[发明专利]衍生多孔硅

说明书

本发明涉及衍生多孔硅、包括衍生多孔硅的生物材料以及这种生物材料的应用。

在此将生物材料定义为用于活性人体或动物体中或用在活性人体或动物体表面上的非活性材料。预期它将影响引入其的生物环境。根据其与人体或动物体活性组织的相互作用，这种生物材料可以是生物惰性的、生物活性的或可再吸收的。相对生物惰性的生物材料如钛被周围组织侵蚀得最少并且纤维包裹得最少。生物活性生物材料，如生物玻璃(RTM)被侵蚀并由此促进组织在其表面生长。可再吸收生物材料，如聚交酯在一段时间内经过充分连续的侵蚀会完全溶解在体内。

在不同程度上，多数生物医用装置和结构(即在活性人体或动物体内或表面上使用的装置和结构)的实际生存能力将依赖于诸如其组成生物材料的稳定性及生物材料表面与该装置置于其中或其上的身体生物环境之间的相互作用等因素。对于某些应用(例如再造弥补术、伤口修复、生物芯片集成、药物释放)，需要生物材料被侵蚀。所需的侵蚀程度将依赖于具体的应用，但在许多情况下要求生物材料在其环境中足够稳定，即经过很长时间才发生腐蚀。对于其他应用(例如生物传感、生物过滤、神经接合)，需要在生物材料与其环境之间的稳定界面，即要求生物材料存在很少或优选不存在腐蚀。特别是对于生物过滤应用，还要求生物材料是多孔的，实际上经常是高度多孔的。对稳定性和多孔性的要求经常是冲突的，这是因为材料被制成更多孔的时，其稳定性通常会下降。

多年以来由于其被认知的生物不相容性，硅一直未被考虑作为可生存的生物材料。最近显示通过在硅中引入不同水平的孔隙率，可以提高其生物相容性。多孔硅虽然在某些生物环境中是生物相容的，但尚未发现它在活性人体或动物体或其模拟体中是稳定的。在几天或甚至几小时后发生腐蚀。但是，如上所述，存在许多要求生物材料稳定性或至少基本稳定性的应用。

根据本发明的第一方面，提供了用作生物材料的衍生多孔硅。

根据本发明的第二方面，提供了包括衍生多孔硅的生物材料。

根据本发明的第三方面，提供了包括衍生多孔硅的生物医用装置。

毫无疑问，衍生多孔硅被作为具有基本单分子层的多孔硅，单分子层与其表面的至少一部分共价键合。多孔硅表面包括孔的表面。众所周知多孔硅是通过在HF基溶液中阳极氧化、染色腐蚀或光化学刻蚀而成孔的。由这种方法制成的多孔硅孔隙率大于0.1％且更一般地大于1％。

已经发现对多孔硅进行衍生可提高其稳定性。

根据本发明的第四方面，提供了包括衍生多孔硅的生物过滤装置。

生物过滤装置可适应在人体或动物体内或表面上运行。生物过滤装置可适应在体外使用。生物过滤装置可包括一个或多个衍生多孔硅过滤器。每个或一些过滤器优选起分子筛的作用。它们优选允许一些分子如营养物和废产物通过它们，但阻止其他分子例如免疫系统组分如巨噬细胞和免疫球蛋白分子通过它们。每个或某些过滤器的孔尺寸优选决定着通过它们的分子。每个或某些过滤器的直径可以在15-50nm范围。每个或某些过滤器可以具有几微米的厚度。每个或某些过滤器的孔隙率优选至少为5％，并且可以为10％或15％或更高。

生物过滤装置可构成多元装置的一部分。多元装置可适应在人体或动物体内或表面上运行。多元装置可以是生物传感器。生物传感器可适应在人体或动物体内或表面上运行。生物传感器可监测身体的一个或多个生理功能。生物传感器可监测身体的一种或多种流体的一个或多个方面。生物传感器可监测体内的葡萄糖水平、和/或锂离子水平和/或钾和/或醇水平。

根据本发明的第四方面，提供了一种包括衍生多孔硅的免疫隔离装置。

免疫隔离装置可适应在人体或动物体内或表面上运行。免疫隔离装置可适用于体外。免疫隔离装置可包括厚度优选小于或等于500μm的硅胶囊。免疫隔离装置，且优选胶囊可装有一个或多个衍生多孔硅过滤器。衍生多孔硅可以是衍生中孔硅。每个或某些过滤器优选将免疫系统的至少一些分子排斥在装置外。这种分子可以是例如巨噬细胞和免疫球蛋白分子。每个或某些过滤器优选允许非免疫系统分子进出该装置。这种分子可以是例如营养物或废产物。每个或某些过滤器的孔尺寸优选决定着通过它们的分子。每个或某些过滤器孔的直径优选在15-50nm范围。每个或某些过滤器可通过阳极氧化胶囊的一部分或多部分而制备。每个或某些过滤器可以具有几微米的厚度。每个或某些过滤器的孔隙率优选至少为5％，并且可以为10％或15％或更高。