[发明专利]用于植入式医疗器械的高度疏水性防污涂层

说明书

本文描述了抗菌涂层和制备抗菌涂层的方法。特别地，提供了形成有机催化的聚硫醚涂层的方法，其中制备包含双‑甲硅烷基化的二硫醇和氟代芳烃的第一溶液。制备包含有机催化剂的第二溶液。将第一溶液和第二溶液混合以形成混合溶液。将混合溶液施加到基底，并固化基底。

技术领域

本发明一般涉及用于预防和处置细菌和微生物定植、生物膜形成和涉及医疗器械和表面的感染的抗菌涂层。更具体地，本发明涉及用有机催化剂作用下甲硅烷基保护的二硫醇与全氟芳烃的反应形成高疏水性涂层的系统和方法。

背景技术

微生物在湿润表面上的积聚，或曰生物污损，是诸如医疗器械、海洋仪器、食品加工、甚至家用排水管等广泛应用中的材料的普遍存在的问题。通常，细菌通过形成生物膜而引发生物污染，生物膜由高度有序的粘附集落形成，最常见于自生的细胞外聚合物质基底内。

有多种可植入器械，包括例如假体关节、心脏瓣膜、人造心脏、血管支架和移植物、心脏起搏器、除颤器、神经刺激器械、胃起搏器、血管导管和端口(例如Port-A-Cath)。感染是所有植入医疗器械的潜在问题—这些植入材料和器械的表面代表局部免疫失调的区域，其中的细菌定植和随后的生物膜形成难以诊断和治疗。生物膜是持续感染的罪魁祸首，因为它们具有抗治疗性，可能释放有害毒素，以及易于扩散微生物，这可能导致它们在其上生长(例如导管阻塞)或化脓的播种微生物的可植入器械的故障。

诸如从患者身体移除受感染的植入器械的极端措施，通常是唯一可行的管理选择。尽管在手术过程中使用消毒技术和预防性抗生素治疗来预防定植，但这种做法在预防围手术期细菌定植方面并非100％有效。此外，假体关节上细菌定植的风险，在假体关节植入后很长时间内都存在。例如，对于金黄色葡萄球菌菌血症，假体关节上定植的风险接近25％。

消除与可植入物质和装置相关的定植和感染的抗生素治疗，在根除这些过程中涉及的细菌和真菌的能力方面受到限制。这有多种原因，包括由于扩散有限而导致生物膜深处的抗生素浓度降低，一般抗生素无法消除“最后的”病原体细胞(通常由免疫系统完成，对于可植入器械的情形却不能很好地起作用)，并且微生物能够持续存在，即变得无代谢活性并因此在功能上对抗生素具有相对耐药性。抗生素抗性使治疗与器械相关的感染更具挑战性。事实上，导致装置相关感染的微生物(例如肠球菌、葡萄球菌)经常遇到抗生素耐药性。

因此，近年来为开发抗菌表面投入了相当大的努力。这些表面可分为两类：(i)防止微生物粘附的防污表面和(i i)引发细菌灭杀的杀菌表面。设计抗菌表面的典型策略包括表面的超分子(非共价)涂层或表面的改性(即化学改性或结构化)。然而，目前的技术遭受长期抗菌性能和稳定性差、细菌耐药性的不良发展或产业环境的有限可扩展性的困扰。

因此，本领域需要解决上述问题。

发明内容

本发明涉及用有机催化剂作用下甲硅烷基保护的二硫醇与氟代芳烃的反应形成高度疏水性涂层以预防和处置细菌和微生物定植、生物膜形成和感染的系统和方法。

在一些实施例中，将双-甲硅烷基化二硫醇和氟代芳烃在有机催化剂作用下聚合以形成具有改善的抗微生物/防污性能的高度疏水性涂层。在固化之后，涂层提供了用于经济和大规模地将抗微生物材料应用于医疗器械的通用技术平台的优点。通过为聚合反应选择不同的氟代芳烃，可以调节最终涂层的抗微生物性质。

以这种方式形成的涂层排斥否则将粘附到可植入器械表面的细菌。可以使用相同的技术来防止诸如内窥镜、腹腔镜、内窥镜的医疗器械和医疗系统中(例如患者环境中)表面的定植。

根据本发明的一个或多个实施例，提供了一种形成有机催化的聚硫醚涂层的方法。该方法包括提供双-甲硅烷基化二硫醇和氟代芳烃的第一溶液。该方法还包括提供有机催化剂的第二溶液。将第一溶液和第二溶液混合以形成混合溶液。将混合溶液施加到基底的表面上并固化基底。该涂层提供了用于经济和大规模地将防污和杀菌材料应用于植入式和非植入式医疗器械的表面的通用技术平台的技术益处。