[发明专利]用于减少和防止细菌粘连的生物机能结构涂层

说明书

发明背景

1．发明领域

本发明涉及生物机能结构合成物，以及用此合成物制备生物机能结构涂层物品及其制备方法。

2．现有技术

人们在将抗菌剂、防腐剂或抗生素集中到生物材料或药物表面以减少细菌粘连的可能性，进而减少细菌感染的可能性方面已经做了大量的尝试，并且研究了几种方法，包括(1)将活性化合物包埋在含有聚合层或聚合基体的表面涂层中，(2)将活性成分与表面聚合物耦合，或通过离子力或其他静电力加涂层，及(3)将活性成分共价或化学结合到聚合物或材料的表面。

第一种方法涉及将活性剂机械地包埋在聚合物基体中。活性剂一般基于两种机理进行释放：(a)聚合材料的溶解性，或(b)渗透造成活性剂的扩散。第二种方法涉及活性剂与聚合材料耦合，耦合是由于离子键或其他分子内力的吸引。分子内吸引力包括偶极子-偶极子，London或分散力，或氢键结合。这些吸引力的发生是由于聚合物分子和活性成分或活性剂之间的电负性或电荷差异造成的。释放的机理涉及活性成分或活性剂被聚合物基体的吸收。第三种方法涉及活性剂与聚合物表面的共价结合。化学键的形成使两种物质连接起来。抗菌剂与聚合材料的共价结合产生在正常生理学条件下通常不释放粘结剂或连接剂的体系。如果发生释放粘结剂的情况，一般都是化学键水解造成的。

通过将活性剂机械地包埋在聚合材料中，人们已经进行了第一种方法的尝试。例如，Laurin和Stupar在美国专利4，603，152中公开了含有30-85％聚合粘合剂和15-70％金属抗菌剂或混合物的抗菌组合物。这些抗菌剂形成能将自己释放到溶液中的链式结构，该结构是先使抗菌剂在溶液中建立最初的剂量，然后给抗菌剂提供进一步释放的途径。

Fox等人的美国专利5，019，096涉及制备抗感染材料或药物的方法，所述药物含有生物医药聚合物和有效量的抗菌剂如氯己定盐和银盐。当抗感染材料与流体接触时活性剂以受控方式释放。

Modak和Sampath在美国专利5，133，090中公开了带有内部涂层的由弹性材料制成的抗病毒手套，所述涂层由氯己定盐和润滑剂组成，润滑剂能在10分钟内将抗感染剂传出暴露于水溶液。

Stockum和Surgicos的美国专利4，853，978涉及一种带有内部涂层的抗菌医疗手套，所述涂层由在交联淀粉中缓慢释放的抗菌剂构成。涂层缓慢释放抗菌剂或活性剂是为了维持一个无菌环境。

上述专利都涉及到抗菌剂在溶液中的溶解或扩散作用。

上述第二种方法涉及活性剂与聚合材料的耦合，耦合是由于化合物与聚合材料的静电相互作用。例如，在Lorenz和Creasy的美国专利4，769，013中涉及到含有抗菌剂与聚乙烯吡咯烷酮的络合物材料，由于与聚氨酯络合使其已经不可溶。该药物材料能够将抗菌剂释放到所接触的水中。

LaVeen等人的美国专利4，381，380涉及到为了抗菌目的，用碘处理过的热弹性聚氨酯物品。这种聚合物由已经与碘络合的部分交联的聚氨酯组成。

第二种方法还做了其它尝试。Sakamoto和Takagi在美国专利4，539，239中公开了化学结合的离子交换基团的应用，用于将活性剂以离子方式连接到生物材料的表面。该专利还涉及具有成膜材料的导尿管的制备方法，所述成膜材料具有能够被转化成离子交换基团的官能团。离子交换基团如羧酸以离子方式连接到抗菌剂。这些材料将活性剂释放到周围介质中，这是由外部介质的变化造成的。

至于第二种方法，活性剂通过范德瓦尔斯(Van der Waals)力或离子力紧密地结合在一起，当与水接触时活性剂就迅速释放到周围环境中。

对上述第三种方法也做了尝试，试图实现活性剂与聚合物表面的共价结合。Guire以及Guire等人在美国专利4，973，493，5，263，992和5，002，582中公开了用生物相容剂改性的聚合物，表面和用品，包括抗菌化合物，为此，聚合物通过对光化学刺激有反应的化学连接部分与表面或用品实现化学结合，而且，抗菌剂通过不同的反应性基团与表面共价结合。不同的反应性基团对光化学刺激没有反应。用于这些专利的抗菌剂包括青霉素和溶菌酶。