CN115433416A - 高强度抗菌呼吸管及其制备方法 - Google Patents

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CN115433416A CN202211198191.8A CN202211198191A CN115433416A CN 115433416 A CN115433416 A CN 115433416A CN 202211198191 A CN202211198191 A CN 202211198191A CN 115433416 A CN115433416 A CN 115433416A
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李小兰
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Abstract

本发明涉及一种高强度抗菌呼吸管及其制备方法，高强度抗菌呼吸管包括抗菌粉和聚氯乙烯；其中，聚氯乙烯的具有线性结构且粘均分子量大于150,0000；聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1‑50)；抗菌粉的颗粒粒径为50nm‑300nm；抗菌粉是通过如下步骤制备：将抗菌胶体和填充剂混合，用抗菌胶体浸润所述填充剂，对所得混合物进行球磨，干燥；抗菌胶体包含花青素修饰的纳米金颗粒，纳米金颗粒的平均粒径为3nm‑5nm，多分散指数为0.01‑0.2。该抗菌呼吸管，抗菌性能稳定持久，特别是，发明人意外地发现所得的抗菌呼吸管还具有良好的物理机械性能。

Description

高强度抗菌呼吸管及其制备方法
技术领域
本发明涉及医用材料制备技术领域，特别是涉及一种高强度抗菌呼吸管及其制备方法。
背景技术
呼吸管是医院最常用的医疗器械之一，特别是很多危重病人的抢救过程中，为了进行有效机械通气，清除气管内痰液、血液或者防止呕吐窒息，解决呼吸道梗阻，通常都需要使用到呼吸管，目的就是为了改善换气，增加通气量，减少呼吸功的作用，特别是危重患者维持生命的常用医疗器械之一。然而对患者使用呼吸管的过程属于侵入性操作，不仅容易破坏患者自身的自我保护屏障，也容易在其表面产生细菌生物膜而引发呼吸管相关性肺炎。呼吸机相关性肺炎(ventilator-associated pneumonia，VAP)是指MV至少48h后或停机拔呼吸管48h内发生的肺炎，VAP是机械通气过程中最常见且最严重的并发症，具有发病率高、病死率高、疗效差，属于二次再感染而浪费有限的医疗资源。为此，发明一种新型的抗菌呼吸管，具备良好的生物安全性以及稳定持久的抗菌性，能有效降低VAP的感染率，在医疗及相关领域具有重要的经济价值和社会价值。
传统的呼吸管，例如：TWM610306U公开了一种具有抗菌性好、疏水并对细菌病毒具有过滤性的呼吸管，该种呼吸管在表层覆盖2层疏水层，并在表面涂抹第三层抗菌层，抗菌层使用的抗菌剂主要由季铵盐、壳聚糖衍生物、纳米银、纳米氧化锌组成，呼吸管材料采用PP/PE/PET混合的一种复合材料，该抗菌呼吸管具备良好的抗菌性以及其具备光滑表面不仅可以减缓表面细菌生物膜的生成同时在插呼吸管过程中可以减轻患者的因这一举动而产生的痛感，但是该种呼吸管的抗菌性来源于表面涂抹的抗菌剂，抗菌性能不稳定。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本申请实施例的主要目的是提供一种抗菌呼吸管，该抗菌呼吸管的抗菌性能稳定。
本申请的目的是通过以下技术方案实现的：
在本申请的第一方面，提供一种高强度抗菌呼吸管，所述高强度抗菌呼吸管包括抗菌粉和聚氯乙烯；其中，
所述聚氯乙烯的具有线性结构且粘均分子量大于150,0000；
所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1-50)；
所述抗菌粉的颗粒粒径为50nm-300nm；
所述抗菌粉是通过如下步骤制备：将抗菌胶体和填充剂混合，用所述抗菌胶体浸润所述填充剂，对所得混合物进行球磨，干燥；所述抗菌胶体包含花青素修饰的纳米金颗粒，所述纳米金颗粒的平均粒径为3nm-5nm，多分散指数为0.01-0.2。
在本申请的一些实施例中，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述聚氯乙烯的粘均分子量为150,0000-200,0000；
(2)所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1-35)；和，
(3)球磨的条件包括：采用玛瑙球，时间为0.5h-5h，转速为50rpm-800rpm，所述混合物和所述玛瑙球的质量比为(1-10)：1。
在本申请的一些实施例中，球磨的条件包括：时间为0.5h-4h，转速为60rpm-800rpm，所述混合物和所述玛瑙球的质量比为(1-5)：1。
在本申请的一些实施例中，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述填充剂选自羟基磷灰石、沸石和蒙脱石中的一种或者多种；
(2)所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(3-30)；
(3)混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为10rpm-1200rpm，温度为10℃-70℃；和，
(4)浸润的时间为3h-15h。
在本申请的一些实施例中，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(6-25)；
(2)混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为20rpm-1200rpm，温度为20℃-60℃；和，
(3)浸润的时间为6h-12h。
在本申请的一些实施例中，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(8-14)；
(2)混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为200rpm-500rpm，温度为20℃-40℃；和，
(3)浸润的时间为6h-8h。
在本申请的第二方面，提供第一方面所述的高强度抗菌呼吸管的制备方法，所述制备方法包括：
将所述抗菌粉和所述聚氯乙烯混合，密炼共混，模压成型。
在本申请的一些实施例中，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)密炼共混的条件包括：温度为150℃-220℃，滚筒速比为1：(1-5)，共混时间为1h-6h；和，
(2)模压成型的条件包括：温度为180℃-230℃，压力为10MPa-40MPa。
在本申请的一些实施例中，密炼共混的条件包括：温度为190℃-210℃，滚筒速比为1：(1-3)，共混时间1h-4h。
在本申请的一些实施例中，密炼共混的条件包括：温度为200℃-210℃，滚筒速比为1：(1.2-1.9)，共混时间1.5h-4h。
与传统技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请选择合适的抗菌胶体作为抗菌成分，将经合适处理后的抗菌粉与特定种类的聚氯乙烯进行适量混合，构成特定的配方，该特定的配方的呼吸管，抗菌性能稳定持久。特别是，发明人意外地发现所得的抗菌呼吸管还具有良好的物理机械性能。
并且，本申请的高强度抗菌呼吸管，制备方法简单，易于操作，适合企业大批量生产。同时，本申请的制备方法无需使用有毒试剂，生物安全性及相容性均非常好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案、更完整地理解本申请及其有益效果，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的抗菌胶体中所含的平均粒径为3nm-5nm花青素修饰的纳米金颗粒；
图2为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图、实施方式和实施例，对本发明作进一步详细的说明。应理解，这些实施方式和实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，提供这些实施方式和实施例的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。还应理解，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式和实施例，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下作各种改动或修改，得到的等价形式同样落于本申请的保护范围。此外，在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为充分地理解，应理解，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述实施方式和实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
术语
除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
本文所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。
本文中，“一种或几种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。其中，“几种”指任两种或任两种以上。
本文中所使用的“其组合”、“其任意组合”、“其任意组合方式”等中包括所列项目中任两个或任两个以上项目的所有合适的组合方式。
本文中，“合适的组合方式”、“合适的方式”、“任意合适的方式”等中所述“合适”，以能够实施本发明的技术方案、解决本发明的技术问题、实现本发明预期的技术效果为准。
本文中，“优选”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。
本发明中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”、“第一类”、“第二类”、“第一段”、“第二段”等中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，则包括数值区间的两个端点。
本发明中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本发明主要采用的是一种抗菌性非常强，安全性非常高的花青素-纳米金剂。在CN106139224A《一种含纳米金抗菌敷料及其制备方法》曾报道他们通过对细胞实验和动物实验，结果显示纳米金对人体的毒性远小于纳米银。然而单独的纳米金抗菌活性较弱，再加上制备成本上面的考虑而没有实现工业化生产。抗菌呼吸管采用的主要成分是分子量大于100万的医用聚乙烯，因其有磨损率极低,具有很好的耐磨性、很好的自润滑性、对化学药品稳定性、吸水性、电绝缘性、生物惰性、生物相容性好等特点而常常应用于临床医疗领域。本发明的花青素-纳米金剂水溶液抗菌强，但作为抗菌添加剂添加入医用聚乙烯中必须要转换剂型，所以采取的是将花青素-纳米金剂通过负载吸附的方式制备成一种花青素-纳米金抗菌粉，再用球磨机球磨得到大小均一，粒径可控的花青素-纳米金抗菌粉，最后与一定比例的添加量添加入医用聚乙烯中，通过密炼机，硫化，模具，冷却而制备一种花青素-纳米金抗菌呼吸管。本发明的抗菌呼吸管具有成本可控，抗菌性强，稳定，生物安全高等特性，可广泛应用于临床。
本申请的第一方面
本申请提供一种高强度抗菌呼吸管，所述高强度抗菌呼吸管包括抗菌粉和聚氯乙烯；其中，
所述聚氯乙烯的具有线性结构且粘均分子量大于150,0000；
所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1-50)；
所述抗菌粉的颗粒粒径为50nm-300nm；
所述抗菌粉是通过如下步骤制备：将抗菌胶体和填充剂混合，用所述抗菌胶体浸润所述填充剂，对所得混合物进行球磨，干燥；所述抗菌胶体包含花青素修饰的纳米金颗粒，所述纳米金颗粒的平均粒径为3nm-5nm，多分散指数为0.01-0.2。
本申请所述的高强度是指高机械强度，即具有较高的拉伸强度、断裂拉伸应变率、压缩永久变形率及邵氏硬度。本发明制备的呼吸管的拉伸强度需范围控制在≧12.4MPa、断裂拉伸应变率范围需控制在≧300％、压缩永久变形率范围需控制在≦40％以及邵氏硬度范围需控制在57-63之间。
本申请中，所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比例如为100：1、100：2、100：3、100：4、100：5、100：6、100：7、100：8、100：9、100：10、100：11、100：12、100：13、100：14、100：15、100：16、100：17、100：18、100：19、100：20、100：21、100：22、100：24、100：25、100：26、100：27、100：28、100：29、100：30、100：31、100：32、100：33、100：34、100：35、100：36、100：37、100：38、100：39、100：40、100：41、100：42、100：43、100：44、100：45、100：46、100：47、100：48、100：49、100：50。优选地，所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1-35)。进一步地，优选地，所述聚乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(2-25)。
在本申请的一些实施例中，所述聚氯乙烯的粘均分子量为150,0000-200,0000；
在本申请的一些实施例中，所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1-35)。
在本申请的一些实施例中，球磨的条件包括：采用玛瑙球，时间为0.5h-5h，转速为50rpm-800rpm，所述混合物和所述玛瑙球的质量比为(1-10)：1。球磨的时间例如为：0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h。转速例如为50rpm、60rpm、70rpm、80rpm、90rpm、100rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm。所述混合物和所述玛瑙球的质量比例如为：1：1、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1、5：1、5.5：1、6：1、6.5：1、7：1、7.5：1、8：1、8.5：1、9：1、9.5：1、10：1。优选地，球磨的条件包括：时间为0.5h-4h，转速为60rpm-800rpm，优选为200rpm-650rpm，所述混合物和所述玛瑙球的质量比为(1-5)：1。进一步优选地，球磨的条件包括：时间为1h-4h，转速为250rpm-650rpm，所述混合物和所述玛瑙球的质量比为(1-4)：1。
在本申请的一些实施例中，所述填充剂选自羟基磷灰石、沸石和蒙脱石中的一种或者多种。本申请中，对所述填充剂的颗粒大小不做特别限定，当然，为了便于后续球磨，可以选择较小的颗粒。
在本申请的一些实施例中，所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(3-30)。本申请中，所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比例如为：1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15、1：16、1：17、1：18、1：19、1：20、1：21、1：22、1：23、1：24、1：25、1：26、1：27、1：28、1：29、1：30。优选地，所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(6-25)。更优选地，所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(8-14)。
在本申请的一些实施例中，混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为10rpm-1200rpm，温度为10℃-70℃。本申请中，混合所述抗菌胶体和所述填充剂的转速例如为10rpm、50rpm、100rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm、950rpm、1000rpm、1050rpm、1100rpm、1150rpm、1200rpm。本申请中，混合所述抗菌胶体和所述填充剂的温度例如为：10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃。可选地，混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为20rpm-1200rpm，温度为20℃-60℃。可选地，混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为200rpm-500rpm，温度为20℃-40℃。
在本申请的一些实施例中，浸润的时间为3h-15h。本申请中，浸润的时间例如为：3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h、15h。可选地，浸润的时间为6h-12h。可选地，浸润的时间为6h-8h。
本申请的第二方面
本申请提供第一方面所述的高强度抗菌呼吸管的制备方法，所述制备方法包括：
将所述抗菌粉和所述聚氯乙烯混合，密炼共混，模压成型。
在本申请的一些实施例中，密炼共混的条件包括：温度为150℃-220℃，滚筒速比为1：(1-5)，共混时间为1h-6h。本申请中，密炼共混的温度例如为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃。滚筒速比为1：1、1：1.5、1：2、1：2.5、1：3、1：3.5、1：4、1：4.5、1：5。时间例如为1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h。可选地，密炼共混的条件包括：温度为200℃-210℃，滚筒速比为1：(1-3)，共混时间1h-4h。可选地，密炼共混的条件包括：滚筒速比为1：(1.2-1.9)，共混时间1.5h-4h。
在本申请的一些实施例中，模压成型的条件包括：温度为180℃-230℃，压力为10MPa-40MPa。本发明中，模压成型的温度例如为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃，压力例如为10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa。
本申请中，所述抗菌胶体可以通过，包括但不限于采用如下步骤制备：
将氯金酸溶液与第一还原剂溶液混合，进行还原反应，制备第一产物；
将所述第一产物与有机溶剂混合，制备第二产物；
将所述第二产物与表面活性剂混合，制备第三产物；
将所述第三产物和第二还原剂混合，制备第四产物；
将所述第四产物和花青素混合，进行螯合反应，制备含有花青素的抗菌胶体；
所述氯金酸溶液中氯金酸的质量浓度为4.5wt％-23wt％；
所述第一还原剂溶液中第一还原剂的质量浓度为11.3wt％-39.5wt％；
所述氯金酸溶液和所述第一还原剂溶液的体积比为1：(2-14)；
所述有机溶剂的用量是所述第一产物体积的8％-23％(v/v)；
所述表面活性剂的用量是所述第二产物体积的0.08％-1.2％(v/v)。
本申请中，所述氯金酸溶液中氯金酸的质量浓度为4.5wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％。所述第一还原剂溶液中第一还原剂的质量浓度例如为11.3wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％、39.5wt％。所述氯金酸溶液和所述第一还原剂溶液的体积比例如为1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14。
本申请中，所述有机溶剂的用量是所述第一产物体积的例如8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％。
本发明中，所述表面活性剂的用量是所述第二产物体积的0.08％、0.09％、0.1％、0.15％、1.2％(v/v)。
可选地，所述第一还原剂和所述第二还原剂独立地选自柠檬酸钠、抗坏血酸和硼氢化钠中的一种或者多种。
本申请中，所述第二还原剂的用量为所述第二产物体积的例如17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27％(w/v)。
可选地，螯合反应的条件包括：温度为10℃-42℃，时间为3h-9h，转速为200rpm-600rpm。
本申请中，螯合反应的温度例如为10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃。螯合反应的时间例如为3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h。螯合反应的转速例如为200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm。
可选地，所述花青素的用量是所述第三产物的0.05％-0.5％(w/v)，例如为0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％。
可选地，所述花青素选自葡萄皮红色素、天竺葵色素和飞燕草色素中的一种或者多种。
可选地，所述第一还原剂选自柠檬酸钠、抗坏血酸和硼氢化钠中的一种或者多种。
可选地，所述有机溶剂选自乙醇、丙三醇和乙二醇中的一种或者多种。
可选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或者多种。
可选地，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述阳离子表面活性剂选自十六烷基二甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基氧化胺、十六烷基三甲基溴化铵、阳离子泛醇、十八烷基三甲基氯化铵和阳离子瓜尔胶中的一种或者多种；
(2)所述非离子表面活性剂选自脂肪酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸山梨坦、聚氧乙烯脂肪酸酯和聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或者多种。
可选地，所述抗菌胶体中，花青素修饰的纳米金颗粒的平均粒径为3nm-5nm(例如为3nm、3.1nm、3.2nm、3.3nm、3.4nm、3.5nm、3.6nm、3.7nm、3.8nm、3.9nm、4nm、4.1nm、4.2nm、4.3nm、4.4nm、4.5nm、4.6nm、4.7nm、4.8nm、4.9nm、5nm)，多分散指数为0.01-0.2。
本申请以实施例1制备的抗菌胶体为例对本发明的抗菌呼吸管的制备方法进行解释说明(参照图2)，但可以理解的是，本发明抗菌胶体的制备并不局限于实施例1的制备方法。本发明的第二发明
本申请提供一种高强度抗菌呼吸管，其通过第一方面提供的制备方法制备获得。
下述的具体实施例中，涉及原料组分的量度参数，如无特别说明，可能存在称量精度范围内的细微偏差。涉及温度和时间参数，允许仪器测试精度或操作精度导致的可接受的偏差。
实施例1
一种含花青素的抗菌胶体的制备方法，包括如下步骤：
S1.将15wt％的氯金酸溶液与28wt％的抗坏血酸溶液混合，得到第一产物，其中，氯金酸溶液与抗坏血酸溶液的体积比为1：11；
S2.在第一产物中继续加入用量是第一产物体积的17％(v/v)的乙二醇得到第二产物；
S3.在第二产物中加入用量是第二产物体积的0.5％(v/v)的非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯，得到第三产物；
S4.在第三产物中加入第二产物体积24％(w/v)的硼氢化钠，得到第四产物；
S5.在第四产物中加入用量是第三产物体积0.1％(w/v)的飞燕草色素，螯合反应得到含花青素的抗菌胶体；
其中，螯合反应的条件包括：温度为25℃，时间为6h，转速为400rpm。见图1。
实施例2
本实施例提供一种高强度抗菌呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将实施例1制备的一种抗菌胶体菌液添加到纳米羟基磷灰石，其中，抗菌胶体：纳米羟基磷灰石为1：8(w/w)；搅拌均匀，搅拌转速为200rpm，搅拌温度为20℃，浸泡6h，得到混合物A；
S2：把混合物A用球磨机湿法球磨，混合物A：玛瑙珠为1：1(w/w)，球磨时间1h，球磨转速为250rpm，得到含大小均一、粒径在50nm-300nm之间的颗粒的混合物B，把混合物B于110℃、3h条件下烘干得抗菌粉C。
S3：将聚氯乙烯(粘均分子量分子量180万)与抗菌粉C用密炼机共混，聚氯乙烯：抗菌粉C为100：2(w/w)，模具热压成呼吸管(即模压成型)以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)数块。
其中，密炼机共混的条件包括：温度为205℃，滚筒速比为1∶1.2，共混时间为1.5h；
模压成型的条件包括：热压温度为195℃，热压压力为25MPa。
实施例3
本实施例提供一种高强度抗菌呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将实施例1制备的抗菌胶体添加到沸石，其中，抗菌胶体：沸石为1：8(w/w)，搅拌均匀，搅拌转速为250rpm，搅拌温度为25℃，浸泡6.5h，得到混合物A；
S2：把混合物A用球磨机湿法球磨，重量混合物A：玛瑙珠为1.5：1(w/w)，球磨时间1.5h，球磨转速为300rpm，得到含大小均一、粒径在50nm-300nm之间的颗粒的混合物B，把混合物B于110℃、3h条件下烘干得抗菌粉C。
S3：将聚氯乙烯(粘均分子量分子量180万)与抗菌粉C用密炼机共混，聚氯乙烯：抗菌粉C为100：8(w/w)，模具热压成呼吸管(即模压成型)以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)数块。
其中，
密炼机共混的条件包括：温度为205℃，滚筒速比为1∶1.4，共混时间2h；
模压成型的条件包括：热压温度为195℃，热压压力为25MPa。
实施例4
本实施例提供一种高强度抗菌呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将实施例1制备的一种抗菌胶体添加到蒙脱石，其中抗菌胶体：蒙脱石为1：10(w/w)，搅拌均匀，搅拌转速为300rpm，搅拌温度为30℃，浸泡7h，得到混合物A；
S2：把混合物A用球磨机湿法球磨，混合物A：玛瑙珠为2：1(w/w)，球磨时间2h，球磨转速为350rpm，得到含大小均一、粒径在50nm-300nm之间的颗粒的混合物B，把混合物B于110℃、3h条件下烘干得抗菌粉C。
S3：将聚氯乙烯(粘均分子量分子量180万)与抗菌粉C用密炼机共混，聚氯乙烯：抗菌粉C为100：15(w/w)，模具热压成呼吸管(即模压成型)以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)数块。
其中，
密炼机共混的条件包括：温度为205℃，滚筒速比为1∶1.6，共混时间2.5h；
摩崖成型的条件包括：热压温度为195℃，热压压力为25MPa。
实施例5
本实施例提供一种高强度抗菌呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将实施例1制备的一种抗菌胶体添加到纳米羟基磷灰石和沸石，其中，抗菌胶体：纳米羟基磷灰石和沸石为1：5：6(w/w)，搅拌均匀，搅拌转速为400rpm，搅拌温度为35℃，浸泡8h，得到混合物A；
S2：把混合物A用球磨机湿法球磨，混合物A：玛瑙珠为2.5：1(w/w)，球磨时间2.5h，球磨转速为400rpm，得到含大小均一、粒径在50nm-300nm之间的颗粒的混合物B，把混合物B于110℃、3h条件下烘干得抗菌粉C粉。
S3：将聚氯乙烯(粘均分子量分子量150万)与抗菌粉C用密炼机共混，聚氯乙烯：抗菌粉C为100：1(w/w)，模具热压成呼吸管(即模压成型)以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)数块。
其中，
密炼机共混的条件包括：温度为200℃，滚筒速比为1∶1.8，共混时间3h；
模压条件：热压温度为180℃，热压压力为40MPa。
实施例6
本实施例提供一种高强度抗菌呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将实施例1制备的抗菌胶体添加到纳米羟基磷灰石和蒙脱石，其中，抗菌胶体：纳米羟基磷灰石：蒙脱石为1：6：8(w/w)，搅拌均匀，搅拌转速为500rpm，搅拌温度为40℃，浸泡8h，得到混合物A；
S2：把混合物A用球磨机湿法球磨，混合物A：玛瑙珠为3：1(w/w)，球磨时间3h，球磨转速为500rpm，得到含大小均一、颗粒粒径在50nm-300nm之间的颗粒的混合物B，把混合物B于110℃、3h条件下烘干得抗菌粉C。
S3；将聚氯乙烯(粘均分子量分子量200万)与抗菌粉C用密炼机共混，聚氯乙烯：抗菌粉C为100：50(w/w)，模具热压成呼吸管(即模压成型)以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)数块。
其中，
密炼机共混的条件包括：温度为210℃，滚筒速比为1∶1.9，共混时间4h；
模压的条件包括：热压温度为230℃，热压压力为10MPa。
对比例1
本对比例是实施例3的对比例，提供一种呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将聚氯乙烯(粘均分子量分子量180万)用密炼机加硫化剂过氧化苯甲酰，聚氯乙烯：硫化剂为100：0.7，硫化，模具热压成呼吸管以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)。
其中，
密炼机共混的条件包括：温度为205℃；滚筒速为1∶1.4；共混时间为2h；
硫化的条件包括：硫化温度为130℃；硫化时间为25min；
模压成型的条件包括：热压温度为195℃，热压压力为25MPa。
其余均同实施例3。
对比例2
本对比例是实施例5的对比例，提供一种呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将去离子水添加到纳米羟基磷灰石和沸石，其中去离子水：纳米羟基磷灰石和沸石为1：5：6(w/w)，搅拌均匀，搅拌转速为400rpm，搅拌温度为35℃，浸泡8h，得到混合物A；
S2：把混合物A用球磨机湿法球磨，混合物A：玛瑙珠为2.5：1(w/w)，球磨时间2.5h，球磨转速为400rpm，得到含大小均一、粒径在50nm-300nm之间的颗粒的混合物B，把混合物B于110℃、3h条件下烘干得C粉末。
S3：将聚氯乙烯(粘均分子量分子量150万)与C粉用密炼机共混，聚氯乙烯：C粉为100：20(w/w)，模具热压成呼吸管以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)数块。
其中，
密炼机共混的条件包括：温度为200℃，滚筒速比为1∶1.8，共混时间3h；
模压成型的条件包括：热压温度为180℃，热压压力为40MPa。
其余均同实施例5。
对比例3
本对比例是实施例5的对比例，提供提一种呼吸管及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：将实施例1制备的一种抗菌胶体添加到纳米羟基磷灰石和沸石，其中，抗菌胶体：纳米羟基磷灰石和沸石为1：5：6(w/w)；搅拌均匀，搅拌转速为400rpm，搅拌温度为35℃，浸泡8h，得到混合物A，把混合物A于110℃、3h条件下烘干得B粉末。
S2：将聚氯乙烯(粘均分子量分子量150万)与B粉末用密炼机共混，聚氯乙烯：B粉末为100：20(w/w)，模具热压成呼吸管以及5cm×5cm平板(用作抗菌检测)数块。
其中，
密炼机共混的条件包括：温度为200℃，滚筒速比为1∶1.8，共混时间3h；
模压成型的条件包括：热压温度为180℃，热压压力为40MPa。
其余均同实施例5。
对比例4
本实施例是实施例5的对比例，相对于实施例5的差别主要包括：S3步骤中采用的聚氯乙烯为非线性结构，粘均分子量为1200000。
其余均同实施例5。
对比例5
本实施例是实施例5的对比例，相对于实施例5的差别主要包括：S3步骤中采用的聚氯乙烯与抗菌粉的质量比为100：55。
其余均同实施例5。
一、抗菌性检测
目前评价硬质塑料表面抗菌性能采用参考国家推荐标准GB/T 31402—2015《塑料表面抗菌性能试验方法》规定的方法，以金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌为指标菌。其中杀菌率≧90％，判断该段时间内具有持续抗菌作用。
(一)试验菌株：金黄色葡萄球菌ATCC6538，大肠埃希菌ATCC8739。
(二)试验步骤：
(1)高压蒸汽灭菌：准备试样12块(每个实施例和对比例)5cm×5cm抗菌呼吸管的平板，作为试样组；上述所有样板全放入高压蒸汽灭菌锅，于(121±2)℃灭菌15min或以上。
(2)用1/500NB稀释菌悬液，使细菌浓度在2.5×105CFU/mL-10×105CFU/mL之间，用作接种液，采用计数板方法测定细菌数量。
(3)式样接种：分别将5cm×5cm平板放于无菌的培养皿中，用移液管吸取0.4mL接种液，滴加到每个试样表面，将4cm×4cm薄膜盖于接种好的菌液上，并轻按薄膜使菌液向四周扩散，以确保菌液不是从薄膜边缘溢出，最后盖上培养皿。
(4)培养：于(35±1)℃、相对湿度不小于90％的条件下培养(24±1)h。
(5)将试验样本组、对照组(空白样板)放置37℃培养箱中，培育48h，观测结果。
(6)分别对菌种进行回收，计算回收率。
表1、实施例2-6以及对比例1-5的抑菌率
样品菌种 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 白色念珠菌
实施例2 98.9％ 99.9％ 96.4％
实施例3 99.9％ 99.9％ 99.4％
实施例4 99.9％ 99.9％ 99.9％
实施例5 99.7％ 99.9％ 99.9％
实施例6 98.1％ 99.3％ 99.9％
对比例1 20.1％ 16.8％ 12.3％
对比例2 28.9％ 25.4％ 18.7％
对比例3 74.3％ 70.5％ 62.4％
对比例4 99.6％ 99.9％ 99.9％
对比例5 99.9％ 99.9％ 99.9％
如表1可知：实施例2-6因为添加了抗菌胶体，制作出来的呼吸管对大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌的抑菌率均能达到≧98％，因此都具有持续抗菌作用，反观对比例1由于没有添加抗菌胶体，抑菌率未能达到≦25％以上，不具有(抑)抗菌性，对比例2为添加了负载辅料但是没有添加抗菌胶体而制备出来的呼吸管不具备抗菌性，对比例3与实施例5相比不进行球磨工艺，其他步骤相同，最终对比例3制备出来的呼吸管也未能达到90％以上的抑菌率，也不具备抗菌性，因此球磨工艺对于抗菌胶体粉释放纳米颗粒发挥抗菌性能也是很关键性的一步。对比例4与实施例5相比较只是采用了不同粘均分子量的聚氯乙烯，对抗菌性没有多大影响。对比例5与实施例5相比较添加了大量的抗菌胶体自然抗菌性非常好。因此要制备具有抗菌性的呼吸管不仅需要添加抗菌胶体，同时该种抗菌胶体最终与负载辅料形成抗菌粉的粒径对于最终发挥的抗菌性能也具有很重要的影响。
二、呼吸管的物理机械性能测试
医疗用聚氯乙烯制品参照GB/T10010-2009医用软聚氯乙烯管材标准规定进行机械性能测试。
表2、实施例2-6以及对比例1-5的物理机械性能测试
Figure BDA0003871360450000141
如上述表2可知：实施例2-6因为添加了抗菌胶体，制作出来的抗菌呼吸管的物理机械性能测试均都能达到医疗用聚氯乙烯制品按照GB/T10010-2009《医用软聚氯乙烯管材标准》所述要求最低标准之上。同时，从实施例2-6相关数据可观察到，随着用球磨工艺制备的抗菌粉掺入聚氯乙烯里面的比例越多，对聚氯乙烯的原有物理机械性能影响越大，因此制作符合标准的抗菌呼吸管，不仅需要保证良好的抗菌性能，同时还需要保证原有的良好物理机械性能。
从实施例2-实施例6数据分析可知道，在保证不把制备出来的呼吸管的断裂拉伸应变率小于300的前提下，随着无机纳米抗菌粉的量添加越多，可以在一定程度上增强原有聚氯乙烯材料的拉伸强度，同时也会降低原有材料聚氯乙烯断裂拉伸应变率，抗形变能力增强，且邵尔(A)硬度也在一定程度上有所增强，因此在总体上来看，往聚氯乙烯材料里面添加越多的无机抗菌粉，制备出来的呼吸管物理机械性能也会变好。与对比例3相比，对比例3的抗菌粉粒径(没有经过球磨)明显大于实施例5的粒径，其他操作步骤相同的同时，实施例5的物理机械性能比对比例3明显好。对比例4采用的是粘均分子量小于1500000的非线性的聚氯乙烯，再加上添加了一定比例的抗菌粉，最终制备出来的抗菌呼吸管的物理机械性能也并没有完全达到医用所要求所需的物理机械性能，因此选择合适的聚氯乙烯材料是一个很重要的前提。对比例5由于添加了大量的抗菌粉，严重影响聚氯乙烯原有的物理机械性能，特别是在弹性方面性能明显下降在规定物理机械性能标准之下，因此为了达到呼吸管具有抗菌性，并不是添加抗菌剂越多越好。因此，在考虑既要提高原有综合物理机械性能的前提下，又要达到具有很好的抗菌性，而寻找添加适当比例抗菌剂是非常重要的。
综上所述，本发明采用抗菌胶体制备的抗菌粉添加入聚氯乙烯中制备抗菌呼吸管过程中，聚氯乙烯的选取、抗菌粉本身的粒径以及均一性、添加比例，对呼吸管的物理机械性能影响非常大。为此，本发明通过制备工艺的整体优化，使得到的抗菌呼吸管恰好是一种(抑)抗菌性强且物理机械性能好的医用抗菌呼吸管。
以上所述实施方式和实施例的各技术特征可以进行任意合适方式的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式和实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为在本说明书记载的范围中。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，得到的等价形式同样落于本申请的保护范围。还应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种高强度抗菌呼吸管，其特征在于，所述高强度抗菌呼吸管包括抗菌粉和聚氯乙烯；其中，
所述聚氯乙烯的具有线性结构且粘均分子量大于150,0000；
所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1-50)；
所述抗菌粉的颗粒粒径为50nm-300nm；
所述抗菌粉是通过如下步骤制备：将抗菌胶体和填充剂混合，用所述抗菌胶体浸润所述填充剂，对所得混合物进行球磨，干燥；所述抗菌胶体包含花青素修饰的纳米金颗粒，所述纳米金颗粒的平均粒径为3nm-5nm，多分散指数为0.01-0.2。
2.根据权利要求1所述的高强度抗菌呼吸管，其特征在于，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述聚氯乙烯的粘均分子量为150,0000-200,0000；
(2)所述聚氯乙烯和所述抗菌粉的质量比为100：(1-35)；和，
(3)球磨的条件包括：采用玛瑙球，时间为0.5h-5h，转速为50rpm-800rpm，所述混合物和所述玛瑙球的质量比为(1-10)：1。
3.根据权利要求2所述的高强度抗菌呼吸管，其特征在于，球磨的条件包括：时间为0.5h-4h，转速为60rpm-800rpm，所述混合物和所述玛瑙球的质量比为(1-5)：1。
4.根据权利要求1至3任一项所述的高强度抗菌呼吸管，其特征在于，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述填充剂选自羟基磷灰石、沸石和蒙脱石中的一种或者多种；
(2)所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(3-30)；
(3)混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为10rpm-1200rpm，温度为10℃-70℃；和，
(4)浸润的时间为3h-15h。
5.根据权利要求4所述的高强度抗菌呼吸管，其特征在于，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(6-25)；
(2)混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为20rpm-1200rpm，温度为20℃-60℃；和，
(3)浸润的时间为6h-12h。
6.根据权利要求5所述的高强度抗菌呼吸管，其特征在于，所述高强度抗菌呼吸管具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)所述抗菌胶体和所述填充剂的质量比为1：(8-14)；
(2)混合所述抗菌胶体和所述填充剂的条件包括：转速为200rpm-500rpm，温度为20℃-40℃；和，
(3)浸润的时间为6h-8h。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高强度抗菌呼吸管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将所述抗菌粉和所述聚氯乙烯混合，密炼共混，模压成型。
8.根据权利要求7所述的高强度抗菌呼吸管的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下技术特征中的一个或者多个：
(1)密炼共混的条件包括：温度为150℃-220℃，滚筒速比为1：(1-5)，共混时间为1h-6h；和，
(2)模压成型的条件包括：温度为180℃-230℃，压力为10MPa-40MPa。
9.根据权利要求8所述的高强度抗菌呼吸管的制备方法，其特征在于，密炼共混的条件包括：温度为190℃-210℃，滚筒速比为1：(1-3)，共混时间1h-4h。
10.根据权利要求9所述的高强度抗菌呼吸管的制备方法，其特征在于，密炼共混的条件包括：温度为200℃-210℃，滚筒速比为1：(1.2-1.9)，共混时间1.5h-4h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113683841A (zh) * 2021-08-04 2021-11-23 浙江海圣医疗器械股份有限公司 一种医用聚氯乙烯色母粒及其制备方法
CN114045035A (zh) * 2021-12-31 2022-02-15 广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院 纳米炉甘石抗菌硅橡胶及其制备方法和在抗菌医疗器械中的应用
CN114539625A (zh) * 2022-02-28 2022-05-27 广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院 纳米金抗菌粉、抗菌塑料母粒或材料、制备方法和应用

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