TWI244927B

TWI244927B - Biocompatible polymer film

Info

Publication number: TWI244927B
Application number: TW088117682A
Authority: TW
Inventors: Reinhold Deppisch; Ulrich Bauer; Werner Beck; Ruth Dietrich; Hermann Gohl
Original assignee: Gambro Dialysatoren
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2005-12-11
Also published as: JP4121708B2; US6500549B1; CN1287498A; AU1070600A; KR20010033076A; EP1037679A1; DE69939005D1; ATE399573T1; CA2312370C; HK1031344A1; KR100656251B1; CN100340311C; CA2312370A1; ES2308853T3; WO2000021585A1; EP1037679B1; JP2002527534A; US6841255B2; US20030059620A1

Description

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幫助評估可能之生物可相容性的參數。具有最佳臨界表面張力的材質經常為生物可相容的，但有顯著的例外。例如 _ 乙婦及聚丙埽良好地具有在最佳範圍内的臨界表面張力’但是其不如預測地為生物可相容的。其他的因素也很重要。對這些因素的天性沒有一個清楚的了解，生物可相容性仍為不可預期的。因為聚晞類及聚胺基甲酸酯之引人注目的結構性質，已發展不同的混合及共聚技術，而添加更大的生物可相容性。美國專利4,872,867號揭示改質具水溶性聚合物的聚胺基甲酸酯，並且就地將之與矽氧烷類偶合劑交聯，形成交聯且互纏的聚矽氧烷網路。美國專利4,636,552號揭示一種具有聚内酯支鏈的聚二甲基矽氧烷，當與鹼聚合物組合、或用以取代可塑劑時，其據說對增加生物可相容性有助益。美國專利4,929,5 10號揭示具有一個較疏水淚段及一個較不疏水嵌段的二嵌段共聚物。該二嵌段共聚物在膨脹基質 (matrix)聚合物之溶劑中的溶液，被用來將該二後段導入基質聚合物的物件中。之後，該物件被轉入水中，迫使加入之二嵌段共聚物排列，使得較疏水的嵌段嵌入基質中，並且較不疏水的嵌段曝露於物件的表面。二嵌段共聚物的實例包括聚（環氧乙烷-環氧丙烷）、N -乙烯基-四氫吡咯酮醋酸酯及N-乙婦基-四氫p比洛艱|苯乙婦。美國專利4,663,413及 4,675,361號揭示分鏈（segmented)嵌段共聚物，特別是聚石夕氧燒-聚己内酯的線性嵌段共聚物。後者被加入鹼聚合物材質中，以改變其表面性質。雖然，起初大量混合於鹼聚合 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) %

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線 1244927 五、發明説明（ A7 B7

物中，該共聚物移動到表面上，形成一個特別薄、可能^ 單層的薄膜，其增加所要的表面特性，特別是生物可相容：性。具有側加聚内酯（PL)嵌段之聚二甲基矽氧烷（PDMS)嵌段的三後段共聚物已被敘述，隆敏格（Lovinger)，A· J.等人 ( 1993 年）J. Polymer Sci· Part B. (Polymer Physics)31 : 115- 123。此三嵌段共聚物已加入大量調配物中，且也用做表面塗層，以減少凝血性（thrombogenicity)，如美國專利 5,702,823號所敘述，在此併於本文為參考。PL-PDMS-PL三嵌段共聚物為商業上可得的，例如：加州柏克萊的賽羅脫克實驗室（Thoratec Laboratories, Berkeley，Calif.)，其提供一系列的被稱為”SMA”的此類聚合物，其中矽酮為二曱基矽酮且内酯為己内酯，並且以得自德國艾森的Th.果德斯密 A G(Th. Goldschmidt AG，Essen，Germany)之”泰格摩 (Tegomer)’’ [果德斯密（Goldschmidt) AG的註冊商標]為名。適用於此之聚矽氧烷嵌段的通稱分子量（數量平均）範圍是從約1000至約5000。，同時己内酯嵌段的通稱分子量範圍是從約 1 000 至約 10,000。蔡 Tsai，C-C.等人（ 1994) ASAIO Journal 40 : M619-M824 報告了 PL-PDMS-PL混合到聚氯乙婦及其他驗聚合物中、或塗覆其上做塗層的比較研究。迪皮旭（Deppisch) R.等人（ 1998 年）Nephrol. Dial. Transplant. 13 : 1354-1359報告了聚醯胺-聚乙晞基四氫吡咯酮、聚醯胺·聚芳基醚磺胺-聚乙晞基四氫吡咯酮、或聚芳基酸-聚乙烯基四氫吡咯酮之薄膜或膜組織結構的改進凝血 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐)

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線 1244927 A7 B7 五、發明説明（4 ) 性質。該改進凝血性質是歸因於親水及疏水表面墊片的微區域（microdomain)表面結構。美國專利5,589,563號揭示具有表面改質的端基，例如：具有硬鏈段（hard segments)及軟鏈段（soft segments)之聚胺基甲酸酯，其共價鍵結於如：PDMS或芳香基聚碳酸酯的端基上。表面改質的端基驅向於▲縮在聚合物的表面，增加表面疏水性。最近，已經知道：在生物物質及人造材質之間的交互作用導致凝血、發炎反應，以及微生物及寄主細胞的反應為更複雜的過程，其中人造物質的表面疏水性為一個因素。在生物材質及外來物質之間的交互作用已顯示包括最少為 •與互補系統的組份、與kallikrein-kinin系統、與凝固引發的本質路徑、與血小板及與血液的其他細胞組份，包括：周邊血液細胞，例如：單核白血板及有粒細胞等的分子交互作用。另外，在聚合物表面上的細菌生長及寄主細胞的活化、和/或增殖，都是有後續嚴重後果的問題，特別是植入或存在於其中的物件，如：導管及stents。具有改進之生物可相容性的材質設計必須考慮此類的因素。本發明之摘要本發明包括共聚物薄膜及任何物件之生物可相容種改…，物件為合成/聚合的、有機或金屬起源，在做為酱茱^療或步驟時，意欲接觸血液、組織或體液。此物件包括，但不限於：管線、袋子、導管、§她、探針、進

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^線、排液管、血管移殖、人造開關及類似物，不論是思攸長期或短期接觸血液、組織或其他體液或其血漿或血球及細胞組成。當與習用有或無所述之聚合物薄膜的物件或材質比較時，本發明之共聚物薄膜減低凝血性、減少細菌生長及黏著，減低對寄主細胞的毒性、及滲入並寄種 (seeding)於發炎細胞或寄主細胞。圖示之簡要說明圖1 -具有BaS〇4加入導管材質中、用以增強X光對照之導管剖面的掃描電子顯微鏡圖。在内部，血液接觸表面為最上面。箭號指出PUR-SMA薄膜塗覆在該基材的内表面。圖2 -單組份pur(最上面一行）及塗覆了 pui^ SMa薄膜之 PUR的原子強度顯微鏡掃描。左邊一列顯示高度的變化，右邊一列顯7JT與在探針頂部所拖曳有關之相變化。淺色及深色的區域具有不同的物化特性，淺色區域指出較軟及親水的表面特色，深色區域指出相對較硬、疏水的表面，且與較高PDMS的表面濃度有關。圖3 -比較雙組份PUR(最上面一行）及有SMA之2組份PUR 塗層表面的原子強度顯微鏡圖。高度及相影像，分別為左及右邊，如圖2中所述。圖4 -聚胺基甲酸酯測試板的細菌複製，未塗覆的（第3列）、及塗覆了 PUR-PL-PDMS-PL薄膜（第2列）、和PUR薄膜（第 5列）、和Pul-PL-PDMS-PL共聚物。平行軸：時間（最多24 小時）；縱軸’在578毫微米的光學密度。在縱軸的字母鑑別出不同的測試板。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（6 ) 圖5 -長條圖顯示出已塗覆導管之萃取物的細胞毒性（抑制細胞的生長），有或無以下及實例8中所述的預塗層。本發明之詳細說明本發明包括一個共聚物薄膜，其可塗覆在物件的表面上，形成連續的表面，其更具生物可相容性，且比未處理的物件具有較平滑的表面形態。通常，本發明的共聚物薄膜可以提供一個疏水聚合物嵌段來形成，如：有官能性-0H端基的聚二甲基矽氧烷（PDMS)，且-0H端與能和-0H基反應之薄膜形成聚合物的習用單體或預聚物反應。此反應的例證是使用聚内酯聚矽氧烷·聚内酯（PL-PDMS-PL)種類的反應性PDMS三嵌段共聚物、或矽酮聚酯。聚内酯嵌段的-0H 基可在適當的溶劑中，與任何不同的異氰酸酯反應，形成具有PDMS加入其結構中的聚合物。薄膜可藉由使用在溶劑中之反應混合物、藉著任何習用之塗覆物件的手段，而施加至物件的表面，並且容許溶劑蒸發。具有PDMS嵌段加入聚合物中的聚合薄膜在塗覆表面上形成。所得的薄膜比PL-PDMS-PL單獨的塗層更具機械強度。薄膜整體使得可能包覆以與溶劑相容之任何材質製成的任何結構，溶劑用於溶解起始物。材質的選擇是為了其最佳的機械性質，然後以所要材質製成的物件可包覆在本發明之聚合薄膜中，使物件為生物可相容的。本發明之聚合薄膜進一步的優點為：其可減少存在於物件中的表面粗糙。做為實例，在聚胺基甲酸酯為基礎的導管中，添加硫酸鋇以提供X光對照性。該硫酸鋇增加表面的粗糙，其可減低生 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1244927 A7 ___B7 五、發明説明（7 ) 物可相容性，減少流動的擾動或增進細胞或細菌的沉積。塗覆於導管表面的聚合物薄膜不只以改變表面的化學組成來增加生物可相容性’也減低表面的粗糙。表面粗糙的並他種類’如：在製造期間被導入，例如：以射出成型或二擠壓、或在尖端成形期間的熱處理、或在機械製造步驟，像是：以機械或雷射為基礎的鑽洞，可以塗覆本發明之聚合物薄膜來減少。不意欲被特別的操作理論所束縛，在此提供的資料是說明本發明之聚合物薄膜具有的表面特性，其與現在所了解之有關的生物可相客表面一致。此現在的了解要注意的因素為：細胞、蛋白質及其他的生物材質不特定地以不同的方式與表面互相作用’包括：以疏水、親水、及離子或靜黾的方式互相作用’鍵結通常是合作的天性。此互相作用的回顧被發現於迪皮旭（Deppisch)R.等人（1998年）之 Nephrol· Dial· Transplant· 13 : 1354-1359 中，在此併於本文為參考。因此，提供最少機會做互相作用的表面種類，考慮為一個代表不勻稱（patchy)的表面，其上具有各式各樣特色的區域係小於通常發現於蛋白質、細胞及類似物的相對應互相作用區域。本發明之共聚物薄膜的特色為··具有不同性質之區域的不均句表面。與此區域相關的特色包括：疏水/親水、粗糙/平滑、硬/軟、及類似物。最佳的尺寸是落在從0.1-100毫微米之平均直徑的範圍，雖然界限不被規則地或精確地描述，區域的大小不需均勻，且在最佳範圍之外的區域係具功能性的。具有此最理想之不規則的表面 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 裝訂

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五、發明説明（8 ) 對任何所給的表面特性不提供足夠的接觸區域，來容許生本發明之聚合物薄膜的表面以原子。在此所呈現的結果說明做示範的面，其具有不同疏水性及硬度之區物材質的非特定鍵結。本強度顯微鏡（AFM)分析。此薄膜具有不規則的表面域，且具有〇 · 1 - 1 〇〇亳微米之平均直徑範圍。在此呈現的資料說明與未塗覆之表面比較，以本發明聚合物薄膜覆蓋之表面的生物可相容性大大地增加。 Q此，本發明包括·將疏水聚合物嵌段，例如：含 $具有反應性-0H基的嵌段共聚物，與形成薄膜聚合物的單體或預聚物反應’例如：異氰酸酯或異氰酸-多醇混合物。根據本發明，有許多形成共聚物薄膜的方法。適當的疏水聚合物嵌段包括:，不同的矽氧烷聚合物、氟聚合物、聚乙二醇-聚二甲基矽氧烷共聚物、矽酮聚酯、聚醯胺、聚砜、聚芳基醚砜、聚碳酸酯、包括環婦·共聚物的聚烯及類似物。基本上根據所述之發明，所有種類的嵌段共聚物可用做塗層薄膜來塗覆。在疏水聚合物嵌段上的反應性端基，可以是任何種類的反應性基團，其適於將疏水聚合物嵌段與形成薄膜聚合物之單體或預聚物單位偶合。另外，偶合劑可用於與疏水嵌段反應，且然後與形成薄膜聚合物之單體或預聚物單位反應。形成薄膜聚合物的實例包括：聚胺基甲酸酯、聚缔類、聚碳酸酯、聚氯乙婦、聚醯胺、聚砜、聚芳基醚砜、纖維聚合物、環烯-共聚物及類似物。較佳的為聚胺基甲酸酯 (PUR)，其可以異氣故酉旨與多醇反應而形成。pl_pdms_pl且本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（9 ) 有-0H基，其容許它藉著與游離的異氰酸酯基團反應，而加入聚胺基甲酸酯的内部。本發明也提供以聚合物薄膜塗覆物件的方法，將所述溶劑中之反應產物塗覆在物件的表面上，且移除溶劑，因而在溶劑移除時形成薄膜。本發明以兩種聚合物薄膜來示範··在一個組份、與聚胺基甲酸酯預聚物[迪斯摩度（Desmodur)E22或E23，註冊商標，拜耳公司（Bayer Corp·)]的反應中，使用商業可得之 PL-PDMS-PL嵌段共聚物，如：SMA 422、SMA 423、SMA 425[註冊商標，加州柏克萊的赛羅脫克實驗室公司 (Thoratec Laboratories Corp.，Berkeley, Calif·)]，或石夕酮聚酯，如：泰格摩（Tegomer) Η-Si 6440 [德國艾森的Th.果德斯密 AG(Th· Goldschmidt AG，Essen，Germany)]，或兩個組份、與異氰酸酯、PL-PDMS-PL嵌段共聚物及多醇的反應。在兩個反應中，PL-PDMS-PL嵌段做為雙官能性的單位來反應，其變成加入PUR聚合物鏈的内部。反應條件可改變，以控制疏水嵌段對聚胺基甲酸酯的比例。OH/NCO端基的較佳莫耳比率是在0 · 1至1 0的範圍。趨向於增加疏水嵌段比例的反應條件也趨向於增加所得薄膜的整體疏水性，且增加疏水片斷的平均直徑。如本發明的另一個觀點，生物可相容性，特別是降低的細胞毒性，可以提供物件表面及塗層薄膜間的夾層來改善。夾層可以具有游離-Ο Η基的疏水材質來形成，如：多醇或也為塗層薄膜之組份的一員，如：PL-PDMS-PL [也被稱 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（10 ) 為此中之註冊商標SMA或泰格摩（Tegomer)]。夾層，例如 :PL-PDMS-PL可以塗料塗覆、或將要塗覆的物件浸入 PL-PDMS-PL溶解於適當溶劑的溶液中，例如：甲基異丁基酮，然後容許溶劑蒸發。該方法，術語稱為預先塗覆，產生一個PL-PDMS-PL層，其接著以本發明之聚合物薄膜塗覆，使得PL-PDMS-PL塗層在物件表面及聚合物塗層之間形成夾層。夾層的形成可優越地減低塗覆物件的細胞毒性，該物件如：導管，特別是其中導管以具有可濾去異氰酸酯之聚胺基甲酸酯為基礎的聚合物製成。也可製備多層薄膜，以提供單層塗層所不可得之組合物的物理性質。實例1 步驟1 : 2 5克的甲基異丁基酮 1.5 克的 SMA 422[賽羅脫克公司（Thoratec Corp.)] 在輕微攪拌下加溫至4 0 °C，約5分鐘， SMA 422是一個聚己内酯-聚二甲基矽氧烷-聚己内酯嵌段的三嵌段共聚物，具有的通稱分子量分別為4000 、2000及4000 ° 步騾2 : 添加23.5克的迪斯摩度（Desmodur) E22[拜耳公司（Bayer Co.)] 稍微攪拌避免氣泡形成。反應可在溫度範圍0 °C - 6 0 °c下進行高至2小時。排氣 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1244927 A7 _— B7 五、發明説明（~ 迪斯摩度（Desmodur·) E22是以二苯基甲烷二異氰酸酯為基礎的聚異氰酸酯預聚物。-NCO含量為8.6重量％。當量重為488。步驟3 : (a) 在玻璃板上，以鑄造刮刀（casting knife)、有或無支撐箔，例如：P E (聚乙烯或由聚胺基甲酸酯製成之射出成型板）鑄成不同厚度的薄膜；或 (b) 將溶液經由導管（内徑i_3公釐或任何其他的形狀）運送而形成薄膜。聚合的薄膜然後以掃描電子顯微鏡檢視（見圖1 )。實例2 : 步騾1 : 0·45克 SMA 422 23.7克多醇[VP51拜耳公司（Bayer Co.)] 15.9異氰酸酯[迪斯摩度（Desmodur) PF拜耳公司（Bayer Co.)] 異氰酸酯及SMA 4 22容許在60 t下、一起反應高至10分鐘。然後添加多醇，且反應再如實例1之步驟2進行。在室溫下混合及排氣。步驟2 : (如上所述地）鑄膜或製造。在PL-PDMS-PL上之OH基的其他反應已在此藝中所熟知 ’且可被利用將疏水嵌段加入形成薄膜的聚合物中。PL_ PDMS- PL的反應可以與偶合劑反應而增加，該偶合劑然後 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（12 ) 可與存在於其他聚合物或單體中的官能基反應。與具有-0H 官能基之單體或預聚物的偶合，可使用烷基或芳基磺胺來進行，例如：甲苯磺醯氯，其可與單體或預聚物，R-OH反應，然後以PL-PDMS-PL的0H基取代。具有胺、硫醇或醇官能基的單體或預聚物，可以三聚氰酸氯來活化，然後與P L-PDMS-PL偶合。具有環氧基的 PL-PDMS-PL可直接與PL-PDMS-PL的0H基反應。其他的偶合劑包括酸酐，如：順丁二酸酐或順丁二酸酐共聚物；活性的酯類，如：N -羥基丁二醯亞胺；及羧酸的酯類、或以不同碳化二亞胺活化的叛酸。通常，廣泛種類的此偶合反應在此藝中已知，且可使用已知的反應條件，而利用將疏水嵌段加入形成薄膜的聚合物中。實例3 :測試/評估凝血性：薄膜或已塗覆的導管做凝血性評估的測試，使用新捐獻的血液。在血液組份材質接觸期間，分析凝血膦·抗凝血臃 III錯合物（TAT)的動力產生，做為凝血臃形成的指標。凝血臃是凝固路徑的主要組份，因凝血膦是血小板的有效活化劑，且將纖維蛋白原切斷成血纖維蛋白，其最後導致一個聚合網路，即··凝血塊。根據製造者[德國的伯林公司 (Behring Co. ? Germany)的指示，T AT以商業上可得之 ELISA測試來測定。材質/表面比較的進行是直接比較改質及未改質的聚合物系統。T A T的加速反應動力指出較不具生物可相容性、較多凝血的材質。對凝血評估之方法學的細節：迪皮旭（Deppisch) R.等人 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（13 ) (1993 年）Nephrol· Dial. Transplant. Supp. 3(1994 年）17-23 及蔡（Tsai)等人（ 1994 年）ASAIO J· 40 : M619-M624。試管分析的進行是以新捐獻的人類全血來進行。在實例2 -SMA、2組份的PUR中，測量出類似的結果，即：TAT的減少。

表I 根據實例1之SMA-PUR塗覆管線的TAT資料種類血液接觸時間 TAT (微克/毫升） t=21分鐘 TAT (微克/毫升） t=42分鐘 TAT (微克/毫升） t=81分鐘 TAT (微克/毫升） t=81分鐘未處理 2 251 1570 血塊已形成處理過(60%溶劑/5%SMA， 35% E22) 1 73 605 1313 處理過(50%溶劑/5%SMA， 45% E22) 1 1 54 65 复姓4 : Si/PDMS表面的濃度（XPS) 為了評估S i的存在，在PDMS分子的中心組份使用X光螢光光譜儀。所用的技術是如前所述，例如：蔡（Tsai)等人 ( 1994 年）ASAIO J. 40 : M619-M624 報告之 PVC-SMA 混合物0 不含或含3 % SMA(相對於異氰酸酯化合物）薄膜的結果， -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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線 1244927 A7 _ _B7___ 五、發明説明（14 ) " 以不同take- off角度（T〇A)，即：1 〇、4 5及90。得到。重要的疋注意到take- off角度越大，分析的滲透深度越高。

表II 種類原子(％) 原子(％) 原子(％) T0A 10° T0A 45° T0A 90° 實例1產品，未處理 0 0 0 實例1產品， 17.9 12.4 9.62 以3% SMA處理過這些資料顯示：由於在SMA-PUR中存在PDMS的含量，當如上述鑄造時，Si增加，T0A減少，表示富含SMA-PUR。在所給的實例中，了解到約2 0倍的增加。此實驗說明PDMS 的增加發生在表面上。

表III 種類原子(％)T0A 10 原子(％)ΤΟΑ45 原子(％)ΤΟΑ90 PUR2組份，未處理 0 0 0 PUR2組份，處理過 (3% SMA) 15.7 8.2 6.0 這些資料確定了SMA-PUR聚合物鏈在最上層表面的富含。實例H掃描電子顯微鏡（SEM) 以剖切面製備之導管上的未改質及SMA-改質薄膜，以薄的Pt/Au層濺鍍塗覆，且以飛利浦（phiiips)電子顯微鏡分析 -17- 本紙張尺度適用中國國家檩準(CNS) A4規格(21〇X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（15 ) 。如圖1所示，形成約2 0微米的塗層薄膜，被標示為” SMA-PUR”塗層。塗覆的方法容許薄膜的厚度變化，最佳是從約〇· 1微米至100微米。更進一步，SEM也鑑別出小白點，其是因添加BaS04到導管材質中。BaS04在SEM中的電子釋出上產生變化。圖1顯示BaS〇4與血液接觸表面有清楚的分離。結論為：有塗覆、與血液接觸的表面，因BaS04結晶而缺乏粗糙性，沒有釋出BaS04到血液中，而是BaS04留在導管材質中。實例6 ·· tapping狀態下的AFM圖分析的下一個事項是確認假設之毫微區域。原子強度顯微鏡（AFM)是分析包含有不同化學或物化性質之斷片毫微結構的最有力技術。 AFM的分析是使用tapping狀態下的技術，以小力道在懸臂的尖端進行[方法參照：瑪哥模（Magonov)等人（ 1996年）在 Surface Analysis with STM and AFM，VCH，偉漢 (Weinheim)]見圖 2 及圖 3。在tapping時，以AFM照出或產生的表面照片，顯示毫微米大小（1 0 - 100毫微米直徑）的不同點。當懸臂或尖端在表面上”刮動”或移動時（例如：因為化學力或不同的軟度），以高度影像界定出來的照片顯示深度型態，而以相位移影像界定出來的照片顯示相位移。淺色區域更軟且親水。深色區域具有更高的PDMS且更硬。變化塗層聚合物的分子量或鏈長，習知此藝者可容易地改變毫微區域形態的側面結構。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（16 ) 實例7 :細菌的黏著共聚物薄膜及塗覆測試板的細菌黏著評估是以貝卻特 (Bechert，T ·)等人（1998年），第Η--屆生物材質艾沉研討會的海報26(XIth Aachen Colloquium on Biomaterials, Poster 26)，德國專利（German Offenlegung DE) 19751581 Al 的方法進行。Staphylococcus epidermis在材質表面上的黏著，是使用ELISA反應來固定染料到黏著於材質表面的細胞上，以光度測定計的裝置來量化。光學密度的測定，在標準化的條件下提供一個黏著細菌的相對量化測量。測試聚胺基甲酸酯（PUR)薄膜、PUR及PL-PDMS-PL的共聚物薄膜、有及無共聚物薄膜塗覆之聚胺基甲酸酯測試板的不同組合。以特可福雷斯（T e c 〇 f 1 ex) EG60DB20[麻州魏爾本的斯美蒂克斯有限公司（Thermedics，Inc· Woburn，Mass·)]所製成的測試板，是一種熱塑性、脂肪基的聚胺基曱酸酯，以亞甲基雙（環己基）二異氰酸酯（4 0%)、聚四亞甲基醚甘醇 (9 · 6 % )及1，4 -二醇鏈延伸劑（3 0 · 4 %)及硫酸鋇（20.0%)合成，來產生X光不透明度。塗層材質是單組份的聚胺基甲酸酯，基本上是如實例1，從35%的迪斯摩度（Desmodur) E22 、5% 的 PL-PDMS-PL[泰格摩（Tegomer)]及 6 0% 甲基異丁基酮（MIBK)形成，鑄成薄膜或塗覆在特可福雷斯（Tecoflex) 測試板上。測試板或薄膜被曝露於活的S . epidermis培養中4 8小時的時間’每二十分鐘記錄吸收的讀數。 -19- h張尺度適用中國國家g(CNS) A4規格(210X 297公釐ϊ 1244927

結果顯示於圖4中。光學密度被緣於縱抽，時間在橫抽，重覆A-F的-系列測試。未塗覆的板（第洲快速地並再現地支持黏著細菌增加的密度。在相同的時間内，有塗覆的、不支持可測里得到的細菌黏著。以聚胺基甲酸酯單獨形成的薄膜不支持可測量得到的黏著。puR及共聚物薄膜，與為未塗覆的測試板比較，以平均約3〇小時相同的光學铪度而·g·，大大地阻礙細菌的黏著。另人驚野的是：PDMS存在於表面，在劑量依賴性的情形下，減少了細囷的黏著及增殖。 f例8 ··細胞的毒性研究測試板材質、薄膜塗層及有薄膜塗覆測試板之不同組合的母性’疋以測量細胞生長的抑制（ICG)來評估。ICG的測量是製成不同測試材質之水溶性的洗出液來測量，然後在含有洗出液的培養介質中，培養哺乳動物細胞，然後以中性的red uptake評估細胞的活存。 ICG測試是於96孔的組織培養板種晶（seeding) 15〇〇-2〇〇〇個老乳誠維組織母細胞（L - 929系）開始，該老鼠纖維組織母細胞先前已於完全伊果（Eagle，s)MEM中48至72小時而培養成次聚集物（subconfluence)。板子在37°C下培養24小時。然後移除介質，並且添加測試的洗出液。測試的洗出液是在蒸餾水（每1 0平方公分測試材質有1毫升）中、7 0 °C 下培養測試板或薄膜2 4小時而製成的。對每一個板子而言，250微升的0.4%中性紅（Neutral red) 溶液與20毫升之完全伊果（Eagle’s)MEM混合。洗出液培養 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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線 1244927 A7 B7 五、發明説明（18 ) 介質被移除並添加200微升/孔的含中性紅介質。板子然後在3 7 °C下培養3小時。然後丟棄溶液，板子以200微升的 PBS/孔來洗滌。之後，添加在蒸餾水中之200微升/孔的 50 %(體積/體積）乙醇及1%(體積/體積）的醋酸。10分鐘等待之後，測量每一孔在540毫微米的吸收。ICG%以 A k · Α τ ---x 100來計算，其中Ατ =在測試溶液中的平均吸收減

Ak 去在空白中的平均吸收，A k =控制組（無細胞）中的平均吸收減去在空白中的平均吸收。若如威斯萊德（Wieslander)等人 (1991 年）Kindey International 49 : 77-79所述的 ICG<30%，該材質被認為是無毒的。使用下列的材質：完全伊果（Eaglis)MEM : 500毫升的伊果（Eagles)MEM 50毫升的牛胎（Fetel calf)血清 5毫升之200毫升的ML-麩胺酸 5.毫升的非必要胺基酸溶液。 0 · 5毫升的Gentamycin 50毫克/毫升 PBS(10倍母液）：

NaCl 80克 KC1 2 克 KH2P〇4 2 克

Na2HP04 1 1 克 -21 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1244927 A7 B7 五、發明説明（19 ) 溶解於H20中，成為1000毫升的最終體積。該母液被稀釋10倍，且pH被調整成7.2。 5 0 %乙醇、1 %醋酸溶液： 500毫升的乙醇（9 6%) 490毫升的水 1 0毫升的冰醋酸 4 %中性紅的母液： 4毫升的中性紅[默克號碼（Merck No·) 1376] 100毫升的蒸館水在使用前用水稀釋1 0倍。在平行實驗中，未塗覆特可福雷斯（Tecoflex)導管及共聚物薄膜為無毒的，即：與水或矽氧烷溶液做參考來比較，其ICG<3 0%。然而，塗覆了共聚物薄膜的導管及測試板為有毒的。以迪斯摩度（Desmodur) E23取代迪斯摩度 (Desmodur) E22造成：共聚物薄膜為薄膜時無毒，且當其用於導管或測試板時亦無毒。迪斯摩度（Desmodur) E23具有15%的NCO基團。在塗覆共聚物薄膜之前，以插入一個多醇或PL- SMA- PL 的夾層到測試材質上，也會將毒性減低或排除。測試的導管以0.125%或1.0%的PL-PDMS-PL預先塗覆··是將在甲基異丁基酮溶液中的預塗層塗覆，並在4 (TC下固化來移除溶 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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線 1244927 A7 B7 五、發明説明（20 ) 劑。測試的導管然後大體上以實例1所述的共聚物塗覆，除了共聚物起始溶液為4 5 %的迪斯摩度（Desmodur) E23、 5%PL-PDMS-PL及5 0%MBK。資料顯示於圖5。以PL-PDMS- P L夾層預先塗層的導管大大地減少毒性，雖然無夾層之已塗覆的導管也在3 〇 % ICG的毒性門摇之下。因此，毒 4生可以插入具有游離0 H基的夾層來減低，或使用快速反應的組份’來形成共聚物薄膜。策略是要避免或減少共聚物薄膜之反應組份、與形成被塗覆物件之基底聚合物間的反應可能性。如上所述的此一多層觀念，容許在組成聚合物上有較大的彈性。 1例9 :哺乳動物細胞的不附著性如：纖維組織母細胞之哺乳動物細胞，附著且長滿塗覆了本發明之共聚物薄膜的物件上，其失敗以下列的方式說明·纖維組織母細胞在一個底部預先塗覆了本發明之共聚物薄膜的組織培養板上培養，其一部分蓋在整個裝置浸於生長介質中的玻璃板上。在共聚物表面的生長與在玻璃板表面的生長比較。在玻璃表面上的細胞生長，但在共聚物表面的附著或增殖失敗。細胞在本發明之共聚物薄膜表面上附著或增殖的失敗指出：當寄主細胞組織植入、向内生長或長滿時，此表面不可能被損壞。、、本發明以本發明操作原則之特定具體實施例的實例來敘述，其它的具體實施例續以通常的教導及在此所教導或建議的原則，而為習知此藝者所了解。那些落於本發明範疇 <内的變化包括：形成本發明共聚物薄膜之另外材質的使 •23- 本紙張尺度適用巾國國家標準(CNS) Μ規格(細χ297公釐)"~—- 1244927 A7 B7 五、發明説明（21 ) 用、薄膜形成及/或塗層的其它反應條件、爽層形成或其組合的變化。結果的摘要：所述的SMA-PUR薄膜顯示一系列關於性質的改進： 1.與簡單的PL-PDMS-PL塗層比較之薄膜的機械穩定性； 2 .與至今所用技術比較，減少粗糙到〇 . 1毫微米以下； 3 .以AMF證明之微/毫微區域在5 - 100毫微米的範圍； 4 ·減少凝血性：較低的TAT產生動力；及 5·以ESCA及XPS分析記錄PDMS對表面的增進。 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims

1244927 as B8 C8 __ D8_ 六、申請專利範圍 1 · 一種共聚物薄膜，包含形成薄膜之聚合物組份及具有反應性端基的疏水聚合物後段，該薄膜具有非均勻表面，其特徵為具有於疏水性、粗糙度或硬度或其它物理化學屬性上具不同性質之區域，該等區域具有平均直徑為〇 . 1 -100毫微米，其中該形成薄膜的聚合物是選自由聚胺基甲酸酯、聚烯類、纖維聚合物、聚碳酸酯、聚芳基醚職、聚砜、聚氯乙晞及聚醯胺所組成之群組，且該疏水聚合物嵌段是選自由矽氧燒聚合物、氟聚合物、聚乙二醇-聚二甲基矽氧烷共聚物、矽酮聚酯及聚内酯-聚矽氧烷-聚内酯的三嵌段共聚物所組成之群組。 2 ·如申請專利範圍第1項的共聚物薄膜，其中該形成薄膜的聚合物為聚胺基甲酸酯，且該疏水聚合物嵌段是聚内酉旨-聚矽氧烷-聚内酯的三嵌段共聚物。 3 ·如申請專利範圍第1項的共聚物薄膜，其中該形成薄膜的聚合物是聚二苯基甲烷二異氰酸酯預聚物，且該疏水欲ί又疋聚己内酯-聚二甲基石夕氧燒-聚己内酯三嵌段共聚物。 4 ·如申請專利範圍第3項的薄膜，其中在縮合之前，在該疏水嵌段上之-〇 Η基相對於該形成薄膜聚合物上之_ N c 〇基的比例是在〇 · 1至1 〇·〇的範圍。 5 · 一種製造共聚物薄膜的方法，包含的步驟為： (a)將形成薄膜聚合物的組份、與具有對該形成薄膜聚合物組份有反應性端基之疏水聚合物嵌段結合，在溶劑的存在下，使得所有的組份溶解於溶劑中，其中該形成

1244927 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍薄膜的聚合物是選自由聚胺基甲酸酯、聚烯類、纖維聚石物氷峡酸酉日、聚芳基醚礙、聚職、聚氯乙埽及聚醯胺所組成之群組，且該疏水聚合物嵌段是選自由矽氧烷聚合物、氟聚合物、聚乙二醇_聚二甲基矽氧烷共聚物、矽酮聚酯及聚内酯-聚矽氧烷_聚内酯的三嵌段共聚物所組成之群組； (b )將溶解於溶劑.中的組份施加至一欲塗覆之表面；且 (Ο在答許溶劑蒸發及組份互相反應的條件下，在該欲塗覆的表面上形成薄膜；藉此獲得一具有非均勾表面之共聚物薄膜，其特徵在於具有於疏水性、粗糙度、硬度或其他物理化學屬性上具不同性質之區域，且該等區域具有〇 .丨_ i 〇〇亳微米的平均直徑。 6 ·如申請專利範圍第5項的方法，其中該形成薄膜聚合物的組份為形成聚胺基甲酸酯的組份，且該疏水聚合物嵌段是聚内酯-聚矽氧烷-聚内酯的三嵌段共聚物。 Ί·如申請專利範圍第6項的方法，在反應之前，在該疏水嵌段上之-0Η基相對於該形成薄膜聚合物上之·NC〇基的比例是在0· 1至10.0的範圍。 8 _如申請專利範圍第6項的方法，其中該形成薄膜聚合物的組份基本上由異氰酸酯及多醇的混合物所組成。 9·如申請專利範圍第5項的方法，其中將溶解於溶劑中的組份施加至一欲塗覆之表面的步驟是將該要被薄膜塗覆的物件浸於溶液中，然後移出物件，容許溶劑蒸發。 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) A8 B8 C8

1244927 六、申請專利範園 1 0 .如申請專利範圍第5項的方法，其中該欲塗覆之表面上已預塗了包含多醇、或聚内酯-聚矽氧烷·聚内酯三嵌段共聚物的一層。 1 1 · 一種以生物可相容之共聚物薄膜塗覆表面的方法，其包含： " (a)將表面以溶液覆蓋，該溶液包含形成薄膜聚合物的組份、及具有對形成薄膜聚合物組份有反應性端基之疏水水合物肷#又，該等組份係溶解於溶劑中，其中該形成薄膜的聚合物是選自由聚胺基甲酸酯、聚婦類、纖維聚合物、聚碳酸酯、聚芳基醚颯、聚砜、聚氯乙烯及聚醯胺所組成I群組，且該疏水聚合物嵌段是選自由矽氧烷聚合物、氟聚合物、聚乙二醇_聚二甲基矽氧烷共聚物、矽酮聚酯及聚内酯_聚矽氧烷_聚内酯的三嵌段共聚物所組成之群組；及 (b )將;容劑從覆盖表面的溶液移除，使组份互相反應，藉此在表面上形成一具有非均勻表面之共聚物薄膜，其特徵在於具有於疏水性、粗糙度、硬度或其他物理化學屬f生上具不同性質之區域，且該等區域具有毫微米的平均直徑。 12·如申請專利範圍第丨丨項的方法，其中該形成薄膜聚合物的組份為形成聚胺基甲酸酯的組份，且該疏水聚合物嵌段是聚内酯-聚矽氧烷_聚内酯的三嵌段共聚物。 13.=1請專利範圍第12項的方法，在反應之前，在該疏水瓜ί又上之-0H基相對於該形成薄膜聚合物上之· NC〇基的 -3 - 1244927 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍比例是在Ο · 1至1 〇·〇的範圍。 14·如申請專利範圍第12項的方法，其中該形成薄膜聚合物的組份基本上由異氰酸酯及多醇的混合物所組成。 1 5 .如申請專利範圍第i i項的方法，其中該表面上已預塗了包含多醇、或聚内酉旨-聚矽氧烷·聚内酉旨三嵌段共聚物的一層。 16.如申請專利範圍第15項的方法，其包含在形成該生物可相容之共聚物薄膜前，先在該預塗層上形成一層薄膜的附加步驟。 1 7 · —個具有意欲接觸血液、組織或體液之表面的物件，該物件具有共聚物薄膜覆蓋於該表面，該共聚物薄膜包含形成薄膜聚合物的組份、及具有反應性端基之疏水聚合物嵌段，該薄膜具有非均勾表面，其特徵為具有於疏水性、粗糙度或硬度上具不同性質之區域，該等區域具有平均直徑為0· 1 - 100毫微米，其中該形成薄膜的聚合物是選自由聚胺基甲酸酯、聚烯類、纖維聚合物、聚碳酸酯、聚芳基醚颯、聚砜、聚氯乙烯及聚醯胺所組成之群組’且該疏水聚合物嵌段是選自由矽氧烷聚合物、氟聚合物、聚乙二醇-聚二曱基矽氧烷共聚物、矽酮聚酯及聚内酯-聚矽氧烷-聚内酯的三嵌段共聚物所組成之群組。 1 8 ·根據申請專利範圍第i 7項的物件，其中該形成薄膜的聚合物為聚胺基曱酸酯，且該疏水聚合物嵌段是聚内酯-聚矽氧烷-聚内酯的三嵌段共聚物。 1 9 .根據申請專利範圍第1 7項的物件，其中該形成薄膜的聚 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

1244927 as Β8 C8 ---------D8 六、申請專利範園合物疋水一苯基甲烷二異氰酸酯預聚物，且該疏水嵌段是聚己内醋·聚二甲基硬氧、燒-聚己内醋三嵌段共聚物。 20·根據中請專利範圍第19嚷的物件，纟中在縮合之前，在該疏水嵌段上之-OH基相對於該形成薄膜聚合物上之一 NCO基的比例是在〇 · 1至1〇〇的範圍。 21 •根據申請專利範圍第17,的物件，其具有一個第一塗層，包^多、醇或聚内酉旨-聚碎氧燒.聚内酉旨的三嵌段共聚物，$亥弟一 &層在該共聚物薄膜下面。 22.根據申請專利範圍第21項的物件，其進一步包含在該第一塗層上面而在該聚物薄膜下面的一個夾層。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）