[发明专利]一种聚氨酯基互穿网络聚合物在医用导管表面改性中的应用

说明书

本发明提供一种聚氨酯基互穿网络聚合物在医用导管表面改性中的应用，是将亲水物质包括端羟基聚乙二醇烷基醚、单端羟基聚乙烯吡咯烷酮和端羟基聚醚季铵盐，分别与多异氰酸酯三聚体进行加成反应，制得功能聚氨酯预聚物，再与具有抗菌杀菌功能的季铵阳离子化二元醇共混入交联聚氨酯溶液中，进行逐步加成聚合反应，制得一种聚氨酯基互穿网络聚合物，用于医用导管的表面亲水抗菌改性。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯在医用导管表面改性中的应用，特别涉及侧链悬挂烷氧基聚乙二醇链、聚乙烯吡咯烷酮链和季铵阳离子聚醚链的多功能聚氨酯基互穿网络聚合物在医用导管表面亲水杀菌改性中的应用，属于功能高分子材料领域。

背景技术

作为一种常用诊疗设备，介入导管已广泛地应用于临床治疗。据报道，2015年全世界用不同材料生产了约57亿套各类导管。随着导管的广泛应用，对导管性能的要求也不断提高。现在用于制造导管的材料主要有:天然橡胶(NR)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(TEFLON)、聚氨酯(PU)、硅氧烷弹性体(SR)或聚酰胺(PA)材料。为达到所需的物理、化学、生物性能，这些材料可单独使用或复合使用。导管进入人体后的生物反应大多数发生在导管基材表面，因此，导管基材表面特性是考核导管使用性能的主要指标。制备导管的聚合物材料本身都是疏水性材料，表面水润滑性、生物相容性和抗菌功能都不符合临床使用要求。为了解决上述问题，人们对导管通常进行表面处理。导管表面的改性处理方法包括物理共混、涂覆、浸渍、沉积、水凝胶包覆，以及化学电镀、化学接枝、光引发接枝、等离子体引发接枝等。通过上述处理，可以改变导管表面特性，包括硬度、耐磨性、结合强度、湿润性、润滑性、血液相容性、抗菌性、耐细菌粘附、促细胞生长等，其中涂覆和化学接枝是目前常用方法。

在聚合物材料表面涂覆一层具有附着力的亲水抗菌涂层是提升导管水润滑性和抗菌功能的常用手段。此方法是利用一些聚合物(包括纤维素、聚氨酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物等)作为粘合剂，将亲水抗菌物质(包括聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚丙烯羧、聚丙烯酰胺、季铵盐、羧酸甜菜碱、磷酰甜菜碱或磺酸甜菜碱等)粘附在导管基材表面。涂层修饰技术简单、工艺易行、成本低廉。这些具有亲水性和抗菌性的物质附着在聚合物材料表面，从而使材料表面在接触水后变得亲水超滑抗菌，达到亲水抗菌改性的目的。同时这些涂层非常薄，不会影响基材的硬度和力学性能。例如US4589873 专利中将聚氯乙烯导管、聚氨酯导尿管或硅橡胶导管浸入聚乙烯吡咯烷酮的二甲基甲酰胺溶液或者DMF与乙醇的混合溶液中，之后在高温下烘干，即可在所述导管上均匀固载一层亲水剂。US4835003将聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液涂覆于聚氨酯的胃饲管或者导尿管上，晾干后形成干态的涂层。类似的工作还有US5331027、US5509899、US5620738和US6042876。这些专利的涂层都普遍存在涂层吸水溶胀后，不牢固、易脱落的缺点。虽然作为粘合剂的聚合物与亲水抗菌物质的用量比达到3:1，涂层吸水溶胀后的牢固性依然不高，若继续提高二者之间的配比就会影响导管表面涂层吸水溶胀后的水亲润性能和抗菌功能。

为了提高涂层吸水后的牢固度，国内相关专利CN102973987、CN104448375、CN109517204利用硅烷类偶联剂做底层，比如利用KH-550或KH-792 硅烷偶联剂将聚乙烯吡咯烷酮和乙基纤维素连接到硅橡胶表面。结果表明，由于硅烷偶联剂的加入，使亲水层与硅橡胶表面结合，硅橡胶表面水接触角也由未改性的 105^o下降至75^o。也有人利用 KH-602或KH-792硅烷偶联剂将聚乙烯吡咯烷酮乙基纤维素连接到聚氯乙烯导管上，结果表明，PVC导管接触角由改性前的 102.4^o下降至43.2^o，摩擦系数大幅度下降。且在水介质中浸泡几天后，亲水润滑性几乎不发生改变。同样利用硅烷偶联剂将聚乙烯吡咯烷酮连接在 PVC 和硅橡胶导尿管上。结果显示，改性的导尿管的摩擦系数降低至未改性导尿管的 1%左右，在水中浸泡几天仍能保持良好的润滑性，但是从导管表面改性工艺来讲相对复杂了，成本也有所提高。