本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)材料，特別涉及一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、骨科術(shù)后感染是導(dǎo)致患者術(shù)后恢復(fù)不良甚至手術(shù)失敗的主要原因之一。傳統(tǒng)骨科外固定架雖能提供穩(wěn)定的固定作用，具備一定的生物相容性，在治療骨折及促進(jìn)骨愈合過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，但材料本身缺乏有效的抗感染機(jī)制。由于外固定架長(zhǎng)期與皮膚和外界空氣接觸，易引發(fā)感染，影響患者預(yù)后，成為臨床治療中的一大挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有的技術(shù)背景下，植入體感染是一個(gè)嚴(yán)重的臨床并發(fā)癥，主要由于細(xì)菌在植入體表面形成生物膜，導(dǎo)致感染難治。當(dāng)前，雖然存在釋放型和接觸型抗菌涂層，但單一功能的抗菌涂層已無(wú)法滿足臨床需求，因此需要開發(fā)出同時(shí)具備抗菌性、生物相容性、且能減少細(xì)菌耐藥性風(fēng)險(xiǎn)的涂層。開發(fā)具有抗感染功能的骨科外固定架對(duì)于提高手術(shù)成功率及患者生活質(zhì)量具有重要意義。

2、抗菌肽是一類具有廣譜抗菌活性，病原體特異性和的低耐藥性潛力抗菌劑，其在抗感染治療中的應(yīng)用前景廣闊，尤其是在對(duì)抗耐藥性細(xì)菌方面可能發(fā)揮重要作用。然而，直接應(yīng)用抗菌肽存在穩(wěn)定性差、易失活、抗菌有效量不足等問題。因此，在醫(yī)療器械表面提高抗菌肽的有效負(fù)載量，增加抗菌肽的穩(wěn)定性，是實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備長(zhǎng)效抗菌的可行的方法。

3、縱觀近年來(lái)醫(yī)療器械的臨床應(yīng)用，盡管大量醫(yī)療植入體產(chǎn)生了積極效果，但是均不能解決臨床上植入物感染和生物相容性的問題，因而基于常規(guī)骨科植入物，外固定架的使用、輔助以抗生素的使用來(lái)緩解骨植入物感染問題，不能根本解決骨科外固定架感染難題，而且負(fù)載抗菌肽存在容易過(guò)早降解的挑戰(zhàn)。

4、因此，有必要開發(fā)一種新型負(fù)載抗菌肽且長(zhǎng)效抗菌的外固定架材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是提供一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層及其制備方法與應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抗菌肽發(fā)揮持久抗菌效應(yīng)的創(chuàng)傷外固定架高比表面積涂層。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、在本發(fā)明的第一方面，提供了一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，所述方法包括：

4、對(duì)骨科外固定架基質(zhì)的表面進(jìn)行預(yù)處理，獲得表面具有納米分布結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料；

5、將所述表面具有納米分布結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料懸垂于含有聚羧酸鹽的模擬生理液中，于60℃-100℃下處理1h-24h，后自然冷卻至室溫，取出基底材料清洗、烘干，即獲得底頂雙層嵌套混合涂層結(jié)構(gòu)材料；

6、將所述底頂雙層嵌套混合涂層結(jié)構(gòu)材料懸垂于含有抗菌肽的溶液中吸附處理，后漂洗晾干，即獲得穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層。

7、進(jìn)一步地，所述骨科外固定架基質(zhì)選自鋁合金、鈦合金或不銹鋼中的一種。

8、進(jìn)一步地，所述預(yù)處理，包括：

9、將骨科外固定架基質(zhì)拋光打磨，沖洗后采用電化學(xué)工藝、酸蝕工藝、堿熱化學(xué)工藝、微弧氧化和陽(yáng)極氧化法中的一種使得表面形成納米分布結(jié)構(gòu)層，得到表面具有納米分布結(jié)構(gòu)的基底材料。

10、進(jìn)一步地，所述模擬體液的配方為：

11、以超純水為溶劑，含有如下無(wú)機(jī)金屬離子的混合溶液：(hpo4)2-1.0-3.0mmol/l、(so4)2-0.1-1mmol/l、cl-140.5-150.5mmol/l、(hco3)-4.1-5.1mmol/l、ca2+2.1-5.5mmol/l、na+140-150mmol/l、mg2+1.1-2.5mmol/l、k+4.0-6.0mmol/l；

12、以及聚羧酸鹽10μmol/l-10mmol/l。

13、進(jìn)一步地，所述聚羧酸鹽包括聚丙烯酸、聚天冬氨酸中的至少一種。

14、進(jìn)一步地，所述吸附處理的條件包括：2℃-6℃下1h-24h。

15、在本發(fā)明的第二方面，提供了采用所述的方法制備得到的穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層。

16、在本發(fā)明的第三方面，提供了所述的穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層在制備醫(yī)用抗菌金屬設(shè)備中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

18、1、本發(fā)明制備得到的穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層，其表面為高比表面面積的礦化磷酸鈣鹽結(jié)構(gòu)以其高比表面積結(jié)構(gòu)穩(wěn)定抗菌肽，防止抗菌肽過(guò)早降解，保證其抗菌活性，以達(dá)到長(zhǎng)效抗菌的效果。

19、2.本發(fā)明通過(guò)仿生礦化技術(shù)構(gòu)建的高比表面積表面，有效提高抗菌肽的穩(wěn)定性和持續(xù)釋放性。制備方法簡(jiǎn)單、成本低廉，所制備的抗感染涂層骨科外固定架具有良好的生物相容性和抗菌效果，顯著提高骨科外固定架的抗感染能力，減少術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)，顯著提高了骨科手術(shù)的安全性和成功率，促進(jìn)患者術(shù)后恢復(fù)。

20、3.該抗感染涂層骨科外固定架在臨床上用于骨科手術(shù)中，能有效減少術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)傷口愈合，提高手術(shù)成功率。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，使用該抗感染涂層骨科外固定架的患者術(shù)后感染率顯著降低，恢復(fù)速度加快。表明含有本發(fā)明所述穩(wěn)定抗菌肽發(fā)揮持久抗菌效應(yīng)的高比表面積涂層可用于骨科外固定架，骨科連接板，醫(yī)用輪椅等。為骨科外固定器械的抗感染處理提供了一種新抗感染治療方法，具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。

技術(shù)特征：

1.一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，其特征在于，所述骨科外固定架基質(zhì)選自鋁合金、鈦合金或不銹鋼中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，其特征在于，所述預(yù)處理，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，其特征在于，所述模擬體液的配方為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，其特征在于，所述聚羧酸鹽包括聚丙烯酸、聚天冬氨酸中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，其特征在于，所述吸附處理的條件包括：2℃-6℃下1h-24h。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層的制備方法，其特征在于，所述含有抗菌肽的溶液為抗菌肽溶解于乙醇溶液中得到，所述抗菌肽包括抗菌肽hhc36、smap-29和ll-37中的至少一種。

8.一種采用權(quán)利要求1-7任一所述的方法制備得到的穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層。

9.權(quán)利要求8所述的穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層在制備醫(yī)用抗菌金屬設(shè)備中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層及其制備方法與應(yīng)用，所述方法包括：對(duì)骨科外固定架基質(zhì)的表面進(jìn)行預(yù)處理，后懸垂于含有聚羧酸鹽的模擬生理液中，于60℃?100℃下處理1h?24h，后自然冷卻至室溫，取出基底材料清洗、烘干，再懸垂于含有抗菌肽的溶液中吸附處理，后漂洗晾干，即獲得穩(wěn)定抗菌肽的抗菌涂層。本發(fā)明能有效穩(wěn)定抗菌肽，防止抗菌肽過(guò)早降解，以在骨科外固定架上緩慢釋放發(fā)揮長(zhǎng)效抗菌效應(yīng)。本發(fā)明方法易行，涂層可提供長(zhǎng)效的抗菌保護(hù)，提升骨科外固定架的抗感染能力和抗菌時(shí)長(zhǎng)，減少術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)患者術(shù)后恢復(fù)，顯著提高了骨科外固定架的生物相容性和抗菌能力，為骨科固定器械的改進(jìn)提供了新的方向。

技術(shù)研發(fā)人員：王翊凱,任義軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)人民醫(yī)院（湖北省人民醫(yī)院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6