[发明专利]一种抑制细菌生物膜生成的亲水聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，涉及一种亲水聚合物的合成，具体是指一种抑制细菌生物膜生成的亲水聚合物及其制备方法与应用。采用甲基丙烯酸磺酸两性离子单体、N‑乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、可聚合聚乙二醇单甲醚四元聚合制备得到该亲水聚合物。将该亲水聚合物与封闭型异氰酸酯复配，形成可抑制细菌生物膜生成的亲水涂层溶液。通过浸涂和热交联技术将亲水涂层溶液涂覆到医用导管上，得到表面具有亲水润滑和抑制细菌生物膜生成特性的医用导管。本发明制备的亲水聚合物兼顾亲水性、抑制细菌生物膜生成的特点。将其用于亲水涂层溶液制备的方法简单，适用基材范围广，操作简单，易于工业化生产，在生物医用材料领域具有潜在的应用。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，涉及一种亲水聚合物的合成，具体是指一种抑制细菌生物膜生成的亲水聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

随着现代生命科学、材料科学、医学、工程学等多学科相互渗透和发展，生物医用材料，这一正对人类健康作出重要贡献并将获得重大发展的重要学科愈来愈受到人们的普遍关注，成为世界各国竞相研究开发的热点。生物医用材料例如植入医疗器械，在临床使用时其表面的润滑性、抑制细菌生物膜的生成、生物相容性是至关重要的。生物医用材料在介入人体的过程中会与人体组织产生摩擦，增加患者的病痛；其次细菌在生物医用材料表面的初始粘附会造成生物膜的形成，它会保护细菌免受宿主免疫系统的影响，从而引起手术部位感染，对患者的健康构成了严重的威胁。

此外，手术部位感染是最常见的手术并发症，约占所有医疗保健相关感染的40%，占所有手术并发症的5%。导致进一步的手术干预，延长治疗时间，和意外的高医疗费用。人们普遍认为，细菌在生物材料表面的初始粘附和由细菌粘附引起的生物膜形成是导致手术部位感染的主要原因。一旦生物膜形成，它就能保护细菌免受宿主免疫系统的影响，从而使手术部位感染成为棘手的问题。因此，抑制生物医用材料表面的初始细菌粘附和生物膜形成成为降低手术部位感染发生率的有效对策。

然而，在现有相关技术中对抑制生物膜生成的涂层材料的研究中普遍存在以下几个问题：其一是对两性离子类型涂层材料的生物相容性缺乏考虑；其二是对亲水聚合物涂层的固定及制备方法较为繁琐、复杂，且涂层与基材之间的结合力不足导致涂层存在脱落的风险。其三是将两性离子与亲水性物质结合在一起从而赋予涂层润滑性及抑制细菌生物膜生成的相关技术较少。因此，以一种简单的方法将两性离子和亲水性物质结合在一起，以实现制备抑制细菌生物膜生成并兼容亲水性润滑涂层，这是十分有必要的。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种抑制细菌生物膜生成的亲水聚合物及其制备方法与应用。具体的为：本发明提供一种抑制细菌生物膜生成的亲水聚合物，其特征在于，具有如下结构式：

其中：e、f、g、h为各单体重复单元数。

进一步地，本发明提供一种抑制细菌生物膜生成的亲水聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1）可聚合的聚乙二醇单甲醚的制备：

分别取一定量的聚乙二醇单甲醚、丙烯酰氯及乙腈溶液加入到反应容器中，加热至80℃后，向反应容器中加入一定量的三乙胺，80℃条件下继续加热反应5小时。待反应停止后，使反应液慢慢冷却至室温。然后，将反应液慢慢滴加到无水乙醚中，边滴加边搅拌，得到大量的淡黄色沉淀，之后将沉淀过滤出来并用无水甲醇洗涤多次，放到真空干燥箱中干燥24h，得到白色固体粉末状的可聚合的聚乙二醇单甲醚。所述聚乙二醇单甲醚的平均分子量为200-1000。

步骤（2）抑制细菌生物膜生成的亲水聚合物的制备：