[发明专利]一种具有磷酸酶响应功能的抗菌涂层、具有抗菌涂层的功能材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗菌涂层，包括具有式(I)或式(II)所示结构的两性离子聚合物。本发明设计的小分子两性离子聚合物能够实现与细菌发展历程相符，该光反应小分子起初的磷酸根所带的阴离子与季铵盐所带的阳离子形成两性离子表面，当细菌感染材料表面时起初材料表面为被动防御性表面，起到抗细菌粘附的功能。一旦细菌增长繁殖所代谢产生的磷酸酶易使表面的磷酸根发生释放，表面立即转化为阳离子杀菌表面。此表面的构建不仅有效的预防了细菌的初始粘附而且对机体具有良好的生物相容性，重要的是当初始的防御性被突破，表面能够转化为优异的杀菌功能。而且制备过程更加简单，设备需求低，易操作，可行性高。

技术领域

本发明属于抗菌医疗器械领域，涉及一种抗菌涂层、具有抗菌涂层的功能材料及其制备方法，尤其涉及一种具有磷酸酶响应功能的抗菌涂层、具有磷酸酶响应功能的抗菌涂层的功能材料及其制备方法。

背景技术

细菌在环境和人体中无处不在，导致人类疾病的致病菌会对公众健康构成严重威胁，最常见的细菌衍生疾病是食源性疾病，尿路感染，感染性传播和院内感染。材料表面上细菌粘附、增长繁殖，甚至形成生物膜是导致医用材料植入失败的主要原因。同样的，细菌在生物医用材料表面的粘附、增殖乃至形成生物膜是造成医疗器械的污染、引起医疗器械相关感染的主要原因。病人在住院期间需要接受各种诊断和治疗措施，如气管插管、泌尿道插管、手术治疗等，这就为微生物通过各种被污染器械进入患者体内并引发感染提供了条件。医院感染不仅造成患者发病率和病死率显著增加，还给患者及社会造成沉重的经济损失，对全球医疗卫生事业提出了严峻挑战。由此可见，防治医疗器械相关感染具有极大的迫切性。

然而器材表面的细菌感染并非是一个简单的过程，其是一种先粘附、再滋生的动态过程，这就需要抗菌器材表面具有与细菌感染程度相匹配的自适应性。传统抗菌表面根据其操作机制通常分为两类：(i)被动防御抗菌表面使用非污染材料，以防止细菌的初始附着，如聚乙二醇(PEG)和两性离子聚合物，以及(ii)活性攻击抗菌表面使用合成或天然杀生物剂杀死附着的细菌。被动防御表面没有杀菌能力，一旦粘附在表面上就对细菌无效，甚至一些附着的细菌最终会长成生物膜。然而，主动攻击表面通常会遇到与死细菌和碎屑堆积有关的问题，这不仅会屏蔽功能基团，从而降低杀菌效果，而且还可作为调理膜为后续细菌粘附提供营养，从而导致免疫反应或炎症。

因此，如何能够设计出一种材料，将这两种互补方法组合以在一个表面中形成细菌抗性和杀菌功能，形成动态的反映过程，而且还能与器材构建一体化材料表面，解决上述缺陷，从而能够实现对医疗器械相关感染的预防、诊断、控制和处置，已成为本领域诸多具有前瞻性的研究人员关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于一种抗菌涂层、具有抗菌涂层的功能材料及其制备方法，特别是一种具有磷酸酶响应功能的抗菌涂层。本发明提供的抗菌涂层，当细菌感染材料表面时起初材料表面为被动防御性表面，起到抗细菌粘附的功能。一旦细菌增长繁殖所代谢产生的磷酸酶易使表面的磷酸根发生释放，表面立即转化为阳离子杀菌表面。不仅有效的预防了细菌的初始粘附，而且对机体具有良好的生物相容性，重要的是当初始的防御性被突破，表面能够转化为优异的杀菌功能。

本发明提供了一种抗菌涂层，包括具有式(I)或式(II)所示结构的两性离子聚合物：

其中，R₁选自二苯甲酮类衍生物氧基；

R₂选自其中m为1～8之间的整数；

R₃选自其中n为3～17之间的整数；

R₄选自甲基、乙基或丙基；

其中，R₅选自二苯甲酮类衍生物基；