[发明专利]氰化氢基聚合物表面涂层和水凝胶

说明书

技术领域

本发明通常涉及聚合物涂层，更具体地，本发明涉及一种适合修饰多种基底材料(包括有机基底和无机基底)的方法和工艺。本发明涉及至少部分地用涂料涂覆该基底的表面(不管是否是采用应用技术中的瞄准线涂覆)以便赋予该基底表面附加的功能性，该附加的功能性与该基底其余部分的功能性不同。该聚合物涂层可以为益生菌聚合物。

本发明也涉及氢氰酸基水凝胶。具体地，本发明涉及适合制备该种水凝胶的方法和工艺。

背景技术

在许多应用中，重要的是区分材料或装置的体积性能与材料或装置的表面性能。该体积或基底材料提供了一系列适合于预期应用的体积性能例如机械性能或折射性能。然而，在许多应用中，该基底材料的表面性能不适合或相比于预期应用不理想。因此，这些基底材料需要表面修饰以修饰该基底的表面性能。

表面修饰技术包括如吸附方法、自组装薄层(SAM)形成法、功能化硅烷法、LB(Langmuir-Blodgett)沉积法、层-层组装法(LbL)，以及转基因(genetically-engineered)表面结合肽的共价偶联法(covalent attachment)。这些技术在广泛的实际应用上有限制。例如，吸附涂料在某种条件下可以解吸，其限制了作为表面修饰技术的吸附在多种应用中的适合性。进而，简单的吸附不易于应用到许多基底材料上，因为基底的性能并不适合于聚集以及保留涂料聚合物。基底的性能是否适合也将取决于将用于涂覆的聚合物的类型。尽管共价表面修饰技术提高了吸附性，通常仍需要介于表面修饰和基底(例如在贵金属上的烷硫醇以及在氧化物上的硅烷)之间的粘合性、化学特性。最基本的条件是该基底和聚合物适合于表面修饰化学。

LbL衍生涂层能够从水溶液中便利地和均匀地沉积，该LbL衍生涂层具有良好的粘结性并控制涂层的厚度，同时提供了功能性基团，该基团能够用于后续的表面固定反应以及能够用于涂覆多种基底几何结构例如多孔材料和装置中的内表面(Decher G.“Fuzzy Nanoassemblies:Toward Layered Polymeric Multicomposites”,Science,277,1232-1237(1997))。然而，该LbL组装需要多个步骤来实施。

这将借助于提供一种简单的一步法，该方法提供了一种多功能的聚合物涂层，该聚合物涂层可以应用于化学、生物和材料科学，以及应用科学、工程和技术上。期望该方法不受限于基底材料或几何结构，以及该方法能够在(i)在氧化或非氧化条件下，(ii)在水溶液或非水溶液中，以及(iii)在气相状态下实施。

Lee等提出了在某种程度上将3-羟酪胺添加到溶液中(Lee,H.et al,Mussel-Inspired Surface Chemistry for Multifunctional Coatings,Sciende,318,426-430(2007))。在高pH下3-羟酪胺氢氯化盐中和生成自由的3-羟酪胺，随后该自由的3-羟酪胺自发地聚合以生成聚合的3-羟酪胺涂层。然而，3-羟酪胺衍生涂层需要有氧条件来实施。另外，3-羟酪胺衍生涂层被限定为水溶液基物质的化学组成(或性质)。

本发明致力于改善现有技术提供的用于普遍应用和实际应用的涂层的缺陷。在本说明书中所引用的参考文件没有、亦不应视为教导该参考文件为澳大利亚或其它管辖范围或现有技术中公知的技术或该参考文件可以被本领域技术人员能够确定、理解或作为相关的内容。

发明内容

本发明涉及一种在基底表面上形成聚合物涂层的替代的、可广泛应用的方法。具体地，本发明通过控制反应条件在表面上提供了一种氰化氢(或氢氰酸)(HCN)衍生涂层。该涂层是很有用的，例如应用于以下实例中，例如研发医疗设备中生物兼容性很好的涂层、给药载体以及组织工程支架的表面修饰、生物传感器、耐生物污垢(biofouling-resistant)、工业和消耗涂层、半导体、金属去除、表面催化剂、金属的电学性能(例如用于沉积涂层以改良工作函数)以及下一代的电子显示器。