[發明專利]通過采用微滴圖案形成的微構造提高彈性體材料生物相容性的方法

無效

• 申請號: 200680041987.5
• 申請日: 2006-11-09
• 公開（公告）號: CN101304813A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 李揚揚
• 申請（專利權）人: 日立化成研究中心公司;日立化成工業株式會社
• 主分類號: B05D3/04
• 分類號: B05D3/04;C08J7/18;B05D3/10;B44C1/22;B05D3/00;C03C15/00;B05D3/12;C03C25/68;B05D5/00;C23F1/00;C08F2/46
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 鐘晶

發明領域

本發明描述了將微結構引入到彈性體材料如硅氧烷彈性體的表面上的簡單方法。通過在硅氧烷彈性體膜上形成保護性聚合物的微滴，使該聚合物硬化，然后由化學蝕刻去除未被涂覆的材料，來生成圖案。細胞附著研究結果顯示出，與未經處理的對照樣相比，被處理過的材料具有顯著提高的生物相容性。

背景技術

彈性體材料，例如硅氧烷彈性體或橡膠已經被廣泛應用于各種醫療設備。硅氧烷彈性體和硅橡膠都是硅氧烷聚合物類。具體地，這些是基于結構單元R₂SiO的半無機聚合物中的一種，其中R是有機基團。對包括彈性體材料如硅氧烷彈性體或硅橡膠的設備的性能進行優化的努力主要集中在兩種通常可相容的方法：化學改性(參見Wang等人，Nature?Biotechnology?20：602-606(2002年)；Hu等人，Langmuir?20：5569-5574(2004年)；Chen等人，Biomaterials?25：2273-2282(2005年)；Makamba等人，Anal.Chem.77：3971-3978(2005年)；Price等人，J.Biomed.Mater.Res.74B-.481-487(2005年)；Huang等人，Lab?Chip5：1005-1007(2005年)；Yamauchi等人，Macromolecules?38：8022-8027(2005年)；以及Zhou等人，Colloids?and?Surfaces?B：Biointerfaces?41：55-62(2005年))以及表面構形改性(參見Yamauchi等人，Macromolecules?38：8022-8027(2005年)；den?Braber等人，Biomaterials?17：2037-2044(1996年)；Flemming等人，Biomaterials?20：573-588(1999年)；Wilkerson等人，Polymer?Preprints?42：147-148(2001年)；Berglin等人，Colloids?and?Surfaces?B：Biointerfaces28：107-117(2003年)；Evans等人，Biomaterials?26：1703-1711(2005年)；以及Goldner等人，Biomaterials?27：460-472(2006年))。一種用于硅氧烷彈性體化學改性的常用方法是等離子體處理：例如，Price等人，supra，使硅橡膠經受氬等離子體放電處理和氟化硅烷耦合的組合處理，發現粘附在處理過的橡膠上的假絲酵母減少。另外的已知的方法是聚合物接枝：例如，Hu等人，supra，在制備具有不同電泳淌度性能的聚二甲基硅氧烷(PDMS)中共混合帶電及中性的單體；Zhou等人，supra，將N，N’-二甲基-N-異丁烯酰基乙氧基-N-(2-羧乙基)胺接枝在硅烷樹脂膜上，并且發現經這樣處理的膜具有提高的血液相容性，正如沒有血小板粘附以及蛋白質吸附所表示的那樣；以及Xiao等人，Anal.Chem.76：2055～2061(2004年)，通過原子轉移自由基聚合用聚丙烯酰胺改性PDMS，并且發現這樣的表面用于毛細結構中消除了蛋白質吸附且促進了電泳蛋白質分離。另外的已知的化學改性方法是吸附：例如，Huang等人，supra，用正-十二烷基-β-D-麥芽苷涂覆PDMS，從使非特異性蛋白吸附最小化；以及Phillips等人，Anal.Chem.77：327～334(2005年)，在等離子體氧化的PDMS上組裝卵磷脂膜以提高潤濕性和蛋白質抗性。如Makamba等人，Electrophoresis24：3607～3619(2003年)所綜述的那樣，常見類型的PDMS改性方法包括能量暴露(energy?exposure)、采用帶電表面活性劑的動態改性(dynamicmodification)、采用多層聚合電解質的改性、包括自由基誘導接枝聚合和鈰(IV)催化聚合及硅烷化的共價改性、化學氣相沉積、雙層磷脂改性以及蛋白質改性。這些改性促進涉及蛋白質附著(參見Chen等人，supra)、細胞響應(參見Makamba等人，Anal.Chem.，supra)和粘附(參見Bartzoka等人，Adv.Mater.11：257～259(1999年))的所希望設備的性能。典型地通過微圖案形成技術(micro-patterning?technique)改進硅氧烷彈性體的表面形貌。許多研究已經表明，在織構化表面(textured?surfaces)上的生物粘附力與它們的常規對應物相比明顯不同。其實例包括Flemming等人，supra(將基膜拓樸學與合成微結構和納米結構的表面對細胞陣列和層形成的影響聯系起來)；Goldner等人，supra(觀察開槽的PDMS表面上的槽之間軸突的橋接)；den?Braber等人，J.Biomed.Mater.Res.15：539～547(1997年)(在植入活有機體內的開有微槽的硅氧烷橡膠所環繞的膠囊內發現明顯較少的炎性細胞和較多的血管)；Yim等人，Biomaterials?26：5405～5413(2005年)(發現平滑肌細胞接種在彈性體表面上，該彈性體表面具有與網格成一直線的納米圖案的網格，且比接種在對照表面上的細胞延長)；Thapa等人，Biomaterials?24：2915～2926(2003年)(發現由于納米結構的表面粗糙度增加，在化學蝕刻的聚合物膜上出現較大量的膀胱平滑肌細胞)；以及von?Recum等人，J.Biomater.Sci.，Polym.Ed.7：181～198(1995年)。