在临床医疗器械领域，医用导管是广泛用于各类外科手术、插管手术中的必备耗材。随着现代医学的不断发展，聚合物超润滑亲水涂层在医用导管上的应用受到人们越来越广泛的关注。
医用导管表面聚合物超润滑亲水涂层一般采用亲水性聚合物，聚合物在导管表面形成一层稳定的亲水交联涂膜，利用分子中所含非离子（如羟基、胺基、醚键等）或离子型（如羧基、磺酸基、季胺基等）亲水基团吸收大量水分形成水合层，赋予涂层亲水性和超润滑性，显著降低导管与组织的摩擦。
近些年，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、天然多糖及衍生物等亲水性高分子材料被应用于医用导管的表面改性。
采用聚合物亲水涂层进行导管表面润滑改性，其优势还表现在具备良好的力学性能，易于解决涂层附着力欠佳的问题，同时通过在涂层中复合抗菌剂在医用导管表面构建抗菌表面，以防止医用导管介入引起感染。
聚合物超润滑亲水涂层体系
1-聚乙烯吡咯烷酮超润滑涂层体系
聚乙烯吡咯烷酮（PVP）其分子结构中含有一个极性较大的内酰胺基，具有良好亲水性，遇水后会迅速吸水，水分子通过氢键络合形成水凝胶；同时PVP具有优良的生物惰性，不参与人体新陈代谢，生物相容性好，无毒性，对皮肤、粘膜不形成任何刺激，在生物医药行业得到广泛应用。
在医用导管表面聚合物超润滑亲水涂层研究中，医药级PVP也是应用最多的一种聚合物。PVP超润滑涂层的研究可采取两种途径，一是直接采用聚合物PVP进行复配，二是采用乙烯吡咯烷酮单体通过自由基聚合得到PVP亲水涂层。
直接采用聚合物PVP制备超润滑涂层简单易行。早期在经偶联剂涂覆处理后的PVP、乳胶导尿管表面，直接涂覆PVP溶液，取得良好的润滑效果和较为满意的临床应用体验。
在PVC、PUR、乳胶导尿管表面涂覆PVP涂层，在水中浸泡30s后，导尿管表面摩擦系数较涂覆前的普通导尿管下降了90％左右，其润滑效果、涂层附着力也明显优于石蜡油涂层，同时研究也发现水浸泡延长到24h，PVP涂层摩擦系数没有明显变化。
采用乙烯吡咯烷酮单体通过自由基聚合在医用导管表面构筑PVP超润滑涂层，在分子结构设计上提供了更多可行性。
2-聚丙烯酰胺超润滑涂层体系
聚丙烯酰胺（PAM）分子中含有大量亲水性酰胺基团，具备良好的亲水性能；同时PAM也具有良好的细胞相容性和血液相容性，其水凝胶不仅应用于人工血管、人工关节软骨等生物医用材料领域，近年来在医用导管超润滑涂层领域的研究也受到了关注。
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将PDMS、PUR导管用二苯甲酮光引发剂处理后，再涂覆含有光引发剂Irgacure-2959的丙烯酰胺－藻酸盐（AAｍ－ALG）或丙烯酰胺－壳聚糖（AAｍ－CHI）的水凝胶前驱体，在365nm紫外灯照射下聚合形成水凝胶网络涂层，二苯甲酮处理能诱发导管基材表面脱去质子形成自由基，从而使亲水聚合物涂层共价接枝到弹性体基材表面，制备了超薄耐用的水凝胶亲水涂层，涂层摩擦系数显著降低，且可减少95％的细菌在导管表面的粘附。
针对水凝胶涂层在具有复杂几何形状表面上的应用，有学者提出“水凝胶皮肤”的概念，实现了将亲水性聚合物在具有任意形状聚合物表面的涂覆。 如采用疏水性引发剂对PUR、PVC、丁腈橡胶等基材进行预处理，再涂覆含有亲水性光引发剂或热引发剂（如Irgacure-2959、α－酮戊二酸、过硫酸铵、过硫酸钾）的水凝胶单体溶液（如AAｍ、N,N－二甲基丙烯酰胺），通过紫外光照在导管表面形成了均匀的水凝胶互穿网络涂层。 这种涂层具有柔软、低摩擦、亲水、防污和离子导电等性能，且不会影响其原始机械性能和几何形状，其应用领域可从医用导管进一步拓宽至心脏起搏器导线、大规模软机器人等医疗器械领域。
3-其他超润滑涂层体系
聚乙二醇（PEG）由于分子中存在醚键和羟基，使其具有良好的亲水性和生物相容性，可用于通过浸涂处理以改善基材表面的亲水性，但是单独使用时存在易脱落、亲水持续时间短的缺点,采用等离子体技术对基材表面进行预处理，然后浸入PEG溶液中形成亲水涂层，结果显示O2－等离子体处理可延长涂层的亲水持续时间，经过25～30min的处理时间，可形成超过400h长期亲水表面。 文章来源：网络
天然多糖及衍生物富含亲水性羟基，同时具有良好的生物相容性。采用脂肪酸对壳聚糖（CS）进行改性，制备了一种新型CS衍生物亲水涂层，连续往复摩擦试验显示涂层的摩擦系数显著降低。
聚合物超润滑亲水涂层附着力优化
目前医用导管用PVC、PUR、硅橡胶等基材一般呈现出较强的疏水性，与PVP、PAM、PEG、多糖等亲水性聚合物涂层之间的附着力欠佳，存在亲水涂层容易脱落、润滑效果不可持续的问题。
有学者认为亲水涂层与基材表面可能存在四种类型的作用机理：机械互锁、物理吸附、界面互穿、共价结合。
1-机械互锁主要适用于粗糙和多孔的表面，在医用导管光滑表面作用小。早期医用导管涂层主要依赖物理吸附，但只能得到较低的界面强度和附着力，制备产品只适合短期应用，采用等离子体技术对导管表面进行预处理，在基材表面生成极性基团，可以用来提高亲水涂层的附着力；
2-界面互穿、共价结合或两者结合是目前研究中采用较多的方法，通过采用两种聚合物使其形成分子尺度的缠绕进而形成界面互穿网络，明显提高了涂层附着力；
3-共价结合最典型的方法有采取硅烷偶联剂处理、光化学反应法等。
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1-硅烷偶联剂处理
硅烷偶联剂具有可水解的硅氧烷基团和可反应的有机基团，前者水解后形成的羟基能和导管基材表面羟基缩合，后者可以与亲水涂层通过聚合形成共价交联。 借助硅烷偶联剂（KH550、KH792）分别对聚氨酯和硅橡胶医用导管表面进行预处理，再涂覆PVP亲水溶液制备了亲水涂层。 采用硅烷偶联剂浸涂处理2次均能取得最优效果，KH550处理聚氨酯导管、KH792处理硅橡胶导管的接触角可分别下降至7.8°、18.0°，同时获得良好附着力。
2-光化学反应改性
光化学反应改性是在固化过程中采用紫外光照射，含有小分子、低聚物或聚合物基质的溶液在产品表面发生反应而固化，有利于通过采用不同低聚物或聚合物形成互穿网络结构，赋予亲水涂层更好的牢固度、润滑性。
采用紫外线照射含有二苯甲酮光引发剂的PVP亲水涂层，利用光引发剂的质子吸收能力，在基材上形成自由基，使PVP接枝到导管底漆层，通过夺取PVP骨架上不稳定的α－氢形成自由基，与丙烯酸官能化聚乙二醇反应，实现链间接枝，形成具有互穿交联网络结构的亲水涂层，制备的涂层在水中充分膨胀形成水凝胶，达到亲水超滑的效果，并保证其与基材具有足够的附着力，避免整个亲水层的脱落。
聚合物超润滑亲水涂层抗菌修饰
医用导管引起的感染问题至今仍是临床医生关注的焦点问题，也是医用导管使用中亟待解决的问题。因此，医用导管用聚合物超润滑亲水涂层除了具备良好的亲水润滑性，同时也应具有良好的抗菌功能。
某些天然亲水聚合物，如壳聚糖本身就具有一定的抗菌性，其分子中的季铵基团与细菌细胞表面负电荷组分相互作用，使细胞壁或细胞膜受到损坏，细胞内成分渗漏，细菌无法正常生长繁殖，从而导致细菌死亡。 这类天然抗菌剂安全无毒，但提取工艺复杂、药效短。因此，目前医用导管亲水涂层大多采取外加抗菌剂的方法，主要包括了无机抗菌剂、有机抗菌剂、载药涂层等。
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无机抗菌剂主要是以金属离子或纳米颗粒、TiO2为代表的的金属氧化物等为抗菌活性成分的一类抗菌剂，当金属离子或纳米颗粒与细胞膜带负电的细菌接触时，静电吸引力使两者紧密结合，金属离子甚至会穿透细胞膜，进入细菌体内破坏细菌的某些生理活性物质，从而导致细菌死亡。 其中，纳米银的抗微生物感染已经得到临床应用，也为医用导管抗菌涂层制备提供了可能，也是无机抗菌剂金属离子中研究最为成熟的。
近年来，一些有机抗菌剂，如季铵盐类、双胍类、离子液体类等引起了极大关注，其抗菌机理大多与金属离子类似，均是通过静电吸附后使细菌细胞膜受损或使膜内蛋白失活。
在载药涂层方面，一般是将磺胺甲恶唑、甲氧苄啶、利福平等临床用的抗生素药物引入亲水涂层赋予其抗菌功能；在聚乙二醇（PEG）中掺入基于磺胺甲恶唑、甲氧苄啶两种临床常见抗生素制备的微米药物，涂覆在医用导管形成抗菌涂层，在体外体内实验中均显示了优异的抗菌性能。
随着医疗器械产业的快速发展，医用导管在临床应用中越来越普遍，而医用导管表面的聚合物超润滑亲水涂层是其应用推广和功能拓展的重要支撑，也越来越受到研究者和患者的关注。 在聚合物亲水润滑涂层种类上，目前可用的聚合物种类相对较少，需要通过共聚改性合成新型的，具有良好亲水性、生物相容性的涂层聚合物品种，在涂层涂覆技术上也应着眼于附着力提升，同时在抑菌抗菌功能上进行更深入的研究。
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原文始发于微信公众号（艾邦医用高分子）：聚合物超润滑亲水涂层研究现状及如何应用于医用导管？
