[发明专利]一种Ti-Ag NPs/CACS杀菌材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Ti‑Ag NPs/CACS杀菌材料及其制备方法和应用，以钛片为基底，钛片上涂覆儿茶酚修饰的壳聚糖和银纳米颗粒，所述儿茶酚修饰的壳聚糖由壳聚糖、甲磺酸和3,4‑二羟基苯基丙酸的酰氯化物反应制得，所述3,4‑二羟基苯基丙酸的酰氯化物是以N,N‑二甲基甲酰胺作为催化剂，由3,4‑二羟基苯基丙酸和草酰氯反应制得。本发明制备的杀菌材料具有反应步骤简化，反应条件温和，溶解性好等优点，在杀菌方面具有潜在的应用。

技术领域

本发明属于抗菌材料领域，涉及一种Ti-Ag NPs/CACS杀菌材料及其制备方法和应用。

背景技术

由于钛(Ti)及其合金在生理环境中具有良好的机械性能，耐腐蚀性和生物相容性，已被广泛应用于牙科和骨科植入物。但是，钛基植入物不具有抗菌性，这就存在细菌粘附、感染的风险，导致伤口无法愈合，植入失败。因此，在钛基植入物上建立抗感染表面以抵抗细菌感染策略迫在眉睫。

目前已经探索出多种技术来赋予钛表面抗污和抗菌性能，抗污涂料能够阻止细菌在钛基材料上的初始粘附。抗污涂料有多种类型，包括聚合物刷，薄水凝胶层，聚合物多层，自组装单层等。然而，抗污涂料长期暴露于生理环境中稳定性和有效性较差，因此在实际应用中受到很大的限制。在钛基材料上引入了能够杀死细菌的杀菌涂层，可以达到长期的抗感染效果。抗微生物剂，如带正电荷的聚合物，抗菌肽，金属纳米颗粒，防腐剂和抗生素等已与钛基材料结合作为活性杀菌涂料。其中，由于银纳米颗粒对各种微生物具有优异的持久抗菌性能，早已被人们所知和使用。将银纳米粒子引入钛表面的常规方法包括离子注入，电化学沉积，离子交换，溶胶—凝胶工艺，溅射，等离子喷涂和合金化等。近年来，也可以通过原位还原合成银纳米粒子，这种方法简单，且不需要特殊的设备。

受到贻贝粘附蛋白具有持久表面粘附作用的启发，二羟基苯丙氨酸(DOPA)及其类似物在仿生学领域受到越来越多的关注。含儿茶酚的DOPA衍生物是表面粘合剂，氨基反应性和氧化还原活性分子。因此，它们不仅可以与氨基官能化分子结合形成稳定和多功能的表面涂层，还可以作为还原剂还原金属离子形成金属纳米颗粒。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Ti-Ag NPs/CACS杀菌材料及其制备方法和应用，制备的Ti-Ag NPs/CACS抗菌材料具有良好的生物相容性和抗菌作用。为实现上述目的，本发明具体提供了如下的技术方案：

1、一种Ti-Ag NPs/CACS杀菌材料，以钛片为基底，钛片上涂覆儿茶酚修饰的壳聚糖和银纳米颗粒，所述儿茶酚修饰的壳聚糖的结构式为：

其中，x＝0.85～0.94，n＝1180～2298。

进一步，所述儿茶酚修饰的壳聚糖由壳聚糖、甲磺酸和3,4-二羟基苯基丙酸的酰氯化物反应制得，所述3,4-二羟基苯基丙酸的酰氯化物的结构式为：

进一步，所述3,4-二羟基苯基丙酸的酰氯化物是以N,N-二甲基甲酰胺作为催化剂，由3,4-二羟基苯基丙酸和草酰氯反应制得。

2、一种Ti-Ag NPs/CACS杀菌材料的制备方法，步骤为：

1)将3,4-二羟基苯基丙酸溶解在四氢呋喃中，以N,N-二甲基甲酰胺作为催化剂，加入草酰氯反应，得到3,4-二羟基苯基丙酸的酰氯化物，并将其溶解在甲磺酸中得到酰氯溶液；

2)将壳聚糖溶解在甲磺酸中，加入步骤1)所述的酰氯溶液进行反应，得到儿茶酚修饰的壳聚糖CACS；

3)将步骤2)所述的儿茶酚修饰的壳聚糖溶于三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，将钛片浸泡其中，冲洗、干燥后得到儿茶酚修饰的壳聚糖涂层的钛片Ti-CACS；