CN102712825A

CN102712825A - 涂层剂以及涂覆制品

Info

Publication number: CN102712825A
Application number: CN2010800557138A
Authority: CN
Inventors: 文杰; 克里斯廷·塔东; 劳里·拉维; 威廉·克诺普克; 埃里克·圭尔; 帕特里克·圭尔
Original assignee: Innovative Surface Technologies LLC
Current assignee: Innovative Surface Technologies LLC
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: CA2781895A1; EP2516567A4; MX2012007209A; US20120258313A1; AU2010339654B2; AU2010339654A1; US9539371B2; US20170081435A1; JP2013514841A; WO2011084811A1; CN102712825B; US10266620B2; EP2516567A1; EP2516567B1; US20150359944A1

Abstract

本发明描述了新型涂层剂，其包括聚合物、一种或多种潜在反应基团以及一种或多种非共价连接基团，非共价连接基团被选择用来与该涂层剂应用到其上的基质相互作用。涂层剂用于提供可以进一步功能化（例如，通过施加额外的涂层）的涂层，或用于为表面提供希望的特性。

Description

涂层剂以及涂覆制品

相关申请的引用

本申请在35U.S.C.§119(e)下要求于2009年12月21日提交的名称为“表面底漆（SURFACE PRIMERS）”的美国专利申请号61/288,803（律师卷号16420.0001USP1）的权益，出于所有目的将其内容整体结合在此。

技术领域

说明了用于应用到由多种材料（例如硅酮、不锈钢、聚乙烯等）制造的基质上的涂层剂（coating agents）。在一些方面，这些涂层剂用作表面底漆剂（surface primer agents），其中它们可以提供另外的涂层可以应用到其上的一种基底涂层。在其他方面，这些涂层剂可以自身为基质（substrate）表面提供希望的特征。还说明了在表面上包括涂层剂的制品。

背景技术

医学制品可以由多种材料制造。例如，用于制造医学制品的一些常用材料包括金属和合金、陶瓷、玻璃、玻璃-陶瓷、聚合物材料、复合材料、水泥、无纺物（nonwovens）以及织物。人体的环境是令人惊讶地具有敌对性以及攻击性，因此，选择用于人体中的材料涉及考虑这类因素，例如材料特性、该医学制品的应用、在体内的停留时间等。用于人体内的常用聚合物材料包括硅酮类以及其他塑料，而金属包括不锈钢、钴-铬合金、钛和钛合金、形状记忆合金以及钽。

使医学制品表面改性用于给予该表面令人希望特性（例如润滑性、生物相容性、抗微生物作用等）、用于随时间推移释放生物活性剂（例如药物）、用于为该医学制品提供针对成像***更高的可见性等可能是令人希望的。

聚(二甲基硅氧烷)（PDMS）属于通常称为硅酮的一类聚合有机硅化合物。硅酮的一些应用包括接触透镜、医学装置、弹性体、填缝剂（caulking）、润滑油、以及耐热瓦（tiles）。由于这类材料特性（例如优异的柔性、耐久性、以及生物惰性）硅酮已经广泛地用于生物医学应用中。然而，通常需要对硅酮进行表面改性（surface modification）以便针对不同应用实现希望的表面特性。由于材料极其低的表面反应性以及表面能，硅酮表面的改性已经证明具有挑战性。为了进一步说明这个事项，硅酮通常包含大量的具有在聚合物本体中高迁移率以及迁移到表面上高度倾向性的低分子量组分。这进而可能导致持续仅几小时的暂时改性作用（疏水性恢复）。

发明内容

在第一总体方面，说明了用于在材料表面上提供底漆或基底涂层的涂层剂。还说明了制备这种涂层剂的方法以及使用这类试剂来涂覆表面（例如可植入医学制品的表面）的方法。在其他方面，本披露内容说明了涂覆有这类涂层剂的材料表面，以及制造和使用这类材料表面和得到的制品的方法。这类“底漆（primer）”组合物可以有助于使用相同和/或不同组成的另外的涂“层”。

因此，说明了多种涂层剂，它们包括至少三种主要组分，即聚合物、一种或多种潜在反应基团（latent reactive group）、以及一种或多种非共价连接基团，其中选择这些非共价连接基团用来与该涂层剂应用到其上的基质相互作用。潜在反应基团可以从该聚合物主链（backbone）悬垂（侧接，pendent）。非共价连接基团可以从该聚合物主链悬垂和/或包括在该聚合物主链内。在一些方面，这些潜在反应基团和非共价连接基团是彼此不同的。

在一些实施方案中，一种涂层剂可以包括：（a）包括聚马来酸衍生物的一种聚合物，（b）一种或多种潜在反应基团，以及（c）一种或多种非共价连接基团，选择这些非共价连接基团用来与该涂层剂应用到其上的基质相互作用。在一些方面，该聚合物是一种共聚物。这些潜在反应基团可以从该聚合物主链悬垂。这些非共价连接基团可以从该聚合物主链悬垂和/或包括在该聚合物主链内。

这些涂层剂可以单独使用用来提供一种涂覆表面，或与另外的涂层相结合地使用。在一些实施方案中，该涂层剂包括一种表面底漆剂（surfaceprimer agent）。可以将一种或多种另外的涂层组合物应用到该表面底漆剂中，由此提供最终涂覆的产物。可替代地，这些涂层剂本身可以为材料表面提供希望的特性。在这些实施方案中，不需要相同和/或不同组成的随后涂层来为该表面提供最终希望的特征或特性。替代地，通过这些涂层剂组分本身提供了希望的特征或特性。

在此还说明了涂覆的制品。在一些方面，这些制品可以包含包括硅的一种基质，以及布置在该基质表面上的一种涂层，该涂层包括：（a）一种聚合物，（b）从该聚合物悬垂的一种或多种潜在反应基团，以及（c）一种或多种非共价连接基团，其中选择这些非共价连接基团用来与该基质相互作用。在其他方面，该基质可以由其他材料（例如，聚合物材料例如聚乙烯；金属例如不锈钢或铝；或其他材料）制造，并且可以选择这些非共价连接基团用来与该基质材料相互作用。该聚合物可以包括聚马来酸衍生物，例如衍生的聚(烯烃-共-马来酸酐)（poly(alkene-co-maleic anhydride)）。在一些实施方案中，该聚合物是一种共聚物。这些非共价连接基团可以选自：硅氧烷、C₄-C₂₀烷基基团、聚酰胺、酚醛树脂（酚醛塑料，phenolics）、儿茶酚、聚乙二醇（polyethylene glycol）、聚乙二醇类（polyethylene glycols）、丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯或聚醚、或这些中任何的组合。

还披露了制造涂层剂的方法以及使用这些涂层剂来修饰（改性，modify）基质表面的方法。在阅读本披露内容后，另外的实施方案会是清楚的。

附图说明

图1显示了在硅酮导管上一种涂层的共聚焦拉曼显微镜检查（confocalRaman microscopy）。

图2显示了在涂覆有涂层剂紧接着一种润滑外涂层的硅酮导管上摩擦测试的结果。

图3A显示了应用到未涂底漆导管上的超疏水性（superhydrophobic）外涂层；图3B显示了应用在包括表面底漆剂的导管上的超疏水性外涂层。

图4显示了在使用和不使用涂层剂处理下针对硅酮样品细胞毒性研究的结果。

图5说明了亲水性外涂层的光图案化（photopatterning）（应用到包含表面底漆剂的硅酮表面上）。

具体实施方式

在此说明的本发明的实施方案并非是穷举性的或并非将本发明限制于所披露的精确形式。而是选择并且说明这些实施方案使得本领域其他技术人员能够理解并且了解本发明的原理和实践。本申请旨在涵盖本发明主题的适应性调整或变更。

在此提及的所有出版物和专利通过引用同等程度地结合在此就像每个单独的出版物或专利申请通过引用明确地并且单独地被指出一样。对于它们的披露内容，在此披露的出版物和专利是单独提供的。在此没有任何可以解释为承认诸位发明人无权预期任何出版物和/或专利（包括在此引用的任何出版物和/或专利）。

在说明书中以及在权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放性术语，并且应当解释为是指“包括，但不限于”。这些术语比更具限制性的术语“基本上由...组成”以及“由...组成”更广泛，并且因此涵盖这些术语。

如在此以及在随附权利要求中使用的，单数形式“一种”、“一个”、以及“该”包括复数引用，除非上下文另外清楚地说明。这样，术语“一种”（或“一个”）、“一个或多个”以及“至少一个”在此可以互换地使用。

如在此使用的，术语“层”或“涂覆层”是指为了它预定的在制品表面的整体或小于整体、一部分上应用的具有足够尺寸（例如，厚度和面积）的一种或多种涂覆材料的层。如在此所述的“涂层”可以包括一个或多个“涂覆层”，每个涂覆层包括一种或多种涂层组分。在一些方面，这些发明的涂层可以由聚合物材料（例如涂层剂）的单个涂覆层组成。

在一些方面，这些发明的涂层剂可以在其他情况下在由于低表面能和/或在该基质表面上缺少反应基团而可能难以涂覆的基质上产生持久的和坚固的（robust）涂层。在一些实施方案中，该持久的并且坚固的涂层可以持续数周或数月。另外地，本发明的实施方案还包括表面处理，在将涂层剂应用到该基质上之后这些表面处理是持久性的。

如在此使用的，术语“持久性”是指涂层的耐磨性，或当经受在使用过程中通常会遭遇到的力时（例如，法向力（normal force）、剪切力等）将涂层保持在基质表面上的能力。更耐久的涂层更不容易通过摩擦从基质中去除。可以通过使基质（例如医学设备）经受模拟使用条件的多种条件来对涂层的耐久性进行评估。根据发明的构思，这些涂层能够以这样的方式在设备表面上形成从而耐受在本发明一些方面中在使用涂覆的制品过程中可能遇到的法向力或剪切力的作用。在这些情况中，这类力可能另外地导致涂层从基质表面中分层（delamination）。

相反地，硅酮的表面涂层，例如聚(二甲基硅氧烷)（PDMS），通过常规预处理例如等离子体处理、电晕放电和/或紫外照射，可以是短暂的和瞬时的。这些常规预处理典型地与称为疏水性恢复（hydrophobic recovery）的现象相关联，该现象可能是由极性基团从表面至体相（bulk phase）的再定向，由非极性基团从本体至表面的再定向，或通过低分子量硅酮流体从本体至表面的扩散而引起的。硅酮链的高迁移率可以引起一个短时间尺度上（例如，数分钟至数天）的疏水性恢复。

有利地，与涂覆有常规表面底漆或涂层剂的比较基质相比较，涂覆有在此所述发明的涂层剂的基质可以保留更长时间的物理的、化学的、或生物的特征。总体上，可以将包括潜在反应基团和非共价连接基团的聚合组合物应用到基质上。该非共价连接基团可以与该基质表面相结合。可以用一种外部能源（例如光化能或热能）来活化该聚合组合物的潜在反应基团从而在该涂层剂与该基质之间，以及在该涂层剂的多个聚合物链之间形成共价键。在一些实施方案中，与当“自由的”潜在反应基团与该涂层制剂相混合时相比较，其中潜在反应基团共价地结合到该聚合物上的聚合组合物提供了更坚固和耐久的涂层。

在其它实施方案中，根据这些发明概念，不需要对硅基质进行预处理，含硅基质可以涂覆有一种涂层剂。包括一种潜在反应基团以及包括硅氧烷基团的一种非共价连接基团的聚合组合物（聚合物组合物，polymericcomposition）可以与该硅材料表面相结合。该非共价连接基团可以与该硅基质表面相结合。可以用光化能或热能来活化涂层剂上的潜在反应基团，因此在涂层剂与基质之间，以及在该涂层剂的多个聚合物链之间形成共价键。这可以导致该硅基质上坚固的并且耐久的涂覆层。可选地，该涂覆层然后可以进一步与另一个涂层，或一个外涂层反应，用来给予该基质令人希望的特征，像例如润滑性或湿润性。

当应用时，发明的涂层剂可以在支撑材料的表面上形成一个涂覆层。这个层进而可以稳定地保留在该表面上并且可以用作用于将另外的组合物（例如，聚合物制剂、活性剂等）结合到表面上的附连位点（attachmentsite）。如在此使用的词语“层”应当指针对它预期使用（例如全部，或一部分）的支撑材料表面具有足够尺寸（例如厚度和覆盖面积）的一个涂层。

可选地，这些涂层剂可以作为表面底漆剂来起作用。在这些实施方案中，可以应用随后的涂层组合物来实现希望的表面特征，像例如亲水性、疏水性等。进而这类最终的涂层可以为该基质提供希望的特性。例如，超疏水性涂层可以提供钝化涂层（passivating coating），钝化对抗蛋白例如BSA和血清、以及细胞粘附（包括HeLa细胞和全血）、或微生物吸附（例如，金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus））。

如在此使用的，“钝化”是使表面“钝化”的过程，即产生一个表面薄膜或涂层，这导致了当暴露于生物材料时生物反应减少（例如，蛋白吸附降低或细胞应答介导炎症的减少）。当暴露于使用条件时（例如，在人体内），与未涂覆的材料相比较，钝化涂层形成具有提高的生物钝化作用的表面。

可选地，这些涂层剂可以进一步包含一种或多种活性剂（activeagents）。可以包括这类活性剂用来为最终涂覆制品提供希望的特性，例如钝化表面、抗微生物特性或类似特性。在这类实施方案中，无需应用另外的涂层，根据本发明的涂覆层可以为基质提供钝化特征。在一些这类实施方案中，该涂层剂可以包括一种聚合物、一种或多种潜在反应基团（latentreactive group）、一种或多种非共价连接基团、以及一种或多种钝化基团（passivating group）。可以选择这类非共价连接基团用来与该涂层剂应用到其上的基质（substrate）相互作用。

在另外的方面，该活性剂可以包括一种引发剂。根据这些方面，涂层剂可以包括一种聚合物、一种或多种潜在反应基团、一种或多种非共价连接基团、以及一种引发剂基团。可以选择引发剂基团用于从涂覆的表面引发聚合反应。这些引发剂基团提供了用于与通过“从中接枝”技术生成共价附连聚合物单元的单体进行反应，或可替代地，用于与预先制造的聚合物进行反应的位点。

现在将更详细地说明涂层剂的不同特征。

可以将发明的涂层剂提供于广泛多样的基质上。在一些方面，这些涂层剂可以与另外地难以涂覆的基质相结合使用。

该基质的具体形式不是关键性的。根据多个发明方面，这些基质能够以多种不同形式来提供。说明性的基质包括例如固体有形（tangible）表面、颗粒、溶液聚合物、乳液、或悬浮液。

说明性的固体有形表面包括医学设备（包括可植入医学设备、用于暂时***病人体内的医学设备、医学管道等）的表面。发明的涂层剂还可以应用到可植入医学设备区域外侧的基质上（如从可以涂覆有这些发明涂层剂的多种材料应当清楚的）。

用于制造固体有形表面的适当材料包括通常用于制造可植入医学制品的材料。该固体有形表面可选地旨在与身体的组织和/或流体相接触而起作用。适当支撑材料的实例包括通常用于制造可植入医学制品的那些材料，例如金属、无机物（矿物质，mineral）或陶瓷、碳基材料（carbon-basedmaterial）、以及聚合物。

适当的金属包括例如铝、铬、钴、铁、钽、钛、和它们的合金，以及镍钛诺（镍和钛的非磁性合金，nitinol）和其他镍-钛合金，以及不锈钢。适当的无机物或陶瓷的实例包括氧化铝、羟磷灰石、石英、蓝宝石、硅石以及玻璃。说明性的碳基材料包括热解碳（pyrolytic carbon）、以及通过热分解（热解、高温分解）获得的碳材料或有机化合物，以及通过物理气相沉积（PVD）技术获得的材料。

如在本披露的启发下应当理解的，具体地这些发明的涂层剂可以用于与硅酮（聚二甲基硅氧烷）制造的固体有形表面相结合。然而，这些发明的概念还可以适用于多种其他聚合材料。在一些方面，这些涂层剂可以与合成的或天然的聚合物制造的基质相结合使用。例如，该基质可以是由合成聚合物例如Parylene^TM（多种化学气相沉积的聚(对-亚二甲苯基)聚合物的商品名）、聚酰胺（例如聚醚嵌段酰胺例如PEBAX^TM）、聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙酸酯、聚乙酸乙烯酯、磺酸取代的聚合物、聚丙烯酰胺聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚乳酸、聚乙醇酸、聚交酯-共-乙交酯（polylactide-co-glycolides）、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、季胺取代的聚合物、导电聚合物（例如，聚乙烯基吡啶、聚乙炔、聚吡咯）、聚(对苯二甲酸对苯二胺)、聚磷腈、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚硅氧烷、无机合成弹性体、有机聚合物、或它们的共聚物或这些中任何的组合来制造的。在其他实施方案中，该基质可以由天然聚合物例如多糖、蛋白、核酸或有机聚合物来形成。

在一些方面，适当的基质可以由塑料材料制造。示例性塑料包括硅酮、聚烯烃、乙烯基聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯（包括聚甲基丙烯酸酯）、聚甲基丙烯酸（甲）酯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、含氯聚合物例如聚(乙烯基)氯化物（poly(vinyl)chlorides）、聚甲醛（polyoxymethylenes）、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、酚醛树脂（phenolics）、氨基环氧树脂、聚酯、纤维素基塑料（基于纤维素的塑料，cellulose-based plastics）、以及橡胶状塑料（rubber-like plastics），提供了可以如在此说明的修饰的表面。总体上参见，1990年John Wiley and Sons出版，Kroschwitz编辑的，聚合物科学与工程简明百科全书（ConciseEncyclopedia of Polymer Science and Engineering）中“塑料（Plastics）”，pp.462-464。说明性的聚烯烃包括聚乙烯，例如高密度聚乙烯（HDPE），聚四氟乙烯等，以及聚丙烯等。

这些涂层剂和方法还可以用于在无机基质（例如玻璃、陶瓷和金属，例如铝、不锈钢和贵金属）上提供涂层。在这类实施方案中，这些表面本身可以是直接地或通过中间涂层衍生的，从而提供适当的潜在反应基团或用于与潜在反应基团相结合的适当靶。

可选地，该涂层剂可以提供到已经被预处理的基质上。基质的预处理可以包括处理基质的一个或多个表面从而在处理基质的表面上形成在其他情况下在未预处理的基质上将不存在的基团。在处理基质的表面上产生这些基团用于满足基质表面的具体需要，例如但不限于在基质上产生可以对于涂层剂层上的基团具有反应性的多个基团。在其他实施方案中，其他具体需要包括附连生物活性分子。在这些具体方面，这类预处理可以包括但不限于化学预处理、生物预处理、物理预处理（例如蚀刻）或它们的组合。

在一些实施方案中，基质的化学预处理可以包括例如用强酸洗涤。在其他实施方案中，化学预处理可以包括用强碱洗涤基质表面。在其他实施方案中，可以使用物理预处理。物理预处理包括但不限于火焰预处理、等离子体预处理、电晕预处理、或它们的组合。

其他预处理的表面可以包括Parylene^TM涂覆的表面、以及玻璃、陶瓷、或金属的甲硅烷基化的（silylated）表面。

在其他实施方案中，在用涂层剂涂覆之前基质表面可能不需要预处理。缺少预处理可能是有利的。根据多个发明方面，在预处理之前，该基质表面可以是疏水性的并且可以无需预处理而上底漆。在其他方面，在预处理之前，基质表面可以是亲水性的并且可以无需预处理而涂覆有发明的涂层剂。

在一些实施方案中，基质的未预处理表面可以涂覆有包含一种潜在反应基团、一种非共价连接基团以及一种聚合物的涂层剂。该非共价连接基团可以起作用以与基质结合，并且可以将光化能应用到涂覆基质上以便活化该潜在反应基团。在某些情况下，潜在反应基团可以在涂层剂与基质之间形成共价键。

其他实施方案可以包括一种基质，该基质包括共价地结合到其上的一个或多个潜在反应基团。可以将包含非共价连接基团的一种涂层剂和一种聚合物涂覆在具有一个或多个潜在反应基团的基质上。该非共价连接基团可以起作用以便与包含潜在反应基团的基质相结合。可以将外部能量应用到涂覆的基质上用来活化潜在反应基团，并且在一些情况中，在涂层剂与基质之间形成共价键。

在其他实施方案中，涂层剂和基质两者都可以包括独立地选择的潜在反应基团。这些潜在反应基团可以用光化能活化，因此在基质与涂层剂之间形成共价键。

这些涂层剂可以包括一种或多种非共价连接基团。在某些实施方案中，可以选择非共价连接基团用来提供与基质有利的相互作用、结合（association）、吸引、或亲合性（affinity）。术语“非共价连接基团”是一个短语，该短语表征了在涂层剂实施方案上或之中出现与基质和多个部分相互作用、吸引、或亲和。术语或短语非共价连接基团、相互作用基团、吸引基团、或亲和基团可以互换地使用。在基质与非共价连接基团接触的过程中，或当使非共价连接基团与基质充分接近时，非共价连接基团可以与基质相互作用。可选地，与非共价连接基团相互作用的基质可以是一种预处理的基质。然而，如从本披露的综述中应当清楚的，这种基质预处理是不需要的。在一些方面，该非共价连接基团还可以包括可以可逆地与基质相互作用的一种官能团（例如，通过可逆的非共价相互作用）。

在一个实施方案中，该非共价连接基团能够用可以与该基质非共价相互作用接合的部分来功能化（functionalize）。例如，该非共价连接基团可以包括多种官能团，例如离子基团、可以发生氢键合的基团、或能够以范德华力接合的基团或其他疏水性相互作用。这类官能团可以包括硅烷基团、硅氧烷基团、阳离子基团、阴离子基团、亲脂性基团、两亲性基团（两性基团，amphiphilic group）等。

本发明的方法和组合物可以使用包括带电荷部分的非共价连接基团。适当的带电荷部分包括正电荷部分和负电荷部分。适当的正电荷部分包括胺、季铵部分、锍、鏻（phosphonium）、二茂铁等。适当的负电荷部分(例如，在中性pH下在水性组合物中)包括羧酸盐、用强吸电子基团取代的酚(例如，四氯苯酚)、磷酸盐、膦酸盐、次磷酸盐（亚膦酸盐）、硫酸盐、磺酸盐、硫代羧酸盐、以及异羟肟酸（hydroxamic acid）。

本发明方法和组合物可以使用包括一种基团的非共价连接基团，该基团可以是进行氢键合、作为供体亦或受体（例如，一个第二氢键合基团）。例如，该非共价连接基团可以包括一个或多个羧基、胺基、羟基、羰基等。离子基团还可以参与氢键合。

在一些方面，非共价连接基团可以包括能够与表面相互作用的一种儿茶酚基的基团（catechol-based group）。例如，非共价连接基团可以包括儿茶酚胺（即，多巴胺，或4-(2-氨基乙基)苯-l,2-二醇）。

本发明的方法和组合物可以使用包括亲脂性部分（例如，一个第二亲脂性部分）的非共价连接基团。适当的亲脂性部分包括一个或多个分支的或直链的C_6-36烷基、C_8-24烷基、C_12-24烷基、C_12-18烷基，或类似物；具有例如1至4个双键的C_6-36烯基、C_8-24烯基、C_12-24烯基、C_12-18烯基，或类似物；具有例如1至4个三键的C_6-36炔基、C_8-24炔基、C_12-24炔基、C_12-18炔基，或类似物；具有1-4个双键或三键的链；包括芳基或取代芳基部分(例如，在链的末端或中间的苯基或萘基部分)的链；多芳香烃部分；具有如针对这些链所描述的碳数量的环烷烃或取代的烷烃部分；它们的组合或混合物；或类似物。该烷基、烯基、或炔基基团可以包括分支的；链内官能团像醚基团；末端官能团像醇、酰胺、羧酸盐（carboxylate）或类似物；或类似物。在一个实施方案中，该非共价连接基团包括或是一种脂，例如磷脂。

由于与该基质上存在的醇、酚、硫醇、胺、羰基、或类似基团相互作用可以形成该非共价连接基团。可以通过可逆的相互作用形成非共价连接基团与基质的相互作用。该非共价连接基团可以包括烷基、取代的烷基、环烷基、杂环、取代的杂环、芳烷基、芳基、杂芳基、杂芳烷基、乙氧基或丙氧基低聚物、糖苷、或类似部分。

例如，适当的非共价连接基团可以包括：通过与基质可逆相互作用参与或形成的一种或多种官能团，以及一种非共价连接基团部分。非共价连接基团可以包括约4至约48个碳或杂原子，约8至约14个碳或杂原子，约12至约24个碳或杂原子，约16至约18个碳或杂原子，约4至约12个碳原子或杂原子，约4至约8个碳或杂原子，等等。在一个实施方案中，该非共价连接基团可以是16个碳的烷基链或十六烷基链或碳基团。该非共价连接基团可以包括烷基、取代的烷基、环烷基、杂环、取代杂环、芳烷基、芳基、杂芳基、杂芳烷基、乙氧基或丙氧基低聚物、糖苷、它们的混合物、或类似部分。

在一些方面，该非共价连接基团可以包括一个亲脂性部分，以及可选地，用于形成氢键或离子相互作用的一个或多个部分。在这类实施方案中，该亲脂性部分可以具有约4至约48个碳、约8至约14个碳原子、约12至约24个碳、约16至约18个碳，等等。在这类实施方案中，该非共价连接基团可以包括约1至约8个可逆的键/相互作用部分或约2至约4个可逆的键/相互作用部分。适当的非共价连接基团具有多种结构，例如(CH₂)_nCOOH，其中n=12-24、n=17-24、或n=16-18。

可以选择涂层剂的非共价连接基团用来结合或与该涂层剂应用到其上的一个或多个基质相互作用。因此针对具体涂层剂选择非共价连接基团可以考虑这类因素，例如有待涂覆的基质，有待使用的涂层剂的其他组分（例如，有待包括在该涂层剂中的聚合物和一种或多种潜在反应基团）、溶剂***、反应条件等。当考虑有待涂覆的基质时，纳入考虑的典型因素包括基质的设计（例如该基质是否提供有一个平的表面，或是否提供为在医学设备应用中具有典型性的一种多面性构造）、用于制造该基质的材料（例如如在此说明的聚合物、金属等）等。考虑有待包括在该涂层剂中的一种或多种潜在反应基团可以涉及考虑用于将潜在反应基团转化成活化状态的外部刺激的类型（例如光或热能）。

示例性的非共价连接基团包括硅氧烷基团、聚酰胺、C₄-C₂₀烷基基团、聚乙二醇、和聚乙二醇类、丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯以及聚醚。在其他实施方案中，非共价连接基团可以是3-氨基丙基甲基双(三甲基硅氧基)硅烷与聚(马来酸酐-alt-1-十八烯)的酸酐基团的反应产物，形成由下面式I表示的悬垂的酰胺硅氧烷基团，

其中波浪线表示该聚合物。

在一些实施方案中，涂层剂的非共价连接基团悬垂（侧接）于聚合物的主链上并且与基质相互作用、结合、或具有亲和性，但是该非共价连接基团不共价地与基质键合。悬垂的基团可以是例如从该聚合物分支的一种基团。悬垂基团的实例包括硅氧烷基团、羧基基团、季铵基团等。

通过活化涂层剂的潜在反应基团可以发生涂层剂共价结合到基质上。可以这样选择该涂层剂的非共价连接基团和潜在反应基团使得它们与有待上底漆或涂覆的基质具有相容性。相容性包括但不限于当经受活化能量时该潜在反应基团与基质反应。相容性进一步包括多个方面例如该涂层剂的可湿润性和疏水性/亲水性考虑。因此该非共价连接基团和共价结合可以与一种基质***相容。

在其他实施方案中，该非共价连接基团可以是该涂层剂聚合物组分的一部分或结合到其中。非共价连接基团可以是例如该聚合物主链的一部分，其中该非共价连接基团将不从该涂层剂的聚合物组分悬垂。例如，这些非悬垂的非共价连接基团可以包括聚合物的烷基链。作为聚合物一部分的烷基链非共价连接基团的一个实例（例如，在聚合物主链中）是烯烃，例如十八烯。

在一些实施方案中，非共价连接基团与基质的相互作用可以独立地归因于许多不同因素。通过举例，独立地促成非共价连接基团与基质相互作用的这些因素中的一些包括但不限于（i）电荷-电荷相互作用，（ii）氢键相互作用，（iii）偶极子相互作用，（iv）波动偶极子相互作用（fluctuatingdipole interactions），（v）反离子作用，以及（vi）疏水性/亲水性相互作用。

电荷-电荷相互作用可以是在阳离子基团与阴离子基团之间并且可以是非常强的。已知电荷-电荷相互作用随电荷中心之间距离增加而缓慢地降低。电荷-电荷相互作用的一个实例是在胺基团与磺酸盐基团之间。

偶极子相互作用可以产生于在它们的结构中具有不同原子的分子，其中这些不同原子具有不同的电负性。偶极子相互作用的一个实例是羰基基团之间的相互作用。

波动偶极子相互作用可以产生于允许振子结合的定位在彼此附近的分子。得到的吸引相互作用称为分散相互作用（dispersive interaction）并且可以发生在甚至非极性分子之间。该相互作用的强度可以主要地依赖于两个分子的可极化性。波动偶极子相互作用的一个实例可以是芳香族基团之间的相互作用。在其他实施方案中，波动偶极子相互作用的一个实例可以在烃基团之间。

当氢原子同时结合到两个其他原子上时可能出现氢键相互作用。氢键合不是酸-碱反应。当氢处于酸-碱反应时，在氢键相互作用中，该氢未转移到这两个其他结合（键合）原子之一上，而是该氢与这两个原子结合。氢键相互作用的一个实例可以如式II中表示。

上述不同相互作用更完整的细节在March's,Advanced OrganicChemistry:Reactions,Mechanisms,and Structure,Jerry March et al.中进行说明。

根据这些发明原理，这些涂层剂包括一种聚合物、一种或多种潜在反应基团、以及一种或多种非共价连接基团。现在将对该一种或多种潜在反应基团的特征进行说明。该潜在反应基团可以是当暴露于适当的光化学能源时可能变成化学反应性的一种光反应性基团。如在此使用的，短语“潜在的光反应性基团”以及“光反应性基团”可互换地使用并且是指在环境存储条件下可以足够稳定保持在失活状态（基态）下但是当经受适当的反应条件时可以经历从失活状态转化成活化状态的一个化学部分。类似地，短语“潜在的热反应性”以及“热反应性基团”可以互换地使用并且具有相同含义。对于这类潜在反应基团，适当的反应条件可以包括暴露于外部能源。适当的外部能源包括光源（例如UV或紫外光）或热源。其他说明性反应条件可以包括化学反应条件，例如氧化剂和还原剂的存在（氧化还原对（redox pairs））。

总体上，光反应性基团对特定应用的外部刺激做出反应从而经历活性种类的产生，其中生成物共价结合到邻近化学结构上（例如，由相同的或不同的分子所提供的）。例如适当的光反应性基团描述于美国专利号5,002,582(Guire等人)中。

可以选择光反应性基团用来对不同类型的光化学能量做出反应。典型地，选择使用紫外线亦或可见光照射可以被光活化的基团。适当的光反应性基团包括例如叠氮化合物、重氮化合物（diazos）、二氮丙啶（diazirine）、酮、以及醌。这些光反应性基团产生活性物质例如自由基，包括例如氮宾（nitrene）、卡宾（carbene）、以及当吸收电磁能时酮的激发态。

在一个实施方案中，每个光反应性基团可以从非共价连接基团、基质、亦或它们的组合上的烷基基团中提取氢原子。在光反应性基团与非共价连接基团之间以及在光反应性基团与基质之间以及在光反应性基团试剂与其他分子内和分子间聚合物基团之间可以形成共价键。通过共价地结合到两个基团上，该光反应性基团可以促进附着和/或增加涂层剂的结合强度。

在一些实施方案中，该光反应性基团可以是芳基酮，例如乙酰苯、二苯甲酮、蒽酮、以及蒽酮样杂环（蒽酮的杂环类似物，例如在10-位具有N、O、或S的那些）、或它们取代的（例如，环取代的）衍生物。芳基酮的实例包括蒽酮的杂环衍生物，包括吖啶酮、氧杂蒽酮（xanthone）、和噻吨酮以及它们的环取代衍生物。其他适当的光反应性基团包括醌，像例如蒽醌。

这类芳基酮的官能团可以经历多重活化/失活/再活化循环。例如，二苯甲酮可以能够用经历***间杂交到三重态的激发单态的初始形式进行光化学激发。通过夺取氢原子（例如从聚合物涂层）该激发三重态可以***到碳氢键中，例如但不限于基质的碳氢键中，因此产生一个自由基对（radical pair）。随后该自由基对破裂导致形成新的碳-碳键。如果反应键（例如，碳/氢）不能用于键合，二苯甲酮基团的紫外光诱导型激发可以是可逆的并且当移开能源时该分子返回到基态能级。光反应性芳基酮例如二苯甲酮和乙酰苯可以在水中经历多重再活化并且因此提供了增加的涂覆效率。

叠氮化合物构成另一种类的光反应性基团并且包括芳基叠氮化合物例如苯基叠氮化合物以及4-氟-3-硝基苯基叠氮化合物；酰基叠氮化合物类(-CO-N₃)例如苯甲酰基叠氮化合物以及对-甲基苯甲酰基叠氮化合物；叠氮甲酸盐类(-O-CO-N₃)例如乙基叠氮甲酸盐以及苯基叠氮甲酸盐；磺酰基叠氮化合物类(-SO₂-N₃)例如苯磺酰基叠氮化合物；以及磷酰基叠氮化合物类(RO)₂PON₃例如二苯基磷酰基叠氮化合物以及二乙基磷酰基叠氮化合物。

重氮化合物构成另一类光反应性基团并且包括重叠烷类(-CHN₂)例如重氮甲烷以及二苯基重氮甲烷；重氮酮类(-CO-CHN₂)例如重氮乙酰苯以及1-三氟甲基-1-重氮-2-戊酮；重氮乙酸盐类(-O-CO-CHN₂)例如叔丁基重氮乙酸盐以及苯基重氮乙酸盐；以及β-酮基-α-重氮乙酸盐类(-CO-CN₂-CO-O-)例如叔丁基α重氮乙酰乙酸盐。重氮化合物还是热反应性基团。

其他光反应性基团包括二氮丙啶(-CHN₂)例如3-三氟甲基-3-苯基二氮丙啶；以及乙烯酮类（CH=C=O）例如乙烯酮和二苯乙烯酮。

在一个实施方案中，该光反应性基团可以是非离子型的。在一个实施方案中，该非离子型光反应性基团包括四(4-苯甲酰基苄基醚)或季戊四醇的四(4-苯甲酰基苄基酯)。在这些方面，这些光反应性基团的一种或多种可以与基质反应。因此该光反应性基团将涂层剂附连到基质上。

在一些实施方案中，该光反应性基团可以是离子型的。例如，在一些实施方案中，至少一种离子型光反应性基团可以包括在该涂层剂中。可以使用任何适当的离子型光反应性基团。在一些实施方案中，该离子型光反应性基团可以是式III的一种化合物：

X₁-Y-X₂ (III)

其中Y是包含至少一个酸性基团、碱性基团、或它们盐的一种基团，并且X₁和X₂各自独立地是包含潜在光反应性基团的基团。

这些光反应性基团可以与上面针对非离子型光反应性基团所述的那些相同。间隔物（间隔子，spacers）（例如针对非离子型光反应性基团说明的那些）可以是连同潜在的光反应性基团一起的X₁或X₂的一部分。在一些实施方案中，该潜在光反应性基团包括芳基酮或醌。

在式III的一些实施方案中，Y可以是包含至少一个酸性基团或其盐的一种基团。这样的光反应性基团可以是阴离子的（依赖于该涂层组合物的pH）。适当的酸性基团包括例如磺酸类、羧酸类、膦酸类等。这类基团的适当盐类包括例如磺酸盐、羧酸盐、以及磷酸盐。在一些实施方案中，该离子基团包括磺酸或磺酸盐基团。适当的反离子包括碱、碱土、铵、质子化的胺等。

例如，式III的化合物可以具有包含磺酸或磺酸盐基团的一个基团Y；X₁和X₂包含光反应性基团例如芳基酮类。这类化合物包括4,5-双(4-苯甲酰基苯基亚甲基氧基)苯-l,3-二磺酸或盐；2,5-双(4-苯甲酰基苯基亚甲基氧基)苯-l,4-二磺酸或盐；2,5-双(4-苯甲酰基亚甲基氧基)苯基-l-磺酸或盐；N,N-双[2-(4-苯甲酰基苄氧基)乙基]-2-氨基乙烷磺酸或盐，等等。参见美国专利号6,278,018(Swan)。该盐的反离子可以是例如铵或碱金属例如钠、钾、或锂。

在式III的其他实施方案中，Y可以是包含碱基团或其盐的一个基团。这类Y基团可以包括例如铵、鏻、或锍基团。该基团可以是中性的或阳离子的（取决于该涂层组合物的pH）。在一些实施方案中，基团Y包括铵基基团。适当的反离子包括例如羧酸盐类、卤化物类、硫酸盐和磷酸盐。

例如，式III的化合物可以具有包含铵基的一个Y基团；X₁和X₂包含包括芳基酮的光反应性基团。例如光反应性基团包括亚乙基双(4-苯甲酰基苄基二甲基铵)盐，六亚甲基双(4-苯甲酰基苄基二甲基铵)盐，1,4-双(4-苯甲酰基苄基)-1,4-二甲基哌嗪鎓)盐，双(4-苯甲酰基苄基)六亚甲基四胺鎓盐，双[2-(4-苯甲酰基苄基二甲基铵基)乙基]-4-苯甲酰基苄基甲基铵盐，4,4-双(4-苯甲酰基苄基)吗啉鎓盐，亚乙基双[(2-(4-苯甲酰基苄基二甲基铵基)乙基)-4-苯甲酰基苄基甲基铵]盐，以及1,1,4,4-四(4-苯甲酰基苄基)哌嗪鎓盐。参见美国专利号5,714,360。反离子可以典型地是羧酸盐离子或卤化物。在一个实施方案中，该卤化物可以是溴化物。

在一些实施方案中，该潜在反应基团可以包括热反应基团。当暴露于UV光是不实际的（例如，管状设备的内部管腔）或是不希望的时（例如当涂层材料包含UV光敏感性组分时），热活化可能是有利的。在展示低UV光透射的涂层中热反应基团还可以是有利的。热反应基团可以包括在原子间具有热敏感性（不稳定性）键的原子对。这类原子对的实例包括氧-氧（过酯类（per-esters））、氮-氧、以及氮-氮。用于本发明实施方案中的热反应性基团的实例包括4,4'偶氮双(4-氰戊酸)以及过氧苯甲酰的类似物。可以使用用于生产热能的外部能源来活化热反应基团。

在一些实施方案中，该潜在反应基团可以包括一种或多种氮宾产生基团（nitrenogenic groups）。例如，潜在反应基团可以包括全卤代叠氮苯（全卤代苯基叠氮化物）（PHPA），例如全氟叠氮苯（PFPA）。“氮宾产生基团”是当暴露于反应-能源时变成氮宾基团的一个化学部分。重氮基团是氮宾产生基团的一个实例。进而，“氮宾基团”（还通常称为“氮宾”或“氮宾中间体”）是称为碳烯的氮类似物的氮基团的一个具体形式。类似于碳烯，氮宾通常称为具有高度反应性并且在通常条件下可能不可分离的中间体。重要的氮宾反应包括（但不限于）添加或***到C-H、N-H、O-H、以及C-C键(单键和双键)中。

全氟叠氮苯可以作为光化学反应性或热反应性基团起作用，这产生了经历C-H/N-H***和烯加成反应的全氟苯基氮宾。苯基氟原子增加氮宾的寿命并且以中等至高等的效率促进令人希望的交联***而不是不希望的环扩展。据报道在典型地130°C或更高的温度下发生***反应。全氟叠氮苯典型地可以衍生自4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸。

当潜在反应基团包括一种或多种光化学反应性或热反应性基团，该涂层剂可以暴露于一种反应能量来源，例如光或热能，用来活化潜在反应基团，由此促进在基质上形成一个涂层。“反应-能量来源”是例如通过将涂层剂分子上的氮宾产生基团转化成氮宾，然后可以与基质表面反应，从而促进分子附连到基质上的一种能源。适当的反应能量来源包括（但不限于）：光子，例如UV光子，以及热能（例如红外线照射以及传导热量）。这些反应能量来源可以单独地或结合地使用。反应能量来源通常用于这类任务，例如平版印刷、扫描显微术以及在UV和可见光子的情况下，进行光化学反应以及激发荧光分子。可以提供包括UV光的反应能量来源，例如使用汞灯或氙灯。中压汞灯是在约220nm至约1,000nm之间光子的来源，其中最大强度在约360nm处。可以使用光掩膜来防止光子到达样品的某些部分同时允许光子到达其他部分。

可以例如通过在烘箱中加热样品（典型地以希望的速率滑动到预先选择的工作温度或预先加热到指定的温度）来提供热能量反应能量来源。在一些实施方案中，该指定的温度可以是足以增加涂层组合物的聚合物链迁移率的一个温度。该指定的温度可以依赖于给定的聚合物类型而改变。例如，这些温度可以是大于固定在基质上聚合物的玻璃化转变温度，例如从约120°C至约190°C的温度，但是低于这些聚合物的引燃温度。加热时间可以是足以给予必要能量以将分子结合到基质上的时间，例如在约5分钟至约40分钟。

在另外的实施方案中，这些潜在反应基团可以包括化学反应基团。适当的化学反应基团可以是称为氧化还原引发剂类、氧化还原催化试剂类、或氧化还原活性剂类。通常地，使用有机和无机氧化剂类、以及有机和无机还原剂类组合来产生用于聚合反应的基团（自由基）。氧化还原引发的说明可以在Principles of Polymerization,2nd Edition,Odian G.,John Wileyand Sons,pgs 201-204,(1981)中找到，通过引用将它的部分结合在此。可以将对生物***无害的氧化还原引发剂用于一些实施方案中。

还可以使用利用对生物***无害的能量的光引发剂基团和热活化引发剂基团。在一个实施方案中，具有长波长UV和可见光活化频率的光引发剂基团结合到该聚合物的主链上。在其他实施方案中，可以将可见光活化的光引发剂悬垂到该聚合物上。

在其他实施方案中，这些组合物的潜在反应基团可以包括光反应性基团、化学活化的基团、热反应性基团或它们的组合。

在将涂层剂应用到基质表面上之后，可以使该涂层剂经受从适当来源的活化。这进而在基质表面上形成共价结合的涂层，该涂层包括具有悬垂的“反应的”基团（例如光“反应的”或热“反应的”基团）的聚合物的涂层是指这些光反应性和/或热反应性基团已经经历活化从而形成共价键，由此将该聚合物固定到该基质表面上。这不需要所有潜在反应基团被活化用于将该涂层共价地结合到基质表面上；当移开活化能量时一些潜在反应基团可以返回到失活状态。

根据多个发明方面，这些涂层剂包括一种聚合物、一种或多种潜在反应基团、以及一种或多种非共价连接基团。现在将对该聚合物组分的特征进行说明。

如在此使用的，“聚合物”是通过共价连接称为“单体”的较小分子而形成的一种化合物。在聚合物分子中存在的这些单体可以是相同的或不同的。如果这些单体是不同的，该聚合物还可以称为共聚物。

该涂层组合物的聚合物组分可以用作附连非共价连接基团、潜在反应基团、或非共价连接基团和潜在反应基团两者的主链。在这些方面，这些非共价连接基团、潜在反应基团、或非共价连接基团和潜在反应基团两者可以称为从该聚合物“悬垂（侧接）”。可选地，如将在本文中其他地方更详细地说明的，该聚合物可以用作用于附连活性剂的主链。

通常地，从该聚合物“悬垂（侧接）的”非共价连接基团以一种方式安排在该聚合物上使得它可以与基质表面相互作用或与其结合。这些非共价连接基团可以沿着该聚合物的长度悬垂并且以随机的或有序的方式沿着该聚合物的长度间隔开。根据这些方面，可以使用可以导致与一种或多种悬垂的非共价连接基团形成聚合物的任何类型的合成方法形成一种聚合物。例如，可以通过将非共价连接基团附连到“预先形成的”聚合物上来合成一种聚合物。该预先形成的聚合物可以从商业来源得到或从希望的单体或不同单体组合的聚合反应来合成。在根据这些实施方案制备聚合物的一个实例中，包括一个非共价连接基团和一个第一反应基团的化合物和与该第一反应基团具有反应性的聚合物的一部分进行反应，导致形成具有悬垂的非共价连接基团的聚合物。该反应优选地不引起对可能干扰其与有待涂覆的基质相互作用能力的非共价连接基团作任何改变。可以通过例如取代或加成反应来实现非共价连接基团的这类附连。可替代地，可以通过首先制备包括非共价连接基团的单体，并且然后聚合这些单体从而形成最终的聚合物涂层剂来形成具有悬垂的非共价连接基团的聚合物。技术人员应当容易理解的是可以依赖于涂层剂以及最终希望产物的组分来选择具体合成方案。两种通常的合成方案都在本文中的实例中进行说明。

类似地，从聚合物“悬垂的”潜在反应基团以一种方式安排在该聚合物上使得它能够使用选择的活化能（例如，光、热或其他反应条件）来活化并且结合到有待涂覆的基质材料上。这些潜在反应基团可以沿着该聚合物的长度悬垂并且以随机的或有序的方式沿着该聚合物的长度间隔开。根据这些实施方案可以使用可能导致形成具有一种或多种悬垂的潜在反应基团的聚合物的任何类型的合成方法来形成一种聚合物。例如，可以通过将潜在反应基团附连到“预先形成的”聚合物上来合成一种聚合物。该预先形成的聚合物可以从商业来源获得或从希望的单体或不同单体组合的聚合反应来合成。在制备具有悬垂的潜在反应基团的聚合物的一个实例中，包括一个光反应性基团和一个第一反应基团的化合物和与该第一反应基团具有反应性的聚合物的一部分进行反应，导致形成具有悬垂的光反应性基团的聚合物。该反应优选不导致潜在反应基团的活化；因此在涂覆过程期间该潜在反应基团保持“潜在性”并且能够通过适当的活化能来活化。可以通过例如取代或加成反应来实现潜在反应基团的这类附连。可替代地，可以通过首先制备包括潜在反应基团的单体，并且然后将这些单体聚合用于形成最终的聚合物涂层剂来形成具有悬垂的潜在反应基团的一种聚合物。技术人员应当容易理解的是可以依赖于涂层剂和最终希望产物的组分来选择具体合成方案。

在一些实施方案中，可以将一种或多种非共价连接基团包括在聚合物组合物和主链中（如在本文中其他地方更详细地讨论的）。

适当的聚合物可以包括聚合物实体（polymeric entities）例如低聚物部分、无机合成弹性体、嵌段共聚物、线性聚合物、线性共聚物、分支聚合物、分支共聚物、均聚物、天然聚合物、位置异构聚合物、立体异构聚合物以及几何异构聚合物。

在一些实施方案中，该聚合物可以是一种合成聚合物例如乙烯基聚合物类、聚烯烃类、磺酸取代的聚合物类、聚丙烯酰胺类、聚乙二醇类、聚乙烯亚胺类、聚乳酸类、聚乙醇酸类、聚丙交酯共聚乙交酯类、聚乙烯醇类、聚乙烯基吡咯烷酮类、季胺取代的聚合物类、硅酮类、硅橡胶类、导电聚合物类（例如聚乙烯吡啶、聚乙炔、聚吡咯）、以及衍生物类、共聚物类、或这些中任何的组合。

在其他实施方案中，该聚合物可以是海藻酸、纤维素、壳聚糖、糖原、透明质酸、果胶、单糖类、二糖类、淀粉、甲壳质、硫酸葡聚糖、蛋白类、抗血栓剂类（例如抗凝血酶III以及抗血栓形成表面）、白蛋白、附连蛋白类/肽类（例如胶原）、酶类、细胞外基质蛋白类/肽类、生长因子类、水蛭素、血栓溶解蛋白类（例如链激酶、纤溶酶、尿激酶）、以及这些中任何的共聚物、组合和衍生物。

在一些实施方案中，这些聚合物包括通过自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、开环聚合、缩聚或它们的组合制备的聚合物。

在一些方面，该聚合物可以包括多种反应基团。这类反应基团可以在聚合物主链上提供反应位点用于附连非共价连接基团、潜在反应基团和/或活性基团。这类适当的反应基团包括但不限于羧酸基团、缩水甘油基基团、酸酐基团、胺基团、酰基氯（acid chloride）基团、丙烯酸酯基团、卤素、烯基、炔基、羟基基团、醛基基团、硫醇基团、叠氮基团以及它们的混合物。在一个说明性实施方案中，该聚合物可以是聚(马来酸酐-alt-1-十八烯)。其他适当的反应基团包括二苯甲酮和偶氮基团。根据其中该聚合物包括反应基团的多个实施方案，这类反应基团可以提供用于将这些组分附连到聚合物主链上的反应位点（例如，非共价连接基团、潜在反应基团、活性基团等）。得到的聚合物可以包括这类组分例如从聚合物主链悬垂的基团（如在此说明的）。

当这些聚合物可以包括如上所述的多种聚合物部分时，一些实施方案包括具有在从约500至约2,000,000范围内数均分子量(Mn)的聚合物。其他实施方案包括具有在从约1,000至约20,000、从约10,000至约20,000、从约20,000至约30,000、从约30,000至约80,000、从约80,000至约100,000、从约100,000至约200,000、从约200,000至约500,000、从约500,000至约1,000,000范围内数均分子量(Mn)的聚合物，以及甚至具有在从约500,000至约2,000,000范围内数均分子量(Mn)的聚合物。

另外地，对于其中将涂层剂的溶液应用到基质上的实施方案，可以使用溶解度范围从约0.01mg/ml至约2,000mg/ml的聚合物。在其他应用中，可以使用溶解度范围从约0.10mg/ml至约2,000mg/ml、从约1.0mg/ml至约1,000mg/ml、从约10mg/ml至约2,000mg/ml、从约100mg/ml至约2,000mg/ml，或甚至在从约1,000mg/ml至约2,000mg/ml范围内的聚合物。

本领域技术人员可以容易理解的是，如果希望的话可以改变在此所述的涂层剂用来包括另外的组分。例如，涂层剂可以可选地包括一种或多种活性剂。可以选择这类活性剂用来为涂层剂和/或该涂层剂应用到其上的表面提供另外的特征或特性。该一种或多种活性剂可以从该聚合物悬垂。当从该聚合物悬垂时，这些活性剂可以通过反应基团附连到该聚合物主链上（如在本文中别处提及的）。

说明性的活性剂包括但不限于引发剂基团、钝化基团、以及为涂层剂提供一种或多种希望特征的化学部分，例如抗微生物、抗污垢、抗血管生成、血管生成、抗纤维化、纤维化、抗血栓和/或蛋白抗性特征。

在一些实施方案中，该活性剂可以包括引发剂基团。在这些方面，可以使用这些引发剂基团来从基质表面引发聚合反应。当包括引发剂基团时，可以从涂覆有涂层组合物的基质表面进行聚合。在一些方面，可以使用这些引发剂基团从而在基质表面上形成聚合物刷式涂层（polymer brushcoating）。

因此，在一些方面，提供了用于在基质表面上形成涂层的一种方法，该方法包括将涂层剂应用到基质表面上，该涂层剂包括：（a）聚合物，（b）一种或多种潜在反应基团，（c）一种或多种非共价连接基团，以及（d）一种或多种活性基团。这些活性剂可以包括引发剂基团。在应用涂层剂之后，使基质表面经受多种反应条件用于在表面上形成一种刷状聚合物。因此，将一种单体组合物应用到涂覆的组合物中，并且在表面上进行聚合反应，用于在表面上提供聚合物刷式涂层。

如在此使用的，“聚合物刷式涂层”是指从具有自由基产生基团（涂层组合物的引发剂基团）的可聚合基质形成的一种聚合物链，其中该可聚合基质是该基质上的涂覆组合物。由此该聚合物刷式涂层基本上采用在基质表面上涂覆组合物的形式。如在此所述，通过自由基聚合反应形成聚合物刷。刷在相对于在一个第一方向上（它的“长度”）的聚合度的一个方向上具有特定尺寸的狭长形状，并且截面直径或厚度在与该第一方向垂直的一个第二方向上（“它的宽度”）与聚合度相关联。这些刷可以采用卷曲的或紧密的形状或展开的形状。沿着其长度刷的宽度可以改变。此外，可以控制该聚合反应用来产生分支样聚合物刷结构，以及增加或降低刷密度，即每一表面区域或每基体材料重量的刷的数量。根据发明原理这些聚合物刷的长度、宽度、分支以及整体形态可以根据希望的最终用途或目的而改变（如在此说明的并且通过本领域已知的方法）。

引发剂基团的选择可以考虑有待进行聚合反应的类型。例如，二苯甲酮或偶氮二异丁腈(AIBN)可以包括在涂层剂中，以用作聚合反应引发剂。在这些情况中，当施加适当的活化能（在二苯甲酮的情况下的光能，以及在AIBN的情况下的热能-热）时，引发聚合反应，这时该引发剂分解成游离基。

已经使用了基于自由基、阴离子、阳离子、开环、以及开环易位聚合的多种受控聚合技术来引发聚合反应用于生产刷状聚合物。此外，多种自由基发生剂，例如二苯甲酮或叠氮化合物，引发了单体的聚合反应从而用光化学活化（在二苯甲酮的情况下）或用热活化（在叠氮化合物的情况下）来生产刷状聚合物。所有这些策略包括特异性引发剂基团并且这些基团可以结合到该涂层剂中。这些引发剂基团为与单体的反应提供了位点从而通过“从中接枝”的技术产生共价附连的聚合物单元，或可替代地，用于通过“接枝到其中”的技术与预先制造的聚合物进行反应。通过受控聚合技术将聚合物附连到涂层剂上允许涂层剂另外的功能化用于实现不同的表面特性。例如这些表面可以通过为此目的用已知的化学部分功能化具有抗微生物性、抗污浊性、抗血管生成性、血管生成性、抗纤维化、纤维化、抗血栓形成性以及蛋白抗性。通过引发剂基团活化的涂层剂的功能化可以在将涂层剂应用到基质上之前亦或之后来实现。

基于自由基的策略包括原子转移自由基聚合（ATRP）、可逆加成片段链转移（RAFT）、氮氧自由基介导的聚合反应（NMP）以及光-引发-转移-终止剂介导的聚合反应。（关于表面引发的受控自由基聚合反应的综述参见Chem.Rev.2009,109,5437-5527）。ATRP依赖于休眠型卤代烷引发剂基团的可逆氧化还原活化（例如，溴代异丁酸酯）并且聚合物链的增长是基于可逆的终止。RAFT是基于可逆的链转移并且依赖于活化常规的自由基引发剂（在链转移剂（例如2-苯基丙-2基二硫代苯甲酸酯），亦或RAFT试剂（例如二硫代苯甲酸酯或三硫代碳酸酯）的存在下）。NMP依赖于通过可以通过2,2,2,6,6-四甲基哌啶基氧(TEMPO)活化的氮氧自由基来可逆地活化/失活增长的聚合物链。

“可聚合的单体”是指可聚合的烯丙型（烯丙基，allylic）、乙烯型（vinylic）、甲基丙烯酸型（methacrylic）或丙烯酸型（acrylic）化合物。在一些方面，该单体是两性离子。“两性离子单体”是指以相等的比例包含阳离子和阴离子（带电荷）官能度（官能团）的可聚合分子，使得该分子总体上是净中性的。

代表性的两性离子单体包括N,N-二甲基-N-丙烯酰氧基乙基-N-(3-磺丙基)-铵甜菜碱、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰基氧基乙基-N-(3-磺丙基)-铵甜菜碱、N,N-二甲基-N-丙烯酰氨基丙基-N-(2-羧甲基)-铵甜菜碱、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨基丙基-N-(2-羧甲基)-铵甜菜碱、N,N-二甲基-N-丙烯酰氨基丙基-N-(3-磺丙基)-铵甜菜碱、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨基丙基-N-(3-磺丙基)-铵甜菜碱(SBMAM)、N,N-二甲基-N-丙烯酰氨基丙基-N-(2-羧甲基)-铵甜菜碱、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨基丙基-N-(2-羧甲基)-铵甜菜碱、2-(甲硫基)乙基甲基丙烯酰基-S-(磺丙基)-锍甜菜碱、2-[(2-丙烯酰乙基)二甲基铵基]乙基2-甲基磷酸酯、2-(丙烯酰氧基乙基)-2'-(三甲基铵)乙基磷酸酯、[(2-丙烯酰乙基)二甲基铵基]甲基膦酸、2-[(3-丙烯酰氨基丙基)二甲基铵基]乙基2'-异丙基磷酸酯(AAPI)、1-乙烯基-3-(3-磺丙基)咪唑鎓氢氧化物、(2-丙烯酰氧基乙基)羧甲基甲基锍氯化物、l-(3-磺丙基)-2-乙烯基吡啶鎓甜菜碱、N-(4-磺丁基)-N-甲基-N,N-二烯丙基胺铵甜菜碱(MDABS)、或N₅N-二烯丙基-N-甲基-N-(2-磺乙基)铵甜菜碱、2-甲基丙烯酰基氧基乙基磷酰胆碱等。

根据发明原理，可以使用ATRP。如上面讨论的，ATRP是基于使用自由基聚合反应将单体转化成聚合物的一种受控或“活的”聚合反应。通过过渡金属形成碳-碳键。

使用ATRP作为一个实例，适当的引发剂基团包括在有机框架中与增长的自由基类似的有机卤化物类。示例性的引发剂基团是烷基卤化物类。在一些实施方案中，该引发剂基团包括烷基溴（alkyl bromide）。示例性的引发剂基团包括溴代异丁酸酯。其他的ATRP引发剂例如可从ATRPSolutions(Pittsburgh,PA)商购。该聚合催化剂可以是一种适当的金属催化剂。在一些方面，该催化剂可以提供如下有益的组合：通过一个电子分开的两种可及的氧化状态、金属中心对于卤素的适当亲和性、当它被氧化以便允许金属适配卤素时金属配位层（coordination sphere）的可扩展性、以及强配体复合作用。说明性的催化剂是铜基的（copper-based）。ATRP中典型地使用的单体是具有取代基的分子，这些取代基可以稳定增长的自由基，例如，苯乙烯类、（甲基）丙烯酸酯类、（甲基）丙烯酰胺类、以及丙烯腈类。用于原子转移自由基聚合反应的说明性溶剂包括甲苯、1,4-二噁烷、二甲苯、茴香醚以及水。

根据这些方面，基质可以提供有涂层剂，并且可以从涂覆表面引发原子转移自由基聚合反应，从而在基质表面上形成一种刷状聚合物涂层。将基质浸入包含涂层剂（聚合物、潜在反应基团、非共价连接基团以及引发剂）的涂层组合物中持续适当时间并且然后干燥以便去除剩余的溶剂。随后，将涂覆的基质浸入包含两性离子单体（例如SBMAm）的涂层组合物中并且在氩气下脱气。

应当理解的是选择包括在涂层剂中的引发剂还可以考虑该涂层剂的一种或多种非共价连接基团。该引发剂可以与选择的非共价连接基团是相同的或不同的。例如，可以包括二苯甲酮作为涂层剂的一部分，并且用作引发剂以及用作潜在反应基团两者。在这些实例中，可以将涂层剂应用到一个表面上，可以应用活化能来将该涂层剂结合到该表面上（在小于全部的二苯甲酮基团被活化的条件下）。然后未反应的二苯甲酮基团可以返回到潜在（潜伏）状态，并且随后用作引发剂进行聚合反应。

在其他实例中，非共价连接基团和引发剂可以是不同的。例如，当二苯甲酮用作非共价连接基团时，可以使用其他自由基产生部分用来提供自由基来引发聚合反应。例如，当将二苯甲酮包括为涂层剂的非共价连接基团时，选择与二苯甲酮不同的一种引发剂（例如偶氮化合物）可能是令人希望的。例如，在其中可以通过光化学活化使用光来实现涂层与二苯甲酮交联但是在黑暗中允许重氮化合物进行热引发聚合反应的条件中，这可能是有利的。

可以选择其他适当的活性剂用来提供蛋白和微生物钝化特性。根据这些方面，这些说明性的活性剂可以是选自羧酸盐（carboxylate）(COO^-)、硫酸盐（sulfate）(SO₃ ^-)、羟基(OH^-)、胺(NH₂)、甲基(CH₃)、聚乙二醇(PEG)、硅氧基（siloxyl）(SiO)、或全氟[(CF₃)_n-CF₃)]基团。在一个实施方案中，该PEG活性剂可以包括甲氧基聚乙二醇胺(Aldrich Chemical Company,WI)。一个说明性全氟试剂是1H,1H-十五氟辛基胺(可从Oakwood Chemical,CA获得)。

如在此所述使用这些涂层。如果希望的话，可以将涂覆的基质加热到适当温度持续适当时间（例如，在140°C下持续5至30分钟）用于交联涂层。

如在此讨论的，这些涂层剂可以包括下面组分与聚合物相结合的组合：非共价连接基团、潜在反应基团、和/或活性剂。在聚合物形成之前亦或之后可以将涂层剂的这些组分的每一种提供给该聚合物。例如，这些单体可以修饰成包括希望的组分。然后可以将这些修饰的单体聚合从而形成包含选择的组分的最终聚合物。可替代地，可以首先形成一种聚合物（“预先形成的”聚合物），并且可以随后将希望的组分结合到该聚合物上。

根据发明原理，可以使用适当的反应条件将多种组分（一种或多种非共价连接基团、一种或多种潜在反应基团和/或一种或多种活性剂）结合到聚合物上。如在这些实例中说明的，这些活性剂可以与马来酸酐单体反应从而形成稳定的酰胺键。得到的修饰单体具有负电荷，因为每个马来酸酐单元与活性剂反应产生了游离的羧酸盐基团。可替代地，并且也如这些实例中说明的，预先形成的聚合物可以包括多种反应基团（例如马来酸酐），并且多种组分（一种或多种非共价连接基团、一种或多种潜在反应基团和/或一种或多种活性剂）可以与该聚合物上的马来酸酐基团进行反应用于形成稳定的酰胺键。技术人员可以容易理解的是，根据在此传授的内容其他反应基团可以代替马来酸酐。

本发明的实施方案包括用于在基质上沉积涂层剂以及形成涂层的方法。在本发明的一些实施方案中，该涂层包括包含一种聚合物、一种潜在反应基团、以及一种非共价连接基团的涂层剂。该潜在反应基团和非共价连接基团可以是彼此不同的。选择该非共价连接基团用来与该涂层剂应用到其上的基质相互作用。

作为一个预备步骤，可选地可以清洗和制备基质表面使得该涂层剂可以适当地结合到基质上。作为举例，可以通过用溶剂（像例如异丙醇）擦拭、浸渍或它们的组合处理基质来去除可能干扰涂层剂结合的污染物。可选地，还可以用多种试剂来处理基质表面使得该基质表面可以具有布置在其上的氧化物或羟基基团。例如，可以用强碱例如氢氧化钠、氢氧化铵等来处理该基质。在金属的情况下，可以使该金属经受一个氧化电位用于在该金属表面上产生氧化物或氢氧化物位点。

在其中可以用一种聚合物、一种潜在反应基团、以及一种非共价连接基团形成涂层剂的实施方案中，可以在适当溶剂中将该组合物的单个组分混合在一起从而形成一种涂层组合物。在这些实施方案中，可以将聚合物、潜在反应基团以及非共价连接基团涂层组合物作为同一组合物的一部分同时应用到基质上。可替代地，可以将聚合物、潜在反应基团以及非共价连接基团分别制备并且应用到有待涂覆的基质上。人们应当理解的是可以结合不同类型的聚合物、潜在反应基团、以及非共价连接基团以达到涂覆基质表面的希望终点。这类希望终点包括但不限于润滑性、亲水性、疏水性、附着性、耐久性、生物相容性、质地（texture）以及它们的组合。

在一些实施方案中，该聚合物可以包括处于结合或共混物形式的低聚物部分类、无机合成弹性体类、嵌段共聚物类、线性聚合物类、线性共聚物类、分支聚合物类、分支共聚物类、均聚物类、天然聚合物类、位置异构聚合物类、立体异构聚合物类、以及几何异构聚合物类。在一个实施方案中，该聚合物可以包括共聚物。在一个实施方案中，该共聚物包括十八烯以及马来酸衍生物。

在一个实施方案中，该潜在反应基团可以包括一个光反应性或热反应性部分。适当的光反应性部分包括叠氮化合物类、偶氮化合物类（重氮化合物类）、二氮丙啶类、酮类、以及醌类。适当的热反应性部分可以包括4,4'偶氮双(4-氰基戊酸)以及过氧化苯甲酰的类似物。在一个实施方案中，该光反应性基团可以包括苯乙酮、蒽酮，包括吖啶酮、二苯甲酮、氧杂蒽酮（xanthone）、噻吨酮、或它们的环取代衍生物类，或醌，像例如蒽醌。在一个实施方案中，该光反应性部分可以包括二苯甲酮。

在一些实施方案中，该非共价连接基团可以包括硅氧烷基团、多巴胺、C₄-C₂₀烷基基团、聚乙二醇、和聚乙二醇类、丙烯酸酯类、聚丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚碳酸酯类、聚酯类、聚乙烯类、聚丙烯类、以及聚醚类、或类似物。在其他实施方案中，可以通过反应聚合物、潜在反应基团以及非共价连接基团的组分用于生产应用到含硅基质上的涂层剂来形成一个涂层。在一个实施方案中，该非共价连接基团包括硅氧烷。在一个实施方案中，该非共价连接基团是包括3-氨基丙基甲基双(三甲基硅氧基)硅烷的反应产物。

在一个实施方案中，使用针对这些组分适当的反应条件以及溶剂将该混合物，以及该潜在反应基团混合在一起。在使该聚合物和潜在反应组分反应之后，将非共价连接基团组分添加到反应混合物中用于生产包括一种或多种悬垂非共价连接基团以及一种或多种潜在反应基团的涂层剂。适当的组合物包括使3-氨基丙基甲基双(三甲基硅氧基)硅烷、聚(十八烯-alt-马来酸酐)以及二苯甲酮进行反应用来制造如式（I）和（IV）中表示的具有悬垂硅氧烷基团的聚合物涂层剂。可以将得到的涂层剂应用到PDMS表面上，其中用光化学能例如UV光进行处理，并且将表面涂层组合物共价地附连到PDMS表面上。在用光化学能处理之后，可选地可以将另外的涂层应用到该涂层上用于提供另外的表面修饰。

在一些实施方案中，可以形成一个涂层组合物。可以将该涂层组合物从溶剂应用到基质上。适当的溶剂包括异丙醇、酮类、烷类、氯仿、醇类、四氢呋喃(THF)、乙酸乙酯类、乙酸甲酯类、水、二噁烷类、醚类、甲苯、石油醚类、以及它们的混合物。可以使用不同类型的应用技术将涂层组合物应用到基质表面上。作为举例，但不旨在进行限制，人们可以理解的是该涂层组合物可以喷涂到基质表面上，浸涂到基质表面上，揩涂（wipe）到基质表面上，刮涂到基质表面上，海绵涂覆（sponge coat）到基质表面上，或它们的组合。可以将具有涂层组合物的基质暴露于光化学能，例如UV光，用于诱导潜在反应基团与基质进行反应。在暴露于光化学能之后，可以洗涤涂覆的基质用于去除任何未结合的(例如，未共价结合的)物质。

可替代地，应当理解的是该非共价连接基团、该聚合物以及这些潜在反应基团可以作为分离的组合物用到有待涂覆的基质上。因此，在允许该组合物反应足够时间之后，可以应用外部能量将该层结合到基质上。可以执行一个洗涤步骤用来去除未结合的物质。在这个实施方案中，然后可以将潜在的反应剂分别地应用到该基质上。然而，在两个实施方案之一中，该潜在反应剂可以保持可用于进一步反应的反应基团，例如用于结合到疏水性聚合物层或其他部分上（在适当时）。

可选地，例如当该涂层剂是旨在用作底漆时，可以将活性剂层布置在该表面底漆涂覆层上。作为举例，可以通过在适当的溶剂中将一种或多种聚合物与活性剂混合在一起来制备活性剂层组合物。然后可以通过任何适当技术（包括喷涂、浸涂、刮涂等）将活性剂层应用到表面底漆涂覆层上。

在另外的实施方案中，可以将钝化涂层用作外涂层。例如可以将涂层剂（包括聚合物、潜在反应基团以及非共价连接基团）作为底漆应用到基质上。在一些实施方案中，该底漆涂层剂的潜在反应基团可以包括热反应基团。在应用底漆涂层剂之后，可以应用钝化剂外涂层组合物。该钝化剂外涂层组合物可以包括聚合物以及潜在反应基团。在一些实施方案中，非共价连接基团未包括在该钝化剂外涂层组合物中。

在一些实施方案中，表面修饰的制品包括可以***到哺乳动物身体中的设备。这类制品包括但不限于血管设备例如导丝类、支架类、支架移植物类、包被的支架类（covered stents）、导管类、瓣膜类（valves）、末端保护设备类、动脉瘤阻塞设备类、中隔缺损闭合类（septal defect closures）、以及人工心脏类；心脏辅助设备类例如去颤器类（defibrillators）、起搏器类、以及起搏导联类（pacing leads）；矫形外科设备类例如关节植入物类、以及骨折修复设备类（fracture repair devices）；牙科设备类例如牙科植入物类以及断面修复设备类（fracture repair devices）；眼科设备类以及青光眼排液分流器类；泌尿学设备类例如***、***、尿道、膀胱以及肾脏设备类；以及合成的假体类例如***假体类以及人工器官类。在医学设备上的涂层具有耐久性并且良好地适配到其中在***到病人体过程中，和/或在该设备停留在病人体内的过程中该医学设备经受扭曲和弯曲的应用中。

无机基质的其他实施方案包括非植入性生物医学设备例如但不限于诊断载玻片例如基因芯片、DNA芯片阵列、微阵列、蛋白芯片、以及荧光原位杂交（FISH）载玻片；包括cDNA阵列、以及寡核苷酸阵列的阵列；层析支持材料、细胞培养设备、生物传感器等。

在替代实施方案中，上面说明的表面修饰的制品可以包括一种基质；包括以下的一种涂覆层：（a）一种聚合物，（b）至少一种潜在反应基团，（c）至少一种非共价连接基团，以及（d）至少一种外涂层。

该外涂层可以是一种亲水性聚合物。该亲水性聚合物可以包括合成聚合物、天然聚合物、聚离子聚合物（polyionic polymer）或它们的组合。该亲水性聚合物可以是一种共聚物或一种均聚物。适当的天然亲水性聚合物包括海藻酸、海藻酸盐、肝素、透明质酸、透明质酸盐、聚赖氨酸、糖类、壳聚糖、葡聚糖、明胶、胶原、纤维素、角蛋白、多肽、核苷酸、蛋白等。可以从丙烯酸单体、乙烯单体、醚单体、或它们的组合来制备适当的合成亲水性聚合物。丙烯酸单体包括例如甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、以及它们的衍生物。乙烯基单体包括例如乙酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯醇、以及它们的衍生物。醚单体包括例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、以及它们的衍生物。多离子单体（polyionic monomer）包括例如季铵、乙烯亚胺（环乙亚胺，ethyleneimine）、或它们的组合。

适当的亲水性聚合物可以包括共聚物类，像例如聚甲基乙烯基醚/马来酸酐共聚物，聚乙烯基吡咯烷酮/聚甲基丙烯酰胺共聚物，以及聚乙烯基吡咯烷酮/聚丙烯酰胺共聚物。

在一些方面，外涂层可以是一种疏水性聚合物。可选地，该外涂层可以是一种超疏水性聚合物（superhydrophobic polymer）或一种过度的疏水性聚合物（ultrahydrophobic polymer）。说明性的超疏水性和过度疏水性聚合物在共同享有的美国专利公开号2010/0081750Al (于2010年4月1日公开；Guire等人，"Nanotextured Surfaces")以及2008/0268233(于2008年10月30日公开；Lawin等人，"Nanotextured Super or Ultra HydrophobicCoatings")中进行说明。

在涂覆的底漆层上具有多于一个外涂层可能是令人希望的。例如，可以使光滑的涂层与药物释放层结合用于提供具有光滑表面以及特异性药物释放曲线（profile）的表面修饰的制品。在其他实例中，这些表面修饰制品可以提供持久的抗微生物活性。

在本发明的一些实施方案中，可以使外涂覆的制品（例如，包括基质、底漆层和外涂层的制品）经受光化学能量，为该制品进一步提供有利的表面修饰。例如，在一些情况中，使该外涂覆制品经受光化学照射可以增加使用中表面修饰制品的耐久性。

技术人员应当理解的是可以使用这些发明概念来为另外地用常规技术将难以涂覆的多种基质提供改进的特征。例如，在一些实施方案中，说明了多种制品，这些制品包括包含聚烯烃的基质、以及布置在该基质表面上的涂层，该涂层包括：（a）一种聚合物主链，（b）从该聚合物主链悬垂的一种或多种潜在反应基团，以及（c）一种或多种非共价连接基团，选择这些非共价连接基团用来与该基质相互作用。该基质可以包括聚乙烯。该非共价连接基团可以是儿茶酚（邻苯二酚，catechol）。

在另外的方面，提供了多种制品，这些制品包括由金属制造的基质，以及布置在该基质表面上的涂层，该涂层包括：（a）一种聚合物主链，（b）从该聚合物主链悬垂的一种或多种潜在反应基团，以及（c）一种或多种非共价连接基团，选择这些非共价连接基团用来与该基质相互作用。该金属可以是不锈钢、铝、镍钛诺或钴-铬中的一种或多种。该非共价连接基团可以包括硅氧烷。

下面的实施例是本发明实施方案的代表并且不旨在是穷举性的。这些实施例不用于限制本发明的范围而是使得本领域其他技术人员可以理解本发明的实践。除非另外指出，所有百分比是按重量计。

实施例

下面试剂用于这些实施例中。

Lubricent^TM:由水凝胶形成聚合物（hydrogel-forming polymer）与溶于异丙醇中的光反应性化合物相结合的共混物组成的亲水性涂层，可从Harland Medical,Eden Prairie,MN在商品名称Lubricent^TM 460下商购。

实施例1.光-聚(十八烯-alt-马来酸酐)硅烷-（光-POMAS）的合成

将5g聚(十八烯-alt-马来酸酐)，(MW 30,000-50,000,Aldrich,Milwaukee,WI)，0.5g 4-氨基二苯甲酮(Aldrich)以及0.08g 4-二甲基氨基吡啶(Aldrich)溶于100mL氯仿中并且在氩气下回流2小时。然后将5ml氨基丙基甲基双(三甲基硅氧基)硅烷部分添加到反应混合物中并且回流另外2小时。用2N HC1将得到的溶液洗涤三次，紧接着用去离子水洗涤三次。将样品在无水Na₂SO₄上干燥。在真空过滤之后，在旋转蒸发器（rotavap）上将滤液浓缩至干燥从而产生7.5g固体物质。

该聚合物产物特征为¹H NMR(δ0.0ppm,CH ₃-Si;δ0.8-1.5ppm,烷基质子;δ2.5-3.5ppm,CH-C=0;δ7.4-7.6ppm,芳香族质子)以及FT-IR(C=O:1710cm^-1;二苯甲酮:1593cm^-1;Si-CH₃:1258cm^-1,843cm^-1,755cm^-1;Si-O-Si:1052cm^-1)。聚合物产物可溶于多种常规溶剂中包括异丙醇(IPA)、丙酮、己烷、氯仿、四氢呋喃(THF)、以及乙酸乙酯，但不溶于水中。该聚合物产物具有由下面式IV表示的结构，其中“非共价连接基团”是硅氧烷。

式IV。

实施例2.用光-POMAS涂覆硅酮管道。

将如前面实施例1中所述制备的7.5g数量的光-POMAS聚合物溶于100ml IPA中。准备五根10cm硅酮管道(DOVER^TM硅酮导管，Covidien)用于通过用简单的手摩搓异丙醇清洗，用聚合物来涂覆。通过将这些工件浸入溶液中持续30秒，然后以0.5cm/秒从涂层溶液中提取这些根管道从而用光-POMAS/IPA溶液来涂覆这些硅酮管件。在室温下将这些工件进行空气干燥持续3分钟，然后在离开光源15cm的距离处用紫外光(HarlandMedical UVM400,Eden Prairie,MN)(300至400nm)照射1分钟。

通过SEM和共聚焦拉曼显微镜(图1)对硅酮管道上的光-POMAS涂层进行表征。证实了一种均匀涂层。在图1中，共聚焦拉曼显微术揭示了在硅酮导管上的均匀涂层（红色，硅酮；绿色，底漆涂层；蓝色，硅酮橡胶中的添加剂）。

实施例3.光滑涂层

通过将光-POMAS涂覆的工件浸入Lubricent^TM溶液中持续30秒，然后以0.5cm/秒提取该光-POMAS和Lubricent^TM涂覆的硅酮管道从而用Lubricent^TM 460涂覆在实施例2中制备的光-POMAS涂覆的管件。在室温下将涂覆的硅酮工件空气干燥3分钟，然后在15cm处用紫外光（300至400nm）照射3分钟。使用用Lubricent^TM而不用光-POMAS聚合物底漆涂层涂覆的硅酮管道作为对照。

实施例4.刚果红染色。

使用刚果红来检测在如实施例3中所述制备的硅酮管道表面上Lubricent^TM涂层的存在。用去离子水广泛地冲洗具有光-POMAS聚合物底漆涂层并且不具有光-POMAS聚合物底漆涂层的Lubricent^TM涂层，并且然后浸入50mg/ml刚果红溶液中(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)。在刚果红溶液中浸泡1分钟之后，将样品移开并且用去离子水冲洗3次。

包含光-POMAS聚合物底漆层的硅酮管道样品的涂层被可见地染成红色，而无光-POMAS涂层底漆层的涂层未显示可见的红色染色。涂层中可见的刚果红指示显示仅包括光-POMAS聚合物底漆涂层的硅酮管保留Lubricent^TM涂层。这些结果还证明在涂覆的硅酮导管上均匀的涂层。

实施例5.摩擦测试。

针对光滑性，用商品化的摩擦测试仪(Harland Medical,FTS 5000,EdenPrairie,MN)测试如上面实施例3中所述制备的涂覆硅酮工件（包括光-POMAS和Lubricent^TM的涂层）。在这个测试中，在去离子水中将涂覆的管件水合持续2分钟并且然后将摩擦测试仪的硅酮垫压到该管道上同时将管道浸入水中。以1.0cm/sec的速率将管件向上拉拔6.0cm的距离。测试之后，将夹子（clamp）释放并且以2.0cm/sec使管件自由地向下移动6.0cm。将这种摩擦测试循环重复15次。

用在管件上300g的力拉拔该光-POMAS和Lubricent^TM涂覆的硅酮管道通过这些硅酮垫所需要的平均摩擦力是约10g。用于拉拔无底漆涂层但是具有Lubricent^TM涂层的管道通过这些硅酮垫的平均摩擦力超过250g。贯穿摩擦测试的15个循环未发现与光-POMAS和Lubricent^TM涂覆的硅酮管道所需要的10g力有显著改变。在室温下储存70天之后再次在涂覆的样品上进行摩擦测试（图2）。

实施例6.超疏水性涂层。

用如实施例2中所述的光-POMAS来涂覆这些硅酮管件。在40天时间期间之后，如下用一种超疏水性涂层组合物涂覆这些硅酮管件。

制备了由处于己烷中16mg/ml气相二氧化硅颗粒（可在CabotCorporation,Boston MA商品名称CAB-O-SIL TS720下商购）和13.3mg/ml聚异丁烯(PIB)(BASF,Florham Park,NJ,MW 2000K)组成的一种超疏水性涂层组合物。通过将光-POMAS涂覆的工件浸入超疏水性涂层组合物中持续30秒，然后以0.5cm/sec提取管道从而用超疏水性涂层组合物来涂覆硅酮管件。在室温下对涂覆的硅酮工件进行空气干燥。通过将涂覆的工件浸入水中对水润湿性进行研究。

这些结果示于图3中，这证明超疏水性涂层仅附连到包括光-POMAS涂层的硅酮工件上，相反地未上底漆的工件（不包括光-POMAS涂层的那些工件）不具有超疏水性，即使已经应用了超疏水性制剂。在图3A中，应用到未上底漆导管上的超疏水性涂层在水中未显示超疏水性作用。相反地，在图3B中，在上底漆导管上应用的超疏水性涂层未润湿并且保留一层捕获的空气。

实施例7.细胞毒性

用简单的手摩搓异丙醇来清洗硅酮管道的样品（0.9cm直径，8cm长）并且通过将这些工件浸入30mg/ml光-POMAS/IPA溶液中持续30秒，然后以0.5cm/sec从涂层溶液中提取这些工件从而用该溶液（如实施例1中所述制备的）进行涂覆。在室温下对这些工件进行空气干燥持续3分钟，然后在离开光源15cm距离处用紫外光(Harland Medical UVM400,EdenPrairie,MN)(300至400nm)照射2分钟。

为了细胞毒性研究，然后将3.5cm长涂覆的和未涂覆的样品UV消毒10分钟。在37°C下将各样品与6.5ml DMEM-包含10%FBS的Pen-Strep(Invitrogen,Carlsbad,CA)一起孵化过夜。将1ml提取物培养基添加到预先接种有HeLa或BAEC细胞的24孔板的每个孔中。通过在显微镜下进行观察对细胞生长和形态进行监测并且在第三天进行活/死测定。这些结果表明光-POMAS涂层是非细胞毒性的（如图4中所示）。

实施例8.光图案化（photopatterning）

如下通过应用一种光-POMAS涂层并且随后与掩模相结合将该涂层暴露于活化能证明了涂层剂选择性地应用到一种基质上。用于这个实施例的基质包括多个硅酮圆盘（1.2cm，如实施例16中所述制备的）。在应用涂层之前，通过浸入异丙醇（IPA）中，紧接着超声15分钟，来清洗这些硅酮圆盘。然后将这些圆盘放置在振荡器（rocker）上持续5分钟。

接下来，如实施例2中所述使每个硅酮圆盘的整个表面涂覆有光-POMAS涂层并且在室温下空气干燥3分钟。然后在离开光源15cm的距离处通过掩模用紫外光(Harland Medical UVM400,Eden Prairie,MN)(300至400nm)照射这些硅酮圆盘持续1分钟（如图5中所示）。接下来，在IPA中将这些涂覆的样品超声2分钟。在超声之后，然后将一个亲水性涂层应用到每个圆盘的整个表面上（如实施例3中说明的）。通过柔和地摩搓用水对涂覆样品进行广泛地冲洗并且用刚果红进行染色。图5显示该亲水性涂层仅附连到具有UV暴露的区域上（如通过用红色染色来显示的）。

实施例9.用光-POMAS涂覆不锈钢。

如前面说明的制备处于异丙醇中光-POMAS的30mg/mL溶液。通过用异丙醇清洗制备不锈钢基质以便用聚合物涂覆。然后通过将该基质浸入该光-POMAS/IPA溶液中持续30秒用该溶液涂覆该清洗的基质，然后以0.5cm/秒从该涂层溶液中提取基质。然后在室温下对样品进行空气干燥，然后在离开光源15cm的距离处用紫外线照射(Harland Medical UVM400,Eden Prairie,MN)(300-400nm)持续1分钟。

通过将这些光-POMAS涂覆的工件浸入Lubricent^TM溶液中持续30秒用Lubricent^TM来涂覆光-POMAS涂覆的不锈钢工件，然后以1cm/秒提取该Lubricent^TM涂覆的基质。在室温下对涂覆的沉淀进行空气干燥持续10分钟，然后在离开光源15cm处用紫外线照射(Harland Medical UVM400,Eden Prairie,MN)(300-400nm)持续5分钟。在柔和的摩搓下用去离子水冲洗样品。

针对如前面实施例4中所述涂层的存在，将涂覆的样品浸泡在刚果红染色剂中。涂层中存在刚果红染色斑点显示用光-POMAS上底漆的不锈钢部分地保留Lubricent^TM涂层。

实施例10.聚(1-十八烯-alt-马来酸酐)二苯甲酮（POMA-BP）的合成

将5.0173g数量的聚(马来酸酐-alt-1-十八烯)（POMA）添加到装备有搅拌棒和回流冷凝器的一个250圆底单颈烧瓶中。然后将4.0720g数量的4-氨基二苯甲酮（BP）、0.0896g 4-(二甲基氨基吡啶)以及100ml氯仿（Fisher Chemicals,Pittsburgh,PA）添加到该烧瓶中并且搅拌。在氩气下在83°C下在油浴中将反应搅拌并且回流持续2小时，并且用旋转蒸发器去除溶剂。

将残余物溶于50mL氯仿中，并且用50ml 1N盐酸洗涤三次并且用50ml去离子水洗涤三次。如实施例1中所述将有机层在硫酸钠上干燥，过滤并且浓缩至干燥。该干燥的固体具有浅黄色。

实施例11.用POMA-BP涂覆硅酮

用异丙醇清洗硅酮管道的一个10cm工件并且干燥。以1cm/sec的速度以30秒的停留时间将该硅酮管件浸泡在包括处于异丙醇中60mg/mLPOMA-BP（如实施例10中制备的）的涂层溶液中。从该涂层溶液中提取管道，干燥并且在15cm距离下在UVM 400紫外灯下照射1分钟。

在1cm/sec的速度下在30秒的停留时间下将POMA-BP涂覆的硅酮管件浸泡在Lubricent^TM的涂层溶液中，并且然后在15cm距离下在UVM 400紫外灯下照射5分钟。在柔和摩搓下用去离子水冲洗该管道。

通过用手摩搓硅酮管道对管件的润滑性和湿润性进行检查。该管道显得是光滑的。接下来如前面实施例4中所述针对涂层的存在将该硅酮管件浸泡在刚果红染色剂中。涂层中刚果红的可见指示显示涂覆有POMA-BP聚合物底漆涂层的硅酮管道保留Lubricent^TM的涂层。

实施例12-比较例.聚(马来酸酐-alt-1-十八烯)硅烷(POMA-S)的合成

将5.0174g数量的聚(马来酸酐-alt-1-十八烯)(POMA)(AldrichChemicals,Milwaukee,WI)添加到装备有搅拌棒、回流冷凝器以及干燥管的一个250圆底单颈烧瓶中。然后将6ml 3-氨基丙基甲基双(三甲基硅氧基)硅烷(S)(Gelest Inc.,Morrisville,PA)和0.0871g 4-(二甲基氨基吡啶)以及100ml氯仿添加到烧瓶中并且搅拌。在83°C下在油浴中将反应搅拌并且回流持续2小时，并且用旋转蒸发器去除溶剂。

将残余物溶于50ml氯仿中并且用50ml 1N盐酸水溶液洗涤三次并且用50ml去离子水洗涤三次。如实施例1中所述将有机层用硫酸钠来干燥、过滤并且浓缩至干燥。该固体具有白色。

实施例13-比较例.用POMA-S涂覆硅酮

用异丙醇清洗10cm硅酮管道的一个工件并且干燥。在1cm/sec的速度下在30秒停留时间下将该硅酮管件浸泡在包括处于异丙醇中60mg/mLPOMA-S的涂层溶液中（如上面实施例12中所述制备的）。将管道从涂层溶液中提取出来，干燥并且在15cm距离处在UVM 400紫外灯下照射1分钟。

在1cm/sec的速度下在30秒的停留时间下将POMA-S涂覆的硅酮管件浸泡在Lubricent^TM的涂层溶液中，并且然后在UVM 400紫外灯下照射5分钟。在柔和摩搓下用去离子水冲洗该管道。

通过用手摩搓硅酮管道对管件的润滑性和湿润性进行检查。该管道不是光滑的。接下来，如前面实施例4中所述针对涂层的存在将该工件浸泡在刚果红染色剂(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)中。涂层中不存在刚果红染色显示用POMA-S上底漆的硅酮管道不保留Lubricent^TM的涂层。

实施例14-比较例.聚(甲基乙烯基醚-alt-马来酸酐)(PMVEMA-BP)的合成。

将5.0185g数量的聚(甲基乙烯基醚-alt-马来酸酐)(PMVEMA)(AldrichChemicals,Milwaukee,WI)添加到装备有搅拌棒、回流冷凝器以及干燥管的一个1L圆底单颈烧瓶中。然后将10.5127g数量的4-(氨基二甲苯酮)（BP）和0.0875g 4-(二甲基氨基吡啶)、250ml氯仿以及650ml丙酮(FisherChemicals,Pittsburgh,PA)添加到该烧瓶中并且搅拌。在氩气下在83°C下在油浴中将反应搅拌并且回流持续3小时，并且用旋转蒸发器去除溶剂。

使用具有轴(Arrow Engineering,Hillside,NJ)和桨叶(ArrowEngineering,Hillside,NJ)的电动顶置式搅拌器(Arrow Engineering,Hillside,NJ)将残余物溶于50mL丙酮中，并且在600mL 1N盐酸水溶液中沉淀。将固体过滤，用600ml去离子水洗涤三次持续10分钟（使用具有Teflon轴和桨叶的电动顶置式搅拌器）。产物冻干过夜并且具有黄色。

实施例15-比较例.用PMVEMA-BP涂覆硅酮

用异丙醇清洗一根10cm硅酮管道并且干燥。在1cm/sec的速度下在30秒停留时间下将该硅酮管件浸泡在包括处于异丙醇中60mg/mLPMVEMA-BP的涂层溶液中（如上面实施例14中所述制备的）。从涂层溶液中提取管道，干燥并且在15cm距离处在UVM 400紫外灯下照射1分钟。

在1cm/sec的速度下在30秒停留时间下将PMVEMA-BP涂覆的硅酮管件浸泡在Lubricent^TM的涂层溶液中，并且然后在UVM 400紫外灯下照射5分钟。在柔和摩搓下用去离子水冲洗该管道。

通过用手摩搓硅酮管道对管件的润滑性和湿润性进行检查。该管道不是光滑的。接下来如前面实施例4中所述针对涂层的存在将该工件浸泡在刚果红染色剂中。涂层中刚果红染色的存在显示用PMVEMA-BP上底漆的硅酮管道保留Lubricent^TM涂层，尽管该涂层不是光滑的。

实施例16.基于聚两性离子刷涂层（polyzwitterionic brush coating）来钝化涂层

对于这个实施例，将十二（12）mm玻璃盖玻片涂覆有聚二甲基硅氧烷（PDMS），固化，并且然后涂覆有BP-POMAS，紧接着应用钝化涂层，一种聚SBMA两性离子接枝物。使用E18大鼠脑皮质培养物（混合培养物）测试在细胞附着和增长上的钝化。

在应用涂层之前，如下清洗这些基质。将12mm玻璃盖玻片(VWR微小盖玻片,12mm圆形,No.2)浸入异丙醇（IPA）中并且超声15分钟。然后将盖玻片置于振荡器上持续5分钟。

如下将硅酮表面提供到清洁的盖玻片上。使Sylgard 184弹性体(DowCorning)与PDMS相结合用于提供10:1比率（每1g PDMS使用100个弹性体）。将弹性体混合，并且应用真空持续10-15分钟。通过将50μL液滴移液到盖玻片的中心上将弹性体放置在盖玻片上。施加真空持续另外10分钟。

在60°C下将涂覆的盖玻片放置在加热板上持续一小时。在固化之后，在环境条件下将涂覆的基质孵化过夜。

如下用一种底漆组合物涂覆这些硅化的盖玻片。将这些硅化的盖玻片浸入处于IPA中的光-POMAS的溶液中（20g/L，如上面实施例1中所述制备的），持续30秒，然后提取并且在约650rpm速率下旋转干燥持续10秒用于生产一种均匀涂层。在从光-POMAS溶液中移开之后，这些基质允许空气干燥另外5分钟。随后，在离开光源12cm的距离处用紫外光(Harland Medical UVM400,Eden Prairie,MN)(300至400nm)照射这些基质持续3分钟。在照射之后，允许将这些涂覆的基质冷却。

然后用如美国专利号7,772,393的实施例1中所述制备的光化学交联剂来处理这些光-POMAS涂覆的盖玻片。处理是通过将20微升10mg/mL处于丙酮中交联剂的溶液沉积到每个盘上来实现的。在面朝下放置在将尖端切除并且从底部切掉凹口而修饰的15mL聚丙烯试管中之前，允许将这些处理的盖玻片在黑暗中空气干燥30分钟。使用这些修饰的试管来将上底漆的圆盘牢固地保持并且浸没于填充有两性离子单体的石英室中。

接下来，如下从涂覆基质的表面接枝两性离子聚合物。以处于去离子水中0.5%的浓度（13.642g SBMAAm单体和93.3mL去离子水）来制备[3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基]-二甲基(3-磺丙基)氢氧化铵，内盐(Aldrich)的单体溶液并且用氩气喷射（sparge）持续20分钟。然后将10mL 0.5MSBMAAm单体溶液添加到包含这些基质的试管中。在用黑色乙烯胶带（3M）密封之前用氩气吹扫该石英室持续五分钟。将包含上底漆样品的密封的石英室放置在该紫外光源(Harland Medical UVM400,Eden Prairie,MN)之上10cm，并且照射30分钟。在用异丙醇冲洗并且允许空气干燥之前将接枝聚合后的样品移开并且用大量的去离子水洗涤。通过观察到的较低水接触角度来证实接枝共聚的成功。

涂覆样品的随后评估证明与缺乏硅酮的情况相比较，对于分离的大鼠脑培养物具有优异的钝化作用（细胞附着和增长）。

实施例17.全氟叠氮苯-聚(十八烯-alt-马来酸酐)硅烷的合成以及用于硅酮管道的涂层（全氟叠氮苯-POMAS（perfluorophenylazide-POMAS））。

可以将五克聚(十八烯-alt-马来酸酐)(MW 30K至50K)，(AldrichChemical Company,WI)，0.20g全氟苯胺(Aldrich Chemical Company,WI)，以及0.08g 4-二甲基氨基吡啶(Aldrich)溶于氯仿中并且在氩气下回流2小时，反应冷却至室温。可以添加5mL氨基丙基甲基双(三甲基-硅氧基)硅烷部分并且反应回流另外2小时。用2N HC1将得到的溶液洗涤3次，紧接着用去离子水洗涤3次。将样品在Na₂SO₄上干燥。在真空过滤之后，在旋转蒸发器上将滤液浓缩至干燥。然后在0.33g NaN₃的混合物中（一种水/丙酮混合物）将样品回流8小时用于获得下面所示的产物。参见Keana,John F.W.等人，"New Reagents for Photoaffinity Labeling:Synthesis andPhotolysis of Functionalized Perfiuorophenyl Azides,"J.Org.Chem.55:3640-3647(1990)。

通过将基质浸入到涂层溶液中，从溶液中移开基质，将涂层应用到基质上，并且在干燥之后将涂覆的基质加热到140°C持续5至30分钟用来交联该涂层。

R表示16碳烃链。

实施例18.具有全氟叠氮苯-POMAS的涂层。

全氟叠氮苯是经历C-H/N-H***以及烯烃加成反应产生全氟苯基氮宾的一种潜在反应基团。全氟叠氮苯（perfluorophenyl azide）可以通过UV照射亦或通过加热来活化。据报道热启动的***反应在典型地≥130°温度下发生。为了在硅酮表面上提供涂层，将硅酮基质浸入处于适当溶剂中全氟叠氮苯-POMAS聚合物中，持续适当时间。然后，以适当速率（例如，0.5cm/秒）从涂层溶液中提取这些基质，然后进行空气干燥。干燥之后，将这些基质加热到适合活化这些全氟叠氮苯潜在反应基团的一个温度。可以首先通过用UV光选择性地活化涂覆基质上一部分潜在反应基团（例如，使用掩模）并且随后在基本上不同的条件下使剩余的潜在反应基团与UV光亦或热进行反应来实现图案化。

实施例19.结合钝化PEG基团作为聚合物组合物的一部分。

将五克聚(十八烯-alt-马来酸酐)(MW 30K至50K)，(Aldrich ChemicalCompany,WI)、0.12g全氟苯胺(Aldrich Chemical Company,WI)、以及0.08g 4-二甲基氨基吡啶(Aldrich)溶于氯仿中并且在氩气下回流2小时。将反应冷却至室温，并且然后添加14g甲氧基聚乙二醇胺(MW 2000Aldrich)。然后使反应在氩气下回流2小时，并且冷却至室温。随后添加2.5mL氨基丙基甲基双(三甲基-硅氧基)硅烷部分并且然后使反应回流另外2小时。

用2N HC1将得到的溶液洗涤3次，紧接着用去离子水洗涤3次。将样品在Na₂SO₄上干燥。在真空过滤之后，在旋转蒸发器上将滤液浓缩至干燥。在0.33g NaN₃的混合物（一种水/丙酮混合物）中将样品回流8小时用于获得下面所示的产物。

通过将基质浸入到涂层溶液中，从溶液中移开基质来将涂层应用到基质上，并且在干燥之后，将涂覆的基质加热至140°C持续5至30分钟用来交联该涂层。

R表示16碳烃链。

实施例20.包括非共价连接基团、全氟叠氮苯-POMAS以及引发剂（ATRP引发剂）的聚合物

将五克聚(十八烯-alt-马来酸酐)(MW 30K至50K)，(Aldrich ChemicalCompany,WI)，0.12g全氟苯胺(Aldrich Chemical Company,WI)，以及0.08g4-二甲基氨基吡啶(Aldrich)溶于氯仿中并且在氩气下回流2小时。将反应冷却至室温并且添加1.32g N-Boc-1,4-丁二胺(Aldrich Chemical Company,WI)。在氩气下将反应回流2小时，冷却至室温并且添加2.7mL三氟乙酸。然后将反应回流2小时并且用于实现胺的脱保护。然后用0.5N NaOH洗涤样品，紧接着用去离子水进行洗涤，并且在旋转蒸发器上进行干燥。然后将样品溶于氯仿中，冷却至0°C并且添加0.9mLα-溴异丁酰基溴化物(Aldrich Chemical Company,WI)和1mL三乙胺。使反应运行2小时。随后添加2.5mL氨基丙基甲基双(三甲基-硅氧基)硅烷部分，并且使反应回流2小时。用2N HC1将得到的溶液洗涤3次，紧接着用去离子水洗涤3次。然后将样品在Na₂SO₄上干燥。在真空过滤之后，在旋转蒸发器上将滤液浓缩至干燥。在0.33g NaN₃的混合物（一种水/丙酮混合物）中将样品回流8小时从而获得下面所示的产物。

通过将基质浸入到涂层溶液中，从溶液中移开基质而将涂层应用到基质上并且在干燥之后，将涂覆的基质加热到140°C持续5至30分钟用于交联该涂层。

实施例21.聚两性离子接枝物

通过将聚合物溶于异丙醇或其他适当溶剂中制备实施例20的聚合物作为涂层溶液。将硅酮试样（coupons）浸入涂层溶液中并且抽出从而取得硅酮试样表面上聚合物的一个薄层。

如下发生两性离子单体的表面引发聚合。将二吡啶(0.039g)溶于水(18mL)中，用氩气喷射，转移到包含CuCl(0.002g)和CuCl₂(0.015g)的氩气吹扫的管中。搅拌该混合物直至观察不到痕量的铜粉。接下来，添加[3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基]-二甲基(3-磺丙基)氢氧化铵，内盐(Aldrich)，并且将全部组分立即转移到包含涂覆的硅酮试样的氩气吹扫的管中。在30°C下进行聚合反应持续4小时。然后用水将基质冲洗三次并且用IPA洗涤三次。通过从5至30分钟加热到140°C实现了涂层的热交联，或通过暴露于UV光源(Harland Medical UVM400,Eden Prairie,MN)实现涂层的光交联。也参见Ohno,K.,等人,"A Versatile Method of Initiator Fixation forSurface-Initiated Living Radical Polymerization on Polymeric Substrates,"Macromolecules 43:5569-5574(2010)。

实施例22.丙酮化合物保护的多巴胺的合成

在制剂中合成并且保护多巴胺以便将多巴胺作为非共价连接基团添加到聚合物上。

A.多巴胺的N-保护

将10.48g 3-羟基酪胺盐酸化物(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)溶于100ml 10mM硼砂缓冲液中，然后添加30ml THF。在加入THF之后，逐滴加入处于70ml THF中9ml苄基氯甲酸盐(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)的溶液。添加约30g硼砂用于维持pH大于7。在苄基氯甲酸盐的添加完成之后，将反应混合物回流过夜。当冷却时，将反应混合物添加到200ml氯仿、200ml 1M NaCl水溶液、以及100ml去离子水中。将有机相分离并且在硫酸钠上干燥，然后通过旋转蒸发去除溶剂从而给出9.83g粗材料。用90:10二氯甲烷：丙酮通过柱纯化将产物进一步纯化从而产生9.16g N-羧基苄基多巴胺。

该产物的特征为¹H NMR(DMSO-d6):8.70ppm(s,br,2H),7.32ppm(m,5H),6.60ppm(m,2H),6.42ppm(m,1H),5.01ppm(s,2H),3.12ppm(m,2H),2.50ppm(m,2H)。反应方案如下：

B.儿茶酚部分的丙酮化合物保护。

将4.68g N-羧基苯甲酰多巴胺（如上面所述合成的）溶于250ml THF中。添加0.240lg对-甲苯磺酸(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)，紧接着41ml 2,2-二甲氧基丙烷(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)。该反应容器装备有一个索氏提取器（sohxlet extractor），其中在该索氏提取过滤器杯中4A分子筛用作干燥剂。该反应混合物通过索氏提取器回流过夜。在冷却之后，通过旋转蒸发将反应混合物浓缩，然后用100ml氯仿稀释并且用两个100ml等分部分（aliquots）的去离子水进行洗涤。然后将有机层在硫酸钠上干燥、过滤、通过旋转蒸发浓缩从而产生8.31g粗产物。使用80:20己烷：乙酸乙酯作为洗脱液通过柱层析法将这种产物进一步纯化。产量：2.12g。

该产物特征为¹H NMR(DMSO-d6):7.32ppm(m,5H),6.66(d,2H),6.58ppm(d,1H),5.01ppm(s,2H),3.18ppm(m,2H),2.58ppm(m,2H),1.57ppm(s,6H)。反应方案如下：

C.N-羧基苯甲酰基的脱保护。

将一个250ml圆底烧瓶填充有3.1061g丙酮化合物保护的N-羧基苯甲酰基多巴胺（如上述合成的），以及20ml无水乙醇。用氩气彻底吹扫烧瓶，然后添加0.1997g活性碳上10wt%Pd(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)从而形成一种悬浮液。最后通过注射器添加4.5ml 1,4-环己二烯(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)。在室温下在氩气下继续反应6小时，在这个时间点使用80:20己烷：乙酸乙酯通过TLC的监测显示起始材料完全转化成产物。通过过滤去除碳并且通过旋转蒸发去除剩余溶剂从而产生1.7515g丙酮化合物保护的多巴胺。

该产物特征为¹H NMR(DMSO-d6):6.65ppm(m,3H),3.30ppm(m,2H),2.65ppm(m,2H),1.58ppm(s,6H)。反应方案如下：

实施例23.将丙酮化合物保护的多巴胺添加到6-马来酰亚胺基-己酰氯中

根据美国专利号6,456,178实施例4中所述步骤合成6-马来酰亚胺己酸。在氩气气氛下将一个250ml圆底烧瓶填充有1.0297g 6-马来酰亚胺己酸和25ml无水氯仿。向该烧瓶中，通过注射器添加1ml草酸氯(AldrichChemicals,Milwaukee,WI)。在室温下在氩气下将反应混合物搅拌过夜。在24小时之后，在真空下去除溶剂并且用己烷将得到的6-马来酰亚胺己酰氯洗涤两次，其中在真空下去除己烷。然后在氩气氛下将酰基氯溶于15ml无水氯仿中并且逐滴添加到处于具有0.75ml三乙胺的10ml无水氯仿中0.9678g丙酮化合物保护的多巴胺（如从上面实施例22合成的）溶液中。在0°C下在氩气氛下将反应混合物搅拌过夜。然后将得到的白色沉淀物过滤掉，并且通过旋转蒸发去除溶剂从而产生2.7249g 2,2-二甲基(1,3)苯并二氧戊环-乙基，6-马来酸亚胺己酰胺。

产物特征为¹H NMR(DMSO-d6):7.82ppm(m,1H),6.98ppm(s,2H),6.64ppm(m,2H),6.57ppm(m,1H),3.35ppm(m,2H),3.15ppm(m,2H),2.55ppm(m,2H),1.99ppm(m,2H),1.58ppm(s,6H),1.43ppm(m,6H)。反应方案如下：

实施例24.Mal-Hex-多巴胺-丙酮化合物与马来酸酐共聚

如下实现Mal-Hex-多巴胺-丙酮化合物与马来酸酐的共聚。将如上面实施例23中合成的0.2481g 2,2-二甲基(1,3)苯并二氧戊环-乙基,6-马来酰亚胺己酰胺溶于处于20ml琥珀罐中的3ml四氢呋喃中。向此中添加0.3529g重结晶的马来酸酐(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)和0.0166g AIBN。用氩气将反应混合物喷射5分钟，然后密封并且加热到65°C过夜。将反应混合物冷却到室温。用90:10氯仿：丙酮的TLC揭示没有剩下起始的马来酸酐或2,2-二甲基(1,3)苯并二氧戊环-乙基,6-马来酸亚胺己酰胺。通过气流去除剩余的THF，然后将粗共聚物溶于95:5三氯乙酸：水中用于将儿茶酚脱保护。在室温下在TCA：水混合物中将该共聚物搅拌过夜，然后在室温下在二***中沉淀。获得一种褐色粘稠物质，产量：0.4216g。

聚合物产物特征为¹H NMR(DMSO-d6):7.82ppm(m),6.67ppm(s),6.50ppm(m),3.70(s,宽),2.05(s),1.40ppm(m,宽)。

实施例25.将多巴胺-功能化的马来酸酐共聚物涂覆在HDPE和硅酮上。

通过用异丙醇擦拭来清洗HDPE的三英寸长区段(Minnesota Medtec,杆架1/16英寸OD)和硅酮管道(Dow Silastic 80,医用级0.375英寸OD,0.250英寸ID)。然后用处于异丙醇中10mg/ml的多巴胺功能化的马来酸酐共聚物（如上面实施例24中合成的）的溶液来涂覆这些工件。将这些工件浸入溶液中持续30秒，然后以0.5cm/sec的速率提取，并且空气干燥1小时。

通过用0.3%结晶紫革兰氏染色剂染色10秒，紧接着在水流中冲洗使涂层可见。所以这些工件显示涂布线是如通过紫色证明的应用的涂层。未涂覆的硅酮和HDPE未显影任何紫色染色。这些结果证明了该涂层在HDPE以及硅酮基质上的亲合性。

实施例26.二苯甲酮功能化的马来酰亚胺己酰胺的合成。

在氩气氛下将一个250ml圆底烧瓶填充有6.0291g 4-氨基二苯甲酮(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)和25ml无水氯仿。向此中添加4ml三乙胺。用冰浴将反应混合物冷却至0°C并且逐滴添加处于25ml无水氯仿中5.4370g 6-马来酰亚胺己酰氯（如上面实施例23中制备的）的溶液。在0°C下在氩气下将反应搅拌过夜。形成了一种白色沉淀并且通过重力过滤而移开，然后通过旋转蒸发将溶剂去除。

产物特征为¹H NMR(DMSO-d6):7.53ppm(m,9H),6.98ppm(s,2H),2.33ppm(m,2H),1.55ppm(m,4H),1.27(m,2H)。反应方案如下：

实施例27.包含潜在反应基团的单体与包含连接基团的单体和乙烯基吡咯烷酮的共聚反应。

将0.5110g 2,2-二甲基(1,3)苯并二氧戊环-乙基,6-马来酰亚胺己酰胺（如在上面实施例23中合成的）溶于处于20ml琥珀罐中3ml四氢呋喃中。在氩气氛下向其中添加0.1100g 4-二苯甲酮6-马来酰亚胺己酰胺（如在上面实施例26中合成的），以及0.752ml乙烯基吡咯烷酮(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)。最后，添加0.0435g AIBN和0.010ml Ν,Ν,Ν',Ν'-四亚甲基二胺(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)。用氩气喷射反应混合物持续5分钟，然后密封并且加热到65°C过夜。将反应混合物冷却至室温，然后在乙酸乙酯中沉淀，并且用另外的乙酸乙酯洗涤两次，从而给出一种黄色聚合物，产量：0.6987g。

该聚合物产物特征为¹H NMR(DMSO-d6):7.5-7.8ppm(m,宽),6.65-6.75ppm(s,宽),2.8-3.8ppm(m,宽),2.4-0.8ppm(m,宽),1.58ppm(s,宽)。

实施例28.将悬垂多巴胺、悬垂二苯甲酮VP共聚物上的丙酮化合物脱保护

将0.6987g在实施例27中合成的丙酮化合物保护的多巴胺、二苯甲酮乙烯基吡咯烷酮共聚物溶于20ml 95:5三氯乙酸：去离子水中并且在室温下搅拌过夜。在24小时之后，将反应混合物在冷去离子水中沉淀，然后用冷去离子水洗涤并且在滤纸上干燥，产量：0.2316g聚合物。

聚合物产物特征为¹H NMR(DMSO-d6):8.7ppm(d,宽)7.4-7.8ppm(m,宽),6.5-6.7ppm(m,宽),6.3-6.45ppm(m,宽),2.8-3.8ppm(m,宽),2.4-0.8ppm(m,宽)。

实施例29.包含非共价连接基团和潜在反应基团的马来酸酐共聚物的合成

由包括一种聚马来酸衍生物、悬垂的非共价连接基团、以及悬垂的潜在反应基团的聚合物组成的涂层剂是如下合成的。将如实施例24中合成的0.25g 2,2-二甲基(1,3)苯并二氧戊环-乙基,6-马来酰亚胺己酰（2,2-dimethyl(1,3)benzodioxole-ethyl,6-maleimidohexanoamide）胺溶于处于20ml琥珀罐中3ml四氢呋喃中。类似地，将如在实施例27中合成的0.15g二苯甲酮-功能化（官能化）的马来酰亚胺己酰胺溶于2ml四氢呋喃中，然后添加到2,2-二甲基(1,3)苯并二氧戊环-乙基,6-马来酰亚胺乙酰胺溶液中。向其中添加0.35g再结晶的马来酸酐(Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI)以及0.02g AIBN。用氩气将反应混合物喷射（sparge）持续5分钟，然后密封并且加热到65°C过夜。将反应混合物冷却至室温。通过气流去除剩余的THF，然后将粗共聚物溶于95:5三氯乙酸：水中用于将儿茶酚脱保护。在室温下在TCA：水混合物中将该共聚物搅拌过夜，然后在室温下在二***中沉淀从而产生包括具有悬垂的二苯甲酮和多巴胺基团的聚马来酸衍生物的共聚物。

Claims

1.一种制品，包含基质和涂层，所述基质包括硅，所述涂层布置在所述基质的表面上，所述涂层包括：（a）聚合物，（b）一种或多种从所述聚合物悬垂的潜在反应基团，以及（c）一种或多种非共价连接基团，所述非共价连接基团选择用来与所述基质相互作用。

2.根据权利要求1所述的制品，其中所述基质包含硅酮。

3.根据权利要求1所述的制品，其中所述非共价连接基团是硅氧烷基团。

4.根据权利要求1所述的制品，其中所述非共价连接基团选自C₄-C₂₀烷基基团、聚酰胺、酚醛树脂、儿茶酚、聚乙二醇、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、或聚醚、或这些中任何的组合。

5.根据权利要求1所述的制品，其中所述聚合物选自聚烯烃、乙烯基聚合物、聚酯、聚丁烯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸(甲)酯、聚丙烯腈、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、含氯聚合物如聚(乙烯基)氯化物、聚甲醛、聚酰亚胺、酚醛树脂、氨基-环氧树脂、或这些中任何的共聚物或组合。

6.根据权利要求1所述的制品，其中所述聚合物是包括聚马来酸衍生物的聚合物。

7.根据权利要求1所述的制品，其中非共价连接基团是所述聚合物的主链的一部分。

8.根据权利要求7所述的制品，其中所述聚合物包括烷基。

9.根据权利要求1所述的制品，其中非共价连接基团是从所述聚合物的主链悬垂的。

10.根据权利要求1所述的制品，其中所述潜在反应基团包括光反应基团。

11.根据权利要求10所述的制品，其中所述光反应基团选自蒽醌、芳基叠氮化物、芳基酮、芳基酮衍生物、或这些中任何一种或多种的混合物。

12.根据权利要求1所述的制品，其中所述潜在反应基团包括热反应基团。

13.根据权利要求1所述的制品，其中所述潜在反应基团是卤代苯基叠氮化物。

14.根据权利要求1所述的制品，进一步包括活性剂。

15.根据权利要求14所述的制品，其中所述活性剂是引发剂基团。

16.根据权利要求15所述的制品，其中所述引发剂基团包括有机卤化物或二苯甲酮。

17.根据权利要求14所述的制品，其中所述活性剂是钝化基团。

18.根据权利要求17所述的制品，其中所述钝化基团选自羧酸盐、硫酸盐、羟基、胺、甲基、聚乙二醇、硅氧基、或全氟基团、或这些中任何的组合。

19.根据权利要求1所述的制品，进一步包括外涂层。

20.根据权利要求19所述的制品，其中所述外涂层包括乙烯基吡咯烷酮、乙烯基亚烃基、乙烯醇、乙酸乙烯酯、聚乙二醇、聚醚、丙烯酰胺、藻酸盐、肝素、透明质酸、聚赖氨酸、糖、壳聚糖、葡聚糖、明胶、胶原、纤维素、角蛋白、多肽、核苷酸、蛋白质、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酰胺、氧化烯、季铵乙烯亚胺、或这些的共聚物或组合。

21.一种涂层剂，包括（a）包括聚马来酸衍生物的聚合物，（b）一种或多种潜在反应基团，以及（c）一种或多种非共价连接基团，所述非共价连接基团选择用来与所述涂层剂应用到其上的基质相互作用。

22.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述聚马来酸衍生物是衍生的聚(烯烃-共-马来酸酐)。

23.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述非共价连接基团是从所述聚合物悬垂的。

24.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述非共价连接基团是所述聚合物的主链的一部分。

25.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述非共价连接基团选自硅氧烷、C₄-C₂₀烷基基团、聚酰胺、酚醛树脂、儿茶酚、聚乙二醇、聚乙二醇类、丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯或聚醚、或这些中任何的组合。

26.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述潜在反应基团是从所述聚合物悬垂的。

27.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述潜在反应基团包括光反应基团。

28.根据权利要求27所述的涂层剂，其中所述光反应基团选自蒽醌、芳基叠氮化物、芳基酮、芳基酮衍生物、或这些中任何一种或多种的混合物。

29.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述潜在反应基团包括热反应基团。

30.根据权利要求21所述的涂层剂，其中所述潜在反应基团是卤代苯基叠氮化物。

31.根据权利要求21所述的涂层剂，进一步包括活性剂。

32.根据权利要求31所述的涂层剂，其中所述活性剂是引发剂基团。

33.根据权利要求32所述的涂层剂，其中所述引发剂基团包括有机卤化物或二苯甲酮。

34.根据权利要求31所述的涂层剂，其中所述活性剂是钝化基团。

35.根据权利要求34所述的涂层剂，其中所述钝化基团选自羧酸盐、硫酸盐、羟基、胺、甲基、聚乙二醇、硅氧基、或全氟基团、或这些中任何的组合。

36.一种制品，包括基质以及布置在所述基质的表面上的涂层，所述涂层包括根据权利要求21所述的涂层剂。

37.根据权利要求36所述的制品，其中所述基质是由选自以下的材料制造的：硅、聚烯烃、乙烯基聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸(甲)酯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、含氯聚合物、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、酚醛树脂、氨基环氧树脂、聚酯、纤维素基塑料、橡胶状塑料、或这些中任何的组合。

38.一种修饰基质表面的方法，所述方法包括以下步骤：

（a）使所述基质的表面与根据权利要求32所述的涂层剂相接触，

（b）处理所述涂层剂以便活化所述涂层剂的潜在反应基团从而形成涂覆表面，

（c）使所述表面与两性离子单体和催化剂相接触，

（d）使所述两性离子单体聚合以形成刷状聚合物涂层。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述两性离子单体包括羧基甜菜碱、磺基甜菜碱或磷酸基甜菜碱。