稳定抗菌肽的抗菌涂层及其制备方法与应用

本发明涉及生物医学材料，特别涉及一种稳定抗菌肽的抗菌涂层及其制备方法与应用。

背景技术：

1、骨科术后感染是导致患者术后恢复不良甚至手术失败的主要原因之一。传统骨科外固定架虽能提供稳定的固定作用，具备一定的生物相容性，在治疗骨折及促进骨愈合过程中起着关键作用，但材料本身缺乏有效的抗感染机制。由于外固定架长期与皮肤和外界空气接触，易引发感染，影响患者预后，成为临床治疗中的一大挑战。在现有的技术背景下，植入体感染是一个严重的临床并发症，主要由于细菌在植入体表面形成生物膜，导致感染难治。当前，虽然存在释放型和接触型抗菌涂层，但单一功能的抗菌涂层已无法满足临床需求，因此需要开发出同时具备抗菌性、生物相容性、且能减少细菌耐药性风险的涂层。开发具有抗感染功能的骨科外固定架对于提高手术成功率及患者生活质量具有重要意义。

2、抗菌肽是一类具有广谱抗菌活性，病原体特异性和的低耐药性潜力抗菌剂，其在抗感染治疗中的应用前景广阔，尤其是在对抗耐药性细菌方面可能发挥重要作用。然而，直接应用抗菌肽存在稳定性差、易失活、抗菌有效量不足等问题。因此，在医疗器械表面提高抗菌肽的有效负载量，增加抗菌肽的稳定性，是实现医疗设备长效抗菌的可行的方法。

3、纵观近年来医疗器械的临床应用，尽管大量医疗植入体产生了积极效果，但是均不能解决临床上植入物感染和生物相容性的问题，因而基于常规骨科植入物，外固定架的使用、辅助以抗生素的使用来缓解骨植入物感染问题，不能根本解决骨科外固定架感染难题，而且负载抗菌肽存在容易过早降解的挑战。

4、因此，有必要开发一种新型负载抗菌肽且长效抗菌的外固定架材料。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种稳定抗菌肽的抗菌涂层及其制备方法与应用，可实现稳定抗菌肽发挥持久抗菌效应的创伤外固定架高比表面积涂层。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、在本发明的第一方面，提供了一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，所述方法包括：

4、对骨科外固定架基质的表面进行预处理，获得表面具有纳米分布结构的基质材料；

5、将所述表面具有纳米分布结构的基质材料悬垂于含有聚羧酸盐的模拟生理液中，于60℃-100℃下处理1h-24h，后自然冷却至室温，取出基底材料清洗、烘干，即获得底顶双层嵌套混合涂层结构材料；

6、将所述底顶双层嵌套混合涂层结构材料悬垂于含有抗菌肽的溶液中吸附处理，后漂洗晾干，即获得稳定抗菌肽的抗菌涂层。

7、进一步地，所述骨科外固定架基质选自铝合金、钛合金或不锈钢中的一种。

8、进一步地，所述预处理，包括：

9、将骨科外固定架基质抛光打磨，冲洗后采用电化学工艺、酸蚀工艺、碱热化学工艺、微弧氧化和阳极氧化法中的一种使得表面形成纳米分布结构层，得到表面具有纳米分布结构的基底材料。

10、进一步地，所述模拟体液的配方为：

11、以超纯水为溶剂，含有如下无机金属离子的混合溶液：(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、以及聚羧酸盐10μmol/l-10mmol/l。

13、进一步地，所述聚羧酸盐包括聚丙烯酸、聚天冬氨酸中的至少一种。

14、进一步地，所述吸附处理的条件包括：2℃-6℃下1h-24h。

15、在本发明的第二方面，提供了采用所述的方法制备得到的稳定抗菌肽的抗菌涂层。

16、在本发明的第三方面，提供了所述的稳定抗菌肽的抗菌涂层在制备医用抗菌金属设备中的应用。

17、本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

18、1、本发明制备得到的稳定抗菌肽的抗菌涂层，其表面为高比表面面积的矿化磷酸钙盐结构以其高比表面积结构稳定抗菌肽，防止抗菌肽过早降解，保证其抗菌活性，以达到长效抗菌的效果。

19、2.本发明通过仿生矿化技术构建的高比表面积表面，有效提高抗菌肽的稳定性和持续释放性。制备方法简单、成本低廉，所制备的抗感染涂层骨科外固定架具有良好的生物相容性和抗菌效果，显著提高骨科外固定架的抗感染能力，减少术后感染风险，显著提高了骨科手术的安全性和成功率，促进患者术后恢复。

20、3.该抗感染涂层骨科外固定架在临床上用于骨科手术中，能有效减少术后感染风险，促进伤口愈合，提高手术成功率。通过对比实验，使用该抗感染涂层骨科外固定架的患者术后感染率显著降低，恢复速度加快。表明含有本发明所述稳定抗菌肽发挥持久抗菌效应的高比表面积涂层可用于骨科外固定架，骨科连接板，医用轮椅等。为骨科外固定器械的抗感染处理提供了一种新抗感染治疗方法，具有重要的临床应用价值和广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述骨科外固定架基质选自铝合金、钛合金或不锈钢中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述预处理，包括：

4.根据权利要求1所述的一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述模拟体液的配方为：

5.根据权利要求4所述的一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述聚羧酸盐包括聚丙烯酸、聚天冬氨酸中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述吸附处理的条件包括：2℃-6℃下1h-24h。

7.根据权利要求4所述的一种稳定抗菌肽的抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述含有抗菌肽的溶液为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中的至少一种。

8.一种采用权利要求1-7任一所述的方法制备得到的稳定抗菌肽的抗菌涂层。

9.权利要求8所述的稳定抗菌肽的抗菌涂层在制备医用抗菌金属设备中的应用。

技术总结本发明提供一种稳定抗菌肽的抗菌涂层及其制备方法与应用，所述方法包括：对骨科外固定架基质的表面进行预处理，后悬垂于含有聚羧酸盐的模拟生理液中，于60℃‑100℃下处理1h‑24h，后自然冷却至室温，取出基底材料清洗、烘干，再悬垂于含有抗菌肽的溶液中吸附处理，后漂洗晾干，即获得稳定抗菌肽的抗菌涂层。本发明能有效稳定抗菌肽，防止抗菌肽过早降解，以在骨科外固定架上缓慢释放发挥长效抗菌效应。本发明方法易行，涂层可提供长效的抗菌保护，提升骨科外固定架的抗感染能力和抗菌时长，减少术后感染风险，促进患者术后恢复，显著提高了骨科外固定架的生物相容性和抗菌能力，为骨科固定器械的改进提供了新的方向。技术研发人员：王翊凯,任义军受保护的技术使用者：武汉大学人民医院（湖北省人民医院）技术研发日：技术公布日：2025/1/6