医用导管及其表面形成抗菌亲水涂层的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种医用导管及其表面形成抗菌亲水涂层的方法。
【背景技术】
[0002]目前，医用导管技术广泛用于各科疾病的诊断及治疗，并且随着现代科技的发展，其应用范围日渐扩大，主要产品有外科手术用中心静脉导管及各种插管、治疗及护理用各种监护营养注入及排污用管和诊断及介入治疗用各种导管等。
[0003]理想的医用导管材料应该具有良好的亲水性及生物相容性。然而，国内目前的医用导管材料多为疏水性材料，如PVC、聚氨酯、乳胶或硅橡胶等，它在给临床治疗带来便捷的同时，也存在着一些问题。由于是疏水性材料，使用时摩擦力较大，病人常伴有灼烧和疼痛感，容易造成血管、腔道组织损伤及带来并发症。表面改性可以提高导管的物理机械性能和生物相容性。事实上，大多数的生物反应发生在表面，医用导管尤其是介入性和植入性导管表面的特性在临床治疗中有重要意义。医用导管材料的表面亲水性、抑菌性是其临床应用的重要指标，它直接影响到导管的润滑性及生物相容性。而材料的亲水性主要取决于材料的表面性能，因此对材料进行表面改性，成为提高材料亲水性、抑菌性的重要途径，同时，对材料表面进行亲水、抗菌改性也是提高材料表面润滑性、抑菌性的主要方法。一种方法是对导管材料本身进行改性，另一种方面是在材料表面形成亲水性涂层，后者应用较为广泛。
[0004]传统的亲水性涂层为具有抗菌性，通常采用银等金属纳米材料，然而，这些金属元素在生物医学中的应用都存在潜在的生物毒性，在使用上受到限制。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，提供一种长效性抗菌超滑的具有抗菌亲水涂层的医用导管，以及在该医用导管表面形成抗菌亲水涂层的方法。
[0006]—种医用导管表面形成抗菌亲水涂层的方法，其包括以下步骤:
[0007]将氧化石墨烯分散于水中，形成氧化石墨烯分散体，氧化石墨烯在水中的含量为5?20mg/mL;
[0008]在搅拌过程中将亲水性聚合物和纤维素酯溶于有机溶剂中，形成亲水高分子溶液，其中，亲水性聚合物在亲水高分子溶液中的质量浓度为5?50mg/L，乙基纤维素在亲水高分子溶液中的质量浓度为1?1 Omg/L;
[0009]在搅拌过程中将亲水高分子溶液加入到氧化石墨烯分散体中，氧化石墨烯分散体和亲水高分子溶液的体积比为1:3?20，形成抗菌亲水高分子溶液；
[0010]对待涂覆导管进行表面处理后，浸入于偶联剂溶液中，使导管表面浸涂有偶联剂层；
[0011]将浸涂有偶联剂层的导管浸渍于抗菌亲水高分子溶液中，取出干燥固化后，制得具有抗菌亲水涂层的医用导管。
[0012]以及，一种医用导管，其用于介入或植入人体，所述医用导管至少在用于介入或植入的管体表面按照上述的方法形成有抗菌亲水涂层。
[0013]上述医用导管通过在表面形成有抗菌亲水涂层，至少具有如下优点:
[0014]1)选用氧化石墨烯作为抗菌主要成分，可以克服细菌耐药的产生及大量药物不良反应的出现的抗生素的危机。石墨烯等纳米抗菌材料的杀菌能力主要源于其物理性破坏作用，细菌很难对其产生抗性；同时，石墨烯等纳米抗菌材料具有作用效率高、用量少及易于修饰等特点，可有效降低其生物毒性，有望克服抗生素所遇到的危机；
[0015]2)选用亲水聚合物作为亲水涂层基材，例如PVP等，使导管表面具有超强润滑作用；
[0016]3)用偶联剂对医用导管表面进行预处理，可提高导管表面与亲水聚合物的结合强度；
[0017]4)本发明的医用导管在使用时只需把涂覆抗菌亲水涂层部分在无菌水中浸润，溶胀后的亲水涂层即变得异常润滑，使用方便，具有广阔的应用前景；
[0018]5)在涂层形成方法中，用尽可能少品种的材料，并在室温下制备，以降低材料所带来的负面影响，该制备工艺简单，易于实现工业化。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0020]本发明实施例提供一种具有抗菌亲水涂层的医用导管，用于介入或植入人体，所述医用导管至少在用于介入或植入的管体表面形成有抗菌亲水涂层。
[0021]医用导管的管材可以是PU(聚氨酯材料)、PVC(聚氯乙烯)或硅胶或乳胶等。抗菌亲水涂层的形成方法详述如下。
[0022]本实施例在医用导管表面形成有抗菌亲水涂层的方法包括如下步骤:
[0023]SO1:将氧化石墨烯分散于水中，形成氧化石墨烯分散体，氧化石墨烯在水中的含量为5?20mg/mL;
[0024]S02:在搅拌过程中将亲水性聚合物和纤维素酯溶于有机溶剂中，形成亲水高分子溶液，其中，亲水性聚合物在亲水高分子溶液中的质量浓度为5?50mg/L，乙基纤维素在亲水高分子溶液中的质量浓度为1?1 Omg/L;
[0025]S03:在搅拌过程中将亲水高分子溶液加入到氧化石墨烯分散体中，氧化石墨烯分散体和亲水高分子溶液的体积比为1:3?20，形成抗菌亲水高分子溶液；
[0026]S04:对待涂覆导管进行表面处理后，浸入于偶联剂溶液中，使导管表面浸涂有偶联剂层；
[0027]S05:将浸涂有偶联剂层的导管浸渍于抗菌亲水高分子溶液中，取出干燥固化后，制得具有抗菌亲水涂层的医用导管。
[0028]在步骤S01中，石墨烯分散体的制备步骤具体如下:取氧化石墨烯，在搅拌的情况下慢慢加入到盛有蒸馏水容器中，氧化石墨烯在水中的含量为5?20mg/mL，超声处理2?4小时，得到胶泥状的氧化石墨烯分散体。当然也可以直接用氧化石墨烯直接分散在蒸馏水中，制备氧化石墨烯分散体。更进一步地，在此制备过程中，还添加有甲壳素、壳聚糖或其衍生物或聚赖氨酸等，其中甲壳素、壳聚糖或其衍生物或聚赖氨酸等与氧化石墨烯的质量比为1?50:1，而聚赖氨酸在氧化石墨烯分散体中的含量为2?20%，它们与氧化石墨烯形成石墨烯复合物。其中，壳聚糖具有可反应的氨基和羟基，通过修饰可得到有用的壳聚糖衍生物;聚赖氨酸是一种天然防腐剂，具有抗菌谱广、溶解性强、生物相容性好、热稳定性好及易于修饰等优点。石墨烯复合物相比各单体性能明显改善，在溶液中分散度及稳定性良好，在发挥氧化石墨烯吸附破坏细胞膜的同时，促进了复合物各单体与细胞内容物的接触效率，起到了协同杀菌作用。
[0029]在步骤S02中，亲水性聚合物优选为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种，更优选为聚乙烯吡咯烷酮(PVP);纤维素酯类优选为乙基纤维素。另外，亲水高分子溶液中还添加有粘附性聚合物，所述粘附性聚合物包括聚氨酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂中的至少一种。粘附性聚合物可作为氧化石墨烯或其复合物抗菌材料的载体。本实施例以PVP为例，步骤S02具体如下:取无水乙醇和乙酸乙酯，其体积比为3:2，依次加入配置容器中，在15°C?30°C搅拌15分钟，搅拌过程中缓慢加入PVP，PVP的质量浓度为5?50mg/L，超声处理2-4小时，直至完全溶解后，再在搅拌过程中再慢慢加入乙基纤维素。乙基纤维素的质量浓度为1?10mg/L，继续搅拌，直至完全溶解，制得亲水高分子溶液。
[0030]步骤S03具体如下:取氧化石墨烯分散体，缓慢加入搅拌过的亲水高分子溶液中，氧化石墨烯分散体与亲水高分子溶液的体积比为1:3?20，超声1?3小时，直至没有可见团粒，形成均匀抗菌亲水高分子溶液。
[0031]步骤S04中，导管表面处理包括如下步骤:取导管，在乙醇溶液中超声洗涤5?lOmin，再用蒸馏水超声清洗10?20分钟，去除导管表面杂质，晾干后，将其置于UV辐射室内紫外光灯下辐照30?90分钟。导管经过表面处理后，再浸入于偶联剂溶液中。偶联剂为硅烷偶联剂，优选为KH-792、KH1602、KH550中的至少一种。在导管表面浸涂偶联剂层包括如下步骤:取甲醇、乙醇、蒸馏水和冰乙酸，其体积比为5?7: 1.5?2.5:0.5?3.5:0?0.3，在15°C?30°C搅拌，加入偶联剂，搅拌均匀，制成偶联剂溶液，偶联剂的加入体积为甲醇、乙醇、蒸馏水和冰乙酸总体积的2%?5%;将经表面处理过的导管，放入偶联剂溶液中完全浸渍1-2小时，