医疗器具的亲水性涂层的制作方法
专利名称：医疗器具的亲水性涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及亲水性涂层和在医疗器具(例如刺血针(lancingneedle)等器具)上应用所述涂层的方法。
发明技术应用许多医学测试时往往需要借助于穿透性医疗器具例如针具或套管从患者中获得血液或其它体液。特别地，对于糖尿病患者和抗凝作用治疗患者，常常必须获得血样品用于医学测试。获取血样品的器具通常涉及针具，其具有一个小通道，一旦针具刺穿皮肤，体液沿该小通道移动。这样获得的体液样品应用于测试条(test strip)，导入到读数器或者检测器，或用于监测葡萄糖含量、体液中治疗化合物的含量或者体液其它特性。
为了使体液在不需要真空、压力或其它外力的作用条件下快速通过通道，针具表面需要相对于体液具有低的接触角。廉价制备针具的材料为坚固的塑料和金属。可惜的是，这些材料的表面具有疏水特性，不能促进体液通过针具的毛细管流动。
最初开发了亲水性聚合物例如聚(甲基丙烯酸-2-羟乙基酯)用于软亲水性接触镜，并在给药系统中用于药物的控制释放。这种类型的丙烯酸水凝胶聚合物最近被用于提高针具在插入到人体期间的润滑性。然而，在许多情况下，必须在用亲水性材料例如丙烯酸水凝胶涂敷针具之前在该针具表面完成一种底漆或其它表面预处理。表面预处理通常包括电晕放电或血浆浸蚀，而这又需要昂贵的设备。因此在针具表面应用亲水性涂层并不受欢迎。另一种情况，把交联基团引入到聚合物涂层中以影响涂层的穿透性和机械性能。然而，涂层的交联往往需要应用更复杂的配方和/或消耗昂贵的能源，例如需要应用高强度UV灯或者电子束发生器，从而能够在预先形成的涂层中产生交联。
US4987182记载了一种应用亲水性涂层的方法，其应用含有异丙醇、甲基乙基酮和双丙酮醇的毒性易燃混合物沉积由聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯吡咯烷酮组成的亲水性涂层。但毒性有机溶剂蒸发至大气后会引起环境、健康和安全问题。
聚氨酯水分散物也被认为是亲水性涂层材料。然而，必须对其进行高度纯化以使其除去存留在聚合物中的所有致敏性单体异氰酸酯。接触皮肤的医疗器具的涂层希望是非变应原性，并且希望其对皮肤尽量不产生刺激和致敏作用，而基于聚氨酯的涂层一般不能达到这些要求。
US5509899记载把聚二醇类物质作为第二种防结块涂层应用于第一种亲水性涂层的上部。所述第二种涂层防止相邻涂层设备的粘合，例如防止导管相互接触而粘附。不幸地，第二种、第三种或更高数目的涂层的应用比较复杂，使医疗器具的整个涂覆过程费用增加，对于廉价的针具来说，这种途径是不合适的。
因此需要一种用于医疗器具的非毒性亲水性涂层，其容易在单个涂层中应用，具有非常高的可湿性，并且与生物流体相互兼容，对于器具来说简单且廉价。本发明满足了这些需要和其它需要，同时克服了背景技术中存在的其它缺陷。相关文献美国专利US5509899；US4987182；US3734874；US5925336和US6001910。
发明内容
本发明涉及水基亲水性涂层制剂和在医疗器具上应用该涂层的方法和该涂层的应用。该主题方法和组合物提供经涂覆的医疗器具或器械，其应用直接的浸渍方法，从而不需要其它表面处理或另外的涂层。得到的干燥涂层是非毒性的和非溶血性的，并且可湿性非常强，从而有助于从穿刺部位提取体液。
通常来说，用于涂覆医疗器具或器械的主题组合物含有磺化聚酯、水和表面活性剂。所述磺化聚酯包括任何磺化聚酯或任何磺化聚酯的混合物。在某些实施方案中，磺化聚酯可以包括磺化聚邻苯二甲酸亚烷基酯、或含磺化聚邻苯二甲酸亚烷基酯的混合物或掺合物。更特别地，所述磺化聚酯可以包括磺化聚间苯二甲酸乙二醇酯，在特别的实施方案中，可以包括聚亚乙基-4-钠亚磺酰基间苯二甲酸酯。
所述表面活性剂可以包括任何非离子、阴离子或阳离子表面活性剂或者其混合物或掺合物。其中表面活性剂本身可以是聚合物或非聚合物。在某些实施方案中，所述表面活性剂可以包括聚氧乙烯-共聚-氧丙烯嵌段共聚物、环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三嵌段共聚物、N-油基-N-甲基taurate、二异辛基磺基丁二酸酯。该表面活性剂可以提供一个范围约3-约15度的涂层水接触角，所述接触角的范围也可以是约7至9度，或者其它度数。
在某些实施方案中，用于涂覆医疗器具的组合物可以含有约0.5-约30％重量的磺化聚酯、约0.1-约5％重量的表面活性剂和约65-约99.4％重量的水。
本发明还提供在医用器具上形成亲水性涂层的方法，包括提供一种含有磺化聚酯和表面活性剂的水分散物，让医疗器具接触水分散物，然后干燥医疗器具。本发明另外提供一种获得患者体液样品的方法，包括用磺化聚酯涂覆针具，然后让该针具穿刺患者，通过针具抽出体液。
本发明还提供具有磺化聚酯涂层的医疗器具和抽取体液样品的器材，包括被涂覆的医疗器具和测试条，其结构能够接受体液样品。医疗器具表面的涂层可以含有约80-约98％重量的所述磺化聚酯和约20-约2％重量的表面活性剂。
本发明的一个目的是提供一种从患者中获得体液的方法，包括用磺化聚酯和表面活性剂涂覆针具，用该针具穿刺入患者体内，通过针具把体液抽至贮器中。所述亲水性涂层能够使体液在不需要外力作用下容易地通过针具。
本发明另一目的是提供一种对塑料和金属医疗器具具有良好粘附力的涂层。
本发明另一目的是提供一种相对坚韧并且在医疗器具正常操作期间不被损坏的涂层。
本发明另一目的是提供一种非溶血性的涂层。
本发明另一目的是提供一种涂覆医疗器具的方法，其中应用容易获得的廉价材料。
本发明另一目的是提供一种在体液存在下不吸附并且不溶胀的涂层。
本发明另一目的是提供一种能够应用蒸汽、γ-射线或环氧乙烷消毒的涂层。
本发明另一目的是提供一种不刺激皮肤并且不使皮肤致敏的非毒性涂层。
本发明另一目的是提供一种长期保持亲水性的涂层，所述涂层能够使被涂覆的医疗器具长时间储存。
本发明另一目的是提供一种对医疗器具进行涂覆的方法，该方法简单、经济和不污染环境，例如水基涂料的浸渍。
本领域技术人员在阅读亲水性涂层的详细内容后将更明显理解本发明的上述和其它目的、优点和特征。下面对应用方法作更详细地描述。
在进一步描述本发明之前，应该理解本发明不限于此处记载的实施方案，从而可以变化。还应该理解此处所用的术语仅仅用于描述具体实施方案，而不用于限定本发明，因为本发明的范围只由本申请权利要求书限定。
当提供一个数值范围时，应当理解，在该范围上限和下限之间的每个中间值，直至下限单位的十分之一，除非本文另有指明，以及在该范围之间的任何描述的值或中间值，均包括在本发明范围内。小范围的上下限可以独立地包含于小范围中，也包含在本发明范围中，可以在所述范围内作任何特殊的排除。当记载的范围包括一个或两个界限时，排除一个或两个界限的范围也包含在本发明范围内。
除非另有说明，此处所用的所有科学技术术语均具有本发明所属技术领域普通技术人员通常理解的意义。虽然与此处描述相类似或等同的所有方法和材料也可以用于本发明实践或测试，现在记载的是优选的方法和材料。所有此处提到的出版物在此引入作为参考。并且引用与这些出版物有关的方法和/或材料。
在本发明说明书和权利要求书中，应该注意单数形式“一个(种)”、“所述”和“该”包括复数意义，当然除另有清楚指出的除外。因此，例如，“一种单体”包括许多单体，“该磺化聚酯”包括一种或多种磺化聚酯和本领域技术人员已知的等同物，等等。
此处论述的出版物仅仅用于表示在本申请申请日之前的公开。不能认为本发明没有权利引用这些出版物作为现有技术。另外，此处提供的出版日期可能不同于实际出版日期，因为实际出版日期需要独立地被验证。亲水性涂层组合物通常来说，本发明的涂层制剂和组合物含有分散或溶解于水中的至少一种磺化聚酯和至少一种表面活性剂。根据亲水性涂层所选择的聚酯和表面活性剂、涂层医疗器具的具体应用和其它因素的不同，磺化聚酯和表面活性剂的比例和浓度可以发生变化。亲水性涂层的制剂和组合物还可以根据要涂覆的表面类型调节比例和/或浓度。
本发明亲水性涂层的特性包括但不限于在金属、玻璃和塑料表面具有良好的粘附力、能够经受消毒过程和水接触角小于约20度。本发明的若干制剂和组合物具有上述特性，这在下面将作更详细的描述。
水接触角的大小是亲水性涂层表面可湿性的指标。应用本发明组合物和制剂涂覆的微针的水接触角大小范围是约1-约20度、优选约3-约15度、更优选约7-约9度。用本发明亲水性涂层或薄膜涂覆的刺血针和微针医疗器具有助于从穿刺部位获取体液例如血液。
业已发现本发明的亲水性涂层制剂和组合物对一次性针用的不锈钢和塑料表面具有非常强的粘附作用。这种粘附作用主要是由于磺化聚酯表面的非极性基团和极性基团所导致的。本发明涂层制剂的强粘附特性能够使涂覆的医疗器具贮存许多年，并且可以在恶性环境下例如在高温和高湿度下贮存。所述涂层还能够耐受各种环境因素例如可以耐受蒸汽消毒和γ-射线的作用，这是因为磺化聚酯中具有芳香结构的原因。
对于本发明亲水性涂层特别是用于刺血针器具的涂层来说，一个重要特性就是所述涂层不引起红细胞的溶血，从而不会干扰某些血液分析物的读数和分析。不引起红细胞溶血也表明涂层具有生物兼容性。
在本发明涂料混合物或制剂中，磺化聚酯的含量可以是约0.1-约40％重量、优选约0.5-约30％重量、更优选约5-约10％重量。具体含量依赖于所选择的磺化聚酯、要涂覆的医疗器具性质、需要的涂覆厚度和/或其它因素。能够用于本发明的许多磺化聚酯可以市售得到，下面将作详细描述。本发明所用的适合磺化聚酯的例子包括EastmanAQ55S和/或AQ55D。本发明磺化聚酯所需要的物理性质是粘稠度分散特性类似于水，即粘度低。需要的另一种特性是玻璃转化温度为约40-约70℃、优选约50-约60℃、更优选约55℃。
本发明组合物和制剂中的表面活性剂可以选自许多市售非离子和阴离子表面活性剂，例如Aerosol OT(阴离子)、GerponT77(阴离子)、Pluronic P105(非离子)和Pluronic F68(非离子)。在某些实施方案中，表面活性剂可以含有许多阴离子和/或非离子表面活性剂或它们的任意混合物，从而增加亲水性涂层的表面可湿性以促进生物流体的流动。
以涂层总重量计，表面活性剂在干燥涂层中的含量为约2-约20％、可以是约1-约15％。换句话说，在制备涂层制剂中，表面活性剂在用于制剂的水分散液中的含量为约0.1-约5％重量。优选地，表面活性剂的含量为水分散液总重量的约1-约3％。磺化聚酯-磺化聚酯可以包括任何水溶性或水分散性的其上具有磺化基团或其盐的一种或多种聚酯材料。术语“磺化聚酯”指各种类型磺化聚酯的混合物以及单个类型的磺化聚酯。可以通过缩聚反应制备磺化聚酯。磺化聚酯本身可以是均聚物或共聚物。
此处所用的术语“磺化基团”包括磺酸及其与各种金属的相应盐。磺化基团通常具有结构式-SO3M，其中M为氢原子或任意金属原子或离子。在许多实施方案中，磺酸盐可以是碱金属盐例如锂盐、钠盐、钾盐或铯盐，也可以是碱土金属盐例如镁盐、钙盐、锶盐或钡盐。然而，在各种实施方案中，也可以应用基于过渡金属和稀土金属的磺酸盐。一般来说，在生物医药应用中，优选含有锂、钠、钾、镁、钙、钡、铁、铜、锌和银等金属的磺酸盐。
聚酯中存在的磺化基团可以是芳基或杂芳基磺酸基或部分。可以存在于磺化聚酯中的芳基磺酸基或部分的实例包括苯磺酸基、萘磺酸基、联苯磺酸基、二苯醚磺酸基、二苯硫醚磺酸基、二苯基亚烷基磺酸基、双酚磺酸基和其它芳基磺酸基。
在许多实施方案中，磺化聚酯包括二酯单体和二醇单体的缩聚产物，这两种单体中的一种或两种可以包括一个或多个磺化基团。在磺化聚酯的二酯和/或二醇单体中存在的芳基磺酸基包括苯磺酸基、萘磺酸基、联苯磺酸基、二苯醚磺酸基、二苯硫醚磺酸基、二苯基亚烷基磺酸基和其它芳基磺酸基。在共聚物组合物中还可以包括含有非磺化芳基的单体。
在某些实施方案中，由缩聚反应制备的磺化聚酯可以包括式(I)所示结构的聚酯，其中X包括任意芳基磺酸基、Y包括任意亚烷基二醇或亚芳基二醇，n为3-100,000的整数，更优选约10-约10,000。 例如，磺化聚酯(1)可以通过如下制备一种或多种芳基磺酸二酯、二酸或二酰氯单体和一种或多种类型的亚烷基二醇或亚芳基二醇单体进行缩聚反应。可以应用一种以上的二酯共聚单体和/或二醇共聚单体制备磺化聚酯。在其它实施方案中，结构(1)中的基团X可以包括任意亚烷基或亚芳基，其中Y包括芳基磺酸基。在另一些其它实施方案中，X和Y可以各自包括芳基磺酸基。可以从各自分别包括酯、酸或酰氯和羟基的芳基磺酸单体经缩合反应形成聚合物。
可用于本发明的磺化聚酯的一个实例如下列结构(2)所示 其中Y为亚烷基或亚芳基，Z为氢、金属原子、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基或其它基团，n为整数3-100,000，优选约10-约10,000。在某些实施方案中，Z可以包括另一个芳基磺酸基例如苯磺酸基、萘磺酸基、联苯磺酸基、二苯基醚磺酸基、二苯基硫醚磺酸基、二苯基亚烷基磺酸基、双酚磺酸基或其它芳基磺酸基。
其中芳基磺化二酯包括例如磺化的邻苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯或对苯二甲酸酯或者其各种衍生物或盐。亚烷基二醇或亚芳基二醇可以包括例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、双酚化合物或其任意衍生物或盐。这些类型单体可以按照各种组合方式用来提供各种类型的磺化聚酯。芳基磺酸盐(酯)单体的实例包括例如，磺酰基苯基-二甲氧甲酰基苯磺酸盐(酯)、磺基苯氧基-二甲氧甲酰基苯磺酸盐(酯)和磺酰基萘基-二甲氧甲酰基苯磺酸盐(酯)。美国专利US3,734,874记载了用这些单体制备磺化聚酯，该专利全文在此引入作为参考。
在本发明一些具体实施方案中，磺化聚酯可以包括由苯二甲酸酯化合物的磺化苯磺酸酯和亚烷基二醇制备得到的聚合物，例如磺化聚酯(3) 其中M为氢、金属原子、烷基、芳基或芳基磺酸盐基团，R1和R2各自独立地包括氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、磺酸盐或芳基磺酸盐基团，p为整数1-10，n为整数3-100,000，优选约10-约10,000。
在本发明的一个实施方案中，磺化聚酯为通式(4)结构的聚(钠磺酰基苯基间苯二甲酸磺酸酯亚乙基酯) 磺化聚酯(4)可以如下制备乙二醇和4-钠磺酰基苯基-3，5-二甲氧甲酰苯磺酸酯进行缩聚反应。可以用未磺化的苯二甲酸酯单体例如3，5-二甲氧甲酰基苯和/或1，4-二甲氧甲酰基苯部分代替一部分4-钠磺酰基苯基-3，5-二甲氧甲酰苯磺酸酯单体，这样可以降低磺化聚酯中磺酸基的数目或含量。在总体或部分上，可以用上述各种其它芳基磺酸二酯代替4-钠磺酰基苯基-3，5-二甲氧甲酰苯磺酸酯。这类磺化聚酯的制备方法是公知的，记载于美国专利US3,734,874中或者记载于其它现有技术中。从芳基磺酸酯单体制备的磺化聚酯可以从各种来源市售得到。表面活性剂-本发明所用的表面活性剂在混入磺化聚酯后能够使水接触角降低至约20度以下。优选地，表面活性剂为固体或蜡状固体，从而能够最小化从涂层表面迁移或除去。优选表面活性剂的水溶性低从而难以溶解或分散于水中。另外优选那些不污染环境并且属于生物降解材料的表面活性剂。
本发明所用的一些合适的表面活性剂的例子包括(a)、天然表面活性剂，例如酪蛋白、明胶、黄蓍胶、蜡、enteric resin、石蜡、阿拉伯胶、明胶、胆甾醇酯和甘油三酯。(b)、非离子表面活性剂，例如聚氧化乙烯脂肪醇醚、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯脂肪酸酯、脱水山梨醇酯、甘油单硬脂酸酯、聚乙二醇、十六烷醇、ceto-十八烷醇、十八烷醇、泊咯沙姆、polaxamines、甲基纤维素、羟基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙甲基纤维素、非晶体纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和合成磷脂类；和(c)阴离子表面活性剂，例如月桂酸钾、硬脂酸三乙醇胺、十二烷基硫酸钠、聚氧化乙烯硫酸烷基酯、藻酸钠、硫代丁二酸二辛钠，负电荷磷脂(磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、磷脂酸及其盐)，和负电荷甘油酯、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钙和十二烷基硫酸钠。在某些实施方案中，还可以用阳离子表面活性剂代替或者另外添加阳离子表面活性剂。
在本发明亲水性涂层制剂中可以应用各种天然、非离子和/或阴离子表面活性剂的各种组合。另外一些阴离子表面活性剂的实例包括磺酸盐、醇醚硫酸盐(alcohol sulfate)、烷基苯磺酸盐、磷酸酯和羧酸盐。这些阴离子表面活性剂是良好的增溶剂，具有良好的湿润特性。
本发明所用的优选阴离子表面活性剂包括GEROPONTMT77(N-油酰基-N-甲基-taufate、钠盐，Rhodia，Inc出售)和Aerosol OTTM(二-异辛基磺基琥珀酸盐、钠盐，Cytec Industries出售)。这两种阴离子表面活性剂均具有较强的湿润和分散性能。
非离子表面活性剂的特征在于其亲水性端基在水中不会大量离子化。优选的非离子表面活性剂的实例包括聚氧化乙烯烷基酚、乙氧基化醇、乙氧基化烷基酚和烷醇酰胺。非离子表面活性剂还是良好的增溶剂，并且相对非毒性。
更具体地说，非离子表面活性剂的合适例子包括一种或多种下列表面活性剂polaxomers，例如PluronicTMF68、F108和F127，其为环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物，BASF出售；poloxamine例如TetronicTM908(T908)，其为四官能嵌段共聚物，由环氧乙烷和环氧丙烷按顺序加成乙二胺得到，BASF出售；Triton X-100，其为烷基芳基聚醚，Union Carbide/Dow Chemical Co.，出售；聚(环氧乙烷-共聚-环氧丙烷)嵌段聚合物，PluornicTMF68和PluornicTMP105(环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷)三嵌段共聚物是良好的增溶剂，并且通常认为是非溶血性物质。
表面活性剂可以选自市售的表面活性剂，例如上述公开的表面活性剂，特别是例如AerosolTMOT、GeroponTMT77、PluronicTMP105和PluronicTMF68。这些阴离子和非离子表面活性剂的各种组合在本发明涂层制剂中得到令人满意的结果。亲水性涂层方法-用本发明亲水性涂层涂敷医疗器具的方法包括应用一种含有磺化聚酯和表面活性剂的分散体或溶液的水溶液涂敷医疗器具。涂敷医疗器具的方法还可进一步包括干燥涂敷的医疗器具直至涂层达到需要的硬度和与医疗器具的粘附强度。涂敷医疗器具的方式可以包括把亲水性涂层的水分散液或水溶液喷雾、浸涂和/或滚涂至医疗器具表面。本发明也可应用涂敷钢材或塑料医疗器具领域已知的其它涂敷技术。
干燥时间取决于干燥温度，温度越高，干燥时间越短，反之亦然。决定合适干燥时间起作用的其它因素为所需涂敷的厚度、从医疗器具除去过量溶液的效果、所需涂敷的器具的大小和形状。对于本发明的具体涂层来说，本领域技术人员能够确定合适的干燥温度以及与之相应的干燥时间。
通常地，对于医疗器具例如毛细管或微针来说，用此处所述的亲水性组合物浸涂时，在45-约65℃下空气干燥需要的干燥时间为约5分钟至1小时，优选10分钟至约30分钟。在约65-约70℃-80℃温度下可以使干燥周期加快些，充分干燥需要约5分钟至约15分钟。在涂敷医疗器具的浸渍和干燥期间，不释放毒性溶剂或臭气，这是现有的涂料所不能达到的。
在一个实施方案中，涂覆微针的方法包括用一种水分散液浸涂该微针，其中所述水分散液含有约5-约10％重量的磺化聚酯(例如EASTMANTMAQ55S或AQ55D)和约0.1-约3％的至少一种表面活性剂(例如AerosolTMOT(磺化丁二酸二异辛基酯)、GeroponTMT77(N-oleyl-N-甲基taurate)、PluronicTMP105(环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三嵌段共聚物)和PluronicTMF68(聚环氧乙烷-共-环氧丙烷嵌段聚合物)等)。把过量的水溶液从微针上除去，在50-60℃下干燥微针20分钟。试剂盒本发明还提供用于在医疗器具上涂覆磺化聚酯的试剂盒，本发明还提供含有表面被涂覆磺化聚酯的医用器具(例如微针)的试剂盒。所述试剂盒可以含有例如一个含有磺化聚酯和合适表面活性剂按上述组成的水溶液或水分散液的小管或其它容器，一种或多种针具或其它医疗器具，其中所述针具或其它医疗器具可以通过浸渍于上述溶液中然后按照上述方式干燥而被涂覆。该试剂盒还可含有用于涂覆的印刷的说明书，教导用磺化聚酯分散液涂覆上述医疗器具和干燥涂覆的医用器具的方法。
在其它实施方案中，所述试剂盒可以含有表面具有磺化聚酯涂层的一种或多种医疗器具。该试剂盒还可以含有打印的说明书，教导应用该针具获得血液样品或其它体液的方法。所述试剂盒还可含有一种或多种试验条，或一种监测器或传感器，装配成接受体液样品。
具体实施例方式
实施例下列实施例中所用的磺化聚酯的玻璃转化温度约55℃，基于如上所述的磺化聚酯(4)。该磺化聚酯可以购自Eastman Chemical Co.，商品名为Eastman AQ55S或AQ55D。AQ55S为固体，AQ55D为AQ55S的28％水分散液。聚酯在涂层混合物水制剂中的浓度为水中0.5-30％、优选约5-10％重量。该磺化聚酯记载于上述US3734874中。
下面对本领域技术人员提供实施例以充分公开和描述如何制备和使用本发明，这些实施例不能认为是限定本发明的范围，也不能认为下列试验是所进行的所有试验，并且不能认为仅仅作了这些试验。已经试图作出努力以确保数值(例如用量和温度等)的准确性，但应该考虑某些试验误差和偏差。除非另有说明，份数是指重量份，分子量是指重均分子量，温度是摄氏度，压力为大气压或接近大气压。
实施例1各种亲水性制剂的可湿润性和粘合性在本实施例中，在不锈钢表面和塑料PBT膜表面制备和测试制剂。测试制剂的粘合性、耐用性和可湿润性。表1显示了磺化聚酯备用溶液的份数/体积与表面活性剂备用溶液的份数和水的份数。磺化聚酯溶液用28％重量固体水溶液制备(Eastman AQ55D是28％重量的固体磺化聚酯水溶液)。所有表面活性剂备用溶液为3％重量的表面活性剂水溶液。测试的表面活性剂为Aerosol OT(阴离子)、Geropon T77(阴离子)、Pluronic P105(非离子)、Pluronic F68、Silwet L7600和作为对照的甘油。这些表面活性剂的化学组成如上所述。
亲水性涂层制剂制备如下用合适量(份数)的磺化聚酯和表面活性剂备用溶液与特定量的水按照表1所示比例充分混合。把要涂覆的表面活性剂浸渍于亲水性涂层水分散液中，然后从表面除去过量的涂料。然后在强制通风烘箱中在80-90℃温度下干燥表面5分钟。
涂层的粘合性通过表面涂层的物理触摸确定，表面涂层的湿润性通过用Rame Hart Inc公司的Goniometer测定水接触角确定。为了测试涂层的耐用性，用水洗涤涂层3次，然后测定涂层的湿润性。
表1显示对照样品、样品1和9在不锈钢和塑料表面均没有形成合适的亲水性涂层。除样品3、4和7外，其它所有样品在干燥后不发粘。
另外还完成了含有一种以上表面活性剂的测试。如表1所示，样品13-16为用Aerosol OT和Pluronic P105或Geropon T77和PluronicP105组合得到的制剂，它们均不发粘，并且具有湿润性。
本实施例表明表面活性剂在水制剂中最终浓度为约1％-约3％重量(相对于干燥制剂固体总重量的约2-约20％)时，涂层具有耐久性、不发粘并且湿润性强。表1所选亲水性涂层的粘附性和湿润性
实施例2亲水性涂层的水接触角本实施例表明在塑料表面涂覆各种亲水性制剂的湿润性，其中塑料为来自Dupont的5mil Melinex聚酯膜。涂覆Melinex膜的方法类似于实施例1描述的方法。本实施例所用的磺化聚酯(AQ55D)和表面活性剂的备用溶液的制备方法如实施例1所述。
表2显示各种本发明亲水性涂层和对照的用防雾涂层(3MTM防雾，Part#3MM9962/387)涂覆的Melinex的水接触角。磺化聚酯占组合物总干重量的％为表2中各种制剂的90-95％。表2中表面活性剂的百分比为表面活性剂在亲水性涂层总干重量中的百分比。
在表2所示的亲水性涂层中，完成了2-5个水接触角的测试，包括左边和右边水滴接触角的测定。表2给出了亲水性涂层A1-E2水接触角的测定值范围和的平均测定值。表2水接触角的测定
本实施例进一步表明本发明亲水性涂层的可湿润性和把所述涂层应用于塑料表面的方法。
实施例3溶血性测试测试亲水性涂层抗人整体血液的溶血活性，其中所测试的亲水性涂层的配方为2份AQ55D(28％)；0.5份Aerosol OT(3％)；0.5份PluronicP105(3％)；3份水。
为了使亲水性涂层和血液体积的表面接触最大化，应用毛细管进行本试验。用所述亲水性涂层填充入1mm ID的塑料毛细管，放置5秒钟。用吸水性薄纸接触毛细管末端吸出过量的涂层溶液。把毛细管置于含有大量干燥剂的密封容器中，室温下干燥至少20小时。
应用人供体的正常全部血液样品。把内壁涂有亲水性涂层组合物的干燥毛细管以倾斜角度浸渍于血液中使整个血液样品填充该毛细管。然后快速用购自Chase Instrument Corp的密封用化合物快速把各个毛细管的末端密封。把填充血液的毛细管平放，在室温下静置保温0、1、2、3、4和5分钟。在各个保温期，把毛细管放置于Becton Dickenson的Readacrit Centrifuge上，让血细胞旋转沉降约1-2分钟。
在离心后，观察血浆在红色调中的任意黄色，其表明发生溶血性现象。在所有样品的血浆中没有观测到颜色变化，包括5分钟保温时间点。
因此，该实施例表明亲水性涂层为非溶血性的。
已经参照具体实施例描述了本发明，应该理解在不偏离本发明的精神和范围之内，本领域技术人员可以作出各种变化和用等同物代替。另外，可以对具体情况、材料、物质组成、方法、方法步骤或步骤作出许多修改。所有这些修改均包含在权利要求所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种用于涂覆医疗器具的组合物，含有(a)磺化聚酯；(b)水；和(c)表面活性剂。
2.权利要求1的组合物，其中所述组合物含有(a)约0.5-约3 0％重量的所述磺化聚酯；(b)约0.1-约5％重量的所述表面活性剂；和(c)约65-约99.4％重量的水。
3.权利要求1或2的组合物，其中所述医疗器具包括针具。
4.在医疗器具上形成亲水性涂层的方法，包括(a)提供权利要求1-3任意一项的组合物；(b)使所述医疗器具与所述组合物接触；和(c)干燥所述医疗器具。
5.权利要求4的方法，其中所述医疗器具为刺血针器具。
6.权利要求5的方法，其中刺血针器具为微针。
7.从患者中获得体液样品的方法，包括(a)提供具有含磺化聚酯的组合物的针具；(b)把所述针具穿刺入患者体内；和(c)通过所述针具抽取体液。
8.权利要求7的方法，其中所述方法还包括制备所述针具。
9.医疗器具，包括其上具有涂层的针具，所述涂层含有磺化聚酯。
10.一种抽取体液样品的试剂盒，包括权利要求8的医用器具和用于接受所述体液样品的测试条。
全文摘要
在医疗器具表面涂敷水基亲水性涂层制剂的组合物、方法、设备和试剂盒。用于涂敷含磺化聚酯、水和表面活性剂的涂层的组合物。涂敷医疗器具的方法，包括提供含有磺化聚酯和表面活性剂的水分散液，用水分散液接触医疗器具，干燥该医疗器具。从患者中获得体液样品的方法，包括用磺化聚酯涂敷针具，把针具穿刺入患者中，通过该针具抽取体液。
文档编号A61L31/10GK1454952SQ0312412
公开日2003年11月12日 申请日期2003年4月29日 优先权日2002年5月1日
发明者K·-W·梁 申请人:生命扫描有限公司
技术领域：
本发明涉及亲水性涂层和在医疗器具(例如刺血针(lancingneedle)等器具)上应用所述涂层的方法。
发明技术应用许多医学测试时往往需要借助于穿透性医疗器具例如针具或套管从患者中获得血液或其它体液。特别地，对于糖尿病患者和抗凝作用治疗患者，常常必须获得血样品用于医学测试。获取血样品的器具通常涉及针具，其具有一个小通道，一旦针具刺穿皮肤，体液沿该小通道移动。这样获得的体液样品应用于测试条(test strip)，导入到读数器或者检测器，或用于监测葡萄糖含量、体液中治疗化合物的含量或者体液其它特性。
为了使体液在不需要真空、压力或其它外力的作用条件下快速通过通道，针具表面需要相对于体液具有低的接触角。廉价制备针具的材料为坚固的塑料和金属。可惜的是，这些材料的表面具有疏水特性，不能促进体液通过针具的毛细管流动。
最初开发了亲水性聚合物例如聚(甲基丙烯酸-2-羟乙基酯)用于软亲水性接触镜，并在给药系统中用于药物的控制释放。这种类型的丙烯酸水凝胶聚合物最近被用于提高针具在插入到人体期间的润滑性。然而，在许多情况下，必须在用亲水性材料例如丙烯酸水凝胶涂敷针具之前在该针具表面完成一种底漆或其它表面预处理。表面预处理通常包括电晕放电或血浆浸蚀，而这又需要昂贵的设备。因此在针具表面应用亲水性涂层并不受欢迎。另一种情况，把交联基团引入到聚合物涂层中以影响涂层的穿透性和机械性能。然而，涂层的交联往往需要应用更复杂的配方和/或消耗昂贵的能源，例如需要应用高强度UV灯或者电子束发生器，从而能够在预先形成的涂层中产生交联。
US4987182记载了一种应用亲水性涂层的方法，其应用含有异丙醇、甲基乙基酮和双丙酮醇的毒性易燃混合物沉积由聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯吡咯烷酮组成的亲水性涂层。但毒性有机溶剂蒸发至大气后会引起环境、健康和安全问题。
聚氨酯水分散物也被认为是亲水性涂层材料。然而，必须对其进行高度纯化以使其除去存留在聚合物中的所有致敏性单体异氰酸酯。接触皮肤的医疗器具的涂层希望是非变应原性，并且希望其对皮肤尽量不产生刺激和致敏作用，而基于聚氨酯的涂层一般不能达到这些要求。
US5509899记载把聚二醇类物质作为第二种防结块涂层应用于第一种亲水性涂层的上部。所述第二种涂层防止相邻涂层设备的粘合，例如防止导管相互接触而粘附。不幸地，第二种、第三种或更高数目的涂层的应用比较复杂，使医疗器具的整个涂覆过程费用增加，对于廉价的针具来说，这种途径是不合适的。
因此需要一种用于医疗器具的非毒性亲水性涂层，其容易在单个涂层中应用，具有非常高的可湿性，并且与生物流体相互兼容，对于器具来说简单且廉价。本发明满足了这些需要和其它需要，同时克服了背景技术中存在的其它缺陷。相关文献美国专利US5509899；US4987182；US3734874；US5925336和US6001910。
发明内容
本发明涉及水基亲水性涂层制剂和在医疗器具上应用该涂层的方法和该涂层的应用。该主题方法和组合物提供经涂覆的医疗器具或器械，其应用直接的浸渍方法，从而不需要其它表面处理或另外的涂层。得到的干燥涂层是非毒性的和非溶血性的，并且可湿性非常强，从而有助于从穿刺部位提取体液。
通常来说，用于涂覆医疗器具或器械的主题组合物含有磺化聚酯、水和表面活性剂。所述磺化聚酯包括任何磺化聚酯或任何磺化聚酯的混合物。在某些实施方案中，磺化聚酯可以包括磺化聚邻苯二甲酸亚烷基酯、或含磺化聚邻苯二甲酸亚烷基酯的混合物或掺合物。更特别地，所述磺化聚酯可以包括磺化聚间苯二甲酸乙二醇酯，在特别的实施方案中，可以包括聚亚乙基-4-钠亚磺酰基间苯二甲酸酯。
所述表面活性剂可以包括任何非离子、阴离子或阳离子表面活性剂或者其混合物或掺合物。其中表面活性剂本身可以是聚合物或非聚合物。在某些实施方案中，所述表面活性剂可以包括聚氧乙烯-共聚-氧丙烯嵌段共聚物、环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三嵌段共聚物、N-油基-N-甲基taurate、二异辛基磺基丁二酸酯。该表面活性剂可以提供一个范围约3-约15度的涂层水接触角，所述接触角的范围也可以是约7至9度，或者其它度数。
在某些实施方案中，用于涂覆医疗器具的组合物可以含有约0.5-约30％重量的磺化聚酯、约0.1-约5％重量的表面活性剂和约65-约99.4％重量的水。
本发明还提供在医用器具上形成亲水性涂层的方法，包括提供一种含有磺化聚酯和表面活性剂的水分散物，让医疗器具接触水分散物，然后干燥医疗器具。本发明另外提供一种获得患者体液样品的方法，包括用磺化聚酯涂覆针具，然后让该针具穿刺患者，通过针具抽出体液。
本发明还提供具有磺化聚酯涂层的医疗器具和抽取体液样品的器材，包括被涂覆的医疗器具和测试条，其结构能够接受体液样品。医疗器具表面的涂层可以含有约80-约98％重量的所述磺化聚酯和约20-约2％重量的表面活性剂。
本发明的一个目的是提供一种从患者中获得体液的方法，包括用磺化聚酯和表面活性剂涂覆针具，用该针具穿刺入患者体内，通过针具把体液抽至贮器中。所述亲水性涂层能够使体液在不需要外力作用下容易地通过针具。
本发明另一目的是提供一种对塑料和金属医疗器具具有良好粘附力的涂层。
本发明另一目的是提供一种相对坚韧并且在医疗器具正常操作期间不被损坏的涂层。
本发明另一目的是提供一种非溶血性的涂层。
本发明另一目的是提供一种涂覆医疗器具的方法，其中应用容易获得的廉价材料。
本发明另一目的是提供一种在体液存在下不吸附并且不溶胀的涂层。
本发明另一目的是提供一种能够应用蒸汽、γ-射线或环氧乙烷消毒的涂层。
本发明另一目的是提供一种不刺激皮肤并且不使皮肤致敏的非毒性涂层。
本发明另一目的是提供一种长期保持亲水性的涂层，所述涂层能够使被涂覆的医疗器具长时间储存。
本发明另一目的是提供一种对医疗器具进行涂覆的方法，该方法简单、经济和不污染环境，例如水基涂料的浸渍。
本领域技术人员在阅读亲水性涂层的详细内容后将更明显理解本发明的上述和其它目的、优点和特征。下面对应用方法作更详细地描述。
在进一步描述本发明之前，应该理解本发明不限于此处记载的实施方案，从而可以变化。还应该理解此处所用的术语仅仅用于描述具体实施方案，而不用于限定本发明，因为本发明的范围只由本申请权利要求书限定。
当提供一个数值范围时，应当理解，在该范围上限和下限之间的每个中间值，直至下限单位的十分之一，除非本文另有指明，以及在该范围之间的任何描述的值或中间值，均包括在本发明范围内。小范围的上下限可以独立地包含于小范围中，也包含在本发明范围中，可以在所述范围内作任何特殊的排除。当记载的范围包括一个或两个界限时，排除一个或两个界限的范围也包含在本发明范围内。
除非另有说明，此处所用的所有科学技术术语均具有本发明所属技术领域普通技术人员通常理解的意义。虽然与此处描述相类似或等同的所有方法和材料也可以用于本发明实践或测试，现在记载的是优选的方法和材料。所有此处提到的出版物在此引入作为参考。并且引用与这些出版物有关的方法和/或材料。
在本发明说明书和权利要求书中，应该注意单数形式“一个(种)”、“所述”和“该”包括复数意义，当然除另有清楚指出的除外。因此，例如，“一种单体”包括许多单体，“该磺化聚酯”包括一种或多种磺化聚酯和本领域技术人员已知的等同物，等等。
此处论述的出版物仅仅用于表示在本申请申请日之前的公开。不能认为本发明没有权利引用这些出版物作为现有技术。另外，此处提供的出版日期可能不同于实际出版日期，因为实际出版日期需要独立地被验证。亲水性涂层组合物通常来说，本发明的涂层制剂和组合物含有分散或溶解于水中的至少一种磺化聚酯和至少一种表面活性剂。根据亲水性涂层所选择的聚酯和表面活性剂、涂层医疗器具的具体应用和其它因素的不同，磺化聚酯和表面活性剂的比例和浓度可以发生变化。亲水性涂层的制剂和组合物还可以根据要涂覆的表面类型调节比例和/或浓度。
本发明亲水性涂层的特性包括但不限于在金属、玻璃和塑料表面具有良好的粘附力、能够经受消毒过程和水接触角小于约20度。本发明的若干制剂和组合物具有上述特性，这在下面将作更详细的描述。
水接触角的大小是亲水性涂层表面可湿性的指标。应用本发明组合物和制剂涂覆的微针的水接触角大小范围是约1-约20度、优选约3-约15度、更优选约7-约9度。用本发明亲水性涂层或薄膜涂覆的刺血针和微针医疗器具有助于从穿刺部位获取体液例如血液。
业已发现本发明的亲水性涂层制剂和组合物对一次性针用的不锈钢和塑料表面具有非常强的粘附作用。这种粘附作用主要是由于磺化聚酯表面的非极性基团和极性基团所导致的。本发明涂层制剂的强粘附特性能够使涂覆的医疗器具贮存许多年，并且可以在恶性环境下例如在高温和高湿度下贮存。所述涂层还能够耐受各种环境因素例如可以耐受蒸汽消毒和γ-射线的作用，这是因为磺化聚酯中具有芳香结构的原因。
对于本发明亲水性涂层特别是用于刺血针器具的涂层来说，一个重要特性就是所述涂层不引起红细胞的溶血，从而不会干扰某些血液分析物的读数和分析。不引起红细胞溶血也表明涂层具有生物兼容性。
在本发明涂料混合物或制剂中，磺化聚酯的含量可以是约0.1-约40％重量、优选约0.5-约30％重量、更优选约5-约10％重量。具体含量依赖于所选择的磺化聚酯、要涂覆的医疗器具性质、需要的涂覆厚度和/或其它因素。能够用于本发明的许多磺化聚酯可以市售得到，下面将作详细描述。本发明所用的适合磺化聚酯的例子包括EastmanAQ55S和/或AQ55D。本发明磺化聚酯所需要的物理性质是粘稠度分散特性类似于水，即粘度低。需要的另一种特性是玻璃转化温度为约40-约70℃、优选约50-约60℃、更优选约55℃。
本发明组合物和制剂中的表面活性剂可以选自许多市售非离子和阴离子表面活性剂，例如Aerosol OT(阴离子)、GerponT77(阴离子)、Pluronic P105(非离子)和Pluronic F68(非离子)。在某些实施方案中，表面活性剂可以含有许多阴离子和/或非离子表面活性剂或它们的任意混合物，从而增加亲水性涂层的表面可湿性以促进生物流体的流动。
以涂层总重量计，表面活性剂在干燥涂层中的含量为约2-约20％、可以是约1-约15％。换句话说，在制备涂层制剂中，表面活性剂在用于制剂的水分散液中的含量为约0.1-约5％重量。优选地，表面活性剂的含量为水分散液总重量的约1-约3％。磺化聚酯-磺化聚酯可以包括任何水溶性或水分散性的其上具有磺化基团或其盐的一种或多种聚酯材料。术语“磺化聚酯”指各种类型磺化聚酯的混合物以及单个类型的磺化聚酯。可以通过缩聚反应制备磺化聚酯。磺化聚酯本身可以是均聚物或共聚物。
此处所用的术语“磺化基团”包括磺酸及其与各种金属的相应盐。磺化基团通常具有结构式-SO3M，其中M为氢原子或任意金属原子或离子。在许多实施方案中，磺酸盐可以是碱金属盐例如锂盐、钠盐、钾盐或铯盐，也可以是碱土金属盐例如镁盐、钙盐、锶盐或钡盐。然而，在各种实施方案中，也可以应用基于过渡金属和稀土金属的磺酸盐。一般来说，在生物医药应用中，优选含有锂、钠、钾、镁、钙、钡、铁、铜、锌和银等金属的磺酸盐。
聚酯中存在的磺化基团可以是芳基或杂芳基磺酸基或部分。可以存在于磺化聚酯中的芳基磺酸基或部分的实例包括苯磺酸基、萘磺酸基、联苯磺酸基、二苯醚磺酸基、二苯硫醚磺酸基、二苯基亚烷基磺酸基、双酚磺酸基和其它芳基磺酸基。
在许多实施方案中，磺化聚酯包括二酯单体和二醇单体的缩聚产物，这两种单体中的一种或两种可以包括一个或多个磺化基团。在磺化聚酯的二酯和/或二醇单体中存在的芳基磺酸基包括苯磺酸基、萘磺酸基、联苯磺酸基、二苯醚磺酸基、二苯硫醚磺酸基、二苯基亚烷基磺酸基和其它芳基磺酸基。在共聚物组合物中还可以包括含有非磺化芳基的单体。
在某些实施方案中，由缩聚反应制备的磺化聚酯可以包括式(I)所示结构的聚酯，其中X包括任意芳基磺酸基、Y包括任意亚烷基二醇或亚芳基二醇，n为3-100,000的整数，更优选约10-约10,000。 例如，磺化聚酯(1)可以通过如下制备一种或多种芳基磺酸二酯、二酸或二酰氯单体和一种或多种类型的亚烷基二醇或亚芳基二醇单体进行缩聚反应。可以应用一种以上的二酯共聚单体和/或二醇共聚单体制备磺化聚酯。在其它实施方案中，结构(1)中的基团X可以包括任意亚烷基或亚芳基，其中Y包括芳基磺酸基。在另一些其它实施方案中，X和Y可以各自包括芳基磺酸基。可以从各自分别包括酯、酸或酰氯和羟基的芳基磺酸单体经缩合反应形成聚合物。
可用于本发明的磺化聚酯的一个实例如下列结构(2)所示 其中Y为亚烷基或亚芳基，Z为氢、金属原子、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基或其它基团，n为整数3-100,000，优选约10-约10,000。在某些实施方案中，Z可以包括另一个芳基磺酸基例如苯磺酸基、萘磺酸基、联苯磺酸基、二苯基醚磺酸基、二苯基硫醚磺酸基、二苯基亚烷基磺酸基、双酚磺酸基或其它芳基磺酸基。
其中芳基磺化二酯包括例如磺化的邻苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯或对苯二甲酸酯或者其各种衍生物或盐。亚烷基二醇或亚芳基二醇可以包括例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、双酚化合物或其任意衍生物或盐。这些类型单体可以按照各种组合方式用来提供各种类型的磺化聚酯。芳基磺酸盐(酯)单体的实例包括例如，磺酰基苯基-二甲氧甲酰基苯磺酸盐(酯)、磺基苯氧基-二甲氧甲酰基苯磺酸盐(酯)和磺酰基萘基-二甲氧甲酰基苯磺酸盐(酯)。美国专利US3,734,874记载了用这些单体制备磺化聚酯，该专利全文在此引入作为参考。
在本发明一些具体实施方案中，磺化聚酯可以包括由苯二甲酸酯化合物的磺化苯磺酸酯和亚烷基二醇制备得到的聚合物，例如磺化聚酯(3) 其中M为氢、金属原子、烷基、芳基或芳基磺酸盐基团，R1和R2各自独立地包括氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、磺酸盐或芳基磺酸盐基团，p为整数1-10，n为整数3-100,000，优选约10-约10,000。
在本发明的一个实施方案中，磺化聚酯为通式(4)结构的聚(钠磺酰基苯基间苯二甲酸磺酸酯亚乙基酯) 磺化聚酯(4)可以如下制备乙二醇和4-钠磺酰基苯基-3，5-二甲氧甲酰苯磺酸酯进行缩聚反应。可以用未磺化的苯二甲酸酯单体例如3，5-二甲氧甲酰基苯和/或1，4-二甲氧甲酰基苯部分代替一部分4-钠磺酰基苯基-3，5-二甲氧甲酰苯磺酸酯单体，这样可以降低磺化聚酯中磺酸基的数目或含量。在总体或部分上，可以用上述各种其它芳基磺酸二酯代替4-钠磺酰基苯基-3，5-二甲氧甲酰苯磺酸酯。这类磺化聚酯的制备方法是公知的，记载于美国专利US3,734,874中或者记载于其它现有技术中。从芳基磺酸酯单体制备的磺化聚酯可以从各种来源市售得到。表面活性剂-本发明所用的表面活性剂在混入磺化聚酯后能够使水接触角降低至约20度以下。优选地，表面活性剂为固体或蜡状固体，从而能够最小化从涂层表面迁移或除去。优选表面活性剂的水溶性低从而难以溶解或分散于水中。另外优选那些不污染环境并且属于生物降解材料的表面活性剂。
本发明所用的一些合适的表面活性剂的例子包括(a)、天然表面活性剂，例如酪蛋白、明胶、黄蓍胶、蜡、enteric resin、石蜡、阿拉伯胶、明胶、胆甾醇酯和甘油三酯。(b)、非离子表面活性剂，例如聚氧化乙烯脂肪醇醚、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯脂肪酸酯、脱水山梨醇酯、甘油单硬脂酸酯、聚乙二醇、十六烷醇、ceto-十八烷醇、十八烷醇、泊咯沙姆、polaxamines、甲基纤维素、羟基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙甲基纤维素、非晶体纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和合成磷脂类；和(c)阴离子表面活性剂，例如月桂酸钾、硬脂酸三乙醇胺、十二烷基硫酸钠、聚氧化乙烯硫酸烷基酯、藻酸钠、硫代丁二酸二辛钠，负电荷磷脂(磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、磷脂酸及其盐)，和负电荷甘油酯、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钙和十二烷基硫酸钠。在某些实施方案中，还可以用阳离子表面活性剂代替或者另外添加阳离子表面活性剂。
在本发明亲水性涂层制剂中可以应用各种天然、非离子和/或阴离子表面活性剂的各种组合。另外一些阴离子表面活性剂的实例包括磺酸盐、醇醚硫酸盐(alcohol sulfate)、烷基苯磺酸盐、磷酸酯和羧酸盐。这些阴离子表面活性剂是良好的增溶剂，具有良好的湿润特性。
本发明所用的优选阴离子表面活性剂包括GEROPONTMT77(N-油酰基-N-甲基-taufate、钠盐，Rhodia，Inc出售)和Aerosol OTTM(二-异辛基磺基琥珀酸盐、钠盐，Cytec Industries出售)。这两种阴离子表面活性剂均具有较强的湿润和分散性能。
非离子表面活性剂的特征在于其亲水性端基在水中不会大量离子化。优选的非离子表面活性剂的实例包括聚氧化乙烯烷基酚、乙氧基化醇、乙氧基化烷基酚和烷醇酰胺。非离子表面活性剂还是良好的增溶剂，并且相对非毒性。
更具体地说，非离子表面活性剂的合适例子包括一种或多种下列表面活性剂polaxomers，例如PluronicTMF68、F108和F127，其为环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物，BASF出售；poloxamine例如TetronicTM908(T908)，其为四官能嵌段共聚物，由环氧乙烷和环氧丙烷按顺序加成乙二胺得到，BASF出售；Triton X-100，其为烷基芳基聚醚，Union Carbide/Dow Chemical Co.，出售；聚(环氧乙烷-共聚-环氧丙烷)嵌段聚合物，PluornicTMF68和PluornicTMP105(环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷)三嵌段共聚物是良好的增溶剂，并且通常认为是非溶血性物质。
表面活性剂可以选自市售的表面活性剂，例如上述公开的表面活性剂，特别是例如AerosolTMOT、GeroponTMT77、PluronicTMP105和PluronicTMF68。这些阴离子和非离子表面活性剂的各种组合在本发明涂层制剂中得到令人满意的结果。亲水性涂层方法-用本发明亲水性涂层涂敷医疗器具的方法包括应用一种含有磺化聚酯和表面活性剂的分散体或溶液的水溶液涂敷医疗器具。涂敷医疗器具的方法还可进一步包括干燥涂敷的医疗器具直至涂层达到需要的硬度和与医疗器具的粘附强度。涂敷医疗器具的方式可以包括把亲水性涂层的水分散液或水溶液喷雾、浸涂和/或滚涂至医疗器具表面。本发明也可应用涂敷钢材或塑料医疗器具领域已知的其它涂敷技术。
干燥时间取决于干燥温度，温度越高，干燥时间越短，反之亦然。决定合适干燥时间起作用的其它因素为所需涂敷的厚度、从医疗器具除去过量溶液的效果、所需涂敷的器具的大小和形状。对于本发明的具体涂层来说，本领域技术人员能够确定合适的干燥温度以及与之相应的干燥时间。
通常地，对于医疗器具例如毛细管或微针来说，用此处所述的亲水性组合物浸涂时，在45-约65℃下空气干燥需要的干燥时间为约5分钟至1小时，优选10分钟至约30分钟。在约65-约70℃-80℃温度下可以使干燥周期加快些，充分干燥需要约5分钟至约15分钟。在涂敷医疗器具的浸渍和干燥期间，不释放毒性溶剂或臭气，这是现有的涂料所不能达到的。
在一个实施方案中，涂覆微针的方法包括用一种水分散液浸涂该微针，其中所述水分散液含有约5-约10％重量的磺化聚酯(例如EASTMANTMAQ55S或AQ55D)和约0.1-约3％的至少一种表面活性剂(例如AerosolTMOT(磺化丁二酸二异辛基酯)、GeroponTMT77(N-oleyl-N-甲基taurate)、PluronicTMP105(环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三嵌段共聚物)和PluronicTMF68(聚环氧乙烷-共-环氧丙烷嵌段聚合物)等)。把过量的水溶液从微针上除去，在50-60℃下干燥微针20分钟。试剂盒本发明还提供用于在医疗器具上涂覆磺化聚酯的试剂盒，本发明还提供含有表面被涂覆磺化聚酯的医用器具(例如微针)的试剂盒。所述试剂盒可以含有例如一个含有磺化聚酯和合适表面活性剂按上述组成的水溶液或水分散液的小管或其它容器，一种或多种针具或其它医疗器具，其中所述针具或其它医疗器具可以通过浸渍于上述溶液中然后按照上述方式干燥而被涂覆。该试剂盒还可含有用于涂覆的印刷的说明书，教导用磺化聚酯分散液涂覆上述医疗器具和干燥涂覆的医用器具的方法。
在其它实施方案中，所述试剂盒可以含有表面具有磺化聚酯涂层的一种或多种医疗器具。该试剂盒还可以含有打印的说明书，教导应用该针具获得血液样品或其它体液的方法。所述试剂盒还可含有一种或多种试验条，或一种监测器或传感器，装配成接受体液样品。
具体实施例方式
实施例下列实施例中所用的磺化聚酯的玻璃转化温度约55℃，基于如上所述的磺化聚酯(4)。该磺化聚酯可以购自Eastman Chemical Co.，商品名为Eastman AQ55S或AQ55D。AQ55S为固体，AQ55D为AQ55S的28％水分散液。聚酯在涂层混合物水制剂中的浓度为水中0.5-30％、优选约5-10％重量。该磺化聚酯记载于上述US3734874中。
下面对本领域技术人员提供实施例以充分公开和描述如何制备和使用本发明，这些实施例不能认为是限定本发明的范围，也不能认为下列试验是所进行的所有试验，并且不能认为仅仅作了这些试验。已经试图作出努力以确保数值(例如用量和温度等)的准确性，但应该考虑某些试验误差和偏差。除非另有说明，份数是指重量份，分子量是指重均分子量，温度是摄氏度，压力为大气压或接近大气压。
实施例1各种亲水性制剂的可湿润性和粘合性在本实施例中，在不锈钢表面和塑料PBT膜表面制备和测试制剂。测试制剂的粘合性、耐用性和可湿润性。表1显示了磺化聚酯备用溶液的份数/体积与表面活性剂备用溶液的份数和水的份数。磺化聚酯溶液用28％重量固体水溶液制备(Eastman AQ55D是28％重量的固体磺化聚酯水溶液)。所有表面活性剂备用溶液为3％重量的表面活性剂水溶液。测试的表面活性剂为Aerosol OT(阴离子)、Geropon T77(阴离子)、Pluronic P105(非离子)、Pluronic F68、Silwet L7600和作为对照的甘油。这些表面活性剂的化学组成如上所述。
亲水性涂层制剂制备如下用合适量(份数)的磺化聚酯和表面活性剂备用溶液与特定量的水按照表1所示比例充分混合。把要涂覆的表面活性剂浸渍于亲水性涂层水分散液中，然后从表面除去过量的涂料。然后在强制通风烘箱中在80-90℃温度下干燥表面5分钟。
涂层的粘合性通过表面涂层的物理触摸确定，表面涂层的湿润性通过用Rame Hart Inc公司的Goniometer测定水接触角确定。为了测试涂层的耐用性，用水洗涤涂层3次，然后测定涂层的湿润性。
表1显示对照样品、样品1和9在不锈钢和塑料表面均没有形成合适的亲水性涂层。除样品3、4和7外，其它所有样品在干燥后不发粘。
另外还完成了含有一种以上表面活性剂的测试。如表1所示，样品13-16为用Aerosol OT和Pluronic P105或Geropon T77和PluronicP105组合得到的制剂，它们均不发粘，并且具有湿润性。
本实施例表明表面活性剂在水制剂中最终浓度为约1％-约3％重量(相对于干燥制剂固体总重量的约2-约20％)时，涂层具有耐久性、不发粘并且湿润性强。表1所选亲水性涂层的粘附性和湿润性
实施例2亲水性涂层的水接触角本实施例表明在塑料表面涂覆各种亲水性制剂的湿润性，其中塑料为来自Dupont的5mil Melinex聚酯膜。涂覆Melinex膜的方法类似于实施例1描述的方法。本实施例所用的磺化聚酯(AQ55D)和表面活性剂的备用溶液的制备方法如实施例1所述。
表2显示各种本发明亲水性涂层和对照的用防雾涂层(3MTM防雾，Part#3MM9962/387)涂覆的Melinex的水接触角。磺化聚酯占组合物总干重量的％为表2中各种制剂的90-95％。表2中表面活性剂的百分比为表面活性剂在亲水性涂层总干重量中的百分比。
在表2所示的亲水性涂层中，完成了2-5个水接触角的测试，包括左边和右边水滴接触角的测定。表2给出了亲水性涂层A1-E2水接触角的测定值范围和的平均测定值。表2水接触角的测定
本实施例进一步表明本发明亲水性涂层的可湿润性和把所述涂层应用于塑料表面的方法。
实施例3溶血性测试测试亲水性涂层抗人整体血液的溶血活性，其中所测试的亲水性涂层的配方为2份AQ55D(28％)；0.5份Aerosol OT(3％)；0.5份PluronicP105(3％)；3份水。
为了使亲水性涂层和血液体积的表面接触最大化，应用毛细管进行本试验。用所述亲水性涂层填充入1mm ID的塑料毛细管，放置5秒钟。用吸水性薄纸接触毛细管末端吸出过量的涂层溶液。把毛细管置于含有大量干燥剂的密封容器中，室温下干燥至少20小时。
应用人供体的正常全部血液样品。把内壁涂有亲水性涂层组合物的干燥毛细管以倾斜角度浸渍于血液中使整个血液样品填充该毛细管。然后快速用购自Chase Instrument Corp的密封用化合物快速把各个毛细管的末端密封。把填充血液的毛细管平放，在室温下静置保温0、1、2、3、4和5分钟。在各个保温期，把毛细管放置于Becton Dickenson的Readacrit Centrifuge上，让血细胞旋转沉降约1-2分钟。
在离心后，观察血浆在红色调中的任意黄色，其表明发生溶血性现象。在所有样品的血浆中没有观测到颜色变化，包括5分钟保温时间点。
因此，该实施例表明亲水性涂层为非溶血性的。
已经参照具体实施例描述了本发明，应该理解在不偏离本发明的精神和范围之内，本领域技术人员可以作出各种变化和用等同物代替。另外，可以对具体情况、材料、物质组成、方法、方法步骤或步骤作出许多修改。所有这些修改均包含在权利要求所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种用于涂覆医疗器具的组合物，含有(a)磺化聚酯；(b)水；和(c)表面活性剂。
2.权利要求1的组合物，其中所述组合物含有(a)约0.5-约3 0％重量的所述磺化聚酯；(b)约0.1-约5％重量的所述表面活性剂；和(c)约65-约99.4％重量的水。
3.权利要求1或2的组合物，其中所述医疗器具包括针具。
4.在医疗器具上形成亲水性涂层的方法，包括(a)提供权利要求1-3任意一项的组合物；(b)使所述医疗器具与所述组合物接触；和(c)干燥所述医疗器具。
5.权利要求4的方法，其中所述医疗器具为刺血针器具。
6.权利要求5的方法，其中刺血针器具为微针。
7.从患者中获得体液样品的方法，包括(a)提供具有含磺化聚酯的组合物的针具；(b)把所述针具穿刺入患者体内；和(c)通过所述针具抽取体液。
8.权利要求7的方法，其中所述方法还包括制备所述针具。
9.医疗器具，包括其上具有涂层的针具，所述涂层含有磺化聚酯。
10.一种抽取体液样品的试剂盒，包括权利要求8的医用器具和用于接受所述体液样品的测试条。
全文摘要
在医疗器具表面涂敷水基亲水性涂层制剂的组合物、方法、设备和试剂盒。用于涂敷含磺化聚酯、水和表面活性剂的涂层的组合物。涂敷医疗器具的方法，包括提供含有磺化聚酯和表面活性剂的水分散液，用水分散液接触医疗器具，干燥该医疗器具。从患者中获得体液样品的方法，包括用磺化聚酯涂敷针具，把针具穿刺入患者中，通过该针具抽取体液。
文档编号A61L31/10GK1454952SQ0312412
公开日2003年11月12日 申请日期2003年4月29日 优先权日2002年5月1日
发明者K·-W·梁 申请人:生命扫描有限公司
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