CN111278357B - 包含聚氨酯和聚恶唑啉的合成膜组合物 - Google Patents
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Abstract
本文公开了可用于形成合成膜的组合物、由其形成膜的方法和所述膜。在一个实施方式中，膜包含聚氨酯和含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物，所述聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选地扩链剂的反应产物的主链。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是要求享有2017年8月28日提交的美国临时申请62/550922、2017年8月28日提交的美国临时申请62/550929、2017年8月28日提交的美国临时申请62/550937、2017年9月15日提交的欧洲专利申请EP17191475.7、2017年9月15日提交的欧洲专利申请EP17191476.5和2017年9月15日提交的欧洲专利申请EP17191477.3的优先权，上述申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
所公开的发明涉及可用于形成合成膜的组合物、由其形成膜的方法以及所述膜。
背景技术
传感器可以包含分析物扩散限制膜。在没有分析物扩散限制膜的情况下，传感器会迅速饱和并且处于低分析物浓度下。理想地，传感器具有足够的氧气以进行适当的操作，但是要防止目标分析物在传感器表面饱和。因此经常需要会限制通向传感层的分析物通量的透氧膜。优选的扩散限制膜具有机械强度、生物相容性、最小化蛋白质吸附，具有足够的氧扩散性并且易于制造。
由聚氨酯形成的合成膜是已知的。选择聚氨酯是因为它们与多种溶剂混合时能够形成薄膜，并且能够调节分析物通向传感器的通量。
例如，US5589563公开了由包含表面改性端基的聚氨酯流延膜。具有表面改性端基的聚氨酯是在聚氨酯主链的末端包含一个或多个端基的聚氨酯。表面改性端基和主链是这样的，使得这种聚氨酯的表面活性反映了表面改性端基而不是主链的表面活性。
在US7226978中公开了由聚氨酯形成膜的其他技术。公开了由两亲共聚物和疏水性聚合物的共混物形成的膜。据指出，该共混物允许具有亲水域的膜分散在疏水性基质中的分析物通过其扩散。聚氨酯可用作两亲共聚物或疏水性聚合物。
在US7157528和US7687586中公开了另一种用于形成膜的技术。在这些文件中，公开了生物相容的多聚物。所述多聚物包含亲水性软链段和透氧性软链段。
在US8255032中公开了由聚氨酯形成膜的其他技术。公开了一种包含含硅酮的聚氨酯与亲水性聚合物的共混物的膜。亲水性聚合物可以是聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚醚及其共聚物。
尽管有这些文献，仍然需要用于以更可再现的方法形成合成膜的组合物，其产生合适的机械性能和膜质量。
发明内容
用于形成合成膜的已知组合物可能缺乏所需的性能和加工特性。例如，由于不同聚合物的微相分离，由亲水性聚合物如PVP和疏水性聚氨酯的共混物形成的膜可能在再现性上存在困难。此外，这种膜可能遭受降低的分析物扩散性。通过使用强的高沸点有机溶剂(例如二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基甲酰胺(DMF))可以克服这些困难，但是由于不容易从聚合物中除去此类溶剂，因此可能带来健康和安全问题。此外，某些溶剂可能会溶解传感器上的聚合物层，从而限制了它们在某些与传感器相关的应用中的使用。
在一个实施方式中，用于形成膜的组合物包含基于组合物的总重量90至99.5重量％的溶剂和基于组合物的总重量0.5至10重量％的聚合物混合物，所述聚合物混合物包含基于聚合物混合物的总重量60至99.5重量％的聚氨酯和基于聚合物混合物的总重量0.5至40重量％的含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物，其中聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链。
在一个实施方式中，膜包含：
a.含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物，和
b.聚氨酯，所述聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链。
本文公开的组合物、方法、膜和制品可以在成膜、可再现性、机械性能、防污、健康和安全、与传感器的改进相容性和/或溶剂去除方面显示出益处。
具体实施方式
根据一个实施方式，用于形成膜的组合物包含基于组合物的总重量90至99.5重量％的溶剂和基于组合物的总重量0.5至10重量％的聚合物混合物，该聚合物混合物包含基于聚合物混合物的总重量60至99.5重量％的聚氨酯和基于聚合物混合物的总重量0.5至40重量％的游离亲水性聚合物，其中聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链。在一个实施方式中，由该组合物形成膜。
在一个实施方式中，膜包含：a)聚氨酯和含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物。聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链。在一个实施方式中，膜包含基于膜的总重量60至99.5重量％的聚氨酯和基于膜的总重量0.5至40重量％的游离亲水性聚合物。
反应产物是指，二异氰酸酯和聚合脂族二醇、以及任选的扩链剂参与同时或顺序的化学反应。例如，i)当二异氰酸酯、聚合脂族二醇和扩链剂都在单一溶液中一起反应时，或ii)首先通过使二异氰酸酯和聚合脂族二醇反应形成预聚合物，然后使该预聚物与扩链剂反应时，形成了二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物。
在一个实施方式中，组合物或膜中的聚合物混合物包含70至99.5重量％的聚氨酯和0.5至30重量％的游离亲水性聚合物。在一个实施方式中，组合物或膜中的聚合物混合物包含80至99.5重量％的聚氨酯和0.5至20重量％的游离亲水性聚合物。在一个实施方式中，组合物或膜中的聚合物混合物包含85至99.5重量％的聚氨酯和0.5至15重量％的游离亲水性聚合物。在一个实施方式中，组合物或膜中的聚合物混合物包含90至99.5重量％的聚氨酯和0.5至10重量％的游离亲水性聚合物。
所公开的组合物、膜和传感器在机械性质(例如模量、抗张强度、伸长率或耐久性)、分析物渗透性、氧渗透性、机械性质的各向同性，表面质量、用于范围广泛的溶剂、工艺可再现性、工艺速度、健康和安全问题(例如更轻松或更方便地除去残留溶剂)方面较之现有技术提供了益处。
游离亲水性聚合物
该膜或用于形成膜的组合物包含含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物。游离亲水性聚合物是不通过共价键与聚氨酯结合的亲水性聚合物。在一个实施方式中，游离亲水性聚合物由聚恶唑啉组成。在一个实施方式中，游离亲水性聚合物包括聚(2-甲基-2-恶唑啉)或聚(2-乙基-2-恶唑啉)。在一个实施方式中，游离亲水性聚合物由聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-2-恶唑啉)、其混合物或其共聚物组成。
在一个实施方式中，所述游离亲水性聚合物包含聚(环氧乙烷)、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚乙烯醇或透明质酸中的一种或多种和聚恶唑啉。在一个实施方式中，所述游离亲水性聚合物包含聚恶唑啉和聚乙烯吡咯烷酮。
在一个实施方式中，游离亲水性聚合物的数均分子量为至少5000g/mol，至少10000g/mol，至少50000g/mol，至少100000g/mol或至少200000g/mol。在一个实施方式中，游离亲水性聚合物的数均分子量为至多10000000g/mol，至多5000000g/mol，至多2000000g/mol，至多1000000g/mol，至多500000g/mol，或最多200000g/mol。
聚氨酯
聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链。在一个实施方式中，聚氨酯由含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链组成。在一个实施方式中，聚氨酯还包含端基。在一个实施方式中，聚氨酯是线性的。在一个实施方式中，聚氨酯是支化的。
在一个实施方式中，聚氨酯主链、端基或两者包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚是指存在C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚片段。在一个实施方式中，主链包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。在一个实施方式中，端基包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟烷基醚。在一个实施方式中，聚氨酯包含平均至少0.1个端基、至少0.25个端基、至少0.5个端基、至少1个端基、至少1.5个端基、至少1.8个端基、约2个端基或至少2个端基，所述端基包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。在一个实施方式中，主链和端基均包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
在一个实施方式中，聚氨酯主链包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。通过在形成聚氨酯的配制品中掺入包含C2-C16氟烷基或C2-C16氟烷基醚的二醇，可将C2-C16氟烷基或C2-C16氟烷基醚掺入骨架中。在一个实施方式中，聚氨酯主链包含1H,1H,4H,4H-全氟-1,4-丁二醇、1H,1H,5H,5H-全氟-1,5-戊二醇、1H,1H,6H,6H-全氟-1,6-己二醇、1H,1H,8H,8H-全氟-1,8-辛二醇、1H,1H,9H,9H-全氟-1,9-壬二醇、1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、1H,1H,12H,12H-全氟-1,12-十二烷二醇、1H,1H,8H,8H-全氟-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二醇、1H,1H,11H,11H-全氟-3,6,9-三氧杂十一烷-1,11-二醇、氟化三乙二醇或氟化四乙二醇的残基。
在一个实施方式中，聚氨酯主链包含含有Mn为至少150g/mol、至少250g/mol或至少500g/mol的氟代烷基或氟代烷基醚的嵌段。在一个实施方式中，预聚物包含含有Mn为至多1500g/mol、至多1000g/mol或至多850g/mol的氟代烷基或氟代烷基醚的嵌段。
在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至少1重量％、至少2重量％或至少5重量％的C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至多15重量％、至多10重量％或至多8重量％的C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
在一个实施方式中，聚氨酯主链、端基或两者包含聚硅氧烷。包含聚硅氧烷是指存在聚硅氧烷片段。在一个实施方式中，主链包含聚硅氧烷。在一个实施方式中，端基包含聚硅氧烷。在一个实施方式中，聚氨酯主链基本上不含或不含聚硅氧烷片段。在一个实施方式中，聚氨酯基本上不含或不含包含聚硅氧烷片段的端基。
在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至少5重量％、至少10重量％或至少15重量％的聚硅氧烷。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至多50重量％、至多40重量％或至多30重量％的聚硅氧烷。
在一个实施方式中，聚氨酯不含亲水性聚合物片段。亲水性聚合物片段的实例是聚环氧乙烷或聚恶唑啉片段。
二异氰酸酯组分
聚氨酯的主链包含二异氰酸酯的残基。在一个实施方式中，二异氰酸酯每个分子包含平均至少1.9个异氰酸酯基且每个分子包含平均小于2.7个异氰酸酯基。
在一个实施方式中，二异氰酸酯是脂族的。在一个实施方式中，二异氰酸酯是芳族的。在一个实施方式中，二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或其混合物。在一个实施方式中，二异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷4,4'-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或其混合物。在一个实施方式中，二异氰酸酯由六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷4,4'-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或其混合物组成。在一个实施方式中，二异氰酸酯包含4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯或1,4-亚苯基二异氰酸酯。在一个实施方式中，二异氰酸酯由4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯或其混合物组成。
在一个实施方式中，二异氰酸酯的分子量为100至500g/mol。在一个实施方式中，二异氰酸酯的分子量为150至260g/mol。
在一个实施方式中，形成聚氨酯的配制品包含，基于配制品的总重量，至少10重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％或至少40重量％的二异氰酸酯。在一个实施方式中，形成聚氨酯的配制品包含，基于配制品的总重量，至多50重量％、至多40重量％、至多35重量％、至多30重量％、至多25重量％或至多20重量％的的二异氰酸酯。在一个实施方式中，聚氨酯包含，基于聚氨酯的总重量，至少10重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％或至少40重量％的二异氰酸酯的残基。在一个实施方式中，聚氨酯包含，基于聚氨酯的总重量，至多50重量％、至多40重量％、至多35重量％、至多30重量％、至多25重量％或至多20重量％的二异氰酸酯的残基。
聚合脂族二醇
聚氨酯包含聚合脂族二醇的残基。聚合脂族二醇包含两个OH基团和主链。OH基团可以直接连接至主链或可以被连接体(linker)分隔。例如，羟烷基封端的聚二甲基硅氧烷(甲醇(carbinol)封端的)是聚合脂族二醇。
在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚(亚烷基氧)、聚碳酸酯、聚硅氧烷、它们的无规或嵌段共聚物或其混合物。在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚(亚烷基氧)、聚碳酸酯、它们的无规或嵌段共聚物或其混合物。在一个实施方式中，聚合脂族二醇包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚(环氧乙烷)二醇、聚(环氧丙烷)二醇、聚(四亚甲基氧)二醇、聚(异丁烯)二醇、聚酯二醇(例如由己二酸或邻苯二甲酸和单体二醇形成的聚酯二醇)、链烷二醇(例如氢化聚丁二烯二醇或聚乙二醇)、聚(六亚甲基碳酸酯)二醇、聚(聚四氢呋喃碳酸酯)二醇、聚硅氧烷二醇、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的无规或嵌段共聚物二醇、聚(环氧乙烷)和聚(四亚甲基氧)的无规或嵌段共聚物二醇，聚(环氧乙烷)和聚硅氧烷的无规或嵌段共聚物二醇、或其混合物。
在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚(环氧乙烷)二醇、聚(环氧丙烷)二醇、聚(四亚甲基氧)二醇、聚(异丁烯)二醇、聚硅氧烷二醇、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的无规或嵌段共聚物二醇、聚(环氧乙烷)和聚(四亚甲基氧)的无规或嵌段共聚物二醇、聚(环氧乙烷)和聚硅氧烷的无规或嵌段共聚物二醇、或其混合物。
在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚(环氧乙烷)二醇、聚(环氧丙烷)二醇、聚(四亚甲基氧)二醇、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的无规或嵌段共聚物二醇以及聚(环氧乙烷)和聚(四亚甲基氧)的无规或嵌段共聚物二醇中的一种或多种与聚硅氧烷二醇的混合物。在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚碳酸酯二醇，该聚碳酸酯二醇包含聚(六亚甲基碳酸酯)二醇或聚(聚四氢呋喃碳酸酯)二醇。在一个实施方式中，聚合脂族二醇由聚碳酸酯二醇组成。在一个实施方式中，聚合脂族二醇由聚(六亚甲基碳酸酯)二醇、聚(聚四氢呋喃碳酸酯)二醇或其混合物组成。在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括Mn为至少500g/mol、至少750g/mol、至少1000g/mol或至少1500g/mol的聚碳酸酯二醇。在一个实施方式中，聚合脂族二醇包含Mn为至多10000g/mol、至多7500g/mol、至多5000g/mol、至多4000g/mol、至多3000g/mol或至多2500g/mol的聚碳酸酯二醇。
在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇或聚(四亚甲基氧)二醇。在一个实施方式中，聚合脂族二醇由聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇、聚(四亚甲基氧)二醇或其混合物组成。在一个实施方式中，聚合脂族二醇包括聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇或聚(四亚甲基氧)二醇中的两种或更多种的混合物。在一个实施方式中，聚合脂族二醇由聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇或聚(四亚甲基氧)二醇中的两种或更多种的混合物组成。在一个实施方式中，聚合脂族二醇包含聚碳酸酯二醇和聚(四亚甲基氧)二醇中的一种或多种与聚硅氧烷二醇。在一个实施方式中，聚合脂族二醇由聚碳酸酯二醇和聚(四亚甲基氧)二醇中的一种或多种与聚硅氧烷二醇组成。在一个实施方式中，基于聚合脂族二醇的总重量，聚合脂族二醇包含15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、2重量％或更少、或不含疏水性聚(亚烷基氧)。疏水性聚(亚烷基氧)是聚(环氧丙烷)和聚(四亚甲基氧)。在一个实施方式中，基于聚合脂族二醇的总重量，所述聚合脂族二醇包含15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、2重量％或更少、或不含聚硅氧烷。聚硅氧烷的例子是聚二甲基硅氧烷。在一个实施方式中，基于聚合脂族二醇的总重量，所述聚合脂族二醇包含15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、2重量％或更少，或不包含疏水性聚(亚烷基氧)和聚硅氧烷。
在一个实施方式中，聚合脂族二醇的Mn为至少200g/mol、至少250g/mol、至少300g/mol、至少400g/mol、或至少500g/mol、至少600g/mol、至少700g/mol、至少800g/mol、至少900g/mol或至少1000g/mol。在一个实施方式中，聚合脂族二醇的Mn为至多10000g/mol、至多8500g/mol、至多6000g/mol、至多5000g/mol、至多4000g/mol、至多3000g/mol、至多2000g/mol，或至多1500g/mol。
在一个实施方式中，基于配制品的总重量，聚氨酯由包含至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％或至少60重量％的聚合脂族二醇的配制品形成。在一个实施方式中，基于配制品的总重量，聚氨酯由包含至多80重量％、至多70重量％、至多60重量％或至多50重量％的聚合脂族二醇的配制品形成。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％或至少60重量％的聚合脂族二醇的残基。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至多80重量％、至多70重量％、至多60重量％或至多50重量％的聚合脂族二醇的残基。
扩链剂
聚氨酯可以包含增链剂的残基。增链剂是具有2至20个碳原子的链烷二醇，其中一个或多个碳原子可以被氧取代。在一个实施方式中，扩链剂的分子量为至少60g/mol、至少70g/mol、至少80g/mol、至少90g/mol或至少100g/mol。在一个实施方式中，扩链剂的分子量为至多500g/mol、至多400g/mol、至多300g/mol、至多200g/mol或至多150g/mol。在一个实施方式中，扩链剂包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇或1,8-辛二醇。
在一个实施方式中，基于配制品的总重量，聚氨酯由包含至少1重量％、至少2重量％、至少5重量％、至少8重量％或至少10重量％的扩链剂的配制品形成。在一个实施方式中，基于配制品的总重量，聚氨酯由包含至多20重量％、至多15重量％、至多12重量％、至多10重量％、至多8重量％或至多5重量％的扩链剂的配制品形成。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至少1重量％、至少2重量％、至少5重量％、至少8重量％或至少10重量％的扩链剂的残基。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，聚氨酯包含至多20重量％、至多15重量％、至多12重量％、至多10重量％、至多8重量％或至多5重量％的扩链剂的残基。
端基
在一个实施方式中，聚氨酯包含一个或多个端基。端基是存在于分子末端的片段。在一个实施方式中，聚氨酯是线性的并且在主链的每个末端包含端基。在一个实施方式中，端基是线性的。在一个实施方式中，端基是支化的。在一个实施方式中，聚氨酯包含平均至少0.1个端基、至少0.25个端基、至少0.5个端基、至少1个端基、至少1.5个端基、至少1.8个端基、约2个端基或至少2个端基。在一个实施方式中，聚氨酯包含平均至多4个端基、平均至多2个端基或平均至多2个端基。
端基可通过如下形成：使形成聚合物主链后存在的末端异氰酸酯基与单官能片段上的共反应性(coreactive)基团反应。例如，末端异氰酸酯基可以与1-辛醇或辛胺反应以形成C8烷基端基。端基还可以由在形成聚氨酯的配制品中包含链终止剂(例如单官能醇)而产生。例如，用于形成聚氨酯的配制品可以包含二异氰酸酯、聚合脂族二醇、扩链剂和单官能醇。
在一个实施方式中，端基包含疏水性聚(亚烷基氧)、亲水性聚(亚烷基氧)、包含亲水性聚(亚烷基氧)和疏水性聚(亚烷基氧)的共聚物、聚硅氧烷、C2-C20烷基、C2-C16氟代烷基、C2-C16氟代烷基醚、或其共聚物。在一个实施方式中，聚硅氧烷是聚(二甲基硅氧烷)。在一个实施方式中，亲水性聚(亚烷基氧)是聚(环氧乙烷)。在一个实施方式中，疏水性聚(亚烷基氧)是聚(环氧丙烷)或聚(四亚甲基氧)。在一个实施方式中，端基包含疏水性聚(亚烷基氧)、亲水性聚(亚烷基氧)、包含亲水性聚(亚烷基氧)和疏水性聚(亚烷基氧)的共聚物、C2-C20烷基、C2-C16氟代烷基、C2-C16氟代烷基醚、或其共聚物。这样的端基可以用单官能醇形成，包括甲醇或前述的胺。
在一个实施方式中，端基包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。这样的端基可以由包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚的单官能醇或胺形成。
在一个实施方式中，端基由包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚的单官能醇或胺形成。在一个实施方式中，端基由1H,1H-全氟-3,6-二氧杂庚烷-1-醇、1H,1H-九氟-1-戊醇、1H,1H-全氟-1-己醇、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧杂癸-1-醇、1H,1H-全氟-1-庚醇、1H,1H-全氟-3,6-二氧杂癸-1-醇、1H,1H-全氟-1-辛醇、1H,1H-全氟-1-壬醇、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧杂十三烷-1-醇、1H,1H-全氟-1-癸醇、1H,1H-全氟-1-十一烷醇、1H,1H-全氟-1-月桂醇、1H,1H-全氟-1-肉豆蔻醇或1H,1H-全氟-1-棕榈醇形成。
在一个实施方式中，端基是单体的并且分子量为200g/mol或更高、300g/mol或更高、或500g/mol或更高。在一个实施方式中，端基是单体的并且分子量为1000g/mol或更少、或800g/mol或更小。在一个实施方式中，端基是聚合的，并且分子量为10000g/mol或更少、8000g/mol或更少、6000g/mol或更少、或4000g/mol或更少。在一个实施方式中，端基是聚合的，并且分子量为500g/mol或更高、1000g/mol或更高、或2000g/mol或更高。
在一个实施方式中，基于用于形成聚氨酯的配制品的总重量，端基的存在量为至少0.1重量％、至少0.2重量％、至少0.3重量％或至少0.5重量％。在一个实施方式中，基于用于形成聚氨酯的配制品的总重量，端基的存在量为至多3重量％、至多2重量％或至多1重量％。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，端基的存在量为至少0.1重量％、至少0.2重量％、至少0.3重量％或至少0.5重量％。在一个实施方式中，基于聚氨酯的总重量，端基的存在量为至多3重量％、至多2重量％或至多1重量％。
聚氨酯的形成
可以如本领域中通常已知的那样形成聚氨酯。可以使用催化剂。在一个实施方式中，催化剂是辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。也可以使用胺催化剂。
溶剂
所述组合物还包含溶剂。为了形成膜，在从包含聚氨酯、游离亲水性聚合物和溶剂的组合物流延成膜之后，蒸发溶剂。在一个实施方式中，溶剂包括四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或其混合物。在一个实施方式中，溶剂包括四氢呋喃(THF)或甲基-四氢呋喃(甲基-THF)。
也可以存在助溶剂。助溶剂占溶剂总量的小于50重量％。在一个实施方式中，存在助溶剂，其是甲醇、乙醇、异丁醇、丙醇、甲基乙基甲酮或其混合物。
在一个实施方式中，溶剂包含50重量％或更多的四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)或其混合物，以及小于50重量％的甲醇、乙醇、异丁醇、甲基乙基甲酮或其混合物。在一个实施方式中，基于组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含40重量％或更多的四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)或其混合物，和1至60重量％量的甲醇、乙醇、异丁醇、丙醇、甲基乙基甲酮或其混合物。
在一个实施方式中，溶剂以占组合物的80至99.8重量％、85重量％至99.5重量％、或90重量％至99重量％的量存在。在一个实施方式中，助溶剂的存在量小于溶剂总量的50重量％、小于40重量％、小于30重量％、小于20重量％或小于10重量％。在一个实施方式中，基于组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含至少40重量％的THF、甲基-THF或其混合物，和1至60重量％量的甲醇、乙醇或其混合物。在一个实施方式中，基于组合物中溶剂的总量，溶剂包含至少40重量％的THF，和1至60重量％量的甲醇、乙醇或其混合物。在一个实施方式中，基于组合物中溶剂的总量，溶剂包含至少70重量％的THF，和1至30重量％量的丙醇、异丁醇、甲基-THF或甲基乙基甲酮、或其混合物。
膜
膜通常是通过将包含聚氨酯、游离亲水性聚合物和溶剂的组合物直接浇铸在诸如传感器的基材上或支撑衬里上而形成的。然后将溶剂蒸发，可选地通过使用真空或升高的温度。典型温度为40至90℃。可以存在添加剂，例如脱模剂，以促进流延过程。在一个实施方式中，组合物进一步包含脱模剂。
在一个实施方式中，膜包含基于膜的总重量85至99.5重量％的聚氨酯，以及基于膜的总重量0.5至15重量％的游离亲水型聚合物。
在一个实施方式中，膜对葡萄糖和氧气是可渗透的。在一个实施方式中，所述膜或由所述组合物形成的膜具有1x10-10至9x10-9cm2/秒的葡萄糖透过速率。在一个实施方式中，该膜或由该组合物形成的膜具有1×10-7至1×10-2cm2/秒的氧气透过速率。在一个实施方式中，该膜或由该组合物形成的膜具有1×10-5至1×10-3cm2/秒的氧气透过速率。
在一个实施方式中，膜的厚度为1至100μm。
在一个实施方式中，在氮气下将膜干燥24小时，然后在对流烘箱中在50℃下干燥1小时之后，膜具有小于50ppm的残留溶剂含量。
应用领域
所公开的膜可用于医疗设备和传感器。这样的传感器可以检测各种分析物，包括葡萄糖、乳酸、半乳糖、酒精、药物或消遣性毒品(recreational drug)、胆固醇、抗原、抗体、病毒、维生素、矿物质、营养素、蛋白质、氨基酸、激素或神经递质。在一个实施方式中，用于测量血流或另一种体液中的葡萄糖、乳酸、谷氨酸盐、丙酮酸盐、胆碱、乙酰胆碱、一氧化氮、钠、钾、钙、氯化物、碳酸氢盐、尿素、肌酸或多巴胺的传感器包含本文所公开的膜。
在一个实施方式中，膜包含与分析物反应的酶。在一个实施方式中，传感器包含膜和第二膜，第二膜包含与分析物反应的酶。
医疗设备或传感器可以植入体内。在一个实施方式中，连续的分析物监测系统包含所述膜。在一个实施方式中，连续的葡萄糖监测系统包含所述膜。
下面的实施例进一步阐明了本发明的实施方式，当然其不应解释为以任何方式限制权利要求的范围。
实施例
形成包含硅酮和疏水性聚醚主链的聚氨酯(Sil-PE)，包含硅酮和疏水性聚醚主链以及氟烷基端基的聚氨酯(Sil-PE-F)和包含聚硅氧烷和聚碳酸酯主链的聚氨酯(Sil-PC)。聚氨酯是由所述配制品在催化剂和脱模剂的帮助下形成的。也可以使用抗氧化剂。实施例中使用的这些热塑性聚氨酯材料的组成示于表0.1中。所有量均以重量百分比表示。
溶液粘度、氧渗透率、葡萄糖扩散率和乳酸扩散率(lactase diffusivity)如下测定。
溶液粘度
使用校准的同轴圆筒粘度计测量溶液粘度。使用外部循环器将转子(spindle)和样品杯保持在23℃的恒定温度下。将样品加入杯中并保持至少30分钟用以温度平衡。然后通过改变转子的转速使样品经受至少三种不同的剪切速率。清除溶液中的所有气泡之后，并在读数稳定后记录粘度。将塑料盖放在样品杯上，以最大程度减少测试过程中的溶剂蒸发。
氧渗透率
将膜样品切成适当的尺寸，并用箔纸掩盖以密封任何泄漏。测量膜厚度。将膜安装在Mocon OxTran 2/20系统上，并使用压缩空气作为测试气体，使用99％的氮气和1％的氢气作为载气，使其平衡至恒定的气体传输速率。湿度为95％。记录平衡的气体传输速率，并计算Barrer中的气体渗透率。
葡萄糖和乳酸的扩散率
将样品膜切成圆形(直径约6厘米)，以去除任何卷曲的边缘或气泡。使用测厚仪测量膜的厚度10次。将10次测量的平均值用作膜厚度。然后将膜安装在带有真空油脂的两个硅酮垫片之间。垫圈的内径约为5厘米。然后将垫圈安装在具有受体空腔的Franz元件上，受体空腔中装满去离子水和磁力搅拌棒。受体容器配有采样口，随着时间的推移，样品可在其中取出。将顶部放置在受体容器上，该顶部将膜密封在Franz元件上并形成供体容器。将浓缩的葡萄糖溶液(2000mg/dL)或乳酸溶液(200mg/mL)插入供体管中。然后用盖封闭Franz元件，以防止蒸发。在800RPM搅拌下，在6个小时内采集100微升样品。用去离子水代替供体容器中的液体并保持水槽状况。
然后使用葡萄糖比色测定法和UV板读数器分析液体样品的葡萄糖含量。使用校准曲线确定每个样品中的葡萄糖量。确定mg葡萄糖/cm2随时间的斜率。然后，该通量值用于计算每个膜的葡萄糖的扩散率。所有的膜至少要一式两份进行分析，以确保没有泄漏。
实施例1
通过在所述溶剂中以所述固体百分比流延包含所述聚氨酯和所述游离亲水性聚合物的组合物来形成膜。PVP是聚乙烯吡咯烷酮，POX是聚(2-乙基-2-恶唑啉)，PEG是聚(乙二醇)。将所有膜在氮气下干燥一小时，然后对于其中THF是所列溶剂的样品在烤箱中于50℃干燥一小时，对于其中DMaC是所列溶剂的样品在80℃干燥一小时。根据上述步骤测量膜的氧渗透率和葡萄糖扩散率。结果显示在下表1中。亲水性聚合物的重量％基于聚氨酯和游离亲水性聚合物的总组合重量。固体百分比是组合物中组合的游离亲水性聚合物和聚氨酯的重量百分比。未测量任何空白值。
1基于配制品的总重量，溶剂是91.4重量％的THF和2.3重量％的甲醇。
2基于配制品的总重量，溶剂是89.1重量％的THF和4.5重量％的甲醇。
膜显示出对葡萄糖的选择性，以及在测试时对乳酸的选择性。数据表明，包含POX作为游离亲水性聚合物的膜可帮助减少来自体内其他小分子(如对乙酰氨基酚)的传感器干扰，降低传感器的检测限，并延长其寿命。当用THF或DMAc浇铸时，用Sil-PC和POX制成的膜对葡萄糖扩散率和氧渗透率表现出同等的膜性能。与用Sil-PE-F、PVP和THF制成的组合物(实验12-13)相比，用Sil-PE-F和THF制成的组合物(实验14-16)在更高的固含量下显示出更高的粘度，需要助溶剂(甲醇)溶解PVP。
用PEG形成的膜在暴露于水或潮湿空气中时外观为白色。膜显示出差的结构完整性和边缘卷曲。膜容易破裂。
实施例2
形成各种膜以测试助溶剂对包含Mw为500000g/mol的聚(2-乙基-2-恶唑啉)(POX)作为游离亲水性聚合物的膜的膜性能的影响。聚氨酯是SIL-PE-F。将膜在氮气下干燥24小时，然后在对流烘箱中在50℃下干燥1小时。根据上述步骤测量膜的氧渗透率和葡萄糖扩散率。所示的重量％基于包含聚氨酯、游离亲水性聚合物、溶剂和助溶剂的组合物。没有测量任何空白值。结果示于表2。
表2–实施例2组合物和结果
示例性实施方式的附加描述
1.一种膜，其包含：
a.含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物，和
b.聚氨酯，所述聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链。
2.根据前述示例性实施方式的膜，其中所述膜包含基于所述膜的总重量60至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至40重量％的游离亲水性聚合物。
3.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量70至99.5重量的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至30重量％的游离亲水性聚合物。
4.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量80至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至20重量％的游离亲水性聚合物。
5.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量85至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至15重量％的游离亲水性聚合物。
6.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量90至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至10重量％的游离亲水性聚合物。
7.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量60至99重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量1.0至40重量％的游离亲水性聚合物。
8.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量70至99重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量1.0至30重量％的游离亲水性聚合物。
9.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量80至99重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量1.0至20重量％的游离亲水性聚合物。
10.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量85至99重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量1.0至15重量的游离亲水性聚合物。
11.根据前述示例性实施方式的膜，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量90至99重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量1.0至10重量％的游离亲水性聚合物。
12.一种用于形成膜的组合物，其包含基于所述组合物的总重量90至99.5重量％的溶剂和基于所述组合物的总重量0.5至10重量％的聚合物混合物，所述聚合物混合物包含基于所述聚合物混合物的总重量60至99.5重量％的聚氨酯和基于所述聚合物混合物的总重量0.5至40重量％的含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物，
其中所述聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选地扩链剂的反应产物的主链。
13.根据前述示例性实施方式的组合物，其中，所述聚合物混合物包含基于所述膜的总重量70至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至30重量％的游离亲水性聚合物。
14.根据前述示例性实施方式的组合物，其中，所述聚合物混合物包含基于所述膜的总重量80至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至20重量％的游离亲水性聚合物。
15.根据前述示例性实施方式的组合物，其中，所述聚合物混合物包含基于所述膜的总重量85至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至15重量％的游离亲水性聚合物。
16.根据前述示例性实施方式的组合物，其中，所述聚合物混合物包含基于所述膜的总重量85至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至15重量的游离亲水性聚合物。
17.根据前述示例性实施方式的组合物，其中，所述聚合物混合物包含基于所述膜的总重量90至99.5重量％的聚氨酯，以及基于所述膜的总重量0.5至10重量％的游离亲水性聚合物。
18.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述游离亲水性聚合物由聚恶唑啉组成。
19.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述游离亲水性聚合物包括聚(2-甲基-2-恶唑啉)或聚(2-乙基-2-恶唑啉)。
20.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述游离亲水性聚合物由聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-2-恶唑啉)、其混合物、或其共聚物组成。
21.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述游离亲水性聚合物包括聚(环氧乙烷)、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚乙烯醇或透明质酸中的一种或多种和聚恶唑啉。
22.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述游离亲水性聚合物包括聚恶唑啉和聚乙烯吡咯烷酮。
23.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述游离亲水性聚合物的数均分子量为至少5000g/mol，至少10000g/mol，至少50000g/mol，至少100000g/mol，或至少200000g/mol。
24.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述游离亲水性聚合物的数均分子量为至多10000000g/mol，至多5000000g/mol，至多2000000g/mol，至多1000000g/mol，至多500000g/mol或至多200000g/mol。
25.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述聚氨酯包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
26.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述主链包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
27.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含含有C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚的端基。
28.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯的主链和端基均包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
29.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至少1重量％、至少2重量％或至少5重量％的C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
30.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至多15重量％、至多10重量％或至多8重量％的C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
31.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中所述聚氨酯包含聚硅氧烷。
32.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述主链包含聚硅氧烷。
33.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含含有聚硅氧烷的端基。
34.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯的主链和端基均包含聚硅氧烷。
35.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至少5重量％、至少10重量％或至少15重量％的聚硅氧烷。
36.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至多50重量％、至多40重量％或至多30重量％的聚硅氧烷
37.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯基本上不含或不含含有聚硅氧烷片段的端基。
38.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述膜或组合物不含硅氧烷。
39.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯不含硅氧烷。
40.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯是热塑性聚氨酯。
41.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯是线性的。
42.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯不含亲水性聚合物片段。
43.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯不含聚环氧乙烷和聚恶唑啉。
44.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯不含聚环氧乙烷。
45.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯主链包含氟代烷基或氟代烷基醚二醇的残基。
46.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯主链包含氟代烷基或氟代烷基醚二醇或二胺的残基。
47.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯主链包含1H,1H,4H,4H-全氟-1,4-丁二醇、1H,1H,5H,5H-全氟-1,5-戊二醇、1H,1H,6H,6H-全氟-1,6-己二醇、1H,1H,8H,8H-全氟-1,8-辛二醇、1H,1H,9H,9H-全氟-1,9-壬二醇、1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、1H,1H,12H,12H-全氟-1,12-十二烷二醇，1H,1H,8H,8H-全氟-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二醇、1H,1H,11H,11H-全氟-3,6,9-三氧杂十一烷-1,11-二醇、氟化三乙二醇或氟化四乙二醇的残基。
48.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯主链包含Mn为至少150g/mol、至少250g/mol或至少500g/mol的含有氟代烷基或氟代烷基醚的嵌段的。
49.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中预聚物包含Mn为至多1500g/mol、至多1000g/mol或至多850g/mol的含有氟代烷基或氟代烷基醚的嵌段。
50.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述主链的总重量，所述聚氨酯的主链包含至少1重量％、至少2重量％或至少5重量％的C2-C16氟代烷基或C2-C16氟烷基醚。
51.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述主链的总重量，所述聚氨酯的主链包含至多15重量％、至多10重量％或至多8重量％的C2-C16氟代烷基或C2-C16氟烷基醚。
52.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯的主链由以下组分的反应产物组成：
i.二异氰酸酯；
ii.聚合脂族二醇；和
iii.扩链剂。
53.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯的主链由以下组分的反应产物组成：
i.二异氰酸酯；
ii.聚合脂族二醇；
iii.扩链剂；和
iv.包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚的二醇。
54.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯是脂族二异氰酸酯。
55.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、四亚甲基-1,4-四异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、或其混合物。
56.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷4,4'-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或其混合物。
57.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯由六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷4,4'-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或其混合物组成。
58.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯是芳族二异氰酸酯。
59.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯，2,6-甲苯二异氰酸酯或1,4-亚苯基二异氰酸酯。
60.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯由4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯或其混合物组成。
61.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯每分子包含平均1.9至2.7个异氰酸酯基。
62.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述二异氰酸酯的分子量为100至500g/mol，或150至260g/mol。
63.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于形成聚氨酯的配制品的总重量，所述形成聚氨酯的配制品包含至少10重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％或至少40重量％的二异氰酸酯。
64.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于形成聚氨酯的配制品的总重量，所述聚氨酯由包含至多50重量％、至多40重量％，至多35重量％、至多30重量％、至多25重量％或至多20重量％的二异氰酸酯的配制品形成。
65.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至少10重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％或至少40重量％的二异氰酸酯的残基。
66.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至多50重量％、至多40重量％、至多35重量％、至多30重量％、至多25重量％或至多20重量％的二异氰酸酯的残基。
67.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
68.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚(亚烷基氧)、聚碳酸酯、聚硅氧烷、其无规或嵌段共聚物、或其混合物。
69.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚(亚烷基氧)、聚碳酸酯、其无规或嵌段共聚物、或其混合物。
70.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚(环氧乙烷)二醇、聚(环氧丙烷)二醇、聚(四亚甲基氧)二醇、聚(异丁烯)二醇、聚(六亚甲基碳酸酯)二醇、聚(聚四氢呋喃碳酸酯)二醇、聚硅氧烷二醇、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的无规或嵌段共聚物二醇、聚(环氧乙烷)和聚(四亚甲基氧)的无规或嵌段共聚物二醇、聚(环氧乙烷)和聚硅氧烷的无规或嵌段共聚物二醇、或其混合物。
71.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚碳酸酯二醇，所述聚碳酸酯二醇包括聚(六亚甲基碳酸酯)二醇或聚(聚四氢呋喃碳酸酯)二醇。
72.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚碳酸酯二醇。
73.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇由聚碳酸酯二醇组成。
74.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇由聚(六亚甲基碳酸酯)二醇、聚(聚四氢呋喃碳酸酯)二醇或其混合物组成。
75.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚硅氧烷二醇或含有聚硅氧烷的无规或嵌段共聚物二醇。
76.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括Mn为至少500g/mol、至少750g/mol、至少1000g/mol或至少1500g/mol的聚碳酸酯二醇。
77.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括Mn为至多10000g/mol、至多7500g/mol、至多5000g/mol、至多4000g/mol、至多3000g/mol或至多2500g/mol的聚碳酸酯二醇。
78.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇的Mn为至少200g/mol、至少250g/mol、至少300g/mol、至少400g/mol、或至少500g/mol、至少600g/mol、至少700g/mol、至少800g/mol、至少900g/mol、或至少1000g/mol。
79.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇的Mn为至多10000g/mol、至多8500g/mol、至多6000g/mol、至多5000g/mol、至多4000g/mol、至多3000g/mol、至多2000g/mol、或至多1500g/mol。
80.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于聚合脂族二醇的总重量，所述聚合脂族二醇包含15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、2重量％或更少，或不含疏水性聚(亚烷基氧)和聚硅氧烷。
81.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇或聚(四亚甲基氧)二醇。
82.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇由聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇、聚(四亚甲基氧)二醇或其混合物组成。
83.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇或聚(四亚甲基氧)二醇中的两种或更多种的混合物。
84.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇由聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇或聚(四亚甲基氧)二醇中的两种或更多种的混合物组成。
85.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇包括聚碳酸酯二醇和聚(四亚甲基氧)二醇中的一种或多种以及聚硅氧烷二醇。
86.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇由聚碳酸酯二醇和聚(四亚甲基氧)二醇中的一种或多种以及聚硅氧烷二醇组成。
87.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇不含亲水性聚合脂族二醇。
88.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚合脂族二醇不含聚环氧乙烷。
89.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于聚合脂族二醇的总重量，所述聚合脂族二醇包含15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、2重量％或更少，或不含聚环氧丙烷和聚(四亚甲基氧)以及聚二甲基硅氧烷。
90.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于配制品的总重量，所述聚氨酯由包含至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％、或至少60重量％的聚合脂族二醇的配制品形成。
91.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于配制品的总重量，所述聚氨酯由包含至多80重量％、至多70重量％、至多60重量％或至多50重量％的聚合脂族二醇的配制品形成。
92.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％或至少60重量％的聚合脂族二醇的残基。
93.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至多80重量％、至多70重量％、至多60重量％或至多50重量％的聚合脂族二醇的残基。
94.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述扩链剂的分子量为至少60g/mol、至少70g/mol、至少80g/mol、至少90g/mol、或至少100g/mol。
95.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述扩链剂的分子量为至多500g/mol、至多400g/mol、至多300g/mol、至多200g/mol、或至多150g/mol。
96.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述扩链剂包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇或1,8-辛二醇。
97.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述扩链剂由乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇或1,8-辛二醇中的一种或多种组成。
98.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于配制品的总重量，所述聚氨酯由包含至少1重量％、至少2重量％、至少5重量％、至少8重量％、或至少10重量％的扩链剂的配制品形成。
99.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于配制品的总重，所述聚氨酯由包含至多20重量％、至多15重量％、至多12重量％、至多10重量％、至多8重量％或至多5重量％的扩链剂的配制品形成。
100.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至少1重量％、至少2重量％、至少5重量％、至少8重量％或至少10重量％的扩链剂的残基。
101.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述聚氨酯包含至多20重量％、至多15重量％、至多12重量％、至多10重量％、至多8重量％、或至多5重量％的扩链剂的残基。
102.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含端基。
103.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含线性端基。
104.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含支化端基。
105.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯是线性的，并且在主链的每个末端还包含端基。
106.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含平均至少0.1个端基，至少0.25个端基，至少0.5个端基，至少1个端基，至少1.5个端基，至少1.8个端基，约2个端基或至少2个端基。
107.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含含有C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚的端基。
108.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基由包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚的单官能醇或胺形成。
109.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基由1H,1H-全氟-3,6-二氧杂庚烷-1-醇、1H,1H-九氟-1-戊醇、1H,1H-全氟-1-己醇、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧杂癸烷-1-醇、1H,1H-全氟-1-庚醇、1H,1H-全氟-3,6-二氧杂癸烷-1-醇、1H,1H-全氟-1-辛醇、1H,1H-全氟-1-壬醇、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧杂十三烷-1-醇、1H,1H-全氟-1-癸醇、1H,1H-全氟-1-十一烷醇、1H,1H-全氟-1-月桂醇、1H,1H-全氟-1-肉豆蔻醇或1H,1H-全氟-1-棕榈醇形成。
110.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基包括疏水性聚(亚烷基氧)、亲水性聚(亚烷基氧)、包含亲水性聚(亚烷基氧)和疏水性聚(亚烷基氧)的共聚物、聚硅氧烷、C2-C20烷基、C2-C16氟代烷基、C2-C16氟代烷基醚、或其共聚物。
111.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基包含聚(二甲基硅氧烷)。
112.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基包含聚(环氧乙烷)。
113.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基包括聚(环氧丙烷)或聚(四亚甲基氧)。
114.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基包括疏水性聚(亚烷基氧)、亲水性聚(亚烷基氧)、包含亲水性聚(亚烷基氧)和疏水性聚(亚烷基氧)的共聚物、C2-C20烷基、C2-C16氟代烷基、C2-C16氟代烷基醚、或其共聚物。
115.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基为单体的并且分子量为200g/mol或更高、300g/mol或更高、或500g/mol或更高。
116.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基为单体的并且分子量为1000g/mol或更少、或800g/mol或更少。
117.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基为聚合的并且Mn为10000g/mol或更少、8000g/mol或更少、6000g/mol或更少、或4000g/mol或更少。
118.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述端基为聚合的并且Mn为500g/mol或更高、1000g/mol或更高、或2000g/mol或更高。
119.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于形成所述聚氨酯的配制品的总重量，所述端基的存在量为至少0.1重量％，至少0.2重量％，至少0.3重量％或至少0.5重量％。
120.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于形成所述聚氨酯的配制品的总重量，所述端基的存在量为至多3重量％，至多2重量％或至多1重量％。
121.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述端基的存在量为至少0.1重量％，至少0.2重量％，至少0.3重量％或至少0.5重量％。
122.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中，基于所述聚氨酯的总重量，所述端基的存在量为至多3重量％，至多2重量％或至多1重量％。
123.根据前述示例性实施方式中任一项的膜或组合物，其中所述聚氨酯包含含有C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚的主链或端基。
124.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述游离亲水性聚合物的存在量为至少1.0重量％，至少1.5重量％，至少2重量％或至少2.5重量％。
125.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述游离亲水性聚合物的存在量为至多6重量％，至多5.5重量％，至多5重量％或至多4.5重量％。
126.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中，基于所述聚氨酯和所述游离亲水性聚合物的总组合重量，所述游离亲水性聚合物的存在量为至少2.5％，至少5％，至少7.5重量％，至少10重量％，至少15重量％，至少20重量％或至少25重量％。
127.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物或膜，其中，基于所述聚氨酯和所述游离亲水性聚合物的总组合重量，所述游离亲水性聚合物的存在量为至多50重量％，至多45重量％，至多40重量％，至多35重量％，至多30重量％或至多25重量％。
128.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中所述溶剂包括四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)。
129.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中所述溶剂由四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)或其混合物组成。
130.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中所述溶剂包含四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)或其混合物，并且其中存在助溶剂并且所述助溶剂是甲醇、乙醇、异丁醇、丙醇、甲基乙基甲酮或其混合物。
131.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中所述溶剂包含小于50重量％、小于40重量％、小于30重量％、小于20重量％或小于10重量％的甲醇、乙醇、异丁醇、丙醇、甲基乙基甲酮或其混合物。
132.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中所述溶剂包含50重量％或更多的四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)或其混合物以及小于50重量％的甲醇、乙醇、异丁醇、丙醇、甲基乙基甲酮或其混合物。
133.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含40重量％或更多的四氢呋喃(THF)、甲基-四氢呋喃(甲基-THF)或其混合物，和1至60重量％量的甲醇、乙醇、异丁醇、丙醇、甲基乙基甲酮或其混合物。
134.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，溶剂的存在量为85重量％至99.5重量％或90重量％至99重量％。
135.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含至少40重量％的THF、甲基-THF或其混合物，和1至60重量％量的甲醇、乙醇或其混合物。
136.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含至少40重量％的THF，和1至60重量％量的甲醇、乙醇或其混合物。
137.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含至少70重量％的THF，和1至30重量％量的丙醇、异丁醇、甲基-THF或甲基乙基甲酮或其混合物。
138.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含至少80重量％的THF，和1至20重量％量的丙醇、异丁醇、甲基-THF或甲基乙基甲酮或其混合物。
139.根据前述示例性实施方式中任一项的组合物，其中，基于所述组合物中溶剂的总量，所述溶剂包含至少85重量％的THF，和1至15重量％量的丙醇、异丁醇、甲基-THF或甲基乙基甲酮或其混合物。
140.由前述示例性实施方式中任一项的组合物形成的膜。
141.一种形成膜的方法，包括以下步骤：
a.由根据前述示例性实施方式中任一项的组合物形成膜，和
b.蒸发溶剂。
142.根据前述示例性实施方式的方法形成的膜。
143.根据前述示例性实施方式中任一项的膜，其中所述膜的葡萄糖透过速率为1x10-10至9x10-9cm2/秒。
144.根据前述示例性实施方式中任一项的膜，其中所述膜的氧气透过速率为1x10-7至1x10-2cm2/秒。
145.根据前述示例性实施方式中任一项的膜，其中所述膜的氧气透过速率为1x10-5至1x10-3cm2/秒。
146.根据前述示例性实施方式中任一项的膜，其中所述膜的厚度为1至100μm。
147.根据前述示例性实施方式中任一项的膜，其中在氮气下干燥膜24小时，然后在对流烘箱中在50℃下干燥1小时之后，膜具有小于50ppm的残留溶剂含量。
148.一种传感器，其包含根据前述示例性实施方式中任一项的膜。
149.一种传感器，其包含根据前述示例性实施方式中任一项的膜，其中所述传感器被配置为检测血流或其他体液中的葡萄糖、乳酸、谷氨酸盐、丙酮酸盐、胆碱、乙酰胆碱、一氧化氮、钠、钾、钙、氯化物、碳酸氢盐、尿素、肌酸或多巴胺。
150.一种医疗设备，其包含根据前述示例性实施方式中任一项的膜。
151.一种连续分析物监测系统，其包含根据前述示例性实施方式中任一项的膜。
152.一种连续葡萄糖监测系统，其包含根据前述示例性实施方式中任一项的膜。
在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)术语“一个”和“该”以及类似指代的使用或不使用数量词应被解释为涵盖单数和复数，除非另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。除非在此另外指出，否则本文中数值范围的列举仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独值都被并入说明书中，如同其在本文中被单独叙述一样。除非另外要求，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，并且不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为指示任何未要求保护的要素对于实施本发明来说是必不可少的。
本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。通过阅读前述说明，那些优选实施方式的变型对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这样的变型，并且发明人希望以不同于本文具体描述的方式来实践本发明。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求书中所述主题的所有变形和等同物。尽管某些可选特征被描述为本发明的实施方式，但是该描述意在包括并具体公开这些实施方式的所有组合，除非另外明确指出或物理上不可能。
Claims (16)
1.一种包含膜的传感器，所述膜包含：
a.含有聚恶唑啉的游离亲水性聚合物，和
b.聚氨酯，所述聚氨酯包含含有二异氰酸酯、聚合脂族二醇和任选的扩链剂的反应产物的主链；
其中所述传感器被配置为检测血液或其他体液中的葡萄糖、乳酸、谷氨酸盐、丙酮酸盐、胆碱、乙酰胆碱、一氧化氮、钠、钾、钙、氯化物、碳酸氢盐、尿素、肌酸或多巴胺。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述膜包含基于所述膜的总重量90至99重量％的所述聚氨酯以及基于所述膜的总重量1.0至10重量％的所述游离亲水性聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述游离亲水性聚合物包含聚(2-甲基-2-恶唑啉)或聚(2-乙基-2-恶唑啉)。
4.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述游离亲水性聚合物由聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-2-恶唑啉)、其共聚物或混合物组成。
5.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述游离亲水性聚合物的数均分子量为至少100000g/mol且至多1000000g/mol。
6.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述聚氨酯包含端基，并且基于所述聚氨酯的总重量，所述端基的存在量为至少0.1重量％且至多3重量％。
7.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述聚合脂族二醇包括聚硅氧烷二醇或包含聚硅氧烷的无规或嵌段共聚物二醇。
8.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述聚氨酯包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
9.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述聚合脂族二醇包括聚硅氧烷二醇、聚碳酸酯二醇、聚(四亚甲基氧)二醇或其混合物。
10.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述聚合脂族二醇包括聚碳酸酯二醇和聚(四亚甲基氧)二醇中的一种或多种和聚硅氧烷二醇。
11.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述聚氨酯没有亲水性聚合物片段。
12.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述聚氨酯主链包含聚硅氧烷，并且所述聚氨酯包含每分子平均0.25至3个端基，所述端基包含C2-C16氟代烷基或C2-C16氟代烷基醚。
13.根据权利要求1所述的传感器，其中基于所述聚氨酯和所述游离亲水性聚合物的总组合重量，所述游离亲水性聚合物的存在量为5至40重量％。
14.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述传感器被配置为检测血液或其他体液中的葡萄糖、乳酸、谷氨酸盐、丙酮酸盐、胆碱、乙酰胆碱、一氧化氮、钠、钾、钙、氯化物、碳酸氢盐、尿素、肌酸或多巴胺。
15.一种连续分析物监测系统，其包含根据前述权利要求1至14中任一项所述的传感器。
16.一种连续葡萄糖监测系统，其包含根据前述权利要求1至14中任一项所述的传感器。
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