專利名稱：用于降低細(xì)菌粘附力的工程化表面的制作方法
用于降低細(xì)菌粘附力的工程化表面
背景技術(shù)：
生物膜為被裝入細(xì)胞外聚合物基體中的微生物的結(jié)構(gòu)化群體，其通常牢固粘附至生物材料和宿主組織的表面。細(xì)菌生物膜是在長(zhǎng)時(shí)間暴露于水性體液的用于如下數(shù)種不同應(yīng)用領(lǐng)域的材料的開發(fā)中的顯著問題:醫(yī)療裝置、用于食品加工和其他工業(yè)應(yīng)用的過濾系統(tǒng)、用于海事結(jié)構(gòu)和其他防污應(yīng)用的涂層。當(dāng)相比于游離“病原體”時(shí)，住在生物膜中的細(xì)菌對(duì)宿主防御和抗生素和抗微生物處理明顯更抵抗，由此在嵌入(in-dwelling)和其他組織接觸裝置的使用過程中增加了感染的可能性。據(jù)信生物膜在導(dǎo)管相關(guān)的尿道感染(CAUTI)、導(dǎo)管相關(guān)的血流感染和呼吸機(jī)相關(guān)的肺炎(VAP)中具有顯著作用。CAUTI占醫(yī)院獲得性感染(HAI)的最大百分比，并且是醫(yī)院源性血流感染的第二常見的原因。VAP在所有HAI中具有最高發(fā)病率，因?yàn)榇蠹s15%的患者將死亡。VAP也可為最昂貴的HAI以進(jìn)行治療(每次發(fā)作2萬美元至5萬美元)，并具有25%至40%之間的發(fā)生率。舉例而言且不希望受限于理論，導(dǎo)尿管表面上形成生物膜可如下進(jìn)行:1)導(dǎo)管表面最初由細(xì)菌(細(xì)菌中的一些為產(chǎn)脲酶菌)定植，所述細(xì)菌初始存在于尿道周皮膚上，并且一旦插入導(dǎo)管，所述細(xì)菌能夠遷移至尿道的上皮面與導(dǎo)管之間的膀胱中?？赏ㄟ^形成主要由吸附的蛋白質(zhì)所構(gòu)成的有機(jī)調(diào)節(jié)膜而促進(jìn)這些細(xì)胞吸附至導(dǎo)管表面。2)細(xì)菌生物膜群落形成，其主要被裝入細(xì)菌胞外多糖的基質(zhì)中。最初引起尿道感染(UTI)的最早的生物膜形成細(xì)菌通常為表皮葡萄球菌、大腸桿菌或糞腸球菌，其中大腸桿菌為CAUTI的最主要的原因。在較長(zhǎng)的導(dǎo)管插入術(shù)時(shí)間下，包括綠膿桿菌、奇異變形桿菌(P.mirabilis)和肺炎克雷伯菌的其他物種出現(xiàn)。在導(dǎo)管在適當(dāng)位置的同時(shí)，這些后期細(xì)菌更難以用抗生素進(jìn)行處理。3)包括能夠產(chǎn)生脲酶的細(xì)菌物種的生長(zhǎng)生物膜的存在由于脲酶對(duì)尿素的作用而導(dǎo)致尿液的PH的升高。4)當(dāng)尿液變成堿性時(shí)，磷酸鈣和磷酸鎂銨晶體沉淀并積聚于在導(dǎo)管表面上生長(zhǎng)的生物膜基質(zhì)中。5)堿性尿液中持續(xù)的晶體形成和生物膜的持續(xù)生長(zhǎng)導(dǎo)致嚴(yán)重的積垢，并最終導(dǎo)致裝置的堵塞，這需要患者的再置管。因此，在導(dǎo)管上防止定植和生物膜形成對(duì)于防止CAUTI起到了很大的作用。已嘗試通過組合物或通過使用抗微生物藥物遞送體系而提供固有抗微生物的表面。由于三個(gè)重要原因，這些表面對(duì)于減少生物膜形成可能不足夠有效:1)當(dāng)用作遞送體系時(shí)，抗微生物劑或活性劑可能在醫(yī)療制品的使用壽命結(jié)束之前完全耗盡；2)由于死細(xì)胞、尿道中的高有機(jī)物負(fù)載和其他吸附的生物材料掩蓋該表面的抗微生物性質(zhì)，因此表面抗微生物性質(zhì)最終受損；以及3)在導(dǎo)管材料中或在外部涂層中的抗微生物劑不能充分洗提。已進(jìn)行另外的嘗試來提供具有優(yōu)化工程化粗糙標(biāo)記的表面。這種嘗試提出需要增加的表面復(fù)雜度以充分破壞微生物粘附，表明更簡(jiǎn)單的圖案是不足的。盡管在某些情況中這些表面對(duì)于降低微生物粘附是有效的，但這些表面對(duì)于在足夠規(guī)模上復(fù)制而言可能是昂貴的。長(zhǎng)期有效控制并防止生物膜形成需要產(chǎn)生生物材料表面，其在基底醫(yī)療制品的整個(gè)使用壽命中保持優(yōu)越的抗粘附性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的一種醫(yī)療制品包括用于抗微生物的生物粘附的表面形貌(即其對(duì)象或區(qū)域的表面特征)。所述表面形貌可與制品的外部和/或內(nèi)部表面一體，或者可固定至制品的外部和/或內(nèi)部表面。工程化表面具有包括至少一種圖案或構(gòu)造的形貌，其通?？捎啥鄠€(gè)單位單元限定。每個(gè)單位單元包括從該表面突出或伸入該表面中的至少一個(gè)工程化結(jié)構(gòu)。工程化結(jié)構(gòu)可為微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)。每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)可具有從其突出的另外的定向納米特征結(jié)構(gòu)，所述定向納米特征結(jié)構(gòu)通常具有更小的尺寸。在某些實(shí)施例中，所述單位單元至少部分由至少接近相鄰工程化結(jié)構(gòu)的間距(即，如中心對(duì)中心所測(cè)得的相鄰結(jié)構(gòu)之間的距離)的尺寸限定。在本公開的一些實(shí)施例中，整個(gè)工程化表面由單一重復(fù)單位單元幾何形狀構(gòu)成。在另外的實(shí)施例中，鋪設(shè)和/或嵌合多個(gè)單位單元，特定單位單元的外邊界直接與任何相鄰單位單元的外邊界相鄰。在某些實(shí)施例中，所述工程化結(jié)構(gòu)包括基底，所述基底具有不小于0.5微米且不大于50微米的至少一個(gè)橫截面的至少一個(gè)尺寸。相鄰工程化結(jié)構(gòu)之間的間距通常為至少所述結(jié)構(gòu)的最小尺寸，并可不大于所述最小尺寸的5倍。相比于不具有這種形貌的表面，根據(jù)本公開的表面形貌抗生物粘附。可通過將含有多個(gè)微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)的膜或其他基材固定至醫(yī)療制品的目標(biāo)表面，或通過直接將結(jié)構(gòu)特征微復(fù)制至制品表面而產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的表面形貌。當(dāng)微復(fù)制時(shí)，所得結(jié)構(gòu)將與基礎(chǔ)制品單片集成。在其他實(shí)施例中，所述工程化結(jié)構(gòu)可通過光刻法產(chǎn)生。根據(jù)在以下實(shí)例中所述的試驗(yàn)，相比于在不存在抗微生物劑和/或具有任何滅活的抗微生物劑的由相同材料構(gòu)成的平坦表面上的定植，本發(fā)明的工程化表面可在14天內(nèi)將目標(biāo)微生物的定植減少至少50%。在優(yōu)選實(shí)施例中，定植的減少可為至少75%。在甚至更優(yōu)選的實(shí)施例中，定植減少可高達(dá)90%。在某些實(shí)施例中，目標(biāo)生物體包括綠膿桿菌、金黃色釀膿葡萄球菌，和耐甲氧西林金黃色釀膿葡萄球菌。根據(jù)在以下實(shí)例中所述的試驗(yàn)，相比于在不存在抗微生物劑和/或具有任何滅活的抗微生物劑的包括具有相同幾何形狀的微結(jié)構(gòu)并由相同材料構(gòu)成的表面上的定植，含有工程化結(jié)構(gòu)和定向納米特征結(jié)構(gòu)的工程化表面可在14天內(nèi)減少目標(biāo)微生物的定植。此外，相比于僅包括具有相同幾何形狀和材料的納米特征結(jié)構(gòu)的表面，含有工程化結(jié)構(gòu)和納米特征結(jié)構(gòu)的工程化表面可減少定植。與更復(fù)雜的形貌相比，根據(jù)本公開改性的表面對(duì)于抗目標(biāo)生物體的生物粘附同等有效或至少可相當(dāng)?shù)赜行?。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)尺寸和間距均影響表面抗生物粘附性，特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸和間距與目標(biāo)微生物的尺寸相當(dāng)時(shí)。該發(fā)現(xiàn)允許產(chǎn)生簡(jiǎn)化陣列的類似尺寸的微結(jié)構(gòu)的重復(fù)圖案。預(yù)期這些簡(jiǎn)化陣列通過減少回縮而顯著改進(jìn)方法效率，從而提供更可預(yù)計(jì)且更均勻的回縮，以及提供熱塑性和熱固性模具的更大熱均勻度。因此，本發(fā)明的優(yōu)選形貌可容易地以提高的特征保真性復(fù)制，并以明顯降低的成本在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行制造。制造成本和品質(zhì)的預(yù)期改進(jìn)使得本發(fā)明的工程化表面特別適于多種潛在應(yīng)用。如本文所用，“幾何形狀”指特征的尺寸和形狀。如本文所用，結(jié)構(gòu)的“基底”限定在基材表面的平面處，微結(jié)構(gòu)從所述平面出現(xiàn)。在伸入至基材中的“陰”微結(jié)構(gòu)(即空穴)中，基底限定在基材表面的平面處(即在“空穴”的入口處)。如本文所用，“微結(jié)構(gòu)”為具有可識(shí)別的幾何形狀的結(jié)構(gòu)或特征，所述可識(shí)別的幾何形狀由伸出表面的基底平面的體積或伸入表面中的鋸齒狀體積限定。這種結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)微米級(jí)尺寸，并通常包括具有不小于0.5微米且不大于5微米的橫截面尺寸的基底。如本文所用，“連續(xù)結(jié)構(gòu)”為具有至少Imm長(zhǎng)度的微米結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)。在某些具體實(shí)施中，連續(xù)結(jié)構(gòu)沿著工程化表面的整個(gè)尺寸延伸。例如且如以下進(jìn)一步所述，連續(xù)結(jié)構(gòu)可沿著X軸線和/或Z軸線，而不是y軸線分段。如本文所用，“工程化結(jié)構(gòu)”應(yīng)該意指故意形成至表面中并與表面一體的結(jié)構(gòu)。工程化結(jié)構(gòu)可例如通過將特定圖案微復(fù)制至表面上而產(chǎn)生。工程化微結(jié)構(gòu)不同于通過由噴霧、粘結(jié)劑粘結(jié)等將粒子隨機(jī)施用至表面而制得的結(jié)構(gòu)，并可包括微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)。如本文所用，術(shù)語“微結(jié)構(gòu)表面”通常用于指包括微結(jié)構(gòu)或微結(jié)構(gòu)特征的表面。術(shù)語“微復(fù)制”及其衍生詞通常用于指通過結(jié)構(gòu)化表面特征物在制作中及制作后保持個(gè)體特征的保真性的工藝來制備微結(jié)構(gòu)化表面。術(shù)語“納米結(jié)構(gòu)”和“納米特征結(jié)構(gòu)”可交換使用，并描述具有至少一個(gè)納米級(jí)尺寸的結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，納米特征結(jié)構(gòu)不包括超過I微米的尺寸。如本文所用，術(shù)語“定向納米特征結(jié)構(gòu)”及其變型意指在表面上故意產(chǎn)生的納米特征結(jié)構(gòu)。用于產(chǎn)生定向納米特征結(jié)構(gòu)的示例性方法包括蝕刻(例如反應(yīng)性離子蝕刻)和沉積。某些示例性的定向納米特征結(jié)構(gòu)包括高度為25nm至350nm之間(優(yōu)選IOOnm至250nm之間)且直徑(或?qū)挾?為30至80nm的樹狀凸起。如本文所用，術(shù)語“孔口裝置”意指旨在插入人類的自然腔道的醫(yī)療裝置，并包括但不限于導(dǎo)尿管、血管通路導(dǎo)管和氣管內(nèi)導(dǎo)管。如本文所用，術(shù)語“間距”確定相鄰微結(jié)構(gòu)的中心之間的距離。間距從微結(jié)構(gòu)的中心(即幾何中心)至相鄰微結(jié)構(gòu)的中心測(cè)得。如本文所用，術(shù)語“高度”、“基底”和“頂部”僅為了說明的目的，并不一定限定表面與微結(jié)構(gòu)之間的取向和關(guān)系。例如，可認(rèn)為伸入表面中的微結(jié)構(gòu)的“高度”與所產(chǎn)生的凹陷的深度相同，“頂部”與所述凹陷的底部相同。因此，應(yīng)該認(rèn)為術(shù)語“高度”和“深度”，以及“頂部”和“底部”是可互換的。當(dāng)術(shù)語“包括”和其變型出現(xiàn)在說明書和權(quán)利要求書中時(shí)，這些術(shù)語不具有限制性含義。詞語“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下可以提供某些有益效果的本發(fā)明的實(shí)施例。然而，在相同的情況或其他情況下，其他實(shí)施例也可以是優(yōu)選的。此外，對(duì)一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的表述并不暗示其他實(shí)施例是不可用的，且并非意圖將其他實(shí)施例排除在本發(fā)明范圍之外。如本文所述，應(yīng)該認(rèn)為所有數(shù)字被術(shù)語“約”修飾。本文所用的“一種(個(gè))”、“所述(該)”、“至少一種(個(gè))”以及“一種或多種(一個(gè)或多個(gè))”可互換使用。因此，例如，一種包括“工程化表面”的制品可解釋為包括一個(gè)或多個(gè)
“工程化表面”。另外,本文通過端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括所述范圍內(nèi)包含的所有數(shù)值(例如，I到5 包括 1,1.5、2、2.75,3,3.80、4、5 等)。
本發(fā)明的上述發(fā)明內(nèi)容并不意圖描述本發(fā)明的每個(gè)公開的實(shí)施例或每種實(shí)施方式。以下描述更具體地舉例說明了示例性實(shí)施例。在整個(gè)申請(qǐng)的若干地方，通過實(shí)例列表提供了指導(dǎo)，所述實(shí)例可以按多種組合方式來使用。在各種情形下，所列舉的列表僅僅作為代表性群組，而不應(yīng)被理解為排他性列表。


結(jié)合附圖，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，其中在所有若干個(gè)視圖中，對(duì)應(yīng)的參考符號(hào)指示對(duì)應(yīng)的部分，并且其中:圖1為包括根據(jù)本公開的實(shí)施例的工程化表面的醫(yī)療制品的橫截面圖，所述工程化表面包括工程化結(jié)構(gòu)和定向納米特征結(jié)構(gòu)。圖2示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的包括一系列離散的凹陷的表面。圖3a_c示出了根據(jù)本說明書的微結(jié)構(gòu)的多種形狀。圖4為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的工程化表面的透視圖。圖5a_b示出了根據(jù)本公開的某些具體實(shí)施的納米腔和納米柱的橫截面圖。圖6a_e示出了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的多種工程化表面。圖7a_f示出了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的重復(fù)單位單元的構(gòu)造。圖8a_c示出了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的重復(fù)單位單元的構(gòu)造。圖9a_b示出了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的二級(jí)(two-level)工程化表面。圖10示出了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的二級(jí)工程化表面。圖lla-d示出了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的二級(jí)工程化表面。圖12示出了根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的二級(jí)工程化表面。盡管上述附圖給出了本發(fā)明的若干實(shí)施例，但正如討論中所指出的，還可以想到其他的實(shí)施例。任何情況下，本公開僅示例性而非限制性地提出了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出大量其它的屬于本發(fā)明的范圍和原則精神的修改形式和實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式本公開的醫(yī)療制品提供了減少的目標(biāo)微生物的定植，并因此減少了在制品表面上生物膜的形成，所述制品表面包括多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)具有在其上設(shè)置的多個(gè)定向納米特征結(jié)構(gòu)。所述工程化結(jié)構(gòu)可包括微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，納米特征結(jié)構(gòu)設(shè)置于未被工程化結(jié)構(gòu)占據(jù)表面區(qū)域中(即在工程化結(jié)構(gòu)之間)。在某些實(shí)施例中，所述工程化表面具有至少一個(gè)單位單元，所述至少一個(gè)單位單元至少部分由從該表面突出或伸入該表面的相鄰工程化結(jié)構(gòu)之間的間距限定。每個(gè)單位單元可在單個(gè)平面中限定，并包括至少一個(gè)結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)結(jié)構(gòu)具有單一的幾何形狀和取向。單位單元可設(shè)置為鋪設(shè)或至少基本上嵌合，使得任一單位單元的邊界區(qū)域與任何相鄰單位單元的邊界區(qū)域直接相鄰(即在單位單元之間不存在故意的空間)。在本公開的一些實(shí)施例中，工程化表面的至少一部分由單一重復(fù)單位單元構(gòu)成，并因此由一種工程化結(jié)構(gòu)幾何形狀構(gòu)成。在其他實(shí)施例中，表面的至少一部分包括多個(gè)單位單元，所述多個(gè)單位單元包括多種結(jié)構(gòu)幾何形狀。術(shù)語“微生物”通常用于指任何原核或真核微觀生物體，包括但不限于細(xì)菌(例如運(yùn)動(dòng)型細(xì)菌或植物性細(xì)菌、革蘭氏陽性細(xì)菌或革蘭氏陰性細(xì)菌)、細(xì)菌孢子或內(nèi)生孢子、藻類、真菌(例如酵母、絲狀真菌、真菌孢子)、支原體和原生動(dòng)物中的一種或多種，以及它們的組合。在一些情況下，特別要關(guān)注的微生物是病原性微生物，術(shù)語“病原體”用于指任何病原性微生物。病原體的例子可包括但不限于革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌、真菌和病毒(包括腸桿菌科的成員，或微球菌的成員，或葡萄球菌屬、鏈球菌屬、假單胞菌屬、腸球菌屬、沙門氏菌屬、軍團(tuán)桿菌屬、志賀氏桿菌屬、耶爾森氏菌屬、腸桿菌屬、埃希桿菌屬、芽孢桿菌屬、李斯特氏菌屬、彎曲菌屬、不動(dòng)桿菌屬、弧菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、克雷白氏桿菌屬、變形桿菌屬和棒狀桿菌屬)。病原體的特定例子可包括但不限于大腸桿菌(包括腸出血性大腸桿菌，例如血清型0157:H7，0129:H11);綠膿桿菌；蠟狀芽孢桿菌；炭疽芽孢桿菌(Bacillusanthracis);腸炎沙門氏菌(Salmonella enteritidis);腸道沙門氏菌鼠傷寒血清型(Salmonella enterica serotype Typhimurium);單核細(xì)胞增多性李斯特菌(Listeriamonocytogenes);肉毒梭狀芽孢桿菌(Clostridium botulinum);產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌(Clostridium perfringens);金黃色釀膿葡萄球菌(金黃色釀膿葡萄球菌)；耐甲氧西林金黃色葡萄球菌；空腸彎曲菌(Campylobacter jejuni);小腸結(jié)腸炎耶爾森菌(Yersiniaenterocolitica);創(chuàng)傷弧菌(Vibrio vulnificus);艱難梭狀芽抱桿菌(Clostridiumdifficile);耐萬古霉素腸球菌；克雷白氏桿菌；奇異變形桿菌(Proteus mirabilus)和腸桿菌[阪崎腸桿菌](Enterobacter [Cronobacter] sakazakii )。包括用于與組織或流體接觸的至少一個(gè)工程化表面110的醫(yī)療制品100示于圖1a中。在一些實(shí)施例中，工程化表面限定了醫(yī)療制品100的外表面的一部分。在其他實(shí)施例中，工程化表面110限定了醫(yī)療制品100的內(nèi)表面的一部分。在其他實(shí)施例中，工程化表面可占據(jù)醫(yī)療制品100的內(nèi)外表面的至少一部分。使用本發(fā)明的合適的醫(yī)療制品包括但不限于:鼻胃管、傷口接觸層、血流導(dǎo)管、透析導(dǎo)管和管支架、起搏器殼、心臟瓣膜、骨科植入物(如臀部、膝部、肩部等)、牙周植入物、正畸托槽和其他矯正器具、假牙、牙冠、隱形眼鏡、眼內(nèi)透鏡、軟組織植入物(胸部植入物、陰莖植入物、面部和手部植入物等)、外科手術(shù)工具、縫線(包括可降解縫線)、耳蝸植入物、鼓室成型管、分流管(包括用于腦積水的分流管)、術(shù)后引流管和引流裝置、導(dǎo)尿管、氣管內(nèi)管、心臟瓣膜、傷口敷料、其他可植入裝置和其他嵌入裝置。醫(yī)療制品100包括用工程化表面110的至少一部分模制或與工程化表面110的至少一部分一體的多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)120。在圖1中，工程化結(jié)構(gòu)120描述為從工程化表面110伸出或突出的圓頂形特征。在如圖2所示的其他實(shí)施例中，可能優(yōu)選的是多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)220以高度(即深度)214伸入工程化表面210，從而產(chǎn)生一系列不連續(xù)或離散的凹陷。在這種實(shí)施例中，與凸起或“陽”等同結(jié)構(gòu)相比，凸起或“陰”結(jié)構(gòu)可改進(jìn)工程化表面的抗粘附能力。不希望受限于理論，改進(jìn)的陰工程化結(jié)構(gòu)的微生物粘附的減少可能是由于陰結(jié)構(gòu)和陽結(jié)構(gòu)被覆蓋那些表面的流體(生長(zhǎng)介質(zhì))潤(rùn)濕的方式的差異。陽結(jié)構(gòu)由互連或連續(xù)的通道結(jié)構(gòu)限定，而等同的陰結(jié)構(gòu)由不連續(xù)或離散的凹陷或通道結(jié)構(gòu)(例如，凹坑可形成不連續(xù)通道)限定。接觸陽結(jié)構(gòu)的一定程度高表面張力的液體能夠完全潤(rùn)濕該表面，因?yàn)榱艚乜諝庥捎诨ミB通道結(jié)構(gòu)的存在而可更易于被取代。在具有離散微米尺寸的凹陷的陰結(jié)構(gòu)上的相同的液體可能不能完全潤(rùn)濕該表面，因?yàn)殡y以破壞在具有該尺寸的開口上的表面張力，且留截在那些凹陷中的空氣或其他氣體不能容易地被取代。凈結(jié)果是細(xì)菌接觸和隨后的粘附可得到的更小的部分面積。多個(gè)定向納米特征結(jié)構(gòu)140在工程化結(jié)構(gòu)120中的至少一個(gè)上形成。一般來講，工程化結(jié)構(gòu)和納米特征結(jié)構(gòu)可全部由或基本上全部由相同材料構(gòu)成。更具體地講，工程化結(jié)構(gòu)和納米特征結(jié)構(gòu)可由可固化熱固性材料制得。在一些實(shí)施例中，該材料以重量計(jì)多數(shù)為有機(jī)硅聚合物。在至少一些實(shí)施例中，有機(jī)硅聚合物將為聚二烷氧基硅氧烷，如聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)，使得微米結(jié)構(gòu)由以重量計(jì)多數(shù)為PDMS的材料制得。更具體地講，微結(jié)構(gòu)可全部或基本上全部為PDMS。例如，微結(jié)構(gòu)可各自具有超過95重量％的？01^。在某些實(shí)施例中，PDMS為通過硅烷(S1-H)官能PDMS與不飽和官能PDMS (如乙烯基官能PDMS)的氫化硅烷化而形成的經(jīng)固化的熱固性組合物。S1-H和不飽和基團(tuán)可為末端、側(cè)鏈或上述兩者。在其他實(shí)施例中，PDMS可為可濕固化的，如烷氧基硅烷封端的PDMS。

在一些實(shí)施例中，除PDMS外的其他有機(jī)硅聚合物可以是可用的，例如有一些硅原子具有其他基團(tuán)的有機(jī)硅，這些基團(tuán)可以是芳基(例如苯基)、烷基(例如乙基、丙基、丁基或辛基)、氟烷基(例如3，3，3-三氟丙基)或芳烷基(例如2-苯丙基)。有機(jī)硅聚合物還可以含有反應(yīng)性基團(tuán)，例如乙烯基、硅-氫化物(S1-H)、硅烷醇(S1-OH)、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、環(huán)氧基、異氰酸酯、酸酐、巰基和氯烷基。這些有機(jī)硅可以是熱塑性的，或者它們可以例如通過縮合固化、乙烯基與S1-H基團(tuán)的加成固化或通過側(cè)丙烯酸酯基的自由基固化來固化。它們還可以通過使用過氧化物來交聯(lián)。所述固化可以通過添加熱或光化輻射來實(shí)現(xiàn)。其他可用的聚合物可為熱塑性或熱固性的，并包括聚氨酯、聚烯烴(包括茂金屬聚烯烴)、聚酯(如彈性體聚酯(例如Hytrel)、可生物降解的聚酯(如聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸、琥珀酸與二醇的共聚物等))、含氟聚合物(包括含氟彈性體)、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯。聚氨酯可為直鏈的，并且為熱塑性或熱固性的。聚氨酯可由芳族或脂族異氰酸酯連同聚酯或聚醚多元醇或它們的組合而形成。在另一實(shí)施例中，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于25°C的聚合物是可用的。特別可用的是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于約10°C的聚合物。在至少一些實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)可為彈性體。彈性體可理解為這樣一種聚合物，其具有粘彈性(或彈性)性質(zhì)，相比于其他材料，其通常具有適當(dāng)?shù)偷臈钍夏Ａ亢透叩那?yīng)變。該術(shù)語通常與術(shù)語橡膠可互換使用，但在提及交聯(lián)聚合物時(shí)優(yōu)選橡膠。聚合物也可填充合適的有機(jī)或無機(jī)填料，對(duì)于某些應(yīng)用，填料為不透射線的。聚合物可含有其他添加劑，如抗微生物劑(包括防腐劑和抗生素)、染料、脫模劑、抗氧化劑、增塑劑等。合適的抗微生物劑可摻入聚合物中或沉積于聚合物上。合適的優(yōu)選的抗微生物劑包括描述于Scholz等人的美國(guó)公布N0.2005/0089539和N0.2006/0051384和Scholz的美國(guó)公布N0.2006/0052452和N0.2006/0051385中的那些。本發(fā)明的工程化表面也可用抗微生物涂料涂布，所述抗微生物涂料例如公開于Ali等人的國(guó)際申請(qǐng)N0.PCT/US2011/37966中的那些。在其他實(shí)施例中，工程化結(jié)構(gòu)由與定向納米特征結(jié)構(gòu)不同的材料構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，納米特征結(jié)構(gòu)可包含如下所述的無機(jī)材料(例如陶瓷或金屬)。再次參見圖1，醫(yī)療制品100的工程化表面110包括基材。所述基材可為平面的、基本上平面的，或包括如圖6e所示的變化形貌(例如波動(dòng))。所述基材可由通常用于形成醫(yī)療制品的許多合適材料制得。所述基材可由金屬、合金、聚合物、生物支架或包括如上至少一種的組合形成?；牡暮穸瓤扇Q于醫(yī)療制品的用途而不同。例如，在一些實(shí)施例中，基材可由與微結(jié)構(gòu)102相同的材料(包括上述那些)制得。在這些實(shí)施例中，基板可以是按重量計(jì)大部分是有機(jī)硅聚合物的材料。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，基板可以由PDMS制成。在其他示例性實(shí)施例中，基材可由其他常用的基材制成。特別地，玻璃、陶瓷、金屬或聚合物基材，以及它們的其他合適的替代形式和組合(如陶瓷涂布的聚合物、陶瓷涂布的金屬、聚合物涂布的金屬、金屬涂布的聚合物等)可為適當(dāng)?shù)摹Ｓ米骰牡纳锵嗳菪越饘侔ú讳P鋼合金(如316L型)、鉻-鈷-鑰合金、鈦合金(如TiAl4V)、鋯合金、形狀記憶鎳-鈦合金、超彈性鎳-鈦合金，以及它們的組合。用于形成基材的聚合物可為可生物降解的、不可生物降解的或它們的組合。另外，也可使用纖維增強(qiáng)和/或粒子增強(qiáng)的聚合物。合適的不可生物降解的聚合物的非限制性的例子包括聚異丁烯共聚物和苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(如苯乙烯-異丁烯-苯乙烯叔嵌段共聚物(SIBS));聚乙烯 基吡咯烷酮(包括交聯(lián)的聚乙烯基吡咯烷酮)；聚乙烯醇；乙烯基單體(如EVA)的共聚物；聚乙烯醚；聚乙烯基芳族；聚環(huán)氧乙烷；聚酯(如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)；聚酰胺；聚丙烯酰胺；聚醚(如聚醚砜)；聚烯烴(如聚丙烯、聚乙烯、高度交聯(lián)的聚乙烯，以及高分子量或超高分子量聚乙烯)；聚氨酯；聚碳酸酯；有機(jī)硅；以及硅氧烷聚合物。某些合適的天然基聚合物可為可生物降解的或不為可生物降解的，包括任選改性的多糖和蛋白質(zhì)，包括但不限于纖維素聚合物和纖維素酯(如醋酸纖維素)；以及包含前述聚合物中的至少一種的組合。組合可包括可溶混和不可溶混的共混物以及層合物。合適的可生物降解的、可生物吸收的、可生物侵蝕的或生物粘附的聚合物的非限制性的例子包括聚羧酸；聚酐(如馬來酸酐聚合物)；聚原酸酯；聚氨基酸；聚環(huán)氧乙烷 ’聚磷腈；聚乳酸、聚乙醇酸以及它們的共聚物和混合物，如聚(L-乳酸)(PLLA)、聚(D, L，-丙交酯)、聚(乳酸-共-乙醇酸)，和50/50重量比的(D，L-丙交酯-共-乙醇酸)；聚對(duì)二氧環(huán)己酮；聚丙烯延胡索酸酯；聚(α -輕基酸/ α -氨基酸)(polydepsipeptides);聚己內(nèi)酯及其共聚物和混合物，如聚(D，L-丙交酯-共-己內(nèi)酯)和聚己內(nèi)酯共-丙烯酸丁酯；聚羥基丁酸酯戊酸酯及其混合物；聚碳酸酯，如酪氨酸衍生的聚碳酸酯和丙烯酸酯、聚亞胺碳酸酯和聚二甲基三甲基碳酸酯；氰基丙烯酸酯；磷酸鈣；聚葡糖胺聚糖；大分子，如多糖(包括透明質(zhì)酸、纖維素和羥丙基甲基纖維素)；明膠、淀粉；葡聚糖；和海藻酸鹽及其衍生物，蛋白質(zhì)和多肽；以及前述任意的混合物和共聚物。可生物降解的聚合物也可為表面可侵蝕的聚合物，如聚羥基丁酸酯及其共聚物、聚己內(nèi)酯、聚酐(結(jié)晶和無定形)，和馬來酸酐。盡管圖1示出了圓頂形工程化結(jié)構(gòu)120，可預(yù)期多種不同的形狀。例如，如圖3a_d所示，工程化結(jié)構(gòu)可為如SEM圖像3a所示的圓頂形、如圖3b中的SEM圖像所示的柱形、如圖3c所示的據(jù)報(bào)道模擬鯊魚皮的圖案，或如圖3d所示的棱柱形。也可預(yù)期多種另外的形狀。合適的工程化結(jié)構(gòu)形狀的另外的例子可包括但不限于多種多面形、平行六面體、擬柱體、平截頭棱椎體等，以及它們的組合。例如，結(jié)構(gòu)可為多面形、圓錐形、截頭圓錐形、棱錐形、截頭棱錐形、球形、部分球形、半球形、橢圓形、圓頂形、圓柱形以及它們的組合。另外的合適的形狀包括可由非歐幾里德數(shù)學(xué)描述的不規(guī)則幾何形狀。非歐幾里德數(shù)學(xué)通常用于描述那些結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量與自乘到分?jǐn)?shù)冪(例如，1.34,2.75,3.53等的分?jǐn)?shù)冪)的間隔特征的特征尺寸直接成比例?？捎煞菤W幾里德數(shù)學(xué)描述的幾何形狀的例子包括分形和其他不規(guī)則形狀的微結(jié)構(gòu)。一般來講，根據(jù)本發(fā)明的工程化結(jié)構(gòu)包括與工程化表面110相鄰的基底112和與基底112分離高度114的頂部表面108。應(yīng)了解，術(shù)語“高度”、“基底”、“頂部”僅為了說明的目的使用，不必要地限定表面與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。例如，可認(rèn)為伸入表面中的微結(jié)構(gòu)的“高度”與所產(chǎn)生的凹陷的深度相同，“頂部表面”與所述凹陷的底部相同。每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)120的基底112可包括多種橫截面形狀，所述橫截面形狀包括但不限于平行四邊形、具有圓角的平行四邊形、矩形、方形、圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形、三角形、梯形、星形、其他多邊形(例如六邊形)等，以及它們的組合。無論橫截面形狀如何,每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)在基底112處包括最小橫截面尺寸。在某些具體實(shí)施中，基底的最小橫截面尺寸可不大于20微米,在一些實(shí)施例中不大于10微米，在一些實(shí)施例中不大于5微米。最小橫截面尺寸可為至少0.1微米,在一些實(shí)施例中至少0.5微米，在一些實(shí)施例中至少I微米。在其他具體實(shí)施中,最小橫截面尺寸可不大于50微米，在一些具體實(shí)施中不大于25微米,并在一些具體實(shí)施中不大于15微米。在某些具體實(shí)施中，基底112處的橫截面尺寸不超過5微米。據(jù)信根據(jù)本公開排列的橫截面尺寸不大于5微米的工程化結(jié)構(gòu)顯著妨礙目標(biāo)細(xì)菌的沉降和粘附，所述目標(biāo)細(xì)胞是HAI或其他生物污染問題(如增加的阻力、降低的熱傳遞、過濾污染等)的最主要原因。一般來講，每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)或多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)具有至少0.5微米的高度114，然而可預(yù)期更短的微結(jié)構(gòu)(例如200nm)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)微結(jié)構(gòu)中的每個(gè)微結(jié)構(gòu)具有至少I微米的高度，在其他實(shí)施例中至少1.5微米，在其他實(shí)施例中至少2微米，在其他實(shí)施例中至少3微米，且在其他實(shí)施例中至少5微米。在某些實(shí)施例中，工程化結(jié)構(gòu)高度不大于100微米，在一些實(shí)施例中不大于50微米，在一些實(shí)施例中不大于30微米,在一些實(shí)施例中不大于20微米,且在某些優(yōu)選實(shí)施例中不大于10微米。無論是從工程化表面突出或是伸入工程化表面，多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)中的每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)具有特定的縱橫比。對(duì)于在基本上整個(gè)微結(jié)構(gòu)高度上包括規(guī)則(例如歐幾里德)和不規(guī)貝U (例如非歐幾里德)橫截面形狀的工程化結(jié)構(gòu)，縱橫比在本文定義為高度與基底處的最小橫截面尺寸(例如，寬度、長(zhǎng)度、直徑)的比例。對(duì)于不規(guī)則形狀的基底(不是平行四邊形或圓形的基底)，最小橫截面直徑將理解為等同面積的圓的直徑。無論結(jié)構(gòu)幾何形狀如何，每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括至少0.1，在一些實(shí)施例中至少0.5，在一些實(shí)施例中至少I的縱橫比。每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的縱橫比可不大于15，在一些實(shí)施例中不大于10。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括柱的陣列，如圖3b所示。柱的基底112可包括多種橫截面形狀，所述橫截面形狀包括但不限于平行四邊形、具有圓角的平行四邊形、矩形、方形、圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形、三角形、梯形、星形、其他多邊形(例如五邊形、六邊形、八邊形)等，以及它們的組合。在某些實(shí)施例中，當(dāng)頂部表面108接近時(shí)，柱的橫截面積在豎直方向上基本上不改變。例如，如果基底包括圓形橫截面，則直徑在頂部表面與基地之間基本上不改變。在其他實(shí)施例中，橫截面積可相對(duì)于工程化表面在豎直方向上增加或減少。通常，柱的頂部表面為基本上平面的，并基本上平行于工程化表面。然而，還預(yù)期頂部表面包括凹的或凸的至少一部分，使得柱在頂部表面上顯得為圓形或淺凹的(dimpled)。盡管未顯示，但柱的頂部表面可包括另外的特征，所述另外的特征具有上述多種形狀中的一種。當(dāng)工程化結(jié)構(gòu)420為如圖3c所示的棱柱形時(shí)，棱錐可具有90度的峰角(或棱柱的兩個(gè)面之間的角度)。由于棱柱形結(jié)構(gòu)420顯示為等腰三角形，因此兩個(gè)面與膜的平面的交角則為45度的角度。在其他實(shí)施例中，峰角可以大于或小于90度。舉例來說，峰角可以在90度與100度之間，或在80度與90度之間。再次參見圖1，納米特征結(jié)構(gòu)140成型至工程化結(jié)構(gòu)120中或工程化結(jié)構(gòu)120上，并優(yōu)選覆蓋結(jié)構(gòu)的大量表面。應(yīng)了解納米特征結(jié)構(gòu)140并未相對(duì)于工程化結(jié)構(gòu)120成比例繪制。納米特征結(jié)構(gòu)140可通常具有約5nm至約250nm之間,在某些優(yōu)選具體實(shí)施中25nm至150nm之間的平均寬度。納米特征結(jié)構(gòu)140通常具有約5nm至約IOOOnm之間，可能約20nm至約500nm之間，在一些實(shí)施例中約30nm至約IOOnm之間，在其他實(shí)施例中30nm至75nm之間的平均高度。這樣，在多個(gè)具體實(shí)施中，納米特征結(jié)構(gòu)140可具有高縱橫比。每個(gè)納米特征結(jié)構(gòu)具有特定的縱橫比。對(duì)于在基本上整個(gè)微結(jié)構(gòu)高度上包括規(guī)則(例如歐幾里德)和不規(guī)則(例如非歐幾里德)橫截面形狀的納米特征結(jié)構(gòu)，縱橫比在本文定義為高度與基底處的最小橫截面尺寸(例如，寬度、長(zhǎng)度、直徑)的比例。對(duì)于不規(guī)則形狀的基底(不是平行四邊形或圓形的基底)，最小橫截面直徑將理解為等同面積的圓的直徑。在一些實(shí)施例中，納米特征結(jié)構(gòu)展示的平均縱橫比為至少約I比1，或至少約2比1，或至少約3比1，或至少約4比I，或至少約5比I，或至少約6比I。在其他實(shí)施例中，平均縱橫比可大約為I至2。在某些具體實(shí)施中，單獨(dú)的納米特征結(jié)構(gòu)可在形成過程中會(huì)聚而形成由數(shù)個(gè)納米特征構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)。(參見例如圖10)。單獨(dú)的納米特征結(jié)構(gòu)的某些特性在這種結(jié)構(gòu)中可分辨或不可分辨。然而，這些一體結(jié)構(gòu)仍然被適當(dāng)?shù)卣J(rèn)為是納米特征結(jié)構(gòu)，且這種結(jié)構(gòu)的縱橫比將依照前述段落。例如，群生納米特征結(jié)構(gòu)可具有約200nm的寬度和約300nm的高度。在具有凹陷工程化結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施中，定向納米特征結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步伸入表面中。在其他實(shí)施例中，納米特征結(jié)構(gòu)從凹陷的表面突出。制備深入表面中的納米特征結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例性方法是提供具有空穴的掩模以將基材暴露于污跡(spots)。然后可將其暴露于反應(yīng)性離子蝕刻，以產(chǎn)生伸入基材的納米特征結(jié)構(gòu)。在某些優(yōu)選的具體實(shí)施中，納米特征結(jié)構(gòu)不是故意地在微結(jié)構(gòu)的表面上成圖案。已發(fā)現(xiàn)隨機(jī)分布的納米特征結(jié)構(gòu)提高工程微結(jié)構(gòu)的抗粘附性質(zhì)，并可易于產(chǎn)生。納米特征結(jié)構(gòu)可作為納米腔和納米柱產(chǎn)生，如圖5a_b所示。參見圖5a,納米腔540具有寬度541，所述寬度541可被理解為在與腔體軸線542垂直的平面中的納米腔540的最大寬度，所述平面距離腔體544的基部最遠(yuǎn)，并仍然與腔體的所有側(cè)壁545a和545b相交。納米腔的長(zhǎng)度546為沿著腔體軸線從腔體544的基部至所述同一點(diǎn)的距離。長(zhǎng)度546除以開口寬度541提供了給定納米腔540的長(zhǎng)度/開口比。通過加上所有的長(zhǎng)度/開口比并除以工程化表面的納米腔的數(shù)目，可確定平均長(zhǎng)度/開口比。在根據(jù)本公開的一些實(shí)施例中，平均長(zhǎng)度/開口比可為至少1/1,至少3/1，或至少5/1，或10/1或15/1，或甚至至少20/1。類似地且如圖5b所示，納米柱550在其基部具有寬度551，所述寬度551可被理解為在與結(jié)構(gòu)軸線552垂直的平面中納米柱550的最大寬度，所述平面距離結(jié)構(gòu)的峰554最遠(yuǎn)，并仍然與納米柱的所有側(cè)壁555a和555b相交。納米柱的長(zhǎng)度556為沿著結(jié)構(gòu)軸線從結(jié)構(gòu)554的峰至該平面的距離。長(zhǎng)度556除以基部寬度551提供了給定納米柱550的長(zhǎng)度/基部比。通過加上所有的長(zhǎng)度/基部比并除以從表面突出的納米柱的數(shù)目，可確定平均長(zhǎng)度/基部比。在根據(jù)本說明書的一些實(shí)施例中，平均長(zhǎng)度/基部比可為至少3/1，或至少5/1，且在一些實(shí)施例中所述長(zhǎng)度/基部比可為至少10/1，或15/1，或甚至至少20/1。納米腔和納米柱可具有不同的形狀，特別是在腔體的最深部分和柱的頂部處。例如，在一些方面，納米腔和/或納米柱可被成形為接近矩形的形狀或至少梯形，使得納米腔/納米柱的底部/頂部為平坦的，且不在點(diǎn)上終止。在其他實(shí)施例中，腔體或柱可在單個(gè)點(diǎn)上終止，使得腔體或柱為針狀的矩形形狀。納米腔或柱的任一形狀可特征在于它們的長(zhǎng)度/開口比與長(zhǎng)度/基部比的比率以顯示其腮須狀結(jié)構(gòu)。盡管目前為止描述的納米腔和納米柱通常示為具有光滑或接近光滑的側(cè)壁，但也預(yù)期其他構(gòu)造。納米柱或納米腔的壁也可具有一定的粗糙度水平。實(shí)際上，粗糙度可基本上足夠，使得納米柱或納米腔的側(cè)壁顯得形狀為波狀?？梢粤私?，可認(rèn)為上述工程化結(jié)構(gòu)為第一級(jí)特征。在某些實(shí)施例中，所述第一級(jí)特征包括至少一個(gè)微米級(jí)尺寸(即最小尺寸可為納米級(jí)，但例如寬度或高度可為至少I微米)。在其他實(shí)施例中，第一級(jí)特征不包括大于0.99微米的尺寸，且不包括小于0.1微米的尺寸。在這種實(shí)施例中，工程化表面包括第一級(jí)納米特征結(jié)構(gòu)和第二級(jí)納米特征結(jié)構(gòu)，所述第一級(jí)納米特征結(jié)構(gòu)具有一組尺寸，所述第二級(jí)納米特征結(jié)構(gòu)具有小于第一級(jí)納米特征結(jié)構(gòu)的最小尺寸的尺寸。例如，第一級(jí)可包括寬度為600nm且高度為200nm的圓頂形特征。該示例性表面的第二級(jí)可包括高度為130nm至330nm且寬度為40nm至70nm的納米特征結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向圖6a_6d，多個(gè)微結(jié)構(gòu)可根據(jù)許多圖案在工程化表面上排列。工程化表面可為平面的(如圖6a_6d所示)、基本上平面的，或者包括如圖6e所示的不同的形貌(例如波狀)。更一般地說，可以產(chǎn)生在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)維度上變化的微米結(jié)構(gòu)。此外，工程化結(jié)構(gòu)可為連續(xù)的或不連續(xù)的。例如，在圖6a中，工程化結(jié)構(gòu)可為沿著豎直方向690在相同高度下同等地延伸膜的長(zhǎng)度680而無任何分段的連續(xù)結(jié)構(gòu)。然而，在工程化表面的部分的整個(gè)寬度670上，或在整個(gè)第一尺寸上，膜分段為不同的離散微結(jié)構(gòu)。另外，如圖6b所示，工程化結(jié)構(gòu)可在兩個(gè)方向上不同，使得表面包括不連續(xù)工程化結(jié)構(gòu)。例如，工程化結(jié)構(gòu)可沿著工程化表面的一部分的寬度670 (即X軸線)分段(如圖6a所示)，也沿著工程化表面的所述部分的長(zhǎng)度680 (即y軸線)分段。在這種情況中，離散的柱沿著X和y軸線設(shè)置。然而，在本文，結(jié)構(gòu)在豎直方向(或第三維度)690上都具有相同高度。此外，如圖6c所示，結(jié)構(gòu)可沿著表面的寬度和長(zhǎng)度分段，也可在z軸線(或第三維度)上在整個(gè)表面上微結(jié)構(gòu)的高度變化。最后，工程化表面可包括多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)形狀，包括上述圖案的任意種的規(guī)則和不規(guī)則工程化結(jié)構(gòu)。在這些情況中的任意情況中，工程化結(jié)構(gòu)可彼此直接相鄰，或者可由基本上平坦的工程化表面的某些部分間隔開。工程化結(jié)構(gòu)的取向?qū)τ诎üこ袒砻娴尼t(yī)療制品的預(yù)期用途而言可能是重要的。微結(jié)構(gòu)的取向、縱橫比和材料適形性/可變形性可相對(duì)于工程化表面、相鄰微結(jié)構(gòu)或上述兩者考慮。諸如圖6a所示的結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主要方向(670和680)上具有極為不同的摩擦性質(zhì)。例如，可能有利的是具有沿著(尿或靜脈)導(dǎo)管或氣管內(nèi)導(dǎo)管的長(zhǎng)度取向的較低摩擦方向。如本文某些前述附圖(例如圖4)所示，工程化結(jié)構(gòu)可彼此直接相鄰，使得工程化結(jié)構(gòu)的基底與相鄰工程化結(jié)構(gòu)的基底直接接觸。然而，應(yīng)了解工程化表面可進(jìn)一步被間隔開，使得工程化結(jié)構(gòu)的面或周邊不接觸或由工程化表面的片段分隔開，所述片段可例如為平坦的。然而，應(yīng)該選擇在任何給定區(qū)域中的工程化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，使得平均間距(即相鄰工程化結(jié)構(gòu)之間的中心對(duì)中心距離)至少如最小工程化結(jié)構(gòu)的最小尺寸那樣大,且不大于工程化結(jié)構(gòu)的最小尺寸的5倍。具有在該范圍之外的間距的表面可產(chǎn)生在某些區(qū)域降低生物粘附、但至少無法防止或可能促進(jìn)在其他區(qū)域中的生物粘附的形貌。在某些實(shí)施例中，工程化結(jié)構(gòu)在兩個(gè)維度上，優(yōu)選沿著X軸線和y軸線分段(即沿著z軸線的每個(gè)微結(jié)構(gòu)的高度基本上相同)。平均間距可在兩個(gè)維度上相同。在其他實(shí)施例中，沿著X軸線的間距小于沿著I軸線的間距，反之亦然。工程化表面上的工程化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的每平方厘米可包括特定的工程化結(jié)構(gòu)密度。在一些實(shí)施例中，工程化表面包括至少16個(gè)結(jié)構(gòu)/平方厘米，在一些實(shí)施例中包括至少64個(gè)結(jié)構(gòu)/平方厘米，在其他實(shí)施例中包括至少400個(gè)結(jié)構(gòu)/平方厘米。工程化表面可包括不多于4，000, 000個(gè)工程化結(jié)構(gòu)/平方厘米，在一些實(shí)施例中不多于1，000, 000個(gè)，在一些實(shí)施例中不多于160，000個(gè),在一些實(shí)施例中不多于40，000個(gè),在其他實(shí)施例中不多于1000個(gè)結(jié)構(gòu)/cm2。不希望受限于理論，具有小于16和大于4，000，000的工程化結(jié)構(gòu)密度的表面可能不能充分破壞生物膜形成，因?yàn)檫@種表面可提供更大的用于附接的面積，并據(jù)信基本上表現(xiàn)為平坦表面。如參照?qǐng)D7a-f可了解，在工程化表面700的至少一部分上工程化結(jié)構(gòu)710的構(gòu)造包括多個(gè)單位單元740。多個(gè)單位單元730的每個(gè)單位單元740存在于單個(gè)平面中(即二維)，至少部分由至少接近間距的尺寸限定，并含有一個(gè)微結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，單位單元至少部分由等于間距的尺寸限定。如圖7a所示，每個(gè)單位單元740完全由相鄰結(jié)構(gòu)之間的間距限定。每個(gè)單位單元包括限定單位單元的周邊的邊界750。每個(gè)邊界750與相鄰單位單元的邊界直接相鄰，使得多個(gè)單位單元類似于例如網(wǎng)格或圖案鑲嵌。在其他實(shí)施例中，如圖7f所示，單位單元可包括大于間距的某些尺寸。如可以了解，單位單元748的長(zhǎng)度770大于間距720。在某些實(shí)施例中，單個(gè)單位單元幾何形狀在工程化表面700的至少一部分上重復(fù)。優(yōu)選地，每個(gè)單位單元不超過一個(gè)工程化結(jié)構(gòu)，且多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)740的所有結(jié)構(gòu)共享基本上相同或相同的幾何形狀和/或取向。在某些有利的實(shí)施例(如圖7a所示的實(shí)施例)中，工程化表面的至少一部分包括具有相同幾何形狀和取向的柱。在圖7b所示的另一實(shí)施例中，工程化表面700的至少一部分包括多個(gè)結(jié)構(gòu)幾何形狀。例如，包括棱錐狀凸起的單位單元與包括柱的單位單元直接相鄰。每個(gè)單位單元仍然至少部分由至少接近，優(yōu)選等于間距的尺寸限定，并包括單個(gè)微結(jié)構(gòu)?？墒褂枚喾N形狀限定圍繞單個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的單位單元。合適的單位單元可包括矩形、圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形、三角形、梯形和其他多邊形(例如五邊形、六邊形、八邊形)等，以及它們的組合。無論規(guī)則單位單元形狀如何，任何單位單元的邊界與相鄰單位單元的邊界直接相鄰，且單位單元至少部分由等于間距的尺寸限定，使得構(gòu)造類似于圖案鑲嵌。在工程化表面的任何部分(或整個(gè)部分)上單位單元的構(gòu)造可類似于結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格陳列。示例性的結(jié)構(gòu)化陣列或圖案鑲嵌包括如圖7a_b所示的笛卡爾網(wǎng)格陣列和如圖7c所示的規(guī)則網(wǎng)格陣列。在其他實(shí)施例中，單位單元的構(gòu)造類似于如圖7d所示的圖案鑲嵌，相鄰單位單元在一維上錯(cuò)開或交替。具有三個(gè)獨(dú)特的單位單元幾何形狀(743、745和747)的示例性非結(jié)構(gòu)化陣列示于圖7e中。在某些實(shí)施例中，工程化表面的至少一部分包括不超過三個(gè)獨(dú)特的單位單元幾何形狀。在其他實(shí)施例中，工程化表面的至少一部分包括不超過兩個(gè)獨(dú)特的單位單元幾何形狀。在某些具體實(shí)施中，工程化表面的至少一部分僅包括在所述表面部分上重復(fù)的一個(gè)單位單元幾何形狀。如上所述，在這種實(shí)施例中的單位單元可含有具有基本上類似幾何形狀的工程化結(jié)構(gòu)或具有不同幾何形狀的微結(jié)構(gòu)。如圖7f所示的單位單元742、744、746和748，具有超過三種不同的單位單元幾何形狀的工程化表面使得微結(jié)構(gòu)的復(fù)制由于例如材料的回縮和模具復(fù)制難度而明顯更加困難。在其他實(shí)施例中，工程化表面的至少部分由含有一種或多種結(jié)構(gòu)幾何形狀和/或取向的不規(guī)則單位單元限定。在這種實(shí)施例中單位單元不必至少部分由間距限定(但在某些實(shí)施例中可至少部分由間距限定)。例如，不規(guī)則單位單元可包括由一個(gè)或多個(gè)相鄰結(jié)構(gòu)或由兩個(gè)相鄰單位單元共享的最小尺寸。作為由圖7e所示的另一實(shí)例，不規(guī)則單位單元可圍繞工程化結(jié)構(gòu)的基底形狀拖曳，并仍然類似于圖案鑲嵌。這種不規(guī)則單位單元的結(jié)構(gòu)可具有多種幾何形狀，并可以以一維、二維或三維，或者以介于其間的任何維度存在。在這種單位單元中的工程化結(jié)構(gòu)可具有不同維度的類似幾何形狀，類似維度的類似幾何形狀，或可具有不同維度的類似幾何形狀。如圖8a和8b所示，當(dāng)多個(gè)規(guī)則或不規(guī)則單位單元作為根據(jù)本公開的圖案鑲嵌排列時(shí)，多個(gè)單位單元840可聚集成更大的母單元850。母單元850也以圖案鑲嵌排列，使得任何母單元850的邊界與相鄰母單元的邊界直接相鄰。相比之下，如圖Sc所示，包括四(4)個(gè)或更多個(gè)不同單位單元幾何形狀的微結(jié)構(gòu)的某些排列包括無法圖案鑲嵌的母單元850。在不同的方面，本公開涉及一種制備抗粘附表面的方法。在這種實(shí)施例中，工程化表面110可通過多種方法形成，包括多種微復(fù)制方法，包括但不限于，澆鑄、涂布和/或擠壓技術(shù)。例如，工程化表面110的第一級(jí)結(jié)構(gòu)可通過如下方法的至少一種獲得:(1)使用具有結(jié)構(gòu)化圖案的工具澆鑄熔融熱塑性塑料，(2)將流體涂布至具有結(jié)構(gòu)化圖案的工具上，固化所述流體，并去除所得膜，(3)將熱塑性膜經(jīng)過壓料輥以倚靠具有結(jié)構(gòu)化圖案的工具進(jìn)行壓縮(即壓印)，和/或(4)使聚合物在揮發(fā)性溶劑中的溶液或分散體接觸具有結(jié)構(gòu)化圖案的工具，并例如通過蒸發(fā)去除溶劑。可以使用本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員已知的許多技術(shù)中的任何一種來形成該工具，技術(shù)的選擇部分取決于工具材料和所期望外形的特征。示例性的技術(shù)包括蝕刻(如，化學(xué)蝕刻、機(jī)械蝕刻或諸如激光蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻等之類的其他燒蝕方法以及它們的組合)、光刻法、立體光刻、微機(jī)械加工、滾花(如切滾或酸強(qiáng)化滾)、刻痕、切削等，或它們的組合。形成工程化表面110的替代方法包括熱塑性擠出、可固化流體涂布法，和壓印熱塑性層，該熱塑性層也可被固化?？稍诶缛缦聦＠姓业接嘘P(guān)基材材料和形成工程化表面110的各種方法的另外的信息=Halverson等人的PCT公布N0.W02007/070310和US公布 N0.US2007/0134784 ；Hanschen 等人的 US 公布 N0.US2003/0235677 ；Graham 等人的 PCT公布 N0.W02004/000569 ；Ylitalo 等人的 US 專利 N0.6，386，699 Johnston 等人的 US 公布 N0.US2002/0128578 和 US 專利 N0.US6, 420，622、N0.US6, 867，342、N0.US7, 223，364 和Scholz 等人的 US 專利 N0.7，309，519。
工程化表面110可通過微復(fù)制大規(guī)模制備，產(chǎn)品間不存在明顯差異，并且未使用相對(duì)復(fù)雜的加工技術(shù)。在一些實(shí)施例中，微復(fù)制可制得在制造過程中或在制造之后保持各個(gè)特征保真性的工程化表面，且產(chǎn)品之間的差異不大于約50微米。在一些實(shí)施例中，工程化表面110在制造過程中和制造之后保持各個(gè)特征保真性，且產(chǎn)品之間的差異不大于5微米，在一些實(shí)施例中不大于0.5微米,在優(yōu)選實(shí)施例中不大于0.2微米。在一些實(shí)施例中，工程化表面110包括各個(gè)特征保真性以約5微米至0.05微米之間，在一些實(shí)施例中約2.5微米至約I微米之間的分辨率保持的形貌。接著，定向納米特征結(jié)構(gòu)可根據(jù)多種技術(shù)在工程化表面上產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生納米特征結(jié)構(gòu)的方法包括施用至工程化表面110的至少一部分的納米粒子的層。一般來講，納米粒子可以由有利于用作膜的蝕刻掩模的任何材料構(gòu)成。例如，納米粒子可為緩慢蝕刻或基本上未蝕刻的金屬，如金或某些金屬氧化物，例如銦錫氧化物、ZrO2, CeO2, A1203、SiO2或TiO2等。所述粒子可以根據(jù)需要作為粘結(jié)劑或涂布懸浮體的一部分施用，以將粒子最佳地分散在表面110上。納米粒子可以通過諸如浸涂、輥涂、模具涂布法、噴涂、旋涂等的任何適當(dāng)?shù)耐坎挤椒ㄊ┯弥凉こ袒砻?。也可使用濺射技術(shù)。可選擇涂布方法、設(shè)備、工藝條件和組合物，以在工程化表面上獲得基本上均勻的涂層。在隨后的步驟中，使用納米粒子作為蝕刻掩模來蝕刻工程化表面110。用于蝕刻步驟的一種特別有用的蝕刻方法是反應(yīng)性離子蝕刻。還可以使用干式蝕刻技術(shù)，例如激光燒蝕或離子束銑削。蝕刻步驟的結(jié)果是位于微結(jié)構(gòu)的部分上的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)以及介于上述多個(gè)納米結(jié)構(gòu)之間的表面的任何部分。納米結(jié)構(gòu)在本說明書中可以廣義地理解為從微結(jié)構(gòu)的表面突出的納米特征結(jié)構(gòu)，或蝕刻到微結(jié)構(gòu)120的表面中的凹部。在所用的納米粒子緩慢蝕刻的情況下，其可以產(chǎn)生具有高縱橫比(例如2比1、3比1、4比1、5比1、6比I或甚至更大)的納米結(jié)構(gòu)凹部或突起。本公開預(yù)期在微結(jié)構(gòu)和工程化表面上產(chǎn)生納米特征結(jié)構(gòu)的另外的方法。在一個(gè)具體實(shí)施中，將納米柱的層特別地施用至微結(jié)構(gòu)的頂部，使得納米柱從微結(jié)構(gòu)向外突出。納米柱可通過不妨礙結(jié)構(gòu)的取向或結(jié)構(gòu)完整性的任何合適的技術(shù)進(jìn)行施用。納米柱沉積的一種適當(dāng)?shù)姆椒槭┯糜杉{米柱預(yù)結(jié)構(gòu)化的膜。另外，納米柱的層也可首先作為非結(jié)構(gòu)化沉積涂層施用。在該施用方式中，將有機(jī)顏料涂層真空沉積至工程化結(jié)構(gòu)上。接著，優(yōu)選在真空下在高溫下將有機(jī)顏料涂層退火。該特定方法的更詳細(xì)的描述可見于美國(guó)專利N0.5,039, 561中，所述專利以全文引用的方式并入本文。產(chǎn)生納米柱的其他方式包括使用物理氣相傳輸生長(zhǎng)代替真空氣相沉積、在高入射角下無機(jī)材料的真空沉積、具有不同濺射速率的聚合物、半導(dǎo)體或合金的離子或rf 賤射、使用微島(micro is land)掩模派射蝕刻聚合物、光刻法(UV和X射線)和電子束平版印刷、金屬的電化學(xué)蝕刻和粗糙金屬的電鍍、在光聚合物表面上的光加工、低共熔體的定向固化和蝕刻，以及氣液固(VLS)晶體生長(zhǎng)。納米柱可通常彼此相當(dāng)緊密接近而形成，使得納米柱距離彼此具有小于約IOOnm的平均間距。更具體地講，納米柱距離最近相鄰的納米柱可具有約20nm至約IOOnm之間的平均間距。納米柱還可具有約40nm至約60nm之間的平均間距。根據(jù)此，納米柱可極為密集地施用，使得納米柱在微結(jié)構(gòu)的表面上具有約30億/cm2至約50億/cm2的密度。在隨后的步驟中，第一基材涂布于可固化組合物中，并固化以產(chǎn)生第一基材的負(fù)像。然后從第一基材分離第一基材的負(fù)像， 在分離之后納米柱保持嵌入在所述負(fù)像中。
最后，在從第一基材分離負(fù)像之后，蝕刻所述負(fù)像?？赏ㄟ^諸如反應(yīng)性離子蝕刻的適當(dāng)?shù)奈g刻方法以快速的速率蝕刻掉負(fù)像的材料。然而，納米柱可涂布于緩慢蝕刻金屬中，從而得到最初嵌入負(fù)像中的納米柱的更緩慢的蝕刻。因此，蝕刻可產(chǎn)生具有多個(gè)微結(jié)構(gòu)和納米柱的工程基材，其中納米柱通過蝕刻過程由嵌入轉(zhuǎn)換為突出。產(chǎn)生納米特征結(jié)構(gòu)的另一方法包括提供具有第一表面的第一基材。根據(jù)上述方法產(chǎn)生的多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)在第一表面上。在下一步驟中，將易于蝕刻的納米柱的層施用至工程化結(jié)構(gòu)。在許多實(shí)施例中，也蝕刻工程化結(jié)構(gòu)之間的表面，從而在微結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域中產(chǎn)生納米特征結(jié)構(gòu)。接著，第一基材涂布于可固化組合物中，并固化所述可固化組合物以產(chǎn)生第一基材的負(fù)像。接著從第一膜分離負(fù)像，在分離之后納米柱保持嵌入在所述負(fù)像中。與前述過程相反，不預(yù)期在納米柱上的金屬涂層。在下一步驟中，通過諸如反應(yīng)離子蝕刻或濕蝕刻的適當(dāng)?shù)奈g刻方法蝕刻掉負(fù)像的頂表面。然而，由于納米柱的材料，納米柱以甚至更快的速率蝕刻掉。該步驟的結(jié)果是具有在負(fù)像表面中形成的多個(gè)納米腔的負(fù)像。所述負(fù)像可隨后充當(dāng)工程化表面，并可被固定至醫(yī)療制品?；蛘?，包括多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)和定向納米特征結(jié)構(gòu)的工程化表面可作為膜提供，并可被固定至基材。在這種實(shí)施例中，工程化結(jié)構(gòu)和/或納米特征結(jié)構(gòu)可由與基材相同或不同的材料制得?？墒褂脵C(jī)械耦合、粘合劑、熱處理(如熱焊接、超聲焊接、RF焊接等)或它們的組合提供固定?？赡苡欣氖亲銐虻募{米特征結(jié)構(gòu)分布于整個(gè)工程化表面。不希望受限于理論，某些納米特征結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過程可得到基本上位于工程化結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域中的納米特征結(jié)構(gòu)，而在工程化結(jié)構(gòu)的表面上極少覆蓋納米特征結(jié)構(gòu)。取決于例如納米特征結(jié)構(gòu)的高度和相鄰工程化結(jié)構(gòu)之間的間距，這種工程化表面可基本上充當(dāng)平坦表面，且對(duì)抗粘附幫助不大。因此在某些優(yōu)選具體實(shí)施中，定向納米特征結(jié)構(gòu)設(shè)置于工程化結(jié)構(gòu)之間和工程化結(jié)構(gòu)上。作為最終任選的步驟，表面能改性涂層可施用至工程化表面。例如，低表面能可以是所需的。此低表面能涂層一般可以理解為在平坦表面上具有大于110度的水接觸角的涂層。對(duì)于獲得高疏水性性能，這種涂層可能是不必要的?？梢允褂玫氖纠缘捅砻婺芡繉硬牧峡梢园ㄒ韵虏牧?例如TK氣環(huán)氧丙燒(HFPO);或有機(jī)娃燒，例如燒基娃燒、燒氧基硅烷、丙烯?；柰?、多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)和含氟的有機(jī)硅烷，僅舉數(shù)例。也可以使用多種其他合適的低表面能涂層來進(jìn)一步提高膜的疏水性。本領(lǐng)域已知的特定涂層的例子可見于例如美國(guó)公布N0.2008/0090010，和共同所有的公布美國(guó)公布N0.2007/0298216中。當(dāng)將涂層施用至微結(jié)構(gòu)時(shí)，其可以通過任何適當(dāng)?shù)耐坎挤椒ㄟM(jìn)行施加，例如濺射、汽相沉積、旋涂、浸涂、滾筒式涂布或任何其他合適的方法。也可能的并且為了保持工程化結(jié)構(gòu)的保真性而常常優(yōu)選的是，將表面能改性化合物置于用于形成工程化結(jié)構(gòu)的組合物中。這樣，表面能改性化合物至少部分沉積于工程化結(jié)構(gòu)的表面上，由此改性表面能。在某些情況中，可能必要的是添加一種或多種鋪展(bloom)添加劑化合物以提高表面能改性化合物的移動(dòng)性，從而使其以足夠的量到達(dá)表面。例如，相比于在基底結(jié)構(gòu)組合物中，表面能改性化合物在鋪展添加劑中可具有更大的溶解度。在其他情況中，鋪展添加劑可延遲或抑制基底組合物的結(jié)晶。合適的鋪展添加劑可見于例如Scholz等人的國(guó)際公布N0.W02009/152345和Klun等人的美國(guó)專利N0.7，879，746中。
下面實(shí)例進(jìn)一步說明了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，但這些實(shí)例中列舉的具體物質(zhì)及其用量、其它條件和細(xì)節(jié)，不應(yīng)當(dāng)解釋為是對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限制。除非另外指明，所有的份數(shù)和百分比均按重量計(jì)。SM制各實(shí)例A產(chǎn)牛第一級(jí)工稈化表面(微結(jié)構(gòu))為了制造用于微結(jié)構(gòu)的母板，通過光學(xué)平版印刷在硅片上制造光致抗蝕(PR)圖案。使用表I中所列的參數(shù)，通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，使用可得自英國(guó)雅頓牛津儀器(Oxford Instruments, Yatton, UK)的 Model PlasmaLab SystemlOO 將 1500nm 厚的二氧化硅層涂布至PR微結(jié)構(gòu)上。使用快沉積速率，以產(chǎn)生表面粗糙度。表I。用于沉積Si(X層的條件
權(quán)利要求
1.一種具有細(xì)菌抗粘附性質(zhì)的設(shè)備，其包括: 具有工程化表面的本體，所述工程化表面的至少一部分包括多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)； 設(shè)置于所述工程化結(jié)構(gòu)的至少一部分上的多個(gè)隨機(jī)分布的定向納米特征結(jié)構(gòu)； 其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括至少一種周期性結(jié)構(gòu)，其中所述周期性結(jié)構(gòu)包括至少0.5微米且不大于50微米的至少一個(gè)尺寸， 其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的相鄰結(jié)構(gòu)之間的間距為至少0.1且不大于150微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括多個(gè)微結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述定向納米特征結(jié)構(gòu)以重量計(jì)大部分為熱固性聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述定向納米特征結(jié)構(gòu)具有至少1/2且不大于10/1的縱橫比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括多個(gè)工程化納米結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中在所述工程化表面的至少一部分上的所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造包括多個(gè)單位單元，其中所述多個(gè)單位單元中的每個(gè)單位單元至少部分由至少接近所述間距的尺寸限定，并包括不超過I個(gè)工程化結(jié)構(gòu)；且其中所述多個(gè)單位單元是鋪設(shè)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)為連續(xù)結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)選自柱、棱錐、肋、橫檔、鉆石形物、圓頂以及它們的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)中的每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包含熱塑性或熱固性材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)從所述工程化表面突出，或者伸入所述工程化表面中。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的醫(yī)療制品，其中所述多個(gè)單位單元中的任意單位單元的幾何形狀與至少所有相鄰單位單元基本上相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中根據(jù)靜態(tài)生物膜分析，金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌在所述工程化表面的包括所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)和所述定向納米特征結(jié)構(gòu)的部分上的定植相比于在由相同材料構(gòu)成的平坦表面上的定植顯著減少。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述工程化表面位于孔口裝置的至少一部分上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述醫(yī)療制品為傷口敷料、傷口吸收劑或傷口接觸層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療制品，其中所述工程化表面的至少一部分包含抗微生物劑。
16.—種產(chǎn)生抗粘附表面的方法，所述方法包括: 提供基底裝置，所述基底裝置包括外接觸表面； 在所述外接觸表面上產(chǎn)生多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括圖案，所述圖案包括周期性結(jié)構(gòu)，且其中所述周期性結(jié)構(gòu)包括至少0.5微米且不大于50微米的至少一個(gè)尺寸，且其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括至少0.5微米且不大于150微米的間距； 在所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)工程化結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生多個(gè)定向納米特征結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述在所述外接觸表面上產(chǎn)生多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的步驟包括: 在聚合物外皮上復(fù)制多個(gè)微結(jié)構(gòu)； 將所述聚合物外皮固定至所述外接觸表面的至少一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)工程化結(jié)構(gòu)選自柱、棱錐、鉆石形物、橫檔、肋、圓頂以及它們的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述在所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)工程化結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生多個(gè)定向納米特征結(jié)構(gòu)的步驟包括反應(yīng)性離子蝕刻。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述多個(gè)微結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)微結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生多個(gè)納米特征結(jié)構(gòu)包括: 將納米粒子的層施用至所述工程化表面；和 使用所述納米粒子的層作為蝕刻掩模來蝕刻所述工程化表面，從而在所述多個(gè)微結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)微結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述納米粒子為金屬氧化物納米粒子。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述在所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)工程化結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生多個(gè)定向納米特征結(jié)構(gòu)包括平版印刷多個(gè)納米特征結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16-22中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)根據(jù)靜態(tài)生物膜分析進(jìn)行測(cè)試時(shí)，在包括所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)和所述多個(gè)定向納米特征結(jié)構(gòu)的表面上目標(biāo)生物體的定植比在由相同材料構(gòu)成的平坦表面上的定植少至少70%。
24.一種控制醫(yī)療制品的微生物粘附的方法，所述方法包括: 提供一種醫(yī)療制品，所述醫(yī)療制品具有表面，所述表面包括在該表面的至少一部分上的多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)和設(shè)置于所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)工程化結(jié)構(gòu)上的多個(gè)定向納米特征結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)中的每個(gè)工程化結(jié)構(gòu)包括具有至少一個(gè)微米級(jí)橫截面尺寸的基底，其中所述多個(gè)工程化結(jié)構(gòu)中的相鄰工程化結(jié)構(gòu)之間的間距為所述最小橫截面尺寸的至少I倍且不大于5倍,其中沒有基底包括大于20微米的橫截面尺寸；和 將所述表面靠近組織或流體放置，其中相比于由相同材料構(gòu)成的平坦表面，在所述表面的包括所述多個(gè)工程化微結(jié)構(gòu)的部分上目標(biāo)微生物的定植減少。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于抵抗和降低生物膜形成的表面，特別是在醫(yī)療制品(100)上。所述表面包括多個(gè)微結(jié)構(gòu)(120)，所述多個(gè)微結(jié)構(gòu)(120)包括根據(jù)至少一個(gè)單位單元排列的多個(gè)納米特征結(jié)構(gòu)(140)。本發(fā)明還公開了用于產(chǎn)生抗粘附表面的方法。
文檔編號(hào)B08B17/06GK103180059SQ201180051296
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者G·馬爾科·博馬里托, 馬修·T·肖爾茨, 邁克爾·J·斯瓦羅夫斯基, 杰里米·M·亞伍德, 斯科特·M·施諾布里希, 羅伯特·J·德沃, 張俊穎, 特里·L·史密斯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司