CN108371567A - 可植入的超疏水表面 - Google Patents

Abstract

本发明描述了生物粘合性纹理化表面，其允许植入物定位于活体内。采用在可植入的医疗装置上的纹理的分级层次来与活体结构形成界面以向装置迁移提供阻力，这些纹理的分级层次中的某些能形成Wenzel状态，而其它可以形成Cassie状态。由于传统地需要气态来形成Cassie或Wenzel状态，并且气体并不长期保留在活体组织内，描述了类似于上述状态，与通常由身体组分取代的气体所表示的组分的组织/装置相互作用，其中造成组织成分分离和发展了类似的Cassie、Wenzel或Cassie‑Wenzel状态。

Description

可植入的超疏水表面

本申请是申请号201380016282.8（国际申请号：PCT/US2013/022214）：、申请日：2013年1月18日、名称为“可植入的超疏水表面”的申请的分案申请。

技术领域

本公开提供可植入的医疗装置，可植入医疗装置在基质上包括表面纹理，在植入于宿主组织中时，表面纹理与存在于宿主组织中的液体形成界面。在某些实施例中，植入物有利地在植入于身体内之后防止或减少装置迁移。

背景技术

当三相彼此接触时典型地发生Cassie和Wenzel现象。例如，能使一个固相与两个液相接触，两个液相在它们的疏水性方面不同。在体内，相应状态导致在植入物上在Cassie状态形成并保持液体亲水膜，和在Wenzel状态保持组织（包含脂质）。这些在临床上有助于将植入物定位于活体组织内。

剪切为植入物平行于组织表面的运动，且剥离是植入物垂直于组织表面的运动。在临床上，具有高剪切力的植入物抵抗在体内迁移并且具有低剥离力的植入物可以由临床医生在外科手术程序期间容易地重定位。

在气态环境中固体纹理化表面与水的相互作用由Cassie–Baxter模型描述。在此模型中，空气被截留在纹理化表面的微槽中并且小水滴搁置于包括空气和微突起的顶部的复合表面上。在多个尺度纹理之间分形维数（fractual dimension）的重要性已经是公知的并且许多方案是基于分形贡献，即在不同尺度的纹理之间的维度关系。然而，与所用材料（有机或无机）和表面纹理的几何结构（粒子、杆阵列或孔隙）无关，一直需要多个尺度的纹理与低表面能量相组合来获得所谓的超疏水表面。

超疏水性以各种方式报告为一种具备与水的接触角比利用平滑但较强疏水材料可实现的接触角更大的材料。舆论普遍认为超疏水物质的最小接触角为150°。

疏水表面排斥水。可以例如通过确定表面上水滴的接触角来测量表面的疏水性。可以在静态或动态来测量接触角。动态接触角测量可以包括确定相对于诸如水滴这样的粘附物的前移接触角或后退接触角。在前移接触角与后退接触角之间具有较大差异的疏水表面（即，高接触角滞后）表示在临床上需要的性质。水或湿组织可以在具有低接触角滞后的表面上比跨越具有高接触角滞后的表面上更易于行进，因此，接触角滞后的量值可以等于使物质跨越受剪表面上移动所需的能量。在临床应用中，高接触角减小了植入物在原位的移动性。

来自自然界的表面纹理研究的典型动机是荷叶，由于凸胞乳突和随机定向的疏水蜡小管的分级结构，荷叶是超疏水性的，凸胞乳突和随机定向的疏水蜡小管的分级结构与水具有高接触角和低接触角滞后并且表现出强自清洁性质。一个较少为人所知的来自自然界的动机是红玫瑰花瓣，具有利用周向布置和轴向导向的脊而加以装饰的凸胞乳突的分级结构，这种分级结构具有中等接触角和高接触角滞后。

接触角为与植入表面直接接触的水量的测量量度，而接触角滞后为水可以在表面上移动的程度的反向量度。这些状态中每一个的自然进化动机是完全不同的。

在荷叶和总体上植物叶子的情况下，与水的最少接触和高的水移动性导致水优先粘附到微粒污染物上，可以在水流掉时从叶子清理掉微粒污染物。这用于减小由表面污染物对光的吸收并且增加了光合作用效率。

在玫瑰花瓣和总体上植物花瓣而不是叶子的情况下，大部分授粉者/传粉昆虫（pollinator）被吸引到高张力水源，高张力水源提供易于接近性而不会淹没昆虫。

因此，在进化刺激在植物学中是繁殖的情况下，与高接触角滞后相配对的高接触角是优选的；并且在进化刺激是新陈代谢和生长的情况下与低接触角滞后相配对的高接触角是优选的。

暂时考虑单个纹理尺度，当水放置于纹理化表面上时，其可以置于纹理的峰上或者芯吸到谷内。前者被称作Cassie状态，而后者被称作Wenzel状态。当Wenzel状态占优势时，接触角和接触角滞后二者随着表面粗糙度增加而增加。然而，当粗糙度系数超过临界水平时，接触角继续增加，而滞后开始减小。在此点，占优势的湿润行为变化，这归因于在表面与水滴之间的界面处截留的空气量增加。在本文上下文中，气态被疏水状态（例如，脂质）取代。疏水状态可以是源自宿主组织的液体或固体。

在混合Wenzel-Cassie状态，可能具有高接触角和高接触角滞后。然而，纹理仅是一个方面，纹理化固体相对于相互作用的环境而言的疏水性也是重要的。

水具有偶极结构，偶极结构使得其对于带电荷的任何其它物质有吸引力。位于分子上特定位置处的具有多余电荷/电荷盈余（charge surplus）的可植入物分子使得分子具有亲水性。在聚合物的情况下，电荷可以缔合（associate），并且块体物质可以具有宏观表面电荷。并且在这样的宏观集聚/聚集体中，这些材料具有较强吸水性。并且当这些宏观电荷位置与表面纹理相关联时，然后植入材料变得具有超亲水性。

因此，虽然植入物为亲水性的并且易于与活体组织中的水缔合是通常有利的，这种缔合在植入物与组织之间形成流体表面，这种流体表面充当润滑剂。一般而言，不利的是，植入物从由临床医生所确定的位置移动；并且总体上，不利的是，植入物需要缝合或其它物理定位手段。因此，利用对于Cassie-Wenzel 状态的原位模拟（in situ analog）将植入物定位于活体组织中是临床上是合乎需要的。

发明内容

应了解前文的一般描述和下文的详细描述表示本公开的实施例并且计划提供用于对所要求保护的本公开的性质和特征进行理解的概述或构架。这些描述用于解释所主张保护主题的原理和操作，本公开的其它和另外的特征和优点将是本领域技术人员在阅读下文的公开时易于显而易见的。

本公开提供一种可植入的医疗装置，其包括在基质上的至少两个表面纹理，其中在植入于宿主组织中时，表面纹理与存在于宿主组织中的液体形成界面，其中表面纹理的一部分接触着存在于宿主组织中的脂质以形成第一界面；表面纹理的一部分接触着存在于宿主组织中的水以形成第二界面；以及，表面纹理的一部分在装置与宿主组织之间截留空气；其中所产生的界面具有至少5度的接触滞后角。

本公开的方法和实施例可适用于可吸收的和永久可植入材料，其中优选了可吸收材料。本公开涉及生理上可吸收、非纤维形成/非纤维化的（non-fibrogenic）、亲水性材料，其在第一时间间隔期间通过添加表面纹理而变得相对疏水。替代地，本公开涉及一种生理上可吸收、大体上致生纤维的/纤维化的疏水材料，其在第一间隔期间通过添加表面纹理而变得具有相对亲水性。这些表面纹理用于将这些植入物定位于活体内。

本公开涉及可植入、可吸收的薄片，这些薄片为亲水性的，并且可能原位膨胀或甚至溶解，由此添加表面纹理增加了植入后装置脱位的力阈值。

而且，本公开涉及可植入薄片，一侧如关于第一特定目的所描述那样增强，第二侧如关于第二特定目的所描述那样增强。

本公开涉及可植入物装置，其包括具有组织亲和力的表面纹理，这允许它们从组织表面剥离并且在临近手术时/手术前后重新定位但抵抗植入后滑动和折叠。

本公开的一个目的在于提供一种可植入医疗装置，其包括当向哺乳动物体中的水性环境暴露时最初形成了典型Cassie和Wenzel状态的表面纹理。而且，本文所公开的可植入的医疗装置可以在宿主组织中一段时间之后形成Wenzel和Cassie 状态的模拟/类似状态，宿主组织涉及固体亲水相、液体疏水相和液体亲水相。在这些修改的Wenzel和Cassie状态，与典型气相类似的截留相为源自宿主的疏水相。

在本文中还提供可植入的医疗装置，其包括在植入后一段时间后利用固体疏水相替代气相的纹理。可植入的可吸收薄片包括亲水基质，亲水基质可以原位膨胀或甚至溶解，由此则添加疏水表面纹理在原位减小了吸收率或者保形/适形变化（conformal change）。

例如，提供包括亲水基质的可植入、可吸收薄片，其可能会在原位膨胀或甚至溶解，由此添加疏水表面增加了使植入物的区域平移、旋转、折叠或收缩所需的力。

在本文中还提供了可植入的医疗装置，其中Wenzel状态强于Cassie状态或者相反情况或者它们的类似情况可以在装置的外表面由水解或酶促降级而被移除时随着时间发展。

在本文中还提供了可植入的医疗装置，其中发生表面电荷和表面能量的加强，由此使得水总是与植入表面缔合，甚至任何特定水分子可以在植入物表面上具有短暂停留时间/驻留时间。

在另外的实施例中，本发明提供可植入的医疗装置，其中植入物表面的组织相互作用导致组织与植入物表面缔合，并且特别地植入物与组织的脂质组分缔合。

特别地，本公开描述了一种表面超疏水效应，其中，抵抗了对于可植入的医疗装置的植入物滑动、滚动、折叠或其它适形变化的阻力。

附图说明

图1为具有分级表面的本公开的可植入假体的总体视图。

图2a为最大连通结构C =1的示意图。

图2b为连通结构C =0.25的示意图。

图2c为最小连通结构C → 0的示意图。

图3a、图3b为本公开的可植入假体的制造方法。

图4为谢尔平斯基（Sierpinski）镂垫表面纹理的示例。

图5为阿波罗（Apollonian）垫片表面纹理的示例。

图6为模仿花瓣表面纹理的示例。

图7为科赫（Kock）雪花表面纹理的示例。

图8为可植入物的示例，其中，其至少一侧立即进行组织粘合。

图9为可植入物的示例，其中表面纹理使得植入物变成疏水性的以减小吸收率。

图10为可植入物的示例，其中表面纹理使得植入物变成亲水性的。

图11为可植入物的示例，其中表面纹理使得植入物为亲水性以增加吸收率。

具体实施方式

现在将详细地参考本公开的实施例，其一个或多个示例在下文中陈述。每个示例通过解释本公开的实施例而提供并且并无限制意义。实际上，对于本领域技术人员将显然，在不偏离本公开的范围或精神的情况下可对于本公开的教导做出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。

因此，预期的是本公开涵盖属于所附权利要求和它们的等效物的范围内的这些修改和变型。本公开的其它目的、特征和方面在下文的详细描述中公开或者从下文的详细描述显然。本领域普通技术人员将了解本讨论只是示例性实施例的描述并但并非意图为限制本公开的更广泛方面。

一实施例提供一种可植入的医疗装置，其包括在基质上的至少两个表面纹理，其中在植入于宿主组织中时，表面纹理与存在于宿主组织中的液体形成界面，其中表面纹理的一部分接触着存在于宿主组织中的脂质以形成第一界面；所述表面纹理的一部分接触着存在于宿主组织中的水以形成第二界面；以及表面纹理的一部分在装置与宿主组织之间截留空气；其中界面具有至少5度的接触滞后角。

医疗装置可包括表面纹理材料，或者医疗装置可以包括本领域技术中常用的、上面安置了表面纹理材料的其它材料。表面纹理指在基质材料中安置的微米级纹理或图案，例如，如由下文中所描述的方法所陈述。在特定实施例中，表面纹理包括分级结构。

在特定实施例中，接触滞后角在至少5度至约90度的范围。在其它实施例中，接触滞后角在至少5度至大约75度的范围，而在另外的实施例中，接触角滞后在约10度至约75度的范围。

在另一实施例中，在植入后一段时间之后，截留的空气被源自宿主组织的脂质取代。而且，在一些实施例中，在一段时间之后，界面包括：a）固体亲水相，b）液体疏水相；以及c）液体亲水相。在又一实施例中，根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述截留的空气在一段时间后由液体疏水相取代。在其它实施例中，在一段时间之后，截留的空气被源自宿主组织的疏水性材料取代。例如，这段时间可以是约5分钟至12小时，或者更特定而言，约5分钟至约6小时，或约30分钟至约6小时。

本文所提供的可植入的医疗装置有利地抵抗植入之后身体中的迁移。举例而言，在某些实施例中，用于相对于宿主组织平移所述装置的剪切力超过每平方厘米约50克。在某些实施例中，剪切力可以在每平方厘米约50克至200克的范围，每平方厘米约50克至150克，或每平方厘米约70克至150克。

在另一实施例中，表面纹理包括亲水性可吸收材料，其中亲水性可吸收材料由表面纹理而变得亲水性更弱，并且表面纹理减小了该医疗装置在宿主组织中的吸收率或适形变化。在其它实施例中，表面纹理包括疏水性可吸收材料，其中疏水性可吸收材料由表面纹理而变得疏水性更弱，并且表面纹理增加了医疗装置在宿主组织中的吸收率或适形变化。

在其它实施例中，至少一个表面纹理包括可吸收材料，其中至少一个表面纹理通过吸收而被修改，使得至少一个表面纹理在医疗装置被吸收时变得更加湿润或更少湿润。

在某些实施例中，其中表面纹理在宿主组织中具有一定吸收率，这种表面纹理在第一时间间隔减轻了组织粘附以及植入物迁移并且在第二时间间隔变成平滑、亲水、快速吸收和非纤维化材料。例如，第一时间间隔可以为下列范围：约5分钟至约6小时，或约10分钟至约6小时，约10分钟至约3小时，或者约10分钟至约30分钟，并且第二时间间隔可以是下列范围：约30分钟至约12小时，约30分钟至约6小时，约1小时至约6小时或约3小时至约6小时。

在某些实施例中，至少一个表面纹理包括10纳米至1微米的较小节距，且另一表面纹理包括2微米至100微米的节距，其中较小表面纹理安置于较大表面纹理上，从而提供分级结构。在某些实施例中，较小表面纹理截留空气，而较大表面纹理并不截留空气。在一不同实施例中，较大表面纹理截留空气，而较小表面纹理并不截留空气。因此形成的界面部分地取决于节距大小、纹理图案和/或用于制备表面纹理的基质材料，如在下文中更详细地描述。在一特定实施例中，第一界面拒斥第一源自宿主的物质的附着，并且第二界面促进第二源自宿主的物质的附着。例如，第一源自宿主的物质可以是微生物，而第二源自宿主的物质可以是宿主细胞。在另一实例中，第一源自宿主的物质是蛋白质，而第二源自组织的物质是宿主组织。在某些实施例中，第一源自宿主的物质对于一个纹理而言为疏水性的并且第二源自宿主的物质对于不同的纹理而言是疏水性的。在其它实施例中，第一源自宿主的物质是蛋白质，而第二源自宿主的物质是宿主组织。

在另外的实施例中，在植入于宿主组织中的情况下，至少一个表面纹理的表面电荷增加从而使得水更强固地结合到基质表面，但是结合也并非太强固到以致于会排除结合到所述基质表面的水分子与在宿主组织中周围水的交换的程度。举例而言，水层可以粘附到该装置的表面并且所述水层减小了蛋白质分子到所述纹理化表面的吸附率，相对于包括无表面纹理的所述基质的装置而言。而且，水层可以粘附到该装置的表面纹理上，使得水层减小了蛋白质分子到纹理化表面的吸附率，相对于无表面纹理的装置而言。

在特定实施例中，其中基质为多孔性的。例如，基质可以包括三维互连的孔隙。

在某些实施例中，第一表面纹理当植入于宿主组织中时形成Cassie状态，且第二表面纹理当植入于宿主组织中时形成Wenzel状态。在另外的实施例中，表面纹理中的至少一个包括嵌入于基质内并且从基质突伸的纤维，并且纤维以与该装置的其它表面纹理的节距不同的至少一个空间尺度而分叉至少一次。在又一实施例中，所述表面纹理中的至少一个包括在两端处嵌入于所述基质中的纤维并且所述纤维从所述基质突伸，并且所述纤维形成具有与医疗装置的其它表面纹理的节距不同的至少一个直径的环。

在某些实施例中，表面纹理可以包括或类似于某些数学分形形状。例如，在某些实施例中，至少一个表面纹理包括科赫雪花图案、谢尔平斯基镂垫图案、阿波罗垫片图案，或者扩散限制聚集图案。

在某些实施例中，前述可植入的医疗装置包括两侧，诸如薄片结构，其中两侧具有不同的表面纹理图案。在一实施例中，表面纹理与存在于宿主组织中的液体形成界面，其中至少一个表面纹理在装置与组织之间截留空气并且至少一个其它表面纹理并不在装置与组织之间截留空气，且其中所得到的界面在一侧生成至少5°的接触滞后角，（例如，接触角滞后可以是至少5度至约90度，至少5度至约75度，或约10度至约75度的范围），并且在装置的另一侧上形成小于5度的接触滞后角（例如，约0.1至小于5度，或更特别地，约0.5至小于5度，或者更特别地，约0.5至约3度的角）。

应了解本公开的结构并非预期为严格地超疏水的，并且不应在此基础上加以限制。例如，典型亲水材料可以通过添加表面结构而变得疏水性更强，但这种添加并不需要表面为超疏水性的，根据常用定义。

虽然并不受任何特定理论界定，可植入的医疗装置还可以根据如下文所描述的原理所解释那样来进一步理解。相互作用的尺度由可植入装置的表面纹理的空间尺寸来限定。在某些实施例中，表面纹理是分级的，表示给定尺寸的一个纹理施加到较大尺寸的第二纹理上。分级设计的特征在于至少两个空间尺度。一个尺度通常为大约数十微米（μm）并且另尺度约为数百纳米至数微米。表面纹理可以引起在前移接触角与后退接触角之间具有较大差异的一种状态（接触角滞后），或者替代地具有较小接触角滞后的另一状态。相关的状态和原位模拟/类似状态分别被称作Wenzel和Cassie状态。分级空间尺度中的每一个可单独地引起Wenzel或Cassie状态，使得在大量空间尺度上能有多种组合。

通常，这些状态的特征在于三相接触，并且典型地由固相、液相和气相组成。通过表面纹理的维度而起始/引发这些相接触。由于这种气态组分通过液体蒸发到气体域和气体溶解到液体域内的组合而最终在体内消耗，Cassie状态在活体组织中可以最终发展为Wenzel状态。

本公开涉及包括纹理的可植入材料，当向哺乳动物体中的水性环境暴露时纹理最初形成Cassie和Wenzel状态。这些状态原位发展，并且其进化类似状态与典型 Wenzel 和Cassie状态的不同之处在于它们涉及固体亲水相、液体疏水相、和液体亲水相或者固体疏水相、液体亲水相、和液体疏水相。在这些修改的Wenzel和Cassie状态，类似于典型气相的截留相为液体疏水相。替代地，截留的气相优先被液体亲水相取代。在此替代构造中，其它相中的至少一个是疏水性的。

当三相彼此接触时典型地发生Cassie和Wenzel现象。例如，可以使一个固相与两个液相接触，两个液相的疏水性不同。在体内，相应状态导致在植入物上在Cassie状态形成并且保持液体亲水膜并且在Wenzel状态保持组织（包含脂质）。这些是在临床上适于将植入物定位于活体组织内的有用特质。

在Cassie状态，植入物对抗细胞粘附。在Wenzel状态，植入物可逆地粘着到组织。在其中一个纹理尺度为Wenzel并且另一个纹理尺度为Cassie的混合 Cassie-Wenzel状态，植入物可以定位成受剪切为组织表面并且在剥离时可释放。剪切为植入物平行于组织表面的运动，而剥离是植入物垂直于组织表面的运动。在临床上，具有高剪切力的植入物抵抗在体内迁移并且具有低剥离力的植入物可以由临床医生在外科手术程序期间容易地重新定位。

植入物的相反侧可以朝向一侧上的组织位置受偏压并且在另一侧上抵抗组织粘附，同时两侧可以在更大或更小程度上表现出两种性质。Wenzel强于Cassie或者Cassie强于Wenzel可以随着时间随着植入物的外表面通过水解或酶促降解而被移除来发展/演进。在特定情况下，可以在植入物内调制各种结构尺度的空间频率使得随着植入物溶解，其随着植入物的表面层被移除而呈现变化的空间频率。

替代地，可以选择表面纹理使得一侧相对于具备低表面积的第二侧而言具有高表面积。

替代地，可以选择表面纹理以调制单个植入材料的疏水性来相对于植入物的区域或整个侧部而不同地控制吸收性、生物降解和药物洗脱。

在气态环境中固体纹理化表面与水的相互作用由Cassie–Baxter 模型描述。在这种模型中，空气被截留在纹理化表面的微槽中并且小水滴搁置在包括空气和微突起顶部的复合表面上。在纹理的多个尺度之间的分形维数的重要性是熟知的并且许多方案已经是基于分形贡献，即，在不同尺度纹理之间的维度关系。然而，与所用材料（有机或无机）和表面纹理的几何结构（粒子、杆阵列或孔隙）无关，一直需要多个纹理尺度与低表面能量相组合以获得所谓的超疏水表面。

超疏水性以各种方式被报告为表现出与水的接触角比利用平滑但较强疏水材料可实现的接触角更大的材料。对于超疏水物质的最小接触角的共识/一致看法为150度，因此，在本文的上下文中，本公开的大部分实施例并不严格地为超疏水性的，因为本公开的最终状态并非典型的气体捕获状态，而是气体被疏水相取代。

疏水表面排斥水。可以例如通过确定在表面上的水滴的接触角来测量表面的疏水性。可以以静态或动态来测量接触角。动态接触角测量可包括确定相对于诸如水滴这样的粘着物种的前移接触角或后退接触角。在前移接触角与后退接触角之间具有较大差异（即，高接触角滞后）的疏水表面呈现临床上希望的性质。水或湿润组织可以在具有低接触角滞后的表面上比在具有高接触角滞后的整个表面上更容易行进，因此接触角滞后的量值可以等于使物质在整个受剪表面上移动所需的能量。在体内，高接触角减小了原位植入的移动性。

表面纹理研究的一个动机是荷叶，由于凸胞乳突和随机定向的疏水蜡小管的分级结构，荷叶是超疏水性的，凸胞乳突和随机定向的疏水蜡小管的分级结构与水具有高接触角和低接触角滞后并且表现出强的自清洁性质。被调查的一结构是红玫瑰花瓣，其具有被装饰有周向布置和轴向导向凸脊的凸胞乳突的分级结构，其具有中等接触角和高接触角滞后。

暂时考虑单个纹理尺度，当水放置于纹理化表面上时，其可以置于纹理的峰上或者芯吸到谷内。前者被称作Cassie状态，而后者被称作Wenzel状态。当Wenzel状态占优势时，接触角和接触角滞后随着表面粗糙度增加而增加。然而，当粗糙度系数超过临界水平时，接触角继续增加，而滞后开始减小。在此点，占优势的湿润行为变化，这归因于在表面与小水滴之间的界面处所截留的空气量的增加。在本文上下文中，气态被疏水状态（例如，脂质）取代。疏水状态可以是源自宿主组织的液体或固体。在混合Wenzel-Cassie状态，能具有高接触角和高接触角滞后。

水具有偶极结构，偶极结构使得其对于带电荷的任何其它物质有吸引力。位于分子上的特定位置处的具有多余电荷/电荷盈余的可植入物分子使得分子具有亲水性。在聚合物的情况下，电荷可以缔合，并且块体物质可以具有宏观表面电荷。并且在这样的宏观集合体中，这些材料具有较强吸水性。并且当这些宏观电荷位置与表面纹理相关联/缔合时，那么植入材料变得超亲水性。

术语超亲水性在文献中具有各种意义，并且在许多情况下，简单地指对于相同物质的平坦表面使物质更亲水，或者减小接触角。此处，其表示增强表面电荷和表面能量使得水总是结合到基质表面上，即使任何特定水分子可在植入物表面上具有短停留时间。

应了解本公开的这些结构中的任何结构在植入时在传统意义上都不是严格超疏水性的，并且不应基于此而受到限制。例如，可以通过添加表面结构而使得典型亲水材料具有更强的疏水性，但这种添加并不需要该表面在常用定义上为超疏水性的。特别地，与露天液体接触的超疏水表面当植入于诸如活体组织这样的湿润环境中时并非超疏水的。因此，虽然本公开在体外为超疏水的，它们在植入时并非超疏水的。

当水接触角在露天大于150度时，表面被定义为超疏水性的。在平滑表面上小水滴的最高接触角由包括平滑表面的分子的电子结构而决定，并且大约为120度。例如，CF₃基团具有6.7 mJ/m²的低表面能量。

超过120度的接触角，精细的表面粗糙度变成增加接触角的主导因素。负责表面粗糙度效应的这种机制由Wenzel提出并且后来由Cassie和Baxter提出。因此，超疏水表面必须具有一定表面粗糙度。能通过使用纹理而使亲水物质变成疏水的。下面是接触角的原始推导和植入物环境的设计原理，并且因此不是公知的，并且构成本公开的教导内容。

水与平滑表面的相互作用由杨氏角表征，并且可湿度由杨氏方程量化，

其中、和分别表示固体-气体s-g、液体-固体l-s和液体-气体界面l-g的界面张力。

对于纹理化表面，存在两种水接触状态，第一个对应于水填充间隙位点(Wenzel)并且第二个对应于由于水层将气体截留在间隙位点(Cassie)。对于具有大量表面纹理空间尺度的纹理化表面，可能的是较大尺度的纹理在Wenzel状态与水形成接触并且较小尺度的纹理在Cassie状态与水形成接触。这种混合的水接触状态通常被称作Cassie可湿润状态，或Cassie-Wensel状态。

可以通过将杨氏方程如下归纳而获得Wenzel状态表征：

，

其中r被称作“粗糙度系数”并且被定义为在粗糙表面上的实际接触面积与接触平面中投影接触面积的比例。

可以通过如下归纳杨氏方程而获得Cassie状态的表征：

，

其中f表示由液体湿润的投影面积的分数。这些方程使平衡状态的表面能量与固体/液体界面的几何形状相关。在植入物环境中，并不存在静态的物质，并且不同化学组分的布朗运动负责与表面的重复的缔合和解离。表面本身可以是变化的，其中表面的一部分或全部表面是可吸收的。

当用于形成液体/固体界面的能量不同于用于移除液体/固体界面的能量时，那么它们的接触角是不同的，并且这种差异被称作接触角滞后。接触角滞后在此处被定义为在缔合接触角与解离接触角之间的差异。由于较宽的“亚稳”状态而发生这种滞后，当在相界面处液体表面张力与固体表面相互作用时可以观察到这种“亚稳”状态。

“花瓣效应”的粘合方面，Cassie可湿润状态，是其中甚至在总表面能量相当低（高接触角）的情况下使液体与表面缔合的能量小于使界面解离所需的能量的状态。通过允许一个尺度的粗糙度为Wenzel并且允许另一尺度的粗糙度为Cassie来实现接触角滞后。当粗糙度的所有尺度为Cassie(非湿润)时，形成液体/固体界面需要比Cassie可湿润状态相对更多的能量，并且大约同样不利于液体/固体接触的缔合和液体/固体接触的解离（低接触角滞后）。这导致“荷叶效应”，其中液体/固体界面包括低表面积并且易于解离。

因此，可以通过以下方程式来表征荷叶(Cassie)和花瓣(Cassie可湿润)效应：

cos θa = Q1 cos θ1 ± Q2 cos θ2

其描述了表面不均匀性（heterogeneity）对接触角的效应。在此方程式中，θa，表观角度，为在表面上的两个粗糙度尺度的接触角的加权平均值。这个方程式可以被归纳为任何数量的尺度层级。量Q1和Q2表示对于由接触角θ1和θ2所表征的粗糙度尺度中的每一个由液体/固体界面所覆盖的表面的部分。当θ1- θ2较大（接触角滞后）时，θa表征了花瓣效应并且总体上是粘合性的。当θ1- θ2较小时，θa表征荷叶效应并且通常为排斥性的。

因此，对于花瓣状态，θ之一是θac(Cassie)并且另一θaw是(Wenzel)，并且对于荷叶状态，两个θ都是θac(Cassie)。例如，令θ1 = θac和θ2 = θaw，那么完整的方程式为：

应当指出的是接触角由a）包括该表面的物质的疏水性/亲水性（表面电子结构）和b）其纹理这二者来确定。上述方程式假定固体表面包括单个物质并且仅表示表面纹理的分级结构。

现在考虑具有分级表面纹理和表面疏水性分级变化的固体表面。因此，表观角度θac或θaw为结构尺度和表面电子结构二者的函数。因此，当满足下列条件时空间结构和电子结构可以互换：

θac(空间)= θac(电子)

θaw(空间)= θaw(电子)

θa（空间）仅取决于杨氏方程，因此，表观接触角的最一般的方程式是：

。

在植入物环境中，固体表面由存在/驻留于体内的相对地两亲的（amphiphilic）水性组分而修改。植入物/组织界面张力可以通过由将两亲蛋白质吸附到植入物上所造成的两亲组分添加而被修改，并且可以由Gibbs吸附方程式描述，其通过下式使表面过量浓度与界面张力相关：

其中c_p为表面蛋白质浓度，T为温度并且k_B为玻尔兹曼常数。

当c_p超过临界密度时，l-g或l-s界面的蛋白质单层变得饱和，因为和二者不变。体内成分不能进一步减少以满足该条件，在饱和状态，并且因此表面保持在疏水范围。由于在l-g界面饱和之前，l-s界面饱和，体内成分的接触角减小受到表面张力()控制。接触角滞后通常随着表面蛋白质浓度增加而增加。然而，类似于相关联的接触角，随着c_p接近临界蛋白质密度，接触角滞后发展为独立于表现蛋白质密度。

上述方程式提供用以设计下面这种植入物的手段:植入物具有在植入后在剪切方向上保持粘合的表面。

本公开针对于将超疏水效应和相关的花瓣和荷叶效应和特别地可湿润的Cassie和纯Cassie 状态调适为适于植入物环境。因此，除了使用在植入物表面上主动捕获气态的聚合物（并且那些将在本文中考虑）之外，不能依靠气态来形成所希望的Cassie状态。生物流体远非均质的，并且包括离散的亲水和疏水组分、悬浮的大分子和几种大小尺度的亚细胞、细胞和组织结构。

本申请描述了使用Cassie 状态的方法和装置，其组织液体生物介质的成分以形成粘合效应。这些方法包括使用尺度分级表面几何形状，表面疏水性/亲水性的尺度分级区域，和疏水相粘附的尺度分级区域。

根据此公开，提出了使用关于表面的几何形状而在空间分级的表面。特别地，表面纹理线性地并且分形地布置为从数十微米小至若干纳米的范围的尺度，考虑到仅个别分级层次的最外部分被湿润（接触水），这种结构的特征应是在固体与体液（bodily aqueousfluid）之间很小的有效接触表面，优选地低于植入物表面1%。

应了解在任一个尺度，水缔合的百分比为关键的，而不是水缔合量的绝对值，使得在各种精细尺度，与表面相互作用的水量可以很小或很大。相对于与局部表面结构相互作用的水的百分比，临床结果可能是很好的，即使大部分表面与水接触。相反，在非接触区并且在最初截留空气处，脂质成分（特别是亲脂特征的组织成分）被优先吸引，脂质成分优选地取代被空气占据的区域。

在本公开的至少一实施例中，源自身体的脂质膜附着到植入物上，结果导致膜充当低能量表面，这在能量方面不利于植入物平行于界面组织表面的平移。特别地，这种膜（其中的某些可以是蛋白质和疏水性的）可能经历变性或聚合，其充当用于使植入物定位的胶。

特别地，本公开的实施例是植入的手术阻隔物，其一侧具有用于将植入物定位到组织上的Cassie可湿润状态，而另一侧具备用于抵抗组织粘附的纯Cassie状态。

在另一实施例中，基质材料可以在一侧上具有可相对快速吸收的并且亲水的层并且在另一侧上具有相对缓慢吸收的并且疏水的层，从而使得在两侧上的纹理在一侧产生Cassie可湿润状态并且在另一侧上产生超疏水纯Cassie状态。

在另一实施例中，Cassie可湿润状态引起水性溶解蛋白质的变性或聚合。

在另一实施例中，本公开的组织粘合表面在水存在的情况下自发地结合到组织。并不希望受到任何理论限制，已报道了疏水性结合是基于很长范围的吸引力。这些力是由于脂质分离造成，导致植入位点处存在的体液中的类相变。这种变化的特征在于突然的强吸引力和脂质桥的形成。相比而言，描述了具备长范围吸引力的可植入物。

在本公开的另一实施例中，采用在纹理化植入物表面与组织之间的这种吸引力将植入物（可逆地）结合到外科手术位点。

在另一实施例中，可以选择植入物的表面纹理以引起过滤效应，其中某些分子、细胞结构或者组织组分被吸引而其它（特别地水）组分被排斥，并且这种吸引/排斥效应在不同的表面纹理空间尺度上不同。这种筛选效应通过利用脂质部分取代最初截留的空气而允许较长持续时间的粘合方面。脂质部分可以是结缔组织而不是液体脂质部分。

本专利介绍了以下构思：使用包括非连通（闭孔/闭腔）粗糙元件的结构化表面来防止截留的空气转变为亲水流体移动状态，这种转变由从Cassie状态到Wenzel状态的转变来表征。Cassie到Wenzel转变的阻力可以进一步通过利用具有纳米结构化（而不是微米结构化）非连通元件的表面而增加，因为此阻力与粗糙元件的尺寸逆相关。

本公开的某些实施例的一方面为有凹窝或压印的表面，与尺寸等效的柱状表面相比，其提供小液滴转变到Wenzel状态的增加的阻力。在非连通的凹陷中截留的空气的存在、以及由凹陷边界和拐角所提供的对于流体运动的阻力有助于对于到Wenzel状态的转变而言的这种增加的阻力并且增强了体内粘合性。

本公开的压印或凹入纹理化表面优选地具有分形结构或分层结构，其中，第一分级层次紧邻涂布基质而定位并且每个相继的层次位于先前的分级层次的形式的表面上并且更高分级层次的形式的形状重复了下分级层次的形状并且该结构包含至少两个分级层次的形式。

本公开的可生物兼容的植入物的基质为聚合材料，其可能包括具有10至数千纳米的尺寸间距的一个或多个纳米级纹理（高达10微米）和具有10至约100微米的尺寸间距的至少一个微米级纹理。

聚合材料优选地可热融解而不会分解或者替代地可溶解于溶剂中，使得可以在熔融状态压出纹理或者在溶剂状态浇铸纹理。

一般而言，纹理指形貌和孔隙元件，包括在表面上的升高部和下凹部和在聚合表面的和构成表面的层的体积中的质量分布。聚合层可以由多种聚合物类型制成，并且可以包含嵌入于聚合物中并且构成该形态的其它材料。例如，非聚合或聚合纤维或者微粒可以分散于聚合物基质的表面上，这些纤维可包括更多的相或组分。特别地，纤维或微粒组分在哺乳动物体中可以具有低于块体聚合物的吸收率使得在溶解过程期间保存所希望的纹理持续一段延长的时间。替代地，这些更慢的吸收元件均匀地或者以若干层次嵌入于聚合基质中使得在溶解过程期间呈现若干不同拓扑结构。

本公开的纹理化植入物可以具有如下规定的许多变型和组合。例如，植入物可以具有均匀体积组合物，其中在植入物表面上以至少两个空间尺度而定位槽、脊、凸出部或凹入部。植入物可以包括具有三维互连孔隙的多孔性基质。植入物可以包括在植入物的表面上具有互连通道或非互连凹入部的固体基质。植入物可以具有在第二较大尺度结构上压出的第一较小尺度纹理，或者这种尺度的分级布置。植入物可以具有在隆起的并且连通的第二较大尺度结构上凹入并且非连通地压出的第一较小尺度纹理，或者这种结构的分级布置。植入物可以具有在为Wenzel的第二较大尺度结构上压出的为Cassie的第一较小尺度纹理，或者为相反的情况。植入物可以具有在较大尺度隆起凸出部上以台阶状轮廓部署的槽或脊。植入物可以具有半开结构，其中，分级纹理位于横向元件上，使得半开结构本身包括纹理。植入物可以具有嵌入于聚合物基质中并且从聚合物基质突伸的纤维，所述纤维可以用安置于壁虎（Gecko）脚上的纤维方式以多个空间尺度而分叉。植入物可以具有以两端附着于聚合基质中的纤维，因此确定了环、至少两个长度尺度的所述环的半径。植入物可以具有上文所述的任何组合。

在描述本公开的分级结构的过程中，“凸出部”指的是在宏观平面表面上的任何更高的结构并且“下凹部”指在宏观平面的表面上的任何更低结构。一般而言，凸出部和下凹部在具体空间尺度方面配对，并且使其报告的尺寸配对。例如，当凸出部被报告为具有100微米高度时，关于附近的下凹部而测量了该尺寸。在工程俗语中，从峰至沟/谷（trough）进行测量。通常从峰至峰或沟至沟进行横向测量，并且横向测量也被称作节距。

为了促进对本公开的原理的理解，现将参考在附图所示的实施例并且将使用具体语言来描述这些实施例。然而将了解，并不由此有限制本公开的范围的意图，所设想到的对于图示装置的此类更改和进一步修改、以及如本文所图示的本公开的原理的这些另外的应用将会由本公开相关领域的技术人员想到。

将描述和示出本公开的至少一个实施例，并且本申请可以示出和/或描述本公开的其它实施例。应了解对于“本公开的”任何提及指系列公开的一实施例，并无单个实施例包括必须在所有实施例中包括的设备、过程或组合，除非另外清楚地指示。

参考图1，本公开的可植入假体100具有分级表面，分级表面包括：微米级结构102，其具有在基质108的至少一个表面上安置成几何图案的多个凸出部104和下凹部106；以及，纳米级结构110，其安置于微米层次结构102的至少一个表面上。纳米级结构110类似地由凸出部112和下凹部114组成。

微米级凸出部104应足够高使得水滴并不触及在相邻凸出部104之间的微米级下凹部。在图1的实施例中，微米级凸出部104可以包括在约1微米至约100微米之间的高度H和在约1微米至约50微米之间的直径D，其中由凸出部104所覆盖的基质108的表面积的分数可以在约0.1至约0.9的范围。纳米级凸出部112可以包括在1纳米至约1微米之间的高度h和在1纳米至约0.5微米之间的直径d，其中由凸出部112所覆盖的基质108的表面积的分数可以在约0.1至约0.9之间。纳米级结构100可以主要地安置于微米级凸出部104上，或者替代地主要安置于微米级下凹部106上，或者主要均匀地在整个微米级结构110上。

在相邻微米级凸出部104或下凹部106之间的节距P可以在约1微米至500微米的范围。在相邻纳米级凸出部112或下凹部114之间的节距p可以在1纳米与约10微米之间的范围。

分级结构的布置可以是几何形状或者利用数学方程式总体上可描述的，如上文所提供的那样。替代地，分级结构可以随机安置，可能具有不同节距，这是天然结构更典型的情况。分级结构的布置通常可以由分形维数F来描述。分形维数为统计量，当检查在大量空间尺度上的结构时，其给出结构的集合如何看起来完全填充空间（在本情况下平面）的指示。

规定分形维数（其性质为统计的）未必表示分级结构由数学方程式明确地限定。一般而言，在具体尺度内结构的随机布置具有比其中该结构在一表面上的所有点处以数学方式描述的情形更高的分形维数。因此，随机结构可以在该方面具有以下优点：本公开的合成结构当与诸如组织这样的天然表面进行相互作用时具有更大效用。在具体空间尺度内更高的分形维数可以通过向基质上施加多个节距布置而实现。凸出部和下凹部可以关于局部节距具有局部尺度。因此，节距可以在一定尺度结构内变化。在更高分形维数结构的实际实现中，可由数学方程式，例如节距的正弦变化（其将会具有模仿天然表面方面的效用）来描述节距的变化。

一般而言，结构可以被描述为尖锐边缘或倒圆的，并且这个特征通常并不被分形维数俘获。另一方面，这种结构的傅里叶分解将会提供类似分形的尺寸。例如，尖锐边缘结构将会需要更大量的正弦波形来描述这种叠加的结构。这种拐角圆度可以由半径(R,r)表征，并且通常可以相对于植入物平面中的正交方向在x方向上不同。

并未由上文的描述参数解决的另一结构方面是在结构之间的连通度。连通，表示结构，诸如凸出部或下凹部，具有比该节距更大的空间范围。例如，包围着凸出部的谷可以连接到包围着另一凸出部的另一谷，因此下凹部被说成连通，而凸出部被说成不连通。连通度或连通性c或C（分别为纳米级或微米级）可以由在一个方向的空间范围例如Dx与在正交方向的节距例如Py的比例来量化。因此，Cx = Dx/Py和cx =dx/py。而且，连通在基质的整个表面上可不同。连通可以在1至约1000的范围，更特别地，连通可以在基质的整个表面上延伸。

参考图2a至图2c，在图2a中，同心圆形结构200包括第一凸出部202、第二凸出部204、第一谷206和第二谷208并且由Dx、Dy、Px、Py表征。应当指出的是对于不变的节距，节距相同，无论是测量的峰至峰210或者测量的沟至沟测量212。由于圆形结构，Dx = Dy、Px =Py和D = P，这给出Cx = Cy = 1。现参考图2b，其中该结构为椭圆形230。在此情形下Dx<Dy和Px<Py。令4Dx = Dy、4Px = Py、和Dx = Px，那么Cx = 0.25。现参考图2c，其中结构更接近椭圆形240。在此情形下Dx<Dy和Px<Py，令100Dx = Dy、100Px = Py和Dy = Py，那么Cx = 1/100 = 0.01。

在谷变得平行的极限情况，连通性Cx → 0。因此，对于下凹部和凸出部二者都可以构造低连通性的结构，其中参考平坦的、非纹理化的层次。例如，纹理可以压印到平坦的平面表面内，其中，这些纹理中的某些为凸出部并且其它纹理为下凹部，由平坦的平面表面分离开。可以形成下面这样的结构：下凹部具有高连通比，而凸出部具有低连通比，并且反之亦然。

这些结构被结构化以便当本公开的假体最初植入时和在植入后较长时间在大量尺度形成Wenzel和Cassie状态。

在本领域中已知通过在该表面的平面中使用尖锐拐角特征而阻碍了到Wenzel状态的转变。然而，在天然结构诸如玫瑰花瓣中尖锐拐角结构的出现不太常见。天然结构倾向于具有倒圆的表面特征，特别是圆角或倒角的拐角。在本质上，对于到Wenzel状态的转换的阻力似乎涉及形成渐开线倒圆结构而非尖锐边缘。渐开线表示以直线定向而不是正交于基质表面的凹度。这种结构难以通过蚀刻或浇铸方法形成，但可以容易地通过压纹/压印方法形成，压纹方法必需对结构进行折叠。同样，通过在结构之间使用弯曲连通而不是直线连通而阻碍 Wenzel状态。在大部分情况下，更高的疏水性等于Wenzel转变的较低倾向性所均衡。

替代地，假体可以包括基质，具有离散几何结构的第一功能组分和具有第二离散几何结构的第二功能组分被沉积到基质上。

功能组分之一可以是疏水性的，并且可以包括含氟部分，含氟部分与气相氧气缔合以替代地与脂物质缔合。第二功能组分可以是亲水性的，并且当植入时易于与水缔合。在植入的情况下，两种功能组分设置源自植入物环境的疏水成分域和源自植入物环境的亲水成分域。选择该结构使得源自植入物的疏水成分发生结珠或者具有高表面张力，与源自植入物的亲水成分的区域并置。源自植入物的成分填充表面的几何形状的程度决定了局部存在Cassie还是可湿润的Cassie状态。

可湿润在此处表示水性组分在整个植入物表面上传播和亲脂组分在整个植入物表面上传播。因此，取决于时间和在植入物周围的条件，水性或脂性部分可以相对更多地传播。因此，植入物表面可以同时粘合到疏水物质并且排斥亲水物质，或反之亦然，并且这种条件可以被设计成随着时间变化。例如，相对粘合和排斥强度可以随着时间变化，或者粘合/排斥条件可以关于亲水或疏水组分切换。

仅依靠表面结构的超疏水表面将最终被水饱和，因为在表面上捕集的气相溶解到体内并且两性物质积聚在生物流体中。这种饱和可以通过使用保持着气相分子的部分，例如对气态氧具有亲和力的氟而被延迟或防止。替代地，亲脂区域可以在整个表面上平行于表面形态而分散以促进脂物质积聚，来排斥由水进行的湿润。因此，这种稳定表面将会继续抵抗剪切力。

通过围绕下凹部放置外拐角而增强了表面的疏水性。在某些实施例中，这通过形成额外成对的相邻下凹壁而实现，相邻下凹壁突出到下凹部内部内、并且接合于下凹部的内部处。在某些实施例中，这通过设计第一层级的下凹部的有序阵列（示例：三角形、矩形、五边形或六边形的形状，规则或不规则形状；和总体上由直线段限定的另外的多边形的形状）而实现。较小大小和不同分级次序的第二特征然后叠加在第一图案的下凹壁上。在形成这种结构中所采用的方法可以涉及压引出纳米结构并且然后压引出微米结构。

替代地，该基质可以是疏水性的。适合于植入物的疏水物质包括由脂肪族或芳香族二羧酸和脂肪族和/或芳香族二醇制成的聚酯，例如，从具有2至18个碳原子的脂肪族二醇（dialcohol）例如丙二醇、丁二醇、己二醇和具有3至18个碳原子的二羧酸诸如己二酸和十二烷二酸合成的聚酯；从双酚A和上文提到的具有3至18个碳原子的二羧酸合成的聚酯；以及，从对苯二甲酸、具有2至18个碳原子的脂肪族二醇和具有3至18个碳原子的二羧酸合成的聚酯。

聚酯可以可选地由具有4至24个碳原子的长链单醇诸如2-乙基己醇或十八醇而封端/终止。而且，聚酯可以由具有4至24个碳原子的长链一元羧酸诸如硬脂酸封端。在大部分情况下，由于极性侧基诸如羟基的存在而减小了疏水性。

替代地，包含氨酯（氨基甲酸酯）或脲链接的聚合物或者这些的组合可以通过相对于非晶相骨架/主干的分子量改变这些链接/键的数量、以及改变骨架的疏水性而变得疏水性。通常，通过组合二异氰酸酯与醇和/或胺来形成这些聚合物。例如，在聚合条件下组合甲苯二异氰酸酯与二醇和二胺提供具有氨酯键和脲键的聚氨酯/聚脲。通常从二异氰酸酯与具有反应部分（二醇、二胺或羟基和胺）和可选地增链剂的聚合物的反应来制备这些材料。

合适二异氰酸酯包括芳香族和脂肪族二异氰酸酯诸如甲苯二异氰酸酯，4,4'-二苯基亚甲基二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯和对苯二异氰酸酯基聚氨酯。合适脂肪族二异氰酸酯包括（例如）1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、反-1,4-环己基二异氰酸酯(CHDI)、1,4-环己烷双(亚甲基异氰酸酯)(BDI)、1,3-环己烷双(亚甲基异氰酸酯)、二异氰酸异佛尔酮(IPDI)和4,4'-亚甲基双(环已异氰酸酯)。

含醇或胺的聚合物可以是二醇、二胺或其组合。二醇可以是聚(亚烃基)二醇、基于聚酯的二醇或者聚碳酸酯二醇。如本文所用的术语“聚(亚烃基)”二醇指亚烷基乙二醇的聚合物诸如聚(乙烯基)二醇、聚(丙烯基)二醇和聚四亚甲基醚二醇。术语“基于聚酯的二醇”指诸如下列的聚合物诸如乙烯、1,3-丙烯、1,2-丙烯、1,4-丁烯、2,2-二甲基-1,3-丙烯等。本领域技术人员也将了解聚合物的二酯部也可以不同。例如本公开还设想到使用琥珀酸酯、戊二酸酯等。

适用于构造本公开的有用的聚合物包括（例如）疏水单体烯烃、环烯烃、氟烯烃、氟氯烯烃、乙烯芳香族、二烯烃诸如丁二烯、异戊二烯和氯丁二烯和包含至少一个烷基基团的不同的单烯键式不饱和单体。

用于聚合物构造的合适聚亚烃基骨架包括诸如下列烯烃：乙烯、丙烯、正丁烯、异丁烯、正己烯、正辛烯、异辛烯、正癸烯和异三癸烯。

疏水单体还可以通过添加氟，例如氟化聚亚烃基聚合物诸如氟烯烃、氟氯烯烃诸如偏二氟乙烯、氟氯乙烯（chlorotriluoroethylene）和四氟乙烯而进一步合成。

这些聚合成分可以呈自组织网络或呈增链网络、交联或不交联、使用脲或氨基甲酸酯链接而链接在一起。这样的链接通常使用低分子量二异氰酸酯而形成，但功能更强的异氰酸酯也适用于实现本公开的聚合网络。

生物可吸收的链接也可以合并到聚合物网络中。在本公开的分级结构上的官能端可以被生物活性部分，例如乳香酸或透明质酸酯封端。

本公开的聚合物可以与生物功能物质组合。特别地，具有纹理引起的迁移阻力的植入物可以通过添加杀菌基团而在临床上得到扩展/扩增。杀菌剂的示例包括磺胺嘧啶银、洗必泰、戊二醛、过醋酸、次氯酸钠、酚类、酚类化合物、碘递体化合物、季铵化合物和氯化合物，作为临床上适用的抗生素的补充。

在构造分级形态以及也沉积疏水/亲水结构时，可以使用合适的分级结构的铸件。例如，已知具有这种结构的结晶结构或者生物表面的铸件。合适生物表面包括花瓣例如红玫瑰花瓣和叶子例如荷叶。该铸件可以利用疏水物质制成，可以随后从铸件上形成的表面移除疏水物质。合适的铸造介质可以是甲基纤维素。

本公开的可植入假体的制造方法包括光刻、铸造、挤压/压纹和用于将纹理转移到表面上的多种方法中的任何方法。优选方法是压纹。现参考图3，聚合物质被加热到熔融状态并且通过双辊，双辊中的至少一个包含所希望的压纹结构的负图像。在图3的情形中，在所形成的平面薄片300上压印出纳米级纹理302，如在图3a中所描绘。如在图3b中所描绘，将所形成的薄片300加热到可延展但并非流体的状态并且使之通过双辊304，双辊304具有微米级纹理306，微米级纹理压印出逆图像。微米级纹理306相对于纳米级纹理302较大，因此微米级纹理306的压印折叠了纳米级纹理302，造成可能的渐开线结构308。在图3中所描绘的方法可以通过从非纹理化侧加热使得纹理化侧更冷并且通过在纳米级纹理上压印微米级纹理而使纳米级纹理不太可能变形，来得到改进。

源自具体分子量的氟代聚亚烷基聚合物的表面纹理可以通过按比例使用二异氰酸酯使四氟乙烯的链延长而构成，二异氰酸酯提供所希望长度的单独聚合物链。然后这个溶液可以悬浮于水中并且在甲基纤维素的铸造表面上沉淀。一旦铸造表面被涂布了疏水聚合链的情况下，可以移除水并且使表面干燥，并且利用异腈酸酯封端的环氧乙烷/环氧丙烷的三醇的自组装预聚物可以在该表面上聚合，其然后在聚合体积中合并加了含氟聚合物。随后，利用醚溶解了甲基纤维素模具以提供分级结构的表面。

制造将用作模板的结构化表面的其它方法涉及多相沉积、化学或光蚀刻、使用以特点面积密度沉积在表面上的金属粉末、纤维或类似物。而且，聚合结构本身可以包括交替的疏水和亲水单元，这些单元的密度和分布可以通过适当地选择单体单元的分子量和反应比例来选定。因此，表面纹理可以包括具有不同疏水性和拓扑纹理的在空间上变化的材料。

特别地，可以将大量结构的和/或亲水-疏水的状态不仅选择为跨越大小或分布的至少一个数量级，但这些尺度可以用自相似方式相关，并且可以具有分形维数。特定分形维数可以用于它们的排斥效应，并且其它可以用于它们的吸引效应。

其它方案可以包括被设计成从Cassie 状态转变为可湿润的Cassie 状态和最终转变为Wenzel 状态的可吸收的聚合物。例如，在至少两个尺度的可吸收的基质中做出非连通的槽。在基质吸收时，个别槽开始形成连通界面，连通界面转变为可湿润的Cassier状态。当进一步分解微结构时，这个表面变得越来越靠近周围的水，并且最终进入Wenzel状态。例如，当槽高度与槽宽度的比例减小时可以实现Cassie至Wenzel状态。

此外，所希望的表面可以被涂布可水溶性亲脂物质，其提供在水性生物流体与溶化涂层之间的所希望的相单独组分，使得溶化涂层在植入后在植入物表面上结珠。替代地，涂层可以部分地为可生物吸收的，其分成纳米或微米粒子，然后纳米或微米粒子根据植入物的表面结构与植入物表面缔合以在体内形成所希望的Cassie状态。

可以通过形成具有大量多孔性尺寸的泡沫来实现本公开的所希望的Cassie状态。多孔性尺寸的所希望的分布可以实现为在预聚物聚合时温度、压力或粘度变化的结果。替代地，预聚物可以在不同大小的成核粒子存在的情况下交联。特别地，可以使用异腈酸酯预聚物，其当与水混合时释放气相二氧化碳。在其聚合形成一层时，反应可以从水悬浮液沉淀出来，或者可以完全在其体积中聚合，之后移除水。因此，本公开的所希望Cassie状态不仅在表面上而且也在整个体积中实现，这些三维Cassie体积特别地用于组织支架应用中。这样的支架可以是可生物吸收的或永久的。

本公开的组合物可以无或基本上无本文所描述的任何可选的或选定的成分。

关于本公开的单数特征或限制的所有指代/提及应包括相对应的复数特征或限制，并且反之亦然，除非在做出该指代的上下文中另外规定或明确地表示为相反情况。

如本文所用的方法或过程步骤的所有组合可以用任何次序来执行，除非在由做出所指代组合的上下文另外规定或者清楚地表达为相反情况。

如本文所用的术语“大约”应被理解为指在任何范围中规定的数量。对于范围的任何指代应被认为提供对于该范围内的任何子集的支持。

提供示例以说明本公开的实施例中的某些实施例但不应被理解为对本发明施加任何限制。在本发明的权利要求的范围内的其它实施例通过考虑本文的说明书或实施例的实践而将对于本领域技术人员显然。预期的是说明书以及示例被认为只是示例性的，并且本公开的范围和精神由示例之后的权利要求所指示。

示例

在这些示例中，将使用以下变量来描述表面纹理。大写字母变量表示以较大尺度测量的变量，而小写字母变量表示以较小尺度测量的变量。通过外推，预期到包括多于两个纹理尺度的结构。高度（H）在最大连通性（C）值的结构上测量，无论其为正（突出部）还是负（谷）结构。变量x和y表示在装置表面平面中的正交坐标。与括号中的另一变量相关联的变量表示了第一变量为第二变量的函数，例如F(x)表示分形维数作为空间尺寸x的函数而变化。

H,h =高度，正交于表面平面，峰至沟测量

D,d =直径，在表面平面中测量，2×横向峰至沟，x和y值

P,p =节距，在表面平面中测量，峰至峰，x和y值

F,f =分形维数

R,r =拐角半径，x和y值

C,c = 连通性

示例1

平面植入物在一侧上包括组织粘合表面并且在另一侧上包括组织防粘合表面。这种植入物可以具有穿过平面植入物的孔，以允许组织穿过植入物生长。在此方面，本示例在功能方面是新颖的，因为组织穿过生长并不促进组织粘附到相邻组织表面，因为其是良好血管化的组织，这种良好血管化组织，其不同于并非良好血管化的组织和组织粘合性的疤痕组织。

因此，上述植入物可以在组织粘合侧上具有花瓣效应并且在组织防粘合侧上具有荷叶效应。这种防粘合侧将会是超疏水的，具有一种具备空间分级粗糙度的表面纹理，其中，在表面粗糙度的每个尺度的接触角基本上为Cassie型。组织粘合侧将是超疏水的，具有一种具备在空间上分级的粗糙度的表面纹理，其中在表面粗糙度的某些尺度的接触角基本上为Cassie型并且在粗糙度的其它尺度为Wenzel型。特别地，平均在空间上较大的那些尺度的表面粗糙度主要是Wenzel型。平均在空间上较小的那些尺度的表面粗糙度主要是Cassie型。

本示例的变型特征性地在组织粘合侧上具有较大接触滞后并且在组织防粘合侧上具有相对较小的接触滞后。本示例的另外的变型特征性地在植入物的每一侧上保持其相应接触滞后，这归因于通过组合疏水性分级尺度结构与表面粗糙度分级尺度结构所建立/确立的接触平衡。

示例2

一种手术阻隔物，其包括在一侧具有高接触滞后角并且在另一侧具有低接触滞后角的非多孔性层，其中第一高接触滞后角足够大以生成到组织的快速并且可逆的粘附。粘合的快速性很大程度上由形成固体/液体界面所需的能量确定并且易于可逆性很大程度上由使固体/液体界面解离所需的能量决定。

示例3

一种用于软组织修复的组织支架，其中所有表面是粘合性的。植入物可以基本上是多孔性的以允许装置合并并且导向植入物的新血管化。植入物可以是生物可吸收的。所述表面特征性地具有高接触角滞后。接触角滞后可以在外表面上较小（与内部多孔表面相比）以便促进组织合并，而不会促进过度相邻组织粘附。替代地，外表面可以具有大于内接触角滞后的接触角滞后。这种植入物可以用于其中在软组织修复中希望相邻组织层之间更大粘合性的情形。

示例4

一种可吸收的软组织修复植入物，其中，紧贴表面具有所希望的纹理并且随着这层被身体溶化，显露出具有不同表面纹理的相继层。例如，其中接触角滞后随着植入物吸收而减小的本公开的植入物。替代地，其中接触角滞后随着植入物吸收而增加的本公开的植入物。前者适用于其中自然组织愈合较为积极（由于稳健生理学条件或者由于植入物在体内的位置）的外科手术应用中。后者用于其中自然组织愈合较弱（由于其中特定类型的胶原质不充分地合成的基因或病理条件或者由于植入物在体内的位置）的外科手术应用中。

替代地，本示例的变型可以具有在可吸收植入物内在空间上或在深度上可变的接触角滞后。例如，接触角滞后的值以及单个接触角滞后的相邻层的厚度或质量都可以变化。

示例5

示例1至4的植入物，其中植入物的至少部分包括氟-烃。例如，聚氨酯与氟二异腈酸酯合成。替代地，聚氨酯与多元醇合成，其中碳中的至少某些被氟取代。

示例6

示例5的植入物，其中在植入之前，氧气被吸附到植入物，从而向植入物表面锁定基本上包括氧气的气相。这些氧气可以在体内随着时间释放，从而进一步促进了植入物的组织浸润。此外，表面氧气可能阻碍或杀死各种类型的细菌定植。最后，所述附着的氧气可能有益于特征为无血管或者暂时无系统地供应的氧的软组织修复。

示例7：其中表面纹理满足D但并不等于P的植入物

具有高度H的凸出部或谷的有规律阵列，其中，凸出部或谷的直径D不同于在这样的结构之间的间距P。

示例8：其中表面纹理具有正弦变化的高度的植入物

具有高度H(x,y)= Asin(x,y)的近似圆锥形凸出部或谷的有规律阵列，其中sin(x,y)可以表示sin(x)+ sin(y)、sin(x)sin(y)、sin(xy)、sin(x + y)中的任一个。

示例9：其中表面纹理满足D(x)和P =常数的植入物

具有变化的直径D(x,y)= Asin(xy)和在凸出部或谷P之间恒定距离的近似圆锥形凸出部或谷的有规律阵列。

示例10：其中表面纹理满足P(x)和D =常数的植入物

具有变化的间距P(x,y)= Asin(xy)和恒定凸出部或谷直径D的近似圆锥形凸出部或谷的有规律阵列。

示例11：其中表面纹理为科赫雪花的植入物

通过始于近似圆锥形凸出部或谷，然后如下递归地交替每个凸出部或谷而构造该表面：

1.绘制两个线段，从峰到沟，与峰正交地相交

2.将每个线段分成三个相等长度的线段

3.将圆锥形凸出部或谷放置于步骤2的中线段中每一个的中心

4.在步骤3的凸出部或谷上重复步骤1-3。所得到的形状在图7中以截面图示出，具有分形维数F = 1.26。

示例12：其中表面纹理为谢尔平斯基镂垫的植入物

用于获得任意逼近近似谢尔平斯基三角形的算法如下：

1.以最大大小的三角形拼接植入物表面

2.将三角形收缩到½高度和½宽度，做出三个复制品，并且将三个收缩的三角形定位成每个三角形在拐角处触及两个其它的三角形。

3.应当指出的是出现中心孔（图4）

4.向最大其余三角形施加步骤2

利用正或负（图4）四面体或者圆锥体来替换三角形。所得到的结构具有分形维数F =1.59。

示例13：其中表面纹理为阿波罗垫片的植入物

在植入物表面上拼接三个圆C ₁、C ₂和C ₃，这些圆的每一个与另外两个相切（这三个圆可以是任何大小，只要它们具有公切线）。阿波罗发现存在两个其它的非相交圆C ₄和C ₅，它们具有下面这样的性质：它们与所有三个原始圆（这些被称作阿波罗圆）相切。向原始三个圆添加两个阿波罗圆，现在得到五个圆（图5）。

取两个阿波罗圆之一，即，C ₄。其与C ₁和C ₂相切，使得三个一组的圆C ₄、C ₁和C ₂具有其自己的两个阿波罗圆。已知这些中的一个，其为C ₃，但另外一个为新圆C ₆。

以类似方式，我们构造了与C ₄、C ₂和C ₃相切的另一新圆C ₇，和来自C ₁、C ₃和C ₁的另一圆C ₈。这得到3个新圆。可以从C ₅构造另外三个新圆，一共得到6个新圆。加上圆C ₁至C ₅一起，这将得到总共11个圆。

继续以此方式逐阶段进行构造，可以在阶段n添加2·3 ⁿ 个新圆，在n个阶段后得到总共3 ⁿ⁺¹ + 2个圆。在这个极限，这个圆集合为阿波罗垫片。

阿波罗垫片具有分形维数F = 1.3057。圆可以被正或负圆锥替换。

示例14：其中表面纹理为扩散限制聚集的植入物

将植入物表面分成正方形单格的近似圆形网格。在圆心处的单格为种子点的位置。现在取网格周边上的正方形并且向该正方形施加随机函数。随机地，使该函数的状态前移到四个相邻正方形之一。如果这个函数离开植入物表面，则开始在边缘处随机选择的另一种子点。当函数到达邻近于种子点的四个正方形之一处时，其停在那里，形成两个种子点的簇，每个释放新函数。以此方式继续，建置图6所示的聚集。现利用凸出部或谷来替换线性迹线，通常这些结构内接于圆锥形凸出部或谷的更大尺度结构上。

示例15：其中表面纹理使植入物变得疏水以减小吸收率的植入物

本公开涉及一种可植入、可吸收的薄片，其是亲水的并且可能原位膨胀或甚至溶解，由此添加疏水结构减小了原位的吸收率或适形变化。因此，优选的是近似圆柱形或圆锥形的两个尺度的下凹部。参考图9，与组织901形成界面的纹理化表面900包括第一尺度下凹部902和第一尺度凸出部903和第二尺度下凹部904。水层906仅与由第一尺度902和第二尺度904结构形成的脊908相互作用。空气910和后来脂质912包围第二尺度特征。因此，呈现给水的表面积显著减小。

示例16：使可吸收的疏水性可植入物变得亲水

替代地，本公开涉及生理上可吸收的、大体上纤维形成的疏水材料，其在第一间隔期间通过添加表面纹理而被变得相对亲水。这种类型的结构类似珊瑚。因此，优选的是具有高连通数和弯曲度的两尺度的脊。参考图10，纹理化表面1000包括第一尺度的脊1002和正交地布置的第二尺度的脊1004。水层1006芯吸1008首先到较小尺度脊1004内，较小尺度脊1004抽汲/排入1010到较大尺度脊1002内。最后，整个植入物表面被涂布以薄水层，其在无表面纹理的情况下将已被涂布蛋白质。

示例17：使可吸收的疏水性的可植入物变得亲水以增加吸收率

替代地，本公开涉及疏水的可植入的薄片，其并不快速地吸收到体内，通过添加亲水结构而使得其更快地吸收到身体内。因此，优选两个高度尺度的柱。参考图11，与组织1001相互作用的纹理化表面1100包括第一尺度的柱1102和在这些第一尺度的柱1102之间的第二尺度的柱1104。第一尺度的柱形成空间1106，空间1106引起毛细管效应1108，并且当植入物材料溶解到水1110内时主动将水1108抽吸到空间1106内。第二尺度的柱1104形成更小的空间1112，更小的空间1112进一步将水1114更深地驱动到基质内。因此，显著地增加了与水接触的表面积。

示例18：具有至少一个立即组织粘合侧部的可植入物

手术阻隔物植入物阻挡了在组织的相邻层之间的组织粘附。由于它们的防粘合功能性，它们倾向于在植入后迁移，需要通过缝合或卡钉来定位。然后这些定位点变成组织粘附的集中点/焦点。Wenzel和Cassie状态的组合形成由较大接触角滞后表征的Cassie湿润条件。因此，这些纹理在能量方面不利于在表面上滑动。

参考图8，与组织801相互作用的Cassie 湿润纹理800包括第一尺度凸出部802和相对于凸出部802在轴向定向并且在周向分布的第二尺度脊804。脊804当放置于组织上时进入Wenzel状态。通过由凸出部802所形成的相邻的Cassie状态来防止Wenzel状态在整个植入物平面中移动。

功效研究

示例19

下文为对本公开的花瓣结构特别地关于剪切力进行的功效研究。

在第一研究中，直接从天然有机的红T-玫瑰花瓣直接取得铸件。直接铸件将表面纹理再现为原始图案的负图案/阴图案。通过形成阴模并且然后从阴模铸造出正图案/阳图案而做出正铸件。

测试多个铸造材料，包括：热蜡、在甲苯中的蜡、指甲油、热胶、氰基丙烯酸酯、石膏、聚乳酸(PLA 708, Boehringer-Ingelheim)、硅酮橡胶和硝酸纤维素。仅后三种是成功的，在再现花瓣表面方面，硅酮橡胶是最可靠的。

以少量的正图像PLA薄片来执行有限的剪切测试。该程序包括形成负硝酸纤维素铸件，在负铸件上倾倒PLA丙酮溶液，并且利用乙醇溶解掉硝酸纤维素部分。随后，使用硅酮来形成阴模，具有类似结果。

评估了机械定位（剪切应力）。购买牛的肉排“牛排”并且切成3cm方块并且固结到定位平台上。在22℃利用生理盐水溶液保持肉良好地水合。测试物品被切成1×1cm的正方形并且安装到圆盘上，圆盘上附着长丝，将会通过长丝向测试物品施加力。通过将条带放置于3cm肉方块上并且平行该表面牵拉来测量剪切。因此，这些测量得到每单位面积的一定力（1cm²）。在初步测试中，在当前与1小时后并无剪切力差异。因此，并不存在可以观察到的饱和效应，并且在不同的时间间隔并不测量剪切。

测量两种湿润情形。在一情形中，保持组织表面湿润以复制正常的外科手术条件(湿润以接触)，但并不积水。在另一情形下，将组织和测试物品浸没于水中。圆盘支承件的浮力是极小的。然而，采用更加复杂的滑轮系统来用于在水中进行测试，这在最差的情况下将导致较低的剪切力，因为剪切阻力将会更低效地传送给传感器，并且因此测量的力更低。

在所有测量中，丢弃明显的异常值，并且当可能时，利用额外的测试物品重复运行试验。

Instron Mini 55用于记录力并且十字头速度为0.1 cm/sec。测压仪极限为200g，具有+/- 0.1 g的准确度。

剪切力测量

所有测量四舍五入到最接近的克。所有测量利用0.5克圆盘进行。利用新铸件进行所有测量以避免纹理填充，但厚度变化可能会造成变量变化。每当可能时，利用同时制造的铸件来进行比较不同属性的实验，以避免铸造溶液或周围条件变化。结果在表1至4中总结。

表1. 负与正

纹理	剪切(浸没于水中)(克力)
		有机玫瑰的负形(PLA)N= 3	105 +/- 36
有机玫瑰的正形(PLA)N=3	37 +/- 12

表2. 硝酸纤维素与PLA铸件

纹理(负)	剪切(浸没于水中)(克力)
		有机玫瑰的硝酸纤维素(N= 5)	79 +/- 32
有机玫瑰的PLA(N=5)	107 +/- 35

表3. 动态与静态剪切力-浸没于水中的组织

纹理(负、PLA、有机玫瑰)	剪切(浸没于水中)(克力)
		动态(N=10)	101 +/- 22
静态(N=10)	119 +/- 35

表4. 湿组织

纹理(反、PLA、有机玫瑰)	剪切(湿)(克力)
		动态(N=10)	27 +/- 11
静态(N=10)	32 +/- 9

人造图案的剪切测试

所有测量值四舍五入到最接近的克。所有测量利用0.5克圆盘进行。利用新铸件进行所有测量以避免纹理填充。下面是使用直接从有机玫瑰和从人造设计铸造的硅酮模具进行的测试。具有“华夫饼”（waffle）设计的铸件包括以5微米壁分离开的10和20微米正方形下凹部。源自柱设计的铸件包括在20微米中心以二维间隔开的5微米直径和15微米高圆柱。源自H-玫瑰（Hrose）设计的铸件为10微米高角锥体，具有在20微米中心以二维间隔开的15微米正方形基座。上述为正状态，并且负状态将会是空间相反的。例如，柱将会变成圆柱形下凹部。

通过在硅晶片上进行光刻过程而做出H-玫瑰（Hrose）图案。做出两个硅模具（试验1和试验2，从硅模具做出硅酮模具。结果在表5中总结。

表5. 负与正

纹理	剪切(浸没于水中)(克力)
		10微米“华夫饼”(PLA)N=3	不可测量
20微米“华夫饼”(PLA)N=3	5 +/- 5
		柱(PLA)N=3	5 +/- 5
H-玫瑰（Hrose）正试验1(PLA)N=3	61 +/- 18
		源自硅酮有机玫瑰的正形(PLA)N=3	117 +/- 15
H-玫瑰（Hrose）正试验2(PLA)N=3	56 +/- 21

关于剪切力，研究使用不同黏度的PLA和聚氨酯(AP1959)溶液的效果。高粘度为1000 cp并且低粘度为10 cp。结果在表6中总结：

表6

纹理	湿肉(克力)
		高粘度正Hrose试验2(PLA)N=3	58 +/- 14
高粘度正Hrose试验2(AP1959)N=3	33 +/- 9
		低粘度正Hrose试验2 (PLA)N=3	84 +/- 29
低粘度正Hrose试验2(AP1959)N=3	47 +/- 14
		低粘度正Hrose试验2(PLA)+ 甲基纤维素	120 +/- 11
低难度正Hrose试验2(AP1959)+ 甲基纤维素	127 +/- 16

被浸渍甲基纤维素的H-玫瑰（Hrose）图案提供最高剪切力。甲基纤维素充当形成疏水Wenzel状态的引发剂。

在最后的研究中，涂布镍的硅模具被制成具有52个不同的1cm×1cm表面图案。测量了用于这些图案的剪切力。在猪排上的PLA浇注图案的粘合性的最初测试是令人失望的。推断出图案太精细了而不能提供到肌肉组织的粘附。转至很平坦的心包上的粘合性，决定采用更像心包的表面。分离了蛋清（清蛋白）并且缓慢微波处理以提供平滑的蛋白质表面。

通过将缝线附着到个别PLA浇注纹理化正方形来测量粘合性。正方形被1克的圆盘加重，并且放置于清蛋白薄片上。缝线被水平导向至滑轮并且在滑轮上传递并且竖直导向。在缝线的终端处附着25g重物。将该重物放置到数字称上。将包括测试样品和滑轮的平台布置于可以机械地竖直提升的升降机上。因此，当平台上升时，重物被转移到样本，并且在该秤上造成的重量减小被记录为最小。

测量粘合性10次，并且记录平均和标准偏差。在表7中描述了图案描述和粘合性测量。

表7. 图案描述（微米尺寸）

结果

纹理可以被归类为直线、曲段、具有锯齿边缘的直线、具有锯齿边缘的矩形、圆的网格（正）、圆的网格（反）、三角形网格、正方形网格。在来自相同纹理图案的多个铸件中出现可变性。发现主要变化原因是在模具中剩余的PLA、折叠/变形的纹理和在锯齿边缘结构上的较差的可再现性。

所有粘合性被测量为克/厘米²。第一值是第一列出图案的静态剪切力。第二值为用于第二列出图案的静态剪切力。第三值是用于第三列出图案的静态剪切力。

Claims (32)

1.一种可植入的医疗装置，其包括在基质上的至少两个表面纹理，其中在植入于宿主组织中时，所述表面纹理与存在于所述宿主组织中的液体形成界面，其中

所述表面纹理的一部分接触存在于所述宿主组织中的脂质以形成第一界面；

所述表面纹理的一部分接触存在于所述宿主组织中的水以形成第二界面；以及

所述表面纹理的一部分在所述装置与所述宿主组织之间截留空气；

其中所述界面具有至少5度的接触滞后角。

2.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，在一段时间之后，所述截留的空气由源自所述宿主组织的脂质取代。

3.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，用于相对于宿主组织平移所述可植入医疗装置的剪切力超过每平方厘米50克。

4.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，在一段时间之后，所述界面包括：a）固体亲水相，b）液体疏水相；以及c）液体亲水相。

5.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，在一段时间之后，所述截留的空气由源自所述宿主组织的疏水性材料取代。

6.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理包括亲水性可吸收材料，所述亲水性可吸收材料由于所述表面纹理而亲水性更弱，并且所述表面纹理减小了在所述宿主组织中所述医疗装置的吸收率或适形变化。

7.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理包括疏水性可吸收材料，所述疏水性可吸收材料由于表面纹理而疏水性更弱，并且所述表面纹理增加了所述医疗装置在所述宿主组织中的吸收率或适形变化。

8.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个表面纹理包括可吸收材料，其中所述医疗装置的所述至少一个表面纹理通过吸收而修改使得所述至少一个表面纹理在所述医疗装置受吸收时变得更多地湿润或更少地湿润。

9.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理在所述宿主组织中具有一定吸收率，所述表面纹理在第一时间间隔减轻了组织粘附和植入物迁移，并且在第二时间间隔变成平滑、亲水、快速吸收和非纤维化材料。

10.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理中的至少一个包括10纳米至1微米的较小节距，并且至少一个其它表面纹理包括2微米至100微米的较大节距，其中所述较小节距表面纹理安置于所述较大节距表面纹理上，其中当植入所述医疗装置时，与活体组织形成至少两个界面，其中所述至少一个界面拒斥所述第一源自宿主的物质的附着，并且至少一个其它界面促进了第二源自宿主的物质附着。

11.根据权利要求10所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述第一源自宿主的物质对于一个纹理而言为疏水性的并且所述第二源自宿主的物质对于不同的纹理是疏水性的。

12.根据权利要求10所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述第一源自宿主的物质是蛋白质并且所述第二源自宿主的物质是宿主组织。

13.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，在植入于所述宿主组织中时，形成第一界面，其中所述第一界面的至少一个表面纹理增加了用于相对于所述宿主组织表面平移所述植入物所需的力，并且形成第二界面，其中所述界面的所述表面电荷和表面能量使得水与所述第二界面的关联性强于与所述第一界面的关联性。

14.根据权利要求13所述的可植入的医疗装置，其特征在于，水层粘附到一个或多个表面纹理并且脂质层粘附到所述装置的一个或多个表面区域，只要所述水和脂质层占据不同的表面区域。

15.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述基质为多孔性的。

16.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理中的至少一个当植入于宿主组织中时形成Cassie状态，并且所述表面纹理中的至少一个当植入于所述宿主组织中时形成Wenzel状态。

17.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理中的至少一个包括嵌入于所述基质内并且从所述基质突伸的纤维，并且所述纤维以不同于所述医疗装置的其它表面纹理的节距的至少一个空间尺度分叉至少一次。

18.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理中的至少一个包括在两端嵌入于所述基质内的纤维，使得所述纤维从所述基质突伸并且形成环，所述环具有不同于所述医疗装置的其它表面纹理的节距的至少一个直径。

19.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个表面纹理包括科赫雪花图案。

20.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个表面纹理包括谢尔平斯基镂垫图案。

21.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个表面纹理包括阿波罗垫片图案。

22.根据权利要求1所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个表面纹理包括扩散限制聚集图案。

23.一种可植入医疗装置，包括两个侧部，每个侧部在基质上包括表面纹理，其中在植入于宿主组织中时，所述表面纹理与存在于所述宿主组织中的液体形成界面，其中

所述表面纹理的一部分接触存在于所述宿主组织中的脂质以形成第一界面；

所述表面纹理的一部分接触存在于所述宿主组织中的水以形成第二界面；以及

所述表面纹理的一部分在所述装置与所述宿主组织之间截留空气；

其中所述界面具有至少5度的接触滞后角，并且其中所述形成的界面在所述装置的一侧上生成至少5度接触滞后角并且在所述装置的另一侧上生成小于5°的接触滞后角。

24.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，在一段时间之后，所述界面包括：a）固体亲水相，b）液体疏水相；以及c）液体亲水相。

25.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述截留的空气在一段时间后由液体疏水性物质取代。

26.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个侧部包括亲水性可吸收材料，其中所述亲水性可吸收材料由于添加了表面纹理而变得亲水性更弱，并且所述表面纹理减小了述医疗装置在所述宿主组织中的吸收率或适形变化。

27.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个侧部包括疏水性可吸收材料，其中所述疏水性可吸收材料由于表面纹理而变得疏水性更弱，并且所述表面纹理增加了所述医疗装置在原位的吸收率或适形变化。

28.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，在至少一个侧部上的至少一个表面纹理包括可吸收材料，其中所述至少一个表面纹理通过吸收而得以修改，从而使得所述至少一个表面纹理在所述医疗装置受吸收时变得更多地湿润或更少地湿润。

29.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理在所述宿主组织中具有一定吸收率，其在原位减轻在一侧上的植入物迁移和所述另一侧上的组织粘附。

30.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，至少一个侧部包括所述表面纹理的至少一个，包括10纳米至1微米的较小节距，并且至少一个其它表面纹理包括2微米至100微米的较大节距，其中所述较小节距表面纹理安置于所述较大节距表面纹理上，其中当植入所述医疗装置时，与活体组织形成至少两个界面，其中所述至少一个界面拒斥所述第一源自宿主的物质的附着，并且至少一个其它界面促进了第二源自宿主的物质附着。

31.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，在植入于所述宿主组织中时，在所述装置的第一侧上的至少一个表面纹理比所述装置第二侧上的至少一个表面纹理更快地吸收。

32.根据权利要求23所述的可植入的医疗装置，其特征在于，所述表面纹理中的至少一个当植入于宿主组织中时形成Cassie状态，并且至少一个其它表面纹理当植入于所述宿主组织中时形成Wenzel状态。