在粘合表面上具有剛性突起的粘合結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了包含表面的粘合結(jié)構(gòu)，從所述表面延伸出基本上圓柱形突起，所述突起包含剛性樹脂，所述剛性樹脂具有大于17MPa的楊氏模量。所述突起具有足夠低的直徑，以通過粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面之間的剪切粘附性所測量的物理吸引力，例如范德華力來提升粘附性。提供了制備所述結(jié)構(gòu)的方法以及所述粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面的組合。
【專利說明】在粘合表面上具有剛性突起的粘合結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有形狀和機(jī)械性質(zhì)的聚合物基結(jié)構(gòu)，形狀和機(jī)械性質(zhì)優(yōu)化了對具體靶標(biāo)例如組織或器官靶標(biāo)的粘附性。
【背景技術(shù)】
[0002]存在對粘合結(jié)構(gòu)的持續(xù)需要，粘合結(jié)構(gòu)具有通過物理吸引力獲得的改善的粘附性。此類結(jié)構(gòu)可適于用于多種應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如作為用于閉合外科手術(shù)切口的縫合線和縫釘?shù)妮o助或替代物。為了粘合至基底例如活體組織，非常期望提供粘合結(jié)構(gòu)，粘合結(jié)構(gòu)通過粘合結(jié)構(gòu)和基底之間的非化學(xué)相互作用提供粘合力。
[0003]分子間作用力是分子對彼此施加的，并且影響以分子作為其一部分的材料的宏觀特性。這種力本質(zhì)上可以是吸引的或者是排斥的。它們通常被分為兩類:短程力，其在分子中心被3埃或更小的距離分隔時發(fā)揮作用，和遠(yuǎn)程力，其在較大的距離內(nèi)發(fā)揮作用。
[0004]一般來講，如果分子不化學(xué)地相互作用，則它們之間的短程力為排斥的。這些力產(chǎn)生于與分子相關(guān)聯(lián)的電子的相互作用并且也被稱作交換力?；瘜W(xué)地相互作用的分子具有吸引的交換力，也稱為化合價力。分子的機(jī)械剛性和效果例如物質(zhì)的有限的可壓縮性起因于排斥的交換力。
[0005]對本目的而言，物理吸引力被認(rèn)為是本質(zhì)上非化學(xué)的吸引力，例如不依賴或相關(guān)于離子鍵、共價鍵或氫鍵。物理吸引力可包括遠(yuǎn)程力或者其也被稱作范德華力。這些力是各種各樣物理現(xiàn)象的起因，物理現(xiàn)象例如摩擦、表面張力(毛細(xì)管作用)、液體和固體的粘附和內(nèi)聚，粘度以及氣體實際性能與通過理想氣體定律預(yù)測性能之間的偏差。來自范德華力的通常鍵合能為約I千卡/摩爾，相比較地氫鍵為約6千卡/摩爾，碳-碳鍵為約80千卡/摩爾。范德華力以多種方式出現(xiàn)，其一為電偏`振分子趨于變?yōu)榫€性的傾向。量子論還指出在一些情況下與鄰近分子中的電子相關(guān)的靜電場或多或少地約束了同相中電子的移動。
[0006]還已知為量子地誘發(fā)了瞬時偏振的色散力(三種類型的范德華力中的一種)是由于原子軌道中電子的位置導(dǎo)致的原子偶極的瞬時變化引起的。當(dāng)電子在核的一側(cè)時，該側(cè)變得略微地負(fù)電性(用S-表示)；其繼而排斥相鄰原子中的電子，使得這些區(qū)域略微地正電性(S+)。該誘發(fā)的偶極導(dǎo)致兩個分子之間的短暫的靜電吸引。電子立刻移動至另一點(diǎn)并且靜電吸引被打破。色散力通常非常弱，因為吸引如此快速地被打破，并且所涉及的變化如此小。
[0007]盡管范德華力弱，但已經(jīng)認(rèn)識到該力能夠有助于通過固有形成的結(jié)構(gòu)而粘合。例如，已經(jīng)觀察到壁虎腳的粘合力歸因于成百上千的纖絲的、毛發(fā)似的被稱為剛毛的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的范德華力，剛毛終止于甚至更小的被稱為匙突的結(jié)構(gòu)(直徑為200至400納米)。此類結(jié)構(gòu)使得壁虎能夠甚至在光滑表面例如玻璃垂直平面上爬行，獲得粘合而對目標(biāo)基底自身提供粘合特性無任何要求。已經(jīng)通過多種方法嘗試模仿壁虎腳的結(jié)構(gòu)，方法包括使用模板的納米模塑、聚合物自組裝，光刻和蝕刻。然而，這種結(jié)構(gòu)本質(zhì)精密并且在實際應(yīng)用中受困于耐久性問題。因此，提供歸因于范德華力的粘合力但具有簡單形狀和構(gòu)造的結(jié)構(gòu)是所期望的。
[0008]美國專利公開6，872，439提出一種加工的微觀結(jié)構(gòu)，其包含至少一個能夠在表面處提供在約60至2，000納-牛頓之間的粘合力的突起。桿以相對于支持表面傾斜的角度支持突起，并且微觀結(jié)構(gòu)可以粘合至不同表面。
[0009]美國專利公開7，479，318涉及原纖狀微觀結(jié)構(gòu)及其制造方法。這些方法包括微切削加工和模塑，并且能夠用于由聚合物以及其它材料制備任何形狀的亞微米尺寸的原纖狀微觀結(jié)構(gòu)。
[0010]W02008076390教導(dǎo)了干粘合劑以及在基底上形成干粘合結(jié)構(gòu)的方法，方法為在基底上形成能量敏感材料的模板背襯層，在模板背襯層上形成能量敏感材料的模板層，將模板層暴露于預(yù)先確定的能量圖案，移除暴露于預(yù)先確定的能量圖案的模板層的部分，并且保留由能量敏感材料形成的模板結(jié)構(gòu)并且通過模板背襯層連接到基底。
[0011]W02009067482提出了一種粘合制品，其包括具有表面的生物相容且能夠至少部分地生物降解的基底；以及多個自表面延伸的突起。突起包括生物相容且能夠至少部分地生物降解的材料，并且具有小于大約1，000微米的平均高度。
[0012]對現(xiàn)有技術(shù)的回顧顯示為了粘附至組織在聚合物基底上使用了微-納米結(jié)構(gòu)(W02009067482)，但用于制造這些結(jié)構(gòu)的材料包含“軟”聚合物，即楊氏模量≤17MPa的聚合物或聚合物的混合物。此外，他們沒有提供粘合至特定類型的組織的解決方案。
[0013]期望的是，提供不僅僅依賴表面化學(xué)基團(tuán)的粘合結(jié)構(gòu)以提供與預(yù)訂目標(biāo)表面的可接受的等角接觸和粘合。
[0014]期望提供剛性(楊氏模量)大于17MPa的粘合結(jié)構(gòu)，其提供了一種方式，通過該方式液體例如組織自身的液體或化學(xué)基團(tuán)例如纖維蛋白密封劑可通過毛細(xì)作用帶入結(jié)構(gòu)以提聞與其預(yù)訂目標(biāo)表面的粘合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明涉及聚合物基的、粘合性微-納米結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)具有形成的表面結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，其能夠最優(yōu)化對特定目標(biāo)的粘合。本發(fā)明涉及包含柱狀突出的結(jié)構(gòu)，柱狀突出具有特定的直徑、長度、和縱橫比(長度/直徑)或間距并且可以用剛性聚合物制造。結(jié)構(gòu)的形狀可形成至能夠提高對特定基底例如某些組織型基底的粘合。用于本發(fā)明的適宜聚合物包括楊氏模量>17MPa的剛性聚合物，其可為親水性的或疏水性的，或為生物可吸收的或非生物可吸收的，這取決于其使用目的和目標(biāo)基底。
[0016]在一方面，本發(fā)明涉及粘合結(jié)構(gòu)，其包含具有從其上延伸出突起(例如基本上圓柱形的突起)的表面基底，突起包含根據(jù)ASTM`標(biāo)準(zhǔn)D412-98a測量具有大于17MPa的楊氏模量的樹脂，突起具有足夠低的平均直徑，以通過增加粘合結(jié)構(gòu)和粘合結(jié)構(gòu)將粘附的目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力(例如范德華吸引力)來提升粘附性。為了本目的，樹脂可被定義為作為分泌物從某些植物獲得的或通過較簡單分子聚合制備的任何類別的固體或半固體粘性物質(zhì)。樹脂可包括單一的聚合物化合物或者聚合物化合物的混合物。
[0017]為了本發(fā)明的目的，目標(biāo)表面可包括生物組織、或非組織，例如與醫(yī)學(xué)裝置相關(guān)的表面。在某些實施例中，目標(biāo)表面可與膠合劑結(jié)構(gòu)本身有關(guān)，例如在基底或膜在其兩側(cè)均包含突起的情況下，其可被用作雙面粘合帶。此類雙側(cè)實施例甚至可為自身卷繞或類似的粘合結(jié)構(gòu)，以提供至少部分地通過物理吸引力而提升的粘附性。
[0018]在另一個方面，本發(fā)明涉及包含兩側(cè)基底的粘合結(jié)構(gòu)，從基底的每一側(cè)延伸出突起，突起包含一種或多種具有大于17MPa的楊氏模量的樹脂，突起具有足夠低的直徑以通過增加粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力來提升粘附性。
[0019]在另一方面，本發(fā)明涉及粘合結(jié)構(gòu)，其包含具有從其上延伸出突起(例如基本上圓柱形的突起)的表面的基底，突起包含根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D412-98a測量具有大于17MPa的楊氏模量的樹脂，突起具有足夠低的平均直徑以通過增加粘合結(jié)構(gòu)和粘合結(jié)構(gòu)將粘附的目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力來提升粘附性，其中基底表面包含與目標(biāo)表面相互作用的反應(yīng)性化學(xué)基團(tuán)。
[0020]在另一方面，本發(fā)明涉及用于提供可粘附到目標(biāo)表面的粘合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:a)測量目標(biāo)表面的表面粗糙度，以確定與表面相關(guān)的微觀結(jié)構(gòu)的平均尺寸；和b)形成包含聚合物的粘合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)包含具有粘合表面的基底，粘合表面包含突起，例如柱狀突起，突起具有對于表面與目標(biāo)表面上的微觀結(jié)構(gòu)的相互作用來說足夠的高度、直徑和縱橫比以通過粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的范德華吸引力來提升粘附性。為了本目的，微觀結(jié)構(gòu)包括微米-尺寸和亞微米-尺寸的結(jié)構(gòu)，例如納米-尺寸的結(jié)構(gòu)，其可具有任何形狀，例如原纖狀微觀結(jié)構(gòu)或柱狀微觀結(jié)構(gòu)，其長度(或高度)一般大于其直徑。
[0021]在另一個方面，本發(fā)明涉及提供可粘附到目標(biāo)表面的粘合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:
[0022]a)測量目標(biāo)表面的表面粗糙度，以確定與表面粗糙度相關(guān)的微觀結(jié)構(gòu)的平均最長尺寸；
[0023]b)形成包含聚合物的粘合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)包含粘合表面，粘合表面包含突起，突起具有足夠低的平均直徑以與目標(biāo) 表面上的目標(biāo)微結(jié)構(gòu)相互作用，以通過粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力例如范德華吸引力來提升粘附性。
[0024]在仍另一方面，本發(fā)明涉及制備粘合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:a)提供特定溶劑可溶解的包含凹痕的模具山)在足以允許通過聚合物填充模具凹痕的條件下，例如一定溫度和壓力下，向模具引入具有大于17MPa的楊氏模量的剛性聚合物或剛性聚合物的前體，聚合物基本上不可被特定溶劑溶解；c)冷卻步驟b)的模具和聚合物至足以基本上固化聚合物的程度；d)釋放步驟c)的模具和聚合物上的壓力；和e)在溶解模具的條件下將模具和聚合物暴露于特定溶劑，以提供具有大于17MPa的楊氏模量的模塑聚合物基底材料，模塑聚合物基底材料包含匹配模具的凹痕的突起。在本發(fā)明的某些實施例中，剛性聚合物可作為可熔融聚合物提供。在一些實施例中，剛性聚合物可作為可溶解聚合物提供，即聚合物可提供為溶解于此后定義的“非特定溶劑”。在一些實施例中，向模具引入具有大于17MPa的楊氏模量的剛性聚合物可通過提供能夠在模具中聚合的單體前體進(jìn)行。在本發(fā)明的其它實施例中，向模具引入具有大于17MPa的楊氏模量的剛性聚合物可通過在模具中提供前體聚合物的混合物并且蒸除非特定溶劑進(jìn)行，混合物包含可溶解聚合物和非特定溶劑或包含可溶解聚合物前體和非特定溶劑。通過“非特定溶劑”表示可溶解最終的剛性聚合物產(chǎn)品或其前體而基本上不溶解“特定溶劑可溶解的模具”的溶劑。[0025]在另一方面，本發(fā)明涉及制備粘合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:a)提供特定溶劑可溶解的包含凹痕的模具；b)在足以允許通過聚合物填充模具凹痕的條件下，向模具提供在模塑匹配的條件下具有大于17MPa的楊氏模量的聚合物，聚合物基本上不可被特定溶劑溶解；c)處理步驟b)的模具和聚合物至足以基本上固化聚合物的程度；以及d)在溶解模具的條件下將模具和聚合物暴露于特定溶劑，以提供具有大于17MPa的楊氏模量的模塑聚合物基底材料，模塑聚合物基底材料包含匹配模具的凹痕的突起。
[0026]在另一方面，本發(fā)明涉及粘合結(jié)構(gòu)和粘合結(jié)構(gòu)所粘附的目標(biāo)的組合，其中粘合結(jié)構(gòu)包含表面，表面上延伸有基本上圓柱形的突起，突起包含樹脂，樹脂具有大于17MPa的楊氏模量，突起具有足夠低的平均直徑和足夠的平均長度，以通過粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)之間的通過剪切粘附性所測量的范德華吸引力來提升粘附性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為具有I微米直徑X20微米長度的微柱的聚丙烯基底的掃描電鏡圖像。
[0028]圖2代表了在濕潤條件下，即當(dāng)進(jìn)入水浴中時，具有I微米直徑和20微米長度柱狀突起的聚丙烯基底與具有不同表面粗糙度值-平面玻璃、3微米、8微米、和18微米的目標(biāo)基底之間的到切粘附力(粘合力)。
[0029]圖3描繪了具有I微米直徑和20微米長度的柱狀突起的聚丙烯基底與目標(biāo)基底對平PP膜與兩類組織即腸和膀胱的剪切粘附力(104N/m2)比較。
[0030]圖4是描繪在測量聚合物樣品對新鮮收獲的組織的剪切粘附性時在機(jī)械測試裝備上用于保持組織樣品的持樣器裝置的照片。
[0031]圖5是描繪用于測量聚合物樣品對新鮮收獲的組織的剪切粘附性的安裝在機(jī)械測試儀上用于組織樣品的持樣器裝置的照片。
`[0032]圖6描繪了本發(fā)明的具有約一微米直徑和約20微米長度的柱的聚丙烯基底對三類不同組織即腸、膀胱和上皮的粘合強(qiáng)度。
[0033]圖7描繪了當(dāng)對兩類組織即腸和上皮測試時，分別具有約0.6微米直徑X約20微米長度和5微米直徑X約15微米長度的柱尺寸的聚丙烯基底的柱尺寸的影響。
[0034]圖8描繪了在雙側(cè)具有粘合結(jié)構(gòu)的聚丙烯帶的SEM圖像。
[0035]圖9描繪了在豬腸上的平面PP膜和雙側(cè)PP帶的破裂壓力數(shù)據(jù)比較。
[0036]圖10是包含200nm直徑X 2微米高納米柱的DL-PLA基底的掃描電鏡圖像。
[0037]圖11描繪了對于PLA的柱狀突起(0.2微米直徑和2微米長度)以及其相應(yīng)的平面表面膜(未柱化)，對具有不同表面粗糙度值-平面玻璃、0.1微米、0.5微米、3微米和8微米的剪切粘附力。
【具體實施方式】
[0038]楊氏模量(E)是各向同性彈性材料剛度的量度。其也被稱為楊氏模量(Youngmodulus)，彈性的模量，彈性模量(盡管楊氏模量實際上是幾種彈性模量例如體積模量和剪切模量中的一種)或拉伸模量。其定義為在虎克定律起作用的應(yīng)力范圍內(nèi)單軸應(yīng)力對單軸應(yīng)變的比。其可通過在對材料樣品施加拉伸測試期間所生成的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的斜率而以實驗方法確定。楊氏模量量化了聚合物的彈性。對于小的應(yīng)變，其定義為應(yīng)力對應(yīng)變變化速率的比。類似于拉伸強(qiáng)度，其高度相關(guān)于涉及聚合物物理特性的聚合物物理應(yīng)用，例如橡膠帶應(yīng)用。模量強(qiáng)烈依賴于溫度。
[0039]楊氏模量，E，可通過用拉伸應(yīng)力除以拉伸應(yīng)變來計算:
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種包含表面的粘合結(jié)構(gòu)，從所述表面延伸出突起，所述突起包含樹脂，所述樹脂具有大于17MPa的楊氏模量，所述突起具有足夠低的直徑，以通過增加所述粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力來提升粘附性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述突起具有范圍為0.2至5微米的平均直徑、大于2微米的平均長度和I比33的縱橫比(長度/直徑)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述突起具有范圍為0.2至2微米的平均直徑、大于3微米的平均長度和2比30的縱橫比(長度/直徑)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)是由樹脂整體模塑的，所述樹脂選自以下中的至少一種:熱塑性樹脂、熱固性樹脂和可固化樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述樹脂包含至少一種聚合物，所述聚合物具有大于17MPa的楊氏模量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述樹脂包含至少一種聚合物，所述聚合物具有范圍為20MPa至5GPa的楊氏模量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自熱塑性聚合物中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自以下中的至少一種:聚(乳酸-羥基乙酸共聚物)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚對二氧環(huán)己酮(PDO)、聚(三亞甲基碳酸酯)、聚(己內(nèi)酯-乙交酯共聚物)和聚丙烯(PP)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述所述樹脂是疏水性的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述疏水性樹脂包含選自脂族聚酯和聚丙烯的聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述樹脂是親水性的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述親水性樹脂包含選自以下的聚合物:聚氧雜酯、透明質(zhì)酸和聚乙烯醇。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物，所述聚合物選自脂族聚酯、聚(氨基酸)、共聚(醚-酯)、聚亞烷基草酸酯、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、聚(亞氨基碳酸酯)、聚原酸酯、聚氧雜酯、聚酰胺基酯、包含氨基的聚氧雜酯、聚(酸酐)、聚磷腈、膠原、彈性蛋白、透明質(zhì)酸、層粘連蛋白、明膠、角蛋白、硫酸軟骨素、聚乙交酯(PGA)、聚(富馬酸丙二醇酯)、聚氰基丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚(癸二酸甘油酯)(PGS)、聚(癸二酸甘油酯丙烯酸酯)(PGSA)和可生物降解的聚氨酯。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物是不可生物降解的聚合物，所述聚合物選自丙烯酸、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚酰胺(PA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF/HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和聚烯烴。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述表面是基本上平面的，并且所述突起在垂直于所述平面表面的±45度內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，所述粘合結(jié)構(gòu)在其表面上具有范圍為約IXlO5至約6 X IO8突起每cm2的突起密度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4501測量時，所述粘合結(jié)構(gòu)的至少一部分具有至少3N/cm2突出面積的干燥粘合強(qiáng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4501測量時，所述粘合結(jié)構(gòu)的至少一部分具有至少0.5N/cm2突出面積的濕粘合強(qiáng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自以下中的至少一種:乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚對二氧環(huán)己酮(TOO)和聚丙烯(PP)，并且粘附性通過粘合力測量來測量并且在具有0.1至8微米的粗糙度的目標(biāo)表面上范圍為0.1至0.5N/cm2。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，所述粘合結(jié)構(gòu)至少部分地通過選自以下的方法形成:使用模板的納米模塑、聚合物自組裝、光刻和蝕刻。
21.—種粘合結(jié)構(gòu)，包含兩側(cè)基底，從基底的每一側(cè)延伸出突起，所述突起包含一種或多種樹脂，所述樹脂具有大于17MPa的楊氏模量，所述突起具有足夠低的直徑，以通過增加所述粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力來提升粘附性。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述突起具有范圍為0.1至5微米的平均直徑、大于2微米的平均長度和I比50的縱橫比(長度/直徑)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述突起具有范圍為0.1至2微米的平均直徑、大于3微米的平均長度和2比30的縱橫比(長度/直徑)。`
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)是由樹脂整體模塑的，所述樹脂選自以下中的至少一種:熱塑性樹脂、熱固性樹脂和可固化樹脂。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中樹脂包含至少一種聚合物，所述聚合物具有大于17MPa的楊氏模量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中樹脂包含至少一種聚合物，所述聚合物具有范圍為20MPa至5GPa的楊氏模量。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自熱塑性聚合物中的至少一種。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自以下中的至少一種--聚(乳酸-羥基乙酸共聚物)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚對二氧環(huán)己酮(TOO)和聚丙烯(PP)。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中樹脂是疏水性的。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述疏水性樹脂包含選自脂族聚酯和聚丙烯的聚合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中樹脂是親水性的。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述親水性樹脂包含選自以下的聚合物:聚氧雜酯、透明質(zhì)酸和聚乙烯醇。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物，所述聚合物選自脂族聚酯、聚(氨基酸)、共聚(醚-酯)、聚亞烷基草酸酯、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、聚(亞氨基碳酸酯)、聚原酸酯、聚氧雜酯、聚酰胺基酯、包含氨基的聚氧雜酯、聚(酸酐)、聚磷腈、膠原、彈性蛋白、透明質(zhì)酸、層粘連蛋白、明膠、角蛋白、硫酸軟骨素、聚乙交酯(PGA)、聚(富馬酸丙二醇酯)、聚氰基丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚(癸二酸甘油酯)(PGS)、聚(癸二酸甘油酯丙烯酸酯)(PGSA)和可生物降解的聚氨酯。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物是不可生物降解的聚合物，所述聚合物選自丙烯酸、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚酰胺(PA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF/HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和聚烯烴。
35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述表面是基本上平面的，并且所述突起在垂直于所述平面表面的±45度內(nèi)。
36.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，所述粘合結(jié)構(gòu)在其表面中的至少一個上具有范圍為約I X IO5至約6 X IO8突起每Cm2的突起密度。
37.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4501測量時，所述粘合結(jié)構(gòu)的至少一部分具有至少3N/cm2突出面積的干燥粘合強(qiáng)度。
38.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4501測量時，所述粘合結(jié)構(gòu)的至少一部分具有至少0.5N/cm2突出面積的濕粘合強(qiáng)度。
39.根據(jù)權(quán)利要求25所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自以下中的至少一種:乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚對二氧環(huán)己酮(TOO)和聚丙烯(PP)，并且粘附性通過粘合力測量來測量并且在具有0.1至8微米的粗糙度的目標(biāo)表面上范圍為0.1至0.5N/cm2。
40.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，所述粘合結(jié)構(gòu)至少部分地通過選自以下的方法形成:使用模板的納米模塑、聚合物自組裝、光刻和蝕刻。
41.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底包含一個或多個擠出的樹脂層。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底包含兩個或更多個共擠出的樹脂層，所述樹脂層中的每一個能夠與所述基底的另一個樹脂層相同或不同。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底衍生自由多于一種樹脂共擠出的膜。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底選自包含芯層的單層基底、包含兩個表層的雙層基底、以及具有芯層和兩個表層的三層基底。
45.一種包含表面的粘合結(jié)構(gòu)，從所述表面延伸出突起，所述突起包含樹脂，所述樹脂具有大于17MPa的楊氏模量，所述突起具有足夠低的直徑，以通過增加所述粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力來提升粘附性，所述粘合結(jié)構(gòu)還包含在所述粘合結(jié)構(gòu)表面的至少一部分上能夠與所述目標(biāo)表面相互作用的化學(xué)基團(tuán)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述化學(xué)基團(tuán)通過以下提供:氰基丙烯酸酯、纖維蛋白密封劑、羥基琥珀酰亞胺、丙烯酸酯和醛。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述化學(xué)基團(tuán)通過纖維蛋白密封劑提供。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述突起具有范圍為0.1至2微米的平均直徑、大于3微米的平均長度和2比30的縱橫比(長度/直徑)。
49.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)是由樹脂整體模塑的，所述樹脂選自以下中的至少一種:熱塑性樹脂、熱固性樹脂和可固化樹脂。
50.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述樹脂包含至少一種聚合物，所述聚合物具有大于17MPa的楊氏模量。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述樹脂包含至少一種聚合物，所述聚合物具有范圍為20MPa至5GPa的楊氏模量。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自熱塑性聚合物中的至少一種。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自以下中的至少一種:聚(乳酸-羥基乙酸共聚物)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚對二氧環(huán)己酮(TOO)和聚丙烯(PP)。
54.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述樹脂是疏水性的。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述疏水性樹脂包含選自脂族聚酯和聚丙烯的聚合物。
56.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述樹脂是親水性的。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述親水性樹脂包含選自以下的聚合物:聚氧雜酯、透明質(zhì)酸和聚乙烯醇。
58.根據(jù)權(quán)利要求50所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物，所述聚合物選自脂族聚酯、聚(氨基酸)、共聚(醚-酯)、聚亞烷基草酸酯、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、聚(亞氨基碳酸酯)、聚原酸酯、聚氧雜酯、聚酰胺基酯、包含氨基的聚氧雜酯、聚(酸酐)、聚磷腈、膠原、彈性蛋白、透明質(zhì)酸、層粘連蛋白、明膠、角蛋白、硫酸軟骨素、聚乙交酯(PGA)、聚(富馬酸丙二醇酯)、聚氰基丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚(癸二酸甘油酯)(PGS)、聚(癸二酸甘油酯丙烯酸酯)(PGSA)和可生物降解的聚氨酯。
59.根據(jù)權(quán)利要求50所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物是不可生物降解的聚合物，所述聚合物選自丙烯酸、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚酰胺(PA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF/HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和聚烯烴。
60.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述表面是基本上平面的，并且所述突起在垂直于所述平面表面的±45度內(nèi)。
61.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，所述粘合結(jié)構(gòu)在其表面上具有范圍為約IXlO5至約6 X IO8突起每cm2的突起密度。
62.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4501測量時，所述粘合結(jié)構(gòu)的至少一部分具有至少3N/cm2突出面積的干燥粘合強(qiáng)度。
63.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4501測量時，所述粘合結(jié)構(gòu)的至少一部分具有至少0.5N/cm2突出面積的濕粘合強(qiáng)度。
64.根據(jù)權(quán)利要求50所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物選自以下中的至少一種:乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚對二氧環(huán)己酮(TOO)和聚丙烯(PP)，并且粘附性通過粘合力測量來測量并且在具有0.1至8微米的粗糙度的目標(biāo)表面上范圍為0.1至0.5N/cm2。
65.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合結(jié)構(gòu)，所述粘合結(jié)構(gòu)至少部分地通過選自以下的方法形成:使用模板的納米模塑、聚合物自組裝、光刻和蝕刻。
66.根據(jù)權(quán)利要求45所述的粘合結(jié)構(gòu)，所述粘合結(jié)構(gòu)包含兩側(cè)基底，從基底的每一側(cè)延伸出所述突起。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底包含一個或多個擠出的樹脂層。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底包含兩個或更多個共擠出的樹脂層，所述樹脂層中的每一個能夠與所述基底的另一個樹脂層相同或不同。
69.根據(jù)權(quán)利要求66所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底衍生自由多于一種樹脂共擠出的膜。
70.根據(jù)權(quán)利要求66所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述兩側(cè)基底選自包含芯層的單層基底、包含兩個表層的雙層基底、以及具有芯層和兩個表層的三層基底。
71.一種提供可粘附到目標(biāo)表面的粘合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: a)測量所述目標(biāo)表面的表面粗糙度，以確定與所述表面粗糙度相關(guān)的微觀結(jié)構(gòu)的平均最長尺寸；以及 b)形成包含聚合物的粘合結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包含粘合表面，所述粘合表面包含突起，所述突起具有足夠低的平均直徑以與所述目標(biāo)表面上的目標(biāo)微觀結(jié)構(gòu)相互作用，以通過增加所述粘合結(jié)構(gòu)和所述目標(biāo)表面之間的通過剪切粘附性所測量的物理吸引力來提升粘附性。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所 述的方法，其中所述聚合物具有大于17MPa的楊氏模量。
73.根據(jù)權(quán)利要求71所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述目標(biāo)表面包含生物組織。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的粘合結(jié)構(gòu)，其中所述目標(biāo)表面選自膀胱組織和腸組織中的至少一種。
75.—種制備粘合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: a)提供特定溶劑可溶解的包含凹痕的模具； b)在足以允許通過聚合物填充所述模具的凹痕的條件下，向所述模具提供具有大于17MPa的楊氏模量的可熔融聚合物，所述聚合物基本上不可被所述特定溶劑溶解； c)將步驟b)的模具和聚合物處理至足以基本上固化所述聚合物的程度； 以及 d)在溶解模具的條件下將所述模具和聚合物暴露于所述特定溶劑，以提供具有大于17MPa的楊氏模量的模塑聚合物基底材料，所述模塑聚合物基底材料包含匹配所述模具的凹痕的突起。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，所述方法還包括以下條件中的至少一種: i)其中所述可熔融聚合物作為熱軟化膜向所述模具提供； ?)其中所述模具包含聚碳酸酯，所述聚合物是聚對二氧環(huán)己酮，并且所述溶劑是二氯甲烷； iii)其中步驟b)在第一階段和第二階段中進(jìn)行，其中所述第二階段在更高的壓力下進(jìn)行。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，其中所述第一階段在溫度范圍為90至110°C，壓力范圍為O至20巴下進(jìn)行7至12分鐘的時間，并且所述第二階段在溫度范圍為90至110°C，壓力范圍為6至20巴下進(jìn)行15至25分鐘的時間。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的方法，其中步驟b)向所述聚合物膜的兩個表面提供溶劑可溶解的模具，得到模塑聚合物基底材料，所述模塑聚合物基底材料包含從所述膜的兩側(cè)延伸出的突起。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中步驟b)的條件足以允許通過所述聚合物填充所述模具的凹痕，所述條件包括由上下水平相對表面提供的壓力，在所述表面之間設(shè)置有圍繞開口的間隙填充墊片，在所述開口中從所述底部放置有I)第一溶劑可溶解的模具層，2)可熔融聚合物層，和3)第二溶劑可溶解的模具層，以及進(jìn)一步地其中，4)在所述下水平相對表面和所述第一溶劑可溶解的模具層之間提供任選的保護(hù)層和5)在所述上水平相對表面和所述第二溶劑可溶解的模具層之間提供任選的保護(hù)層。
80.一種粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)的組合，所述粘合結(jié)構(gòu)可粘附到所述目標(biāo)，其中所述粘合結(jié)構(gòu)包含表面，從所述表面延伸出基本上圓柱形的突起，所述突起包含樹脂，所述樹脂具有大于17MPa的楊氏模量，所述突起具有足夠低的平均直徑和足夠的平均長度，以通過所述粘合結(jié)構(gòu)和目標(biāo)之間的通過 剪切粘附性所測量的范德華吸引力來提升粘附性。
【文檔編號】C09J7/00GK103459529SQ201180041934
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2010年8月30日
【發(fā)明者】S·納塔拉彥, K·庫珀, N·埃爾穆埃爾希, M·維亞卡納姆, L·H·伊, I·羅德里格斯, L·C·炯, A·H·Y·伊 申請人:伊西康內(nèi)外科公司, 科學(xué)技術(shù)及研究代理行