RU2726180C1 - Method of producing a wax-based or paraffin-based coating for forming regions with different hydrophilicity and protecting the surface - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: disclosed is a method of producing a protective and masking coating, including on surfaces of biodegradable polymers, metals, with different hydrophilicity based on wax or paraffin by aerosol spraying from solution in hexane, heptane, octane or mixture thereof, with addition of: nonane, decane, undecane, dodecane or their mixture in volume concentration from 5 % to 50 % to the main solvent; solution flow rate does not exceed 0.05 ml/cmper minute, and above the substrate a gas flow is formed with flow rate exceeding the solution flow by not less than 4 orders, and heating is performed to the temperature lower than the melting point of wax and/or paraffin. Application is carried out by continuous coating of entire surface, or when contact or shadow mask is used – in separate specified areas, or at partial stochastic filling of surface.EFFECT: invention relates to protective and masking coatings based on wax or paraffin, which ensures preservation of surface parameters and/or formation of areas with different properties by mask; can be used for surface modification, including implants, improvement of their bio-integration, for surfaces for cultivation of cells.4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к защитным покрытиям, которые могут быть использованы и в качестве маскирующего покрытия для проведения обработки поверхности с целью увеличения гидрофильности поверхности или иной модификации поверхности в заданных областях, а также сохранения параметров поверхности как исходных, так и после модификации с обеспечением защитной функции от внешнего воздействия. Изделия с модифицированной или защищенной с применением по предлагаемому способу покрытием поверхностью могут быть использованы для улучшения биоинтеграции медицинских имплантатов, обеспечивающегося формированием и лучшим сохранением полярных групп на поверхности в процессе плазмообработки полимера или композиции на его основе или поверхности металла, а также улучшенной гидрофильностью поверхности или иной модификацией поверхности, причем по формируемой маске в необходимых областях. Имплантаты с таким покрытием могут быть использованы в медицине и ветеринарии для лечения дефектов костей, включая как временные, так и постоянные имплантаты, например, протезы, которые остаются в теле. Предлагаемый способ также может применяться для формирования на различных подложках покрытий, поверхность которых предназначена для культивирования клеток с целью увеличения клеточной адгезии и пролиферации на заданных участках поверхности.The invention relates to protective coatings, which can be used as a masking coating for surface treatment in order to increase the hydrophilicity of the surface or other surface modifications in predetermined areas, as well as preserving the surface parameters both initial and after modification, providing a protective function from external exposure. Products with a surface modified or protected using the coating according to the proposed method can be used to improve the bio-integration of medical implants, which ensures the formation and better conservation of polar groups on the surface during plasma processing of the polymer or composition based on it or the metal surface, as well as improved hydrophilicity of the surface or other surface modification, and for the mask being formed in the necessary areas. Implants with this coating can be used in medicine and veterinary medicine to treat bone defects, including both temporary and permanent implants, for example, prostheses that remain in the body. The proposed method can also be used to form coatings on various substrates, the surface of which is intended for cell cultivation in order to increase cell adhesion and proliferation on predetermined surface areas.

Известно использование титана для изготовления имплантатов, однако для лучшей биоинтеграции применяют модификацию его поверхности путем обработки в плазме или под воздействием ультрафиолета, однако для сохранения результатов обработки поверхности и, в частности, гидрофильности поверхности во времени необходимы определенные методы сохранения изделий, например, хранение в определенных буферных растворах [1] и солевых растворах, которые обеспечивали существенно лучшие параметры сохранения гидрофильности в сравнении даже с хранением в инертной атмосфере [2]. Однако такое хранение изделий плохо применимо для биодеградируемых полимерных материалов, и даже в случае с титаном порождает ряд сложностей, связанных с удалением с поверхности остаточных веществ, используемых для хранения в случае применения изделий в качестве имплантатов. Причем используемые соли и растворы кислот, а также буферные растворы предлагаются к применению в существенно большей концентрации, чем допустимые концентрации для жизнедеятельности клеток [3], что делает необходимым предложение других способов сохранения, достигнутых при обработке параметров поверхности.It is known to use titanium for the manufacture of implants, however, for better biointegration, surface modification is applied by processing in plasma or under the influence of ultraviolet radiation, however, to preserve the results of surface treatment and, in particular, surface hydrophilicity over time, certain methods of storing products are necessary, for example, storage in certain buffer solutions [1] and saline solutions, which provided significantly better hydrophilicity conservation parameters in comparison with even storage in an inert atmosphere [2]. However, such storage of products is poorly applicable for biodegradable polymeric materials, and even in the case of titanium it creates a number of difficulties associated with the removal of residual substances from the surface that are used for storage when products are used as implants. Moreover, the used salts and acid solutions, as well as buffer solutions, are proposed for use in a significantly higher concentration than the permissible concentrations for cell activity [3], which makes it necessary to propose other conservation methods achieved by processing surface parameters.

С другой стороны, известно, что именно формируемые полярные функциональные группы на поверхности титана и полимеров при обработке в плазме и обеспечивают достижение высокой гидрофильности поверхности. Данный эффект основывается на известных результатах сравнительной модификации полиэтилентерефталата и полилактида [4], где также было продемонстрировано, что промывка даже этанолом, не являющимся растворителем для полилактида, приводила к полному нивелированию эффекта плазмообработки и, таким образом, к удалению функциональных групп, сформированных на поверхности. Преимущественным же механизмом формирования дополнительных функциональных групп для самих молекул полимера при этом предположительно является снижение молекулярного веса и разрыв молекулярной цепи с формированием на концах гидроксильной и карбоксильной групп [5], а результаты модификации, хотя и могут быть относительно долговременными, демонстрируют быструю деградацию гидрофильности во времени [6].On the other hand, it is known that it is the formed polar functional groups on the surface of titanium and polymers when processed in plasma that ensure the achievement of high surface hydrophilicity. This effect is based on the known results of the comparative modification of polyethylene terephthalate and polylactide [4], where it was also shown that washing even with ethanol, which is not a solvent for polylactide, completely leveled the plasma treatment effect and, thus, removed functional groups formed on the surface . The predominant mechanism for the formation of additional functional groups for the polymer molecules themselves is supposedly a decrease in molecular weight and molecular chain breaking with the formation of hydroxyl and carboxyl groups at the ends [5], and the modification results, although they may be relatively long-term, demonstrate rapid degradation of hydrophilicity during time [6].

Тем не менее, применение растворителей, не растворяющих биодеградируемые полимеры, под которыми в настоящем изобретении понимаются полимеры на основе полилактида [7], сополимеров гликолида и лактида [8], поликапролактона [9] и их стереоизомеров, а также сополимеров и смесей полилактида и капролактона; может быть использовано для получения и нанесения покрытий на основе неполярных растворителей из класса алканов, не меняющих свойства поверхности, содержащей функциональные группы.However, the use of solvents that do not dissolve biodegradable polymers, which in the present invention refers to polymers based on polylactide [7], copolymers of glycolide and lactide [8], polycaprolactone [9] and their stereoisomers, as well as copolymers and mixtures of polylactide and caprolactone ; can be used to obtain and apply coatings based on non-polar solvents from the class of alkanes that do not change the properties of the surface containing functional groups.

Также в качестве биодеградируемого полимера, кроме указанных выше, могут быть использованы полимерные материалы или их смеси: полилактид, включая его L и/или D стереоизомеры, а также их комбинацию, сополимера лактида и гликолида [10] или же поликапролактона или его смеси с полилактидом в любом соотношении или сополимера молочной кислоты и капролактона, которые могут быть использованы для различных применений, а возможность их использования в предлагаемом способе в качестве материала, на который может осуществляться нанесение защитного и маскирующего слоя на основе воска, обусловлена схожими свойствами полимеров в смысле отсутствия растворимости их в неполярных растворителях из класса алканов, а также известными данным по улучшению гидрофильности поверхности указанных полимеров посредством плазмообработки [11; 12; 13; 14; 15].Also, as a biodegradable polymer, in addition to the above, polymer materials or mixtures thereof can be used: polylactide, including its L and / or D stereoisomers, as well as their combination, a copolymer of lactide and glycolide [10] or polycaprolactone or its mixture with polylactide in any ratio of either a copolymer of lactic acid and caprolactone, which can be used for various applications, and the possibility of their use in the proposed method as a material on which a protective and masking layer based on wax can be applied is due to the similar properties of polymers in the sense of lack of solubility them in non-polar solvents from the alkane class, as well as known data on improving the hydrophilicity of the surface of these polymers by plasma treatment [11; 12; 13; fourteen; 15].

Таким образом, в настоящем изобретении предлагается осуществить стабилизацию обработанной поверхности путем нанесения и раствора с неполярными растворителями из следующей группы, включая их смеси: гексан, гептан, октан, нонан, декан, додекан; включающего в качестве пленкообразующего материала воск с минимальным содержанием полярных групп в нем природного (растительного или животного или минерального) или искусственного происхождения, полученный, например, в результате переработки углеводородов, а также воски или парафины природного или полученные любым способом из нефтегазового сырья или иным синтезом с температурой плавления от 45°С до 80°С. Нижняя граница температуры плавления обусловлена тем, что необходимо проведение сушки слоя в процессе нанесения при отсутствии плавления воска, а верхняя - тем, что воски с большей температурой плавления отличаются большой длиной молекулярной цепи и с меньшей эффективностью будет происходить уход растворителя. Кроме того, такие полимеры как полилактид чувствительны к излишнему нагреву, при котором могут происходить нежелательные изменения в структуре биодеградируемого полимера. Кроме того, ограничение на общую длину молекулярной цепи и температуру плавления связано с необходимостью эффективно растворять сформированное покрытие перед применением после хранения или после проведения стадий обработки незащищенной покрытием поверхности при использовании покрытия лишь на части поверхности в качестве маскирующего слоя.Thus, the present invention proposes to stabilize the treated surface by applying and a solution with non-polar solvents from the following group, including mixtures thereof: hexane, heptane, octane, nonane, decane, dodecane; including wax as a film-forming material with a minimum content of polar groups in it of natural (vegetable or animal or mineral) or artificial origin, obtained, for example, from the processing of hydrocarbons, as well as natural waxes or paraffins or obtained in any way from oil and gas raw materials or other synthesis with a melting point from 45 ° C to 80 ° C. The lower limit of the melting temperature is due to the fact that it is necessary to dry the layer during application in the absence of melting of the wax, and the upper one is due to the fact that waxes with a higher melting point are characterized by a large molecular chain length and solvent removal will be less effective. In addition, polymers such as polylactide are sensitive to excessive heat, in which undesirable changes in the structure of the biodegradable polymer can occur. In addition, the restriction on the total length of the molecular chain and the melting temperature is associated with the need to effectively dissolve the formed coating before use after storage or after the steps of processing an unprotected surface with the coating used only on part of the surface as a mask layer.

Причем применение, рассматриваемое в настоящем изобретении, относится лишь к стадии сохранности параметров поверхности изделия, и в том числе имплантата, до его непосредственного применения и подразумевает удаление сформированного покрытия на основе воска или парафина перед применением изделия или сразу после проведения необходимой обработки части незакрытой сформированным маскирующим покрытием поверхности, например при плазмообработке.Moreover, the application considered in the present invention relates only to the stage of preservation of the surface parameters of the product, including the implant, before its direct use and involves the removal of the formed coating based on wax or paraffin before using the product or immediately after the necessary treatment of the part with an unclosed formed masking surface coating, for example during plasma processing.

Таким образом, формируемые полярные группы, в том числе карбоксильные и гидроксильные и иные, могут быть в значительной степени защищены от взаимодействия с окружающей средой благодаря формированию предлагаемого покрытия. Примером хорошего ингибирования окислительных процессов и химических реакций при воздействии окружающей среды, а следовательно и деградации поверхности металлов и полимеров может служить известное применение составов на основе воска и ему подобных материалов для защиты от воздействия окружающей среды и водных паров, жидкостей [16, 17, 18, 19], а также защиты от преждевременной деградации даже при введении имплантата в организм [20]. Однако, часто используются водные эмульсии воскоподобных материалов ввиду большей простоты их нанесения и получения [21]. Даже предложены варианты смешивания восков и олефинов для покрытия или при смешивании с полилактидом и им подобными биодеградируемыми полимерами, которые сами по себе отличаются слабыми барьерными свойствами для проникновения паров воды, но обеспечивающих получение устойчивых в водной среде и тем не менее биоразлагаемых покрытий и изделий, наносимых из смесей в производных стирола или ненасыщенных органических кислотах [22]. Необходимость в таких покрытиях для биодеградируемых полимеров вызвана существенной сорбцией воды [23] и последующей деградацией их поверхности в водных парах и при воздействии растворителей. Это тем более усиливается в случае достижения увеличенного количества гидрофильных групп и соответственно гидрофильности поверхности, что с учетом приведенных данных о деградации гидрофильности их поверхности со временем после плазмообработки позволяет сделать вывод о необходимости использования защитного покрытия для сохранения свойств поверхности таких покрытий наравне с металлической поверхностью.Thus, the formed polar groups, including carboxyl and hydroxyl and others, can be largely protected from interaction with the environment due to the formation of the proposed coating. An example of a good inhibition of oxidative processes and chemical reactions under the influence of the environment, and hence the degradation of the surface of metals and polymers, is the well-known use of compositions based on wax and similar materials to protect against the effects of the environment and water vapor, liquids [16, 17, 18 , 19], as well as protection against premature degradation even with the introduction of an implant into the body [20]. However, aqueous emulsions of wax-like materials are often used due to the greater ease of their application and preparation [21]. Even options have been proposed for mixing waxes and olefins for coating or when mixed with polylactide and the like biodegradable polymers, which in themselves are characterized by weak barrier properties for the penetration of water vapor, but providing stable in the aquatic environment and nonetheless biodegradable coatings and products applied from mixtures in styrene derivatives or unsaturated organic acids [22]. The need for such coatings for biodegradable polymers is caused by significant sorption of water [23] and the subsequent degradation of their surface in water vapor and when exposed to solvents. This is all the more amplified if an increased number of hydrophilic groups and, accordingly, surface hydrophilicity are achieved, which, taking into account the data on the degradation of the hydrophilicity of their surface with time after plasma treatment, allows us to conclude that it is necessary to use a protective coating to maintain the surface properties of such coatings on a par with the metal surface.

Для применения в том числе для использования в изготовлении и обработке поверхности имплантатов важным является обеспечение как областей с улучшенной гидрофильностью, способствующей улучшенному росту клеток на таких поверхностях [24], но также и в ряде задач и областей, на которых подавлялся бы рост тканей, антиадгезионных поверхностей или областей изделий [25]. Причем в отличие от предлагаемых отдельных покрытий возможно реализовать необходимые свойства поверхности одного и того же покрытия, просто применяя различные обработки поверхности в соответствующих различных областях. Таким образом, важно контролируемое направленное формирование поверхностей в различных областях с различным функционалом, что делает актуальным формирование маскирующих определенные участки покрытия, позволяющего по такой маске формировать (например, в плазме) гидрофильные участки и оставлять достаточно гидрофобными не модифицированные участки под маской (или наоборот) и ввиду этого обладающими свойствами антиадгезионных с точки зрения закрепления клеток поверхностей.For application, including for use in the manufacture and treatment of the surface of implants, it is important to provide areas with improved hydrophilicity that promote improved cell growth on such surfaces [24], but also in a number of tasks and areas where tissue growth would be suppressed, anti-adhesive surfaces or product areas [25]. Moreover, unlike the proposed individual coatings, it is possible to realize the necessary surface properties of the same coating, simply by applying various surface treatments in the corresponding different areas. Thus, it is important to have controlled directional surface formation in various areas with different functionalities, which makes it relevant to formulate certain areas of the mask that can mask hydrophilic areas (for example, in plasma) and leave unmodified areas sufficiently masked under the mask (or vice versa) and in view of this, possessing release properties in terms of cell surface fixation.

В качестве материала для таких покрытий может быть использован воск и аналогичные соединения, которые заявлены к применению не только как временных покрытий, но и в качестве покрытий, используемых в непосредственно применяемых имплантатах при обработке поверхностей имплантатов непосредственно перед применением [26, 27].As a material for such coatings, wax and similar compounds can be used, which are declared to be used not only as temporary coatings, but also as coatings used in directly applied implants when treating implant surfaces immediately before use [26, 27].

Таким образом, актуальной задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является предложение способа формирования на основе воска или парафина защитных и маскирующих покрытий для обработки поверхности, например, проведением плазмообработки или иной модификации поверхности (например, путем травления или наоборот нанесения дополнительных материалов, не деградирующих в применяемых при нанесении и снятии маскирующего покрытия растворителях) и, в том числе, поверхностей имплантатов на основе металлов или биодеградируемых полимеров; покрытий, получаемых на поверхностях с различной гидрофильностью, а также возможности обеспечения формирования подобного покрытия лишь на заданных областях поверхности, с тем, чтобы покрытие могло выступать в качестве маски при обработке поверхности; при этом такое покрытие и материалы для его нанесения должны минимальным образом взаимодействовать с материалом поверхности на которую наносятся, а сам процесс должен осуществляться при минимальном термическом воздействии, а также обеспечивать возможность к удалению покрытия также с минимальным остаточным или результирующим влиянием на свойства поверхности материала поверхности подложки. При этом покрытие должно формироваться в виде сплошного защитного или маскирующего нужную область слоя, формирование которого должно реализовываться при возможно меньшей его толщине (с тем чтобы обеспечивать меньшее время формирование покрытия, меньший расход материалов), а также позволять при аналогичном способе нанесения формировать покрытие лишь частично закрывающее поверхность при применении масок или путем ограничения объема наносимого материала с формированием покрытия частично закрывающего поверхность, не образующего сплошного слоя, имеющего отдельные случайным образом расположенные незакрытые слоем воска/парафина области.Thus, the actual problem to which the present invention is directed is to propose a method for forming protective and masking coatings on the basis of wax or paraffin for surface treatment, for example, by plasma treatment or other surface modification (for example, by etching or vice versa applying additional materials, not degrading in solvents used in applying and removing the masking coating), including the surfaces of implants based on metals or biodegradable polymers; coatings obtained on surfaces with different hydrophilicity, as well as the possibility of ensuring the formation of such a coating only on specified areas of the surface, so that the coating can act as a mask during surface treatment; at the same time, such a coating and materials for its application should interact in a minimum way with the material of the surface on which it is applied, and the process should be carried out with minimal thermal impact, and also provide the ability to remove the coating also with minimal residual or resulting effect on the surface properties of the material of the substrate surface . In this case, the coating should be formed in the form of a continuous protective layer or masking the desired area, the formation of which should be realized at the smallest possible thickness (in order to provide less time for coating formation, less material consumption), and also allow coating with a similar coating method to partially form the covering surface when applying masks or by limiting the volume of the applied material with the formation of a coating partially covering the surface, not forming a continuous layer having separate randomly located uncoated areas of the wax / paraffin.

Нанесение такого покрытия с использованием неполярных растворителей, оказывающих наименьшее действие на полярные функциональные группы, а также не приводящих к растворению указанных биодеградируемых полимеров, является наилучшим с точки зрения сведения к минимуму воздействия на свойства поверхности покрываемого материала, однако сопряжено с рядом затруднений.The application of such a coating using non-polar solvents that have the least effect on the polar functional groups, and also do not lead to the dissolution of these biodegradable polymers, is best from the point of view of minimizing the effect on the surface properties of the coated material, however, it is associated with a number of difficulties.

Отличительные черты и преимущества предлагаемого настоящим изобретением способа нанесения наиболее наглядно могут быть представлены при сравнении предлагаемого способа с известными аналогами.Distinctive features and advantages of the application method proposed by the present invention can be most clearly represented when comparing the proposed method with known analogues.

Известно изобретение [28], где в сочетании с полимером на основе полилактида в качестве воскоподобного материала предлагается использование олефинов и ненасыщенных органических кислот с применением стирола и его производных, однако использование такого растворителя плохо применимо для медицинских имплантов и даже пищевого применения ввиду достаточно высокой реакционной способности и высокой токсичности.The invention is known [28], where, in combination with a polylactide-based polymer, the use of olefins and unsaturated organic acids using styrene and its derivatives is proposed as a wax-like material, however, the use of such a solvent is poorly applicable to medical implants and even food use due to the rather high reactivity and high toxicity.

В изобретении [29] предлагается общая концепция нанесения аэрозольным способом частично или полностью закрывающего покрытия в том числе на основе восков на имплантатах, причем при применении растворителей для нанесения очередного слоя не способных перерастворять нижележащие слои, однако не указываются применяемые растворители и параметры нанесения, что является крайне важным при реализации подобной общей концепции поскольку в случае выбора не оптимальных параметров нанесения капли аэрозоля не будут формировать сплошного защитного или маскирующего нужную область слоя ввиду например плохой смачиваемости поверхности, объединения микрокапель в конгломераты, недостаточной скорости ухода растворителя и других факторов. Однако заявителем были проведены соответствующие эксперименты, которые показали, что при большом потоке жидкости на единицу площади (свыше 0,05 мл/см² в минуту) при использовании растворителей не растворяющих материал подложки и плохо смачивающих поверхность подложки формирования сплошного слоя не происходит даже при нанесении материала, эффективно (в случае если бы он был распределен равномерно по площади подложки) формирующего слой толщиной около 15-20 мкм и более (см. Фиг. 1 поз. 100, где приведено оптическое изображение парафинового покрытия нанесенного при высоком потоке по жидкости с формированием лишь частично покрытой достаточно гидрофильной поверхности поверхности полилактида (угол смачивания водой около 35°)). И в то же время при оптимальных параметрах скорости формирования покрытия и использовании оптимальных параметров нанесения, а именно с использованием необходимого потока газа сопровождающего аэрозольное нанесение, а также с применением оптимального состава растворителей, используемых в наносимом растворе, которые будут раскрыты далее, удается получать покрытия полностью и равномерно покрывающие поверхность как гидрофильной, так и гидрофобной подложки (см. Фиг. 1 поз.101 - видны только отдельные точечные примеси в материале воска и практически отсутствуют резкие перепады высоты и незакрытые покрытием участки, не наблюдается границ между областями где пленка бы присутствовала/отсутствовала). При этом для лучшего ухода растворителя, а также обеспечения меньшего расхода жидкости на единицу площади в единицу времени (что также дает лучшее качество формируемого покрытия), возможно нанесение покрытия итерационным методом с осуществлением сушки сформированного слоя между итерациями распыления.In the invention [29], a general concept is proposed for applying a partially or completely covering coating by an aerosol method, including wax-based implants, moreover, when using solvents for applying another layer, they cannot dissolve the underlying layers, however, the solvents and application parameters are not indicated, which is it is extremely important when implementing such a general concept, since if the application parameters are not optimal, aerosol drops will not form a continuous protective layer or masking the desired area due to, for example, poor wettability of the surface, association of microdroplets into conglomerates, insufficient solvent removal rate, and other factors. However, the applicant carried out relevant experiments, which showed that with a large fluid flow per unit area (over 0.05 ml / cm ² per minute) when using solvents that do not dissolve the substrate material and poorly wet the surface of the substrate, the formation of a continuous layer does not occur even when applied material, effectively (if it was distributed evenly over the substrate area) forming a layer with a thickness of about 15-20 microns or more (see Fig. 1, item 100, for an optical image of a paraffin coating applied at high flow through the liquid with the formation only partially coated with a sufficiently hydrophilic surface of the polylactide surface (angle of contact with water about 35 °). And at the same time, with the optimal parameters of the coating formation rate and the use of the optimal application parameters, namely, using the necessary gas flow accompanying the aerosol application, as well as using the optimal composition of the solvents used in the applied solution, which will be disclosed below, it is possible to obtain the coatings completely and uniformly covering the surface of both the hydrophilic and hydrophobic substrates (see Fig. 1 pos. 101 - only individual point impurities are visible in the wax material and there are practically no sharp changes in height and areas not covered by the coating, there are no boundaries between the areas where the film would be present / absent). At the same time, for better solvent maintenance, as well as for providing a lower liquid consumption per unit area per unit time (which also gives the best quality of the formed coating), it is possible to apply the coating by the iterative method with drying of the formed layer between spray iterations.

В изобретении [30] предлагается использование расплава или раствора воска для покрытия металлического стента для увеличения времени его работы в организме и защиты от биодеградации. Применение расплава однако требует повышенной температуры и делает практически невозможным формирование тонких пленок, а кроме того окунание в воск не позволит сформировать покрытие на гидрофильной поверхности, смачиваемость которой расплавом воска будет слишком низкой для того, чтобы при вытягивании из раствора мог бы сформироваться слой покрытия на поверхности [31], что в итоге не позволяет использовать такой подход для покрытия парафином или воском из неполярных растворителей гидрофильных поверхностей. В то же время при аэрозольном распылении с ограниченным потоком по жидкости на единицу площади в единицу времени возможно реализовать условия при которых формирование слоя жидкости не будет происходить, а отдельные микрокапли при их высыхании будет формировать постепенно заращиваемую воском или парафином поверхность в весьма слабой зависимости от смачиваемости этими микрокаплями поверхности подложки. Аэрозольное нанесение в таком случае является одним из наиболее подходящих методов нанесения поскольку при реализации механизма нанесения в виде отдельных микро-капель наименьшее значение имеет смачиваемость поверхности наносимым раствором и в частности смачиваемость используемыми в растворе растворителями, что при оптимальных параметрах нанесения дает возможность качественного (в смысле отсутствия или обеспечения малого числа проколов, то есть участков не закрытых покрытием) закрытия всей или необходимой, заданной части/области поверхности биополимерного материала или материала или слоя на его основе в составе имплантируемого изделия.The invention [30] proposes the use of a melt or wax solution for coating a metal stent to increase its working time in the body and protect it from biodegradation. The use of the melt, however, requires an elevated temperature and makes the formation of thin films practically impossible, and in addition, dipping into wax will not allow the formation of a coating on a hydrophilic surface, the wettability of which by the melt of the wax will be too low so that a coating layer could form on the surface when drawn from the solution [31], which ultimately does not allow using this approach for coating with hydrophilic surfaces with paraffin or wax from non-polar solvents. At the same time, with aerosol spraying with a limited flow through the liquid per unit area per unit time, it is possible to realize the conditions under which the formation of a liquid layer will not occur, and individual microdroplets when they dry, will form a surface gradually covered by wax or paraffin, in a very weak dependence on wettability these microdroplets of the substrate surface. Aerosol application in this case is one of the most suitable methods of application because when implementing the application mechanism in the form of individual micro-drops, the wettability of the surface by the applied solution and in particular the wettability of the solvents used in the solution are of the least importance, which, with optimal application parameters, allows high-quality (in the sense of the absence or provision of a small number of punctures, that is, areas not covered by the coating) closing the entire or necessary, predetermined part / area of the surface of the biopolymer material or material or layer based on it as part of the implantable product.

Для реализации данного подхода, однако, является важным нанесение воска или парафина именно из растворов в неполярных растворителях, поскольку нанесение горячих микрокапель самого воска без использования растворителей менее технологично ввиду необходимости разогрева до температур свыше температуры плавления самого распылительного узла и необходимости разогрева подложки также до температуры несколько превышающей температуру плавления воска, иначе формирование покрытия может быть осуществлено только путем осаждения при слабой связи с подложкой отдельных твердых восковых или парафиновых микрочастиц, слабо связанных друг с другом и с подложкой, что существенно ухудшает механические параметры такого покрытия, делает необходимым нанесение довольно существенной толщины покрытия для формирования сплошного слоя. Фактически же нанесение из расплава на разогретую до температуры плавления подложку (что нежелательно ввиду того что нагрев подложки способствует ускорению деградации гидрофильности ее поверхности) и нанесение из расплава воска или парафина на поверхность подложки, нагретую недостаточно для плавления приводит или к излишнему перераспределению материала ввиду текучести воска или парафина по поверхности, которую он к тому же в случае ее гидрофильности будет плохо смачивать, что делает формирование сплошного слоя из расплава затруднительным; или к формированию несплошного комковатого покрытия, поэтому более предпочтительным вариантом является использование растворов [32].To implement this approach, however, it is important to apply wax or paraffin specifically from solutions in non-polar solvents, since the application of hot microdrops of the wax itself without solvents is less technologically advanced due to the need to heat up to the melting point of the spray unit itself and the need to heat the substrate also to a temperature higher than the melting point of the wax, otherwise the coating can be formed only by deposition, with weak bonding, to the substrate of individual solid wax or paraffin microparticles loosely bonded to each other and to the substrate, which significantly impairs the mechanical parameters of such a coating, making it necessary to apply a fairly substantial coating thickness to form a continuous layer. In fact, application from the melt to a substrate preheated to the melting temperature (which is undesirable because heating the substrate accelerates the degradation of the hydrophilicity of its surface) and application of wax or paraffin from the melt to the substrate surface that is not sufficiently heated for melting leads to excessive redistribution of the material due to the flow of the wax or paraffin on the surface, which, moreover, in the case of its hydrophilicity, will be poorly wetted, which makes the formation of a continuous layer from the melt difficult; or to the formation of a non-continuous lumpy coating; therefore, the use of solutions is more preferable [32].

В изобретении [33] рассматриваются в качестве подходящих для растворения восков растворители такие как циклогексан, хлороформ, ацетон, этил-ацетат, тетрагидрофуран, дихлорметан. Однако применение таких растворителей, некоторые из которых отличаются достаточно высокой токсичностью, невозможно ввиду неизбежного повреждения поверхности и приповерхностных слоев изделий, поверхность которых покрыта указанными выше биодеградируемыми полимерами, которые растворимы или существенно изменяются при взаимодействии с указанными растворителями, за исключением возможно циклогексана, применение которого менее предпочтительно чем его линейного аналога - гексана ввиду меньшей токсичности. В предлагаемом же настоящем изобретением способе предлагается к использованию в качестве растворителя растворители из класса алканов с количеством атомов углерода в молекуле от 6 до 12, что обусловлено, во-первых, их минимальным взаимодействием с рассмотренными биодеградируемыми полимерами, во-вторых, отсутствием у них полярных групп, в-третьих, - малой токсичностью и, в четвертых, - хорошей растворимостью и смешиваемостью их с предлагаемыми к использованию восками и парафинами с образованием растворов.In the invention [33], solvents such as cyclohexane, chloroform, acetone, ethyl acetate, tetrahydrofuran, dichloromethane are considered suitable for dissolving waxes. However, the use of such solvents, some of which are quite toxic, is impossible due to the inevitable damage to the surface and surface layers of products whose surface is coated with the aforementioned biodegradable polymers, which are soluble or substantially change when interacting with these solvents, with the possible exception of cyclohexane, the use of which is less preferably than its linear counterpart, hexane, due to its lower toxicity. In the method proposed by the present invention, it is proposed to use solvents from the class of alkanes with the number of carbon atoms in the molecule from 6 to 12 as a solvent, due to, firstly, their minimal interaction with the considered biodegradable polymers, and secondly, the absence of polar groups, thirdly, by low toxicity and, fourthly, by their good solubility and miscibility with waxes and paraffins proposed for use with the formation of solutions.

В изобретении [17] также предлагается нанесение воска из растворов в том числе при аэрозольном распылении, однако в качестве заявленных растворителей указываются циклогексан, ксилол, а также изогексан (2-метилпентан), этилбензол, толуол, которые (за исключением, по-видимому, циклогексана и изогексана) являются либо растворителями для рассматриваемых биодеградируемых полимеров, либо существенно взаимодействуют с ними, что наиболее наглядно изучено на примере полилактида [7]. И, таким образом, не могут быть применены для покрытия таких материалов. Кроме того в указанном методе не указано каких-либо существенных особенностей и параметров нанесения материала из раствора при распылении, что, как было описано ранее, не позволяет в ряде случаев с указанными растворителями получить необходимое защитное покрытие на основе воска или парафина.The invention [17] also proposes the application of wax from solutions, including by aerosol spraying, but cyclohexane, xylene, as well as isohexane (2-methylpentane), ethylbenzene, toluene, which (with the exception, apparently cyclohexane and isohexane) are either solvents for the considered biodegradable polymers or substantially interact with them, which is most clearly studied by the example of polylactide [7]. And, therefore, can not be applied to cover such materials. In addition, this method does not indicate any significant features and parameters of applying the material from the solution during spraying, which, as described previously, does not allow in some cases with the indicated solvents to obtain the necessary protective coating based on wax or paraffin.

Также неприемлемым для решения указанной задачи является и использование водных эмульсий и полярных растворителей для нанесения восковых составов, достаточно широко известное и применяемое [21].Also unacceptable for solving this problem is the use of aqueous emulsions and polar solvents for applying wax formulations, which is widely known and used [21].

В изобретении [32], принятом за прототип, предлагается нанесение воска аэрозольным способом с использованием растворов алканов, содержащих 6-8 атомов углерода, что обуславливается приемлемой скоростью их испарения из формируемого при нанесении слоя. Однако в рассматриваемом способе наиболее важным является формирование долговременного защитного покрытия, к тому же контактирующего с пищевыми продуктами, причем максимально быстрым и качественным способом нанесения, включая нанесение на поверхность сложной формы. В связи с этим в указанном изобретении для обеспечения высокой производительности формирования достаточно однородных покрытий предлагается осуществлять разогрев раствора до температуры меньшей чем температура кипения растворителя, но тем не менее обеспечивающей низкую вязкость раствора и таким образом легкость распыления. В то же время наличие достаточно легколетучего растворителя (особенно при использовании чистого гексана), разогретого к тому же перед распылением обеспечивает высокую скорость его испарения и соответственно высокую скорость высыхания растворителя из формируемого слоя на поверхности. Недостатком такого подхода является необходимость поддержания раствора и распылительного узла при достаточно высокой температуре (до около 60-70°С). Также использование такого подхода нанесения из растворов дает существенный нагрев поверхности подложки на которую осуществляется нанесение, что негативно может сказываться на параметрах поверхности, например в рассмотренном случае деградации гидрофильности поверхности металла или биодеградируемого полимера.The invention [32], adopted as a prototype, proposes the application of wax by aerosol using alkane solutions containing 6-8 carbon atoms, which is determined by the acceptable rate of evaporation from the layer formed during application. However, in the method under consideration, the most important is the formation of a long-term protective coating, in addition to contacting with food products, with the most rapid and high-quality application method, including the application of complex shapes to the surface. In this regard, in this invention, to ensure high productivity of the formation of sufficiently uniform coatings, it is proposed to heat the solution to a temperature lower than the boiling point of the solvent, but nevertheless providing a low viscosity of the solution and thus ease of spraying. At the same time, the presence of a sufficiently volatile solvent (especially when using pure hexane), which is also heated before spraying, ensures a high evaporation rate and, accordingly, a high drying rate of the solvent from the formed layer on the surface. The disadvantage of this approach is the need to maintain the solution and the spray unit at a sufficiently high temperature (up to about 60-70 ° C). Also, the use of this approach of applying from solutions gives a significant heating of the surface of the substrate to which the application is carried out, which can negatively affect the surface parameters, for example, in the considered case of degradation of the hydrophilicity of the surface of a metal or a biodegradable polymer.

Задачей же настоящего изобретения является, помимо прочего, формирование слоя даже с остаточным содержанием растворителя (поскольку он никак не взаимодействует с материалом подложки, а перед применением изделий, в случае их использования, например, в качестве имплантатов, предполагается удаление защитного слоя) в заданных участках поверхности сплошного слоя и содержащего минимальное количество незакрытых покрытием участков. При этом содержание остаточного растворителя и выбор оптимального состава растворителей способствует достижению максимально качественного в смысле сплошности и однородности нанесения покрытия, а содержание незначительного остаточного растворителя при условии выполнения покрытием своей защитной функции и функции маскирующего определенные участки, например, при плазмообработке (в том числе в условиях пониженного давления) покрытия лишь способствует облегчению удаления (смывке) использованного покрытия при необходимости, например путем погружения в растворитель, выбранного также из класса алканов, например гексан, гептан, октан, нонан, декан, ундекан или додекан, или их смеси, используемой в зависимости от необходимой скорости растворения покрытия. Например, сформированные покрытия могут быть достаточно легко удалены полностью путем простой промывки в гексане, токсичность которого довольно низка [34], и который кроме того достаточно легко испаряется, не оставаясь таким образом на поверхности. При этом реализация концепции ускоренного испарения из объема формируемого покрытия предлагается путем формирования потока газа, способствующего ускоренному испарению растворителя, обеспечивает скорость испарения не хуже чем разогрев раствора или подложки, но при этом позволяет осуществить нанесение при существенно меньшем разогреве поверхности материала на который осуществляется нанесение. Применение растворителей с высокой скоростью испарения в качестве основы раствора обусловлено тем, что они легко испаряются из раствора и таким образом позволяют с учетом потока газа использовать достаточно ограниченный нагрев поверхности/материала на которые осуществляется нанесение. Кроме того у указанных растворителей достаточно низкая вязкость растворов с воском/парафином даже при достаточно большой концентрации воска/парафина, что немаловажно для аэрозольного нанесения, имеющего ограничения на вязкость применяемых растворов.The objective of the present invention is, among other things, the formation of a layer even with a residual solvent content (since it does not interact with the substrate material, and before using the products, if they are used, for example, as implants, it is supposed to remove the protective layer) in predetermined areas the surface of a continuous layer and containing a minimum number of areas not covered by the coating. In this case, the residual solvent content and the choice of the optimal solvent composition helps to achieve the highest quality in the sense of continuity and uniformity of the coating, while the content of an insignificant residual solvent, provided that the coating fulfills its protective function and functions to mask certain areas, for example, during plasma treatment (including under conditions reduced pressure) of the coating only helps to facilitate the removal (washing) of the used coating if necessary, for example by immersion in a solvent also selected from the class of alkanes, for example hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane or dodecane, or a mixture thereof, used depending from the required dissolution rate of the coating. For example, the formed coatings can be quite easily removed completely by simple washing in hexane, the toxicity of which is quite low [34], and which, moreover, evaporates quite easily, without remaining on the surface in this way. At the same time, the implementation of the concept of accelerated evaporation from the volume of the coating being formed is proposed by forming a gas stream that promotes accelerated evaporation of the solvent, provides an evaporation rate no worse than heating the solution or substrate, but it allows application with significantly less heating of the surface of the material to be applied. The use of solvents with a high evaporation rate as the basis of the solution is due to the fact that they easily evaporate from the solution and, thus, taking into account the gas flow, it is possible to use a rather limited heating of the surface / material to be applied. In addition, these solvents have a sufficiently low viscosity of solutions with wax / paraffin, even at a sufficiently high concentration of wax / paraffin, which is important for aerosol application, which has limitations on the viscosity of the solutions used.

Ввиду высокой скорости испарения растворителей алканов с длиной цепи 6-8 атомов углерода при нанесении целесообразно использовать также добавку около 5-50% по объему нонана, декана, ундекана или додекана, обеспечивающих за счет своей меньшей скорости испарения при нормальных условиях сохранение достаточного размера микрокапель и их жидкой фазы в момент достижения ими поверхности (и более контролируемое количество остаточного растворителя, чем в случае с легколетучими растворителями, остаточное содержание которых сложно контролировать при использовании существенного потока газа). Что также способствует большей однородности формируемого покрытия даже при формировании тонкого слоя, а также большей эффективности переноса материала из раствора на поверхность ввиду снижения потерь материала, вызванных в свою очередь сверхмалым размером микрокапель и микрочастиц, формируемых в достаточно существенном количестве при отсутствии добавки к растворителям слабо летучей компоненты.Due to the high rate of evaporation of alkane solvents with a chain length of 6-8 carbon atoms during application, it is also advisable to use an additive of about 5-50% by volume of nonane, decane, undecane or dodecane, which, due to their lower evaporation rate, under normal conditions, maintain a sufficient size of microdrops and their liquid phase at the moment they reach the surface (and a more controlled amount of residual solvent than in the case of volatile solvents, the residual content of which is difficult to control when using a substantial gas flow). This also contributes to a greater uniformity of the formed coating even during the formation of a thin layer, as well as greater efficiency of transferring material from the solution to the surface due to the reduction of material losses caused, in turn, by the ultra-small size of microdrops and microparticles formed in a sufficiently significant amount in the absence of additives to the solvents of low volatility Components.

При этом указанные слабо летучие растворители также относятся к классу алканов и являются неполярными растворителями, позволяя использовать их для нанесения на любой полимер, имеющий в своем составе полярные группы и не растворяющийся или даже допустимо плохо растворяющийся в указанных растворителях. Последнее обстоятельство допустимо ввиду быстрого ухода указанных растворителей уже при нагреве поверхности подложки в 40-45 градусов при нанесении (и менее температуры плавления используемого воска или парафина), а также (что существенно важно) с учетом создаваемого при нанесении потока газа, способствующего большей скорости испарения растворителей из объема микрокапель и возможности использования таким образом меньших температур подложки при нанесении, что является более предпочтительным для указанных применений, поскольку с увеличением температуры скорость деградации параметров поверхности неизбежно возрастает, что нежелательно. При этом не превышение при нагреве подложки/поверхности температуры плавления воска достаточно важно ввиду того, что при нанесении воска/парафина, например, на гидрофильную поверхность разогрев слоя нанесенного покрытия свыше температуры плавления приведет к разрушению сплошного слоя покрытия и формированию микрокапель, уже не закрывающих поверхность (ввиду эффектов смачивания), что как и избыточный разогрев поверхности/материала подложки нежелательно в смысле сохранения параметров поверхности от их деградации.Moreover, these weakly volatile solvents also belong to the class of alkanes and are nonpolar solvents, allowing you to use them for applying to any polymer that has polar groups and does not dissolve or even permissible poorly soluble in these solvents. The latter circumstance is permissible in view of the rapid departure of these solvents even when the surface of the substrate is heated to 40-45 degrees upon application (and less than the melting point of the used wax or paraffin), and also (which is essential) taking into account the gas flow generated during application, which contributes to a higher evaporation rate solvents from the volume of micro droplets and the possibility of using lower substrate temperatures in the application during application, which is more preferable for these applications, since with increasing temperature the rate of degradation of surface parameters inevitably increases, which is undesirable. In this case, not exceeding the melting point of the wax during heating of the substrate / surface is quite important in view of the fact that when applying wax / paraffin, for example, to a hydrophilic surface, heating the applied coating layer above the melting temperature will lead to the destruction of the continuous coating layer and the formation of microdrops that no longer cover the surface (due to wetting effects), that, as well as excessive heating of the surface / substrate material, is undesirable in the sense of maintaining the surface parameters from their degradation.

Поток газа, в качестве которого могут быть использованы, например, сжатый воздух или азот, должен превышать поток/расход по жидкости не менее чем на 4 порядка при подсчете объема газа при нормальном давлении, что было установлено экспериментально, а также выбрано с учетом соотношения парциального давления паров наиболее легколетучего предлагаемого к использованию компонента растворителя - гексана (давление паров при нормальных условиях около 17,5 кПа), а также наименее легколетучего компонента - додекана (давление паров при нормальных условиях около 18 Па) к давлению атмосферному (около 100 кПа). При этом отношение давлений к атмосферному лишь предпосылка для соотношения величины потока по газу к величине расхода жидкости, обосновывающая возможность сколь-нибудь эффективного увеличения скорости испарения растворителя при превышении потока газа над расходом жидкости на 1-3 порядка, что однако оказывается недостаточным, и в практически необходимо выполнение условия превышении потока газа над расходом жидкости на 4 порядка и более. При меньшем потоке эффективность испарения растворителя существенно снижается, что приводит к высокому содержанию остаточного растворителя в объеме микрокапель, наносимых из аэрозоля, что в свою очередь приводит к большему времени для достижения ими высокой вязкости и следовательно к объединению микрокапель между собой с перераспределением материала по поверхности в виде раствора с увеличением неоднородности, вместо того, чтобы формировать покрытие из высоковязких отдельно высыхающих микрокапель, формирующих однородное покрытие или покрытие с управляемой количеством нанесенного материала заполнением поверхности.The gas flow, which can be used, for example, compressed air or nitrogen, must exceed the flow / flow rate of the liquid by at least 4 orders of magnitude when calculating the volume of gas at normal pressure, which was established experimentally, and also selected taking into account the ratio of the partial vapor pressure of the most volatile solvent component proposed for use - hexane (vapor pressure under normal conditions about 17.5 kPa), as well as the least volatile component - dodecane (vapor pressure under normal conditions about 18 Pa) to atmospheric pressure (about 100 kPa). In this case, the ratio of pressures to atmospheric is only a prerequisite for the ratio of the gas flow to the liquid flow rate, justifying the possibility of any effective increase in the rate of solvent evaporation when the gas flow exceeds the liquid flow by 1-3 orders of magnitude, which, however, turns out to be insufficient, and practically it is necessary to fulfill the condition that the gas flow exceeds the fluid flow rate by 4 orders of magnitude or more. With a smaller flow, the efficiency of solvent evaporation is significantly reduced, which leads to a high residual solvent content in the volume of microdrops deposited from the aerosol, which in turn leads to a longer time for them to achieve high viscosity and, therefore, to combine microdrops with each other with the redistribution of the material over the surface in as a solution with an increase in heterogeneity, instead of forming a coating of highly viscous separately drying microdrops forming a uniform coating or coating with a controlled amount of applied material filling the surface.

Границы содержания в общем растворе низколетучего растворителя, в качестве которого предлагается использование нонана, декана, ундекана или додекана, или же их смеси, обусловлена тем, что значительное увеличение низколетучего растворителя (свыше 50% по объему) приведет к достаточно высокому содержанию остаточного растворителя в формируемых микрокаплях и в целом в формируемом слое покрытия. Это повлияет на перераспределение материала при нанесении (излишне долгое сохранение текучего состояния микрокапель) и ухудшает равномерность покрытия по толщине. Также чрезмерно высокое содержание в общем растворе низколетучего растворителя влияет на вязкость используемого раствора и, в случае превышения вязкости свыше около 25 мм²/с, распыление раствора аэрозольным способом будет затруднено ввиду ряда проблем с формированием аэрозоля с использованием пневматического или даже ультразвукового принципа формирования аэрозоля. Снижение же низколетучего компонента в растворе до величины менее 5% приводит к слишком малому содержанию остаточного растворителя в составе микрокапель как формируемых вблизи распылительного узла (что может, как и описывалось ранее, существенно снизить эффективность переноса материала из раствора на подложку через аэрозольное распыление), так и осаждаемых на подложку. Это также может ухудшить равномерность формируемого покрытия ввиду увеличения шероховатости и формирования восковых микро-кристаллитов на поверхности подложки. Также низкое содержание низколетучего компонента в растворе приводит к увеличению длительности и/или эффективности/полноты удаления покрытия, играющего роль маскирующего или защитного покрытия, перед применением/использованием изделий.The limits of the content in the total solution of a low-volatile solvent, which is proposed to use nonane, decane, undecane or dodecane, or a mixture thereof, is due to the fact that a significant increase in the low-volatile solvent (over 50% by volume) will lead to a sufficiently high residual solvent content in the formed microdroplets and in general in the formed coating layer. This will affect the redistribution of the material during application (unnecessarily long preservation of the fluid state of microdrops) and worsens the uniformity of the coating in thickness. Also, an excessively high content in the total solution of a low-volatile solvent affects the viscosity of the solution used and, if the viscosity is exceeded above about 25 mm ² / s, spraying the solution with an aerosol method will be difficult due to a number of problems with aerosol formation using the pneumatic or even ultrasonic principle of aerosol formation. A decrease in the low-volatility component in the solution to a value of less than 5% leads to a too low residual solvent content in the microdroplets as formed near the spray unit (which, as described previously, can significantly reduce the efficiency of material transfer from solution to the substrate through aerosol spraying), and deposited on the substrate. It can also worsen the uniformity of the formed coating due to increased roughness and the formation of wax microcrystallites on the surface of the substrate. Also, the low content of low-volatility component in the solution leads to an increase in the duration and / or effectiveness / completeness of the removal of the coating, which acts as a masking or protective coating, before application / use of the products.

Концентрация самого воска или парафина в растворе при этом может быть практически любой, ограничением является лишь формирование устойчивого раствора без превышения по указанному порогу по вязкости при нормальных условиях. Типичное значение растворимости воска или парафина составляет до около 20% по массе в указанных алканах (гексан, гептан, октан), которое и предпочтительнее использовать для наиболее быстрого формирования покрытия, однако в случае необходимости обеспечения меньшей скорости формирования покрытия и формирования более тонких покрытий следует выбрать меньшую концентрацию воска или парафина в растворе. Ограничением при этом является лишь верхний предел концентрации, определяемый пределом растворимости воска.The concentration of the wax itself or paraffin in the solution can be almost any, the only limitation is the formation of a stable solution without exceeding the specified threshold for viscosity under normal conditions. The typical solubility of wax or paraffin is up to about 20% by weight in these alkanes (hexane, heptane, octane), which is preferable to use for the most rapid coating formation, however, if it is necessary to provide a lower coating formation rate and thinner coatings should be selected lower concentration of wax or paraffin in solution. The limitation is only the upper limit of concentration, determined by the solubility limit of the wax.

Еще одним важным аспектом настоящего изобретения является формирование покрытия, закрывающего определенные области поверхности и оставляющего открытыми остальные части поверхности, на которых возможно проведение плазмообработки или иной модификации поверхности (например, путем травления или наоборот нанесения дополнительных материалов, не деградирующих в применяемых при нанесении и снятии маскирующего покрытия растворителях) по сформированной таким нанесенным покрытием маске. Такое применение весьма актуально для формирования необходимых условий для улучшенного роста клеток [35], а также формирования областей наоборот с плохой адгезией клеток к поверхности [25]. При этом селективная активация поверхности может быть достигнута с помощью контактной маски или трафарета с требуемым разрешением, который, в свою очередь, может быть получен с помощью фотолитографии, сухого и мокрого травления, лазерной резки, из силиконового эластомера, парилена, кремниевой пластины или металлического (никелевого) материала или другими способами [36].Another important aspect of the present invention is the formation of a coating that covers certain areas of the surface and leaves open the remaining parts of the surface on which plasma processing or other surface modifications are possible (for example, by etching or vice versa applying additional materials that are not degraded in those used in applying and removing the masking solvent coatings) on the mask formed by such a coating. Such an application is highly relevant for the formation of the necessary conditions for improved cell growth [35], as well as the formation of regions, on the contrary, with poor cell adhesion to the surface [25]. In this case, selective activation of the surface can be achieved using a contact mask or a stencil with the required resolution, which, in turn, can be obtained using photolithography, dry and wet etching, laser cutting, from silicone elastomer, parylene, silicon wafer or metal ( nickel) material or in other ways [36].

Близким аналогом в аспекте формирования маскирующего слоя являются изобретения [37, 38], где предлагается формирование маски из слоя фоторезиста селективно удаляемого посредством его экспонирования в требуемых областях и проявления. Однако ввиду того, что большинство фоторезистов имеют в смоем составе смолы и полярные растворители, то неизбежно изменение параметров поверхности биодеградируемых полимеров при непосредственном нанесении фоторезиста на поверхность такого биодеградируемого полимера ввиду частичного перерастворения содержащимися в составе фоторезиста растворителем, например метоксипропил ацетатом и соответственно взаимопроникновением компонентов фоторезиста в слой биодеградируемого полимера. В этом аспекте применение теневых масок для аэрозольного нанесения покрытия на основе воска или парафина по предлагаемому в настоящем изобретении способу имеет ряд преимуществ, поскольку такое маскирующее покрытие не приводит к изменению параметров поверхности закрытых маской, а также позволяет сформировать плотно прилегающий слой-маску (собственно уже из воска/парафина) к поверхности изделия, используя теневую маску для нанесения маскирующего покрытия. Под теневой маской имеется в виду закрытие направления полета микрокапель аэрозольного потока для определенной части поверхности подложки, например путем закрепления на некотором небольшом расстоянии плоского экрана/заслонки - теневой маски, препятствующей попаданию аэрозоля под такую маску, хотя бы даже и не на всей закрываемой таким образом поверхности, а даже лишь на части поверхности подложки. Преимуществом такого подхода является возможность формирования более резкой границы при обработке, чем в случае теневой маски, при использовании которой, при травлении или плазмообработке, вообще есть риск не получить нужного результата ввиду проникновения воздействия под неплотно прилегающую маску. Причем теневая или контактная маска, используемая для нанесения предлагаемого маскирующего покрытия, может быть из различных материалов, включая полимерные пленки, не растворимые или слаборастворимые применяемыми растворителями. Подобные маски могут применятся многократно, поскольку не подвергаются процессам травления или плазмообработки или иным воздействиям, направленным на изменение параметров целевой поверхности изделия, незакрытой маскирующим сформированным покрытием. При этом такие контактные маски могут быть извлечены из сформированного таким образом покрытия с формированием таким образом при их извлечении областей подложки, незакрытых воском/парафином. Реализовать подобную процедуру вполне возможно благодаря наличию остаточного низколетучего растворителя в объеме формируемого покрытия, что позволит нивелировать при снятии маски дополнительное отделение областей покрытия находящихся вне контакта с маской. В случае, если в последующем необходимо проведение обработки незакрытой покрытием поверхности по сформированной таким образом маске (например, при обработке в пламе в камере с низким давлением), легко может быть проведена увеличенная по времени термообработка покрытия с тем, чтобы удалить остаточный растворитель до необходимого уровня.A close analogue in the aspect of masking layer formation is the invention [37, 38], where it is proposed to form a mask from a photoresist layer selectively removed by exposing it to the desired areas and manifestations. However, due to the fact that most photoresists have resin and polar solvents in their composition, it is inevitable that the surface parameters of biodegradable polymers change directly when the photoresist is directly applied to the surface of such a biodegradable polymer due to partial dissolution of the solvent contained in the photoresist, for example, methoxypropyl acetate and, accordingly, the interpenetration of the components of the photoresist into biodegradable polymer layer. In this aspect, the use of shadow masks for aerosol coating based on wax or paraffin according to the method proposed in the present invention has several advantages, since such a masking coating does not change the surface parameters of the masked mask, and also allows you to form a tight-fitting layer mask (actually from wax / paraffin) to the surface of the product using a shadow mask to apply a masking coating. Shadow mask means closing the flight direction of the microdroplets of the aerosol stream for a certain part of the substrate surface, for example, by attaching a flat screen / damper, a shadow mask, preventing the aerosol from getting under such a mask, even if it’s not completely covered in such a way, at some small distance surface, and even only on part of the surface of the substrate. The advantage of this approach is the possibility of forming a sharper border during processing than in the case of a shadow mask, when using which, when etching or plasma treatment, there is generally a risk of not getting the desired result due to the penetration of the effect under a tightly fitting mask. Moreover, the shadow or contact mask used for applying the proposed masking coating may be of various materials, including polymer films, insoluble or slightly soluble by the solvents used. Such masks can be used repeatedly, since they are not subjected to etching or plasma treatment processes or other influences aimed at changing the parameters of the target surface of the product, not covered by a masking formed coating. Moreover, such contact masks can be removed from the thus formed coating with the formation thus, when they are removed, the areas of the substrate, not covered with wax / paraffin. It is quite possible to implement such a procedure due to the presence of a residual low-volatile solvent in the volume of the formed coating, which will make it possible to level when removing the mask an additional separation of the coating areas that are out of contact with the mask. In the event that subsequently it is necessary to treat the surface with an uncoated coating on the mask thus formed (for example, when processing in a flame in a low-pressure chamber), an extended time heat treatment of the coating can be easily performed in order to remove residual solvent to the required level .

Естественно, что толщина формируемого маскирующего покрытия должна превышать глубину травления материала подложки при модификации по такой маске или быть такой, чтобы обеспечивать необходимое время воздействия на незакрытые участки подложки без полного удаления или деградации такого маскирующего покрытия. При этом, при указанном аэрозольном нанесении с указанными параметрами, возможно формирование слоя от порядка 0,1 мкм до 100 мкм и более.Naturally, the thickness of the formed masking coating should exceed the depth of etching of the substrate material when modified with such a mask or be such as to provide the necessary exposure time to the uncoated portions of the substrate without completely removing or degrading such a masking coating. Moreover, with the specified aerosol application with the indicated parameters, it is possible to form a layer from about 0.1 μm to 100 μm or more.

Другим известным подходом является использование нанесения полимерного слоя, например, на основе модифицированного полиэтиленгликоля из фтор-содержащих растворителей [39]. Однако применение таких растворителей возможно далеко не для всех биодеградируемых полимеров ввиду влияния их друг на друга при нанесении и снятии подобной маски. Данного эффекта удается избежать для рассмотренных материалов и растворителей в предлагаемом настоящим изобретением способе.Another well-known approach is the use of applying a polymer layer, for example, based on modified polyethylene glycol from fluorine-containing solvents [39]. However, the use of such solvents is far from possible for all biodegradable polymers due to their influence on each other during application and removal of such a mask. This effect can be avoided for the considered materials and solvents in the method proposed by the present invention.

Дополнительным аспектом возможности применения описанного способа является еще одно применение и связанные с ним варианты нанесения покрытия. На начальных этапах формирования покрытия происходит заполнение поверхности материалом в результате высыхания отдельных микрокапель. При этом возможно реализовать такое нанесение, при котором покрытие наносят так, что оно закрывает только часть поверхности, не образуя сплошного слоя, а имеет отдельные незакрытые слоем воска/парафина области, с размером от 5 мкм, суммарная площадь которых может достигать от 1% до 90% площади поверхности, подлежащей такому частичному покрытию в зависимости от объема нанесенного материала. Такое нанесение легко реализуется путем ограничения объема нанесенного материала (то есть путем нанесения меньшего объема раствора, чем это требуется для полного закрытия поверхности, которое реализуется благодаря режиму нанесения постепенно и в силу чего для формирования несплопшого покрытия требуется лишь нанесение ограниченного объема материала/раствора по тому же способу), что позволяет формировать покрытие частично закрывающее поверхность, не образующее сплошного слоя, имеющего отдельные случайным образом расположенные незакрытые слоем воска/парафина области.An additional aspect of the applicability of the described method is another application and the associated coating options. At the initial stages of coating formation, the surface is filled with material as a result of drying of individual microdrops. In this case, it is possible to realize such an application in which the coating is applied so that it covers only part of the surface, without forming a continuous layer, but has separate areas that are not covered by a layer of wax / paraffin, with a size of 5 microns, the total area of which can reach from 1% to 90% of the surface area subject to such a partial coating, depending on the volume of the applied material. Such an application is easily realized by limiting the volume of the applied material (i.e., by applying a smaller volume of solution than is required to completely close the surface, which is realized due to the application mode gradually and, therefore, only a limited volume of material / solution is required for the same method), which allows you to form a coating partially covering the surface, not forming a continuous layer having separate randomly located uncoated areas of the wax / paraffin.

Диапазон указанных актуальных для применения значений незакрытой части площади поверхности продиктован теми соображениями, что подобный слой являясь само-сформированной маской для проведения плазмо-обработки поверхности может быть легко сформирован при нанесении по указанному методу покрытия с меньшим, чем требуется для полного закрытия поверхности, количеством материала воска или парафина. Указанный слой будет обеспечивать соответствующее количество сформированной гидрофильной адгезионной для клеток поверхности, а уже 1% такой поверхности с размером гидрофильных областей около 5 мкм и более будет уже существенно влиять на закрепление и рост клеток на данной поверхности. Порог же около 90% незакрытой материалом покрытия поверхности биополимера или другого материала, чьи свойства при плазмообработке или воздействии ультрафиолета существенно изменялись бы с точки зрения изменения их гидрофильности, а, следовательно, и клеточной адгезии (примером таких материалов могут служить полилактид и его сополимеры, титан, и другие указанные выше биодегрдируемые полимерные материалы) обусловлен тем, что оставшиеся около 10% не модифицированной поверхности уже не будут оказывать существенного влияния на рост и закрепление клеток ввиду доступности значительной доли более подходящей для роста клеток поверхности даже на финальной стадии зарастания поверхности, когда практически 100% поверхности занимается клетками (так как даже части поверхности пригодной для закрепления и роста клетки достаточно чтобы оказались занятыми и не совсем пригодные для закрепления и роста даже для отдельной клетки поверхности). Данные применения возможны как для поверхности имплантатов, так и для поверхностей, используемых для культивирования клеток (наиболее часто в качестве основы культурального пластика используется, например, полистирол).The range of the uncovered part of the surface area indicated for use is dictated by the considerations that such a layer, being a self-formed mask for plasma surface treatment, can be easily formed when applied by the specified coating method with less material than is required for complete surface closure wax or paraffin wax. The specified layer will provide an appropriate amount of the formed hydrophilic adhesion surface for cells, and already 1% of such a surface with a size of hydrophilic regions of about 5 μm or more will already significantly affect cell attachment and growth on this surface. The threshold is about 90% of the surface coating of a biopolymer or other material not covered by material, whose properties during plasma treatment or exposure to ultraviolet radiation would substantially change in terms of changes in their hydrophilicity, and, consequently, cell adhesion (polylactide and its copolymers, titanium, can serve as an example , and other biodegradable polymeric materials mentioned above) is due to the fact that the remaining about 10% of the unmodified surface will no longer have a significant effect on cell growth and fixation due to the availability of a significant fraction of the surface more suitable for cell growth even at the final stage of surface overgrowth, when 100% of the surface is occupied by cells (since even a part of the surface suitable for fixing and growth of the cell is enough to be occupied and not quite suitable for fixing and growth even for a single surface cell). These applications are possible both for the surface of implants and for surfaces used for cell culture (most often, for example, polystyrene is used as the basis for culture plastic).

Примеры осуществления изобретенияExamples of carrying out the invention

Пример 1.Example 1

Способ получения покрытия на основе твердого парафина или церезина или пчелиного воска или их смеси с температурой плавления в диапазоне от 45°С до 80°С. Подготавливают раствор твердого парафина/воска в октане с концентрацией 20% по массе. Для ускорения растворения при приготовлении раствора помимо взбалтывания возможно применение кратковременного разогрева раствора до температуры около 80°С. В качестве низколетучего компонента в растворе используют декан с концентрацией около 10% по объему относительно объема октана, используемого для приготовления раствора. Затем полученный раствор наносят аэрозольным распылением на подложку с слоем плазмообработанного (гидрофильного) полилактида или титана, которую нагревают до температуры около 40-45°С путем инфракрасного или резистивного нагрева. Нанесение осуществляют при расходе раствора около 0,02 мл/см² в минуту с потоком газа около 2-4 литров в минуту. В результате нанесения на образец площадью около 10 см² с расходом раствора около 0,2 мл/см² получают равномерное покрытие поверхности толщиной порядка 1 мкм. Покрытие может быть получено на поверхностях различной формы и материала с различной гидрофильностью. В случае необходимости удаления покрытия используют промывку в гексане, гептане или октане или их смеси.A method of obtaining a coating based on hard paraffin or ceresin or beeswax or a mixture thereof with a melting point in the range from 45 ° C to 80 ° C. A solution of solid paraffin / wax in octane with a concentration of 20% by weight is prepared. In addition to shaking, it is possible to use short-term heating of the solution to a temperature of about 80 ° C to accelerate dissolution during the preparation of the solution. As a low-volatile component in the solution, a decane with a concentration of about 10% by volume relative to the volume of octane used to prepare the solution is used. Then, the resulting solution is applied by aerosol spraying on a substrate with a layer of plasma-treated (hydrophilic) polylactide or titanium, which is heated to a temperature of about 40-45 ° C by infrared or resistive heating. Application is carried out at a flow rate of about 0.02 ml / cm ² per minute with a gas flow of about 2-4 liters per minute. As a result of applying to a sample with an area of about 10 cm ² with a flow rate of about 0.2 ml / cm ² , a uniform surface coating with a thickness of about 1 μm is obtained. The coating can be obtained on surfaces of various shapes and materials with different hydrophilicity. If it is necessary to remove the coating, washing in hexane, heptane or octane or a mixture thereof is used.

Пример 2.Example 2

Способ получения покрытия аналогичен описанному в примере 1, но при этом нанесение осуществляют итерациями при расходе раствора около 0,05 мл/см² в минуту, а между итерациями проводят дополнительную сушку в течение около 5-10 секунд.The coating preparation method is similar to that described in example 1, but the application is carried out by iterations at a flow rate of about 0.05 ml / cm ² per minute, and additional drying is carried out between iterations for about 5-10 seconds.

Пример 3.Example 3

Способ получения покрытия аналогичен описанному в примере 1 или примере 2, но при этом нанесение осуществляют преднамеренно недостаточным для закрытия всей поверхности количеством раствора: при описанных согласно примеру 1 концентрациях в растворе - осуществляют нанесение лишь около 0,05 мл/см², - за счет чего формируют не полностью закрытую покрытием поверхность с заполнением лишь около 80% площади поверхности на которую осуществляется нанесение. В результате формируется частично маскированная защитным материалом на основе воска/парафина поверхность, которая в отличие от открытых участков не будет подвержена обработке, которую можно осуществить, например, плазмообработкой с целью увеличения гидрофильности незащищенных участков поверхности или травления их или нанесения на них иных материалов или иной необходимой модификации.The coating preparation method is similar to that described in example 1 or example 2, but the application is deliberately insufficient to cover the entire surface with the amount of solution: at the concentration in the solution described according to example 1, only about 0.05 ml / cm ² is applied, due to which form a surface that is not completely covered by the coating, filling only about 80% of the surface area to be applied. As a result, a surface is partially masked by a protective material based on wax / paraffin, which, unlike open areas, will not be subjected to processing, which can be carried out, for example, by plasma treatment in order to increase the hydrophilicity of unprotected surface areas or etching them or applying other materials to them or another necessary modification.

Пример 4.Example 4

Способ получения покрытия аналогичен описанному в примере 1 или примере 2, однако перед нанесением на поверхность, на которую необходимо осуществить нанесение, накладывают контактную маску требуемой формы из твердого или гибкого материала, как минимум плохо или совсем не растворимого материала в гексане, гептане, октане, нонане, декане, ундекане, додекане; или осуществляют закрепление на удалении не более 5 мм от поверхности теневой маски для аэрозольного нанесения. В результате формируются два типа областей на поверхности - в незакрытых маской областях формируется покрытие, а под маской поверхность остается непокрытой, свободной для проведения модификаций.The method of obtaining the coating is similar to that described in example 1 or example 2, however, before applying to the surface on which it is necessary to apply, apply a contact mask of the required form from a solid or flexible material, at least poorly or completely insoluble material in hexane, heptane, octane, nonane, dean, undecane, dodecane; or carry out fixing at a distance of not more than 5 mm from the surface of the shadow mask for aerosol application. As a result, two types of areas are formed on the surface - in areas not covered by the mask, a coating forms, and under the mask the surface remains uncovered, free to carry out modifications.

Источники информацииSources of information

1. Патент KR 101248785 В1.1. Patent KR 101248785 B1.

2. Yasav G. et al. Evaluation of Long Term Effect of Cold Atmospheric Plasma on Titanium Implant Materials // 2019 Medical Technologies Congress (TIPTEKNO). - IEEE, 2019. - C. 1-42. Yasav G. et al. Evaluation of Long Term Effect of Cold Atmospheric Plasma on Titanium Implant Materials // 2019 Medical Technologies Congress (TIPTEKNO). - IEEE, 2019 .-- C. 1-4

3. Eagle H. Buffer combinations for mammalian cell culture //Science. - 1971. - T. 174. - №. 4008. - C. 500-5033. Eagle H. Buffer combinations for mammalian cell culture // Science. - 1971. - T. 174. - No. 4008. - C. 500-503

4. Inagaki N. et al. Surface modification and degradation of poly (lactic acid) films by Ar-plasma //Journal of adhesion science and technology. - 2002. - T. 16. - №. 8. - C. 1041-1054.4. Inagaki N. et al. Surface modification and degradation of poly (lactic acid) films by Ar-plasma // Journal of adhesion science and technology. - 2002. - T. 16. - No. 8. - C. 1041-1054.

5. Tham C. Y. et al. Surface Modification of Poly (lactic acid)(PLA) via Alkaline Hydrolysis Degradation //Advanced Materials Research. - 2014. - T. 970.5. Tham C. Y. et al. Surface Modification of Poly (lactic acid) (PLA) via Alkaline Hydrolysis Degradation // Advanced Materials Research. - 2014 .-- T. 970.

6. Jacobs T. et al. Plasma surface modification of polylactic acid to promote interaction with fibroblasts //Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2013. - T. 24. - №. 2. - C. 469-478.6. Jacobs T. et al. Plasma surface modification of polylactic acid to promote interaction with fibroblasts // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2013. - T. 24. - No. 2. - C. 469-478.

7. Sato S. et al. Effects of various liquid organic solvents on solvent□ induced crystallization of amorphous poly (lactic acid) film //Journal of Applied Polymer Science. - 2013. - T. 129. - №. 3. - C. 1607-1617.7. Sato S. et al. Effects of various liquid organic solvents on solvent □ induced crystallization of amorphous poly (lactic acid) film // Journal of Applied Polymer Science. - 2013. - T. 129. - No. 3. - C. 1607-1617.

8. Schenderlein S., Luck M., Mtiller B. W. Partial solubility parameters of poly (D, L-lactide-co-glycolide) //International journal of pharmaceutics. - 2004. - T. 286. - №. 1-2. - C. 19-26.8. Schenderlein S., Luck M., Mtiller B. W. Partial solubility parameters of poly (D, L-lactide-co-glycolide) // International journal of pharmaceutics. - 2004. - T. 286. - No. 1-2. - C. 19-26.

9. Qin X., Wu D. Effect of different solvents on poly (caprolactone)(PCL) electrospun nonwoven membranes //Journal of thermal analysis and calorimetry. - 2011. - T. 107. - №.3. - C. 1007-1013.9. Qin X., Wu D. Effect of different solvents on poly (caprolactone) (PCL) electrospun nonwoven membranes // Journal of thermal analysis and calorimetry. - 2011. - T. 107. - No. 3. - C. 1007-1013.

10. Ayyoob M., Kim Y. Effect of Chemical Composition Variant and Oxygen Plasma Treatments on the Wettability of PLGA Thin Films, Synthesized by Direct Copolycondensation //Polymers. - 2018. - T. 10. - №. 10. - С. 1132.10. Ayyoob M., Kim Y. Effect of Chemical Composition Variant and Oxygen Plasma Treatments on the Wettability of PLGA Thin Films, Synthesized by Direct Copolycondensation // Polymers. - 2018. - T. 10. - No. 10 .-- S. 1132.

11. Abbasi N. et al. The effects of plasma treated electrospun nanofibrous poly (e-caprolactone) scaffolds with different orientations on mouse embryonic stem cell proliferation //Cell Journal (Yakhteh). - 2014. - T. 16. - №. 3. - C. 245.11. Abbasi N. et al. The effects of plasma treated electrospun nanofibrous poly (e-caprolactone) scaffolds with different orientations on mouse embryonic stem cell proliferation // Cell Journal (Yakhteh). - 2014. - T. 16. - No. 3 .-- C. 245.

12. Mligiliche N. L. et al. Poly lactic acid-caprolactone copolymer tube with a denatured skeletal muscle segment inside as a guide for peripheral nerve regeneration: A morphological and electrophysiological evaluation of the regenerated nerves // Anatomical science international. - 2003. - T. 78. - №. 3. - C. 156.12. Mligiliche N. L. et al. Poly lactic acid-caprolactone copolymer tube with a denatured skeletal muscle segment inside as a guide for peripheral nerve regeneration: A morphological and electrophysiological evaluation of the regenerated nerves // Anatomical science international. - 2003. - T. 78. - No. 3 .-- C. 156.

13. Janvikul W. et al. Effects of surface topography, hydrophilicity and chemistry of surface-treated PCL scaffolds on chondrocyte infiltration and ECM production //Procedia Engineering. - 2013. - T. 59. - C. 158-165.13. Janvikul W. et al. Effects of surface topography, hydrophilicity and chemistry of surface-treated PCL scaffolds on chondrocyte infiltration and ECM production // Procedia Engineering. - 2013. - T. 59. - C. 158-165.

14. Woodruff M. A., Hutmacher D. W. The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century //Progress in polymer science. - 2010. - T. 35. - №. 10. - C. 1217-1256.14. Woodruff M. A., Hutmacher D. W. The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century // Progress in polymer science. - 2010. - T. 35. - No. 10. - C. 1217-1256.

15. Rudolph A. et al. Surface modification of biodegradable polymers towards better biocompatibility and lower thrombogenicity //PloS one. - 2015. - T. 10. - №. 12. - C. E0142075.15. Rudolph A. et al. Surface modification of biodegradable polymers towards better biocompatibility and lower thrombogenicity // PloS one. - 2015. - T. 10. - No. 12. - C. E0142075.

16. Патент EP 3205407 B1.16. Patent EP 3205407 B1.

17. Патент US 20190211226 A1.17. Patent US20190211226 A1.

18. Патент JP 2008045070 A.18. Patent JP 2008045070 A.

19. Патент US 3852095 A.19. Patent US 3852095 A.

20. Патент DE 102008020415 A1.20. Patent DE 102008020415 A1.

21. Патент ЕР 3362527 А1.21. Patent EP 3362527 A1.

22. Патент JP 2008045070 A.22. Patent JP 2008045070 A.

23. Pannico М., La Manna P. Sorption of water vapor in poly (L-lactic acid): a time-resolved FTIR spectroscopy investigation //Frontiers in chemistry. - 2019. - T. 7. - C. 275.23. Pannico M., La Manna P. Sorption of water vapor in poly (L-lactic acid): a time-resolved FTIR spectroscopy investigation // Frontiers in chemistry. - 2019 .-- T. 7. - C. 275.

24. Slepi6ka P. et al. Surface modification of biopolymers by argon plasma and thermal treatment //Plasma Processes and Polymers. - 2012. - T. 9. - №. 2. - C. 197-206.24. Slepi6ka P. et al. Surface modification of biopolymers by argon plasma and thermal treatment // Plasma Processes and Polymers. - 2012. - T. 9. - No. 2. - C. 197-206.

25. Патент WO 2004010854 A2.25. Patent WO 2004010854 A2.

26. Патент EP 1916006 A1.26. Patent EP 1916006 A1.

27. Патент US 20160158421 A1.27. Patent US 20160158421 A1.

28. Патент JP 2008045070 A.28. Patent JP 2008045070 A.

29. Патент WO 2000062830 A2.29. Patent WO 2000062830 A2.

30. Патент ЕР 2111880 А2.30. Patent EP 2111880 A2.

31. Krumpfer J. W., McCarthy Т. J. Dip-coating crystallization on a superhydrophobic surface: A million mounted crystals in a 1 cm2 array //Journal of the American Chemical Society. - 2011. - T. 133. - №. 15. - C. 5764-5766.31. Krumpfer J. W., McCarthy T. J. Dip-coating crystallization on a superhydrophobic surface: A million mounted crystals in a 1 cm2 array // Journal of the American Chemical Society. - 2011. - T. 133. - No. 15. - C. 5764-5766.

32. Патент US 2906640 A, - прототип.32. Patent US 2906640 A, - prototype.

33. Патент EP 2111880 A2.33. Patent EP 2111880 A2.

34. Lewis, R.J. Sr. (ed) Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials. HTh Edition. Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. 2004., p. 194234. Lewis, R.J. Sr. (ed) Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials. HTh Edition. Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. 2004., p. 1942

35. Патент JP 2012527866 A.35. JP patent 2012527866 A.

36. Патент EP 2793966 B1.36. Patent EP 2793966 B1.

37. Патент US 20110276125 A1.37. Patent US20110276125 A1.

38. Патент CN 101543660 A.38. Patent CN 101543660 A.

39. Патент US 20150140289 A1.39. Patent US 20150140289 A1.

Claims (4)

1. Способ получения покрытия на основе воска или парафина для защиты поверхности, в том числе при проведении модификации поверхности, в качестве которого используют воски животного, или растительного, или минерального, или синтетического происхождения, или твердые парафины, или их смеси с температурой плавления от 45°С до 80°С, включающий нанесение слоя воска или парафина на поверхности, в том числе поверхности имплантатов, из раствора, отличающийся тем, что в качестве основного растворителя в составе раствора используют один из следующих растворителей, обладающих температурой кипения до 130°С, или их смесь: гексан, гептан, октан, причем дополнительно добавляют растворитель, имеющий температуру кипения не ниже 150°С, представляющий собой один из растворителей или их смесь: нонан, декан, ундекан, додекан, в объемной концентрации от 5% до 50% к основному растворителю; причем одновременно с формированием аэрозольного потока из раствора, величина расхода которого не превышает 0,05 мл/см в минуту, над подложкой формируют поток газа с расходом по объему, превышающим расход раствора не менее чем на 4 порядка, при этом для удаления большей части растворителей из получаемого покрытия осуществляют термообработку покрытия при температуре, не превышающей температуру плавления используемого воска и/или парафина.1. A method of obtaining a coating based on wax or paraffin to protect the surface, including during surface modification, which use animal, or vegetable, or mineral, or synthetic waxes, or solid paraffins, or mixtures thereof with a melting point of 45 ° C to 80 ° C, including applying a layer of wax or paraffin on the surface, including the surface of the implants, from the solution, characterized in that one of the following solvents having a boiling point of up to 130 ° C is used as the main solvent in the composition of the solution or their mixture: hexane, heptane, octane, moreover, a solvent having a boiling point of at least 150 ° C, which is one of the solvents, or a mixture thereof: nonane, decane, undecane, dodecane, in a volume concentration of from 5% to 50, is additionally added. % to basic solvent; moreover, simultaneously with the formation of an aerosol stream from the solution, the flow rate of which does not exceed 0.05 ml / cm per minute, a gas stream is formed over the substrate with a volume flow exceeding the flow rate of the solution by at least 4 orders of magnitude, while removing most of the solvents from the resulting coating, the coating is heat treated at a temperature not exceeding the melting temperature of the used wax and / or paraffin. 2. Способ по п. 1, в котором нанесение покрытия осуществляют итерациями, а в промежутке времени между итерациями распыления сохраняют термообработку покрытия.2. The method according to p. 1, in which the coating is carried out by iterations, and in the interval between iterations of spraying, heat treatment of the coating is maintained. 3. Способ по п. 1, в котором путем ограничения объема наносимого материала формируют покрытие, частично закрывающее поверхность, не образующее сплошного слоя, имеющего отдельные случайным образом расположенные незакрытые слоем воска/парафина области.3. The method according to p. 1, in which by limiting the volume of the applied material, a coating is formed that partially covers the surface, which does not form a continuous layer having separate randomly located uncoated areas of the wax / paraffin layer. 4. Способ по п. 1, или 2, или 3, в котором нанесение осуществляют с применением контактной или теневой маски, под которой нанесение покрытия не происходит и часть областей поверхности, определяемая формой и размером маски, остается незакрытой покрытием.4. The method according to p. 1, or 2, or 3, in which the application is carried out using a contact or shadow mask, under which the coating does not occur and part of the surface areas, determined by the shape and size of the mask, remains uncoated.

Images