專利名稱：具有保護性光滑涂層的醫(yī)療器具的制作方法
在冠狀血管成形術及相關技術中使用一帶有連接在其端側的可膨脹囊體的導管。已知這樣的囊體會由于在操作和使用時的磨擦和刺破以及過量膨脹所導致的損壞而失效。此外，導管和在其上固定的囊體一般具有比便于使用時的要求更高的摩擦系數。因此，由于器具與其所通過的容器之間的摩擦，經常難以把導管引入病人體內所期望的位置。
本領域已知多種作為醫(yī)療應用的氨基甲酸乙酯基的涂料組合物。例如，Creasy等的美國專利4，642，267描述了用于涂敷導管和其它表面的親水性聚合物混合物。該涂料含有一種熱塑性聚氨基甲酸乙酯以及一種親水性聚(N-乙烯基內酰胺)如聚乙烯吡咯烷酮。該混合物中可加入其它組分如交聯劑和蠟分散體。Ward，Jr.的美國專利4，675，361涉及用于涂敷具有與血液和細胞組織接觸用途表面的聚合物體系。該體系包含一種基體聚合物，如一種聚氨基甲酸乙酯，該基體聚合物含有至少一種包含一具有軟硬兩種鏈段的嵌段共聚物的聚合物添加劑。
盡管這些專利每一件都描述了一種包含生物醫(yī)療器具的應用，但是仍然需要一種簡單的、易于涂敷的涂層，該涂層為生物相容的、光滑的并且在被涂敷表面能提供一保護性薄層。
廣義地說，本發(fā)明包括一種含有保護性化合物和滑潤性添加劑的涂層的醫(yī)療器具。保護性化合物用于保護被涂敷的表面并提供一種包含滑潤性添加劑的網狀物。由于氨基甲酸乙酯類的保護性能，尤其希望把其作為保護性化合物;且由于水基氨基甲酸乙酯類向涂層提供羧基官能度的能力，該化合物是最佳的。羧基官能度使得涂層與存在于器具表面上的羧基基團交聯從而使涂層粘結到表面上，羧基官能度還使得氨基甲酸乙酯本身交聯從而使涂層的強度和韌性增加。
在表面上形成涂層的方法包括制備一種含有約2%至約80%固體，更佳是約15%至約25%固體的涂料溶液，該涂料溶液含有保護性化合物、滑潤性添加劑、并還可以作為選擇用的含有保護性化合物的交聯劑;可用任何表面涂敷的方法將該溶液涂敷于表面上，并使涂料在器具表面上凝固成保護性光滑薄層。
在較佳的實施方案中，保護性化合物為氨基甲酸乙酯，滑潤性添加劑為二甲基硅氧烷，氨基甲酸乙酯的交聯劑為多官能氮丙啶。
這種涂料和方法特別適于用在如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的材料上，該材料是一種具有許多使之適合用做血管成形術囊體的性能的聚合物材料。
這里術語“醫(yī)療器具”是指適用于醫(yī)療用途，特別是在活體內使用的器具。這種器具具體地包括，但不限定于，囊體、導管、導向線、細探子以及插管器。使用本發(fā)明特別指的是諸如那些設計用于血管成形術和瓣膜成形術的具有可膨脹囊體的導管，以及導向管和導向線。
這里所用的術語“滑潤性添加劑”是指能夠被包含在保護性網狀物中從而使網狀物表面具有更低的摩擦系數的化合物。這些化合物包括但不限定于硅基化合物，如聚硅氧烷類和硅氧烷類;含氟化合物如聚四氟乙烯(PTFE)，以及多種蠟。
在較佳實施方案中，涂料呈含有約15%至約25%固體含量的溶液形式供用，該溶液含有一種水基氨基甲酸乙酯分散體、一種含有至少約15%固體的二甲基硅氧烷乳狀液以及一種多官能氮丙啶。除非另有說明，這里敘述的所有百分數均為重量百分數。其它物質如顏料和不透射線化合物也可添加。
以一種高分子量的、硬的、不發(fā)黃的水基氨基甲酸乙酯作為涂料的樹脂為好。尤其好的是一種在包含水、N-甲基-2-吡咯烷酮(CAS＃872-50-4)和三乙胺(CAS＃121-44-8)的混合物的溶液中固體含量為約30%至約50%的氨基甲酸乙酯分散體。這種分散體可以UE41-222從Permuthane(Peabody，MA)得到。尤其希望的是把保護性化合物分散在一種不會損害被涂料涂敷的表面的液體中。因此，對于如PET囊體一樣的表面，氨基甲酸乙酯以在一水介質中的分散體供用為好。
滑潤性添加劑以一種工業(yè)級二甲基硅氧烷在水中的乳狀液為好，其硅氧烷含量至少約為15%，盡管可使用高達約100%硅氧烷或聚硅氧烷的滑潤性添加劑，但是該物質稀釋到大約15%固體的水乳狀液在涂料溶液混合時更易于操作。較佳的二甲基硅氧烷可以Q2-3238從Dow Corning Corporation(Midland，MI)獲得。這種現有的是純態(tài)，可隨后與水混合形成含有約15%二甲基硅氧烷的乳狀液。
當用于氨基甲酸乙酯基涂料中時，交聯劑以多官能氮丙啶為好。盡管在使用前可把這種物質稀釋，但是較好是使用純態(tài)以使涂料溶液的進一步稀釋減至最小。最佳的是以KM10-1703從Permuthane(Peabody，MA)得到該物質。這種物質會在水或潮濕空氣中水解并與酸迅速反應。一但加入到涂料溶液中，如果維持室溫條件，則應在約48小時內使用。提高溫度會引起水解加劇、材料的不活動性并促進涂料的交聯，造成更高的涂料粘度。由于氮丙啶組分是腐蝕性的，被涂敷的醫(yī)療器具在適合于活體內使用之前，必須使其完全反應或水解。
最佳的涂料配方是在使用時固體含量大約為17%并含有一種含有約42.55%UE41-222氨基甲酸乙酯分散體、12.77%Q2-3238硅氧烷分散體、2.13%KM10-1703多官能氮丙啶和42.55%蒸餾水的混合物。配方可通過把硅氧烷乳狀液與蒸餾水混合并隨后添加氨基甲酸乙酯分散體來制成。然后將其在一有蓋的玻璃容器中用磁攪拌器混合直至所有部分完全混合。隨后在剛好把涂料涂敷表面之前把交聯劑加到溶液中。恰在涂敷涂料之前添加交聯劑防止了氨基甲酸乙酯僅與自身的交聯，從而使得在涂層中有足夠的羧基基團濃度能與被敷的表面交聯。
可使用各種方法把物質涂敷在表面上。其中較佳的是浸涂、噴涂、滾涂和刷涂。在現行的涂敷步驟之后，把被涂敷的器具進行處理。最好把被涂敷的器具放在大約50℃的烘箱中進行處理，直到氨基甲酸乙酯完全交聯。
所得涂層是柔性的、耐久的且光滑的，可在一持久的時期內保持其潤滑性。這些性質是保護性化合物作為一種粘合劑保存滑潤性添加劑范圍能力的直接結果。從而耐久的粘合劑通過防止滑潤性添加劑從基質表面移走而增強了潤滑性。此外，保護性化合物向基質表面提供一磨損阻力，從而使得器件誤用的影響減至最小。
在PET囊體的情況下，特別希望由涂層提供磨損阻力，因為它大大地減少了對囊體表面的損傷。這樣就減少了在囊體制備或使用時由于誤操作引起囊體破裂的可能性。
在氨基甲酸乙酯基涂層的情況下，涂層向被其涂敷的基質表面的接合可通過存在于氨基甲酸乙酯中的羧基官能團與存在于基質表面上的羧基官能團間的交聯反應來實現。實現這種接合的一個方法包括利用一種前述多官能氮丙啶的交聯反應，通過多官能氮丙啶產生連結。
在最佳的應用中，希望用涂料溶液向血管成形術囊體表面提供一柔性的、保護性的且為光滑的涂層。這些囊體可由多種物質比如聚氯乙烯和聚乙烯制成，但以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為好。遺憾的是，PET不能達到用于使氨基甲酸乙酯基涂層與表面滿意接合所必需的現有羧基基團的密度。因此，經常希望在PET囊體表面和涂層之間使用一底層涂料物質的第一薄層。
一種較佳的底層涂料為一含有乙烯丙烯酸(EAA)樹脂的分散體。較佳的EAA樹脂比如從Dow.Corning Corporation(Midland，MI)可買到的Primacor 5980可在水溶液中混合以得到含有大約25%固體的組成。對于面涂配方，EAA樹脂必須在不會損害被涂敷的器具表面的溶劑中使用。當把底層涂料用于PET囊體時，EAA應溶解于水溶劑中。因為EAA樹脂在水中的溶解度非常低，必須首先把EAA轉變成可溶性鹽。這可通過把樹脂與足以中和其中所含的羧基基團的大量氨結合來完成。
把所需量的氨加到一定體積的已混入足量EAA而形成分散體的水中。然后把已倒入組分的容器密封并加熱至約110℃保持約15至30分鐘。然后使溶液冷卻在此即可使用。應當注意，在混合步驟中希望使用冷凝器以防止任何組分在混合容器密封之前蒸發(fā)。
對于面涂溶液，把底層涂料涂敷在基質表面可使用多種方法，它包括但不限定于，浸涂、噴涂、滾涂和刷涂。一但被涂敷，底層涂料就應處理直至完全干燥。已發(fā)現在大約50℃的加熱處理對前述的EAA底層涂料是合適的。然后，可使用前述的方法把面涂溶液涂在已涂過底層涂料的器件表面。
如果不使用底層涂料，則可采用其它各種技術在基質表面獲得表面官能度。例如，可使用等離子體放電或電暈放電或者通過把表面暴露在火焰下來獲得表面官能度。在等離子放電或電暈放電情況下，可通過使用操作氣氛變換對表面獲得的官能度進行調整。因此，當想要由氧衍生的官能度(即-OH或-COOH)時，可把表面在含氧氣氛下進行等離子體處理。另一方面，如果胺官能度更好，處理過程可在含氮氣氛下進行。
當欲涂敷的表面包含一裝有導管的囊體時，最好在施加底層涂料和或面涂之前把囊體吹脹。這就可形成、厚度大致均勻的涂層并且也阻止了在放氣狀態(tài)下會彼此接觸的氣球囊體表面間的粘結。應當留意以保證在導管的任何開口腔內不允許留有底層涂料或面涂料，因為這將很可能引起不希望的腔阻塞。在施加涂層之后使用合適的遮敝材料把導管末端和任何外露的腔孔遮敝會防止這種阻塞。另一方面，可使用空氣或惰性氣體把導管腔吹凈。
由于較好的面涂溶液既含有滑潤性添加劑又含有保護性化合物的交聯劑，經一次涂過就可把溶液涂在具有足夠官能團密度的表面上。這樣就獲得了操作效率，因為在把涂料涂敷在基質表面之后免除了進行交聯步驟的需要。
當涂在PET囊體表面時，這里所述的涂層就使得刮傷阻力增強并使摩擦系數下降而不會顯著地改變囊體的外形或柔軟性。
應當注意，盡管這里所述的較佳的涂料配方含有一水基氨基甲酸乙酯樹脂和一多官能氮丙啶交聯劑，本發(fā)明并不認為限定于此。倒不如說本發(fā)明意在應用具有保護性光滑涂層的醫(yī)療器具，該涂層是由含有滑潤性添加劑和任一作為選擇性使用的交聯劑的保護性樹脂體系所形成的，其中交聯劑選自使得涂料與被涂料所涂的表面相容的多種交聯劑。例如，包括但不限定于丙烯酸酯類、1，1-二氯乙烯類和乙烯類樹脂體系可用作保護性化合物，甲醛衍生物類(蜜胺、脲、等)、異氰酸酯類、以及碳化二亞胺類是其它可用作交聯劑的物質實例。在另一實方案中。氨基甲酸乙酯樹脂可與一即可作為粘合劑又可作為滑潤性添加劑的含氟化合物樹脂結合使用。較佳含氟化合物為市售的可從3M Company買到的FC-10和可從ICI Corporation買到的Lumiflon。這些體系可用異氰酸酯類交聯。
實施例按照本發(fā)明的講述制備涂料溶液，其配方如下組分 廠商/名稱 重量%氨基甲酸乙酯 Permuthane/UE41-222 42.55二甲基硅氧烷 Dow/QZ-3238 12.77氮丙啶 Permuthane/KM10-1703 2.13水 …… 42.55通過把吹脹的導管浸在一定容量的涂料混合物中而把涂料溶液涂到囊體導管上，囊體導管為用紫外線活化的粘合劑把3.0×20mm的PET囊體接合到導管上的。浸涂之后，把涂敷的器具在大約50℃進行加熱處理直至干燥然后用環(huán)氧乙烷消毒。該導管的測試在以一未涂敷的囊體導管作為對比下進行。
使這兩個導管分別通過一個8F(0.072″)的管路，該管路有一復制成FL4導向管最后彎道的彎曲部分。使用-0.14″的涂敷PTFE的導向線。對不同插入長度測量推拉導管的作用力并對涂敷的和未涂敷的導管在10個推拉循環(huán)中確定其平均最小力和平均最大力(以克為單位)。測試的結果總結如下樣品 推力 推力 拉力 拉力(最小) (最大) (最小) (最大)涂敷的 11.0 32.5 8.4 25.4未涂敷的 20.5 42.5 16.7 33.0涂敷的相對于未涂敷 46% 21% 50% 23%的提高%由上可見，涂敷的導管對通過管路時的推拉作用表現出較低的阻力。當把已涂的導管與未涂的對比導管比較時，這種阻力的下降顯示的平均總提高約為34%。
權利要求
1.為醫(yī)療器具表面提供一種保護性光滑涂層的方法，該方法包括a)制備一種固體含量約2%至約80%(重量)的涂料溶液，該涂料溶液包含一固體含量約30%至約50%的氨基甲酸乙酯的水分散體和一固體含量至少約15%的聚硅氧烷或硅氧烷乳狀液；b)把涂料溶液涂敷在醫(yī)療器具的表面上；及c)使涂料在設備表面凝固成薄層。
2.權利要求1的方法，其中涂料溶液另外還含有氨基甲酸乙酯的交聯劑。
3.權利要求2的方法，其中交聯劑含有一種多官能氮丙啶。
4.權利要求1的方法，其中涂料涂敷在聚對苯二甲酸乙二醇酯表面上。
5.權利要求4的方法，其中在涂敷涂料之前把底層涂料涂敷在表面上。
6.權利要求5的方法，其中底層涂料含有乙烯丙烯酸。
7.權利要求1的方法，其中氨基甲酸乙酯分散在含有三乙胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的水溶液中。
8.權利要求1的方法，其中硅氧烷以二甲基硅氧烷乳狀液供用。
9.權利要求8的方法，其中乳狀液的固體含量約為17%。
10.權利要求1的方法，其中涂料溶液的固體含量為約15%至約25%(重量)。
11.權利要求1的方法，其中醫(yī)療器具含有一囊體。
12.權利要求1的方法，其中醫(yī)療器具含有一導管。
13.權利要求1的方法，其中醫(yī)療器具含有一導向線。
14.一種帶有保護性光滑表面涂層的醫(yī)療器具，該涂層含有交聯的水基氨基甲酸乙酯化合物，該化合物含有聚硅氧烷或硅氧烷滑潤性添加劑。
15.權利要求14的器具，其中滑潤性添加劑包含二甲基硅氧烷。
16.權利要求14的器具，其中涂敷涂料的表面含有聚對苯二甲酸乙二醇酯。
17.權利要求16的器具，該器具含有一囊體。
18.權利要求14的器具，該器具含有一導管。
19.權利要求14的器具，該器具含有一導向線。
20.權利要求14的器具，在涂層和表面之間配置有一底層涂料薄層。
21.權利要求20的器具，其中底層涂料薄層具有適合于與涂層交聯的官能度。
22.權利要求21的器具，其中底層涂料薄層具有羧基官能度。
23.權利要求22的器具，其中底層涂料薄層含有乙烯丙烯酸。
24.權利要求14的器具，其中涂層另外還含有一種氨基甲酸乙酯的交聯劑。
25.權利要求24的器具，其中交聯劑含有多官能氮丙啶。
全文摘要
描述了一種制備具有保護性光滑涂層的醫(yī)療器具的方法。該方法包括制備涂料溶液，把該溶液涂敷在醫(yī)療器具的表面上并使涂料凝固。該涂料溶液含有一保護性化合物比如氨基甲酸乙酯、一滑潤性添加劑比如硅氧烷，和一作為選擇使用的保護性化合物的交聯劑比如多官能氮丙啶。所得表面涂層光滑、堅韌并且柔軟。該涂層尤其適合與用作為囊體導管組分的物質一起使用。
文檔編號C08G18/83GK1048875SQ9010654
公開日1991年1月30日 申請日期1990年6月23日 優(yōu)先權日1989年6月23日
發(fā)明者瑪格麗特·帕爾瑪·基祖拉斯 申請人:C.R.巴德有限公司