CN108136065A - 抗微生物制品及其使用方法 - Google Patents

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纳里纳·Y·斯捷潘诺娃
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Abstract

提供具有抗微生物效果的制品。制品包括闭合层和具有纳米结构化表面的基材。纳米结构化表面涂覆有金属氧化物层，并且金属氧化物层包含金属氧化物。

Description

抗微生物制品及其使用方法
背景技术
在医疗领域中被医疗装置感染的风险特别高。在医学界中抗微生物制品或涂层被广泛用于防止/降低感染。例如，医生所使用的医疗装置，包括矫形外科针、压板和植入物、伤口敷料等必须不断地防备感染。具有抗微生物特性的金属离子诸如Ag、Au、Pt、Pd、Ir、Cu、Sn、Sb、Bi和Zn被用作抗微生物化合物。这些金属离子中，银由于其良好的生物活性而出名。各种银盐、络合物和胶体已被用于防止和控制感染。
发明内容
虽然银的可溶性盐当前已被用于防止微生物感染，但是由于通过自由银离子的移除或络合作用引起的损耗，所以它们不提供银离子的长效释放。必须周期性地重新施加它们以解决这个问题。有时候，重新施加是繁重的，或者有时候重新施加甚至是不切实际的，例如当涉及植入的医疗装置时。因此，期望使抗微生物制品提供抗微生物剂的更有效释放。
在本文所述的各种示例性实施方案中，所公开的制品可用于防止微生物感染。所公开的制品可用于提供抗微生物剂的增强的释放并且因此提供增加的抗微生物活性。
在一个方面，本公开提供包括闭合层和具有纳米结构化表面的基材的制品。纳米结构化表面涂覆有金属氧化物层，并且金属氧化物层包含金属氧化物。
本公开的一些其它方面提供使用制品的方法。方法可包括提供制品和将制品施加到受试者，其中制品在7天内表现出超过4个对数级的细菌生长减少。
通过考虑详细描述，本公开的其它特征和方面将变得显而易见。
定义
在整个说明书和权利要求书中所使用的某些术语虽然大部分为人们所熟知，但可仍然需要作出一些解释。应当理解，如本文所用：
关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指数值或性能或特性的+/-5％，但是也明确包括在数值或性能或特性的+/-5％内的任何窄范围以及精确的数值。例如，“约”100℃的温度是指从95℃到105℃的温度，但也明确地包括在该范围内的任何较窄的温度范围或甚至单个温度，包括例如精确为100℃的温度。
术语“一个”、“一种”和“该/所述”包括多个指代物，除非内容另外清楚指明。因此，例如，提及包含“一种化合物”的材料包括两种或更多种化合物的混合物。
术语“或”一般以包括“和/或”的意思采用，除非内容另外清楚指明。
除非另有明确说明，否则本说明书通篇所用的术语“分子量”意指重均分子量。
术语“单体”意指具有一个或多个可自由基聚合的基团的相对低分子量的材料(即，分子量小于约500克/摩尔)。
术语“低聚物”意指分子量在约500克/摩尔至约10,000克/摩尔范围内的相对中等分子量的材料。
术语“(共)聚合物”意指分子量为至少约10,000克/摩尔(在一些实施方案中，在10,000克/摩尔至5,000,000克/摩尔范围内)的相对较高分子量的材料。术语“(共)聚合物”(“(co)polymer”或“(co)polymers”)包括均聚物和共聚物，以及可例如通过共挤出或通过反应(包括例如，酯交换反应)以可混溶共混物形式形成的均聚物或共聚物。术语“(共)聚合物”(“(co)polymer”)包括无规、嵌段和星形(例如，树枝状)(共)聚合物。
关于单体、低聚物的术语“(甲基)丙烯酸酯”或意指作为醇类与丙烯酸或甲基丙烯酸的反应产物形成的乙烯基官能烷基酯。
术语“各向异性的”是指高度与宽度(即，平均宽度)的比(纵横比)为约1.5:1或更大(优选地，2:1或更大；更优选地，5:1或更大)的的特征部或结构；
术语“纳米级”是指特征长度、宽度或高度不超过1微米(1,000纳米)例如在约1纳米(nm)和约1,000nm之间、更优选地在约1nm和500nm之间、最优选地在约5nm和300nm之间的特征部或结构；
术语“纳米结构”或“纳米结构化”是指具有至少一个纳米级特征部或结构并且优选地具有多个纳米级特征部或结构的制品；以及
术语“等离子体”是指包含电子、离子、中性分子和自由基的部分电离的气态或液态物质。
术语“含氟聚合物”是指衍生自以下单体中的至少一种的互聚单元的均聚物或共聚物：四氟乙烯(TFE)、偏二氟乙烯(VDF)、乙烯基氟(VF)、六氟丙烯(HFP)、三氟氯乙烯(CTFE)、氟代烷基乙烯基醚、氟代烷氧基乙烯基醚、氟化苯乙烯、六氟环氧丙烷(HFPO)、氟化硅氧烷或它们的组合。
术语“润湿时间”是指在将一滴着色的水添加到制品的表面时与在水滴被完全吸收到制品中时之间的时间段。
术语“水接触角测量”是指以下测量。用静态接触角测量装置测量水接触角。机器配备有数字相机、自动液体分配器以及经由一滴水的自动放置允许无手接触角的样品台。自动捕获液滴的形状，并且然后通过计算机经由液滴形状分析(Drop Shape Analysis)进行分析，以测定静态接触角。
附图说明
结合附图，考虑本公开的各种实施方案的以下详细说明，可更彻底地理解本公开，其中本领域的普通技术人员应当了解，附图仅示出某些示例性实施方案，且并不旨在限制本公开的更广泛的方面。
图1为本公开的示例性抗微生物制品的横剖视图。
图2为本公开的示例性抗微生物制品的横剖视图。
图3为具有纳米结构化表面的示例性基材的示意图。
具体实施方式
在以下描述中，参考了构成本说明书的一部分的一组附图，并且其中通过举例说明的方式示出了若干具体实施方案。应当理解，在不脱离本发明范围或实质的情况下可设想并实施其它实施方案。因此，以下的详细说明不应被视为具有限制意义。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、量和物理性能的所有数在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望性能而变化。在最低程度上并且不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围的前提下，至少应当按照所记录的数的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来理解每个数值参数。此外，具有端点的数值范围的使用包括该范围内的所有数(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)，以及该范围内的任何更窄范围或单个值。
现在将具体参考附图描述本公开的各种示例性实施方案。本公开的示例性实施方案可以在不脱离本公开的实质和范围的情况下进行各种变型和更改。因此，应当理解，本公开的实施方案并不限于以下所述的示例性实施方案，但应受权利要求书及其任何等同物中列出的限制的控制。
本文公开了一种制品。图1为示例性抗微生物制品100的横剖视图。总的来说，制品100包括闭合层200和重叠闭合层的基材400。基材400通常具有纳米结构化表面，该纳米结构化表面设置有纳米结构405。基材400的纳米结构化表面可涂覆有金属氧化层300。在图1所示的实施方案中，金属氧化物层300邻接闭合层200。另选地，基材400可紧邻闭合层。任选的吸收层可设置有闭合层200。
如果描述的话，则可将附加的粘合剂层(未示出)供应给基材400。在一些实施方案中，粘合剂层涵盖基材400的整个表面。然而，应当理解，粘合剂层可仅涵盖基材400的表面的一部分。制品可包括任选的离型衬垫(未示出)，其覆盖粘合剂的全部或一部分以防止粘合剂的污染。可包括任选的载体(未示出)以覆盖闭合层200的全部或一部分，从而在制品为薄的和高度柔性的情况下提供结构支撑。一旦将制品置于受试者上，载体就可从闭合层200移除。
图2为另一个示例性抗微生物制品500的横剖视图。总的来说，制品500包括闭合层550和重叠闭合层的基材530。基材530通常在其结构化表面上具有纳米结构405。基材530的纳米结构化表面可涂覆有金属氧化层520。如果描述的话，则可将附加的粘合剂层540供应给基材530和闭合层550。可将任选的离型衬垫510供应给金属氧化物层520。在将制品置于受试者上之前，可将离型衬垫510从金属氧化物层520移除。在图2所示的实施方案中，金属氧化物层520覆盖离型衬垫510的整个表面，并且基材530覆盖粘合剂层540的整个表面。然而，应当理解，金属氧化物层可仅覆盖离型衬垫的表面的一部分，并且基材可仅覆盖粘合层剂的表面的一部分。
本公开的制品可用于提供抗微生物效果。可向保健提供者提供该制品，并且可将该制品施加到受试者以释放抗微生物剂。
闭合层
闭合层可用于提供对液体和至少一些气体的通路的不可渗透的阻隔。闭合层可以是多孔的或无孔的。代表性阻隔件可包括非织造和机织纤维幅材、针织物、膜、泡沫聚合物膜以及其它常见的背衬材料。在一些实施方案中，透明的闭合层是期望的，以允许观察下面的受试者。合适的闭合层可包括国际公布号WO 2014/149718中所述的那些闭合层，该国际公布的公开内容以引用方式并入本文。
在一个实施方案中，虽然闭合层具有高湿气渗透性，但一般对于液态水是不可渗透的，使得微生物和其它污染物被密封到制品下方的区域之外。合适的材料的一个示例为高湿气可渗透膜，诸如美国专利号3,645,835和4,595,001中所述的膜，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。在一个实施方案中，闭合层可为弹性体聚氨酯、聚酯、或聚醚嵌段酰胺膜。这些膜组合了回弹性、弹性、高湿气渗透性和透明性的期望特性。闭合层的该特性的描述可见于授权的美国专利号5,088,483和5,160,315中，该专利的公开内容以引用方式并入本文。
用于闭合层的潜在合适的材料的可商购获得的示例可包括以商品名TEGADERM(3M公司(3M Company))、OPSITE(施乐辉公司(Smith&Nephew))等出售的薄型聚合物膜。因为流体可从由制品限定的密封环境中主动地移除，所以可以不需要相对高湿气可渗透闭合层。因此，用于闭合层的一些其它潜在可用的材料可包括例如茂金属聚烯烃，并且可使用SBS和SIS嵌段共聚物材料。
然而无论如何，可期望的是将闭合层保持为相对薄的以例如改善适形能力。例如，闭合层可由厚度为200微米或更小、或100微米或更小、50微米或更小、或25微米或更小的聚合物膜形成。
具有纳米结构化表面的基材
图2为具有纳米结构化表面的示例性基材的示意图。基材600的纳米结构化表面602通常可包括各种不同高度和纵横比的纳米结构(纳米级特征部)605。一般来讲，纳米结构化表面可具有纳米结构化各向异性表面。纳米结构化各向异性表面通常可包括纳米级特征部。在一些实施方案中，结构化各向异性表面可包括各向异性的纳米级特征部。在一些实施方案中，结构化各向异性表面可包括无规的各向异性的纳米级特征部。纳米结构化各向异性表面通常可包括高度与宽度比(纵横比)为约2:1或更大；优选约5:1或更大的纳米级特征部。在一些实施方案中，高度与宽度比甚至可为50:1或更大、100:1或更大或200:1或更大。纳米结构各向异性表面可包括纳米级特征部，诸如例如纳米柱或纳米圆柱、或包括纳米柱或纳米圆柱的连续纳米壁。通常，纳米级特征部具有基本上垂直于基材的陡峭侧壁。
具有纳米结构化表面的基材是可通过任何合适的方式包括等离子体处理工艺形成的。合适的工艺可包括美国专利号5,888,594、8,460,568、8,634,146和国际公布号WO2015/013387中所述的那些工艺，这些文献的公开内容以引用方式并入本文。
基材可由可通过美国专利号5,888,594、8,460,568、8,634,146和国际公布号WO2015/013387中所述的方法蚀刻的任何材料制成。例如，基材可为(共)聚合物材料、无机材料、合金或固溶液。在一些实施方案中，基材可包括纤维、玻璃、复合物或微孔膜。
(共)聚合物材料包括热塑性塑料和热固性塑料。典型的热塑性塑料包括但不限于：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、热塑性聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯丙烯腈、三醋酸纤维素、尼龙、有机硅-聚二乙酰胺聚合物、含氟聚合物、环烯烃共聚物和热塑性弹性体。合适的热固性材料包括但不限于：烯丙基树脂、环氧树脂、热固性聚氨酯和有机硅或聚硅氧烷。这些树脂可由可聚合组合物的反应产物形成，该可聚合组合物包含至少一种低聚的聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。通常，低聚的聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯为多(甲基)丙烯酸酯。术语“(甲基)丙烯酸酯”用于指代丙烯酸和甲基丙烯酸的酯，并且与通常指代(甲基)丙烯酸酯聚合物的“聚(甲基)丙烯酸酯”相对比，“多(甲基)丙烯酸酯”指代包含多于一个(甲基)丙烯酸酯基团的分子。最常见的是，多(甲基)丙烯酸酯为二(甲基)丙烯酸酯，但是也可设想采用三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯等等。
低聚的聚氨基甲酸酯多(甲基)丙烯酸酯例如可以商品名“Photomer6000系列”(诸如“Photomer 6010”和“Photomer 6020”)以及以商品名“CN 900系列”(诸如“CN966B85”、“CN964”和“CN972”)商购自沙多玛公司(Sartomer)。低聚的聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯还可得自特种表面技术公司(Surface Specialties)诸如以商品名“Ebecryl8402”、“Ebecryl 8807”和“Ebecryl 4827”获得。低聚的聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯也可通过式OCN-R3-NCO的亚烷基或芳族二异氰酸酯与多元醇的初始反应来制备。
最常见的是，多元醇为式HO-R4-OH表示的二醇，其中R3为C2-100亚烷基或亚芳基基团，并且R4为C2-100亚烷基基团。然后，中间产物为聚氨基甲酸酯二醇二异氰酸酯，其随后可与(甲基)丙烯酸羟烷基酯发生反应。合适的二异氰酸酯包括2,2,4-三甲基亚己基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯。亚烷基二异氰酸酯一般是可用的。这种类型的化合物可由2,2,4-三甲基亚己基二异氰酸酯、聚(己内酯)二醇和2-甲基丙烯酸羟乙酯制备。在至少一些情况下，聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以是脂族的。还可包括具有其它官能团的(甲基)丙烯酸酯。这种类型的化合物举例来说为2-(N-丁基氨基甲酰)乙基(甲基)丙烯酸酯、2,4-二氯苯基丙烯酸酯、2,4,6-三溴苯基丙烯酸酯、三溴苯氧基乙基丙烯酸酯、叔丁基苯基丙烯酸酯、丙烯酸苯酯、硫代丙烯酸苯酯、苯基硫代乙基丙烯酸酯、烷氧基化丙烯酸苯酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸苯氧乙酯。四溴双酚A二环氧化物和(甲基)丙烯酸的反应产物也是合适的。
其它单体也可为单体N-取代的或N,N-二取代的(甲基)丙烯酰胺，特别是丙烯酰胺。这些单体包括N-烷基丙烯酰胺和N,N-二烷基丙烯酰胺，特别是含有C1-4烷基基团的那些。示例为N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺。
其它单体还可为多元醇多(甲基)丙烯酸酯。此类化合物通常由包含2至10个碳原子的脂族二醇、三醇和/或四醇制备。合适的聚(甲基)丙烯酸酯的示例为乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、2-乙基-2-羟甲基-1,3-丙二醇三丙烯酸酯(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、所述多元醇的烷氧基化(通常为乙氧基化)衍生物的相应甲基丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸酯。
具有两个或更多个烯属不饱和基团的单体可充当交联剂。适合用作其它单体的苯乙烯系化合物包括苯乙烯、二氯苯乙烯、2,4,6-三氯苯乙烯、2,4,6-三溴苯乙烯、4-甲基苯乙烯和4-苯氧基苯乙烯。烯属不饱和氮杂环化合物包括N-乙烯吡咯烷酮和乙烯基吡啶。
可用于基材的无机材料包括例如玻璃、金属、金属氧化物和陶瓷。在一些实施方案中，无机材料包括硅、氧化硅、锗、氧化锆、五氧化钒、钼、铜、钛、二氧化钛、砷化镓、金刚石、氧化铝、氮化硅、铟锡氧化物和碳化钨。
具有纳米结构化表面的基材可表现出一种或多种期望性能，诸如抗反射性能、光吸收性能、防雾性能、改善的粘附性和耐久性。例如，在一些实施方案中，如使用上文定义章节所述的“水接触角测量”方法所测量的，纳米结构化各向异性表面的水接触角可小于约20°、小于约15°、或甚至小于约10°。
金属氧化物层
本公开的金属氧化物层包含金属氧化物。金属氧化物可为具有抗微生物效果的那些已知的金属氧化物。对于大部分医疗用途，金属氧化物还可以是生物相容的。在一些实施方案中，金属氧化物层中使用的金属氧化物可包括但不限于：氧化银、氧化铜、氧化金、氧化锌、氧化镁、氧化钛、氧化铬以及它们的组合。在这些实施方案中的一些中，金属氧化物可为氧化银，包括但不限于Ag2O。在一些实施方案中，金属氧化物层可包含小于99重量％、小于95重量％、小于90重量％、小于80重量％、小于40重量％、小于20重量％、小于10重量％、小于5重量％、小于1重量％的非氧化金属。当金属氧化物层包含超过40重量％的非氧化金属时，制品将变得较导电，即，制品的电阻率降低，并且抗微生物剂的释放也降低。
金属氧化物层是可通过任何合适的方式例如通过物理气相沉积技术形成的。物理气相沉积技术可包括但不限于真空或电弧蒸镀、溅射、磁控溅射和离子电镀法。合适的物理气相沉积技术可包括在美国专利号4,364,995；5,681,575和5,753,251中所述的那些，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。
通过在将金属气相沉积到基材上期间将反应性材料例如氧气受控地引入到气相沉积设备的金属蒸汽流中，可实现金属到金属氧化物的受控的转化。因此，通过控制引入的反应性蒸汽或气体的量，可控制金属氧化物层中金属与金属氧化物的比例。对于在该层的给定含量下的金属到金属氧化物的100％转化，将至少化学计量量的含氧气体或蒸汽引入到金属蒸汽流的一部分。当含氧气体的量增加时，金属氧化物层将包含较高重量百分比的金属氧化物。可通过改变含氧气体的量来影响实现可持续地释放金属原子、离子、分子或簇的能力。当引入的含氧气体的含量增加时，随着金属氧化物的量的增加，从制品中释放的金属离子继而增加。因此，较高重量百分比的金属氧化物例如可提供抗微生物剂诸如金属离子的增强的释放并提供增加的抗微生物活性。
金属氧化物层可形成为薄膜。该膜可具有不大于在合适的时间段内可持续地提供金属离子的释放所需的厚度。在该方面，厚度将随着涂层中特定金属(其改变溶解度和耐磨性)而改变，并且随着引入到金属蒸汽流的含氧气体或蒸汽的量而改变。厚度将足够薄，使得金属氧化物层不会妨碍制品用于其预期效用的尺寸容差或柔性。通常，金属氧化物层的厚度小于1微米。然而，应当理解，可取决于在一段时间内所需的金属离子的释放程度来使用增加的厚度。
任选组分
吸收层中使用的吸收材料可由任何合适的材料包括但不限于机织或非织造棉或人造丝制造。吸收垫可用作吸收层，并且可用于包含多种物质，任选地包括用于透皮给药的药物、用于监测患者激素或其他物质的化学指示剂等。
吸收层可包括水性胶体组合物，其包括美国专利号5,622,711和5,633,010中所述的水性胶体组合物，该专利的公开内容以引用形式并入本文。水性胶体吸收剂可包括例如天然水性胶体(诸如果胶、明胶或羧甲基纤维素(CMC)(特拉华州威尔明顿的亚跨龙公司(Aqualon Corp.,Wilmington,Del.)))、半合成水性胶体(诸如交联羧甲基纤维素(X4inkCMC)(例如Ac-Di-Sol；宾夕法尼亚州费城的富曼实公司(FMC Corp.,Philadelphia,Pa.)))、合成水性胶体(诸如交联聚丙烯酸(PAA)(例如CARBOPOLTMNo.974P；俄亥俄州布雷克斯维尔的古德里奇公司(Goodrich,Brecksville,Ohio)))或它们的组合。吸收层也可由其它合成和天然亲水性材料包括聚合物凝胶和泡沫制造。
在制品中使用的合适的粘合剂包括提供可接受的对皮肤的粘附性并且对于在皮肤上使用是可接受的任何粘合剂(例如，粘合剂应优选地为非刺激性的和非敏感性的)。合适的粘合剂为压敏性的，并且在某些实施方案中具有相对高的湿气透过率以允许湿气蒸发。合适的压敏粘合剂包括基于丙烯酸、聚氨基甲酸酯、水凝胶、水性胶体、嵌段共聚物、有机硅、橡胶类粘合剂(包括天然橡胶、聚异戊二烯、聚异丁烯、丁基橡胶等)的那些以及这些粘合剂的组合。粘合剂组分可包含增粘剂、增塑剂、流变改性剂以及包括例如抗微生物剂的活性组分。合适的粘合剂可包括在美国专利号3,389,827；4,112,213；4,310,509；4,323,557；4,595,001；4,737,410；6,994,904和国际公布号WO2010/056541；WO 2010/056543和WO2014/149718中所述的那些粘合剂，这些文献的公开内容以引用方式并入本文。
合适的离型衬垫可由牛皮纸、聚乙烯、聚丙烯、聚酯或任何这些材料的复合物制成。在一个实施方案中，包含粘合剂敷料的包装件可用作离型衬垫。在一个实施方案中，衬垫涂覆有剥离剂诸如含氟化合物或有机硅。例如，美国专利号4,472,480描述了低表面能的全氟化合物衬垫，该专利的公开内容以引用方式并入本文。在一个实施方案中，衬垫为涂覆有有机硅剥离材料的纸材、聚烯烃膜、或聚酯膜。
制品中使用的载体可由任何合适的材料诸如机织或针织的织物、非织造材料、纸材或膜构造而成。在一个实施方案中，载体沿着闭合层的周边，并且可从闭合层移除，这与购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的3M TegadermTMTransparentFilm Dressing所用的载体类似。
性能
例如，当制品与醇基或水基电解质诸如体液或身体组织接触并且因此释放金属离子诸如Ag+、原子、分子或簇时可实现制品的抗微生物效果。产生抗生物效果所需的金属的浓度将因金属而异。一般来讲，在体液诸如血浆、血清或尿液中以小于10ppm的浓度实现抗微生物效果。在一些实施方案中，Ag+从制品的释放浓度可为0.1ppm、0.5ppm、1ppm、2ppm、2.5ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm、9ppm、10ppm或在这些值中任何两个值之间并且包括这两个值的范围。如以上所讨论的，当金属氧化物层中的金属氧化物的量增加时，从制品释放的金属离子继而增加。例如，超过60重量％的金属氧化物提供金属离子从制品增强的释放。因此，本公开的制品可提供非常有效的抗微生物效果。在一些实施方案中，制品在7天内可表现出超过4个对数级的细菌生长减少。在一些实施方案中，制品在7天内可表现出超过6个对数级的细菌生长减少。
在一些实施方案中，本公开的制品可具有超过50％、超过100％、超过150％、超过200％、超过300％、超过400％、超过500％或超过600％的吸收性。制品的吸收性一般涉及当制品用作医疗敷料时吸收创伤流体(流出物)的容量。具有高吸收性的制品可吸收更多流出物。这可有助于例如降低对创伤和周围组织浸泡软和发炎的风险以及更换制品的频率。在一些实施方案中，本公开的制品的润湿时间可小于3分钟、小于2分钟或小于1分钟。制品的润湿时间一般涉及流体进入到制品中的吸收速率。较短的润湿时间可增强总体流体管理特征图，例如增加更换制品之间的定时器间隔。在使创伤愈合的早期阶段，具有较短润湿时间的制品可迅速地移除流体，这继而最小化潜在的感染风险。
本公开的各种示例性实施方案通过以下实施方案列表另外说明，其不应被理解为不当限制本发明：
实施方案
1.一种制品，该制品包括：
闭合层；和
基材，该基材具有纳米结构化表面；
其中纳米结构化表面涂覆有金属氧化物层；
其中金属氧化物层包含金属氧化物。
2.根据实施方案1所述的制品，其中金属氧化物层包含小于99重量％的非氧化金属。
3.根据实施方案2所述的制品，其中金属氧化物层包含小于95重量％的非氧化金属。
4.根据实施方案3所述的制品，其中金属氧化物层包含小于80重量％的非氧化金属。
5.根据实施方案4所述的制品，其中金属氧化物层包含小于40重量％的非氧化金属。
6.根据实施方案5所述的制品，其中金属氧化物层包含小于20重量％的非氧化金属。
7.根据实施方案6所述的制品，其中金属氧化物层包含小于10重量％的非氧化金属。
8.根据实施方案7所述的制品，其中金属氧化物层包含小于5重量％的非氧化金属。
9.根据实施方案8所述的制品，其中金属氧化物层包含小于1重量％的非氧化金属。
10.根据实施方案1所述的制品，其中纳米结构化表面包括各向异性的纳米结构。
11.根据实施方案10所述的制品，其中各向异性的纳米结构的纵横比大于2:1。
12.根据实施方案1至11中任一项所述的制品，其中金属氧化物选自氧化银、氧化铜、氧化金、氧化锌、氧化镁、氧化钛、氧化铬以及它们的组合。
13.根据实施方案12所述的制品，其中金属氧化物为氧化银。
14.根据实施方案13所述的制品，其中氧化银为Ag2O。
15.根据实施方案14所述的制品，其中制品的Ag+释放浓度超过3.5ppm。
16.根据实施方案15所述的制品，其中制品的Ag+释放浓度超过5ppm。
17.根据实施方案16中任一项所述的制品，其中制品的Ag+释放浓度超过8ppm。
18.根据实施方案1至17中任一项所述的制品，其中金属氧化物层是通过物理气相沉积形成的。
19.根据实施方案1至18中任一项所述的制品，该制品还包括重叠基材的粘合剂层。
20.根据实施方案1至19中任一项所述的制品，该制品还包括重叠金属氧化物层的离型衬垫。
21.根据实施方案1至20中任一项所述的制品，其中制品在7天内表现出超过4个对数级的细菌生长减少。
22.根据实施方案1至21中任一项所述的制品，其中制品在7天内表现出超过6个对数级的细菌生长减少。
23.根据实施方案1至22中任一项所述的制品，其中制品的润湿时间小于3分钟。
24.根据实施方案1至23中任一项所述的制品，其中制品的润湿时间小于2分钟。
25.根据实施方案1至24中任一项所述的制品，其中制品的吸收性超过50％。
26.使用根据实施方案1所述的制品的方法，该方法包括：
提供根据实施方案1所述的制品；以及
将制品施加到受试者；
其中制品在7天内表现出超过4个对数级的细菌生长减少。
实施例
这些实施例仅仅为了说明性目的，且并非旨在过度地限制所附权利要求书的范围。尽管阐述本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但具体实施例中阐述的数值尽可能精确地被记录。然而，任何数值都固有地包含一定的误差，在它们各自的测试测量中发现的标准偏差必然会引起这种误差。在最低程度上并且不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围的前提下，至少应当按照所记录的有效数位的数并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
除非另有说明，否则在实施例和本说明书的其余部分中的所有份数、百分数、比率等等均基于重量提供。除非另有说明，否则所用的溶剂和其它试剂可得自(威斯康星州密尔沃基的)西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI))。
本文所述的提供的制品经由溅射沉积制备。通过磁控物理气相沉积将银膜涂覆到152mm×152mm的基材上。在批量涂覆机中从76.2mm的圆银靶溅射膜。将基材置于设置在真空室的内的基材托架上，其中溅射金属靶位于基材托架上方228.6mm的高度处。在该室被抽空至2×10-5托基准压力后，允许氩气和反应性氧气的溅射气体进入该室的内部，并且将该室的总压力调节至5毫托或20毫托。使用0.25千瓦的恒定功率电平下的DC功率源来发起溅射。改变溅射持续时间以产生为0.05mg/cm2的每单位面积相同涂层重量。
纳米结构预处理工艺
纳米结构通过基本上使用美国专利号5,888,594和国际公布号WO2015/013387中所述的自制等离子体处理系统获得的。将筒电极的宽度增加至42.5英寸(108cm)，并移除等离子体系统内的两个隔室之间的隔板，使得使用涡轮分子泵进行所有泵送，并且因此与用等离子体处理的常规处理相比，可在低得多的操作压力下进行操作。将聚合物基材卷安装在室内，使基材围绕筒电极卷绕并且固定到桶相对侧的收卷辊。将退绕和收卷张力维持在3磅(13.3N)。关闭室门并且将该室抽至0.5毫托的基准压力。将气体诸如氧气和六甲基二硅氧烷(HMDSO)引入到室中。操作压力为标称的5毫托或10毫托。通过向筒施加6000瓦功率的射频能量来生成等离子体。旋转筒使得膜以期望的速度运输具体示例中陈述的具体处理时间。对于块状部件基材(piece-part substrate)，将样品附接到幅材载体或附接到筒电极的表面以便以期望的速度处理具体示例中陈述的具体蚀刻时间。
透光率的测量
根据ASTM D1003&D1004用BYK Haze-Gard Plus(来自马里兰州哥伦比亚的BYK加德纳公司(BYK Gardiner,Columbia,MD))进行透射率的测量。
表面电阻率的测量
使用Fluke 175True RMS Multimeter或无接触电阻计Delcom717B型电导监测仪监视器来测量表面电阻率。
Ag+释放的测量
检查电极(Orion Sure-flow IonPlus Silver/硫组合离子选择性电极，型号9616BN)斜度。制备Ag+标准溶液。通过浸没在0.3ppm、1ppm、10ppm和100ppm的Ag+标准溶液中来对电极进行日常校准。如下评估制品的阴离子释放。将60毫升的水、1毫升的ISA和50微升的1000ppm银标准溶液添加到100毫升的一次性烧杯，并且添加搅拌棒。记录Ag ISE上的初始电势。将3cm2的制品添加到烧杯并且启动定时器。通过Tiamo 2.4软件(来自瑞士赫里索的万通公司(Metrohm,Herisau,Switzerland))以十秒的时间间隔记录溶液中的自由银离子浓度60分钟。
对数减少测试
使用改进的JIS Z 2801测试方法(日本工业标准；日本东京的日本标准协会(Japan Industrial Standards；Japanese Standards Association；Tokyo,JP))来评估制品的抗菌活性。在1份营养发酵液(NB)与499份磷酸盐缓冲液的溶液中制备细菌种菌。将一部分细菌悬浮液(150微升)置于制品的表面上并将所接种的制品在27+/-1℃下温育规定的接触时间。在温育后，将制品置于20ml的D/E中和发酵液中。通过使用3M Petrifilm(美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))来测定中和发酵液中的存活细菌数。
抑制测试区
使用抑制测试区(Kirby-Bauer盘扩散易感性测试)来测定细菌对制品的抗微生物浸提化合物的敏感性或抗性。微生物在存在浸渍到材料盘中的抗微生物剂的情况下在Mueller-Hinton琼脂上生长。盘周围的区的存在或不存在为该化合物抑制该生物体的能力的间接测量。
吸收性试验
称量银涂覆的吸收制品[W(0)]，并且然后将其浸泡在水中T小时。将样品在规定时间(T)从水移除并重新称重[W(T)]。吸收的水的重量[W(T)﹣W(0)]除以吸收制品的初始重量[W(0)]以计算吸收性，其记录为在规定的时间下的％吸收。
基材润湿时间(完成浸没的时间)测试
通过将一滴着色的水添加到银涂覆的吸收制品并且记录水滴完全吸收到制品中的时间来测量润湿时间。
实施例1和比较例1
将400gm的75nm的二氧化硅粒子(以商品名“NALCO 2329K”购自纳尔科化工公司(Nalco Chemical Co))装入1夸脱(0.95升)的广口瓶中。将450克的1-甲氧基-2-丙醇、9.2克的3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和0.23克的受阻胺氮氧化物抑制剂(以商品名“PROSTAB 5128”购自巴斯夫精化公司(BASF Specialty Chemicals))在水中的5重量百分比的抑制剂混合在一起并在搅拌的同时添加到广口瓶中。该广口瓶被密封并加热至80℃达16小时以形成表面改性的二氧化硅分散体。经由旋转蒸发从混合物中另外移除水，以形成42.4重量百分比的75nm的SiO2在1-甲氧基-2-丙醇中的溶液。
将7.1gm的42.4百分比官能化的75nmSiO2溶液、以商品名“SR351”购自萨多马公司(Sartomer)的12gm的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、31gm的异丙醇和0.15gm的购自巴斯夫精化公司(BASF Specialty Chemicals)的IGARCURE 184共混并混合以形成涂覆溶液。使用Meyer杆(#4棒)涂覆装置将涂层施加在5密耳的PET上。
涂覆基材在室温下于通风罩的内部干燥5分钟，并且然后使用配备有H-Bulb的UV处理器在氮气氛下以50fpm(15.24米/分钟)固化。然后使经固化的涂覆基材在5毫托下经受上述O2等离子体纳米结构处理达180秒的处理时间。
通过上述溅射沉积工艺，使用6.3％的O2的溅射气体在20毫托的流速下用银另外涂覆用O2等离子体蚀刻处理和没用O2等离子体蚀刻处理的涂覆基材。Ag离子释放结果示于表2中。
表1.实施例1和比较例1的Ag+释放
实施例2和比较例2
聚丙烯织物以商品名UNIPRO 150SMS购自中西部过滤公司(Midwest FiltrationCo)，并且用上述纳米结构处理进行预处理。第一气态物质为以20sccm的流速提供的六甲基二硅氧烷(HMDSO)蒸汽，并且第二气态物质为以500sccm的流速提供的氧气。暴露期间的压力为约10毫托，并且以6000瓦特的功率打开等离子体。处理时间为约54秒。然后通过溅射沉积使用20毫托下的6.8％的O2的气体混合物来用银涂覆用纳米结构处理和没用纳米结构处理的聚丙烯织物。它们的Ag+释放和对数生长测试结果在表3中提供。
表2.实施例2和比较例2的Ag+释放和对数生长测试结果
实施例3
通过实施例2中的等离子体处理来预处理3M聚氨基甲酸酯Aero泡沫，并且另外通过溅射沉积使用20毫托下的29％的O2的气体混合物用Ag另外涂覆该3M聚氨基甲酸酯Aero泡沫。通过对数减少测试来测试涂覆样品，并且在2小时的测试时间实现>4.5对数减少，并且持续其>4.5对数减少的杀灭功效至7天。涂覆样品的吸收性大于500％。
本文中引用的所有参考文献和出版物明确地以全文引用方式并入本公开。本文讨论了本发明的例示性实施方案，并且引用了本发明范围内可能的变型。例如，结合一个例示性实施方案描绘的特征部可与本发明的其它实施方案结合使用。在不脱离本发明的范围的前提下，本发明中的这些以及其它变型和修改对本领域内的技术人员将是显而易见的，并且应当理解，本发明并不限于本文阐述的例示性实施方案。因此，本发明仅受以下所提供的权利要求书及其等同物的限定。

Claims (15)

1.一种制品，所述制品包括：
闭合层；和
基材，所述基材具有纳米结构化表面；
其中所述纳米结构化表面涂覆有金属氧化物层；
其中所述金属氧化物层包含金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述金属氧化物层包含小于99重量％的非氧化金属。
3.根据权利要求2所述的制品，其中所述金属氧化物层包含小于95重量％的非氧化金属。
4.根据权利要求3所述的制品，其中所述纳米结构化表面包括各向异性的纳米结构。
5.根据权利要求4所述的制品，其中所述各向异性的纳米结构的纵横比大于2:1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制品，其中所述金属氧化物选自氧化银、氧化铜、氧化金、氧化锌、氧化镁、氧化钛、氧化铬以及它们的组合。
7.根据权利要求6所述的制品，其中所述金属氧化物为氧化银。
8.根据权利要求7所述的制品，其中所述氧化银为Ag2O。
9.根据权利要求8所述的制品，其中所述制品的Ag+释放浓度超过3.5ppm。
10.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品的Ag+释放浓度超过5ppm。
11.根据权利要求10中任一项所述的制品，其中所述制品的Ag+释放浓度超过8ppm。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的制品，其中所述金属氧化物层是通过物理气相沉积形成的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的制品，其中所述制品在7天内表现出超过4个对数级的细菌生长减少。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的制品，其中所述制品在7天内表现出超过6个对数级的细菌生长减少。
15.一种使用根据权利要求1所述的制品的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求1所述的制品；以及
将所述制品施加到受试者；
其中所述制品在7天内表现出超过4个对数级的细菌生长减少。
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