專利名稱：具有內(nèi)在殺菌性能的吸收性敷料及制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種吸收性敷料，尤其是有抗菌劑附著在其上的高吸收性合成聚合物敷料。
發(fā)明的背景在用于傷口、尿失禁的尿布和月經(jīng)墊的吸收性的敷料上，細(xì)菌的繁殖能導(dǎo)致嚴(yán)重的醫(yī)療并發(fā)癥和社會的問題。例如，生長在尿失禁的尿布或月經(jīng)墊上的細(xì)菌通常能產(chǎn)生強烈的、難聞的氣味，這在社會上是不可接受的，而且會使人們改變他們的生活方式。傳統(tǒng)的用于尿失禁和月經(jīng)的吸收墊原本不具有殺菌性能。因此，避免細(xì)菌在吸收性敷料上生長的惟一的辦法是經(jīng)常更換它們，即便還沒有達(dá)到墊的吸收量。在傷口敷料領(lǐng)域，急性傷口的細(xì)菌的感染和慢性皮膚傷口的感染是主要的臨床問題，會造成很高的發(fā)病率，在嚴(yán)重情況下，有很高的死亡率。傳統(tǒng)上，傷口的敷料被設(shè)計能吸收傷口液體，因而提供一個濕潤的有利于傷口愈合的環(huán)境，然而，這樣濕潤的環(huán)境為細(xì)菌在敷料上生長創(chuàng)造了含有豐富營養(yǎng)的寄生地。生長在敷料上的細(xì)菌會滲入傷口，增加傷口感染的危險，或者對毒素做出反應(yīng)，而能產(chǎn)生強烈的惡臭的氣味。
為了致力于解決這些問題，在用敷料包扎傷口前，抗生素或消毒劑常常被局部地應(yīng)用在傷口上。另外，局部試劑有時被直接應(yīng)用在敷料的表面，為了控制惡臭的氣味，有一些已知的敷料結(jié)合炭粉末去吸收產(chǎn)生惡臭氣味的分子。對于一些應(yīng)用而言，不希望抗菌劑的局部應(yīng)用。例如，局部地用于傷口敷料的殺菌劑有滲進(jìn)被處理的傷口的傾向。而且，許多抗微生物的藥物，如碘酒，是毒害細(xì)胞的，如果重復(fù)的應(yīng)用或在高濃度下將會延遲傷口的愈合。
美國專利No.5,045,322公開了一種含有硅烷抗微生物劑的單層(或接近單層)以共價鍵的方式和堿性的聚合物連接的超強吸收性的聚合物組成的組合物。這個組合物可以是薄片、條帶、粉末、絲狀、纖維、或薄膜狀，而且可以以涂層的形式被施加到基底上。前面所述的組合物同傳統(tǒng)的局部治療體系相比較而言不易進(jìn)入傷口。在此方面，所公開的組合物是對傳統(tǒng)局部治療體系的一種改進(jìn)。然而，硅烷含有硅氧烷鍵，它可能會被由感染或細(xì)菌生長所產(chǎn)生的酸堿所分解。接下來，這些反應(yīng)可能減弱或破壞在硅烷抗微生物劑和下面的聚合物間的鍵合。結(jié)果，抗微生物劑可能滲入傷口而且延遲傷口的愈合。
需要一種改進(jìn)的抗微生物敷料的組合物，這個組合物含有的抗微生物劑在接觸到感染或細(xì)菌繁殖所產(chǎn)生的酸堿時可以牢固地附著在超強吸收敷料上。除了減少抗微生物劑的脫離的可能性外，還希望為了能增加抗微生物劑有效性而提供增強敷料結(jié)構(gòu)的表面積。
發(fā)明的概述本發(fā)明的目的是提供一種含有增加的表面積具有內(nèi)在的殺菌性能的超強吸收敷料。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有內(nèi)在殺菌性能的超強吸收的敷料，它含有一種改進(jìn)的殺菌的連接結(jié)構(gòu)，其具有可抵抗由于接觸如微生物生長期間所產(chǎn)生的酸堿而產(chǎn)生的降解作用。
這些和其它的目的可以通過本發(fā)明的具有內(nèi)在殺菌聚合物的組合物實現(xiàn)。在一個最佳實施例中，組合物含有一個通過非硅氧烷鍵連接到它表面的四銨基團(tuán)的聚合母體。例如，通過靜電紡絲纖維狀的合成聚合物形成磨損的纖維或絲而增加聚合母體的表面積。另外，通過控制溶劑和聚合物溶液的溫度的選擇，聚合物溶液可以被濕或干紡絲，產(chǎn)生一個粗糙的纖維表面。通過將四銨懸掛基團(tuán)分子鏈連接到聚合母體的表面使附加的表面積的增加。連接可以通過諸如接枝和選擇吸附的已知的技術(shù)來完成。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在配離子的替代中，非離子殺菌分子被連接到聚合母體的表面。配離子在遇到相反電荷的離子時易于被中和。例如，帶正電荷的四銨基團(tuán)可以被出現(xiàn)在生理液體中的帶負(fù)電荷的氯化物離子中和。由于這樣的中和足以將敷料的殺菌性能降低到一個可接受的水平以下，非離子的表面基團(tuán)可以優(yōu)先選擇。
最佳實施例的詳細(xì)說明制造出一種新的抗菌聚合物的組合物，其具有增加的表面積，對包括尿、血液和傷口的生物液體具有超強吸收能力。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，組合物包括含有連接在聚合母體表面的四銨化合物的一個聚合母體。聚合母體是由許多以任何適合方式制作的親水性的纖維或絲組成的。例如，可以通過濕或干紡來自紡絲溶劑的纖維狀的合成聚合物制作適合的纖維或絲。這樣得到的聚合物有超強吸收的能力?？偟膩碚f，每克聚合物吸收大約30-40克水的聚合物被認(rèn)為是超強吸收劑。以這種方式制作的超強吸收聚合物的例子包括聚丙烯酸、聚環(huán)氧乙烷和聚乙烯醇。例如，眾所周知的用丙酮溶劑紡絲聚環(huán)氧乙烷的方法。
具有重大意義的是，所制造的聚合母體有增加的表面積。增加聚合母體表面積改進(jìn)了生物液體的吸收性能，并增加了與抗微生物的四銨化合物的結(jié)合的有效位點?？刮⑸镂稽c的的數(shù)量和密度的相應(yīng)的增加增強了組合物殺死如細(xì)菌和病毒這樣生物體的效能。
對于熟悉聚合物科學(xué)領(lǐng)域的人員而言，完成表面積修改有各種各樣的方法。最好是，通過修改紡絲或澆鑄方法完成表面面積強化。例如，靜電紡絲是一個經(jīng)修改的紡絲技術(shù)，當(dāng)它從噴絲頭出來時引起纖維磨損。另外，通過控制溶劑的類型和聚合物溶液的溫度，聚合物溶液可以被濕或干紡絲以產(chǎn)生粗糙的纖維的表面。這項技術(shù)是眾所周知的，而且已被應(yīng)用在例如用于滲析的有粗糙孔的不均勻膜的制造。粗糙孔的尺寸主要是由沉淀的速度控制，而沉淀的速度是受溶劑相互作用的參數(shù)，溫度等控制。
通過將抗微生物基團(tuán)的鏈連接到每個聚合物纖維的外表面，聚合物組合物的表面面積被進(jìn)一步增加了。最好是，四銨懸掛基團(tuán)的分子鏈被制作成有至少有一個適合連接到纖維表面的端部。例如，通過把表面自由基建立為來自產(chǎn)生過氧化物(臭氧或微波)的起始位點以實現(xiàn)表面連接。另外，用一個可使基底聚合物膨脹的單體實現(xiàn)相互滲透的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的表面結(jié)合。被連接的抗微生物鏈的結(jié)合有進(jìn)一步增強組合物功能的益處。尤其是，被連接的抗微生物鏈延伸進(jìn)入特定的生物溶液中和有害的細(xì)菌和病毒的生物體連接。和殺菌化合物的一個單層(或接近單層)被直接連接到纖維表面的已知的敷料化合物相比較，本發(fā)明的鏈狀結(jié)構(gòu)其功能象是從纖維表面相外延伸的手臂從而更有效地將抗微生物位點連接到有害的生物體上。最好是，通過將抗微生物的鏈直接接枝到基質(zhì)表面或通過共聚物選擇性吸附到基質(zhì)表面以完成連接。
接枝技術(shù)在這個領(lǐng)域是眾所周知的，例如，Yahaioui(碩士論文，佛羅里達(dá)大學(xué)，1986)介紹了用單體三甲基胺乙基異丁烯酸(trimethylammonium ethylmethacrylate)去接枝聚合一個修改的聚乙烯表面的四銨化合物。Yahaioui介紹了一種接枝技術(shù)，在這個技術(shù)中，等離子放電被用于創(chuàng)造能夠激發(fā)合適的單體聚合的自由基。還可以采用合適的嵌段共聚物的選擇性的吸附。
和通過共價鍵連接硅烷基團(tuán)到堿性聚合物表面所取得的抗微生物結(jié)構(gòu)的已知的組合物相比較，本發(fā)明包括了一種化學(xué)結(jié)構(gòu)，它基于包含所有的碳-碳、碳-氧、和碳-氮主鍵的單體的聚合(例如，表面接枝)，諸如二烴基(dialkly)，己二烯(diallyl)，四銨化合物。因此，本發(fā)明的組合物產(chǎn)生了不易于與細(xì)菌生長所產(chǎn)生的酸堿反應(yīng)的結(jié)構(gòu)。如前所述，這樣的反應(yīng)能分解在基質(zhì)和抗微生物基團(tuán)之間的鍵合。在組合物被應(yīng)用到傷口的敷料上的情況下，這樣的分解會造成抗微生物劑從聚合母體脫離而進(jìn)入傷口處。在某些情況下，這會產(chǎn)生延遲傷口愈合的不良的影響。
在本發(fā)明的另一個實施例中，陰離子抗菌基團(tuán)被固定到超強吸收敷料的表面以改進(jìn)敷料的抗菌效能。例如，四銨基團(tuán)結(jié)合的正電荷能被出現(xiàn)在象尿和血漿的生理液體中的氯化物離子的負(fù)離子中和。在應(yīng)用中，由于中和的程度將很大程度減少抗微生物劑的有效性，陰離子表面基團(tuán)能被四銨基團(tuán)取代。能被用于產(chǎn)生被固定的陰離子表面基團(tuán)的化合物的例子包括三硝基甲苯-100(Triton-100)、非離子活性劑-20(Tween-20)和脫氧膽酸(deoxycholate)。例如，三硝基甲苯-100含有一個自由的羥基基團(tuán)，它能被衍化成一個好的離去基團(tuán)，如甲苯磺?；蚵然铮医又蛪A處理的聚合物反應(yīng)，如甲基纖維素，產(chǎn)生了表面被固定的非離子的表面活性劑。
二甲基二丙烯基銨氯化物是一個可以用于本發(fā)明的一個合適單體的例子。這個單體通常指DMDAC或DADMAC，被用于商業(yè)絮凝聚合物的制造中。三烷基(鄰-苯乙烯)銨氯化物(trialkyl(p-vinylbenzyl)ammonium chloride)或鄰-三烷基胺乙基苯乙烯單體(p-trialkylaminoethyl styrene)的衍生物也是適用的。一個這樣的例子是三甲基(鄰-苯乙烯)銨氯化物。這個單體的甲基基團(tuán)能被其它的烷基基團(tuán)取代而賦予希望得到的性能。另外，可以采用堿化的甲基丙烯酸酯(methacrylate-based)單體。然而，在酸和堿條件下，它們會以與已知技術(shù)的堿化硅烷處理的相似的方式遭受水解的不穩(wěn)定性。因此，堿化的甲基丙烯酸酯不是優(yōu)選的。
盡管本發(fā)明的最佳實施例已被說明和描述，顯而易見，本發(fā)明并不是這樣有限。在不脫離權(quán)利要求中所描述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，大量的修改、變化、變動、取代和同等替代對于熟悉這一領(lǐng)域的人是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于吸收生物液體的敷料，包括一個具有增加的表面積的超強吸附聚合母體；和被非硅氧烷鍵連接到所述的聚合母體上的大量的抗微生物的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的敷料，其中所述的大量的抗微生物的化合物包括四銨化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的敷料，其中所述的抗微生物的化合物包括末端連接到所述的聚合母體的鏈狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的敷料，其中所述的大量的抗微生物的化合物是非離子化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的敷料，其中所述的敷料包括衛(wèi)生墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的敷料，其中所述的敷料包括止血塞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的敷料，其中所述的敷料包括繃帶。
8.一種制造具有內(nèi)在抗微生物的吸收性敷料的方法，包括如下步驟(1)形成具有增加表面面積的超強吸收的合成的聚合母體；(2)將大量的抗微生物的化合物連接到所述的聚合母體的增加的表面積上。
全文摘要
一種用于制造傷口敷料、衛(wèi)生巾、止血塞等具有抗菌特性的超強吸收聚合物敷料,它包括一種制作成增加的表面積的合成的聚合母體?？咕衔锿ㄟ^非硅氧烷鍵被連接于聚合母體表面。
文檔編號A61F5/441GK1348346SQ99814229
公開日2002年5月8日 申請日期1999年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月8日
發(fā)明者克里斯托弗D·巴蒂奇, 格雷戈里S·舒爾茨, 布魯斯A·馬斯特, 格拉爾德M·奧爾德曼, 戴維·萊納 申請人:奎克-麥德技術(shù)公司, 佛羅里達(dá)大學(xué)研究基金會公司