CN101237861A - 具有角质组织特性的已涂敷基质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了包括基质和涂层的制品。所述涂层包含至少一种涂层材料并且稳定地粘附到所述基质上，形成稳定的涂敷表面。所述涂敷表面具有模拟哺乳动物角质组织形貌的纹理，并且呈现至少一种代表哺乳动物角质组织的物理特性，所述物理特性选自由下列特性组成的组：约15mJ/m2至约50mJ/m2的总表面能；约15mJ/m2至约50mJ/m2的表面能的色散分量；约1mJ/m2至约14mJ/m2的总表面能的极性分量；在约5.0的pH下约－40mV至约30mV的ζ电位、以及它们的组合。

Description

具有角质组织特性的已涂敷基质
发明领域
本发明涉及一种包括基质和至少一个涂层的制品，该制品用于模拟哺乳动物的角质组织。
发明背景
许多消费品被应用到皮肤或毛发上，并且/或者涉及触觉体验。消费者的偏好受多种因素影响，这些因素包括产品效力、产品触感、香味、耐久性、易漂洗性等。确定消费者偏好的一种方法是进行消费者市场测试，其中一组有代表性的消费者或专门小组成员在使用产品后提供反馈。然而，消费者市场测试有几个缺点。由于必须适当地选择专门小组成员并且为他们所花费的时间支付报酬，因此这样的测试不仅成本昂贵而且耗时。由于人的反馈本质上是主观性的，因此人们可能会担心其可信度。产品对于人类测试必须是安全的，并且分析(在应用后才能进行)也受到限制。
某些产品测试可使用模型体系进行。可利用在某种程度上能够模拟人类皮肤的人造基质。例如，戏剧表演者常常通过使用模制身体部分(其可制成看起来非常像人类的皮肤)改变他们的外表。作为另外一种选择，可使用得自动物或人类尸体的角质组织。然而，这些以及其它可利用的模型虽然对于某些类型的产品测试可能是适合的，但全部具有显著局限性。尸体组织是昂贵的，并且不论是尸体还是动物组织都不能真正模拟活的人类组织。人造基质难以适于用来评估特性，如产品吸附性、漂洗性、弹性和可压缩性。许多基质吸收水并且/或分解，因此不能被有效清洁或重新使用。当前可利用的模型也不能反映人体各个部分上、不同环境中、以及不同个体之间的皮肤差异，而这些差异对于研发某种个人护理产品可能是重要的。例如，人的脸上、指尖上、手掌上、脚后跟上、以及腋下的皮肤特性明显趋于不同。婴儿和小孩子的皮肤与成年人的皮肤不同，并且具有毛发的皮肤与没有毛发的皮肤不同。总之，到目前为止仍没有合适的能够复制各种类型角质组织的复杂特性(与各种产品相关)的基质可利用。
因此，需要提供更合适用于测试消费品的各种类型哺乳动物角质组织的模型，该模型能够复制与所给定产品最相关的各种特性，并且能够减少用人体来进行测试的必要。
发明概述
本发明可满足上述需要。申请人已发现，可将涂层稳定地粘附到合适基质的表面上以产生更适合的角质组织模型。可从多种涂层材料中选择涂层以呈现感兴趣角质组织的已知物理特性。此外，所述基质和/或涂层可具有与角质组织相似的纹理。一种物质(其一个实例为消费品)可然后局部施用到制品上，继而通过各种方法进行分析以了解该物质与所涂敷的基质之间的交互作用，继而可将这些交互作用与消费者的偏好相关联，从而有助于选择性的产品开发。
一些感兴趣的非限制性物理特性包括表面能(包括疏水的和亲水的交互作用)、表面电荷、以及表面反应性。例如，干的皮肤和人的外阴皮肤趋于相对疏水，而湿的皮肤趋于相对亲水。如果有人对配制在淋浴中能更有效地粘附到皮肤上的产品感兴趣，可将对湿皮肤有相似亲水性的涂层粘结到本发明的基质上，施用该产品，漂洗，然后对表面进行分析。同样，如果有人对配制能更有效地从产品(例如，从擦拭用品或经期用品)表面转移并且能更有效地粘附到例如外阴皮肤上的组合物感兴趣，可将对外阴皮肤有相似疏水性的涂层粘结到基质上，施用该产品，然后对表面进行分析。此外，皮肤在其表面上结合有净电荷，其可能由多种因素决定，包括例如出汗、干燥度、以及甚至某人的性别。可将涂层粘结到基质上以产生所需的净正电荷或净负电荷，其将使得选择性的产品开发更好地适合于这些不同的环境。
基质的纹理是本发明的一个重要方面。与以前可使用的模型形成对比的是，本发明的制品的纹理可更接近地模拟各种角质组织。在决定例如产品沉积和覆盖(具体地讲在具有皱纹和深细纹的角质组织区域)方面，纹理可能是重要的。在决定所给定产品是否有效(例如，在由深细纹和皮肤褶皱产生的阴暗潮湿环境中)方面，纹理也可能是重要的。
可生产有纹理的涂敷的基质，其兼有任何一种前述特性，产生存在于多种环境中、多种身体部位上、以及多种个体上的角质组织模型。因此，通过选择合适的纹理和涂层材料组合可操控表面变化以适合各种产品开发的需要。
本发明的涂敷的基质可在消费者市场测试和当前可利用的模型基质两个方面提供若干优点。它们具有高性价比，并且易于生产、储存和使用。所述涂敷的基质是耐用的，并且可以用多种溶剂有效清洁而没有实质性的变质，并且可重新使用。由于可更快速地进行测试并且可更容易地重复，因此增加了产量、效率和可重复性。在已应用了一种物质之后，可使用标准的物理和分析方法来分析涂敷的基质，从而得到比从人类专门小组成员获得的更客观和更可靠的数据。可进行多种分析，包括破坏性分析，这是不可能在人类受试者身上进行的。此外，可选择超过在人类皮肤上通常观察到的参数的物理特性，其将例如允许进行力学研究。
依照本发明的第一实施例，提供了一种包括基质和涂层的制品。所述涂层包含至少一种涂层材料，并且稳定地粘附到所述基质上，形成稳定的涂敷表面。所述涂敷表面具有模拟哺乳动物角质组织形貌的纹理，并且呈现至少一种代表哺乳动物角质组织的物理特性，所述物理特性选自由下列特性组成的组：约15mJ/m2至约50mJ/m2的总表面能，约15mJ/m2至约50mJ/m2的表面能的色散分量，约1mJ/m2至约14mJ/m2的总表面能的极性分量，在约5.0的pH下约-40mV至约30mV的ζ电位、以及它们的组合。
依照本发明的第二实施例，提供了一种包括基质和涂层的制品。所述涂层包含至少一种涂层材料并且稳定地粘附到所述基质上，形成稳定的涂敷表面，所述涂敷表面具有模拟哺乳动物角质组织形貌的纹理。所述涂层材料选自由下列物质组成的组：烯丙胺、烯丙醇、1，1，1-三甲基-1-戊烯、全氟甲基环己烷(PFMCH)单体、以及它们的组合。
另一个实施例还提供了用于评估一种或多种物质与哺乳动物角质组织交互作用的方法，所述方法包括将至少一种物质应用到如前述任何一个实施例所述的制品上的步骤。
另一个实施例还提供了用于制造本文所述制品的方法。
另一个实施例还提供了一种商业制品，其包括如本发明第一和/或第二实施例所述的制品，以及描述使用本文所述制品来模拟哺乳动物角质组织的信息。
发明详述
尽管本说明书以特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书作出结论，但据信通过以下详细资料可更好地理解本发明。
在本发明的所有实施例中，基质中物质的所有百分比均是按所述总基质的重量计，除非另外特别说明。单独涂层中物质的所有百分比均是按单独涂层的重量计，除非另外特别说明。所有比率均为重量比率，除非另外特别说明。有效数字的数目既不表示对所指示量的限制，也不表示对测量精确性的限制。所有表示数量、百分比、比例等的量均被理解为受词“约”所修饰，除非另外特别指明。所有测量均被理解为是在约25℃和环境条件下进行的，其中“环境条件”是指在约0.1MPa(一个大气压)和约50％相对湿度下的条件，除非另外指明。
如本文所用，“局部施用”是指将组合物施用或铺展在角质组织的表面上和/或如本文所述的制品上。
如本文所用，“角质组织”是指被设置为哺乳动物表皮组织的外层，包括皮肤、毛发、指甲、唇缘、外阴区域、臀部、以及趾甲。外阴区域被理解为包括从臀后凹槽和***至***前连合的区域，以及介于擦烂区域之间的侧部。角质组织可来自哺乳动物身体的任何部位，并且其特性可在大范围内变化，所述特性包括但不限于年龄、状况(例如干燥度)、厚度、弹性、色素沉着、瑕疵和/或缺陷的存在等。“角质组织”还被理解为包括哺乳动物粘膜的外层，例如消化道，包括口腔、食道、胃、肠、鼻腔、唇缘、胃肠、以及***。
如本文所用，“可固化的”是指基质原料最初是液态的，其可通过例如倒入模子来形成所需的形状。使溶剂蒸发或者以其它方式充分移除。所述原料固化，并且可承受多种化学反应，包括例如交联。如本文所用，“可模压的”是指基质原料最初可能不是以液态存在，但是其可以通过例如向该原料适当地施加压力而形成所需的形状。在施加压力之后，该原料将永久维持其形状。
如本文所用，“伸长范围”是指所述制品在被破坏之前或换句话讲在变得不可逆转地不适合用于预期用途之前可被伸长或拉伸的范围。本文的伸长范围以百分比表示，并且如下计算：拉伸后制品的长度除以拉伸前制品的长度，所得的商乘以100。
如本文所用，“纹理”是指相对于有纹理层的平坦表面的平均高度的一系列槽痕和/或升高的区域。
“模拟”或者“模拟形貌”是指本领域的普通技术人员将认为所述制品的深度、密度以及细纹和/或凹槽的排列可近似模仿或模拟感兴趣的角质组织。
如本文所用，“凹模”或“负印模”是指通过将合适的材料置于感兴趣的角质组织或身体部位上然后将材料从组织上移除而制造的模具。所得凹模包含角质组织或身体部位的印痕。随后可使用所得凹模来制造全压式模具。
如本文所用，“全压式模具”是指由能够被铸模或成形的材料制成的制品，使得可模拟感兴趣的身体部位或角质组织的形状。全压式模具典型通过将合适的材料浇铸或挤压到凹模中来制得。合适的材料将保留角质组织的纹理和/或形状(凹模由其制得)。
如本文所用，“基质”是指涂层可稳定地粘附到其上的一种或多种材料。如本文所用，“涂层”是指可稳定地粘附在基质上的一种或多种化学成分或涂层材料。当存在不止一种基质材料和/或涂层材料时，这些材料可被均匀混合，可形成不连续区域，并且/或者可形成不连续层。
如本文所用，“均匀混合”是指混合基质和/或涂层材料，使得基质或涂层的各个区域的化学和物理特性基本一致。
如本文所用，“不连续区域”是指在一指定层中，基质和/或涂层材料分离以形成主要包含不同材料或涂层材料组合的区域。其结果是基质和/或涂层可具有多种化学和物理特性，其由所述层的哪一区域被分析而决定。
涉及涂层使用的“不连续层”是指所述涂层材料形成至少一个第一涂层和一个第二涂层。第一涂层稳定地粘附到基质上，使得该涂层厚度基本一致，并且类似地第二涂层稳定地粘附到第一涂层上。当涉及基质使用时，所述材料形成第一层，第二层稳定地粘附其上，继而可加上另外的层。每一层可包含相同或不同的材料。当一个层包含不止一种材料时，这些材料可被均匀混合，可形成不连续区域，并且/或者可以是它们的组合。
如本文所用，“稳定地粘附”或者“粘结”是指化合物(例如涂层)被稳定地粘附，使得在至少一次使用、分析和/或清洁期间该化合物保持稳固地粘附。稳定地粘附的涂层的一个实施例是如本文所述的通过等离子体沉积涂布的涂层。“稳固地粘附”被理解为是指任何可能被偶尔移除的涂层量不足以显著改变人造基质表面(其代表角质组织)的物理特性。“稳定地粘附”还指所述化合物当用溶剂冲洗和/或擦洗时保持稳固地粘附，所述溶剂包括但不限于水、洗涤剂、醇(例如，甲醇、乙醇和异丙醇)、烃(例如，己烷)，其中“擦洗”被理解为是指使用浸有溶剂的纸巾或KimwipeTM做至少五次前后运动。粘结可以是共价的，或者可通过本领域技术人员所理解的任何合适的方法进行，以导致本文所定义的稳定地粘附。“稳定地粘附”被理解为不包括例如层压的或其它可被移除的涂层，其呈现剥离，并且/或者可见地或换句话讲在暴露于溶剂(包括但不限于上述溶剂)中之后被损坏。“层压的”被理解为包括通过不连续的粘着性部件(例如，胶水或其它化学粘合剂)而粘合的层。
如本文所用，“稳定的”是指在至少一次本文所述的使用之后，制品的化学和/或物理特性(包括但不限于表面能、表面电荷、纹理、厚度和/或体积(例如，由于吸收水或其它液体而失去纹理的完整性和/或增加体积))不显示统计意义上的显著改变。当涉及一个或多个涂层使用时，“稳定的”是指在至少一次使用、非破坏性的分析和/或清洁期间，涂层保持稳固地粘附。
如本文所用，“重新使用”是指可将一种物质应用于所述制品，并且可靠地获得数据至少两次。
如本文所用，“代表哺乳动物角质组织的物理特性”或其语法同等物是指所述制品的物理和/或化学属性大体上类似于哺乳动物的角质组织，并且其可以与具体的产品或物质相关联。例如，如果发现角质组织是疏水的并且带正电荷，那么该制品的涂敷表面也将是疏水的并且带正电荷。
“产品与哺乳动物角质组织的交互作用”包括但不限于吸收、吸附、共价键合、分散、物理特性(例如颜色、不透明度、气味、纹理、触感等)改变。
如本文所用，“涉及角质组织的产品”是指施用到角质组织上的产品(与角质组织紧密接触)和/或涉及经由角质组织的感觉经验的产品。“产品”可涉及开发中的制品和/或组合物，以及已充分开发用于生产和销售的那些。
I.制品
A.基质
本发明的制品包含基质。所述基质包含涂层可稳定地粘附其上的材料。所述基质可以是光滑的或有纹理的、刚性的或柔性的、并且可以是弹性的或非弹性的。所述基质材料可以是可固化的、可模压的、可蚀刻的、或换句话讲能够被赋予所期望的纹理表面，并且可包括聚合物、玻璃、金属、织物、以及它们的组合。在一个实施例中，基质具有小于400％，或者小于200％，并且或者小于100％的伸长范围。所述基质可通过例如使用凹模(向其中倒入和/或压入合适的材料)、挤压、和/或压印、蚀刻、雕刻、或换句话讲向固体表面赋予纹理(包括使用激光和/或化学药品)来形成。所述基质还可包含至少两种材料，所述材料可被均匀混合，可形成不连续区域，并且/或者可形成不连续层。
合适的聚合材料的实例公开于授予Baker等人的美国专利6,558,422中，并且包括但不限于聚丙烯、全同立构聚丙烯、聚乙烯、支链聚乙烯、直链聚乙烯、聚环氧乙烷、聚丙烯酸乙酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、脂族聚氨酯、聚酯、聚正酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙二醇、胶原、聚乳酸、聚对二氧环己酮、聚碳酸三亚甲基酯共聚物、聚-ε-己内酯均聚物和共聚物、聚酸酐、聚-α-甲基苯乙烯、聚酰胺12、聚酰胺6，6、聚甲基丙烯酸丁酯、聚碳酸酯、含氟聚合物(包括聚三氟氯乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯)、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸叔丁酯)、聚四氢呋喃、聚氧化四亚甲、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基甲苯、前述任何一种的共聚物、异构体和衍生物、以及它们的混合物。所述基质还可以由金属和合金构成，包括钢、镍、金、银、以及它们的混合物。在一个实施例中，所述基质材料选自由下列物质组成的组：聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、直链聚乙烯、全同立构聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、以及它们的混合物。作为另外一种选择，所述基质材料为聚氨酯。
所述基质可以是适于产品施用和基质和/或涂层分析的任何形状或形式。在一个实施例中，所述基质为薄片形式，其具有两个完全平面、平行的表面和大体一致的厚度。在一个实施例中，所述基质的厚度为约0.001mm至约5.0cm，或者约0.01mm至约1.0cm，或者约0.1mm至约0.5cm，或者约0.1mm至约0.25cm。在另一个实施例中，所述基质大体上是圆柱状的，并且具有约0.001mm至约3.0cm，或者约0.01mm至约1cm，或者约0.1mm至约1.0mm，或者约0.01mm至约0.2mm的平均直径。在另一个实施例中，所述基质为身体部位的形式，例如臂、腿、手、足、手指、脚趾、上躯干、下体、臀部、外生殖器和/或骨盆区域。作为另外一种选择，所述基质为小孩臀部和/或骨盆区域的形式。
所述基质可以是有色的、白色的或无色的，并且可以是透明的或不透明的。在一个实施例中，所述基质与所期望类型的哺乳动物皮肤颜色相似。作为另外一种选择，所述基质与人类皮肤颜色相似。作为另外一种选择，可改变颜色以模拟人类皮肤中存在的色素沉着的各种程度和类型。
B.纹理
所述制品可包括至少一种有纹理的表面。当所述制品为圆柱体时，最外表面可以是有纹理的。所述基质可以是有纹理的和/或纹理可得自涂层。所述纹理包括多个槽痕和/或升高的区域，其可以组成图案和/或可以随机排列。所述基质的形貌可以变化以模拟角质组织褶皱的程度。作为另外一种选择，槽痕深度可以变化以模拟从较平滑(例如，口腔粘膜层)至深细纹(例如，肘或深面部细纹)范围内的角质组织，并且还可模拟鳞状的、有裂纹的、粗糙的，和/或换句话讲看上去有纹理的角质组织。所述纹理可模拟基本上任何身体部位上的角质组织的形貌。所述纹理可模拟健康角质组织的形貌，或者可模拟例如受紫外线、化学药品和/或疾病影响而损坏的角质组织的形貌。作为另外一种选择，基质可包括具有不同纹理的不连续区域。所述纹理可以不使用视觉辅助而可见(即在宏观尺度)，或可以仅在使用视觉辅助(如放大镜或设置在10倍放大倍率的显微镜)时才清晰可见。在一个实施例中，所述纹理模拟哺乳动物角质组织的形貌。作为另外一种选择，所述纹理模拟人类角质组织的形貌。作为另外一种选择，所述纹理模拟人类皮肤的形貌。作为另外一种选择，所述纹理模拟哺乳动物毛发最外层的形貌。作为另外一种选择，所述纹理模拟人类毛发最外层的形貌。作为另外一种选择，天然或人造毛发可附着或固定在基质上，使得一端穿过涂层突出表面。作为另外一种选择，所述纹理模拟多个个体角质组织形貌的组合，代表指定人群的平均角质组织类型。
所述槽痕可以是例如细纹或凹槽的形式，其深度可以随基质所模拟的角质组织的类型和状况而变化。在一个实施例中，当从基质平表面的平均高度测量时，所述槽痕具有约0.01mm至约10mm，或者约0.01mm至约0.1mm，或者约0.1mm至约1mm，或者约0.1mm至约0.1mm的深度。
C.涂层
本发明的制品可包含至少一种稳定地粘附在基质上的涂层。所述涂层包含至少一种涂层材料。所述涂层的厚度可以大体一致。在一个实施例中，所述涂层材料共价键合到有纹理的表面上。在另一个实施例中，涂层形成有纹理的表面，其稳定粘附在有纹理的或没有纹理的基质上，其可以有纹理或没有纹理。纹理可以由涂层自身的结构产生，其非限制性实例包括颗粒和纤维；或者可以由涂层中制得的槽痕产生，随后通过例如“模压”而沉积。所述涂层可呈现至少一种代表哺乳动物角质组织的物理特性，并且涂层材料的选择将依赖于所期望的物理特性。当使用不止一种涂层材料时，这些化合物可被均匀混合，可形成不连续区域，并且/或者可形成不连续层。在一个实施例中，第一不连续涂层稳定粘附在基质上，并且至少一种附加的涂层稳定粘附在第一涂层上。所述附加涂层可以由与第一涂层相同或不同的涂层材料制得。涂层的厚度可以变化，但是当下面的基质有纹理时，涂层可以非常薄，只要不遮盖或显著影响下面的纹理，并且可以如实模拟下面基质的形貌。在一个实施例中，单个涂层是单层厚的。作为另外一种选择，单个涂层的厚度为约0.1nm至约1mm，或者约1nm至约0.1mm。
在一个实施例中，涂层可被充分清洁，使得可至少重新使用一次。作为另外一种选择，涂层可被清洁并重新使用至少五次，或者至少十次，或者至少20次。
合适的涂层材料类型的实施例包括但不限于化学官能团、有机化合物、烃、化学官能化的烃、大环化合物、类脂、蛋白质、亲水单体、疏水单体、可聚合的单体、金属、颗粒、以及它们的组合。另外或作为选择，涂层材料可包含纤维材料。在一个实施例中，涂层材料选自由下列物质组成的组：化学官能化的烃、亲水单体、疏水单体、可聚合的单体、以及它们的组合。作为另外一种选择，涂层材料为选自由下列组成的组的金属：金、银、镍、以及它们的混合物。作为另外一种选择，涂层材料为化学官能化的烃。
1.化学官能团
所述涂层材料可包含一种或多种官能团，包括但不限于OH；X，其中X为卤素，例如F、Cl、Br、I；C1-C10烷氧基、C1-C10卤代烷、C1-C10醛、C1-C10酮、C1-C10环氧化物、C1-C10羧酸、C1-C10酯；-S-R1，其中R1代表H、X、C1-C10烷基、C1-C10烯烃、C1-C10二烯烃、C1-C10炔烃、C1-C10烷氧基、C1-C10卤代烷、C1-C10醛、C1-C10酮、C1-C10环氧化物、C1-C10羧酸、或C1-C10酯；SO3；SO4；NH2(胺)；NH3 +；NO2；NOX；SiOx，其中x具有1至5的值；Si-R1R2R3，其中R1、R2和R3各自独立地代表H、OH、X、C1-C10烷基、C1-C10烯烃、C1-C10二烯烃、C1-C10炔烃、C1-C10烷氧基、C1-C10卤代烷、C1-C10醛、C1-C10酮、C1-C10环氧化物、C1-C10羧酸、或C1-C10酯；烯丙基化合物，包括但不限于异硫氰酸烯丙酯、烯丙基腈、烯丙基苯、乙酸烯丙酯、烯丙基硫醇、烯丙基缩水甘油基醚、烯丙基醚、氯甲酸烯丙酯、烯丙基甲基硫醚、烯丙基苯砜、二氯化烯丙基膦、烯丙基三甲基硅烷、以及烯丙基三乙氧基硅烷；上述任何物质的盐；以及它们的混合物。
2.有机化合物
本发明的涂层材料可包含有机化合物，其中的一个非限制性实例为具有以下通用结构的有机化合物：
Figure S200680029014XD00111
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7各自独立地代表：H、OH、X、C1-C4烷基、C1-C4烯烃、C1-C4二烯烃、C1-C4炔烃、C1-C4烷氧基、和/或C1-C4卤代烷；并且R8代表H、卤素、C1-C4烷基、C1-C4烯烃、C1-C4二烯烃、C1-C4炔烃、C1-C4卤代烷、C1-C4醛、C1-C4酮、C1-C4环氧化物、C1-C4羧酸、C1-C4酯、-CH＝CH-R9，其中R9为H、X、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷、C1-C4醛、C1-C4酮、C1-C4烷氧基、C1-C4环氧化物、C1-C4羧酸、或C1-C4酯。作为另外一种选择，R8可代表-OR10，其中R10为H、X、C1-C4烷基、C1-C4烯烃、C1-C4二烯烃、C1-C4炔烃、C1-C4卤代烷、C1-C4醛、C1-C4酮、C1-C4环氧化物、C1-C4羧酸、或C1-C4酯。
合适的有机涂层材料的实例包括CH2＝CH-(OCH2CH2)n-OH；CH2＝CH-(OCH2CH2)n-OCH3；CH2＝CH-(OCH2CH2)n-OCH＝CH2；二(乙二醇)二乙烯基醚，或(H2C＝CHOCH2CH2)2O；二(乙二醇)乙烯基醚，或H2C＝CH(OCH2CH2)2OH；二(乙二醇)甲基乙烯基醚，或H2C＝CH(OCH2CH2)2OCH3；二(乙二醇)二丙烯酸酯，或(H2C＝CHCO2CH2CH2)2O；二(乙二醇)乙基醚丙烯酸酯，或H2C＝CHC(O)(OCH2CH2)2OC2H5；三羟甲基丙烷二烯丙基醚，或C2H5C(CH2OCH2CH＝CH2)2CH2OH；四(乙二醇)丙基醚甲基丙烯酸酯，或H2C＝C(CH3)CO2(OCH2CH2)4CH2CH2CH3；六(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯，或H2C＝C(CH3)CO2(OCH2CH2)6CH3；脂族聚氨酯，非基于聚酯的聚氨酯、以及它们的组合。作为另外一种选择，所述有机涂层材料选自由下列物质组成的组：二(乙二醇)二乙烯基醚、二(乙二醇)甲基乙烯基醚、二(乙二醇)乙基醚丙烯酸酯、三甲基异丙烷二烯丙基醚、脂族聚氨酯、上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。
2.烃
本发明的涂层材料可包含烃。所述烃可以是直链的或支链的、线形的或环状的、并且可包含烷基、链烯基和炔基部分。在一个实施例中，所述烃包含约1至约50个碳原子，或者约1至约30个碳原子，并且或者约1至约20个碳原子。作为另外一种选择，所述烃包含约4至约12个碳原子。作为另外一种选择，所述烃选自包含以下物质的组：戊烯、己烯、以及它们的组合。作为另外一种选择，所述烃为1，1，1-三甲基-1-戊烯。
3.化学官能化的烃
本发明的涂层材料可包含化学官能化的烃，其中烃涂层材料可以被改性，以分别用R1、R2和R3将一至三个氢原子取代，其中R1、R2和R3各自独立地代表OH、X、C1-C10烷氧基、和/或C1-C10卤代烷；C1-C10醛、C1-C10酮、C1-C10环氧化物、C1-C10羧酸、C1-C10酯、C1-C10硫醇、NH2(胺)、NH3 +、NO2、NOX、CF3、CF2；CxHyFz，其中x代表1至10的整数，并且y和z代表合适的化学计量值；CFxXy，其中x代表1或2，并且y代表具有合适化学计量值的整数(1或2)；S-R1，其中R1代表H、x、C1-C10烷基、C1-C10烯烃、C1-C10二烯烃、C1-C10炔烃、C1-C10烷氧基、C1-C10卤代烷、C1-C10醛、C1-C10酮、C1-C10环氧化物、C1-C10羧酸、或C1-C10酯；烯丙基化合物，包括但不限于异硫氰酸烯丙酯、烯丙胺、烯丙基腈、烯丙基苯、乙酸烯丙酯、烯丙基硫醇、烯丙基缩水甘油基醚、烯丙基醚、氯甲酸烯丙酯、烯丙基甲基硫醚、烯丙基苯砜、二氯化烯丙基膦、烯丙基三甲基硅烷、以及烯丙基三乙氧基硅烷；上述任何物质的盐和衍生物、以及它们的混合物。
作为另外一种选择，一个或多个氢原子可以被SiOx取代，其中x具有1至5的值；和/或被Si-R1R2R3取代，其中R1、R2和R3各自独立地代表H、OH、X、C1-C10烷基、C1-C10烯烃、C1-C10二烯烃、C1-C10炔烃、C1-C10烷氧基、C1-C10卤代烷；C1-C10醛、C1-C10酮、C1-C10环氧化物、C1-C10羧酸、C1-C10酯、C1-C10硫醇、NH2、NH3 +、NO2、NOX、CF3、CF2；CxHyFz，其中x代表1至10的整数，并且y和z代表合适的化学计量值；CFxXy，其中x代表1或2，并且y代表具有合适化学计量值的整数(1或2)；SH、COX、COOH，上述任何物质的盐和衍生物、以及它们的混合物。
在一个实施例中，所述烃用化学部分改性，所述化学部分选自由下列物质组成的组：胺、醇、以及它们的组合。作为另外一种选择，所述化学官能化的烃为烯丙胺、烯丙醇、以及它们的混合物。作为另外一种选择，所述烃用至少两种不同的官能团或R1、R2和R3基团改性。
4.大环化合物
本发明的涂层材料可包含大环化合物。如本文所用，“大环化合物”是指包含至少一个环状结构的化合物，所述环状结构由碳原子、氢原子、至少一个杂原子(其非限制性实例包括氧、氮和硫)构成。在一个实施例中，本发明的大环化合物包含环醚，例如环氧乙烷、二氧六环、和/或冠醚。作为另外一种选择，所述大环化合物为冠醚。合适冠醚的实施例包括但不限于12-冠-4、15-冠-5、18-冠-6、二环己并-18-冠-6、4′-氨基苄基-15-冠-5、2-(氨甲基)-12-冠-4、2-(氨甲基)-15-冠-5、2-(氨甲基)-18-冠-6、1-氮杂-12-冠-4、1-氮杂-15-冠-5、1-氮杂-18-冠-6、苯并-12-冠-4、苯并-15-冠-5、苯并-18-冠-6、二[(苯并-15-冠-5)-15-基甲基]庚二酸酯、4′-溴苯并-18-冠-6、二苯并-18-冠-6、二苯并-24-冠-8、二苯并-30-冠-10、二环己并-24-冠-8、4′-甲酰基苯并-15-冠-5、2-(羟甲基)-12-冠-4、2-(羟甲基)-15-冠-5、2-(羟甲基)-18-冠-6、4′-硝基苯并-15-冠-5、聚[(二苯并-18-冠-6)-甲醛]共聚物，上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。
5.亲水单体
本发明的涂层材料可包含亲水单体。合适的有机亲水单体包括水溶性的常规乙烯基单体，例如通用结构H2C＝CR1-C-COOR2的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，其中R1为氢或甲基，并且R2为氢或者为最多有约10个碳原子被一种或多种水增溶的部分(包括羧基、羟基、氨基、低级烷基氨基、低级二烷基氨基、聚环氧乙烷(具有2至约100个重复单元))取代的脂族烃基，或者其中R2为被一个或多个以下基团取代的脂族烃基：硫酸根、磷酸根、磺酸根、膦酸根、碳酰氨基、亚磺酰氨基或膦酰氨基部分、化学式为H2C＝CR1-CONHR2的丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺(其中R1和R2如上所定义)、化学式为H2C＝CR1-CON(R3)2的丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺(其中R3为1至3个碳原子的低级烷基并且R1如上所定义)、化学式为R2OOCCH＝CH-COOR2的马来酸酯和富马酸酯(其中R2如上所定义)、化学式为H2-CH＝CH-O-R2的乙烯基醚(其中R2如上所定义)、化学式为R1-CH＝CHR2的脂族乙烯基化合物(其中R1如上所定义并且R2如上所定义，前提条件是R2不为氢)、乙烯基取代的杂环化合物(例如乙烯基吡啶、哌啶和咪唑，以及N-乙烯基内酰胺(如N-乙烯基-2-吡咯烷酮)、上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。
作为另外一种选择，本发明的涂层材料可包含2-羟基乙基-、2-和3-羟基丙基-、2，3-二羟基丙基-、聚乙氧基乙基-、以及聚乙氧基丙基的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺和异丁烯酰胺；丙烯酰胺、异丁烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-甲基异丁烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基异丁烯酰胺、N，N-二甲基-和N，N-二乙基-氨基乙基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯以及相应的丙烯酰胺和异丁烯酰胺；2-和4-乙烯基吡啶；4-和2-甲基-5-乙烯基吡啶；N-甲基-4-乙烯基哌啶；2-甲基-1-乙烯基咪唑；N，N-二甲胺；二甲基氨乙基乙烯基醚、N-乙烯基吡咯烷酮；丙烯酸和甲基丙烯酸；衣康酸、巴豆酸、富马酸和马来酸，以及它们的低级羟烷基单酯和二酯，如2-羟基乙基的富马酸酯和马来酸酯、丙烯酸钠和甲基丙烯酸钠；马来酸酐；2-异丁烯酰氧基乙基磺酸和烯丙基磺酸，上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。作为另外一种选择，本发明的涂层材料包括2-羟基乙基异丁烯酸酯；N，N-二甲基丙烯酰胺；丙烯酸、甲基丙烯酸、以及它们的混合物，以及作为另外一种选择2-羟基乙基异丁烯酸酯。
6.疏水单体
本发明的涂层材料可包含疏水单体。一个合适类型的疏水单体的实施例为含氟单体，并且包括但不限于氟代丙烯酸酯单体、氟代烯烃单体、氟代苯乙烯单体、氟代氧化烯单体(例如，全氟代环氧丙烷、全氟代环氧环己烷)、氟代乙烯基烷基醚单体，以及它们与合适共聚单体的共聚物，其中共聚单体可以是氟代的或非氟代的；上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。在一个实施例中，氟代单体通过自由基聚合过程聚合。在一个实施例中，所述涂层材料包括全氟甲基环己烷(PFMCH)单体。
作为另外一种选择，所述涂层材料可包含氟代苯乙烯和氟代乙烯基烷基醚单体，其包括但不限于α-氟苯乙烯；β-氟苯乙烯；α，β-二氟苯乙烯；β，β-二氟苯乙烯；α，β，β-三氟苯乙烯；α-三氟甲基苯乙烯；2，4，6-三(三氟甲基)苯乙烯；2，3，4，5，6-五氟苯乙烯；2，3，4，5，6-五氟-α-甲基苯乙烯；2，3，4，5，6-五氟-β-甲基苯乙烯；上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。
作为另外一种选择，所述涂层材料可包含四氟乙烯，其包括但不限于四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物(例如，四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚的共聚物)、四氟乙烯-乙烯共聚物、全氟代离聚物(例如，全氟磺酸离聚物、全氟羧酸离聚物)；上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。
作为另外一种选择，所述涂层材料可包含氟烃弹性体，其包括但不限于聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯)共聚物、聚[偏二氟乙烯-四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)]共聚物、聚[四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚))]共聚物、聚(四氟乙烯-丙烯)共聚物、聚(偏二氟乙烯-氯代三氟乙烯)共聚物，上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物。
作为另外一种选择，所述涂层材料可包含氟代丙烯酸酯单体。如本文所用，“氟代丙烯酸酯单体”是指丙烯酸的酯，其中酯化基团为氟代基团，如全氟烷基。用于本发明中的一组具体的氟代丙烯酸酯单体为用化学式H2C＝CR1-COO(CH2)n-R2表示的化合物，其中n为1或2；R1为氢或甲基；并且R2为全氟代的脂族基团或全氟代的芳族基团，如全氟代的直链或支链的、饱和或不饱和的C1至C10烷基、苯基或萘基。作为另外一种选择，R2为C1至C8全氟烷基，或者-CH2-NR3-SO2-R4，其中R3为C1-C2烷基，并且R4为C1至C8全氟烷基。如本文所用，“全氟代的”是指所有的或基本上所有的氢原子都被氟取代。用于说明上述化学式的单体和它们的缩写，包括2-(N-乙基全氟辛烷磺酰胺)乙基丙烯酸酯(“EtFOSEA”)、2-(N-乙基-全氟辛烷磺酰胺)乙基异丁烯酸酯(“EtFOSEMA”)、2-(N-甲基-全氟辛烷磺酰胺)乙基丙烯酸酯(“MeFOSEA”)、2-(N-甲基-全氟辛烷磺酰胺)乙基异丁烯酸酯(“MeFOSEMA”)、1，1-二氢全氟辛基丙烯酸酯(“FOA”)、以及1，1-二氢全氟辛基异丁烯酸酯(“FOMA”)。
7.可聚合单体
本发明的涂层材料可包含可聚合单体。合适可聚合单体的实施例包括通式为H2C＝C(R2)--C(O)OH的丙烯酸和甲基丙烯酸、通式为H2C＝C(R2)--C(O)OR3的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、通式为(R2)(R2)C＝C(R2)--C(O)NHR3的丙烯酰胺和异丁烯酰胺、通式为HO(O)C--C(R2)＝C(R2)--C(O)OH的马来酸和富马酸、通式为R3O(O)C--C(R2)＝C(R2)C(O)OR3的马来酸酯和富马酸酯、通式为(R2)(R2)C＝C(R2)--O--R3的乙烯基醚、化学式为(R2)(R2)C＝C(R2)--N--CH2--CH2--CH2--C(O)的N-乙烯基-2-吡咯烷酮、通式为(R2)(R2)C＝C(R2)--OC(O)CH3的乙酸乙烯酯、通式为R2CH＝CHR3的脂族乙烯基化合物，上述任何物质的衍生物、以及它们的混合物；其中每个R2独立地为氢或C1-C10烷基，并且每个R3独立地为具有1至约10个碳原子的脂族烃，其中所述碳原子可以是未取代的，或者被一个或多个基团取代，如-COOH、-NH2、(聚)环氧乙烷基团(任选被一个或多个基团取代，如硫酸根、磷酸根或磺酸根基团)；上述任何物质的盐和衍生物；以及它们的混合物。作为另外一种选择，可聚合的液体单体选自由下列物质组成的组：氟代单丙烯酸酯和聚丙烯酸酯、氟代烯烃、氟代苯乙烯、氟代氧化烯、氟代乙烯基烷基醚单体，或者它们与合适共聚单体的共聚物，其中所述共聚单体是氟代的或非氟代的。
作为另外一种选择，本发明的涂层可包括适用于闪蒸和低温浓缩过程的单体物质，其描述于美国专利4,842,893和4,954,371(两者均授予Yializis等人)中。合适的化合物包括多官能丙烯酸酯，其具有约150至1000克/摩尔的分子量，平均两个或多个双键，以及约1.33E-7kPa(1x10-6托)至约13.3Pa(0.1托)的蒸汽压，并且作为另外一种选择大约1.3Pa(0.01托)的蒸汽压，其中所述蒸汽压在标准温度和压力下测量。一个合适的多官能丙烯酸酯的实例具有以下通式：
Figure S200680029014XD00171
其中R1为衍生自化学式为R1(OH)m的化合物的脂族基团、脂环族基团或混合的脂族-脂环族基团，其中n具有介于2和4之间的值，并且m具有至少为2的值；并且R2为氢、甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。
7.颗粒
本发明的涂层材料可包含一种或多种颗粒。这些颗粒可以有多种形状，例如可以是片状的、球状的、细长的或针状的、或不规则形状的，并且表面可以是涂敷的或未被涂敷的、多孔或无孔的、带电荷或不带电荷的、并且可作为粉末或预分散体被加入到本发明组合物中。这些颗粒物质可衍生自天然和/或合成来源。在第一涂层粘结之后，所述颗粒物质可以在所述涂层作为附加涂层粘结和/或应用之前掺入到所述涂层中。所述颗粒物质可有助于或导致模拟哺乳动物角质组织的纹理形成。所述颗粒物质还可有助于或导致代表角质组织的表面特性的不均匀性。在一个非限制性实例中，涂层可被配制以表现角质层中细胞间物质的特性，并且包括可表现角质层细胞特性的颗粒。
可用于本发明中的颗粒物质的非限制性实例可见于The Cosmetic，Toiletry，and Fragrance Association的“The InternationalCosmetic Ingredient Dictionary and Handbook”第10版(Gottschalck，T.E.和McEwen，Jr.编辑，2004年)，第2728页。可用于本发明中的颗粒物质的其它实施例包括有色和无色颜料、干涉颜料、除上述那些以外的无机粉末和有机粉末、复合粉末、荧光增白剂颗粒、以及它们的混合物。上述颗粒的平均尺寸通常小于上述颗粒物质，例如在约0.1微米至约100微米的范围内。本发明中的颜料和/或粉末可被表面处理，以提供附加的色彩稳定性和/或配制简易性。适宜涂层材料的非限制性实例包括硅氧烷、卵磷脂、氨基酸、金属皂、聚乙烯、胶原、以及它们的组合。
D.涂层的粘结
可通过导致稳定涂层形成的任何方法，将涂层稳定地粘附到基质和/或其它涂层上。所述方法可导致介于涂层和基质之间或者介于两个涂层之间的共价键形成，或者所述方法可导致其它类型的稳定的粘结。所述粘结过程可能需要以下步骤：表面活化，涂层材料沉积，以及将涂层材料粘结到活化过的基质上。作为另外一种选择，可能需要固化以进一步稳定涂层材料。作为另外一种选择，可通过自组装方法粘结涂层，其一个非限制性实例为将含硫部分键合到金属表面以产生本领域已知的自组装单层。
可能需要表面活化以使表面具有化学活性，从而使基质准备好沉积涂层。可通过各种方法进行表面活化，其非限制性实例包括等离子活化、电子束活化、电晕活化、辉光放电活化、光学活化、以及它们的组合。可以在大气压下或低于大气压下进行表面活化。在一个实施例中，通过等离子活化装置进行表面活化。可以用射频产生的等离子体或微波频率产生的等离子体进行等离子活化。合适的大气压下的等离子产生设备和粘结方法的实施例描述于授予Datta等人的美国专利6,821,379中。合适的微波频率产生等离子体的设备和粘结方法的实施例描述于授予Shanov等人的美国专利6,841,201中。
还可以通过多种方法进行涂层材料的沉积，其非限制性实例包括通过例如旋涂、喷涂或浸涂将活化过的表面暴露在呈气相的涂层材料中和/或暴露在呈液相的涂层材料中，前提条件是该沉积导致稳定粘结的涂层。如本文所定义，导致例如层压涂层(其可以用手剥离或通过摩擦和/或使用通常利用的溶剂移除)的方法不认为是稳定的粘附。在一个实施例中，涂层材料以气相沉积，例如通过等离子沉积。作为另外一种选择，涂层材料通过闪蒸和低温浓缩的方法沉积。
在沉积后可能需要键合和/或固化以使涂层充分粘附在基质上，并另外使涂层稳定。键合的方法包括但不限于聚合、交联(包括电子束交联、光交联、和/或热交联)、以及它们的组合。诱导化学键合的方法可包括应用热、光、射频、微波形式的能量，和/或超身波能量。可以脉冲和/或连续的方式应用能量。
作为另外一种选择，可通过单个步骤进行活化、沉积和/或键合。例如，表面活化和沉积(或“接枝”)两者可作为等离子沉积过程的结果而进行，该过程描述于授予Datta等人的美国专利6,821,379和授予Shanov等人的美国专利6,841,201中。
E.代表哺乳动物角质组织的物理特性
本发明的制品表现出代表哺乳动物皮肤的一种或多种物理特性。属性或感兴趣的属性将依照以下因素而变化，所述因素包括但不限于角质组织的类型、角质组织的环境、不同的消费者、被施用至角质组织的物质和/或角质组织得以接触的产品。有代表性的属性的实例包括但不限于表面能(例如，疏水性和亲水性)、表面电荷、表面活性、纹理、以及它们的组合。可通过例如基质和/或涂层的选择，并且通过改变控制涂层沉积的参数，可控地改变这些属性。
所述涂层可具有平均表面电荷，其是哺乳动物角质组织的代表性标志。本文，涂层的表面电荷被理解为指涂层代表性区域的平均表面电荷，尽管由于诸如涂层材料(例如蛋白质和类脂)沉积的变化和纹理等因素可能出现局部变化。所述涂层的表面电荷可以是正的、负的或中性的，并且主要由存在的离子种类(包括酸性和碱性类)决定。表面电荷决定例如角质组织的极性，其继而可影响各种物质在该表面的沉积和粘附。净表面电荷可通过测量表面的等电点和/或ζ-电位而测定。可以使用多种测量ζ-电位的方法，并且其对于本领域技术人员将是已知的。为了本发明，通过流动电位测试测量涂敷的基质的ζ-电位，该测试在具有钳制细胞构造的电位动态分析仪(型号BI-EKA，Anton Parr GmbH，BrookhavenInstruments Corporation，New York，NY)上进行，使用1.0x10-3M的KCl的去离子水溶液作为电解质溶液，使用1N的NaOH溶液从约2.5的pH开始滴定至约8.0的pH。ζ-电位值作为pH相对于标准PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的函数产生。因此可在相对意义上比较每个ζ-电位的特征图(对于每种类型的涂敷的基质和其它模型)。
在一个实施例中，在约5.0的pH下，涂层的ζ-电位为约-40mV至约+30mV，其中“mV”是指1x10-3伏。在一个实施例中，在约5.0的pH下，涂层的ζ-电位为约-15mV至约+15mV，其中“约5.0”被理解为指5.0±0.3pH单位。
所述涂层可具有平均表面能，其是哺乳动物角质组织的代表性标志。本文，涂层的表面能被理解为指涂层代表性区域的平均表面能，尽管由于诸如涂层材料(例如蛋白质和类脂)沉积的变化和纹理等因素可能出现局部变化。涂层的表面能与疏水性和亲水性相关，并且可以代表例如角质组织的含水量。涂层的表面能得自接触角的测量，其可通过本领域技术人员已知的各种公认的模型转换成表面能。一个本发明中使用的这样的模型为Fowkes，F.M.在“Industrial and Engineering Chemistry”第56卷，第12期，第40页(1964年)中所述的Fowkes方程：
γ1v(1+cosθ)＝2(γ1v d γsv d)1/2+2(γ1v p γsv p)1/2其中θ指接触角；γ1v指液体的表面张力；γ1v d指液体表面张力的色散分量；γsv d指固体表面张力的色散分量；γ1v p指液体表面张力的极性分量，并且γsv p为固体表面张力的极性分量。本发明涂敷的基质的接触角使用二碘甲烷(99％，Aldrich)、乙二醇(99％+，Aldrich)和水(HPLC级，Aldrich)测量。
涂层的总表面能为表面能色散分量和表面能极性分量的总和，其被认为影响诸如物质对涂层的粘附等特性。在一个实施例中，涂层具有的总表面能为约15mJ/m2至约50mJ/m2，或者约20mJ/m2至约40mJ/m2，并且或者约28mJ/m2至约35mJ/m2，其中“mJ”指1x10-3焦耳并且“m2”指平方米。在一个实施例中，涂层具有约0mJ/m2至约15mJ/m2的表面能极性分量。作为另外一种选择，所述表面能极性分量为约0mJ/m2至约5mJ/m2，或者约7mJ/m2至约13mJ/m2，并且或者约13mJ/m2至约20mJ/m2。
所述涂层可具有表面反应性，其是哺乳动物角质组织的代表性标志。表面反应性被理解为包括增强的与指定化合物反应或者键合的趋势。表面反应性可通过多种方法测定，包括例如结合系数的测定。与表面能相比(其与存在的离子种类有关)，表面反应性被理解为涉及其它类型的化学交互作用，例如共价交互作用。表面反应性的一个非限制性实例将由含硫醇的涂层材料朝产品和/或物质中亲核化学部分(例如金或银)靠近所显示出。
II.使用方法
本发明还描述了评估一种或多种物质与哺乳动物角质组织交互作用的方法。所述方法包括将物质应用至如本文所述的制品上的步骤。所述物质可被直接应用，或者可通过使第二制品与本发明的涂敷的基质进行接触而被应用，第二制品的非限制性实例包括擦拭物或吸收制品。所述方法还包括对涂敷的基质、第二制品、和/或感兴趣的物质进行化学和/或仪器分析的步骤。在一个实施例中，可测定所述物质与涂层的结合系数。作为另外一种选择，在分析之前、期间和/或之后，可通过例如漂洗、擦拭或其它合适的方法将所述物质从制品上除去。所述方法可以在室温或体温下在静态条件下或动态运动中进行。作为另外一种选择，所述基质可被预处理至指定的环境条件，例如温度、湿度、紫外线辐射、光、暴露于附加物质中等等。在一个实施例中，应用物质、进行分析、以及任选地移除物质的步骤，可重新使用至少一次，或者至少五次，或者至少十次，并且或者至少二十次。在一个实施例中，可以测定物质从产品(其非限制性实例包括吸收产品，如擦拭物、尿布、月经垫等)至涂敷的基质的转移。作为另外一种选择，可测定物质从涂敷的基质至产品的转移。
本方法的物质可以是产品(例如消费品)、天然物质、和/或天然物质的仿制品。产品的实施例包括但不限于护肤产品，包括保湿剂、清洁剂、以及它们的组合；化妆品；毛发护理产品，包括洗发剂、护发剂、定型剂、漂白剂、着色剂、以及它们的组合；除臭剂；止汗剂；香料；除臭剂；织物护理产品，包括软化剂、洗涤剂、清洁剂、增白剂和除臭剂；粘合剂产品，包括皮肤和透皮递送体系、绷带和温度改变元件(例如冷却和/或进行加热的装置)；活性成分，不管是直接应用还是通过装置(如粘合剂产品或增强递送装置)递送；吸收产品，如面巾纸、卫生纸、纸巾、月经垫和棉塞；婴儿护理产品，包括尿布、擦拭物、清洁剂、护理剂；成人失禁产品；以及上述任何产品的组合。天然物质的实例包括但不限于体液，如血液、月经流体、尿液；身体***物，如汗液、粪便和粘膜分泌物；植物产品，如草渍、花粉及其它过敏原；以及这些和/或上述任何产品的组合。作为另外一种选择，所述物质可以是上述任何天然物质的仿制品，其具有与天然产品中感兴趣的特性相似的特性。
可评估所述物质与制品的各种交互作用，包括但不限于吸收；吸附；易漂洗性；产品、体液和/或身体***物的粘附和/或分配；物质在漂洗后的粘附；油腻；粘性；光滑度；遮盖度；稳定性；皮肤感觉；分配；物理特性如颜色、不透明度、气味和纹理的改变；以及上述任何作用的组合。
可向制品应用各种量的物质，并且将取决于这些因素如所述物质和其预期的用途。在一个实施例中，所应用的物质的量为指导消费者局部施用的具体物质的量，或者期望消费者合理地局部施用的物质的量。在一个实施例中，应用至制品的量为约0.1mg/cm2至约1.0g/cm2。作为另外一种选择，所应用的物质的量代表由于正常身体运行或正常身体活动(例如，工作或户外运动)而需要的期望的量。
本发明还提供产品测试的方法，所述方法包括以下步骤：将本文所述的制品置于测试设备中，并且使用制品有助于产品的分析。与评估物质与哺乳动物角质组织的交互作用的方法(其中分析制品本身)相比，此处不分析涂敷的基质本身，而是有助于产品或物质的使用和/或分析。在该方法的一个实施例中，制品包含如本文所述的有纹理的基质，并且呈现至少一种代表哺乳动物角质组织的物理特性。作为另外一种选择，制品包含至少一种如本文所述的涂层，其中所述涂层稳定地粘附在基质的有纹理的表面上。
商业制品
本发明提供一种商业制品或者套盒，其包括如本文所述的制品和信息，该信息描述所述制品的使用以模拟哺乳动物皮肤和/或评估至少一种物质与所述制品的交互作用。所述信息可以是直接或间接粘附在包含制品的包装上的印刷材料。可供选择地，所述信息可直接或间接地放置在容器附近。可供选择地，所述信息可以是与制品有关的电子信息或通知信息。可供选择地，所述信息可描述至少一种制品可能的用途、性能、特点和/或限制。
在本发明制品的一个非限制性实例中，将包含适当基质材料的制品与印有说明书的单子包装在一起。所述基质材料具有模拟哺乳动物角质组织(例如，皮肤或毛发)的表面纹理。其中所述说明书表明了基质的预期用途，如何将物质适当地施用到基质上，以及在再次使用前如何清洁基质。
在本发明制品的另一个非限制性实例中，包装包含制品，该制品包含合适的基质材料(涂层稳定地粘附其上)。印刷广告(例如在行业杂志中)涉及包含在包装中的制品并且表明基质和涂层材料适于测试消费品。
IV.实施例
实施例1
以下实施例说明了制造模型并赋予基质纹理(其直接从皮肤制作)的方法。
通过将能够形成铸件或成模的材料1应用到身体部位(例如，人类皮肤和/或毛发)上来制备角质组织的第一负印模。移开铸件并使其干燥3至7分钟。通过将例如硅氧烷或其它合适的材料2置于凹模中来制备在形状和纹理上都模拟身体部位的全压式模具。将全压式模具印在聚氨酯或其它合适的材料上以制备第二凹模，并使第二凹模固化过夜。任选地，将全压式模具压在聚氨酯或其它材料的一体模上以制造多重凹模。任选地，用Skin-Flex SC-893拉伸涂料(脂族聚氨酯光泽涂料)和Skin-Flex SC-89稀释剂4的1∶1混合物涂敷第二凹模，以制造厚度为约100μm至约600μm的第一基质，并使其干燥至少12小时。然后可以足以产生厚度为约0.1mm至1cm的基质的量，将基质材料5倒入第二凹模中(在光泽涂料上，如果存在的话)。
1合适的材料包括：FLY-O-LIFETM和ALGIFORMTM铸模材料，两者均得自PinkHouse Studios(St.Albans，VT)；或其它合适的等价材料。
2其它合适的材料包括牙科材料、液体橡胶、室温硫化(RTV)橡胶，或它们的等价物。
3SC-89拉伸涂料，得自Burman Industries(yan Nuys，CA)。
4SC-89稀释剂，得自Burman Industries(van Nuys，CA)。
5TC-410聚氨酯，部分A(基于芳族二异氰酸酯的预聚物、增塑剂混合物)和部分B，聚氨酯固化剂，例如聚醚多元醇、己二酸二(2-乙基己基)酯、芳族胺、芳基羧酸汞，部分A和部分B的比率为1∶1。任选地，按部分A和B的组合的重量计，可以1％至150％的含量包括部分C(增塑剂-酯)。代替TC-410的部分A和B的一个可接受的选择是Skin Flex，部分A(芳族二异氰酸酯封端的聚丙二醇混合物)；部分B，聚氨酯固化剂(多羟基化合物-二胺混合物)，部分A和部分B的比率为1∶2；以及任选地按部分A和B的组合的重量计1％至150％含量的Skin Flex部分C(增塑剂-酯)；全部得自BJB Industries(Tustin，CA)。
实施例2
以下说明了制备合适基质的方法的一个实施例：
将等量的TC-410聚氨酯或等价材料的部分A和部分B合并并充分混合。将足量的混合物缓慢地倒入所期望的模具中，从边缘开始并逐渐移至模具中心。所述量应足以产生具有约0.1mm至1cm厚度的基质。合适量的一个实施例为在面积为7cmx14cm的模具中为25mL。使其固化过夜。开始从模具剥下聚合物基质，从边缘开始。如果必要的话，切除边。当如实施例1中所述倒入模具中时，所述基质因而被使得具有人的身体部位的角质组织的纹理，其被用来制备第一负印模。
实施例3
以下实施例说明了直接赋予基质表面纹理的方法。
模拟哺乳动物角质组织(例如前臂皮肤或毛发)表面的成图案表面，可按照本领域技术人员已知的标准的光刻法程序，机械蚀刻到金属表面上。首先，从感兴趣的人的身体部分，以计算机模拟图像或真实图像(例如照相的、显微的)制作模拟人类皮肤(例如，从前臂)纹理的图案。将图案转变成清晰的薄片以形成遮光板。将遮光板置于铜片、黄铜片或其它合适的金属薄片上，在所述薄片上预先粘附或层压上光阻剂。可商购获得多种光刻胶，例如DuPont TM MX系列干膜光阻剂。光阻剂的选择基于所需的尺寸、纹理和/或角质组织-纹理的特征。使用工业标准的曝光工具，将金属/光阻剂/遮光板的组合暴露于合适剂量的紫外光下。如关于二级微电子封装的标准教科书中所述，移除遮光板，使光阻剂显影并使用合适的蚀刻溶液蚀刻金属层。1
将如前面实施例中所述的Skin-Flex SC-89拉伸涂料和Skin-FlexSC-89稀释剂的1∶1混合物倒入金属模具中并使其干燥过夜。依照模具的尺寸调节倒入的混合物的量，以产生厚度通常介于600至800微米之间的最终基质。在过夜干燥之后，如上所述，将基质材料小心地剥离出金属模具。所述基质材料可以被表面改性或稳定涂敷以赋予更多具体的皮肤表面特性。
1Donald Seraphim、Ronald Lasky和Che-Yu Li：“Principles of ElectronicPackaging”，Mc-Graw Hill Inc.(1989)。
实施例4
以下实施例说明了通过等离子涂布方法将合适的涂层材料稳定粘附在基质上的方法。
可在等离子设备中进行等离子沉积，所述等离子设备由圆柱形真空室组成，该真空室具有约30.5cm的直径和61.0cm的长度。可通过Leybold PCS 25真空泵装置产生真空。射频能量可以由PE 1000Advanced Energy 40KHz电源提供，其跨过真空室中一组平行的铝电极。通过射频能量的应用，在真空室中的两个电极之间产生等离子体。有效的等离子处理区域为约40cmx20cm。
可通过以下过程完成等离子沉积：将基质材料(样本)置于等离子室中平行的平板铝电极之间有孔的铝样本托架上。将该室的基本压力降至约13.3Pa(100毫托(mTorr))。使氩气和氮气的混合气，以20sccm氩和10sccm氮的流速(其中“sccm”指每分钟标准的立方厘米)流进该室约一小时，以使将要涂敷的样本充分脱气。减小基本压强至1.3Pa(10mTorr)，并且施加25W的连续波射频功率约5分钟，同时以同样的流速使氩/氮混合气流进所述室中。停止氩气和氮气流，将所述室再次抽空至1.3Pa(10mTorr)，并且选择约10sccm至200sccm的流速将涂层材料1(单体)引入该室中至压力为13.3Pa(100mTorr)。该速率将取决于所使用的单体，并且将在本领域技术人员的知识范围内，或者可以由本领域技术人员有限的试验决定。施加25W的连续波射频(RF)功率25分钟，同时维持蒸汽压为约13.3Pa(100mTorr)-15.9Pa(120mTorr)。这导致单体以聚合物涂层的形式在样本表面沉积，其共价键合在样本表面。可以脉冲模式施加射频功率代替25W的连续功率，以1至1000的开/关时间比率，并且持续时间在10微秒至1秒的范围内，以调整样本表面上涂层的化学特性。精确的时间将在本领域技术人员的知识范围内，或者可以由本领域技术人员有限的试验决定。电源还可以在微波(MW)和射频之间变化，同时频率选自微波或射频源可利用和允许的范围。关闭电源，并且停止涂层材料流。用约20sccm的氩气吹扫该室约30分钟。从该室移除等离子涂布的表面，并且通过视接触角测量***(VCA-2500，得自ASM)、ζ-电位测量仪(Anton Parr Electrokinetic Analyzer，ModelBI-EKA)和原子力显微镜(Q-Scope 250，得自Quesant Corporation)方法测定接触角、表面电荷和涂层厚度。可用不止一种单体进行等离子涂布，可一起使用以形成组合涂层(聚合物由两种单体同时产生)，或者作为单独的涂层(由每种单体分开并按次序应用产生)。
1合适的涂层材料包括烯丙胺(98％，C3H7N，得自Aldrich，CAS 107-11-9)；1，1，1-三甲基-1-戊烯；2，4，4-三甲基-1-戊烯(两者均得自Aldrich)；烯丙醇(C3H60，CAS 107-18-6，得自Aldrich)；以及全氟甲基环己烷单体(C6F11CF3，CAS 355-02-2(得自Avocado Chemicals)。然而，本领域的技术人员将懂得可使用本文所述的多种涂层材料，其选择将由期望复制的角质组织的表面特性决定。
下表总结了如本文所述对各种基质进行的测量。
基质 总表面能的色散分量(mJ/m2) 总表面能的极性分量(mJ/m2) 总表面能(mJ/m2) ζ-电位(mV)1 接触角度数(H2O) 接触角度数(二碘甲烷) 接触角度数(乙二醇) 稳定17
正常皮肤2 30.30  0.20  30.50 无
冬季皮肤3 29.50  0.06  29.60 无
夏季皮肤4 29.70  3.10  32.80
湿润皮肤5 25.85  11.31  37.16 无
头皮6 29.30  12.70  42.00 无
唇缘7 33.00  5.50  38.50 无
双组分聚氨酯(TC-410)8 47.31  2  49.31 (-)22 是22
具有烯丙胺涂层的聚氨酯基质9 32±1.5  12±1.5  45±1.0 (+)8.4 65±2 41±2 33±1.0 是20
具有等离子沉积的烯丙醇涂层的聚氨酯基质10 28.9  12.6  41.45 (-)7.1(-)15.2 是20
具有等离子沉积的1，1，1-三甲基-1-戊烯涂层的聚氨酯基质11 31±1  0.5±0.3  32±1.0 (-)27.4 100±2.0 48±2.0 67±1.0 是20
具有等离子沉积的PFMCH涂层的聚氨酯基质12 19±2.0  0.6±0.2  20±1.0 (-)37.1 110±2 82±2.0 92±2.0 是20
比较实施例
VITROSKIN13 31.55  8.52  40.07 否16
COFFI薄膜14 28.06  9.12  37.17 否17
BIOSKIN15(黑色) 44.5  16.2  60.6 46.1±2.6 29.4±2.2 否18
BIOSKIN15(棕色) 31.0  1.36  32.36 89.8±0.3 55.7±0.2 否19
1  在pH为约5.0时测得。
2  来自前臂的皮肤。可如下进行测量：在测量前2至3天，剃去皮肤上的任何毛发。将一滴所需液体置于水平安置的皮肤上。使用高速(例如每张图像0.017秒)视频流记录该滴的接触过程约3秒。使用合适的软件非球跟踪该小滴并测定接触角，例如First Ten AngstromsTM Model 200动态接触角分析仪。计算该滴两侧的平均接触角。
3“冬季”皮肤如2中所述进行测量，在约0℃的温度，约-4℃的露点以及约70％的相对湿度。
4“夏季”皮肤，如2中所述进行测量，在约24℃的温度，约18℃的露点以及约55％的相对湿度。
5润湿皮肤在浸没在蒸馏水中约5分钟后进行测量，同时仍浸在水中。用于在水下测定接触角的溶剂为溴代萘、二碘甲烷和己烷。通过Augustine Scientific(Cleveland，OH)将接触角转换成表面能。
6如2中所述进行头皮测量。
7如2中所述进行唇缘测量。
8参见实施例1和2。
9具有等离子沉积的烯丙胺涂层的双组分聚氨酯。如实施例4中所述，使用脉冲沉积进行等离子沉积，在40KHz使用25W功率的连续波沉积。
10具有等离子沉积的烯丙醇涂层的双组分聚氨酯。如实施例4中所述，使用7W的连续波沉积进行等离子沉积。
11具有等离子沉积的1，1，1-三甲基-1-戊烯涂层的双组分聚氨酯。以25W和40KHz的功率使用连续波沉积进行等离子沉积。
12具有等离子沉积的PFMCH涂层的双组分聚氨酯。以25W和40KHz的功率使用连续波沉积进行等离子沉积。
13 IMS Inc.，Orange，CT
14由Brechteen(Chesterfield，MI)发布
15Beaulax Co.，Ltd.，Tokyo，Japan
16在变湿后，纹理的丧失使得基质不适合如本文所述再次使用。
17在一次使用之后，基质显示膨胀并丧失纹理。
18在用溶剂如纯乙醇清洁之后，基质显示丧失纹理。
19在用溶剂如纯乙醇擦洗之后，基质剥离分层，即层压的涂层离去。
20在多次使用和清洁之后，基质保持纹理和涂层，并且如本文所定义的那样稳定
实施例5
以下实施例说明了使用本发明制品测量产品有益效果的非限制性方法。
制备具有与如上所述湿润皮肤相类似特性的涂敷的基质。称量干燥表面，并且通过扫描电子显微镜(SEM)分析表面。将所述涂敷的基质预热至正常人体温度。向涂敷的基质局部施用沐浴保湿剂，并且用流水淋洗基质约5分钟的时间。使表面干燥并称量表面。涂敷的基质质量的增加提供产品粘附到涂敷的基质上的效率，以及在相似条件下产品粘附到人类皮肤上的效率的指示。SEM图像提供产品覆盖在有纹理的表面上的效率的证据。
在发明详述中引用的所有文献的相关部分均以引用方式并入本文中。任何文献的引用不可解释为是对其作为本发明的现有技术的认可。当本书面文献中术语的任何含义或定义与引入本文以供参考的文献中术语的任何含义或定义冲突时，将以赋予本书面文献中术语的含义或定义为准。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其他的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (13)

1.一种制品，所述制品包括基质和涂层，其中：
a)所述基质包括聚合物、玻璃、金属、织物、或它们的组合；优选地所述聚合物包括聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、直链聚乙烯、全同立构聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、它们的衍生物、或它们的混合物；并且更优选地所述聚合物包括聚氨酯或它们的衍生物；
b)涂层包含至少一种涂层材料，优选地所述涂层材料包括烃、化学官能化的烃、疏水单体、颗粒、或它们的混合物，并且更优选地所述涂层材料包括烯丙胺、烯丙醇、1，1，1-三甲基-1-戊烯、全氟甲基环己烷单体以及它们的衍生物、或它们的混合物；
c)所述涂层稳定地粘附到所述基质上，形成稳定的涂敷表面；并且
d)所述基质、所述涂层、或它们的组合具有模拟哺乳动物角质组织形貌的纹理，所述角质组织优选为人类皮肤、人类毛发、人类外阴区域、人类口腔、或人类唇缘。
2.如权利要求1所述的制品，其中所述涂敷表面呈现至少一种代表哺乳动物角质组织的物理特性，所述物理特性包括：15mJ/m2至50mJ/m2的总表面能，15mJ/m2至50mJ/m2的所述表面能的色散分量，1mJ/m2至14mJ/m2的所述总表面能的极性分量，在5.0的pH下-40mV至30mV的ζ电位、或它们的组合，并且任选地其中所述涂层呈现代表哺乳动物角质组织的表面反应性。
3.如权利要求1或2所述的制品，其中所述基质是平面的，并且具有0.001mm至0.5cm的平均厚度。
4.如权利要求1或2所述的制品，其中所述基质是圆柱形的，并且具有0.001mm至3.0cm的平均厚度。
5.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述基质的纹理模拟哺乳动物角质组织的形貌。
6.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述化学官能化的烃用至少两种不同的官能团改性。
7.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述涂层材料形成具有0.1nm至1.0mm的平均厚度的涂层。
8.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述涂层共价键合到所述基质上。
9.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述涂层包含至少两种涂层材料，其中所述涂层材料在单个涂层中形成不连续区域，所述涂层材料被均匀混合，或形成至少两个不连续涂层。
10.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述纹理模拟哺乳动物角质组织的至少两种不连续形貌，所述哺乳动物角质组织任选地来自多个个体。
11.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述制品可被重新使用至少一次。
12.如权利要求1至11所述的制品的用途，用于评估至少一种物质与哺乳动物角质组织的交互作用，包括将至少一种物质应用到所述制品上的步骤。
13.一种制造如权利要求1至11所述的制品的方法，所述方法包括将至少一个涂层稳定地粘附到基质上的步骤，所述涂层包含至少一种涂层材料，所述涂层材料包括烃、化学官能化的烃、疏水单体、颗粒、以及它们的混合物，并且优选地所述涂层材料包括烯丙胺、烯丙醇、1，1，1-三甲基-1-戊烯、全氟甲基环己烷单体以及它们的衍生物、或它们的混合物；所述基质包括聚合物、玻璃、金属、织物、或它们组合，优选地其中所述聚合物包括聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、直链聚乙烯、全同立构聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、它们的衍生物、或它们的混合物；并且更优选地其中所述聚合物包括聚氨酯或它们的衍生物；并且将纹理赋予所述制品，所述纹理模拟哺乳动物角质组织的形貌。
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