CN114213693A - 一种抗菌防污医用呼吸用具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌防污医用呼吸用具的制备方法,包括以下步骤:步骤S1,将呼吸用具本体浸入疏水光引发剂溶液中,在呼吸用具本体表面形成疏水层;步骤S2,在疏水层表面涂覆功能预聚涂料,形成功能层。该功能预聚涂料包括:亲水单体、亲水光引发剂、抗菌剂和水。步骤S3,将功能层置于紫外光下照射,功能预聚涂料接枝聚合于呼吸用具本体表面,得到抗菌防污医用呼吸用具。本发明抗菌防污医用呼吸用具表面的抗菌防污涂层通过化学接枝的方法与呼吸用具本体结合,涂层不易脱落,稳定性更强,使用寿命更长。此外,该涂层内还含有抗菌剂,使得用具表面难以形成细菌生物膜,抗菌效果较强。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,具体涉及一种抗菌防污医用呼吸用具及其制备方法。
背景技术
临床中长时间的机械通气易造成院内感染,即呼吸机相关性肺炎(Ventilator-associated Pneumonia,VAP),VAP作为发病率和致死率最高的并发症,已经成为了ICU第一大杀手。
相关研究表明,院内感染部位以下呼吸道为主,其次为上呼吸道及手术切口,存在严重的多重耐药菌感染情况,ICU的感染率在10%-50%不等。其中长时间留置气管导管、气切管及呼吸机面罩等引起细菌定植是造成院内感染的主要原因。
目前,医用呼吸用具(如气管导管、气切管、呼吸机面罩、喉罩和呼吸回路螺纹管等)主要通过在材料表面引入抗菌涂层来进行抗菌,但现有涂层通常以物理吸附的方法进行修饰,此类涂层受环境湿度影响易发生溶胀或收缩,产生形变和内应力,导致涂层脱落。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面涂层不易脱落的的抗菌防污医用呼吸用具及其制备方法。
为了达到上述目的,本发明提供了一种抗菌防污医用呼吸用具的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1,将呼吸用具本体浸入疏水光引发剂溶液中,在呼吸用具本体表面形成疏水层;所述疏水光引发剂溶液的溶剂为有机溶剂,疏水光引发剂在有机溶剂中的浓度为1-20wt.%;
步骤S2,在所述疏水层表面涂覆功能预聚涂料,形成功能层;所述功能预聚涂料包括:亲水单体、亲水光引发剂、抗菌剂和水,亲水单体的浓度为0.1-50wt.%,亲水光引发剂的浓度为0.1-10wt.%,抗菌剂的浓度为0.1-10wt.%;
步骤S3,将所述功能层置于紫外光下照射,所述功能预聚涂料接枝聚合于所述呼吸用具本体表面,得到所述抗菌防污医用呼吸用具。
可选的,所述疏水光引发剂包括:二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮和1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种。
可选的,所述有机溶剂包括:丙酮和乙醇,丙酮和乙醇的质量比为1:0.25-1:4。
可选的,所述抗菌剂为银-壳聚糖纳米复合材料。
可选的,所述亲水单体包括:丙烯酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和N-异丙基丙烯酰胺中的一种或几种。
可选的,所述亲水光引发剂包括:2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、α-酮戊二酸、水性硫杂蒽酮、水性苯偶酰胺和酰基磷酸盐中的一种或几种。
可选的,步骤S1中,呼吸用具本体浸入疏水光引发剂溶液中的时间为30s-30min。
可选的,步骤S3中,紫外光照射的时间为30s-60min。
可选的,所述呼吸用具包括:气管导管、气切管、呼吸机面罩、喉罩和呼吸回路螺纹管中的至少一种。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的抗菌防污医用呼吸用具。
相比于现有技术,本发明的有益效果是:
(1)本发明采用化学枝接的方法将抗菌防污涂层结合于材料表面,该抗菌防污涂层不易脱落,稳定性强,使用寿命长。
(2)本发明的抗菌防污涂层含有抗菌剂银-壳聚糖纳米复合材料,该抗菌剂的加入使得用具表面难以形成细菌生物膜,抗菌效果较强。
(3)本发明中用到的原料价格低廉,操作简单高效,利于大规模制备。
(4)对比普通市购医用呼吸用具,本发明制备的医用呼吸用具可有效减少80%以上的细胞及蛋白黏附,黏附细菌的杀灭率大于99%。
附图说明
图1为普通商用气管导管和实施例1制备得到的气管导管在细胞培养液中浸润24小时后内壁上黏附的细胞图像。图1的(a)是普通商用导管内壁黏附细胞图,图1的(b)是实施例1制备得到的气管导管内壁黏附细胞图。
图2为普通商用气管导管和实施例1制备得到的气管导管在蛋白培养液中浸润24小时后内壁上黏附的荧光标记蛋白图像。图2的(a)是普通商用导管内壁黏附荧光标记蛋白图,图2的(b)是按实施例1中步骤制备的气管导管内壁黏附荧光标记蛋白图。
图3为普通商用气管导管和实施例1制备得到的气管导管在蛋白培养液中浸润24小时后内壁上黏附的荧光标记蛋白对波长488nm光的吸收度,其中PVC为普通商用气管导管,PVC-PAAm是按实施例1中步骤制备的气管导管。
图4为普通商用气管导管、实施例1和实施例2经痰液模拟物反复冲刷内壁24小时后导管前端、中段和末端痰栓形成的状态图。图4的(a)是普通商用气管导管、实施例1和实施例2的气管导管经痰液模拟物反复冲刷内壁24小时后导管前端、中段和末端的截面图,图4的(b)是普通商用气管导管、实施例1的气管导管经痰液模拟物反复冲刷内壁24小时后导管前端、中段和末端黏附痰液模拟物的重量统计图,其中PVC-ETT为普通商用气管导管,PVC/PAAm-ETT为按实施例1中步骤制备的气管导管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明提供了一种抗菌防污医用呼吸用具的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
步骤S1,将呼吸用具本体浸入疏水光引发剂溶液中,在呼吸用具本体表面形成疏水层;所述疏水光引发剂溶液的溶剂为有机溶剂,疏水光引发剂在有机溶剂中的浓度为1-20wt.%;
步骤S2,在所述疏水层表面涂覆功能预聚涂料,形成功能层;所述功能预聚涂料包括:亲水单体、亲水光引发剂和水,亲水单体的浓度为0.1-50wt.%,亲水光引发剂的浓度为0.1-10wt.%;
步骤S3,将所述功能层置于紫外光下照射,所述功能预聚涂料接枝聚合于所述呼吸用具本体表面,得到所述抗菌防污医用呼吸用具。
本发明的制备原理为:医用呼吸用具(如气管导管、气切管、呼吸机面罩、喉罩和呼吸回路螺纹管等)通常由聚合物PVC制成,在紫外光照射下,疏水光引发剂使得聚合物表面产生可接枝的活性位点,亲水单体枝接于该活性位点上,同时亲水光引发剂使得亲水单体聚合成大分子链,在聚合物表面形成连续化的抗菌防污涂层。
本发明抗菌防污医用呼吸用具表面的抗菌防污涂层通过化学接枝的方法与呼吸用具本体结合,涂层不易脱落,稳定性更强,使用寿命更长。此外,该涂层内还含有抗菌剂,使得用具表面难以形成细菌生物膜,抗菌效果较强。
一些实施例中,上述疏水光引发剂包括:二苯甲酮(BP)、4-甲氧基二苯甲酮(Methyl-BP)和1-羟基环己基苯基甲酮(HCPK)中的一种或几种。上述疏水光引发剂腐蚀性极低,基本不会破坏呼吸用具本体材料,紫外光照射下可在材料表面制造活性位点,使得抗菌防污涂层共价接枝于呼吸用具本体表面,结合力强,涂层不易脱落。
一些实施例中,上述有机溶剂为丙酮和乙醇的混合物,丙酮和乙醇的质量比为1:0.25-1:4。
一些实施例中,上述亲水单体包括:丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AAm)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-乙烯基吡咯烷酮(VP)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(mPEG-MAA)、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(mPEG-DA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)中的一种或几种。
一些实施例中,上述亲水光引发剂包括:2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I2959)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP)、α-酮戊二酸(α-KGA)、水性硫杂蒽酮(TX)、水性苯偶酰胺(BZ)和酰基磷酸盐(APO)中的一种或几种。
一些实施例中,上述抗菌剂为银-壳聚糖纳米复合材料。银-壳聚糖纳米复合材料具有较强的杀菌作用,使得用具表面难以形成细菌生物膜,壳聚糖的修饰使得银能够缓慢释放,使得抗菌效果更持久。
一些实施例中,步骤S1中,呼吸用具本体浸入疏水光引发剂溶液中的时间为30s-30min。
一些实施例中,步骤S3中,紫外光照射的时间为30s-60min。
实施例1
本实施例提供了一种抗菌防污医用气管导管的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将AAm、I2959、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数20%、1%、3%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将医用气管导管内壁浸入质量分数为10%的BP溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=1:4),10min后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料涂敷于经步骤(2)处理后的导管内壁,经365nm紫外光源均匀照射45min。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的气管导管内壁5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的气管导管。
如图1所示,将普通商用气管导管和本实施例制备得到的气管导管在细胞培养液中浸润24小时,显微镜下观察两种气管导管内壁黏附的细胞图像。结果显示,本实施例的气管导管可有效减少80%以上的细胞黏附。
如图2和图3所示,将普通商用气管导管和本实施例的气管导管在蛋白培养液中浸润24小时,显微镜下观察两种气管导管内壁黏附的蛋白图像。结果显示,本实施例的气管导管可有效减少80%以上的蛋白黏附。
实施例2
本实施例提供了一种抗菌防污医用气切管的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将HEMA、HMPP、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数40%、5%、6%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将医用气切管内壁浸入质量分数为5%Methyl-BP的溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=2:3),8min后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料均匀涂敷于经步骤(2)处理后的气切管内壁,经365nm紫外光源均匀照射5min。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的气切管内壁5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的气切管。
如图4所示,将普通商用气管导管、实施例1和实施例2制备得到的气管导管经痰液模拟物反复冲刷内壁24小时后,导管前端、中段和末端痰栓形成的状态图。结果显示,实施例1和实施例2的气管导管能够显著减少痰栓的形成。
实施例3
本实施例提供了一种抗菌防污呼吸机面罩的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将DMAA、α-KGA、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数25%、1%、3%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将呼吸机面罩内面浸入质量分数为8%的BP溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=1:4),12min后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料均匀涂敷于经步骤(2)处理后的呼吸机面罩内面,经365nm紫外光源均匀照射18min。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的呼吸机面罩内面5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的呼吸机面罩。
实施例4
本实施例提供了一种抗菌防污喉罩的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将mPEG-DA、TX、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数12%、6%、3%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将喉罩内壁浸入质量分数为15%的HCPK溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=1:4),5min后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料均匀涂敷于经步骤(3)处理后的喉罩内壁,经365nm紫外光源均匀照射25min。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的喉罩内壁5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的气管导管。
实施例5
本实施例提供了一种抗菌防污医用呼吸回路螺纹管的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将mPEG-MAA、BZ、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数50%、10%、7%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将医用呼吸回路螺纹管内壁浸入质量分数为10%的BP溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=1:4),5min后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料均匀涂敷于经步骤(2)处理后的呼吸回路螺纹管内壁,经365nm紫外光源均匀照射50min。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的气管导管内壁5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的呼吸回路螺纹管。
实施例6
本实施例提供了一种抗菌防污医用气管导管的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将mPEG-MAA、BZ、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数30%、1.2%、33%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将医用气管导管内壁浸入质量分数为10%的BP溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=1.5:3.5),5min后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料均匀涂敷于经步骤(2)处理后的导管内壁,经365nm紫外光源均匀照射40min。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的气管导管内壁5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的气管导管。
实施例7
本实施例提供了一种抗菌防污医用气切管的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将NIPAM、APO、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数2%、1%、2%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将医用气切管内壁浸入质量分数为8%的BP溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=1:1),40s后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料均匀涂敷于经步骤(2)处理后的气切管内壁,经365nm紫外光源均匀照射40s。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的气管导管内壁5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的气切管。
实施例8
本实施例提供了一种抗菌防污呼吸机面罩的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将AAm、HMPP、银-壳聚糖纳米复合抗菌剂按质量分数30%、1.5%、3%依次加入15ml去离子水中,搅拌至完全溶解形成功能预聚涂料;
(2)将呼吸机面罩内面浸入质量分数为10%的BP溶液中,其中溶剂为丙酮和乙醇混合物(丙酮:乙醇=1:4),10min后取出经氮气干燥;
(3)将步骤(1)中功能预聚涂料均匀涂敷于经步骤(2)处理后的呼吸机面罩内面,经365nm紫外光源均匀照射35min。
(4)用去离子水冲洗经步骤(3)处理后的呼吸机面罩内面5遍,去除未连接涂层材料,经氮气干燥后得到具有抗菌防污功能的呼吸机面罩。
综上所述,本发明抗菌防污医用呼吸用具表面的抗菌防污涂层通过化学接枝的方法与呼吸用具本体结合,涂层不易脱落,稳定性更强,使用寿命更长。此外,该涂层内还含有抗菌剂,使得用具表面难以形成细菌生物膜,抗菌效果较强。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种抗菌防污医用呼吸用具的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,将呼吸用具本体浸入疏水光引发剂溶液中,在呼吸用具本体表面形成疏水层;所述疏水光引发剂溶液的溶剂为有机溶剂,疏水光引发剂在有机溶剂中的浓度为1-20wt.%;
步骤S2,在所述疏水层表面涂覆功能预聚涂料,形成功能层;所述功能预聚涂料包括:亲水单体、亲水光引发剂、抗菌剂和水,亲水单体的浓度为0.1-50wt.%,亲水光引发剂的浓度为0.1-10wt.%,抗菌剂的浓度为0.1-10wt.%;
步骤S3,将所述功能层置于紫外光下照射,所述功能预聚涂料接枝聚合于所述呼吸用具本体表面,得到所述抗菌防污医用呼吸用具。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述疏水光引发剂包括:二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮和1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂包括:丙酮和乙醇,丙酮和乙醇的质量比为1:0.25-1:4。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述抗菌剂为银-壳聚糖纳米复合材料。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述亲水单体包括:丙烯酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和N-异丙基丙烯酰胺中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述亲水光引发剂包括:2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、α-酮戊二酸、水性硫杂蒽酮、水性苯偶酰胺和酰基磷酸盐中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中,呼吸用具本体浸入疏水光引发剂溶液中的时间为30s-30min。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S3中,紫外光照射的时间为30s-60min。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述呼吸用具包括:气管导管、气切管、呼吸机面罩、喉罩和呼吸回路螺纹管中的至少一种。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备得到的抗菌防污医用呼吸用具,其特征在于,包括:呼吸用具本体,以及接枝于所述呼吸用具本体表面的抗菌防污涂层。
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CN102921049A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-02-13 | 深圳清华大学研究院 | 抗菌医用导管及其制备方法 |
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