CN101090931A - 抗微生物剂在弹性体制品上的应用 - Google Patents

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Abstract

公开了一种微生物亲合性和传播降低的弹性制品以及将抗微生物化合物施加和固定到弹性基材表面的方法。该弹性体制品具有由天然或合成聚合物胶乳形成的主体，具有外表面和内表面。该主体具有在至少一部分所述外表面之上的抗微生物剂涂层。处理包括按照喷涂或浸涂法，将抗微生物聚合物或组合物施加到弹性基材表面；以一定方式将抗微生物组合物粘合到该表面，使得所述处理抗微生物涂层通过抑制测试区域的一种或另一种或两种形式，这种测试包括：a)干浸出或琼脂片基接触测试，根据AATCC 147规程，或b)湿浸出或动态摇瓶测试，根据ASTM E－2149－01规程。基材进一步进行相对短持续时间的快速杀菌接触传递测试。抗微生物聚合物可包括可以破坏微生物细胞膜的离子电荷的有机硅烷季铵或双胍化合物。

Description

抗微生物剂在弹性体制品上的应用
技术领域
本发明涉及具有施加并稳定结合到其表面的非浸出抗微生物剂的弹性体制品。
背景技术
各种弹性体制品传统上已经由天然和合成材料聚合物，例如聚异戊二烯、丁腈橡胶、乙烯基(聚氯乙烯)、聚氯丁二烯或聚氨酯材料生产，部分是因为当固化这些材料时良好的模塑性、可加工性和物理性能。弹性体制品可以适合于各种应用，例如临床、实验室或医疗装置、或制造和其它工业应用。弹性体制品变形和当拉伸其原始长度几倍之后释放时基本回复原样的能力是一种优点。除了具有高弹性之外，天然橡胶和合成帘布还提供良好的强度和良好的阻隔性能，这是吸引人的且重要的特性。可以使得不仅对水溶液，而且对许多溶剂和油类不可渗透的良好阻隔性能可以在穿戴者和环境之间提供有效保护，成功地保护免受交叉污染。
随着在日常生活的许多领域中已经增加和扩展对于良好控制阻隔的需求，由弹性体材料制备的制品的应用同样已经增加和扩展。例如，在医疗或外科产品领域中，包括外科、检查或工作手套、避孕用品、避孕套、导管、气球、浴盆或其它器件等，其可以用于生物、化学或药物研究以及实验室、临床或诊断装置，保持良好的阻隔保护已经是重要的。由Centers for Disease Control(CDC)发布的指南鼓励当处理生物或化学试样时，或当与患者接触时，始终使用通用的安全措施，并且已经制成标准操作规程的胶乳工作或检查手套制品，因为它们已经积极地促使减少污染。
尽管如此，弹性体制品，例如手套，存在独特的微生物问题，对其的控制可能是复杂的。过去为了控制弹性体表面上的微生物污染，传统实践已经使用杀菌剂和/或消毒剂，例如氨水、氯气或醇类。这些技术倾向于在短期内起作用，但是通常并未延长抑制或阻止表面上微生物传播的保护功效。
手套已经被发展来限制微生物从手套表面向环境表面传播。通常，实现这一点的机理是在手套表面上使用所谓的浸出抗微生物组合物。通过这种方法，当细菌摄食能够杀死它们的抗微生物化合物时，手套表面上抗微生物组合物的浓度逐渐降低。经过一定时间，当其浓度被浸出掉时，手套上抗微生物剂的有效性降低。另外，近年来，对所谓的“特殊环境微生物”菌种的抗生物性和演变的担心已经促使医疗和健康领域中的人们厌倦使用具有浸出抗微生物组合物的手套。
作为可选方法，研究人员转向在手套和其它弹性体制品表面上施加非浸出抗微生物组合物的方法。生产具有固定在表面上的非浸出抗微生物剂的弹性体制品通常并不非常成功。需要了解表面化学和各种其它参数，并且研发可以将抗微生物剂稳定结合到弹性体制品表面的方法的努力或任务并不容易或平常。因此，对于研发可以在弹性体基材上固定非浸出抗微生物组合物，同时保持稳定和有效抗微生物性能的体系或技术存在巨大的需求。
发明内容
考虑到对已经稳定结合非浸出抗微生物涂层的弹性体制品的现有需求，本发明部分涉及一种制备在至少一部分外表面上具有抗微生物涂层的弹性体制品的方法。该方法包括提供由天然或合成聚合物胶乳制备的基材或主体，该基材被区分为具有第一和第二表面，制备或提供加热到约40.5℃或43℃(105或110)到约80℃(180)，理想地为约48℃或50-75℃，或更理想地为约55-72℃的包含消泡剂的抗微生物剂溶液；提供具有至少一个喷嘴喷雾器的喷涂装置或抗微生物溶液的水浴；a)通过喷嘴喷雾器，以约30-50psi(206.84 kPa-344.74kPa)的输出空气压力和约1.25到5.5psi(8.62kPa-37.92kPa)的液体流量，或者b)通过浸入搅拌或翻转的加热水浴，将加热的抗微生物溶液施加到基材的第一表面，同时基材在加热的旋转室中翻转。在每次重复中，喷涂或水浴涂布，将弹性体制品处理有效的时间，以将抗微生物涂层与基材坚固地粘合。如在此说明的，有效的时间表示产生抗微生物分子与弹性体制品表面的持久和非浸出连接或粘合的足够的间隔时间。持续时间可以为几分钟(例如5-30分钟)到约1-2小时，取决于具体的条件。
在另一方面，本发明还涉及一种根据所述方法制备的弹性体制品或产品。弹性体制品包括第一表面，在至少一部分第一表面之上具有稳定结合的非浸出抗微生物涂层。当经历包括抑制测试区域的第一或第二或两种形式的测试状态时，该抗微生物涂层不发生浸出或不从涂布的第一表面上损失抗微生物分子。也即，当经历抑制测试区域的第一和第二形式时，弹性体制品不产生抑制区域。
根据第一种形式，在此表示为干浸出测试，根据由AmericanAssociation of Textile Chemists and Colorists(AATCC)制定的规程，当一片抗微生物处理的基材放置在琼脂片上并加以培养时，琼脂片表面上微生物的已知浓度显示没有抑制生长或存在。没有抑制区域表明从处理的基材表面上没有抗微生物剂浸出或变得未结合。根据第二种形式，表示为湿浸出或动态摇瓶测试，根据由American Society forTesting and Materials(ASTM)制定的规程，将溶液的上层清液施加到在片表面上具有已知量微生物的琼脂片上，所述溶液中已经培养了一片抗微生物处理的基材，该琼脂片显示没有抑制区域；因此意味着与处理的基材粘合的抗微生物剂坚固地附着于基材，并且未曾浸出进入上层清液溶液中。
涂有非暂时的抗微生物层的弹性体制品可以表明，当进行接触传递测试规程时，一定水平的杀菌剂功效在第一表面上的微生物浓度中生产至少log10 1的降低。
本保护弹性体制品和相关的制造方法的其它特性和优点将在以下详述中公开。应理解，上述概述和以下详述及实施例仅为本发明的代表，并且拟提供用于理解如所要求保护的本发明的综述。
附图简述
图1描绘一种弹性体制品，即手套10，其可以根据本发明制备，具有基材表面12，具有稳定结合的非暂时的抗微生物涂层14。
发明详述
I节-定义
在本说明书和所附的权利要求中，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指明。除非另外规定，在此使用的所有科技术语具有与由本发明所属技术领域技术人员通常理解或普遍接受的相同含义。
如在此使用的，“抗微生物”表示化合物、产品、组合物或制品的性能，其能够阻止或降低微生物或细菌菌种的生长、传播、繁殖或其它生命活性。
如在此使用的，“抗微生物聚合物层”表示使用如在此定义和描述的抗微生物组合物或试剂形成的涂层、薄膜或处理。
如在此使用的，“弹性”或弹性体表示可双向拉伸至少10％(即材料可以延伸到初始尺寸的至少110％)并且能够收缩和回复到接近净或初始尺寸的材料性能。
如在此使用的，“微生物”或“细菌”表示可能引起感染或致病的任何生物体或生物体组合，例如杆菌、病毒、原生动物、酵母、真菌或霉菌。
如在此使用的，“非浸出”或“非暂时”表示坚固地附着于材料所施加的基材表面并且使该材料变得不可能或不能自发地从表面迁移、剥落、破碎或除去或剥离的材料性能。非浸出抗微生物涂层可以根据如AATCC-147测试规程或ASTM E-2149-01测试规程中规定的一定琼脂片基接触和动态摇瓶测试加以定义，其中抗微生物涂布的基材不产生抑制区域，表明没有抗微生物剂从基材分离以抑制微生物活性或生长。“坚固涂层”表示非暂时涂层，其为坚固地附着于弹性体制品表面的涂层。
II节-描述
本发明一般性涉及可以具有降低的微生物亲合性和传播的弹性体基材或制品。该制品可以采用用于工作、实验室、检查或医疗和外科应用的手套的形式，或者导管、气球、避孕套或垫或片材的形式。该弹性体制品可用于例如每年存在大量患者的医院获得感染的地方。尽管使用无菌技术可以降低这些感染的发生，但是仍有很大的风险。近年来，对改进病人监护质量，特别是感染控制的改进的需求已经受到加大关注。一次性弹性体制品，例如手套可以显著降低患者染上医院获得感染的可能性，所述一次性弹性体制品降低无生命物体和患者，或者护理工作者和患者之间的传播，即接触传播的可能性。这种感染率的降低可以减少所用抗生素的量，因此降低微生物变为耐抗微生物的速度。降低感染率的其它好处可以包括减少患者在医院停留的时间，降低与医院获得感染相关的护理成本，以及降低感染护理工作者的危险。因此，考虑到目前没有具有非暂时或非浸出抗微生物涂层的医用手套销售，对特征在于降低微生物亲合性和传播的机理的一次性弹性体手套和其它制品存在需求。此外，对于制造这种制品的方法，以及测定这种制品功效的方法存在需求。
弹性体制品具有稳定结合的抗微生物涂层，其在使用过程中和清除之后都提供抗微生物特性。弹性体制品包括具有第一表面的弹性体基材，和以下述方式粘合到所述第一表面在至少一部分第一表面上形成坚固或非暂时抗微生物涂层的抗微生物组合物，所述方式使得当抗微生物涂层经历a)第一种形式，包括干浸出或琼脂片基测试，根据AATCC 147规程，或b)第二种形式，包括湿浸出或动态摇瓶测试，根据ASTM E-2149-01规程，或c)两种形式的抑制测试区域时，抗微生物涂层不生产抑制区域。基材可以进一步经历相对短持续时间的接触传递测试，例如低于约6分钟，显示一定水平的杀菌剂功效，在可以传播到所述第一表面上的微生物浓度中产生至少log10 1的降低。理想地，坚固抗微生物涂层可以使第一表面上的微生物浓度降低至少log10 3或log10 4或更大。
在另一个方面，本发明描述了一种用于向弹性体制品或基材外表面不可逆地施加抗微生物化合物的方法。根据本发明可以使用各种类型的抗微生物化合物或聚合物，只要该抗微生物剂能够与弹性体基材表面粘合或络合。抗微生物涂层可以为不同杀菌剂的组合，其每种可以定向于特殊种类的微生物物质。构成坚固抗微生物涂层的这些杀菌剂可以选自以下的至少一种：季铵化合物、聚季铵、卤素、含卤素聚合物、溴化合物、二氧化氯、双氯苯双胍己烷、噻唑、硫氰酸盐、异噻唑啉、氰基丁烷、二硫代氨基甲酸酯、硫酮、三氯生、烷基磺基丁二酸酯、烷基-氨基-烷基甘氨酸、双胍、二烷基-二甲基-盐、溴化十六烷基三甲铵、过氧化氢、1-烷基-1，5-二氮杂戊烷(diazapentane)或氯化十六烷基吡啶。其中，理想地，抗微生物剂为阳离子聚合物，例如聚亚己基双胍(PHMB)、双氯苯双胍己烷、聚季铵、烷基-氨基-烷基甘氨酸、1-烷基-1，5-二氮杂戊烷、二烷基-二甲基-盐、溴化十六烷基三甲铵。
基材可以选自各种弹性体材料。例如，基材可以为天然橡胶和/或合成聚合物帘布，例如丁腈橡胶、乙烯基材料、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物材料。
在弹性体基材表面上产生坚固或非暂时抗微生物涂层的方法或处理技术包括使抗微生物剂与具有极性表面或反应性表面的基材结合。根据热活化处理，在至少第一表面上制备抗微生物涂层并施加到弹性体基材上。可以通过喷涂技术或在抗微生物溶液的浸渍浴中浸渍形成的制品进行处理。
在喷涂处理技术中，理想地，在氯化工艺过程中或之后使用气溶胶输出空气体系。气溶胶输出空气压力为约40psi，溶液的液体流速为约2-4.75或5psi，优选约3-4psi。旋转室可以为例如洗衣机中的转筒，并且被加热到约60℃(～140)到约82.2℃(～180)，优选约64℃(～147)或71℃(～160)到约75℃。在水浴中，溶液可以被加热到约40.5℃(105)或43.3℃(110)到约75℃(～167)，优选约46℃(～115)到约63℃(～145)或65.5℃(150)，更理想地为约48-55℃(～120-133)。当实际温度条件根据具体参数改变时，本领域技术人员理解施加抗微生物处理所经过的有效时间也将因此改变。如在此设想的，有效时间可以短至8或9分钟，但是理想地为至少约12分钟，更理想地为约15到20或30分钟。也可以使用更长的持续时间，为约40、45或60分钟。在热条件下似乎是制品与抗微生物溶液接触的持续时间越长，抗微生物涂层保持在处理过的制品表面上的持久性和稳定性越好。抗微生物涂层可以表征到抗微生物涂层粘合的程度，并且可以通过在此所述的抑制测试区域的第一种或第二种或两种形式。其中，第一种形式包括干浸出测试规程，第二种形式包括湿浸出测试规程。
尽管不受任何具体理论束缚，但是据信加热抗微生物溶液或施加热处理，或两者的结合可以促进所述抗微生物剂与所述基材更加有效的粘合。在热条件(例如≥约100(～37.8℃))下施加抗微生物剂在某种程度上帮助抗微生物剂分子在弹性体基材表面上取向，并且使抗微生物剂彼此和/或与涂布的表面产生更加有效的交联，这有助于阻止浸出。但是在需要将大量抗微生物化合物适当地和完全地涂布于手套外表面之前，即使在经历施加热处理之后没有杀死功效的同时意外提高，据信分子的较快取向也允许采用较少量的涂布弹性体基材的抗微生物化合物涂布以达到相同的结果。因此，抗微生物材料量的这种节省实际上允许对于相同的材料量得到更大的涂布节省。例如，添加在弹性体基材表面上的抗微生物剂的浓度可以降低甚至低于约0.005g/手套。对于雾化喷涂技术，要求温度高于浸渍水浴技术所使用的温度，以保持空气中抗微生物溶液的温度。但是，抗微生物涂层与基材表面的坚固连接的好处或有效增强的程度似乎随着不断增加的温度而稳定。因此，优选的温度范围为约105(40.5℃)到约185(85℃)，取决于使用的具体施加技术。
本发明的手套或其它制品的另一个有益方面为经历本处理的弹性体基材和制品可以具有持久的抗微生物特性。在手套表面上形成的抗微生物涂层在水性物质、强酸和碱以及有机溶剂存在下是非浸出的。因为抗微生物剂粘合到手套表面，抗微生物效果似乎在化学上更加持久，因此提供更长持续时间的抗微生物好处。
此外，抗微生物涂层的非暂时性质可以使细菌传播以及所谓“超级病毒”的抗性株的演变减到最小。传统试剂从例如手套的制品表面浸出，并且必须由将要生效的微生物消耗。当使用这种传统试剂时，只有在致死剂量时，微生物才被毒杀和消灭。如果剂量不到致死量，微生物可能适应并且变为耐受该试剂的。结果，医院不愿将这种试剂引入无菌环境。此外，因为这些抗微生物剂在过程中被消耗，抗微生物处理的效力随着使用而下降。本发明使用的抗微生物化合物或聚合物不被微生物消耗。相反地，抗微生物剂破坏手套表面上存在的微生物的膜。
可以使用指示染料，例如四溴荧光素(Eosin Yellowish)监测或测定抗微生物涂层的存在及其在涂布的制品表面之上的均匀分布，
Figure A20058004494500101
当将这种染料施加到抗微生物处理的表面时，该表面仅在存在带正电的抗微生物涂层，例如PHMB时变为微红色。该染料为带负电的，因此其将与表面上的阳离子抗微生物分子结合。
在使用者可以穿戴在其身体上的手套或其它制品中，抗微生物剂理想地保留在第一或外表面上，远离接触制品第二或内表面的穿戴者的皮肤。理想地，手套可以具有织构化表面。使用织构化表面相比非织构化表面的一个主要好处是当接触污染的物体时，织构化表面具有更小的接触点，这使得手套表面几乎不会沾污生物体，因此降低了接触从制品表面到手套的细菌传递的可能性。
A
根据本发明要处理的弹性体制品，例如手套，可以首先使用各种工艺形成，所述工艺可以包括浸涂、喷涂、翻转、干燥和固化步骤。为了举例说明的目的，在此描述用于形成手套的浸涂工艺的实例，但是可以使用其它工艺形成具有不同形状和特性的各种制品。例如，可以以基本上相同的方式形成避孕套，尽管一些工艺条件可能不同于形成手套所使用的那些工艺条件。尽管在此描述和示出的是间歇工艺，但是应理解半间歇和连续工艺也可以用于本发明。
如在图1中，手套10可以在称为“成形器”的手形模具上形成。成形器可以由任何合适的材料，例如玻璃、金属、瓷器等制造。成形器的表面可以为织构化或光滑的，并且限定至少一部分要制造的手套表面。手套包括外表面和内表面。内表面通常为穿戴者接触表面。
成形器被输送通过预热烘箱以蒸发任何存在的水。成形器然后可以浸入水浴中，该水浴通常包含促凝剂、粉末源、表面活性剂和水。促凝剂可以含有能够使聚合物胶乳沉积到成形器上的钙离子(来自例如硝酸钙)。粉末可以为碳酸钙粉末，其帮助从成形器上剥离制成的手套。表面活性剂提供增强的润湿，以避免形成弯月面和在成形器和沉积的胶乳之间，特别是在袖口区域中陷入空气。但是，可以使用任何合适的促凝剂组合物，包括Joung的US 4,310,928中描述的那些，在此将其全部引入作为参考。残余热使促凝剂混合物中的水蒸发，在成形器表面上留下例如硝酸钙、碳酸钙粉末和表面活性剂。尽管在此描述促凝剂工艺，但是应理解可以使用不需要促凝剂的其它工艺来形成本发明的制品。例如，在一些实施方案中，可以使用溶剂基工艺。
然后将涂布的成形器浸入通常为天然橡胶胶乳或合成聚合物胶乳的聚合物浴中。该浴中存在的聚合物包括形成手套主体的弹性体材料。在一些实施方案中，弹性体材料或弹性体包括天然橡胶，其可以以配混的天然橡胶胶乳提供。因此，该浴可以含有例如配混的天然橡胶胶乳、稳定剂、抗氧剂、固化活化剂、有机促进剂、硫化剂等。在其它实施方案中，弹性体材料可以为丁腈橡胶，以及特别为羧化丁腈橡胶。在其它实施方案中，弹性体材料可以为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、合成异戊二烯、氯丁橡胶、聚氯乙烯、硅橡胶、聚氨酯或其组合。
稳定剂可以包括磷酸盐型表面活性剂。抗氧剂可以为酚类，例如2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。固化活化剂可以为氧化锌。有机促进剂可以为二硫代氨基甲酸盐。硫化剂可以为硫或含硫化合物。为避免团块形成，稳定剂、抗氧剂、活化剂、促进剂和硫化剂可以首先通过使用球磨机分散在水中，然后与聚合物胶乳结合。
浸渍工艺过程中，成形器上的促凝剂引起一些弹性体变为局部不稳定的并在成形器表面上凝聚。弹性体凝聚，锁住在凝聚弹性体表面处的促凝剂组合物中存在的颗粒。将成形器从浴中取出，使凝聚的层可以充分凝聚，由此形成手套。将成形器浸入一种或多种浴足够的次数，以得到所需的手套厚度。在一些实施方案中，手套厚度可以为约0.004英寸(0.102mm)到约0.012英寸(0.305mm)。
然后可以将成形器浸入浸出桶中，在其中热水被循环以除去水溶性组分，例如残余的硝酸钙和天然橡胶胶乳中包含的蛋白质以及来自合成聚合物胶乳的过量加工化学品。这种浸出工艺通常可以在约120水温下持续约12分钟。然后在成形器上干燥手套，以使手套固化和稳定。应理解各种条件、工艺和材料用于形成手套。可以通过包括另外的浸涂工艺形成其它各层。这种层可以用来将额外的特性引入手套。
然后将手套送入固化区，通常在烘箱中，在其中弹性体被硫化。固化区开始蒸发成形器上涂层中的任何残留水，然后进行高温硫化。干燥可以在约85℃到约95℃下发生，硫化可以在约110℃到约120℃下发生。例如，手套可以在115℃的单一烘箱中硫化约20分钟。可选地，烘箱可以分为四个不同的区域，成形器输送通过升温区域。例如，烘箱可以具有四个区域，头两个区域用于干燥，后两个区域主要用于硫化。每个区域可以具有稍微更高的温度，例如第一个区域为约80℃，第二个区域为约95℃，第三个区域为约105℃，以及最后一个区域为约115℃。成形器在每个区域内的停留时间可以为约十分钟。成形器上胶乳涂层中包含的促进剂和硫化剂用来使弹性体交联。硫化剂在不同的弹性体链段之间形成硫桥，促进剂用来促进硫桥快速形成。
一旦固化，可以将成形器输送到剥离区，其中手套被从成形器上移除。剥离区可以包括从成形器自动或手动移除手套。例如，在一个实施方案中，手套被手动移除，并且当其被从成形器剥离时被翻转。通过以这种方式翻转手套，成形器上手套的外部变为手套的内表面。应理解可以使用从成形器移除手套的任何方法，包括直接空气移除工艺，其不使手套翻转。
固化的手套，或多个固化的手套然后可以进行各种后成型工艺，包括向手套的至少一个表面施加一种或多种处理。例如，手套可以卤化以降低内表面粘性。卤化(例如氯化)可以以任何合适的方式进行，包括：(1)直接将氯气注入水混合物中，(2)在水中混合高密度漂白粉和氯化铝，(3)盐水电解产生氯化的水，以及(4)酸化的漂白剂。这种方法的实例描述于Kavalir的US 3,411,982；Agostinelli的US 3,740,262；Homsy等人的US 3,992,221；Momose的US 4,597,108；和Momose的US 4,851,266，Littleton等人的US 5,792,531，在此将每个全部引入作为参考。在一个实施方案中，例如，将氯气注入水流，然后送入包含手套的氯化器(密闭容器)。可以改变氯的浓度以控制氯化程度。氯的浓度通常可以为至少约每百万100份(ppm)。在一些实施方案中，氯的浓度可以为约200ppm到约3500ppm。在其它实施方案中，氯的浓度可以为约300ppm到约600ppm。在其它实施方案中，氯的浓度可以为约400ppm。也可以控制氯化步骤的持续时间，以改变氯化程度，并且持续时间可以为例如约1到约10分钟。在一些实施方案中，氯化的持续时间可以为约4分钟。
还在氯化器内，氯化的手套然后可以在约室温用自来水漂洗。可以根据需要重复这一漂洗循环。然后可以将手套翻转排出过剩水。在制造过程的此刻，可以重复漂洗，并且在热条件下进行本发明的抗微生物施加处理。
然后可以将润滑剂组合物加入到氯化器中，随后持续约五分钟翻转工艺。润滑剂在至少一部分内表面上形成一个层以进一步增强手套的穿戴性。在一个实施方案中，这种润滑剂可以含有硅氧烷或硅氧烷基组分。如在此使用的，术语“硅氧烷”泛指具有重复硅-氧主链的合成聚合物的广泛种类，包括但不限于聚二甲基硅氧烷和具有氢键合官能团的聚硅氧烷，所述氢键合官能团选自氨基、羧基、羟基、醚、聚醚、醛、酮、酰胺、酯和硫醇基。在一些实施方案中，聚二甲基硅氧烷和/或改性的聚硅氧烷可以用作本发明的硅氧烷组分。例如，可以用于本发明的一些合适的改性聚硅氧烷包括但不限于苯基改性的聚硅氧烷、乙烯基改性的聚硅氧烷、甲基改性的聚硅氧烷、氟改性的聚硅氧烷、烷基改性的聚硅氧烷、烷氧基改性的聚硅氧烷、氨基改性的聚硅氧烷及其组合。可以用于本发明的市售硅氧烷的实例包括购自DowCorning Corporation(Midland，Mich.)的DC 365，和购自GE Silicones(Waterford，N.Y.)的SM 2140。但是，应理解提供润滑作用的任何硅氧烷可以用来增强手套的穿戴性。然后将润滑剂溶液从氯化器排出，并且如果需要可以重复使用。应理解润滑剂组合物可以在成形过程中的后期施加，并且可以使用任何技术施加，例如浸涂、喷涂、浸渍、印刷、翻转等。
上述各种工艺之后，可以将手套翻转(如果需要)，使弹性体制品，例如手套的外表面露出。然后可以对手套的外表面施加任何处理或处理的组合。可以处理单副手套，或者可以同时处理多副手套。同样，可以对手套内表面施加任何处理或处理的组合。可以使用任何合适的处理技术，包括例如浸涂、喷涂、浸渍、印刷、翻转等。
然后可以将涂布的手套放入翻转设备或其它干燥器中，并在约20℃到约80℃(例如40℃)干燥约10到约60分钟(例如40分钟)。然后可以将手套翻转露出外表面，然后可以在约20℃到约80℃(例如40℃)干燥约20到约100分钟(例如60分钟)。可选地，在制造过程的这一步骤期间，可以进行本发明的抗微生物施加处理。用这种方法，可以将抗微生物处理合并进在线制造过程中。
为了向手套施加抗微生物组合物，可以将多副手套放置在密闭容器中，其中手套浸入抗微生物组合物的水溶液中。在一些实施方案中，可以将抗微生物组合物加入到水中，使得得到的处理包括约0.05质量％到约10质量％的固体。在其它实施方案中，可以将抗微生物组合物加入到水中，使得得到的处理包括约0.5质量％到约7质量％的固体。在其它实施方案中，可以将抗微生物组合物加入到水中，使得得到的处理包括约2质量％到约6质量％的固体。在另一个实施方案中，可以将抗微生物组合物加入到水中，使得得到的处理包括约3质量％的固体。如果需要可以搅动手套。可以控制浸渍持续时间以改变处理程度，并且浸渍持续时间可以例如为约1到约10分钟。例如，手套可以浸渍约6分钟。手套可以根据需要浸渍多次以达到所需处理水平。例如，手套可以进行2次浸渍循环。
然后可以根据需要漂洗手套以除去任何过量的抗微生物组合物。可以根据需要在自来水和/或去离子水中漂洗手套。已经充分漂洗手套之后，从容器中提取出过量的水，并且可以将手套输送到翻转设备或其它干燥器中。手套可以在约20℃到约80℃干燥约10到约60分钟。例如，手套的外表面可以在约65℃干燥约40分钟。然后可以将手套翻转露出内表面，随后可以在约20℃到约80℃干燥约10到约60分钟(例如40分钟)。例如，手套的内表面可以在约40℃干燥约40分钟。
抗微生物聚合物可以在手套上形成到适用于给定应用的任何程度。手套上形成的聚合物的量可以调节到以得到所需的微生物亲合性降低、生长抗性和接触传递抗性，并且所需的这种量可以根据可能遇到的微生物以及制品可能用于的应用而改变。在一些实施方案中，组合物可以施加到手套，使得得到的抗微生物聚合物以约0.05质量％到约10质量％的量存在于所得手套中。在其它实施方案中，得到的抗微生物聚合物可以以约1质量％到约7质量％的量存在于所得手套中。在其它实施方案中，得到的抗微生物聚合物可以以约2质量％到约5质量％的量存在于所得手套中。
制造在基材上具有持久、非暂时抗微生物涂层的弹性体并非易事，因为经常难以产生既稳定结合到表面又显示令人满意的有效杀微生物剂功能水平的抗微生物层。杀菌剂的抗微生物活性高度依赖于几个因素。其中最重要的是暴露时间、浓度、温度、pH以及离子和有机物质的存在。对于增加这种复杂性，粘合抗微生物剂的表面的功效直接受到具有生物有效性的分子能力的影响。这需要活性分子在材料表面取向，使得其可以直接与细胞互相作用。
在某种程度上，本发明基于描述在美国专利申请2004/0151919中的研究，在此将其内容引入作为参考。在该申请中，描述了在合适的溶剂中使用和固定硅烷铵季化化合物或有机硅烷组合物，当外部粘合于手套时，其是有效的。特别地，讨论了在从Midland，Mich的AegisEnvironments商购的Microbeshield生产线中的甲醇中使用3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵的不同组合。例如，根据产品文献，AEM 5700为在甲醇中的43％的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵(带有少量百分比的其它非活性物)，并且AEM5772为在甲醇中的72％的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵(带有少量百分比的其它非活性物)。
在进一步的研究中，如由所需评价方法测定的，AEM 5700作为在医用或保健手套上的表面活性抗微生物剂的性能的缺乏显示为手套表面上的分子很可能缺少取向，赋予差的功效。克服这种限制的一种方法是在添加杀菌剂之前改变手套的表面。一种替代方法是使用对这种应用几乎没有限制的另一种活性物。为此，建议了可选的表面杀菌剂，聚亚己基双胍。已经证明这种活性物将保留在表面上，提供快速的杀灭时间，并且据报道是功效广谱的。这些实验性试验的结果在III节-实验中总结。
双胍基团为非常碱性的物质，保持高达约pH 10的阳离子(质子化)形式，并且与阴离子物质强烈地和非常快速地互相作用。聚亚己基双胍(PHMB)具有与亚己基间隔基团键合的高碱性双胍基团，得到具有平均12个重复单元的聚合物。PHMB在杆菌和真菌中的作用机理为通过1)置换提供结构完整性的二价阳离子和2)与膜磷脂结合使外部细胞膜破坏。这些作用提供膜的破坏和随后依赖膜结构的所有代谢过程的停止，所述代谢过程例如能量产生、质子动力和转运蛋白。PHMB对抗假单胞菌特别有效。存在大量微生物证明细胞膜的破坏为致命性作用。一旦外部膜已经打开，PHMB分子可以到达细胞质膜，在那里与带负电荷的磷脂结合。
存在大量微生物和化学品证明细胞质膜的破坏为致命性作用。这可以在实验室中通过产生装着染料的小型单层磷脂泡(直径为50-100nm)加以模拟。添加生理学浓度范围内的PHMB引起泡快速破坏(通过监测染料释放来观察)，并且反应的时间常数对应于杀灭的快速速率。
对于由不同类脂制造的人造多层气泡的研究已经证明PHMB与阴离子或非离子膜强烈结合。PHMB对于带负电荷分子的极强亲合性意味着其可以与用于涂层配制剂的一些常用阴离子(而非阳离子或非离子)表面活性剂互相作用。但是，其与聚乙烯醇、纤维素增稠剂和淀粉基产品相容，并且在聚醋酸乙烯酯和醋酸乙烯酯-乙烯乳化体系中工作良好。其还在硅氧烷乳液和阳离子电镀涂层体系中产生良好性能。简单的相容性测试快速显示如果PHMB与给定配制剂相容，则稳定体系通常可以由精细调整的阴离子组分发展。
通过与具有负电荷的手套区域复杂的电荷相互作用结合，PHMB分子可以与手套结合。一旦杆菌与PHMB分子紧密接近，则PHMB被转移到更加高度带负电荷的细菌细胞。可选地，双胍的疏水性区域可以与手套的疏水性区域互相作用，使得PHMB分子的电荷区域方便地与细菌互相作用并穿透膜。真正的机理可能是两种相互作用的混合。虽然目前并不十分了解保持到手套的具体机理，但是我们的最近浸出数据暗示其确实粘着于手套，象以下实验部分描述的由ASTM测试方法所定义的不是不浸出。
III节-实验
手套用加热的溶液喷涂或浸入加热的浴中，该浴含有消泡剂、季铵化合物和氯化十六烷基吡啶。可选的抗微生物剂同样测试聚亚己基双胍(PHMB)。在进入雾化器之前溶液由喷淋雾化器或加热的金属罐加热，同时在强制空气干燥器中翻转。这一方法允许用较少的溶液更有效地仅处理手套外部，并且仍然提供所需的抗微生物剂功效、更好的抗微生物剂粘性以减轻试剂从表面的任何浸出，以及消除由于杀菌剂与保健工作者皮肤之间的经常接触而对穿戴者的皮肤刺激可能性。浸渍涂布的手套保持封闭，使得偶然达到手套内部的任何抗微生物涂层保持接近袖口，而不影响手套的其它内表面。研究外部手套表面。使用织构化和非织构化成形器以评价与细菌接触的表面积。
A.
为了评价在弹性体材料上施加的抗微生物涂层是否真正稳定以及不从基材表面浸出，使用两种测试。首先，根据American Associationof Textile Chemists and Colorists(AATCC)-147测试规程，在干浸出测试中，准备抗微生物处理的手套材料试样，并将其放置于在片表面上接种有已知量生物体种群的琼脂片中。将该片在约35℃或37℃±2℃培养约18-24小时。然后评价该琼脂片。抗微生物剂从手套材料的任何浸出将导致抑制的微生物生长区域。如表格1A总结的几个测试的试样的结果，发现没有抑制区域，表明没有抗微生物剂从任何手套试样浸出。
其次，在抑制测试的湿浸出区域中，根据包括动态摇瓶的AmericanSociety for Testing and Materials(ASTM)E 2149-01测试规程，将几片抗微生物涂布的手套在缓冲剂pH～6.8放置在0.3mM磷酸盐(KH2PO4)溶液中。使手套片在溶液中静置24小时，然后提取溶液的上层清液。提取条件包括其中在250ml Erlenmeyer烧瓶中有50ml缓冲剂，室温(～23℃)下约30分钟。烧瓶在枢轴振荡器中摇动1小时±5分钟。将约100微升(μL)上层清液加入到切入接种的琼脂片的8mm孔中并使其干燥。35℃±2℃约24小时之后，检查琼脂片的任何微生物活性或生长抑制的迹象。如表1B中总结的，没有任何抑制区域表示没有抗微生物剂从手套表面浸出进入上层清液，或者其对琼脂片上的细菌没有作用。表1A和1B中给出的数据是当抗微生物涂层施加于洗衣机中时产生的结果。
为了进一步详细说明抑制测试的区域和接触传递测试规程，可将所需菌种无菌地放置在第一表面上。可以使用任意量的所需菌种，并且在一些实施方案中，将约1ml的量施加到第一表面上。此外，可以将菌种施加到第一表面之上的任何所需区域。在一些情况下，菌种可以施加在约7英寸(178mm)乘7英寸(178mm)的区域之上。第一表面可以由能够消毒的任何材料制成。在一些实施方案中，第一表面可以由不锈钢、玻璃、瓷器、陶瓷、合成或天然皮，例如猪皮等制成。
然后可以在使待评价的制品，即传递基材接触第一表面之前，使菌种保留在第一表面上相对短的时间，例如约2或3分钟。传递基材可以为任何类型制品。在一些情况下，特别适用的可以为检查或外科手套。传递基材，例如手套应无菌地操作。当传递基材为手套时，手套可以位于实验者的左手和右手。一只手套然后可以接触接种的第一表面，保证接触牢固且得到最小误差。然后可以使用另一只手除去测试手套，并放置在含有所需量无菌缓冲水(以上制备)的烧瓶中以提取传递的微生物。在一些情况下，手套可以放置在含有约100ml无菌缓冲的水的烧瓶中并在规定时间内测试。可选地，手套可以放置在含有合适量Letheen Agar Base(购自Alpha Biosciences，Inc.of Baltimore，Md.)的烧瓶中，以中和抗微生物处理用于稍后的评价。包含手套的烧瓶然后可以放置在往复式振荡器上，并以约190循环/分钟到约200循环/分钟的速率搅拌。烧瓶可以摇动任何所需时间，且在一些情况下，烧瓶摇动约2分钟。
然后可以将手套从烧瓶移出并根据需要稀释溶液。然后可以将所需量溶液放置在至少一个琼脂试样片上。在一些情况下，每个试样片上可以放置约0.1ml溶液。然后可以将试样片上的溶液培养所需时间，使得微生物繁殖。在一些情况下，溶液可以培养至少约48小时。培养可以在任何允许微生物生长的最佳温度下进行，并且在一些情况下，培养可以在约33℃到约37℃进行。在一些情况下，培养可以在约35℃进行。
培养完成之后，统计存在的微生物并以CFU/ml报告结果。然后可以通过用以CFU/ml计的提取的微生物除以以(CFU/ml)计的菌种中存在的数目并乘以100计算回收百分率。
在另一个方面，为评价施加的抗微生物剂如何快速杀灭的功效，使用由Kimberly-Clark Corporation研发的直接接触快速杀菌测试。这一测试较好地模拟现实世界工作情况，其中微生物通过短时间的直接接触从基材转移到手套。这一测试还允许评价是否与手套表面在一个位置接触将快速杀灭微生物，而ASTM E 2149-01规程的溶液基测试倾向于提供多次接触和杀灭微生物的机会，这在实践中是较不现实的。
向抗微生物处理的手套表面施加已知量的微生物的菌种。约3-6分钟之后，评价保留在处理的手套表面上的微生物数目。对数(log10)降低约0.8或更大的任何试样是有效的并显示令人满意的性能水平。对于根据现有ASTM规程进行的接触传递测试，约log10 1数量级的微生物浓度的降低是有效的。理想地，微生物浓度水平可以减少到约log10 3，或更理想地为约log10 4或更大。表2报告与涂布的手套接触之后的相应杀灭功效。表面上生物体的浓度在初始零时间点以及3、5和30分钟点处给出。如可以看到的，得到的生物体数目的降低百分比在时间零点处和3、5及30分钟之后是惊人的。显著地，在最初几分钟内，与抗微生物剂接触几乎杀灭了所有(96-99％或更多)存在的细菌。
B
为测试例如可以商标CosmosilCQ从Arch Chemicals，Inc.，Norwalk，Connecticut商购的聚亚己基双胍的抗微生物功效，根据ASTM规程04-123409-106“Rapid Germicidal Time Kill”处理腈检查手套。简要地，向手套材料施加约50μL的金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)(ATCC#27660，5×108CFU/mL)的过夜培养物。约6分钟全部接触时间之后，将手套织物放置在中和缓冲剂中。提取存活的生物体并在Letheen液体培养基中稀释。将等分试样铺展在Tryptic Soy Agar片上。在35℃将片培养48小时。培养之后，统计存活的生物体，并记录集落形成单位(CFU)。计算来自测试材料相对对照织物的存活生物体中的降低(log10)：
Log10 CFU/样本对照物-Log10 CFU/样本测试制品＝Log10降低。
发现在评价的微观织构腈手套试样上，当以0.03g/手套机械施加时，聚亚己基双胍处理产生大于四log的金黄色葡萄球菌降低。结果在如下表3中总结。
表3
 HT# KC#  抗微生物处理   Log恢复   结果
  167   45  Microgrip腈对照物(RSR腈)89-8     3.72 对照物
  168   46  PHMBa热喷涂(0.03g/手套)根据Q2-5211+89-5     5.88 1.32
  169   48  PHMBa热喷涂(0.03g/手套)89-7     ＜2.38 ＞4.7
  161   39  PFE对照物(测试报告9/15/2004)87-1     7.23 对照物
用聚亚己基双胍处理腈手套表明当没有加热进行手工喷涂时，生物体降低大于1log，当在加热条件下进行机械喷涂时，降低大于5log。腈对照材料表明固有的抗微生物功效为3log和4log。这些结果正类似施加的生物体中的降低(由表4的胶乳对照材料评估)。
表4评价的胶乳手套试样：
  试样号 抗微生物处理   Log恢复     结果
    1  PFE对照物     7.23     对照物
    2  0.03g/手套PHMBa机械喷涂(3次；600手套lot w/1.5L喷涂；拾取～0.02g/手套)     ＜1.4     ＞5.83
表5评价的腈手套试样：
试样号 抗微生物处理 Log恢复   结果
    1 腈对照物(RSR腈)     3.08     对照物
    2 手涂PHMBa2％(0.03g/手套的活动区域评估)；microgirp腈     5.95     NR
    3 腈对照物(RSR腈)     4.00     对照物
    4 PHMBa机械喷涂～0.03g/手套(160；1次，30min，1.5L总喷涂，600手套组)     ＜2.15     ＞1.85
无降低＝与对照手套相比，测试手套的降低小于0.5log。
培菌液：8.08
完成抑制区域测试，以评价抗微生物剂的附着性。结果示于以下表6和7。
表6
试样#     描述   培菌液水平 抑制区域   测试生物体   试样大小
  123456   腈基材腈基材腈基材腈基材负面对照-腈基材正面对照-0.5％酚衍生物(v∶v)  1.1×105CFU/ml1.1×105CFU/ml1.1×105CFU/ml1.1×105CFU/ml1.1×105CFU/ml1.1×105CFU/ml     无无无无无5mm     金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌     100μl100μl100μl100μl100μl100μl
表7
试样#     描述   培菌液水平 抑制区域   测试生物体 试样大小
    1234567     天然橡胶胶乳基材天然橡胶胶乳基材天然橡胶胶乳基材天然橡胶胶乳基材天然橡胶胶乳基材负面对照-天然橡胶胶乳基材正面对照-0.5％酚衍生物(v∶v)  1.3×105CFU/ml1.3×105CFU/ml1.3×105CFU/ml1.3×105CFU/ml1.3×105CFU/ml1.3×105CFU/ml1.3×105CFU/ml 无无无无无无5mm   金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌   100μl100μl100μl100μl100μl100μl100μl
本发明已经通过实施例进行了一般和详细描述。使用的措词为描述性措词而非限制性措词。本领域普通技术人员了解，本发明并不必然限制到具体公开的实施方案，而是在不脱离如由以下权利要求或其等同物限定的本发明范围的前提下，可以做出改进和变化，包括目前已知或将要发展的可以用于本发明范围内的其它等同物。因此，除非改变在其它方面脱离本发明范围，应将该改变视为包括在此，并且所附的权利要求不应限于此处优选形式的描述。

Claims (20)

1.一种具有降低的微生物亲合性和传播的弹性体制品，包括部分由天然或合成聚合物胶乳形成的基材主体，具有与所述基材的第一表面稳定结合的抗微生物组合物，在至少一部分所述第一表面之上形成均匀的非暂时抗微生物涂层，并且当进行包括抑制测试区域的干浸出测试规程、湿浸出测试规程或两个规程时，所述抗微生物涂层不显示从所述第一表面损失抗微生物分子，并且所述弹性体制品表明在约6分钟内在所述第一表面上微生物相对浓度降低至少log101。
2.根据权利要求1的弹性体制品，其中在至少约15分钟内在所述第一表面上微生物浓度的所述降低为至少log103。
3.根据权利要求1的弹性体制品，其中在所述第一表面上微生物浓度的所述降低为log104。
4.根据权利要求1的弹性体制品，其中当向所述手套的抗微生物处理的表面施加指示剂染料，四溴荧光素(Eosin Yellowish)时，所述手套的所述抗微生物涂布的表面转为微红色。
5.一种在弹性体基材表面上产生非浸出抗微生物涂层的方法，该方法包括：提供具有至少一个第一表面的弹性体基材；提供含有消泡剂的抗微生物剂溶液并将其加热到至少约40.5℃(～105)；在施涂设备中施加所述抗微生物剂，通过用喷嘴喷雾器喷涂，或浸入所述抗微生物溶液的搅拌浴中有效时间以使所述抗微生物涂层与所述基材坚固地粘合。
6.根据权利要求5的方法，其中所述抗微生物溶液被加热到约43℃(～110)到约82.2℃(～180)。
7.根据权利要求5的方法，其中所述抗微生物溶液含有消泡剂并被加热到约50℃到约70℃。
8.根据权利要求5的方法，其中当使用所述喷嘴喷雾器时，所述溶液以约30-50psi(206.84kPa-344.74kPa)的输出空气压力和约1.25到5.5psi(8.62kPa-37.92kPa)的液体流量喷涂到基材的所述第一表面，同时所述基材在加热室中翻转。
9.根据权利要求8的方法，其中所述空气压力为约40psi气溶胶和溶液的所述液体流速为约2-4.75psi。
10.根据权利要求8的方法，其中所述室被加热到约60℃(～140)到约82.2℃(～180)。
11.根据权利要求5的方法，其中所述加热室为转鼓。
12.根据权利要求5的方法，其中当使用所述抗微生物剂溶液的所述浴时，该溶液被加热到约40.5℃(105)到约75℃(～167)。
13.根据权利要求5的方法，其中所述弹性体制品进行至少约12分钟有效时间的所述施涂步骤。
14.根据权利要求5的方法，其中所述抗微生物溶液的所述加热或所述热处理施涂，或两者的结合促进所述抗微生物剂与所述基材更有效地结合。
15.根据权利要求1或5的发明，其中所述抗微生物剂为以下的至少一种：季铵化合物、聚季铵、卤素、含卤素聚合物、溴化合物、二氧化氯、双氯苯双胍己烷、噻唑、硫氰酸盐、异噻唑啉、氰基丁烷、二硫代氨基甲酸盐、硫酮、三氯生、烷基磺基丁二酸酯、烷基-氨基-烷基甘氨酸、聚亚己基双胍、二烷基-二甲基-膦盐、溴化十六烷基三甲铵、过氧化氢、1-烷基-1，5-二氮杂戊烷或氯化十六烷基吡啶。
16.根据权利要求1或5的发明，其中弹性体制品包括约0.05质量％到约10质量％的抗微生物聚合物。
17.根据权利要求1或5的发明，其中弹性体制品包括约2质量％到约5质量％的抗微生物聚合物。
18.根据权利要求1或5的发明，其中所述弹性体基材选自天然胶乳、合成聚合物胶乳、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物材料。
19.根据权利要求1或5的发明，其中所述制品为手套或避孕套。
20.根据权利要求1或5的发明，其中所述制品为医疗或外科用途的手套。
CNA2005800449452A 2004-12-27 2005-09-23 抗微生物剂在弹性体制品上的应用 Pending CN101090931A (zh)

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