CN113069664A - 一种电活性抗菌促愈导尿管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗保健技术领域，尤其是一种电活性抗菌促愈导尿管及其制备方法，包括用于插入人体的本体部，本体部表面经等离子体刻蚀后成为有多个沟槽与凹坑的粗糙面，在粗糙面上溅射有由电极层A与电极层B组成的抗菌促愈层，电极层A与电极层B的间距范围为0.5mm‑6.5mm，粗糙面的粗糙度为150nm‑500nm，抗菌促愈层的粗糙度20nm‑250nm，抗菌促愈层厚度为10nm～500nm。其在与渗漏尿液、生理盐水、组织液或伤口渗出液等接触后可产生电化学放电，具有响应性放电性，具有良好的杀菌和抑制生物膜的作用，抗菌促愈层具有较好的均匀度，不会影响导管柔软性、弹性以及润滑性等，且抗菌促愈层与导尿管结合牢固。

Description

一种电活性抗菌促愈导尿管及其制备方法
技术领域
本发明涉及医疗保健技术领域，尤其是一种电活性抗菌促愈导尿管及其制备方法。
背景技术
尿路感染(UTI)是当今医疗保健系统中非常常见的医源性感染。UTI住院时间长、成本高并对患者的健康状况造成额外风险。UTI通常与尿液导管的安装有关。通过临床研究显示，导管每天在泌尿路中存留会增大约10％的UTI风险。细菌从身体外部进入(约64％)或从内部进入(约36％)。大多数微生物感染是由可能在各种表面上形成的生物膜引起的。除了尿路感染之外，生物膜还可能引起各种其他感染，例如血液感染。呈败血症形式的血液感染可能会产生严重后果。
医用导管在人体内留置时间从几个小时到几天不等。在使用过程中，医用导管因其使用特性，极易在表面形成生物膜而引发感染。生物膜(biofilm)是指一群不可逆地黏附在特定物品表面的微生物，它们通过分泌细胞外多聚基质(extracellularpolymericsubstances,EPS)，在植入性的医疗器械表面形成，例如导尿管、气管插管、引流管等。它们是导致潜在的细菌感染和慢性炎症的主要原因，一旦形成，极难抑制或清除。生物膜还常见于伤口，延迟伤口愈合进程，例如各种管路的插口。因此临床上对抗菌、含抗感染成分的引流管有极大的需求。
目前的抗菌导尿管主要分为两类：一类是直接掺入抗菌试剂，如在导管材料掺入银系抗菌剂或其他光谱抗生素，另一类是在表面涂敷抗菌试剂，如在导尿管表面涂复合抗生素或者光谱抗生素，但是掺入的抗菌材料还可能对导尿管的其他性能造成影响，并且抗生素的加入会影响患者的用药情况，给医生正常的诊断造成困扰；尤其是第一种方法的掺入抗菌剂的量大、生产成本高，所掺入的大量抗菌剂会影响导管的生物安全性，并且只有渗透至表面部分才能起到抗菌作用，抗菌效率低。
CN201431691A公开了一种抗菌亲水涂层导尿管，其结构是在导尿管体的外表面依次涂覆一层抗菌层和一层亲水涂层，其中抗菌涂层为包含甲壳素或壳聚糖及其衍生物等成分的涂层，亲水涂层为聚乙二醇、聚乙烯吡略烷酮或聚乙烯吡略烷酮-乙酸乙烯酯亲水聚合物的涂层。该结构设计简单合理，便于发挥其抗菌和润滑的双重功效，易于规模化生产，使用操作方便。但是其抗菌性能无法实现长效性。CN103203062A公开了一种超滑抗菌涂层导尿管及其制造方法，该导尿管包括插入人体的本体部、附着于本体部外壁上的外壁涂层和附着于本体部内壁上的内壁涂层。外壁涂层从内至外依次包括附着在本体部外壁表面的外抗菌层、附着在外抗菌层上的外缓释层和附着在外缓释层上的外润滑层，内壁涂层从内至外依次包括附着在本体部内壁表面的内抗菌层、附着在内抗菌层上的内缓释层和附着在内缓释层上的内润滑层；外抗菌层和内抗菌层的成分为含有Ag+、Zn2+或Cu2+离子的无机盐；外缓释层和内缓释层的成分为惰性金属的有机螯合物；外润滑层和内润滑层的成分为亲水性凝胶。该导尿管的抗菌涂层无法防止细菌在其表面的粘附而形成细菌生物膜。
现有导尿管抗菌涂层与基体结合强度较弱，容易脱落；制备过程复杂，周期长；被动的依靠抗菌涂层的释放进行抗菌，不可控，无湿感响应性，无电刺激杀菌、抑制生物膜生成等作用。此外，皮肤创面存在内源性生物电场，其中心为负极。损伤发生后，电阻抗屏障消失，跨上皮电势差发生短路，电荷/带电离子在电势差的驱动下发生流动即形成了电流。内源性电场对损伤部位细胞的迁移发挥了主导性的调控作用，且增强该电场可显著加速伤口愈合。上述专利仅能实现抗菌作用，当导尿管用于前列腺等泌尿系统术后患者时，不能通过增强内源性生理电场来促进创面愈合。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，提供了一种电活性抗菌促愈导尿管及其制备方法，其在与渗漏尿液、生理盐水、组织液或伤口渗出液等接触后可产生电化学放电，具有响应性放电性，放电电极也会释放金属离子，在电刺激、金属离子，电刺激产生的活性氧等作用下，导管具有良好的杀菌和抑制生物膜的作用，抗菌促愈层具有较好的均匀度，不会影响导管柔软性、弹性以及润滑性等，且抗菌促愈层与导尿管结合牢固。在与血液或伤口渗出液接触以后引发以下一系列的氧化还原反应，产生持续性放电，增强伤口内源性电场，促进细胞迁移和生长，促进泌尿系统愈合。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种电活性抗菌促愈导尿管，包括用于插入人体的本体部，所述本体部表面经等离子体刻蚀后成为有多个沟槽与凹坑的粗糙面，在粗糙面上溅射有由电极层A与电极层B组成的用于与渗漏尿液、生理盐水或伤口渗出液接触后形成电化学放电的抗菌促愈层，所述电极层A与电极层B的间距范围为0.5mm-6.5mm，所述粗糙面的粗糙度为150nm-500nm，所述抗菌促愈层的粗糙度20nm-250nm，所述抗菌促愈层厚度为10nm～500nm。
上述的电活性抗菌促愈导尿管，所述电极层A为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
上述的电活性抗菌促愈导尿管，所述电极层B为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
上述的电活性抗菌促愈导尿管，所述电极层A及电极层B接触角为0～120°。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，包括如下步骤：
(1)：将导管放置于等离子体发生机的样品室内，通入气体后进行等离子体处理，其中，放电功率为15～350W，处理时间为30s～600s，处理完成后将导管取出待用。
(2)：将步骤(1)处理以后的导管置于溅射设备真空室中的滚筒式样品架，覆盖相应电极模板，选用金属靶材A，溅射即得含有电极层A的导管；
(3)：将步骤(2)得到含电极层A的导管置于溅射设备真空室的滚筒式样品架上，覆盖相应电极模板，选用金属靶材B，溅射即得一种电活性抗菌导尿管。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述的气体为空气条件。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述的气体为氦气、氩气、氧气或氮气中的一种或几种，气体流量为1.5-25L/min。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述步骤二中的电极层A为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述步骤三中的电极层B为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
本发明一种电活性抗菌促愈导尿管及其制备方法的有益效果是，通过等离体子和磁控溅射技术将金属微电池系统与导尿管结合，构筑出一种电活性抗菌促愈导尿管；该新型导尿管在使用时与渗漏尿液、生理盐水或伤口渗出液等接触后可形成电化学放电，通过电刺激产生抗菌及抑制生物膜的作用，并且该电刺激能够增强伤口内源性电场，促进细胞迁移和生长，赋予前列腺手术后用导尿管创面促愈功能。并且，通过等离子体处理和磁控溅射工艺调整，控制导尿管表面的粗糙度为150nm-500nm，在便于电解液留存，联通抗菌促愈层保证电化学放电，实时发挥抗菌、抑制生物膜及促愈作用的同时，不影响导尿管的顺滑性，确保了导尿管的应用便捷性，并降低患者的痛苦。
(1)所得电活性抗菌导管电极在与渗漏尿液、生理盐水、组织液或伤口渗出液等接触后可产生电化学放电，具有湿感电活性，放电电极也会释放金属离子，在电刺激、金属离子，电刺激产生的活性氧等协同作用下，导管具有良好的杀菌和抑制生物膜的作用。
(2)电极涂层的厚度非常薄，不会影响导管柔软性、弹性以及润滑性等，且抗菌促愈层与导尿管结合牢固。
(3)采用滚筒样品台，边旋转边溅射，确保电极涂层具有较好的均匀度。
(4)通过等离子体处理和溅射工艺调控导尿管表面电极的粗糙度，在不影响导管使用顺滑性的同时，构筑微纳电解质池，促进电极间的实时电化学放电反应，持续产生电刺激，发挥抗菌、抑制生物膜及促愈等功能。
(5)本发明所述的电活性抗菌导管制备过程快捷，工艺简单，条件温和，周期短，绿色环保，所得产品保存条件不苛刻。
附图说明
图1为本发明的平面图；
图2为电解液留存的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做详细说明。
如图1、2所示，一种电活性抗菌促愈导尿管，包括用于插入人体的本体部1，所述本体部表面经等离子体刻蚀后成为有多个沟槽与凹坑的粗糙面4，在粗糙面4上溅射有由电极层A与电极层B组成的用于与渗漏尿液、生理盐水或伤口渗出液接触后形成电化学放电的抗菌促愈层，所述电极层A2与电极层B3的间距范围为0.5mm-6.5mm，所述粗糙面的粗糙度为150nm-500nm，便于电解液5留存，使抗菌促愈层与粗糙面实时保证电化学放电，使导尿管表面具有更加全面的抗菌及抑制生物膜作用，所述抗菌促愈层的粗糙度20nm-250nm，所述抗菌促愈层厚度为10nm～500nm。抗菌促愈层的厚度非常薄，并且粗糙面的粗糙度为150nm-500nm，所述抗菌促愈层的粗糙度20nm-250nm，不会影响导管柔软性、弹性以及润滑性等，且抗菌促愈层与导尿管结合牢固，所述电极层A及电极层B接触角为0～120°，此处控制接触角的目的是一方面导尿管亲水，不影响使用润滑性，另一方面电极更容易接触到电解质液体，不影响电刺激性能的发挥。
所述电极层A2为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。所述电极层B3为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。其中Zn作为电极层A或电极层B,接触角可以为0°
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，包括如下步骤：
(1)：将导管放置于等离子体发生机的样品室内，通入气体后进行等离子体处理，其中，放电功率为15～350W，处理时间为30s～600s，处理完成后将导管取出待用。
(2)：将步骤(1)处理以后的导管置于溅射设备真空室中的滚筒式样品架，覆盖相应电极模板，选用金属靶材A，溅射即得含有电极层A的导管；
(3)：将步骤(2)得到含电极层A的导管置于溅射设备真空室的滚筒式样品架上，覆盖相应电极模板，选用金属靶材B，溅射即得一种电活性抗菌导尿管。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述的气体为空气条件。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述的气体为氦气、氩气、氧气或氮气中的一种或几种，气体流量为1.5-25L/min。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述步骤二中的电极层A为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
上述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，所述步骤三中的电极层B为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
所述步骤二中电极A与步骤三中电极B不能重复。所述步骤三中电极B为非金属氧化物。由于Ag和Au配对无法产生电刺激效果，因此，电极A与电极B是具有不同氧化还原活性的电极对。
所述导尿管材质为乳胶或硅胶。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不局限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电活性抗菌促愈导尿管，其特征在于：包括用于插入人体的本体部，所述本体部表面经等离子体刻蚀后成为有多个沟槽与凹坑的粗糙面，在粗糙面上溅射有由电极层A与电极层B组成的用于与渗漏尿液、生理盐水或伤口渗出液接触后形成电化学放电的抗菌促愈层，所述电极层A与电极层B的间距范围为0.5mm-6.5mm，所述粗糙面的粗糙度为150nm-500nm，所述抗菌促愈层的粗糙度20nm-250nm，所述抗菌促愈层厚度为10nm～500nm。
2.根据权利要求1所述的电活性抗菌促愈导尿管，其特征是，所述电极层A为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
3.根据权利要求2所述的电活性抗菌促愈导尿管，其特征是，所述电极层B为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
4.根据权利要求3所述的电活性抗菌促愈导尿管，其特征是，所述电极层A及电极层B接触角为0～120°。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)：将导管放置于等离子体发生机的样品室内，通入气体后进行等离子体处理，其中，放电功率为15～350W，处理时间为30s～600s，处理完成后将导管取出待用；
(2)：将步骤(1)处理以后的导管置于溅射设备真空室中的滚筒式样品架，覆盖相应电极模板，选用金属靶材A，溅射即得含有电极层A的导管；
(3)：将步骤(2)得到含电极层A的导管置于溅射设备真空室的滚筒式样品架上，覆盖相应电极模板，选用金属靶材B，溅射即得一种电活性抗菌导尿管。
6.根据权利要求5所述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，其特征是，所述的气体为空气条件。
7.根据权利要求5所述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，其特征是，所述的气体为氦气、氩气、氧气或氮气中的一种或几种，气体流量为1.5-25L/min。
8.根据权利要求5所述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，其特征是，所述步骤二中的电极层A为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
9.根据权利要求8所述的电活性抗菌促愈导尿管的制备方法，其特征是，所述步骤三中的电极层B为Ag、AgO、Ag2O、Cu、Zn、Mg、Mo、Ti、TiO2、Au中的一种。
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