納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管的製作方法

2023-04-28 23:59:06

專利名稱：納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，通過納米銀抗菌和蜂巢結構抗細菌吸附實現雙重抗菌的目的。屬於醫療器械技術領域。
背景技術：
近年來，院內感染已成為住院病人死亡的重要原因，據NHSN報導，導致院內感染的因素排在前四位的分別為血管導管相關性感染、呼吸機相關性肺炎(Ventilation Associated Pneumonia, VAP)、透析導管感染和導尿管感染，均與植入生物導管相關，醫用導管相關感染發生的共同機制是導管表面的生物膜形成。細菌生物膜是細菌為適應自然環境吸附於醫學生物材料或機體腔道黏膜表面，分泌多糖基質、纖維蛋白、脂蛋白等多糖蛋白複合物(即所謂的「藻酸鹽」)，並將其自身包繞其中而形成的一種融合的非結晶膜樣物。導管內外壁的表面特性可影響到積聚物的吸附、 累積和演變。現臨床廣泛使用的醫用聚氯乙烯(PVC)氣管導管有利於細菌的黏附，Portex 管的不透光層也有利於積聚物的累積。研究表明，氣管導管腔壁上最早的非結晶層在插管後11小時即已形成。對氣管導管-生物膜相關感染尤其是VAP的防治在目前仍然是一個臨床難題，許多曾認為能有效預防VAP的措施，如全身使用抗生素、持續聲門下吸引、密閉式吸痰管、選擇性口咽部去汙染、選擇性消化道去汙染等方法，經一系列的臨床對照研究，證明不能減少臨床VAP的發生。迄今為止，被證明有益的方法為洗手和銀塗層氣管導管的使用。銀作為一種最常用的無機抗菌劑，具有高效、安全、抗菌譜廣等優點，廣泛應用於抗菌和防黴製品中。納米銀由於其直徑小、比表面積大，同臨床上其他常規的抗菌劑比較， 納米銀既是一種廣譜抗菌劑，而且微量即可發揮殺菌作用。銀不同於一般抗生素，它不會產生耐藥性，同時具有安全性高，效力持久的優點。納米銀的高效、長效、無耐藥性等突出優勢，都為臨床傳統抗菌劑所不能比擬。選擇納米銀在氣管導管上的應用，成為新型抗菌氣管導管的研究方向。目前有一些關於抗菌導管的專利，但是真正在臨床上使用的納米銀覆膜導管還未見報導。納米銀覆膜氣管導管相關專利如下抗菌潤滑氣管導管(CN101134125)採用納米銀和聚乙烯吡咯烷酮作為抗菌塗層；納米抗菌材料塗層的人工氣管插管(CN1015M505)採用納米抗菌劑、高分子聚合物和緩釋藥物組成塗層。目前現有技術存在兩個問題納米銀在氣管導管的表面塗層的牢固度較差和釋放效率較低。一般塗層技術，存在兩個問題塗覆效率和耐衝刷能力。同時該種塗層還存在納米銀釋放銀離子抗菌效率的問題。在抗菌導管的研究中，主要解決方法是通過表面修飾，缺點是抗菌成分的表面覆蓋效率較低和較易被洗脫。有別於傳統採用塗敷和摻雜抗菌劑的方法，本項目創新性的採用納米銀/聚合物在氣管導管表面直接揮發成膜的方法，不但可以實現納米銀在導管表面的牢固負載，同時可以得到具有蜂巢結構的膜。生物材料的表面結構對細菌在表面的吸附生長具有一定的影響作用。這種蜂巢結構的規整表面有利於減少細菌在表面的粘附，當納米銀和蜂巢結構兩者結合，蜂巢結構可以達到在表面存儲納米銀和銀離子的作用，可以最大效率的降低細菌在導管表面的吸附，殺滅近表面的細菌，其效果和效用持久性均高於傳統方法。這種新型的納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜導管降低了導管相關感染的發生率，有效降低了 VAP的死亡率，節省醫療費用開支，使更多患者受益。因此在臨床具有廣闊的應用前景。發明內容技術問題本實用新型目的在於提供一種具有抗菌表面的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜醫用導管，以市售醫用導管為原材料，在其表面形成含有納米銀聚合物蜂巢結構的薄膜，用於實現納米銀抗菌和蜂巢結構抗細菌吸附雙重抗菌的目的。技術方案本實用新型所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特色和創新之處在於使用了多重複合抗菌，即聯合納米銀抗菌和蜂巢結構抗吸附雙重效應，實現高效抗菌的醫用導管表面的覆膜。本實用新型的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，在醫用導管的內外管壁均牢固黏附有納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層，該覆膜層由醫用高分子材料基質組成，表面具有微米級蜂巢結構，膜內特異性的嵌有納米銀顆粒。所述的醫用導管是遠端帶氣囊或遠端不帶氣囊的醫用導管。遠端帶氣囊的醫用導管包括管體、連接端、給氣管、給氣管接頭、氣囊、側孔、導入端和納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層；給氣管管體的兩端分別設有連接端和導入端，其中導入端為楔形，氣囊的邊緣與給氣管的管體緊密連接，給氣管嵌在管體一側的管壁內，給氣管的一端與充氣氣囊相通，另一端接給氣管接頭；所述管體、給氣管、氣囊和側孔內外表面均牢固覆有納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層。所述的遠端不帶氣囊的醫用導管，納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層牢固附著醫用導管的表面，其管體內外表面包括連接端、導入端和側孔均牢固覆有納米銀聚合物蜂巢結構
覆膜層。納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層的厚度為ΙΟμπι -1 mm。醫用高分子材料基質為醫用級聚氨酯、醫用級聚氯乙烯PVC、醫用級聚乙烯或醫用級矽橡膠。納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層表面的有高度規整的聚合物基質的孔洞結構，孔徑較為均一，孔徑在1 μπι-10 μ m範圍內可調，且孔洞的深度和孔徑保持一致。納米銀顆粒的粒徑為10-30 nm，在複合材料中佔聚合物的比重為0. 0Ρ/Γ 0%。納米銀顆粒在納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層中特異性地富集分布於孔洞表面，在膜材基質中也均勻分布。有益效果本實用新型的優點在於1.有別於傳統採用塗敷和摻雜抗菌劑的方法，本實用新型創新性的採用納米銀 /聚合物在醫用導管表面直接揮發成膜的方法，不但可以實現納米銀在導管表面的牢固負載，同時可以得到具有蜂巢結構的膜，納米銀和蜂巢結構兩者結合可以最大效率的降低細菌在導管表面的吸附，殺滅近表面的細菌，其效果和效用持久性均高於傳統方法。2.通過本實用新型方法可以實現納米銀在導管材料表面高效負載的同時又保持穩定不易脫落的性質。3.納米銀聚合物複合材料為納米銀在材料表面的結合和抗菌性銀離子的長效釋放提供了一個很好的基礎。納米銀通過與水接觸釋放出銀離子，一方面，在水環境中，水分子可以自由進出聚合物網絡，和包覆在內的納米銀結合，從而為納米銀釋放出銀離子提供條件。另一方面，包裹在聚合物中的納米銀不會隨著水環境的流動而流失和消耗，將得到一種更牢固的表面附著。因此這種納米銀聚合物複合材料將具有很好的抗菌性，能維持抗菌性的持久性。4.通過採用複合多種抗菌防範，其效應將大大超過使用單一的抗菌策略。採用納米銀的抗菌策略結合表面蜂巢結構的抗吸附策略，將可以得到顯著提升的表面抗菌效果。5.納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管成分安全，經過體外生物相容性實驗證實不會對人體產生危害。6.該覆膜不會改變醫用導管的機械特性。具有普適性。
圖1遠端帶氣囊的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管結構示意圖，圖2遠端不帶氣囊的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管結構示意圖，圖3納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層結構示意圖，圖4納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層橫截面示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本實用新型提供的一種納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管進行詳細說明。本實用新型提供的抗菌醫用導管，在普通醫用高分子醫用導管的基礎上，在其內外管壁均附有納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜層對於遠端帶氣囊導管，以氣管導管為例包括管體11、給氣管13、給氣管接頭14、氣囊15、側孔16和納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜層 18組成。給氣管管體有連接端12和導入端17，其中導入端17為楔形。充氣氣囊的邊緣與給氣管管體氣密連接，充氣管嵌在一側管壁內，與充氣氣囊相通。上述氣管管體的大部分、 給氣管、充氣氣囊和側孔內外表面覆有納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜層。對於遠端不帶氣囊導管，其管體21內外表面包括連接端22、導入端23和側孔M 覆有納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜層18。上述納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜層18牢固黏附在管體內外表面31，由納米銀/ 聚合物複合材料組成32，表面具有微米級蜂巢結構33。該納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜層中，納米銀顆粒41特異性地鑲嵌在蜂巢結構孔洞42的內壁上，同時也均勻分布於聚合物基質43中。該複合膜的表面有高度規整的孔洞結構，孔徑較為均一，且孔徑在1 μπι-10 μπι 範圍內可調，且孔洞的深度和孔徑保持一致。納米銀在該膜層中特異性的富集分布於孔洞表面，同時在膜材基質中也均勻分布，納米銀的粒徑大小在10-30nm。其膜層的厚度為10 um-l mm。該複合膜是由納米銀/聚合物複合材料形成，納米銀在複合材料中佔聚合物的比重為0.019Γ10%。本發明的抗菌氣管導管安全性較好，無毒性，對咽、喉、氣管等組織無刺激， 表面抗菌聚合物層為醫用級聚氨酯、醫用級聚氯乙烯PVC、醫用級聚乙烯、醫用級矽橡膠或醫用級聚四氟乙烯。[0041]實施例1 將醫用聚氨酯母料1 g，溶解在50 ml四氫呋喃中。加入硝酸銀0. 1 g，在劇烈攪拌的情況下加入硼氫化鈉乙醇溶液1 ml(0.001 g/ml)，製成納米銀/聚合物複合溶液待用。普通氣管導管經過洗滌烘乾，浸入該複合溶液中30秒，取出，在90%的溼度下自然揮發成膜，約5-10分鐘，製得納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜抗菌氣管導管，其塗層的厚度平均為50 μ m,蜂巢結構的平均孔徑約為5 μ m,含銀量為10%。實施例2 將醫用聚氨酯母料5 g，溶解在50 ml四氫呋喃中。加入硝酸銀0. 1 g，在劇烈攪拌的情況下加入硼氫化鈉乙醇溶液5 ml(0. 001 g/ml )，製成納米銀/聚合物複合溶液待用。把普通氣管導管經過洗滌烘乾，浸入該複合溶液中30秒，取出，在90%的溼度下自然揮發成膜，約5-10分鐘，製得納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜抗菌氣管導管，其塗層的厚度平均為200 μ m，蜂巢結構的孔徑約為3 ^!!!，含銀量為洲。實施例3 將醫用聚氯乙烯母料1 g，溶解在50 ml四氫呋喃中。加入硝酸銀0.01 g，在劇烈攪拌的情況下加入硼氫化鈉乙醇溶液1 ml(0.001 g/ml)，製成納米銀/聚合物複合溶
液待用。把普通氣管導管經過洗滌烘乾，浸入該複合溶液中30秒，取出，在90%的溼度下自然揮發成膜，約5-10分鐘，製得納米銀/聚合物蜂巢結構覆膜抗菌氣管導管，其塗層的厚度平均為50 μ m，蜂巢結構的孔徑約為5 μ m，含銀量為1%。
權利要求1.一種納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於在醫用導管的內外管壁均牢固黏附有納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層，該覆膜層由醫用高分子材料基質組成，表面具有微米級蜂巢結構。
2.根據權利要求1中所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於所述的醫用導管是遠端帶氣囊或遠端不帶氣囊的醫用導管。
3.根據權利要求1或2所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於遠端帶氣囊的醫用導管包括管體(11)、連接端(12)、給氣管(13)、給氣管接頭(14)、氣囊(15)、側孔(16)、導入端(17)和納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層(18)；給氣管管體的兩端分別設有連接端(1 和導入端(17)，其中導入端(17)為楔形，氣囊(1 的邊緣與給氣管(1 的管體緊密連接，給氣管(1 嵌在管體(11) 一側的管壁內，給氣管(1 的一端與充氣氣囊相通，另一端接給氣管接頭(14)；所述管體(11)、給氣管(13)、氣囊(15)和側孔 (16)內外表面均牢固覆有納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層(18)。
4.根據權利要求2所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於所述的遠端不帶氣囊的醫用導管，納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層牢固附著醫用導管的表面，其管體內外表面包括連接端(22)、導入端和側孔04)均牢固覆有納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層(18)。
5.根據權利要求1所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層的厚度為10ym-lmm。
6.根據權利要求1所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於醫用高分子材料基質為醫用級聚氨酯、醫用級聚氯乙烯PVC、醫用級聚乙烯或醫用級矽橡膠。
7.根據權利要求1所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層表面的有高度規整的聚合物基質的孔洞結構，孔徑較為均一，孔徑在1 μ m-10 μ m範圍內可調，且孔洞的深度和孔徑保持一致。
8.根據權利要求1所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於納米銀顆粒的粒徑為10-30nm。
9.根據權利要求1所述的納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管，其特徵在於納米銀顆粒在納米銀聚合物蜂巢結構覆膜層中富集分布於孔洞表面，在膜材基質中也均勻分布。
專利摘要納米銀聚合物蜂巢結構覆膜抗菌醫用導管是以普通醫用導管為原材料，在其表面牢固覆加含有納米銀/聚合物蜂巢結構的薄膜，用於實現納米銀抗菌和蜂巢結構抗細菌吸附雙重抗菌的目的。本實用新型適用於臨床各種材質規格形狀的醫用導管，醫用導管大致可以分為兩種類型遠端帶氣囊導管和遠端不帶氣囊導管。其中遠端帶氣囊導管，以氣管導管為例氣管導管的大部分管體(11)、氣囊(15)和側孔(16)的內外表面均覆有納米銀/聚合物蜂巢結構膜層(18)。該納米銀/聚合物蜂巢結構膜層主要由高分子聚合物(32)、納米銀顆粒(41)組成，其特徵在於該膜的表面有規整如蜂巢狀的孔洞結構(33)，納米銀顆粒既特異性地存在於在孔洞的界面上，同時也存在於該膜的基質內部。
文檔編號A61L29/12GK201949389SQ20102058770
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月2日 優先權日2010年11月2日
發明者張天柱, 江筱莉, 王醒, 顧寧 申請人:東南大學