CN101554505A - 纳米抗菌材料涂层的人工气管插管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域。呼吸机相关性肺炎的发生是带有病原体的分泌物吸入的结果，其中呼吸机气路管道的细菌污染也是引起呼吸机相关性肺炎的一个重要因素。本发明的目的是提供一种具有广谱抗菌性能及可控缓释药物的人工气管插管，本发明的人工气管插管的给气管(2)、充气气囊(4)、充气管(3)和排液管(5)的内外表面覆有纳米抗菌材料涂层(6)，该纳米抗菌材料涂层主要由高分子聚合物、纳米无机抗菌剂和缓释药物混合而成。该发明不仅满足了传统人工气管提供气路，保持呼吸道通畅的功效，且具有优异的抑菌及可控药物缓释功效，为其临床应用提供了广阔应用前景。

Description

纳米抗菌材料涂层的人工气管插管

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，是一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管。

背景技术

随着科学技术的发展和人们健康意识的提高，生物材料在临床医学上的应用也越来越广泛。生物材料在给临床治疗带来便捷的同时，仍存在某些问题。人们发现无论是长期或是短期留置在人体内的生物材料，都常常会引起各种细菌感染。

目前世界人口死因中感染性疾病仍占1/3，而以肺炎居首位，其中尤以重症肺炎。医院获得性肺炎(hospital acquired pneumonia，HAP)是最常见的院内获得性感染，我国HAP是占第1位的医院感染，患病率1.3％～3.45％，HAP中最常见和最危重的是呼吸机相关性肺炎(ventilationassociated pneumonia，VAP)，是机械通气患者在通气48小时后出现的肺部感染，其患病率9％～24％，病死率33％～71％，在ICU死亡病例中有近30％直接归因于呼吸机相关性肺炎。

呼吸机相关性肺炎的发生是带有病原体的分泌物吸入的结果。当与呼吸机连接的气管插管进入人体使用时，由于环境中或人工气道中的细菌可能会黏附在导管壁上，这些定植于呼吸机回路管道内的细菌随着喷射吸入气流形成的气溶胶或通过污染的冷凝水倒流进入气管，损伤鼻咽部粘膜，影响吞咽及纤毛清除功能；而插管内壁及气囊周围粘附大量细菌，极易与分泌物一起进入下呼吸道而引起呼吸机相关性肺炎。为此，呼吸机气路管道细菌污染作为呼吸机相关性肺炎的一个重要因素而受到人们的关注。

目前，临床使用的人工气管插管，由医用塑胶导管材料制成，导管材料中含或不含塑胶填料，刺激性大，抗菌性差，易感染。

面对医院获得性肺炎特别是重症医院获得性肺炎(包括呼吸机相关性肺炎)的险恶预后，而临床病原学诊断敏感性和特异性低下以及时间上的滞后，还有抗生素耐药性的同步增长，都给治疗带来了极大困难。另一方面，尽管一些高效、广谱抗生素不断问世，然而重症HAP病情变化复杂，危险因素甚多，而且病原菌大多为高度耐药或多重耐药菌株，经验性治疗常不能“击中目标”或达到理想的“对号入座”。

随着对气管导管生物被膜的形成与呼吸机相关性肺炎关系的认识，人们期望开发一种具有抗菌功能的人工气管插管，以减少呼吸机相关性肺炎的发生。

CN01279719.7提供了一种新型气管插管，由抗感染高分子材料制备，将无机或有机抗感染剂与高分子材料通过复合、共混而制备，实现抗感染的目的。然而，体内动物试验表明其难以达到满意的抗菌效果。

CN200710113403.7提供了一种抗菌人工气管插管，将纳米银抗菌涂层涂覆在气管管体的插入端表面。由于只针对断口处表面进行处理，而且抗菌成分单一，因而无法获得满意的抗菌效果，达到抑制和减少呼吸机相关性肺炎发生率。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有广谱抗菌性能及可控缓释药物的人工气管插管。

本发明的人工气管插管，使用普通医用高分子材料制备普通人工气管插管的原料及加工工艺制成普通医用人工气管插管，再在该人工气管插管内外表面涂覆一层含有一种或几种纳米抗菌材料的高分子聚合物涂层，并在涂层中载入具有药理效果的缓释药物，制成抗菌性纳米人工气管插管。

本发明提供一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，包括具有一定长度的柔性管体即给气管，给气管管体有连接端和插入端，给气管连接端是与呼吸机相连的，给气管插入端为锲形；以及套在给气管插入端外表面的充气气囊，充气气囊的边缘与给气管管体气密连接；给气管一侧管壁内嵌有充气管，充气管与充气气囊相通；给气管另一侧管壁内嵌有排液管，排液管一端在充气气囊上方有一排液口，另一端可与注射器等器件相连。

上述给气管、充气气囊、充气管和排液管的内外表面覆有纳米抗菌材料涂层，抗菌涂层的厚度为0.1mm-1mm。

所述的纳米抗菌材料涂层是主要由高分子聚合物、纳米无机抗菌剂和缓释药物混合而成；所述的高分子聚合物材料包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯类聚合物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚甲基丙烯酰胺等；所述的纳米无机抗菌剂为以银离子为有效抑菌成分的银系无机抗菌剂、以锌离子为有效抑菌成分的锌系无机抗菌剂、以铜离子为有效抑菌成分的铜系无机抗菌剂等抗菌材料中的一种或者几种，纳米无机抗菌剂在纳米抗菌材料涂层中的重量百分比为0.01％-10％；所述的缓释药物为喹诺酮类、头孢菌素类、青霉素类、氨基苷类、糖肽等呼吸机相关性肺炎常用抗菌药物，以及它们中的两种或多种混合物，所述的缓释药物在纳米抗菌材料涂层中的重量百分比为0.01％-10％。

较优的，高分子聚合物材料是聚乙烯吡咯烷酮PVP、PVP-醋酸乙烯酯类聚合物；纳米无机抗菌剂是纳米级银系无机抗菌剂，包括单质银、氧化银、溴化银、硝酸银、硫酸银、硅酸银或沸石、磷酸锆等包覆的银。

缓释药物为哌拉西林/他唑巴坦复合制剂、替卡西林/克拉维酸复合制剂、头孢哌酮/舒巴坦复合制剂、亚胺培南/西司他丁复合制剂、莫西沙星、环丙沙星、美罗培南、阿米卡星等药物中的一种或多种混合药物。

较优的，纳米无机抗菌剂在纳米抗菌材料涂层中的重量百分比为0.5％-5％；缓释药物在纳米抗菌材料涂层中的重量百分比为0.5％-5％。

本发明的人工气管插管为由质地坚韧、无毒性，对咽、喉、气管等组织无刺激，也不引起过敏反应的塑料或橡胶制成管壁光滑的导管。该医用级塑料为医用级聚氯乙烯PVC、医用级聚乙烯、医用级硅橡胶或医用级聚四氟乙烯。

本发明在充气气囊上方有一排液口，与镶嵌在给气管一侧管壁的排液管相连，用于将气囊上沉积的液体定时的吸引出来，防止分泌物进入下呼吸道，减少呼吸机相关性肺炎的发生率。

本发明通过在人工气管插管内外表面涂覆一层含有一种或几种纳米抗菌材料的高分子聚合物涂层材料，实现该人工气管插管的抑菌功效，从而改善在机械通气过程中细菌的感染情况，减少呼吸机相关性肺炎的发生率和节约人力与物力的消耗；

本发明通过在纳米抗菌涂层中载入肺炎治疗药物，实现在机械通气治疗过程中，在抑菌的同时，达到可控缓慢释放药物的功效，起到治疗的效果。载药缓释体植入体内后，可直接作用于病患部位，达到用药量少、局部浓度高、毒副作用小、作用时间长及疗效好的作用；

本发明采用在原有普通人工气管插管表面涂覆纳米抗菌材料，达到抗菌功效，改善治疗过程中细菌的感染情况的技术方案，一方面具有优异的抗菌性能，一方面制造工艺简单可控，成本低廉，适合批量生产。

附图说明

图1是本发明的纳米抗菌材料涂层的人工气管插管的纵剖面结构示意图其中：1给气管连接端，2给气管，3充气管，4充气气囊，5排液管，6纳米抗菌材料涂层(斜线阴影部分)，7给气管插入端，8排液口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明，但本发明的实施不限于下述的实施例。

实施例1：

一种人工气管插管，包括给气管2、充气管3和充气气囊4，给气管管体有连接端1和插入端7，给气管连接端1是与呼吸机相连的，给气管插入端7为锲形，便于插入气管；充气气囊4套在给气管插入端7的外表面，充气气囊的边缘与给气管管体气密连接；给气管一侧管壁内嵌有充气管3，充气管与充气气囊相通，用于对充气气囊4充气；给气管另一侧管壁内嵌有排液管5，排液管一端在充气气囊上方有一排液口8，另一端可与注射器等器件相连，用于将气囊上积存的液体定时吸引出来。

该气管插管使用医用级聚氯乙烯PVC制备普通气管插管的挤出成型加工工艺来制备，利用双螺杆挤出机，挤出模头，将抗菌性母粒塑化挤出后，在真空冷却器中进行冷却定型，然后经过对管材的牵引、切割及组装，制备出抗菌性人工气管导管。

实施例2

将高分子材料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)5g(天津博爱新开源有限公司)，莫西沙星0.05g(深圳海滨制药公司)，纳米级沸石载银抗菌剂0.15g(上海博那维来新材料科技有限公司)，乙醇100ml，二甲基甲酰胺30ml，乙酸乙酯30ml，混合均匀，配成混合溶液待用；

将上面按照实施例1方法制得的人工气管导管浸入混合溶液中0.5分钟，取出，60-70℃下烘干约5-10分钟，制得具有纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其涂层的厚度平均为0.3mm。

实施例3

将高分子材料PVP-醋酸乙烯酯类聚合物8.5g(天津博爱新开源有限公司)，哌拉西林/他唑巴坦复合制剂0.17g(大连辉瑞公司)，纳米级磷酸锆载银抗菌剂0.4g(上海博那维来新材料科技有限公司)，乙醇100ml，二甲基甲酰胺40ml，乙酸乙酯30ml，丙酮10ml，混合均匀，配成溶液待用；

将上面按照实施例1方法制得的人工气管导管浸入混合溶液中1分钟，取出，60-70℃下烘干约5-10分钟，制得具有纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其涂层的厚度平均为0.5mm。

实施例4

将高分子材料聚乙烯吡咯烷酮PVP 10g，美罗培南0.05g(深圳海滨制药公司)，纳米级磷酸锆载锌抗菌剂0.1g(上海博那维来新材料科技有限公司)，乙醇100ml，二甲基甲酰胺40ml，乙酸乙酯30ml，四氢呋喃20ml，配成溶液待用；

将上面按照实施例1方法制得的人工气管导管浸入混合溶液中2分钟，取出，60-70℃下烘干约5-10分钟，制得具有纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其涂层的厚度平均为1mm。

Claims (8)

1、一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，包括给气管(2)、充气管(3)和充气气囊(4)，给气管管体有连接端(1)和插入端(7)，其特征在于，给气管插入端为锲形，充气气囊(4)套在给气管插入端(7)的外表面，充气气囊的边缘与给气管管体气密连接；给气管一侧管壁内嵌有充气管，充气管与充气气囊相通，给气管另一侧管壁内嵌有排液管(5)，排液管一端在充气气囊上方有一排液口(8)；上述给气管、充气气囊、充气管和排液管的内外表面覆有纳米抗菌材料涂层(6)，该纳米抗菌材料涂层主要由高分子聚合物、纳米无机抗菌剂和缓释药物混合而成，涂层(6)的厚度为0.1mm-1mm；

所述的纳米无机抗菌剂在涂层(6)中的重量百分比为0.01％-10％，该纳米无机抗菌剂选自以下任一或两者以上的组合：以银离子为有效抑菌成分的银系无机抗菌剂、以锌离子为有效抑菌成分的锌系无机抗菌剂、以铜离子为有效抑菌成分的铜系无机抗菌剂；

所述的缓释药物在涂层(6)中的重量百分比为0.01％-10％，该缓释药物选自以下任一或两者以上的组合：喹诺酮类、头孢菌素类、青霉素类、氨基苷类、糖肽药物。

2、根据权利要求1所述的一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其特征在于所述的高分子聚合物材料是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯类聚合物、聚乙烯醇、聚氨酯或聚甲基丙烯酰胺。

3、根据权利要求1所述的一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其特征在于纳米无机抗菌剂在涂层(6)中的重量百分比为0.5％-5％；缓释药物在涂层(6)中的重量百分比为0.5％-5％。

4、根据权利要求1、2或3所述的一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其特征在于其中的纳米无机抗菌剂是单质银、氧化银、溴化银、硝酸银、硫酸银、硅酸银、沸石包覆的银，或磷酸锆包覆的银的纳米制剂。

5、根据权利要求1、2或3所述的一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其特征在于其中的缓释药物是哌拉西林/他唑巴坦复合制剂、替卡西林/克拉维酸复合制剂、头孢哌酮/舒巴坦复合制剂、亚胺培南/西司他丁复合制剂、莫西沙星、环丙沙星、美罗培南、阿米卡星中的一种或两种以上的组合。

6、根据权利要求1所述的一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其特征在于所述的纳米抗菌材料涂层(6)中，高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮5g，纳米无机抗菌剂为纳米级沸石载银抗菌剂0.15g，缓释药物为莫西沙星0.05g。

7、根据权利要求1所述的一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其特征在于所述的纳米抗菌材料涂层(6)中，高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯类聚合物8.5g，纳米无机抗菌剂为纳米级磷酸锆载银抗菌剂0.4g，缓释药物为莫西沙星哌拉西林/他唑巴坦复合制剂0.17g。

8、根据权利要求1所述的一种纳米抗菌材料涂层的人工气管插管，其特征在于所述的纳米抗菌材料涂层(6)中，高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮10g，纳米无机抗菌剂为纳米级磷酸锆载锌抗菌剂0.1g，缓释药物为美罗培南0.05g。