新穎組合物和相關方法、塗料和物件的製作方法

2023-06-07 18:46:51

專利名稱：新穎組合物和相關方法、塗料和物件的製作方法
技術領域：
本發明涉及新穎組合物以及相關方法、塗料和物件。
背景技術：
鈦氧化物是一種金屬氧化物半導體，其在高於其帶隙的光子能量照射時分別在導 帶和價帶中產生電子和電洞。所述光生電子和電洞能夠與表面吸附物質(例如，水和氧)結 合而形成高度反應性的自由基物質，例如羥基自由基(『0H)和過氧化物陰離子(02『_)。所 述反應性物質具有強氧化力，並且能夠氧化大多數有機化合物。因此，所述反應性物質的存 在可使鈦氧化物顆粒的表面具有光催化活性。反應性物質通常僅在鈦氧化物被紫外光(例 如，具有小於380nm的波長)照射時產生。

發明內容
本發明涉及新穎組合物以及相關方法、塗料和物件。一方面，本發明的特徵在於包括以下的方法將含有聚合物和金屬氧化物前體的 組合物施加至物體表面上，並在將所述組合物施加至所述物體表面上之後，自所述金屬氧 化物前體形成金屬氧化物。另一方面，本發明的特徵在於包括以下的方法自含有聚合物和金屬氧化物前體 的組合物中的所述金屬氧化物前體形成金屬氧化物，此通過將所述金屬氧化物前體暴露於 具有約40%至約70%的溼度水平的氣體達至少約1小時來實施。另一方面，本發明的特徵在於包括以下的方法自含有聚合物和金屬氧化物前體 的組合物中的所述金屬氧化物前體形成金屬氧化物，此通過將所述金屬氧化物前體暴露於 具有約40%至約70%的溼度水平的氣體並使所述金屬氧化物前體實質上僅與存在於所述 氣體中的水、酸和鹼接觸來實施。另一方面，本發明的特徵在於通過上文方法製備的物件。另一方面，本發明的特徵在於包括聚合物和金屬氧化物的組合物，其中所述組合 物在自約380nm至約1，200nm的波長下具有最大吸收峰。另一方面，本發明的特徵在於包括聚合物和金屬氧化物的組合物，其中在用具有 自約380nm至約1，200nm的波長的光輻照所述組合物約1小時後，所述組合物使亞甲藍溶液在664nm下的光密度降低至少約20%。又一方面，本發明的特徵在於包括物體和由所述物體的表面支撐的塗層的物件。 所述塗層包括聚合物和金屬氧化物前體。所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約50%至約99%。實施例可包括以下特徵中的一或多個特徵。在一些實施例中，自金屬氧化物前體形成金屬氧化物包括使所述金屬氧化物前體 水解。在一些實施例中，自金屬氧化物前體形成金屬氧化物是在不高於約45°C (例如， 不高於約30°C )的溫度下實施。在一些實施例中，自金屬氧化物前體形成金屬氧化物實施至少約1小時。在一些實施例中，自金屬氧化物前體形成金屬氧化物包括將所述組合物暴露於具 有約40%至約70%的溼度水平的氣體並使所述金屬氧化物前體實質上僅與存在於所述氣 體中的水、酸和鹼接觸。在一些實施例中，所述氣體包括空氣。在一些實施例中，所述金屬氧化物前體包括金屬醇鹽、金屬二酮酸鹽或金屬鹽。例 如，所述金屬氧化物前體可包括鈦醇鹽、釩醇鹽、鋅醇鹽、鋯醇鹽、銀醇鹽或鉭醇鹽。在一些實施例中，所述金屬氧化物前體包括四異丙醇鈦或三丙醇氧化釩。在一些實施例中，所述金屬氧化物包括鈦氧化物、釩氧化物、鋅氧化物、鋯氧化物、 銀氧化物或鉭氧化物。在一些實施例中，所述聚合物包括聚矽氧烷、聚氨酯、聚(環氧乙烷)、聚丙烯醯 胺、多肽、多糖、或其組合或共聚物。例如，所述聚合物可包括聚(二甲基矽氧烷)，例如官能 化的聚(二甲基矽氧烷)。在某些實施例中，所述官能化的聚(二甲基矽氧烷)的至少一部 分在自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物時交聯。在一些實施例中，所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所述聚合物的總 體積的約50%至約99% (例如，約60%至約97% )。在一些實施例中，所述組合物可進一步包括溶劑。在某些實施例中，上文所述方法 可進一步包括在將所述組合物施加至所述物體表面上之後或在自所述金屬氧化物前體形 成所述金屬氧化物之前移除所述溶劑。在一些實施例中，所述組合物在自約500nm至約1，100nm(例如，自約600nm至約 1, OOOnm)的波長下具有最大吸收峰。在一些實施例中，所述組合物呈於物體表面上的塗層形式。在某些實施例中，所述 物體是醫療器件，例如醫療植入體。在一些實施例中，所述物件可以是醫療器件，例如醫療植入體。實施例可包括以下優點中的一或多個優點。在一些實施例中，除紫外光(UV)(例如，具有自約lOnm至約380nm的波長)外，上 文所述塗料在可見光和紅外光(IR)(例如，具有自約380nm至約1，200nm的波長)和X射 線(例如，具有自約O.Olnm至約lOnm的波長)輻照時也出乎意料地展示光催化活性。在 某些實施例中，上文所述塗料在具有約600nm至約1，OOOnm的波長(光透過人體的最佳波 長範圍)的光輻照時展示光催化活性。因此，當將具有所述塗料的醫療器件植入人體時，所述塗料可對骨、皮膚、肌肉和其它軟組織提供有效的治療性處理(例如，抗炎或抗微生物活 性)。在某些實施例中，上文所述塗料在具有自約0. Olnm至約lOnm的波長的X射線以不傷 害人體的劑量(例如典型CT掃描儀所用的劑量)輻照時展示光催化活性。因此，當用典型 CT掃描儀掃描帶有含有所述塗料的醫療植入體的患者時，所述塗料可對骨、皮膚、肌肉和其 它軟組織提供有效的治療性處理(例如，抗炎或抗微生物活性)。在某些實施例中，上文所 述塗料在紫外光輻照時展示較低的光催化活性，但在可見光或紅外光輻照時保持較高的光 催化活性。因此，當不希望有紫外光輻照且通過過濾移除時，所述塗料可提供有效的治療性 處理(例如，抗炎或抗微生物活性)。在一些實施例中，上文所述塗料顯著改良釩氧化物自塗料的遞送曲線 (deliveryprofile).例如，當將釩氧化物加載至包括鈦氧化物和聚(二甲基矽氧烷)的塗 料中時，在生理條件下自塗料釋放出乎意料地高的百分比的釩氧化物。例如，自所述塗料釋 放的釩氧化物的百分比遠高於自含有鈦氧化物而不含有聚(二甲基矽氧烷)的塗料釋放的 釩氧化物的百分比。因此，當布置所述塗料(例如，植入人體中)時，可以足以達成治療效 果的量將釩氧化物遞送於人體中。在一些實施例中，上文所述塗料顯著改良銀氧化物自塗料的遞送曲線。例如，當將 少量銀氧化物(來自新癸酸銀)加載至包括鈦氧化物和聚(二甲基矽氧烷)的塗料中時， 銀被釋放以提供比生理條件下所述塗料的預期抗微生物作用為高的抗微生物作用。例如， 與含有鈦氧化物與聚(二甲基矽氧烷)的混合物的塗料相比，鈦氧化物塗料提供抗微生物 活性需要的銀加載量較高。此較低有效劑量的銀能夠產生可阻止細菌生長同時支持人類細 胞(例如，成纖維細胞)生長的塗料。較高的銀氧化物加載量可為所述塗料提供持續時間 較長的抗微生物能力。因此，當布置所述塗料(例如，植入人體中)時，可以足以達成抗微 生物治療效果的量將銀遞送於人體中。自說明書、附圖和權利要求書可清楚地了解其它特徵和優點。


圖1是塗覆物件的實施例的剖視圖。圖2是塗覆導管的實施例的剖視圖。圖3是顯示自實例5中所述的分析所獲得的結果的圖。在各附圖中，相同的參考符號表示相同的元件。
具體實施例方式圖1展示塗覆物件100的剖視圖，塗覆物件100包括物體110和物體110的表面 111上所支撐的塗料120。通常，塗料120包括金屬氧化物和聚合物。可用於塗料120中的金屬氧化物通常包括在某一條件下展示一或多種治療效果 的氧化物。在一些實施例中，塗料120中的金屬氧化物是過渡金屬氧化物。適宜用於塗料 120中的金屬氧化物的實例包括鈦氧化物、釩氧化物、鋅氧化物、鋯氧化物、銀氧化物、鉭氧 化物或其組合。在一些實施例中，塗料120包括鈦氧化物。不欲受限於理論，我們認為鈦氧化物在經某一波長的光輻照時具有光催化活性，從而使塗料具有抗微生物和抗炎特性。例如，在經 紫外光輻照時，鈦氧化物可產生電荷，其產生可分解有機物質(例如細菌)的反應性氧物 質(例如羥基自由基和過氧化物陰離子自由基)。光子輻照可產生正電荷和負電荷，其可 催化化學反應以影響和刺激生物和治療活性(例如，控制炎症、細菌和細胞活性)且吸引或 排斥鄰近的帶電荷體(例如，細菌、人類細胞、離子、蛋白質、肽、生長因子)。在一些實施例 中，當塗料120包括一定量的鈦氧化物時，除紫外光(例如，具有自約lOnm至約380nm的波 長)外，所述塗料在可見光和紅外光(例如，具有自約380nm至約1，200nm的波長)和X射 線(例如，具有自約0. Olnm至約10nm，例如自約0. 06nm至約0. 2nm的波長)輻照時也出乎 意料地展示光催化活性。在一些實施例中，塗料120包括釩氧化物與鈦氧化物的組合。釩氧化物是已知的 胰島素模擬物，且可用於治療局部和全身性糖尿病病狀，改善慢性糖尿病，改良傷口和軟組 織癒合，且防止由於缺血而引起的細胞損傷。不欲受限於理論，我們認為塗料120中存在的 聚合物顯著改良釩氧化物自塗料的遞送曲線。在一些實施例中，例如，當將釩氧化物加載至 包括鈦氧化物和聚(二甲基矽氧烷)的塗料120中時，在生理條件下，自塗料120出乎意料 地釋放遠高於自含有鈦氧化物而不含有聚(二甲基矽氧烷)的塗料的百分比的釩氧化物。在一些實施例中，塗料120包括銀氧化物(例如，自新癸酸銀獲得)與鈦氧化物的 組合。已知銀具有抗微生物特性，同時發現鈦氧化物相比於其它植入體材料(例如，不鏽鋼 和銀)可降低接觸組織的炎症反應。不欲受限於理論，我們認為塗料120中存在的聚合物 顯著改良銀氧化物自塗料的遞送曲線。在一些實施例中，例如，當將銀氧化物加載至包括鈦 氧化物和聚(二甲基矽氧烷)的塗料120中時，在生理條件下，塗料120相比於含有鈦氧化 物而不含有聚(二甲基矽氧烷)的塗料可達成較高的抗微生物活性。鈦氧化物和銀氧化物 於聚(二甲基矽氧烷)中的獨特組合出乎意料地支持人類細胞生長，同時阻止細菌生長。在一些實施例中，塗料120中金屬氧化物(例如，鈦氧化物)的重量百分比可以是 至少約0. 11 % (例如，至少約22 %、至少約30 %、至少約41 %、至少約91 %或至少約99 % )。可用於塗料120中的聚合物通常包括能夠促進在物體110上形成含有金屬氧化物 的塗料的聚合物。本文所提及的術語「聚合物」是指具有至少2個(例如，至少3個、至少5 個、至少10個、至少50個、至少100個、至少500個、至少1，000個)單體重複單元的化合 物。塗料120中的聚合物可以是無機聚合物或有機聚合物。實例性無機聚合物包括聚 矽氧烷或聚矽烷。實例性有機聚合物包括聚(環氧烷)(例如，聚環氧乙烷)、聚碳酸酯、聚 氨酯、聚丙烯醯胺、多肽(例如，膠原)、或多糖(例如，瓊脂糖或藻酸鹽)。在一些實施例中，塗料120包括聚(二甲基矽氧烷)。在某些實施例中，聚(二甲 基矽氧烷)可以是未官能化的聚(二甲基矽氧烷)，即，不含有反應性官能團。反應性官 能團已為所屬領域的技術人員所熟知，且包括(但不限於)烯基、炔基、烷氧基、芳基、雜芳 基、羥基、巰基、滷基、氰基、硝基、氨基、醯胺、醯亞胺、酯、醚和羰基。市售未官能化的聚(二 甲基矽氧烷)的實例是道康寧200流體20CST(D0W C0RNING200 FLUID 20CST)。在其它實 施例中，聚(二甲基矽氧烷)可以是官能化的聚(二甲基矽氧烷)(即，含有至少一個反應 性官能團，例如氨基、羥基或烷氧基)。市售官能化的聚(二甲基矽氧烷)的實例是道康寧 MDX4-4159(D0ff CORNING MDX4-4159)。不欲受限於理論，我們認為，相比於僅含有聚合物的塗料，將金屬氧化物(例如，鈦氧化物、釩氧化物和銀氧化物)納入含有聚合物(例如，聚矽 氧烷或聚氨酯)的塗料中可達成改良的生物相容性、細胞增殖、抗微生物特性和光催化活 性。此外，不欲受限於理論，我們認為，相比於僅含有金屬氧化物的塗料，將聚合物納入含有 金屬氧化物的塗料中可達成改良的黏著和機械特性。通常，塗料120中的聚合物可以是均聚物或共聚物(例如，嵌段共聚物、無規共 聚物或交替共聚物)。可用於塗料120中的共聚物的一個實例是聚(環氧乙烷)_共-聚 (二甲基矽氧烷)，例如闡述於以下文獻中者(1)帕克(J.H.Park)等人，生物材料 (Biomaterials) 2002，23 1797-1808 ； (2)帕克(J.H.Park)等人，應用聚合物科學期刊 (J.Appl.Polym. Sci)，2003，89 1505-1514 ；和(3)帕克(J.H.Park)等人，生物醫學材料 研究期刊(J. Biomed. Mater. Res.)，2003，64A =303-319,其全部內容以引用方式併入本文 中。不欲受限於理論，我們認為，聚(環氧乙烷)的存在有助於形成水凝膠，其保留水且促 進塗料中水溶性生物材料的溶解。其它實例性共聚物包括聚碳酸酯-共-聚氨酯、聚丙烯 酸-共-聚氨酯、和聚醚-共-聚氨酯。在一些實施例中，塗料120包括兩種或更多種聚合物的摻合物，例如聚氨酯與聚 矽氧烷的摻合物。在一些實施例中，當摻合物包括兩種聚合物時，兩種聚合物的重量比的範 圍可以是至少約1 20(例如，至少約1 15、至少約1 10、至少約1 5、至少約1 2、 至少約1:1)。在一些實施例中，塗料120在自約380nm至 約1，200nm(例如，自約500nm至約 1，lOOnm或自約600nm至約1，OOOnrn)的波長下具有最大吸收峰。在一些實施例中，塗料120 在自約0. Olnm至約10nm(例如，自約0. 03nm至約lnm或自約0. 06nm至約0. 2nm)的波長 下具有最大吸收峰。在一些實施例中，塗料120中的材料是非晶形物。不欲受限於理論，我們認為，在 所述實施例中，塗料120不需要經加熱形成結晶材料來展示光催化活性。所述塗料可施加 至熱敏性物體(例如織物)，不加熱同時仍保持其光催化活性。在一些實施例中，塗料120含有分離的相。在某些實施例中，所述分離的相具有至 少約10nm(例如，至少約30nm、至少約50nm、至少約80nm或至少約100nm)和/或至多約 500nm(例如，至多約400nm、至多約300nm、至多約200nm或至多約100nm)的平均直徑。在 一些實施例中，所述分離的相含有納米尺寸的疇(nano-sizeddomain)。在某些實施例中，所 述納米尺寸的疇具有至少約0. 5nm(例如，至少約lnm或至少約5nm)和/或至多約10nm (例 如，至多約5nm或至多約lnm)的平均長度。在某些實施例中，所述納米尺寸的疇具有至少 約0. lnm(例如，至少約0. 2nm、至少約0. 5nm或至少約lnm)和/或至多約2nm (例如，至多 約lnm、至多約0. 5nm或至多約0. 2nm)的平均寬度。在一些實施例中，塗料120可包括其它治療劑。治療劑的實例包括蛋白質、肽、生 長因子、維生素、礦物質、藥物、金屬有機物和金屬鹽。在一些實施例中，所述治療劑可在生 理條件下(例如，在體液中，例如血液)自塗料120釋放並遞送至靶位點。塗料120通常可通過基於液體的塗覆方法來製備。本文所提及的術語「基於液體 的塗覆方法」是指使用基於液體的塗料組合物的方法。基於液體的塗料組合物的實例可包 括溶液、分散液和懸浮液。在將塗料組合物施加至物體110的表面111之後，通常乾燥組合 物並隨後使其在空氣中水解以形成塗料120。
通常，基於液體的塗料組合物可包括金屬氧化物前體、聚合物和溶劑。本文所提及的術語「金屬氧化物前體」是指可形成金屬氧化物的任何化合物。在 一些實施例中，金屬氧化物前體是金屬醇鹽。實例性金屬醇鹽包括鈦醇鹽(例如，四異丙醇 鈦)、釩醇鹽(例如，三丙醇氧化釩)、鋅醇鹽、鋯醇鹽、銀醇鹽或鉭醇鹽。在一些實施例中， 金屬氧化物前體是金屬二酮酸鹽(例如，雙(乙氧乙醯乙醯)二異丙醇鈦)或金屬鹽(例 如，四氯化鈦或氯化銀)。通常，塗料組合物中的聚合物可與塗料120中的聚合物相同或不同。在一些實施 例中，當聚合物分子不含有任何官能團時，塗料120中的聚合物通常與塗料組合物中的聚 合物相同。在一些實施例中，當聚合物分子含有官能團(例如，氨基、烷氧基或羥基)時，所 述聚合物分子可在乾燥和水解步驟期間與另一聚合物分子或金屬氧化物前體分子反應而 形成具有較高分子量的聚合物分子或共價連接至金屬氧化物分子的聚合物分子。在一些實 施例中，當聚合物分子含有兩種或更多種官能團時，除上文所形成的物質外還可形成交聯 聚合物分子。金屬氧化物前體與聚合物的體積比可視需要而變化。當金屬氧化物前體是鈦氧化 物前體且聚合物是聚(二甲基矽氧烷)時，視物理和生物特性通常可將塗料組合物分成四 種不同的種類。在第一類中，塗料組合物所含有的鈦氧化物前體佔鈦氧化物前體和聚(二甲基矽 氧烷)的總體積的約0.4% (即，對應於塗料中鈦氧化物佔約0.11重量％)至約50% (即， 對應於塗料中鈦氧化物佔約22重量％)。由此類組合物形成的塗料展示改良的成纖維細胞 附著和增殖、和在使塗料與活組織接觸後減輕的軟組織炎症。另外，當將釩氧化物加載至所 述塗料中時，在相同洗脫條件下可自所述塗料洗脫出遠高於含有鈦氧化物而不含有聚(二 甲基矽氧烷)的塗料的百分比的釩氧化物。由此類組合物形成的塗料通常展示與含有鈦氧 化物而不含有聚(二甲基矽氧烷)的塗料類似的光催化活性(例如，如通過下文實例5或 6中所述的亞甲藍分析所測定)。在第二類中，塗料組合物所含有的鈦氧化物前體佔鈦氧化物前體和聚(二甲基矽 氧烷)的總體積的約50%至約97. 5% (即，對應於塗料中鈦氧化物佔約91重量％)。由第 一類組合物形成的塗料除具有改良的生物特性外，由此類組合物形成的塗料在廣譜光輻照 時也出乎意料地展示光催化活性(例如，如下文實例5或6中所述的亞甲藍分析所測定)， 例如X射線(例如，在自約0. 06nm至約0. 2nm下)、紫外光(例如，在約388nm下)、可見 光(例如，在約420nm、約540nm或約600nm下)和紅外光(例如，在約720nm或約1，OOOnm 下)。具體來說，由含有佔鈦氧化物前體和聚(二甲基矽氧烷)的總體積的約60% (即，對 應於塗料中鈦氧化物佔約30重量％ )至約97. 5%的鈦氧化物前體的組合物形成的塗料在 具有約600nm至約1，OOOnm的波長(光透過人體的最佳波長範圍)的光輻照時展示光催化 活性。因此，當將具有所述塗料的醫療器件植入人體時，所述塗料可對骨、皮膚、肌肉和其它 軟組織提供有效的治療性處理(例如，抗炎或抗微生物活性)。當不希望有紫外光輻照且 通過過濾移除時，所述塗料可提供有效的治療性處理。相比之下，由鈦氧化物形成且不含聚 (二甲基矽氧烷)的塗料僅在紫外光(例如，具有小於約380nm的波長)輻照時展示光催化 活性。另外，由含有佔鈦氧化物前體和聚(二甲基矽氧烷)的總體積的約71% (S卩，對應於 塗料中鈦氧 物佔約41重量％ )至約97. 5%的鈦氧化物前體的組合物形成的塗料在具有約600nm至約1，OOOnm的波長的光輻照時展示遠遠強於紫外光輻照的光催化活性，且因此 尤其適用於此目的。在第三類中，塗料組合物所含有的鈦氧化物前體佔鈦氧化物前體和聚(二甲基矽 氧烷)的總體積的約97. 5%至約99. 7% (即，對應於塗料中鈦氧化物佔約99重量％)。由 此類組合物形成的塗料展示與由第二類組合物形成的塗料類似的改良的細胞增殖和附著 特性，但展示減弱的光催化活性。具體來說，紫外光輻照時光催化活性的減弱比可見光或紅 外光輻照時光催化活性的減弱快速。因此，由此類組合物形成的塗料在紫外光輻照時展示 的光催化活性比可見光或紅外光輻照時展示的光催化活性弱。在第四類中，塗料組合物所含有的鈦氧化物前體佔鈦氧化物前體和聚(二甲基矽 氧烷)的總體積的約99. 7%至約99. 9% (即，對應於塗料中鈦氧化物佔約99. 6重量％ )。 與由第一類組合物形成的塗料類似，由此類組合物形成的塗料展示改良的成纖維細胞附著 和增殖、和在使塗料與活組織接觸後減輕的軟組織炎症，但展示與含有鈦氧化物而不含有 聚(二甲基矽氧烷)的塗料類似的光催化活性。可用於塗料組合物中的溶劑通常可以是能夠溶解或分散聚合物和金屬氧化物前 體的任何溶劑。在一些實施例中，塗料組合物中的溶劑是有機溶劑。在一些實施例中，所述 溶劑具有較低沸點(例如，至多約150°C、至多約120°C、至多約100°C、或至多約80°C )。不 欲受限於理論，我們認為，使用具有較低沸點的溶劑有助於在乾燥步驟期間移除溶劑且有 助於形成塗料120。實例性溶劑包括醇(例如，異丙醇)和脂肪族烴(例如，己烷或礦物油 精(mineral spirit))。在一些實施例中，塗料組合物中的溶劑包括兩種或更多種溶劑的混 合物。通常，塗料120可通過基於液體的塗覆方法來製備，所述方法通常包括以下步驟
(1)將金屬氧化物前體和聚合物混合於溶劑中以形成塗料組合物(例如，溶液或分散液)；
(2)將所述組合物塗覆於物體表面上；(3)乾燥所塗覆的組合物；和(4)自金屬氧化物前體 形成金屬氧化物(例如，通過使金屬氧化物前體水解)。在一些實施例中，混合步驟可通過將金屬氧化物前體和聚合物直接添加到溶劑中 以形成塗料組合物來實施。在一些實施例中，混合步驟還可通過以下來實施將金屬氧化物 前體溶解或分散於溶劑中以形成第一組合物，將聚合物溶解或分散於溶劑中以形成第二組 合物，混合第一組合物與第二組合物以形成塗料組合物。在混合步驟中，塗料組合物通常不 經水、酸(即，無機酸或有機酸)、或鹼(即，無機鹼或有機鹼)處理以免使金屬氧化物前體 水解。因此，在將塗料組合物施加於物體表面上之前，塗料組合物中實質上全部(例如，至 少約80重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約98重量％或至少約99重量％ ) 的金屬氧化物前體呈前體形式，而未經水解形成金屬氧化物。塗覆步驟通常可通過任何適宜的塗覆方法來實施。在一些實施例中，其可通過使 用以下方法中的至少一種方法來實施溶液塗覆、噴墨印刷、旋塗、浸塗、刮刀式塗覆、棒式 塗覆、噴塗、輥塗、狹縫塗覆、凹板塗覆、柔性版印刷或絲網印刷。在某些實例中，經由浸塗通 過將物體浸沒於塗料組合物中且隨後自所述組合物中取出物體來將塗料組合物塗覆至物 體上。通常，在將組合物塗覆於物體表面上之後，通過乾燥組合物來移除組合物中的溶 劑。在一些實施例中，乾燥步驟是在低於約45°C (例如，低於約40°C、低於約35°C或低於約30°C)的溫度下實施。在一些實施例中，乾燥步驟是在室溫(例如自約24°C至約26°C)下 實施。在一些實施例中，乾燥步驟是在生理溫度(例如自約35°C至約40°C)下實施。在某 些實施例中，乾燥步驟是在與生物組織(例如，表皮、真皮、軟骨和骨)接觸期間實施。在某 些實施例中，乾燥步驟是在高溫(例如，自約30°C至約100°C )下實施以確保移除殘留溶劑 和/或為所塗覆物體消毒。金屬氧化物通常通過使金屬氧化物前體水解而自所述金屬氧化物前體形成。水解 步驟通常可通過將塗覆組合物暴露於含有水分的氣體(例如，空氣)以使金屬氧化物前體 與氣體中的水分接觸以形成金屬氧化物來實施。通常，塗覆組合物除經存在於氣體中的水、 酸(即，無機酸或有機酸)、或鹼(即，無機鹼或有機鹼)處理以使金屬氧化物前體水解以外 不經其它的水、酸或鹼處理。在一些實施例中，所述氣體具有自約40%至約70% (例如，自 約50%至約60% )的溼度水平。在一些實施例中，水解步驟是在與乾燥步驟相同的條件下實施。在乾燥步驟於室 溫下實施的實施例中，至少一部分水解步驟與乾燥步驟同時發生。在乾燥步驟於高溫下實 施的實施例中，實質上全部水解步驟在乾燥步驟之後(即，在移除溶劑之後)發生。在一些實施例中，水解步驟可實施至少約1小時(例如，至少約2小時、至少約4 小時、至少約8小時、至少約12小時、至少約24小時)。在一些實施例中，在水解步驟後，在高溫(例如，自約90°C至約400°C，例如 250°C)下加熱塗料120。加熱可通過任何適宜方法來實施，例如將塗料120置於熱板上、熔 爐中或高壓釜中的高溫蒸氣中。不欲受限於理論，我們認為加熱(例如，用高溫蒸氣)可為 塗料消毒。不欲受限於理論，我們認為加熱(例如，在約400°C的熔爐中)可減少聚合物的 有機組份並改變塗料的表面形態(例如，自平滑至網狀且多孔)，此可改良生物組織對塗料 的反應(例如，改良組織向內生長、細胞生長和附著)。至於物件100的其它組件，物體110通常可由任何適宜材料製得。適宜用於製備 物體110的材料的實例包括金屬(例如，金屬合金)、玻璃、陶瓷、聚合物(例如，塑料或彈性 體)、複合材料、凝膠(例如，水凝膠)、蛋白質(例如，膠原)和多糖(例如，瓊脂糖或藻酸 鹽)。雖然圖1中顯示具有矩形，但是物體110通常可具有任一期望形狀(例如，正方形、圓 形、半圓形、三角形、菱形、橢圓形、梯形、不規則形狀)。在一些實施例中，物體110的不同區 域可具有不同形狀。在一些實施例中，物件100可以是醫療器件。在所述實施例中，塗料120可為醫 療器件提供光子激活的消毒和生物活性化合物(例如，銀和釩氧化物)的受控遞送。醫療 器件的實例包括醫療植入體、傷口敷料或繃帶、傷口閉合器件、刀片、針、鉗子、鑽孔機、鋸骨 機和手術室設備。實例性醫療植入體包括經上皮植入體、牙植入體、面部重建植入體、整 容/整形外科植入體、皮下植入體、經皮植入體、骨植入體(例如，接骨螺釘、板或外部固定 器件)、人工關節(例如，膝關節、髖關節或踝關節)、導管(例如，腹膜導管、或氣管和胃通 道或導管)、支座(例如，經皮器件的支座、假體附件支座或骨錨支座)、血液接觸器件(例 如，血管描記器(vascular graph)、小直徑血管器件、心臟瓣膜組件、起搏器外殼和電極、 P0RT-A-CATH器件、完全可植入的靜脈進入系統器件、或肝素鎖(h印arin lock))、髓內器件 (例如，髓內棒或骨整合假體附件)、和工程化組織(例如，組織支架、骨支架、人工皮膚或真 皮支架、原位形成的泡沫支架、膠原支架或可吸收性支架)。實例性傷口敷料或繃帶包括慢性或糖尿病性潰瘍和傷口敷料、燒傷包覆材料(burn covering)、治療洗劑或凝膠、和傷口 處理。實例性傷口閉合器件包括縫線(例如，可吸收性縫線)和肘釘。具有上文所述一或多種塗料的醫療器件的實例是經塗覆的導管。具體來說，如圖 2中所示，導管200包括導管主體210、由導管主體210的外表面支撐的塗料220、和由導管 主體210的內表面支撐的塗料230。在一些實施例中，塗料220和230 二者均可包括金屬氧 化物(例如，鈦氧化物)和聚合物。在一些實施例中，塗料220和230可具有不同組成(例 如，不同金屬氧化物和/或不同聚合物)。在一些實施例中，塗料220和230可為導管200提供治療效果(例如，抗炎和/或 抗微生物活性)。例如，當塗料220或230是由含有鈦氧化物前體和聚(二甲基矽氧烷)的 組合物( 其中鈦氧化物前體佔兩種組份的總體積的約50%至約97. 5%)製備時，當將導管 200植入人體內時，其可為導管200提供抗炎特性，且可通過在近紅外或紅外光(例如具有 820nm或920nm波長的光，其可容易地透過人體)輻照時產生反應性氧物質而提供抗微生 物特性。在所述實施例中，例如，可使所植入的導管200定期(例如，每周一次或每個月一 次)暴露於近紅外或紅外光以抑制在導管200上和周圍產生細菌。因此，導管200對需要 長期植入的應用尤其有利。在一些實施例中，上文所述物件可以是織物、呼吸或過濾面罩、過濾器(例如，空 氣過濾器、水過濾器或其組件)或建築結構(例如，內部或外部空間或建築表面)。在一些 實施例中，上文所述物件可以是廣譜透射過濾器、濾光器、將光能轉化成電能的器件的組件 (例如，太陽能電池的組件)、或用於產生氫的器件的組件(例如，太陽能制氫器的組件)。雖然已揭示某些實施例，但其它實施例也可行。雖然上文已闡述呈塗料形式的含有聚合物和金屬氧化物的組合物，但在一些實施 例中，所述組合物可以呈另外的形式。在一些實施例中，所述組合物可均勻地分散於物件 (例如，凝膠或油)中。例如，可將組合物納入可直接施加至皮膚或傷口的洗劑或凝膠中，或 納入可用作消毒噴霧劑的溶液或分散液中。作為另一實例，可將組合物納入用於藥物遞送 (例如，局部藥物遞送)的載劑中。在一些實施例中，整個物件可由一或多種本文所述金屬 氧化物和聚合物組合物通過諸如模製或澆注等方法來形成。在一些實施例中，塗料120在除紫外光、可見光和紅外光以外的電離輻射源輻照 時展示光催化活性。其它電離輻射源的實例包括X射線源，例如醫學X射線或CT掃描儀。 在某些實施例中，塗料120可在脈衝磁場(例如，來自醫學MRI掃描儀)輻照時展示光催化 活性。以下實例是例示性的，且不打算具有限制意義。實例1 製備含有鈦氧化物的塗料以下程序中所使用的金屬醇鹽是自西格瑪-奧德裡奇化學公司 (Sigma-AldrichChemical Company)，阿倫敦(Allentown)，賓夕法尼亞州(PA)獲得。通過將Iml四異丙醇鈦分散於IOml異丙醇中來製備四異丙醇鈦的儲備溶液。以 類似方式製備四(正丁醇)鈦的儲備溶液。通過將Iml聚(二甲基矽氧烷)(PDMS)(道 康寧MDX4-4159，50%醫用級分散液，道康寧公司(Dow Corning Corporation)，米德蘭 (Midland)，密西根州(MI))添加至IOml 70%己烷/30%異丙醇(體積/體積)中並在室 溫下短暫振蕩混合物來製備聚合物的儲備溶液。所有儲備溶液均在室溫下陳化15分鐘，並短暫振蕩，隨後用於形成含有不同體積比的鈦氧化物前體和PDMS的塗料組合物。為測定釩氧化物的洗脫曲線，通過將0. 2ml三丙醇氧化釩添加至上文的四異丙醇 鈦儲備溶液中來製備含有釩氧化物的儲備溶液。使用此儲備溶液經由系列稀釋來製備三丙 醇氧化釩濃度介於四異丙醇鈦體積的20%至0. 156%範圍內的8份溶液。將等體積的混合 金屬氧化物前體儲備溶液添加至聚合物儲備溶液中以製備塗料組合物。此獲得含有四異丙 醇鈦、三丙醇氧化釩和PDMS的組合物，其中四異丙醇鈦佔四異丙醇鈦和PDMS的總體積的 66%。實施細胞增殖和附著分析以及亞甲藍分析時，使用以下程序來製備在96-孔 微量培養板的底部上形成的塗料將聚苯乙烯96-孔組織培養微量培養板(康寧科斯 塔(Corning Costar)，康寧股份有限公司(Corning Incorporated)，生命科學(Life Sciences)，洛威爾(Lowell)，麻薩諸塞州(MA))置於通風櫥中。使用8道移液管將25 yl 塗料溶液添加至微量培養板的一列的每個孔中。隨後倒置所述板並短暫振蕩，然後將塗料 溶液施加至下一列的孔中。每一列用不同組合物溶液進行塗覆。在各微量培養板中使用鈦 氧化物幹凝膠和未經塗覆的經細胞培養物處理的聚苯乙烯作為對照。隨後將微量培養板在 化學通風櫥中風乾(面朝上且不蓋蓋子)12小時至24小時。隨後將其在空氣中於熱板(銘 牌(Dataplate)，巴恩斯特德 / 瑟莫雷特(Barnstead/Thermolyte)，迪比克(Dubuque)，愛荷 華州(IA))上在95°C下熱處理1小時，其中蓋子在適當的位置。短期洗脫分析時，使用總共50 U 1金屬氧化物溶液/孔或100 U 1含有金屬氧化 物和PDMS 二者的溶液/孔來製備12-孔微量培養板上的塗料。此使得僅含有金屬氧化物 的塗料與含有金屬氧化物和PDMS 二者的塗料之間具有相同總量的釩氧化物加載量。用在 四(正丁醇)鈦、四異丙醇鈦和66%四異丙醇鈦-PDMS中含有20體積％、10體積％、5體 積％、1. 25體積％和0體積％的三丙醇氧化釩的溶液塗覆所述孔，每一種溶液塗覆四個同 樣的孔。以每孔兩個或四個25 yl劑量分配溶液，在各劑量間風乾一分鐘。將微量培養板 在化學通風櫥中風乾(面朝上且不蓋蓋子)12小時至24小時。隨後，將其在空氣中於熱板 上在95°C下熱處理1小時，其中蓋子在適當的位置。實例2 細胞增殖和細胞生存力分析人類真皮成纖維細胞源自新生兒包皮，且獲自羅得島州婦嬰醫院(Women &Infants Hospital of Rhode Island)，普羅維登斯(Providence)，羅得島州(RI)，美國 (USA)(由倫理審查委員會(Institutional Review Board)批准且符合赫爾辛基導則宣言 (Declaration of Helsinki Guidelines)) 0用剪刀修剪包皮以移除過量脂肪組織，用無 菌磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)(英傑生命技術有限公司(Invitrogen Corporation)，卡爾斯巴 德(Carlsbad)，加利福尼亞州(CA))重複衝洗，並切成小片段。使所述片段黏著至存於潮 溼的10% 0)2氣氛中、37°C下的組織培養板的底部達1小時，並覆蓋杜貝克改良鷹氏培養 基(Dulbecco' s Modified Eagle Medium) (DMEM)(英傑生命技術有限公司(Invitrogen Corporation)，卡爾斯巴德(Carlsbad)，加利福尼亞州(CA))，所述培養基補加有20%胎牛 血清且含有100U青黴素(penicillin)和100 u g/ml鏈黴素(str印tomycin)。經14天時 間，成纖維細胞自組織片段遷移出並在培養板上形成匯合層。用0.05%胰蛋白酶/0.53mM EDTA溶液收穫成纖維細胞，並在人類成纖維細胞培養基(HFM)中傳代培養至接近匯合，所 述培養基由含有大量葡萄糖、L"穀氨醯胺、丙酮酸鹽和維生素B6鹽酸鹽(英傑生命技術有限公司(Invitrogen Corporation)，卡爾斯巴德(Carlsbad)，加利福尼亞州(CA))並添加 10%胎牛血清和青黴素-鏈黴素的DMEM組成。使用0.05%胰蛋白酶/0. 53mM EDTA經 3分鐘分離細胞，並再懸浮於含有血清的培養基中。隨後將細胞以每孔5，000個細胞的密度 接種至96孔微量培養板上，每孔含有100 U 1 HFM。測定細胞增殖時，首先將微量培養板在37°C和10% C02下培育48小時。向每 一孔中添加lOiU WST_1(羅氏應用科學(Roche Applied Science)，印第安納波利斯 (Indianapolis)，印第安納州(IN))後，將微量培養板在37°C下再培育3小時。通過使用 微量培養板讀數儀(帶有索芙特梅斯PR0(S0FTMAX PRO)軟體的光譜梅斯加(SPECTRAMAX PLUS) 384微量培養板分光計，分子器件公司(Molecular DevicesCorporation)，桑尼維爾 (Sunnyvale)，加利福尼亞州(CA))測定約440nm下的吸光度來定量細胞增殖並繪製曲線。 對於每一種塗料類型和聚苯乙烯板底部，實施五次重複測定，其中三個無細胞的對照。也借 助光學顯微術檢查各板的細胞鋪展和形態。先前已建立聚苯乙烯上細胞數量對光密度的校 準曲線。在校準曲線的線性部分內選擇適於細胞類型的接種密度。在上文細胞增殖分析中對由以下組合物製備的塗料進行測試；(1)含有四異丙 醇鈦和PDMS的組合物，其中四異丙醇鈦佔四異丙醇鈦和PDMS的總體積的0%、6. 06%, 11. 76%,22. 22%、40%、66%和100% ； (2)含有三丙醇氧化釩和PDMS的組合物，其中三 丙醇氧化釩佔三丙醇氧化釩和PDMS的總體積的0 %、3. 07 %、6. 06 %、11. 76 %、22. 22 %、 40%、66%和100% ；和(3)含有三丙醇氧化釩、四異丙醇鈦和PDMS的組合物，其中三丙 醇氧化釩佔三丙醇氧化釩和四異丙醇鈦的總體積的0%、0. 15%,0. 31%,0. 62%U.25%, 2. 5%、5%、10%和20%，且PDMS佔三種組份的總體積的33%。結果顯示，由所有組合物
(1)製備的塗料相比於僅含有PDMS的塗料均展示改良的細胞增殖，且由四異丙醇鈦佔四異 丙醇鈦和PDMS的總體積的11. 76%,22. 22%、40%和66%的組合物製備的塗料相比於僅 含有鈦氧化物的塗料展示改良的細胞增殖。結果還顯示，除由三丙醇氧化釩佔三丙醇氧化 釩和PDMS的總體積的22. 22%、40%和66%的組合物製備的塗料之外，由所有其它組合物
(2)製備的塗料均展示相比於僅含有PDMS的塗料改良的細胞增殖、和相比於僅含有鈦氧化 物的塗料類似或略微改良的細胞增殖。最後，結果顯示，除三丙醇氧化釩佔三丙醇氧化釩和 四異丙醇鈦的總體積的5%、10%和20%的組合物外，由所有組合物(3)製備的塗料均展示 相比於僅含有PDMS的塗料改良的細胞增殖、和相比於僅含有鈦氧化物的塗料類似或略微 改良的細胞增殖。實例3 組合的細胞附著和細胞黏著分析使用先前報導方法(參見，例如，加西亞(A. J.Garcia)，生物醫學材料研究期刊 (J. Biomed. Mater. Res.) 2003,67A (1) =328-333)的修改形式來表徵初始細胞附著(接種效 率)和細胞黏著。使正常人類成纖維細胞在HFM溶液中於500cm2三重燒瓶(triple flask) 中生長至接近匯合。將細胞用完全PBS衝洗並在45ml存於含有2mM右旋糖的完全PBS中 的1 P g/ml鈣黃綠素-AM中在37°C下培育30分鐘。使用0. 05%胰蛋白酶和0. 53mM EDTA 經3分鐘分離細胞，並再懸浮於含有血清的培養基中。隨後將細胞在500rpm下離心5分鐘， 並再懸浮於PBS右旋糖中，再次離心，並再懸浮於PBS右旋糖中。隨後將細胞以每孔10，000 個細胞的密度接種至經塗覆的微量培養板上，並使其在22°C下經1小時附著至塗料。先前 已建立聚苯乙烯上細胞數量對螢光的校準曲線，並用於在校準曲線的線性部分內選擇接種密度和使板讀數儀的信噪反應最大化。使用上文所獲得的微量培養板如下測定黏著至塗覆孔的細胞的數量使各孔完全 填充PBS-右旋糖並記錄螢光基線(使用485nm激發波長和535nm發射波長)。通過倒置騰 空所述孔以移除浮遊細胞，並再次填充PBS-右旋糖，並且再次記錄螢光基線。使用密封帶 (康寧科斯塔(Corning Costar))覆蓋微量培養板，並在Centra-GPSR冷凍離心機(熱電公 司(Thermo Electron Corporation)，沃爾瑟姆(Waltham)，麻薩諸塞州(MA))中使用微量 培養板槽在800rpm下顛倒離心5分鐘。再次倒置微量培養板以騰空並再次填充PBS-右旋 糖，並第三次記錄螢光。比較第一次和第二次螢光讀數以確定接種後1小時附著至微量培 養板的細胞的百分數。此對應於1小時細胞接種效率。將離心後螢光(第三次)讀數與離 心前(第二次)讀數進行比較以確定在經受來自離心的法向力後仍然黏著的附著細胞的百 分數。可利用上文分析來確定細胞附著至表面的容易程度(接種效率)和定量黏著強 度(黏著百分數)。離心速率經選擇以自經組織培養物處理的聚苯乙烯孔移除約50%的細 胞。對於每一種塗料類型和聚苯乙烯微量培養板底部，實施五次重複測定，其中三個無細胞 的對照。在上文細胞黏著分析中對由含有不同體積比的四異丙醇鈦和PDMS的組合物和含 有不同體積比的四異丙醇鈦和聚氨酯的組合物製備的塗料進行測試。結果顯示，由含有四 異丙醇鈦和聚合物(即，PDMS或聚氨酯)的所有組合物製備的塗料相比於僅含有聚合物的 塗料展示類似或改良的細胞黏著，但相比於僅含有鈦氧化物的塗料展示較差細胞黏著。實例4 短期釩氧化物釋放分析以與上文實例1中所述相同的方式製備經塗覆的12-孔板以表徵釩氧化物自鈦氧 化物幹凝膠基質的短期遞送。所述板的每一孔填充lml PBS，覆蓋一層或兩層密封帶(康 寧科斯塔(Corning Costar))，並置於設定為90rpm和37°C的加熱定軌振蕩器(熱電富馬 420 型(ThermoForma Model 420)，熱電公司(Thermo Electron Corporation)，馬裡埃塔 (Marrietta)，俄亥俄州(Ohio))中。在第0. 25、1. 3、4、7、14和28天，取出各孔中的PBS，並 添加至單獨的15ml離心瓶中並再次填充新鮮PBS。向各瓶中添加10ml三次去離子水以對 釩和鈦實施ICP元素分析。各塗料進行四次重複測定。塗覆純鈦氧化物和未經塗覆的聚苯 乙烯孔用作對照。以mg/L報告釩氧化物的洗脫結果，並轉化成佔塗料中總初始釩氧化物的 百分比和基於塗料表面積的所釋放釩氧化物的微克數。洗脫分析後，使用SEM結合能量色 散光譜(EDS)檢查表面。對由實例1中所述組合物製備的塗料進行測試。結果顯示，就佔塗料中總釩氧 化物的百分比和基於塗料表面積的所釋放釩氧化物的總量來說，由含有20體積％、10體 積％、5體積％和1. 25體積％的三丙醇氧化釩的組合物製備的塗料展示顯著較高的釩氧化 物洗脫。實例5 亞甲藍微量培養板分析為測定含有鈦氧化物和PDMS的塗料引起的亞甲藍(MB)室溫顏色清除率，使用 經塗覆的96-孔微量培養板和光學微量培養板讀數儀實施快速篩選分析。亞甲藍是常用 的光催化指示劑，光催化期間的氧化還原反應或礦化可使其顏色清除。使用3mgMB/100ml 去離子水製備MB儲備溶液，並儲存於包裹箔紙的瓶中。使用微量移液管向一個微量培養板塔的各孔中分配20 ill MB儲備溶液和180 ill去離子水，得到在664nm波長下光密 度(0D)為約0.5的溶液。取下微量培養板的蓋子，使用光學板讀數儀(帶有索芙特梅斯 PR0(S0FTMAX PRO)軟體的光譜梅斯加(SPECTRAMAX PLUS) 384微量培養板分光計，分子器件 公司(Molecular Devices Corporation)，桑尼維爾(Sunnyvale)，力口利福尼亞州(CA))預 讀取664nm下MB溶液的吸光度。隨後使用相同的板讀數儀以動態模式將各孔暴露於161 次選定波長的單色閃光(各次閃光之間有5秒間隔)。在動態光輻照結束時，在664nm下讀 取第二吸光度讀數以定量MB溶液的單色催化清除率。在388nm、420nm、540nm、720nm和1，OOOnrn下輻照含有不同重量比的鈦氧化物和 PDMS的塗料組合物。每一種塗料重複實驗三次至四次。測定664nm波長下0D的改變隨輻 照波長和塗料組合物的變化並概述於圖3中。如圖3中所示，在所有5種波長下，當MB溶液接觸由含有的四異丙醇鈦佔四異丙 醇鈦和PDMS的總體積的低於約50 %的組合物製備的塗料時，其0D保持實質上不改變，此表 明所述塗料在所述波長下未展示顯著光催化活性。圖3還顯示，在所有5種波長下，當MB 溶液接觸由佔四異丙醇鈦和PDMS的總體積的約60%至約97. 5%的四異丙醇鈦製備的塗料 時，其0D顯著降低，而當MB溶液接觸由佔四異丙醇鈦和PDMS的總體積的約70%至約95% 的四異丙醇鈦製備的塗料時，0D急劇降低。在720nm下輻照時達成最大的0D降低。換句話 說，所述塗料在上文5種波長下輻照時展示較強的光催化活性且在720nm下輻照時展示最 強的光催化活性。所述結果顯示，與通常僅在紫外光輻照(在小於380nm的波長下)時展 示光催化活性的含有鈦氧化物而不含有PDMS的塗料相比，所述塗料具有出乎意料的優點。 另外，圖3顯示，在所有5種波長下，當MB溶液接觸由佔四異丙醇鈦和PDMS的總體積的約 97. 5%至約99. 7%的四異丙醇鈦製備的塗料時，其0D的降低顯著下降，而在388nm下輻照 相比於在其它波長下輻照0D的降低下降地更快速。換句話說，所述結果顯示，所述塗料的 光催化活性降低且與可見光或紅外光輻照相比紫外光輻照時降低較快速。因此，相比於可 見光或紅外光輻照，所述塗料在紫外光輻照時展示較低光催化活性。最後，圖3顯示，當MB 溶液接觸由含有的四異丙醇鈦佔四異丙醇鈦和PDMS的總體積高於約99. 7%的組合物製備 的塗料時，除用720nm的光輻照時MB溶液仍展示較低水平的0D降低外，其0D保持實質上 不改變。所述結果表明，除用720nm的光輻照以外，所述塗料實質上未展示光催化活性。實例6 亞甲藍閃爍瓶分析為證實實例5中所示MB微量培養板分析的結果，如下實施比較的光催化分析用 300 u 1以下物質塗覆20ml閃爍瓶(1)所含四異丙醇鈦佔四異丙醇鈦和PDMS的總體積的 約75%的塗料組合物；(2)懸浮於異丙醇中的等原子鈦濃度的德固薩(Degussa) 二氧化鈦 P25(德固薩公司(Degussa Corporation)，裡奇菲爾德(Ridgef ield)，新澤西州(NJ))。使 所述瓶在室溫下風乾過夜。將10ml MB儲備溶液和10ml去離子水分配至兩個類似塗覆的 閃爍瓶的每一個中，所述閃爍瓶帶有小的磁力攪拌棒並置於設定為350rpm的攪拌板上(銘 牌(Dataplate)，巴恩斯特德 / 瑟莫雷特(Barnstead/Thermolyte)，迪比克(Dubuque)，愛荷 華州(IA))。一個瓶覆蓋包裹於鋁箔中的燒杯以用作無光對照。使用帶有150W 2IV滷素燈 泡和雙鵝頸管光纖的福斯泰克(Fostec)高強度可見光源用廣譜紫外光和可見光輻照第二 個瓶。將每一光纖線的頂端放置得與瓶的相對側直接接觸以確保施加全功率。攪拌1分鐘 後，隨後自每一瓶中取出100 yl MB試樣，經由移液管添加至潔淨微量培養板的各孔中，並置於板讀數儀中以獲得664nm下0D的基線測定值。隨後每輻照1小時自所述瓶取出三份 重複試樣直至8小時後，以確定用於測定MB顏色清除速率的數據點。結果顯示，塗料(1)在輻照1小時後展示約62%的MB顏色清除率且在輻照3小時 後展示約85%的MB顏色清除率。相比之下，塗料(2)在輻照3小時後僅展示約20%的MB 顏色清除率且在輻照8小時後僅展示約57%的MB顏色清除率。實例7 用X射線實施亞甲藍分析實施輻射分解分析以測定X射線對自含有聚合物和金屬氧化物的塗料產生反應 性氧物質的影響。用含有四異丙醇鈦和PDMS的各種組合物塗覆細胞培養微量培養板的孔底，並隨 後以與實例5中所述相同的方式填充200 yl MB溶液。在板讀數儀中在664nm波長下讀取 溶液的光密度。每一種塗料重複實驗三次至四次。使用未經塗覆的聚苯乙烯孔和塗覆有德 固薩P25 二氧化鈦的聚苯乙烯孔作為對照。使微量培養板經受來自醫學(獸醫學)X射線 機(班尼特 X 射線技術(Bennett X-ray Technologies)，科帕格(Copiague)，紐約州(NY)) 的輻射閃光，所述X射線機在110kVp，150毫安(mA)和0.40秒暴露時間(即，60. 0mA/閃 光)下運行並發射具有至少約0. llnm的波長的X射線。對於第一組閃光暴露，使用69kVp、 150mA和0. 045秒暴露時間。在各種重複暴露後在664nm下讀取微量培養板的0D。繪製MB 光密度的改變隨輻射暴露(mA)變化的曲線。使用6. 8mA和69kVp下犬科動物側面骨盆的 單次X射線暴露作為此設備和X射線源工作距離的參照。在此分析中測試由含有四異丙醇鈦和PDMS且其中四異丙醇鈦佔四異丙醇鈦和 PDMS的總體積的約66. 6%,94. 7%或97. 4%的組合物製備的塗料。結果顯示，當四異丙醇 鈦的含量自66. 6體積％增加至97. 4體積％時閃光輻射分解引起的MB顏色清除率增加。相 比之下，未經塗覆的聚苯乙烯孔和塗覆有德固薩P25 二氧化鈦的孔未觀察到明顯MB清除。實例8 細菌生長和成纖維細胞生長和表面形態分析實施分析以定量含有和不含有約13%額外聚(二甲基矽氧烷)的鈦氧化物塗料中 摻雜銀對浮遊細菌生長的影響。通過掃描電子顯微術來評價熱處理對施加至鈦合金植入體 的塗料表面形態的影響。用鈦醇鹽和25%新癸酸銀(存於二甲苯中)調配塗料，所述塗料摻雜和不摻 雜官能化的聚二甲基矽氧烷，並懸浮於極性溶劑與非極性溶劑的混合物中。如前文所述 使用10%溶液來塗覆96-孔細胞培養微量培養板的底部(生物醫學材料研究期刊(J BiomedMater Res)A 2007 ；83A(3) :853_860)。細菌生長分析為測定塗料的抗微生物特性，每隔15分鐘測定微量培養板內光密 度(0D)的改變且持續20小時以建立生長曲線，所述微量培養板填充有200 yl接種有金黃 色葡萄球菌(Staph, aureus) (1. 2xl04CFU/ml)的盧裡亞-博爾塔尼培養液(Luria-Bertani broth)。開始時間界定為在指數生長期內在578nm下0.20D。使用聚苯乙烯、鈦氧化物、純 銀塗料和德固薩P25 二氧化鈦光催化劑作為對照。人類細胞生長分析為測定塗料對人類真皮成纖維細胞增殖的影響，將已接種的 微量培養板在37°C和10% C02下培育48小時，此後向每一孔中添加lOiU WST-1 (羅氏應 用科學(Roche Applied Science)，印第安納波利斯(Indianapolis)，印第安納州(IN))，並 在37°C下培育3小時。使用微量培養板讀數儀定量由四唑鹽的細胞代謝引起的每一孔內的光密度(440nm下的吸光度)，並繪製曲線。表面分析利用光學顯微術來表徵經塗覆的微量培養板。根據生物反應結果選 擇最適宜的塗料(例如，約0.2重量％銀)，且用於浸塗醫用級鈦合金線材坯(rod stock) (ASTM F136 Ti6A14V Eli第5級)並進行風乾。為產生具有降低的有機表面組成的試樣， 將塗覆有雜化物(hybrid)的植入體在空氣中在熱板上加熱至400°C，保持2小時。利用掃 描電子顯微術(SEM)來確定塗料和植入體的表面形態。對於雜化物來說，Ag濃度超過0. 05重量％時浮遊細菌生長遭到破壞(圖1)。Ag 濃度超過0. 09%時20小時時間段內未檢測到細菌生長。不含聚合物的塗料阻止細菌生長 需要較高濃度的Ag。Ag濃度為約0.2%時，成纖維細胞生長未顯著受抑制，因此選擇所述 濃度作為用於植入體塗料的最適宜雜化濃度。最適宜的塗料具有相分離微結構。塗覆有雜 化物的植入體具有平滑的外觀和多微孔結構，而加熱時由於有機基團分解而造成網狀形態 (根據SEM)。其它實施例在權利要求書中。
權利要求
一種方法，其包含將組合物施加至物體表面上，所述組合物包含聚合物和金屬氧化物前體；和在將所述組合物施加至所述物體表面上之後，自所述金屬氧化物前體形成金屬氧化物。
2.如權利要求1所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物包含使 所述金屬氧化物前體水解。
3.如權利要求1所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物是在不 高於約45°C的溫度下實施。
4.如權利要求1所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物實施至 少約1小時。
5.如權利要求1所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物包含將 所述組合物暴露於具有約40%至約70%的溼度水平的氣體並使所述金屬氧化物前體實質 上僅與存在於所述氣體中的水、酸和鹼接觸。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述氣體包含空氣。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含金屬醇鹽、金屬二酮酸鹽 HIC^^)^ ^rt. ο
8.如權利要求7所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含鈦醇鹽、釩醇鹽、鋅醇鹽、 鋯醇鹽、銀醇鹽或鉭醇鹽。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含四異丙醇鈦或三丙醇氧化釩。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬氧化物包含鈦氧化物、釩氧化物、鋅氧化 物、鋯氧化物、銀氧化物或鉭氧化物。
11.如權利要求1所述的方法，其中所述聚合物包含聚矽氧烷、聚氨酯、聚(環氧乙 烷)、聚丙烯醯胺、多肽、多糖、或其組合或共聚物。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述聚合物包含聚(二甲基矽氧烷)。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述聚合物包含官能化的聚(二甲基矽氧烷)。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述官能化的聚(二甲基矽氧烷)的至少一部分 在自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物時交聯。
15.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約50%至約99%。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約60%至約97%。
17.如權利要求1所述的方法，其中所述組合物進一步包含溶劑。
18.如權利要求17所述的方法，其進一步包含在將所述組合物施加至所述物體表面上 之後移除所述溶劑。
19.一種物件，其通過如權利要求1所述的方法來製備。
20.如權利要求19所述的物件，其中所述物件是醫療器件。
21.如權利要求19所述的物件，其中所述物件是醫療植入體。
22.一種方法，其包含自包含聚合物和金屬氧化物前體的組合物中的所述金屬氧化物前體形成金屬氧化物，此通過將所述金屬氧化物前體暴露於具有約40%至約70%的溼度 水平的氣體達至少約1小時來實施。
23.如權利要求22所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物包含 使所述金屬氧化物前體水解。
24.如權利要求22所述的方法，其中所述氣體包含空氣。
25.如權利要求22所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物包含 使所述金屬氧化物前體實質上僅與存在於所述氣體中的水、酸和鹼接觸。
26.如權利要求22所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物是在 不高於約45°C的溫度下實施。
27.如權利要求22所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含金屬醇鹽、金屬二酮酸
28.如權利要求27所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含鈦醇鹽、釩醇鹽、鋅醇 鹽、鋯醇鹽、銀醇鹽或鉭醇鹽。
29.如權利要求28所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含四異丙醇鈦或三丙醇氧化釩。
30.如權利要求22所述的方法，其中所述聚合物包含聚矽氧烷、聚氨酯、聚(環氧乙 烷)、聚丙烯醯胺、多肽、多糖、或其組合或共聚物。
31.如權利要求30所述的方法，其中所述聚合物包含聚(二甲基矽氧烷)。
32.如權利要求31所述的方法，其中所述聚合物包含官能化的聚(二甲基矽氧烷)。
33.如權利要求32所述的方法，其中所述官能化的聚(二甲基矽氧烷)的至少一部分 在自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物時交聯。
34.如權利要求22所述的方法，其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約50%至約99%。
35.如權利要求22所述的方法，其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約60%至約97%。
36.如權利要求22所述的方法，其中所述組合物進一步包含溶劑。
37.如權利要求36所述的方法，其進一步包含在自所述金屬氧化物前體形成所述金屬 氧化物之前移除所述溶劑。
38.一種方法，其包含自包含聚合物和金屬氧化物前體的組合物中的所述金屬氧化物 前體形成金屬氧化物，此通過將所述金屬氧化物前體暴露於具有約40%至約70%的溼度 水平的氣體並使所述金屬氧化物前體實質上僅與存在於所述氣體中的水、酸和鹼接觸來實 施。
39.如權利要求38所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物包含 使所述金屬氧化物前體水解。
40.如權利要求38所述的方法，其中所述氣體包含空氣。
41.如權利要求38所述的方法，其中自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物是在 不高於約45°C的溫度下實施。
42.如權利要求38所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含金屬醇鹽、金屬二酮酸
43.如權利要求42所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含鈦醇鹽、釩醇鹽、鋅醇 鹽、鋯醇鹽、銀醇鹽或鉭醇鹽。
44.如權利要求43所述的方法，其中所述金屬氧化物前體包含四異丙醇鈦或三丙醇氧 化釩。
45.如權利要求38所述的方法，其中所述聚合物包含聚矽氧烷、聚氨酯、聚(環氧乙 烷)、聚丙烯醯胺、多肽、多糖、或其組合或共聚物。
46.如權利要求45所述的方法，其中所述聚合物包含聚(二甲基矽氧烷)。
47.如權利要求46所述的方法，其中所述聚合物包含官能化的聚(二甲基矽氧烷)。
48.如權利要求47所述的方法，其中所述官能化的聚(二甲基矽氧烷)的至少一部分 在自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物時交聯。
49.如權利要求38所述的方法，其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約50%至約99%。
50.如權利要求38所述的方法，其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約60%至約97%。
51.如權利要求38所述的方法，其中所述組合物進一步包含溶劑。
52.如權利要求51所述的方法，其進一步包含在自所述金屬氧化物前體形成所述金屬 氧化物之前移除所述溶劑。
53.一種組合物，其包含聚合物和金屬氧化物，所述組合物在自約380nm至約1，200nm 的波長下具有最大吸收峰。
54.如權利要求53所述的組合物，其中所述組合物在自約500nm至約1，IOOnm的波長 下具有最大吸收峰。
55.如權利要求53所述的組合物，其中所述組合物在自約600nm至約1，OOOnm的波長 下具有最大吸收峰。
56.如權利要求53所述的組合物，其中所述金屬氧化物包含鈦氧化物、釩氧化物、鋅氧 化物、鋯氧化物、銀氧化物或鉭氧化物。
57.如權利要求53所述的組合物，其中所述聚合物包含聚矽氧烷、聚氨酯、聚(環氧乙 烷)、聚丙烯醯胺、多肽、多糖、或其組合或共聚物。
58.如權利要求57所述的組合物，其中所述聚合物包含聚(二甲基矽氧烷)。
59.如權利要求58所述的組合物，其中所述聚合物包含官能化的聚(二甲基矽氧烷)。
60.如權利要求59所述的組合物，其中所述官能化的聚(二甲基矽氧烷)的至少一部 分在自所述金屬氧化物前體形成所述金屬氧化物時交聯。
61.如權利要求53所述的組合物，其中所述組合物呈於物體表面上的塗層形式。
62.如權利要求61所述的組合物，其中所述物體是醫療器件。
63.如權利要求61所述的組合物，其中所述物體是醫療植入體。
64.一種組合物，其包含聚合物和金屬氧化物，在用具有自約380nm至約1，200nm的波 長的光輻照所述組合物約1小時後，所述組合物使亞甲藍溶液在664nm下的光密度降低至 少約20%。
65.如權利要求64所述的組合物，其中所述組合物呈於物體表面上的塗層形式。
66.如權利要求65所述的組合物，其中所述物體是醫療器件。
67.如權利要求65所述的組合物，其中所述物體是醫療植入體。
68.一種物件，其包含 物體；和由所述物體的表面支撐的塗層，所述塗層包含聚合物和金屬氧化物前體， 其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所述聚合物的總體積的約50%至 約 99%。
69.如權利要求68所述的物件，其中所述金屬氧化物前體包含金屬醇鹽、金屬二酮酸
70.如權利要求69所述的物件，其中所述金屬氧化物前體包含鈦醇鹽、釩醇鹽、鋅醇 鹽、鋯醇鹽、銀醇鹽或鉭醇鹽。
71.如權利要求70所述的物件，其中所述金屬氧化物前體包含四異丙醇鈦或三丙醇氧化釩。
72.如權利要求68所述的物件，其中所述聚合物包含聚矽氧烷、聚氨酯、聚(環氧乙 烷)、聚丙烯醯胺、多肽、多糖、或其組合或共聚物。
73.如權利要求72所述的物件，其中所述聚合物包含聚(二甲基矽氧烷)。
74.如權利要求73所述的物件，其中所述聚合物包含官能化的聚(二甲基矽氧烷)。
75.如權利要求68所述的物件，其中所述金屬氧化物前體佔所述金屬氧化物前體與所 述聚合物的總體積的約60%至約97%。
76.如權利要求68所述的物件，其中所述物件是醫療器件。
77.如權利要求68所述的物件，其中所述物件是醫療植入體。
全文摘要
本發明揭示施加至物件(100)的塗料(120)的組合物和方法。組合物可施加至物體表面上，所述組合物包含聚合物和金屬醇鹽前體。經由包含使金屬氧化物前體水解隨後加熱塗覆物件的方法自所述金屬氧化物前體形成金屬氧化物。所述塗覆物件包含醫療器件，所述醫療器件包括醫療植入體。
文檔編號C23C4/12GK101878324SQ200880118085
公開日2010年11月3日 申請日期2008年10月17日 優先權日2007年10月19日
發明者傑弗裡·R·摩根, 約翰·D·賈雷爾 申請人:比奧因特費斯公司