PVC导尿管表面亲水润滑涂层的制备及性能研究

.51ChinaMedicalDeviceInformation|中国医疗器械信息技术报告TechnologyReport导尿管虽然是医疗器械中的一种“小”产品，但其临床用量却非常大。作为一次性使用的产品，就经济性能来讲，PVC材质的导尿管仍是最佳的选择，例如在美国市场上家用导尿管大部分是PVC的。但由于PVC是疏水性材料，使用时摩擦力较大，病人常伴有灼烧和疼痛感，容易造成血管、腔道组织损伤及带来并发症。因此，需要提高导尿管表面的润滑性，来减少导尿管在插入或拔出人体时对组织的损伤及粘连，从而减轻病人痛苦[1]。以往通常采用的是将润滑油（如石蜡油、硅油等）涂覆到导尿管表面,但这种处理方法对导尿管润滑性效果较差、难以持久而且不利PVC导尿管表面亲水润滑涂层的制备及性能研究王聘刘俊龙刘华龙上海康德莱企业发展集团股份有限公司（上海201803）内容提要：以公司现生产的PVC导尿管为基材，通过特殊工艺在其表面结合一层水溶性高分子——聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，来制备亲水润滑涂层，并对导尿管表面涂层的润滑性能进行了研究。通过测定涂层的水接触角、附着性和吸水率及摩擦系数等来考察所制备涂层的吸水性、润滑性和耐水持久性。实验结果表明，所制备的涂层有效改善了导尿管表面的润滑性，而且涂层不易脱落，润滑持久性较好。关键词：PVC导尿管聚乙烯吡咯烷酮亲水润滑涂层ThePreparationandPerformanceStudyofHydrophilicLubriciousCoatingonPVCCatheterSurfaceWANGPinLIUHua-longLIUJun-longShanghaiKindlyEnterpriseDevelopmentGroupCo.,Ltd(Shanghai201803)Abstract:Ourcompany,sproductionofPVCcathersasbasematerials,usingaspecialtechnologytocombinealayerofwatersolublepolymer-polyvinylpyrrolidone(PVP),toprepareahydrophiliclubricantcoating,andthelubriciousperformanceofthishydrophiliclubricantcoatingonthecatherwasstudied.Bymeasuringthewatercontactangle,waterabsorptionandadhesionandfrictioncoefficientofthecoatingtoexaminethewaterabsorption,lubricityandwaterdurability.Experimentalresultsshowthatthepreparedcoatingeffectivelyimprovesthelubricityofthecatheter,andthecoatingisnoteasytofalloff,andthelubricitydurabilityisexcellent.Keywords:PVCcatheter,polyvinylpyrrolidone,hydrophiliclubriciouscoating1.前言文章编号：1006-6586(2014)06-0051-05中图分类号：R318.08文献标识码：A收稿日期：2013-10-11DOI:10.15971/j.cnki.cmdi.2014.06.019.52中国医疗器械信息|ChinaMedicalDeviceInformation技术报告TechnologyReport于操作。有研究表明高亲水或高疏水表面均具有润滑性，但在水环境中，高亲水表面比高疏水表面润滑性更好[2]，因此，通过表面改性使导管表面具有高亲水性是获得高润滑性的一种有效方法。本实验就是通过制备一种亲水性涂层并通过特殊工艺使其结合到普通导尿管表面，来提高导尿管表面的润滑性，并对改性后导尿管表面的吸水率、摩擦系数及涂层附着量等进行测定，来研究所制备涂层的性能，为其应用的稳定性提供技术参数。2.实验部分2.1作用原理本实验选用水溶性生物高分子——聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为涂层材料，它已在药物中使用了几十年，长期的临床试验表明其无毒，且其本身带有亲水基团，当与水性液体接触时，PVP的亲水基团与水结合迅速溶胀，形成亲水凝胶，表现出优良的润滑性和生物相容性[3]。另外就是使用复合硅烷偶联剂，比单一的一种偶联剂涂覆效果好。首先配制偶联剂溶液和亲水涂层溶液。将偶联剂溶液作为底层涂覆在导尿管表面，烘干后，再将亲水涂层溶液作为表层键合到底层上，烘干后即得到干态下的润滑涂层。通过偶联剂可将PVP有机地结合到导管的表面，偶联剂同时含有亲水基和亲油基，其亲油基可与PVC相结合，亲水基可与PVP相结合，使PVP较好地结合到导管表面，改善导管表面的润滑性能。2.2样品制备2.2.1溶液配制偶联剂溶液：KH-7921%、KH-6021%、甲醇70份、乙醇20份、蒸馏水10份、冰乙酸0~2份。亲水涂层溶液：PVP2%、乙基纤维素0.3-0.5%、无水乙醇60份、乙酸乙酯40份。2.2.2工艺流程PVC导尿管→表面预处理→偶联剂涂覆→烘干→PVP亲水溶液涂覆→烘干→干态下润滑涂层。3.性能测试3.1表面水接触角的测定3.1.1涂层初期水接触角的测定接触角[4]是液体在固体表面形成热力学平衡时所保持的角度，是润湿程度的量度，也是表征材料表面亲水性的一个重要测试方法和指标。本实验采用DSA100光学接触角测量仪，通过液滴法测量样品表面的接触角。3.1.2持续水接触角的测定样品在37˚C下250ml蒸馏水中浸泡不同时间（1d，2d，3d，4d，5d，6d，7d，8d），每24小时更换一次浸泡液，用接触角测量仪分别测量其接触角，观察样品表面接触角变化情况。3.2润滑涂层附着性的测定3.2.1PVP标准吸收曲线的测定电子天平秤取真空干燥后的PVP，迅速溶于蒸馏水中，配成浓度为1g/l的标准溶液，然后进行稀释，配成浓度为0.001g/l~1g/l的一系列对照溶液，用紫外分光光度计在PVP最大吸收波长221nm处分别测定其吸光度，绘制标准吸收曲线，见图1。3.2.2润滑涂层附着量的测定未改性的样品超声波清洗后，在60˚C干燥箱中恒重1h，在干燥器中降至室温，用电子天平称量其重量(m1)，改性后再称重(m2)，两次称重之差即为涂层的附着量。3.2.3润滑涂层附着性的测定.53ChinaMedicalDeviceInformation|中国医疗器械信息技术报告TechnologyReport将已知润滑涂层附着量的样品浸泡于250ml容量瓶中，37˚C恒温，每24h换一次蒸馏水，并测试浸出液的紫外吸光度，绘制浓度变化曲线。3.3吸水率的测定将改性前、后的样品干燥好后用分析天平称重，然后在蒸馏水中37˚C恒温浸泡9h，取出用滤纸吸去表面的水滴进行称重。吸水率(P)公式：P=(m2-m1)/m1×100%（1）m1为吸水前的质量；m2为吸水后的质量3.4表面摩擦系数的测定摩擦系数是衡量表面润滑性的重要指标，通常摩擦系数越小，表面越润滑[5]。将制备好的样品固定在样品夹具对应的槽内，放置在摩擦面板上并浸泡于水中，设定速度，记录在100mm行程内的最大拉力值，重复测试10次取平均值。摩擦系数（µ）按公式（2）计算：µ=F/W（2）F——样品拉力最大算数平均值；W——样品正压力。图1.PVP标准吸收曲线4.结果与讨论4.1接触角测试4.1.1改性前后接触角的变化经测试，如图2(a)所示,水滴呈半球状，未改性样品表面的水接触角为102.4˚，说明普通的PVC导尿管表面是疏水性的（与水的接触角超过100˚）。如图2(b)所示，改性后样品表面水接触角小很多，为43.2˚，说明改性后导尿管表面亲水性得到改善，润湿性也大大提高。4.1.2浸泡不同时间接触角的变化接触角可以反映液体对导管表面的润湿情况，接触角越小，润湿性越好，导管表面的亲水性越好；反之，接触角越大，亲水性越差。导管在蒸馏水中浸泡，在浸泡过程中其接触角会发生变化。图3为改性后的样品在37˚C下250ml蒸馏水中浸泡不同时间后表面接触角变化。如图3所示，样品在浸泡的这段时间内，其接触角先不断变大再趋于稳定，但仍远小于未改性前样品的接触角值。浸泡8天后水接触角仍小于90˚（当材料水接触角小于90˚时，此材料为亲水材料），具有良好的亲水性。(a)(b)图2.接触角测量：(a）未改性；(b）改性后图3.样品在蒸馏水中浸泡不同时间表面接触角变化.54中国医疗器械信息|ChinaMedicalDeviceInformation技术报告TechnologyReport4.2润滑涂层附着性4.2.1润滑涂层附着量测试了润滑涂层的附着量，结果见表1。结果表明，改性后的导尿管在水中长时间浸泡后，其附着量变化不大，发现润滑涂层只有少量脱落，仅占附着量的1.81%左右，对导管表面润滑性能的影响不大。4.2.2润滑涂层附着性测定改性后样品在蒸馏水中浸泡一段时间后浸出液的紫外吸光度，并绘制浸出液中PVP浓度变化曲线，见图4。由图4可见，涂层在水中浸泡的前3天脱落量相对较多，第6天后浸出液浓度基本不再变化，即PVP润滑涂层不再脱落。这是因为PVP是亲水性的，遇水时会吸水而使导尿管表面迅速润滑，在这个过程中会有部分PVP在水中溶解。当浸出液中PVP的浓度不再变化时，起到润滑作用的就是与管壁结合牢固的PVP。这样既可以使导尿管表面迅速润滑，又保证了润滑的持久性。4.3吸水率由表2可见，改性后的导尿管吸水率较改性前明显增大，增大幅度为81.25%。吸水率增大的主要原因是改性后导管表面吸附的水溶性高分子PVP极易吸水溶胀而形成水凝胶。这会有效改善导尿管表面润滑性。4.4摩擦系数将普通导尿管和改性后的导尿管分别放入37˚C蒸馏水中浸泡30s，测定摩擦系数。然后将改性后的导管浸泡8天后，再测定其摩擦系数，结果见表3。结果表明,改性后的导尿管,其摩擦系数仅为普通导尿管的1.4%左右,这与吸水率的变化相符合。而且在水中长时间浸泡后对它的摩擦系数几乎无影响,说明PVP涂层与管壁结合牢固,不但提高了导管表面的润滑性,而且附着持久性也很好。表1.润滑涂层附着量对照表材质PVC附着量，g未浸泡37˚C水中浸泡8天后恒重0.02760.0271图4.浸出液中PVP浓度变化表2.改性前后的吸水率样品吸水率（%）改性前0.3改性后1.6表3.摩擦系数对照表普通导尿管（水中浸泡30s）改性后导尿管水中浸泡30s水中浸泡8天0.320.00450.00425.结论我们制备的这种亲水润滑涂层，有效改善了普通PVC导尿管表面的润滑性。改性后导管表面的水接触角大大降低，摩擦系数也仅为普通导尿管的1.4%，而且在水中长时间浸泡后其涂层附着量变化很小，几乎没有脱落，说明它的润滑持久性较好，可以满足临床使用的要求。而且，利用此方法制得的导尿管在使用时只需将其在无菌水中浸润，溶胀后表面即变得非常润滑，使用方便，具有广阔的应用前景。（下转第61页）.61ChinaMedicalDeviceInformation|中国医疗器械信息综述Review界的焦点，老百姓对安全事件几乎处于零容忍的状态。这就要求行政监管部门在借鉴国外监测方法及法规的同时，结合我国实际国情，在保证各风险利益相关方利益最大化的同时，应把最大限度保证消费者的安全列为第一位。2.2加强企业培训，重视监测人员专业性高学历及高职称人员的知识结构全面，对于文件的理解力和执行力、监测工作开展的组织能力等都较好，生产企业应加强对员工的培训，尤其是医疗器械不良事件监测及上市后再评价相关内容，让员工充分了解风险识别、风险分析以及控制的手段和方法，不仅是对公众利益的负责，同时也是企业生存发展的需要，这样才能做到双赢。2.3企业与监测机构勤沟通，监测监管相结合一方面企业应该与监测机构勤沟通，完善