[发明专利]用于医疗器械和装置的功能纳米结构壳聚糖涂层

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年2月6日提交的申请号为61/633,141的美国临时申请的优先权，其公开通过参考并入本文。

技术领域

本发明涉及将生物聚合物与至少一种功能添加剂涂覆到需要其的表面上，特别是医疗器械和装置表面上的方法。本发明还涉及通过本方法涂覆的医疗装置及其用途。

背景技术

医疗器械和装置，例如医用植入物，常常涂覆有一种或多种涂层以赋予生物相容性、使药物递送成为可能、提供润滑性等等。多个研究组致力于开发用于医用植入物的不同纳米结构涂层。例如首尔大学(Seoul National University)公开了用于成骨细胞前体细胞生长的钛上的无机纳米结构涂层(Journal ofBiomedical Materials Research，部分A，第90A卷，第4期，2008年，第1239-1242页)。还已经报导了促进成骨细胞增殖的钛基材上的纳米尺寸羟磷灰石涂层(Journal of the American Ceramic Society，第90卷，第1期，2007年，第50-56页)。

壳聚糖是(1-4)-连接2-氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄糖的多聚阳离子生物聚合物，众所周知，由于其具有优良的生物利用率和生物相容性特征而被广泛应用于生物传感、医学和制药等多方面。有多种技术将壳聚糖涂覆在各种医疗器械表面上。中国东南大学的Feng等证明了电纺丝壳聚糖纳米纤维对肝细胞培养的有用性(Journal of Biomedical Nanotechnology，第6卷，第6期，2010年，第1-9页)。弗吉尼亚大学的Kumbar等成功证明了使用电纺丝纳米纤维支架对软组织进行工程化的积极结果(Biomedical Materials，第3卷，2008年)。

然而，许多常规生物聚合物涂层技术，例如自旋铸膜、电纺丝和喷雾导致涂层缺乏均匀性，特别是在医疗器械中极其常见的不规则形状上。此外，常规涂层技术在所得壳聚糖的形态或纳米结构方面是非常有限的。通过常规方法制备的所得壳聚糖涂层的形态典型地局限于单一形式。即不能针对涂覆的特定医疗器械的具体功能调整和定制形态。因此，需要新的生物聚合物涂覆技术以克服现存技术的缺陷。

发明内容

本发明的一个方面提供用于将具有至少一种功能添加剂的生物聚物涂覆到需要此种涂层的表面上的新方法。根据本方法制备的生物聚合物涂层是高度均匀的。具体而言，通过本方法制备的生物聚合物涂层可为单晶形式，其形态或纳米结构能够被调整以便定制并有利于所涂覆表面的功能。将具有至少一种功能添加剂的生物聚合物涂覆到需要其的物品上的本发明方法包括提供电解液和支持电解质，其中生物聚合物溶解于非水性溶剂系统中，调节电解液至酸性pH，提供负对电极、参比电极和正工作电极，使电解质溶液与负对电极、参比电极和正工作电极接触，施加电场，由此生物聚合物沉积在正工作电极上形成涂层。正工作电极是待涂覆的物品。本方法还包括向电解液中添加至少一种功能添加剂。本发明涂覆方法能够调整和调节生物聚合物涂层的形态以有利于所涂覆物品的应用。本发明涂覆方法还提供通过掺入一种或多种不同功能添加剂向生物聚合物涂层添加功能特性的便利方法。

本发明的另一个方面是提供通过本发明涂覆方法制备的涂有生物聚合物的物品。物品是医疗器械或者装置。在示例性的实施方案中，物品是可植入的或者侵入性的具有金属表面的或者本身是金属基的医疗装置。

附图说明

图1显示本发明涂覆方法的电解液和电极的布置。

图2显示不锈钢表面上通过发明本涂覆方法制备的掺入有5-氟尿嘧啶的壳聚糖涂层SEM照片。图2A和图2B分别是×2,000和×14,000放大倍数下的以5.5mM LiClO₄支持电解质制备的壳聚糖5-氟尿嘧啶晶体。图2C和图2D分别是×1,500和×35,000放大倍数下的以55mM LiClO₄支持电解质制备的壳聚糖5-氟尿嘧啶晶体。