醫用微導管親水超潤滑涂層制備

上海康德萊醫療器械股份有限公司 （上海 201803）

內容提要：通過紫外接枝技術對微導管進行表面親水超潤滑改性，通過對水接觸角、涂層附著性、吸水率和滑動性能等來表征涂層。通過標準樣品滑動性能對比測試評價涂層效果。試驗結果表明，改性后的微導管不但可以獲得親水性，而且微導管表面具有更佳的表面滑動性和潤滑持久性。

微導管主要用于幫助將診斷劑（如造影劑）以及治療劑（如閉塞線圈）輸送到周邊脈管系統、冠狀脈管系統和脈管神經系統。在心腦血管介入手術過程中，防止血管摩擦損傷、減少蛋白質吸附和細菌黏附等是臨床應用要求，因此通過對導管表面進行親水改性來獲得生物相容性和潤滑性意義重大[1]。Finecross微導管因為具有較細的頭端，高支撐并柔韌的管體，親水涂層涂覆使其獲得更優的整體性能，具有良好的通過性、操控性和順應性使得微導管成為了目前CTO治療中廣泛應用的微導管。

1.材料與方法

1.1 材料與儀器

尼龍Pebax微導管1.8Fr、Terumo Finecross 1.8Fr、底層溶液（2-羥基-2甲基-1-苯基-1-丙酮）、面層溶液（聚乙烯吡絡烷酮）、75%醫用酒精、蒸餾水；TB-215電子天平；親水涂層固化設備；SL200C2全自動接觸角儀；島津UV紫外分光光度計UVmini-1285；Zwick萬能材料試驗機。

1.2 方法

1.2.1 實驗方法

用無塵布蘸取醫用酒精對微導管表面潔凈處理，處理完畢后固定在設備夾具上，將微導管浸到底層溶液后以5mm/s提拉后固化1min；底層固化完畢后再浸到面層溶液后以3mm/s提拉后固化3min，固化過程中產品旋轉速度5r/min。

1.2.2 水接觸角測試

潤滑改性前水接觸角測試：通過液滴法測量微導管表面接觸角，通過水接觸角對微導管表面親水性進行表征[2]。

潤滑改性后水接觸角測試：將改性后微導管浸泡在蒸餾水中，用接觸角儀分別對浸泡不同時間后的表面進行接觸角測試，通過接觸角變化對微導管表面親水性進行表征[4,5]。

1.2.3 涂層附著性測試

制備PVP標準吸收曲線：將干燥后的PVP和蒸餾水配置成濃度為1g/L的標準溶液，將標準溶液稀釋成濃度為0.1g/L～1g/L的對照溶液；在PVP最大吸收波長221nm處通過紫外分光光度計進行測定并繪制PVP標準吸收曲線[4,5]。如圖1所示。

圖1.PVP標準吸收曲線

導絲涂層附著量測試：未改性微導管稱重m1，潤滑改性后稱重m2，涂層附著量m2-m1。將已知涂層附著量的微導管浸泡在燒杯中，并每20min提取浸泡液測試PVP紫外吸光度并將溶液倒回浸泡液中，繪制PVP吸光度變化曲線[2,3]。

1.2.4 吸水率的測試

將改性前、后微導管干燥并稱重，將改性后微導管在蒸餾水中分別浸泡1min，取出用濾紙吸去表面的水滴進行稱重。

吸水率（P）公式，見公式（1）[2-4]：

注：m1—改性前重量（g）；m2—改性后重量（g）；m3—改性后吸水后重量（g）。

1.2.5 表面摩擦力的測定

通過Zwick萬能材料試驗機對改性前微導管表面進行滑動性能測試[6-10]。設定提拉速度100mm/min，垂直加持力3N，對測試長度100mm的摩擦力值進行記錄，潤滑改性前微導管摩擦力測試值見圖2。

圖2.微導管改性前表面滑動性能

2.結果與討論

2.1 親水涂層附著性

2.1.1 親水涂層附著量

分別測試改性前和改性后的樣品重量，測試結果見表1。

表1.親水涂層附著量對照表(g)

結果表明，在既定浸涂固化工藝下，涂層附著量約為0.0079g。

2.1.2 親水涂層附著性

將潤滑改性后微導管在蒸餾水中浸泡不同時間后分別對浸泡液進行紫外吸光度測試，并繪制PVP濃度變化曲線，如圖3所示。

圖3.不同浸泡時間PVP濃度變化曲線

由圖3可知，產品浸泡水中初期PVP濃度上升較快，隨著浸泡時間達到20min時溶解在水溶液中的PVP開始變緩，并在浸泡約70min時達到高峰；繼續隨浸泡時間越長，PVP濃度略有減少。出現這樣的現象主要是因為親水涂層在遇水后會迅速吸水溶脹，在溶脹過程涂層最外層會有微量PVP溶解在水中，但隨浸泡時間越長，涂層吸水溶脹達到極限，剩余在產品表面的涂層起到潤滑作用。PVP濃度隨著浸泡時間略有降低，這是因為在長期浸泡過程，溶解在水溶液中的PVP發生聚凝現象下沉導致水溶液中PVP濃度不均勻或因為長時間光照下分子間產生變化導致吸收波長產生移位導致。

2.2 接觸角測試

2.2.1 改性前后接觸角變化

接觸角是表征親水性的重要手段，親水性越好，則水滴在表面越分散。對改性前和改性后樣品進行接觸角測試，測試結果見圖4。

圖4.產品接觸角（4a.改性前 θ=91.56°；4b.改性后θ=45.01°）

由圖4可知，改性前樣品表面水接觸角91.56?，改性前微導管表面體現為疏水性；改性后的表面水接觸角為45.01?，改性后表面獲得親水性，表面親水潤滑性得到明顯提高。

2.2.2 浸泡不同時間接觸角的變化

測量改性后微導管浸泡不同時間后接觸角變化，表面接觸角變化如圖5所示。

圖5.不同浸泡時間接觸角變化曲線

產品浸泡初期40min內接觸角有明顯變化，隨著浸泡時間增加接觸角變化逐漸趨于平穩，浸泡120min的產品表面接觸角＜90?，表明改性后產品在水溶液充分浸泡后依然具有穩定的親水性能。

2.3 吸水率

將改性前和改性后的樣品稱重并分別將改性后樣品浸泡不同時間后分別用濾紙擦去表面水分后稱重，并根據公式（1）計算出吸水率，不同浸泡時間樣品吸水率曲線如圖6所示。

圖6.不同浸泡時間吸水率變化曲線

由圖6可知，產品遇水初期吸水率較大，隨著浸泡時間變化吸水率逐漸趨于穩定，這是因為產品表面的親水涂層薄膜極易吸水，在產品表面形成一層帶有潤滑效果的膠狀層；隨著浸泡時間延長，產品表面PVP涂層吸水量已達到飽和后吸水率趨于穩定。

2.4 滑動性能

將改性后微導管、日本Terumo Finecross微導管分別于室溫下通過摩擦力試驗機在蒸餾水浸泡的情況下重復測試，摩擦力測試見圖7。

圖7.滑動性能測試曲線

由圖7可以看出，經過親水改性的微導管表面潤滑性能明顯降低，改性前微導管表面摩擦力值約為2N，改性后的微導管表面降低至約0.035N，降低了約98%；并且通過和Finecross微導管進行表面滑動性能測試對比可以看出，Finecross微導管表面摩擦力值約為0.048N，樣品微導管表面滑動性能降低約27%，通過親水改性后微導管獲得了更優的潤滑性能。

2.5 小結

①通過紫外接枝方式可以有效對微導管表面進行親水改性，微導管涂層重量約為0.008g。②微導管親水改性后表面潤滑性能大大提高，表面摩擦力值約為0.035N，相較于改性前降低約98%。③相較于Finecross微導管表面潤滑性，樣品微導管表面摩擦力降低約27%，具有更佳的表面潤滑性。④通過紫外接枝技術對微導管進行改性具有時間短、效率高的優勢，有利于產品批量化制造。⑤改性后的微導管具有超潤滑效果，有助于提高微導管的生物相容性和微導管使用性能，并有助于減少并發癥產生。