[发明专利]一种基于纳米银/D-半胱氨酸的自组装抗菌涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种在医用金属表面制备纳米银/D‑半胱氨酸抗菌涂层的方法。对医用金属依次使用丙酮、乙醇、去离子水进行超声处理；配置多巴胺溶液，将医用金属置于多巴胺溶液浸泡，取出后超声去除表面非稳定附着的多巴胺颗粒，然后再置于硝酸银溶液中浸泡，即在医用金属表面形成聚多巴胺‑纳米银涂层；随后将负载纳米银颗粒的医用金属置于D‑半胱氨酸溶液反应，即可获得。上述方法制备的复合纳米结构工艺简单、易行，具有高效光谱的抗菌及抗生物膜粘附的功效，同时具有良好的生物相容性，这对于开发新型体内植入材料具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及医用抗菌涂层和纳米材料技术领域，具体涉及一种基于纳米银/D-半胱氨酸的自组装抗菌涂层及制备方法。

背景技术

医疗手术器械，可植入器械如人造钛合金骨骼、生物医用不锈钢等在手术或者植入后，经常发生感染，造成植入体的感染甚至失效，同时感染的初期征兆的发现较为困难，发现后往往要重新进行手术，这会给病人造成很大的生理和心理创伤。

银纳米颗粒由于其独特的性能在抗菌材料、医疗器械等领域的研究时有报道。虽然纳米银的抗菌效果显著，但目前其作用机理仍不能明确，且游离态的银容易被细胞吞噬导致中毒，因而在实际应用中要注意其生物相容性的问题。

多巴胺是一种生物神经递质，在弱碱性水溶液条件下，它能在溶解氧的作用下发生氧化-交联反应，形成强力附着于固体材料表面的聚多巴胺复合薄层。基于多巴胺的这一特性，可以在溶液中加入含有银离子的物质，在多巴胺的弱还原性作用下将其还原成纳米银颗粒，沉积在基体材料表面。纳米银可以会缓慢释放出银粒子，起到杀菌的作用。D-氨基酸与L-氨基酸互为手性分子，在细菌体内，主要参与细胞壁的合成。D-氨基酸在抑制生物膜形成或分散成熟的生物膜中具有很大的潜力。通过银与D-半胱氨酸上巯基的特异性结合，在银颗粒上接枝D-半胱氨酸。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于纳米银/D-半胱氨酸的自组装抗菌涂层及制备方法，该方法制备流程简单，基体材料和试验参数可以灵活选择调整。该种抗菌涂层主要是基于纳米银颗粒和D-半胱氨酸的特异性反应制备。

一种基于纳米银/D-半胱氨酸的自组装抗菌涂层，其特征在于，在基底材料上涂覆了一层具有杀菌效果的纳米银涂层，纳米银涂层表面上接枝了一层具有驱散生物膜作用的D-半胱氨酸。

进一步地，所用基底材料为表面附着聚多巴胺的生物医用不锈钢、钛合金、镁合金。

进一步地，所得纳米银为均匀颗粒状，颗粒尺寸为44.7±29.4nm。

进一步地，D-半胱氨酸通过银与D-半胱氨酸上巯基的特异性结合接枝在涂层表面。

如上所述的基于纳米银/D-半胱氨酸的自组装抗菌涂层的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)通过自组装方法，在生物医用不锈钢、钛合金、镁合金上沉积聚多巴胺，作为基底；

(2)通过自组装方法，在基底上沉积纳米银颗粒；

(3)通过银与D-半胱氨酸上巯基的特异性结合，在银颗粒上接枝D-半胱氨酸。

进一步地，步骤(1)中利用自组装方法沉积聚多巴胺的方法为：打磨过的生物医用不锈钢、钛合金、镁合金试样置于盐酸多巴胺的Tris缓冲溶液震荡，盐酸多巴胺的浓度为2mg/ml，pH为8.5，震荡速度为25-50rpm，浸泡温度为25℃，浸泡时间为16h-48h，超声时间为10-20s，取出试样并超声去除表面非稳定附着的多巴胺颗粒，作为基底；

进一步地，步骤(2)中利用自组装方法沉积纳米银颗粒的方法为：基底试样置于硝酸银溶液，硝酸银的浓度为1-5mg/ml，浸泡时间为1-10h，浸泡温度为25℃。