CN109337492B - 亲水超滑涂层以及免激活涂层导尿管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亲水超滑涂层以及免激活涂层导尿管，亲水超滑涂层，它由0.5～10份异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物、0.1～5份的异氰酸酯、0.1～5份的交联剂、0.1～2份的粘接促进剂、75～95份的溶剂混合制成。将上述亲水超滑涂层通过浸涂或者喷涂的方式涂覆在导尿管上，于60～90℃固化3～10min，然后将导尿管置于铝塑包装袋中，灌注浸润液即得到免激活涂层导尿管。亲水超滑涂层与导尿管结合稳定，具有长久的亲水超滑性能，毒性低，在极性高和极性低的导尿管上均可使用。

Description

亲水超滑涂层以及免激活涂层导尿管

技术领域

本发明属于医疗新材料领域，涉及一种亲水超滑涂层及其制备的免激活涂层导尿管。

背景技术

导尿管是一种在临床应用过程中必不可少的医疗器械。导尿管通常是由高分子材料制造而成，主要有聚氯乙烯(PVC)导尿管、乳胶导尿管、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)导尿管和硅胶导尿管。这些导尿管由于自身材料的憎水性，在插入人体的过程中摩擦阻力大，病人在使用的过程中会有疼痛灼烧感，易损伤尿道上皮组织，引起并发症，而且医生在操作的过程中要使用润滑油，给医生带来不便。

通过在导尿管表面附着润滑涂层可以解决上述问题。目前使导尿管表面具有润滑性的技术措施主要有以下三类：一是在导尿管的表面涂覆石蜡油或络合碘；二是在导尿管的表面形成有机硅涂层；三是在导尿管的表面形成亲水性超滑涂层。其中在导尿管表面形成亲水润滑涂层是最优的解决方案，其是以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺、壳聚糖、聚氧乙烯醚和质酸等作为亲水性高分子聚合物，辅以交联聚合物功能性单体、功能助剂和溶剂等混合而成，然后采用浸涂或者喷涂的方式涂覆在器械表面，通过热固化或者光固化的方式成膜。当固化后的亲水涂层与尿液接触时，亲水性聚合物迅速吸收水分子而形成凝胶，对导尿管起到润滑作用。

但是，上述亲水性聚合物其分子结构中既没有可以与导尿管起到粘接的化学基团，又没有可以与交联聚合物/功能性单体形成化学键的基团，固化后的涂层遇水后，亲水性聚合物会溶解于水，从而使导尿管迅速失去润滑性能；另外，现在市场上大多导尿管都是配有水包出售，患者或者医生在使用时需要预先将水包挤破，利用水包中的水将亲水超滑涂层激活后再使用导尿管，这给使用环节带来了不便；此外，导尿管经过辐照灭菌后，亲水超滑涂层会受到γ射线的破坏，导尿管遇水后润滑性能下降甚至失去润滑性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题之一是提供一种亲水超滑涂层，通过自由基共聚合反应合成了一种异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物，由其作为亲水聚合物与异氰酸酯、交联剂、粘接促进剂和溶剂制备的涂层，经加热固化后可与导尿管实现良好的粘接，拥有持久亲水超滑的优异效果。本发明主要解决的技术问题之二是提供一种涂覆上述亲水超滑涂层及满足粘膜接触类医疗器械的细胞毒性要求的免激活导尿管，此免激活导尿管置于装有浸泡液的铝塑包装袋中，经过辐照灭菌后仍可保持持久亲水超滑性能。

为解决上述的技术问题，本发明的采用以下技术方案：

本发明首先提供了一种亲水超滑涂层，它由以下质量份的原料混合后制得：

0.5～10份异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物、0.1～5份的异氰酸酯、0.1～5份的交联剂、0.1～2份的粘接促进剂、75～95份的溶剂。

根据权利要求1所述的亲水超滑涂层，其特征在于所述异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物的结构式如下：

其中，R为甲基或者氢，n为正整数。

亲水超滑涂层使用的异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物的制备方法如下：

在反应容器中加入10质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、55～85质量份的溶剂和0.4～4.5质量份的异氰酸酯丙烯酸乙酯或异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯，混合均匀后升温至60～90℃，通过恒压滴液漏斗向反应瓶中滴加0.05～0.50质量份的引发剂和4.55～30质量份的溶剂的混合溶液，滴加完毕后保温反应2～6小时，然后通过旋转蒸发仪蒸干溶剂得到异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物。

所述的亲水超滑涂层使用的异氰酸酯为聚异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。

亲水超滑涂层使用的交联剂是官能度为2～4、分子量为200～10000的聚醚多元醇、蓖麻油多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或几种；所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、环己酮、四氢呋喃、乳酸甲酯、乳酸乙酯中的一种或多种。

亲水超滑涂层使用的粘接促进剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯中的一种或几种。

亲水超滑涂层使用的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或者多种；所述溶剂为乳酸乙酯、乳酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中一种或者多种。

本发明还提供了一种免激活涂层导尿管，将上述亲水超滑涂层通过浸涂或者喷涂的方式涂覆在导尿管上，于60～90℃固化3～10min，然后将导尿管置于铝塑包装袋中，灌注浸润液即得到免激活涂层导尿管。

免激活涂层导尿管使用的浸润液为水、质量分数0.1～1％的氯化钠水溶液、质量分数0.1～1％的氯化钾水溶液、质量分数为1～10％的聚乙二醇水溶液、质量分数为1～10％的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液中的一种或多种。

免激活涂层导尿管使用的聚乙二醇的分子量范围为400～10000，所述聚乙烯基吡咯烷酮为PVPK12、PVPK15、PVPK17、PVPK25、PVPK30中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

1、本发明制备的亲水超滑涂层，通过浸涂、喷涂工艺涂覆在导尿管表面，将具有粘接、交联基团的异氰酸酯改性乙烯基吡咯烷酮聚合物与本身具有粘接性功能的聚合物相结合，在导尿管表面形成一种互穿网络结构(IPN)，可在赋予涂层与导尿管有良好粘接性的同时，又保证涂层有良好的形成水凝胶的能力，浸水后及长期浸泡后均不会脱落，具有长久的亲水超滑性能；

2、本发明制备的亲水超滑涂层，它与极性很低的材料如硅胶等具有较高的粘接性能，因此可在极性很低的导尿管表面使用。涂覆有此亲水超滑涂层的导尿管浸水后及长期浸泡后均不会脱落，具有长久的亲水超滑性能；

3、本发明提供的由亲水超滑涂层制备的一种涂覆上述亲水超滑涂层的免激活导尿管，使用前无需激活导尿管，此免激活导尿管置于装有浸泡液的铝塑包装袋中，经过辐照灭菌后仍可保持持久亲水超滑性能；

4、本发明提供的免激活涂层导尿管具有良好的生物相容性和低细胞毒性，满足粘膜接触类医疗器械的细胞毒性要求。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所涉及到的导尿管摩擦性能测试方法是根据《GB10006-88塑料和薄片摩擦系数测定方法》来施行的。

本发明所涉及到的导尿管细胞毒性的测试方法是根据《GB/T 16886.5-2017医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验》来施行的。

本发明所涉及到的导尿管细胞毒性的测试方法中，关于浸提液的制备是根据《GB/T 16886.12-2017医疗器械生物学评价第12部分：样品制备与参照样品》来施行的。

合成例1～4是异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物的具体合成方法。

合成例1

在反应瓶中倒入85质量份的乳酸乙酯，然后将10质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、0.4质量份的异氰酸酯丙烯酸乙酯在反应瓶中混合均匀，升温至70℃；接着将0.05质量份的引发剂偶氮二异丁腈与4.55质量份的乙酸乙酯混合均匀后通过恒压滴液漏斗加入反应瓶；在70℃的反应温度下，保温反应2小时，然后通过旋转蒸发仪烘干溶剂获得异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物1。

合成例2

在反应瓶中倒入45质量份的乳酸乙酯和10质量份的乳酸甲酯，然后将10质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、4.5质量份的异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯在反应瓶中混合均匀，升温至60℃；接着将0.5质量份的引发剂偶氮二异庚腈与30质量份的乙酸丁酯混合均匀后通过恒压滴液漏斗加入反应瓶；在60℃的反应温度下，保温反应6小时，然后通过旋转蒸发仪烘干溶剂获得异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物2。

合成例3

在反应瓶中倒入30质量份的乳酸甲酯和30质量份的乳酸乙酯，然后将10质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、1.8质量份的异氰酸酯丙烯酸乙酯在反应瓶中混合均匀，升温至80℃；接着将0.20质量份的引发剂偶氮二异丁酸二甲酯与28质量份的乙酸乙酯混合均匀后通过恒压滴液漏斗加入反应瓶；在80℃的反应温度下，保温反应4小时，然后通过旋转蒸发仪烘干溶剂获得异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物3。

合成例4

在反应瓶中倒入75质量份的乳酸甲酯，然后将10质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、3质量份的异氰酸酯丙烯酸乙酯在反应瓶中混合均匀，升温至90℃；接着将0.15质量份的引发剂偶氮二异丁腈与11.85质量份的乙酸丁酯混合均匀后通过恒压滴液漏斗加入反应瓶；在90℃的反应温度下，保温反应3小时，然后通过旋转蒸发仪烘干溶剂获得异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物4。

实施例1～4是分别利用合成例1～4合成的异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物制备亲水超滑涂层及免激活导尿管的方法。

实施例1

将10质量份的异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物1、0.2质量份的聚异氰酸酯(HDI三聚体)、0.3质量份的多亚甲基苯基多异氰酸酯、0.5质量份的聚醚多元醇(分子量1000，官能度2)、0.1质量份甲基三甲氧基硅烷、70份乳酸乙酯和19.9份丁酮混合均匀，然后采用浸涂的方式分别施加到热塑性聚氨酯(TPU)导尿管和硅胶导尿管上，于60℃固化10min，然后将导尿管浸泡于装有浸泡液的铝塑包装袋中。

实施例2

将0.5质量份的异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物2、5质量份的聚异氰酸酯(三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸酯的加成物)、3质量份的聚醚多元醇(分子量2000，官能度2)、2质量份的聚四氢呋喃多元醇(分子量3000，官能度2)，2质量份氨丙基三甲氧基硅烷、50份乳酸乙酯、20份乳酸甲酯和17.5份丁酮混合均匀，然后采用浸涂的方式分别施加到热塑性聚氨酯导尿管和硅胶导尿管上，于90℃固化3min，然后将导尿管浸泡于装有浸泡液的铝塑包装袋中。

实施例3

将4质量份的异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物3、3质量份的多亚甲基苯基多异氰酸酯、1质量份的聚醚多元醇(分子量2000，官能度2)、3质量份的聚醚多元醇(分子量3000，官能度3)，0.8质量份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、40份乳酸乙酯、40份乳酸甲酯和8.5份丁酮混合均匀，然后采用浸涂的方式分别施加到热塑性聚氨酯导尿管和硅胶导尿管上，于80℃固化5min，然后将导尿管浸泡于装有浸泡液的铝塑包装袋中。

实施例4

将4质量份的异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物4、3质量份的多亚甲基苯基多异氰酸酯、1质量份的聚醚多元醇(分子量2000，官能度2)、3质量份的聚醚多元醇(分子量3000，官能度3)，0.5质量份γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、40份乳酸乙酯、40份乳酸甲酯和8.5份丁酮混合均匀，然后采用浸涂的方式分别施加到热塑性聚氨酯导尿管和硅胶导尿管上，于70℃固化7min，然后将导尿管浸泡于装有浸泡液的铝塑包装袋中。

为了更好的说明本发明的效果，参照实施例4的方法，采用聚乙烯吡咯烷酮K90代替丙烯酰胺改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物，制备对比例1；

对比例1

将4质量份聚乙烯基吡咯烷酮K90、3质量份的多亚甲基苯基多异氰酸酯、1质量份的聚醚多元醇(分子量2000，官能度2)、3质量份的聚醚多元醇(分子量3000，官能度3)，0.5质量份γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、40份乳酸乙酯、40份乳酸甲酯和8.5份丁酮混合均匀，然后采用浸涂的方式分别施加到热塑性聚氨酯导尿管和硅胶导尿管上，于70℃固化7min，然后将导尿管浸泡于装有浸泡液的铝塑包装袋中。

摩擦系数测试方法：将导尿管、浸泡液和铝塑包装袋一起经过γ射线辐照灭菌(辐照剂量16～25KGy)，然后定时取出导尿管测试摩擦系数，每次测试测10次取平均值。测试结果如下：

采用质量分数为0.6％的氯化钠水溶液作为浸泡液获得表1所述测试数据。

采用质量分数为10％聚乙烯基吡咯烷酮(PVP K15)水溶液作为浸泡液获得表2所述测试数据。

采用质量分数为6％的聚乙二醇(分子量10000)水溶液作为浸泡液获得表3所述测试数据。

表1以氯化钠水溶液为浸泡液的导尿管的摩擦系数

表2以聚乙烯基吡咯烷酮溶液为浸泡液的导尿管的摩擦系数

表3以聚乙二醇溶液为浸泡液的导尿管的摩擦系数

通过对比结果可见实施例1-4制备的免激活导尿管摩擦系数测试结果明显优于对比例的导尿管的摩擦系数测试结果，导尿管经辐照灭菌后置于浸泡液中放置1年，仍可保持较低的摩擦系数，表明亲水超滑涂层不仅与高极性的TPU导尿管有持久的附着力，而且与低极性的硅胶导尿管也有持久的附着力。

免激活导尿管细胞毒性测试方法采用《GB/T 16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验》来施行的，测试结果如下表4所示。

表4免激活导尿管细胞毒性

从上表可以看出，实施例1-4和对比例1制备的免激活导尿管的细胞存活率高(即细胞毒性低)，满足粘膜接触类医疗器械的细胞毒性要求。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种亲水超滑涂层，其特征在于它由以下质量份的原料混合后制得：

0.5～10份异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物、0.1～5份的异氰酸酯、0.1～5份的交联剂、0.1～2份的粘接促进剂、75～95份的溶剂；所述异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物的结构式如下：

其中，R为甲基或者氢，n为正整数。

2.根据权利要求1所述的亲水超滑涂层，其特征在于所述异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物的制备方法如下：

在反应容器中加入10质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、55～85质量份的溶剂和0.4～4.5质量份的异氰酸酯丙烯酸乙酯或异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯，混合均匀后升温至60～90℃，通过恒压滴液漏斗向反应瓶中滴加0.05～0.50质量份的引发剂和4.55～30质量份的溶剂的混合溶液，滴加完毕后保温反应2～6小时，然后通过旋转蒸发仪蒸干溶剂得到异氰酸酯改性的乙烯基吡咯烷酮聚合物。

3.根据权利要求1所述的亲水超滑涂层，其特征在于所述异氰酸酯为聚异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的亲水超滑涂层，其特征在于所述交联剂是官能度为2～4、分子量为200～10000的聚醚多元醇、蓖麻油多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或几种；所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、环己酮、四氢呋喃、乳酸甲酯、乳酸乙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的亲水超滑涂层，其特征在于所述粘接促进剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的亲水超滑涂层，其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或者多种；所述溶剂为乳酸乙酯、乳酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中一种或者多种。

7.一种免激活涂层导尿管，其特征在于将权利要求1～6任意一项所述的亲水超滑涂层通过浸涂或者喷涂的方式涂覆在导尿管上，于60～90℃固化3～10min，然后将导尿管置于铝塑包装袋中，灌注浸润液即得到免激活涂层导尿管。

8.根据权利要求7所述的免激活涂层导尿管，其特征在于所述浸润液为水、质量分数0.1～1％的氯化钠水溶液、质量分数0.1～1％的氯化钾水溶液、质量分数为1～10％的聚乙二醇水溶液、质量分数为1～10％的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的免激活涂层导尿管，其特征在于所述聚乙二醇的分子量范围为400～10000，所述聚乙烯基吡咯烷酮为PVPK12、PVPK15、PVPK17、PVPK25、PVPK30中的一种或多种。