CN107641412B - 医疗器械表面用润滑涂料及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种医疗器械表面用润滑涂料及应用。所述涂料包括亲水性聚合物、含羰基聚合物单体、酰肼类交联剂和分散介质。一种医疗器械表面的亲水涂层包括亲水性聚合物、含羰基聚合物以及酰肼类交联剂。本发明提供的技术方案是在医疗器械表面形成亲水性聚合物与支撑聚合物互穿网络，形成的涂层在液体环境中，表现出高的润滑性，由于支撑聚合物上的腙键，涂层同时表现出于附着在基体上的牢固性，与现有技术相比，20次摩擦实验后，润滑性没有明显降低，使IPN互穿网络法处理提高医疗器械表面的润滑性更具实用性，市场前景非常广阔。

Description

医疗器械表面用润滑涂料及应用

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种医疗器械表面用润滑涂料及应用。

背景技术

介入诊疗技术是在X线、CT和MR等影像设备的导向下，利用特定的医疗器械在人体组织损伤较小或无损伤的情况下即可准确到达病变部位进行诊断和治疗的医学技术。介入性医疗器械需要在人体组织内或组织之间穿插，因此其表面润滑性能是介入性医疗器械的重要性能之一。

因此，科研人员都致力于研发表面高润滑性、低摩擦阻力的介入性医疗器械材料。聚乙烯具有生物相容性好、毒性低、摩擦系数低，润滑性高的特点，从而成为了介入性医疗器械的首选用材，但面对血液，组织环境时，这些材料并没有发挥出较为出色的表面润滑性能。

现有技术中，通过涂覆润滑涂层来降低介入性医疗器械在血液和组织环境下的表面摩擦系数，这种润滑涂层有硅油等油性物质类，但该类摩擦系数的降低有限，且硅油在器械表面不牢固，润滑的持久性较差；还有就是进行表面处理形成亲水涂层类，亲水涂层在含水环境中能够迅速水化形成一层水溶胀性凝胶，这种水溶胀层中大部分是水，在器械和组织之间形成液体屏障，因为液体分子间相互作用力较弱，通过消除运动过程中任何的固体与固体的直接表明接触，从而显著降低了在表面与表面之间的摩擦，减轻了对人体组织的损伤，并为介入治疗手术操作带来极大便利。

所述的亲水涂层一般是在器械表面形成亲水性聚合物膜，这种膜与基体之间的固化方式主要分为IPN互穿网络和接枝法。接枝法对基材本身的化学结构有所要求，因此其适用性较窄。IPN互穿网络法由亲水聚合物和支撑聚合物各自聚合后所得的网络连续地相互穿插而成的。因此，IPN互穿网络法不受基材限制，但目前的通过IPN互穿网络进行表面处理虽然可以达到较好的表面润滑性、低摩擦性，但涂料的附着力不高，易于脱落，也就是这些涂料会表现出良好的初始润滑性，但当受到磨损或暴露于体液时，仅能保留其部分润滑作用，大大限制了这种方式的使用和推广。

发明内容

本发明提供了一种医疗器械表面用润滑涂料，用以解决目前医疗器械表面用润滑涂料牢固性差的问题。

本发明还提供了上述医疗器械表面用润滑涂料的应用方法，用以解决目前医疗器械表面用润滑涂料牢固性差的问题。。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述一种医疗器械表面用润滑涂料包括亲水性聚合物、含羰基化合物、酰肼类交联剂和分散介质。

所述亲水性聚合物是指含多个亲水基团(如羟基、羧基、胺基以及聚环氧乙烷链段)的聚合物，这些聚合物在亲水基团的作用下可溶解在水中。

将含羰基化合物和酰肼类交联剂添加到亲水性聚合物中，在热的作用下发生羰基和酰肼基缩合交联反应，与亲水性聚合物形成IPN互穿网络，由于酰肼与羰基缩合形成的腙键与基体材料的粘合力强，从而将亲水性聚合物牢牢锁定在被涂覆基体表面，形成牢固的涂层，此被包裹的亲水性聚合物，在遇到液体环境时，表现出强的吸水性，从而表现出高的润滑性。

进一步的，所述含羰基化合物选自聚酰胺、丙烯醛-苯乙烯共聚物、双丙酮丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酸共聚物。

进一步的，所述酰肼类交联剂选自碳酸二酰肼(CHz)、乙二酸二酰肼、丙二酸二酰肼(MDH)、丁二酸二酰肼(SDH)、戊二酸二酰肼(GDH)、己二酸二酰肼(ADH)或氨基脲树脂(SX₆₀₁与SX₆₀₂)。

进一步的，所述亲水性聚合物选自聚氨酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的均聚物和共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醚、马来酸酐基共聚物、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、聚酰胺、聚酸酐、聚磷嗪、肝磷脂、右旋糖酐、多肽(如胶原质、纤维蛋白和弹性蛋白)、多糖(如壳聚糖、透明质酸、海藻酸、明胶和壳多糖)。

进一步的，所述亲水性聚合物选自聚乙烯吡络烷酮(PVP)、聚氧乙烯、聚酰胺(PA)、透明质酸、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、壳聚糖和明胶中一种和几种。

进一步的，所述亲水性聚合物的所述亲水性聚合物的数均分子量为：20-200万，其中优选：50-150万；特别优选60-140万；更优选80-130万。

进一步的，所述医疗器械表面用润滑涂料还包括碱性催化剂。

进一步的，所述医疗器械表面用润滑涂料各组分的重量百分比如下：

优选的重量百分比如下：

进一步的，所述分散介质选自乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、氯仿、三氯乙烯、二氯甲烷、正己烷、庚烷和甲苯中的一种以上，优选乙醇和异丙醇的一种以上。

进一步的，所述医疗器械表面的材料为聚氨酯(PU)或聚醚嵌段酰胺(Pebax)。

本发明还提供了一种医疗器械表面的润滑涂层，包括亲水性聚合物和与亲水性聚合物形成互穿网络的支撑聚合物，所述支撑聚合物上包含多个腙键。所述亲水性聚合物与支撑聚合物的单体以及交联剂一起反应，产生一种主要通过物理缠结形成的网络结构，从而将亲水性聚合物的分子锚定在基材表面上，从而实现在组织环境下，增加润滑性的效果，所述支撑聚合物上腙键与基体之间的作用力比较强，所以可以保证亲水性聚合物的牢固性，不会因摩擦导致润滑性的大幅下滑。

本发明还提供了一种医疗器械表面的亲水涂层，所述亲水涂层包括亲水性聚合物、含羰基化合物以及酰肼类交联剂。

进一步的，所述亲水涂层各组分的重量百分比如下：

亲水性聚合物 5-41％

含羰基化合物 45-92％

酰肼类交联剂 3-26％；

优选的重量百分比如下：

亲水性聚合物 8-25％

含羰基化合物 60-80％

酰肼类交联剂 6-15％。

进一步的，所述医疗器械表面的亲水涂层通过所述医疗器械表面用润滑涂料施加在所述介入性医疗器械表面形成。

进一步的，所述医疗器械表面用润滑涂料的施加过程如下：

先将所述亲水聚合物、含羰基化合物以及分散介质置于容器中，再将酰肼交联剂加入到容器中，待容器内形成均一混合物后，将其喷涂至所述医疗器械表面；加热固化，在所述医疗器械表面用润滑涂料上形成所述医疗器械表面的亲水涂层。

进一步的，所述固化温度为60-130℃。

进一步的，所述医疗器械表面的亲水涂层的厚度为10-30μm。

本发明提供的技术方案是在介入性医疗器械表面形成亲水性聚合物与支撑聚合物互穿网络，形成的涂层在液体环境中，表现出高的润滑性，由于支撑聚合物上的腙键，涂层同时表现出于附着在基体上的牢固性，与现有技术相比，20次摩擦实验后，润滑性没有明显降低，使IPN互穿网络法处理提高介入性医疗器械表面的润滑性更具实用性，市场前景非常广阔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件，下列实施例中未注明来源的试剂均为市购商品。

本发明所涉及的医疗器械可以是植入体内的器械或体外器械。该器械可以短期暂时使用，或者长期永久性植入。在某些实施方式中，合适的器械是那些通常用于为心律失调、心力衰竭、瓣膜性疾病、血管病、糖尿病、神经疾病和失调症、整型外科、神经外科、肿瘤学、眼科学和ENT手术提供医疗和/或诊断的器械。本发明所涉及的医疗器械包括但不限于以下设备：支架、支架移植物、吻合连接器、合成贴片、引线、电极、针、导线、导管、传感器、手术仪器、血管成形球、创口引流管、分流管(shunt)、管子、输液套简(infusion sleeve)、尿道插管、小球、植入物、血液充氧发生器、泵、脉管移植物、埋入式介入药盒(vascularaccess port)、心瓣膜、瓣环成形术环、缝合线、手术夹、手术钉、起博器、可植入去纤颤器、神经刺激器、整型外科器械、脑脊髓液分流管、可植入药泵、椎笼、人造椎间盘、髓核的替代器械、耳管、眼内晶状体和在微创手术中使用的任何管。

本发明所涉及的润滑涂料可以通过多种工艺与医疗器械的表面相结合，如浸涂、喷涂、洗涤、气相沉淀、刷涂、辊涂和其它本领域已知的方法。

本发明所涉及的润滑涂料与医疗器械相结合形成亲水涂层时可以通过多种方式控制亲水涂层的厚度：改变浸泡时间、改变牵引速率或改变亲水性涂料配制品的粘度和涂敷步骤的次数。

本发明所涉及的润滑涂料包含：(a)含有官能团通式为-CO₂NHNHR¹的化合物，其中R¹为氢、脂烃基、芳烃基、酰基；(b)含有官能团通式为-COR²的化合物，其中R²为脂烃基或芳烃基、酰基；以及(c)亲水性聚合物。上述润滑涂料形成互穿网络，从而在涂覆物表面形成牢固的涂层，此被包裹的亲水性聚合物，在遇到液体环境时，表现出强的亲水性，从而表现出高的润滑性。

其中(a)可以是R³-CO₂NHNHR¹，A可以是C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烷氧基、-R⁴OH、R⁴取代的C1-C6烷基、-R⁴NH₂、-S R⁴、-CO₂H、-CO₂R⁴、-CO R⁴、-SO₂R⁴、-SO₂NH₂、-SO₂NH R⁴、卤素、-CN、-OH、-SH、-NO₂、-NH₂、-NH R⁴、-N R⁴ ₂、-NHR⁴-OH、-NH R⁴-R⁵、-R⁵OH、R⁵取代的C1-C6烷氧基；其中R⁴为C1-C6烷基，R⁵为C1-C6烷氧基；

R³也可以为包含五元环或六元环的化学结构，所述的五元环或六元环结构具体可以是：苯环、环己烷、环己烯、环己二烯、环戊烷、环戊烯、环戊二烯、1,3,5-三嗪、1,3,5-噻吩、哌嗪、吡嗪、嘧啶、哒嗪、1,4-二氧六环、哌啶、吡啶、4H-吡喃、三氮唑、戊二唑、噻吩、恶唑、咪唑、吡唑烷、吡唑啉、吡唑、1,3-二氧戊环、吡咯烷、吡咯、呋喃。

(b)可以为：R⁶-COR²，其中R⁶可以是C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烷氧基、-R⁴OH、R⁴取代的C1-C6烷基、-R⁴NH₂、-S R⁴、-CO₂H、-CO₂R⁴、-CO R⁴、-SO₂R⁴、-SO₂NH₂、-SO₂NH R⁴、卤素、-CN、-OH、-SH、-NO₂、-NH₂、-NH R⁴、-N R⁴ ₂、-NHR⁴-OH、-NH R⁴-R⁵、-R⁵OH、R⁵取代的C1-C6烷氧基；其中R⁴为C1-C6烷基，R⁵为C1-C6烷氧基；

R⁶也可以为包含五元环或六元环的化学结构，所述的五元环或六元环结构具体可以是：苯环、环己烷、环己烯、环己二烯、环戊烷、环戊烯、环戊二烯、1，3，5-三嗪、1，3，5-噻吩、哌嗪、吡嗪、嘧啶、哒嗪、1，4-二氧六环、哌啶、吡啶、4H-吡喃、三氮唑、戊二唑、噻吩、恶唑、咪唑、吡唑烷、吡唑啉、吡唑、1,3-二氧戊环、吡咯烷、吡咯、呋喃。

含羰基化合物数均分子量为2-20万，优选2-5万。

亲水性聚合物能够为涂层提供亲水性，其可以是合成的或生物衍生的，还可以是以上两种的共混合物或共聚物。亲水性聚合物包括但不限于聚(内酰胺)(如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP))、聚氨酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的均聚物和共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醚、马来酸酐基共聚物、乙烯基胺、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、聚(羧酸)、聚酰胺、聚酸酐、聚磷嗪、纤维素类(如甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素和羟丙基纤维素)、肝磷脂、右旋糖酐、多肽(如胶原质、纤维蛋白和弹性蛋白)、多糖(如壳聚糖、透明质酸、海藻酸、明胶和壳多糖)、聚酯(如聚丙交酯、聚乙交酯和聚己内酯)。

本发明还公开一种配置该润滑涂料并使用在医疗器械表面的方法，包括：

步骤一、将(b)(c)两种材料按比例置于容器中；

步骤二、向上述容器中加入(a)材料及分散介质以形成该润滑涂料；如包含碱性催化剂，则再加入碱性催化剂以形成该润滑涂料；

步骤三、将溶液喷涂至医疗器械表面；加热使分散介质挥发后在该医疗器械表面形成亲水涂层。当该亲水涂层被水基液体润湿时具有低摩擦系数。以涂覆有该亲水涂层的医用导管为例，由于该医用导管表面具有极佳低摩擦的特性，有利于插入或拔出体内。

实施例1医疗器械表面用润滑涂料配方

该医疗器械表面用润滑涂料包括亲水性聚合物、含羰基化合物、酰肼类交联剂和分散介质。表1中给出18个涂料配方。

表1涂料配方

涂料各组分就是分别保存，使用时临时配置喷涂，使用保存期24h。

对比例1

未涂覆涂层管材，材质为聚酰胺(Pebax)

对比例2

未涂覆涂层管材，材质为聚氨酯(PU)

实施例2医疗器械表面的亲水涂层的制备

按照配方1比例将聚乙烯吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酸共聚物、置于容器中；然后将乙醇加入到容器中；再将碳酸二酰肼和三乙胺加入到容器中，待容器内形成均一混合物后，溶液配制完成。将配制好的溶液喷涂至所述医疗器械表面，放入烘箱加热固化，固化温度为60-130℃，在所述医疗器械表面用润滑涂料上形成所述医疗器械表面的亲水涂层，厚度为10-30μm。

实施例3润滑性及牢固性测试实验

采用实施例2的方法在导管基体上涂覆实施例1中的部分涂料配方，20次测试导管外的摩擦力，考察涂层的牢固性和耐久性。摩擦力越低，表明润滑性越好；摩擦在经过20次的摩擦后，摩擦力越低变化越小，说明涂层磨损性越小，也就是涂层有较好的牢固性。在不同的导管基材上涂覆或未涂覆本发明所涉及的涂料配方后制得样品，并在样品上施加正压力300gf，在37℃水浴环境中测试摩擦力。表2中给出了实验结果。

表2不同材料经过20次摩擦力结果

表2中“/*”表示摩擦力超过量程(200gf)。

Claims (16)

1.一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，包括医疗器械表面的亲水涂层，所述亲水涂层包括亲水性聚合物、含羰基化合物以及酰肼类交联剂；所述亲水涂层各组分的重量百分比如下：

亲水性聚合物 5-41%

含羰基化合物 45-92%

酰肼类交联剂 3-26%；

其中，所述亲水涂层的亲水性聚合物与亲水性聚合物形成互穿网络的支撑聚合物，所述支撑聚合物上包含多个腙键。

2.根据权利要求1所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水涂层各组分的重量百分比如下：

亲水性聚合物 8-25%

含羰基化合物 60-80%

酰肼类交联剂 6-15%。

3.根据权利要求1所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水涂层通过医疗器械表面用润滑涂料施加在所述医疗器械表面形成，

所述医疗器械表面用润滑涂料包括亲水性聚合物、含羰基化合物、酰肼类交联剂和分散介质；

所述医疗器械表面用润滑涂料的涂覆过程如下：

先将所述亲水性聚合物、含羰基化合物以及分散介质置于容器中，再将酰肼交联剂加入到容器中，待容器内形成均一混合物后，将其喷涂至所述医疗器械表面；加热固化，在所述医疗器械表面用润滑涂料上形成所述医疗器械表面的亲水涂层。

4.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述含羰基化合物选自聚酰胺、丙烯醛-苯乙烯共聚物、双丙酮丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酸共聚物。

5.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述酰肼类交联剂选自碳酸二酰肼、乙二酸二酰肼、丙二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、戊二酸二酰肼、己二酸二酰肼或氨基脲树脂。

6.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水性聚合物选自聚乙烯吡络烷酮、聚氧乙烯、聚酰胺、透明质酸、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖和明胶中一种以上。

7.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水性聚合物的数均分子量为：20-200万。

8.根据权利要求7所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水性聚合物的数均分子量为：50-150万。

9.根据权利要求8所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水性聚合物的数均分子量为：60-140万。

10.根据权利要求9所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水性聚合物的数均分子量为：80-130万。

11.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述医疗器械表面用润滑涂料还包括碱性催化剂。

12.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述分散介质选自乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、氯仿、三氯乙烯、二氯甲烷、正己烷、庚烷和甲苯中的一种以上。

13.根据权利要求12所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述分散介质选自乙醇和异丙醇的一种以上。

14.根据权利要求3-13任一所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述医疗器械表面的材料为聚氨酯或聚醚嵌段酰胺。

15.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述加热固化的温度为60-130℃。

16.根据权利要求3所述一种医疗器械表面的润滑涂层，其特征在于，所述亲水涂层的厚度为10-30μm。