JP5820804B2 - 抗菌性医療器具の製造方法 - Google Patents
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Description
そして、中心静脈カテーテルは、中心静脈カテーテルの皮膚刺入部あるいは内腔を介して細菌が体内に進入し、細菌感染を起こすおそれを回避するために、中心静脈カテーテルに抗菌性が付与されている。
また、中心静脈カテーテルを体内に長期留置して使用することがあるため、抗菌性が長期間維持されることが望まれている。
その他、特許文献2に開示されるように、抗菌剤が溶けた溶剤に医療器具を浸漬させるとともに、溶剤を乾燥させて、医療器具の表面を抗菌剤の層でコーティングする製造方法がある。
そのため、使用時において、中心静脈カテーテルを体内に差し込む際に、中心静脈カテーテルの表面の抗菌剤の層が擦れ、中心静脈カテーテルの表面から抗菌剤が容易に脱落してしまい、長期において抗菌性を維持することができないという問題があった。
したがって、従来においては、銀ゼオライト等の溶剤に溶けない抗菌剤を用いて、長期において抗菌性を維持できる抗菌性医療器具を製造することができなかった。
また、本発明に係る抗菌性医療器具の製造方法は、前記第2溶媒と前記第1溶媒とを混合する体積比は1:3〜3:1の範囲であることが好ましい。
そして、乾燥工程において、室温により第1溶媒が蒸発する第1処理工程によって、抗菌剤含有溶媒中の第2溶媒の濃度を高くすることが可能となり、医療器具の表面を溶解させることが可能となる。また、第1処理工程は、室温で第1溶媒を蒸発させるため、医療器具が熱により変形するおそれがない。
また、第2処理工程によって、第2溶媒が蒸発するため、医療器具の表面を溶解することがないため、医療器具の溶解面を硬化し、医療器具の表面に抗菌剤を溶着させることが可能となる。
よって、医療器具の表面に抗菌剤の層がコーティングされた抗菌性医療器具を製造することができる。
そして、上記する工程により製造した抗菌性医療器具は、医療器具の表面から抗菌剤が脱落し難く、長期における抗菌性を維持することが可能となる。
このような製造方法によれば、第1溶媒が第2溶媒よりも30℃以上沸点が低いため、第1溶媒の蒸発中に、第2溶媒を蒸発させるおそれが少なくなり、抗菌剤含有溶媒における第2溶媒の濃度を確実に高くすることが可能となる。
このような製造方法によれば、抗菌作用に優れた銀を抗菌剤として用いているため、より抗菌作用にすぐれた抗菌性医療器具を製造することができる。
まず、医療器具の表面に抗菌剤含有溶媒を付着させる付着工程について説明する。
実施形態において用いられる医療器具である中心静脈カテーテル1について説明する。この中心静脈カテーテル1は、図1に示すように、薬液等が流れる内腔(図示せず)を有するチューブ状の本体部2と、本体部2の先端側に接合されたチューブ状の先端部3と、本体部2の基端側に接合されたハブ4と、ハブ4に接合された薬液注入のための接続チューブ5と、接続チューブ5の基端側に接合されたコネクター6を備えている。
この中心静脈カテーテル1は、鎖骨下静脈や頸静脈から本体部2を挿入し、先端部3を上大静脈などに留置させて、接続チューブ5から高カロリー輸液、薬剤投与、採血などを行うための医療器具であり、ポリウレタンで形成されている。
なお、医療器具の体内挿入部位は、中心静脈カテーテル1においては、本体部2と先端部3であって、中心静脈カテーテル1の体内挿入部位の表面とは、筒状である本体部2と先端部3との内表面と外表面を指す。
また、実施形態において、医療器具として中心静脈カテーテル1を用いて説明しているが、その他にも、フォーリーカテーテル、胃管カテーテル、輸液チューブ、人工呼吸器、ドレッシング材、フィーディングチューブなどの人体に長期間留置するもので、金属を除く熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂などの高分子化合物により形成されているものに適用できる。
抗菌剤含有溶媒は、混合溶媒に抗菌剤を分散させた溶媒である。また、混合溶媒とは、第1溶媒と第2溶媒を混ぜ合わせて製造された溶媒をいう。
この第2溶媒は、付着する医療器具の表面を溶解させることが可能な溶液であって、後記する第1溶媒よりも蒸発する温度が高い高沸点溶媒である。よって、第2溶媒が医療器具を溶解可能か否かは、医療器具を構成する原材料によって相対的に決まることとなる。
また、実施形態においては、中心静脈カテーテル1がポリウレタンで形成されているため、このポリウレタンを溶解可能な第2溶媒として、N−メチル-ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジ−メチルアセトアミド(DMA)、シクロヘキサノン等が挙げられる。このような高沸点溶媒である第2溶媒の沸点は、100℃〜250℃であり、後記する第1溶媒よりも蒸発する温度が高い。
また、このような低沸点溶媒である第1溶媒の沸点は、50℃〜100℃であり、高沸点溶媒である第2溶媒の沸点よりも30℃以上低いことが好ましい。
抗菌剤は、抗菌性を有する無機系抗菌剤か、または、混合溶媒に混入しても抗菌性を失わない有機系抗菌剤が挙げられ、例えば、銀担持シリカ粒子、ゼオライト銀粒子、銀粒子、銅粒子、プラチナ微粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化タングステン粒子、スルファジアジン銀、カーボンナノチューブ、銀担持カーボンナノチューブ、銀被覆カーボンナノチューブなどが挙げられる。そして、混合溶媒に抗菌剤を投入して攪拌し、混合溶媒に抗菌剤を分散させて、抗菌剤含有溶媒を製造する。
また、混合溶媒中における抗菌剤の分散性の安定化を図るため、分散剤を混合溶媒中に添加してもよい。分散剤は、粒子表面に吸着し、電気的反発や立体障害により粒子間の凝集、沈降を抑制する働きがある。分散剤の種類としては、化学構造として、分子骨格がポリエーテル系、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、吸着基としてアミン系、カルボン酸系、燐酸系をもつものに分類される。使用する抗菌剤や溶媒の種類により、最適な分散剤を選定する。
中心静脈カテーテルの表面への抗菌剤含有溶媒の付着は、抗菌剤含有溶媒中に中心静脈カテーテルを浸漬させて行なう。浸漬以外には、スプレーコーティングなどがあり、特に限定されない。また、中心静脈カテーテルの外表面のみならず、内表面にも混合溶媒を付着させることが必要である。
つぎに、中心静脈カテーテル1の表面に付着した抗菌剤含有溶媒を乾燥させる乾燥工程について説明する。
実施形態の乾燥工程は、抗菌剤含有溶媒中の第1溶媒を蒸発させる第1処理工程と、抗菌剤含有溶媒中の第2溶媒を蒸発させる第2処理工程及び第3処理工程との3つの工程からなる。
第1処理工程は、室温で1時間程度放置する等により、抗菌剤含有溶媒中の第1溶媒を蒸発させ、抗菌剤含有溶媒における第2溶媒の濃度を高くするための工程である。
よって、第1処理工程の温度は、特に限定されないが、室温である場合には、第1溶媒であるメタノール等の大部分を蒸発させることができる。
そして、第1処理工程によれば、抗菌剤含有溶媒における第2溶媒の濃度が高くなり、抗菌剤含有溶媒が付着した中心静脈カテーテルの表面を溶解させて、抗菌剤を埋没させることができる。
また、第1処理工程の時間は、溶解した中心静脈カテーテルの高分子材料が、抗菌剤の全面を覆わない程度、つまり、溶解した高分子材料から抗菌剤の一部が露出する程度に中心静脈カテーテルの表面を溶解させることが必要である。
第2処理工程は、熱処理により第2溶媒を蒸発させる工程である。また、第2溶媒を蒸発させるための熱処理の温度及び時間は特に限定されないが、温度が高すぎると、中心静脈カテーテルが変形するおそれがある点に留意する。
第3処理工程は、残存する抗菌剤含有溶媒を蒸発させるために熱処理を行う工程である。よって、第3処理工程の熱処理は、第2溶媒が蒸発すればよく、抗菌剤含有溶媒を第2溶媒の沸点温度となるように加熱する必要はない。また、高温により中心静脈カテーテルが変形しない程度である必要がある。
これによれば、溶解した中心静脈カテーテルを構成する高分子材料が硬化して抗菌剤の一部が溶着し、抗菌剤の一部が露出した状態で中心静脈カテーテルの表面に固定されることとなる。
実施例1は、上記した実施形態で説明した製造方法により抗菌性チューブAを製造し、抗菌性チューブAの表面に溶着した抗菌剤が容易に脱落するか否かの剥離試験を行った。また、併せて、医療器具を溶解させる第2溶媒を使用しているため、抗菌性チューブAが変形しているか否かの形状の確認も行った。
また、比較例として、本発明の混合溶媒を異なる溶媒を用意するとともに、その混合溶媒により製造した比較例1、2を用意し、医療器具が変形するか否かの試験と、抗菌剤の剥離試験を併せて行った。
実施例1は、医療器具として、ポリウレタンチューブを用いた。このポリウレタンチューブは、ポリウレタン(日本ミラクトラン社製、商品名「E990」)を原材料とし、外径2.1mm、内径1.3mmに形成されたものである。
第2溶媒は、N−メチル-ピロリドン5mL用意し、一方で、第1溶媒は、メタノールを5mL用意し、両者を混合させて混合溶液を製造した。なお、第2溶媒と第1溶媒との混合比は、1:1である。
また、抗菌剤は、ゼオライト銀粒子(シナネンゼオミック社製、商品名「ゼオライト銀AJ−10D」)の粉末を0.3g用意し、混合溶媒に分離させ、ゼオライト銀粒子が3wt/v%の割合で入っている抗菌剤含有溶媒Aを製造した。なお、このゼオライト銀粒子は、銀含有量が5%である。
そして、付着方法は、ポリウレタンチューブの長さ30cmを抗菌剤含有溶媒Aの中に浸漬されて付着させた。
比較例1と比較例2の抗菌性医療器具は、実施例1の混合溶媒と異なる溶媒である抗菌剤含有溶媒B又は抗菌剤含有溶媒Cとにより製造した。
具体的に、比較例1の混合溶媒Bは、第2溶媒のみからなり、N−メチル-ピロリドンを10mL用意した。
そして、この混合溶媒Bに、実施例1と同じゼオライト銀粒子(シナネンゼオミック社製、商品名「ゼオライト銀AJ−10D」)の粉末を0.3g用意し、混合溶媒Bに分離させ、ゼオライト銀粒子が3wt/v%の割合で入っている抗菌剤含有溶媒Bを製造した。そして、実施例1と同じ乾燥工程を経て、抗菌性チューブBを製造した。
以上の製造方法により製造した実施例1の抗菌性チューブAと比較例1の抗菌性チューブBと比較例2の抗菌性チューブCのそれぞれの形状を目視により確認した。なお、形状確認の結果を下記表1に示す。
抗菌剤の剥離試験は、製造後の抗菌性チューブA、抗菌性チューブCの表面に溶着した抗菌剤が、綿棒により擦った後も抗菌性チューブA、抗菌性チューブCの表面に溶着しているかを走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−3400N)の表面写真(撮影方向:チューブ表面に対して垂直方向、倍率:3000倍)により視認して確認した。なお、綿棒による擦りの力は、中心静脈カテーテルを体内に差し込む際に、チューブが受ける力と同等な力である。また、表面写真(図2〜図5)において、抗菌剤は粒状に撮影される。
一方で、抗菌性チューブCの方においても、図3に示すように、抗菌性チューブCの表面に抗菌剤があることが確認できた。
これによれば、擦った後の抗菌性チューブAの表面には、図4に示すように、依然として抗菌剤が固定されており、抗菌性チューブAの表面から抗菌剤が容易に脱落しないことを確認できた。一方で、擦った後の抗菌性チューブCの表面は、図5に示すように、抗菌剤がなく、抗菌剤が容易に脱落した。
よって、抗菌剤は剥離しないものの、抗菌剤が露出していないため、銀イオンが溶出せず、抗菌性チューブBは抗菌性が発揮できないことがわかった。
(比較例3)
比較例3の抗菌性チューブDは、実施例1と同じポリウレタン(日本ミラクトラン社製、商品名「E990」)を原材料とした。
また、抗菌剤も、実施例1と同様に、ゼオライト銀粒子の粉末を用意した。そして、ポリウレタンに対して5wt/v%の割合でゼオライト銀粒子を混合させて、外径2.1mm、内径1.3mmの抗菌性チューブDを製造した。なお、抗菌性チューブDに含有されるゼオライト銀粒子は、0.0348gであり、抗菌性チューブAの0.0342gと略同じ量の抗菌剤を有している。
試験方法は、抗菌性チューブAと抗菌性チューブDを長さ30cm(全表面積は、32±5cm2程度)に切り、黄色ブドウ球菌懸濁培地溶液10ml中に浸漬させた。そして、浸漬後の溶液を用いて、ICP発光分析装置を用いて銀イオンの溶出量(ppm)を測定した。また、銀イオンの溶出量の測定は、溶液に浸漬後の1日後、7日後、14日後、21日後、28日後に分けて測定することにより、銀イオンの溶出量の経時的変化を測定した。測定結果を図6に示す。
一方で、比較例3の抗菌性チューブDは、14日後まで、実施例1と同等な抗菌活性値を示していたが、21日後、28日後と日時が経過するごとに、抗菌活性値が低下した。
よって、実施例1の抗菌性チューブAは、比較例3の抗菌性チューブDに比べて、高い抗菌活性値を長期において発揮することが証明できた。
(実施例2、比較例4)
実施例2は、実施例1と同様にして抗菌性チューブEを製造した。また、比較例4は、比較例2と同様にして抗菌性チューブFを製造した。
製造した抗菌性チューブE、抗菌性チューブFについて、その表面に溶着した抗菌剤の状態を、走査電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−3400N)の表面写真(撮影方向:チューブ表面に対して斜め方向、倍率:3000倍)、断面写真(倍率:3000倍)により視認して確認した。なお、表面写真(図8、図10)、断面写真(図9、図11)において、抗菌剤は粒状に撮影される。
また、比較例4の抗菌性チューブFは、図10、図11に示すように、抗菌性チューブFの表面に抗菌剤があることが確認できた。したがって、抗菌性チューブFでは、前記剥離試験において、抗菌剤が容易に脱落することがわかった。
2 本体部
3 先端部
4 ハブ
5 接続チューブ
6 コネクター
Claims (5)
- 医療器具の少なくとも体内挿入部位の表面に、沸点が異なる第1溶媒と第2溶媒とを混合した混合溶媒に抗菌剤粒子を分散させた抗菌剤含有溶媒を付着させる付着工程と、
前記医療器具の表面に付着した前記抗菌剤含有溶媒を乾燥させる乾燥工程と、を含み、
前記第1溶媒は、前記医療器具の表面を溶解させないものであり、前記第2溶媒は、前記医療器具の表面を溶解させることが可能なものであり、
前記乾燥工程は、室温により前記第1溶媒を蒸発させて、前記第2溶媒により前記医療器具の表面を溶解し、溶解した前記医療器具の表面から前記抗菌剤粒子の一部が露出する第1処理工程と、加熱により前記第2溶媒を蒸発させる第2処理工程とを含むことを特徴とする抗菌性医療器具の製造方法。 - 前記第1溶媒は、その沸点が前記第2溶媒の沸点よりも30℃以上低いことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の抗菌性医療器具の製造方法。
- 前記抗菌剤粒子は、銀担持シリカ粒子、ゼオライト銀粒子、銀粒子の少なくともいずれか一つ含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の抗菌性医療器具の製造方法。
- 前記抗菌剤含有溶媒は、分散剤が添加されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の抗菌性医療器具の製造方法。
- 前記第2溶媒と前記第1溶媒とを混合する体積比は1:3〜3:1の範囲であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の抗菌性医療器具の製造方法。
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