CN118976158B - 一种表面光滑的多孔超声显影导管及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种表面光滑的多孔超声显影导管及其制备与应用，包括以下步骤：S1.将第一热塑性树脂、硝酸铵、增强纤维混合后，于185‑230℃加热熔融，并挤出成型，而后冷却固化，得多孔内管导管；S2.将第二热塑性树脂、相容剂混合后，于90‑180℃熔融，得到液相树脂材料，用液相树脂材料包覆多孔内管导管，即得表面光滑的多孔超声显影导管；第一热塑性树脂的熔融温度≥180℃；本申请通过第一热塑性树脂与硝酸铵在同一温度区间同时进行熔融挤出与产气，得到内部和表面有气孔的多孔内管导管，借助气体增大声阻抗差异，提高超声显影效果；再在外部包覆并嵌合第二热塑性树脂，提高超声导管的安全性及耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗材料领域，特别涉及一种表面光滑的多孔超声显影导管及其制备与应用。
背景技术
手术中使用的导管类产品分为显影和不显影两类。显影类导管能有效的帮助医生在手术时进行跟踪，确定导管所在位置；微创介入治疗涉及的引流导管及其他介入导管需应用X光机、CT、超声等电子设备进行引导。
由于现有医用介入导管材料的声阻抗值与人体软组织的声阻抗值(1.52×106kg/m2s)接近，使得现有介入导管在人体内的超声图像模糊不清。因此，研究者采用了不同的方法来增强介入导管的超声反射系数进而提高介入导管在人体中超声图像的清晰度。例如将显影导管的表面进行粗糙化，进而增强材料表面的声波散射和反射的能力，提高超声显影效果，粗糙化的方法包括导管挤出后用激光技术进行表面雕刻和修饰，虽然能一定程度的提升超声显影效果，但都作用于表面，效果不佳，且破坏了产品表面的光滑度，增加了在体内移动过程中与血管的摩擦力，容易损伤血管；又例如，增加可改善超声显影效果的涂层，但涂层又有脱落风险，安全性差，生物安全性低。
因此，需要提供一种超声显影效果好且生物体损失小的超声显影导管。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种表面光滑的多孔超声显影导管及其制备与应用，以解决如何提高超声显影导管显影效果并降低生物体损伤的问题。
本申请提供一种表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将第一热塑性树脂、硝酸铵、增强纤维混合后，于185-230℃加热熔融，并挤出成型，而后冷却固化，得多孔内管导管；
S2. 将第二热塑性树脂、相容剂混合后，于90-180℃熔融，得到液相树脂材料，用液相树脂材料包覆多孔内管导管，即得表面光滑的多孔超声显影导管；
第一热塑性树脂的熔融温度≥180℃。
优选的，步骤S1中，第一热塑性树脂包括聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯中的一种或几种。
优选的，步骤S1中，增强纤维包括碳纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。
优选的，步骤S2中，第二热塑性树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯中的一种或几种。
优选的，步骤S2中，相容剂包括PE-G-MAH、EAA、SPEEK、PS-G-MAH中的一种或几种。
优选的，步骤S2中，包覆的工艺为涂覆和/或浸渍后取出，再降温固化。
优选的，硝酸铵用量为第一热塑性树脂的2-5%。
优选的，硝酸铵的用量与增强纤维的用量之比为（2-5）:2。
第二方面，本申请提供一种表面光滑的多孔超声显影导管。
第三方面，本申请提供一种表面光滑的多孔超声显影导管在医疗材料中的应用。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：本申请通过第一热塑性树脂与硝酸铵在同一温度区间同时进行熔融挤出与产气，得到内部和表面有气孔的多孔内管导管，借助气体增大声阻抗差异，提高超声显影效果；再在外部包覆第二热塑性树脂，使第二热塑性树脂与多孔内管导管相互嵌合，提高结合力，避免第一热塑性树脂与多孔内管导管分离，稳定性高，耐久性高，且包覆的第二热塑性树脂使超声显影导管外表面光滑，不会损伤血管，安全性高。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将第一热塑性树脂、硝酸铵、增强纤维混合后，于185-230℃加热熔融，并挤出成型，而后冷却固化，得多孔内管导管；
S2. 将第二热塑性树脂、相容剂混合后，于90-180℃熔融，得到液相树脂材料，用液相树脂材料包覆多孔内管导管，即得表面光滑的多孔超声显影导管；
第一热塑性树脂的熔融温度≥180℃。
本申请中，步骤S1将第一热塑性树脂在硝酸铵的分解温度下进行熔融挤出，得到多孔内管导管；由于硝酸铵在185-230℃下会分解产生无毒气体（氧化亚氮、氮气、氧气、水蒸气），且第一热塑性树脂能在185-230℃下实现熔融，两种材料在同一温度区间同时进行熔融挤出与产气，并将多余的水分蒸发，得到内部和表面有气孔的多孔内管导管，提升了超声导管的显影效果；值得注意的是，若加热温度低于185℃则硝酸铵产气困难且产物刺激性强，难以在熔融挤出过程中形成大量气孔，尤其是在内管导管的外壁形成气孔，若高于230℃则硝酸铵分解过于剧烈，危险性高。
步骤S2中，将第二热塑性树脂熔融后包覆多孔内管导管，使得到多孔超声显影导管具有光滑的外表面，降低了超声显影导管在体内移动时与血管的摩擦力，避免血管损伤；与此同时，由于多孔内管导管的外表面存在一定的气孔，流体性的第二热塑性树脂对多孔内管导管进行包覆后能实现第一热塑性树脂和第二热塑性树脂的相互嵌入，并在相容剂的加持下，更紧密的结合，避免超声显影导管的内外层在长时间使用后相互分离，提高超声显影导管的稳定性。
同时，为避免第二热塑性树脂在包覆时第一热塑性树脂软化或者熔融而造成气孔坍塌，第一热塑性树脂的熔融温度≥180℃，即不低于步骤S2的加热熔融温度。
在一些实施例中，第一热塑性树脂包括聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯中的一种或几种；第一热塑性树脂的熔融温度为180-230℃时，在硝酸铵的热分解产气的同时第一热塑性树脂熔融。例如使用CAS号为9003-53-6的聚苯乙烯（熔点212℃）为第一热塑性树脂时，步骤S1的加热熔融温度设置为212-230℃，优选的，加热熔融温度设置为212℃；使用CAS号为25037-45-0的聚碳酸酯（熔点220-230℃）为第一热塑性树脂时，步骤S1的加热熔融温度设置为220-230℃，优选的，加热熔融温度设置为230℃。
在一些实施例中，第二热塑性树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯（CAS 9011-14-7，熔点150℃）、聚氯乙烯（CAS 9002-86-2，熔点170℃）、聚乙烯（CAS 9002-88-4，熔点92℃）中的一种或几种，可在低温下实现熔融并包覆多孔内管导管。
在一些实施例中，增强纤维包括碳纤维、玄武岩纤维中的一种或几种；增强纤维与热塑性树脂的相容性好，且能提高超声显影导管的强度和韧性，以提高耐久性。
在一些实施例中，包覆的方式为：涂覆和/或浸渍后取出，再降温固化；以使第二热塑性树脂能均匀的包覆多孔内层导管。
在一些实施例中，相容剂包括PE-G-MAH、EAA、SPEEK、PS-G-MAH中的一种或几种；相容剂有利于提高第二热塑性树脂与第一热塑性树脂的相容性和结合力，避免固化后二者分离。
在一些实施例中，硝酸铵的用量为第一热塑性树脂的2-5%；在一些实施例中，硝酸铵的用量与增强纤维的用量之比为（2-5）:2；硝酸铵用量的增多可使得多孔内管导管内部和/或表面的气孔增多，但过多的气孔会导致超声显影导管强度和韧性的下降，因此需要增加增强纤维以提高超声显影导管的强度和韧性。
本申请提供一种表面光滑的多孔超声显影导管。
本申请提供一种表面光滑的多孔超声显影导管在医疗材料中的应用。
以下通过具体实施方式对本方案进行进一步说明。
实施例1
一种表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将100g聚苯乙烯（CAS 9003-53-6）、2g硝酸铵、2g碳纤维混合后，置于密炼机中，升温至215℃加热熔融，熔融共混20min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得多孔内管导管；
S2. 将100g聚乙烯（CAS 9002-88-4）、2g PE-G-MAH混合后，于100℃熔融，得到液相树脂材料，将多孔内管导管浸渍于液相树脂材料中2min，取出冷却固化后，再循环进行浸渍（2min）及冷却固化处理2次，即得表面光滑的多孔超声显影导管。
实施例2
一种表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将100g聚苯乙烯（CAS 9003-53-6）、5g硝酸铵、2g碳纤维混合后，置于密炼机中，升温至215℃加热熔融，熔融共混20min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得多孔内管导管；
S2. 将100g聚乙烯（CAS 9002-88-4）、2g PE-G-MAH混合后，于100℃熔融，得到液相树脂材料，将多孔内管导管浸渍于液相树脂材料中2min，取出冷却固化后，再循环进行浸渍（2min）-冷却固化处理2次，即得表面光滑的多孔超声显影导管。
实施例3
一种表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将100g聚苯乙烯（CAS 9003-53-6）、10g硝酸铵、3g碳纤维混合后，置于密炼机中，升温至215℃加热熔融，熔融共混20min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得多孔内管导管；
S2. 将100g聚乙烯（CAS 9002-88-4）、2g PE-G-MAH混合后，于100℃熔融，得到液相树脂材料，将多孔内管导管浸渍于液相树脂材料中2min，取出冷却固化后，再循环进行浸渍（2min）-冷却固化处理2次，即得表面光滑的多孔超声显影导管。
实施例4
一种表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将100g聚碳酸酯（CAS 25037-45-0）、1g硝酸铵、3g碳纤维混合后，置于密炼机中，升温至230℃加热熔融，熔融共混15min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得多孔内管导管；
S2. 将100g聚甲基丙烯酸甲酯（CAS 9011-14-7）、5g PE-G-MAH混合后，于150℃熔融，得到液相树脂材料，将多孔内管导管浸渍于液相树脂材料中2min，取出冷却固化后，再循环进行浸渍（2min）-冷却固化处理2次，即得表面光滑的多孔超声显影导管。
对比例1
一种超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将100g聚氯乙烯（CAS 9002-86-2）、2g硝酸铵、2g碳纤维混合后，置于密炼机中，升温至170℃加热熔融，熔融共混20min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得内管导管；
S2. 将100g聚乙烯（CAS 9002-88-4）、2g PE-G-MAH混合后，于100℃熔融，得到液相树脂材料，将内管导管浸渍于液相树脂材料中2min，取出冷却固化后，再循环进行浸渍（2min），冷却固化处理2次，即得超声显影导管。
对比例2
一种超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将100g聚苯乙烯（CAS 9003-53-6）、2g碳纤维混合后，置于密炼机中，升温至215℃加热熔融，熔融共混20min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得内管导管；
S2. 将100g聚乙烯（CAS 9002-88-4）、2g PE-G-MAH混合后，于100℃熔融，得到液相树脂材料，将内管导管浸渍于液相树脂材料中2min，取出冷却固化后，再循环进行浸渍（2min），冷却固化处理2次，即得超声显影导管。
对比例3
一种超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将100g聚苯乙烯（CAS 9003-53-6）、2g硝酸铵混合后，置于密炼机中，升温至215℃加热熔融，熔融共混20min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得内管导管；
S2. 将100g聚乙烯（CAS 9002-88-4）、2g PE-G-MAH混合后，于100℃熔融，得到液相树脂材料，将内管导管浸渍于液相树脂材料中2min，取出冷却固化后，再循环进行浸渍（2min），冷却固化处理2次，即得超声显影导管。
对比例4
一种超声显影导管的制备方法，包括以下步骤：
将100g聚苯乙烯（CAS 9003-53-6）、2g硝酸铵、2g碳纤维混合后，置于密炼机中，升温至215℃加热熔融，熔融共混20min，并挤出成型，其中挤出直径为3mm，而后冷却固化，得多孔内管导管 即为表面光滑的多孔超声显影导管。
测试与评价
将各实施例及对比例得到的超声显影导管进行超声效果、机械性能、表面形态的测试。
其中，超声效果的测试方法为：以模拟组织血管壁的超声图像灰度为基准，可通过比较不同样品b峰面积(Sb，代表样品超声图像的辉度，即光点密度)与a峰面积(Sa，代表血管壁超声图像的辉度)的比值来比较不同样品的超声成像效果，该比值越大，说明样条超声图像的显影效果越好，结果如表1所示。
机械性能的测试标准为：按照GB/T 1451-2005《纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法》测试韧性；按照GB/T 16421-1996《塑料拉伸性能小试样试验方法》测试拉伸强度；结果如表1所示。
表1 不同超声导管的性能测试结果
由表1可知，实施例1-4中硝酸铵的用量依次增加，得到的超声显影材料的气孔量增加且表面光滑，但Sb/Sa值：实施例2>实施例1>实施例3>实施例4，说明虽然硝酸铵的增加有利于提高超声显影材料的显影效果，但硝酸铵的过多使用也会带来不利，其原因可能在于，硝酸铵用量过多熔融挤出时反应更为剧烈，导致气泡溢出内管导管反而降低了内管导管的气孔量，同时其韧性及拉伸强度显示，实施例2<实施例1<实施例3<实施例4，说明气孔量越大，机械性能越差，实施例1的综合性能较优；对比例1与实施例1相比，更换了第一热塑性树脂的种类并于170℃下加热熔融，导致硝酸铵分解不足，因此气孔量急剧减少，Sb/Sa值大幅降低，而机械性能变化不大；对比例2未使用硝酸铵，Sb/Sa值大幅降低，而机械性能变化不大；对比例3未使用碳纤维，机械性能大幅下降，但Sb/Sa值变化不大；对比例4未使用第二热塑性树脂，得到的超声显影材料表面并不光滑，容易引起机体损伤，同时显影效果及机械性能也受到负面影响。
本申请通过第一热塑性树脂与硝酸铵在同一温度区间同时进行熔融挤出与产气，得到内部和表面有气孔的多孔内管导管，借助气体增大声阻抗差异，提高超声显影效果；再在外部包覆第二热塑性树脂，使第二热塑性树脂与多孔内管导管相互嵌合，提高结合力，避免第一热塑性树脂与多孔内管导管分离，稳定性高，耐久性高，且包覆的第二热塑性树脂使超声显影导管外表面光滑，不会损伤血管，安全性高。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将第一热塑性树脂、硝酸铵、增强纤维混合后，于185-230℃加热熔融，并挤出成型，而后冷却固化，得多孔内管导管；
S2.将第二热塑性树脂、相容剂混合后，于90-180℃熔融，得到液相树脂材料，用所述液相树脂材料包覆所述多孔内管导管，即得所述表面光滑的多孔超声显影导管；
所述第一热塑性树脂的熔融温度≥180℃；步骤S1中，所述第一热塑性树脂包括聚苯乙烯、聚碳酸酯中的一种或几种；所述增强纤维包括碳纤维、玄武岩纤维中的一种或几种；步骤S2中，所述第二热塑性树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯中的一种或几种；步骤S2中，所述相容剂包括PE-G-MAH、EAA、SPEEK、PS-G-MAH中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述包覆的工艺为涂覆和/或浸渍后取出，再降温固化。
3.根据权利要求1所述的表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，其特征在于，所述硝酸铵用量为第一热塑性树脂的2-5%。
4.根据权利要求1所述的表面光滑的多孔超声显影导管的制备方法，其特征在于，所述硝酸铵的用量与增强纤维的用量之比为（2-5）:2。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的制备方法制备的表面光滑的多孔超声显影导管。
6.一种如权利要求5所述的表面光滑的多孔超声显影导管在制备医疗材料中的应用。
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