一种抗菌硅橡胶、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌硅橡胶，在硅橡胶表面化学键合有功能大分子，所述功能大分子含乙烯基或乙炔基，功能大分子通过乙烯基或乙炔基与硅橡胶表面化学键合；所述功能大分子包括聚氨基酸大分子，其分子结构如下所示：

Antibacterial silicone rubber, preparation method and application thereof

The invention discloses an antibacterial silicone rubber, silicone rubber surface in chemical bonding functional macromolecules, the functional macromolecules containing vinyl or ethynyl, functional macromolecules via vinyl or acetylene and silicon rubber surface chemical bonding; the functional macromolecules including poly amino acid molecules, the molecular the structure is shown as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌硅橡胶、制备方法及其应用
本专利技术涉及一种硅橡胶、制备方法及其应用，尤其是涉及一种抗菌硅橡胶、制备方法及其应用。
技术介绍
硅橡胶具有优异的生物安全性和机械性能，将它制作成导尿管、引流管、呼吸导管、宫颈封堵器、伤口敷料等产品已广泛应用到医疗、保健、化妆品等领域中。然而，硅橡胶在使用过程中需要与尿道、皮肤等人体组织长时间接触，作为外源性人工材料，硅橡胶表面易发生细菌粘附和增殖现象，甚至在其表面形成生物菌膜，而且随着硅橡胶留置时间的增加，其发生细菌感染的概率也越大。生物菌膜作为微生物的“保护伞”可以抵御抗生素对微生物的影响，甚至进入人体血液引发败血症，甚至危及患者生命。据统计，每年因使用硅橡胶而引起的细菌感染占院内感染总数的40％，且硅橡胶的细菌感染率还在逐年增加。因此，硅橡胶表面抗菌性能至关重要，开发抗菌硅橡胶及其产品对于提高硅橡胶的留置周期、增加使用舒适度、减少医护工作量、保障患者生命安全具有重要意义。目前研究和开发抗菌硅橡胶主要有以下两种方式：1)将抗生素或者有机抗菌剂通过本体添加或者表面涂覆的方式与硅橡胶结合，通过抗生素的特定抗菌基团抑制细菌的增殖。例如：中国专利CN201558397U“载缓释阿米卡星硅橡胶”中，将载有阿米卡星的聚乳酸-聚羟基乙酸涂覆到硅橡胶表面，通过缓释阿米卡星来获得抗菌效果。然而，由于硅橡胶留置时间较长，为确保抗菌效果，需添加大量抗生素，且大量使用抗生素的会导致细菌产生耐药性，导致抗生素失效。中国专利申请CN201431691Y“一种抗菌亲水涂层硅橡胶”中，将甲壳素或壳聚糖的衍生物涂覆到硅橡胶表面，制备抗菌硅橡胶。然而，甲壳素或壳聚糖衍生物的抗菌效果较弱，且其与硅橡胶表面无共价键合，结合力弱，易于脱落。2)将无机载银、铜或锌类抗菌剂与硅硅橡胶复合，通过释放抗菌金属离子(Ag+、Cu2+或Zn2+)或者其纳米粒子与硅橡胶表面细菌作用而实现抗菌。例如：中国专利申请CN2778285Y“抗菌硅橡胶”中，将纳米银包覆在硅橡胶表层，制备抗菌硅橡胶；中国专利申请CN101912638A“纳米载银-二氧化硅导尿管及其生产方法”中，将纳米载银的二氧化硅掺入硅胶中，再经硫化等工艺制备抗菌硅橡胶导尿管。然而，抗菌金属离子或者纳米颗粒的不断析出和累积，破坏周围组织的微环境平衡，干扰周围细胞的正常生长，促使细胞内活性氧(ROS)的含量升高，产生细胞毒性，导致硅橡胶的生物相容性差。由此可见，现有的技术方案均存在无法避免细菌耐药性或抗菌活性物质析出引起的细胞毒性问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种抗菌硅橡胶。该抗菌硅橡胶抗菌持久，细菌不易产生耐药性；抗菌活性物质不会析出而进入细胞内引起细胞毒性问题，抗菌硅橡胶与细胞具有良好的生物相容性。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种上述抗菌硅橡胶的制备方法。本专利技术要解决的第三个技术问题是提供一种上述抗菌硅橡胶的应用。为解决上述第一个技术问题，专利技术采用如下的技术方案：一种抗菌硅橡胶，在硅橡胶表面化学键合有功能大分子，所述功能大分子含乙烯基或乙炔基，功能大分子通过乙烯基或乙炔基与硅橡胶表面化学键合；所述功能大分子包括聚氨基酸大分子，其分子结构如下所示：式中R1为以下所示结构中的任意一种：式中R2为以下所示结构中的任意一种：式中R3为以下所示结构中的任意一种：式中R4为以下所示结构中的任意一种：式中m、n、z、a均为整数，m＝5-10000，n＝0-5000，z＝1-200，a＝0-2000；“*”为R1、R2、R3、R4与其相邻基团的化学键合点。所述聚氨基酸大分子可由市场上直接购买，也可由本领域的专业技术人员根据熟知的方法合成。在本申请中，优选地，所述聚氨基酸大分子通过含乙烯基或炔基的伯胺或仲胺类分子引发氨基酸-N-内羧酸酐开环聚合而得到的聚氨基酸均聚物或者聚氨基酸嵌段共聚物，具体制备方法如下：S1、将引发剂和氨基酸-N-内羧酸酐A溶于N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中，其中引发剂与氨基酸-N-内羧酸酐A的质量比1:10-1:1000，氨基酸-N-内羧酸酐A与N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃的质量比为1:5-1:100，通入氮气保护，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；然后再加入氨基酸-N-内羧酸酐B，氨基酸-N-内羧酸酐B与氨基酸-N-内羧酸酐A的质量比为0:1-1:1，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；反应结束后，将溶液减压浓缩除去溶剂，将浓缩后的溶液在乙醚中沉淀，烘干得到聚氨基酸或带有保护基的聚氨基酸；所述引发剂的结构式如下：式中，R3为以下所示结构中的任意一种：式中，R4为以下所示结构中的任意一种：式中，a为0-2000的整数，“*”为R3、R4与其相邻基团的化学键合点；S2、将带有保护基的聚氨基酸用三氟乙酸溶解，在氮气保护和避光条件下加入33％溴化氢/冰醋酸混合溶液，在20-40℃下反应1-3小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，干燥，即得聚氨基酸大分子。所述氨基酸-N-内羧酸酐A选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐中的一种或几种；所述氨基酸-N-内羧酸酐B选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸-N-羧酸酐、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐、L-丙氨酸-N-羧酸酐中、L-亮氨酸-N-羧酸酐、L-异亮氨酸-N-羧酸酐、L-缬氨酸-N-羧酸酐、L-苯丙氨酸-N-羧酸酐、L-蛋氨酸-N-羧酸酐中的一种、γ-苄基-L-谷氨酸-羧酸酐、β-苄基-L-天冬氨酸-羧酸酐中的一种或几种。优选地，所述功能大分子还可以包括亲水性分子，所述亲水性分子选自N-乙烯基吡咯烷酮及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、乙烯基磷酸、b＝5-500整数中的一种；优选地，所述N-乙烯基吡咯烷酮衍生物包含但不限于5-乙烯基-2-吡咯烷酮；所述丙烯酸衍生物包含但不限于丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丁酯。为解决上述第二个技术问题，本专利技术提供一种上述抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：S01、配置含聚氨基酸大分子和引发剂的功能反应水溶液，所述聚氨基酸大分子在反应水溶液中的质量浓度为0.1％-95％，引发剂的质量为聚氨基酸大分子质量的0.01％-4％；S02、将硅橡胶浸泡在功能反应水溶液中，并施加一定的引发措施反应0.05-12小时；S03、取出硅橡胶，常规后处理，获得抗菌硅橡胶。本专利技术提供的另一种上述抗菌硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：S11、配置含聚氨基酸大分子、亲水性分子和引发剂的功能反应水溶液，聚氨基酸大分子和亲水性分子在水溶液中总质量浓度为0.1％-95％，聚氨基酸大分子与亲水性分子的质量比为1:0-1:100，引发剂的质量为聚氨基酸大分子和亲水性分子总质量的0.01％-4％；S12、将硅橡胶浸泡在功能反应溶液中，并施加一定的引发措施反应0.05-12小时；S13、取出硅橡胶，常规后处理，获得抗菌硅橡胶。优选地，所述常规后处理包括超声清洗、干燥、包装和灭菌步骤。优选地，所述一定的引发措施采用紫外光辐照引发接枝、γ射线辐射引发接枝、微波引发接枝、加热引发接枝中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌硅橡胶，其特征在于：在硅橡胶表面化学键合有功能大分子，所述功能大分子含乙烯基或乙炔基，功能大分子通过乙烯基或乙炔基与硅橡胶表面化学键合；所述功能大分子包括聚氨基酸大分子，其分子结构如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种抗菌硅橡胶，其特征在于：在硅橡胶表面化学键合有功能大分子，所述功能大分子含乙烯基或乙炔基，功能大分子通过乙烯基或乙炔基与硅橡胶表面化学键合；所述功能大分子包括聚氨基酸大分子，其分子结构如下所示：式中R1为以下所示结构中的任意一种：式中R2为以下所示结构中的任意一种：式中R3为以下所示结构中的任意一种：式中R4为以下所示结构中的任意一种：H，CH3，CH2CH3，式中m、n、z、a均为整数，且m＝5-10000，n＝0-5000，z＝1-200，a＝0-2000；“*”为R1、R2、R3、R4与其相邻基团的化学键合点。2.根据权利要求1所述抗菌硅橡胶，其特征在于：所述聚氨基酸大分子通过含乙烯基或炔基的伯胺或仲胺类分子引发氨基酸-N-内羧酸酐开环聚合而得到的聚氨基酸均聚物或者聚氨基酸嵌段共聚物，具体制备方法如下：S1、将引发剂和氨基酸-N-内羧酸酐A溶于N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中，其中引发剂与氨基酸-N-内羧酸酐A的质量比1:10-1:1000，氨基酸-N-内羧酸酐与N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃的质量比为1:5-1:100，通入氮气保护，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；然后再加入氨基酸N-内羧酸酐B，氨基酸N-内羧酸酐B与氨基酸N-内羧酸酐A的质量比为0:1-1:1，在10-40℃下搅拌反应12-96小时；反应结束后，将溶液减压浓缩除去溶剂，将浓缩后的溶液在乙醚中沉淀，烘干得到聚氨基酸或带有保护基的聚氨基酸；所述引发剂的结构式如下：式中，R3为以下所示结构中的任意一种：式中，R4为以下所示结构中的任意一种：H，CH3，CH2CH3，式中，a为0-2000的整数，“*”为R3、R4与其相邻基团的化学键合点；S2、将带有保护基的聚氨基酸用三氟乙酸溶解，在氮气保护和避光条件下加入33％溴化氢/冰醋酸混合溶液，在20-40℃下反应1-3小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，干燥，即得聚氨基酸大分子。3.根据权利要求2所述抗菌硅橡胶，其特征在于：所述氨基酸-N-内羧酸酐A选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐中的一种或几种；所述氨基酸-N-内羧酸酐B选自N(ε)-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐、N'-苄氧羰基-L-鸟氨酸-N-羧酸酐、L-组氨酸-N-羧酸酐、L-精氨酸-N-羧酸酐、L-丙氨酸-N-羧酸酐中、L-亮氨酸-N-羧酸酐、L-异亮氨酸-N-羧酸酐、L-缬氨酸-N-羧酸酐、L-苯丙氨酸-N-羧酸酐、L-蛋氨酸-N-羧酸酐中的一种、γ-苄基-L-谷氨酸-羧酸酐、β-苄基-L-天冬氨酸-羧酸酐中的一种或几种。4.根据权利要求1所述抗菌硅橡胶，其特征在于：所述功能大分子还包括亲水性分子，所述亲水性分子选自N-乙烯基吡咯烷酮及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、乙烯基磷酸、b＝5-500整数中的一种。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛之猛，张善勇，
申请(专利权)人：苏州度博迈医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32