CN115721785A

CN115721785A - 一种医用抗粘附导电涂层的制备方法

Info

Publication number: CN115721785A
Application number: CN202111002147.0A
Authority: CN
Inventors: 孙晶; 吕明川; 周瑜阳; 刘新; 宋金龙
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2023-03-03

Abstract

本发明提供一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，属于材料表面改性技术领域。首先对医用电刀进行预处理，使用无水乙醇及去离子水清洗电刀刀头后吹干；然后将由纳米陶瓷涂料、润滑剂及碳纳米管混合制成的涂液涂覆在刀头表面；最后将涂覆处理后的电刀刀头取出，经干燥处理后涂层固化，得到医用抗粘附碳纳米管导电涂层。本发明所制备的涂层可以有效防止基体材料被血液、消毒剂、组织、油脂等粘附；涂层与基底材料之间具有较强的结合力，且具备防粘血、抗组织粘附、耐低温存储、耐高压蒸汽灭菌等性能，有望减少医用高频电刀在使用过程中产生的组织粘连、焦痂等问题，在医疗领域有较为广阔的应用前景。

Description

一种医用抗粘附导电涂层的制备方法

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，涉及一种医用抗粘附导电涂层的制备方法。

背景技术

随着人类文明和医疗科技的重大进步，医用型刀具已成为医疗领域内不可或缺的工具，其相关行业发展势头迅猛。医用高频电刀，又称高频电外科手术电极、电凝等，通过电流的热效应完成对肌体的切割和止血工作，以组织切割面整齐、渗血少、速度快、术后疼痛少等优势著称。

然而，相关资料表明，高频电刀在手术过程中温度过高易造成血液和软组织脱水结痂甚至炭化，粘连并包覆刀头，从而降低电流密度，阻碍能量传递，进而影响手术切割效率和术中止血效果；倘若表面结痂与相邻组织发生粘连，操作过程中极易造成组织二次撕裂和出血，使得伤口愈合不良；此外，高频电刀产生的高温会通过热扩散对周围组织或器官造成热损伤甚至坏死，增加患者的细菌感染概率。

为避免高频电刀造成上述不良后果，手术过程中医生往往会频繁地用医用纱布对电刀表面的血膜或结痂进行清理，平均每隔5～10min便会清理一次，使得手术时间严重延长。为降低电刀刀头的温度和清除粘附物，手术中也常用生理盐水对刀头进行冲洗，但该方法会阻挡外科医生视野，且降低电流密度，直接影响手术效果。此外，非电解质类冲洗液还会导致溶血和低钠血症，增加了手术风险。因此，为了适应现代外科手术的严格要求，解决医用高频电刀表面的抗粘附问题具有重要意义。

CN111020502A公开了一种仿荷叶的疏水抗血清粘附表面及其制备方法，该方法利用纳秒激光在医用不锈钢的上表面刻蚀出若干微米级“乳突”状结构，“乳突”状结构的表面具有纳米级的溅射颗粒。刻蚀后的表面经酸性溶液浸泡后，利用磁控溅射法在其上沉积氮化铬涂层，最终使“乳突”状结构表面和溅射颗粒表面均覆盖有氮化铬涂层。使用该方法制备的表面具有优异的疏水和抗血清粘附性能，可有效解决手术刀、支架及其他医疗器械表面的血液粘附问题。但是这种方法需要经过激光刻蚀、酸浸泡及磁控溅射三步，制备过程较为复杂，且激光刻蚀过程中需要根据所刻蚀表面的形状进行焦距的校准，难以应用于一些具有棱状沟槽或曲面形状的医疗手术器械表面。

US20030109864A1公开了一种应用于高频电刀电极表面的抗粘附涂层，该涂层的基础组分是水溶性聚合物，同时填充有金属材料或含氟聚合物。所填充的聚合物具有多孔结构，能够充分吸收水分，及时冷却电刀表面，降低电刀的工作温度，从而缓解了组织的灼伤、碳化和粘附。另外，涂层剪切强度较低，可以减少工作过程中对电刀的破坏，提高电刀的使用寿命。但是这种涂层中所含有的聚合物在高温下易分解，含氟聚合物中的氟元素也会对人体产生伤害，生物相容性有待提高。

由此可见，现有的方法虽然能达到一定的抗粘附效果，但仍存在着稳定性差、制备过程复杂、应用范围有限、生物相容性有待提高等问题。因此，急需提出一种稳定性较好、操作简单、应用范围广、生物相容性良好的医用抗粘附导电涂层的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种医用抗粘附导电涂层的制备方法。

本发明的技术方案：

一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，该制备方法首先使用无水乙醇及去离子水清洗电刀刀头后干燥；然后，将由纳米陶瓷涂料、润滑剂及导电填料混合制成的涂液涂覆在刀头表面；最后，将浸润处理后的电刀刀头取出，经干燥处理后涂层固化，得到医用抗粘附导电涂层。具体步骤如下：

(1)基底材料的预处理：使用无水乙醇及去离子水清洗电刀刀头后吹干，待用；

所述的医用电刀为单极电凝、双极电凝镊、高频电刀、高频电笔、电钩、电夹、电针、电铲、电骨、电棒等医用电外科手术刀具。

所采用的干燥方式可以为电吹风吹干、空气压缩机吹干、烘干或空气中自然干燥。

(2)制备涂液：将过滤后的纳米陶瓷涂料与润滑剂以2:1～4:1的质量比混合得到混合液，向其中加入质量为混合液质量1％～20％的导电填料，搅拌使其均匀混合得到涂液，待用；

所述的润滑剂溶液为硅油、杏仁油、医用水溶性润滑剂中的一种或两种以上混合。

所述的纳米陶瓷涂料中的纳米陶瓷颗粒直径为20nm～80nm。

所述的过滤是指采用200目以上的过滤网进行过滤。

所述的导电填料为碳纳米管、银胶、钛粉、石墨烯、碳黑中的一种。

(3)浸涂处理：将步骤(2)得到的涂液涂覆在步骤(1)得到的电刀刀头表面，倾斜静置刀头，使涂料在表面形成均匀的涂层；

所述的倾斜角度为20～40°；所述的静置时间不少于20分钟。

所述的涂覆方法可以为：旋涂，即使用旋涂机在基底表面均匀旋涂一层涂液；刷涂，即使用毛刷在基底表面均匀刷涂一层涂液；喷涂，即使用普通喷枪在基底表面均匀喷涂一层涂液；浸涂，即将基底浸入涂液一次后取出并倾斜静置，最终得到均匀的一层涂层。

(4)涂层固化处理：将步骤(3)得到的浸涂处理后的电刀在常温下晾干或烘干，使表面涂层固化，得到稳定的抗粘附导电涂层。

所述的常温下晾干是指让涂层在20～25℃的环境中静置至少24小时；所述的烘干是指让涂层在120～180℃的电热烘箱中烘干60～80分钟。

本发明的有益效果：

(1)本发明所提出的制备方法操作简单，实验设备易得，所用试剂具有环境友好性，适合大批生产，实用性良好。

(2)本发明所采用的涂层法适用于具有沟槽、凸起、棱、曲面等不同形状结构的手术器械，与激光刻蚀法相比无需根据其形状改变焦距，一步浸涂或刷涂即可完成，简单方便，应用范围广。

(3)由于碳纳米管颗粒已较好地分散且被包裹在纳米陶瓷涂料与硅油的混合物中，本发明所制备的固态抗粘附涂层致密性较好，表面光滑平整且无残留的润滑剂，与传统的润滑油注入式抗粘附表面相比，润滑剂不易损失，表面强度更好。

(4)由于碳纳米管等导电填料的作用，本发明所制备的涂层与传统的固态抗粘附涂层相比具有良好的导电性，可以应用于使用过程中需要放电的医用电外科手术器械表面。

(5)本发明所制备的涂层具有良好的防粘血、抗组织粘附、耐低温存储、耐高压蒸汽灭菌等性能，有望减少医用高频电刀在使用过程中产生的组织粘连、焦痂等问题，在医疗领域有较为广阔的应用前景。

附图说明

图1是医用抗粘附碳纳米管导电涂层的制备流程图。

图2是实施例2的医用抗粘附碳纳米管导电涂层表面微观形貌图；(a)放大500倍(b)放大10000倍。

图3是实施例1的医用高频电刀抗组织粘附试验结果图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明涉及一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，本发明方法涉及的医用外科手术器械包括但不限于单极电凝、双极电凝镊、高频电刀、高频电笔、电钩、电夹、电针、电铲、电骨、电棒等医用电外科手术刀具；本发明所使用的设备主要包括空气压缩机、超声振荡清洗装置、磁力搅拌器、电热烘箱等。

实施例1：

(1)高频电刀的预处理：使用无水乙醇及去离子水清洗高频电刀刀头，使用空气压缩机吹干，待用；

(2)涂液准备：将使用200目过滤网过滤后的纳米陶瓷涂料与医用硅油以2:1的质量比混合，向其中加入混合液质量1％的碳纳米管，在磁力搅拌器上搅拌使其均匀混合，待用；

(3)浸涂处理：将步骤(2)得到的由纳米陶瓷涂料、医用硅油及碳纳米管混合制成的涂液涂覆在步骤(1)得到的电刀刀头表面，以20°的角度倾斜刀头，静置30分钟，使涂料在表面形成均匀的涂层；

(4)涂层固化处理：将步骤(3)得到的浸润处理后的电刀在120℃的电热烘箱中烘干80分钟，使表面涂层固化，得到稳定的抗粘附导电涂层。

实施例2：

(1)双极电凝镊的预处理：使用无水乙醇及去离子水清洗双极电凝镊镊尖，使用吹风机吹干，待用；

(2)涂液准备：将使用300目过滤网过滤后的纳米陶瓷涂料与杏仁油以3:1的质量比混合，向其中加入混合液质量8％的钛粉，搅拌使其均匀混合，待用；

(3)浸涂处理：将步骤(2)得到的由纳米陶瓷涂料、杏仁油及钛粉混合制成的涂液涂覆在步骤(1)得到的双极电凝镊镊尖内表面，以25°的角度倾斜镊尖，静置30分钟，使涂料在表面形成均匀的涂层；

(4)涂层固化处理：将步骤(3)得到的浸涂处理后的双极电凝镊在145℃的电热烘箱中烘干70分钟，使表面涂层固化，得到稳定的抗粘附导电涂层。

实施例3：

(1)医用电钩的预处理：使用无水乙醇及去离子水清洗医用电钩，自然风干，待用；

(2)涂液准备：将使用400目过滤网过滤后的纳米陶瓷涂料与硅油以3.5:1的质量比混合，向其中加入混合液质量14％的石墨烯，搅拌使其均匀混合，待用；

(3)浸涂处理：将步骤(2)得到的由纳米陶瓷涂料、硅油及石墨烯混合制成的涂液涂覆在步骤(1)得到的电钩表面，以30°的角度倾斜电钩，静置30分钟，使涂料在表面形成均匀的涂层；

(4)涂层固化处理：将步骤(3)得到的浸涂处理后的医用电钩在180℃的电热烘箱中烘干60分钟，使表面涂层固化，得到稳定的抗粘附导电涂层。

实施例4：

(1)医用电夹的预处理：使用无水乙醇及去离子水清洗医用电夹，使用空气压缩机吹干，待用；

(2)涂液准备：将使用200目过滤网过滤后的纳米陶瓷涂料与医用硅油以4:1的质量比混合，向其中加入混合液质量20％的碳黑，在磁力搅拌器上搅拌使其均匀混合，待用；

(3)浸涂处理：将步骤(2)得到的由纳米陶瓷涂料、医用硅油及碳黑混合制成的涂液涂覆在步骤(1)得到的医用电夹内表面，以40°的角度倾斜电夹，静置30分钟，使涂料在表面形成均匀的涂层；

(4)涂层固化处理：将步骤(3)得到的浸润处理后的电夹在常温下静置48小时，使表面涂层固化，得到稳定的抗粘附导电涂层。

图2是医用抗粘附碳纳米管导电涂层表面微观形貌图，(a)和(b)分别为涂层表面在放大倍数为500倍和10000倍下的扫描电子显微镜图像，由图中可以看出，碳纳米管颗粒较好地分散并被包裹于纳米陶瓷涂料与医用硅油混合而成的涂液中，所制备的固态表面光滑均匀。

在不同输出功率下分别使用普通高频电刀和表面覆盖了抗粘附碳纳米管导电涂层的高频电刀电切新鲜猪肉，图3是电切后表面粘附组织质量的对比图，由图中可以看出，输出功率超过100W后，具有抗粘附涂层的高频电刀表面粘附组织质量明显下降。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，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，这些均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基底材料的预处理：使用无水乙醇及去离子水清洗医用电刀；

(2)制备涂液：将过滤后的纳米陶瓷涂料与润滑剂以2:1～4:1的质量比混合得到混合液，向其中加入质量为混合液质量1％～20％的导电填料，搅拌使其均匀混合得到涂液；

2.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的医用电刀为单极电凝、双极电凝镊、高频电刀、高频电笔、电钩、电夹、电针、电铲、电骨、电棒或其他医用电外科手术刀具。

3.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所采用的干燥方式可以为电吹风吹干、空气压缩机吹干、烘干或空气中自然干燥。

4.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的润滑剂溶液为硅油、杏仁油、医用水溶性润滑剂中的一种或两种以上混合。

5.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的纳米陶瓷涂料中的纳米陶瓷颗粒直径为20nm～80nm。

6.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的过滤是指采用200目以上的过滤网进行过滤。

7.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的导电填料为碳纳米管、银胶、钛粉、石墨烯、碳黑中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的倾斜角度为20～40°；所述的静置时间不少于20分钟。

9.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的涂覆方法包括旋涂、刷涂、喷涂、浸涂。

10.根据权利要求1所述的一种医用抗粘附导电涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的常温下晾干是指让涂层在20～25℃的环境中静置至少24小时；所述的烘干是指让涂层在120～180℃的电热烘箱中烘干60～80分钟。