换频率，减少疼痛和医疗成本。同时水凝胶涂层作为载体，可通过多种非共价作用负载抗菌剂，提升涂层抗菌性能。
Description
技术领域
本申请涉及一种水凝胶涂层、负载型抑菌涂层及其制备方法与应用，属于生物医用材料领域技术领域。
背景技术
在当前的医疗环境下，许多患者使用留置医疗器械来帮助治疗疾病和满足日常生理需求，比如暂时留置体内的导尿管、血管内导管、支气管导管以及永久植入体内的人工心脏瓣膜、人工晶状体等。这些留置医疗器械为病原菌粘附和建立生物膜创造了理想的环境，从而导致感染。目前最普遍的减少感染的方法是拆除受污染的留置医疗器械，该方法耗费人力物力以及患者需再次承受生理和心理上的病痛，所以使用新材料构建抗菌设备或使用抗菌剂对表面进行功能化具有广大的应用前景。
传统抗菌表面通常分为三类，其一为抗黏附表面，能够防止细菌的初始黏附，但表面缺乏杀菌功能，细菌一旦附着会迅速发展成生物膜，最终导致严重的感染；其二为接触杀死细菌的表面，不足之处是部分杀菌化合物通常无法区分正常生物细胞和细菌，具有一定的生物毒性，比如季铵化合物和抗菌肽等；其三为释放抗菌剂的表面，由于负载容量的限制，抗菌剂最终会耗尽，细菌一旦附着在表面就会迅速繁殖，导致涂层失效。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供水凝胶涂层，水凝胶涂层中的两性离子单体上均匀分布的含正负电荷官能团易结合水分子，可作为降低蛋白质和细菌的附着的屏障，抑制细菌的初始粘附。并且水凝胶涂层在基质上原位交联，不易脱落，可以减少植入器械的更换频率，减少疼痛和医疗成本。同时水凝胶涂层作为载体，可通过多种非共价作用负载抗菌剂，提升涂层抗菌性能。
一种水凝胶涂层，所述水凝胶涂层通过将含有两性离子单体和化学交联剂的原料在聚合物基质表面原位聚合交联得到。
可选地，所述两性离子单体包括[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱中的至少一种。
可选地，所述化学交联剂包括端基带有双键的交联剂中的至少一种。
可选地，所述化学交联剂包括聚乙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺中的至少一种。
可选地，所述原料中还含有物理交联剂。
可选地，所述物理交联剂包括植物类多酚化合物中的至少一种。
可选地，所述植物类多酚化合物包括单宁酸、单宁酸衍生物、没食子酸、没食子酸衍生物、原花青素、原花青素衍生物中的至少一种。
可选地，所述聚合物基质选自导尿管、血管内导管、支气管导管、引流管中的任一种。
可选地，所述聚合物基质中的聚合物包括聚二甲基硅氧烷。
根据本申请的另一个方面，提供上述任一项所述的水凝胶涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将含有两性离子单体和化学交联剂的原料在引发剂的作用下原位聚合交联于聚合物基质表面，得到所述水凝胶涂层。
可选地，所述制备方法包括以下步骤：
(S1)分别获得含有两性离子单体、化学交联剂、亲水性引发剂、溶剂的水凝胶预聚液，和表面含有疏水性引发剂的聚合物基质；
(S2)将所述水凝胶预聚液与所述聚合物基质的表面接触，聚合反应，得到所述水凝胶涂层。
可选地，(S1)中，所述亲水性引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、α-酮戊二酸、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。
可选地，(S1)中，所述疏水性引发剂包括过氧化苯甲酰、二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、偶氮二异丁腈中的至少任一种。
可选地，(S1)中，所述溶剂包括水。
可选地，(S1)中，所述两性离子单体在所述水凝胶预聚液中的质量含量为20wt％～60wt％。
可选地，(S1)中，所述两性离子单体在所述水凝胶预聚液中的质量含量为20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
可选地，(S1)中，所述化学交联剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.1wt％～0.4wt％。
可选地，(S1)中，所述化学交联剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
可选地，(S1)中，所述亲水性引发剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.04wt％～0.2wt％。
可选地，(S1)中，所述亲水性引发剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.04wt％、0.08wt％、0.12wt％、0.16wt％、0.2wt％中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
可选地，(S1)中，所述水凝胶预聚液中还含有物理交联剂。
可选地，所述物理交联剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.5wt％～20wt％。
可选地，所述物理交联剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.5wt％、2wt％、4wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、20wt％中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
可选地，(S1)中，所述水凝胶预聚液通过以下步骤得到：
溶剂中加入两性离子单体，搅拌，加入化学交联剂，搅拌，加入亲水性引发剂，搅拌，除氧，得到所述水凝胶预聚液。
可选地，(S1)中，所述水凝胶预聚液通过以下步骤得到：
将物理交联剂和溶剂混合，加入两性离子单体，搅拌，加入化学交联剂，搅拌，加入亲水性引发剂，搅拌，除氧，得到所述水凝胶预聚液。
可选地，(S1)中，所述表面含有疏水性引发剂的聚合物基质通过以下步骤得到：
将聚合物基质浸渍于疏水性引发剂溶液中，得到所述表面含有疏水引发剂的聚合物基质。
可选地，(S1)中，所述表面含有疏水性引发剂的聚合物基质通过以下步骤得到：
将聚合物基质浸渍于疏水性引发剂溶液中，通过溶胀驱动使疏水性引发剂吸附表面或进入聚合物基质浅表面，得到所述表面含有疏水引发剂的聚合物基质。
可选地，所述疏水性引发剂溶液的溶剂选自有机溶剂中的至少一种。
可选地，所述有机溶剂选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种。
可选地，疏水性引发剂溶液中的疏水引发剂的质量含量为0.5wt％～16wt％。
可选地，疏水性引发剂溶液中的疏水引发剂的质量含量为0.5wt％、2wt％、4wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
可选地，所述浸渍的时间为3～10min。
可选地，所述浸渍的时间为3min、5min、8min、10min中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
可选地，(S2)中，所述聚合反应在光照或加热条件下进行。
可选地，(S2)中，所述聚合反应在加热条件下进行，聚合反应温度为50～90℃，时间为90～720min。
可选地，所述聚合反应温度为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
时间为90min、100min、120min、150min、200min、400min、600min、700min中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
根据本申请的另一个方面，提供上述任一项所述的水凝胶涂层、根据上述任一项所述的制备方法制备得到的水凝胶涂层作为聚合物基质表面抗菌保护层或作为聚合物基质表面负载型抑菌涂层载体的应用。
根据本申请的另一个方面，提供一种负载型抑菌涂层，所述负载型抑菌涂层包括载体和抗菌剂；
所述抗菌剂负载于所述载体；
所述载体选自上述任一项所述的水凝胶涂层、根据上述任一项所述的制备方法制备得到的水凝胶涂层中的至少一种。
所述抗菌剂通过静电作用、氢键等非共价作用负载至水凝胶涂层中。
可选地，所述抗菌剂包括医用消毒剂、金属离子抗菌剂、抗生素中的至少一种。
可选地，所述医用消毒剂包括聚维酮碘；
所述金属离子抗菌剂中的金属离子包括铜离子；
所述抗生素包括呋喃西林。
可选地，所述金属离子抗菌剂包括硫酸铜、氯化铜中的至少一种。
根据本申请的另一个方面，提供上述任一项所述的负载型抑菌涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将抗菌剂负载于所述载体，得到所述负载型抑菌涂层。
可选地，所述制备方法包括以下步骤：
将所述载体浸渍于含抗菌剂的溶液，20～45℃下振荡1min～72h；
优选地，所述含抗菌剂的溶液中抗菌剂的浓度为0.01～17wt％。
可选地，所述含抗菌剂的溶液中抗菌剂的浓度为0.01wt％、0.02wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、17wt％中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
可选地，当抗菌剂为聚维酮碘时，所述含抗菌剂的溶液中抗菌剂的浓度为0.01～10wt％。
可选地，当抗菌剂为硫酸铜时，所述含抗菌剂的溶液中抗菌剂的浓度为0.01～17wt％。
可选地，当抗菌剂为呋喃西林时，所述含抗菌剂的溶液中抗菌剂的浓度为0.01～0.1wt％。
根据本申请的另一个方面，提供上述任一项所述的负载型抑菌涂层、根据上述任一项所述的制备方法制备得到的负载型抑菌涂层在聚合物基质表面抗菌中的应用。
为了克服传统抗菌表面的缺陷，本申请提供一种负载抗菌剂的多功能抗菌涂层及其制备方法，该方法制备出的抗菌涂层具有良好的抗菌作用、亲水性。所述的水凝胶涂层中两性离子单体上均匀分布的含正负电荷官能团易结合水分子，可作为降低蛋白质和细菌的附着的屏障，抑制细菌的初始粘附。植物类多酚化合物与两性离子聚合物网络通过氢键、静电作用等非共价作用交联增加涂层结构稳定性，增加涂层中非共价作用反应位点，并通过直接接触或近距离杀灭细菌。所述抗菌剂通过氢键、静电作用等非共价作用负载至涂层中，释放后杀灭细菌。在优选的实施例中，所述的水凝胶涂层抗菌性能是由两性离子单体形成的聚合物、植物类多酚化合物及抗菌剂提供，具有协同增效作用。
本申请采用了基于聚合物基质表面吸附的疏水(即不溶于水)引发剂和水凝胶预凝胶溶液内亲水(即溶于水)引发剂结合的界面间渗透策略。利用等离子体对聚合物基质进行处理，聚合物基质在有机溶剂中通过溶胀驱动表面吸附，引入溶解在有机溶剂中的疏水引发剂，疏水引发剂作为聚合物基质与水凝胶聚合物的接枝剂，加入含单体、化学交联剂、物理交联剂、亲水性引发剂的水凝胶预聚液，在聚合条件下自由基聚合反应形成网状结构水凝胶聚合物涂层。进一步地，水凝胶聚合物涂层可作为基板负载抗菌剂，增加其抗菌效果。
可选地，所述的水凝胶聚合物是由两性离子单体和化学交联剂通过化学键进行共价交联。
可选地，所述植物类多酚化合物与所述两性离子聚合物通过氢键和/或离子键进行非共价交联。
本申请同时提供了该抗菌水凝胶涂层的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤1：将疏水性引发剂溶于有机溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明。
步骤2：利用等离子体处理聚合物基质表面后，加入步骤1的溶液。
步骤3：将植物类多酚化合物溶于去离子水中，搅拌至充分溶解。
步骤4：向步骤3的溶液中加入两性离子单体，搅拌至充分溶解。
步骤5：向步骤4的溶液中加入化学交联剂，搅拌至充分溶解。
步骤6：向步骤5的溶液中加入亲水性引发剂，搅拌至充分溶解。
步骤7：对步骤6的溶液进行除氧处理，得到水凝胶预聚液。
步骤8：将步骤2中的聚合物基质从有机溶剂中取出后，使用有机清洗剂聚合物基质表面多余的疏水性引发剂，加入步骤7的水凝胶预聚液，在聚合条件下引发自由基聚合，形成水凝胶涂层。
步骤9：将步骤8的水凝胶涂层浸入抗菌剂溶液，于37℃恒温振荡器中浸泡24小时，得到负载抗菌剂的水凝胶涂层。
可选地，所述疏水性引发剂为过氧化苯甲酰、二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、偶氮二异丁腈，优选地为过氧化苯甲酰。
可选地，所述疏水性引发剂在有机溶液中的质量含量为0.5wt％～16wt％，优选地为5wt％～15wt％，更优选地为8wt％～12wt％。
可选地有机溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮，优选地为丙酮。
可选地，所述两性离子单体为带有双键及阴阳离子基团的单体，优选地为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱中的至少一种。
可选地，所述两性离子单体在所述预聚液中的质量含量为20wt％～60wt％，优选地为22wt％～52wt％，更优选地为48wt％～52wt％。
优选地，所述植物类多酚化合物为单宁酸、没食子酸、原花青素及其衍生物中的至少一种。
可选地，所述植物类多酚化合物在所述预聚液中的质量含量为0.5wt％～20wt％，优选地为1.5wt％～8wt％，更优选地为2wt％～8wt％，最优选地为6wt％～8wt％。
可选地，所述化学交联剂包括端基带双键的交联剂，优选地为聚乙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。
可选地，所述化学交联剂在所述预聚液中的质量含量为0.1wt％～0.4wt％
可选地，所述亲水性引发剂包括自由基聚合引发剂，优选地为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、α-酮戊二酸、过硫酸铵、过硫酸钾，更优选地为过硫酸铵。
可选地，亲水性引发剂在所述预聚液中的质量含量为0.04wt％～0.2wt％。
可选地，在所述步骤7中，通过向预聚液内通入氮气10～60min来除去氧气。
可选地，所述聚合条件为光引发、热引发，优选地为热引发。
可选地，所述抗菌剂为呋喃西林、铜离子、聚维酮碘中的至少一种。
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。
本发明提供所述抗菌涂层在抗菌导尿管、抗菌血管内导管、抗菌支气管导管、抗菌引流管等医疗器械上的应用。
本申请的抗菌涂层制备方法简单可控，易于工业化应用，所述水凝胶层可在导尿管等高分子植入器械上原位交联，不易脱落，具有良好的抗生物膜形成性能和抗细菌粘附性能，减少植入器械的更换频率，减少疼痛和医疗成本。
本申请能产生的有益效果包括：
(1)本申请所提供的水凝胶涂层中两性离子单体上均匀分布的含正负电荷官能团易结合水分子，可作为降低蛋白质和细菌的附着的屏障，抑制细菌的初始粘附，并且水凝胶涂层在基质上原位交联，不易脱落，可以减少植入器械的更换频率，减少疼痛和医疗成本。同时水凝胶涂层作为载体，方便临床医生在术前对医疗器械进行抗菌剂高效负载。
(2)本申请所提供的水凝胶涂层的制备方法，采用了基于聚合物基质表面吸附的疏水(即不溶于水)引发剂和水凝胶预凝胶溶液内亲水(即溶于水)引发剂结合的界面间渗透策略，有利于将水凝胶涂层在基质上原位交联，不易脱落。
(3)本申请所提供的负载型抑菌涂层，以水凝胶涂层作为载体，可通过多种非共价作用负载抗菌剂，提升涂层抗菌性能。
附图说明
图1示出了本申请水凝胶涂层/负载型抑菌涂层的示意图。
图2示出了本申请实施例1至5涂层的抗细菌粘附结果，其中实施例2为2-I中的涂层。
图3示出了图2中SEM照片样品表面的细菌覆盖率。
图4示出了本申请实施例1至5的涂层的24小时抗菌性能，其中实施例2为2-I中的涂层。
图5示出了本申请实施例1至5的涂层的72小时抗菌性能，其中实施例2为2-I中的涂层。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
如无特别说明，本申请的实施例中所用的测试设备均为现有技术中常用的设备。
本申请水凝胶涂层/负载型抑菌涂层示意图如图1所示。
实施例1水凝胶涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液([2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为52.58wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.21wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT0。
实施例2
(2-I)水凝胶涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将3.7g单宁酸溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液(单宁酸质量含量为8.02wt％，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为48.36wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.19wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT8，其示意图见图1。
(2-II)水凝胶涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将0.9g单宁酸溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液(单宁酸质量含量为2.08wt％，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为51.49wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.21wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT2。
(2-III)水凝胶涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将1.8g单宁酸溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液(单宁酸质量含量为4.07wt％，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为50.44wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.20wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT4。
(2-IV)水凝胶涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将2.7g单宁酸溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液(单宁酸质量含量为2.22wt％，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为49.43wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.20wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT6。
实施例3负载型抑菌涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将3.7g单宁酸溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液(单宁酸质量含量为8.02wt％，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为48.36wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.19wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，浸入1wt％聚维酮碘溶液(溶剂为去离子水)于37℃恒温振荡器中负载24小时，得到负载聚维酮碘的含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT8-I，其示意图见图1。
实施例4负载型抑菌涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将3.7g单宁酸溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液(单宁酸质量含量为8.02wt％，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为48.36wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.19wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，浸入11.25mg/mL硫酸铜溶液(溶剂为去离子水)于37℃恒温振荡器中负载24小时，得到负载铜离子的含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT8-Cu，其示意图见图1。
实施例5负载型抑菌涂层的制备
将2g过氧化苯甲酰溶于18g丙酮溶剂中，搅拌直至溶液澄清透明，得到10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液。
将3.7g单宁酸溶于20mL去离子水中，搅拌至充分溶解，加入22.3g[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，搅拌至充分溶解，加入90mg聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌至充分溶解，加入23mg过硫酸铵，搅拌直至溶液澄清透明，向溶液中通氮气30min除氧，得到水凝胶预聚液(单宁酸质量含量为8.02wt％，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵质量含量为48.36wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯质量含量为0.19wt％，过硫酸铵质量含量为0.05wt％)。
利用辉光放电等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面3min后，浸入10wt％过氧化苯甲酰的丙酮溶液5min，浸泡后用适量的异丙醇对聚二甲基硅氧烷进行冲洗。加入水凝胶预聚液于80℃水浴振荡器中反应90min，得到含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，浸入0.2mg/mL呋喃西林溶液(溶剂为生理盐水)于37℃恒温振荡器中负载24小时，得到负载呋喃西林的含水凝胶涂层的聚二甲基硅氧烷，命名为PT8-F，其示意图见图1。
实施例6
抗细菌粘附测试：将培养过夜的大肠杆菌菌液在2700rpm下离心两次，除去上清液，加入PBS缓冲液重悬，保持菌液约在108cells/mL浓度范围。在24孔板中放置实施例1至5的1cm×1cm样品(其中实施例2中的为2-I中制备的样品)，分别加入1mL菌悬液覆盖4小时，置于37℃恒温培养箱中。静置4小时后，使用PBS缓冲液洗涤三次(每次1ml)，去除未粘附的大肠杆菌，加入1ml3％戊二醛进行固定，分别使用1ml25％、1ml50％、1ml75％、1ml100％梯度乙醇进行梯度洗脱。使用扫描电子显微镜观察样品表面细菌粘附情况，结果如图2所示，聚二甲基硅氧烷(即PDMS)、实施例1～5在1000倍镜下的大肠杆菌粘附图片，由图2可以看出PDMS表面粘附了大量的大肠杆菌，实施例1表面粘附的大肠杆菌略微比PDMS表面少，实施例2-I表面粘附的大肠杆菌比PDMS、实施例1明显减少，实施例3～5表面粘附了较少的大肠杆菌。使用ImageJ软件对聚二甲基硅氧烷、实施例1～5的细菌粘附情况进行统计，得到细菌覆盖率，结果如图3所示，实施例2-I的水凝胶涂层细菌覆盖率(覆盖率为32.5％)明显小于对照组PDMS(覆盖率为36.6％)，说明水凝胶涂层具有一定的抗细菌粘附性能，实施例3～5的细菌覆盖率(覆盖率依次为2.2％、1.3％、1.4％)小于实施例2-I，说明负载抗菌剂的水凝胶涂层具有更优异的抗细菌粘附性能。
实施例7
细菌生物膜形成测试：将过夜培养的大肠杆菌菌液用肉膏蛋白胨培养基稀释5000倍。在24孔板中分别放置实施例1至5的1cm×1cm样品(其中实施例2中的为2-I中制备的样品)，分别加入1mL菌液，置于37℃恒温培养箱中培养24小时。培养24小时后，使用无菌去离子水洗涤三次(每次1ml)，去除样品表面粘附不完全或者游离的大肠杆菌，加入1ml3％戊二醛进行固定，分别使用1ml25％、1ml50％、1ml75％、1ml100％梯度乙醇进行梯度洗脱。使用扫描电子显微镜观察样品表面细菌24小时生物膜形成情况，结果如图4所示，聚二甲基硅氧烷(即PDMS)、实施例1～5在1000倍镜下的大肠杆菌生物膜图片，由图4可以看出PDMS表面生长了大量的大肠杆菌，实施例1表面的大肠杆菌数量相对于PDMS略微减少，相对于PDMS和实施例1，实施例2-I、3～5表面生长的大肠杆菌生物膜明显减少，说明了水凝胶涂层及负载抗菌剂的水凝胶涂层均具有一定的抗菌性能。
将过夜培养的大肠杆菌菌液用肉膏蛋白胨培养基稀释5000倍。在24孔板中分别放置实施例1至5的1cm×1cm样品(其中实施例2中的为2-I中制备的样品)，分别加入1mL菌液，置于37℃恒温培养箱中培养72小时。期间每隔24小时，更换1ml新鲜无菌的肉膏蛋白胨培养液。培养72小时后，使用1ml无菌去离子水洗涤三次，去除样品表面粘附不完全或者游离的大肠杆菌，加入1ml3％戊二醛进行固定，分别使用1ml25％、1ml50％、1ml75％、1ml100％梯度乙醇进行梯度洗脱。使用扫描电子显微镜观察样品表面细菌72小时生物膜形成情况，结果如图5所示，聚二甲基硅氧烷(即PDMS)、实施例1～5在1000倍镜下的大肠杆菌生物膜图片，由图5可以看出培养72小时后PDMS表面生长了大量的大肠杆菌生物膜，实施例1表面的大肠杆菌数量相对于PDMS略微减少，实施例2-I表面的大肠杆菌生物膜相对于实施例1是减少的，说明了水凝胶涂层具有一定的抗菌性能，相对于实施例2-I，实施例3～5表面生长的大肠杆菌生物膜明显减少，说明了负载抗菌剂的水凝胶涂层具有更优异的抗菌性能。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种水凝胶涂层，其特征在于，所述水凝胶涂层通过将含有两性离子单体和化学交联剂的原料在聚合物基质表面原位聚合交联得到。
2.根据权利要求1所述的水凝胶涂层，其特征在于，所述两性离子单体包括[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱中的至少一种；
优选地，所述化学交联剂包括端基带有双键的交联剂中的至少一种；
优选地，所述化学交联剂包括聚乙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺中的至少一种；
优选地，所述原料中还含有物理交联剂；
优选地，所述物理交联剂包括植物类多酚化合物中的至少一种；
优选地，所述植物类多酚化合物包括单宁酸、单宁酸衍生物、没食子酸、没食子酸衍生物、原花青素、原花青素衍生物中的至少一种；
优选地，所述聚合物基质选自导尿管、血管内导管、支气管导管、引流管中的任一种；
优选地，所述聚合物基质中的聚合物包括聚二甲基硅氧烷。
3.权利要求1～2任一项所述的水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将含有两性离子单体和化学交联剂的原料在引发剂的作用下原位聚合交联于聚合物基质表面，得到所述水凝胶涂层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(S1)分别获得含有两性离子单体、化学交联剂、亲水性引发剂、溶剂的水凝胶预聚液，和表面含有疏水性引发剂的聚合物基质；
(S2)将所述水凝胶预聚液与所述聚合物基质的表面接触，聚合反应，得到所述水凝胶涂层；
优选地，(S1)中，所述亲水性引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、α-酮戊二酸、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种；
优选地，(S1)中，所述疏水性引发剂包括过氧化苯甲酰、二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、偶氮二异丁腈中的至少任一种；
优选地，(S1)中，所述溶剂包括水；
优选地，(S1)中，所述两性离子单体在所述水凝胶预聚液中的质量含量为20wt％～60wt％；
优选地，(S1)中，所述化学交联剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.1wt％～0.4wt％；
优选地，(S1)中，所述亲水性引发剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.04wt％～0.2wt％；
优选地，(S1)中，所述水凝胶预聚液中还含有物理交联剂；
优选地，所述物理交联剂在所述水凝胶预聚液中的质量含量为0.5wt％～20wt％；
优选地，(S1)中，所述水凝胶预聚液通过以下步骤得到：
溶剂中加入两性离子单体，搅拌，加入化学交联剂，搅拌，加入亲水性引发剂，搅拌，除氧，得到所述水凝胶预聚液；
优选地，(S1)中，所述水凝胶预聚液通过以下步骤得到：
将物理交联剂和溶剂混合，加入两性离子单体，搅拌，加入化学交联剂，搅拌，加入亲水性引发剂，搅拌，除氧，得到所述水凝胶预聚液；
优选地，(S1)中，所述表面含有疏水性引发剂的聚合物基质通过以下步骤得到：
将聚合物基质浸渍于疏水性引发剂溶液中，得到所述表面含有疏水引发剂的聚合物基质；
优选地，所述疏水性引发剂溶液的溶剂选自有机溶剂中的至少一种；
优选地，所述有机溶剂选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种；
优选地，疏水性引发剂溶液中的疏水引发剂的质量含量为0.5wt％～16wt％；
优选地，所述浸渍的时间为3～10min；
优选地，(S2)中，所述聚合反应在光照或加热条件下进行；
优选地，(S2)中，所述聚合反应在加热条件下进行，聚合反应温度为50～90℃，时间为90～720min。
5.权利要求1～2任一项所述的水凝胶涂层、根据权利要求3～4所述的制备方法制备得到的水凝胶涂层作为聚合物基质表面抗菌保护层或作为聚合物基质表面负载型抑菌涂层载体的应用。
6.一种负载型抑菌涂层，其特征在于，所述负载型抑菌涂层包括载体和抗菌剂；
所述抗菌剂负载于所述载体；
所述载体选自权利要求1～2任一项所述的水凝胶涂层、根据权利要求3～4所述的制备方法制备得到的水凝胶涂层中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的负载型抑菌涂层，其特征在于，所述抗菌剂包括医用消毒剂、金属离子抗菌剂、抗生素中的至少一种；
优选地，所述医用消毒剂包括聚维酮碘；
所述金属离子抗菌剂中的金属离子包括铜离子；
所述抗生素包括呋喃西林；
优选地，所述金属离子抗菌剂包括硫酸铜、氯化铜中的至少一种。
8.权利要求6～7任一项所述的负载型抑菌涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将抗菌剂负载于所述载体，得到所述负载型抑菌涂层。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将所述载体浸渍于含抗菌剂的溶液，20～45℃下振荡1min～72h；
优选地，所述含抗菌剂的溶液中抗菌剂的浓度为0.01～17wt％。
10.权利要求6～7任一项所述的负载型抑菌涂层、根据权利要求8～9任一项所述的制备方法制备得到的负载型抑菌涂层在聚合物基质表面抗菌中的应用。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114848923A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-08-05 | 威高集团有限公司 | 一种双模量多功能自适应型涂层、其应用和一种医用介入类导管 |
| CN116102761A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-05-12 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种具有高抗菌剂负载效率和pH响应性的多功能水凝胶涂层及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110160392A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Chung-Yuan Christian Univesity | Antibiofouling Nonionic-Zwitterionic Copolymer |
| CN113144279A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种用于糖尿病足伤口敷料的复合水凝胶、其制备方法以及应用 |
| CN113521396A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-22 | 浙江工业大学 | 一种具有细菌响应性防污的两性离子水凝胶涂层及其制备方法 |
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2021
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110160392A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Chung-Yuan Christian Univesity | Antibiofouling Nonionic-Zwitterionic Copolymer |
| CN113144279A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种用于糖尿病足伤口敷料的复合水凝胶、其制备方法以及应用 |
| CN113521396A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-22 | 浙江工业大学 | 一种具有细菌响应性防污的两性离子水凝胶涂层及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NA SHEN ET AL: "photograftable zwitterionic coatings prevent staphylococcus aureus and staphylococcus epidermidis adhesion to PDMS surfaces", 《ACS APPLIED BIOMATERIALS》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114848923A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-08-05 | 威高集团有限公司 | 一种双模量多功能自适应型涂层、其应用和一种医用介入类导管 |
| CN116102761A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-05-12 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种具有高抗菌剂负载效率和pH响应性的多功能水凝胶涂层及其制备方法和应用 |
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