用于表面的涂層的制作方法
【專利說明】用于表面的涂層 發(fā)明領域
[0001] 本發(fā)明涉及用于表面的涂層，特別是底漆（priming)涂層，并涉及制備這種涂層 的方法。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 底漆涂層是一種準備性涂層，先將其施涂到表面，然后施涂后續(xù)的涂層。底漆涂層 用于許多應用，尤其是用于改善后續(xù)的涂層和表面之間的粘附，增加后續(xù)的涂層的耐久性， 和為被涂覆的表面提供額外的保護。
[0004] 使用聚多巴胺作為底漆已吸引了極大關注，因為發(fā)現(xiàn)簡單地把基材浸沒在多巴胺 的稀釋水性溶液中，緩沖到堿性PH，就可導致聚多巴胺膜自發(fā)地沉積在基材上。梅斯史密 斯（Messersmith)等（《科學（Science)》，2007, 318, 426-430)證明能在多種基材的表面 上形成聚多巴胺涂層，該基材的表面包括金屬、金屬氧化物、陶瓷、合成的聚合物和各種其 它親水性和疏水性材料。聚多巴胺涂層已用作把合成的聚合物或生物分子共輒到表面的平 臺，如W02011/005258所述，其批露了把胺官能化聚乙二醇（"PEG-NH2"）連接到聚多巴胺 涂層，從而提供親水性外層用于防止形成生物膜。US2008/0149566批露，可使用輔助反應 性部分來處理已使用表面改性劑（SMA)例如聚多巴胺處理的基材，從而賦予基材特殊的官 能團。輔助部分描述為"添加層（ad-layer)"，并可通過各種方式來施加，包括通過親核加 成和自由基接枝聚合。
[0005] 然而，使用聚多巴胺作為涂層例如底漆涂層具有許多不足。已知聚多巴胺在氧化 性條件下發(fā)生降解，并還在滅菌條件下易于降解，由此降低其在涂覆醫(yī)療裝置中的利用。盡 管聚多巴胺涂層和被它涂覆的表面之間的相互作用的精確性質尚未可知，并很可能取決于 表面，但已確認聚多巴胺層沒有共價地連接到表面。這暗示了施涂到聚多巴胺層的任何后 續(xù)的涂層的耐久性。此外，已觀察到將基材浸入聚多巴胺溶液中，隨時間過去在溶液中觀察 到聚多巴胺微粒。在需要長期或永久穩(wěn)定涂層的大多數(shù)涂層應用中，顆粒化是不利的。
[0006] 總之，本領域仍然需要改善的用于表面的涂層，特別是底漆涂層。優(yōu)選地，這種涂 層是耐久的、無菌的、低顆?；?、生物相容的和易于施涂到表面的。

【發(fā)明內容】

[0007] 在一方面中，本發(fā)明提供表面，該表面具有包含組分A和B的混合物的涂層，其中
[0008] 組分A是聚合物，其由包含鄰苯二酚官能團和胺和/或酰胺和/或羥基官能團的 分子的自聚合形成；和
[0009] 組分B是
[0010] (i)交聯(lián)（cross-linking)分子，其包含兩個或更多個光敏或熱敏部分，該部分中 的至少一些部分與組分A形成共價鍵；或
[0011] (ii)聚合物，其包含光敏或熱敏部分，該部分中的至少一些部分與組分A形成共 價鍵，且該聚合物與組分A形成互穿網(wǎng)絡；
[0012] 或⑴和（ii)的混合物。
[0013] 在另一方面中，本發(fā)明提供表面，該表面具有包含組分A和B的交聯(lián)的共聚物的涂 層，其中
[0014] 組分A是能發(fā)生自聚合的分子，其包含鄰苯二酚官能團和胺和/或酰胺和/或羥 基官能團；和
[0015] 組分B是分子，其包含能參與組分A的聚合的一個或多個基團，其中所述分子包 含能與組分A形成共價鍵的一個或多個光敏或熱敏部分，該部分中的至少一些部分與所述 共聚物中的組分A形成共價鍵。
[0016] 在其它方面中，本發(fā)明提供一種涂覆表面的方法，所述方法包含下述步驟：
[0017] (a)使包含組分A和B的混合物接觸表面，其中
[0018] 組分A是能發(fā)生自聚合的分子，其包含鄰苯二酚官能團和胺和/或酰胺和/或羥 基官能團；和
[0019] 組分B是
[0020] (i)交聯(lián)分子，其包含能與組分A形成共價鍵的兩個或多個光敏或熱敏部分；或
[0021] (ii)聚合物，其包含能與組分A形成共價鍵的光敏或熱敏部分；
[0022] 或⑴和（ii)的混合物；
[0023] 從而在組分B存在下組分A發(fā)生自聚合，以及在（ii)的情況下，組分A與組分B 形成互穿網(wǎng)絡；和
[0024] (b)活化組分B的所述光敏或熱敏部分，從而所述部分中的至少一些部分與組分A 形成共價鍵。
[0025] 還在其它方面中，本發(fā)明提供一種涂覆表面的方法，所述方法包含下述步驟：
[0026] (a)使包含組分A和B的混合物接觸表面，其中
[0027] 組分A是能發(fā)生自聚合的分子，其包含鄰苯二酚官能團和胺和/或酰胺和/或羥 基官能團；和
[0028] 組分B是包含能參與組分A的聚合的一個或多個基團的分子，其中所述分子包含 能與組分A形成共價鍵的一個或多個光敏或熱敏部分，從而形成組分A和B的共聚物；和
[0029] (b)活化所述共聚物中組分B的所述光敏或熱敏部分，從而所述部分中的至少一 些部分與組分A形成共價鍵。
[0030] 如實施例所解釋，至少在一些實施方式中，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的涂層是耐久的、耐氧化 降解的、耐腐蝕的、耐解聚的、對滅菌而言是穩(wěn)定的和低顆粒化的，且以取決于表面的方式 易于施涂到所需的基材的表面。在至少一些實施方式中，當將這種涂層用作被后續(xù)的涂層 涂覆的底漆涂層時，形成外部涂層，該外部涂層也是高度耐久的和對滅菌和老化而言是穩(wěn) 定的。
[0031] 附圖簡要說明
[0032] 胤上顯示提出的用于聚多巴胺的各種結構。
[0033] 胤：顯示本發(fā)明的實施方式la，其中組分B是包含能與組分A形成共價鍵的兩 個或更多個光敏或熱敏部分的交聯(lián)分子；
[0034] 里！顯示本發(fā)明的實施方式1b，其中組分B是聚合物，其包含能與組分A形成共 價鍵的光敏或熱敏部分；
[0035] 里顯示本發(fā)明的實施方式2,其中組分B是分子，其包含能參與組分A聚合的 一個或多個基團，其中所述分子包含能與組分A形成共價鍵的光敏或熱敏部分，從而形成 組分A和B的共聚物；
[0036] 胤互：顯示本發(fā)明的實施方式2,其中所得涂層共價地連接到表面；
[0037] 里也顯示本發(fā)明的實施方式2,其中后續(xù)的涂層是共價地連接到本發(fā)明的底漆涂 層。
[0038] 發(fā)明詳述
[0039] 本發(fā)明涉及施涂到表面的涂層，特別是底漆涂層。在一種實施方式中，表面是基 材的表面。
[0040] 基材
[0041] 合適的基材可包括但不限于工業(yè)和消費者制品，例如膜和織物、醫(yī)療裝置、分析裝 置、分離裝置。本發(fā)明還可應用于診斷裝置，例如納米陣列和微米陣列。
[0042] 醫(yī)療裝置
[0043] 為本發(fā)明之目的，術語"醫(yī)療裝置"指體內或體外裝置，但更通常為體內醫(yī)療裝置。
[0044] 因此，在一種實施方式中，表面是包含醫(yī)療裝置的基材的表面。在另一種實施方 式中，表面是包含體內醫(yī)療裝置的基材的表面。在其它實施方式中，表面是包含體外醫(yī)療 裝置的基材的表面。在另一種實施方式中，表面是基材的表面，該基材是醫(yī)療裝置的組件。 [0045] 體內醫(yī)療裝置的示例可為永久或臨時體內醫(yī)療裝置，包括支架，其包括兩端分開 的支架、可氣囊膨脹的支架、自我膨脹的支架；支架-移植物，其包括兩端分開的支架-移植 物、包括血管移植物的移植物、兩端分開的移植物；擴展器（dialators)，血管封堵器，栓塞 過濾器，栓子切除術設備，人造血管，血管留置監(jiān)控設備，人造心臟瓣膜（瓣葉，框架和 /或套環(huán)（cuff),起搏器電極，導絲，心臟導線，心肺分流術循環(huán)系統(tǒng)（cardiopulmonary bypasscircuits),套管，插塞，給藥設備，氣囊，組織貼片設備，血栗，貼片（patches), 心臟導線，長期輸液管路，動脈管路，用于連續(xù)蛛網(wǎng)膜下輸液的設備，加料管，CNS分流 器（例如，腦室胸膜（ventriculopleural)分流器，VA分流器，或VP分流器），心室腹腔 分流器，心室心房分流器，門體靜脈（portosystemic)分流器和用于腹水的分流器。
[0046] 體內醫(yī)療裝置的其它示例可為永久或臨時導管。導管的示例包括但不限于，中心 靜脈導管，周圍靜脈導管，血液透析導管，導管例如涂覆的導管包括可植入的靜脈導管， 隧道靜脈導管，可用于血管造影、血管成形術、或心臟中超聲步驟或外周靜脈和動脈中超 聲步驟的冠狀動脈導管，肝動脈輸液導管，CVC(中心靜脈導管），周圍靜脈導管，外周導 入中心靜脈導管（PIC管路），流動導向的氣囊尖端肺動脈導管，全腸道外營養(yǎng)導管，長期 停留導管（例如，長期停留腸胃導管和長期停留泌尿生殖導管），腹腔透析導管，CPB導管 (心肺分流術），泌尿導管和微導管（例如用于顱內應用）。
[0047] 醫(yī)療裝置包括血管內設備輸送系統(tǒng)例如支架、封堵器、瓣膜等，含光譜或成像能力 的診斷導管，定位（placement)絲、導管或鞘。
[0048] 在【具體實施方式】中，表面是基材的表面，該基材包含選自下組的醫(yī)療裝置：支架， 其包括兩端分開的支架，可氣囊膨脹的支架和自我膨脹的支架；支架-移植物，其包括兩端 分開的支架-移植物，包括血管移植物的移植物和兩端分開的移植物；擴張器；血管封堵 器；栓塞過濾器；栓子切除術設備；導管，其包括微導管，中心靜脈導管，周圍靜脈導管和 血液透析導管，人造血管；鞘，其包括可收縮的鞘，血管留置監(jiān)控設備，人造心臟瓣膜，起 搏器電極，導絲，心臟導線，心肺分流術循環(huán)系統(tǒng)，套管，插塞，給藥設備，氣囊，組織 貼片設備和血栗。
[0049] 體外醫(yī)療裝置的示例是非可植入裝置，例如體外血液處理裝置和輸液 (transfusion)裝置。裝置可用于但不限于神經(jīng)、外周、心臟、矯形外科、表皮和婦科用途。
[0050] 在另一個實施方式中，如上所述支架可以用于心臟、外周或神經(jīng)學應用中。在另一 個實施方式中，所述支架-移植物可以用于心臟、外周或神經(jīng)學應用中。
[0051] 在另一種實施方式中，如上所述的鞘可為可以介入性診斷和治療鞘，大型和 標準孔血管內輸送鞘，有或沒有止血控制以及有或沒有轉向的動脈插管器（introducer) 鞘，微插管器鞘，透析進入鞘，引導鞘，和經(jīng)皮鞘；全部用于進入頸動脈，腎，橈動脈 (transradial),變性（transseptal),兒科和微型應用。
[0052] 在另一個實施方式中，所述醫(yī)療裝置可以用于神經(jīng)學、外周、心臟、矯形外科、皮膚 科或婦科應用中。
[0053] 分析裝置
[0054] 分析裝置可為例如用于進行分析過程例如色譜或免疫測試、反應性化學或催化的 固體支撐物。這種裝置的示例包括薄片、珠子、孔板和膜。
[0055] 分離裝置
[0056] 分離裝置可為例如用于進行分離過程例如蛋白質純化、親和性色譜或離子交換的 固體支撐物。這類裝置的例子包括過濾器、珠子、顆粒、填充床、陣列、納米陣列、通道、微流 化通道和柱。
[0057]待涂覆的表面可為整個基材的表面，或只是部分的基材的表面。某些基材可具有 外部表面和內部表面，可涂覆它們中的一個或兩個。例如，管狀基材例如人造血管包括內 部表面或內腔，其可與外部表面單獨地進行涂覆。包括內部和外部表面的表面可只需要涂 覆內部表面。反之，可只有外部表面需要涂覆。使用本發(fā)明的方法，能把不同的涂層施涂 到例如基材的外部和內部表面。
[0058] 在一種實施方式中，使用涂層涂覆最高達99 %，例如最高達 95%，90%，75%，50%或25%的基材的表面。在一種實施方式中，同時涂覆基材的外部 和內部表面。在另一種實施方式中，只涂覆基材的外部表面。在一種實施方式中，待涂覆 的基材的形狀是包括內部表面或內腔的管狀，其可與外部表面獨立地進行涂覆。該基材的 表面可以是多孔的或無孔的。
[0059] 可用于本發(fā)明的基材材料
[0060] 基材可包括下述或由下述形成：金屬或合成的或天然存在的有機或無機聚合物或 陶瓷材料等。
[0061]因此，例如它可由合成的或天然存在的有機或無機聚合物或材料形成，包括 但不限于下述材料：例如聚烯烴，聚酯，聚氨酯，聚酰胺，聚醚嵌段酰胺，聚酰亞胺， 聚碳酸酯，聚苯硫醚，聚苯醚，聚醚，硅酮，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸羥基乙基酯 (polyhydroxyethylmethacrylate),聚乙烯基吡略燒酮，聚乙稀醇，橡膠，娃酮橡膠，聚 羥基酸，聚烯丙胺，聚烯丙醇，聚丙烯酰胺，和聚丙烯酸，苯乙烯系聚合物，聚四氟乙 烯和它們的共聚物，它們的衍生物和它們的混合物。這些類型中的一些可同時以熱固性 或熱塑性聚合物的形式獲得。如本文所使用，術語"共聚物"用于指由一種或更多種單體 例如2, 3, 4, 5等等形成的任何聚合物。還可使用生物再吸收物，例如聚（D，L-丙交酯）和 聚乙交酯和它們的共聚物。還可使用包含三嵌段共聚物例如聚（乙交酯-共聚-三亞甲 基碳酸酯）三嵌段共聚物（PGA:TMC)的無紡、可生物吸收的網(wǎng)狀材料（如US7, 659, 219所 述；碧蘭（Biran)等）?？捎玫木埘０钒?，但不限于：尼龍（nylon)12、尼龍11、尼龍9、尼 龍6/9、和尼龍6/6。這些材料的共聚物的例子包括聚醚嵌段酰胺，可從北美費城艾弗阿托 科密公司（ElfAtochem)購買，商標為普芭斯（PEBAX") ?另一合適的共聚物是聚醚酯 酰胺（polyetheresteramide)。合適的聚酯共聚物，包括例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯 二甲酸丁二酯、聚酯醚以及聚酯彈性體共聚物，例如可從美國威爾明頓（Wilmington)杜邦 (DuPont)公司購買的那些，商標為海特爾（HYTREL)。嵌段共聚物彈性體如那些包括由丁二 烯、異戊二烯、乙烯/ 丁烯、乙烯/丙烯形成的苯乙烯端部嵌段和中部嵌段的那些共聚物等 可在本文中使用。其他苯乙烯嵌段共聚物包括丙烯腈一苯乙烯和丙烯腈一丁二烯一苯乙烯 嵌段共聚物。此外，本文還可使用嵌段共聚物其中尤其是嵌段共聚物熱塑性彈性體，其中 該嵌段共聚物由聚酯或聚酰胺硬鏈段以及聚醚軟鏈段組成。其它可用的基材是聚苯乙烯， 聚甲基丙烯酸（甲）酯，聚丙烯腈，聚（醋酸乙烯酯），聚（乙烯醇），含氯聚合物例如聚 氯乙烯，聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺，聚酰亞胺，聚氨酯，酚醛樹脂，氨基環(huán)氧樹脂，聚 酯，硅酮，纖維素基塑料，和橡膠狀塑料。
[0062] 可使用這些材料的組合，進行或不進行交聯(lián)。
[0063] 聚合物基材可任選地與填料和/或著色劑共混。
[0064]在一種實施方式中，所述基材是生物相容的，并包括或由下述組成：聚醚-嵌 段-酰胺，例如PEBAX',
[0065]還可使用氟化聚合物例如含氟聚合物，例如膨脹聚四氟乙烯（ePTFE)，聚四氟乙 烯（PTFE)，氟化乙烯-丙烯（FEP)，全氟碳共聚物，例如四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚（TFE/ PAVE)共聚物，四氟乙烯（TFE)和全氟甲基乙烯基醚（PMVE)的共聚物，TFE與包含乙酸酯、 醇、胺、酰胺、磺酸酯、官能團等以及它們的組合的官能單體的共聚物，以及上述的組合且在 聚合物鏈之間進行或不進行交聯(lián)，膨脹聚乙烯，聚氯乙烯，聚氨酯，硅酮，聚乙烯，聚丙 烯，聚氨酯，聚乙醇酸，聚酯，聚酰胺，彈性體和它們的混合物、共混物和它們的共聚物 或衍生物。
[0066] 其它合適的基材材料包括蛋白質，例如絲、羊毛、瓊脂和藻酸鹽。生物衍生的材料 如纖維素、氧化纖維素、膠原蛋白、明膠、白蛋白、彈性蛋白、角蛋白、瓊脂等。還設想了包括 織物或由織物組成的基材。合適的織物可能包括天然和/或合成材料，并為紡織的、無紡 的或編織的形式及其組合，并可基于設想的最終使用要求來選擇?？墒褂媚途玫木芩―WR) 涂層或其它合適的涂層涂覆織物，同樣取決于設想的最終使用要求。
[0067]此外，在本發(fā)明中可使用包含下述或由下述組成的基材：某些金屬和陶瓷。合適的 金屬包括但不限于生物相容的金屬、鈦、不銹鋼、高氮不銹鋼、金、銀、銠、鋅、鉬、銣、銅和鎂， 及其組合。合適的合金包括鈷-鉻合金例如L-605，MP35N，埃吉羅（Elgiloy)，鎳-鈦合金 (例如鎳鈦諾（Nitinol))，鉭，和鈮合金，例如Nb-l%Zr，和其它。陶瓷基材包括但不限 于，娃酮氧化物、錯氧化物、氧化錯、二氧化娃、羥基磷灰石（hydroxyapapitite)、玻璃、|丐 氧化物、聚硅烷醇（polysilanols)和磷氧化物。
[0068] 在一個實施方式中，所述金屬是生物相容性的，并是鎳-鈦合金，如鎳鈦諾 (Nitinol)〇
[0069] 本發(fā)明的涂層
[0070] 本發(fā)明涉及下述發(fā)現(xiàn)：至少在一些實施方式中，可通過在形成涂層時添加添加劑 來克服如上所述的與聚多巴胺涂層相關的問題。添加劑是分子，該分子被光敏或熱敏部分 功能化且還包含官能團，該官能團使得該分子能共價地結合在涂層之內。那么，所得涂層在 涂層本體之內包含光敏或熱敏基團，當活化時，該光敏或熱敏基團在涂層之內形成共價鍵。 這樣，至少在一些實施方式中，本發(fā)明的涂層比純聚多巴胺涂層更耐久。在一些實施方式 中，與純聚多巴胺涂層相比，本發(fā)明的涂層對滅菌和氧化性條件而言是更穩(wěn)定的。在一些 實施方式中，本發(fā)明的涂層比純聚多巴胺涂層更不容易顆粒化。
[0071] 本發(fā)明的涂層在涂層的表面上以及涂層本體之內或全部涂層本體中包含光敏或 熱敏基團。如果被涂覆的表面具有與光敏或熱敏基團互補的官能團，那么在一些實施方式 中，本發(fā)明的涂層將共價地連接到表面。例如，如果光敏或熱敏基團能進行氫提取和后續(xù) 的形成共價鍵，且如果被涂覆的表面具有可提取的氫原子，那么所得涂層將共價地連接到 表面。類似地，如果施涂在表面上的后續(xù)的涂層具有與光敏或熱敏基團互補的官能團，那 么在一些實施方式中，本發(fā)明的涂層將共價地連接到后續(xù)地施涂到表面的后續(xù)的涂層。在 兩種情況下，都可增強涂層的耐久性。在后一種情況下，可增強后續(xù)的涂層的耐久性。
[0072]組分A
[0073] 廣泛地來說，組分A是聚合物，其由可進行自聚合的單體形成。在一些實施方式 中，組分A限定為聚合物，而在其它實施方式中，組分A是限定為單體，該單體通過自聚 合形成所述聚合物。因此，在一種實施方式中，組分A是聚合物，其由包含鄰苯二酚官能團 和胺和/或酰胺和/或羥基官能團的分子的自聚合形成。在另一種實施方式中，組分A是 能發(fā)生自聚合的分子