具有亲水涂层的改进的医疗装置的制作方法
专利名称：具有亲水涂层的改进的医疗装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及医疗装置，其具有基底例如伸长的轴杆，具有外部亲水表面涂层。 具体的，本发明涉及用于插入人或者动物体的通道中的导管，特别是导尿管。本发明还涉及 相应的制造和使用方法。
背景技术：
许多医疗装置带有伸长的轴杆例如管，其用于插入和穿过活体的通道例如尿道和 心血管系统的这些通道。这种通用分组的医疗装置最普通的类型被称作导管。示例性的导 管包括用于泌尿道，血管修复术和瓣膜成形术使用的这些，也就是说，分别用于插入到活体 (通常是人体)的尿道，血管内腔和心脏通道中。因为这样的医疗装置的目标用途，因此制造伸长轴杆的材料需要满足某些参数。 该材料必须满足这样的要求例如柔软性，良好的耐纠结性，良好的尺寸稳定性，可加工性 (例如易于成形和粘合)，和通过辐射、蒸汽、环氧乙烷或者其他手段来消毒的可能性。这里 进一步需要该材料接受表面处理，该处理将赋予医疗装置以期望的表面性能例如亲水性。 为了后者的目的，最重要的是寻求这样的基底材料，其具有涂覆该基底的可能性。此外，亲水涂层或者亲水层的一个公认的问题是亲水聚合物表面在它与例如黏膜 接触时，例如当导管插入到尿道中时，它会失水和变干。造成此的原因是亲水表面的渗透电 势与黏膜的渗透电势之间的差异。黏膜具有比亲水表面更高的渗透电势，即，更高的盐浓 度。这种渗透电势的差异引起了水从亲水表面层去向黏膜，以使得盐浓度的差异趋于平衡。 自然的，这影响了亲水外表面涂层的低摩擦性能，并且会导致患者的疼痛和受伤。因此，本 申请人:以前已经开发了一种改进的亲水涂层，在其中将提高渗透性的化合物施用到非反应 性亲水聚合物表面上，由此产生了更稳定的亲水表面，如EP217771所公开的那样。因此，减 轻了亲水涂层在插入尿道时变干，并因此导致制品的亲水性不足这个目前主要的问题。带有提高渗透性化合物的类似的亲水涂层在W094/16747中进行了讨论，其公开 了一种方法，在其中将提高渗透性的化合物在将亲水涂料施涂到基底材料的加工过程中加 入，EP586324和EP591091公开了一种亲水涂层，其包含不溶解的，固体提高渗透性化合物 例如粉末或者颗粒形式的化合物，EP991702公开了一种交联的亲水涂层，其包含水溶性提 高渗透性化合物。但是，这些已知的方法和涂层受到一些问题的影响。例如，所述的生产方法(包括 将提高渗透性的化合物混入到涂层中的不同的方式)是更麻烦和昂贵的。此外，所形成的 待插入到患者体内的润湿的亲水表面涂层的性能至少在某种程度上受到润湿加工参数的 影响，该加工参数是例如用于润湿的润湿流体的量，所选择的润湿流体的成分，和润湿进行 的时间。因为几个这样的参数事先是不知道的，并且会发生很大程度的变化，因此所形成的 活化涂层的性能同样变得不可预测。因此，带有亲水涂层的已知的医疗装置的一个通病是涂层的保水性太低，特别是 在滤去之后更是如此，或者是该涂层在基底上的附着性太差，和/或是用于延长保水时间 和涂层粘附力的手段太昂贵和/或对环境有害。
因此这里需要一种改进的基底和或者涂覆方法，用于提供带有亲水表面涂层的医 疗装置，其是环境可接受的和成本有效的，并且其保证了亲水涂层能够充分粘附和有效使用。
发明内容
本发明的一个基本的目标是缓解上述问题。本发明一个具体的目标是提供一种具 有亲水表面涂层的医疗装置例如导尿管，这里该亲水涂层的保水能力得到提高。本发明其 他基本的和具体的目标将是部分显而易见的，并且将在后面逐步讨论。这些目标是用附加的权利要求的医疗装置和生产方法来实现的。根据第一方面，这里提供了一种医疗装置，其包含基底和布置在所述的基底上的 亲水表面涂层，其中该基底在它的涂覆有所述的亲水表面涂层的表面上具有表面纹理，该 表面纹理具有至少3 μ m的表面轮廓算术平均偏差(Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度 差(Rdc (1-99% ))。优选该表面纹理同时满足Ra和Rdc (1-99% )标准二者。作为本申请中所用的，表面轮廓算术平均偏差(Ra)和轮廓剖面高度 差(Rdc (1-99 % ))符合IS04287 1997所提供的定义，其的标题为“Geometrical Product Specifications (GSP)-Surface texture : Profi1emethod-Terms , definitions and surface texture parameters，，。 i亥定义通常还符合 IS011562 1996(其的标题为"Geometrical Product Specifications (GSP)-Surface texture ProfiIemethod-Metrological characteristics of fase correct filters，，)禾口 IS04288 :1"6(其的标题为"Geometrical Product Specifications (GSP) -Surface texture :Profilemethod-Rules and procedures for the assessment of surface texture")中所提供的类似的定义。本发明人已经令人惊讶地发现当将亲水涂层施用到具有提高的表面纹理或者表 面粗糙度的基底上时，该亲水表面涂层的保水性明显提高。这可能至少部分归因于在基底 上附着力的提高，其进而可以归因于在涂层和基底之间曝露来结合的位置的增加。但是，本 专利不将依靠本发明所证实的明显提高的原因局限于任何特定的理论。按照本发明施涂到基底上的涂层还更牢固的粘附到基底上，由此降低了涂层脱落 或者在使用中明显劣化的风险。这种效果例如从这样的事实来看是显而易见的，即，甚至在 从涂覆基底滤出之后，仍然具有类似的保水性的提高。已经注意到当表面纹理的Ra超过4. 0，和优选超过5. O时，保水性的改进至少高到 过多的水平，甚至进一步提高。类似的，该表面纹理优选的Rdc(l-99%)超过20，和优选超 过25。但是，作为优选的上限，该表面纹理的Ra小于20. 0，和最优选小于15. 0，和最优选等 于或者小于10. O。类似的，该表面纹理优选的Rdc (1-99% )小于75，和优选小于60，和最 优选等于或者小于50。即使认为类似的积极效果存在于许多类型的基底材料中，但是已经证实该效果在 由塑料材料制成的基底中是特别显著的，并且特别是在该基底包含选自下面的材料时是特 别显著的聚醚嵌段酰胺，聚氯乙烯(PVC)，和聚丙烯，聚乙烯聚酰胺和苯乙烯-乙烯/ 丁 烯-苯乙烯共聚物。类似的，通过本发明已经发现对于包含聚乙烯吡咯烷酮的亲水涂层来说，改进是
4特别明显的。根据本发明的另一方面，这里提供一种生产带有亲水表面涂层的医疗装置的方 法，包含步骤提供具有表面纹理的基底材料，该表面纹理具有至少3 μ m的表面轮廓算术平均 偏差(Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))； 用亲水表面涂层涂覆所述的基底材料。根据本发明的这一方面，同样具有在本发明的第一方面中上述的类似优点。优选该基底材料的表面纹理同时满足Ra和Rdc (1-99% )标准二者。亲水涂层优选形成了聚脲网络，由此所述的聚脲网络形成了共价键。可选择的，该 亲水涂层可以形成键合到所述基底的活性氢基团的酯键或者环氧键。涂覆基底材料的步骤优选包含下面的次级步骤依次在该基底表面上，首先施涂 包含0.05-40% (重量比体积)的异氰酸酯化合物的溶液，其后施涂含有0.5和50% (重 量比体积)聚乙烯吡咯烷酮的溶液，和在升高的温度固化。但是其他亲水涂层也是可行的，例如包含直接交联到基底上的亲水聚合物的涂 层。该交联可以依靠照射例如依靠电子束或者UV光来完成。本发明构思的这些和其他方面将从下文所述的实施方案中显而易见的得出。
具体实施例方式在下面的详细说明中将描述本发明的优选的实施方案。但是，应当理解不同实施 方案的特征在该实施方案之间是可以交换的，并且可以以不同的方式进行合并，除非另有 任何明确的指示。该亲水导管可以用于许多不同的目的，和用于插入到不同类型的体腔内。 但是，下面的讨论具体的涉及到优选的应用领域，导尿管，即使本发明不限于这种具体类型 的导管。但是，本领域技术人员将理解本发明不限于这种类型的装置，而是还可以用于许多 其他类型的医疗装置中。导尿管通常包含排出端，经常具有向外展开的后部，和伸长的轴杆或者管，其从该 后部向前伸出。端口开放的内腔从后部的后端伸向伸长管的圆形尖端中的排出孔。该后部 可以充当导管的连接器，其可以连接到其他装置上，例如集尿袋，排出管等等。至少一部分该伸长管形成了可插入的长度来插过用户的身体通道，例如在导尿 管的情况中是尿道。在上下文的亲水导管中，可插入长度通常表示涂覆有亲水材料的伸 长管的长度，例如是PVP，并且其可以插入患者的尿道中。典型的，这对于女性患者来说是 80-140mm，对于男性患者来说是200_350mm。该导管的伸长轴杆/管是由基底材料制成的。该基底可以由任何聚合物材料制 成，该材料是本技术领域中公知的，并且所述的亲水聚合物粘附到其上，例如聚氨酯，乳胶 橡胶，其他橡胶，聚氯乙烯，其他乙烯基聚合物，聚酯和聚丙烯酸酯。但是，优选该基底是由 于聚合物混合物制成，该混合物包含聚烯烃和具有带有活性氢基团的分子的成分，并优选 该成分具有带有活性氢基团的分子。该聚烯烃可以包含选自下面的至少一种聚合物聚乙 烯，聚丙烯，和苯乙烯嵌段共聚物(SCBS)。该具有带有活性氢基团的分子的成分可以是这样 的聚合物，其具有通过氮键合到该聚合物上的活性氢基团，例如聚酰胺或者聚氨酯。该亲水涂层布置在形成导管轴杆的至少部分的基底上。该亲水聚合物涂层可以包含选自下面的材料聚乙烯基化合物，多糖，聚氨酯，聚丙烯酸酯或者乙烯基化合物和丙烯 酸酯或者酸酐的共聚物，特别是聚环氧乙烷，聚乙烯吡咯烷酮，肝素，右旋糖酐，黄原胶，聚 乙烯醇，羟丙基纤维素，甲基纤维素，乙烯基吡咯烷酮和羟乙基甲基丙烯酸甲酯的共聚物或 者聚甲基乙烯醚和马来酸酐的共聚物。优选的亲水聚合物是聚乙烯吡咯烷酮。该涂层还可以包含提高渗透性的化合物，如EP0217771所教导的那样。所述基底进一步在它的准备用亲水涂层覆盖的表面上具有明显的表面纹理或者 表面粗糙度。这样的明显的表面粗糙度/纹理可以通过在基底轴杆制造过程中，充分的控 制挤出加工来容易的产生。具体的，在具有不同的温度区域的挤出装置中，经常可以如下来 提高表面粗糙度通过提高挤出加工早期阶段的温度，和通过降低后期阶段的温度，或者通 过整体上降低所述温度。但是，对于不同的材料来说，获得足够的表面纹理所需的温度设 定是不同的，并且根据不同的挤出装置也会明显的不同，如同本领域技术人员已知的那样。 可选择的或者另外，还可以在挤出之后通过表面处理来获得足够的表面纹理，例如通过表 面的机械粗加工，化学蚀刻，等离子体表面处理例如等离子体沉积，电子束技术，离子束溅 射纹理化，蚀刻例如离子蚀刻，微波辐射，溅射，烧结，研磨，抛光，磨制，照相平版法，激光处 理，微爆破等等。所生产的表面纹理具有至少一个，和优选两个的等于或者超过3μπι的表面轮廓 (Ra)和等于或者超过18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc(l-99%))。优选Ra超过4. 0，和优选 超过5.0。类似的，该表面纹理优选的Rdc(l-99%)超过20，和优选超过25。但是，作为优 选的上限，该表面纹理的Ra小于20. 0，和最优选小于15. 0，和最优选等于或者小于10. 0。 类似的，该表面纹理优选的Rdc (1-99% )小于75，和优选小于60，和最优选等于或者小于 50。本发明人已经令人惊讶的发现当将亲水涂层使用到具有这样的改进的表面纹理 或者表面粗糙度的基底时，该亲水表面涂层的保水性明显提高。现在将更详细的讨论将亲水表面涂层施用到基底上的方法的一些优选的例子。但 是，要注意的是上述具有提高的表面粗糙度的基底材料也可以用于许多其他的涂覆方法 中，来获得改进的亲水表面涂层。现在将更详细的公开一种优选的涂覆基底的方法。伸长轴杆的外表面优选是如下 来涂覆稳定的亲水涂层的依次在该基底表面上，首先施涂包含0. 05-40% (重量比体积) 的异氰酸酯化合物的溶液，其后施涂含有0. 5和50% (重量比体积)聚乙烯吡咯烷酮的溶 液，和在升高的温度固化。该异氰酸酯溶液可以有利的包含0.5-10% (重量比体积)的异 氰酸酯化合物，和可以优选包含1-6% (重量比体积)的该异氰酸酯化合物。通常，该异氰 酸酯溶液仅仅需要与表面短暂接触，例如接触5-60s。将该异氰酸酯溶液施用到基底表面上导致在该基底表面上形成了具有未反应的 异氰酸酯基团的涂层。将该聚乙烯吡咯烷酮溶液施用到基底表面上因此导致形成了亲水聚 乙烯吡咯烷酮-聚脲互聚物涂层。该亲水涂层的固化将异氰酸酯化合物结合到一起形成了 稳定的非反应性网络，该网络结合了亲水的聚乙烯吡咯烷酮。更有利的，固化是在含水气体 例如环境空气存在下进行的，来使得异氰酸酯基团与该水反应产生胺，该胺快速的与其他 异氰酸酯基团反应来形成脲交联。此外，该方法可以包含步骤在施用聚乙烯吡咯烷酮溶液 之前，蒸发该异氰酸酯溶液的溶剂，和在固化该亲水涂层之前，蒸发该聚乙烯吡咯烷酮溶液的溶剂。这可以例如通过空气干燥来进行。该异氰酸酯化合物优选每个分子中包含至少两个未反应的异氰酸酯基团。该异氰 酸酯可以选自2，4_甲苯二异氰酸酯和4，4' -二苯基甲烷二异氰酸酯，或者氰脲酸酯类型 的六亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯的五聚体，或者三聚的六亚甲基二异氰酸酯缩二 脲或者其混合物。该异氰酸酯化合物所用的溶剂优选是不与异氰酸酯基团反应的溶剂。该优选的溶 剂是二氯甲烷，但是也可以例如使用乙酸乙酯，丙酮，氯仿，甲乙酮和二氯乙烯。为了缩短必需的反应时间和固化时间，可以加入合适的异氰酸酯固化催化剂。这 些催化剂可以溶解在异氰酸酯溶液中或者聚乙烯吡咯烷酮溶液中，但是优选溶解在后者 中。不同类型的胺是特别有用的，例如二胺，但是还有用的是例如三乙烯二胺。优选使用脂 肪族胺，其在涂层所用的干燥和固化温度是可挥发的，并且其此外是无毒的。合适的胺的例 子是N，N' 二乙基乙烯二胺，六亚甲基二胺，乙烯二胺，对二氨基苯，1，3-丙二醇-对氨基苯 甲酸二酯和二氨基双环辛烷。所用的聚乙烯吡咯烷酮优选的平均分子量是IO4-IO7,并且最优选的平均分子 量是大约 ο5。具有这样的分子量的聚乙烯吡咯烷酮是市售的，例如在商标Kollidon(R) (BASF)下市售的。用于聚乙烯吡咯烷酮的合适的可以使用的溶剂的例子是二氯甲烷(优选 的)，乙酸乙酯，丙酮，氯仿，甲乙酮和二氯乙烯。聚乙烯吡咯烷酮在该溶液中的比例优选是 0. 5-10% (重量比体积)和最优选是2-8% (重量比体积)。溶液中的聚乙烯吡咯烷酮是 通过浸渍，喷涂等来短时间(例如5-50s)施涂的。涂层的固化优选是在例如炉子中，在50_130°C的温度进行5-300min的。在一种优选的实施方案中，该亲水涂层包含提高渗透性的化合物，例如选自下面 的无机盐氯化钠和氯化钾，碘化钠和碘化钾，柠檬酸钠和柠檬酸钾，苯甲酸钠和苯甲酸钾。 该提高渗透性的化合物可以用同一申请人的EP0217771中详细描述的方式来使用。试验在试验测试中，使用由下面的基底材料制成的基底>实施例A 聚醚嵌段酰胺(Pebax)>实施例A'聚醚嵌段酰胺(Pebax)>实施例B 聚氯乙烯(PVC)；>实施例B'聚氯乙烯(PVC)>实施例C 材料聚丙烯，聚乙烯聚酰胺和苯乙烯_乙烯/ 丁烯_苯乙烯共聚物的 组合物，在商标名Meliflex下销售>实施例 C' =Meliflex实施例A和实施例A'的材料是相同的，并且在基底之间唯一的差别是实施例A是 以这样的方式挤出的，即，它具有比实施例A'提高的表面粗糙度。相应的，实施例B和B' 和实施例C和C'的材料分别也是相同的，唯一的差别在于表面粗糙度。将所述基底按照上述方法涂覆相同的亲水涂层。因此，导管是通过将该基底浸渍 到底漆溶液中15秒来制备的，该底漆溶液包含二异氰酸酯(名称为Desmodur IL)，其在二 氯甲烷中溶解到2%的浓度(重量/体积)。该导管其后在环境温度干燥60s，然后在含有 溶解在二氯甲烷中的6% (重量/体积)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K90)的溶液中浸渍3秒钟。然后将该导管在35°C冲洗30分钟，然后在80°C固化60分钟，最后使其冷却到室温，并 在水中冲洗。此外，将提高渗透性的化合物(在这里是NaCl)按照EP0217771所述的方法随后 加入。对于全部的基底，测量了表面粗糙度的两种度量>表面轮廓Ra[ym]，提供了在基表面上的平均高度的度量(单位μ m)。>轮廓剖面高度差Rdc (1-99% )[ μ m]，提供了在两个分区线之间的垂直距离的度 量，所述的分区线是在分别被1. 0%和99. 0%材料所覆盖的高度上排列的。Ra和Rdc是用Hommel Tester T1000 Wave表面光度计来测量的。然后在环境空气中测试导管的保水性(每一对的差异仅仅在于所用基底的表面 粗糙度)。为此目的，将导管润湿30s，并且在6分钟后测量该亲水涂层的含水量(mg/cm2)。 该含水量是如下来测量的在润湿之前称重该导管，来获得参考重量，并且在润湿后的某个 时间测量该导管，并且用该测量值减去参考重量。所获得的重量差是对于在测量的时候，亲 水涂层所保持的水含量的度量。表面纹理测量和保水性测量的结果在下表1中给出。表1 基底表面粗糙度和涂层保水性[mg/cm2]
权利要求
1.一种医疗装置，其包含基底和布置在所述的基底上的亲水表面涂层，其中该基底在 它的涂覆有所述的亲水表面涂层的表面上具有表面纹理，该表面纹理具有至少3 μ m的表 面轮廓算术平均偏差(Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))。
2.权利要求1的医疗装置，其中所述的表面纹理具有至少3μ m的表面轮廓算术平均偏 差(Ra)和至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))。
3.权利要求1或者2的医疗装置，其中所述的表面纹理的Ra是至少4.0，优选至少5.0。
4.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中所述的表面纹理的Ra小于20.0，最优选小 于15. 0，和最优选等于或者小于10. 0。1
5.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中所述的表面纹理的Rdc(l-99%)是至少 20，和优选是至少25。
6.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中所述的表面纹理的Rdc(1-99% )小于75， 和优选小于60，和最优选等于或者小于50。
7.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中该基底是由塑料材料制成的。
8.权利要求7的医疗装置，其中该基底包含选自下面的材料聚醚嵌段酰胺，聚氯乙烯 (PVC)，和聚丙烯，聚乙烯聚酰胺和苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物。
9.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中该亲水涂层包含聚乙烯吡咯烷酮。
10.一种生产带有亲水表面涂层的医疗装置的方法，其包含步骤提供具有表面纹理的基底材料，该表面纹理具有至少3 μ m的表面轮廓算术平均偏差 (Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))；用亲水表面涂层涂覆所述的基底材料。
11.权利要求10的方法，其中该亲水涂层形成了聚脲网络，由此所述的聚脲网络形成 了结合到所述基底中的活性氢基团上的共价键。
12.权利要求10的方法，其中该亲水涂层是依靠照射交联到所述的基底上的。
13.权利要求10的方法，其中该亲水涂层形成了结合到所述基底的活性氢基团上的酯 键或者环氧键。
14.权利要求10的方法，其中涂覆所述基底材料的步骤包含下面的次级步骤依次在 该基底表面上，首先施涂包含0.05-40% (重量比体积)的异氰酸酯化合物的溶液，其后施 涂含有0. 5和50% (重量比体积)聚乙烯吡咯烷酮的溶液，和在升高的温度固化。
全文摘要
公开了一种医疗装置，其包含基底和布置在所述的基底上的亲水表面涂层。该基底在它的涂覆有所述的亲水表面涂层的表面上具有表面纹理，该表面纹理具有至少3μm的表面轮廓算术平均偏差(Ra)和/或至少18μm的轮廓剖面高度差(Rdc(1-99％))。已经发现提高基底的表面粗糙度提供了例如在亲水涂层保水性方面的明显改进。
文档编号A61L29/08GK101998867SQ200980112873
公开日2011年3月30日 申请日期2009年4月16日 优先权日2008年4月17日
发明者A·施密德, M·斯文松 申请人:艾斯特勒科技公司
技术领域：
本发明通常涉及医疗装置，其具有基底例如伸长的轴杆，具有外部亲水表面涂层。 具体的，本发明涉及用于插入人或者动物体的通道中的导管，特别是导尿管。本发明还涉及 相应的制造和使用方法。
背景技术：
许多医疗装置带有伸长的轴杆例如管，其用于插入和穿过活体的通道例如尿道和 心血管系统的这些通道。这种通用分组的医疗装置最普通的类型被称作导管。示例性的导 管包括用于泌尿道，血管修复术和瓣膜成形术使用的这些，也就是说，分别用于插入到活体 (通常是人体)的尿道，血管内腔和心脏通道中。因为这样的医疗装置的目标用途，因此制造伸长轴杆的材料需要满足某些参数。 该材料必须满足这样的要求例如柔软性，良好的耐纠结性，良好的尺寸稳定性，可加工性 (例如易于成形和粘合)，和通过辐射、蒸汽、环氧乙烷或者其他手段来消毒的可能性。这里 进一步需要该材料接受表面处理，该处理将赋予医疗装置以期望的表面性能例如亲水性。 为了后者的目的，最重要的是寻求这样的基底材料，其具有涂覆该基底的可能性。此外，亲水涂层或者亲水层的一个公认的问题是亲水聚合物表面在它与例如黏膜 接触时，例如当导管插入到尿道中时，它会失水和变干。造成此的原因是亲水表面的渗透电 势与黏膜的渗透电势之间的差异。黏膜具有比亲水表面更高的渗透电势，即，更高的盐浓 度。这种渗透电势的差异引起了水从亲水表面层去向黏膜，以使得盐浓度的差异趋于平衡。 自然的，这影响了亲水外表面涂层的低摩擦性能，并且会导致患者的疼痛和受伤。因此，本 申请人:以前已经开发了一种改进的亲水涂层，在其中将提高渗透性的化合物施用到非反应 性亲水聚合物表面上，由此产生了更稳定的亲水表面，如EP217771所公开的那样。因此，减 轻了亲水涂层在插入尿道时变干，并因此导致制品的亲水性不足这个目前主要的问题。带有提高渗透性化合物的类似的亲水涂层在W094/16747中进行了讨论，其公开 了一种方法，在其中将提高渗透性的化合物在将亲水涂料施涂到基底材料的加工过程中加 入，EP586324和EP591091公开了一种亲水涂层，其包含不溶解的，固体提高渗透性化合物 例如粉末或者颗粒形式的化合物，EP991702公开了一种交联的亲水涂层，其包含水溶性提 高渗透性化合物。但是，这些已知的方法和涂层受到一些问题的影响。例如，所述的生产方法(包括 将提高渗透性的化合物混入到涂层中的不同的方式)是更麻烦和昂贵的。此外，所形成的 待插入到患者体内的润湿的亲水表面涂层的性能至少在某种程度上受到润湿加工参数的 影响，该加工参数是例如用于润湿的润湿流体的量，所选择的润湿流体的成分，和润湿进行 的时间。因为几个这样的参数事先是不知道的，并且会发生很大程度的变化，因此所形成的 活化涂层的性能同样变得不可预测。因此，带有亲水涂层的已知的医疗装置的一个通病是涂层的保水性太低，特别是 在滤去之后更是如此，或者是该涂层在基底上的附着性太差，和/或是用于延长保水时间 和涂层粘附力的手段太昂贵和/或对环境有害。
因此这里需要一种改进的基底和或者涂覆方法，用于提供带有亲水表面涂层的医 疗装置，其是环境可接受的和成本有效的，并且其保证了亲水涂层能够充分粘附和有效使用。
发明内容
本发明的一个基本的目标是缓解上述问题。本发明一个具体的目标是提供一种具 有亲水表面涂层的医疗装置例如导尿管，这里该亲水涂层的保水能力得到提高。本发明其 他基本的和具体的目标将是部分显而易见的，并且将在后面逐步讨论。这些目标是用附加的权利要求的医疗装置和生产方法来实现的。根据第一方面，这里提供了一种医疗装置，其包含基底和布置在所述的基底上的 亲水表面涂层，其中该基底在它的涂覆有所述的亲水表面涂层的表面上具有表面纹理，该 表面纹理具有至少3 μ m的表面轮廓算术平均偏差(Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度 差(Rdc (1-99% ))。优选该表面纹理同时满足Ra和Rdc (1-99% )标准二者。作为本申请中所用的，表面轮廓算术平均偏差(Ra)和轮廓剖面高度 差(Rdc (1-99 % ))符合IS04287 1997所提供的定义，其的标题为“Geometrical Product Specifications (GSP)-Surface texture : Profi1emethod-Terms , definitions and surface texture parameters，，。 i亥定义通常还符合 IS011562 1996(其的标题为"Geometrical Product Specifications (GSP)-Surface texture ProfiIemethod-Metrological characteristics of fase correct filters，，)禾口 IS04288 :1"6(其的标题为"Geometrical Product Specifications (GSP) -Surface texture :Profilemethod-Rules and procedures for the assessment of surface texture")中所提供的类似的定义。本发明人已经令人惊讶地发现当将亲水涂层施用到具有提高的表面纹理或者表 面粗糙度的基底上时，该亲水表面涂层的保水性明显提高。这可能至少部分归因于在基底 上附着力的提高，其进而可以归因于在涂层和基底之间曝露来结合的位置的增加。但是，本 专利不将依靠本发明所证实的明显提高的原因局限于任何特定的理论。按照本发明施涂到基底上的涂层还更牢固的粘附到基底上，由此降低了涂层脱落 或者在使用中明显劣化的风险。这种效果例如从这样的事实来看是显而易见的，即，甚至在 从涂覆基底滤出之后，仍然具有类似的保水性的提高。已经注意到当表面纹理的Ra超过4. 0，和优选超过5. O时，保水性的改进至少高到 过多的水平，甚至进一步提高。类似的，该表面纹理优选的Rdc(l-99%)超过20，和优选超 过25。但是，作为优选的上限，该表面纹理的Ra小于20. 0，和最优选小于15. 0，和最优选等 于或者小于10. O。类似的，该表面纹理优选的Rdc (1-99% )小于75，和优选小于60，和最 优选等于或者小于50。即使认为类似的积极效果存在于许多类型的基底材料中，但是已经证实该效果在 由塑料材料制成的基底中是特别显著的，并且特别是在该基底包含选自下面的材料时是特 别显著的聚醚嵌段酰胺，聚氯乙烯(PVC)，和聚丙烯，聚乙烯聚酰胺和苯乙烯-乙烯/ 丁 烯-苯乙烯共聚物。类似的，通过本发明已经发现对于包含聚乙烯吡咯烷酮的亲水涂层来说，改进是
4特别明显的。根据本发明的另一方面，这里提供一种生产带有亲水表面涂层的医疗装置的方 法，包含步骤提供具有表面纹理的基底材料，该表面纹理具有至少3 μ m的表面轮廓算术平均 偏差(Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))； 用亲水表面涂层涂覆所述的基底材料。根据本发明的这一方面，同样具有在本发明的第一方面中上述的类似优点。优选该基底材料的表面纹理同时满足Ra和Rdc (1-99% )标准二者。亲水涂层优选形成了聚脲网络，由此所述的聚脲网络形成了共价键。可选择的，该 亲水涂层可以形成键合到所述基底的活性氢基团的酯键或者环氧键。涂覆基底材料的步骤优选包含下面的次级步骤依次在该基底表面上，首先施涂 包含0.05-40% (重量比体积)的异氰酸酯化合物的溶液，其后施涂含有0.5和50% (重 量比体积)聚乙烯吡咯烷酮的溶液，和在升高的温度固化。但是其他亲水涂层也是可行的，例如包含直接交联到基底上的亲水聚合物的涂 层。该交联可以依靠照射例如依靠电子束或者UV光来完成。本发明构思的这些和其他方面将从下文所述的实施方案中显而易见的得出。
具体实施例方式在下面的详细说明中将描述本发明的优选的实施方案。但是，应当理解不同实施 方案的特征在该实施方案之间是可以交换的，并且可以以不同的方式进行合并，除非另有 任何明确的指示。该亲水导管可以用于许多不同的目的，和用于插入到不同类型的体腔内。 但是，下面的讨论具体的涉及到优选的应用领域，导尿管，即使本发明不限于这种具体类型 的导管。但是，本领域技术人员将理解本发明不限于这种类型的装置，而是还可以用于许多 其他类型的医疗装置中。导尿管通常包含排出端，经常具有向外展开的后部，和伸长的轴杆或者管，其从该 后部向前伸出。端口开放的内腔从后部的后端伸向伸长管的圆形尖端中的排出孔。该后部 可以充当导管的连接器，其可以连接到其他装置上，例如集尿袋，排出管等等。至少一部分该伸长管形成了可插入的长度来插过用户的身体通道，例如在导尿 管的情况中是尿道。在上下文的亲水导管中，可插入长度通常表示涂覆有亲水材料的伸 长管的长度，例如是PVP，并且其可以插入患者的尿道中。典型的，这对于女性患者来说是 80-140mm，对于男性患者来说是200_350mm。该导管的伸长轴杆/管是由基底材料制成的。该基底可以由任何聚合物材料制 成，该材料是本技术领域中公知的，并且所述的亲水聚合物粘附到其上，例如聚氨酯，乳胶 橡胶，其他橡胶，聚氯乙烯，其他乙烯基聚合物，聚酯和聚丙烯酸酯。但是，优选该基底是由 于聚合物混合物制成，该混合物包含聚烯烃和具有带有活性氢基团的分子的成分，并优选 该成分具有带有活性氢基团的分子。该聚烯烃可以包含选自下面的至少一种聚合物聚乙 烯，聚丙烯，和苯乙烯嵌段共聚物(SCBS)。该具有带有活性氢基团的分子的成分可以是这样 的聚合物，其具有通过氮键合到该聚合物上的活性氢基团，例如聚酰胺或者聚氨酯。该亲水涂层布置在形成导管轴杆的至少部分的基底上。该亲水聚合物涂层可以包含选自下面的材料聚乙烯基化合物，多糖，聚氨酯，聚丙烯酸酯或者乙烯基化合物和丙烯 酸酯或者酸酐的共聚物，特别是聚环氧乙烷，聚乙烯吡咯烷酮，肝素，右旋糖酐，黄原胶，聚 乙烯醇，羟丙基纤维素，甲基纤维素，乙烯基吡咯烷酮和羟乙基甲基丙烯酸甲酯的共聚物或 者聚甲基乙烯醚和马来酸酐的共聚物。优选的亲水聚合物是聚乙烯吡咯烷酮。该涂层还可以包含提高渗透性的化合物，如EP0217771所教导的那样。所述基底进一步在它的准备用亲水涂层覆盖的表面上具有明显的表面纹理或者 表面粗糙度。这样的明显的表面粗糙度/纹理可以通过在基底轴杆制造过程中，充分的控 制挤出加工来容易的产生。具体的，在具有不同的温度区域的挤出装置中，经常可以如下来 提高表面粗糙度通过提高挤出加工早期阶段的温度，和通过降低后期阶段的温度，或者通 过整体上降低所述温度。但是，对于不同的材料来说，获得足够的表面纹理所需的温度设 定是不同的，并且根据不同的挤出装置也会明显的不同，如同本领域技术人员已知的那样。 可选择的或者另外，还可以在挤出之后通过表面处理来获得足够的表面纹理，例如通过表 面的机械粗加工，化学蚀刻，等离子体表面处理例如等离子体沉积，电子束技术，离子束溅 射纹理化，蚀刻例如离子蚀刻，微波辐射，溅射，烧结，研磨，抛光，磨制，照相平版法，激光处 理，微爆破等等。所生产的表面纹理具有至少一个，和优选两个的等于或者超过3μπι的表面轮廓 (Ra)和等于或者超过18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc(l-99%))。优选Ra超过4. 0，和优选 超过5.0。类似的，该表面纹理优选的Rdc(l-99%)超过20，和优选超过25。但是，作为优 选的上限，该表面纹理的Ra小于20. 0，和最优选小于15. 0，和最优选等于或者小于10. 0。 类似的，该表面纹理优选的Rdc (1-99% )小于75，和优选小于60，和最优选等于或者小于 50。本发明人已经令人惊讶的发现当将亲水涂层使用到具有这样的改进的表面纹理 或者表面粗糙度的基底时，该亲水表面涂层的保水性明显提高。现在将更详细的讨论将亲水表面涂层施用到基底上的方法的一些优选的例子。但 是，要注意的是上述具有提高的表面粗糙度的基底材料也可以用于许多其他的涂覆方法 中，来获得改进的亲水表面涂层。现在将更详细的公开一种优选的涂覆基底的方法。伸长轴杆的外表面优选是如下 来涂覆稳定的亲水涂层的依次在该基底表面上，首先施涂包含0. 05-40% (重量比体积) 的异氰酸酯化合物的溶液，其后施涂含有0. 5和50% (重量比体积)聚乙烯吡咯烷酮的溶 液，和在升高的温度固化。该异氰酸酯溶液可以有利的包含0.5-10% (重量比体积)的异 氰酸酯化合物，和可以优选包含1-6% (重量比体积)的该异氰酸酯化合物。通常，该异氰 酸酯溶液仅仅需要与表面短暂接触，例如接触5-60s。将该异氰酸酯溶液施用到基底表面上导致在该基底表面上形成了具有未反应的 异氰酸酯基团的涂层。将该聚乙烯吡咯烷酮溶液施用到基底表面上因此导致形成了亲水聚 乙烯吡咯烷酮-聚脲互聚物涂层。该亲水涂层的固化将异氰酸酯化合物结合到一起形成了 稳定的非反应性网络，该网络结合了亲水的聚乙烯吡咯烷酮。更有利的，固化是在含水气体 例如环境空气存在下进行的，来使得异氰酸酯基团与该水反应产生胺，该胺快速的与其他 异氰酸酯基团反应来形成脲交联。此外，该方法可以包含步骤在施用聚乙烯吡咯烷酮溶液 之前，蒸发该异氰酸酯溶液的溶剂，和在固化该亲水涂层之前，蒸发该聚乙烯吡咯烷酮溶液的溶剂。这可以例如通过空气干燥来进行。该异氰酸酯化合物优选每个分子中包含至少两个未反应的异氰酸酯基团。该异氰 酸酯可以选自2，4_甲苯二异氰酸酯和4，4' -二苯基甲烷二异氰酸酯，或者氰脲酸酯类型 的六亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯的五聚体，或者三聚的六亚甲基二异氰酸酯缩二 脲或者其混合物。该异氰酸酯化合物所用的溶剂优选是不与异氰酸酯基团反应的溶剂。该优选的溶 剂是二氯甲烷，但是也可以例如使用乙酸乙酯，丙酮，氯仿，甲乙酮和二氯乙烯。为了缩短必需的反应时间和固化时间，可以加入合适的异氰酸酯固化催化剂。这 些催化剂可以溶解在异氰酸酯溶液中或者聚乙烯吡咯烷酮溶液中，但是优选溶解在后者 中。不同类型的胺是特别有用的，例如二胺，但是还有用的是例如三乙烯二胺。优选使用脂 肪族胺，其在涂层所用的干燥和固化温度是可挥发的，并且其此外是无毒的。合适的胺的例 子是N，N' 二乙基乙烯二胺，六亚甲基二胺，乙烯二胺，对二氨基苯，1，3-丙二醇-对氨基苯 甲酸二酯和二氨基双环辛烷。所用的聚乙烯吡咯烷酮优选的平均分子量是IO4-IO7,并且最优选的平均分子 量是大约 ο5。具有这样的分子量的聚乙烯吡咯烷酮是市售的，例如在商标Kollidon(R) (BASF)下市售的。用于聚乙烯吡咯烷酮的合适的可以使用的溶剂的例子是二氯甲烷(优选 的)，乙酸乙酯，丙酮，氯仿，甲乙酮和二氯乙烯。聚乙烯吡咯烷酮在该溶液中的比例优选是 0. 5-10% (重量比体积)和最优选是2-8% (重量比体积)。溶液中的聚乙烯吡咯烷酮是 通过浸渍，喷涂等来短时间(例如5-50s)施涂的。涂层的固化优选是在例如炉子中，在50_130°C的温度进行5-300min的。在一种优选的实施方案中，该亲水涂层包含提高渗透性的化合物，例如选自下面 的无机盐氯化钠和氯化钾，碘化钠和碘化钾，柠檬酸钠和柠檬酸钾，苯甲酸钠和苯甲酸钾。 该提高渗透性的化合物可以用同一申请人的EP0217771中详细描述的方式来使用。试验在试验测试中，使用由下面的基底材料制成的基底>实施例A 聚醚嵌段酰胺(Pebax)>实施例A'聚醚嵌段酰胺(Pebax)>实施例B 聚氯乙烯(PVC)；>实施例B'聚氯乙烯(PVC)>实施例C 材料聚丙烯，聚乙烯聚酰胺和苯乙烯_乙烯/ 丁烯_苯乙烯共聚物的 组合物，在商标名Meliflex下销售>实施例 C' =Meliflex实施例A和实施例A'的材料是相同的，并且在基底之间唯一的差别是实施例A是 以这样的方式挤出的，即，它具有比实施例A'提高的表面粗糙度。相应的，实施例B和B' 和实施例C和C'的材料分别也是相同的，唯一的差别在于表面粗糙度。将所述基底按照上述方法涂覆相同的亲水涂层。因此，导管是通过将该基底浸渍 到底漆溶液中15秒来制备的，该底漆溶液包含二异氰酸酯(名称为Desmodur IL)，其在二 氯甲烷中溶解到2%的浓度(重量/体积)。该导管其后在环境温度干燥60s，然后在含有 溶解在二氯甲烷中的6% (重量/体积)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K90)的溶液中浸渍3秒钟。然后将该导管在35°C冲洗30分钟，然后在80°C固化60分钟，最后使其冷却到室温，并 在水中冲洗。此外，将提高渗透性的化合物(在这里是NaCl)按照EP0217771所述的方法随后 加入。对于全部的基底，测量了表面粗糙度的两种度量>表面轮廓Ra[ym]，提供了在基表面上的平均高度的度量(单位μ m)。>轮廓剖面高度差Rdc (1-99% )[ μ m]，提供了在两个分区线之间的垂直距离的度 量，所述的分区线是在分别被1. 0%和99. 0%材料所覆盖的高度上排列的。Ra和Rdc是用Hommel Tester T1000 Wave表面光度计来测量的。然后在环境空气中测试导管的保水性(每一对的差异仅仅在于所用基底的表面 粗糙度)。为此目的，将导管润湿30s，并且在6分钟后测量该亲水涂层的含水量(mg/cm2)。 该含水量是如下来测量的在润湿之前称重该导管，来获得参考重量，并且在润湿后的某个 时间测量该导管，并且用该测量值减去参考重量。所获得的重量差是对于在测量的时候，亲 水涂层所保持的水含量的度量。表面纹理测量和保水性测量的结果在下表1中给出。表1 基底表面粗糙度和涂层保水性[mg/cm2]
权利要求
1.一种医疗装置，其包含基底和布置在所述的基底上的亲水表面涂层，其中该基底在 它的涂覆有所述的亲水表面涂层的表面上具有表面纹理，该表面纹理具有至少3 μ m的表 面轮廓算术平均偏差(Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))。
2.权利要求1的医疗装置，其中所述的表面纹理具有至少3μ m的表面轮廓算术平均偏 差(Ra)和至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))。
3.权利要求1或者2的医疗装置，其中所述的表面纹理的Ra是至少4.0，优选至少5.0。
4.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中所述的表面纹理的Ra小于20.0，最优选小 于15. 0，和最优选等于或者小于10. 0。1
5.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中所述的表面纹理的Rdc(l-99%)是至少 20，和优选是至少25。
6.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中所述的表面纹理的Rdc(1-99% )小于75， 和优选小于60，和最优选等于或者小于50。
7.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中该基底是由塑料材料制成的。
8.权利要求7的医疗装置，其中该基底包含选自下面的材料聚醚嵌段酰胺，聚氯乙烯 (PVC)，和聚丙烯，聚乙烯聚酰胺和苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物。
9.任何一个前述权利要求的医疗装置，其中该亲水涂层包含聚乙烯吡咯烷酮。
10.一种生产带有亲水表面涂层的医疗装置的方法，其包含步骤提供具有表面纹理的基底材料，该表面纹理具有至少3 μ m的表面轮廓算术平均偏差 (Ra)和/或至少18 μ m的轮廓剖面高度差(Rdc (1-99% ))；用亲水表面涂层涂覆所述的基底材料。
11.权利要求10的方法，其中该亲水涂层形成了聚脲网络，由此所述的聚脲网络形成 了结合到所述基底中的活性氢基团上的共价键。
12.权利要求10的方法，其中该亲水涂层是依靠照射交联到所述的基底上的。
13.权利要求10的方法，其中该亲水涂层形成了结合到所述基底的活性氢基团上的酯 键或者环氧键。
14.权利要求10的方法，其中涂覆所述基底材料的步骤包含下面的次级步骤依次在 该基底表面上，首先施涂包含0.05-40% (重量比体积)的异氰酸酯化合物的溶液，其后施 涂含有0. 5和50% (重量比体积)聚乙烯吡咯烷酮的溶液，和在升高的温度固化。
全文摘要
公开了一种医疗装置，其包含基底和布置在所述的基底上的亲水表面涂层。该基底在它的涂覆有所述的亲水表面涂层的表面上具有表面纹理，该表面纹理具有至少3μm的表面轮廓算术平均偏差(Ra)和/或至少18μm的轮廓剖面高度差(Rdc(1-99％))。已经发现提高基底的表面粗糙度提供了例如在亲水涂层保水性方面的明显改进。
文档编号A61L29/08GK101998867SQ200980112873
公开日2011年3月30日 申请日期2009年4月16日 优先权日2008年4月17日
发明者A·施密德, M·斯文松 申请人:艾斯特勒科技公司
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