抗微生物泡沫及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本公开整体涉及抗微生物泡沫以及包括所述抗微生物泡沫的压迫敷料。
【背景技术】
[0002] 在例如下肢的水肿疾病以及静脉和淋巴疾病的治疗中使用压迫绷带是已知的。人 们认为压迫绷带尤其有用的领域是诸如静脉腿部溃疡的慢性伤口的控制和治疗。
[0003] -些现有的静脉腿部溃疡治疗包括施加2至4层压迫绷带，其中这种多层包扎的理 念包括结合不同类型的绷带层以便在层中施加压力(通过压力积累），并提供持续的压迫以 及刚性。一种现有的绷带系统采用四层系统，包括吸湿矫形羊毛内层、第二层绉布绷带、第 三层光压迫绷带和第四层自粘（内聚)柔性绷带。
[0004] 当压迫绷带固定（例如缠绕在肢体上）一段时间后（例如1天至14天），可能产生恶 臭。臭味会让人在社交中感到耻辱、会引起尴尬和孤立、也会造成抑郁，通常还会影响生活 质量。静脉腿部溃疡是通常伴有臭味的伤口。压迫绷带下的臭味可以是多种因素引起的，诸 如出汗、皮肤干燥龟裂或皲裂和/或正常的皮肤微生物菌群。汗水、皮肤菌群和/或来自伤口 或龟裂皮肤的渗出液会导致皮肤上和绷带中滋生细菌。这些细菌能通过正常的代谢活动分 泌/排出酶，继而可产生导致臭味的化合物，诸如有机脂肪酸。木炭和环糊精可用于吸收这 种脂肪酸，从而控制臭味。
【发明内容】
[0005] 抗微生物剂可通过停止或抑制代谢来防止细菌生长，进而停止或抑制后续恶臭脂 肪酸的生成。抗微生物剂可分为两种类型;可浸出的抗微生物剂(如，银(Ag)、葡萄糖酸氯己 定(CHG)和聚六亚甲基双胍(PHMB))和不可浸出的抗微生物剂(如，共价结合的季胺）。在一 些情况下，人们担心可浸出的抗微生物剂会使得有害化学物质浸出到环境中从而产生适应 性生物及毒性。
[0006] 本公开整体涉及抗微生物泡沫以及包括该抗微生物泡沫的压迫敷料或绷带，具体 地讲，本公开涉及包含不可浸出的（即共价结合的)季铵基化合物的抗微生物泡沫。
[0007] 本公开的一些方面提供了抗微生物泡沫。该抗微生物泡沫可包含聚合物泡沫，该 泡沫的润湿时间为至少250秒;和包含抗微生物材料的涂层。该抗微生物材料可包括季铵化 合物，并且该抗微生物材料可共价结合到泡沫。该抗微生物泡沫可包含在该泡沫干重的每 100重量份中占至少0.25重量份的季铵化合物。
[0008] 本公开的一些方面提供了制备抗微生物泡沫的方法。该方法可包括提供聚合物泡 沫，该泡沫的润湿时间为至少250秒。该方法还可包括提供包括季铵前体的抗微生物材料。 该方法还可包括使该泡沫与季铵前体结合以形成组合；以及将该组合加热到至少40°C的温 度以形成包含共价结合到泡沫的季铵化合物的抗微生物泡沫。
[0009] 参考详细说明和附图，本公开的其他特征和方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0010] 图1是根据本公开的一个实施例的压迫敷料的透视图，该压迫敷料包括根据本公 开的一个实施例的抗微生物泡沫。该压迫敷料可形成压迫绷带系统的内层绷带或舒适层。
[0011] 图2是外层绷带的透视图，该外层绷带可与图1的压迫敷料（即内层绷带)结合使用 以形成压迫绷带系统。
[0012] 图3为根据本公开的一个实施例示出抗微生物泡沫的化学结构的示意图。
[0013] 图4为根据本公开的另一个实施例示出抗微生物泡沫的化学结构的示意图。
[0014] 图5为根据本公开的另一个实施例示出抗微生物泡沫的化学结构的示意图。
【具体实施方式】
[0015] 在详细解释本公开的任何实施例之前，应当了解，本发明在其应用中不仅限于下 文说明中所提及或下文附图中所示出的构造细节和部件布置方式。本发明容许其他实施例 并且容许以各种方式实施或执行。另外，应当了解，本文使用的措词和术语是用于说明目的 而不应被视为限制性的。本文使用"包括"、"包含"或"具有"及它们的变型形式意在涵盖其 后所列出的项目及它们的等同形式以及额外项目。除非另外指明或限定，否则术语"附接" 和"连结"及其变型按广义使用，均涵盖直接和间接的附接和连结。应当理解，在不脱离本公 开范围的情况下，可采用其他实施例，并且可进行结构或逻辑上的改变。
[0016] 本公开整体涉及抗微生物泡沫以及包括该抗微生物泡沫的压迫敷料或绷带。具体 地讲，本公开涉及包含不可浸出的季铵基化合物的抗微生物泡沫。一般来说，"非浸出"或 "不可浸出的"抗微生物剂是指共价键合到构成泡沫的化学结构的抗微生物材料。
[0017]术语"泡沫"和短语"聚合物泡沫"各自一般是指在其整个质量中分布有开放和/或 闭合孔隙的聚合物材料。在一些实施例中，本公开的泡沫可包括含有开放孔隙的聚合物泡 沫。合适的泡沫可包括柔性的、有弹力的泡沫。
[0018] 本公开的抗微生物泡沫和压迫敷料中所用的泡沫通常是由聚氨酯、聚酯和聚醚中 的至少一者形成的。泡沫形成后，可将本公开的抗微生物材料施加至该泡沫，同时还考虑到 使抗微生物材料与泡沫共价键合。因此，本公开的抗微生物泡沫和压迫敷料中所使用的泡 沫材料可涂覆有抗微生物材料，使得抗微生物材料与泡沫共价键合。例如，抗微生物材料可 包含被构造成与泡沫中未反应的羟基、异氰酸酯基和/或胺基发生化学反应（即形成共价 键)的一种或多种结构部分。此类未反应的羟基、异氰酸酯基和/或胺基可存在于泡沫的外 表面，并且/或者可至少部分地存在于泡沫的体积内。聚氨酯泡沫可包含能与抗微生物材料 发生反应的羟基、异氰酸酯基和/或胺基;聚酯泡沫可包含能与抗微生物材料发生反应的羟 基;而聚醚泡沫可包含能与抗微生物材料发生反应的羟基。
[0019] 术语"涂层"通常用于指泡沫形成后，而非泡沫形成的过程中，施加至泡沫的材料， 其不限于最终只可存在于泡沫最外层表面的材料，也可指已经可以至少部分地占据了泡沫 内部体积(例如，覆盖泡沫的间隙）的材料。
[0020] 本公开的抗微生物材料可包括季铵化合物。季铵化合物一般通过破坏细胞膜而起 作用。季铵化合物，特别是包含烷基链的季铵化合物，可通过离子和疏水相互作用结合至微 生物细胞膜的表面，使得阳离子头部朝外，而疏水性尾部插入到微生物细胞膜的脂质双层 中。这可引起细胞膜损伤和细胞内组分外漏，最终导致细胞死亡。
[0021] 在一些实施例中，本公开的季铵化合物可包括由羟基和/或烷氧基改性的一种或 多种硅烷和/或酯类。如下文更详细的描述，在一些实施例中，本公开的季铵基抗微生物材 料可包括（i)硅烷基季铵化合物，（ii)聚丙烯酸酯季铵化合物(例如，一种或多种含季铵的 单体与具有以下基团的一种或多种单体的共聚物:例如，能够与该泡沫发生反应的未反应 的羟基(-OH)基团、烷氧基(-0R)基团、羧基(-C00H)基团、异氰酸酯基(-N⑶)基团，和胺(一 NH2)基团中的至少一者），或（iii)它们的组合。硅烷基季铵化合物中的烷氧基硅烷通常会 水解成硅烷醇，硅烷醇继而可与泡沫发生反应，例如，如果与泡沫中的羟基反应，会形成甲 硅烷基醚键。硅烷基季铵化合物可同时发生两种反应：（i)自缩合反应，形成硅氧烷基团并 引发聚合反应，和（ii)与泡沫的结构部分(例如，羟基(-OH)基团、异氰酸酯基(-NC0)基团 和/或胺(-NH 2)基团）发生反应，与泡沫形成共价连接。在一些实施例中，单体丙烯酸酯季铵 化合物与具有侧基式-OH基团或可与泡沫反应的另一个结构部分(例如，上文列举的基团） 的其他单体发生共聚。如下文更详细的描述，所得共聚物具有可与泡沫反应的一种或多种 未反应侧基。
[0022] -般来讲，聚丙烯酸酯季铵化合物与泡沫之间所形成的键的类型可取决于作为聚 丙烯酸酯的侧链基团的结构部分，以及泡沫中可用的结构部分。如下文更详细的描述，在一 些实施例中，聚丙烯酸酯可由包含不同单体的重复单元形成，其中所述单体中的一者或多 者包括季铵，例如，在延伸自聚丙烯酸酯主链的侧链基团中包括季铵。
[0023] 抗微生物材料可共价连接到泡沫，并且在一些实施例中，还可键合至其他相邻的 抗微生物材料（即，季铵化合物），从而与其他季铵化合物形成交联，所述其他季铵化合物继 而可共价键合到泡沫。
[0024] 在一些实施例中，本公开的抗微生物泡沫可形成压迫敷料或绷带系统的舒适层的 至少一部分。例如，如下文参考图1和图2所述，一些绷带系统采用内舒适层和外层(例如，自 粘层），内舒适层在使用中直接与皮肤相邻放置，而外层起着施加压迫力并将整个绷带系统 固定到位的作用。这种舒适层可包括直接放于皮肤上的泡沫，该泡沫可引发恶臭。
[0025] 在一些实施例中，本公开的抗微生物泡沫可形成压迫敷料、伤口敷料或它们的组 合的至少一部分。
[0026] 一般来讲，本公开的抗微生物泡沫具有较低的吸收能力，并且通常具有至少250 秒、在一些实施例中至少300秒、在一些实施例中至少500秒、在一些实施例中至少750秒且 在一些实施例中至少1000秒的润湿时间。可采用下面的测试方法测定给定泡沫的润湿时 间：
[0027] 首先准备尺寸大约为2英寸（约5cm) X 2英寸（约5cm)的泡沫样品。用移液管吸取 ImL去离子水。平放样品，并将移液管靠近样品的水平表面。测量ImL水滴从移液管完全渗入 泡沫中所需的时间（以秒计）。通过视觉观察决定渗入情况。以秒(或秒/毫升)为单位记录润 湿时间。
[0028] 在一些实施例中，可通过以下方式来制备本公开的抗微生物泡沫:使抗微生物材 料(例如，季铵化合物前体)与泡沫结合（即泡沫形成后），并在引发季铵化合物前体与泡沫 发生化学反应（即，共价键合)的温度下加热该组合持续一段时间。在一些实施例中，季铵化 合物前体可以是单体、低聚物、聚合物，或它们的组合。
[0029] 组合所需的加热温度可根据加热步骤的持续时间而变化。此外，加热步骤所需的 时间和温度可根据是否使用干燥泡沫而改变。在以聚丙烯酸酯季铵化合物单体或低聚物作 为抗微生物材料前体(或季铵化合物前体)的实施例中，通常需要较高的温度来引发聚丙烯 酸酯的聚合反应以及聚丙烯酸酯季铵化合物与泡沫之间的反应（即形成共价键）。然而，应 当指出的是，如果聚丙烯酸酯季铵化合物在与泡沫反应之前（即在与泡沫接触或施加至泡 沫之前)先发生聚合，反应效率和抗微生物效果可得到提升。
[0030] 在一些实施例中，可将组合加热到至少40°C的温度、在一些实施例中至少50°C、在 一些实施例中至少75°C、在一些实施例中至少100°C、在一些实施例中至少105°C、在一些实 施例中至少150°C、在一些实施例中至少200°C的温度。在一些实施例中，可将组合加热至少 Imin的时间段、在一些实施例中至少5min、在一些实施例中至少15min、在一些实施例中至 少20min、在一些实施例中至少30min、在一些实施例中至少1小时、在一些实施例中至少1.5 小时、在一些实施例中至少2小时、在一些实施例中至少5小时、在一些实施例中至少10小 时、在一些实施例中至少15小时、在一些实施例中至少20小时、在一些实施例中至少24小 时。
[0031 ]在一些实施例中（例如，当使干燥泡沫与本公开的季铵化合物结合时），可通过将 所述组合在65°C下来加热15小时形成本公开的抗微生物泡沫;在一些实施例中，在75°C下 加热1.5小时；在一些实施例中，在105°C下加热2小时；在一些实施例中，在150°C下加热 Imin;在一些实施例中，在200°C下加热lmin。
[0032] 在一些实施例中，可使泡沫与抗微生物材料结合，然后加热（即，可在抗微生物材 料施加至泡沫后加热组合）。在一些实施例中，可在使泡沫与抗微生物材料结合之前、结合 过程中和/或结合之后加热泡沫并且/或者加热抗微生物材料(例如，其溶液），使得至少该 组合受到加热。因此，在一些实施例中，使泡沫与抗微生物材料结合以及加热组合可至少部 分地同时发生。
[0033] 使泡沫与抗微生物材料结合可通过将抗微生物材料施加至泡沫(或用抗微生物材 料涂覆泡沫)而实现，并且可包括浸渍(或浸涂）、喷洒(或喷涂）、帘式涂布、刷涂、擦拭、填充 中的至少一者，和它们的组合。然后可将所得经涂覆的产品充分加热一段时间，使抗微生物 材料与泡沫共价键合。可使用抑菌试验区确保抗微生物剂未从泡沫浸出。
[0034] 本公开的抗微生物泡沫特别适于减少微生物(例如能引起恶臭的微生物)的生长。 因此，本公开的抗微生物泡沫包含足以大幅抑制微生物生长的抗微生物材料。在一些实施 例中，大幅减少微生物生长可包括例如当按照ASTM E2149-10进行测试时并与未处理/未涂 覆的对照物进行比较时，在革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌方面显示出至少1个数量级 (Ilog)的减少、在一些实施例中至少2个数量级（21og)的减少、在一些实施例中至少3个数 量级(31og)的减少、在一些实施例中至少5个数量级（51og)的减少、在一些实施例中至少6 个数量级(61og)的减少，如下文的实例所示。
[0035] 在一些实施例中，本公开的所得抗微生物泡沫中充足的抗微生物材料可包括在泡 沫干重的每100重量份中占至少（或超过)0.25重量份的季铵化合物(0.25%);在一些实施 例中，在泡沫干重的每100重量份中占至少(或超过)〇. 5重量份的季铵化合物(0.5%);在一 些实施例中，在泡沫干重的每100重量份中占至少（或超过）1重量份的季铵化合物（1重 量％ );在一些实施例中，在泡沫干重的每100重量份中占至少(或超过)2重量份的季铵化合 物(2重量％ );在一些实施例中，在泡沫干重的每100重量份中占至少(或超过)5重量份的季 铵化合物(5重量％ );在一些实施例中，在泡沫干重的每100重量份中占至少(或超过）10重 量份的季铵化合物（10重量％ );在一些实施例中，在泡沫干重的每100重量份中占至少(或 超过)20重量份的季铵化合物(20重量％ );在一些实施例中，在泡沫干重的每100重量份中 占至少(或超过)25重量份的季铵化合物(25重量％ );在一些实施例中，在泡沫干重的每100 重量份中占至少(或超过)30重量份的季铵化合物(30重量％ );在一些实施例中，在泡沫干 重的每100重量份中占至少(或超过)40重量份的季铵化合物(40重量％ )。
[0036] 在一些实施例中，本公开的压迫敷料或绷带系统可包括内层绷带和外层绷带。内 层绷带可以是内层面向皮肤的、伸长的、弹性绷带，可包括伸长的弹性基底和附连到基底面 的伸长的泡沫层。在一些实施例中，伸长的泡沫层可在整个基底面上横向延伸33%或更长， 并且在整个基底面上纵向延伸67%或更长。外层绷带可以是外层、伸长的、自粘弹性绷带， 该绷带在延伸时具有压迫力。
[0037] 本公开的压迫绷带系统的一些实施例包括内层面向皮肤的、伸长的、弹性绷带(或 舒适层）1〇(如图1所示并且如下文更详细的描述)和外层、伸长的、自粘弹性绷带20(如图2 所示并且如下文更详细的描述