[发明专利]用于吸附生物材料的聚合物结构及它们的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有优化生物制品（例如蛋白质）的吸附的形状和机械性能的聚合物基结构。

背景技术

持续需要具有改进的生物制品（例如蛋白质）的吸附的聚合物基结构。这种结构可适用于多种应用中，如医学应用，例如医学诊断。尤其希望的是提供这样的结构：所述结构的表面具有生物材料的特定的细微调节的吸附。

美国专利No.5,246,451公开了一种通过涂布血管移植物材料而制得的血管假体，所述血管移植物材料如涂布有含氟聚合物（PTFE）的聚对苯二甲酸乙二醇酯等离子体，其随后在非聚合气氛（例如氧气）中用等离子体处理以改进对含氟聚合物的生物体结合。该公开的产品依赖于等离子体处理以改进蛋白质结合，且缺乏经改性的形貌特征。

美国专利No.7,195,872教导了提供具有高表面积和结构微特征的基材，所述结构微特征提供接近其中的流体和组分的通路。所述基材可通过模制、压印、光致抗蚀技术制得，且也可通过例如使用氩气、氧气、氦气、氯气、SF₆、CF₄和C₄F₈蚀刻而进行处理。表面可通过化学处理或辐射处理，例如在气体中的等离子体处理，进行改性。参考文献强调单独的形貌特征来结合蛋白质，或者使用用以蚀刻表面的氧等离子体和用于在表面上接枝胺基的氨等离子体的另外的处理。

Microelectronic Engineering（微电子工程）86(2009)1424-1427教导了通过氧等离子体处理来处理聚(甲基丙烯酸甲酯)聚合物（PMMA）的基材，以引起粗糙化或纳米纹理化。等离子体处理和老化条件控制基材的形貌特征高度和表面化学。教导了当表面发生疏水性恢复（即亲水性随时间损失）时，蛋白质吸附增加2-4倍。

Microelectronic Engineering（微电子工程）86(2009)1321-1324显示通过等离子体诱导的SF₆处理而处理聚(二甲基硅氧烷)聚合物（PDMS）的基材，所述等离子体诱导的SF₆处理去除疏水性有机甲基基团，并在基材表面上形成柱状纳米粗糙度，即等离子体诱导的形貌特征。在氧气等离子体处理和诱导的疏水性恢复之后，观察到增加的蛋白质吸附。

因此，本领域描述了使用单独的等离子体或单独的形貌特征来处理基材，以改进蛋白质结合或吸附。讨论所述两者的组合的领域是有限的，因为两者的组合涉及表面疏水化或表面蚀刻或接枝以增加蛋白质结合或吸附。另外，本领域未讨论调节蛋白质吸附的量的方式。

因此，希望通过调节基材的特性以提供具有与生物材料的表面吸附相关或成比例的增大的表面积的形貌特征，从而提供具有生物制品（例如蛋白质）的受控吸附的具有基本上固定的形貌特征的可润湿聚合物基结构。

发明内容

本发明涉及用于多种应用（包括医学应用，例如医学诊断）中的结构，其具有生物材料的特定的细微调节的吸附。可通过如下方式由基材制得这些结构：赋予基材（相对于平坦或基本上平面的表面）具有增加的表面积的所需形貌特征，并处理所述增加的表面积以改进可润湿性而基本上不降低基材的增加的表面积。该处理可通过使基材的基本上全部的表面积可接近生物制品而优化生物制品的吸附。这种处理可为，例如，在赋予增加的可润湿性而基本上不降低基材的表面积的条件下等离子体处理。

因此，本发明利用形貌特征和可润湿性来实现所需的生物制品吸附量。表面形貌特征或结构可用于增加对于生物制品吸附可得的表面积。可使用任何表面形貌特征，且使用高纵横比结构、紧密间隔的结构和/或分层结构来获得更高的表面积。然而，希望表面可润湿以提供生物制品接近结构的通路。因此，形貌特征和可润湿性一起提供所需的提高的生物制品或蛋白质吸附。引入形貌特征的方法包括浇铸和印刻，例如纳米印刻或热压印。提高表面可润湿性的方法包括等离子体处理。通过本发明，具有所需形貌特征的适当结构上的生物制品吸附可通过如下方式进行控制：将表面润湿技术应用于结构表面，包括其子结构（例如柱）的表面。可生物吸收的和生物耐久的聚合物，例如乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚(二甲基)硅氧烷（PDMS）和聚丙烯（PP）分别尤其适用于本发明中。

本发明涉及含聚合物的基材，其包括高表面积的固定至结构或与结构一体化的子结构，所述子结构可被进一步处理以增加可润湿性和生物制品吸附。为此目的，子结构可包括纳米结构或微结构，所述纳米结构或微结构定义为具有约100纳米至约50微米范围内的至少一个尺寸的子结构。