一种医用导管表面纳米亲水镀层的制备方法与流程

本发明属于医用导管表面纳米亲水镀层领域，具体涉及一种通过引发式气相沉积法在医用导管表面构建纳米亲水镀层的制备方法。

背景技术：

医用导管在医疗治疗中有巨大的需求量，但临床使用的医用导管要求十分苛刻，因为它与人体组织、血液等直接接触，甚至还有长时间植入体内的可能。医用导管不仅要满足韧性、可弯曲等特点，还需要优异的润滑性和生物相容性。目前，医用导管普遍以聚氯乙烯、硅橡胶为原材料，但这些材料疏水性强、生物相容性差，在实际使用过程中存在较大的摩擦力，可能造成血管和腔道组织损伤，引发炎症。高分子涂层亲水化改性医用导管是常见的优化路线，其难点在于保持原材料物理性能的同时，提高表面润滑性和生物相容性。

目前出现的医用导管表面改性技术以有机试剂的液相处理为主，复杂的溶液环境可能对以聚氯乙烯、硅橡胶为原料的导管造成破坏。例如，极性试剂的使用会促进导管的老化，使导管存在变色、变脆等问题，改变导管物理特性，影响其使用效果。且大量的有机试剂的使用，需要去溶剂化步骤，技术繁琐，能耗高，同时残留的溶剂可能会影响导管的生物相容性，存在安全隐患。美国专利us5077352a公开了一种采用有机润滑液涂抹导管表面，增强导管表面亲水性和润滑性的方法。该专利的润滑液以异氰酸酯和多羟基聚合物为主要成分，通过直接涂抹的方式达到改性目的。但该润滑液的有效期极短，数小时内润滑液就挥发完全，并且涂抹到方式也存在涂层不均匀，厚度不一等问题。在后续的研究改进中，研究人员逐渐提升了润滑液的性能，延长其挥发的时间，但涂层耐久性不佳的问题依然存在。因此，设计开发出一种稳定、长效的亲水涂层，同时不改变医用导管物理特性的技术具有重要现实意义。

技术实现要素：

本发明人等经过长期的研究，采用引发式化学气相沉积法，使含有氨基或内酰胺基团的烯烃类单体和含交联性乙烯性双键单体在医用导管表面先共聚，再接枝，实现高分子纳米亲水镀层表面再接枝亲水高分子链的结构，大幅提升医用导管表面亲水性。即，本发明涉及一种医用导管表面纳米亲水镀层的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将医用导管置于反应腔底部的样品台上；

步骤2：反应腔真空度保持为100～1000mtorr，加热反应腔内合金丝至200～280℃；

步骤3：气化的单体组合物和引发剂，混合后，通入反应腔，反应腔内的反应时间为5～60min，所述单体组合物包含单体a和单体b，其中单体a和单体b的摩尔比例为1∶10～10∶1；

步骤4：停止气化的单体b通入，继续通入气化的单体a和引发剂，混合后，通入反应腔，反应腔内的反应时间为5～60min；

其中单体a为含有氨基或内酰胺基团的烯烃类单体；单体b为含有乙烯性双键的烯烃类单体。

本发明方法制备的亲水镀层，与现有镀层相比，具有如下特点：本发明，制备方法简单，无需使用任何溶剂，可在医用导管表面形成纳米亲水镀层，更在亲水镀层表面气相接枝亲水高分子链，得到亲水镀层、亲水高分子“分子刷”结构，进而大幅提高其亲水性，表面与水滴接触角在20～40°之间。形成的纳米亲水镀层稳定长效，能大幅提升医用导管的生物相容性，减小导管表面摩擦系数。

附图说明

图1为实施例1得到的医用导管表面水接触角图。

图2为实施例2得到的医用导管表面水接触角图。

具体实施方式

下面，对本发明进行详细说明。

本发明涉及一种医用导管表面纳米亲水镀层的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将医用导管置于反应腔底部的样品台上；

步骤2：反应腔真空度保持为100～1000mtorr，加热反应腔内合金丝至200～280℃；

步骤3：气化的单体组合物和引发剂，混合后，通入反应腔，反应腔内的反应时间为5～60min，所述单体组合物包含单体a和单体b，其中单体a和单体b的摩尔比例为1∶10～10∶1；

步骤4：停止气化的单体b通入，继续通入气化的单体a和引发剂，混合后，通入反应腔，反应腔内的反应时间为5～60min；

其中单体a为含有氨基或内酰胺基团的烯烃类单体；单体b为含有乙烯性双键的烯烃类单体。

本发明所使用的引发式化学气相沉积设备通常包括进气系统、真空系统、反应系统、以及镀层厚度监测系统。引发式化学气相沉积设备的进气系统组成部件可包括石英管、加热带、热电偶，以及传输气体的金属管道和用于控制气体流量的隔膜阀和截止阀。真空系统包括真空泵和真空计。反应系统主要包括反应腔、加热带、合金丝、样品台、变压器、冷却循环系统、温度控制设备，其中样品台设置在反应腔底部，合金丝设置在反应腔上部。镀层厚度监测系统包括激光发射器、激光接手探头和电脑显示软件。

样品台的温度设置，并无特别限定，考虑到对医用导管的保护，及反应时自由基、单体a和单体b在导管表面的吸附，样品台温度通常为10～60℃，更优选20～40℃。

所述单体a为含有氨基或内酰胺基团的烯烃类单体，具体可以为1-乙烯基-2-吡咯烷酮、4-乙烯基吡啶、对氨基苯乙烯、乙烯基苯基-n，n-二甲胺和2-氨基乙基甲基丙烯酸盐酸盐中的一种或多种。由于内酰胺基团中的碳氧双键有助于亲水功能的进一步提高，因此单体a优选为含有内酰胺基团的烯烃类单体，可以优选1-乙烯基-2-吡咯烷酮和4-乙烯基吡啶中一种或两种。

单体b为含有乙烯性双键的烯烃类单体，考虑到单体a和单体b若能形成交联位点，有利镀层的稳定性，因此优选单体b为含有两个及以上乙烯性双键的单体，可以为二丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、2，4，6-三乙烯基-2，4，6-三甲基环三硅氧烷、2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷和二乙烯基苯中的一种或多种，从镀层稳定性角度考虑，优选乙二醇二丙烯酸酯及其类似衍生物。

所述单体组合物中单体a和单体b摩尔比例为1∶10～10∶1，由于单体a具有亲水性官能团，从亲水功能最大化且保持镀层稳定性角度考虑，进一步优选单体a和单体b摩尔比例为1∶1～5∶1。

为了便于单体组合物以气体形式通入反应器，作为优选，25℃时，单体a的饱和蒸汽压可以为0.01mmhg～4mmhg，单体b的饱和蒸汽压可以为0.01mmhg～4mmhg。

引发剂选自二叔丁基过氧化氢，二叔戊基过氧化氢，过氧化苯甲酰，过氧化二苯甲酰，偶氮二异丁腈或者全氟丁基磺酰氟的一种或几种。

步骤3中，单体组合物与引发剂的摩尔比例，通常为1∶5～10∶1。引发剂用量会在一定程度上影响高分子镀层的分子量大小，因此从镀层稳定性角度考虑，进一步优选摩尔比例为1∶1～5∶1。

步骤4中，通过停止单体b的通入，在步骤3得到的亲水镀层表面气相接枝单体a的亲水高分子链。单体a与引发剂的摩尔比例通常为1∶5～10∶1，从接枝的高分子链的链长和高亲水性角度考虑，更优选1∶1～10∶1。

经上述步骤，反应气体经过已加热到200℃～280℃的合金丝时，由于引发剂活性较高，热诱使反应气体中的引发剂分解成自由基，该自由基和单体吸附到医用导管表面进行自由基聚合反应，形成所述的亲水镀层。

下面，通过以下实施例更具体地描述本发明。在此，实施例仅用于说明本发明，不应当解释成对本发明范围的限定。实施本发明是可以在不偏离其精神和范围的情况下进行各种变化和改良。这些变化和改良在所附权利要求的范围之内，应当理解成是本发明的一部分。在本发明中，将亲水镀层运用于医用导管以提升其亲水性。

实施例1

单体a为1-乙烯基-2-吡咯烷酮，单体b为乙二醇二丙烯酸酯，采用引发式化学气相沉积法来制备防护镀层，二叔丁基过氧化物作为引发剂。

镀膜开始，将医用导管放入反应腔的样品台上，样品台温度为37℃，开启机械泵，将反应腔室抽真空，至真空度为400mtorr并保持该真空度；反应腔热丝加热到240℃；加热单体a和单体b使其气化，使其流量分别控制在1.5sccm和0.5sccm；引发剂二叔丁基过氧化氢温度控制在25℃，流量控制在0.6sccm；沉积时间为5min，镀层厚度约为200nm。然后关闭单体b所在管道的阀门，单独通入单体a和二叔丁基过氧化氢，其流量分别控制在1.5sccm和0.6sccm，沉积时间8min，镀层厚度约为200nm。

如图1所示，实施例1得到的医用导管与水的接触角为接触角为22°，而未经处理的医用导管与水接触角为95°。

实施例2

将实施例1中单体b更换为乙二醇二甲基二丙烯酸酯，单体a和引发剂不变，沉积所使用的单体a、单体b及引发剂流量分别为1sccm、1sccm及1sccm；反应腔热丝加热到250℃，腔体真空度为200mtorr并保持该真空度，样品台温度为30℃，沉积时间为20分钟，镀层厚度约为400nm。然后关闭单体b所在管道的阀门，单独通入单体a和引发剂，其流量分别为1.5sccm和1sccm，沉积时间10min，镀层厚度约为100nm。如图2所示，实施例2得到的医用导管与水的接触角为32°。

实施例3

将实施例1中单体a更换为对氨基苯乙烯，单体b和引发剂不变。其他制备条件同实施例1。镀膜开始，将医用导管放入反应腔的样品台上，样品台温度为37℃，开启机械泵，将反应腔室抽真空，至真空度为400mtorr并保持该真空度；反应腔热丝加热到240℃；加热单体a和单体b使其气化，使其流量分别控制在1.5sccm和0.5sccm；引发剂二叔丁基过氧化氢温度控制在25℃，流量控制在0.6sccm；沉积时间为5min，镀层厚度约为150nm。然后关闭单体b所在管道的阀门，单独通入单体a和引发剂，其流量分别控制在1.5sccm和0.6sccm，沉积时间8min，镀层厚度约为100nm。实施例3得到的医用导管与水接触角为35°。

对比例1

对比例1除了没有实施例3中的步骤4，其余制备条件同实施例3。具体如下：镀膜开始，将医用导管放入反应腔的样品台上，样品台温度为37℃，开启机械泵，将反应腔室抽真空，至真空度为400mtorr并保持该真空度；反应腔热丝加热到240℃；加热单体a和单体b使其气化，使其流量分别控制在1.5sccm和0.5sccm；引发剂二叔丁基过氧化氢温度控制在25℃，流量控制在0.6sccm；沉积时间为5min，镀层厚度约为150nm。

对比例1中的涂层进行到实施例3的步骤3即停止，形成共聚物镀层，未进行步骤4的接枝处理。对比例1所得到的镀层与水的接触角45°。