在臨床醫(yī)療器械領(lǐng)域，醫(yī)用導(dǎo)管是廣泛用于各類(lèi)外科手術(shù)、插管手術(shù)中的必備耗材。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，聚合物超潤(rùn)滑親水涂層在醫(yī)用導(dǎo)管上的應(yīng)用受到人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注。
醫(yī)用導(dǎo)管表面聚合物超潤(rùn)滑親水涂層一般采用親水性聚合物，聚合物在導(dǎo)管表面形成一層穩(wěn)定的親水交聯(lián)涂膜，利用分子中所含非離子（如羥基、胺基、醚鍵等）或離子型（如羧基、磺酸基、季胺基等）親水基團(tuán)吸收大量水分形成水合層，賦予涂層親水性和超潤(rùn)滑性，顯著降低導(dǎo)管與組織的摩擦。近些年，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、天然多糖及衍生物等親水性高分子材料被應(yīng)用于醫(yī)用導(dǎo)管的表面改性。采用聚合物親水涂層進(jìn)行導(dǎo)管表面潤(rùn)滑改性，其優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在具備良好的力學(xué)性能，易于解決涂層附著力欠佳的問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)在涂層中復(fù)合抗菌劑在醫(yī)用導(dǎo)管表面構(gòu)建抗菌表面，以防止醫(yī)用導(dǎo)管介入引起感染。
一、聚合物超潤(rùn)滑親水涂層體系
1、聚乙烯吡咯烷酮超潤(rùn)滑涂層體系
聚乙烯吡咯烷酮（PVP）其分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)極性較大的內(nèi)酰胺基，具有良好親水性，遇水后會(huì)迅速吸水，水分子通過(guò)氫鍵絡(luò)合形成水凝膠；同時(shí)PVP具有優(yōu)良的生物惰性，不參與人體新陳代謝，生物相容性好，無(wú)毒性，對(duì)皮膚、粘膜不形成任何刺激，在生物醫(yī)藥行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
在醫(yī)用導(dǎo)管表面聚合物超潤(rùn)滑親水涂層研究中，醫(yī)藥級(jí)PVP也是應(yīng)用最多的一種聚合物。PVP超潤(rùn)滑涂層的研究可采取兩種途徑，一是直接采用聚合物PVP進(jìn)行復(fù)配，二是采用乙烯吡咯烷酮單體通過(guò)自由基聚合得到PVP親水涂層。
直接采用聚合物PVP制備超潤(rùn)滑涂層簡(jiǎn)單易行。早期在經(jīng)偶聯(lián)劑涂覆處理后的PVP、乳膠導(dǎo)尿管表面，直接涂覆PVP溶液，取得良好的潤(rùn)滑效果和較為滿意的臨床應(yīng)用體驗(yàn)。在PVC、PUR、乳膠導(dǎo)尿管表面涂覆PVP涂層，在水中浸泡30s后，導(dǎo)尿管表面摩擦系數(shù)較涂覆前的普通導(dǎo)尿管下降了90％左右，其潤(rùn)滑效果、涂層附著力也明顯優(yōu)于石蠟油涂層，同時(shí)研究也發(fā)現(xiàn)水浸泡延長(zhǎng)到24h，PVP涂層摩擦系數(shù)沒(méi)有明顯變化。
采用乙烯吡咯烷酮單體通過(guò)自由基聚合在醫(yī)用導(dǎo)管表面構(gòu)筑PVP超潤(rùn)滑涂層，在分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提供了更多可行性。
2、聚丙烯酰胺超潤(rùn)滑涂層體系
聚丙烯酰胺（PAM）分子中含有大量親水性酰胺基團(tuán)，具備良好的親水性能；同時(shí)PAM也具有良好的細(xì)胞相容性和血液相容性，其水凝膠不僅應(yīng)用于人工血管、人工關(guān)節(jié)軟骨等生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，近年來(lái)在醫(yī)用導(dǎo)管超潤(rùn)滑涂層領(lǐng)域的研究也受到了關(guān)注。
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將PDMS、PUR導(dǎo)管用二苯甲酮光引發(fā)劑處理后，再涂覆含有光引發(fā)劑Irgacure-2959的丙烯酰胺－藻酸鹽（AAｍ－ALG）或丙烯酰胺－殼聚糖（AAｍ－CHI）的水凝膠前驅(qū)體，在365nm紫外燈照射下聚合形成水凝膠網(wǎng)絡(luò)涂層，二苯甲酮處理能誘發(fā)導(dǎo)管基材表面脫去質(zhì)子形成自由基，從而使親水聚合物涂層共價(jià)接枝到彈性體基材表面，制備了超薄耐用的水凝膠親水涂層，涂層摩擦系數(shù)顯著降低，且可減少95％的細(xì)菌在導(dǎo)管表面的粘附。
針對(duì)水凝膠涂層在具有復(fù)雜幾何形狀表面上的應(yīng)用，有學(xué)者提出“水凝膠皮膚”的概念，實(shí)現(xiàn)了將親水性聚合物在具有任意形狀聚合物表面的涂覆。如采用疏水性引發(fā)劑對(duì)PUR、PVC、丁腈橡膠等基材進(jìn)行預(yù)處理，再涂覆含有親水性光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑（如Irgacure-2959、α－酮戊二酸、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀）的水凝膠單體溶液（如AAｍ、N,N－二甲基丙烯酰胺），通過(guò)紫外光照在導(dǎo)管表面形成了均勻的水凝膠互穿網(wǎng)絡(luò)涂層。這種涂層具有柔軟、低摩擦、親水、防污和離子導(dǎo)電等性能，且不會(huì)影響其原始機(jī)械性能和幾何形狀，其應(yīng)用領(lǐng)域可從醫(yī)用導(dǎo)管進(jìn)一步拓寬至心臟起搏器導(dǎo)線、大規(guī)模軟機(jī)器人等醫(yī)療器械領(lǐng)域。
3、其他超潤(rùn)滑涂層體系
聚乙二醇（PEG）由于分子中存在醚鍵和羥基，使其具有良好的親水性和生物相容性，可用于通過(guò)浸涂處理以改善基材表面的親水性，但是單獨(dú)使用時(shí)存在易脫落、親水持續(xù)時(shí)間短的缺點(diǎn),采用等離子體技術(shù)對(duì)基材表面進(jìn)行預(yù)處理，然后浸入PEG溶液中形成親水涂層，結(jié)果顯示O2－等離子體處理可延長(zhǎng)涂層的親水持續(xù)時(shí)間，經(jīng)過(guò)25～30min的處理時(shí)間，可形成超過(guò)400h長(zhǎng)期親水表面。
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天然多糖及衍生物富含親水性羥基，同時(shí)具有良好的生物相容性。采用脂肪酸對(duì)殼聚糖（CS）進(jìn)行改性，制備了一種新型CS衍生物親水涂層，連續(xù)往復(fù)摩擦試驗(yàn)顯示涂層的摩擦系數(shù)顯著降低。
二、聚合物超潤(rùn)滑親水涂層附著力優(yōu)化
目前醫(yī)用導(dǎo)管用PVC、PUR、硅橡膠等基材一般呈現(xiàn)出較強(qiáng)的疏水性，與PVP、PAM、PEG、多糖等親水性聚合物涂層之間的附著力欠佳，存在親水涂層容易脫落、潤(rùn)滑效果不可持續(xù)的問(wèn)題。
有學(xué)者認(rèn)為親水涂層與基材表面可能存在四種類(lèi)型的作用機(jī)理：機(jī)械互鎖、物理吸附、界面互穿、共價(jià)結(jié)合。
1、機(jī)械互鎖主要適用于粗糙和多孔的表面，在醫(yī)用導(dǎo)管光滑表面作用小。早期醫(yī)用導(dǎo)管涂層主要依賴物理吸附，但只能得到較低的界面強(qiáng)度和附著力，制備產(chǎn)品只適合短期應(yīng)用，采用等離子體技術(shù)對(duì)導(dǎo)管表面進(jìn)行預(yù)處理，在基材表面生成極性基團(tuán)，可以用來(lái)提高親水涂層的附著力；
2、界面互穿、共價(jià)結(jié)合或兩者結(jié)合是目前研究中采用較多的方法，通過(guò)采用兩種聚合物使其形成分子尺度的纏繞進(jìn)而形成界面互穿網(wǎng)絡(luò)，明顯提高了涂層附著力；
3、共價(jià)結(jié)合最典型的方法有采取硅烷偶聯(lián)劑處理、光化學(xué)反應(yīng)法等。
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1、硅烷偶聯(lián)劑處理
硅烷偶聯(lián)劑具有可水解的硅氧烷基團(tuán)和可反應(yīng)的有機(jī)基團(tuán)，前者水解后形成的羥基能和導(dǎo)管基材表面羥基縮合，后者可以與親水涂層通過(guò)聚合形成共價(jià)交聯(lián)。借助硅烷偶聯(lián)劑（KH550、KH792）分別對(duì)聚氨酯和硅橡膠醫(yī)用導(dǎo)管表面進(jìn)行預(yù)處理，再涂覆PVP親水溶液制備了親水涂層。采用硅烷偶聯(lián)劑浸涂處理2次均能取得最優(yōu)效果，KH550處理聚氨酯導(dǎo)管、KH792處理硅橡膠導(dǎo)管的接觸角可分別下降至7.8°、18.0°，同時(shí)獲得良好附著力。
2、光化學(xué)反應(yīng)改性
光化學(xué)反應(yīng)改性是在固化過(guò)程中采用紫外光照射，含有小分子、低聚物或聚合物基質(zhì)的溶液在產(chǎn)品表面發(fā)生反應(yīng)而固化，有利于通過(guò)采用不同低聚物或聚合物形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，賦予親水涂層更好的牢固度、潤(rùn)滑性。
采用紫外線照射含有二苯甲酮光引發(fā)劑的PVP親水涂層，利用光引發(fā)劑的質(zhì)子吸收能力，在基材上形成自由基，使PVP接枝到導(dǎo)管底漆層，通過(guò)奪取PVP骨架上不穩(wěn)定的α－氫形成自由基，與丙烯酸官能化聚乙二醇反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)鏈間接枝，形成具有互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的親水涂層，制備的涂層在水中充分膨脹形成水凝膠，達(dá)到親水超滑的效果，并保證其與基材具有足夠的附著力，避免整個(gè)親水層的脫落。
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三、聚合物超潤(rùn)滑親水涂層抗菌修飾
醫(yī)用導(dǎo)管引起的感染問(wèn)題至今仍是臨床醫(yī)生關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，也是醫(yī)用導(dǎo)管使用中亟待解決的問(wèn)題。因此，醫(yī)用導(dǎo)管用聚合物超潤(rùn)滑親水涂層除了具備良好的親水潤(rùn)滑性，同時(shí)也應(yīng)具有良好的抗菌功能。
某些天然親水聚合物，如殼聚糖本身就具有一定的抗菌性，其分子中的季銨基團(tuán)與細(xì)菌細(xì)胞表面負(fù)電荷組分相互作用，使細(xì)胞壁或細(xì)胞膜受到損壞，細(xì)胞內(nèi)成分滲漏，細(xì)菌無(wú)法正常生長(zhǎng)繁殖，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。這類(lèi)天然抗菌劑安全無(wú)毒，但提取工藝復(fù)雜、藥效短。因此，目前醫(yī)用導(dǎo)管親水涂層大多采取外加抗菌劑的方法，主要包括了無(wú)機(jī)抗菌劑、有機(jī)抗菌劑、載藥涂層等。
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無(wú)機(jī)抗菌劑主要是以金屬離子或納米顆粒、TiO2為代表的的金屬氧化物等為抗菌活性成分的一類(lèi)抗菌劑，當(dāng)金屬離子或納米顆粒與細(xì)胞膜帶負(fù)電的細(xì)菌接觸時(shí)，靜電吸引力使兩者緊密結(jié)合，金屬離子甚至?xí)┩讣?xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)破壞細(xì)菌的某些生理活性物質(zhì)，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。其中，納米銀的抗微生物感染已經(jīng)得到臨床應(yīng)用，也為醫(yī)用導(dǎo)管抗菌涂層制備提供了可能，也是無(wú)機(jī)抗菌劑金屬離子中研究最為成熟的。
近年來(lái)，一些有機(jī)抗菌劑，如季銨鹽類(lèi)、雙胍類(lèi)、離子液體類(lèi)等引起了極大關(guān)注，其抗菌機(jī)理大多與金屬離子類(lèi)似，均是通過(guò)靜電吸附后使細(xì)菌細(xì)胞膜受損或使膜內(nèi)蛋白失活。
在載藥涂層方面，一般是將磺胺甲惡唑、甲氧芐啶、利福平等臨床用的抗生素藥物引入親水涂層賦予其抗菌功能；在聚乙二醇（PEG）中摻入基于磺胺甲惡唑、甲氧芐啶兩種臨床常見(jiàn)抗生素制備的微米藥物，涂覆在醫(yī)用導(dǎo)管形成抗菌涂層，在體外體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均顯示了優(yōu)異的抗菌性能。
隨著醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，醫(yī)用導(dǎo)管在臨床應(yīng)用中越來(lái)越普遍，而醫(yī)用導(dǎo)管表面的聚合物超潤(rùn)滑親水涂層是其應(yīng)用推廣和功能拓展的重要支撐，也越來(lái)越受到研究者和患者的關(guān)注。在聚合物親水潤(rùn)滑涂層種類(lèi)上，目前可用的聚合物種類(lèi)相對(duì)較少，需要通過(guò)共聚改性合成新型的，具有良好親水性、生物相容性的涂層聚合物品種，在涂層涂覆技術(shù)上也應(yīng)著眼于附著力提升，同時(shí)在抑菌抗菌功能上進(jìn)行更深入的研究。
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