医用微导管亲水超润滑涂层制备

上海康德莱医疗器械股份有限公司 （上海 201803）

内容提要：通过紫外接枝技术对微导管进行表面亲水超润滑改性，通过对水接触角、涂层附着性、吸水率和滑动性能等来表征涂层。通过标准样品滑动性能对比测试评价涂层效果。试验结果表明，改性后的微导管不但可以获得亲水性，而且微导管表面具有更佳的表面滑动性和润滑持久性。

微导管主要用于帮助将诊断剂（如造影剂）以及治疗剂（如闭塞线圈）输送到周边脉管系统、冠状脉管系统和脉管神经系统。在心脑血管介入手术过程中，防止血管摩擦损伤、减少蛋白质吸附和细菌黏附等是临床应用要求，因此通过对导管表面进行亲水改性来获得生物相容性和润滑性意义重大[1]。Finecross微导管因为具有较细的头端，高支撑并柔韧的管体，亲水涂层涂覆使其获得更优的整体性能，具有良好的通过性、操控性和顺应性使得微导管成为了目前CTO治疗中广泛应用的微导管。

1.材料与方法

1.1 材料与仪器

尼龙Pebax微导管1.8Fr、Terumo Finecross 1.8Fr、底层溶液（2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮）、面层溶液（聚乙烯吡络烷酮）、75%医用酒精、蒸馏水；TB-215电子天平；亲水涂层固化设备；SL200C2全自动接触角仪；岛津UV紫外分光光度计UVmini-1285；Zwick万能材料试验机。

1.2 方法

1.2.1 实验方法

用无尘布蘸取医用酒精对微导管表面洁净处理，处理完毕后固定在设备夹具上，将微导管浸到底层溶液后以5mm/s提拉后固化1min；底层固化完毕后再浸到面层溶液后以3mm/s提拉后固化3min，固化过程中产品旋转速度5r/min。

1.2.2 水接触角测试

润滑改性前水接触角测试：通过液滴法测量微导管表面接触角，通过水接触角对微导管表面亲水性进行表征[2]。

润滑改性后水接触角测试：将改性后微导管浸泡在蒸馏水中，用接触角仪分别对浸泡不同时间后的表面进行接触角测试，通过接触角变化对微导管表面亲水性进行表征[4,5]。

1.2.3 涂层附着性测试

制备PVP标准吸收曲线：将干燥后的PVP和蒸馏水配置成浓度为1g/L的标准溶液，将标准溶液稀释成浓度为0.1g/L～1g/L的对照溶液；在PVP最大吸收波长221nm处通过紫外分光光度计进行测定并绘制PVP标准吸收曲线[4,5]。如图1所示。

图1.PVP标准吸收曲线

导丝涂层附着量测试：未改性微导管称重m1，润滑改性后称重m2，涂层附着量m2-m1。将已知涂层附着量的微导管浸泡在烧杯中，并每20min提取浸泡液测试PVP紫外吸光度并将溶液倒回浸泡液中，绘制PVP吸光度变化曲线[2,3]。

1.2.4 吸水率的测试

将改性前、后微导管干燥并称重，将改性后微导管在蒸馏水中分别浸泡1min，取出用滤纸吸去表面的水滴进行称重。

吸水率（P）公式，见公式（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 表面摩擦力的测定

通过Zwick万能材料试验机对改性前微导管表面进行滑动性能测试[6-10]。设定提拉速度100mm/min，垂直加持力3N，对测试长度100mm的摩擦力值进行记录，润滑改性前微导管摩擦力测试值见图2。

图2.微导管改性前表面滑动性能

2.结果与讨论

2.1 亲水涂层附着性

2.1.1 亲水涂层附着量

分别测试改性前和改性后的样品重量，测试结果见表1。

表1.亲水涂层附着量对照表(g)

结果表明，在既定浸涂固化工艺下，涂层附着量约为0.0079g。

2.1.2 亲水涂层附着性

将润滑改性后微导管在蒸馏水中浸泡不同时间后分别对浸泡液进行紫外吸光度测试，并绘制PVP浓度变化曲线，如图3所示。

图3.不同浸泡时间PVP浓度变化曲线

由图3可知，产品浸泡水中初期PVP浓度上升较快，随着浸泡时间达到20min时溶解在水溶液中的PVP开始变缓，并在浸泡约70min时达到高峰；继续随浸泡时间越长，PVP浓度略有减少。出现这样的现象主要是因为亲水涂层在遇水后会迅速吸水溶胀，在溶胀过程涂层最外层会有微量PVP溶解在水中，但随浸泡时间越长，涂层吸水溶胀达到极限，剩余在产品表面的涂层起到润滑作用。PVP浓度随着浸泡时间略有降低，这是因为在长期浸泡过程，溶解在水溶液中的PVP发生聚凝现象下沉导致水溶液中PVP浓度不均匀或因为长时间光照下分子间产生变化导致吸收波长产生移位导致。

2.2 接触角测试

2.2.1 改性前后接触角变化

接触角是表征亲水性的重要手段，亲水性越好，则水滴在表面越分散。对改性前和改性后样品进行接触角测试，测试结果见图4。

图4.产品接触角（4a.改性前 θ=91.56°；4b.改性后θ=45.01°）

由图4可知，改性前样品表面水接触角91.56˚，改性前微导管表面体现为疏水性；改性后的表面水接触角为45.01˚，改性后表面获得亲水性，表面亲水润滑性得到明显提高。

2.2.2 浸泡不同时间接触角的变化

测量改性后微导管浸泡不同时间后接触角变化，表面接触角变化如图5所示。

图5.不同浸泡时间接触角变化曲线

产品浸泡初期40min内接触角有明显变化，随着浸泡时间增加接触角变化逐渐趋于平稳，浸泡120min的产品表面接触角＜90˚，表明改性后产品在水溶液充分浸泡后依然具有稳定的亲水性能。

2.3 吸水率

将改性前和改性后的样品称重并分别将改性后样品浸泡不同时间后分别用滤纸擦去表面水分后称重，并根据公式（1）计算出吸水率，不同浸泡时间样品吸水率曲线如图6所示。

图6.不同浸泡时间吸水率变化曲线

由图6可知，产品遇水初期吸水率较大，随着浸泡时间变化吸水率逐渐趋于稳定，这是因为产品表面的亲水涂层薄膜极易吸水，在产品表面形成一层带有润滑效果的胶状层；随着浸泡时间延长，产品表面PVP涂层吸水量已达到饱和后吸水率趋于稳定。

2.4 滑动性能

将改性后微导管、日本Terumo Finecross微导管分别于室温下通过摩擦力试验机在蒸馏水浸泡的情况下重复测试，摩擦力测试见图7。

图7.滑动性能测试曲线

由图7可以看出，经过亲水改性的微导管表面润滑性能明显降低，改性前微导管表面摩擦力值约为2N，改性后的微导管表面降低至约0.035N，降低了约98%；并且通过和Finecross微导管进行表面滑动性能测试对比可以看出，Finecross微导管表面摩擦力值约为0.048N，样品微导管表面滑动性能降低约27%，通过亲水改性后微导管获得了更优的润滑性能。

2.5 小结

①通过紫外接枝方式可以有效对微导管表面进行亲水改性，微导管涂层重量约为0.008g。②微导管亲水改性后表面润滑性能大大提高，表面摩擦力值约为0.035N，相较于改性前降低约98%。③相较于Finecross微导管表面润滑性，样品微导管表面摩擦力降低约27%，具有更佳的表面润滑性。④通过紫外接枝技术对微导管进行改性具有时间短、效率高的优势，有利于产品批量化制造。⑤改性后的微导管具有超润滑效果，有助于提高微导管的生物相容性和微导管使用性能，并有助于减少并发症产生。