CN107735115A - 具有抗微生物材料的聚合物涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种在表面上制备抗微生物涂层的方法。该方法包括混合聚对二甲苯二聚体和抗微生物剂以形成混合物，加热混合物以升华聚对二甲苯二聚体并将抗微生物剂悬浮在升华的聚对二甲苯二聚体内，热解升华的聚对二甲苯二聚体以形成聚对二甲苯单体，而抗微生物剂悬浮在聚对二甲苯单体中，并且将聚对二甲苯单体和抗微生物剂一起在表面上凝结以聚合聚对二甲苯单体并形成含有聚对二甲苯聚合物和抗微生物剂的涂层。

Description

具有抗微生物材料的聚合物涂层及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年7月11日递交的临时申请号62/191,347的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及预防与医疗装置相关的感染。更具体地说，本发明涉及用抗微生物剂涂覆医疗装置以预防感染的涂层和方法。
背景技术
医疗程序和程序中使用的医疗装置可能使患者面临医院内(例如医院获得的)感染的风险。例如，与植入起搏器和可植入心律转复除颤器相关的平均医院内感染率约为3％。在一些感染的情况下，必须完全移除包括装置外壳和任何相关电引线或导管的可植入医疗装置。移除后，必须治愈感染并且患者必须足够愈合以忍受替代医疗装置的植入。这种感染的成本不仅在本质上是显著的，而且在患者所遭受的身体和情绪压力方面也是显著的。
尽管有感染控制措施，例如消毒装置，但是传染性微生物可以从患者的皮肤或从医院或诊所环境传递到医疗装置。医院环境中的医疗装置可以包括例如导管、植入式心脏去纤颤器、起搏器、植入式电引线、医疗工具以及诊断设备表面，例如触摸板和显示器。
需要的是预防可能由从受污染的医疗装置转移至患者的传染性微生物引起的医院内感染的方法。
发明内容
实施例1是在表面上制备抗微生物涂层的方法。该方法包括混合聚对二甲苯二聚体和抗微生物剂以形成混合物，加热混合物以升华聚对二甲苯二聚体并将抗微生物剂悬浮在升华的聚对二甲苯二聚体内，热解升华的聚对二甲苯二聚体以形成聚对二甲苯单体，而抗微生物剂悬浮在聚对二甲苯单体中，并且将聚对二甲苯单体和抗微生物剂一起在表面上凝结(condense)以聚合聚对二甲苯单体并形成含有聚对二甲苯聚合物和抗微生物剂的涂层。
在实施例2中，实施例1的方法，其中聚对二甲苯二聚体选自由[2,2]-对二甲苯二聚体(paracyclophane)、二氯-[2,2]-对二甲苯二聚体、四氯-[2,2]-对二甲苯二聚体和八氟-[2,2]-对二甲苯二聚体组成的组。
在实施例3中，实施例1-2中任一项的方法，其中所述抗微生物剂在混合物中以约0.0001重量％至约10重量％的量存在。
在实施例4中，实施例1至3中任一项的方法，其中混合聚对二甲苯二聚体和抗微生物剂包括混合聚对二甲苯二聚体和多个抗微生物纳米颗粒，所述抗微生物纳米颗粒的平均直径小于或等于约100纳米。
在实施例5中，实施例4的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒的平均直径大于或等于约20纳米并且小于或等于约60纳米。
在实施例6中，实施例4-5中任一项的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒包括金属金、金属银、金属铜及其组合中的至少一种。
在实施例7中，实施例4-6中任一项的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒包括金盐、银盐、铜盐及其组合中的至少一种。
在实施例8中，实施例1-7中任一项的方法，还包括用含氧等离子体处理涂层。
实施例9是包括通过实施例1-8中任一项的方法制备的抗微生物涂层的装置，该装置包括第一表面、第二表面和覆盖第一表面的至少一部分和第二表面的至少一部分的抗微生物涂层。涂层包括分布在整个涂层中的聚对二甲苯聚合物，以及分布在整个涂层中的多个无机抗微生物颗粒。
在实施例10中，实施例9的装置，其中第二表面不平行于第一表面，并且其中涂层中的无机抗微生物颗粒的浓度在第一表面的部分与第二表面的部分之间差别不大于约1％。
在实施例11中，实施例9-10中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒的直径在约10纳米与约1毫米之间。
在实施例12中，实施例9-11中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包含多个无机抗微生物纳米颗粒和多个纳米颗粒团聚物，其中所述纳米颗粒的平均直径大于或等于约20纳米并且小于或等于约60纳米。
在实施例13中，实施例9-12中任一项的装置，其中无机纳米颗粒具有约40纳米的平均直径。
在实施例14中，实施例9-13中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包括金属金、金属银、金属铜及其组合中的至少一种。
在实施例15中，实施例9-14中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包括金盐、银盐、铜盐及其组合中的至少一种。
实施例16是一种在表面上制备抗微生物涂层的方法。该方法包括混合聚对二甲苯二聚体和抗微生物剂以形成混合物，加热混合物以升华聚对二甲苯二聚体并将抗微生物剂悬浮在升华的聚对二甲苯二聚体内，热解升华的聚对二甲苯二聚体以形成聚对二甲苯单体，而抗微生物剂悬浮在聚对二甲苯单体中，并且将聚对二甲苯单体和抗微生物剂一起在表面上凝结以聚合聚对二甲苯单体并形成含有聚对二甲苯聚合物和抗微生物剂的涂层。
在实施例17中，实施例16中任一项的方法，还包括用含氧等离子体处理涂层。
在实施例18中，实施例16-17中任一项的方法，其中聚对二甲苯二聚体选自由[2,2]-对二甲苯二聚体(paracyclophane)、二氯-[2,2]-对二甲苯二聚体、四氯-[2,2]-对二甲苯二聚体和八氟-[2,2]-对二甲苯二聚体组成的组。
在实施例19中，实施例16-18中任一项的方法，其中所述抗微生物剂在混合物中以约0.0001重量％至约10重量％的量存在。
在实施例20中，实施例16至19中任一项的方法，其中混合聚对二甲苯二聚体和抗微生物剂包括混合聚对二甲苯二聚体和多个抗微生物纳米颗粒，所述抗微生物纳米颗粒的平均直径小于或等于约100纳米。
在实施例21中，实施例20的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒的平均直径大于或等于约20纳米并且小于或等于约60纳米。
在实施例22中，实施例20-21中任一项的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒包括金属金、金属银、金属铜及其组合中的至少一种。
在实施例23中，实施例22的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒由金属银组成。
在实施例24中，实施例20-21中任一项的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒包括金盐、银盐、铜盐及其组合中的至少一种。
在实施例25中，实施例24的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒选自由硝酸银、氯化银及其组合组成的组。
实施例26是包括抗微生物涂层的装置。该装置包括第一表面、不平行于第一表面的第二表面以及覆盖第一表面的至少一部分和第二表面的至少一部分的抗微生物涂层。涂层包括分布在整个涂层中的聚对二甲苯聚合物，以及分布在整个涂层中的多个无机抗微生物颗粒。涂层中的无机抗微生物颗粒的浓度在第一表面的部分和第二表面的部分之间的差异不超过约1％。
在实施例27中，实施例26的装置，其中聚对二甲苯聚合物选自由聚(对亚二甲苯)、聚(一氯对亚二甲苯)、聚(二氯对亚二甲苯)和聚(四氟对亚二甲苯)组成的组。
在实施例28中，实施例27的装置，其中聚对二甲苯聚合物是聚(一氯对亚二甲苯)。
在实施例29中，实施例26-28中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒的直径在约10纳米与约1毫米之间。
在实施例30中，实施例26-29中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包含多个无机抗微生物纳米颗粒和多个纳米颗粒团聚物，其中所述纳米颗粒的平均直径大于或等于约20纳米并且小于或等于约60纳米。
在实施例31中，实施例30的装置，其中无机纳米颗粒具有约40纳米的平均直径。
在实施例32中，实施例26-31中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包括金属金、金属银、金属铜及其组合中的至少一种。
在实施例33中，实施例32的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包含金属银。
在实施例34中，实施例26-33中任一项的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包括金盐、银盐、铜盐及其组合中的至少一种。
在实施例35中，实施例34的装置，其中所述无机抗微生物颗粒选自由硝酸银、氯化银及其组合组成的组。
尽管公开了多个实施方案，基于示出和描述了本发明的示例性实施方案的下面的详细描述，对于本领域技术人员来说，本发明的其它实施方案将变得显而易见。因此，附图和详细描述应被视为本质上是说明性的而不是限制性的。
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的用于在装置的表面上产生抗微生物涂层的系统的示意图。
图2A、2B和2C是根据本发明实施方案的包括具有抗微生物涂层的表面的装置的视图。图2A是透视图。图2B和图2C是图2A中的装置的表面的各部分的放大示意性截面图。
图3是根据本发明实施方案的表面上的抗微生物涂层的显微照片。
虽然本发明可修改为各种修改和替代形式，但具体实施方案已通过附图中的实施例示出并在下面详细描述。然而，并不打算将本发明限制于所描述的特定实施方案。相反，本发明意在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的范围之内的所有修改、等同物和替代。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施方案的用于在装置的表面上产生抗微生物涂层的系统的示意图。图1示出了沉积系统10可以包括蒸发器12、炉14、沉积室16、冷阱18和泵20。蒸发器12可以包括可移除的舟皿22。蒸发器12可以是可被加热并保持在期望温度的真空室。炉14可以是另一个真空室，其也可以被加热并保持在与蒸发器12的温度不同的期望温度。沉积室16是又一个真空室。冷阱18可以是采用冷却来凝结内部材料的装置。冷阱18可以通过致冷或者通过诸如液氮的低温气体来冷却。泵20可以是机械真空泵，例如旋片式真空泵。如图1所示，蒸发器12、炉14和沉积室16可全部流体连接。真空泵20可以通过冷阱18流体连接到沉积室16。沉积系统10可以是市场上可买到的系统，例如来自印第安纳州印第安纳波利斯的Specialty Coating Systems公司的Specialty Coating Systems TM PDS 2035CR聚对二甲苯沉积系统；或来自加利福尼亚州，亚里索维耶荷的Para Tech Coating公司的ParaTech TM Model 4000V聚对二甲苯涂层系统。
在图1中还示出了具有要涂覆抗微生物涂层的表面的示例性装置24，26。在一些实施方案中，装置24，26各自具有至少第一表面和第二表面，其中第二表面不平行于第一表面，如下面参照图2A-2C对于装置24所描述的。虽然装置24被图示为圆柱体并且装置26被图示为立方体，但是应该理解，实施方案包括其他形状，例如金字塔、球体、卵形体、椭圆体以及其他三维形状或三维形状的组合，包括彼此不平行的表面。装置24，26可以是例如导管、植入式心脏去纤颤器、起搏器、植入式电引线、医疗工具以及诊断设备表面，包括触摸板和显示器，或这些装置的任意组合。在一些实施方案中，装置24，26可以是用于医院手术室的装置。
在图1中还示出了包含聚对二甲苯二聚体30和抗微生物剂32的混合物28。混合物28可以通过混合聚对二甲苯二聚体30和抗微生物剂32而形成。在一些实施方案中，抗微生物剂32在混合物28中存在的量可以低至约0.0001重量％(wt.％)、约0.0005重量％、约0.001重量％、约0.005重量％或约0.01重量％，或者高达约0.1重量％、约0.5重量％、约1重量％、约5重量％或约10重量％，或者可以存在于任何一对前述值之间定义的任何范围内。在示例性实施方案中，抗微生物剂32在混合物28中存在的量可以为约0.001重量％至约10重量％、约0.0005重量％至约5重量％、约0.001重量％至约1重量％、约0.005重量％至约0.5重量％，或约0.01重量％至约0.1重量％。在一些示例性实施方案中，抗微生物剂32在混合物28中存在的量可以为约0.05重量％。
在一些实施方案中，聚对二甲苯二聚体30可以是根据下面的式I的[2,2]-对二甲苯二聚体，也被称为聚对二甲苯N二聚体。在一些实施方案中，聚对二甲苯二聚体30可以是根据下面的式II的二氯-[2,2]-对二甲苯二聚体，也被称为聚对二甲苯C二聚体。在一些实施方案中，聚对二甲苯二聚体30可以是根据下面的式III的四氯-[2,2]-对二甲苯二聚体，也被称为聚对二甲苯D二聚体。在一些实施方案中，聚对二甲苯二聚体30可以是根据下面的式IV的八氟-[2,2]-对二甲苯二聚体，也被称为聚对二甲苯AF-4二聚体。聚对二甲苯二聚体30可以以固体如粉末的形式获得。
式I:
式II:
式III:
式IV:
在一些实施方案中，抗微生物剂32可以是平均直径小于约1毫米的多个抗微生物颗粒。在其他实施方案中，抗微生物颗粒的平均直径可以小于约0.5毫米，小于约0.2毫米，小于约0.05毫米，小于约0.02毫米，小于约0.01毫米，小于约5,000纳米，小于约2000纳米，小于约1,000纳米或小于约500纳米。
在一些实施方案中，所述多个抗微生物颗粒可以包括平均直径小于或等于约100纳米的多个抗微生物纳米颗粒。在一些实施方案中，所述纳米颗粒的平均直径可以小至约5纳米、10纳米、约20纳米或约30纳米，或者大至约50纳米、约60纳米、约70纳米或约100纳米，或者可以具有在任何一对前述值之间定义的任何范围内的平均直径。在示例性实施方案中，所述纳米颗粒可以具有5至100纳米、10至70纳米、20至60纳米或30至50纳米的平均直径。在一些实施方案中，所述纳米颗粒可以具有约40纳米的平均直径。
在一些实施方案中，所述抗微生物颗粒可以是无机抗微生物颗粒。在一些实施方案中，所述无机抗微生物颗粒可以包括金属银、金属金、金属铜及其组合中的至少一种。金属银、金属金和金属铜是指与其他金属离子金属键合的金属离子形式的银、金和铜。在一些实施方案中，所述无机抗微生物颗粒可以包括金属银。可选地或另外地，在一些实施方案中，所述无机抗微生物颗粒可以包括银盐、金盐、铜盐及其组合中的至少一种。银盐、金盐和铜盐是指离子键合到非金属离子(例如氯化物、硝酸盐)的金属离子形式的银、金和铜。在一些实施方案中，无机抗微生物颗粒可以包括银盐，例如硝酸银、氯化银及其组合。在一些实施方案中，无机抗微生物颗粒可以是如上所述的抗微生物纳米颗粒。
在操作中，装置24，26可以放置在沉积室16内，如图1所示。混合物28可以放置在可移除的舟皿22内，并且可移除的舟皿22放置在蒸发器12内。空气可以通过一个或多个真空泵(例如真空泵20)通过冷阱18从蒸发器12、炉14和沉积室16中去除。然后可以将炉14加热到足以热解聚对二甲苯二聚体30的温度。足以热解聚对二甲苯二聚体30的温度可以取决于使用哪种类型的聚对二甲苯二聚体。例如，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯C，则热解温度可以在约680℃和约685℃之间。在其他实施方案中，热解温度可低至约550℃、约615℃或约680℃，或高达约690℃、约695℃或约700℃，或在任何一对上述值之间定义的任何范围内。在示例性实施方案中，热解温度可以为约550℃至约700℃、约615℃至约695℃或约680℃至约690℃。在一些示例性实施方案中，热解温度可以是大约685℃。在一些实施方案中，热解温度可以随着炉14中绝对压力的增加而增加。
当炉14接近热解温度并且沉积系统10达到基础压力时，可将蒸发器12加热到足以升华或蒸发聚对二甲苯二聚体30的温度。在一些实施方案中，蒸发温度可低至约110℃、约130℃或约145℃，或高达约155℃、约160℃或约170℃，或在任何一对上述值之间定义的任何范围内。在示例性实施方案中，蒸发温度可以为约110℃至约170℃、约130℃至约160℃或约145℃至约150℃。在一些示例性实施方案中，蒸发温度可以是大约150℃。
当聚对二甲苯二聚体30升华时，抗微生物剂32可以被携带或悬浮在蒸发的聚对二甲苯二聚体30中。在一些实施方案中，聚对二甲苯二聚体30的升华可以相对于炉14中的压力增加蒸发器12内的压力，并且驱动蒸发的聚对二甲苯二聚体30和悬浮的抗微生物剂32流入炉14。
在炉14内，聚对二甲苯二聚体30可热解或裂解成聚对二甲苯单体。抗微生物剂32保持悬浮并与聚对二甲苯单体一起携带。在一些实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯N二聚体，那么聚对二甲苯单体可以根据下式V。在其它实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯C二聚体，那么聚对二甲苯单体可以根据下式VI。在一些实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯D二聚体，那么聚对二甲苯单体可以根据下式VII。在一些实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯AF-4二聚体，那么聚对二甲苯单体可以根据下式VIII。
式V:
式VI:
式VII:
式VIII
聚对二甲苯单体和悬浮的抗微生物剂32从炉14流入沉积室16中，其中聚对二甲苯单体和抗微生物剂32在约室温(例如约25℃)下凝结到表面上。装置24，26可以在大约室温下，所以聚对二甲苯单体和抗微生物剂凝结到装置24，26的所有暴露的表面上。一旦凝结到表面上，聚对二甲苯单体聚合形成包含聚对二甲苯聚合物36和抗微生物剂32的抗微生物涂层34，如下面参照图2所述。
在一些实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯N二聚体，那么聚对二甲苯聚合物36可以是根据下式IX的聚(对亚二甲苯)(poly(p-xylylene))，也被称为聚对二甲苯N。在其它实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯C二聚体，那么聚对二甲苯聚合物36可以是根据下式X的聚(一氯对亚二甲苯)，也被称为聚对二甲苯C。在一些实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯D二聚体，那么聚对二甲苯聚合物36可以是根据下式XI的聚(二氯对亚二甲苯)，也被称为聚对二甲苯D。在一些实施方案中，如果聚对二甲苯二聚体30是聚对二甲苯AF-4二聚体，那么聚对二甲苯聚合物36可以是根据下式XII的聚(四氟对亚二甲苯)，也被称为聚对二甲苯AF-4。
式IX:
式X:
式XI:
式XII:
泵20将反应产物和任何可能泄漏到沉积系统10中的空气抽走以保持沉积系统10上的压力梯度。在一些实施方案中，蒸发器12内的绝对压力可以低至约13Pa(0.1托)，或者约40Pa(0.3托)，或者高达约107Pa(0.8托)，或者约133Pa(1托)，或者在任何一对前述值之间定义的任何范围内。在示例性实施方案中，蒸发器12内的绝对压力可以为约13Pa(0.1托)至约133Pa(1托)，或者约40Pa(0.3托)至约107Pa(0.8托)。在示例性实施方案中，蒸发器12内的绝对压力可以是大约67Pa(0.5托)。在一些实施方案中，沉积室16内的绝对压力可以低至约1.3Pa(0.01托)、约2.7Pa(0.02托)，或者约6.7Pa(0.05托)，或者高达13Pa(0.1托)、约27Pa(0.2托)，或者约67Pa(0.5托)，或者在任何一对前述值之间定义的任何范围内。在示例性实施方案中，沉积室16内的绝对压力可以为约1.3Pa(0.01托)至约67Pa(0.5托)，约2.7Pa(0.02托)至约27Pa(0.2托)，或约6.7Pa(0.05托)至约13Pa(0.1托)。在示例性实施方案中，沉积室16内的绝对压力可以是大约9.3Pa(0.07托)。当聚对二甲苯单体和悬浮的抗微生物剂32从炉14流入沉积室16时，沉积室16内的压力可以增加。沉积室16中的绝对压力可以低于蒸发器12内的绝对压力。冷阱18可凝结从沉积室16逸出的任何反应产物(例如聚对二甲苯单体)以保护泵20。
装置24，26的部分可以被掩蔽(未示出)，使得聚对二甲苯单体和悬浮的抗微生物剂32在掩模上凝结而不在掩蔽的部分上。沉积室16的部分和用于沉积室16的仪器(未示出)可被加热以防止聚对二甲苯单体和抗微生物剂32在那些部分/仪器上凝结。
图2A、2B和2C是根据本发明实施方案的在表面上包括抗微生物涂层34的装置24的视图。图2A是装置24的透视图。图2B和图2C是装置24的表面的各部分的放大示意性截面图。在图2A中，示出了在上文参照图1所描述的沉积抗微生物涂层34之后的装置24。如图2A所示，装置24可以是圆柱形的并且可以具有包括第一表面38、第二表面40和第三表面42的表面。第一表面38可以是在装置24的一端处的平坦表面，第三表面42可以是在装置24的轴向相对端处的另一个平坦表面，并且第二表面40可以是将第一表面38与第三表面42连接的圆柱形表面。第二表面40可以不平行于第一表面38。
在一些实施方案中，第三表面42可以是装置24在沉积抗微生物涂层34期间在沉积室16内用以搁置的表面，并且可以不是在上面凝结聚对二甲苯单体和抗微生物剂32的暴露表面。因此，在一些实施方案中，如果有的话，在第三表面42上形成极少的抗微生物涂层。
图2B示出了由抗微生物涂层34覆盖的第一表面38的一部分的示意性横截面。如图2B所示，抗微生物涂层34包括聚对二甲苯聚合物36和抗微生物剂32。抗微生物剂32可以是如上参照图1所述的多个无机抗微生物颗粒。聚对二甲苯聚合物36和抗微生物剂32可分布在第一表面38上的整个抗微生物涂层34中。
图2C示出了由抗微生物涂层34覆盖的第二表面40的一部分的示意性横截面。如图2C所示，抗微生物涂层34包括聚对二甲苯聚合物36和抗微生物剂32。抗微生物剂32可以是如上参照图1所述的多个无机抗微生物颗粒。聚对二甲苯聚合物36和抗微生物剂32可分布在第二表面40上的整个抗微生物涂层34中。
在一些实施方案中，抗微生物剂32在抗微生物涂层34中存在的量可以低至约0.0001重量％、约0.0005重量％、约0.001重量％、约0.005重量％或约0.01重量％，或者高达约0.1重量％、约0.5重量％、约1重量％、约5重量％或约10重量％，或者可以存在于任何一对前述值之间定义的任何范围内。在示例性实施方案中，抗微生物剂32在抗微生物涂层34中存在的量可以为约0.0001重量％至约10重量％、约0.0005重量％至约5重量％、约0.001重量％至约1重量％、约0.005重量％至约0.5重量％，或约0.01重量％至约0.1重量％。在一些示例性实施方案中，抗微生物剂32在抗微生物涂层34中存在的量可以为约0.05重量％。
与一些沉积过程(例如，溅射沉积，或电子束蒸发，其中沉积可以是定向的)相比，上面参照图1描述的抗微生物涂层34的沉积过程是非定向的气相沉积过程。在该沉积过程中，抗微生物涂层34可以基本均匀地沉积在所有暴露的表面上，而不管表面的相对取向如何。也就是说，即使因为第二表面40可不平行于第一表面38而导致表面可能具有不同的相对取向，抗微生物剂32在抗微生物涂层34中的浓度在第一表面38和第二表面40之间可基本相同。在一些实施方案中，抗微生物剂32在抗微生物涂层34中的浓度在第一表面38的部分和第二表面40的部分之间相差可不大于低至约0.1％、约0.2％或者约0.5％，或高至约2％、约5％或约10％，或者相差不大于在任何一对前述值之间限定的任何范围内的任何量。在示例性实施方案中，抗微生物剂32在抗微生物涂层34中的浓度在第一表面38的部分和第二表面40的部分之间相差不大于约0.1％至约10％、约0.2％至约5％，或约0.5％至约2％。在示例性实施方案中，抗微生物剂32在抗微生物涂层34中的浓度在第一表面38的部分和第二表面40的部分之间相差不大于约1％。例如，如果在如图2B所示的第一表面38上的抗微生物涂层34中的抗微生物剂32的浓度为约1重量％，那么在如图2C所示的第二表面40上的抗微生物涂层34中的抗微生物剂32的浓度可以在1重量％的约1％内，或从0.99重量％至1.01重量％。
在一些实施方案中，抗微生物剂32可以包括如上参照图1所述的多个抗微生物纳米颗粒和抗微生物纳米颗粒的多个团聚物。在一些实施方案中，团聚物可以大至比单独的纳米颗粒大大约10,000倍。例如，采用平均直径为约100纳米的无机抗微生物纳米颗粒的实施方案可以形成直径大至1毫米的抗微生物纳米颗粒团聚物。在另一个实施例中，采用平均直径为约40纳米的无机抗微生物纳米颗粒的实施方案可以形成直径大至0.4毫米的抗微生物纳米颗粒团聚物。
在一些实施方案中，在如上所述形成抗微生物涂层34之后，可以用含氧等离子体处理抗微生物涂层34。已经发现用含氧等离子体处理抗微生物涂层34可以暴露更多的抗微生物剂32。暴露更多的抗微生物剂32可以增加抗微生物涂层34的抗微生物效力。在一些实施方案中，含氧等离子体是各向同性等离子体，处理跨越所有暴露表面的抗微生物涂层34。
上述实施方案在医疗装置上提供抗微生物涂层以防止传染性微生物从医疗装置转移至患者。通过在加载沉积系统之前将抗微生物剂与聚对二甲苯混合，各实施方案可以使用商业上可获得的沉积系统，如果有的话，需要很少的修改来支持该过程。由于抗微生物涂层可以在所有暴露的表面上具有均匀的组成，因此可以在所有暴露的表面上实现期望水平的抗微生物功效，以帮助预防医院内感染。
实施例
本发明将在以下实施例中更具体地描述，其目的是仅用于说明，因为本发明的范围内的许多修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。除非另有说明，否则以下实施例中报道的所有份数、百分数和比例均为重量计，实施例中使用的所有试剂均可从下述化学品供应商获得或可获得，或可通过常规技术合成。
实施例1
聚对二甲苯C和100纳米银纳米颗粒的沉积
由分散体(Sigma-Aldrich，0.02mg/mL，在含有柠檬酸钠作为稳定剂的水性缓冲液中，#730777)中的100纳米直径银纳米颗粒和聚对二甲苯C二聚体粉末(Specialty CoatingSystems公司，SCS DPX-C)制备混合物。将大约0.10至0.15毫升(2至3滴)的银纳米颗粒分散体与1.5克聚对二甲苯C二聚体粉末手动混合。
将混合物放入可移动的舟皿中并放置在真空室内以驱除任何液体。然后将混合物置于聚对二甲苯沉积系统的蒸发器内。从包括蒸发器的沉积系统中排空空气，并在蒸发器中将混合物加热至150℃以升华二聚体和银纳米颗粒。然后将升华的二聚体加热至685℃以在热解的二聚体(单体)和银纳米颗粒在室温下沉积在基底表面上以在基底上形成抗微生物涂层之前热解二聚体。
图3是沉积的抗微生物涂层的显微照片。在白光和紫外光的组合下以10倍的放大率拍摄显微照片。如图3所示，100纳米的纳米颗粒中的一些团聚，形成直径大至约1毫米的颗粒。在显微照片中看不见小于约0.02毫米的团聚物和任何单独的100纳米的纳米颗粒。还如图3所示，无机抗微生物颗粒被整合到聚对二甲苯聚合物中并分布在整个涂层中。
实施例2
聚对二甲苯C和40纳米银纳米颗粒的沉积
由分散体(Sigma-Aldrich，0.02mg/mL，在含有柠檬酸钠作为稳定剂的水性缓冲液中，#730807)中的40纳米直径银纳米颗粒和聚对二甲苯C二聚体粉末(Specialty CoatingSystems公司，SCS DPX-C)制备混合物。将大约0.10至0.15毫升(2至3滴)的银纳米颗粒分散体与1.5克聚对二甲苯C二聚体粉末手动混合。
将混合物放入可移动的舟皿中并放置在真空室内以驱除任何液体。然后将混合物置于聚对二甲苯沉积系统的蒸发器内。从包括蒸发器的沉积系统中排空空气，并在蒸发器中将混合物加热至150℃以升华二聚体和银纳米颗粒。然后将升华的二聚体加热至685℃以在热解的二聚体(单体)和银纳米颗粒在室温下沉积在基底表面上以在基底上形成抗微生物涂层之前热解二聚体。
在紫外光下以50倍的放大率观察抗微生物涂层。40纳米的纳米颗粒中的一些团聚，形成直径大至约0.1毫米的颗粒。团聚物被结合到聚对二甲苯聚合物中，并且似乎分布在整个涂层中。
可以在不脱离本发明的范围的情况下对所讨论的示例性实施方案进行各种修改和添加。例如，虽然上述实施方案是指特定的特征，本发明的范围也包括具有不同的特征组合的实施方案和不包括所有的所描述特征的实施方案。因此，本发明的范围旨在涵盖落入权利要求书的范围内的所有这些替代、修改以及变型，以及它们的所有等同物。

Claims (15)

1.一种在表面上制备抗微生物涂层的方法，所述方法包括：
混合聚对二甲苯二聚体和抗微生物剂以形成混合物；
加热所述混合物以升华聚对二甲苯二聚体并将抗微生物剂悬浮在升华的聚对二甲苯二聚体内；
热解升华的聚对二甲苯二聚体以形成聚对二甲苯单体，抗微生物剂悬浮在聚对二甲苯单体中；和
将聚对二甲苯单体和抗微生物剂一起在表面上凝结以聚合聚对二甲苯单体并形成含有聚对二甲苯聚合物和抗微生物剂的涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中聚对二甲苯二聚体选自由[2,2]-对二甲苯二聚体、二氯-[2,2]-对二甲苯二聚体、四氯-[2,2]-对二甲苯二聚体和八氟-[2,2]-对二甲苯二聚体组成的组。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述抗微生物剂在混合物中以约0.0001重量％至约10重量％的量存在。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中混合聚对二甲苯二聚体和抗微生物剂包括混合聚对二甲苯二聚体和多个抗微生物纳米颗粒，所述抗微生物纳米颗粒的平均直径小于或等于约100纳米。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒的平均直径大于或等于约20纳米并且小于或等于约60纳米。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒包括金属金、金属银、金属铜及其组合中的至少一种。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中所述抗微生物纳米颗粒包括金盐、银盐、铜盐及其组合中的至少一种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，还包括用含氧等离子体处理涂层。
9.一种包括通过权利要求1-8中任一项所述的方法制备的抗微生物涂层的装置，所述装置包括：
第一表面；
第二表面；和
覆盖所述第一表面的至少一部分和所述第二表面的至少一部分的抗微生物涂层，所述涂层包括：
分布在整个涂层中的聚对二甲苯聚合物；和
分布在整个涂层中的多个无机抗微生物颗粒。
10.根据权利要求9所述的装置，其中第二表面不平行于第一表面，并且其中涂层中的无机抗微生物颗粒的浓度在第一表面的部分与第二表面的部分之间差别不大于约1％。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的装置，其中所述无机抗微生物颗粒的直径在约10纳米与约1毫米之间。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包含多个无机抗微生物纳米颗粒和多个纳米颗粒团聚物，其中所述纳米颗粒的平均直径大于或等于约20纳米并且小于或等于约60纳米。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的装置，其中无机纳米颗粒具有约40纳米的平均直径。
14.根据权利要求9-13中任一项所述的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包括金属金、金属银、金属铜及其组合中的至少一种。
15.根据权利要求9-14中任一项所述的装置，其中所述无机抗微生物颗粒包括金盐、银盐、铜盐及其组合中的至少一种。
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