一种高载药量的长效缓释抗菌薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高载药量的长效缓释抗菌薄膜及其制备方法，属于药物载体技术 领域。
【背景技术】
[0002] 创伤处理、手术等医疗过程中会用到各种医疗卫生器械，人体组织修复中也会用 到各种介入医学装置。在实际操作过程中，运些器械和装置不可避免的要暴露在空气中，其 表面容易被有害细菌污染，进一步引起伤口或者人体组织的细菌交叉感染，运是现代医学 主要问题之一，也经常是制约治疗成败的主要原因。介入治疗中通常使用大剂量抗生素来 抗感染，但由于介入装置表面很快被人体内多种蛋白质形成的生物膜所覆盖，药物难W透 过该膜层，因而疗效甚微，甚至常常需要移去己植入的装置和重新植入。因此，采用一种合 适的方法在运些医疗器械和介入装置表面制备长效抗菌涂层具有极为重要的意义，运一方 面能抑制细菌在表面的生长，同时也使细菌产生抗药性的可能性降低。
[0003] 常见的抗菌药物表面负载方法主要有几种，包括表面吸附、共价结合、药物与基材 共混等。其中（1)表面吸附的方法是将装置浸泡在抗菌药物的溶液中使表面吸附有药物分 子来制备抗菌表面。此方法操作简单，但缺陷在于药物分子很容易从表面脱离，同时表面只 有很薄的一层药物，所负载的药物量有限。此方法比较适合溶解度较小的药物的吸附，如阴 离子抗生素的银盐比钢盐更难溶解，可W通过银盐的表面吸附制备抗菌表面。（2)共价结合 的方法是把药物通过共价键固定在装置的表面，从而使药物持续地发挥作用。相比较于表 面吸附的方法，共价结合法有药物负载牢固、作用时间长的优点，但是运种技术也有其局限 性，首先能用于共价结合的药物种类有限，而且由于共价结合的特点决定了药物无法从装 置释放到邻近的液体或组织，因而其抗菌能力往往局限在装置接触的区域，药物作用范围 较小。（3)药物与基材共混是药物表面负载的另一种重要方法，运种方法可W大大提高药物 的装载量，而且在装置表面或附近均能提供抗菌性，但是如果采用传统的共混方式很难实 现药物的可控释放，因此仍然需要对运项技术进行改进，比如调苄基材与药物的作用力，控 制共混的工艺等等。
[0004] 层层自组装(Layer-by-layer)技术近年来也被用于抗菌表面的制备，其原理是将 具有特定作用位点的基片浸入含有抗菌药物的溶液中，通过固液界面的物理/化学反应，利 用不同的作用方式，如化学键(离子键、共价键、氨键等）、范德华力、偶极-偶极相互作用等 将药物分子负载到层层组装膜中形成表面抗菌涂层。层层自组装技术方法简单，成本低廉， 可W在不同形状的物体表面组装成膜，而且可W在分子水平上对膜的厚度进行控制，层层 组装方法方便对膜的组成及结构进行调控，可W实现药物的缓慢控制释放，且有利于实现 多功能集成性质膜的制备。但是目前的层层自组装抗菌膜存在如下问题：（1)药物一般W单 分子状态结合到层层组装膜内，单层药物负载量较低，组装膜整体药物负载量的提高极大 依赖于组装层数的增加，耗时费力；（2)层层组装膜主要是由聚电解质分子为主构成，力学 强度较差；（3)层层组装膜虽然可W通过其组成的调控，比如引入可降解聚合物分子，来实 现所负载药物的缓慢控制释放，但是由于聚合物分子降解一般需要特定的条件(如特定pH， 离子强度等），实际过程中往往难W实现，因此单纯依赖聚合物分子降解的缓释控制效果有 限且一般很难达到较长的缓释时间。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种高载药量的长效缓释抗菌薄膜，实现了抗菌薄膜的高载 药量和长效缓释效果。本发明还提供了所述抗菌薄膜的制备方法。
[0006] 本发明的技术方案为：
[0007] 一种高载药量的长效缓释抗菌薄膜，其结构为(P0/PAA/peptide-G0/PAA)n;其中 所述P0为阳离子聚合物，所述PAA为聚丙締酸，所述P邱tide-GO为抗菌肤分子(peptide)与 氧化石墨締(GO)通过静电结合形成的抗菌肤/氧化石墨締复合杂化体结构，所述η为自组装 层数。
[0008] 所述抗菌薄膜的结构通过层层自组装的形式实现，由于层层自组装是一个循环的 过程，因此所述结构表达式中，Ρ0和peptide-GO的顺序可W相互进行调换，调换后为 (peptide-G0/PAA/P0/PAA)n，同理其结构表达式还可 W为（PAA/peptide-G0/PAA/P0)n和 (PAA/PO/PAA/p巧t i de-GO)η。
[0009]所述抗菌肤分子(peptide)为带正电荷抗菌肤分子，优选G4或化p-FF-化，其分子结 构式分别为：
[0010] (1)G4的分子结构：
[0014] 所述自组装层数η选取10-100之间的整数，优选30-60之间的整数。
[0015] 所述阳离子聚合物(Ρ0)选自聚β-氨基醋(ΡΑΕ)、聚乙締亚胺(ΡΕΙ)、聚二締基丙二 甲基氯化锭(Ρ孤Α)、聚苯乙締横酸钢(PSS)中的一种或者多种的组合，层与层之间的阳离子 聚合物(Ρ0)相同或者不同。
[0016] -种高载药量的长效缓释抗菌薄膜的制备方法，包括W下步骤：
[0017] (1)配制浓度为2.0-15. Ommo 1/L的抗菌肤分子溶液，调节溶液pH为4-6，静置，使其 自组装为纳米短棒状或者纤维状结构；
[001引（2)配制浓度为0.1-1. Omg/mL的氧化石墨締(GO)溶液，调节溶液抑为7-9;
[0019] (3)将步骤（1)处理后的抗菌肤分子溶液与步骤(2)得到的氧化石墨締溶液混合， 混合配比中，所述抗菌肤溶液体积为所述氧化石墨締溶液体积的2-5倍;超声混匀，得到抗 菌肤/氧化石墨締复合杂化体结构溶液，即peptide-GO溶液；
[0020] (4)配制阳离子聚合物(P0)溶液，浓度为0.5-2. Omg/mL，调节溶液抑为4.0-5.0;
[0021] (5)配制聚丙締酸(PAA)溶液，浓度为0.5-2. Omg/mL,调节溶液抑为8.5-9.5;
[0022] (6)选择基板，将基板浸没在步骤（3)、（4)或（5)任一步骤所得溶液中，浸泡5-lOmin，随后取出、浸入纯水、取出、干燥;然后浸入步骤(3)、（4)或（5)所得另一非第一次浸 入的溶液中5-lOmin，随后取出、浸入纯水、取出、干燥;基板在反复浸入溶液中进行吸附时， 阳离子聚合物溶液和peptide-GO溶液不能前后顺序浸入，必须在二者之间采用聚丙締酸溶 液间隔;每浸入1次阳离子聚合物溶液、1次peptide-GO溶液和2次聚丙締酸溶液形成一个组 层，采用上述浸泡方法循环往复η次，即得到本发明所述的高载药量的长效缓释抗菌薄膜。
[0023] 例如:将基板浸没在步骤(4)得到的Ρ0溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入纯水5-lOs， 取出，氮气吹扫表面进行干燥;再放入步骤(5)得到的PAA溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入纯 水5-lOs，取出，氮气吹扫表面进行干燥;然后再放入步骤(3)得到的peptide-GO复合杂化体 结构溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入纯水5-lOs，取出，氮气吹扫表面进行干燥;最后再次放 入步骤(5)得到的PAA溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入纯水5-lOs，取出，氮气吹扫表面进行 干燥;如此为一个层组，采用上述浸泡步骤循环往复η次，即可得到本发明所述的高载药量 的长效缓释抗菌薄膜。
[0024] 所述步骤(1)中，配制的抗菌肤分子溶液浓度在其自组装浓度之上。
[0025] 所述步骤(1)中，调节抑后，常溫下放置1-5天，所述溶液便可自组装为纳米短棒状 或者纤维状结构。
[0026] 所述步骤(3)中，抗菌肤分子溶液与GO溶液混合时，二者比例依照抗菌肤溶液的浓 度变化会有所差别，二者混合的目的是使体系中抗菌肤分子所带正电荷数量大大超过GO表 面所带负电荷数量，从而保证P邱tide/GO混合溶液分散稳定，不会有沉淀析出，P巧tide-GO 杂化体表面带有正电荷。
[0027] 所述步骤(3)中，所述超声的条件为:超声功率为90-110W，超声时间为10-20min。
[0028] 所述步骤(6)中，所述基板优选二氧化娃基板作为模型。
[0029] 所述步骤(6)中，优选每一个层组浸泡时都采用相同的溶液浸泡顺序。
[0030] 本发明通过选择具有较强自组装能力的带正电荷的抗菌肤分子，在其临界自组装 浓度之上使其自组装为超分子聚集体形式的纳米组装体，然后与氧化石墨締片层混合形成 复合杂化体结构。选择特定的抗菌肤分子并通过超分子纳米组装体进行药物负载是提高药 物负载量的关键，而且组装体结构能保证将肤分子的正电荷暴露在组装体表面，与氧化石 墨締杂化时导致杂化体表面的电荷反转，从而保证肤/氧化石墨締复合杂化体在层层组装 过程中与带负电荷的聚合物分子之间的结合，顺利形成多层膜。
[0031] 此外，肤/氧化石墨締复合杂化体结构在溶液中由于胶体颗粒间的相互作用容易 析出，在进行层层组装薄膜制备时要预先进行超声处理使其在溶液中均匀分散悬浮，运样 才能保证制备出厚度均一且性质可控的多层膜。
[0032] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0033] (1)本发明所采用的氧化石墨締片层结构可W大大提高表面涂层的机械强度，提 高其耐用性；
[0034] (2)所选择抗菌肤分子可W自组装为超分子纳米组装体，W分子聚集体形式结合 到层层组装膜中，相比较于单分子形式的药物负载，大大提高了药物在层层组装膜内的负 载量；
[0035] (3)抗菌肤分子组装体与氧化石墨締表面通过静电/疏水作用等非共价键相结合， 有利于其从表面的脱离释放出活性物质；
[0036] (4)在层层组装过程中P0层可W根据实际需要选择添加一种可降解的聚合物分 子，可W保证其在合适条件下降解(如聚β-氨基醋(PAE)可W在抑>7.0条件下水解），将包裹 的表面活性物质暴露在溶液中，进行释放；
[0037] (5)采用自组装抗菌肤进行杂化体构筑，可W利用肤组装体与其单分子形式的聚 集与解离平衡，缓慢释放出抗菌肤分子，具有极为长时间的抗菌效果。
【附图说明】
[0038] 图1:抗菌肤分子G4与氧化石墨締(GO)所形成复合结构的原子力显微镜(AFM)图 片，
[0039] 图2:二氧化娃基底上(PAE/PAA/G4-G0/PAA) 50层层组装膜的扫描电镜图片，
[0040] 图3:二氧化娃基底上。46/?44/64-60作44)5〇层层组装膜(0.05%氨氧化钢溶液处 理剥离)的拉伸模量测试曲线。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细描述。
[0042] 实施例1:
[0043] 1、一种高载药量的长效缓释抗菌薄膜，结构为(PO/PAA/peptide-GO/PAA)5〇,其中 所述P0选择聚0-氨基醋(PAE)，所述PAA为聚丙締酸，peptide-GO为抗菌肤分子G4通过静电 结合与GO形成的抗菌肤/氧化石墨締复合杂化体结构。
[0044] 2、所述高载药量的长效缓释抗菌薄膜的制备方法为：
[0045] (1)配制G4溶液，浓度为4. Ommol/L，（该浓度在其自组装浓度之上），采用1. Omol/L 的NaO田容液调节溶液pH为4.5，放置3天，使其自组装为纳米短棒状结