CN102470192A - 聚烯烃的医疗装置 - Google Patents
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Abstract
本申请披露了一种用于制备(通过挤出、注塑模制或粉末涂覆以及随后通过用UV或可见光照射进行交联)医疗装置元件的方法，该医疗装置元件涉及一种涂层组合物，该涂层组合物包括(a)一种或多种亲水聚合物以及(b)一种或多种低分子量支架，这些支架具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的多种光引发剂部分，其中这些光引发剂部分按重量计构成了这种或这些亲水聚合物与这些低分子量支架的结合量的0.01％至20％。本申请进一步披露了这类挤出、注塑模制或粉末涂覆的医疗装置，这些医疗装置在其上具有一种亲水聚合物与一种低分子量支架的一种共价交联的涂层组合物的一个层，该低分子量支架具有光引发剂部分的多个残基。
Description
发明领域
本发明涉及通过挤出、注塑模制或粉末涂覆用于制备医疗装置元件的一种方法。本发明进一步涉及多种医疗装置，这些医疗装置包括这类挤出的、注塑模制的或粉末涂覆的医疗装置元件。这些医疗装置元件的特征是一种预制成型的物品或一种热塑性基质聚合物，其上具有共价交联的亲水聚合物的涂料组合物的一个层以及一种低分子量支架，该支架具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的光引发剂部分的多个残基。
发明背景
许多医疗装置需要润滑的表面。在医学领域中，简单装置像例如导管和导丝可以被插入到体腔中或穿过皮肤并且在以后的时间被抽出。对病人的治疗通常包括导管插入术操作或营养递送系统，它们中大多数涉及侵入性技术。在所有这些情况下，贯穿该操作的插入和抽出阶段两者保持稳定的有效润滑大大促进了病人的舒适性。
US 5,084,315披露了例如通过共挤出，使用包括聚(环氧乙烷)(PEO)以及一种聚氨酯的组合物(它们不是共价交联的)用于制备一种成型物品的一种方法。当与水接触时，则会说该物品的表面是润滑的。
US 5,061,424披露了例如通过共挤出，使用包括聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)以及一种聚氨酯的组合物(它们不是共价交联的)用于制备一种成型物品的一种方法。当与水接触时，则会说该物品的表面是润滑的。
US 6,447,835披露了通过将管与一种涂料一起共挤出制备用于医疗装置的一种涂覆的空心聚合物管件的一种方法。该涂料可以包括聚(环氧乙烷)。该涂料还可以包括丙烯酸单体，可以使这些丙烯酸单体发生反应从而在挤出之后形成一种交联的丙烯酸聚合物网络。
WO 2008/012325 A2披露了通过UV照射通过交联用于制造热塑性涂层的一种方法。
WO 2008/071796 A1披露了通过UV照射通过交联用于制造由聚(环氧乙烷)和包含光引发剂的支架制备的涂层的一种方法。
发明概述
虽然US 5,084,315和US 5,061,424的成型物品在减少摩擦方面可能具有某些理想的特性以及对于一些应用而言令人满意的特性，本发明的诸位发明人已经发现不可能将某些医疗装置(例如导管以及导丝)所要求的特别低的摩擦力与涂层的足够的内聚力以及该涂层与基质的足够的粘附力相结合。因此，本发明的诸位发明人发现有必要开发出用于制备医疗装置的方法，这些医疗装置在简单性、尤其是低摩擦力、优异的内聚力以及优异的粘附力方面提供了优点。
本发明提供了涉及一种特定支架的应用的替代途径，该支架具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的多个光引发剂部分。因此，除其他之外，本发明提供了用于制备医疗装置的一种方法，这些医疗装置在简单性方面提供了优点，并且在特别低的摩擦力、优异的内聚力以及优异的粘附力方面提供了优点。
此外，本发明是使用一种特殊聚烯烃来制造一种涂覆的多层导管。经鉴定的材料额外地为使用者提供了良好的导管性能，像良好的柔性、良好的抗扭折特性以及良好的减振特性。这些材料特别适合用于多层UV固化的热塑性导管涂层。
附图简要说明
图1说明了具有一个预制管、热塑性基质聚合物的一个层、以及一种共价交联的涂层组合物的一种医疗装置(例如导管的一个管)。
发明详细说明
缩写
§：参见J.A.Leon，I.V.Khudyakov from Bomar Specialties，USA(2005)：“UV-Light Sensitive(LSR)Urethane AcrylateOligomers”，Proceedings from RadTech Europe 05，Barcelona，Spain，October 18-20 2005，vol.2，p.359-64，Vincentz。
本发明的方法
如上面提及的，本发明涉及用于制备医疗装置元件的一种方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供一种预制成型的物品和/或一种热塑性基质聚合物的一个或多个层；
(ii)提供一种涂层组合物，包括
(a)作为唯一的一种或多种聚合物组分的，一种或多种亲水聚合物，以及
(b)一种或多种低分子量支架，具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的多个光引发剂部分，
其中这些光引发剂部分按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的结合量的0.01％至20％；
(iii)将步骤(ii)的涂层组合物挤出、注塑模制或粉末涂覆到步骤(i)的预制成型的物品和/或该热塑性基质聚合物上，从而提供具有所述预制成型的物品和/或所述基质聚合物的医疗装置元件，该所述预制成型的物品和/或所述基质聚合物上具有所述涂层组合物的一个层，其中，当所述预制成型物品和所述基质聚合物两者都存在时，所述预制成型的物品在其上具有所述基质聚合物的一个层；
(iv)用UV或可见光照射该涂层组合物从而共价交联所述涂层组合物
其中步骤(i)的预制成型的物品和/或一种或多种热塑性基质聚合物包括选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
对于医用管以及导管而言，传统增塑的聚氯乙烯(PVC)由于其良好的柔性、抗扭折特性以及减振特性而成为选择的材料。在最近20年间，越来越多地关注于用聚烯烃以及其他材料(像聚烯烃热塑性弹性体(TPE)化合物以及纯的TPE的类似的热塑性聚氨酯和聚醚酰胺)取代PVC。这些材料可以给出理想的柔性，但是难以获得的所希望的抗扭折特性以及减振特性。使涂层粘附到聚烯烃类材料上也是困难的，并且所有这些材料的价格是相当高的，因为它们任一种是特殊混合的聚烯烃TPE(通常基于苯乙烯嵌段共聚物像聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯/丁烯)-嵌段-聚苯乙烯(SEBS)、聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯/丙烯)-嵌段-聚苯乙烯(SEPS)抑或聚苯乙烯-嵌段-聚丁二烯-嵌段-聚苯乙烯(SBS)化合物)抑或是相当昂贵的纯TPE，像热塑性聚氨酯以及聚醚酰胺。
出人意料地，现在已经发现的是这些管和导管可以由特殊的聚烯烃共聚物来制造，这些共聚物给出上述特性，例如良好的抗扭折特性以及减振特性。对于亲水涂层而言，不使用相当有害的有机溶剂和/或有害的异氰酸酯或丙烯酸单体而粘附到这些材料上是容易的。
在本发明的一个实施方案中，可以通过一个粘结层以及一个亲水涂层来实现这些管的涂层。这种管可以是单层的抑或是多层的。
就粘结层来说，表示热塑性基质聚合物的一个层。
根据本发明的一个实施方案，对于该一个或多个管层以及粘结层选择的聚烯烃聚合物是选自下组：
包含从3％至20％丙烯酸的聚乙烯丙烯酸共聚物(EAA)。
包含从3％至20％丙烯酸的聚乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA)。
聚(乙烯/丙烯酸甲酯)共聚物(EMA)或具有丙烯酸酯例如EMA的EMAA、聚(乙烯/丙烯酸乙脂)共聚物(EEA)或聚(乙烯/丙烯酸丁酯)共聚物(EBA)的三元共聚物
具有Li+、Na+、K+或Zn+的EEA和EMAA的离聚物。
在本发明的一个实施方案中，一个亲水性涂覆的导管多层管由如所提供的最少一种内部管材料、一种粘结层材料以及一种外部亲水涂层材料构成。
在另一个实施方案中，上述材料可以与其他材料结合。例如，一个EAA管可以与一个EMA一起用作粘结层，并且一个EEA管可以与一个EMAA一起用作粘结层。
此外，本发明是基于这种发现，即在挤出、注塑模制或粉末涂覆之后通过一种或多种光引发剂和UV或可见光交联涂层组合物提供了多种医疗装置元件，这些医疗装置元件具有涂层组合物的良好的粘附力(包括亲水聚合物与该预制成型的物品或基质聚合物的粘附力)；良好的涂层组合物的内聚力；以及在潮湿状态下良好的该亲水聚合物的保水作用以及由此对于延长的时间期间的在低摩擦力方面的优异特性。
在亲水聚合物的良好保水作用方面的良好特性以及对于延长的时间期间的在低摩擦力方面的优异特性对于以下事实而言有点矛盾，即通过交联该聚合物并且锚定到该基质聚合物或预制成型的物品上可以限制该聚合物链的柔性。而且，作为共价连接到支架上和/或共价结合到其中的光引发剂部分的呈现显得更进一步有助于上述有用的特性。
医疗装置
术语“医疗装置”应当在适当宽的含义上来理解。医疗装置(包括仪器)的适合的实例是导管(例如导尿管)、内窥镜、喉镜、饲管、导液管、气管导管、导丝、缝线、插管、针、温度计、避孕套、尿套、阻挡涂层(例如用于手套、支架以及其他植入物)、隐形眼镜、体外血液导管、膜(例如用于透析、血液过滤器、用于循环辅助的装置、避孕套、用于伤口护理的敷料、以及造瘘袋)。最相关的是导管、内窥镜、喉镜、饲管、导液管、导丝、缝线、以及支架和其他植入物。在本发明的背景之内，特别感兴趣的医疗装置是导管，例如导尿管。
一些医疗装置可以由一种或多种医疗装置元件构造，当组装或重新布置时，这些医疗装置元件表示可立即使用的医疗装置。提及一种“医疗装置元件”以及“导管元件”表示像这样的医疗装置或导管(即医疗装置或导管的一件)或一种“可立即使用的”医疗装置或导管的一部分。
在本发明的背景下，医疗装置元件是由一种预制成型的物品和/或一种热塑性基质聚合物以及一种涂层组合物形成的。当(共)挤出或注塑模制该预制成型的物品和/或该热塑性基质聚合物并且同时或之后通过共挤出、注塑模制或粉末涂覆来施加该涂层组合物时，该预制成型的物品或该热塑性基质聚合表面的至少一部分变得是用如将在下面更详细地解释的涂层组合物涂覆的。在一些实施方案中，该涂层组合物(即，一种亲水涂层)覆盖该预制成型的物品/基质聚合物的全部(外部)表面，并且在一些其他实施方案中，仅仅覆盖其表面的一部分。在最有关的实施方案中，该涂层组合物覆盖该医疗装置表面至少一部分(优选整个表面)，当适当使用时该医疗装置与该医疗装置所针对的身体部分直接接触。
预制成型的物品
在其中涉及预制成型的物品的多个实施方案中，设计这种方法来将一个涂层提供到这样成型的物品上。正如多种不同材料(例如金属和合金，例如不锈钢芯或典型的导丝合金，例如Ti合金，如镍钛合金以及假塑性βTi-Mo-V-Nb-Al合金)可以构成这样成型的材料一样，可以想象到广泛多样的成型物品(例如用于例如腹腔镜手术、腹腔镜检查配件、外科器械、导丝的管、线、管线、支架、导管、引导件、牙髓和口腔正畸器械、针、套针)。正如热塑性聚合物一样，还可以想象到玻璃和陶瓷。适当的材料还包括：热塑性聚合物例如亲水性聚氨酯类、疏水性聚氨酯类、聚醚嵌段酰胺类(例如PebaxTM)、PVC、聚酰胺类、聚酯类、生物可降解聚酯类、聚丙烯酸酯类、PS、硅酮类、胶乳橡胶；具有不同结构二嵌段(A-B)、多嵌段(A-B)n或三嵌段的嵌段共聚物如SEBS、SIS、SEPS、SBS、SEEPS(该嵌段共聚物可以与马来酸酐一起接枝到该橡胶嵌段上，典型地对于三嵌段共聚物的中间嵌段)；热塑性聚合物类，如LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PE、以及乙烯与丙烯的共聚物、茂金属聚合的聚烯烃类、PS、EMA、EEA、EnBA、PE g-MAH、EVA、EVOH以及与马来酸酐接枝的乙酸乙烯酯共聚物(EVAg-MAH)、或它们的组合(例如
乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐三元共聚物；以及功能性聚烯烃类范围，如具有或者MAH抑或GMA的
乙烯-丙烯酸酯三元共聚物；以及PE、PP、PS、等的马来酸酐接枝的聚合物；以及EAA、EMAA、乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物，具有例如Na+、Li+、K+、Zn2+的乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
应当理解的是用语“(甲基)丙烯酸”旨在包括甲基丙烯酸以及丙烯酸。
在上述表中解释了这些缩写。
热塑性基质聚合物
在其中涉及热塑性基质聚合物的多个实施方案中，设计了这种方法将一个涂层提供到这种基质上。选择这种热塑性基质聚合物从而提供该医疗装置元件的物理形状或从而在该涂层组合物与该预制成型的物品之间提供一个适当界面。
根据本发明的一个实施方案，该热塑性基质是由热塑性基质聚合物的多于一个层，优选两个层组成的。这些层可以具有不同或相同类型的聚合物。
热塑性基质聚合物的一个层可以用作粘结层。
因此，该基质聚合物典型地选自以下各项：聚氨酯类、聚醚嵌段酰胺类(例如PebaxTM)、PVC、聚酰胺类、聚酯类、聚丙烯酸酯类、PS、硅酮类、胶乳橡胶、SEBS、SIS、SEPS、SEEPS、EVA、PE、以及乙烯与丙烯的共聚物；热塑性聚合物类例如亲水性聚氨酯类、疏水性聚氨酯类、聚醚嵌段酰胺类(例如PebaxTM)、PVC、聚酰胺类、聚酯类、聚丙烯酸酯类、PS、硅酮类、乳胶橡胶；具有不同结构二嵌段(A-B)、多嵌段(A-B)n或三嵌段的嵌段共聚物如SEBS、SIS、SEPS、SBS、SEEPS；这些嵌段共聚物可以与MAH一起接枝到该橡胶嵌段上，典型地对于三嵌段共聚物的中间嵌段；热塑性共聚物例如LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PE、以及乙烯与丙烯的共聚物、茂金属聚合的聚烯烃类、PS、EMA、EEA、EnBA、PE g-MAH、EVA、EVOH以及EVA g-MAH、或它们的组合，例如
乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐三元共聚物；功能性聚烯烃范围，例如具有MAH抑或GMA的
乙烯-丙烯酸酯三元共聚物；PE、PP、PS等的马来酸酐接枝聚合物；以及反应性丙烯酸酯-噁唑啉共聚物的EPOCROS K系列或苯乙烯噁唑啉共聚物的RPS/RAS系列、或苯乙烯-丙烯腈-噁唑啉聚合物；以及EAA、EMAA、乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物，具有例如Na+、Li+、K+、Zn2+的乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
目前用作热塑性基质聚合物的非常相关的材料是EAA、EMAA、乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物，具有例如Na+、Li+、K+、Zn2+的乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
涂层组合物
该涂层组合物的主要组分是这种或这些亲水聚合物以及一种或多种低分子量支架，这些支架具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的多个光引发剂部分。这些组分将在下面进一步详细地讨论。
取决于预期的用途，可以将多种添加剂结合到该涂层组合物中从而实现特定特性。例如，可以将一种或多种添加剂，如助流剂、消光剂、热稳定剂、表面固化修饰剂、抗菌剂、以及增加克分子渗透压浓度的化合物，加入到该涂层组合物中。这类添加剂以及它们的用于改变聚合物特性的用途对于本领域的普通技术人员而言是常规的并且是熟知的。能够以该涂层组合物的按重量计高达10％的一个量使用这类其他的组分，例如按重量计高达5％。
该抗菌剂可以是一种银盐，例如磺胺嘧啶银；一种可接受的碘源，如聚维酮碘(也称为PVP碘)；氯己定盐类，如葡萄糖酸盐、乙酸盐、盐酸盐或类似物；或盐类或季铵盐抗菌剂类如苯扎氯铵或其他防腐剂或抗生素。这些抗菌剂降低了感染的风险(例如当进行尿动力学检查时)。
对于适合用于引入人体腔内的医疗装置或仪器而言，包括一种增加克分子渗透压浓度的化合物可能是有利的，例如一种水溶性非离子化合物，如葡萄糖、山梨糖醇、甘油、或尿素；或离子化合物，如碱金属或碱土金属或银的卤化物、硝酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐或苯甲酸盐；或羧酸类，如乙酸等。
可以进一步希望的是将一种增塑剂包括在该涂层组合物中从而有助于挤出、注塑模制或粉末涂覆。在这样的情况下，能够以涂层组合物的按重量计高达10％的一个量来包括增塑剂。这类增塑剂的实例包括基于羧酸的增塑剂类，如从Jungbunzlauer获得的部分酯化的柠檬酸以及从Grindsted产品获得的这类柠檬酸酯类，例如GRINDSTED-CITREM。应当理解的是，在本发明上下文中的这些增塑剂通常应当理解为低分子量组分。
在一个实施方案中，该涂层组合物优选地由以下各项组成：
按重量计20％至99.99％的一种或多种亲水聚合物，
按重量计0-10％的一种或多种增塑剂，
按重量计0.01％至80％的一种或多种低分子量支架，以及
按重量计0-5％的其他组分。
在一个更感兴趣的实施方案中，该涂层组合物由以下各项组成：
按重量计30％至99.9％的一种或多种亲水聚合物，
按重量计0-5％的一种或多种增塑剂，
按重量计0.1％至70％的一种或多种低分子量支架，以及
按重量计0-5％的其他组分。
在一个具体的实施方案中，该涂层组合物由以下各项组成：
按重量计40％至99％的一种或多种亲水聚合物，
按重量计1％至60％的一种或多种低分子量支架，以及
按重量计0-5％的其他组分。
在另一个具体实施方案中，该涂层组合物由以下各项组成：
按重量计50％至99％的一种或多种亲水聚合物，
按重量计0-10％的一种或多种增塑剂，
按重量计1％至50％的一种或多种低分子量支架，以及
按重量计0-5％的其他组分。
亲水聚合物
对于亲水聚合物的主要要求是确保当该共价交联的涂层组合物与亲水液体例如水或甘油一起溶胀时，它变得非常光滑。因此，这种或这些亲水聚合物的主要功能是为溶胀的涂层提供低摩擦力和高保水作用。
在光固化的温度下该亲水聚合物优选地也是清澈的并且在UV-C、UV-B以及UV-A下具有低吸光度，这样使得它不阻断针对这种或这些光引发剂的UV或可见光。该亲水聚合物可以适当地选自以下材料的一种或多种：
聚(乙烯内酰胺)类，例如PVP；以及NVP与DMAEMA的共聚物类、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯类，包括甲基丙烯酸2-磺乙酯，(甲基)丙烯酰胺类，包括N，N-二甲基丙烯酰胺以及N-乙烯乙酰胺、MAH、马来酸酯类、P-乙烯基膦酸、甲基乙烯基醚等。
微交联的PVP或PVP共聚物是优选的。
具有高分子量的线性的或优选交联的PEO，以及EO与PO的共聚物。
水溶性α、β-烯键式不饱和羧酸以及衍生物的超吸收性均聚物和共聚物，如丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、巴豆酸、惕各酸、以及衣康酸；以及它们的酯类和酰胺类。
纤维素超吸收性聚合物类，例如羟丙基甲基纤维素或CMC，或淀粉接枝的共聚物类，如淀粉接枝的聚丙烯腈、淀粉接枝的聚(丙烯酸)等。
PVOH、包含多种单体的磺酸基团的均聚物以及共聚物，如S-乙烯基磺酸、磺乙基甲基丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或钠盐(AMPS)等。
(甲基乙烯基醚/马来酸酐)交替共聚物(ISP公司商品名Gantrez)，它已经或者在碱性溶液中水解(以形成一种聚阴离子)、或是羟基修饰的(从而形成一种酯酸)抑或被氨基修饰的(从而形成一种酰胺酸)。
聚(乙烯基甲醚)、聚乙烯亚胺、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、作为无规共聚物或嵌段共聚物形式的(2-乙基-2-噁唑啉/2-苯基-2-噁唑啉)共聚物、或亲水性EPOCROS WS-系列，如WS-500、WS-700。
亲水性聚氨酯，如来自Noveon的Tecogel 500以及Tecogel2000或来自Cardiotech的Hydromed TP。
优选的亲水聚合物是选自下组，该组由以下各项组成：聚(乙烯基内酰胺)类[例如，PVP]、PEO、聚噁唑啉类、PVOH、以及聚丙烯酸酯类。目前最优选的亲水聚合物是PEO。
当PEO被用作亲水聚合物时，它可以具有任何适合的重均分子量(Mw)，但是优选在100,000至8,000,000的范围内，最优选200,000至4,000,000(如通过标准GPC装置测量的)。可以从Dow公司在商标名
下购买适合的PEO。
当PVP被用作亲水聚合物时，它可以具有任何适合的重均分子量(Mw)，但是优选在10,000至3,500,000的范围内。可以从ISP公司在商标名Plasdone下购买适合的PVP。
应当理解的是，用语“一种亲水聚合物”以及类似用语是旨在包括一种单一的亲水聚合物以及两种或多种亲水聚合物的一种混合物。
如果该预制成型的物品是由一种聚烯烃制成的，典型地聚烯烃将优选作为热塑性基质聚合物并且通常与极性更强的聚合物或具有多种官能团的聚合物相结合，这些极性更强的聚合物或具有多种官能团的聚合物可以引入与最终亲水润滑涂层的相容性。
当在此使用术语“聚合物”时，例如与用语“亲水聚合物”相结合，它典型地暗指该重均分子量是大于10kDa。因此对于“聚合物”所提供的分子量极限范围与对于“低分子量”所给出的极限是互补的，例如高达10kDa。
具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的光引发剂部分的支
架
该涂层组合物进一步包括(作为主要组分之一)一种或多种低分子量支架，这些支架具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的多个光引发剂部分。
可以从线性的、分支的、环状的以及树枝状分子种类的广泛的范围中选择支架，即光引发剂部分被“共价连接”到这类支架上。通过共价键将多个(即至少两个)光引发剂部分结合到该一个或多个支架上应当是可能的。而且，支架可以处于两个或数个支架片段的形式，这些支架片段通过光引发剂部分保持在一起，即这些光引发剂部分被“共价结合到”该支架的主链中。可以容易地想象到的是这些支架可以具有共价连接到其上的光引发剂部分并且同时可以具有共价结合到其中的光引发剂部分。
具有共价连接到其上的光引发剂部分的支架的一个说明性实例是例如：
具有共价结合到其主链中的光引发剂部分的支架的一个说明性实例是例如：
该支架应当能够将多个光引发剂部分共价连接到其上和/或共价结合到其中。该“多个”光引发剂部分是指至少两个光引发剂部分，但是在一些情况下大于两个(例如，三个、四个、五个、六个、或甚至更多)光引发剂部分。
在一些目前优选的实施方案中，该支架具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的至少三个光引发剂部分。
就“载入”光引发剂部分而言，该光引发剂部分按重量计构成了这种或这些亲水聚合物与这种或这些低分子量支架(包括这些光引发剂部分)的结合量的0.01％至20％(如0.05％至15％)。
术语“低分子量”是指自身具有高达10kDa(10,000g/mol)重均分子量(Mw)的一种支架(没有光引发剂部分)。优选地，该支架的重均分子量是在50-10,000Da(g/mol)范围内，如100-10,000Da(g/mol)，特别是250-8,000Da(g/mol)或500-10,000Da(g/mol)。应当理解的是，该“支架”的重均分子量是指没有光引发剂部分的支架的重量，或没有光引发剂部分的支架片段的总重量(无论什么情况)。
如果该支架是处于两个或更多个支架片段的形式，进一步优选的是这些片段的每一个具有至少50g/mol(如至少100g/mol)的分子量。
我们已经发现，通过包括光引发剂部分(这些光引发剂部分被共价连接到该涂层组合物中的一个低分子量支架上和/或共价结合到其中)，我们确保了这些光引发剂部分被均匀地分布在该涂层组合物中。此外，光引发剂部分的后续迁移显著降低了。而且，由于某些原因在照射之后显示出保持未反应的这些光引发剂部分将不从生成的涂层中迁移出。
在本发明的一个实施方案中，该支架具有共价连接到其上的多个(例如至少三个)光引发剂部分。
在本发明的另一个实施方案中，该支架具有共价结合到其中的多个(例如至少三个)光引发剂部分。
在本发明的一个第三感兴趣的实施方案中，该支架具有多个(例如至少三个)光引发剂部分，至少一个是共价连接到其上的并且至少一个是共价结合到其中的。
虽然该支架可以基于一个宽范围的结构(包括低聚物和低分子量聚合物(Mw＜10,000)，目前认为特别有用的支架是选自以下各项的那些：聚乙二醇类、聚(苯乙烯-共-马来酸酐)类、脂肪族聚醚型聚氨酯类、聚醚胺类(例如来自Huntsman的Jeffamines)、以及聚酯类。
这种或这些支架可以是亲水性的抑或疏水性的或两者(即两亲的)。优选地这种或这些支架是与这种或这些聚合物组分相容的从而确保完美的均匀性以及因此在涂层组合物中该附连的光引发剂部分的均匀空间分布。如果在该涂层组合物中可以实现光引发剂部分的均匀分布，则光引发剂的量和/或固化需要的UV照射时间是最小的。
下面列出具有小于10kDa的重均分子量的一些可商购的支架。除非另外说明，这些支架可以从Sigma-Aldrich化学公司获得。一些支架被列于一个以上的类别中。
包含羟基或氨基基团(作为末端基团抑或在主链中)的亲核性支架包括：PVOH、聚(二乙二醇/三羟甲基丙烷-交替-己二酸)、聚(二乙二醇/甘油-交替-己二酸)、PEG、[二{聚(乙二醇)}己二酸酯]、聚(乙二醇-无规-丙二醇)、聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)、聚(丙二醇)、聚(四氢呋喃)、[聚己酸内酯二醇]、[聚己酸内酯三醇]、[聚(二乙二醇邻苯二甲酸酯)二醇]、聚(4-羟基苯乙烯)、[聚丁二烯，二羟基封端的]、[具有羟基末端基团的HPEU]、[聚氨酯二醇溶液(Aldrich专利产品)]、糖类、葡聚糖类、支链淀粉类、壳聚糖寡糖乳酸酯类、明胶类(来自Fibrogen)、羟丙基甲基纤维素、[聚(四氢呋喃)，双(3-氨基-1-丙基)封端的]、[聚(乙烯亚胺)，乙二胺末端加帽的]、[聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)，双(3-氨基-1-丙基)封端的]、[聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)，双(2-氨基-1-丙基)封端的]、以及[聚(丙二醇)，双(2-氨基-1-丙基)封端的]。值得注意的是，树枝状多元醇，如Boltorn H20、Boltorn H30和Boltorn H40(来自Perstorp)，以及Starburst、Priostar DNT-2210和Priostar DNT-2211(来自Dendritic Nanotechnologies)构成用于本发明的很好的支架。树枝状聚胺，如Starburst系列、Priostar DNT-2200以及PriostarDNT-2201(来自Dendritic Nanotechnologies)也构成用于本发明的良好的支架。还可以使用高支化聚亲核剂类(polynucleophile)。
包含羧酸类、酸酐类或异氰酸酯基团(作为末端基团抑或在主链中)的亲电支架包括：聚(丙烯酸)、[聚(丙烯酸)钠盐]、[聚(甲基丙烯酸)钠盐]、[聚(苯乙烯磺酸)钠盐]、聚(丙烯酸-共聚-马来酸)、[聚(丙烯腈-共聚-丁二烯-共聚-丙烯酸)，二羧基封端的]、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)、明胶类(来自Fibrogen)、[聚(乙二醇)，二(羧甲基)封端的]、[聚(丙烯腈-共聚-丁二烯)，二羧基封端的]、[聚丁二烯，二羧基封端的]、聚(异丁烯-交替-马来酸酐)、[聚(乙烯己二酸酯)，甲代亚苯基2，4-二异氰酸酯封端的]、以及[聚(丙二醇)，甲代亚苯基2，4-二异氰酸酯封端的]。树枝状多元羧酸，如Starburst系列、Priostar DNT-2220以及Priostar DNT-2221(来自DendriticNanotechnologies)也构成用于本发明的良好的支架。还可以使用高支化聚亲电剂类(polyelectrophile)。
适合用于酯交换反应以及转酰胺基作用的支架包括：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、以及聚(甲基丙烯酸叔丁酯)。
包含可酰化的、富电子芳香族系统的支架包括：聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)、聚(2-乙烯吡啶)、聚(2-乙烯咔唑)、聚碳酸酯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚苯乙烯、聚(2-乙烯基萘)、以及聚苊烯。
包含可接枝的醚键的支架：PEG、HPEU、[二{聚(乙二醇)}己二酸酯]、聚(乙二醇-无规-丙二醇)、聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)、聚(丙二醇)、聚(四氢呋喃)、以及[聚(二乙二醇邻苯二甲酸酯)二醇]。
另外的具有小于10kDa重均分子量的亲核支架可以通过单体丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、以及4-羟基苯乙烯中的至少一种的自由基均聚反应、无规共聚合或嵌段共聚合来形成。如果制造一种共聚物，它还可以包含具有相对惰性侧链的以下单体的一种或多种：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、环-烷基化的苯乙烯类如乙烯基甲苯、乙烯吡啶类、乙烯基咪唑、(甲基)丙烯酸酯类如甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酰胺如丙烯酰胺、乙烯胺的酰胺类例如N-乙烯甲酰胺、乙烯基腈类如丙烯腈、乙烯基酯类如乙酸乙烯酯、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、以及乙烯基卤化物类如氯乙烯。
包含羧酸类、磺酸类或膦酸类，并且具有小于10kDa重均分子量的另外的亲电支架可以通过以下单体的至少一种的自由基均聚反应、无规共聚合或嵌段共聚合来形成：(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、惕各酸、衣康酸、S-乙烯基磺酸、乙烯基苯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸2-磺乙酯、N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)铵甜菜碱(SPE)、以及P-乙烯基膦酸。如果制造一种共聚物，它还可以包含具有相对惰性侧链的单体的一种或多种，这些侧链在上面“另外的亲核支架”下提及。
适合用于酯交换反应以及转酰胺基作用，并且具有小于10kDa重均分子量的另外的支架可以通过属于以下基团的至少一种单体的自由基均聚反应、无规共聚合或嵌段共聚合来形成：(甲基)丙烯酸烷基酯、巴豆酸烷基酯、惕各酸烷基酯、马来酸二烷基酯、富马酸二烷基酯、以及衣康酸二烷基酯。如果制造一种共聚物，它还可以包含其侧链不影响酯交换反应或转酰胺基作用的以下单体的一种或多种：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、环-烷基化的苯乙烯类如乙烯基甲苯、乙烯吡啶类、乙烯基咪唑、(甲基)丙烯酸酯类如甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酰胺如丙烯酰胺、乙烯胺的酰胺类如N-乙烯甲酰胺、乙烯基腈类如丙烯腈、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、以及乙烯基卤化物类如氯乙烯。
包含具有小于10kDa重均分子量的可酰化的富电子芳香族系统的另外的支架可以通过至少一种苯乙烯单体如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、环-烷基化的苯乙烯类、或4-羟基苯乙烯的自由基均聚反应、无规共聚合或嵌段共聚合来形成。如果制造一种共聚物，它还可以包含具有不可酰化侧链的以下单体的一种或多种：(甲基)丙烯酸酯类如甲基丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酰胺类如丙烯酰胺，乙烯胺的酰胺类如N-乙烯基甲酰胺、乙烯腈类如丙烯腈，乙烯酯类如乙酸乙烯酯，乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、以及氯丁二烯卤化物如氯乙烯。
包含可接枝醚键具有小于10kDa重均分子量的另外支架可以通过以下单体中至少一项的自由基均聚反应、无规共聚合或嵌段共聚合来形成：PEG甲基丙烯酸酯、PEG甲醚甲基丙烯酸酯、PEG乙醚甲基丙烯酸酯、PEG甲醚丙烯酸酯、PEG苯醚丙烯酸酯、聚(丙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(丙二醇)丙烯酸酯、以及聚(丙二醇)甲醚丙烯酸酯。如果制造一种共聚物，它还可以包含以下不可接枝单体的一种或多种：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、环-烷基化的苯乙烯如乙烯基甲苯、乙烯吡啶类、乙烯基咪唑、(甲基)丙烯酰胺类如丙烯酰胺，乙烯胺的酰胺类如N-乙烯基甲酰胺、乙烯腈类如丙烯腈、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、以及乙烯氯化物类如氯乙烯，(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、惕各酸、衣康酸、S-乙烯基磺酸、乙烯基苯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸2-磺乙酯、N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰基酰基氧乙基-N-(3-磺丙基)铵甜菜碱(SPE)、以及P-乙烯基膦酸。
光引发剂
光引发剂部分的主要功能是确保该热塑性亲水涂层与自身以及与基质的良好交联从而获得与该基质的良好内聚力以及良好粘附力。这种或这些光引发剂的优选特性是：(i)灯发射光谱与该光引发剂吸收光谱之间良好的重叠；(ii)该光引发剂吸收光谱与该涂层的其他组分(即聚(环氧乙烷))的内在的结合的吸收光谱之间小的重叠或没有重叠；以及该光引发剂部分(包括这些部分共价连接到其上的支架)与该涂层的一种或多种聚(环氧乙烷)的良好相容性。
这些光引发剂可以有效地将光从该UV或可见光源转换到反应基上，这些反应基可以从聚合物中提取氢原子和其他不稳定原子并且因此影响共价交联。任选地，可以加入胺类、硫醇类、以及其他电子供体类。自由基光引发剂类可以被归类为可裂解型(诺里什I型反应)或不可裂解型(其中诺里什II型反应是一种特殊情况，参见例如A.Gilbert，J.Baggott：“Essentials of Molecular Photochemistry”，Blackwell，London，1991)。当激发时，可裂解型光引发剂自发地分解成两个自由基，其中至少一个的反应性足以从大多数基质中提取一个氢原子。安息香醚(包括偶苯酰二烷基缩酮类)、苯基羟烷基酮类以及苯基氨基烷基酮类是可裂解型光引发剂的重要实例。加入电子供体不是必需的，但是根据类似于以下不可裂解型光引发剂所述的一个机制可以增加可裂解型光引发剂的总效率。
最近由M.L Gould，S.Narayan-Sarathy，T.E.Hammond，以及R.B.Fechter从Ashland Specialty Chemical，USA(2005)：“NovelSelf-Initiating UV-Curable Resins：Generation Three”，Proceedings from RadTech Europe 05，Barcelona，Spain，October18-20 2005，vol.1，p.245-51，Vincentz中介绍了一种新类型的基于β-酮酯的光引发剂。在酯的碱催化的迈克尔加成反应成为多官能丙烯酸酯之后，用多个季碳原子形成一个网络(各自具有两个邻近的羰基)。当UV或可见光激发时，这些光引发剂主要通过一种诺里什I型机制而裂解并且进一步交联(无需任何常规光引发剂存在)，并且厚的层可以固化。这类自引发系统在本发明的范围之内。
激发的非裂解型光引发剂不分解成自由基但是从一种有机分子中提取一个氢原子，或者更有效地从一种电子供体(如一种胺或一种硫醇)中提取一个电子。这种电子转移在光引发剂上产生了一个自由基负离子并且在一个电子供体上产生了一个自由基正离子。这之后是质子从该自由基正离子转移到该自由基负离子上从而产生两个不带电的自由基；在电子供体上的这些自由基具有足够的反应性以从大多数基质中抽提取一个氢原子。二苯甲酮类、噻吨酮类、氧杂蒽酮类、蒽醌类、芴酮类、二苯并环庚酮类、偶苯酰类、以及苯基香豆素酮类(phenylketocoumarin)是不可裂解型光引发剂的重要实例。在相对于氮原子α-位置上具有一个C-H键的大多数胺类以及许多硫醇类可以作为电子供体起作用。
由C.K.Nguyen，W.Kuang，以及C.A.Brady根据AlbemarleCorporation and Brady Associates LLC，both USA(2003)：“Maleimide Reactive Oligomers”，Proceedings from RadTechEurope 03，Berlin，Germany，November 3-5，2003，vol.1，p.589-94，Vincentz还鉴定了基于马来酰亚胺的另一种自引发系统。马来酰亚胺主要通过作为不可裂解型光引发剂起作用并且同时通过自由基加成而跨马来酰亚胺双键自发地聚合来引发自由基聚合反应。另外，在聚合物中马来酰亚胺的强UV吸收消失，即马来酰亚胺是一种光漂白型光引发剂；这会使之有可能固化厚的层。这类包含马来酰亚胺的系统在本发明的范围之内。
数种光引发剂的共混物可以显示协同特性，像例如由J.P.Fouassier所述：“Excited-State Reactivity in RadicalPolymerisation Photo-initiators”，Ch.1，pp.1-61，in“Radiation curing in Polymer Science and technology”，Vol.II(“Photo-initiating Systems”)，ed.by J.P.Fouassier andJ.F.Rabek，Elsevier，London，1993。简言之，以配对[4，4’-双(二甲基-氨基)二苯甲酮+二苯甲酮]、[二苯甲酮+2，4，6-三-甲基-二苯甲酮]、[噻吨酮+甲硫基苯基吗啉代烷基酮]的形式发生有效的从一个光引发剂至另一个上的能量转移或电子转移。然而，可以想象到许多其他有利的组合。
此外，近来已经发现在分子4-(4-苯甲酰基苯氧基乙氧基)苯基2-羟基-2-丙基酮中共价连接的Irgacure 2959和二苯甲酮给出比两种分开的化合物的一种简单混合物显著更高的自由基聚合反应的引发效率(参见S.Kopeinig and R.Liska from Vienna University ofTechnology，Austria(2005)：“Further Covalently BondedPhotoinitiators”，Proceedings from RadTech Europe 05，Barcelona，Spain，October 18-20 2005，vol.2，p.375-81，Vincentz)。这显示当不同的光引发剂存在于同一低聚物或聚合物中时，它们可以显示显著的协同效应。这类共价连接的光引发剂也可应用于本发明中。
因此，在本发明的一个感兴趣的实施方案中，这些光引发剂部分包括至少两种不同类型的光引发剂部分。优选地，这些不同的光引发剂的吸收峰是在不同波长处从而增加被该系统吸收的光的总量。这些不同的光引发剂可以都是可裂解型、都是不可裂解型、或可裂解型和不可裂解型的一种混合物。
优选的可裂解型光引发剂是安息香醚类(包括偶苯酰二烷基缩酮类)如Irgacure 651(Ciba)；苯基羟烷基酮类如Darocur 1173、Irgacure 127、Irgacure 184、以及Irgacure 2959(都来自Ciba)，以及Esacure KIP 150和Esacure One(两者都来自Lamberti)；苯基氨基烷基酮类如Irgacure 369(Ciba)、Irgacure 379(Ciba)、以及Chivacure 3690(来自Double Bond Chemical)；甲硫基苯基吗啉代烷基酮类如Irgacure 907(Ciba)以及Chivacure 3482(Doublebond Chemicals)；以及单-或二苯酰基氧化膦类如Irgacure 819和Darocur TPO(两者都来自Ciba)。
优选的不可裂解型光引发剂是二苯甲酮、4-苯甲酰苯甲酸(＝4-羧基二苯甲酮)以及它们的酯类、2-苯甲酰苯甲酸(＝2-羧基二苯甲酮)以及它们的酯类、4，4’-双(二甲基-氨基)苯并-苯酮(米氏酮)、2，4，6-三-甲基-二苯甲酮、BTDA、Omnipol BP(IGM Resins)、以及其他的二苯甲酮衍生物类；噻吨酮类如Omnipol TX(IGM Resins)以及2-羧基甲氧基噻吨酮(Pentagon Fine Chemical)；氧杂蒽酮类；蒽醌类；芴酮类；二苯并环庚酮类；偶苯酰类以及其他α-二酮化合物类如樟脑醌；以及苯基香豆素酮类。优选的任选电子供体类是苯佐卡因(乙基4-氨基苯甲酸酯)、PVP-DMAEMA、三苄胺、三乙醇胺、2-(N，N-二甲氨基)乙醇、以及N，N-二甲基乙二胺。
目前最优选的光引发剂是选自下组的那些，该组由以下各项组成：Irgacure 2959、BTDA和它的衍生物、4-羧基二苯甲酮和它的衍生物、2-羧基二苯甲酮和它的衍生物、以及2-羧基甲氧基噻吨酮和它的衍生物。
适合用于共价键合到支架上的光引发剂的修饰
最常见的光引发剂，例如安息香醚类(例如，Irgacure 651，可裂解型)、羟烷基苯基酮类(例如，Darocur 1173，可裂解型)、二苯甲酮类(例如，二苯甲酮，不可裂解型)、以及噻吨酮类(例如2-异丙基噻吨酮，不可裂解型)，不具有官能团并且因此不能容易地键合到支架上。出于这个原因，优选具有一个或多个官能团的光引发剂。可商购的具有多个官能团的光引发剂的数量是有限的，可能因为这些光引发剂传统上已经被作为涂层组合物中的单官能的非聚合的成分而采用。因此定制合成某些官能性光引发剂以便能够将它们结合到支架上是必要的。
然而在两种不同化合物之间形成共价键的非常大量的化学反应是已知的，本发明关注该光引发剂中一种伯醇羟基抑或氨基基团(即，一种强亲核基团)或一种反应性羧酸衍生物，如一种酸酐或一种酰基氯(即强亲电子试剂)的存在。以下实例将说明这一点：
Irgacure 2959(来自Ciba)是一种诺里什I型光引发剂，它包含一个亲核的伯醇羟基基团：
如果需要更强的亲核性，可以将Irgacure 2959磺化，并且然后例如通过盖布瑞尔合成法转化成相应的伯胺(参见例如J.March：“Advanced Organic Chemistry.Reaction，Mechanisms，andStructure”，3.ed.，p.377-9，Wiley-Interscience，New York，1985)：
能够以数种方式将Irgacure 2959中的羟基基团功能化成一种亲电的酸衍生物，这样使得它可以与游离羟基和氨基基团反应：
1.从Irgacure 2959的Cr(VI)氧化衍生的酸：
2.从Irgacure 2959与琥珀酸酐之间的1∶1反应衍生的酸：
3.从Irgacure 2959与马来酸酐之间的1∶1反应衍生的酸：
可以通过用SOCl2处理将这些酸方便地转变成相应的反应性酰基氯。在刚刚形成之后必须小心使用这些酰基氯以避免该酮的羟烷基部分中的酰基氯部分与叔羟基基团之间发生反应。
相反地，可以通过缓慢地加入大量过量的乙二醇将亲电的2-、3-或4-苯甲酰基苯甲酰氯(通过SOCl2与可商购的2-、3-或4-苯甲酰基苯甲酸之间反应形成，它们是不可裂解型光引发剂二苯甲酮的衍生物)转化成亲核试剂从而形成相应的2-羟乙基苯甲酰基苯甲酸脂，例如：
如果使用乙醇胺或乙二胺代替乙二醇，则可以形成相应的N-(2-羟乙基)苯甲酰基苯酰胺类以及N-(2-氨乙基)苯甲酰基-苯酰胺类。所有这些亲核衍生物可以例如与多种聚酐(如聚(苯乙烯-共聚-马来酸酐)(SMA)(更多详情参见以下说明)，以及与多种异氰酸酯进行反应。可替代地，可以商购获得并且直接使用2-、3-或4-羟基二苯甲酮或者2-、3-或4-氨基-二苯甲酮，虽然这些羟基和氨基基团的亲核性可能比上述的乙二醇、乙醇胺以及乙二胺衍生物类小得多。
噻吨酮类也是非常令人感兴趣的不可裂解的光引发剂，因为它们在400nm附近吸收UV-A光或可见蓝光并且因此可以被UV-A光或者通过可见蓝光来固化。噻吨酮的衍生物的一个实例是2-羧基甲氧基氧杂蒽酮，可以如上所述通过与过量的乙二醇(用于形成2-羟乙基噻吨酮-2-基氧乙酸酯)、乙醇胺(用于形成N-(2-羟乙基)噻吨酮-2-基氧乙酰胺)、或乙二胺(用于形成N-(2-氨乙基)噻吨酮-2-基氧乙酰胺)反应将它转化成亲电性酰基氯并且如果希望的化进一步转化成亲核种类。
在光引发剂部分与支架之间的偶联的实例
亲核性支架，如具有16个游离OH基团的Boltorn H20，可以直接与亲电性光引发剂(如4-苯甲酰基苯甲酰氯)反应以形成一种光活性聚酯：
如果将酰基氯加入Boltorn溶液中时，可以控制多元醇上光引发剂取代的程度。
通过用SOCl2或PCl5处理可以将这些亲电支架的酸性组分(例如聚(丙烯酸)中的羧酸基团)转化成相应的酰基氯、磺酰氯或膦酰氯。可替代地，可以用脱水剂(例如N，N’-二环己基碳二亚胺)来处理这些酸从而形成在针对亲核试剂反应性方面类似酸酐类的种类。将这类酰基氯、磺酰氯和膦酰氯以及相应的酸酐活化从而与亲核性光引发剂(例如Irgacure 2959)反应，以形成对应的酯类、酰胺类、磺酰酯类、硫胺类、膦酰酯类、以及磷酰胺类：
用过量的光活性亲核试剂通过来自该支架的酯类的酯交换反应或转酰胺基作用可以形成光活性酯类以及酰胺类。如果有待去除的无光活性的组分具有比该光活性组分更低的沸点，可以加入催化剂(如锰或锌盐类)并且可以施加真空从而从该平衡中移除该无光活性组分。
这两个反应可以表示如下：
支架-CO-OR+HO-光引发剂→支架-CO-O-光引发剂+HO-R(酯交换反应)
支架-CO-OR+H2N-光引发剂→支架-CO-NH-光引发剂+HO-R(转酰胺基作用)
“支架-CO-OR”可以是例如具有不超过10kDa的重均分子量的聚(马来酸二乙酯)。“HO-光引发剂”可以是例如Irgacure 2959、2-或4-羟基二苯甲酮、2-羟乙基4-苯甲酰基苯甲酰胺、N-(2-羟乙基)-2-苯甲酰基苯甲酰胺、2-羟乙基噻吨酮-2-基氧乙酸酯、或N-(2-羟乙基)噻吨酮-2-基氧乙酰胺。“H2N-光引发剂”可以是例如Irgacure 2959胺、N-(2-氨乙基)-4-苯甲酰基苯甲酰胺、或N-(2-氨乙基)噻吨酮-2-基氧乙酰胺：
可以通过与含有羧基的光引发剂的一个叔丁基过氧化酯反应将醚类(如PEG或聚(丙二醇))酰氧基化从而给出醚酯以及叔丁醇(参见J.March：“Advanced Organic Chemistry.Reaction，Mechanisms，and Structure”，3.ed.，p.636-7，Wiley-Interscience，New York，1985)。作为举例，与一种二苯甲酮衍生物(2-苯甲酰基苯甲酰氯)的偶联显示在此：
该反应还可以用BTDA或用一种诺里什I型光引发剂的酰基氯衍生物(如Irgacure 2959酰基氯)来进行。
在过氧化物的存在下醚类(如PEG或聚(丙二醇))可以烷基化(即，加入到)光引发剂双键从而提供相应的烷基化的醚类。用缺电子烯烃(如马来酸酐)获得最佳结果(参见C.Walling，E.S.Huyser(1963)：“Free radical additions to olefins to form carbon-carbonbonds”，Organic Reactions，13，91-149)。亲核性光引发剂(如Irgacure 2959)可以例如通过用马来酸酐酯化而获得一种缺电子双键。
作为支架的异氰酸酯加帽的低分子量HPEU也可以用亲核性光引发剂(如Irgacure 2959)在两端进行功能化从而形成一种光活性聚氨酯：
类似地，支架聚(苯乙烯-共聚-马来酸酐)(SMA)的侧链可以用一种亲核性光引发剂(如Irgacure 2959或修饰的二苯甲酮类)来修饰：
将支架转化成光引发剂的实例
可以通过富电子芳香族部分与苯甲酰氯的弗里德尔-克拉夫茨苯甲酰化作用并且以刘易斯酸作为催化剂(例如AlCl3)在原位形成二苯甲酮。芳香族酸酐，如邻苯二甲酸酐、均苯四酸二酐(1，2，4，5-苯四羧酸二酐)以及BTDA的活性低于苯甲酰氯，但也可以使用。因为苯甲酰基基团的尺寸，如果该芳香族部分的对位是空的，则对位化合物是主产物(参见例如J.March：“Advanced Organic Chemistry.Reaction，Mechanisms，and Structure”，3.ed.，p.484-7，Wiley-Interscience，New York，1985)。然而，该方法还可以与不具有空的对位的芳香族部分一起使用。该芳香族部分可以是以下均聚物或共聚物的一部分：乙烯吡啶、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、烷氧基苯乙烯、芳氧基苯乙烯、乙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、异丙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、以及其他烷基化的苯乙烯。还可以将已经用于生产HPEU的任何芳香族二异氰酸酯或芳香族二醇苯甲酰化。苯甲酰氯的芳环也可以是自身取代的；苯甲酰氯上供电子取代基将增加反应速率。作为举例，用普通聚苯乙烯发生以下反应：
相应地，还可以通过富电子芳香族部分与有关的α，α-二烷基-α-羟基乙酰氯的弗里德尔-克拉夫茨酰化反应在原位形成α，α-二烷基-α-羟基取代的苯乙酮(即可裂解型光引发剂)。例如，为了制造2-羟基-2-丙基苯基酮，必须用2-羟基-2-甲基丙酰氯(＝2-羟基异丁酰氯＝α-羟基异丁酰氯)处理富电子芳香族部分。这种酰基氯，α-羟基异丁酸的前体是例如可以从Sigma-Aldrich得到。
必须注意的是酰基氯一旦形成，不与叔羟基基团反应以形成聚酯聚(2-异丁酸酯)。
合成其中光引发剂结合到主链中的支架的实例
一种双官能的亲电性光引发剂(例如BTDA)可以与一种二羟基或二氨基封端的亲核性支架片段(例如一种低分子量HPEU)反应，从而形成包含相应的光引发剂的支架。
生成的支架在主链而不是侧链中具有光引发部分。这类支架在本发明的范围之内。这些反应在极性有机溶剂(如DMSO、DMA、DMF、NMP以及吡啶)中进行得最好。
基于光活性的BTDA的聚(酯聚氨酯酸)的交联反应可以是：
以下显示的Jeffamine D-23(来自Huntsman；疏水性的；a＝2-3，b＝c＝0)也易于与BTDA反应：
如上所述，BTDA还可以与低分子量支架片段(如低分子量PEG以及其他低分子量聚醚类)的羟基末端基团反应。当PEO与包含BTDA的支架光固化时，形成一种稳定的交联的亲水聚合物网络，在湿的时候它变得非常光滑。
用于制备一种医疗装置元件的详细步骤
步骤(i)
在本方法的初始步骤中，提供了预制成型的物品和/或热塑性基质聚合物。
如从“热塑性基质聚合物”节中清楚的，该基质聚合物典型地是以适当物理形式(例如以团粒、小片、粒料等形式)销售的一种商业产品。因此，预处理或制备通常是不必要的。
如果使用两种或更多种基质聚合物的一种混合物，典型地令人希望的是以熔化的形式抑或通过将这些聚合物溶于一种普通溶剂中紧接着通过常规步骤将溶剂去除并且涉及多种常规设备(例如喷涂、滚筒干燥或在非溶剂中沉淀)将这些聚合物均质化。优选地，将该溶剂溶液浇铸成一种薄膜并且通过任何一种常规技术将该溶剂从该膜中去除。可以使用减压和/或升温来帮助溶剂的去除。在熔融加工之前可以将生成的均匀共混物切片或粒化。
从“预制成型的物品”部分中进一步清楚的是，该成型的物品通常是可以从商业来源得到的或如有关领域中的熟练技术人员所知是易于制备的。可替代地，但也是非常有趣的是，在本发明的方法中，在某些实施方案中甚至在如使用本方法的同一加工线中可以在它的使用之前立即制备成型的物品。而且，在本发明的方法中在使用之前可以将预制成型的物品预处理并且甚至预涂覆。
步骤(ii)
优选地可以通过标准热塑混合过程如分批捏合机(例如Brabender混合器)、连续捏合机(Buss混炼捏合机)、双螺杆挤出机和单螺杆挤出机来制备用于制备医疗装置元件的涂层组合物。在熔融加工或粉末涂覆之前可以将生成的均匀共混物切片或粒化。还可以将它作为熔化物直接递送到步骤(iii)中的涂覆过程中(例如一个涂覆共挤出过程)。
另一个优选的方法是提供通过直接将粉末混合到涂覆过程中而制造的涂层组合物。作为一个选项，可以通过在一台高速混合器(其中通过摩擦产生加热)中，或在一台低速混合器、转鼓或流化床(其中热量是从外部供应的，例如通过供应的空气)中将这种粉末混合物混合来将它轻度烧结在一起。这些方法给出得到更均匀混合的组分的优点以及实际上消除在步骤(iii)中用于涂覆过程(例如一个涂覆共挤出过程或例如一个粉末涂覆过程)的供应系统中这些组分阻塞或沉降的风险的优点。
还可以通过将它们的这些组分溶于普通溶剂中来制备用于制备医疗装置元件的涂层组合物。然后可以将溶剂去除从而留下该亲水聚合物、该支架、这种或这些光引发剂、以及其他添加剂的均匀的共混物，为挤出做准备。可以使用任何常规步骤或设备来去除溶剂，如喷涂、滚筒干燥或在非溶剂中沉淀(如丙酮或四氯化碳)。优选地，将该溶剂溶液浇铸成一种薄膜并且通过任何一种常规技术将溶剂从该膜中去除。然后可以在从环境温度至大约70℃的温度下在对流烘箱中将浇铸的薄膜加热。可以使用减压来帮助去除溶剂。在熔融加工或粉末涂覆之前可以将生成的均匀共混物切片或粒化。
随后可以将这些粒化的涂层组合物挤出、注塑模制或粉末涂覆在该预制成型的物品或热塑性基质聚合物上(如以下步骤(iii)所述)。
步骤(iii)
这个步骤涉及将步骤(ii)的热塑性涂层组合物挤出、注塑成型或粉末涂覆到步骤(i)的预制成型的物品连同该热塑性基质聚合物上，从而提供具有所述预制成型的物品和/或所述基质聚合物的医疗装置元件，所述预制成型的物品和/或所述基质聚合物上具有所述涂层组合物的一个层，其中，当所述预制成型物品和所述基质聚合物两者都存在时，所述预制成型的物品在其上具有所述基质聚合物的一个层。
这个步骤包括三个主要实施方案。
在一个第一主要实施方案中，在步骤(i)中仅提供了一种预制成型的物品，并且步骤(iii)涉及将步骤(ii)的涂层组合物挤出、注塑模制或粉末涂覆到步骤(i)的预制成型的物品上，从而提供所述预制成型的物品的医疗装置元件，所述预制成型的物品上具有所述涂层组合物的一个层。
在一个第二主要实施方案中，在步骤(i)中仅提供了一种热塑性基质聚合物，并且步骤(iii)涉及将步骤(ii)的涂层组合物连同步骤(i)的热塑性基质聚合物一起挤出或注塑模制，从而提供所述热塑性基质聚合物的医疗装置元件，所述热塑性基质聚合物上具有所述涂层组合物的一个层。
在一个第三主要实施方案中，在步骤(i)中提供了一种预制成型的物品以及一种热塑性基质聚合物，其中步骤(iii)涉及将步骤(ii)的涂层组合物挤出或注塑模制到步骤(i)的该预制成型的物品连同该热塑性基质聚合物上，从而提供具有所述预制成型的物品以及所述热塑性基质聚合物的医疗装置元件，所述预制成型的物品在其上具有所述热塑性基质聚合物的一个层并且所述热塑性基质聚合物在其上具有所述涂层组合物的一个层。
根据本发明的一个实施方案，该热塑性基质是由热塑性基质聚合物的多于一个层，优选地两个层组成的。这些层可以具有不同或相同类型的聚合物。
热塑性基质聚合物的一个层可以用作粘结层。
下面将讨论这三个主要实施方案。
在该第一主要实施方案的一个第一变体中，涂层组合物的一种熔化物被挤出到一个预制成型的物品的表面上。
在该第一主要实施方案的一个第二变体中，涂层组合物的一种熔化物被注塑模制到一个预制成型的物品的表面上。
在该第一主要实施方案的一个第三变体中，该涂层组合物被粉末涂覆制到一个预制成型的物品的表面上。
在该第二主要实施方案的一个变体中，该热塑性基质复合物的熔化物和该涂层组合物的熔化物被挤出从而提供一种成型物品，该成型物品在该基质聚合物的表面上具有该涂层组合物的一个涂层。
在该第二主要实施方案的另一个变体中，该热塑性基质复合物的熔化物和该涂层组合物的熔化物被注塑模制从而提供一种成型物品，该成型物品在该基质聚合物的表面上具有该涂层组合物的一个涂层。这种感兴趣的变体能够以两步注塑模制过程来实现，其中首先成型该涂层组合物的外层紧接着成型该热塑性基质聚合物。
在该第三主要实施方案的一个变体中，该基质聚合物的一种熔化物以及该涂层组合物的一种熔化物被挤出到一个预制成型的物品的表面上。
在该第三主要实施方案的另一个变体中，该基质聚合物的一种熔化物以及该涂层组合物的一种熔化物被注塑模制到一个预制成型的物品的表面上。这种感兴趣的变体能够以两步注塑模制过程来实现，其中首先使用一个实心来成型该涂层组合物的外层紧接着使用该预制成型的物品作为核心来成型该热塑性基质聚合物。
可以使用任何常规的以及可商购的挤出设备将该涂层组合物挤出/与该基质聚合物一起共挤出。
可替代地，该组合物可以被十字头挤出或共挤出到一个预制成型的物品上，例如聚合物物品。表层的挤出是一种常规过程，其中热塑性材料的熔化物(在此是热塑性基质聚合物或涂层组合物)通过一个模具直接地供给到一个固体的、连续的、成型的表面上。
而且，可以如US 5,061,424和6,447,835中所述进行(共)挤出和注塑模制。
该涂层组合物还可以注塑模制从而在一个热塑性基质聚合物或预制成型的物品上提供一个涂层。这些注塑模制变体可以具有一个或两个处理步骤。在相应于该第一主要实施方案(参见上述)的第二变体的一个变体中，使用预制成型的物品的实体核心在高压下将该涂层组合物注射到一个模具中，该模具的形状是最终产品的形状的倒转。在一个第二变体中(相应于该第二主要实施方案的第二变体(参见上述))，能够以两个子步骤来完成步骤(iii)(即首先通过使用一个实心来成型该涂层组合物，去除该实心，并且随后成型该热塑性基质聚合物(任选地使用一个稍微更小的实体核心))。在一个第三变体中(相应于该第三主要实施方案的第二变体(参见上述))，能够以两个子步骤来完成步骤(iii)(即首先通过使用一个实心来成型该涂层组合物，去除该实心，并且随后成型该热塑性基质聚合物(使用该预制成型的物品作为实心))。在一个第四变体中(相应于该第二主要实施方案的第二变体(参见上述))，能够以两个子步骤来完成步骤(iii)(即首先通过使用具有一个尺寸的模腔来成型该热塑性基质聚合物，将该模腔移开，并且随后使用一个稍微更大的模腔将该涂层组合物成型到该热塑性基质聚合物上)。在一个第五变体中(相应于该第三主要实施方案的第二变体(参见上述))，能够以两个子步骤来完成步骤(iii)(即首先通过使用具有一个尺寸的模腔以及该预制成型的物品作为核心来成型该热塑性基质聚合物，将该模腔移开，并且随后使用一个稍微更大的模腔将该涂层组合物成型到该热塑性基质聚合物上)。
就粉末涂覆而言，该粉末涂覆通常遵循常规原理，可以将具有光引发剂部分的一种或多种支架以及含有一种或多种亲水聚合物的粒状混合物研磨成5微米至250微米的范围内的粒度。通常一种具有10微米至100微米的范围内的粒度分布的粉末涂层组合物是优选的。
典型地通过喷雾或者通过使用流化床系统来施加这些粉末涂层组合物。在金属基质(预制成型的物品)的情况下，通过静电喷雾来施加涂层是优选的。在喷雾的情况下，可以在单扫描(single sweep)或在数个途径中应用粉末涂覆来提供具有优选厚度的薄膜。
在通过喷雾或通过使用流化床系统或本行业中已知的任何其他粉末涂覆施加技术施加该粉末之后，取决于基质的类型将该热塑性粉末加热到大约80℃至200℃从而形成大约5微米至250微米厚的均匀涂层(通常是大约10微米至100微米厚)。
该干的涂层组合物层的厚度典型地是2.5-500μm，优选2.5-125μm。
该基质聚合物(如果存在的话)的厚度典型地是5-1000μm，更典型地是10-50μm或100-500μm。
通过该方法获得的医疗装置元件是干燥的并且通常是非粘性的，直到用液体通过手指触摸增湿或润湿时为止，在此时它形成一个光滑的、润滑的表面。
本发明的方法对于制备具有杆形或管形的医疗装置元件是特别有用的。例如，当这样制备的导管与含水流体接触时，它立即变得润滑，并且由此大大有利于正在经历导管插入术的病人的舒适性。当潮湿时以导丝形式挤出的杆变得润滑并且因此易于滑动。
在挤出或注塑模制之后，冷却该医疗装置元件可能是必要的(例如通过冷空气或在水浴中)。
这就是说，目前最优选的步骤(iii)的实施方案是涉及(共)挤出的那些。
步骤(iv)
在随后的步骤中，用UV或可见光照射该涂层组合物从而共价交联该涂层组合物。UV或可见光被定义为具有100-750nm波长的光。特别相关的波长范围是100-250nm和250-400nm(两者是UV光)、以及400-750nm(可见光)。在本发明的上下文中，术语“光固化”(“photo-curing”)、“光固化”(“photo-cure”)等是指通过UV或可见光进行固化。优选通过UV光进行固化，虽然通过蓝光(可见光波长范围)进行固化同样是可应用的。
可以通过多色或单色UV或可见光源来应用UV或可见光(优选具有高强度并且具有尽可能匹配这种或这些光引发剂的吸收光谱的发射光谱)。在缺乏反应性单体下，仅仅通过从UV(或可见光)照射的光引发剂得到的自由基的双分子组合来进行涂层交联。因此，如果该光强度加倍的话，这些自由基的浓度也加倍，但是交联反应的量成为四倍。这是优选高光密度的原因。适合的多色光源包括：(i)氘灯，(ii)汞灯，可能掺杂有铁、镓或显著影响输出光谱的其他元素，(iii)氙弧灯，脉冲的和非脉冲的两者，以及(iv)卤素灯(它们主要发射可见光)。适合的单色光源包括：(v)气态和固态激光器(可能是倍频的、三倍频的、四倍频的或其他方式的频率操作)，脉冲的和非脉冲的两者，以及(vi)UV和可见光区域中的发光二极管，脉冲的和非脉冲的两者。
普通技术人员通过常规实验可以容易地发现最佳的照射时间以及光强度。出于多种实际原因(例如，在该医疗装置的大规模生产中)，该照射时间优选地应当不超过600秒，并且具体地说应当不超过300秒。
目前本发明的方法的最优选的实施方案包括：
I.一种用于制备医疗装置元件的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供一种热塑性基质聚合物；
(ii)提供该涂层组合物，
(iii)将步骤(ii)的涂层组合物和步骤(i)的热塑性基质聚合物共挤出从而提供所述基质聚合物的医疗装置元件，所述基质聚合物在其上具有所述涂层组合物的一个层；
(iv)用UV或可见光照射该涂层组合物从而共价交联所述涂层组合物。
II.一种用于制备医疗装置元件的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供一种预制成型的物品以及任选地一种热塑性基质聚合物；
(ii)提供一种涂层组合物；
(iii)将步骤(ii)的涂层组合物共挤出在步骤(i)的预制成型的物品上以及热塑性基质聚合物(如果存在的话)上，从而提供具有所述预制成型的物品以及所述基质聚合物(如果存在的话)的医疗装置元件，所述预制成型的物品和所述基质聚合物上具有所述涂层组合物的一个层，其中，当存在所述基质聚合物时，所述预制成型的物品在其上具有所述基质聚合物的一个层；
(iv)用UV或可见光照射该涂层组合物从而共价交联所述涂层组合物。
III.一种用于制备医疗装置元件的方法，所述方法包括以下步骤：
提供了一种热塑性基质聚合物；
(ii)提供一种涂层组合物；
(iii)将步骤(ii)的涂层组合物和步骤(i)的热塑性基质聚合物注塑模制从而提供所述基质聚合物的医疗装置元件，所述基质聚合物在其上具有所述涂层组合物的一个层；
(iv)用UV或可见光照射该涂层组合物从而共价交联所述涂层组合物。
IV.一种用于制备医疗装置元件的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供一种预制成型的物品以及任选地一种热塑性基质聚合物；
(ii)提供一种涂层组合物；
(iii)将步骤(ii)的涂层组合物注塑模制在步骤(i)的预制成型的物品以及热塑性基质聚合物(如果存在的话)上，从而提供具有所述预制成型的物品以及所述基质聚合物(如果存在的话)的医疗装置元件，所述预制成型的物品和所述基质聚合物上具有所述涂层组合物的一个层，其中，当存在所述基质聚合物时，所述预制成型的物品在其上具有所述基质聚合物的一个层；
(iv)用UV或可见光照射该涂层组合物从而共价交联所述涂层组合物。
新型医疗装置
据认为从上述方法得到的医疗装置元件代表本身新颖的产品。除其他之外，这样的医疗装置的特征是光引发剂部分的残基，并且这样的残基按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的结合量的0.01％至20％。
当在此使用时，术语“光引发剂部分的残基”表示在光引发剂部分以已经实施所希望的作用之后的形式存在的光引发剂部分，该作用即(直接地抑或间接地)促进涂层组合物的交联，特别是任何非热塑性亲水聚合物与一种或多种聚(环氧乙烷)的链的交联。这些光引发剂部分的残基典型地被公认为多种形式，这些形式在与天然光引发剂相比较的分子水平上进行重排或裂解。
因为该光引发剂在该光谱的芳香族区域中引起共振而亲水聚合物(如PEO)在脂肪族区域中具有共振，有可能可以根据NMR(溶液或固态)光谱来确定在该涂层中的光引发剂部分残基的含量。可以使用从例如一个1H-NMR光谱获得的累积强度来确定该涂层中光引发剂相对于其他种类的含量。可替代地，根据元素分析和/或XPS分析可以推导出该涂层的总式，可以直接使用该总式来确定在该涂层中的光引发剂的含量。又另一种方法是使用在该涂层中的光引发剂以及其他种类和实体两者的UV-vis、IR和/或NIR光谱中的可区分带的强度。通过评估相对强度，可以确定光引发剂含量。也可以使用色谱技术如HPLC、SEC以及LC-MSn通过比较来自这些色谱图的累积强度来确定在涂层中存在的光引发剂的含量。在LC-MSn中，使用质谱法来鉴定在色谱图中的信号的起源(例如来自该光引发剂)。在例如SEC中，需要额外的实验(如NMR)来进一步鉴定在色谱图中观察到的每个信号的起源。此外，可以使用类似于LC-MS技术的GC-MS技术，但是在分析实际涂层组合物之前具有额外需要的标准以及校准。在使用上述分析技术之前，在涂层中光引发剂和/或其他种类以及实体的化学衍生作用可能是必要的。原子吸收测量还提供了一种用于确定涂层构成的分析工具。原则上，当明显的积分信号可以被指定到特定的化学功能以及相对丰度上时，可以使用任何分光镜的和/或光谱测定的技术来确定在该涂层中存在的光引发剂的相对量。在确定在涂层中的光引发剂的相对量之前，应当进行以下总结的一些实验：
1.光引发剂的降解应当被证明为加热和UV-vis辐射的结果以及它们的相关组合两者。在该涂层暴露于固化之前，可以使用这类降解信息来确定在该涂层中存在的光引发剂的量。
2.在该涂层中存在的光引发剂扩散进入周围的介质中。更具体地说，将会证明进入水性介质或高度极性介质中的扩散作为在涂层中存在的一种或多种光引发剂的时间函数。另外地，将会证明进入非极性介质中的扩散。假如已经包含了在介质中的亲水涂层以及该涂层的时间量，可以使用这类扩散数据来确定在包含之前在该涂层中存在的光引发剂的量。
通过持有这类在附近的降解以及扩散数据，有可能确定在处理条件之前在涂层中存在的光引发剂部分的残基的相对量。
因此，本发明还涉及包括一种热塑性基质聚合物的医疗装置元件的医疗装置，该热塑性基质聚合物其上具有以下共价交联的涂层组合物的一个层：(a)任选地与一种或多种另外的聚合物相结合的一种或多种亲水聚合物，所述一种或多种亲水聚合物按重量计构成了所述一种或多种聚合物组分的至少50％，以及(b)具有多种光引发剂部分的多个残基的一种或多种低分子量支架，其中这些光引发剂部分的残基按重量计构成了一种或多种亲水聚合物、任何另外的聚合物以及一种或多种低分子量支架的结合量的至少0.01％至20％；其中所述涂层组合物是用所述热塑性基质聚合物(共)挤出的或注塑模制的；并且其中该涂层组合物的共价交联是该涂层组合物中存在一种或多种光引发剂的结果，所述光引发剂部分被共价连接到该低分子量支架上和/或被共价结合到该低分子量支架的主链中，并且将该涂层组合物暴露于UV或可见光；其中该热塑性基质聚合物包含选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
本发明进一步涉及包括一种预制成型的物品的医疗装置元件的新型医疗装置，该预制成型的物品上具有以下共价交联的涂层组合物的一个层：(a)作为最合适的一种或多种聚合物组分的一种或多种亲水聚合物，以及(b)具有多种光引发剂部分的多个残基的一种或多种低分子量支架，其中这些光引发剂部分的残基按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的结合量的0.01％至20％；其中所述涂层组合物是用所述预制成型的物品挤出的或注塑模制的；并且其中该涂层组合物的共价交联是该涂层组合物中一种或多种光引发剂的结果，所述光引发剂部分被共价连接到该低分子量支架上和/或被共价结合到该低分子量支架的主链中，并且将该涂层组合物暴露于UV或可见光；其中该预制成型的物品包含选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
本发明还进一步涉及一种包括预制成型的物品的医疗装置元件的新颖的医疗装置，该预制成型的物品上具有一种热塑性基质聚合物的一个层，其中所述热塑性基质聚合物在其上具有以下各项的一种共价交联的涂层组合物的一个层：(a)作为最合适的一种或多种聚合物组分的一种或多种亲水聚合物，以及(b)具有多种光引发剂部分的多个残基的一种或多种低分子量支架，其中这些光引发剂部分的残基按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的结合量的0.01％至20％；其中所述涂层组合物是用所述预制成型的物品和所述热塑性基质聚合物(共)挤出的或注塑模制的；并且其中该涂层组合物的共价交联是该涂层组合物中一种或多种光引发剂的存在的结果，所述光引发剂部分被共价连接到该低分子量支架上和/或被共价结合到该低分子量支架的主链中，并且将该涂层组合物暴露于UV或可见光；其中该预制成型的物品和/或该热塑性基质聚合物包含选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
可用作预制成型的物品、热塑性基质聚合物以及用作涂层组合物的组分的材料是针对本发明的方法如以上所述的。
因此，在一个实施方案中，该热塑性基质聚合物是选自下组，该组由以下各项组成：乙烯(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物、以及乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
在一个另外的实施方案中，该亲水聚合物是选自下组，该组由以下各项组成：聚(乙烯基内酰胺)类[例如，PVP]、PEO、聚噁唑啉类、PVOH、以及聚丙烯酸酯类。目前最优选的亲水聚合物是PEO。
实例
材料
PEO是1 NF药用级(来自日本Sumitomo公司)。
Bomar低聚物光引发剂是由Bomar Specialties公司(康涅狄格州温斯特德)定制合成的并且由IGM Resins(荷兰瓦尔韦克市)在欧洲分销。它是具有中等分子量的一种脂肪族三官能的聚醚型聚氨酯，在所有三个末端上它被Irgacure 2959功能化。化合物4中的Irgacure2959的含量是33.0w/w-％(如由Bomar指示的)。该化合物不包含任何丙烯酸酯基团。
SEBS化合物是来自GLS公司的Versaflex HC 226。
EMA是来自Arkema的Lotryl 20MA08以及来自DuPont的Elvaloy1224 AC。
EEA是来自DuPont的Elvaloy 2112 AC。
EAA s是来自DuPont的Nucrel 31001和Nucrel 3990 E以及来自DuPont的Primacor 1410、Primacor 1430和Primacor 3460。
EMAA s是Nucrel 903 HC、Nucrel 1202 HC以及Nucrel 925。
A-EMA三元共聚物是来自Lyondell-Basell的Lucalen A2910以及Lucallen A3110。
用于所有实例的涂层组合物如下
| 成分 | 化合物A |
| 来自Sumitomo的PEO 1NF | 98.0％ |
| 结合到脂肪族的疏水性聚氨酯上的Irgacure 2959 | 1.5％ |
| Irganox 1010抗氧化剂 | 0.5％ |
除非另外说明，给出的所有百分比以及份数都是重量/重量-％。
在一个双螺杆挤出机中将这些成分混合。通过计重给料机将这些成分进料到挤出机中，挤出成为丝条并且粒化。
在该共挤出涂覆过程中，将两个单螺杆挤出机连接到具有一个下拉型模具的一个双层共挤出十字头上。将该基质/粘结层装载到挤出机#1中并且将化合物A加载到挤出机#2中。将这两个层挤出到实际聚烯烃材料的预制的管上从而形成亲水性涂覆的管材。标准的加工速度是20m/min，但是在某些情况下尝试了高达40m/min的速度。为了优化该加工，还使在线UV灯(Fusion 600I H-灯)强度在60％与100％强度之间改变。通过增加或降低螺杆速度经由调节两个挤出机之一的输出而改变内层与外层的比率。通过改变或者输出抑或牵引速度来调节这些层的厚度。
这两个挤出机具有相同的温度轮廓。
| 挤出机区域 | 区域1 | 区域2 | 区域3 | 区域4 | 区域5 | 头 | 模具 |
| 温度(℃) | 35 | 60 | 130 | 140 | 150 | 170 | 175 |
在挤出之后，将涂覆的管切成35cm长的试样。
试验的评估
在评估之前，将这些样品与每个CH12男用导尿管(35cm长度)6ml的6％ PEG2000(在水中)一起包装在铝袋中，并且在评估之前用2x27kGy电子束进行灭菌。
摩擦力测量
将溶胀的并且灭菌的导尿管去包装并且此后立即将光滑部分以这样一种方式水平地置于不锈钢的下抛光块与上抛光块之间，即该上块在该导尿管上施加其全部重力。该上部钢块的质量和长度对应地是266g和34mm。通过一个电动机将这些钢块来回移动，并且通过附连到该导尿管的连接件上的一个负载单元连续地测量推力和拉力。将初始推/拉力平均，并且所报告的摩擦力是在三个单独的导尿管上测定的平均值。良好的导尿管应当具有小的摩擦力，优选低于100mN。
10分钟干燥之后摩擦力测量
将溶胀的并且灭菌的导尿管去包装并且在25℃和50％相对湿度下垂直地悬挂在一个气候室中。此后立即将光滑部分以这样一种方式水平地置于不锈钢的一个下抛光块与一个上抛光块之间，即该上块在该导尿管上施加其全部重力。该上部钢块的质量和长度对应地是266g和34mm。通过一个电动机将这些钢块来回移动，并且通过附连到该导尿管的连接件上的一个负载单元连续地测量推力和拉力。将初始推/拉力平均，并且所报告的摩擦力是在三个单独的导尿管上测定的平均值。在10分钟的干燥之后，一个良好的导尿管应当具有小的摩擦力，优选低于150mN。
粘附力的主观评估
对在这些层(预成型的物品与基质/粘结层以及基质/粘结层与涂层)之间的涂层粘附力给出从1至5的得分。
1.完全分层
2.部分分层
3.较差的粘附
4.良好的粘附
5.非常好的粘附
光滑性以及主观摩擦的主观评估
在从1至5的主观得分上对凝胶的光滑性和主观摩擦进行计分：
1.非常粗糙
2.粗糙
3.相当粗糙但是相当低的主观摩擦
4.几乎光滑但是低的主观摩擦
5.光滑但是低的主观摩擦
抗扭折特性的主观评估
在从1至5的主观得分上评估抗扭折特性：
1.如标准的聚烯烃(例如LDPE)一样易于扭折
2.好于标准的柔性聚烯烃(VLDPE)
3.可接受的扭折
4.与TPU Estane 58212一样好
5.与增塑的PVC一样好。
导管刚性的主观评估
在以下主观得分上对导管刚性进行计分：
A.不可接受的低
B.与增塑的PVC制造的导管一样(软并且柔和)
C.中等刚性
D.与用Estane 58212 TPU制造的
导管一样(良好的插入控制)
E.稍微高于SpeediCath
F.不可接受的高。
实例1：在由EAA制成的管上的涂覆
试验
*)试验1.1至1.5的涂层配方是用工业级Sumitomo PEO-1Z而不是药用级Sumitomo PEO 1 NF。
**)用6％PVP溶胀介质而不是用6％ PEG2000进行包装。
结果
讨论
这些结果显示EAA为这种管给出良好的抗扭折特性并且另外地作为对PEO涂层给予良好粘附力的基质/粘结层而起作用。用Nucrel31001得到特别好的抗扭折结果，但Primacor 1410仍然是与TPUEstane 58212是同样好的。这些结果显示EAA(Nucrel 3990 E)、EMAA(Nucrel 925)、EMA(Lotryl 20MA08)以及TPU(Estane 58212)都针对EAA管如同对PEO涂层一样给予了良好的粘附力。与试验1.1至1.5相比较，对于10分钟之后的摩擦力，以及对于涂层光滑性而言，试验1.6至1.7的结果是更好的。这可能是因为试验1.1至1.5是用如上所述的工业级PEO制造的。
实例2：在由EMAA制成的管上通过共挤出进行涂覆
试验
结果
讨论
这些结果显示EMAA对于这种管给予了良好的抗扭折特性。这些结果显示至少EMAA(Nucrel 925)和EMA(Lotryl 20MA08)对于这种EMAA管以及对于这种PEO涂层给予了良好的粘附力。这些导管比用Estane 58212制造的SpeediCath导管稍硬。
实例3：在由EMA制成的管上通过共挤出进行涂覆
试验
**)用6％PVP溶胀介质而不是用6％ PEG2000进行包装
结果
讨论
这些结果显示软的EMA与较硬的EMAA共聚物相结合作为基质/粘结层对于这种管基质/粘结层给予了良好的抗扭折特性。这证明可以通过这种组合来制造一种如同增塑的PVC一样软的、但仍然具有非常良好的抗扭折特性的管。
实例4：在由EMA制成的管上通过共挤出进行涂覆
试验
结果
讨论
这些结果显示当与标准的聚烯烃(像LDPE和VLDPE)进行比较时，EEA对于这种管给予了相当好的抗扭折特性。可以看到的是对于PEO涂层，EEA并不作为基质/粘结层而起作用。然而，所显示的是EMAA(Nucrel 925)对于这种EEA管如同对PEO涂层一样给予了良好的粘附力。通过使用相当厚的EMAA(并且也可能是EAA)层，可以将抗扭折特性(作为一个附加的益处)改善到等于TPU Estane 58212。然而，与纯EEA相比较，这对于这种管材也给予了更高的刚性。
实例5：在EAA-EMA三元共聚物的管上通过共挤出进行涂覆
试验
结果
讨论
这些结果显示当与标准的聚烯烃(像LDPE和VLDPE)比较时，EMA-EAA三元共聚物对于这种管给予了相当好的抗扭折特性。至少EMAA(Nucrel 925)可以用作基质/粘结层，但是它需要相当高的UV强度以获得良好的涂层粘附力。还可以使用更多的基质/粘结层。例如，该EMA-EAA三元共聚物可以用作与例如EMAA的一个表层一起共挤出的管材料。可以将例如EMAA基质/粘结层和PEO涂层的一种双层组合依次共挤出到这种预制的物品上。
实例6：在由SEBS化合物制成的管上通过共挤出进行涂覆
试验
结果和讨论
讨论
这些结果显示当与标准的聚烯烃(像LDPE和VLDPE)比较时，一种商品化的SEBS化合物可以对这种管给予相当好的抗扭折特性。至少EMAA(Nucrel 925)在某些程度上可以用作基质/粘结层，但是甚至用非常高的UV强度也不能得到完全好的结果。
实例1至6的总讨论
以上这些实例的总体结果显示在本工作中鉴定的聚烯烃共聚物任选地与多层构造中的其他聚合物相结合的范围能够对亲水性涂覆的导管给予多种机械特性(如刚性和抗扭折性)，这些机械特性覆盖商品化的间歇性导尿管(范围从软的增塑的PVC导管至类似SpeediCath的导管)的整个跨度，它们是在更硬的并且更可控的范围内。
这些更软的材料组合(它们覆盖软的PVC的刚性范围)可以包括具有一个范围从10％至30％的丙烯酸酯共聚物含量的丙烯酸酯共聚物，像EMA、EAA、EnBA或聚乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物相结合的三元共聚物。这些丙烯酸酯共聚物或者可以用作管材料(其中用EAA或EMAA聚合物作为基质/粘结层)抑或用作在由EAA或EMAA共聚物制成的管上的基质/粘结层。当用作粘结层时抑或在将它用作管材料的情况下，具有相当高的丙烯酸酯含量的EMA(20％至24％)是这些组合的一种优选的共聚物。并且可以将苯乙烯嵌段共聚物化合物与作为基质/粘结层的EAA或EMAA相结合用于软管。
较硬的材料(这些材料覆盖SpeediCath TPU导管的刚性)是丙烯酸或甲基丙烯酸与聚乙烯的共聚物，具有范围从5％至30％(优选在8％与15％之间)的丙烯酸酯共聚物含量。它们也可以是相同共聚物的离聚物。它们可以单独地使用，或者它们可以与其他聚合物(像丙烯酸酯共聚物或聚氨酯)相结合在多层构造中从而获得所希望的特性(像导管刚性、抗扭折特性以及涂层粘附力)。
用标准的聚烯烃类(像LDPE和VLDPE)不能获得一种导管(可以发现于这些实例中)的良好机械特性。
在这些实例中也已经发现的是，许多材料对于UV可固化的PEO涂层作为基质/粘结层而起作用。对此特别好的是EAA和EMAA共聚物。
在这些实例中还已经显示的是，可以将这些材料结合在这些层的不同层结构以及厚度中，从而获得并且优化该导管的某些特性，像导管刚性、抗扭折特性以及涂层粘附力。
Claims (13)
1.一种用于制备医疗装置元件的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供一种预制成型的物品和/或一种热塑性基质聚合物的一个或多个层；
(ii)提供一种涂层组合物，该涂层组合物包括
(a)作为仅有的一种或多种聚合物组分的一种或多种亲水聚合物，以及
(b)一种或多种低分子量支架，这种或这些低分子量支架具有共价连接到其上和/或共价结合到其中的多种光引发剂部分，
其中这些光引发剂部分按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的结合量的0.01％至20％；
(iii)将步骤(ii)的涂层组合物挤出、注塑模制或粉末涂覆到步骤(i)的预制成型的物品和/或该热塑性基质聚合物上，从而提供具有所述预制成型的物品和/或所述基质聚合物的医疗装置元件，所述预制成型的物品和/或所述基质聚合物上具有所述涂层组合物的一个层，其中，当所述预制成型物品和所述基质聚合物两者都存在时，所述预制成型的物品在其上具有所述基质聚合物的一个层；
(iv)用UV或可见光照射该涂层组合物从而共价交联所述涂层组合物；
其中步骤(i)的预制成型的物品和/或一种或多种热塑性基质聚合物包括选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该亲水聚合物是一种聚(环氧乙烷)。
3.根据以上权利要求中任何一项所述的方法，其中该支架是选自聚乙二醇类、聚(苯乙烯-共聚-马来酸酐)类、脂肪族聚醚型聚氨酯类、聚醚胺类、以及聚酯类。
4.根据以上权利要求中任何一项所述的方法，其中该支架的重均分子量是在100-10,000Da(g/mol)的范围内。
5.根据以上权利要求中任何一项所述的方法，其中该涂层组合物由以下各项组成：
按重量计20％至99.99％的一种或多种亲水聚合物，
按重量计0-10％的一种或多种增塑剂，
按重量计0.01％至80％的一种或多种低分子量支架，以及
按重量计0-5％的其他组分。
6.根据以上权利要求中任何一项所述的方法，其中在步骤(i)中提供了一种预制成型的物品，并且其中步骤(iii)涉及将步骤(ii)的涂层组合物挤出、注塑模制或粉末涂覆到步骤(i)的预制成型的物品上，从而提供所述预制成型的物品的医疗装置元件，所述预制成型的物品上具有所述涂层组合物的一个层。
7.根据权利要求1-5的任一项所述的方法，其中在步骤(i)中提供了一种热塑性基质聚合物，并且其中步骤(iii)涉及将步骤(ii)的涂层组合物连同步骤(i)的热塑性基质聚合物一起挤出或注塑模制，从而提供所述热塑性基质聚合物的医疗装置元件，所述热塑性基质聚合物上具有所述涂层组合物的一个层。
8.根据权利要求1-5的任一项所述的方法，其中在步骤(i)中提供了一种预制成型的物品以及一种热塑性基质聚合物，并且其中步骤(iii)涉及将步骤(ii)的涂层组合物一起挤出、注塑模制或粉末涂覆到步骤(i)的该预制成型的物品连同该热塑性基质聚合物上，从而提供具有所述预制成型的物品以及所述热塑性基质聚合物的医疗装置元件，所述预制成型的物品在其上具有所述热塑性基质聚合物的一个层并且所述热塑性基质聚合物在其上具有所述涂层组合物的一个层。
9.根据权利要求1-5以及7-8中任一项所述的方法，其中该医疗装置元件包括一种热塑性基质聚合物的一个层。
10.根据权利要求1-5以及7-8的任一项所述的方法，其中该医疗装置元件包括一种热塑性基质聚合物的两个层。
11.一种包括具有热塑性基质聚合物的医疗装置元件的医疗装置，在该热塑性基质聚合物上具有以下共价交联的涂层组合物的一个层：(a)作为最合适的一种或多种聚合物组分的一种或多种亲水聚合物，以及(b)具有多种光引发剂部分的多个残基的一种或多种低分子量支架，其中这些光引发剂部分的残基按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的0.01％至20％；其中所述涂层组合物是与所述热塑性基质聚合物(共)挤出的或注塑模制的；并且其中该涂层组合物的共价交联是该涂层组合物中一种或多种光引发剂的存在的结果，所述光引发剂部分被共价连接到该低分子量支架上和/或被共价结合到该低分子量支架的主链中，并且将该涂层组合物暴露于UV或可见光；其中该热塑性基质聚合物包含选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
12.一种包括预制成型的物品的医疗装置元件的医疗装置，在该预制成型的物品上具有以下共价交联的涂层组合物的一个层：(a)作为最合适的一种或多种聚合物组分的一种或多种亲水聚合物，以及(b)具有多种光引发剂部分的多个残基的一种或多种低分子量支架，其中这些光引发剂部分的残基按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的结合量的0.01％至20％；其中所述涂层组合物是用所述预制成型的物品挤出的或注塑模制的；并且其中该涂层组合物的共价交联是该涂层组合物中一种或多种光引发剂的结果，所述光引发剂部分被共价连接到该低分子量支架上和/或被共价结合到该低分子量支架的主链中，并且将该涂层组合物暴露于UV或可见光；其中该预制成型的物品包含选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
13.一种包括预制成型的物品的医疗装置元件的医疗装置，在该预制成型的物品上具有一种热塑性基质聚合物的一个层，其中所述热塑性基质聚合物在其上具有以下各项的一种共价交联的涂层组合物的一个层：(a)作为最合适的一种或多种聚合物组分的一种或多种亲水聚合物，以及(b)具有多种光引发剂部分的多个残基的一种或多种低分子量支架，其中这些光引发剂部分的残基按重量计构成了一种或多种亲水聚合物与一种或多种低分子量支架的结合量的0.01％至20％；其中所述涂层组合物是与所述预制成型的物品和所述热塑性基质聚合物(共)挤出的或注塑模制的；并且其中该涂层组合物的共价交联是该涂层组合物中一种或多种光引发剂的存在的结果，所述光引发剂部分被共价连接到该低分子量支架上和/或被共价结合到该低分子量支架的主链中，并且将该涂层组合物暴露于UV或可见光；其中该预制成型的物品和/或该热塑性基质聚合物包含选自下组的一种聚合物：
乙烯(甲基)丙烯酸共聚物
乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-三元共聚物
乙烯(甲基)丙烯酸离聚物。
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