一种基体表面层层静电组装涂层的制备方法及其应用与流程

本发明属于基体表面功能性涂层，尤其涉及一种基体表面层层静电组装涂层的制备方法及其应用。

背景技术：

1、近十年来，随着植入性医疗耗材的大量应用，伴随其产生的凝血，排异反应，细菌感染等等问题逐渐突显出来。这其中，由植入性医疗耗材引发的细菌感染会极大的提高医疗成本和患者的致死率，是临床中不可忽视的问题。虽然抗生素可以治疗细菌感染问题，但口服或者注射的抗生素往往难以快速到达细菌感染患处，同时抗生素的大量使用促生出越来越多的抗药性细菌。在植入性医疗耗材表面精确精准的释放抗菌剂可及时有效的防止或治疗由细菌引发的感染，因此，在植入性医疗耗材表面释放抗菌剂涂层的研发迫在眉睫。

2、由于细菌的细胞膜是由带负电的阴离子脂肪构成，其结构可被阳离子抗菌剂由静电作用里破坏，从而导致细菌的裂解和死亡。阳离子抗菌剂的杀菌主要针对于细菌细胞膜固有的生物特性，因此具有广谱的杀菌效果，且细菌极难进化出有效的抗药性。目前，阳离子抗菌涂层主要分为有机小分子抗菌剂和聚合物抗菌剂。小分子阳离子抗菌剂主要为季胺盐及其衍生物，阳离子聚合物抗菌剂多为壳聚糖，葡聚糖等天然聚合物。阳离子小分子本身不稳定，随时间的推移，杀菌效果递减，因此，该类阳离子小分子不适宜中长期杀菌的需求。此外，小分子的分解及其分解产物的释放，对人体的健康会产生难以预计的影响。相较于阳离子小分子有机物，阳离子聚合物本身比较稳点。但是，阳离子聚合物涂层实现的方法主要为喷涂，浸润，镀膜等。这些工艺获得的聚合体涂层容易被水冲刷掉或直接剥离，抗菌性能失效快，很难形成一层长效的抗菌涂层。其被冲刷到人体血液中后可能引起血液蛋白的聚集从而引起血栓的产生，危及生命。同时，由于聚阳离子带有正电荷的特性，可吸引除细菌以外的灰尘，蛋白质等物质，缓慢的黏附或沉积在涂有阳离子聚合物涂层的物体表面，覆盖掉阳离子聚合物的电荷，使其失去抗菌效果。在正电荷被覆盖以后，灰尘，蛋白质等污垢在表面的聚集，也可以进一步为细菌附着和荚膜微生物的形成提供条件和养料，让细菌的繁殖更加容易。因此单一的聚阳离子涂层依然存在这如生物相容性差，易失效等等问题，限制了其抗菌特性的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种基体表面层层静电组装涂层的制备方法及其应用，提供有效针对细菌感染而改变基体表面电荷的涂层，涂层中的阳离子聚合物能够被人体内中的蛋白酶降解，从而达到了长效缓释抗菌特性和提高生物相容性的目的。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一方面，本发明提供一种基体表面层层静电组装涂层的制备方法，步骤如下：

4、s1：表面正电荷的引入：

5、s1a：将多巴胺单体和可降解的阳离子聚合物溶解在弱碱性的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，得到带正电荷的聚多巴胺溶液；

6、s1b：在所述基体表面涂覆带正电荷的聚多巴胺溶液，制得表面具有带正电荷的聚多巴胺涂层的基体；

7、s2：表面层层静电组装：

8、s2a：将可降解的阴离子聚合物溶解在去离子水中得到相应浓度的阴离子聚合物溶液；

9、s2b：将可降解的阳离子聚合物溶解在去离子水中得到相应浓度的阳离子聚合物溶液；

10、s2c：在所述带正电荷的聚多巴胺涂层的基体上反复涂覆阴离子聚合物溶液和阳离子聚合物溶液，制得表面具有层层静电组装涂层的基体。

11、优选的，所述多巴胺单体和可降解的阳离子聚合物的浓度均为0.5mg/ml～10mg/ml，所述阴离子聚合物溶液和阳离子聚合物溶液的浓度均为1mg/ml～10mg/m。

12、优选的，所述可降解的阳离子聚合物为多肽类阳离子聚合物和多糖类阳离子聚合物中的一种。

13、优选的，所述多肽类阳离子聚合物为α-聚赖氨酸、ε-聚赖氨酸和乳酸链球菌素中的一种；所述多糖类阳离子聚合物为壳聚糖季铵盐。

14、优选的，所述可降解的阴离子聚合物为多肽类阴离子聚合物和多糖类阴离子聚合物中的一种。

15、优选的，所述多肽类阴离子聚合物为聚谷氨酸和聚天冬氨酸中的一种；所述多糖类阴离子聚合物为透明质酸钠、海藻酸钠和硫酸葡聚糖钠中的一种。

16、优选的，所述步骤s1和s2中的涂覆方法包括浸涂法、浸泡法和旋涂法。

17、优选的，所述步骤s1中的涂覆方法为浸泡法，其中，所述步骤s1b包括：

18、将所述基体浸泡于带正电荷的聚多巴胺溶液，制得表面具有带正电荷的聚多巴胺涂层的基体。

19、优选的，所述步骤s2中的涂覆方法为浸泡法，其中，所述步骤s2c包括：

20、将所述带正电荷的聚多巴胺涂层的基体先浸泡于阴离子聚合物溶液中一段时间，之后用所述去离子水洗净表面未黏附的阴离子聚合物，之后再浸泡于所述阳离子聚合物溶液中一段时间，之后用所述去离子水洗净表面未黏附的阳离子聚合物，反复浸泡、清洗多次，制得表面具有所述层层静电组装涂层的基体。

21、另一方面，本发明还提供一种基体表面层层静电组装涂层的应用，采用上述任一项所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，制得表面具有层层静电组装涂层的基体。

22、本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明通过将多巴胺单体和可降解的阳离子聚合物混的方法，首先在基体表面引入正电荷，之后在带正电荷的聚多巴胺涂层的基体上层层涂覆细菌响应的阴离子聚合物和可被蛋白酶降解阳离子聚合物，使基体表面形成层层静电组装涂层，该层层静电组装涂层为由强静电力结合而成的致密的亲水性涂层，由于该涂层具有较强的亲水性，加强了应用该涂层的植入性医疗耗材的生物相容性；能够较好地实现精准的涂层组分控制和可降解的阳离子聚合物的长效缓释，使反应成分有效地包裹在该涂层中，进而达到在医疗耗材植入患处后缓慢释放的目的，当有细菌黏附于涂层表面时，会首先降解阴离子聚合物，缓慢的引发阳离子聚合物逐层释放，从而杀死细菌，实现感染的精准治疗和防止，减少抗生素的用量和严重感染情况的发，起到较好的抗菌作用，且该涂层不易脱落，不易引起抗药性。

技术特征：

1.一种基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述多巴胺单体和可降解的阳离子聚合物的浓度均为0.5mg/ml～10mg/ml，所述阴离子聚合物溶液和阳离子聚合物溶液的浓度均为1mg/ml～10mg/m。

3.根据权利要求1所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述可降解的阳离子聚合物为多肽类阳离子聚合物和多糖类阳离子聚合物中的一种。

4.根据权利要求3所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述多肽类阳离子聚合物为α-聚赖氨酸、ε-聚赖氨酸和乳酸链球菌素中的一种；所述多糖类阳离子聚合物为壳聚糖季铵盐。

5.根据权利要求1所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述可降解的阴离子聚合物为多肽类阴离子聚合物和多糖类阴离子聚合物中的一种。

6.根据权利要求5所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述多肽类阴离子聚合物为聚谷氨酸和聚天冬氨酸中的一种；所述多糖类阴离子聚合物为透明质酸钠、海藻酸钠和硫酸葡聚糖钠中的一种。

7.根据权利要求1所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1和s2中的涂覆方法包括浸涂法、浸泡法和旋涂法。

8.根据权利要求7所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的涂覆方法为浸泡法，其中，所述步骤s1b包括：

9.根据权利要求7所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的涂覆方法为浸泡法，其中，所述步骤s2c包括：

10.一种基体表面层层静电组装涂层的应用，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的基体表面层层静电组装涂层的制备方法，制得表面具有层层静电组装涂层的基体。

技术总结
本发明属于基体表面功能性涂层技术领域，提供一种基体表面层层静电组装涂层的制备方法及其应用，通过将多巴胺单体和可降解的阳离子聚合物混的方法，首先在基体表面引入正电荷，之后在带正电荷的聚多巴胺涂层的基体上层层涂覆细菌响应的阴离子聚合物和可被蛋白酶降解阳离子聚合物，使基体表面形成层层静电组装涂层，该层层静电组装涂层为由强静电力结合而成的致密的亲水性涂层，广泛地应用于植入性医疗耗材表面涂层领域，以实现精准的涂层组分控制和可降解的阳离子聚合物的长效缓释，使反应成分有效地包裹在该涂层中，进而达到在医疗耗材植入患处后缓慢释放的目的，由于该涂层具有较强的亲水性，也加强了应用该涂层的植入性医疗耗材的生物相容性。

技术研发人员：侯铮,张鸿飞
受保护的技术使用者：征鸿诺瓦医疗科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15