一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层及其制备方法

1.本发明涉及一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层及其制备方法，属于生物功能材料领域


背景技术：

2.医疗植入管道是临床工作中常用的操作，常应用于危重患者救治，肿瘤患者化疗、肠外营养、血流动力学监测外科引流等领域。以中心静脉导管为例，该项技术的应用可减少患者多次静脉穿刺造成的痛苦，提高药物应用效率，减少外周血管的损伤，评估循环生理参数，提高重症患者救治率等，在临床工作中广泛应用。
3.然而在各类医疗植入管道留置过程中，常常发生各种原因的导管堵塞。以中心静脉导管为例，长期留置极易形成赘生物影响治疗，增加治疗费用，还使患者面临重置导管相关的新的并发症。
4.医疗植入管道堵塞原因，可分为三种类型，机械性、非血栓性和血栓性。其中57％原因为血栓或引流液栓塞引起。以留置中心静脉导管患者为例，此类患者多为恶性肿瘤、急性炎症、败血症、长期卧床的患者为主。患者大多存在血液粘滞度增加，血液处于瘀滞状态，血液高凝。如有血管内膜损伤情况下，极易发生血小板聚集形成血栓。临床工作中通常会选择生理盐水或肝素盐水及时进行封管，有配伍禁忌的药物之间会及时进行冲管，并每日给予患者低剂量的华法林以防止血栓形成。长时间的留置导管细菌易附着于导管之上形成菌栓，而这种情况只能拔除中心静脉导管，重新置管。这些均给患者造成负担和风险。
5.目前对于医疗植入管道在使用过程中，易发生血栓性堵塞问题，尚无有效解决方案。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层及其制备方法，本发明制备的涂层中纳米颗粒介孔氧化硅具有生物相容性好、成本低等特点；纳米银颗粒的添加量少并且均匀地分散于介孔孔道中，可有效阻隔管材与血液成分接触，具有良好的耐氧化、抗菌及防止赘生物附着的作用，从而实现该涂层的抗菌抗凝功能，在医疗植入管道等多种医用材料中具有广阔的应用前景。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
8.一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，首先利用溶胶-凝胶方法将模板剂烷基糖苷(apg)、teos、有机酸(醋酸)和硝酸银混合后得到半透明的溶胶，将得到的溶胶进行涂覆后热处理，即得到银颗粒良好分散的抗菌抗血栓涂层。具体包括如下步骤：
9.步骤(1)：将模板剂、有机酸溶解在水，得到澄清的溶液；向溶液中逐滴加入硝酸银溶液，混合均匀得到均一透明的改性模板剂溶液；优选的，模板剂为剂烷基糖苷(apg)；所述有机酸为醋酸。
10.步骤(2)：向改性模板剂溶液中缓慢滴加teos溶液，滴加完成后升温至30-50℃进
行保温处理10-20小时，得到半透明的溶胶；优选的，所述teos溶液和硝酸银溶液的体积比为3：(0.5-4)；所述硝酸银溶液的浓度为0.4mol/l。进一步优选的，对于保温处理的温度可设定为30℃、40℃或50℃，对于保温处理的时间可设定为10h、12h、16h或20h，对于本领域技术人员来说，可根据实际情况，对保温的温度和时间进行相应选择。
11.步骤(3)：利用匀胶机将步骤2得到的溶胶涂覆至基板上，室温下干燥后进行热老化处理，即得到抗菌抗血栓涂层，该涂层为介孔氧化硅薄膜，且介孔氧化硅薄膜中分散有银颗粒。优选的，所述基板为玻璃板；所述热老化处理的温度为100℃，时间为24-48小时。进一步优选的，对于热老化处理的时间可设定为24h、36h或48h等。
12.本发明还提供了一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层，其是采用如上述所述的制备方法制备所得。
13.本发明的有益效果如下：
14.本发明采用的溶胶-凝胶反应条件温和可控，可应用于制备多种纳米材料和多孔材料，制备的纳米多孔材料具有均一的孔径分布及粒径分布。本发明使用生物相容性良好的表面活性剂烷基糖苷为模板剂合成了介孔氧化硅，并通过控制添加改性剂硝酸银的用量，来实现对纳米多孔涂层中银颗粒的粒径及分布进行调控，从而实现该涂层的抗菌抗凝功能，在医疗植入管道等多种医用材料中具有广阔的应用前景。
15.本发明能够制备出带有羟基等活性基团的抗菌抗凝功能涂层，可与导管基材之间实现良好的粘接，通过改变硝酸银的添加量，可实现对涂层中银颗粒含量的有效调控。
16.本发明制备的抗菌抗血栓涂层思路新颖、制备工艺简单、无有机溶剂绿色环保、原料成本低、制备的涂层稳定性好，且由于表面带有羟基等基团，因此易于导管基材进行良好的粘接。
附图说明
17.图1是对比例制备的涂层的透射电镜照片；
18.图2是实施例1制备的抗菌抗血栓涂层的透射电镜照片；
19.图3是实施例2制备的抗菌抗血栓涂层的透射电镜照片；
20.图4是实施例3制备的抗菌抗血栓涂层的透射电镜照片；
21.图5是实施例4制备的抗菌抗血栓涂层的透射电镜照片；
22.图6是实施例3得到的产品涂敷于试纸表面后与大肠杆菌培养皿一起放进培养箱中共同培养后的数码照片。
具体实施方式
23.以下通过具体实例对本发明进行进一步说明。以下的实施案例仅为本发明的一部分，任何与本发明思路一致和实验所使用的原材料的种类替代及添加量改变均在本发明范围之内。
24.对比例：
25.一种医疗植入管道专用涂层的制备方法，包括以下步骤：
26.步骤(1)：在250ml三口烧瓶中，将4.0g apg溶解于100ml去离子水中，加入3ml醋酸并搅拌使其完全溶解，得到均一的模板剂溶液；
27.步骤(2)：向模板剂溶液中缓慢滴加3ml teos溶液并控制滴加时间为1.5小时，然后升温至40℃并保持反应12小时，得到半透明的溶胶；
28.步骤(3)：利用匀胶机将步骤2得到的溶胶涂覆于干净的玻璃板上，室温下待溶剂完全挥发以后，在100℃下进行热老化处理，热处理时间为36小时，即得到目标产品。
29.实施例1：
30.一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，包括以下步骤：
31.步骤(1)：在250ml三口烧瓶中，将4.0g apg溶解于100ml去离子水中，加入3ml醋酸并搅拌使其完全溶解，逐滴加入0.4mol/l的硝酸银溶液，加入硝酸银溶液的体积为1ml，得到均一的改性模板剂溶液；
32.步骤(2)：向改性模板剂溶液中缓慢滴加3ml teos溶液并控制滴加时间为1.5小时，然后升温至40℃并保持反应12小时，得到半透明的溶胶；
33.步骤(3)：利用匀胶机将步骤2得到的溶胶涂覆于干净的玻璃板上，室温下待溶剂完全挥发以后，在100℃下进行热老化处理，热处理时间为36小时，即得到目标产品。
34.实施例2：
35.本实施例中涂层的制备方法同实施例1，不同的是本实施例中硝酸银溶液的添加量为2ml。
36.实施例3：
37.本实施例中涂层的制备方法同实施例1，不同的是本实施例中硝酸银溶液的添加量为3ml。
38.实施例4：
39.本实施例中涂层的制备方法同实施例1，不同的是本实施例中硝酸银溶液的添加量为4ml。
40.透射电镜测试：
41.将对比例和实施例1至4制备的涂层从玻璃板刮下，并分散于无水乙醇中，进行透射电镜的测试。
42.测试结果如图1至图5所示，由图可知，随着硝酸银溶液用量的增加，涂层中银颗粒的数量明显增多，说明涂层材料中银颗粒与介孔氧化硅紧密结合。同时，涂层材料中介孔结构保持完好，长程有序的介孔孔道和均一的孔径分布结构清晰可见，说明银颗粒的引入并没有对介孔结构产生显著的影响。
43.抗菌效果测试
44.将实施例3得到的产品涂敷于试纸表面后，将其与大肠杆菌培养皿一起放进37℃的培养箱中，2小时后取出。由拍摄的数码照片(附图6)可以明显看出，涂敷了实施实例3所制备的抗菌涂层以后，大肠杆菌的生长受到了明显的抑制，说明采用本发明制备的涂层具有良好的抗菌效果。
45.以上实施例仅用以对本发明进行详细的说明；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)：将模板剂、有机酸溶解在水，得到澄清的溶液；向溶液中加入硝酸银溶液，混合均匀得到均一透明的改性模板剂溶液；步骤(2)：向改性模板剂溶液中滴加teos溶液，滴加完成后升温至30-50℃进行保温处理10-20小时，得到半透明的溶胶；步骤(3)：将步骤2得到的溶胶涂覆至基板上，室温下干燥后进行热老化处理，即得到抗菌抗血栓涂层。2.根据权利要求1所述的医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，其特征在于：所述teos溶液和硝酸银溶液的体积比为3：(0.5-4)；所述硝酸银溶液的浓度为0.4mol/l。3.根据权利要求1所述的医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，其特征在于：所述模板剂为烷基糖苷。4.根据权利要求1所述的医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，其特征在于：所述有机酸为醋酸。5.根据权利要求1所述的医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，其特征在于：步骤3中，将步骤2得到的溶胶涂覆至基板上是利用匀胶机完成的；所述基板为玻璃板。6.根据权利要求1所述的医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述热老化处理的温度为100℃，时间为24-48小时。7.一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层，其特征在于：其是采用如权利要求1至6中任一项所述的制备方法制备所得。

技术总结
本发明公开了一种医疗植入管道专用抗菌抗血栓涂层及其制备方法，本发明首先利用溶胶-凝胶方法将模板剂烷基糖苷、TEOS、醋酸和硝酸银混合后得到半透明的溶胶，然对该溶胶进行涂覆后热处理，即得到银颗粒良好分散的抗菌抗血栓涂层。本发明使用生物相容性良好的表面活性剂烷基糖苷为模板，通过控制添加的改性剂硝酸银的用量，来实现对纳米多孔涂层中银颗粒的粒径及分布进行调控，从而实现该涂层的抗菌抗凝功能，在医疗植入管道等多种医用材料中具有广阔的应用前景。本发明制备的涂层中纳米颗粒介孔氧化硅具有生物相容性好、涂层稳定性好等特点；且该涂层制备工艺简单、无有机溶剂，具有绿色环保、原料成本低等优势，有利于进行规模化生产。化生产。化生产。


技术研发人员：高燕春 侯冠峰
受保护的技术使用者：安徽省立医院（中国科学技术大学附属第一医院）
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/9/23