萨恩·巴鲁(2022)超临界流体技术协助将抗菌药物纳入医疗器械。SETU Waterford博士论文。
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博士论文_Sarnii Baru_20077901_140922.pdf
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摘要
导管相关感染（CAI）是全世界严重关注的问题。仅在美国，每年就有大约80000例导管相关血流感染（CLABSI）的记录，重症患者的死亡率增加。目前用于掺入抗菌剂的手段包括涂层、浸渍、工程表面形貌和热熔挤出（HME）。然而，与这些方法相关的主要问题是浸出、药物输送失控和热敏药物降解。本研究工作的目的是生产载抗菌剂的热塑性聚氨酯，以提供经验证的解决方案，满足目前尚未满足的消除生物膜形成的需求。以两种不同的方式探讨了在聚氨酯中加入选定的抗菌剂。首先，使用亚临界二氧化碳（sbCO2）辅助单一热湿气体交换器（HME）工艺，成功地将四烷聚氨酯的熔融过程温度从190°C降至175°C。不幸的是，它高于氯己定二醋酸盐（CHX-A）的熔化温度，在该温度下，CHX失去了抗菌性能。还选择氧化石墨烯（GO），通过使用单步热湿气体交换（HME）工艺和sbCO2辅助，将其并入四烷聚氨酯中。结果表明，GO加入四烷聚氨酯后，复合材料的力学、热性能和流变性能发生了变化。GO的加入也赋予了四边形矩阵更多的强度。选择另一种医用级聚氨酯，即Pellethane聚氨酯，采用两步热湿气体交换器（HME）加工方法在亚临界点加压CO2进行挤出。结果表明，在这两种条件下，加压CO2都可以改变挤出机机筒中球团烷的流变特性。600和1000 psi时，熔体粘度分别降至36.36%和40.04%。Pellethane聚氨酯的工艺温度从185°C降至160°C。处理窗口温度提高了25°C，并且可以扩展到其他聚合物。还研究了Pellethane聚氨酯挤出物的结晶度、热分解动力学和行为。在600和1000 psi压力下，经加压CO2处理的聚氨酯的活化能（Ea）值分别为155和150 kJ·mol-1。两者均高于未处理样品135 kJ·mol-1。热分解的Ea值越大，Pellethane聚氨酯的热稳定性越高。第二种技术是使用sbCO2辅助浸渍技术将抗菌剂并入四烷聚氨酯中。采用400和600 psi的sbCO2和甲醇作为共溶剂，将CHX-A浸渍到四烷聚氨酯中。在600 psi、5 wt%条件下处理的四烷样品的CHX-A吸收量最高为1.23 mg（0.13%），CHX-A在基质中的分布不均匀，从基质的外部到内部逐渐减少。选择革兰阳性菌、金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试。在实验时间点，浸渍CHX-A的四烷样品优于阴性对照。在400和600 psi下处理的样品的对数10值从0.00增加到2.83。不幸的是，在所有情况下，用于sbCO2辅助浸渍和HME的GO复合样品对金黄色葡萄球菌都没有任何效果。洗脱研究表明，CHX没有从四烷基质中洗脱出来，因为在四烷基质内发现了极少量CHX-a。
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