摘要：
基于为提供抗菌剂在TPU中均匀分布的方法和活性剂的洗脱动力学（包括杀灭数据）而进行的调查和开发工作的分析概述，其中抗菌剂不会通过热处理失活，但在挤出应用中仍保持均匀。
聚氨酯具有多种特性，可用于许多行业的多种产品。与抗菌剂结合使用时，材料的应用范围很广，可以满足许多不同的最终产品要求。这项调查和后续开发工作的主要重点是基于医疗和生物制药行业，以及由于细菌或生物负载传播导致的患者感染的广泛发生率。
一、简介：
聚合材料在医疗器械中的广泛使用与患者感染发生率的增加有关。这种现象在留置导管中特别常见，尤其是当这些导管长时间使用时。ChronoFlex抗菌聚合物专门用于帮助降低使用留置医疗设备的患者的感染发生率和严重程度。
细菌一般对有机抗微生物剂和抗生素产生抗药性，如目前的MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）细菌所示。大多数MRSA医院和诊所，通过简单的操作（如导管插入术）发生。
在设计用于抗菌应用的TPU时，必须考虑许多技术问题，包括：
抗菌剂的热稳定性。
能够在最终产品中均匀分散试剂。
不同环境中活性部分的洗脱速率。
药剂在广泛的微生物中的有效性或活性。
毒性问题。
可用性和成本问题。
二、实验：
/6年，开发了一种新型药物洗脱心脏支架，其中固体药物通过固体TPU洗脱，用作抗狭窄剂。这项工作直接导致了对抗菌聚合物的研究，首先是一系列基于聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯TPU，其中抗菌剂均匀地掺入到整个TPU中。水解稳定的聚碳酸酯和水解性能优异的二异氰酸酯的组合产生了用于医疗器械（如导管、短期植入管和类似应用）的生物稳定和生物相容性TPU。
对符合以下标准的可用抗菌剂进行了大量研究：
活性剂在至F的反复暴露下的稳定性。
使用时药剂的有限迁移，例如在导管中。
广泛的微生物杀灭选择性。
该药剂在少量时无毒或无害。
活性剂将抗菌因子（如金属离子）洗脱到设备表面
在很长一段时间内的治疗量。
TPU具有超过和延长的时间周期的有效存储寿命。
抗菌TPU必须能够使用标准的TPU加工设备制造，并且产品可以进一步挤压或注塑多次，并继续以所需的速率洗脱抗菌剂。
这基本上将抗菌剂的选择限制为无机剂，因为有机抗菌剂往往在TPU加工温度（通常为至F）下易挥发和降解。
因此，我们寻找符合热稳定性和洗脱标准的有效和实用的抗菌剂是无机的。这些包括但不限于碘、硼、氯己定-磺胺嘧啶银、磷酸氢锆银钠、0.6%银、0.4%氧化铜和0.8%锌的混合物、95.9%氧化锌加0.25%的混合物含有抗菌剂的银和可溶性玻璃化合物，可以以所需的速率有效洗脱。
例如，当银离子进入微生物细胞时，它们会与细胞酶相互作用，从而杀死微生物。一些抗菌剂无效，因为它们会破坏微生物细胞壁。
美国和日本的实验室都进行了独立的测试分析。所有测试均基于日本工业标准JISZ1，用于评估抗菌产品表面的抗菌活性。抗微生物活性是通过比较在24小时暴露时间后残留在抗微生物产品表面上的细菌水平与24小时后在未处理的对照试样表面上发现的细菌水平来测量的。
还进行了Kirby-Bauer“抑制区”测试，以表明我们没有任何抗菌剂本身会脱离TPU设备并危及患者。
三、工艺：
抗菌剂通常可分为有机或无机材料。有机抗菌剂可能是复杂的有毒杀菌剂，通常会从聚合物中浸出，从而引起健康问题。有机抗微生物剂还包括通常作为涂层添加到医疗器械中的抗生素药物制剂。有机抗生素试剂是热不稳定的，并且容易被湿度和机械加工降解。这使得有机抗生素试剂难以结合到标准树脂加工系统中。微生物抗生素耐药性仍然是基于药物的材料的一个问题。
无机抗微生物剂包括金属离子，例如Ag+、Cu++、Zn++。ChronoFlex抗菌聚合物含有优选的银离子(Ag+)，因为它们具有广泛的抗菌活性、安全性和热稳定性。
银离子的广谱杀菌活性包括抗细菌、抗真菌和抗病毒活性。银离子与酶系统中的巯基结合，干扰细菌微生物的跨膜能量转移和电子传递。银离子还与细菌和真菌的DNA结合，从而增加细菌双螺旋的稳定性并抑制增殖。对银离子没有微生物耐药性，也没有与抗生素的交叉耐药性。
可溶性玻璃抗菌剂具有许多优点，即：
在低浓度下有效。
总洗脱率。
热稳定到至少F。
颜色稳定，可抵抗紫外线辐射。
长期稳定性和活性。
对塑料和弹性体的物理性能影响很小或没有影响。
ChronoFlex抗菌聚合物可以通过传统的挤出和注塑技术进行加工，同时保持所需的抗菌性能。抗菌添加剂在合成反应过程中被掺入聚合物结构中，从而在整个材料中提供高度均匀的分散。通过在聚合物合成过程中加入添加剂，消除了对二次混合步骤的需求，从而降低了成本和复杂性。类似地，由于抗微生物剂分散在整个聚合物中，因此不需要大量的表面涂层和应用技术。
四、方法:
在这项研究之前，我们认为只有两种基本方法可以在目前使用的树脂体系中加入抗菌添加剂；
在第一种方法中，作为二次加工步骤，通过将添加剂混合或捏合到树脂中，将抗菌剂添加到成品树脂中。这通常使用熔体挤出和造粒设备来完成，并且需要添加剂长时间保持热稳定性。使用这种技术通常难以实现分散的均匀性。
第二种方法涉及用含有抗微生物添加剂的试剂涂覆聚合物产品。这种方法产生了一种抗菌涂层，在许多情况下，该涂层易受机械损伤和涂层及其抗菌性能的最终损失。
这些方法中的每一种都使用预制树脂或在制造的医疗设备或设备组件上执行。抗微生物剂的掺入是作为一个或一系列第二步骤完成的，这些步骤增加了制造过程的成本和复杂性。
ChronoFlex抗菌聚合物不使用上述任何一种技术。ChronoFlex抗菌聚合物中使用的含银添加剂在聚合过程中被独特地结合到聚合物结构中，从而确保均匀分散在所得聚合物中。
ChronoFlex抗菌聚合物中加入的活性银离子通过与载体（例如磷酸盐（特别是磷酸锆）、水溶性硅酸盐粉末、沸石和离子交换树脂）结合而得到稳定。ChronoFlex抗菌聚合物中还可以加入额外的添加剂，例如抗氧化剂、脱模剂、颜色稳定剂和射线不透光剂（例如硫酸钡）。
五、结果：
虽然最初的研发和测试是用实验室规模的研发批次完成的，但生产规模的抗菌TPU批次是用于验证的。此外，生产批次的抗菌TPU还含有20%的不透射线添加剂。
物理性能测试表明，抗菌TPU与标准非抗菌聚合物的拉伸强度、模量或伸长率没有显着差异。因此，例如，在挤出或注塑产品中从非抗微生物聚合物切换到含有活性剂的相同聚合物时，不需要显着的机器设置更改。
在独立的实验室测试中，ChronoFlex抗菌聚合物已被证明可杀死革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌，包括表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌(E-Coli)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。使用AATCC方法（修改），在24小时接触时间后，ChronoFlex抗菌聚合物样品的菌落形成单位(CFU)减少了99%。
知识产权：
国内外专利申请已经提交，为这一独特的抗菌生物材料家族提供了广泛的保护。
六、结论：
初步微生物实验室检测已完成。额外的机械和分子测试正在进行中。正在使用两种不同的银离子载体系统进行剂量优化。试生产和生产规模化正在取得进展。我们的抗菌技术已应用于我们核心和过程中开发产品平台中的许多产品系列，并取得了积极成果。正在进行额外的测试以确认延长的洗脱时间和杀灭率。ChronoFlex抗菌聚合物可以制造成一系列硬度、机械性能和特定添加剂包。它们可以很容易地进行定制以满足特定的客户或应用要求。
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