蛋白抑菌导尿管及其制备方法
【专利摘要】本发明揭示了一种蛋白抑菌导尿管，其在导尿管本体材料的表面拥有一层非扩散性纳米级光滑涂层，该涂层的主体成分是对人体无害的天然蛋白质，涂层的厚度为10nm~500nm，涂层的均方根粗糙度不大于100nm。本发明还揭示了该导尿管的制备方法，主要步骤是：对导尿管本体材料进行预处理，配制蛋白质胶液，用其对导尿管本体材料的表面进行单次或多次涂布，最后采用自然固化、微波固化、热固化、紫外光固化或交联固化等方法，将附着在导尿管本体材料表面的蛋白质胶液进行固化。通过本发明技术方案制得的导尿管，其抑菌、抗菌效果优异，能够减轻患者频繁更换导尿管的经济负担和身体痛苦，并且在体内稳定性好，毒性低，不会给患者带来某些不适症状，临床使用安全。
【专利说明】蛋白抑菌导尿管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种医药用抑菌导尿管及该导尿管的制备方法，具体是指使用抑菌蛋白质胶液、使其形成蛋白质纳米涂层并附着在导尿管表面，进而制得抑菌导尿管，从而在体内使用该导尿管过程中有效地抑制多种细菌和霉菌的粘附和滋生。
【背景技术】
[0002]医用导尿管是临床最常用的医疗器材之一，虽有着广泛的应用，但留置导尿管引起的相关感染却是临床治疗中普遍又棘手的问题，尤其是约占总量10%的长期留置型导尿管更易出现上述问题，并且，尿路感染中有75%~80%是由导尿管引起的。传统应对导尿管引发感染的方法如:缩短导尿管体内留置时间、定期更换；加强医院对导尿管等相关护理；配合抗生素等药物的服用来预防或治疗尿路感染等。上述方法不仅使患者经济负担和身体痛苦加重，也增加治疗时间并占用医院大量资源。
[0003]现有的抗菌或抑菌导尿管，大多通过其表面附有的涂层而实现抗菌或抑菌功能，主要包括金属离子/合金涂层、或抗生素药物涂层。其中，表面附着金属离子/合金涂层的导尿管主要是通过金属特有的物理杀菌作用来达到抑菌、抗菌目的，当上述金属/合金以纳米颗粒状态存在时，其杀菌效率尤其出色，如相关报道文献“Self-sterilizingcatheters with titanium dioxide photocatalyst thin films for clean intermittentcatheterization:Basis and study of clinical use.1nternational Journal ofUrology，5 (14):426_430，，、“Self-sterilizing and self-cleaning of siliconecatheters coated with TiO2,photocatalyst thin films:a preclinical work.Journalof Biomedical Materials Research，I (58):97-101，，和“The relationship between theantimicrobial effect of catheter coatings containing silver nanoparticles andthe coagulation of contacting blood.Biomaterials, 22 (30):3682_3690”，或如中国专利CN100518853C和CN1736504A所公开的纳米银或纳米钛涂层导尿管。但该类金属离子/合金涂层的导尿管制造成本高、价格昂贵，易造成尿盐沉积在导尿管上形成粗糙不平的表面，给患者带来痛苦；且纳米金属/合金粒子、尤其纳米银粒子的医学安全性一直存在争议，若其在体内残留累积可能造成重金属中毒。
[0004]此外，另一类抑菌、抗菌的抗生素药物涂层导尿管是将抗生素药物直接或是通过载体间接涂覆在导尿管表面，依靠抗生素药物释放至体内产生抗菌、抑菌效果。如中国专利CN101628133A公开的将青霉素、头狍菌素、大环内酯等抗生素作为缓释药物结合聚乳酸-聚羟基乙酸载体制成抑菌、抗菌导尿管。虽然这类导尿管价格低于金属离子/合金涂层导尿管，但仍存在如下缺点:缓释的抗生素药力持续性较弱，长期使用可能导致抗生素耐药菌产生而影响其抑菌、抗菌效力。
[0005]除了上述两种抑菌、抗菌涂层导尿管，还有如中国专利CN201375746、美国专利US7597903及文献“Chitosan/poly (vinyl alcohol)blending hydrogel coating improvesthe surface Characteristics of segmented polyurethane urethral catheters.Journal of Biomedical Materials Research Part B-Applied Biomaterials,2(83B):304-313”公开的聚合物抗菌涂层导尿管、如葡萄糖胺-壳聚糖涂层导尿管、壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶涂层导尿管，和有机硅季铵盐涂层导尿管等新型抗菌涂层导尿管。但这些抑菌、抗菌涂层导尿管仍存在着表面涂层处理工艺复杂、可能带入有毒物质而影响人体健康等缺点。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的医药用抑菌导尿管及该导尿管的制备方法，通过使用抑菌蛋白质胶液、使其形成蛋白质纳米涂层并附着在导尿管表面，进而制得抑菌导尿管，从而在体内使用该导尿管过程中有效地抑制多种细菌和霉菌的粘附和滋生。本发明的目的通过下述技术方案来实现:
[0007]—种蛋白抑菌导尿管，在导尿管本体材料的表面拥有一层非扩散性纳米级光滑涂层，该涂层的主体成分是对人体无害的天然蛋白质，涂层的厚度为IOnm~500nm，涂层的均方根粗糙度不大于lOOnm。
[0008]本发明蛋白抑菌导尿管进一步地，所述天然蛋白质是血清白蛋白、丝素蛋白、乳清蛋白、胶原蛋白、麦清蛋白、卵清白蛋白、大豆白蛋白或溶菌酶中的一种或几种。
[0009]本发明蛋白抑菌导尿管进一步地，所述涂层的成分当中还含有非蛋白类天然物，所述非蛋白类天然物是甲壳素、壳聚糖，或者是它们的衍生物。
[0010]本发明蛋白抑菌导尿管进一步地，所述导尿管本体材料为乳胶、硅橡胶、聚氨酯或聚氯乙烯。
[0011]本发明还提供一种上述蛋白抑菌导尿管的制备方法，包括以下步骤:
[0012]对导尿管本体材料进行预处理；配制蛋白质胶液；使用该蛋白质胶液采用浸溃法、涂刷法、旋转喷涂法或 超声喷涂法中的一种或多种方法，对处理后的导尿管本体材料的表面进行单次或多次涂布；进而采用自然固化、微波固化、热固化、紫外光固化或交联固化中的一种或多种方法，将附着在导尿管本体材料表面的蛋白质胶液进行固化，从而形成非扩散性纳米级光滑涂层。
[0013]本发明蛋白抑菌导尿管的制备方法进一步地，对导尿管本体材料进行预处理的方法是进行清洗和/或改性处理，包括水洗、酸洗、有机/无机溶剂或溶液洗涤、热处理、超声处理、等离子体处理、光接枝改性、超分子化学表面吸附改性中的一种或多种处理方法。
[0014]本发明蛋白抑菌导尿管的制备方法进一步地，所述蛋白质胶液的配制方法是，将对人体无害的天然蛋白质与溶剂混合后形成初始胶液，再加入非蛋白类天然物质、交联剂、增稠剂或分散剂中的一种或多种作为辅助成分，搅拌均匀后形成二级胶液，然后对所述二级胶液进行过滤、离心分离，除去气泡和固体颗粒后得到澄清的蛋白质胶液。
[0015]本发明蛋白抑菌导尿管的制备方法进一步地，所述天然蛋白质是血清白蛋白、丝素蛋白、乳清蛋白、胶原蛋白、麦清蛋白、卵清白蛋白、大豆白蛋白、溶菌酶的一种或多种；所述溶剂是水或乙醇、乙二醇、甘油、甘露醇、氯化钠、氯化钙、碳酸氢钠的水溶液；所述非蛋白类天然物质为甲壳素、壳聚糖或其衍生物，其加入量为初始胶液总重量的1%~5%;所述交联剂为碳二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺或京尼平的一种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5% ;所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶或海藻酸钠的一种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5% ;所述分散剂为三聚磷酸钠、聚乙二醇400或吐温60 —种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5%。
[0016]本发明蛋白抑菌导尿管的制备方法进一步地，采用热固化的方法将附着在导尿管本体材料表面的蛋白质胶液进行固化，固化条件是温度75°C~180°C、压力IMPa~2MPa、固化时间IOmin~45min。
[0017]本发明的技术效果主要体现在:
[0018]①本发明提供的含蛋白质纳米涂层的抑菌导尿管，其抑菌、抗菌效果优异，用于预防导尿管所引起尿路感染时效果良好，能够减轻患者频繁更换导尿管的经济负担和身体痛苦，并可减少治疗时长、节约资源；
[0019]②本发明附着在导尿管表面的涂层是以天然蛋白质为主的纳米级非扩散性光滑涂层，该涂层与导尿管基体材料可以长期稳定地结合，对导尿管本体的柔韧性几乎没有影响，它也不易解离或剥落，在体内稳定性好，毒性低，不会给患者带来某些不适症状(如对组织的刮伤或磨伤、残留物过敏等)，可以保证产品在临床上安全使用；
[0020]③本发明提供的抑菌导尿管因含蛋白质纳米涂层，其亲水性优于原导尿管表面，能在水环境中表现出非常好的润滑性，既便于医生操作，又可以让患者使用时感到舒适；
[0021]④本发明抑菌导尿管的制备方法简单，原料易得，涉及的蛋白纳米涂层不仅适用于导尿管的抑菌、抗菌，还可应用于临床上其它抗菌制品表面。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1A是实施例1抑菌导尿管表面蛋白纳米涂层在原子力显微镜(AFM)下的2D图；
[0023]图1B是实施例1抑菌导尿管表面蛋白纳米涂层在原子力显微镜(AFM)下的3D图；
[0024]图2A是图1A实施例2抑菌导尿管表面蛋白纳米涂层在原子力显微镜(AFM)下的2D图；
[0025]图2B是图1A实施例2抑菌导尿管表面蛋白纳米涂层在原子力显微镜(AFM)下的3D图；
[0026]图3是实施例1和实施例2抑菌导尿管表面蛋白纳米涂层，以及各自对照的原导尿管表面的水接触角；
[0027]图4是实施例1和实施例2抑菌导尿管表面蛋白纳米涂层的X射线光电子能谱(XPS)图；
[0028]图5A是实施例1抑菌导尿管抑菌性实验显微镜照片图；
[0029]图5B是对照导尿管抑菌性实验显微镜照片图；
[0030]图6是蛋白质胶液紫外吸收光谱图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图与具体实施例对本发明进行说明，所举的实施例仅是对本发明产品或方法作概括性例示，有助于更好地理解本发明，但并不会限制本发明范围。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0032]本发明提供的蛋白抑菌导尿管，主要是在导尿管本体材料的表面拥有一层非扩散性纳米级光滑涂层，该涂层的主体成分是对人体无害的天然蛋白质，涂层的厚度为IOnm~500nm,涂层的均方根粗糙度不大于lOOnm。该蛋白纳米涂层的厚度一般在IOnm~500nm之间，对导尿管本体的柔韧性几乎没有影响；该蛋白纳米涂层均方根粗糙度交低，表面较光滑，亲水性优于原导尿管生料的表面，能在水环境中表现出非常好的润滑性，方便医生手术操作，患者使用感舒适。
[0033]具体地，所述天然蛋白质是血清白蛋白、丝素蛋白、乳清蛋白、胶原蛋白、麦清蛋白、卵清白蛋白、大豆白蛋白或溶菌酶中的一种或几种。上述涂层的成分还包括非蛋白类天然物，具体地，所述非蛋白类天然物是甲壳素、壳聚糖，或者是它们的衍生物，且本发明导尿管本体材料包括但不限于乳胶、硅橡胶、聚氨酯或聚氯乙烯。由于本发明导尿管本体材料表面的纳米级光滑涂层是非扩散性涂层，与导尿管基底长期稳定地结合，不易解离或剥落，在体内稳定性好，毒性低，保证产品在临床上的安全使用。
[0034]本发明还提供了上述蛋白抑菌导尿管的制备方法，其步骤详述如下:
[0035]对导尿管本体材料进行预处理，该处理方法是进行清洗和/或改性处理，包括水洗、酸洗、有机/无机溶剂或溶液洗涤、热处理、超声处理、等离子体处理、光接枝改性、超分子化学表面吸附改性中的一种或多种处理方法；
[0036]配制蛋白质胶液，该蛋白质胶液的配制方法是，将对人体无害的天然蛋白质与溶剂混合后形成初始胶液，再加入非蛋白类天然物质、交联剂、增稠剂或分散剂中的一种或多种作为辅助成分，搅拌均匀后形成二级胶液，然后对所述二级胶液进行过滤、离心分离，除去气泡和固体颗粒后得到澄清的 蛋白质胶液；
[0037]然后使用该蛋白质胶液、采用浸溃法、涂刷法、旋转喷涂法或超声喷涂法中的一种或多种方法，对处理后的导尿管本体材料的表面进行单次或多次涂布，当然，如本领域技术人员公知的常识，导尿管本体材料表面的管内腔体内壁不便于采用涂刷发进行蛋白质胶液的涂布，因此对导尿管管内腔体内壁蛋白质胶液涂布的方法中不包括上述涂刷法，但导尿管本体材料表面的管外壁是可以采用涂刷法进行蛋白质胶液的涂布的；
[0038]最后采用自然固化、微波固化、热固化、紫外光固化或交联固化中的一种或多种方法，将附着在导尿管本体材料表面的蛋白质胶液进行固化，从而形成非扩散性纳米级光滑涂层。本发明优选采用热固化的方法将蛋白质胶液进行固化，固化条件是温度75°C~l80°c、压力 IMPa ~2MPa、固化时间 IOmin ~45min。
[0039]在上述蛋白抑菌导尿管的制备方法中进一步地，所述天然蛋白质是血清白蛋白、丝素蛋白、乳清蛋白、胶原蛋白、麦清蛋白、卵清白蛋白、大豆白蛋白、溶菌酶的一种或多种；所述溶剂是水或乙醇、乙二醇、甘油、甘露醇、氯化钠、氯化钙、碳酸氢钠的水溶液；所述非蛋白类天然物质为甲壳素、壳聚糖或其衍生物，其加入量为初始胶液总重量的1%~5%;所述交联剂为碳二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺或京尼平的一种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5% ;所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶或海藻酸钠的一种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5% ;所述分散剂为三聚磷酸钠、聚乙二醇400或吐温60 —种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5%。
[0040]本发明提供的含蛋白质纳米涂层的抑菌导尿管，其抑菌、抗菌效果优异，用于预防导尿管引起的尿路感染的效果良好，减轻患者频繁更换导尿管的经济负担和身体痛苦，同时减少治疗时长、节约资源。且该蛋白纳米涂层亲水性优于原导尿管生料的表面，能在水环境中表现出非常好的润滑性，患者使用感舒适。并且该抑菌导尿管制备方法简单，原料易得，其上的蛋白纳米涂层不仅适用于导尿管的抑菌、抗菌，还可应用于临床上其它抗菌制品表面。
[0041]【实施例1】
[0042]蛋白抑菌导尿管，制备过程如下:
[0043]导尿管预处理:取一根完整的硅橡胶导尿管生料，用蒸馏水反复洗涤5次~6次，然后将其完全浸没在Piranha洗液(98%浓硫酸与30%过氧化氢溶液3: I (v/v)的混合溶液)中，在60°C水浴条件下处理30min。
[0044]蛋白质胶液制备:将乳清蛋白、麦清蛋白、溶菌酶、羧甲基壳聚糖的可溶性粉末按一定质量比、如1.5: 5: 3: 0.5的比例混合，加入蒸馏水中得到总质量分数为2wt%~20wt%的初始胶液,然后根据蛋白胶液的体积以50: I (v/v)的比例加入5mg/ml的聚乙二醇400水溶液作为分散剂，对溶液使用磁力搅拌器搅拌Ih得到二级胶液，最后该二级胶液再依次过滤、离心，去除气泡和悬浮颗粒，得到澄清的蛋白质胶液。
[0045]蛋白质胶液涂覆:使用超声喷涂的方式对预处理后的硅橡胶导尿管整个外表面进行单次形成一层的精密涂布。
[0046]蛋白质胶液的固化:在温度75°C~180°C、压力IMPa~2MPa条件下，采用热固化方式对导尿管上涂覆的蛋白质胶液进行固化制得蛋白纳米涂层，固化时间为IOmin~45min。
[0047]【实施例2】`
[0048]蛋白抑菌导尿管，制备过程如下:
[0049]导尿管的预处理:取一根完整的乳胶材质导尿管，用80% (v/v)的乙醇水溶液反复洗涤5次~6次，将导管自然晾干后再使用环氧乙烷在50°C条件下对其进行IOmin的灭菌处理，然后再放入连续射频的低温等离子体仪中对导管表面进行处理，等离子体放电功率和时间分别为200W和5min。
[0050]蛋白质胶液制备:将丝素蛋白、乳清蛋白、麦清蛋白和卵清白蛋白的可溶性粉末按一定质量比、如1: 4: 3: 2的比例混合，加入20% (v/v)的乙二醇溶液为溶剂得到总质量分数为5wt%~20wt%的初始胶液，然后根据蛋白胶液的体积以50: I (v/v)的比例加入0.01mol/L的三聚磷酸钠溶液作为分散剂，对上述混合溶液使用磁力搅拌器搅拌Ih得到二级胶液，最后该二级胶液再依次过滤、离心，去除气泡和悬浮颗粒，得到澄清的蛋白质胶液。
[0051]蛋白质胶液的涂覆:使用浸溃的方式对预处理后的乳胶导尿管整个外表面进行吸附式涂覆，浸溃IOmin后从抑菌蛋白质胶液中取出。
[0052]蛋白质胶液的固化:当从蛋白质胶液中取出的导尿管上不再有液滴淋下时,使用微波固化技术对抑菌蛋白质胶液进行固化制得蛋白纳米涂层导尿管，固化时间为5min。
[0053]上述实施例1和实施例2两种方法制备的抑菌导尿管，其蛋白纳米涂层厚度都在十几到几十纳米范围内，如图1A、图1B和图2A、图2B所示，实施例1和实施例2抑菌导尿管表面的蛋白纳米涂层起伏不大，均方根粗糙度只有几个纳米(见表1)，表面均比较光滑。[0054]表1实施例1、2抑菌导尿管表面蛋白纳米涂层的粗糙度
[0055]
【权利要求】
1.一种蛋白抑菌导尿管，其特征在于:在导尿管本体材料的表面拥有一层非扩散性纳米级光滑涂层，该涂层的主体成分是对人体无害的天然蛋白质，涂层的厚度为10 nm-500nm,涂层的均方根粗糙度不大于100 nm。
2.根据权利要求1所述的蛋白抑菌导尿管，其特征在于:所述天然蛋白质是血清白蛋白、丝素蛋白、乳清蛋白、胶原蛋白、麦清蛋白、卵清白蛋白、大豆白蛋白或溶菌酶中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的蛋白抑菌导尿管，其特征在于:所述涂层的成分当中还含有非蛋白类天然物。
4.根据权利要求3所述的蛋白抑菌导尿管，其特征在于:所述非蛋白类天然物是甲壳素、壳聚糖，或者是它们的衍生物。
5.根据权利要求1所述的蛋白抑菌导尿管，其特征在于:所述导尿管本体材料为乳胶、硅橡胶、聚氨酯或聚氯乙烯。
6.权利要求1所述蛋白抑菌导尿管的制备方法，其特征在于包括以下步骤:对导尿管本体材料进行预处理；配制蛋白质胶液；使用该蛋白质胶液，采用浸溃法、涂刷法、旋转喷涂法或超声喷涂法中的一种或多种方法，对处理后的导尿管本体材料的表面进行单次或多次涂布；进而采用自然固化、微波固化、热固化、紫外光固化或交联固化中的一种或多种方法，将附着在导尿管本体材料表面的蛋白质胶液进行固化，从而形成非扩散性纳米级光滑涂层。
7.根据权利要求6所述的蛋白抑菌导尿管的制备方法，其特征在于:对导尿管本体材料进行预处理的方法是进行清洗和/或改性处理，包括水洗、酸洗、有机/无机溶剂或溶液洗涤、热处理、超声处理、等离子体处理、光接枝改性、超分子化学表面吸附改性中的一种或多种处理方法。
8.根据权利要求6所述的蛋白抑菌导尿管的制备方法，其特征在于:所述蛋白质胶液的配制方法是，将对人体无害的天然蛋白质与溶剂混合后形成初始胶液，再加入非蛋白类天然物质、交联剂、增稠剂或分散剂中的一种或多种作为辅助成分，搅拌均匀后形成二级胶液，然后对所述二级胶液进行过滤、离心分离，除去气泡和固体颗粒后得到澄清的蛋白质胶液。
9.根据权利要求8所述的蛋白抑菌导尿管的制备方法，其特征在于: 所述天然蛋白质是血清白蛋白、丝素蛋白、乳清蛋白、胶原蛋白、麦清蛋白、卵清白蛋白、大豆白蛋白、溶菌酶的一种或多种；所述溶剂是水或乙醇、乙二醇、甘油、甘露醇、氯化钠、氯化钙、碳酸氢钠的水溶液；所述非蛋白类天然物质为甲壳素、壳聚糖或其衍生物，其加入量为初始胶液总重量的1%~5% ;所述交联剂为碳二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺或京尼平的一种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5% ;所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶或海藻酸钠的一种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5% ;所述分散剂为三聚磷酸钠、聚乙二醇400或吐温60 —种或多种组合，其加入量为初始胶液总重量的0.5%~1.5%ο
10.根据权利要求6所述的蛋白抑菌导尿管的制备方法，其特征在于:采用热固化的方法将附着在导尿管本体材料表面的蛋白质胶液进行固化，固化条件是温度75 0C ^180 °C、压力I MPa~2 MPa、固化时间10 min~45 min。
【文档编号】A61L29/08GK103768700SQ201310277007
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】赵鹏, 文学军, 李寅莹, 刘静 申请人:苏州睿研纳米医学科技有限公司