[发明专利]用于流体和固体排斥性的表面的改性

说明书

本文公开了用于使表面改性以具有液体排斥性的制品、其制造方法以及用途。液体排斥表面包括表面，所述表面包括锚固层。在所述表面上形成固定分子锚固层的锚固层具有共价地连接至或吸附到所述表面和官能团上的头基。所述处理表面的官能团对涂覆至所述处理表面的润滑层具有亲和力。所述锚固层和可补充的润滑层通过非共价吸引力来保持在一起。总之，这些层形成排斥某些不混溶液体并防止所述不混溶液体内含有的组分的吸附、凝固以及表面污损的超排斥光滑表面。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年1月10日提交的美国临时专利申请第61/585,059号和于2012年8月22日提交的美国临时专利申请第61/692,079号的优先权，所述专利申请都以引用方式整体并入本文。

关于联邦政府赞助的研究中政府权利的声明

本发明是在美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)授予的授权号为5U01NS073474-03以及由美国国防部(U.S.Department of Defense)授予的授权号为N66001-11-1-4180之下，通过政府支持进行的。政府对本发明具有某些权利。

技术领域

本发明总体上涉及转化来减少液体、半固体以及固体之间的摩擦并且防止它们粘附、吸附以及沉积的表面。

技术背景

在开发防止用于医疗装置如导管、注射器、透析仪器的多种可商购表面的分子或微粒粘附、吸附、沉积以及生物污损和用于防止输油管、食物表面以及烹饪表面的血液凝固或凝结以及防止冰粘附和形成的材料方面已取得有限的成功。

已制出由纳米/微米结构的衬底组成的合成表面，所述衬底注满通过粗糙化或多孔的衬底而锁定在合适的位置的流体以形成能够排斥液体的光滑界面。然而，此类表面受限于润滑液与具有一定粗糙度或孔隙度，能够保留住润滑流的衬底的特定组合。

玻璃和金属氧化物的硅烷化是用于使材料改性以使其表面对其它物质来说具有更少或更多吸引力的一种常见方法。薄的全氟化碳(“PFC”)层(如文献中所论述的憎一切(omniphobic)或两疏)通过表面的硅烷化来产生以减少复合流体内生物分子的非特异性(通常是疏水的)相互作用。在化学和生物学方面，这些处理使低浓度溶质最小程度地吸附至玻璃表面，但凭借其自身不足以完全防止血液凝固或分子吸附。

含氟表面(即，处理来含有氟化碳部分的表面)已被用于形成微阵列表面。例如，全氟化碳结构域附接至所关注分子的玻璃载片已被用于将所关注的分子固定在表面上。

此外，经过氟处理的微型机电“MEM”装置已被用于解决MEM制作中的众所周知的问题——静摩擦，所述静摩擦在表面粘附力高于微结构的机械恢复力时发生。一个提议的解决方案是用“类似Teflon”并共价地键合至MEMS表面的单分子涂层来涂布MEMS表面。这种方法无法防止液体的粘附。

使用聚合物物质来最小化蛋白质吸附和控制血液凝结是本领域中已知的。参见例如Barstad,R.M等，Thrombosis and haemostasis79,302-305(1998)；Niimi,Y.等Anesth.Analg.89,573-579(1999)；Chen,S.等Polymer51,5283-5293(2010)。然而，此类方法在不使用抗凝剂的情况下不能完全有效地排斥血液和防止血块形成。例如，涂布肝素化聚合物的产品是本领域中已知的。然而，由于涂布肝素化聚合物的产品不足以防止血块粘附，必须将可溶的肝素或抗凝剂添加至血液来完全防止装置上的凝固。

发明概要

存在对防止多种可商购表面上的分子或微粒粘附、污损以及血液凝固的排斥表面的需要。