[0001]
发明背景
压敏粘合剂广泛地用于将医疗设备,例如造瘘术(ostomy)器具,伤口
敷料,输液设备(infusion devices)和静脉内
流体管连接至身体。这些粘合剂是
生物相容的,对皮肤温和的,并且当环境干燥时将医疗设备可靠地连接至身体。通常使用的压敏粘合剂基于
丙烯酸酯,聚烯
烃,和苯乙烯类嵌段共聚物。虽然这些粘合剂在干燥条件下粘合良好,但在湿润条件下,例如皮肤出汗期间这些疏
水性粘合剂丧失其对皮肤的粘附性,这样可能导致设备过早地从身体脱离。
[0002] 需要改善湿气存在下用于将医疗设备连接至皮肤的粘合剂的粘附性。传统上,已经通过向压敏粘合剂中添加水吸收填料例如水胶体的来实现湿润环境下的粘附。水胶体填料吸收湿气并
软化,提供湿粘性(wet tack),由此延长对皮肤的粘合性。但是,该方法的缺点是由于存在硬质填料,粘合剂的干粘附性(粘性)降低。另外,由于填料对水的亲合性,它们溶解并使粘合剂
浸出,这样可能在移除设备之后在皮肤上留下发粘的残留物。
[0003] 理想的是得到用于将医疗设备固定至人类皮肤或身体的压敏粘合剂,使得该粘合剂具有高的干粘附性(粘性),高内聚强度,高湿粘合性(即使在潮湿条件下也保持粘附性),并且不会浸出组分或留下残留物。
现有技术[0004] US 2006/0052545 A1公开了用于潮湿介质粘附(moist medium adhesion)的粘合剂组合物,其基于亲水性和疏水性嵌段的嵌段共聚物。疏水性嵌段为长链丙烯酸酯,例如丙烯酸丁酯和丙烯酸己酯,亲水性嵌段选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。
[0005] US 6,855,386 B1公开了湿粘性压敏粘合剂,包括30-70 wt%的(甲基)丙烯酸酯
单体,30-70 wt%的亲水性酸性单体,以及上述两种组分总和的10-100%的非
反应性增塑剂的产物。
[0006] US 2008/0058475 A1公开了可用于需要亲水性流体吸收或渗透的应用的两亲性嵌段共聚物,包括疏水性端部嵌段和亲水性中间嵌段。
[0007] US 5,612,136 A1公开了压敏粘合剂组合物,其基于(甲基)丙烯酸酯、含氮
碱性单体和任选的酸性共聚单体和交联剂的交联共聚物。该粘合剂用来改善带材(tape)对
汽车部件的粘附性,以改善耐酸雨性。
[0008] 发明详述本发明涉及适用于将医疗设备固定至人类皮肤的两亲性压敏粘合剂组合物,其中该压敏粘合剂包括至少一种疏水性丙烯酸单体或低聚物和至少一种亲水性或两亲性单体或低聚物的共聚物,使得该两亲性共聚物:
a)是交联的,
b)不溶于水性介质,
c)在水或湿气存在下,吸收少于其重量的10%,
d)可从人类皮肤上剥离并且不留下残留物,
e)在湿润条件下保持对皮肤的粘附,以及
f)具有低于25℃的
玻璃化转变
温度。
[0009] 疏水性单体或低聚物为长链丙烯酸酯,其选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸2-乙基己酯及其组合。亲水性或两亲性单体或低聚物选自丙烯酰胺,N-烷基丙烯酰胺,N,N-二烷基丙烯酰胺,N-烷基
氨基烷基丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,氨基甲基丙烯酸酯,N-烷基氨基丙烯酸酯,N,N-二烷基氨基丙烯酸酯,N-烷基氨基甲基丙烯酸酯,丙烯酰胺基
烷基磺酸及其盐,N-乙烯基吡咯烷
酮,N-乙烯基己内酰胺及其组合。
[0010] 如按照ASTM D3330测试的,本发明的压敏粘合剂组合物具有对于不锈
钢板低于20 N/in的180-度
剥离强度,以及在板上具有最少的残留物。
[0011] 本发明的两亲性压敏粘合剂适于固定医疗设备,例如造瘘术器具,伤口敷料,外科设备,导液管,静脉内输送设备,或输液设备。
[0012] 此外,当本发明使用丙烯酸异辛酯(IOA)作为疏水性丙烯酸单体,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)作为亲水性或两亲性单体,以及二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)作为交联剂,重量比为至少3/1/0.05 (IOA/NIPAM/EGDMA)的两亲性共聚物时,产生将医疗设备固定至身体的特别有效的压敏粘合剂。
[0013] 本发明进一步包括适用于将医疗设备固定至生物表面的压敏粘合剂组合物,该组合物包括0.1-100%的至少一种疏水性丙烯酸单体或低聚物和至少一种亲水性或两亲性单体或低聚物的两亲性共聚物,其在湿气存在下不浸出。
[0014] 本发明的两亲性共聚物为嵌段、交替、无规、支化、接枝共聚物,或其组合。
[0015] 由于其不相容性,疏水性和亲水性或两亲性单体难以共聚合。另外,在潮湿条件下,亲水性单体可能吸收大量水或湿气并溶胀,这样可能影响粘附性。
[0016] 在压敏粘合剂中,干粘附性和从粘附表面干净地去除(无残留物)之间的平衡难以优化,原因是它们逆向相关,所述平衡与粘合剂的内聚强度直接相关。一种优化这两种性能的方法是使粘合剂交联。通常,交联降低干粘附性。交联在性质上可以是物理或化学的。由于超过两个
聚合物链段一起的共价键合,发生化学交联。通过聚合物链的物理缠结,发生物理交联,并且如果聚合物链具有高
玻璃化转变温度,这样产生硬相。聚合物链上基团之间的离子相互作用也可导致硬相,这可起交联聚合物的作用。在本发明中,交联是指化学交联。
[0017] 令人惊讶地,现已发现,使某些疏水性丙烯酸酯单体和亲水性或两亲性单体以及合适的化学交联剂共聚合,产生对皮肤具有良好粘附性的粘合剂,即使是在皮肤出汗时,并且在从粘附表面去除之后没有冷流(cold flow)或残留物。
[0018] 因为水或或湿气敏感组分不溶于水并且吸水或湿气不超过10 wt%,其能够在湿环境中保持内聚性和粘合强度。
[0019] 两亲性共聚物:两亲性N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸异辛酯共聚物的合成
通过自由基聚合,两亲性共聚物的典型合成方法如下,例如使用聚(N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)-共-丙烯酸异辛酯(IOA))(1:4 wt):将2.4 g的IOA和0.6 g的NIPAM加入到25 ml耐压反应烧瓶中。然后将0.022 g的Vazo 67送入烧瓶中。然后向烧瓶中添加7 g的乙酸乙酯,以提供30 wt%溶液。温和地摇振混合物,直到获得澄清溶液。然后用氮气吹洗2分钟,密封,将其放置在59℃油浴中6小时。这之后,在室温下
蒸发溶剂12小时,以产生更浓缩的溶液,然后将其浇铸到PET膜上并在室温下进一步干燥12小时。用甲醇将粘性固体形式的共聚物洗涤三次,然后在45℃干燥12小时。类似地,用甲基丙烯酸异辛酯(IOMA),甲基丙烯酸(MA),N-乙烯基己内酰胺(NVCL),双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)合成其它共聚物。
[0020] 对于引入EGDMA作为交联剂的聚合物,由上述方法获得可浇铸溶液,EGDMA浓度为基于全部聚合物重量0.5 wt%和更低。因此,对于NIPAM/IOA 1/3 + 0.5 wt%的EGDMA (交联)的组成(参见表6),三个成分的wt%组成为24.9 wt%的NIPAM/74.6 wt%的IOA/0.5 wt%的EGDMA。
[0021] 压敏粘合剂带制备本发明的压敏粘合带(流延膜)的典型方法如下:将在异辛烷中的聚合物溶液(20 wt%)涂布在聚氨酯膜上,将其在室温下放置12小时,随后在60℃干燥5小时以蒸发溶剂。
通过在流延膜上按压压舌板规定的时间,在实验室条件下评价共聚物的干和湿粘附性。在环境条件下评价干粘附性(粘性)。为确定湿粘附性,将压舌板浸入水中,然后按压在流延膜上。还利用干燥和湿润的
手指代替压舌板进行这些研究。还通过在干燥腹部皮肤上施加
1英寸X1英寸粘合剂条(涂布在聚氨酯膜上),对人类受试者评价选择组成。40-60分钟的有
氧运动之后,引起出汗,移除粘合剂膜。用实验室测试方法得到人类受试者测试的良好相关性。
[0022] 表1-8中示出,使用N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM),丙烯酸异辛酯(IOA),甲基丙烯酸异辛酯(IOMA),N-乙烯基己内酰胺(NVCL),甲基丙烯酸(MA),双丙酮丙烯酰胺(DAAM),N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和二甲基丙烯酸乙二醇酯(二聚物,EGDMA)的单体组合,在干燥和湿润条件下的粘合性研究结果。
[0023]
实施例:表1显示对基于NIPAM和IOA的粘合剂的压舌板粘附性测试的结果。可见1:2的NIPAM/IOA重量比,干和湿粘附性并不充足,而内聚强度很好。在共聚物中的较高IOA含量下,干和湿粘附性增加,而内聚强度减少但是仍然可接受。即使1/3和1/4的重量比下的NIPAM/IOA被认为是可接受的,它们在带材边缘显示出冷流,这并非理想的。
[0024] 表1:聚(N-异丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸异辛酯)的粘附性聚合物 干粘附性a 湿粘附性b 内聚强度c
NIPAM/IOA(1:2)(未交联) 0.5/0.5 0 5
NIPAM/IOA(1:2.5)(未交联) 2/2.5 0.5 3.5
NEPAIV1/IOA(1:3)(未交联) 2.5/3.5 0.5 3
NIPAM/IOA(1:4)(未交联) 3.5/4 1 2
NIPAM/IOA(1:5)(未交联) 4.5/5 1.5 2
a:干粘附性:用压舌板按压粘合剂~0.5秒之后的粘附性/按压~10秒之后的粘附性(无粘附性-0;优异粘附性-5);2或更大的干粘附性等级是可接受的
b. 湿粘附性:用压舌板按压粘合剂~0.5秒之后的粘附性;无粘附性-0;
优异粘附性-5;0.5或更大的湿粘附性等级是可接受的
c. 内聚强度:低内聚
力-0;优异内聚力-5;2或更大的内聚强度等级是可接受的。
[0025] 表2显示在NIPAM/IOMA 1/4比率下,内聚强度增加,但是干和湿粘附性下降。因此,确定的是IOMA并非本发明的理想共聚单体。
[0026] 表2:丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯的对比聚合物 干粘附性 湿粘附性 内聚强度
NIPAM/IOMA(1:4)(未交联) 2/3 0 3
NIPAM/IOA(1:4)(未交联) 3.5/4 1 2
[0027] 表3显示IOA和NVCL的未交联共聚物的粘附性结果。在4/1的IOA/NVCL比率下,干粘附性良好,但是内聚强度并不理想。可能地,将该组合物交联可能产生具有更好内聚强度的两亲性压敏粘合剂。
[0028] 表3:聚(丙烯酸异辛酯-共-N-乙烯基己内酰胺)的粘附性
表4显示对于亲水性单体例如甲基丙烯酸,难以实现粘附性和内聚强度之间的平衡,除非在很高的IOA/MA重量比例如16/1下。在16/1的IOA/MA比率下,粘合剂具有差的内聚强度。
[0029] 表4:聚(丙烯酸异辛酯-共-甲基丙烯酸)的粘附性聚合物 干粘附性 湿粘附性 内聚强度
IOA/MA(4/1)(未交联) 0/0 0 5(脆性)
IOA/MA(7/1)(未交联) 0/0 0 5(脆性)
IOA/MA(12/1)(未交联) 2/3.5 0 3.5
IOA/MA(16/1)(未交联) 4/>5 1.5 1
[0030] 表5和6显示在人类磨损测试中,交联对NIPAM/IOA共聚物的粘附性的影响。测试包括将1''×1''片粘合带粘贴到人类受试者的干燥腹部皮肤上。随后进行40-60分钟有氧运动,引起出汗,然后移除粘合带。如表5所示,添加交联剂,聚丁二烯二甲基丙烯酸酯(polybutadiene dimethacrylate)(二聚物)或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(三聚物)意外地得到具有良好干和湿粘附性和改善的内聚强度的粘合剂组合物。
[0031] 类似地,表6显示使NIPAM/IOA组合物与二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)交联提高内聚强度(减少边缘处的冷流),同时保持良好干和湿粘附性。
[0032] 表5:人类受试者的粘附性测试(交联 vs. 未交联粘合剂)试样 干粘附性1 湿粘附性2 移除时的内聚强度3
NIPAM/IOA1/4(未交联) 5 5 2
NIPAM/IOA1/3.5(未交联) 4 5 3
NIPAM/IOA/二聚物1/3.5/0.1(交联) 4 5 4
NIPAM/IOA/二聚物1/3.5/0.2(交联) 4 5 4
NIPAM/IOA/三聚物1/3.5/0.2(交联) 4 5 4
干粘附性1:将粘合带施加于干燥皮肤并在干燥条件下移除;无粘附性-0;高粘附性-5;3或更高的干粘附性等级是可接受的
湿粘附性2:将粘合带施加于干燥皮肤并在出汗条件下移除;无粘合性-0;高粘附