一種高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜及其制備方法，屬于藥物載體技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 創(chuàng)傷處理、手術(shù)等醫(yī)療過程中會用到各種醫(yī)療衛(wèi)生器械，人體組織修復(fù)中也會用 到各種介入醫(yī)學(xué)裝置。在實(shí)際操作過程中，運(yùn)些器械和裝置不可避免的要暴露在空氣中，其 表面容易被有害細(xì)菌污染，進(jìn)一步引起傷口或者人體組織的細(xì)菌交叉感染，運(yùn)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué) 主要問題之一，也經(jīng)常是制約治療成敗的主要原因。介入治療中通常使用大劑量抗生素來 抗感染，但由于介入裝置表面很快被人體內(nèi)多種蛋白質(zhì)形成的生物膜所覆蓋，藥物難W透 過該膜層，因而療效甚微，甚至常常需要移去己植入的裝置和重新植入。因此，采用一種合 適的方法在運(yùn)些醫(yī)療器械和介入裝置表面制備長效抗菌涂層具有極為重要的意義，運(yùn)一方 面能抑制細(xì)菌在表面的生長，同時(shí)也使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的可能性降低。
[0003] 常見的抗菌藥物表面負(fù)載方法主要有幾種，包括表面吸附、共價(jià)結(jié)合、藥物與基材 共混等。其中（1)表面吸附的方法是將裝置浸泡在抗菌藥物的溶液中使表面吸附有藥物分 子來制備抗菌表面。此方法操作簡單，但缺陷在于藥物分子很容易從表面脫離，同時(shí)表面只 有很薄的一層藥物，所負(fù)載的藥物量有限。此方法比較適合溶解度較小的藥物的吸附，如陰 離子抗生素的銀鹽比鋼鹽更難溶解，可W通過銀鹽的表面吸附制備抗菌表面。（2)共價(jià)結(jié)合 的方法是把藥物通過共價(jià)鍵固定在裝置的表面，從而使藥物持續(xù)地發(fā)揮作用。相比較于表 面吸附的方法，共價(jià)結(jié)合法有藥物負(fù)載牢固、作用時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)，但是運(yùn)種技術(shù)也有其局限 性，首先能用于共價(jià)結(jié)合的藥物種類有限，而且由于共價(jià)結(jié)合的特點(diǎn)決定了藥物無法從裝 置釋放到鄰近的液體或組織，因而其抗菌能力往往局限在裝置接觸的區(qū)域，藥物作用范圍 較小。（3)藥物與基材共混是藥物表面負(fù)載的另一種重要方法，運(yùn)種方法可W大大提高藥物 的裝載量，而且在裝置表面或附近均能提供抗菌性，但是如果采用傳統(tǒng)的共混方式很難實(shí) 現(xiàn)藥物的可控釋放，因此仍然需要對運(yùn)項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，比如調(diào)芐基材與藥物的作用力，控 制共混的工藝等等。
[0004] 層層自組裝(Layer-by-layer)技術(shù)近年來也被用于抗菌表面的制備，其原理是將 具有特定作用位點(diǎn)的基片浸入含有抗菌藥物的溶液中，通過固液界面的物理/化學(xué)反應(yīng)，利 用不同的作用方式，如化學(xué)鍵(離子鍵、共價(jià)鍵、氨鍵等）、范德華力、偶極-偶極相互作用等 將藥物分子負(fù)載到層層組裝膜中形成表面抗菌涂層。層層自組裝技術(shù)方法簡單，成本低廉， 可W在不同形狀的物體表面組裝成膜，而且可W在分子水平上對膜的厚度進(jìn)行控制，層層 組裝方法方便對膜的組成及結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，可W實(shí)現(xiàn)藥物的緩慢控制釋放，且有利于實(shí)現(xiàn) 多功能集成性質(zhì)膜的制備。但是目前的層層自組裝抗菌膜存在如下問題：（1)藥物一般W單 分子狀態(tài)結(jié)合到層層組裝膜內(nèi)，單層藥物負(fù)載量較低，組裝膜整體藥物負(fù)載量的提高極大 依賴于組裝層數(shù)的增加，耗時(shí)費(fèi)力；（2)層層組裝膜主要是由聚電解質(zhì)分子為主構(gòu)成，力學(xué) 強(qiáng)度較差；（3)層層組裝膜雖然可W通過其組成的調(diào)控，比如引入可降解聚合物分子，來實(shí) 現(xiàn)所負(fù)載藥物的緩慢控制釋放，但是由于聚合物分子降解一般需要特定的條件(如特定pH， 離子強(qiáng)度等），實(shí)際過程中往往難W實(shí)現(xiàn)，因此單純依賴聚合物分子降解的緩釋控制效果有 限且一般很難達(dá)到較長的緩釋時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜，實(shí)現(xiàn)了抗菌薄膜的高載 藥量和長效緩釋效果。本發(fā)明還提供了所述抗菌薄膜的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 一種高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜，其結(jié)構(gòu)為(P0/PAA/peptide-G0/PAA)n;其中 所述P0為陽離子聚合物，所述PAA為聚丙締酸，所述P邱tide-GO為抗菌膚分子(peptide)與 氧化石墨締(GO)通過靜電結(jié)合形成的抗菌膚/氧化石墨締復(fù)合雜化體結(jié)構(gòu)，所述η為自組裝 層數(shù)。
[0008] 所述抗菌薄膜的結(jié)構(gòu)通過層層自組裝的形式實(shí)現(xiàn)，由于層層自組裝是一個(gè)循環(huán)的 過程，因此所述結(jié)構(gòu)表達(dá)式中，Ρ0和peptide-GO的順序可W相互進(jìn)行調(diào)換，調(diào)換后為 (peptide-G0/PAA/P0/PAA)n，同理其結(jié)構(gòu)表達(dá)式還可 W為（PAA/peptide-G0/PAA/P0)n和 (PAA/PO/PAA/p巧t i de-GO)η。
[0009]所述抗菌膚分子(peptide)為帶正電荷抗菌膚分子，優(yōu)選G4或化p-FF-化，其分子結(jié) 構(gòu)式分別為：
[0010] (1)G4的分子結(jié)構(gòu)：
[0014] 所述自組裝層數(shù)η選取10-100之間的整數(shù)，優(yōu)選30-60之間的整數(shù)。
[0015] 所述陽離子聚合物(Ρ0)選自聚β-氨基醋(ΡΑΕ)、聚乙締亞胺(ΡΕΙ)、聚二締基丙二 甲基氯化錠(Ρ孤Α)、聚苯乙締橫酸鋼(PSS)中的一種或者多種的組合，層與層之間的陽離子 聚合物(Ρ0)相同或者不同。
[0016] -種高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜的制備方法，包括W下步驟：
[0017] (1)配制濃度為2.0-15. Ommo 1/L的抗菌膚分子溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為4-6，靜置，使其 自組裝為納米短棒狀或者纖維狀結(jié)構(gòu)；
[001引（2)配制濃度為0.1-1. Omg/mL的氧化石墨締(GO)溶液，調(diào)節(jié)溶液抑為7-9;
[0019] (3)將步驟（1)處理后的抗菌膚分子溶液與步驟(2)得到的氧化石墨締溶液混合， 混合配比中，所述抗菌膚溶液體積為所述氧化石墨締溶液體積的2-5倍;超聲混勻，得到抗 菌膚/氧化石墨締復(fù)合雜化體結(jié)構(gòu)溶液，即peptide-GO溶液；
[0020] (4)配制陽離子聚合物(P0)溶液，濃度為0.5-2. Omg/mL，調(diào)節(jié)溶液抑為4.0-5.0;
[0021] (5)配制聚丙締酸(PAA)溶液，濃度為0.5-2. Omg/mL,調(diào)節(jié)溶液抑為8.5-9.5;
[0022] (6)選擇基板，將基板浸沒在步驟（3)、（4)或（5)任一步驟所得溶液中，浸泡5-lOmin，隨后取出、浸入純水、取出、干燥;然后浸入步驟(3)、（4)或（5)所得另一非第一次浸 入的溶液中5-lOmin，隨后取出、浸入純水、取出、干燥;基板在反復(fù)浸入溶液中進(jìn)行吸附時(shí)， 陽離子聚合物溶液和peptide-GO溶液不能前后順序浸入，必須在二者之間采用聚丙締酸溶 液間隔;每浸入1次陽離子聚合物溶液、1次peptide-GO溶液和2次聚丙締酸溶液形成一個(gè)組 層，采用上述浸泡方法循環(huán)往復(fù)η次，即得到本發(fā)明所述的高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜。
[0023] 例如:將基板浸沒在步驟(4)得到的Ρ0溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入純水5-lOs， 取出，氮?dú)獯祾弑砻孢M(jìn)行干燥;再放入步驟(5)得到的PAA溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入純 水5-lOs，取出，氮?dú)獯祾弑砻孢M(jìn)行干燥;然后再放入步驟(3)得到的peptide-GO復(fù)合雜化體 結(jié)構(gòu)溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入純水5-lOs，取出，氮?dú)獯祾弑砻孢M(jìn)行干燥;最后再次放 入步驟(5)得到的PAA溶液中浸泡5-lOmin，取出，浸入純水5-lOs，取出，氮?dú)獯祾弑砻孢M(jìn)行 干燥;如此為一個(gè)層組，采用上述浸泡步驟循環(huán)往復(fù)η次，即可得到本發(fā)明所述的高載藥量 的長效緩釋抗菌薄膜。
[0024] 所述步驟(1)中，配制的抗菌膚分子溶液濃度在其自組裝濃度之上。
[0025] 所述步驟(1)中，調(diào)節(jié)抑后，常溫下放置1-5天，所述溶液便可自組裝為納米短棒狀 或者纖維狀結(jié)構(gòu)。
[0026] 所述步驟(3)中，抗菌膚分子溶液與GO溶液混合時(shí)，二者比例依照抗菌膚溶液的濃 度變化會有所差別，二者混合的目的是使體系中抗菌膚分子所帶正電荷數(shù)量大大超過GO表 面所帶負(fù)電荷數(shù)量，從而保證P邱tide/GO混合溶液分散穩(wěn)定，不會有沉淀析出，P巧tide-GO 雜化體表面帶有正電荷。
[0027] 所述步驟(3)中，所述超聲的條件為:超聲功率為90-110W，超聲時(shí)間為10-20min。
[0028] 所述步驟(6)中，所述基板優(yōu)選二氧化娃基板作為模型。
[0029] 所述步驟(6)中，優(yōu)選每一個(gè)層組浸泡時(shí)都采用相同的溶液浸泡順序。
[0030] 本發(fā)明通過選擇具有較強(qiáng)自組裝能力的帶正電荷的抗菌膚分子，在其臨界自組裝 濃度之上使其自組裝為超分子聚集體形式的納米組裝體，然后與氧化石墨締片層混合形成 復(fù)合雜化體結(jié)構(gòu)。選擇特定的抗菌膚分子并通過超分子納米組裝體進(jìn)行藥物負(fù)載是提高藥 物負(fù)載量的關(guān)鍵，而且組裝體結(jié)構(gòu)能保證將膚分子的正電荷暴露在組裝體表面，與氧化石 墨締雜化時(shí)導(dǎo)致雜化體表面的電荷反轉(zhuǎn)，從而保證膚/氧化石墨締復(fù)合雜化體在層層組裝 過程中與帶負(fù)電荷的聚合物分子之間的結(jié)合，順利形成多層膜。
[0031] 此外，膚/氧化石墨締復(fù)合雜化體結(jié)構(gòu)在溶液中由于膠體顆粒間的相互作用容易 析出，在進(jìn)行層層組裝薄膜制備時(shí)要預(yù)先進(jìn)行超聲處理使其在溶液中均勻分散懸浮，運(yùn)樣 才能保證制備出厚度均一且性質(zhì)可控的多層膜。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0033] (1)本發(fā)明所采用的氧化石墨締片層結(jié)構(gòu)可W大大提高表面涂層的機(jī)械強(qiáng)度，提 高其耐用性；
[0034] (2)所選擇抗菌膚分子可W自組裝為超分子納米組裝體，W分子聚集體形式結(jié)合 到層層組裝膜中，相比較于單分子形式的藥物負(fù)載，大大提高了藥物在層層組裝膜內(nèi)的負(fù) 載量；
[0035] (3)抗菌膚分子組裝體與氧化石墨締表面通過靜電/疏水作用等非共價(jià)鍵相結(jié)合， 有利于其從表面的脫離釋放出活性物質(zhì)；
[0036] (4)在層層組裝過程中P0層可W根據(jù)實(shí)際需要選擇添加一種可降解的聚合物分 子，可W保證其在合適條件下降解(如聚β-氨基醋(PAE)可W在抑>7.0條件下水解），將包裹 的表面活性物質(zhì)暴露在溶液中，進(jìn)行釋放；
[0037] (5)采用自組裝抗菌膚進(jìn)行雜化體構(gòu)筑，可W利用膚組裝體與其單分子形式的聚 集與解離平衡，緩慢釋放出抗菌膚分子，具有極為長時(shí)間的抗菌效果。
【附圖說明】
[0038] 圖1:抗菌膚分子G4與氧化石墨締(GO)所形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡(AFM)圖 片，
[0039] 圖2:二氧化娃基底上(PAE/PAA/G4-G0/PAA) 50層層組裝膜的掃描電鏡圖片，
[0040] 圖3:二氧化娃基底上。46/?44/64-60作44)5〇層層組裝膜(0.05%氨氧化鋼溶液處 理剝離)的拉伸模量測試曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0042] 實(shí)施例1:
[0043] 1、一種高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜，結(jié)構(gòu)為(PO/PAA/peptide-GO/PAA)5〇,其中 所述P0選擇聚0-氨基醋(PAE)，所述PAA為聚丙締酸，peptide-GO為抗菌膚分子G4通過靜電 結(jié)合與GO形成的抗菌膚/氧化石墨締復(fù)合雜化體結(jié)構(gòu)。
[0044] 2、所述高載藥量的長效緩釋抗菌薄膜的制備方法為：
[0045] (1)配制G4溶液，濃度為4. Ommol/L，（該濃度在其自組裝濃度之上），采用1. Omol/L 的NaO田容液調(diào)節(jié)溶液pH為4.5，放置3天，使其自組裝為納米短棒狀結(jié)