CN107998459A - 骨科抗菌手术器械的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

骨科抗菌手术器械的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种骨科抗菌手术器械的制备方法及其产品和应用，通过抗菌性塑料制备器械的手柄；通过原子层沉积技术制备器械的不锈钢部分；通过注射成型工艺形成抗菌器械成品。本发明的优点在于通过原子层沉积技术可以在不锈钢生长一层纳米氧化锌，能有效地控制纳米氧化锌的厚度和间距，实现良好的抗菌效果。通过抗菌塑料和抗菌不锈钢的结合，实现了器械的完全抗菌。整个工艺简单、成本低廉，适合工业化生产。

Description

骨科抗菌手术器械的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种骨科抗菌手术器械的制备方法及其产品和应用，具体涉及一种抗菌性塑料的制备和抗菌性不锈钢的制备以及手术器械的成型。本方法属于化工材料设备领域，所开发的抗菌手术器械可广泛用于骨科临床应用。
背景技术
院内感染现象日趋严重，其感染可能性受病人年龄、原发病等诸多因素影响,其中以老年人、颅内感染病人及脑血管病人感染率最高。目前对于院内感染的治疗仍是使用抗生素。而抗生素的大量使用使得医院病原菌群的耐药性近年来一直有大幅上升趋势，因此继续依赖抗生素控制感染只会让院内感染陷入恶性循环。根据世界卫生组织（WHO）颁布的《院内感染防治实用手册》中的有关数据，每天全世界有超过1400 万人在遭受院内感染的痛苦，其中60% 的细菌感染与使用的医疗器械有关。外科手术中使用的手术器械多属于暂时接触组织的侵入性医疗器械，在使用过程中对患者的生命安全和健康有着直接或间接的影响。随着外科手术的频率升高，受众的增多，也对外科手术器械的性能提出了更多要求，传统外科手术器械的诸多缺点也越来越不容忽视。
近年来，抗菌医疗器械的制备已收到越来越多的关注。各种方法已应用于这些器械的制备种，如“一种抗菌型医用材料及其制备方法和抗菌型医疗器械201510503918.2”、“一种抗菌型介入医疗器械 201510823326.9”等。但是这些方法均采用了涂层技术，涂层的结合程度决定了器械的使用次数和使用寿命，同时还存在着涂层脱落的风险。原位复合技术能大大降低脱落风险，提高使用寿命。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种骨科抗菌手术器械的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的骨科抗菌手术器械产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种骨科抗菌手术器械的制备方法，通过抗菌性塑料制备器械的手柄，通过原子层沉积技术制备器械的不锈钢部分，通过注射成型工艺形成抗菌器械成品，包括如下步骤：
（1）抗菌塑料的制备
通过纳米分散技术将抗菌材料分散于油性溶液中，加入5-20%表面活性剂，制备成浓度为30%的油性分散液，粒径控制在D90为100nm以下，将该分散液添加于塑料中，采用共混挤出工艺制备抗菌性塑料，所述的油性溶液为环己烷、油酸、乙醇、环氧乙烷的一种；
（2）抗菌性不锈钢的制备
采用原子层沉积技术，在304不锈钢表面沉积一层纳米氧化锌，工艺是：将沉积室真空抽至10-16hPa，基片加热至100-150 ℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，二乙基锌、高纯氮气、水蒸气在沉积室内暴露时间依次为0.1s、3s、0.1s、3s；
（3）抗菌器械的成型
采用固定模具，通过注射工艺，将抗菌塑料和抗菌不锈钢连接，制备成型骨科抗菌性手术器械。
所述的抗菌材料纳米氧化锌可用纳米氧化镁、载银磷酸锆、载银微珠、纳米铜的一种或几种替代。
所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、Triton X-100（聚乙二醇辛基苯基醚）、Tu-80（聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯），Span-60（山梨醇酐单硬脂酸酯），6501（椰油脂肪酸二乙醇酰胺），AEO-9（脂肪醇聚氧乙烯醚），Brij-35（月桂醇聚氧乙烯醚），Pluronic F68（聚氧乙烯80-聚氧丙烯30-聚氧乙烯80），Pluronic F127（聚氧乙烯100-聚氧丙烯70-聚氧乙烯100）或Pluronic P123（聚氧乙烯20-聚氧丙烯70-聚氧乙烯20）中的一种。
所述的塑料为聚丙烯、聚乙烯、尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种。
所述的固定模具为穿刺针、实心椎体钻、空心椎体钻、骨水泥注入器的型模中的一种或几种。
本发明提供一种骨科抗菌手术器械，由塑料和不锈钢构成，根据上述方法制备得到。
本发明提供一种抗菌手术器械在骨科手术中的应用。
本发明的手术器械具有高效抗菌和防止感染的功效，手术中避免感染的发生；该技术制备方法简单，所得的产品性能明显高于现有市场的产品。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、通过原子层沉积技术可以在不锈钢生长一层纳米氧化锌，能有效地控制纳米氧化锌的厚度和间距，实现良好的抗菌效果。
2、通过抗菌塑料和抗菌不锈钢的结合，实现了器械的完全抗菌。
3、整个工艺简单、成本低廉，适合工业化生产。
4、本发明的制备方法简单，可操作性强，能进一步满足生产和应用的需求。
附图说明
图1为穿刺针的结构示意图，其中，图1A、1B和1C分别为穿刺针的合成图、穿刺针芯、穿刺针管；
图2为空心椎体钻的结构示意图；
图3为实心椎体钻的结构示意图；
图4为骨水泥注射器的结构示意图，其中，图4A、4B和4C分别为骨水泥注射器的合成图、骨水泥注射器推杆、骨水泥注射器套管；
图5为不锈钢表面修饰纳米氧化锌的扫描电镜（SEM）图；
图6为不锈钢表面修饰纳米氧化锌的扫描电镜（SEM）图；
图中标号：
1——穿刺针芯塑料把手部件；3——穿刺针芯不锈钢部件；
2——穿刺针管塑料把手部件；4——穿刺针管不锈钢部件；
5——空心椎体钻塑料把手部件；6——空心椎体钻不锈钢部件；
7——实心椎体钻塑料把手部件；8——实心椎体钻不锈钢部件；
9——骨水泥注射器推杆塑料把手部件；12——骨水泥注射器推杆不锈钢部件；
10——骨水泥注射器套管塑料把手部件；
11——骨水泥注射器套管不锈钢部件。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，骨科抗菌手术器械——穿刺针的结构示意图，其中，图1A、1B和1C分别为穿刺针的合成图、穿刺针芯、穿刺针管；
穿刺针芯塑料把手部件1、穿刺针管塑料把手部件2为抗菌塑料件，穿刺针芯不锈钢部件3、穿刺针管不锈钢部件4为抗菌性不锈钢件。
（1）抗菌塑料的制备
通过纳米分散技术将载银磷酸锆分散于油酸中，加入5% Span-60，制备成浓度为30%的分散液，粒径控制在D90为90 nm左右。将该分散液添加于聚丙烯中，采用共混挤出工艺制备载银磷酸锆的聚丙烯。
（2）抗菌性不锈钢的制备
将304不锈钢制成的穿刺针芯不锈钢部件3、穿刺针管不锈钢部件4置于原子层沉积室中，真空抽至10hPa-16hPa，基片加热至150 ℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，进行氧化锌沉积循环，二乙基锌、氮气、水蒸气、氮气在沉积室内暴露时间依次为0.1s、3s、0.1s、3s。制备纳米氧化锌修饰的穿刺针芯不锈钢部件3、穿刺针管不锈钢部件4。
（3）抗菌器械的成型
采用穿刺针注塑模具，通过注射工艺，将载银磷酸锆的聚丙烯和纳米氧化锌修饰的的穿刺针芯不锈钢部件3或穿刺针管不锈钢部件4连接，制备抗菌性穿刺针。
图5为不锈钢表面修饰纳米氧化锌的扫描电镜图。该组器械的抗菌率99.5%。
实施例2
如图2所示，为空心椎体钻的结构示意图，包括：空心椎体钻塑料把手部件5和空心椎体钻不锈钢部件6二部份。
（1）抗菌塑料的制备
通过纳米分散技术将纳米铜分散于环氧乙烷中，加入20% Brij-35，制备成浓度为30%的分散液，粒径控制在D90为50 nm左右。将该分散液添加于尼龙中，采用共混挤出工艺制备纳米铜的尼龙。
（2）抗菌性不锈钢的制备
将304不锈钢制成的空心椎体钻不锈钢部件6置于原子层沉积室中，真空抽至10hPa-16hPa，基片加热至150 ℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，进行氧化锌沉积循环，二乙基锌、氮气、水蒸气、氮气在沉积室内暴露时间依次为0.1s、3s、0.1s、3s。制备纳米氧化锌修饰的空心椎体钻不锈钢部件6。
（3）抗菌器械的成型
采用实心椎体钻注塑模具，通过注射工艺，将纳米铜的尼龙注塑成型的空心椎体钻塑料把手部件5和纳米氧化锌修饰的空心椎体钻不锈钢部件6连接，制备抗菌性实心椎体钻。
图6为不锈钢表面修饰纳米氧化锌的扫描电镜图。该组器械的抗菌率99.9%。
实施例3
如图3所示，为实心椎体钻的结构示意图，包括实心椎体钻塑料把手部件7和实心椎体钻不锈钢部件8二部份。
（1）抗菌塑料的制备
通过纳米分散技术将纳米氧化锌分散于油酸中，加入10% Pluronic F127，制备成浓度为30%的分散液，粒径控制在D90为30 nm左右。将该分散液添加于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中，采用共混挤出工艺制备纳米氧化锌的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
（2）抗菌性不锈钢的制备
将304不锈钢制成的实心椎体钻不锈钢部件8置于原子层沉积室中，真空抽至10hPa-16hPa，基片加热至150 ℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，进行氧化锌沉积循环，二乙基锌、氮气、水蒸气、氮气在沉积室内暴露时间依次为0.1s、3s、0.1s、3s。制备纳米氧化锌修饰的实心椎体钻不锈钢部件8。
（3）抗菌器械的成型
采用实心椎体钻注塑模具，通过注射工艺，将纳米氧化锌的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和纳米氧化锌修饰的实心椎体钻不锈钢部件8连接，制备抗菌性实心椎体钻。
该组器械的抗菌率98.7%。
实施例4
如图4所示，骨水泥注射器结构示意图，其中，图4A骨水泥注射器的组装图、4B为骨水泥注射器推杆和4C骨水泥注射器套管，
所述的骨水泥注射器推杆有骨水泥注射器推杆塑料把手部件9和骨水泥注射器推杆不锈钢部件12二部份；所述的骨水泥注射器套管有骨水泥注射器套管塑料把手部件10和骨水泥注射器套管不锈钢部件11二部份。
（1）抗菌塑料的制备
通过纳米分散技术将载银磷酸锆分散于油酸中，加入5% Span-60，制备成浓度为30%的分散液，粒径控制在D90为90 nm左右。将该分散液添加于聚丙烯中，采用共混挤出工艺制备载银磷酸锆的聚丙烯。
（2）抗菌性不锈钢的制备
将304不锈钢制成的骨水泥注射器推杆不锈钢部件12和骨水泥注射器套管不锈钢部件11分别置于原子层沉积室中，真空抽至10hPa-16hPa，基片加热至150 ℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，进行氧化锌沉积循环，二乙基锌、氮气、水蒸气、氮气在沉积室内暴露时间依次为0.1s、3s、0.1s、3s。制备纳米氧化锌修饰的骨水泥注射器推杆不锈钢部件12和骨水泥注射器套管不锈钢部件11。
（3）抗菌器械的成型
分别采用骨水泥注射器推杆和骨水泥注射器套管注塑模具，通过注射工艺，将载银磷酸锆的聚丙烯和纳米氧化锌修饰的骨水泥注射器推杆不锈钢部件12和骨水泥注射器套管不锈钢部件12分别连接，制备抗菌性骨水泥注射器推杆和骨水泥注射器套管。
该组器械的抗菌率98.7%。

Claims (7)

1.一种骨科抗菌手术器械的制备方法，其特征在于通过抗菌性塑料制备器械的手柄，通过原子层沉积技术制备器械的不锈钢部分，通过注射成型工艺形成抗菌器械成品，包括如下步骤：
（1）抗菌塑料的制备
通过纳米分散技术将抗菌材料分散于油性溶液中，加入5-20%表面活性剂，制备成浓度为30%的油性分散液，粒径控制在D90为100nm以下，将该分散液添加于塑料中，采用共混挤出工艺制备抗菌性塑料，所述的油性溶液为环己烷、油酸、乙醇、环氧乙烷的一种；
（2）抗菌性不锈钢的制备
采用原子层沉积技术，在304不锈钢表面沉积一层纳米氧化锌，工艺是：将沉积室真空抽至10-16hPa，基片加热至100-150 ℃，向沉积室中引入二乙基锌，用高纯氮气清洗沉积室并向沉积室中引入水蒸气，二乙基锌、高纯氮气、水蒸气在沉积室内暴露时间依次为0.1s、3s、0.1s、3s；
（3）抗菌器械的成型
采用固定模具，通过注射工艺，将抗菌塑料和抗菌不锈钢连接，制备成型骨科抗菌性手术器械。
2.根据权利要求1所述骨科抗菌手术器械的制备方法，其特征在于，所述的抗菌材料纳米氧化锌可用纳米氧化镁、载银磷酸锆、载银微珠、纳米铜的一种或几种替代。
3.根据权利要求1所述骨科抗菌手术器械的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、Triton X-100（聚乙二醇辛基苯基醚）、Tu-80（聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯），Span-60（山梨醇酐单硬脂酸酯），6501（椰油脂肪酸二乙醇酰胺），AEO-9（脂肪醇聚氧乙烯醚），Brij-35（月桂醇聚氧乙烯醚），Pluronic F68（聚氧乙烯80-聚氧丙烯30-聚氧乙烯80），Pluronic F127（聚氧乙烯100-聚氧丙烯70-聚氧乙烯100）或Pluronic P123（聚氧乙烯20-聚氧丙烯70-聚氧乙烯20）中的一种。
4.根据权利要求1所述骨科抗菌手术器械的制备方法，其特征在于，所述的塑料为聚丙烯、聚乙烯、尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种。
5.根据权利要求1所述骨科抗菌手术器械的制备方法，其特征在于，所述的固定模具为穿刺针、实心椎体钻、空心椎体钻、骨水泥注入器的型模中的一种或几种。
6.一种骨科抗菌手术器械，由塑料和不锈钢构成，其特征在于根据权利要求1-5任一所述方法制备得到。
7.一种根据权利要求6所述抗菌手术器械在骨科手术中的应用。
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