一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管及其制备方法与流程

本发明涉及医用材料技术领域，具体涉及一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管及其制备方法。

背景技术

输尿管是是泌尿外科的常见引流工具。防范应用于肾输尿管结石、肾积水、输尿管肿瘤、肾移植等手术以及输尿管狭窄的扩张治疗。然而，传统输尿管极易引发并发症(78％)。而尿路感染为其中最典型的并发症之一，其发生率与支架留置时间直接相关。由植入输尿管引起的尿路感染属于导尿管相关尿路感染(cauti)，是一种极为常见的医院感染。临床上输尿管支架的留置时间一般为4周，即便使用预后较好的进口双j型支架，术后一个月内感染率仍达26.47％。因此，对输尿管支架进行一定的表面处理，改进其抗菌性能以防止尿路感染，具有重要的临床意义。

目前，泌尿系感染占医院感染的30～40％，其中75～80％的尿路感染是留置输尿管引起的。输尿管尿路感染病原菌的分布及耐药性相关研究表明尿液中分离出的株病原菌中，大肠埃希菌占41.2％，肺炎克雷伯菌占16.8％，粪肠球菌和葡萄球菌属分别占8.3％和6.9％。其中粪肠球菌和金黄色葡萄球菌因分泌物较多且黏附性强，极易在输尿管支架表面形成生物膜。因此，输尿管抗感染的主要任务是实现广谱抗菌和低耐药性。

蛋白质和细菌对输尿管容易粘附是导致感染的直接原因。插入输尿管时，患者尿道内粘膜被破坏，抗感染能力下降。同时，细菌易黏附于输尿管并随之逆行，遍布于整个尿道。先黏附的少量黏附性较强的细菌在输尿管表面分泌粘结物致使更多细菌粘附，逐步形成菌落。菌落成熟后进入释放阶段，最终在植入物表面形成生物膜引发尿路感染。由于输尿管支架植入尿道的长度较长，细菌可粘附面积大，90％的输尿管支架表面有生物膜形成，其中，生物膜密度较高(2*10²～2*10⁷)的占55％。因此，降低细菌和蛋白质的粘附解决泌尿系统感染的基本问题。

纳米金属是利用纳米技术将金属纳米化，使其产生抗菌作用。如纳米银使银的杀菌能力产生了质的飞跃，只用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用。纳米银发挥出的抗菌效果，其杀菌机制和触媒反应类似，当纳米银靠近细菌时，其产生的活性银阳离子(ag+)物质与细菌表面的氧代谢酶(-sh)结合，破坏细菌细胞合成酶的活性，阻断菌体代谢使其窒息而死。所以纳米金属颗粒中金属阳离子的持续和缓慢释放是其保证杀菌和抗菌效果持久行的根本原因。普通的纳米金属颗粒不稳定，易聚集，更难以直接均匀涂在各种导尿管的表面，所以一般都是采用混杂在导尿管材料中，中国专利cn1736504公开了一种纳米复合抗菌橡胶导尿管，在导尿管体外表面复合有抗菌材料层，抗菌材料层基本上是由有机纳米抗菌剂和无机纳米抗菌剂复配而成，这种技术成本高，将未脱模的橡胶管坯料直接混入银离子也可能影响导尿管材料的其他性能，同时而导尿管的抗菌效果只是由表面的少量纳米银涂层决定。中国专利cn101912638a公开了一种纳米载银-二氧化硅导尿管及其生产方法，将硅胶或乳胶中加入纳米载银-二氧化硅抗菌剂，搅拌均匀成型，该方法银离子也可能影响导尿管材料的其他性能，并且导尿管的抗菌效果只是由表面的少量纳米银涂层决定。中国专利cn205127090u公开了一种医用抗菌导尿管，导尿管本体的外表面涂覆有纳米银涂层，该方法在现有的抗菌导尿管中，将含有ag离子的物质喷涂在导尿管外表面，涂层很容易从导尿管表面脱落或在体内氧化。

技术实现要素：

本发明克服现有技术的不足，提供一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将pvc输尿管加入到一定浓度高锰酸钾的硫酸溶液中，进行酸化处理；

(2)将步骤(1)处理后的pvc输尿管加入到一定浓度的超支化聚合物中，在一定ph、温度条件下进行接枝反应，得到氨基化修饰的pvc输尿管；

(3)将步骤(2)得出的pvc输尿管浸入乙醇溶液中，聚合物刷形化处理；

(4)将步骤(3)得出pvc输尿管进行洗涤；

(5)将步骤(4)得出的pvc输尿管浸渍到agno3溶液中；

(6)将步骤(5)得出pvc输尿管进行洗涤，然后烘干；

(7)对步骤(6)处理后的pvc输尿管进行灭菌、包装。

优选地，所述步骤(1)中高锰酸钾浓度为30～60％，质量体积比为0.1～1g/l，硫酸为标准浓硫酸试剂，浓度95～98％。

优选地，所述步骤(1)中酸化温度为30～45℃，酸化时间为1～300min。

优选地，所述步骤(2)中超支化聚合物为氨基化聚合物，即端氨基超支化聚酰胺或端羧基超支化聚合物，浓度为0.01～10g/l。

优选地，所述步骤(2)中ph值为5～11，温度为50～98℃，接枝反应时间为15～120min。

优选地，所述步骤(3)中的乙醇溶液为纯乙醇溶液，所述纯乙醇溶液浸渍时间为10～120min，使得聚合物刷形化。

优选地，所述步骤(4)中洗涤溶液为蒸馏水；所述步骤(5)中agno3溶液浓度为0.078～0.39g/l，浸渍时间为10～60min。

优选地，所述步骤(6)洗涤溶液为蒸馏水，烘干设备为烘箱，烘干温度为80～120℃，烘干时间10～60min；步骤(7)中的灭菌为环氧乙烷灭菌，灭菌时间为30～60min。

本发明还提供根据上述制备方法得出的一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管，pvc输尿管包括本体和亲水抗菌层，所述亲水抗菌层为原位生成聚合物包覆的纳米银涂层，所制备的超亲水抗菌输尿管的抗菌性高达99％以上。

优选地，所述本体与亲水抗菌层之间交叉嵌入式结合，形成一个物质结合层，亲水抗菌层能够与水分子结合形成带正电荷的水化膜，防止尿液中细菌和蛋白质粘附管壁，具有优良的耐磨性、耐久性且无耐药性。

本发明所获得的有益技术效果：

1、本发明所制备的pvc功能性防感染输尿管，工艺简单，稳定性好，涂层均匀，抗菌效果达99％以上，生物安全性高，可应用于医疗卫生等领域。

2、本发明采用的超支化聚合物是一种球状空腔结构的聚合物，表面具有高度枝化和自由化的氨基基团，可高效接枝到高锰酸钾氧化pvc输尿管，形成高度均匀、高度稳定和超高耐久性的阳离子水化层。

3、本发明采用的超支化聚合物分子球体所形成的涂层具有很高的空间电位和位阻，与水结合后能够形成更为庞大的水化层，从而有效隔绝蛋白质和细菌，杜绝其粘合的可能性；同时超支化聚合物包裹的纳米银具有优秀的抗菌能力，即使有部分细菌攀附亦可以通过杀菌作用实现抗感染作用。

4、本发明采用的纳米银还可以通过主动释放银离子，主动杀灭输尿管中的细菌，并具有抗菌性强、广谱抗菌和低耐药性。

附图说明

图1为本发明基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管表层结构示意图。

附图说明：1、本体；2、物质结合层；3、亲水抗菌层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述，其仅为本发明的优选地或较佳的实施方式，并非因此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将pvc输尿管加入到一定浓度高锰酸钾的硫酸溶液中，进行酸化处理；

其中高锰酸钾浓度为30％，质量体积比为0.1g/l，硫酸为标准浓硫酸试剂，未加稀释，浓度95～98％；酸化温度为30℃，酸化时间为300min，pvc输尿管表面在硫酸溶液中进行氧化反应，表面被氧化。

(2)将步骤(1)处理后的pvc输尿管加入到一定浓度的超支化聚合物中，在一定ph、温度条件下进行接枝反应，得到氨基化修饰的pvc输尿管；

其中超支化聚合物为氨基化聚合物，即端氨基超支化聚酰胺，浓度为0.01g/l；ph值为5，温度为50℃，接枝反应时间为120min；

(3)将步骤(2)得出的pvc输尿管浸入乙醇溶液中，聚合物刷形化处理；

其中乙醇溶液浓度为纯乙醇，未稀释，浸渍时间为10min，使得聚合物刷形化，形成聚合物刷子，即聚合物在材料表面化学接枝所形成的单分子层界面。

(4)将步骤(3)得出pvc输尿管进行洗涤；

其中洗涤溶液为蒸馏水，充分清洗，去除未接枝聚合物。

(5)将步骤(4)得出的pvc输尿管浸渍到agno3溶液中；

其中agno3溶液浓度为0.078mg/l，浸渍时间为60min，利用超支化聚合物的还原性，在聚合物空腔内部原位生成纳米银。

(6)将步骤(5)得出pvc输尿管进行洗涤，然后烘干；

其中洗涤溶液为蒸馏水，烘干设备为烘箱，烘干温度为80℃，烘干时间60min。

(7)对步骤(6)处理后的pvc输尿管进行灭菌、包装。

其中灭菌为环氧乙烷灭菌，灭菌时间为60min，灭菌后的pvc输尿管真空密封包装，并在常温下运输储存。

本实施例制备的一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管，pvc输尿管包括本体和亲水抗菌层，亲水抗菌层为原位生成聚合物包覆的纳米银涂层；本体与亲水抗菌层之间交叉嵌入式结合，形成一个物质结合层，亲水抗菌层能够与水分子结合形成带正电荷的水化膜，防止尿液中细菌和蛋白质粘附管壁，具有优良的耐磨性、耐久性且无耐药性。

实施例2

一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将pvc输尿管加入到一定浓度高锰酸钾的硫酸溶液中，进行酸化处理；

其中高锰酸钾浓度为45％，质量体积比为5g/l，硫酸为标准浓硫酸试剂，未加稀释，浓度95～98％；酸化温度为38℃，酸化时间为150min，pvc输尿管表面在硫酸溶液中进行氧化反应，表面被氧化。

(2)将步骤(1)处理后的pvc输尿管加入到一定浓度的超支化聚合物中，在一定ph、温度条件下进行接枝反应，得到氨基化修饰的pvc输尿管；

其中超支化聚合物为氨基化聚合物，即端羧基超支化聚酰胺，浓度为5g/l；ph值为8，温度为75℃，接枝反应时间为70min；

(3)将步骤(2)得出的pvc输尿管浸入乙醇溶液中，聚合物刷形化处理；

其中乙醇溶液浓度为纯乙醇，未稀释，浸渍时间为65min，使得聚合物刷形化，形成聚合物刷子，即聚合物在材料表面化学接枝所形成的单分子层界面。

(4)将步骤(3)得出pvc输尿管进行洗涤，去除未接枝聚合物；

其中洗涤溶液为蒸馏水，充分清洗。

(5)将步骤(4)得出的pvc输尿管浸渍到agno3溶液中；

其中agno3溶液浓度为0.234mg/l，浸渍时间为35min，利用超支化聚合物的还原性，在聚合物空腔内部原位生成纳米银。

(6)将步骤(5)得出pvc输尿管进行洗涤，然后烘干；

其中洗涤溶液为蒸馏水，烘干设备为烘箱，烘干温度为100℃，烘干时间35min。

(7)对步骤(6)处理后的pvc输尿管进行灭菌、包装。

其中灭菌为环氧乙烷灭菌，灭菌时间为45min，灭菌后的pvc输尿管真空密封包装，并在常温下运输储存。

本实施例制备的一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管，pvc输尿管包括本体和亲水抗菌层，亲水抗菌层为原位生成聚合物包覆的纳米银涂层；本体与亲水抗菌层之间交叉嵌入式结合，形成一个物质结合层，亲水抗菌层能够与水分子结合形成带正电荷的水化膜，防止尿液中细菌和蛋白质粘附管壁，具有优良的耐磨性、耐久性且无耐药性。

实施例3

一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将pvc输尿管加入到一定浓度高锰酸钾的硫酸溶液中，进行酸化处理；

其中高锰酸钾浓度为60％，质量体积比为1g/l，硫酸为标准浓硫酸试剂，未加稀释，浓度95～98％；酸化温度为45℃，酸化时间为1min，pvc输尿管表面在硫酸溶液中进行氧化反应，表面被氧化。

(2)将步骤(1)处理后的pvc输尿管加入到一定浓度的超支化聚合物中，在一定ph、温度条件下进行接枝反应，得到氨基化修饰的pvc输尿管；

其中超支化聚合物为氨基化聚合物，即端氨基超支化聚酰胺，浓度为10g/l；ph值为11，温度为98℃，接枝反应时间为10min；

(3)将步骤(2)得出的pvc输尿管浸入乙醇溶液中，聚合物刷形化处理；

其中乙醇溶液浓度为纯乙醇，未稀释，浸渍时间为120min，使得聚合物刷形化，形成聚合物刷子，即聚合物在材料表面化学接枝所形成的单分子层界面。

(4)将步骤(3)得出pvc输尿管进行洗涤，去除未接枝聚合物；

其中洗涤溶液为蒸馏水，充分清洗。

(5)将步骤(4)得出的pvc输尿管浸渍到agno3溶液中；

其中agno3溶液浓度为0.39mg/l，浸渍时间为10min，利用超支化聚合物的还原性，在聚合物空腔内部原位生成纳米银。

(6)将步骤(5)得出pvc输尿管进行洗涤，然后烘干；

其中洗涤溶液为蒸馏水，烘干设备为烘箱，烘干温度为120℃，烘干时间10min。

(7)对步骤(6)处理后的pvc输尿管进行灭菌、包装。

其中灭菌为环氧乙烷灭菌，灭菌时间为30min，灭菌后的pvc输尿管真空密封包装，并在常温下运输储存。

本实施例制备的一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管，pvc输尿管包括本体和亲水抗菌层，亲水抗菌层为原位生成聚合物包覆的纳米银涂层；本体与亲水抗菌层之间交叉嵌入式结合，形成一个物质结合层，亲水抗菌层能够与水分子结合形成带正电荷的水化膜，防止尿液中细菌和蛋白质粘附管壁，具有优良的耐磨性、耐久性且无耐药性。

实施例4

一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将pvc输尿管加入到一定浓度高锰酸钾的硫酸溶液中，进行酸化处理；

其中高锰酸钾作为催化剂，浓度为40～50％，质量体积比为0.3～0.7g/l，硫酸为标准浓硫酸试剂，未加稀释，浓度95～98％；酸化温度为35～40℃，酸化时间为100～200min，pvc输尿管表面在硫酸溶液中进行氧化反应，表面被氧化。

(2)将步骤(1)处理后的pvc输尿管加入到一定浓度的超支化聚合物中，在一定ph、温度条件下进行接枝反应，得到氨基化修饰的pvc输尿管；

其中超支化聚合物为氨基化聚合物，氨基化聚合物为端氨基超支化聚酰胺或端羧基超支化聚酰胺，浓度为4～7g/l；ph值为7～9，温度为65～85℃，接枝反应时间为40～95min，超支化聚合物接枝到pvc输尿管表面；

(3)将步骤(2)得出的pvc输尿管浸入乙醇溶液中，聚合物刷形化处理；

其中乙醇溶液浓度为纯乙醇，未稀释，浸渍时间为40～90min，使得聚合物刷形化，形成聚合物刷子，即聚合物在材料表面化学接枝所形成的单分子层界面。

(4)将步骤(3)得出pvc输尿管进行洗涤，去除未接枝聚合物；

其中洗涤溶液为蒸馏水，充分清洗。

(5)将步骤(4)得出的pvc输尿管浸渍到agno3溶液中；

其中agno3溶液浓度为0.12～0.31mg/l，浸渍时间为25～45min，利用超支化聚合物的还原性，在聚合物空腔内部原位生成纳米银。

(6)将步骤(5)得出pvc输尿管进行洗涤，然后烘干；

其中洗涤溶液为蒸馏水，烘干设备为烘箱，烘干温度为90～110℃，烘干时间25～45min。

(7)对步骤(6)处理后的pvc输尿管进行灭菌、包装。

其中灭菌为环氧乙烷灭菌，灭菌时间为40～50min，灭菌后的pvc输尿管真空密封包装，并在常温下运输储存。

本实施例制备的一种基于氨基纳米银分子刷的超亲水抗菌输尿管，pvc输尿管包括本体和亲水抗菌层，亲水抗菌层为原位生成聚合物包覆的纳米银涂层；本体与亲水抗菌层之间交叉嵌入式结合，形成一个物质结合层，亲水抗菌层能够与水分子结合形成带正电荷的水化膜，防止尿液中细菌和蛋白质粘附管壁，具有优良的耐磨性、耐久性且无耐药性。

实施例1-4利用氧化接枝工艺将超支化聚合物接枝到输尿管表面，利用超支化聚合物超强的亲水能力，在表面形成一层带正电荷的水化膜。利用静电排斥作用和空间位阻作用阻止细菌和蛋白质攀附。另一方面通过超支化聚合物的还原性，在聚合物空腔内部原位生成纳米银，将输尿管表面偶尔驻留的细菌杀灭，通过释放银离子还可实现主动抗菌，实现协同多级抗感染作用。

参照gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》，对本发明实施例1-4所制备的抗菌织物进行金黄葡萄球菌(atcc8099)、大肠杆菌(atcc6538)进行抗菌测试。测试结果见表1：

表1

以上均为本发明的优选的部分实施例，以上常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。