一种聚多肽生物活性涂层和一种生物材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚多肽生物活性涂层，所述生物活性涂层主要由多层聚多肽膜层以及活性物质层构成，相邻的两个聚多肽膜层具有异性电荷，相邻的两个聚多肽膜之间通过电荷作用力相结合，每层多肽膜的厚度为3-10nm。所述的聚多肽活性涂层纳米涂层材料为生物相容性良好的聚多肽，不仅满足无毒、无刺激、无三致特性，还具有抑菌、抗菌效果，并具备生物活性，能促进细胞黏附、生长和增殖。本发明专利技术还提供了一种生物材料，包括基体材料和负载在所述基体材料表面的生物活性涂层。本发明专利技术还提供了一种制备所述生物材料的方法。本发明专利技术还提供了所述生物材料在外科手术中的应用，优选地，所述外科手术为骨科手术。

Polypeptide bioactive coating and biological material, preparation method and application thereof

The invention provides a poly peptide bioactive coating, the bioactive coating is mainly composed of multilayer film polypeptide and an active material layer composed of two polymer film has the opposite charge of adjacent polypeptide, between two adjacent combined poly membrane polypeptides by charge force, each layer of film thickness of 3-10nm polypeptide. The poly peptide active coating nano coating material is biocompatible poly peptide of good, not only meet the non-toxic, no stimulation, no three by characteristics, also has antibacterial, antibacterial effect, and has a biological activity, can promote cell adhesion, growth and proliferation. The invention also provides a biological material, which comprises a base material and a bioactive coating on the surface of the substrate material. The invention also provides a method for preparing the biological material. The invention also provides the application of the biological material in the surgical operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物化学领域，具体而言，涉及一种聚多肽生物活性涂层和一种生物材料及其制备方法和应用。
技术介绍
现代医学的进步与生物材料的发展密不可分。从外科整形，心血管植入支架，人体骨科置换和修复，生物组织工程再到药物传递系统，医用生物材料遍及生物医学的各个领域[1]。这些材料植入人体内部往往会引起局部和全身不良反应，作为生物材料，它必须满足：无毒，无刺激，无“三致”等，并能够与细胞、组织具有良好的相容性。材料引起的宿主反应从微观上来说是通过宿主细胞对表面识别作用引起的，因此生物表面性能往往决定材料是否适用于生物组织。在20世纪中后期，科学家们致力于研究Langmuir-Blodegett(LB)沉积[2,3]以及自组装单层膜(SAM)技术[4,5]，并应用于生物载药，组织工程方面。然而，LB沉积需要复杂的仪器设备并且只适用于两亲性分子，SAM仅适合少数特定分子与基地相互作用，这些缺点都限制这二种技术的发展。层层自组装技术，作为一种新颖的制备纳米膜的技术，由德国科学家Decher、Hong等在1991年正式提出，在过去的20多年内得到了迅猛的发展。这种静电层层自组装是通过溶液中相反聚电解质在基材表面上通过静电作用交替吸附沉积形成的，在交替浸泡的过程中，得到有序的纳米尺寸层层自组装薄膜。此外，氢键，疏水，共价键，配位键，电荷转移等作用力，同样可以用类似的原理形成交替的多层膜。层层自组装技术拥有其独特的优势：其一，性能可调控性，多层膜的物理、化学性质可以很容易通过改变自组装多层膜的层数以及聚电解质的种类等进行调控；其二，结构的精细可控，这种技术交替沉积的每一单层聚合物厚度在几个纳米，是一种能获得高度有序、结构可控的纳米技术；其三，材料适用性强，它不仅可以适用不同材料表面，其涂层适用材料的选材范围也极为广泛，各种具有静电、氢键、亲疏水、共价键、配位键作用力的聚合物、大分子、离子、微粒大都适用于这种技术；其四，这种技术的操作过程可程序化、自动化，电脑控制的实验室型自动涂层设备已经有商业化产品。本专利就是采用此纳米涂层技术，制备一类具有抗菌、生物活性的聚多肽的纳米涂层。这种纳米涂层材料为生物相容性良好的聚多肽，不仅满足无毒、无刺激、无三致特性，还具有抑菌、抗菌效果，并具备生物活性，能促进细胞黏附、生长和增殖。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种聚多肽活性涂层，所述的聚多肽活性涂层纳米涂层材料为生物相容性良好的聚多肽，不仅满足无毒、无刺激、无三致特性，还具有抑菌、抗菌效果，并具备生物活性，能促进细胞黏附、生长和增殖。本专利技术的第二目的在于提供一种生物材料，包括基体材料和负载在所述基体材料表面的本专利技术所述的生物活性涂层。本专利技术的第二目的在于提供所述多肽活性涂层的制备方法，该方法采用层层自组装技术，通过合理的实验设计，能够用于制备载有活性分子的多肽涂层。本专利技术的第三目的在于提供所述多肽活性涂层的应用，本专利技术的多肽活性涂层特别适用于外科手术，用于避免伤口感染，并促进伤口愈合。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术的一个方面涉及一种聚多肽生物活性涂层，其特征在于，所述生物活性涂层主要由多层聚多肽膜层以及活性物质层构成，相邻的两个聚多肽膜层具有异性电荷，相邻的两个聚多肽膜之间通过电荷作用力相结合，每层多肽膜的厚度为3-10nm。聚多肽本身具有抑菌能力，同时，其生物相容性良好，使用聚多肽还便于结合各种具有活性的分子，并通过不同活性分子达到整体上的不同效果。此外，涂层还可以促进细胞黏附、生长、增值的性能。另一方面，交替沉积采用了层层自组装技术，可程序化生产，应用范围广泛，前景良好。优选地，所述活性物质层所述多层多肽膜是由带有异性电荷的聚-L-赖氨酸(PLL)和聚-L-谷氨酸(PLGA)多肽交替沉积形成的，所述多层多肽膜的层数为10-50层，优选地，所述多肽膜的层数为40-50层；层数大于50层后，膜将不稳定，容易脱落。所述活性物质包括抗生素、白介素、RGD三肽。多层多肽膜可以采用各种聚氨基酸，选用优选的聚-L-赖氨酸(PLL)和聚-L-谷氨酸(PLGA)优选地，所述活性分子包括抗生素分子、白介素分子、RGD三肽分子。本专利技术的另一方面涉及一种生物材料，包括基体材料和负载在所述基体材料表面的权利要求1-3任一项所述的生物活性涂层。本专利技术的另一方面涉及所述生物材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将所述基体材料浸入带有电荷的聚多肽的缓冲液中，沉积，清洗；2)再次将清洗后的所述基体材料浸入带有相反电荷的聚多肽的缓冲液中，沉积，清洗；3)重复步骤1)至2)；4)将所述基体材料浸入活性分子的缓冲液中，沉积，得到聚多肽活性涂层，所述活性物质带有与相邻的所述聚多肽缓层相反的电荷。优选地，所述基板是金属片，优选地，所述基板是不锈钢片或钛合金片。优选地，在所述步骤1)和步骤2)之间还包括以下步骤：将所述基体材料浸入活性物质的缓冲液中，沉积，清洗；所述活性物质带有与所述步骤(1)中的聚多肽缓冲液相反的电荷；更优选地，所述活性物质选自白介素IL-12、RGD三肽分子中的一种或多种；更优选地，所述步骤中的沉积时间为5-20分钟，更优选地，所述浸泡时间为10-15分钟。优选地，所述步骤1)中含有聚多肽的缓冲液，聚多肽的浓度为0.5-2mg/ml，优选1mg/ml；所述缓冲液的pH值在3-12之间，优选地，所述缓冲液的pH为4或10。酸性缓冲液的pH值可以为3.0-6.5，用于正点药物负载；碱性缓冲液为从7.5-12，用于负电药物负载。从性能上来说，酸性缓冲液pH＝4.0时效果好；而碱性溶液pH＝10.0时效果最好。聚多肽的浓度需不能低于0.5mg/ml，否则组装所需的时间会延长；而聚多肽浓度高于1mg/ml之后，组装所需的时间不再有明显缩短，当其浓度高于2mg/ml之后，组装的时间几乎无变化。因此选用合适的聚多肽浓度可以在提高组装效率的同时节约物料成本。优选地，所述步骤1)中的沉积时间为5-20分钟，所述步骤2)中的沉积时间为5-20分钟，优选地，所述步骤2)中的沉积时间为10-15分钟，所述步骤3)中的沉积时间为10-15分钟。优选地，所述步骤4)中的浸泡时间为5-20分钟。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚多肽生物活性涂层，其特征在于，所述生物活性涂层主要由多层聚多肽膜层以及活性物质层构成，相邻的两个聚多肽膜层具有异性电荷，相邻的两个聚多肽膜之间通过电荷作用力相结合，每层多肽膜的厚度为3‑10nm。

【技术特征摘要】
1.一种聚多肽生物活性涂层，其特征在于，所述生物活性涂层
主要由多层聚多肽膜层以及活性物质层构成，相邻的两个聚多肽膜
层具有异性电荷，相邻的两个聚多肽膜之间通过电荷作用力相结合，
每层多肽膜的厚度为3-10nm。
2.根据权利要求1所述的聚多肽生物活性涂层，其特征在于，
所述活性物质层所述多层多肽膜是由带有异性电荷的聚-L-赖氨酸
(PLL)和聚-L-谷氨酸(PLGA)多肽交替沉积形成的，所述多层
多肽膜的层数为10-50层。
3.根据权利要求2所述的聚多肽生物活性涂层，其特征在于，
所述多肽膜的层数为40-50层；所述活性物质包括抗生素、白介素、
RGD三肽。
4.一种生物材料，包括基体材料和负载在所述基体材料表面的
权利要求1-3任一项所述的生物活性涂层。
5.一种制备权利要求4所述的生物材料的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
1)将所述基体材料浸入带有电荷的聚多肽的缓冲液中，沉积，
清洗；
2)再次将清洗后的所述基体材料浸入带有相反电荷的聚多肽的
缓冲液中，沉积，清洗；
3)重复步骤1)至2)；
4)将所述基体材料浸入活性分子的缓冲液中，沉积，得到聚多
肽活性涂层，所述活性物质带有与相邻的所述聚多肽缓层相反的电

【专利技术属性】
技术研发人员：江兵兵，陈学琴，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42