介孔二氧化硅聚赖氨酸纳米复合抗菌剂、制备方法及应用与流程

本发明涉及材料或消毒的一般方法或装置，尤其涉及一种介孔二氧化硅聚赖氨酸纳米复合抗菌剂、制备方法及应用。

背景技术：

1、医用内置微创诊疗产品作为最广泛使用的医疗器械之一，因其表面疏水性及粗糙性，在实际使用过程中易与人体组织产生摩擦，造成机体损伤及细菌粘附引起感染。细菌定植后会在产品表面生长繁殖并逐渐形成生物膜，严重破坏产品本身的性能，引起炎症细胞聚集并影响周围组织整合，严重情况下会引起败血症，危及病人生命安全。因此，如何提高内置诊疗产品的抗菌性，防止产品使用过程中因细菌的黏附和生物膜的形成造成临床感染，实现产品结构和性能的优化升级，提升产品临床使用灵活性和适应性，逐渐成为了内置诊疗器械的研究热点。

2、聚赖氨酸是少有的天然形成的均聚氨基酸，在生理ph下，其pka值为9.3～9.5，因此是一种带有正电荷的聚合物。因其结构中含有大量的氨基，使其具有较好的水溶性。聚赖氨酸具有良好的广谱抗菌活性，尤其对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、噬菌体、酵母菌及真菌等有很好的抑制作用。而介孔二氧化硅作为药物递送的理想载体，具有高度稳定的化学性质，其空腔结构为装载药物分子提供了更多的空间，而介孔壳允许药物通过壳层上的介孔通道扩散，大表面积有利于通过物理或化学吸附将药物分子装载到空腔中以及介孔内壁，将抗菌成分负载其中能够达到良好的抗菌效果。

3、中国专利201210062784.1涉及抗菌剂的制备，旨在提供一种介孔中空球形载银二氧化硅抗菌剂的制备方法。包括：将聚苯乙烯微球加入溶有十六烷基三甲基溴化铵的乙醇和去离子水混合溶液中混匀后加入氨水，逐滴加入正硅酸乙酯，所得溶液过滤、洗涤后干燥，得到二氧化硅微球包覆聚苯乙烯的复合粉体；粉体550℃保温得到中空二氧化硅微球；在避光条件下，将中空二氧化硅微球加入硝酸银溶液中浸泡，过滤后于干燥、升温至300～500℃得到介孔中空球形载银二氧化硅抗菌剂。该发明提高了银粒子的分散性和稳定性，有效解决了传统纳米抗菌粉体的团聚问题。同时，抗菌剂可以通过介孔缓慢释放出来，并能长期有效的保持银粒子的释放，从而起到持久抗菌的作用。

4、中国专利申请202310334906.6提供了一种具有超声响应性的纳米压电颗粒/聚合物复合抗菌材料及其制备方法与应用。所述复合抗菌材料的制备方法，包括步骤：将纳米压电颗粒均匀分散于有机溶剂a中，然后倒入模具中，待溶剂蒸发后，加入聚合物溶液，待溶剂蒸发后，得到表面嵌有纳米压电颗粒的聚合物薄膜；将所得聚合物薄膜置于含有金属盐水溶液和甲醇水溶液的混合溶液中，调节体系ph值，然后将混合物进行超声处理，之后经洗涤、干燥，得到。该发明的复合抗菌材料可在机械能条件下来诱导活性氧产生从而杀灭细菌对抗体内植入物感染。本发明提供了一种按需和非侵入性治疗植入物相关感染的方法，可达到预防和治疗植入物相关感染的目的。

5、通过制备得到抗菌材料以用作内置医疗器械对于材料的限制较大，而对内置医疗器械进行抗菌处理则更为合适，而现有技术中对内置医疗器械进行抗菌剂的相关处理研究甚少，这不仅会增加患者感染的风险也不利于手术的进行。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种介孔二氧化硅聚赖氨酸纳米复合抗菌剂、制备方法及应用。

2、内置医疗器械作为一种植入术医疗器械，在实际使用过程中容易发生细菌粘附，当暴露于感染等不利条件下，游离细菌通过基因激活启动生物膜形成。首先细菌通过表面的丝状纤维介导，黏附在惰性材料表面，此后细菌细胞产生细胞外基质，并聚集成密集菌群。接下来，生物膜通过发展微菌落和水道结构开始成熟，膜内细菌细胞代谢并产生酸性副产物，创造了一个局部酸性微环境。随后，单个细菌细胞或生物膜碎片从成熟的生物膜中被释放，并在新的表面定植生长。本发明中以槲皮素作为抗菌成分，其作为天然成分不仅无毒而且不易引起特异性反应，但是槲皮素水溶性差，而且具有极强的光敏性、热敏性，成分不稳定，因此在本发明中对其进行了负载处理。本发明针对生物膜环境为酸性微环境这一特点，合成具有ph响应特性的纳米递送系统。首先合成了介孔二氧化硅，再对其进行氨基化、7-氧代庚酸功能化，改性后的介孔二氧化硅与聚赖氨酸发生席夫碱反应，得到复合物后将槲皮素负载其中，由于席夫碱键具有酸敏感性，在酸性条件下容易发生水解断裂，因此在器械表面形成抗菌涂层后若器械表面形成了酸性的生物膜即可激发抗菌成分的释放，包括槲皮素以及聚赖氨酸，从而达到针对性的抗菌效果。

3、为实现上述目的，本发明提供了一种介孔二氧化硅聚赖氨酸纳米复合抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、将浓氨水加入到80wt％的乙醇水溶液中，搅拌10～30min后加入正硅酸四乙酯，继续搅拌至不再继续沉淀，离心分离得下层沉淀，将十六烷基三甲基溴化铵和三乙胺加入到水中，搅拌溶解后加入下层沉淀，混合均匀，再加入正硅酸四乙酯的环己烷溶液，加入完毕后继续搅拌16～28h，搅拌结束后静置，分离有机相得水相，水相加入0.2mol/l碳酸钠溶液，搅拌1～2h后离心，下层沉淀经水洗、干燥后取8g分散于甲醇中，再加入2-甲基-3-(三乙氧基硅基)丙烷-1-胺，加热搅拌，离心分离，下层沉淀经甲醇洗涤后干燥得到氨基化介孔二氧化硅；

5、s2、将氨基化介孔二氧化硅加入到甲醇中，再加入6mol/l盐酸水溶液，加热搅拌20～28h，萃取后离心分离，下层沉淀经甲醇洗涤后干燥加入到水中，加入7-氧代庚酸，加热搅拌4～6h，降至室温后离心、洗涤、干燥得到功能化介孔二氧化硅；

6、s3、将聚赖氨酸加入到tris-hcl缓冲液中，再加入功能化介孔二氧化硅，室温下搅拌20～24h后离心，将下层沉淀洗涤、干燥得到介孔二氧化硅聚赖氨酸复合材料；

7、s4、将介孔二氧化硅聚赖氨酸复合材料加入到槲皮素的乙醇水溶液中，室温下振荡进行负载，结束后离心，去除上清液后干燥即得。

8、进一步的，所述正硅酸四乙酯与环己烷的质量比为15～20:100～150。

9、进一步的，所述步骤s1中加热搅拌的温度范围为80～100℃。

10、进一步的，所述步骤s1中加热搅拌的时间为16～28h。

11、进一步的，所述步骤s2中加热搅拌的温度范围40～60℃。

12、进一步的，所述槲皮素的浓度为2～3g/l。

13、进一步的，所述步骤s4中乙醇水溶液为50～80wt％。

14、进一步的，所述步骤s4中振荡的时间为20～28h。

15、优选的，所述介孔二氧化硅聚赖氨酸纳米复合抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：

16、s1、将5～10重量份浓氨水加入到300～500重量份80wt％的乙醇水溶液中，搅拌10～30min后加入5～15重量份正硅酸四乙酯，继续搅拌至不再继续沉淀，离心分离得下层沉淀，将40～70重量份十六烷基三甲基溴化铵和1～4重量份三乙胺加入到500～1000重量份水中，搅拌溶解后加入下层沉淀，混合均匀，再加入正硅酸四乙酯的环己烷溶液100～200重量份，正硅酸四乙酯与环己烷的质量比为15～20:100～150，加入完毕后继续搅拌16～28h，搅拌结束后静置，分离有机相得水相，水相加入0.2mol/l碳酸钠溶液50～100重量份，搅拌1～2h后离心，下层沉淀经水洗、干燥后取5～20重量份分散于200～400重量份的甲醇中，再加入2-甲基-3-(三乙氧基硅基)丙烷-1-胺10～20重量份，加热至80～100℃搅拌16～28h，离心分离，下层沉淀经甲醇洗涤后干燥得到氨基化介孔二氧化硅；

17、s2、将1～5重量份氨基化介孔二氧化硅加入到200～800重量份甲醇中，再加入10～100重量份6mol/l盐酸水溶液，加热搅拌20～28h，萃取后离心分离，下层沉淀经甲醇洗涤后干燥加入到100～200重量份的水中，加入5～30重量份7-氧代庚酸，加热至40～60℃下搅拌4～6h，降至室温后离心、洗涤、干燥得到功能化介孔二氧化硅；

18、s3、将0.1～2重量份聚赖氨酸加入到50～400重量份的tris-hcl缓冲液中，再加入1～10重量份功能化介孔二氧化硅，室温下搅拌20～28h后离心，将下层沉淀洗涤、干燥得到介孔二氧化硅聚赖氨酸复合材料；

19、s4、将0.1～5重量份介孔二氧化硅聚赖氨酸复合材料加入到50～500重量份槲皮素的50～80wt％乙醇水溶液中，所述槲皮素的浓度为2～3g/l，室温下震荡20～28h进行负载，结束后离心，去除上清液后干燥即得。

20、本发明还提供了一种介孔二氧化硅聚赖氨酸纳米复合抗菌剂，由上述方法制备而成，以及该介孔二氧化硅聚赖氨酸纳米复合抗菌剂在医疗器械领域中的应用。

21、本发明的有益效果：

22、1、与现有技术相比，本发明所制备的复合抗菌剂抗菌效果好，并且能够减少手术感染风险。

23、2、本发明针对生物膜环境为酸性微环境这一特点，合成具有ph响应特性的纳米递送系统，当抗菌剂在器械表面形成抗菌涂层后若器械表面形成了酸性的生物膜即可激发抗菌成分的释放，包括槲皮素以及聚赖氨酸，从而达到针对性的抗菌效果