聚合物涂层及其形成方法技术

本发明专利技术涉及一种含有高分子的可控聚合物表面涂层，该可控聚合物表面涂层与基材表面共价地连接，所述高分子含有多个聚合引发子和多个表面结合基团；并且含有从至少一些聚合引发子上接枝出的侧链聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对各种基材材料(包括有机和无机基材)的表面进行改性的方法和工艺。更具体而言，本专利技术涉及利用聚合物来至少部分地涂覆基材表面以便为基材表面赋予与该基材其余部分的功能性质明显不同的功能性质。例如，在生物医学应用中，赋予基材表面的功能性质可以是诱导特定生物应答的能力。
技术介绍
在许多应用中，重要的是使材料或装置的主体特性与该材料或装置的表面特性之间有所区别。主体或基材材料提供了一组适用于预期应用的主体性质，如机械性质或折射性质。然而，在许多应用中，基材材料的表面性质对于预期应用来说并不适合或者并不理想。因此，对于这些基材材料，需要进行表面改性以掩蔽可能会妨碍基材使用的基材表面性质。例如，在生物医学应用中，掩蔽主体材料性质的表面改性是有用的。诸如聚合物角膜覆盖物或金属髋部植入物等植入体的主体材料是针对折射和/或机械性质来选择的。然而，主体材料的表面性质可能会妨碍所需的生物应答(如细胞附着)，或者可能会激起不需要的生物应答(如蛋白质结垢)。此外，表面改性可用于实现对所述材料或装置的生物应答的一定程度的控制，这种控制是通过主体材料的自身性质所不能实现的。能够实现对生物应答的控制的途径的例子包括在装置表面上展示诸如肽或药物等特定生物活性信号，或者阻止装置表面与周围生物介质之间的非特异性相互作用。一种开发出用于掩蔽主体材料表面性质的表面改性技术是在基材表面上固定聚合物。通常，这已经通过吸附或共价连接而以不同程度的成功度和完成度实现。-->吸附是将高分子固定在表面上的最简单的方法。然而，吸附涂层可能会在某些条件下脱附，这限制了吸附在诸多生物医学应用中作为表面改性技术的适用性。例如，诸如植入体等的设计为在生理条件下保持较长时间的装置可能会失去其功能性表面涂层，使得聚合物流失到其环境中。此外，简单吸附并不易适用于很多种类的基材材料，这是因为基材的性质并不适合吸引和保持涂层聚合物。基材性质是否合适也取决于所要涂覆的聚合物类型。WO03/042724描述了一种基于吸附的更复杂的材料表面涂覆工艺，该工艺包括以下步骤：a)提供无机或有机主体材料；b)提供一种或多种多离子分子(polyionic molecule)，这些多离子分子中的至少一个具有共价连接的自由基聚合引发子侧链部分(pendant covalently boundinitiator moieties for radical polymerization)；c)将步骤(b)的多离子材料涂覆到步骤(a)的主体材料上，由此在主体材料表面上形成亲水层；和d)将亲水性的单体或大分子单体接枝聚合到所述多离子材料上。该方法的缺点包括如对吸附表面改性技术所描述的涂层脱附的可能性。此外，对接枝聚合物涂层结构的控制是有限的。另一种可选方式，聚合物通过共价键接来固定在基材表面上。已经描述了多种不同的在固体基材上得到接枝聚合物涂层的工艺。此技术的一些例子包括：1)EP 1095711A2描述了可用于生物医学基材材料涂层的传统自由基聚合物引发子对基材的共价附着。该方法通常导致引发子在整个基材表面上的密度不确定和不一致，而这通常是不希望的。此外，不利地是，用该方法能够实现的引发子密度是有限的。最后，对随后的接枝涂层结构的控制仅仅是有限的。2)也已使用含有引发子的自组装单层。例如，Boven等，[Boven，G.，Folkersma，R.，Challa，G.，Schouten，A.J.，Polym.Commun.32(1991)50]用3-氨基丙基三乙氧基硅烷处理玻璃小珠以在表面上得到氨基官能团。然后，通过在g-APS改性的表面和酰氯官能化的含氮引发子之间形成酰胺键来将含氮引发子固定在表面上。随后的表面引发自由基聚合反应生成了系留PMMA链(tethered PMMA chain)。该方法的缺点也包括在基材整个表面上的引发子密度不确定、不一致和受限制。此外，该方法-->采用多步表面涂覆方法，这限制了其对二氧化硅材料的适用性和有效性。3)Sugawara，T.，Matsuda，T.，Macromolecules 27(1994)7809描述了在聚(对苯二甲酸乙烯酯)(PET)基材上接枝聚(丙烯酰胺)。首先，使用已经用光反应性苯基叠氮基基团进行部分衍生化的聚(烯丙胺)来涂覆基材。胺化聚合物随后经UV辐射而结合到PET基材表面上。然后通过缩合反应将羧基化含氮引发子固定在聚胺改性表面上。单体溶液中的自由基聚合最后形成系留聚合物(tethered polymer)。该技术也采用了限制其适用性的多步表面涂覆方法。该方法的其它缺点也包括在基材整个表面上的引发子密度不确定、不一致和受限制，以及对接枝涂层结构的控制有限。4)通过在含有引发子的溶液中简单的溶胀并随后在含有引发子的溶液中接枝聚合也可将接枝聚合引发子固定在固体基材上。美国专利6,358,557公开了这种原理。此外，WO 03/083040教导了掺入引发子的底漆涂层的使用。该方法也可用于不能溶胀的固体基材。除基材依赖性问题，此方法的缺点也包括在基材整个表面上的引发子密度不确定、不一致和受限制，以及对接枝涂层结构的控制有限。此外，缺乏共价连接将导致涂层的部分脱附。通过与表面羟基基团进行的硅烷反应已将ATRP引发子共价地连接到二氧化硅表面，且通过含有硫醇基团的ATRP引发子与金表面的反应已将ATRP引发子共价地连接到金表面[Pyun，J.，Kowalewski，T.Matyjaszewski，K.，Macromolecular Rapid Communications，24(2003)1043]。然而，对使用诸如二氧化硅和金等基材的依赖限制了该技术的适用性。此外，其它缺点包括，由硅烷形成的自组装层显示出一定的不稳定性[Wang，A.等，Journal of Colloid and Interface Science，291(2005)438]和不可再现性[Halliwell，CM.，Cass，A.E.G.，AnalyticalChemistry 73(2001)2476]，并且在金和硫醇(非共价相互作用)之间形成的自组装层已显示出随时间而不稳定[Willey，T.M.等，Surface Science576(2005)188]。此外，这些改性表面的形成相对复杂(要求基材完全清洁和干燥)，且表面涂层可能在基材上分布不均。诸如引发转移终止剂(inifer本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有高分子的可控聚合物表面涂层，该可控聚合物表面涂层与基材表面共价地连接，所述高分子含有多个聚合引发子和多个表面结合基团；并且含有从至少一些所述聚合引发子上接枝出的侧链聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2006-8-18 20069045151.一种含有高分子的可控聚合物表面涂层，该可控聚合物表面涂
层与基材表面共价地连接，所述高分子含有多个聚合引发子和多个表
面结合基团；并且含有从至少一些所述聚合引发子上接枝出的侧链聚
合物。
2.如权利要求1所述的可控聚合物表面涂层，其中所述高分子含有
至少1％的预定摩尔比的聚合引发子。
3.如权利要求1或2所述的可控聚合物表面涂层，其中所述聚合引
发子是受控的自由基聚合引发子。
4.如权利要求1-3中任一项所述的可控聚合物表面涂层，其中通过
受控的自由基活性聚合而由所述聚合引发子上接枝出所述侧链聚合
物。
5.如权利要求1-4中任一项所述的可控聚合物表面涂层，其中所述
可控聚合物表面涂层还含有接枝在所述侧链聚合物上的其它聚合物。
6.如权利要求1-4中任一项所述的可控聚合物表面涂层，其中所述
可控聚合物表面涂层还含有连接在所述侧链聚合物上的至少一种生物
活性成分。
7.如权利要求1-6中任一项所述的可控聚合物表面涂层，其中所述
侧链聚合物具...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯马尔，赫尔穆特西森，保罗帕西克，理查德A伊万斯，格雷厄姆约翰森，
申请(专利权)人：联邦科学及工业研究组织，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]