在粘合表面上具有刚性突起的粘合结构的制作方法

在粘合表面上具有刚性突起的粘合结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了包含表面的粘合结构，从所述表面延伸出基本上圆柱形突起，所述突起包含刚性树脂，所述刚性树脂具有大于17MPa的杨氏模量。所述突起具有足够低的直径，以通过粘合结构和目标表面之间的剪切粘附性所测量的物理吸引力，例如范德华力来提升粘附性。提供了制备所述结构的方法以及所述粘合结构和目标表面的组合。
【专利说明】在粘合表面上具有刚性突起的粘合结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有形状和机械性质的聚合物基结构，形状和机械性质优化了对具体靶标例如组织或器官靶标的粘附性。
【背景技术】
[0002]存在对粘合结构的持续需要，粘合结构具有通过物理吸引力获得的改善的粘附性。此类结构可适于用于多种应用，例如医学应用，例如作为用于闭合外科手术切口的缝合线和缝钉的辅助或替代物。为了粘合至基底例如活体组织，非常期望提供粘合结构，粘合结构通过粘合结构和基底之间的非化学相互作用提供粘合力。
[0003]分子间作用力是分子对彼此施加的，并且影响以分子作为其一部分的材料的宏观特性。这种力本质上可以是吸引的或者是排斥的。它们通常被分为两类:短程力，其在分子中心被3埃或更小的距离分隔时发挥作用，和远程力，其在较大的距离内发挥作用。
[0004]一般来讲，如果分子不化学地相互作用，则它们之间的短程力为排斥的。这些力产生于与分子相关联的电子的相互作用并且也被称作交换力。化学地相互作用的分子具有吸引的交换力，也称为化合价力。分子的机械刚性和效果例如物质的有限的可压缩性起因于排斥的交换力。
[0005]对本目的而言，物理吸引力被认为是本质上非化学的吸引力，例如不依赖或相关于离子键、共价键或氢键。物理吸引力可包括远程力或者其也被称作范德华力。这些力是各种各样物理现象的起因，物理现象例如摩擦、表面张力(毛细管作用)、液体和固体的粘附和内聚，粘度以及气体实际性能与通过理想气体定律预测性能之间的偏差。来自范德华力的通常键合能为约I千卡/摩尔，相比较地氢键为约6千卡/摩尔，碳-碳键为约80千卡/摩尔。范德华力以多种方式出现，其一为电偏`振分子趋于变为线性的倾向。量子论还指出在一些情况下与邻近分子中的电子相关的静电场或多或少地约束了同相中电子的移动。
[0006]还已知为量子地诱发了瞬时偏振的色散力(三种类型的范德华力中的一种)是由于原子轨道中电子的位置导致的原子偶极的瞬时变化引起的。当电子在核的一侧时，该侧变得略微地负电性(用S-表示)；其继而排斥相邻原子中的电子，使得这些区域略微地正电性(S+)。该诱发的偶极导致两个分子之间的短暂的静电吸引。电子立刻移动至另一点并且静电吸引被打破。色散力通常非常弱，因为吸引如此快速地被打破，并且所涉及的变化如此小。
[0007]尽管范德华力弱，但已经认识到该力能够有助于通过固有形成的结构而粘合。例如，已经观察到壁虎脚的粘合力归因于成百上千的纤丝的、毛发似的被称为刚毛的微观结构产生的范德华力，刚毛终止于甚至更小的被称为匙突的结构(直径为200至400纳米)。此类结构使得壁虎能够甚至在光滑表面例如玻璃垂直平面上爬行，获得粘合而对目标基底自身提供粘合特性无任何要求。已经通过多种方法尝试模仿壁虎脚的结构，方法包括使用模板的纳米模塑、聚合物自组装，光刻和蚀刻。然而，这种结构本质精密并且在实际应用中受困于耐久性问题。因此，提供归因于范德华力的粘合力但具有简单形状和构造的结构是所期望的。
[0008]美国专利公开6，872，439提出一种加工的微观结构，其包含至少一个能够在表面处提供在约60至2，000纳-牛顿之间的粘合力的突起。杆以相对于支持表面倾斜的角度支持突起，并且微观结构可以粘合至不同表面。
[0009]美国专利公开7，479，318涉及原纤状微观结构及其制造方法。这些方法包括微切削加工和模塑，并且能够用于由聚合物以及其它材料制备任何形状的亚微米尺寸的原纤状微观结构。
[0010]W02008076390教导了干粘合剂以及在基底上形成干粘合结构的方法，方法为在基底上形成能量敏感材料的模板背衬层，在模板背衬层上形成能量敏感材料的模板层，将模板层暴露于预先确定的能量图案，移除暴露于预先确定的能量图案的模板层的部分，并且保留由能量敏感材料形成的模板结构并且通过模板背衬层连接到基底。
[0011]W02009067482提出了一种粘合制品，其包括具有表面的生物相容且能够至少部分地生物降解的基底；以及多个自表面延伸的突起。突起包括生物相容且能够至少部分地生物降解的材料，并且具有小于大约1，000微米的平均高度。
[0012]对现有技术的回顾显示为了粘附至组织在聚合物基底上使用了微-纳米结构(W02009067482)，但用于制造这些结构的材料包含“软”聚合物，即杨氏模量≤17MPa的聚合物或聚合物的混合物。此外，他们没有提供粘合至特定类型的组织的解决方案。
[0013]期望的是，提供不仅仅依赖表面化学基团的粘合结构以提供与预订目标表面的可接受的等角接触和粘合。
[0014]期望提供刚性(杨氏模量)大于17MPa的粘合结构，其提供了一种方式，通过该方式液体例如组织自身的液体或化学基团例如纤维蛋白密封剂可通过毛细作用带入结构以提闻与其预订目标表面的粘合。

【发明内容】

[0015]本发明涉及聚合物基的、粘合性微-纳米结构，结构具有形成的表面结构和机械性能，其能够最优化对特定目标的粘合。本发明涉及包含柱状突出的结构，柱状突出具有特定的直径、长度、和纵横比(长度/直径)或间距并且可以用刚性聚合物制造。结构的形状可形成至能够提高对特定基底例如某些组织型基底的粘合。用于本发明的适宜聚合物包括杨氏模量>17MPa的刚性聚合物，其可为亲水性的或疏水性的，或为生物可吸收的或非生物可吸收的，这取决于其使用目的和目标基底。
[0016]在一方面，本发明涉及粘合结构，其包含具有从其上延伸出突起(例如基本上圆柱形的突起)的表面基底，突起包含根据ASTM`标准D412-98a测量具有大于17MPa的杨氏模量的树脂，突起具有足够低的平均直径，以通过增加粘合结构和粘合结构将粘附的目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力(例如范德华吸引力)来提升粘附性。为了本目的，树脂可被定义为作为分泌物从某些植物获得的或通过较简单分子聚合制备的任何类别的固体或半固体粘性物质。树脂可包括单一的聚合物化合物或者聚合物化合物的混合物。
[0017]为了本发明的目的，目标表面可包括生物组织、或非组织，例如与医学装置相关的表面。在某些实施例中，目标表面可与胶合剂结构本身有关，例如在基底或膜在其两侧均包含突起的情况下，其可被用作双面粘合带。此类双侧实施例甚至可为自身卷绕或类似的粘合结构，以提供至少部分地通过物理吸引力而提升的粘附性。
[0018]在另一个方面，本发明涉及包含两侧基底的粘合结构，从基底的每一侧延伸出突起，突起包含一种或多种具有大于17MPa的杨氏模量的树脂，突起具有足够低的直径以通过增加粘合结构和目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力来提升粘附性。
[0019]在另一方面，本发明涉及粘合结构，其包含具有从其上延伸出突起(例如基本上圆柱形的突起)的表面的基底，突起包含根据ASTM标准D412-98a测量具有大于17MPa的杨氏模量的树脂，突起具有足够低的平均直径以通过增加粘合结构和粘合结构将粘附的目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力来提升粘附性，其中基底表面包含与目标表面相互作用的反应性化学基团。
[0020]在另一方面，本发明涉及用于提供可粘附到目标表面的粘合结构的方法，所述方法包括:a)测量目标表面的表面粗糙度，以确定与表面相关的微观结构的平均尺寸；和b)形成包含聚合物的粘合结构，结构包含具有粘合表面的基底，粘合表面包含突起，例如柱状突起，突起具有对于表面与目标表面上的微观结构的相互作用来说足够的高度、直径和纵横比以通过粘合结构和目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的范德华吸引力来提升粘附性。为了本目的，微观结构包括微米-尺寸和亚微米-尺寸的结构，例如纳米-尺寸的结构，其可具有任何形状，例如原纤状微观结构或柱状微观结构，其长度(或高度)一般大于其直径。
[0021]在另一个方面，本发明涉及提供可粘附到目标表面的粘合结构的方法，所述方法包括:
[0022]a)测量目标表面的表面粗糙度，以确定与表面粗糙度相关的微观结构的平均最长尺寸；
[0023]b)形成包含聚合物的粘合结构，结构包含粘合表面，粘合表面包含突起，突起具有足够低的平均直径以与目标 表面上的目标微结构相互作用，以通过粘合结构和目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力例如范德华吸引力来提升粘附性。
[0024]在仍另一方面，本发明涉及制备粘合结构的方法，所述方法包括:a)提供特定溶剂可溶解的包含凹痕的模具山)在足以允许通过聚合物填充模具凹痕的条件下，例如一定温度和压力下，向模具引入具有大于17MPa的杨氏模量的刚性聚合物或刚性聚合物的前体，聚合物基本上不可被特定溶剂溶解；c)冷却步骤b)的模具和聚合物至足以基本上固化聚合物的程度；d)释放步骤c)的模具和聚合物上的压力；和e)在溶解模具的条件下将模具和聚合物暴露于特定溶剂，以提供具有大于17MPa的杨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。在本发明的某些实施例中，刚性聚合物可作为可熔融聚合物提供。在一些实施例中，刚性聚合物可作为可溶解聚合物提供，即聚合物可提供为溶解于此后定义的“非特定溶剂”。在一些实施例中，向模具引入具有大于17MPa的杨氏模量的刚性聚合物可通过提供能够在模具中聚合的单体前体进行。在本发明的其它实施例中，向模具引入具有大于17MPa的杨氏模量的刚性聚合物可通过在模具中提供前体聚合物的混合物并且蒸除非特定溶剂进行，混合物包含可溶解聚合物和非特定溶剂或包含可溶解聚合物前体和非特定溶剂。通过“非特定溶剂”表示可溶解最终的刚性聚合物产品或其前体而基本上不溶解“特定溶剂可溶解的模具”的溶剂。[0025]在另一方面，本发明涉及制备粘合结构的方法，所述方法包括:a)提供特定溶剂可溶解的包含凹痕的模具；b)在足以允许通过聚合物填充模具凹痕的条件下，向模具提供在模塑匹配的条件下具有大于17MPa的杨氏模量的聚合物，聚合物基本上不可被特定溶剂溶解；c)处理步骤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)在溶解模具的条件下将模具和聚合物暴露于特定溶剂，以提供具有大于17MPa的杨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，本发明涉及粘合结构和粘合结构所粘附的目标的组合，其中粘合结构包含表面，表面上延伸有基本上圆柱形的突起，突起包含树脂，树脂具有大于17MPa的杨氏模量，突起具有足够低的平均直径和足够的平均长度，以通过粘合结构和目标之间的通过剪切粘附性所测量的范德华吸引力来提升粘附性。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1为具有I微米直径X20微米长度的微柱的聚丙烯基底的扫描电镜图像。
[0028]图2代表了在湿润条件下，即当进入水浴中时，具有I微米直径和20微米长度柱状突起的聚丙烯基底与具有不同表面粗糙度值-平面玻璃、3微米、8微米、和18微米的目标基底之间的到切粘附力(粘合力)。
[0029]图3描绘了具有I微米直径和20微米长度的柱状突起的聚丙烯基底与目标基底对平PP膜与两类组织即肠和膀胱的剪切粘附力(104N/m2)比较。
[0030]图4是描绘在测量聚合物样品对新鲜收获的组织的剪切粘附性时在机械测试装备上用于保持组织样品的持样器装置的照片。
[0031]图5是描绘用于测量聚合物样品对新鲜收获的组织的剪切粘附性的安装在机械测试仪上用于组织样品的持样器装置的照片。
`[0032]图6描绘了本发明的具有约一微米直径和约20微米长度的柱的聚丙烯基底对三类不同组织即肠、膀胱和上皮的粘合强度。
[0033]图7描绘了当对两类组织即肠和上皮测试时，分别具有约0.6微米直径X约20微米长度和5微米直径X约15微米长度的柱尺寸的聚丙烯基底的柱尺寸的影响。
[0034]图8描绘了在双侧具有粘合结构的聚丙烯带的SEM图像。
[0035]图9描绘了在猪肠上的平面PP膜和双侧PP带的破裂压力数据比较。
[0036]图10是包含200nm直径X 2微米高纳米柱的DL-PLA基底的扫描电镜图像。
[0037]图11描绘了对于PLA的柱状突起(0.2微米直径和2微米长度)以及其相应的平面表面膜(未柱化)，对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。
【具体实施方式】
[0038]杨氏模量(E)是各向同性弹性材料刚度的量度。其也被称为杨氏模量(Youngmodulus)，弹性的模量，弹性模量(尽管杨氏模量实际上是几种弹性模量例如体积模量和剪切模量中的一种)或拉伸模量。其定义为在虎克定律起作用的应力范围内单轴应力对单轴应变的比。其可通过在对材料样品施加拉伸测试期间所生成的应力-应变曲线的斜率而以实验方法确定。杨氏模量量化了聚合物的弹性。对于小的应变，其定义为应力对应变变化速率的比。类似于拉伸强度，其高度相关于涉及聚合物物理特性的聚合物物理应用，例如橡胶带应用。模量强烈依赖于温度。
[0039]杨氏模量，E，可通过用拉伸应力除以拉伸应变来计算:
[0040]
【权利要求】
1.一种包含表面的粘合结构，从所述表面延伸出突起，所述突起包含树脂，所述树脂具有大于17MPa的杨氏模量，所述突起具有足够低的直径，以通过增加所述粘合结构和目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力来提升粘附性。
2.根据权利要求1所述的粘合结构，其中所述突起具有范围为0.2至5微米的平均直径、大于2微米的平均长度和I比33的纵横比(长度/直径)。
3.根据权利要求2所述的粘合结构，其中所述突起具有范围为0.2至2微米的平均直径、大于3微米的平均长度和2比30的纵横比(长度/直径)。
4.根据权利要求1所述的粘合结构，其中所述结构是由树脂整体模塑的，所述树脂选自以下中的至少一种:热塑性树脂、热固性树脂和可固化树脂。
5.根据权利要求1所述的粘合结构，其中所述树脂包含至少一种聚合物，所述聚合物具有大于17MPa的杨氏模量。
6.根据权利要求5所述的粘合结构，其中所述树脂包含至少一种聚合物，所述聚合物具有范围为20MPa至5GPa的杨氏模量。
7.根据权利要求5所述的粘合结构，其中所述聚合物选自热塑性聚合物中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的粘合结构，其中所述聚合物选自以下中的至少一种:聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚对二氧环己酮(PDO)、聚(三亚甲基碳酸酯)、聚(己内酯-乙交酯共聚物)和聚丙烯(PP)。
9.根据权利要求1 所述的粘合结构，其中所述所述树脂是疏水性的。
10.根据权利要求9所述的粘合结构，其中所述疏水性树脂包含选自脂族聚酯和聚丙烯的聚合物。
11.根据权利要求1所述的粘合结构，其中所述树脂是亲水性的。
12.根据权利要求11所述的粘合结构，其中所述亲水性树脂包含选自以下的聚合物:聚氧杂酯、透明质酸和聚乙烯醇。
13.根据权利要求5所述的粘合结构，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物，所述聚合物选自脂族聚酯、聚(氨基酸)、共聚(醚-酯)、聚亚烷基草酸酯、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、聚(亚氨基碳酸酯)、聚原酸酯、聚氧杂酯、聚酰胺基酯、包含氨基的聚氧杂酯、聚(酸酐)、聚磷腈、胶原、弹性蛋白、透明质酸、层粘连蛋白、明胶、角蛋白、硫酸软骨素、聚乙交酯(PGA)、聚(富马酸丙二醇酯)、聚氰基丙烯酸酯、聚己内酯(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.根据权利要求5所述的粘合结构，其中所述聚合物是不可生物降解的聚合物，所述聚合物选自丙烯酸、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(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)、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和聚烯烃。
15.根据权利要求1所述的粘合结构，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度内。
16.根据权利要求1所述的粘合结构，所述粘合结构在其表面上具有范围为约IXlO5至约6 X IO8突起每cm2的突起密度。
17.根据权利要求1所述的粘合结构，其中当根据ASTM标准D4501测量时，所述粘合结构的至少一部分具有至少3N/cm2突出面积的干燥粘合强度。
18.根据权利要求1所述的粘合结构，其中当根据ASTM标准D4501测量时，所述粘合结构的至少一部分具有至少0.5N/cm2突出面积的湿粘合强度。
19.根据权利要求5所述的粘合结构，其中所述聚合物选自以下中的至少一种:乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚对二氧环己酮(TOO)和聚丙烯(PP)，并且粘附性通过粘合力测量来测量并且在具有0.1至8微米的粗糙度的目标表面上范围为0.1至0.5N/cm2。
20.根据权利要求1所述的粘合结构，所述粘合结构至少部分地通过选自以下的方法形成:使用模板的纳米模塑、聚合物自组装、光刻和蚀刻。
21.—种粘合结构，包含两侧基底，从基底的每一侧延伸出突起，所述突起包含一种或多种树脂，所述树脂具有大于17MPa的杨氏模量，所述突起具有足够低的直径，以通过增加所述粘合结构和目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力来提升粘附性。
22.根据权利要求21所述的粘合结构，其中所述突起具有范围为0.1至5微米的平均直径、大于2微米的平均长度和I比50的纵横比(长度/直径)。
23.根据权利要求22所述的粘合结构，其中所述突起具有范围为0.1至2微米的平均直径、大于3微米的平均长度和2比30的纵横比(长度/直径)。`
24.根据权利要求21所述的粘合结构，其中所述结构是由树脂整体模塑的，所述树脂选自以下中的至少一种:热塑性树脂、热固性树脂和可固化树脂。
25.根据权利要求21所述的粘合结构，其中树脂包含至少一种聚合物，所述聚合物具有大于17MPa的杨氏模量。
26.根据权利要求25所述的粘合结构，其中树脂包含至少一种聚合物，所述聚合物具有范围为20MPa至5GPa的杨氏模量。
27.根据权利要求25所述的粘合结构，其中所述聚合物选自热塑性聚合物中的至少一种。
28.根据权利要求27所述的粘合结构，其中所述聚合物选自以下中的至少一种--聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚对二氧环己酮(TOO)和聚丙烯(PP)。
29.根据权利要求21所述的粘合结构，其中树脂是疏水性的。
30.根据权利要求29所述的粘合结构，其中所述疏水性树脂包含选自脂族聚酯和聚丙烯的聚合物。
31.根据权利要求21所述的粘合结构，其中树脂是亲水性的。
32.根据权利要求31所述的粘合结构，其中所述亲水性树脂包含选自以下的聚合物:聚氧杂酯、透明质酸和聚乙烯醇。
33.根据权利要求25所述的粘合结构，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物，所述聚合物选自脂族聚酯、聚(氨基酸)、共聚(醚-酯)、聚亚烷基草酸酯、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、聚(亚氨基碳酸酯)、聚原酸酯、聚氧杂酯、聚酰胺基酯、包含氨基的聚氧杂酯、聚(酸酐)、聚磷腈、胶原、弹性蛋白、透明质酸、层粘连蛋白、明胶、角蛋白、硫酸软骨素、聚乙交酯(PGA)、聚(富马酸丙二醇酯)、聚氰基丙烯酸酯、聚己内酯(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.根据权利要求25所述的粘合结构，其中所述聚合物是不可生物降解的聚合物，所述聚合物选自丙烯酸、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(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)、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和聚烯烃。
35.根据权利要求21所述的粘合结构，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度内。
36.根据权利要求21所述的粘合结构，所述粘合结构在其表面中的至少一个上具有范围为约I X IO5至约6 X IO8突起每Cm2的突起密度。
37.根据权利要求21所述的粘合结构，其中当根据ASTM标准D4501测量时，所述粘合结构的至少一部分具有至少3N/cm2突出面积的干燥粘合强度。
38.根据权利要求21所述的粘合结构，其中当根据ASTM标准D4501测量时，所述粘合结构的至少一部分具有至少0.5N/cm2突出面积的湿粘合强度。
39.根据权利要求25所述的粘合结构，其中所述聚合物选自以下中的至少一种:乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚对二氧环己酮(TOO)和聚丙烯(PP)，并且粘附性通过粘合力测量来测量并且在具有0.1至8微米的粗糙度的目标表面上范围为0.1至0.5N/cm2。
40.根据权利要求21所述的粘合结构，所述粘合结构至少部分地通过选自以下的方法形成:使用模板的纳米模塑、聚合物自组装、光刻和蚀刻。
41.根据权利要求21所述的粘合结构，其中所述两侧基底包含一个或多个挤出的树脂层。
42.根据权利要求41所述的粘合结构，其中所述两侧基底包含两个或更多个共挤出的树脂层，所述树脂层中的每一个能够与所述基底的另一个树脂层相同或不同。
43.根据权利要求41所述的粘合结构，其中所述两侧基底衍生自由多于一种树脂共挤出的膜。
44.根据权利要求41所述的粘合结构，其中所述两侧基底选自包含芯层的单层基底、包含两个表层的双层基底、以及具有芯层和两个表层的三层基底。
45.一种包含表面的粘合结构，从所述表面延伸出突起，所述突起包含树脂，所述树脂具有大于17MPa的杨氏模量，所述突起具有足够低的直径，以通过增加所述粘合结构和目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力来提升粘附性，所述粘合结构还包含在所述粘合结构表面的至少一部分上能够与所述目标表面相互作用的化学基团。
46.根据权利要求45所述的粘合结构，其中所述化学基团通过以下提供:氰基丙烯酸酯、纤维蛋白密封剂、羟基琥珀酰亚胺、丙烯酸酯和醛。
47.根据权利要求45所述的粘合结构，其中所述化学基团通过纤维蛋白密封剂提供。
48.根据权利要求45所述的粘合结构，其中所述突起具有范围为0.1至2微米的平均直径、大于3微米的平均长度和2比30的纵横比(长度/直径)。
49.根据权利要求45所述的粘合结构，其中所述结构是由树脂整体模塑的，所述树脂选自以下中的至少一种:热塑性树脂、热固性树脂和可固化树脂。
50.根据权利要求45所述的粘合结构，其中所述树脂包含至少一种聚合物，所述聚合物具有大于17MPa的杨氏模量。
51.根据权利要求50所述的粘合结构，其中所述树脂包含至少一种聚合物，所述聚合物具有范围为20MPa至5GPa的杨氏模量。
52.根据权利要求50所述的粘合结构，其中所述聚合物选自热塑性聚合物中的至少一种。
53.根据权利要求52所述的粘合结构，其中所述聚合物选自以下中的至少一种:聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚对二氧环己酮(TOO)和聚丙烯(PP)。
54.根据权利要求45所述的粘合结构，其中所述树脂是疏水性的。
55.根据权利要求54所述的粘合结构，其中所述疏水性树脂包含选自脂族聚酯和聚丙烯的聚合物。
56.根据权利要求45所述的粘合结构，其中所述树脂是亲水性的。
57.根据权利要求56所述的粘合结构，其中所述亲水性树脂包含选自以下的聚合物:聚氧杂酯、透明质酸和聚乙烯醇。
58.根据权利要求50所述的粘合结构，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物，所述聚合物选自脂族聚酯、聚(氨基酸)、共聚(醚-酯)、聚亚烷基草酸酯、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、聚(亚氨基碳酸酯)、聚原酸酯、聚氧杂酯、聚酰胺基酯、包含氨基的聚氧杂酯、聚(酸酐)、聚磷腈、胶原、弹性蛋白、透明质酸、层粘连蛋白、明胶、角蛋白、硫酸软骨素、聚乙交酯(PGA)、聚(富马酸丙二醇酯)、聚氰基丙烯酸酯、聚己内酯(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.根据权利要求50所述的粘合结构，其中所述聚合物是不可生物降解的聚合物，所述聚合物选自丙烯酸、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(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)、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和聚烯烃。
60.根据权利要求45所述的粘合结构，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度内。
61.根据权利要求45所述的粘合结构，所述粘合结构在其表面上具有范围为约IXlO5至约6 X IO8突起每cm2的突起密度。
62.根据权利要求45所述的粘合结构，其中当根据ASTM标准D4501测量时，所述粘合结构的至少一部分具有至少3N/cm2突出面积的干燥粘合强度。
63.根据权利要求45所述的粘合结构，其中当根据ASTM标准D4501测量时，所述粘合结构的至少一部分具有至少0.5N/cm2突出面积的湿粘合强度。
64.根据权利要求50所述的粘合结构，其中所述聚合物选自以下中的至少一种:乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚对二氧环己酮(TOO)和聚丙烯(PP)，并且粘附性通过粘合力测量来测量并且在具有0.1至8微米的粗糙度的目标表面上范围为0.1至0.5N/cm2。
65.根据权利要求1所述的粘合结构，所述粘合结构至少部分地通过选自以下的方法形成:使用模板的纳米模塑、聚合物自组装、光刻和蚀刻。
66.根据权利要求45所述的粘合结构，所述粘合结构包含两侧基底，从基底的每一侧延伸出所述突起。
67.根据权利要求66所述的粘合结构，其中所述两侧基底包含一个或多个挤出的树脂层。
68.根据权利要求66所述的粘合结构，其中所述两侧基底包含两个或更多个共挤出的树脂层，所述树脂层中的每一个能够与所述基底的另一个树脂层相同或不同。
69.根据权利要求66所述的粘合结构，其中所述两侧基底衍生自由多于一种树脂共挤出的膜。
70.根据权利要求66所述的粘合结构，其中所述两侧基底选自包含芯层的单层基底、包含两个表层的双层基底、以及具有芯层和两个表层的三层基底。
71.一种提供可粘附到目标表面的粘合结构的方法，所述方法包括: a)测量所述目标表面的表面粗糙度，以确定与所述表面粗糙度相关的微观结构的平均最长尺寸；以及 b)形成包含聚合物的粘合结构，所述结构包含粘合表面，所述粘合表面包含突起，所述突起具有足够低的平均直径以与所述目标表面上的目标微观结构相互作用，以通过增加所述粘合结构和所述目标表面之间的通过剪切粘附性所测量的物理吸引力来提升粘附性。
72.根据权利要求71所 述的方法，其中所述聚合物具有大于17MPa的杨氏模量。
73.根据权利要求71所述的粘合结构，其中所述目标表面包含生物组织。
74.根据权利要求73所述的粘合结构，其中所述目标表面选自膀胱组织和肠组织中的至少一种。
75.—种制备粘合结构的方法，所述方法包括: a)提供特定溶剂可溶解的包含凹痕的模具； b)在足以允许通过聚合物填充所述模具的凹痕的条件下，向所述模具提供具有大于17MPa的杨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剂溶解； c)将步骤b)的模具和聚合物处理至足以基本上固化所述聚合物的程度； 以及 d)在溶解模具的条件下将所述模具和聚合物暴露于所述特定溶剂，以提供具有大于17MPa的杨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.根据权利要求75所述的方法，所述方法还包括以下条件中的至少一种: i)其中所述可熔融聚合物作为热软化膜向所述模具提供； ?)其中所述模具包含聚碳酸酯，所述聚合物是聚对二氧环己酮，并且所述溶剂是二氯甲烷； iii)其中步骤b)在第一阶段和第二阶段中进行，其中所述第二阶段在更高的压力下进行。
77.根据权利要求76所述的方法，其中所述第一阶段在温度范围为90至110°C，压力范围为O至20巴下进行7至12分钟的时间，并且所述第二阶段在温度范围为90至110°C，压力范围为6至20巴下进行15至25分钟的时间。
78.根据权利要求77所述的方法，其中步骤b)向所述聚合物膜的两个表面提供溶剂可溶解的模具，得到模塑聚合物基底材料，所述模塑聚合物基底材料包含从所述膜的两侧延伸出的突起。
79.根据权利要求78所述的方法，其中步骤b)的条件足以允许通过所述聚合物填充所述模具的凹痕，所述条件包括由上下水平相对表面提供的压力，在所述表面之间设置有围绕开口的间隙填充垫片，在所述开口中从所述底部放置有I)第一溶剂可溶解的模具层，2)可熔融聚合物层，和3)第二溶剂可溶解的模具层，以及进一步地其中，4)在所述下水平相对表面和所述第一溶剂可溶解的模具层之间提供任选的保护层和5)在所述上水平相对表面和所述第二溶剂可溶解的模具层之间提供任选的保护层。
80.一种粘合结构和目标的组合，所述粘合结构可粘附到所述目标，其中所述粘合结构包含表面，从所述表面延伸出基本上圆柱形的突起，所述突起包含树脂，所述树脂具有大于17MPa的杨氏模量，所述突起具有足够低的平均直径和足够的平均长度，以通过所述粘合结构和目标之间的通过 剪切粘附性所测量的范德华吸引力来提升粘附性。
【文档编号】C09J7/00GK103459529SQ201180041934
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年8月22日 优先权日:2010年8月30日
【发明者】S·纳塔拉彦, K·库珀, N·埃尔穆埃尔希, M·维亚卡纳姆, L·H·伊, I·罗德里格斯, L·C·炯, A·H·Y·伊 申请人:伊西康内外科公司, 科学技术及研究代理行