[发明专利]一种智能抗菌功能涂层的前驱聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种智能抗菌功能涂层的前驱聚合物及其制备方法与应用，属于医用材料技术领域。所述前驱聚合物的结构如通式(I)所示：将所述前驱体聚合物与带胺基的抗生素混合，可以制备智能抗菌涂料。本发明前驱聚合物结构中同时含有抗粘附的异冰片功能基团、改善亲水性的聚乙二醇链段、以及用于偶联抗生素的醛基，其通过醛基与抗生素的伯氨基团反应形成席夫碱键，能响应细菌代谢产生的酸性环境而断键，从而达到按需可控释放的效果，可实现智能长效抗菌，且无毒副作用，不仅制备方法工艺简单，而且各功能基团比例可灵活调控。

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，尤其是涉及一种智能抗菌功能涂层的前驱聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

病原菌严重威胁人类健康。研究表明，细菌在材料表面形成生物膜是导致细菌感染和细菌耐药性的重要原因。浮游细菌在材料表面经过不可逆附着后的不断繁殖、分化和扩散，最终形成生物膜。相对于浮游细菌，生物膜内细菌对杀菌剂的耐受性可提高10—1000倍以上。

根据上述细菌特性，现有技术常通过构建被动抗粘附型和主动杀菌型功能表面来有效防止细菌感染。其中，被动抗粘附型表面主要利用具有抗粘附功能的物质，如聚乙二醇、两性内盐等，来减少细菌的表面粘附或干扰生物膜形成来抑制细菌感染；然而该种方法只能短期内减缓细菌粘附，无法长期抑制细菌的繁殖。而主动杀菌型表面通常利用物理负载或化学键合方法将常规抗菌剂，如抗生素、银离子和壳聚糖等，固定到基底材料表面，通过释放等方式实现杀菌功能；但是单纯化学键合杀菌剂的主动杀菌表面易引起死细菌残骸的粘附和堆积，从而引发后续细菌粘附、增殖与感染，而物理负载法表面则存在非按需释放杀菌物质以及杀菌物质释放过快等问题，常导致抗菌效果持续性较差。

冰片是一种独特的天然化合物，具有良好的手性和抗菌粘附性能，是一种理想的抗菌材料。冰片的手性立体化学结构影响细菌的表面识别。这样可以防止细菌附着。换句话说，细菌没有粘附在这种立体化学结构表面的倾向。然而，由于冰片的结构，其表面的疏水性不可避免地阻碍了其广泛应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种智能抗菌功能涂层的前驱聚合物及其制备方法与应用。本发明前驱聚合物结构中同时含有抗粘附的异冰片功能基团、改善亲水性的聚乙二醇链段、以及用于偶联抗生素的醛基，其通过醛基与抗生素的伯氨基团反应形成席夫碱键，能响应细菌代谢产生的酸性环境而断键，从而达到按需可控释放的效果，可实现智能长效抗菌，且无毒副作用，不仅制备方法工艺简单，而且各功能基团比例可灵活调控。

本发明的技术方案如下：

一种智能抗菌功能涂层的前驱聚合物，该聚合物的结构如通式(I)所示：

通式(I)中，R₁、R₂分别独立地表示为H或CH₃；n表示为聚乙二醇重复链段数；x、y分别表示为各单体单元摩尔百分数。

优选地，所述n为3～120之间的整数；x为20～80％，y为20～80％。

一种所述智能抗菌功能涂层的前驱聚合物的制备方法，所述制备方法按照如下路线进行：

R₁、R₂、n、x、y的定义同上文中的限定；

具体步骤为：

(1)将丙烯酸聚乙二醇单体、对醛基苯甲酸与第一溶剂混合，在催化剂、活化剂作用下室温反应，制得含苯甲醛基团的单体(FMPEG)；

优选地，所述丙烯酸聚乙二醇单体与对醛基苯甲酸的摩尔比为1:1～2。

优选地，所述第一溶剂为DCM/THF混合溶剂，DCM与THF的体积比为1:1～2；