CN1245439A - 反应性涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了涂覆制品和制备此制品的方法,其中底涂层包括带有反应性基团的等离子体诱导的聚合物。本发明还涉及带有反应性基团的该底涂层与合成,半合成或生物来源的单体,低聚物或大分子化合物进行反应以提供杂化型的涂覆制品(二次涂层)。

Description

反应性涂料
本发明涉及其中底涂层包括带有反应性基团的聚合物的涂覆制品。涂层以共价键形式结合于制品的表面并具有被控制的交联度。本发明进一步涉及带有反应性基团的该底涂层与合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物的反应，得到杂化型涂覆制品，和涉及该制品，该制品显示出就下面几项而言的理想特性：对基材的粘附性，反应性，润滑性，耐久性，生物相容性，(生物)亲和性，(生物)活性，渗透性，对气体、液体和溶液的选择渗透性，被含水溶液如人体液的润湿性。更具体地说，本发明涉及制品，如生物医学材料或制品，尤其眼科装置和植入物如人造角膜、眼内透镜和接触透镜，包括至少被部分涂敷的较长时间佩戴型接触透镜。该制品可通过具有反应性基团的可聚合不饱和化合物、优选带有异氰酸基、异硫氰酸基、缩水甘油基、酸酐、吖内酯或内酯基团的可聚合乙烯基或异丙烯基化合物在特定等离子体条件下的余辉等离子体诱导的聚合反应获得。本发明进一步涉及带有可通过该反应性基团与合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物进行反应所获得的层压涂层的制品。
鉴于包括保护基底和提供所需表面特性(基底材料没有充分显示出这些特性)之类的各种理由，涂层在基材上的提供一般是需要的。对于生物医学装置如眼科装置，例如接触透镜来说，理想的是它具有容易被含水液体如泪液润湿的表面并能够保持含水流体层，它防止眼刺激和有利于接触透镜在眼球上的轻快转动，而这对于佩戴者的舒适感觉来说是重要的。在接触透镜上存在连续泪液层有利于接触透镜的滑动，该连续的泪液层润滑着组织/透镜界面。另外，对蛋白质、类脂、矿物、细胞碎屑和其它损坏组织或微生物的粘附性以及在表面上具有涂层的接触透镜的表面的渗透性和稳定性特征都具有相当的重要性。另外，透镜材料对气体、水和离子的渗透性(对于长时间佩戴接触透镜来说它们是尤其需要的)必须不受到为了赋予表面以亲水性而提供的涂层的损害。涂层应该显示出热、氧化和水解稳定性以及防止从泪液组分形成沉积物。而且，由机械应力引起的层离作用不会发生。尤其理想的是，涂覆制品能够进行高压加热消毒，但不影响涂层的均匀性、厚度和性能。
具有可润湿性和生物相容性表面的材料对于许多应用来说是高度理想的。材料的可润湿性主要取决于材料表面的拓扑结构、形态和化学组成。尤其，该表面在长时间(＞10秒)内保持含水溶液如泪液的连续层的能力受到材料表面组成的影响。解决眼科技术领域中可润湿性问题的已知尝试包括激活装置表面的各种方法。该方法是通用的，这样具有合适松散性的任何材料的表面转而可用于以共价键方式固定涂层，该涂层高度保持含水层。
许多对聚合物材料进行表面处理的技术在现有技术中是已知的。化学蒸汽沉积(CVD)、电晕放电、臭氧处理、火焰处理、酸蚀刻以及其它许多方法都是为了该表面的化学改性。这些技术的缺点是高温的使用或有害化学品的使用，常常处理得太深，对于微观水平来说处理得不均匀，和常常发生严重刻蚀和点状腐蚀，导致表面拓扑结构发生变化。处理深度是重要的，因为对于透明材料如透镜所需要的那些材料，在过度粗糙处理之后光学清晰度和表面平整度受到影响。而且，如此处理过的表面通常含有具有极性基团(有时候具有有限稳定性)的复杂混合物并常常高度交联，显著影响总体的渗透性能。
气体等离子体的聚合物表面处理提供的优点是非常低的处理深度以及微观尺度上的高均匀性。气体等离子体可通过在减压(“真空”)下的气体气氛中辉光放电而产生。它产生稳定的部分离子化气体，它可被用来进行基材表面上的反应，因为气体等离子体环境甚至激活在正常条件下不能反应的化学物质。表面上的处理强度一般比较高，而气体等离子体处理的贯穿深度非常浅，在处理强度足以有效地实现表面改性时为约5至50纳米。表面拓扑结构和光学透明性没有改变，除非在高能级下暴露于等离子体中或者暴露时间大大超过了为达到所要求的表面化学改性程度所需要的时间。因此，与以上描述的其它处理技术相比，辉光放电等离子体反应使主体(bulk)材料的性质产生明显更小的变化。
气体等离子体技术可具有两种效果。在通常被称为等离子表面处理的第一类中，被处理的聚合物材料(“基材”)的表面受到在一种或多种无机蒸汽或某些选定的有机蒸汽中产生的等离子体的作用，等离子体处理引起聚合物表面上的某些原有的化学基团被其他新的由等离于气体提供的基团所取代。例如，在氨等离子体中对聚四氟乙烯的等离子体表面处理导致由于C-F键断裂而除去一些表面氟原子，并且通过形成C-N键而将胺基结合到改性的表面层中。因此，在合适的蒸汽诸如氨气、氧气、二氧化碳、或水蒸汽中的等离子体表面处理能被用来在任何聚合物材料的表面上配置适合于随后共价固定各种分子的反应性化学基团，例如胺基、羧基或羟基。这一技术的整体结果是基材的表面官能化。
第二类的等离子体技术通常被称为等离子体聚合，并且当在大多数有机蒸汽中触发放电时出现。与其中不到一个单层的新材料被加入的等离子体表面处理相反，等离子聚合技术导致形成厚度能达到几微米并能完全掩盖基材的薄膜涂层。
等离子体聚合物常常共价键合到处于下方的基材上。等离子体涂层共价附着在主体材料上确保等离子体聚合物不会分开。此外，常见的等离子体聚合物通常是高度交联的并且不含有能迁入到身体组织或体液中的可浸出的低分子量链段。
通过合理选择单体蒸汽和等离子体条件，等离子体聚合物涂层可被制成含有特定的、也适于随后各种分子对表面的化学附着的化学反应性基团。因此，WO94/06485公开了一种本身不带有合适的反应性基团的聚合物材料的表面通过等离子体表面处理、等离子体聚合、或者等离子体聚合接着进行等离子体表面处理的激活。以这种方式可获得复合材料，尤其生物医学装置例如眼科装置，如接触透镜，它们具有一个或多个能够在表面上保持含水流体的连续层的可润湿表面，其中复合材料包括碳水化合物，后者通过水解稳定的键以共价键形式结合于在基材上所制备的等离子体表面。
JP-A-62/032884公开了一种用于固定生理活性物质的方法，包括对填充了醛化合物或二异氰酸酯化合物的单体气体氛围的试管的内壁施加等离子体辐射以便在试管的内壁表面上形成醛基或异氰酸酯基，然后让生理活性物质(如酶)的氨基与这些官能团反应以便将活性物质固定于内壁表面。根据等离子体化学领域中的一般说明，在等离子体条件下的二异氰酸酯仅能够在碎裂和再组合方法中形成聚合物。所以，在该公开物中预计仅仅有低含量的完整的OCN基团。
在以上所述的现有技术中使用的等离子体聚合反应是这样一种方法，其中基材可位于等离子体区内(所谓“辉光”)或在等离子体区之外(在下方)(“余辉”，下游或远程等离子体)，然后单体和等离子体气流(例如H2、He、Ar)被引入到等离子体区中。
尽管由所谓的“辉光”等离子体聚合反应制得的聚合物涂层可具有合适的表面性能，它们不是由规则重复单元的链组成但趋向于形成不规则的三维交联网络；参见A.P.Ameen等人，聚合物，35卷(1994)，4382页。用作单体的有机化合物通常是由等离子体高度裂解并形成各种离子、原子、游离基和其它高活性物质的复杂混合物。易感基团如异氰酸酯、酯、酸酐、环氧基等将大量分解。因此，沉积在基材上的聚合物代表了各种碎片中由许多再组合方法形成的复杂、相当不确定的结构。结果，由“辉光”等离子体聚合反应得到的官能化涂层常常显示出多种多样的含O和N的反应性基团。而且从前述方法中得到的电子和高能光子可进一步影响涂层的结构和组成。这些涂层不具有高度规则排列的未变化单体残基，而它对于生物医学装置如接触透镜的涂层所需要的渗透性而言是非常需要的。辉光等离子体聚合方法遇到的另一个问题是涂层的沉积常常伴随着因高度活化分子碎片的轰击所引起的同时竞争性表面腐蚀过程。由于一级和二级反应的结果，等离子体涂层常常因高度交联而严重限制了它们的渗透性。
“辉光”等离子体聚合方法的改进方法是“后等离子体”聚合或-涂敷或-沉积，它也被称作“等离子体诱导”聚合反应或-涂敷或-沉积，和“余辉”等离子体诱导聚合反应或-涂敷或-沉积，它也被称作“下游”等离子体诱导聚合反应或-涂敷或-沉积，或“远程”等离子体诱导聚合反应或-涂敷或-沉积。
对于“后等离子体”聚合反应，基材的表面首先用不可聚合的等离子体气体(例如H2、He或Ar)处理和然后在随后的步骤中如此活化的表面暴露于单体，此时等离子体电源已关闭。活化导致在该表面上等离子体诱导形成了游离基，它在随后的步骤中引发其上的单体的聚合反应。
尽管后等离子体聚合反应是其中待聚合的单体不暴露于高能等离子体并因此不会遭遇活化和/或裂解的方法，但该方法的使用受到限制，因沉积速率太低。
与其中聚合反应在等离子体电源关掉之后在活化基材上进行的后等离子体聚合方法相反，“余辉”等离子体诱导聚合反应是其中在等离子体存在下但基材以及单体原料的导入口位于等离子体区之外(在下方)来进行聚合反应的方法。单体分子的裂解能够在这种情况下大大避免，因为单体不通过高反应性等离子体气体的区域。用这种方法，聚合物沉积物的结构能够控制在特定的范围内，易感基材的不希望有的表面腐蚀能够避免和聚合物沉积物的形成主要基于游离基反应。
本发明的目的是提供具有聚合物底涂层的制品，该涂层对基材有优异的粘附性和含有相当高含量的反应性基团，该基团甚至在含水环境中也能进行快速和高效的加成反应并且是通过带有该反应性基团的可聚合不饱和化合物的等离子体诱导聚合反应获得。如果需要，带有该反应性基团的可聚合不饱和化合物可与一种或多种非反应性可聚合不饱和化合物或与带有另一种官能团的不饱和化合物掺混。该掺混物典型地含有至多60wt％、优选至多20wt％和更优选至多10wt％的非反应性可聚合不饱和化合物，但不掺混是最优选的。显示出受控交联的涂层的聚合物链基本上由在结构上等同于由所述可聚合不饱和化合物的非等离子体游离基聚合反应获得的重复单元的结构单元构成。
术语“反应性基团”在本发明中表示异氰酸基，异硫氰酸基，环氧基，酸酐，吖内酯或内酯基团，它典型地能够与合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物进行加成反应形成最终的涂层。高度优选的反应性基团是异氰酸基。
本发明的再一个目的是提供上述类型的底涂层，它能够涂敷于各种基材上，其中包括有机聚合物和无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷材料、玻璃、矿物和碳材料(包括石墨)，或这些材料的复合材料。在涂敷之前，所述材料能够以许多不同的方式模塑或成形为纳米级粒子或微粒子，纤维，膜，薄膜，(微)胶囊，粒料，(微)珠粒，棒，片，中空纤维，细管材，粗管材，电极，(微)芯片，光学纤维，波导管，阀门等等。
本发明的另一个目的是在多孔基材上提供底涂层和二次涂层，但不会损害它们的渗透性。
本发明更特定的一个目的是在生物医学材料或制品，尤其眼科植入物或接触透镜，最优选人造角膜、眼内透镜或长时间佩戴型接触透镜上涂敷以上所述类型的底涂层和二次涂层，该涂层突出表现于对基材的良好粘附性和优异的生物相容性，显示出对氧、二氧化碳、蛋白质、类脂、水和离子的良好渗透性，高润湿性，耐磨性，对泪液和蛋白质、类脂、粘蛋白和盐类沉积的稳定性，并且在连续佩戴后，优选6天和6夜以上，使佩戴者感觉舒适。
本发明的又一个目的是提供以简单和可靠的一步法制备带有聚合物底涂层的制品的方法，该底涂层显示出对基材的优异粘附性，具有以上所述重复单元的结构和在表面上带有反应性基团。
本发明的另一个目的是提供具有杂化型涂层(hybrid-typecoating)的制品，该涂层可通过底涂层中包含的反应性基团与合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物反应获得。该杂化型涂层显示出突出的热、氧化和水解稳定性以及抵抗因机械应力引起的从基材上剥离的能力，对液体、气体、离子、营养物和低分子量化合物具有理想的渗透性而同时对高分子量生物组分如蛋白质、糖蛋白和类脂有受控制的渗透性。
术语“杂化型涂层”在本发明的术语中是指反应性基团已经改性为非反应性结构部分的底涂层。更详细地说，杂化型涂层可为真正的层状涂层或可为仅有附加的单分子层的底涂层。因此，这一改性可由上述的合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物来进行，或由基本上任何合适的分子的任何加成反应来进行，如水、氨、C1-C7链烷醇(例如甲醇)、C1-C7氨基链烷烃(例如甲基胺)、丙二醇、甘油、氨基酸、碳水化合物等的加成反应。
本发明的另一个更特定的目的是提供具有在前面段落中提及的杂化型涂层的如以上所述的生物医学材料或制品，该涂层还显示出优异的被含水溶液如泪液的润湿性，并能够例如在接触透镜上提供＞10秒的泪膜破裂时间。
另一个目的是具有以上所述杂化型涂层的制品，尤其生物医学或生物分析装置，该涂层为装置提供了特定的(生物)亲和性或(生物)活性。用于形成杂化型涂层的外层的生物材料的例子(该外层是通过与反应性底涂层反应获得的)是：-碳水化合物，低聚糖，聚糖，糖类，环糊精，肝素，葡聚糖，甘氨基聚糖(glycoaminoglycan)；-肽或蛋白质，如细胞粘附和抗粘附因子，细胞生长因子，酶，辅酶，受体蛋白，外源凝集素，抗体，抗原；-糖肽，糖蛋白和脂蛋白，如粘蛋白和免疫球蛋白；-磷脂，糖脂和脂蛋白，如鞘脂；-核苷酸；如DNA-或RNA-低聚核苷酸；-亲和性物质，它们能够通过锁/钥，主体/客体和其它互补相互作用或配合物形成作用来吸引、组装和/或临时结合特定的分子物质(此类分子物质的例子是生物素/抗生物素蛋白，环糊精/主体，抗体/抗原，酶/基质/抑制剂，DNA/DNA，DNA/RNA，外源凝集素/碳水化合物，药物/受体蛋白等)；和-带有特定标签如荧光染料(FITC)、胶态金、放射性标记物、过氧化物酶和类似物的上述生物材料中的任何一种，因此制得适合于分析和诊断技术的涂敷表面。
本发明还涉及含有根据上述技术涂敷的制品的装置。此类装置的例子是眼科装置如接触透镜，眼内透镜或人造角膜；人造器官如肝脏、胰腺、肾脏或心脏；药物释放系统如(微)胶囊，(微)珠粒和经皮隔膜或药物导向系统如肿瘤导向或大脑导向；生物分析系统，亲和性载体或选择通透膜；修复材料和外科修复物或植入材料和装置如血管移植物，骨修补材料，神经修复材料，牙科修补材料或导管。
这些目的能够通过以下发现来实现，具有以上所述的各种理想特性的底涂层能够通过在等离子体装置的余辉区中让带有反应性基团的可聚合不饱和化合物在特殊控制的条件(包括基材和单体导入口与等离子体区的距离)下在基材上进行等离子体诱导聚合反应来生产。
在本发明的术语中，带有反应性基团的可聚合不饱和化合物被理解为表示单体、共聚单体、聚合物或共聚物，它们带有不饱和结构部分如乙烯基或异丙烯基以及反应性基团。
本发明的主题因此是包括主要在其表面上具有带有反应性基团的聚合物底涂层的基材的制品，其中聚合物底涂层包括由带有反应性基团的可聚合不饱和化合物得到的重复单元，其中在该涂层中该反应性基团的浓度基于由ESR光谱的自旋标记物测定结果在0.2-20×10-9Mo1自旋/cm2范围内，优选在0.5-15×10-9Mol自旋/cm2范围内和更优选在2-12×10-9Mol自旋/cm2范围内。
本发明的优选方面涉及一种制品，其中聚合物底涂层另外可包括从不带有反应性基团的一种或多种可聚合不饱和化合物得到的重复单元。
本发明的另一个优选的方面涉及一种制品，其中聚合物底涂层包括从带有反应性基团的一种或多种可聚合不饱和化合物得到的重复单元。
在另一个优选方面，本发明涉及一种制品，其中30％-98％，优选50％-90％和更优选60％-80％的重复单元在结构上等同于由该不饱和化合物的非等离子体游离基聚合反应获得的重复单元，和其中2％-70％，优选10％-50％和更优选20％-40％的重复单元代表交联和/或共价键合到该基材的位置。
典型地，根据本发明的底涂层具有约0.001-10μm的厚度。由ESR进行的自旋标记物测定实验典型地涉及反应性基团的三维浓度，例如每立方厘米(cm3)的反应性基团。因此，由ESR测定的反应性基团的浓度反映出对于例如1平方厘米(1cm2)面积内的体积而言的此类基团的总量。对于非常薄的底涂层，该体积几乎对应于两维面积。因此，对于非常薄的涂层，反应性基团的浓度大致反映了该表面上反应性基团的浓度。例如，在厚度为1-10nm的底涂层上，反应性基团的数目典型地在0.01-5个反应性基团/平方纳米的范围内，并典型地取决于所使用单体的性质。
术语底涂层涉及包括反应性基团的聚合物涂层。
此类底涂层的厚度典型地在0.001-10μm范围内，优选在0.01-1μm范围内，和更优选在0.03-0.2μm范围内。
根据本发明，涂层在基材上的粘附性和聚合物涂层的交联度应使得在反应性基团与合成、半合成或生物来源的合适单体、低聚物或大分子化合物反应后获得的杂化型涂层显示出热、氧化和水解稳定性以及抵抗因机械应力引起的剥离的能力，以及该涂层对分子量低于500的气体、水、营养物和离子有渗透性而同时对生物组分如蛋白质、糖蛋白和类脂有受控制的渗透性。
在本发明的特别优选的方面中，用以上所述聚合物至少部分地涂敷(二次涂层)的基材是生物医学材料，制品或包括导管和血管移植物在内的装置，尤其视力矫正用的眼科装置，如接触透镜、眼内透镜或长时间佩戴型接触透镜和最优选晶状体角膜高嵌体或植入物。
根据本发明的另一个实施方案，带有反应性基团的聚合物底涂层的交联度可通过向将要进行余辉等离子体诱导聚合反应的单体原料中加入至少一种交联剂进一步加以控制。
根据本发明的一个特定实施方案，具有“特定”渗透性及确定结构和形态的多层底涂层能够通过本发明的余辉等离子体诱导聚合反应制备，只要首先将一种或多种没有反应性基团的可聚合不饱和化合物，和然后将带有反应性基团的可聚合不饱和化合物，各自任选与交联剂和/或没有反应性基团的可聚合不饱和化合物一起，一种接一种地进行聚合反应，优选不中断辉光放电。
本发明的再一主题是制备以上所述制品的方法，它包括在基材上让带有反应性基团的可聚合不饱和化合物进行余辉等离子体诱导聚合反应，其中基材位于等离子体区以外下游方向的4-40cm的距离处和单体导入口位于3-35cm的距离处。
在本发明的术语中，由诸如RF(射频)、MW(微波)或DC(直流电)技术的任何方法产生等离子体。在等离子体反应器内的样品温度典型地在0-100℃，优选80-10℃，更优选80-50℃和非常优选40-20℃范围内。
根据本发明的带有反应性基团的可聚合不饱和化合物的余辉等离子体诱导聚合反应典型地在以下等离子体条件下进行：电源          40-300瓦，上限高达600瓦，所使用的功率取
          决于反应性基团(参见实施例)电压          8×102-4×103伏等离子体气流  1-100(标准立方厘米)sccm单体流        1-50mg/min原料气流      1-100(sccm)单体源的温度  -80℃-+80℃频率          1kHz-27.12MHz，最优选13.56或27.12MHz等离子体气体  Ar，He，N2压力          1×10-4-5毫巴
在本发明中，术语单体或共聚单体同样适用于表达短语，可聚合不饱和化合物。
等离子体区下游的基材距离优选是8-30cm，最优选10-25cm。在等离子体区下游的单体导入口距离是6-25cm，最优选8-20cm。优选使用感应耦合、脉冲式射频辉光放电等离子体。
本发明的再一个主题是可由表面上具有带有反应性基团的聚合物涂层的制品与合成、半合成或生物来源的合适单体、低聚物或大分子化合物进行反应获得的一种具有杂化型涂层的制品。
在有关基材与等离子体区之间的距离以及单体导入口与等离子体区之间的距离所提及的条件下，可由可聚合不饱和化合物在基材上的余辉等离子体诱导聚合反应获得的本发明的带有反应性基团的聚合物涂层-与由没有这些条件的辉光等离子体诱导聚合反应或余辉等离子体诱导聚合反应所获得的涂层相反-特征在于聚合物链的重复单元在结构上很大程度地等同于通过各不饱和化合物的非等离子体游离基聚合反应获得的那些重复单元这一事实。
涂层的均匀结构和可控制的较低交联度-它是在较温和的等离子体条件及基材和单体导入口的位置的特定条件下，在可聚合不饱和化合物的等离子体诱导聚合反应的余辉或下游实施方案中令人惊奇地实现的-构成了该涂层的特征，这导致了由这些涂层所显示出来的各种有利性能，尤其就它们在生物系统(包括生物医学应用)、制品或装置中的用途而言。
涂层的特定优点是它们对涂敷基材的表面有强粘附性，这与基材的性质基本上无关，不管它是聚合物有机材料还是无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷材料、玻璃或矿物或碳质材料，尤其石墨或玻璃质碳质材料。包括两种或多种上述基材的复合材料也可涂敷上本发明的底涂层和/或二次涂层。
聚合物底涂层的再一个特定优点是以下事实：它们在表面上具有高密度的反应性基团，为二次涂层与合成、半合成或生物来源的合适单体、低聚物或大分子化合物反应提供更多数目的连接位。所得到的最终产物具有许多技术和生物上有利的性能，其中包括高润湿性和生物相容性。该优点基于如下未曾预料到的发现，可聚合不饱和单体的反应性基团在余辉等离子体诱导聚合反应过程中基本上保持不变而它们在辉光等离子体诱导聚合反应和以上所述的其它等离子体条件中近乎完全分解，这样能够获得仅仅非常低的表面官能度。
在基材表面上带有反应性基团的本发明涂层的聚合物链的高度结构均匀性，低交联度和主要为刷子形的结构提供了对于各种应用来说具有优异特性(根据最终涂层的性质)的本发明的最终涂层(已与合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物反应的底涂层)的制品，这些特性包括：-对基材的优异粘附性和耐磨性；-优异的热、氧化和水解稳定性以及抵抗机械应力引起的剥离的性能；-对液体、气体、离子、营养物和低分子量化合物的良好渗透性；-对生物组分如蛋白质、糖蛋白和类脂的受控渗透性；-对温度变化、高压灭菌、生物腐蚀、溶胀和剪切力有高抵抗性能；-下至亚微米级的光滑表面，均匀的层厚和优异的润滑性能；-在生物周围环境中的高耐受性和耐久性，在阻止来自生物体系的组分如蛋白质、类脂、糖蛋白、盐和代谢产物和细胞碎片的不可逆沉积物的形成上的良好抵抗力；-较低的吸收来自周围环境的物质如化妆品、溶剂蒸汽和灰尘的趋势；-没有粘附微生物的趋势。
就生物相容性、生物亲和性、生物活性和抵抗不可逆沉积物的形成及渗透性而言，底涂层以及最终的杂化型涂层的突出特征归因于以下事实：涂层内的聚合物链仍具有突出的动力学性能和可活动性。在生物周围环境中，二次(或杂化型)涂层一般大大减少了引起生物组分变性的趋势。而且，通过合适地选择最终涂层的组分，生物机械装置或膜的生物粘附性能够在大范围内变化。该涂层因此可提供具有诸如改进的细胞粘连性能和人造器官应用的组织整合和膜体系的抗生物淤集的这些相抵触效果的基材。
如以上所述，对于用于制备本发明的制品的待涂敷基材的形式基本上没有限制，只要它能够引导至等离子体产生装置的余辉区中并保持在其中。根据本发明可被涂敷的基材的形式的具体例子包括不同尺寸的膜，纤维，薄膜，片材，软管，粗管，中空纤维，胶囊，珠粒和粒料，包括粉末型材料以及复合材料和层压材料。建议在本发明中使用的特定类型的基材是生物医学材料或制品，尤其矫正视力的眼科装置。这些包括晶状体角膜植入物(人造角膜)、接触透镜和眼内透镜。
基材包括例如通常用于制造生物医学装置如接触透镜的任何材料，它们本身没有足够的亲水性和/或生物相容性。该材料对于本技术领域中熟练人员来说是已知的并包括例如聚硅氧烷，氟化(甲基)丙烯酸酯或从例如其它可聚合羧酸得到的等同氟化共聚单体，(甲基)丙烯酸烷基酯或从其它可聚合羧酸得到的等同烷基共聚单体，或氟化聚烯烃，如氟化乙烯或丙烯聚合物和共聚物，或四氟乙烯，优选与特定的间二氧杂环戊烯(dioxols)如全氟-2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯混合。
基材也包括通常用于制造生物医学装置如接触透镜的任何材料，它们本身是亲水性的，因为官能团如氨基或羟基固有地存在于该材料中且因此也存在于从其制造的生物医学装置的表面上。在这种情况下，基材和底涂层之间的特定相间层能够通过基材和涂层的官能团的相互反应来形成。此类材料对于本技术领域中熟练人员来说是已知的。典型的例子包括例如Polymacon，Tefilcon，Methafilcon，Deltafilcon，Bufilcon，Phemfilcon，Ocufilcon，Focofilcon，Etafilcon，Hefilcon，Vifilcon，Tetrafilcon，Perfilcon，Droxifilcon，Dimefilcon，Isofilcon，Mafilcon或Atlafilcon。大多数这类材料是基于HEMA和/或NVP的，但合适的材料也可以基于具有反应性基团例如羟基或氨基的其它在下面的单体或聚合物，例如聚乙烯醇。
聚合物基材，尤其适合作为人造角膜(例如角膜高嵌体)的聚合物可优选在其外(前)表面上用本发明的杂化型涂料进行涂敷。该杂化型涂层典型地促进了组织(例如角膜上皮细胞)在该外表面上的选择性生长。该杂化型涂层的典型二次涂料是肽，蛋白质，糖蛋白，碳水化合物，聚糖如胶原、层粘连蛋白、清蛋白、细胞外基质蛋白、细胞粘附蛋白、生长因子、纤连蛋白、玻连蛋白、软骨粘连蛋白、纤维蛋白、球蛋白、肌纤维蛋白、vitrogen、基因工程肽和蛋白质、外源凝集素、蛭素、粘蛋白、硫酸软骨素、氨基葡聚糖、透明质酸、唾液酸、L-岩藻糖、N-乙酰基半乳糖胺和/或其衍生物，它们的活性片段和混合物。纤连蛋白、胶原、表皮生长因子和/或其衍生物、活性片段及混合物是特别有用的。这一类型的表面涂层能够典型地显示出多种有利的性能，例如细胞的粘附具有良好的生物稳定性和耐沉积性能。
人造角膜例如角膜高嵌体晶状体的内(背)表面可用另一种涂料进行涂敷(相对于前表面)，例如：(a)用本发明的带有反应性基团如OCN-或环氧基的底涂层，用于通过化学反应将高嵌体牢固地结合于角膜底膜(Basement Membrane)或鲍曼氏膜(Bowman’s Membrane)的下层材料上，或(b)用本发明的二次杂化型涂层，它调节高嵌体对底膜或鲍曼氏膜的下层材料的强亲和性和在本发明的特定实施方案中防止角膜上皮细胞在该背表面上的粘连和生长。
对于被设计来植入角膜基质中的人造角膜装置(角膜嵌体)，两表面能够根据本发明用杂化型涂料进行涂敷，它为植入物提供了良好的长期生物相容性和组织整合。
聚合物基材可以是通常用于制造肾脏透析膜、血液贮存袋、起搏导线或血管移植物的任何血液接触材料。例如，基材可以是聚氨酯，聚二甲基硅氧烷，聚四氟乙烯，全氟烷基聚醚，聚氯乙烯或DacronTM。
在本发明的特别优选的实施方案中，待涂敷的基材(用二次涂层)是适合长时间佩戴的接触透镜，即6天6夜以上直至约30天的时间连续佩戴。这类软接触透镜包括包含聚硅氧烷和/或全氟烷基聚醚基团的那些，它们显示出所需高氧-以及高离子-和水-渗透性。如果这一类型的基材根据本发明用亲水性化合物涂敷，获得的涂覆接触透镜与常规的表面涂敷接触透镜相比具有以下理想性能：-提高了对氧、二氧化碳、水和离子的渗透性；-在眼内液体环境中有优异的润温性、润滑性和稳定性；-佩戴者感觉更舒适以及阻止眼内环境中存在的物质在透镜表面上的不可逆沉积，这些物质包括蛋白质、类脂、粘蛋白和盐；-降低对微生物的粘附性；-在磷酸缓冲盐水中于压力釜中消毒过程中减少了涂层内微裂纹形成的趋势；-透镜在多达30天的长时间连续佩戴过程中具有优越的贴合眼球(on-eye)的性能，包括非常低的角膜溶胀，眼刺激和在眼球上非常良好的运动性。
对于植入物，从合适的生物材料或亲水性合成化合物制备的本发明的二次涂层提供了具有包括开放的、仅轻微交联的聚合物结构的表面和渗透性特征的制品，该聚合物结构显示出优异的生物相容性和因此导致有坚固的细胞粘附性和与活体组织有良好和耐久的整合。
可用于通过余辉等离子体诱导聚合反应制备带有反应性基团的底涂层的单体可以是带有反应性基团的任何可聚合不饱和化合物并能够蒸发和引入等离子体产生装置的余辉区中与其中所提供的基材接触。
这里考虑的反应性基团的例子包括异氰酸酯(-NCO)，异硫氰酸酯(-NCS)，环氧基，酸酐，吖内酯和内酯(包括β-，γ-，δ-内酯)基团。
吖内酯是特别优选的，因为它显示出较高选择性，尤其当反应性等离子体底涂层与含氨基的化合物，例如与蛋白质在水溶液中反应时。在室温下在该水溶液中的稳定性也是比较高的。
带有反应性基团的优选可聚合不饱和化合物的特定例子是甲基丙烯酸2-异氰酸基乙基酯(IEM)，甲基丙烯酸缩水甘油基酯，(甲基)丙烯酸酐和4-乙烯基-2，2-二甲基吖内酯。
构成本发明的一个主题的具有带有反应性基团的聚合物底涂层的制品是一种中间产品，它与合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物反应为最终的层压涂覆制品提供理想的表面性能，包括润温性。作为面涂层、用于改性反应性表面的合成、半合成或生物来源的单体、低聚物或大分子化合物的特定例子是蛋白质，如清蛋白、蛭素和外源凝聚素；糖蛋白，如粘蛋白；碳水化合物，如环糊精或8-氨基-辛基-乳糖酸酰胺；聚糖，如脱乙酰壳多糖；和氨基官能化聚合物和调聚物如Jeffamine(杰夫胺)和聚乙烯醇(PVA)，聚-N-乙烯基吡咯烷酮(poly-NVP)，聚乙二醇(PEG)和聚丙烯酰胺。
带有反应性基团的聚合物底涂层在基材表面的至少一部分上制备，从而由可聚合不饱和化合物在等离子体反应器的余辉或下游区中的等离子体诱导聚合反应得到了具有反应性表面的涂覆制品。工艺参数(包括沉积过程的物理等离子体参数)以这样的方式来控制，以使得在特定的基材上获得所需量的重复单元(在结构上等同于由可聚合不饱和化合物的非等离子体游离基聚合反应获得的那些重复单元)，所需交联度和所需形态和拓扑结构。通过合适选择等离子体和反应参数，这些参数和特性以及涂层的厚度可在较宽范围内调节。与其它涂敷方法相比，制备本发明的带有反应性基团的聚合物涂层的方法提供了以下优点(例如为涂敷接触透镜)：-在无菌条件下获得涂敷基材；-非常低的表面腐蚀和高沉积速率；-获得光滑、无针孔的涂层；-涂层的厚度容易控制为直至高于1μm的较厚涂层；-在涂层中保留较低含量的游离基；-没有与空气的失控的二次反应得到氢过氧化物和其它反应性物质；-不含可渗漏部分的涂层的优异热和水解稳定性；-涂层的高UV和光稳定性；-在包括良好边缘涂层的非扁平基材上的均匀层厚；-均匀的表面基团；-高含量的“刷子型”表面结构，使生物聚合物或其它生物组分变性以及不可逆吸附(生物淤集)的趋势低；-在涂敷过程中所使用的单体没有裂解和基材的表面没有受到原子、离子、激发物质或高能UV辐射的轰击而导致涂层和/或基材的不希望有的二次变化和有害的表面腐蚀；-涂层没有在热、水热和机械应力作用下剥离的趋势。
具有可由在余辉等离子体诱导聚合反应后获得的(底)涂层上存在的反应性基团与合成、半合成或生物来源的合适单体、低聚物或大分子化合物进行反应所获得的杂化型(二次)涂层的本发明制品已表明可以在各种生物材料(包括人造角膜和接触透镜)上形成生物活性、生物相容性和润湿性涂层并赋予该装置以特定的(生物)亲和性或(生物)活性。如前面所述，催化剂、酶、抗体和类似物质也可通过与该聚合物底涂层上存在的反应性基团反应而得到固定。
如以上所述，底涂层的反应性基团可以用能够与相应的反应性基团进行加成反应的基本上任何合适分子或化合物加以改性。合适的分子或化合物的实例是从小分子如氨、水、醇到高度复杂的化合物如酶、糖蛋白或核苷酸。其它特定的例子已在上面列出。
反应性基团可用这些化合物在溶液中或以纯形式改性。如果纯净和如果合适，它们能够以气体或液体形式使用。适合于溶液的溶剂应该对反应性基团基本上表现惰性或应该至少显示出明显减弱的反应活性，与待添加的化合物的反应活性相比。其合适的例子是醚，如四氢呋喃(THF)，乙醚，二甘醇二甲醚或二噁烷，卤代烃，如氯仿或二氯甲烷，双极性非质子传递溶剂，如乙腈，丙酮，二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)，烃如己烷，石油醚，甲苯或二甲苯，以及吡啶或N-甲基吗啉。
在以上二次改性反应中使用的温度典型地在-20℃-150℃范围内，优选在0-100℃范围内和尤其在20-60℃范围内。反应时间典型地从几秒到数天，优选约30秒到24小时和更优选1分钟到12小时。
反应性基团与分子或化合物的反应可用几种分析方法如光谱法监测。其具体的方法是傅立叶转换红外-衰减全反射光谱(FTIR-ATR)，ESCA，电子自旋共振(ESR)和TOF-SIMS。
以上分子或化合物可单独使用或混合使用。在该混合物中所存在的化合物或分子显示出可比的反应活性并不是先决条件。相反，这也可以用于限制涂层表面上某些物质的量。如果合适，所述最终的涂敷操作能够分成几个步骤按顺序进行。限制最终涂层上物质的量的另一种方法是例如添加高反应性气体，需要时它会立即骤停加成反应。
降低表面负载量的第三种可能在于将带有反应性基团的可聚合不饱和化合物与不带有反应性基团的可聚合不饱和化合物的混合物用于初次等离子体诱导聚合反应，因此产生减少官能度的初级表面。典型地，带有反应性基团的可聚合不饱和化合物的相对量是(按wt％)100％-10％，优选80％-50％和更优选70％-40％；相对于100％的余量是不带有反应性基团的可聚合不饱和化合物。
最终的聚合物杂化型涂层的厚度典型地在1-5’000nm范围内，优选在5-1’000nm范围内和尤其10-500nm范围内。
如前面早已提及的，在重要的方面，本发明涉及在合适的透镜体上包括本发明的最终涂层的接触透镜，它-由于该涂层的突出性能，包括高的透氧性，对离子和水的高透过性和在眼睛上的良好活动性-可用于长时间佩戴，例如多达30天。该接触透镜的重要特性和其测定方法将在下文进行解释。这些方面中的许多对于人造角膜也是重要的。还有，人造角膜应用需要蛋白质渗透性。氧气穿透性和渗透性
这里使用的透镜的“氧气透过性”是氧气通过特定眼科透镜的速率。氧气透过性，Dk/t，常常以单位阻隔当量(barrer)/mm表达，其中t是被测量区域中材料的平均厚度(单位mm)和“阻隔当量”被定义为：
[(cm3氧气)(mm)/(cm2)(sec)(mmHg)]·10-9
透镜材料的“氧气渗透性”，Dk，不取决于透镜厚度。氧气渗透性是氧气通过该材料的速率。氧气渗透性常常以单位阻隔当量表达，其中“阻隔当量”被定义为：
[(cm3氧气)(mm)/(cm2)(sec)(mmHg)]·10-9
这些是现有技术中常用的单位。因此，为了与现有技术中的应用保持一致，单位“阻隔当量”具有以上所定义的意义。例如，Dk为90阻隔当量(“氧气渗透性阻隔当量”)和厚度为90微米(0.090mm)的透镜将具有Dk/t为100阻隔当量/mm(“氧气透过性阻隔当量”/mm)。
长时间佩戴型透镜所具有的从外表面到内表面的氧气透过性必须足以防止在长时间佩戴过程中任何明显的角膜溶胀。已知的是，当眼皮关闭睡眠一夜后角膜溶胀率是大约3％-4％，因缺氧缘故。还已知的是经约8小时佩戴(一夜佩戴)普通的接触透镜将引起约11％的角膜溶胀率。然而，可接受的长时间佩戴型接触透镜将在佩戴约24小时(包括正常睡眠时间)后产生低于约8％的角膜溶胀率，更优选低于约6％和最优选低于约4％。优选的长时间佩戴型接触透镜将在约7天时间佩戴(包括正常睡眠时间)之后产生低于约10％的角膜溶胀率，更优选低于约7％，和最优选低于约5％。因此长时间佩戴型接触透镜必须含有透氧性(oxyperm)聚合物，其含量足以产生氧气扩散以获得就角膜溶胀率而言的上述性能。优选地，长时间佩戴型透镜具有从透镜的外表面到内表面延伸的透氧性聚合物的连续相。
透镜的氧气渗透性和透镜材料的氧气透过性可由以下技术测定。氧通量(J)是在34℃和在湿润室(即气流保持在约100％相对湿度)中使用Dk 1000仪器(购自Apllied Design and Development Co.，Norcross，乔治亚州)或类似的分析仪器来测量。具有已知氧气百分数(例如21％)的空气流以约10-20cm3/min的速率通过透镜的一侧，而氮气流以约10-20cm3/min的速率通过透镜的反侧。测量包围该体系的大气压，P测量。为测试而暴露的区域内的透镜厚度(t)是通过用Mitotoya测微计VL-50或类似仪器测量10个位置，然后取平均值来确定的。在氮气流中氧浓度(即扩散通过透镜的氧)是使用DK1000仪器测量的。透镜材料的氧气渗透性，Dk，从下式测定：
Dk＝Jt(P氧气)其中J＝氧气通量[微升02/cm2-分钟]P氧气＝(P测量-P水蒸汽)·(空气流中％O2)[mmHg]＝空气流中氧的分压P测量＝大气压[mmHg]P水蒸汽＝在34℃下0mmHg(在干燥室中)  [mmHg]P水蒸汽＝在34℃下40mmHg(在湿润室中)  [mmHg]t＝在暴露的测试区域中透镜的平均厚度[mm]其中Dk以单位阻隔当量表达，即    [(cc氧气)(mm)/cm2]·[sec/mmHg]·10-10
材料的氧气透过性(Dk/t)是通过将氧气渗透性(Dk)除以透镜的平均厚度(t)来计算的。
本发明的长时间佩戴型透镜的氧气透过性(Dk/t)优选是至少70阻隔当量/mm，更优选至少75阻隔当量/mm和最优选至少87阻隔当量/mm。透镜中心厚度典型地高于约30微米，优选约30-约200微米，更优选约40-约150微米，甚至更优选约50-约120微米和最优选约60-100微米。离子通量(ionoflux)测量技术
以下技术，即此处所指的“离子通量技术”为一种用于测定透镜离子渗透性的优选方法。该技术可用来测定眼上适当移动的可能性。
“离子通量技术”包括使用电导计(LF 2000/C，类别编号300105，Wissenschaftlich-Technische Werksttten GmbH(WTW)，德国)，配有温度传感器的电极(LR01/T，类别编号302520，(WTW))，含盐溶液的供体室，含约60ml去离子水的接收室，搅拌棒和恒温器。
为密封其中的接触透镜，对该供体室进行特别的设计，以使供体溶液不能在透镜周围通过(即仅离子可通过该透镜)。该供体室由具有螺纹管口的玻璃管组成，该螺纹管口浸没于接收溶液中。玻璃管包括约9mm直径的位于中央的孔。与该玻璃管匹配的螺纹罩拥有透镜固位部件，该部件包括约8mm直径的位于中央的孔。透镜固位部件包括适于匹配于和密封透镜内(凹)表面边缘的外部和适于匹配于和密封透镜外(凸)表面边缘的内部。
将要测量的透镜置于外部和内部之间的透镜固位装置上。该外部和内部包括柔韧密封环，该密封环置于透镜与相应的外部或内部之间。在将透镜安装在透镜固位装置上之后，将透镜固位装置置于螺纹罩中。将该罩旋到玻璃管上以确定供体室。该供体室用16ml0.1M NaCl溶液填充。该接收室用60ml去离子水填充。将电导仪导线浸没在接收室的去离子水中，将搅拌棒置于接收室中。将该接收室置于恒温槽中，温度保持在约35℃。最后，将供体室浸没在接收室中。
在供体室浸没到接收室之后10分钟开始，每20分钟测定一次电导率，约进行三小时。离子通量扩散系数D通过使用以下Fick定律进行测定：
D＝-n′/(A·dc/dx)
其中n′＝离子转移速率[mol/min]
A＝露置的透镜面积[mm2]
D＝离子通量扩散系数[mm2/min]
dc＝浓度差[mol/L]
dx＝透镜的厚度[mm]
为取得充分的眼上移动，大于约6.4·10-6mm2/min的离子通量扩散系数为优选。更优选地，离子通量扩散系数大于约2.6·10-6mm2/min，最优选地，离子通量扩散系数大于约1.5·10-5mm2/min。必须强调的是，离子通量扩散系数与经过透镜的离子渗透性相关，因而其可预测眼上移动。接触角的测量
使用Krüss K12仪器(Krüss GmbH，Hamburg)，通过动态Wilhelmy法测定涂覆和未涂覆透镜的前进和后退水接触角。详情参见D.A.Brandreth：“动态接触角和接触角滞后”，胶体和界面科学杂志，62卷，1977，第205-212页和R.Knapikowski，M.Kudra：Kontaktwinkelmessungen nach dem Wilhelmy-Prinzip-Einstatistischer Ansatz zur Fehlerbeurteilung，化学技术(Chem.Technik)，45卷，1993，第179-185页。由余辉等离子体诱导聚合不饱和反应性单体在基材表面上生成的官能团浓度
(1)等离子体底涂层内的官能团与自旋标记物4-氨基-2，2，6，6-四甲基-哌啶-1-氧基(4-氨基-TEMPO)溶液进行反应，可获得定量转换。随后，如此标记的样品的电子自旋共振(ESR)光谱可对初级官能团进行高度灵敏和可靠的测定。取决于所使用的反应性单体的类型和附加非反应性(或不反应性)共聚单体的百分数，表面官能度可为0.2-20·10-9Mo1/cm2，优选0.5-15·10-9Mol/cm2，更优选2-12·10-9Mol/cm2
(2)官能表面基团可清楚地由傅立叶转换红外衰减全反射(FTIR-ATR)光谱确定。用于定量的吸收谱带可典型地为：
异氰酸酯：2270cm-1，环氧化物：1270cm-1
酸酐：1800，1760cm-1，吖内酯：1820，1770cm-1
FTIR-ATR可有益地用于追踪官能团在与单体，低聚物，聚合物或生物材料的二次反应期间的消耗。取决于所用分子的反应活性，分子量和全部官能度，可获取初级官能表面基团60-95％的转换。典型地，随后通过与反应性小分子如NH3反应，残余表面官能度可完全被减灭。
(3)通过二次反应得到的单体，低聚物，聚合物或任何生物材料的全部表面载入量的间接测定可通过残余官能度与4-氨基-TEMPO反应，然后用ESR光谱来完成。原始ESR官能度与残余ESR官能度间的差异导致得到所获得的全部表面载入量，条件是不发生与溶剂或湿气等的副反应。计算得出的结果在标准误差范围内(±10％)，其与由FTIR-ATR测量得出的结果圆满地一致。在二次反应中，官能团的转化率为60-98％
不带有反应性基团的可聚合不饱和化合物通常为疏水或亲水乙烯基共聚单体或其混合物。
合适的疏水乙烯基共聚单体包括，但非穷举，丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C18烷基酯，C3-C18烷基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，丙烯腈，甲基丙烯腈，C1-C18链烷酸乙烯基酯，C2-C18链烯烃，C2-C18卤代链烯烃，苯乙烯，C1-C6烷基苯乙烯，乙烯基烷基醚，其中烷基部分有1-6个碳原子，丙烯酸和甲基丙烯酸的C2-C10全氟烷基酯和相应的部分氟化的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，丙烯酸和甲基丙烯酸的C3-C12全氟烷基乙基硫代羰基氨基乙酯，丙烯酰氧基和甲基丙烯酰氧基烷基硅氧烷，N-乙烯基咔唑，马来酸、富马酸、衣康酸、中康酸等的C1-C12烷基酯。优选如具有3-5个碳原子的乙烯属不饱和羧酸的C1-C4烷基酯或具有至多5个碳原子的羧酸的乙烯基酯。
合适的疏水乙烯基共聚单体的例子包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸异丙酯，丙烯酸环己酯，丙烯酸2-乙基己酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙酯，乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯，丁酸乙烯酯，戊酸乙烯酯，苯乙烯，氯丁二烯，氯乙烯，1，1-二氯乙烯，丙烯腈，1-丁烯，丁二烯，甲基丙烯腈，乙烯基甲苯，乙烯基乙醚，甲基丙烯酸全氟己基乙基硫代羰基氨基乙酯，甲基丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸六氟异丙酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙酯，3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷和双(甲基丙烯酰氧基丙基)四甲基二硅氧烷。
合适的亲水乙烯基共聚单体包括，但非穷举，丙烯酸和甲基丙烯酸的羟基取代的低级烷基酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，低级烷基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，甲氧基化的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，羟基取代的低级烷基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，羟基取代的低级烷基乙烯基醚，乙烯磺酸钠，苯乙烯磺酸钠，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，N-乙烯基吡咯，N-乙烯基琥珀酰亚胺，N-乙烯基吡咯烷酮，2-和4-乙烯基吡啶，丙烯酸，甲基丙烯酸，氨基-(其中术语“氨基”也包括季铵)，单(低级烷基)氨基-或二(低级烷基)氨基(低级烷基)丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，烯丙醇等。优选如羟基取代的(甲基)丙烯酸C2-C4烷基酯，5-7元N-乙烯基内酰胺，N，N-二-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺和总共具有3-5个碳原子的乙烯属不饱和羧酸。
合适的亲水乙烯基共聚单体的例子包括甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟乙酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，二甲基丙烯酰胺，烯丙醇，乙烯基吡啶，乙烯基吡咯烷酮，甲基丙烯酸甘油酯，N-(1，1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺等。
优选的疏水乙烯基共聚单体为甲基丙烯酸甲酯和乙酸乙烯酯。
优选的亲水乙烯基共聚单体为甲基丙烯酸2-羟乙酯，N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺。
典型的多不饱和或交联共聚单体或交联剂的例子为(甲基)丙烯酸烯丙基酯，二(甲基)丙烯酸的低级亚烷基二醇酯，聚(低级亚烷基)二醇二(甲基)丙烯酸酯，二(甲基)丙烯酸的低级亚烷基酯，二乙烯基醚，二乙烯基砜，二和三乙烯基苯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯，双酚A二(甲基)丙烯酸酯，亚甲基双(甲基)丙烯酰胺，三烯丙基邻苯二甲酸酯和二烯丙基邻苯二甲酸酯。
结合特定的实施方案，通过以下实施例对本发明进行进一步解释。给出的所有温度均以摄氏温度表示。实施例A-1(氨基封端的聚-N-乙烯基-2-吡咯烷酮的制备)
蒸馏的N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)55.58g(0.50Mol)，2-氨基乙硫醇(半胱胺)2.33g(30mmol)和偶氮二异丁氰(AIBN)0.74g(4.5mmol)在350ml三颈瓶中与100ml无水乙醇混合，该三颈瓶配有机械搅拌器，回流冷凝器和温度计。然后将该烧瓶抽空至600mbar压力，缓慢的氮气流用于溶液的除氧。将该步骤重复10次。然后将该溶液加热至60℃。在氮气气氛下，在60℃下搅拌28小时之后，将溶液冷却至室温，在氮气下再搅拌12小时。氨基封端的聚合物从2升无水乙醚中沉淀出来。将该固体溶解于200ml的THF中，将这种再沉淀重复两次。12.32g(23％产率)的白色固体在减压下干燥48小时，然后对其分析。该聚合物的Mw为约71,000，调聚产物的氨基滴定为0.014mVal/g。实施例A-2
具有氨基侧基的聚乙烯醇的制备。每个链上带有约9个氨基、Mw为约18,000的PVA按照EP-A-641806中实施例6的第一反应步骤进行制备。然后，10％PVA溶液(Moviol 4-88，Hoechst)与2.4g(14.8mmol)氨基丁醛缩二乙醇(Fluka)和20g盐酸(37％)进行混合。该混合物在室温下搅拌48小时。然后，该溶液用氢氧化钠水溶液(10wt％)中和。该溶液含有该标题化合物。实施例A-3(大分子单体的合成)
51.5g(50mmol)具有平均分子量1030g/mol且按照端基滴定含有1.6meq/g羟基端基的全氟聚醚Fomblin，ZDOL(Ausimont S.p.A.，Milan)与50mg二月桂酸二丁基锡一起引入到三颈瓶中。在搅拌情况下，将该烧瓶抽空至约20mbar，然后充入氩气。将此操作重复两次。然后在氩气下，将22.2g(0.1mol)新蒸馏的异佛尔酮二异氰酸酯以与氩气流相反的方向加入。通过用水浴冷却，使烧瓶中的温度保持在30℃以下。在室温下搅拌过夜之后，该反应得以完成。异氰酸酯滴定获得NCO含量为1.40meq/g(理论值：1.35meq/g)。
来自于Shin-Etsu、具有平均分子量2,000g/mol(1.00meq/g羟基，按照滴定)的202gα，ω-羟丙基封端的聚二甲基硅氧烷KF-6001引入到烧瓶中。将烧瓶中物料抽空至约0.1mbar，然后充入氩气。重复该操作两次。在氩气下，将脱气的硅氧烷溶解于202ml新蒸馏出的甲苯中，加入100mg二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。在完成该溶液的均化之后，在氩气下，加入所有与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应的全氟聚醚。在室温下搅拌过夜之后，该反应得以完成。在高真空和室温下，将溶剂蒸出。微量滴定显示0.36meq/g的羟基(理论值0.37meq/g)。在氩气下，13.78g(88.9mmol)的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(IEM)加入到247gα，ω-羟丙基封端的聚硅氧烷-全氟聚醚-聚硅氧烷三嵌段共聚物中(化学计算平均的三嵌段共聚物，但也存在其它嵌段长度)。该混合物在室温下搅拌3天。微量滴定不再显示任何异氰酸酯基团(检出限0.01meq/g)。发现0.34meq/g甲基丙烯酰基(理论：0.34meq/g)。
以这种方式制备的大分子单体完全是无色和透明的。在没有光线情况下，在室温下，其可于空气中存储几个月而分子量没有任何变化实施例A-4(接触透镜的制备)
13.0g由实施例A-3制备的大分子单体溶解于5.6g乙醇(Fluka，puriss.p.a)中(70wt％溶液)。在该溶液完全均化之后，加入5.2g甲基丙烯酸3-三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基酯(来自Shin-Etsu的TRIS，产品号KF-2801)，7.8g新蒸馏的N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和160mg光引发剂Darocur1173(Ciba)。在压力为1-2atm的氩气下，使用具有孔宽度0.45μm的聚四氟乙烯膜过滤该溶液。过滤的溶液在液氮中于烧瓶中冷冻，该烧瓶在高真空下被抽空，在该烧瓶密封情况下，将该溶液返回到室温。重复脱气操作两次。然后，在惰性气氛下，将含有大分子单体/共聚单体溶液的烧瓶转移到手套箱中，其中将该溶液吸移到由聚丙烯制得的无尘接触透镜模具中。封闭该模具，在交联的同时，聚合反应通过UV辐照(15mW/cm2，5min)进行。然后打开模具，将其置于乙醇中，使生成的透镜从其模具中胀出。使用不断补足的蒸馏的二氯甲烷萃取该透镜24小时，然后在高真空下干燥。然后，在耐高压管形瓶中的磷酸盐缓冲的生理盐水溶液中，该干燥的透镜得以平衡，然后在120℃下高压灭菌30分钟。对高压灭菌透镜进行所有的物理数据测量。
以这种方式制备的透镜的特征如下：氧气渗透性(Dk)为77阻隔当量(由上述“湿”法测定)，平衡的透镜的水含量为32wt％，35℃时的断裂伸长为360％，30℃的弹性模量为0.5MPa(使用PolymerLaboratories，UK的Minimat测量)。实施例A-5(8-氨基辛基乳糖酸酰胺的制备)
40g(0.12Mol)乳糖酸内酯(lactobionolactone)(Solvay，德国)在400ml甲醇中的悬浮液加入到22g(0.15Mol)1，8-二氨基辛烷在200ml甲醇中的溶液中，其在配有温度计，机械搅拌器和回流冷却器的三颈瓶中搅拌。在氮气气氛下回流24小时之后，5g活性炭加入到该烧瓶中，搅拌5分钟后，该溶液通过1cm厚硅胶和硅藻土(hyflo)层过滤。然后通过蒸发至约100ml体积对该微黄色溶液进行浓缩，在将其冷却到约5℃后，加入20ml乙腈和20ml二乙醚以引发结晶。在5℃时保持3天之后，将结晶产物过滤，在减压下干燥12小时。元素分析：
      ％C    ％H   ％N计算值    49.58    8.32    5.78实测值    49.68    7.99    5.56氨基的滴定：1.80mVal/g(用0.1N HClO4滴定)。实施例A-6
5-氨基戊基-β-环糊精的制备是按照专利申请WO95/03336(S.Hanessian)实施例16所描述的程序进行的。实施例A-7(大分子单体的合成)
α，ω-双-3-氨基丙基-二甲基聚硅氧烷与D(+)葡糖酸δ-内酯的反应：
在反应之前，用于该合成的氨基官能化聚二甲基硅氧烷(X-22-161-C，Shin Estu，JP)精细地分散在乙腈中，萃取，然后在10-4Torr时于薄层蒸发器中进行蒸馏。
在排除H2O情况下，进行如下反应。溶解在200ml无水THF中的200g纯净氨基官能化的聚二甲基硅氧烷(0.375meq NH2/g：Mn(VPO)3,400-3,900(VPO，蒸汽压力渗透计))缓慢地滴加到13.35g(75mmol)D(+)葡糖酸δ-内酯在50ml无水THF中的悬浮液中，将该混合物在40℃下搅拌约24小时，直到内酯反应完全。(通过薄层色谱(TLC)监视反应：硅胶；异丙醇/H2O/乙酸乙酯6∶3∶1；用Ce(IV)硫酸盐/磷钼酸溶液(CPS试剂)染色)。然后将该反应混合物浓缩至干，残余物在0.03mbar下干燥48小时。获得213.3gα，ω-双(3-葡糖酰氨基丙基)-聚二甲基硅氧烷。氨基用高氯酸的滴定显示氨基的转化率为99.8％α，ω-双-(3-葡糖酰氨基丙基)-聚二甲基硅氧烷与IEM的反应：
上述获得的产物(213.3g)溶解在800ml无水THF中，将该溶液加热到40℃，然后加入催化量的二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。将溶解在20ml无水THF中的14g(90mmol)IEM在约4小时内滴加到该溶液中。这与1.2当量IEM/葡糖酰胺单元的浓度相当。反应在48小时内进行(通过IR光谱检测NCO谱带进行反应的监视)。浓缩该反应混合物，在用冰冷却情况下，在3Pa(0.03mbar)下，产物在棕色玻璃烧瓶中干燥24小时。获得227.2g具有高光学透明度的无色橡胶状和弹性产物。实施例A-8(接触透镜的制备)
聚合之前，所使用的丙烯酸单体，N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和3-甲基丙烯酰氧基丙基-三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(TRIS)中的每一个通过蒸馏提纯而除去抑制剂。0.80g(8.1mmol)的DMA和0.804g(1.9mmol)TRIS置于50ml圆底烧瓶中，在用冰冷却情况下，该烧瓶用氮气冲洗半小时。将0.80g实施例A-7制备的大分子单体转移到具有氮气入口的圆底烧瓶中，在3Pa(0.03mbar)下脱气24小时，然后溶解在2.7g事先已用氮气冲洗半小时的乙醇中。之后，在严格排除氧气情况下，在手套箱内进行样品的制备和聚合。在加入0.012g(0.21mmol)Darocur1173情况下，上述单体混合物和大分子单体溶液混合，该混合物进行微滤(0.45μm过滤器)。将180μl该混合物引入到聚丙烯模具中，然后用适当的聚丙烯盖封闭该模具。然后在UV炉中，在氮气气氛下，用UV-A汞高压灯辐照该模具5分钟。该灯(5只，每只商标为TLK40W/10R，Philips)置于模具支架的上方和下方。辐照强度为14.5mW/cm2。
然后将聚丙烯模具转移到层流防护罩中，然后打开。形成的透镜通过浸泡在二氯甲烷与乙醇(2∶3)的溶剂混合物中从模具中松脱出来。在特定聚丙烯罩中，该透镜用乙醇在室温下进行萃取48小时，然后在40℃、10Pa(0.1mbar)下干燥24小时。通过在120℃下高压灭菌30分钟完成消毒。获得的透镜显示出E模量为0.7MPa，氧气渗透性为96阻隔当量，硬度(肖氏A)为53。实施例B-1等离子体诱导甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯在接触透镜上的表面接枝聚合(聚-IEM1涂层)
包括两个实施例A-4的接触透镜和两个实施例A-8的透镜的基材在并丙醇中萃取和在0.01mbar下干燥之后，置于配有外部环电极的等离子体反应器内的凸面玻璃支架(以暴露透镜的前曲面和使透镜的后曲面与任何沉积物屏蔽开)上。基材与等离子体区的下边缘之间的距离为12cm。将反应器抽空至0.010mbar压力，保持这些条件1小时。然后，进入到反应器的等离子体区的氩气等离子体气体流速设定为20sccm(标准立方厘米)，将反应器中的压力调节到0.07mbar，打开RF发生器(27.12MHZ射频发生器，HFA Koppold&Co.，Hhenkirchen，德国)。在全部1分钟期间，等离子体释放功率保持在170Watts(以清洁和活化该基材表面)。然后，在1分钟内，将由氩气流携带的IEM蒸汽从0.15mbar的IEM储罐(保持在25℃)引入到反应器室中。之后，选择下列参数以等离子体诱导聚合IEM：用于等离子体激发的氩气流速＝20sccm，用于单体(IEM)转移的氩气载体气体流速＝10sccm，单体(IEM)蒸发装置的温度＝25℃，等离子体区的下边缘与基材之间的距离＝16cm，压力＝0.10mbar，等离子体功率＝160W。在沉积5分钟之后，终止等离子体的释放，抽空反应器，在0.010mbar压力下保持30分钟。然后在大气压力下，将该反应器充入氮气。然后翻转该透镜，将其插入到凹面玻璃支架上，重复全部步骤以涂敷该透镜的背侧。
然后从反应器中卸下该样品，由ATR-FTIR测量分析。在约2,270cm-1处有强吸收谱带，表明涂敷的接触透镜具有高OCN表面官能度。实施例B-2等离子体诱导甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯在接触透镜上和在超滤膜上的聚合(聚-IEM2涂层)
包括2种实施例A-4的透镜，2种实施例A-8的透镜和两张直径25mm的聚碳酸酯过滤膜(Poretics Corporation，Livermore，USA)的基材在异丙醇中萃取之后置于玻璃支架上。该支架置于反应器中，其与等离子体区的下边缘之间的距离为16cm。其余的步骤类似于实施例B-1，即：
预处理：压力0.010mbar；1小时；氩气等离子体气体流速20sccm；将反应器中的压力调节到0.07mbar，打开RF发生器。等离子体释放为170W(1分钟)。
涂敷步骤：用于等离子体激发的氩气流速＝20sccm，用于单体(IEM)转移的氩气载体气体流速＝10sccm，单体(IEM)蒸发装置的温度＝25℃，压力＝0.10mbar，等离子体区的下边缘与基材之间的距离＝15cm。在等离子体功率为140W时，进行接枝聚合5分钟。在反应的后期，将压力恢复到以前的压力0.010mbar，并保持30分钟。然后使用干燥氮气，将压力升至大气压。
然后翻转该基材，重复全部步骤以涂敷该基材的另一侧。
ATR-FTIR测量显示，在约2,270cm-1处有强谱带(N＝C＝O基团)。实施例B-3等离子体诱导甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯的聚合(聚-IEM3涂层)
类似于实施例B-2，包括2种实施例A-4的透镜和2种实施例A-8的透镜的基材在异丙醇中萃取之后置于玻璃支架上，放置在等离子体反应器中，其与等离子体区的下边缘之间的距离为15cm。预处理与实施例B-2相同。涂敷步骤条件：透镜在距等离子体区下边缘25cm处复位。IEM的等离子体诱导聚合类似于实施例B-2，功率为160W(5分钟)。其余的步骤同实施例B-2。在约2,270cm-1处有强谱带(ATR-FTIR光谱)实施例B-4等离子体诱导甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯的聚合(聚-IEM4涂层)
用于该涂层的基材为：两个实施例A-4的透镜，两个实施例A-8的透镜和两张无PVP的聚碳酸酯膜(Poretics Corporation，Livermore，USA)，其直径为25mm。基材的预处理类似于实施例B-3，其中基材与等离子体区的下边缘之间的距离为15cm，压力为0.012mbar(40min)，氩气等离子体气体流速为20sccm，将反应器中压力调节到0.10mbar，打开RF发生器(200W，1分钟)。涂敷步骤：基材在距等离子体区底部20cm处复位。IEM的等离子体诱导聚合类似于实施例B-3，功率为180W(5分钟)，压力为0.2mbar。在反应后期，在后排放区域中，进一步引入单体蒸汽15分钟。然后恢复基础压力0.012mbar并保持30分钟。其余步骤同实施例B-1。在约2,270cm-1处有强谱带(ATR-FTIR光谱)实施例B-5等离子体诱导甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合(聚-GMA涂层)
包括两张直径25mm的聚碳酸酯过滤膜(Poretics Corporation，Livermore，USA)和两张聚硅氧烷膜(Silastic，.Dow Chemicals)的基材在异丙醇中萃取之后置于可移动的聚四氟乙烯支架上。该支架放置在等离子体反应器中，在下游距可见等离子体区边缘的距离约10cm。安装样品之后，该系统用泵抽至0.010mbar的压力，在这些条件下保持1小时。然后，进入到反应器的等离子体区的氩气等离子体气体流速设定为20sccm，将反应器中的压力调节到0.15mbar，打开RF发生器。在全部1分钟期间，等离子体释放功率保持在170W。然后，终止等离子体的释放，在5分钟内，将GMA蒸汽从0.25mbar的GMA储罐(保持在30℃)引入到反应器中。在预处理之后，选择下列参数以等离子体诱导GMA的接枝：用于等离子体激发的氩气流速＝10sccm，用于单体(GMA)转移的氩气载体气体流速＝10sccm，单体(GMA)蒸发装置的温度＝35℃，压力＝0.35mbar，等离子体区的下边缘与基材之间的距离＝16cm。接枝聚合在等离子体功率150W下进行5分钟。在反应后期，在后排放区域中，进一步引入GMA蒸汽5分钟。然后，通过使用干燥氮气，将恢复并保持30分钟的基础压力0.010mbar升至大气压。
然后翻转该基材，重复全部步骤以涂敷该基材的另一侧。
然后从反应器中卸下该样品，由ATR-FTIR测量分析。在约1,270cm-1处的吸收谱带表明，在所有样品上具有高环氧表面官能度实施例B-6等离子体诱导甲基丙烯酸酐的聚合(聚-MAH涂层)
包括两个实施例A-4的透镜和两个实施例A-8的透镜的基材在异丙醇中萃取之后置于等离子体反应器中的玻璃支架上。预处理同实施例B-5，条件是用MAH替代GMA，基材在12cm处。
涂敷步骤同实施例B-5，条件是MAH储罐保持在30℃，基材在16cm处，等离子体功率＝160W(10分钟)。其余的操作同实施例B-5。
ATR-FTIR分析显示，在1800和1760cm-1处有谱带(酐)。实施例B-7等离子体诱导4-乙烯基-2，2-二甲基吖内酯的聚合(VAL)
类似于在实施例B-2中所公开的步骤，Poretics聚碳酸酯超滤膜用VAL(ISOCHEM，Vert le Petit，法国)处理。将预处理(步骤1)参数调节为：氩气等离子体气体流速为20sscm/min；压力为0.085mbar；功率为520W；时间为2分钟。
将用于等离子体聚合(步骤2)的参数调节为：氩气载体气体流量为10sccm/min；VAL源蒸发器的温度为-15℃；压力为0.2mbar；样品距等离子体区的距离为18cm；反应时间为5分钟；功率为375W；脉冲等离子体，频率相应为10∶30μsec(开时：关时)。
ATR-FTIR测量显示，在1820和1770cm-1处有吸收谱带(吖内酯)实施例B-8
类似于实施例B-7的程序，涂敷实施例A-4的接触透镜。实施例C-1
通过与自旋标记分子4-氨基-2，2，6，6-四甲基-哌啶-1-氧基(4-氨基-TEMPO)反应改性的表面上的N＝C＝O和吖内酯基团浓度的测定。10个IEM等离子体改性的接触透镜和来自下述实施例的超滤膜(PoreticsTM，一种聚碳酸酯材料)样品浸没在0.05g4-氨基-TEMPO(Fluka 09465)溶解于1ml水与4ml异丙醇混合物的溶液中。基材表面上的异氰酸酯基团在25℃下与自旋标记化合物反应4小时。然后该基材在同样的溶剂混合物(异丙醇/水4∶1)中洗涤3次，接着在异丙醇中萃取12小时。在0.010mbar的减压下干燥之后，使用ESR光谱对该基材进行分析。基材表面上自旋标记分子的浓度
基材实施例号 涂层实施例号 浓度·10-9Mol自旋/cm2
                              接触透镜
 A-4  B-1  4.09
 A-8  B-1  2.65
 A-4  B-2  4.96
 A-8  B-2  2.65
 A-4  B-3  6.99
 A-8  B-3  4.18
 A-4  B-4  7.57
 A-8  B-4  7.66
 A-4  B-8  2.20
                                 膜
 Poretics  B-4  10.76
 Poretics  B-2  3.89
 Poretics  B-7  1.90
实施例C-2
异氰酸酯官能化基材与牛血清清蛋白的偶联反应。
3个实施例A-4的透镜和3个实施例A-8的接触透镜使用IEM，按照实施例B-4中描述的步骤进行表面改性。然后，在25℃下，将每一透镜浸没在3ml含30mgBSA的水溶液中16小时，以此使异氰酸酯官能化的接触透镜与牛血清清蛋白(BSA)反应。清蛋白处理后，该透镜用超纯水萃取12小时以除去未反应的清蛋白。然后，该透镜由ATR FTIR和接触角测量值进行分析。
接触透镜实施例号 A-4  A-8
接触角
前角(Adv.) 26  49
后角(Rec.) 19  43
接触角滞后(Hyster.) 7  6
FTIR-ATR光谱证实由于在2270cm-1处没有吸收谱带，因而OCN基团完全转化。实施例C-3～C-7
异氰酸酯官能化的基材与其它蛋白质进行偶联反应。实施例A-4的基材和实施例A-8中的基材用异氰酸酯基团如实施例B-4描述进行表面官能化。然后将官能化的基材浸泡在1％的各种蛋白质的水溶液中，以按照实施例C-2的步骤进行偶联反应。在用HPLC水萃取后，该基材表面由ATR FTIR光谱和接触角测量值进行分析。
由等离子体诱导聚合，然后与蛋白质反应而改性的基材的接触角(实施例C-3～C-7)显示在表1中。
表1
实施例 基材实施例号 所使用的蛋白质 接触角[°]Adv./Rec./Hyster. 与OCN基团偶联*
C-3  A-4A-8 蛭素(Ciba-Geigy) 21/11/1438/25/13 定量定量
C-4  A-4A-8 胶原III，来自小牛皮(Sigma) 43/28/1553/41/12 定量定量
C-5  A-4A-8 粘蛋白II，来自猪胃(Sigma) 19/12/723/14/9 定量定量
C-6  A-4A-8 粘蛋白I-S，来自牛颌下腺 57/19/3852/28/24 定量定量
C-7  A-4A-8 弹性蛋白，牛颈(Fluka) 53/33/2055/31/24 定量定量
*由FTIR-ATR光谱确定实施例C-8
异氰酸酯官能化的基材与Jeffamine ED2001进行偶联反应。2个实施例A-4的接触透镜和2个实施例A-8的接触透镜如实施例B-4进行异氰酸酯官能化。然后每个透镜独自浸泡在3ml JeffamineED2001(Texaco，USA)的水溶液中，该溶液浓度为10mg Jeffamine/1ml水。偶联反应可在室温下进行一夜(16小时)。然后，该基材用蒸馏水仔细清洗，用超净水萃取12小时，由ATR FTIR光谱和接触角测量值进行分析。
基材实施例号 A-4(B-4)  A-8(B-4)
接触角Adv./Rec./Hyster. 53/28/25  53/20/33
实施例C-9～C-11
异氰酸酯官能化的基材与其它聚合物的偶联反应。对异氰酸酯官能化的基材与下述其它含氨基聚合物的偶联反应，重复实施例C-8所描述的方法。在改性基材上测量的接触角显示在表2中。
表2
实施例 基材实施例号 所使用的聚合物 接触角[°]Adv./Rec./Hyster。
 C-9  A-4A-8 氨基封端的PVP(实施例A-1)  36/4/3225/7/18
 C-10  A-4A-8 具有氨基侧基的PVA(实施例A-2)  27/21/644/38/6
 C-11  A-4A-8 聚乙烯亚胺(Fluka)  73/62/1166/51/15
实施例C-12和C-13
对异氰酸酯官能化的基材分别与氨基-环糊精(实施例A-6)和氨基辛基乳糖酸内酯-酰胺(实施例A-5)的偶联反应，重复实施例C-8中描述的方法。在改性基材上测量的接触角显示如下。
基材实施例号 A-4 A-8
接触角(实施例A-6)Adv./Rec./Hyster. 73/38/35 78/40/38
接触角(实施例A-5)Adv./Rec./Hyster. 84/42/42 79/41/38
实施例C-14
用4-氨基-TEMPO测定缩水甘油基和酸酐基团浓度。两种实施例B-5的等离子体改性的基材和两种实施例B-6的等离子体改性的基材浸泡在0.05g 4-氨基-TEMPO溶解于1ml水与4ml异丙醇混合物中的溶液中。基材表面上的反应性基团在25℃下与自旋标记分子反应4小时。该基材然后在同样溶剂混合物(异丙醇/水4∶1)中洗涤3遍，然后在异丙醇中萃取12小时。在0.010mbar减压下干燥之后，该基材通过ESR光谱进行分析，并在此基础上测定透镜表面上自旋标记分子的浓度。
基材实施例号 涂层实施例号 浓度·10-9Mol自旋/cm2
Silastic膜 B-5 2.45
Poretics膜 B-5 2.60
A-4接触透镜 B-6 7.52
A-8接触透镜 B-6 4.32
实施例C-15
缩水甘油基和酸酐官能化的基材的偶联反应。两种实施例B-5的等离子体改性的基材和两种实施例B-6的等离子体改性的基材分别浸泡在0.1g Jeffamine ED2001溶解于5ml乙腈的溶液中。该反应在25℃下进行4小时。然后该基材首先进行洗涤，接着在乙腈中萃取12小时。在0.010mbar减压下干燥3小时之后，该基材通过ATR FTIR进行分析，并测量接触角。在改性基材上测量的接触角显示如下：
基材实施例号 PoreticsTM膜 SilasticTM膜 A-4接触透镜 A-8接触透镜
B-5 B-5 B-6 B-6
接触角：Adv./Rec./Hyster. 69/31/38 74/29/45 77/44/33 79/31/48
SilasticTM，硅膜(Dow Chemicals)实施例C-16～C-18
吖内酯官能化的基材的偶联反应。由实施例B-8获得的透镜用下述5wt％氨基官能试剂的水溶液在室温下处理3小时。按照实施例C-8进行操作。
实施例 “氨基”-试剂 接触角Adv./Rec./Hyster.
C-16 聚乙烯亚胺，Mw60,000，Aldrich 73/48/25
C-17 Jeffamine 2005(Texaco) 69/58/11
C-18 二氨基聚乙二醇Mw600(Fluka) 41/29/12
比较 无(实施例A-4的未涂敷透镜) 103/79/24
实施例C-19
284mg寡肽H(Gly-NLeu-Pro)9-NH2·TFA(15H2O)溶解在5ml水中。加入0.1N NaOH，调节pH值至7.4。加入乙醇(0.3ml)，使用0.22μm膜过滤该溶液。使用透明且无菌溶液处理实施例B-7的基材，其中处理方法类似于实施例C-2。然后，该基材由ATR-FTIR分析。实施例C-20
类似于实施例C-19，使用牛胶原的水溶液，在5℃下处理两种实施例B-7的基材16小时。通过加入0.625ml磷酸盐缓冲盐水，0.625ml0.1N NaOH和3滴0.1N HCl，由5mlVitrogen 100TM(CollagenBiomaterials Inc.，Palo Alto CA)制备牛胶原溶液，该基材由ATR-FTIR分析。

Claims (41)

1、一种包括主要在其表面上具有带有反应性基团的聚合物底涂层的基材的制品，其中该聚合物涂层包括由带有反应性基团的可聚合不饱和化合物得到的重复单元，其中在该涂层中，基于由ESR光谱的自旋标记物测定结果，该反应性基团的浓度为0.2-20×10-9Mol自旋/cm2，优选为0.5-15×10-9Mol自旋/cm2，更优选为2-12×10-9Mol自旋/cm2。
2、权利要求1的制品，其中该聚合物涂层还可包括由一种或多种不带有反应性基团的可聚合不饱和化合物得到的重复单元。
3、权利要求1的制品，其中该聚合物涂层包括由一种或多种带有反应性基团的可聚合不饱和化合物得到的重复单元。
4、权利要求1的制品，其中30％-98％，优选50％-90％，更优选60％-80％的重复单元的结构等同于由该不饱和化合物的非等离子体游离基聚合获得的那些重复单元，且其中2％-70％，优选10％-50％，更优选20-40％的重复单元为交联和/或共价键合到该基材的位置
5、权利要求2的制品，其中该涂层的聚合物链含有76％-98％，优选82％-98％结构等同于由该可聚合不饱和化合物的非等离子体游离基聚合获得的那些重复单元的重复单元，且其中2％-24％，优选2％-18％的重复单元为交联和/或共价键合到该基材的位置。
6、权利要求2的制品，其中带有反应性基团的可聚合不饱和化合物的相对量为100-10wt％，优选80-50wt％，更优选70-40wt％；100wt％的余量为不带有反应性基团的可聚合不饱和化合物。
7、权利要求1的制品，其中该反应性基团为异氰酸基，异硫氰酸基，缩水甘油基，酸酐，吖内酯或内酯基团，优选异氰酸基或吖内酯基团，更优选异氰酸基。
8、权利要求1的制品，其中带有反应性基团的可聚合不饱和化合物选自甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，(甲基)丙烯酸酐和4-乙烯基-2，2-二甲基吖内酯，优选选自甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和4-乙烯基-2，2-二甲基吖内酯，更优选选自甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯。
9、权利要求1～6任一项的制品，其中聚合物涂层为一种由至少两种可聚合不饱和化合物形成的共聚物，该化合物中的至少一种带有反应性基团。
10、权利要求8的制品，其中带有反应性基团的该可聚合不饱和化合物为甲基丙烯酸异氰酸基乙酯，特别是4-乙烯基-2，2-二甲基吖内酯
11、权利要求1的制品，其中该基材为一种有机聚合物。
12、权利要求1的制品，其中该基材为一种无机材料。
13、权利要求12的制品，其中该无机材料选自金属，陶瓷材料，玻璃，矿物质，及包括石墨在内的碳。
14、权利要求1的制品，其中该基材为一种有机-有机或有机-无机层压制品或复合材料。
15、权利要求1～10任一项的制品，其中该基材为一种选自薄膜，纤维，膜，片材，管材，软管，中空纤维，胶囊和粉末的成型体。
16、权利要求1～10任一项的制品，其中该基材为一种生物医学材料，制品或装置。
17、权利要求16的制品，其为一种用于视力矫正的眼科装置。
18、权利要求17的制品，其为一种接触透镜，一种眼内透镜或一种晶状体角膜植入物(人造角膜)。
19、权利要求18的制品，其为一种长时间配戴的接触透镜。
20、权利要求1-19任一项的制品，其中该带有反应性基团的聚合物涂层还通过交联剂进行交联。
21、权利要求1-20任一项的制品，其中该聚合物涂层为一种多层涂层，该多层涂层由至少两种可聚合不饱和化合物与任选的交联剂一起进行依次聚合而制备，其中最后聚合的不饱和化合物带有反应性基团。
22、权利要求1-21任一项的制品，其中底涂层的厚度通常为0.001-10μm，优选0.01-1μm，更优选为0.03-0.2μm。
23、权利要求1-22任一项的制品，其中该聚合物涂层为一种图案形式。
24、权利要求19的接触透镜，其中该透镜的前和后表面用带有反应性基团的不同聚合物涂覆。
25、一种制备权利要求1-21任一项的制品的方法，包括在基材上余辉等离子体诱导聚合带有反应性基团的可聚合不饱和化合物，其中该基材置于等离子体区外下游的4-40cm处，单体导入口在3-35cm处。
26、权利要求25的方法，其中该等离子体为一种直流(DC)，射频(RF)或微波(MV)等离子体。
27、权利要求26的方法，其中该等离子体为一种具有感应耦合的RF等离子体。
28、权利要求25-27任一项的方法，其中频率为13.56或27.12MHz
29、权利要求25-28任一项的方法，其中该等离子体为一种脉冲等离子体。
30、权利要求25-29任一项的方法，其中下游的该基质距等离子体区的距离为8-30cm，最优选10-25cm。
31、权利要求25-30任一项的方法，其中下游的该单体导入口距等离子体区的距离为6-25cm，最优选8-20cm。
32、用于制备权利要求17的制品的权利要求25-31任一项的方法，其中聚合在存在一种基材情况下进行，该基材带有可移动的带图案的屏蔽板作为生成带图象表面的面罩。
33、一种具有杂化型涂层的制品，其可通过具有带有反应性基团的底涂层的权利要求1-21任一项的制品与合成，半合成或生物来源的单体，低聚物或大分子化合物进行反应而得到。
34、权利要求33的制品，其中合成，半合成或生物来源的单体，低聚物或大分子化合物选自：
-碳水化合物，低聚糖，多糖，糖，环糊精，肝素，葡聚糖和甘氨基聚糖；
-肽或蛋白质如细胞粘附和抗粘附因子，细胞生长因子，酶，辅酶，受体蛋白，外源凝集素，抗体，抗原；
-糖肽，糖蛋白和脂蛋白，如粘蛋白和免疫球蛋白；
-磷脂，糖脂和脂蛋白，如鞘脂；
-核苷酸；如DNA-或RNA-低聚核苷酸；
-亲和性物质，它们能通过锁/钥，主体/客体和其他互补作用或配合物形成作用来吸引，组装和/或临时结合特定的分子物质；和
-任何上述生物材料，其带有特殊的标签如荧光染料(FITC)，胶态金，放射性标记物，过氧化物酶等，这样制备适合于分析和诊断技术的涂覆表面。
35、权利要求34的制品，其中该合成聚合物选自氨基官能化的聚合物和调聚物，如聚乙烯亚胺和氨基封端的聚乙烯醇或聚-N-乙烯基吡咯烷酮；聚乙二醇和聚丙烯酰胺。
36、权利要求34的制品，其为一种含透镜体的接触透镜，该透镜体包括聚硅氧烷和/或全氟烷基-聚醚基团，在该透镜体上通过余辉等离子体诱导聚合甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯制备的聚合物涂层和由异氰酸基与含羟基聚合物的反应得到的面涂层(二次涂层)，其中该杂化型涂层展示出可润湿性，其表达为与水的接触角≤75°前，＜65°后和＜46°滞后。
37、权利要求34的制品，其为人造器官如肝脏、胰腺、肾脏或心脏；药物释放系统如(微)胶囊，(微)珠粒和经皮隔膜或药物导向系统如肿瘤导向或大脑导向；生物分析系统，亲和性载体或选择通透膜；修复材料和外科修复物或植入材料；或其它的生物医学装置如血管移植物，骨修补材料，神经修复材料，牙科修补材料或导管。
38、权利要求34的制品，其为一种用于视力矫正的眼科装置。
39、权利要求38的制品，其为一种接触透镜，一种眼内透镜或一种晶状体角膜植入物(人造角膜)。
40、权利要求39的制品，其为一种长时间配戴的接触透镜。
41、权利要求1的制品，其中该底涂层由余辉等离子体诱导聚合带有反应性基团的可聚合不饱和化合物获得。
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