本发明涉及抗菌材料，尤其涉及抗菌材料及其制备方法与应用。
背景技术：
1、抗菌材料是一种新型的功能材料，能够在外界环境中抑制和杀死细菌。随着人们对健康和环保的重视，抗菌材料的需求量不断增加。
2、牙套是一种用于口腔护理的医疗器械，主要用于牙齿矫正、牙齿保护或治疗牙周疾病等。传统牙套多为金属材质，随着技术发展，隐形牙套因美观、佩戴舒适等优点逐渐普及。然而，口腔内环境复杂，细菌滋生易引发龋齿、牙周炎等疾病。牙套对抗菌性能的需求日益增加，一方面若牙套自身能够抗菌，则可有效抑制细菌滋生，减少口腔疾病发生风险；另一方面，抗菌牙套能延长使用寿命，降低维护成本。除了牙套以外，抗菌材料在其他医疗器械中的使用也越来越普遍，这不仅能够降低感染风险，还能够降低灭菌的成本。
3、在自然界中，许多物质本身就具有良好的杀菌或抑菌功能，如部分带有特定基团的有机化合物、一些无机金属材料及其化合物、部分矿物质和天然物质。无机抗菌剂利用银、铜、锌等金属或其离子的抗菌特性，通过物理吸附或离子交换等方法，将这些金属离子固定在多孔材料的表面，通过接触或控制金属离子的释放来实现抗菌，但这些金属离子通常具有较高的毒性和潜在致癌性。有机抗菌剂主要包括一些季铵盐、多肽、氨基酸等，其杀菌速度快、杀菌能力强，但耐热性差，与基体高分子材料热塑加工时容易分解，导致失去抗菌性能。
4、因此，研发一种抗菌能力强、耐高温、生物相容性良好的抗菌材料，从而来制备抗菌的医疗器械，仍是本领域的研究热点。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供抗菌材料及其制备方法与应用。
2、本发明提供了类弹性蛋白(vpgrg)72在制备抗菌材料中的应用。
3、本发明中，类弹性蛋白(vpgrg)72简称r72蛋白，其氨基酸序列为mgqg[vg(vpgrg)9vpg]8lgawh6，具体如seq id no.1所示。其中，h6是为了方便纯化而设置的纯化标签。其可以存在，也可以不存在，其可为6×his标签，也可以为其他标签，本发明对此不做限定。作为可行性案例，本发明中采用6×his标签进行验证。
4、相对于其他抗菌肽或抗菌蛋白在高温下会变质的缺点，本发明所述类弹性蛋白不仅具有良好的抗菌性能还在实验中表现出了良好的耐高温性能，因此，该类弹性蛋白能够抵抗基体材料熔融产生的高温，从而能够与基体材料很好的混合，并产生抗菌性能。实验表明，该蛋白在经过熔融混合后，仍对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及厌氧菌存在良好的抗菌作用。
5、本发明中，如前所述的类弹性蛋白(vpgrg)72的制备包括：
6、①合成编码类弹性蛋白(vpgrg)72的核酸，并构建于表达质粒载体上；
7、②将表达质粒载体转化或转染入宿主细胞；
8、③培养宿主细胞并诱导蛋白表达；
9、④分离表达了生物工程蛋白的宿主细胞。
10、本发明中，所述宿主细胞表达类弹性蛋白后，还包括纯化的步骤，所述纯化包括：对宿主细胞进行破碎处理，并收集沉淀；通过蛋白纯化仪对沉淀进一步处理，冻干后得到所述的生物工程蛋白。
11、本发明提供的抗菌材料，其包括类弹性蛋白和基体材料；所述类弹性蛋白为(vpgrg)72。
12、本发明中，所述基体材料为高分子材料。优选为医用高分子材料。本发明所述的抗菌材料具备良好的可塑性，其能够与如前所述的类弹性蛋白混合。所述高分子材料在受热熔融状态下，能够依据诸如注塑成型、挤出成型等常见成型工艺，通过粘性流动填充模具型腔，并经冷却固化获得符合设计预期的制品。应当明确，本发明对于高分子基体材料的具体化学类别，例如聚烯烃类、聚酯类、聚酰胺类等，不予以限定，仅要求其性能能够满足与抗菌肽高效混合以及适配熔融成型工艺的相关条件。
13、本发明中，所述基体材料包括聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-乙二醇共聚酯、聚己内酯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚丙烯和/或聚乙烯中至少一种。一些实施例中，所述基体材料为聚氨酯。具体实施例中，所述聚氨酯为邵氏硬度为60d～82d的聚氨酯。例如，其为邵氏硬度为60d、75d或82d的聚氨酯。
14、本发明对类弹性蛋白在所述抗菌材料中的含量进行了摸索验证。实验表明，添加如前所述的类弹性蛋白并不会干扰基体材料的力学性能。相反的，一定量的类弹性蛋白的加入能够提高所述抗菌材料的拉伸弹性模量、屈服应力、屈服拉伸应变、拉伸强度及断裂延伸率。本发明中，所述类弹性蛋白的质量分数为1％～20％。一些具体实施例中，类弹性蛋白的质量分数为1％、2％、6％、10％或20％。
15、本发明还提供了如前所述抗菌材料的制备方法，其包括：将类弹性蛋白与干燥后的基体材料混合，加热至熔融后挤出，经冷却获得所述抗菌材料。
16、本发明中，所述抗菌材料可以直接熔融成型，制备成为预期的医疗器械。也可以先制备成母粒，之后再次熔融和/或添加基体材料后制备预期医疗器械，本发明对此不做限定。本发明所述的抗菌材料制备医疗器械后，类弹性蛋白的质量分数为1％～6％，及在医疗器械的抗菌材料中，类弹性蛋白以1％～6％的质量分数存在。若制备母粒，其中类弹性蛋白可以为使用中质量分数的2～100倍。例如，其为制得医疗器械材料中类弹性蛋白质量分数的2倍、5倍、10倍、20倍、25倍、50倍或100倍。
17、本发明实施例中，所述基体材料是聚氨酯，其干燥步骤包括：干燥露点-30～-40℃，干燥温度为90～120℃，干燥时间为4～10h。
18、该制备方法工艺简单，原料来源丰富，无需复杂设备，适合工业化生产应用。一些实施例中：所述基体材料是聚氨酯，其干燥步骤包括：干燥露点-30℃，干燥温度为90～110℃，干燥时间为6～10h。
19、例如，具体实施例中，干燥步骤包括：干燥露点-30℃，干燥温度为100℃，干燥时间为10h。或包括：干燥露点-30℃，干燥温度为110℃，干燥时间为10h。
20、本发明中，所述挤出的温度为150-230℃。一些实施例中，所述挤出的温度为210～220℃，挤出成颗粒或膜片。
21、具体实施例中，所述抗菌材料制备成为抗菌母粒，则如前所述抗菌材料的制备方法包括：
22、s1、取所述类弹性蛋白(vpgrg)72 10-20质量份、干燥后的基体材料90～80质量份，在滚筒混料机中以400～500rpm混合1～3min；
23、s2、将s1混合的物料通过已加热好的双螺杆挤出设备，进行熔融共混，使生物工程蛋白均匀分散至基体材料中，得到挤出料。
24、s3、挤出料通过切料机切割成颗粒，得到所述抗菌母粒。
25、另一些实施例中，所述抗菌材料制备直接熔融成型制备医疗器械，则以制备牙套膜片为例，如前所述抗菌材料的制备方法包括：
26、s1、取所述类弹性蛋白(vpgrg)72 1-6质量份、干燥后的基体材料94～99质量份，在滚筒混料机中以400～500rpm混合1～3min；
27、s2、将s1混合的物料通过已加热好的双螺杆挤出设备，进行熔融共混，使生物工程蛋白均匀分散至基体材料中，得到挤出料。
28、s3、挤出料挤出成型修剪即得含生物工程蛋白的抗菌牙套膜片。
29、进一步的，本发明还提供了如前所述抗菌材料或如前所述制备方法制得的抗菌材料在制备抗菌医疗器械中的应用。
30、更进一步的，本发明还提供了一种抗菌医疗器械，其原料包括如前所述的抗菌材料或如前所述制备方法制得的抗菌材料。
31、本发明中，所述的抗菌医疗器械包括牙科材料，具体为为牙套和/或抗菌牙套膜片。或者，其也可以为体内介入的导管或腹部修补片中的至少一种。
32、本发明提供的抗菌材料在经过高温熔融后，仍具有良好的抗菌性能。因此，其能够作为牙科材料使用。例如，本发明所述的牙套膜片是在贴近牙齿的内层膜片中添加(vpgrg)72作为抗菌剂，其对牙齿表面的致病菌如牙龈卟啉单胞菌、变形链球菌等有明显的抗菌作用，而且有很好的生物相容性。内层抗菌膜片仅与牙齿表面相接触，不会破坏口腔中的微生物平衡，能够有效保证口腔健康。
33、一些实施例中，所述牙科材料为牙套。更具体的，所述牙套包括内层和外层，所述内层为如前所述的抗菌材料(本发明中亦称为牙套膜片)，外层的硬度高于外层，如此可使患者在佩戴过程中感到比较舒适，又能保证反复摘戴不变形。本发明中，所述牙套的外层可以选择与内层相同的聚合物材料也可以选择不同的材料，本发明对此不做限定。作为可行性案例，抗菌牙套膜片的内层材料为如前所述的抗菌材料，外层材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯-乙二醇共聚酯(petg)。
34、与现有技术相比，本发明提供的含生物工程蛋白抗菌材料，由带正电荷的类弹性蛋白和基体材料复合而成，具有：①优异的广谱抗菌性能，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及厌氧菌都具有一定的抗菌作用。②耐高温，可与医用高分子类基体材料共混进行热加工，如熔融共混、挤出注塑。③加工过程无需添加其他助剂(如抗氧剂、分散剂等)，复合后的材料生物相容性良好，对皮肤、组织无刺激性。可应用于抗菌医疗器械，如抗菌牙套膜片、体内介入的导管和腹部修补片等，具有很好的应用前景。