具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，将预处理好的基体材料分别在两种水溶性高分子溶液中浸泡、风干，在基体表面已成功修饰一层聚合物自组装薄膜。通过层层自组装的方式在材料表面获得具有亲水、抑菌且透明的高分子涂层，解决了医用材料表面易感染、生物相容性不好等问题。本发明专利技术具备操作简便、操作过程可控、制备条件温和、材料适用性广等优点。本发明专利技术无需耗资购买任何大型仪器或者设备，只需常规化学实验仪器即可。整个过程是可控的。无论是薄膜厚度、成膜时间、聚合物浓度、pH等。

【技术实现步骤摘要】
具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法
本专利技术涉及一种具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，主要通过溶液中高分子与材料表面相互作用，以及两种高分子间相互作用，制备出性质可控的材料表面多层薄膜涂层。
技术介绍
水溶性高分子层层自组装技术克服了传统技术获取薄膜性能较差的问题，且该技术操作简便，薄膜厚度可控，制备条件温和，可选基体材料种类多，并且能够保持合成或天然高分子活性。水溶性高分子层层自组装技术可适用于聚电解质、胶体、天然高分子、小分子、离子等，各组分间可依靠静电作用、氢键、共价键等分子间相互作用力互相吸引。该技术所用基体材料可用于二维表面，如在金、塑料、玻璃、陶瓷等的表面修饰，还可用于三维表面如球体、不规则几何体、纤维等表面修饰。水溶性高分子层层自组装技术具有广泛的应用前景，如作为靶向材料递送介质，将目标分子带到靶向目标，然后通过一系列刺激(如温度、pH等的改变)释放。还可用于生物传感器、滤膜等的表面改性。目前存在的层层自组装方式有传统的浸泡、旋转涂布、以及喷雾、电位沉积、毛细管作用等形式。层层自组装技术成膜所需要的仪器设备简单，成膜的稳定性好、成膜不受基底大小和形状的影响，在成膜过程中可随时调节实验参数控制所成膜的厚度和形貌。许多天然高分子表面都带有一定数量的电荷，如多糖、DNA、蛋白质等，因此也可通过层层自组装的形式将这些天然高分子固定在材料表面，赋予材料特殊的功能。随着近些年来生物医用材料的高速发展，生物材料潜在的问题也一一被发现，就目前而言，最为严重的是材料的生物相容性以及生物材料引发的感染问题。因此通过方便快捷的层层自组装技术获得的具有良好抑菌性能的涂层具有广阔的应用前景。本专利技术主要通过水溶性高分子浸涂方式层层自组装获得形貌与厚度可控的，具有亲水、抑菌，透明的材料表面涂层。聚乙烯胺是一种含有大量氨基的聚阳离子水溶性高分子，其在中性水溶液中呈现显著的正电荷，较易吸附于呈现负电荷的材料表面，且具备一定的抑菌性能。透明质酸是天然存在的具有很好的生物相容性的水溶性聚阴离子多糖，其在中性水溶液中呈现显著的负电荷。透明质酸广泛存在于动物植物以及人体中，具有特殊的保湿性质，因而具有良好的亲水性并可表现出一定的抑菌作用。受到海洋贻贝分泌的粘附蛋白的启发，3,4-二羟基-L-苯丙氨酸(DOPA)在贻贝专用粘附蛋白中发现，并且在贻贝粘附固体表面的界面处发现的蛋白质中含量丰富。DOPA及其类似物多巴胺的一个关键特征是邻二羟基苯基(邻苯二酚)官能团，可与各种无机/有机表面形成强键，有利于含有多巴胺的分子在材料表面的吸附。此外，氨基与多巴胺之间可自发形成共价键，因此多巴胺修饰的透明质酸与聚乙烯胺可通过共价键交联形成聚合物网络结构。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，使用水溶性高分子“聚乙烯胺”与“多巴胺修饰的透明质酸”通过层层自组装在材料表面形成复合薄膜涂层，该涂层厚度可控，且形成的薄膜具有亲水、抑菌、透明的特性。技术方案一种具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1、对基体材料预处理：采用超声1-3h后，用去离子水清洗基体表面至少3次，然后放置超净台晾干，对基体正反面紫外预处理0.5-1h；步骤2：配制两种不同的水溶性高分子溶液；所述水溶性高分子溶液中的高分子浓度为0.1-10mg/mL；步骤3：将预处理好的基体材料在其中一种水溶性高分子溶液中浸泡5-15min，采用灭菌的溶剂冲洗基体表面除去多余的水溶性高分子，风干10-20min；再将风干后的基体浸入另一种水溶性高分子溶液中浸泡5-15min，采用灭菌的溶剂冲洗基体表面除去多余的水溶性高分子，风干10-20min；基体表面已成功修饰一层聚合物自组装薄膜。根据所需薄膜厚度多次重复步骤3。所述基体可以为有色金属、不锈钢、塑料、玻璃等片材、板材所述基体的形状为二维或三维。所述配制两种不同的水溶性高分子溶液时的溶剂为水、乙醇或磷酸缓冲液。所述溶剂需要经过灭菌处理。所述配制两种不同的水溶性高分子溶液时的高分子物质为：水溶性合成高分子，水溶性天然高分子及其衍生物。所述聚合物结构是线性、分枝状、星型或共聚物。有益效果本专利技术提出的一种具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，将预处理好的基体材料分别在两种水溶性高分子溶液中浸泡、风干，在基体表面已成功修饰一层聚合物自组装薄膜。通过层层自组装的方式在材料表面获得具有亲水、抑菌且透明的高分子涂层，解决了医用材料表面易感染、生物相容性不好等问题。本专利技术具备操作简便、操作过程可控、制备条件温和、材料适用性广等优点。具有以下效益：本专利技术无需耗资购买任何大型仪器或者设备，只需常规化学实验仪器即可。本专利技术整个过程是可控的。无论是薄膜厚度、成膜时间、聚合物浓度、pH等。本专利技术制备的材料表面薄膜涂层，可提升材料表面的亲水性与抑菌性，且具有高透明度。本专利技术中基体材料可选范围广，不论是有色金属、不锈钢、塑料、玻璃等片材、板材，还是其他形状三维材料，如球体、网格、不规则形貌体等，都可以通过层层自组装的形式获得可自立的薄膜。附图说明图1：层层自组装过程示意图图2：经过四层层层自组装玻璃、不锈钢、PVC表面接触角照片图3：玻璃和PVC表面不同涂层下透明度的变化图4：大肠杆菌在不同涂层的PVC表面显示出良好的抑菌性能具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术所选用的技术方案如下：1)选择合适尺寸和大小的材料作为基体，为了保证材料表面的清洁，超声1-3h后，用去离子水清洗基体表面至少3次，放置超净台晾干，抑菌实验前，基体正反面紫外预处理0.5-1h,备用。2)确定所需的溶剂(如纯水、磷酸缓冲液等)，对溶剂灭菌，用经过灭菌的溶剂配置0.5-2mg/mL的两种水溶性高分子溶液(聚电解质聚合物、胶体、生物大分子、小分子、离子等)。3)将预处理好的基体材料在其中一种水溶性高分子溶液(聚电解质聚合物、胶体、生物大分子、小分子、离子等)中浸泡5-15min(根据膜的厚度自行选择)，随后用上述已灭菌的溶剂冲洗基体表面，确保除去多余的水溶性高分子，风干(10-20min)，将已经经过一种溶液处理的基体浸入另一种水溶性高分子溶液(聚电解质聚合物、胶体、生物大分子、小分子、离子等)中，浸泡相应的时间，随后用已灭菌的溶剂冲洗材料表面，确保除去多余的溶液，风干。至此，基体表面已成功修饰一层聚合物自组装薄膜。4)重复步骤3)，至达到所需要的具有一定厚度或层数的薄膜。5)对步骤4)所获的的具有一定厚度及层数的基体表面拍照，对比涂层前后基体透明度的变化。6)对步骤4)所获得的具有一定厚度及层数的薄膜进行接触角测定。7)对步骤4)所获得的具有一定厚度及层数的薄膜进行抑菌实验，整个基体表面修饰操作在超净台进行。图1是具体实施例1中的通过层层自组技术形成具有一定性能薄膜涂层的简图，所有的层层自组装都可以通过这个操作来完成。所述基体可以为有色金属、不锈钢、塑料、玻璃等片材、板材，也可以为其他形状三维材料，如球体、网格、不规则形貌体等。所述溶剂可以为水、磷酸缓冲液、乙醇等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1、对基体材料预处理：采用超声1‑3h后，用去离子水清洗基体表面至少3次，然后放置超净台晾干，对基体正反面紫外预处理0.5‑1h；步骤2：配制两种不同的水溶性高分子溶液；所述水溶性高分子溶液中的高分子浓度为0.1‑10mg/mL；步骤3：将预处理好的基体材料在其中一种水溶性高分子溶液中浸泡5‑15min，采用灭菌的溶剂冲洗基体表面除去多余的水溶性高分子，风干10‑20min；再将风干后的基体浸入另一种水溶性高分子溶液中浸泡5‑15min，采用灭菌的溶剂冲洗基体表面除去多余的水溶性高分子，风干10‑20min；基体表面已成功修饰一层聚合物自组装薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1、对基体材料预处理：采用超声1-3h后，用去离子水清洗基体表面至少3次，然后放置超净台晾干，对基体正反面紫外预处理0.5-1h；步骤2：配制两种不同的水溶性高分子溶液；所述水溶性高分子溶液中的高分子浓度为0.1-10mg/mL；步骤3：将预处理好的基体材料在其中一种水溶性高分子溶液中浸泡5-15min，采用灭菌的溶剂冲洗基体表面除去多余的水溶性高分子，风干10-20min；再将风干后的基体浸入另一种水溶性高分子溶液中浸泡5-15min，采用灭菌的溶剂冲洗基体表面除去多余的水溶性高分子，风干10-20min；基体表面已成功修饰一层聚合物自组装薄膜。2.根据权利要求1所述具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料表面薄膜涂层的制备方法，其特征在于：根据所需薄膜厚度多次重复步骤3。3.根据权利要求1所述具有亲水、抑菌，透明的层层自主装材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓旭东，张托弟，尹大川，张熙，侯海，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61