JP2017140405A - 易滑性液体を注入した多孔質表面およびその生物学的用途 - Google Patents

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Elliott Ingber Donald
スーパー，マイケル
Super Michael
ウォン，タク，シン
Tak Sing Wong
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Abstract

【課題】マイクロ及びナノスケール局所構造を特色とする、粗固体表面上に化学的に不活性な高密度液体被覆を吸い上げることによって製造される、自己修復性で傷つきにくい、易滑性表面の提供。
【解決手段】潤滑流体層を備え、前記潤滑流体は、生物学的物質と非混合性であり、前記潤滑層は、粗固体基質上に超平滑表面を形成し、前記潤滑流体は、前記基質に付着し、前記基質は、前記潤滑流体によって優先的に湿潤させられ、前記固体基質及び潤滑流体は、生物学的物質に接触するように構成及び配設される、易滑性表面を形成する、生物学的物質を撥ねるための物品。
【効果】易滑性表面は、血液等の生物学的物質を効果的に撥ね、凝固および表面媒介血栓形成を防止、低減、又は遅延させるように、医療デバイス及び機器に適用することができる。また、易滑性表面は、細菌等の微生物による汚染を防止するために使用することができる。
【選択図】図１

Description

［関連出願］
本願は、その内容がそれらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１１年１月１９日出願の米国特許出願第６１／４３４，２１７号、２０１１年３月２２日出願の米国特許出願第６１／４６６，３５２号、２０１１年４月１日出願の米国特許出願第６１／４７０，９７３号、２０１１年６月１４日出願の米国特許出願第６１／４９６，８８３号、２０１１年７月１９日米国特許出願第６１／５０９，４８８号、２０１１年８月３１日出願の米国特許出願第６１／５２９，７３４号、２０１１年９月２２日出願の米国特許出願第６１／５３８，１００号に対する優先権を主張する。
［参照による組み込み］
本明細書で引用される全ての特許、特許出願、および出版物は、本明細書で説明される本発明の日付で当業者に公知であるような最先端技術をより完全に説明するために、それらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、生物起源の流体、固体、または流体および固体の混合物からの吸着または堆積を防止する表面、およびその使用に関する。
撥液性表面の現在の開発は、動物、昆虫、および植物上の多くの天然表面の自浄能力に端を発している。これらの天然表面上の水滴は、ほぼ球形を維持し、容易に転がって落ち、それらとともに汚れを取り除く。撥水性機能は、これらの天然表面の多くの上の微細／ナノ構造の存在に起因している。これらの観察は、撥水性織物から摩擦低減表面に及ぶ、広範囲の潜在的用途のため、生体模倣撥水面の製造において過去１０年間で多大な関心につながってきた。
より具体的には、当技術分野の合成撥液性表面は、水滴が表面から容易に転がって落ちることを可能にする複合固体／空気界面上の表面テクスチャによって、水滴が支持される、ロータス効果（Ｂａｒｔｈｌｏｔｔ， Ｗ． ＆ Ｎｅｉｎｈｕｉｓ， Ｃ． Ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｃｒｅｄ ｌｏｔｕｓ， ｏｒ ｅｓｃａｐｅ ｆｒｏｍ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｕｒｆａｃｅｓ． Ｐｌａｎｔａ ２０２，１−８（１９９７））に端を発している（Ｃａｓｓｉｅ， Ａ． Ｂ． Ｄ． ＆ Ｂａｘｔｅｒ， Ｓ． Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｓｕｒｆａｃｅｓ． Ｔｒａｎｓ． Ｆａｒａｄａｙ Ｓｏｃ． ４０，０５４６−０５５０（１９４４）、Ｃａｓｓｉｅ， Ａ． Ｂ． Ｄ． ＆ Ｂａｘｔｅｒ， Ｓ． Ｌａｒｇｅ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌｅｓ ｏｆ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ａｎｉｍａｌ ｓｕｒｆａｃｅｓ． Ｎａｔｕｒｅ １５５，２１−２２（１９４５））。しかしながら、このアプローチは、その適用性を大幅に制限する、固有の限界を有する。第１に、閉じ込められた空気は、水と違って、浮遊液滴を強力に不安定化する低い表面張力を有する、有機流体または複合混合物に対するほとんど無効な緩衝である（Ｓｈａｆｒｉｎ， Ｅ．
Ｇ． ＆ Ｚｉｓｍａｎ， Ｗ． Ａ． Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｓｕｒｆａｃｅｓ
ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
ｏｆ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ． Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｃｈｅｍ．
６４，５１９−５２４（１９６０））。
また、表面テクスチャ内に閉じ込められた空気が圧力に耐えることができないため、液
体、特に、低い表面張力を伴う液体は、わずかに上昇した圧力下でさえも、または衝撃を受けると、表面テクスチャに容易に浸透することができ、激しい雨で、または地下輸送管の中で一般的に遭遇する状態である（Ｎｇｕｙｅｎ， Ｔ． Ｐ． Ｎ．， Ｂｒｕｎｅｔ， Ｐ．， Ｃｏｆｆｉｎｉｅｒ， Ｙ． ＆ Ｂｏｕｋｈｅｒｒｏｕｂ， Ｒ． Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｏｎ ｓｕｐｅｒｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｂｙ ｄｒｏｐ ｉｍｐａｃｔ． Ｌａｎｇｍｕｉｒ ２６，１８３６９−１８３７３（２０１０））。さらに、合成テクスチャ加工固体は、機械的損傷および製造不完全性から生じる、不可逆的な欠陥の傾向がある（Ｑｕｅｒｅ， Ｄ． Ｗｅｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ． Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ． Ｍａｔｅｒ． Ｒｅｓ． ３８，７１−９９（２００８）、Ｂｏｃｑｕｅｔ， Ｌ． ＆ Ｌａｕｇａ， Ｅ． Ａ ｓｍｏｏｔｈ ｆｕｔｕｒｅ？ Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒ． １０，３３４−３３７（２０１１））。各欠陥が、定位置での液滴固定および粘着の可能性を増進するため、テクスチャ加工表面は、液体移動性のために最適化することが困難なだけでなく、損傷が蓄積するにつれて経時的に、必然的に機能停止する。ますます複雑な構造および化学的性質とともに、これらの限界を打破することの近年の進歩は、物理的安定性、光学的性質、大規模実行可能性、および／または製造の困難性および費用の大幅なトレードオフが勝ったままである（Ｔｕｔｅｊａ， Ａ． ｅｔ ａｌ．，
Ｓｃｉｅｎｃｅ ３１８，１６１８−１６２２（２００７）、Ｔｕｔｅｊａ， Ａ．，
ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ １０５，１８２００−１８２０５（２００８）、Ａｈｕｊａ， Ａ．， ｅｔ ａｌ．， Ｌａｎｇｍｕｉｒ ２４，９−１４（２００８）、Ｌｉ， Ｙ．， ｅｔ ａｌ．， Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ． Ｉｎｔ． Ｅｄ． ４９，６１２９−６１３３（２０１０））。
１０年間の熱心な研究にもかかわらず、当技術分野の表面は依然として、それらの実用的用途を制限する問題を抱えており、高接触角ヒステリシスとともに限定された疎油性を呈し、圧力下で故障し、損傷されたときに自己修復することができず、生成が高価である。
例えば、第１のステップとして表面への血小板およびタンパク質の付着に依存するプロセスである、血液凝固を遅延させる、または防止する表面が開発されていない。ヘパリン等の可溶性抗凝固剤が、血栓形成を防止するように、任意の体外シャント内の血流に追加されなければならない。ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）鎖等のある高分子種は、限定された程度で、タンパク質吸着を防止し、血液凝固を制御するように、表面水和層に影響を及ぼすことができる（Ｂａｒｓｔａｄ， Ｒ．Ｍ， ｅｔ ａｌ．， Ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ ａｎｄ ｈａｅｍｏｓｔａｓｉｓ ７９，３０２−３０５（１９９８）、Ｎｉｉｍｉ， Ｙ．， ｅｔ ａｌ．， Ａｎｅｓｔｈ． Ａｎａｌｇ．８９，５７３−５７９（１９９９）、Ｃｈｅｎ， Ｓ． ｅｔ ａｌ．， Ｐｏｌｙｍｅｒ ５１，５２８３−５２９３（２０１０））。しかしながら、それらは完全には効果的ではなく、可溶性抗凝固剤が依然として血液に追加されなければならない。
細菌は、主に、自然および人為的環境内で表面に付着する構造化された多細胞共同体である、生物膜の構成要素として、それらの主に自然状態で存在する。これらの共同体は、高分子有機基質内に組み込まれた多くの細胞から成る。生物膜形成は、配管、油井、熱交換器、建物の換気、食品貯蔵、医療インプラント、および他のシステムの汚染を引き起こすため、産業および健康管理にとっての懸念である。生物膜は、免疫反応をトリガし、有害な内毒素および外毒素を放出し、留置カテーテルを詰まらせることによって、人間の健康を脅かし、実際に、生物膜は、米国で年間ほぼ１００，０００件の院内感染死、または人間の全ての微生物感染の８０％以上に関与している。
全身および局所抗菌製品が、健康管理、農業、および工業環境で、ならびにますます一
般大衆によっても、生物膜汚染に対抗するために広く使用されるようになってきた。商品は、しばしば液体形態で、および時には蒸気として送達される、多種多様な活性化学剤、または殺生物剤を採用する。消毒剤および殺菌剤の１つの論評が、１２種類の液状剤および一般的な５種類の蒸気相滅菌剤を識別している。特定の化学的性質または機構にかかわらず、殺生物剤は、損傷を引き起こすように標的細胞に到達可能でなければならない。したがって、多細胞レベルで、効果的な殺生物剤は、生物膜の粘液様「セメント」である、細胞外基質（ＥＣＭ）に浸透しなければならない。しかしながら、生物膜は、それらの構成細胞に、環境的脅威からの保護を提供する。ＥＣＭは、拡散障壁の役割、およびある抗生物質に対する荷電結合フィルタの役割を果たし、それは、抗菌剤を除去する細胞上の酵素および多剤耐性ポンプを補完することが報告されている。脅威への耐性は、広範囲の処理を対象とし、塩素系漂白剤に６０分間暴露された生物膜は、依然として生細胞を有することが報告され、複数の殺生物剤で７日間連続的に洗い流されたパイプの中の生物膜が、パイプの中でコロニーを再形成し、生物膜は、瓶詰めのヨウ素溶液の中で最大１５ヶ月間生き延びたことが報告されている。生物膜の抗菌剤への耐性は、それらの表面の極度の非湿潤性ならびに蒸気浸透への耐性に関係し得る。
損傷を引き起こす前に生物膜形成に耐性を示す、またはその頑丈な付着を防止する、生物医学的材料を開発することは、院内感染率およびそれらの治療と関連付けられる費用を有意に削減するであろう。細菌のコロニー形成の多くの悪影響は、保護構造としての生物膜の形成および細菌細胞の関連共同挙動から生じる。永続的に細菌耐性の材料は、表面化学のみによって達成することが困難である。たとえ細菌が材料に直接付着することができなくても、表面へのタンパク質または分泌界面活性剤の非特異的吸着が、最終的に、基礎化学官能性を「調整膜」で覆い隠す。これらの有機分子は、元の表面の湿潤性および表面電荷を変化させるであろう、そして約４時間後、ある程度の均一性に達し、吸着された材料の組成が材料依存性になる。それらの機能のために銀イオン（Ａｇ＋）等の浸出含浸抗菌剤に依存する材料は、活性剤の有限貯留によってさらに制限される。さらに、船殻上の生物付着に抵抗するための銅またはトリ有機スズを含有する浸出塗料の使用は、それらの高い環境毒性により、ますます禁止されている。細菌付着および後続の生物膜形成へのナノまたはマイクロスケール局所構造特徴の影響についてのいくつかの近年の研究は、表面への細菌付着を制御することのおそらくより永続的で環境上持続可能な形態を示唆しているが、いずれの証拠も、このアプローチが成熟生物膜形成または付着を効果的に防止できることをまだ示唆していない。
流体を撥ね、高い衝撃圧力に耐え、自己修復することが可能である、安価で化学的に不活性な合成の易滑性表面の必要性が存在する。
本明細書では、生物起源の流体を撥ねるための合成の易滑性液体を注入した多孔質表面（「ＳＬＩＰＳ」）が開示される。
一実施形態では、潤滑流体層を備える、生物学的物質を撥ねるための物品が開示される。潤滑流体層は、撥ねられた生物学的物質と非混合性であり、かつ超平滑表面を形成する。いくつかの実施形態では、潤滑流体層は、下層の基質によって定位置で安定させられる。本物品は、その上に潤滑流体が付着する固体基質を有する。基質は、潤滑流体によって優先的に湿潤させられる。固体基質および潤滑流体は、生物学的物質に接触するように構成および配設される、易滑性表面を形成する。
別の実施形態では、撥水面を有する物品が開示される。潤滑流体が、安定化液体被覆層を形成するように、粗面を備える固体基質を湿潤させ、かつそれに付着する。粗面およびそれを覆う液体は、潤滑液が基質上で実質的に固定化されるように、相互に対する親和性
を有する。
別の実施形態では、潤滑流体層を備える、生物学的物質を撥ねることが可能なデバイスが開示される。潤滑流体層は、生物学的物質と非混合性であり、かつ超平滑表面を形成する。本デバイスは、その上に潤滑流体が付着する固体基質を有する。基質は、潤滑流体によって優先的に湿潤させられる。固体基質および潤滑流体は、生物学的物質に接触するように構成および配設される、易滑性表面を形成する。
別の実施形態では、生物学的物質の付着、吸着、表面媒介血栓形成、または凝固を防止する方法が開示される。本方法は、潤滑流体が生物学的物質と非混合性である、潤滑流体層を提供することと、潤滑流体が易滑性液体を注入した表面を形成するように基質に付着する、固体基質を提供することと、生物学的サンプルを表面に接触させることとを含む。
１つ以上の実施形態では、易滑性表面を有する物品を作製する方法が開示される。固体基質が、粗面化され、潤滑流体層を形成する潤滑液と接触させられる。粗固体基質および潤滑層は、易滑性表面を形成し、かつ潤滑液と非混合性である材料と接触するために構成および配列される。
別の実施形態では、生物学的物質の付着を防止する、光透過性デバイスが開示される。透明な窓である粗面が、上塗り層を形成するように粗面に付着する、潤滑流体によって湿潤させられる。透明な窓の粗面は、生物学的物質と比較して、潤滑流体へのより優れた親和性を有する。さらに、潤滑液の屈折率は、粗面の屈折率に実質的に類似する。潤滑液および生物学的物質は、相互と実質的に化学的に不活性である。１つ以上の態様では、本デバイスは、生物学的センサ窓である。
１つ以上の実施形態では、生物膜の付着を防止する、または低減させるための低付着表面を有する物品が開示される。本物品は、粗面を有する固体基質と、液体上面を形成するように、基質に付着し、かつそれを優先的に湿潤させる、潤滑流体とを備える。液体上面は、目的とする生物学的物質に接触するように構成および配設される。潤滑流体は、生物学的物質と非混合性であり、生物学的物質は、物品への付着をほとんど、または全く呈しない。
前述の実施形態のうちのいずれかでは、以下の条件：γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０（ｅ１）が満たされ、γＡＸは、周辺媒質との生物学的物質の界面エネルギーであり、γＢＸは、周辺媒質との潤滑流体の界面エネルギーであり、θＡＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の生物学的物質の平衡接触角であり、θＢＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の潤滑流体の液体の平衡接触角である。
１つ以上の実施形態では、本物品が媒質Ｘに暴露されるときに、以下の２つの条件が満たされ、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性生物学的物質であり、Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０（ｅ２）およびＲ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０（ｅ３）、γＡＸは、周辺媒質との生物学的物質の界面エネルギーであり、γＢＸは、周辺媒質との潤滑流体の界面エネルギーであり、γＡＢは、生物学的物質および潤滑流体界面の界面エネルギーであり、θＡＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の生物学的物質の平衡接触角であり、θＢＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の潤滑流体の平衡接触角であり、Ｒは、粗面の粗度係数である。
１つ以上の態様では、潤滑流体は、生物学的物質の付着、凝固、または血栓形成を防止する。
上記の実施形態では、本方法はさらに、炎症、創傷治癒、プラーク処分、または異物反応を媒介する。
上記の実施形態では、本方法は、炎症、創傷治癒、プラーク処分、または異物反応を阻害する。
上記の実施形態では、本方法は、炎症、創傷治癒、プラーク処分、または異物反応を防止する。
上記の実施形態では、本方法はさらに、細菌汚染を防止する。
１つ以上の態様では、生物学的物質は、約１０３〜１０７Ｐａである流体衝撃圧力で表面と接触させられる。
１つ以上の態様では、表面は、カニューレ、コネクタ、カテーテル、針、毛細管、管、シリンジ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される。
１つ以上の態様では、表面は、スライド、プレート、膜、作業表面、ウェル、ウェルプレート、ペトリ皿、タイル、ジャー、フラスコ、ビーカー、バイアル、試験管、カラム、コンテナ、キュベット、ボトル、ドラム、バット、タンク、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される。
１つ以上の態様では、表面は、クランプ、皮膚フック、カフ、開創器、シャント、針、毛細管、管、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される。
１つ以上の態様では、表面は、気管内チューブ、人工呼吸器、関連人工呼吸器管、薬剤送達媒介物、シリンジ、内視鏡、透析機器、中心静脈・静脈血液濾過デバイス、体外膜型人工肺、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される。
１つ以上の態様では、表面は、臓器、人工臓器、インプラント、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される。
１つ以上の態様では、表面は、バイオセンサ、生物学的微小電気機械デバイス（ｂｉｏＭＥＭ）、生物電極、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される。
１つ以上の態様では、表面は、創傷包帯である。
１つ以上の態様では、基質は、潤滑流体によって優先的に湿潤させられる。１つ以上の態様では、潤滑流体は、毛細管作用によって基質に浸潤する。
１つ以上の態様では、固体基質は、導電性、非伝導性、磁性、非磁性、弾性、非弾性、感光性、または非感光性である。
１つ以上の態様では、固体基質は、シラン処理される。
１つ以上の態様では、基質は、多孔質材料を含む粗面である。
上記の実施形態では、微粒子またはナノ粒子が、粗多孔質基質を形成するように、平坦な基質に適用される。
上記の実施形態では、微粒子またはナノ粒子は、フォトリソグラフィ、投影リソグラフィ、電子ビーム書き込みまたはリソグラフィ、ナノワイヤ配列を堆積させること、基質の表面上でナノ構造を成長させること、ソフトリソグラフィ、複製成形、溶液堆積、溶液重合、電解重合、エレクトロスピニング、電気めっき、蒸着、層状堆積、ポリマーナノ繊維の回転ジェット紡糸、コンタクト印刷、エッチング、転写パターン形成、マイクロインプリンティング、自己集合、ベーマイト（γ−ＡｌＯ（ＯＨ））形成、スプレー塗装、およびそれらの組み合わせを使用して、基質に適用される。
１つ以上の態様では、基質は、フッ素重合体から成る。
１つ以上の態様では、生物学的物質は、全血、血漿、血清、汗、便、尿、唾液、涙、膣液、前立腺液、歯肉滲出液、羊水、眼液、脳脊髄液、精液、痰、腹水、膿、鼻咽頭液、創傷浸出液、房水、硝子体液、胆汁、耳垢、内リンパ、外リンパ、胃液、粘液、腹液、胸水、皮脂、嘔吐物、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、流体である。
１つ以上の態様では、生物学的物質は、アクチノバチルス属（例えば、アクチノバチルス・アクチノミセテムコミタンス）、アシネトバクター属（例えば、アシネトバクター・バウマニ）、アエロモナス属、ボルデテラ属（例えば、百日咳菌、気管支敗血症菌、およびバラ百日咳菌）、ブレビバチルス属、ブルセラ属、バクテロイデス属（例えば、バクテロイデス・フラジリス）、バークホルデリア属（例えば、バークホルデリア・セパシアおよび類鼻疽菌）、ボレリア属（例えば、ボレリア・ブルグドルフェリ）、バシラス属（例えば、炭疽菌および枯草菌）、カンピロバクター属（例えば、カンピロバクター・ジェジュニ）、カプノシトファガ属、カルディオバクテリウム属（例えば、カルディオバクテリウム・ホミニス）、シトロバクター属、クロストリジウム属（例えば、破傷風菌またはクロストリジウム・ディフィシレ）、クラミジア属（例えば、クラミジア・トラコマチス、肺炎クラミジア、およびオウム病クラミジア）、エイケネラ属（例えば、エイケネラ・コローデンス）、エンテロバクター属、エシェリキア属（例えば、大腸菌）、フランシセラ属（例えば、野兎病菌）、フゾバクテリウム属、フラボバクテリウム属、ヘモフィルス属（例えば、デュクレー桿菌またはインフルエンザ菌）、ヘリコバクター属（例えば、ヘリコバクター・ピロリ）、キンゲラ属（例えば、キンゲラ・キンゲ）、クレブシエラ属（例えば、肺炎桿菌）、レジオネラ属（例えば、レジオネラ・ニューモフィラ）、リステリア属（例えば、リステリア・モノサイトゲネス）、レプトスピラ属、モラクセラ属（例えば、モラクセラ・カタラーリス）、モルガネラ属、マイコプラズマ属（例えば、マイコプラズマ・ホミニスおよび肺炎マイコプラズマ）、マイコバクテリウム属（例えば、ヒト型結核菌またはらい菌）、ナイセリア属（例えば、淋菌または髄膜炎菌）、パスツレラ属（例えば、パスツレラ・ムルトシダ）、プロテウス属（例えば、プロテウス・ブルガリスおよびプロテウス・ミラビリス）、プレボテラ属、プレシオモナス属（例えば、プレジオモナス・シゲロイデス）、シュードモナス属（例えば、緑膿菌）、プロビデンシア属、リケッチア属（例えば、リケッチア・リケッチイおよびリケッチア・チフィ）、ステノトロフォモナス属（例えば、ステノトロフォモナス・マルトフィリア）、スタフィロコッカス属（例えば、黄色ブドウ球菌および表皮ブドウ球菌）、ストレプトコッカス属（例えば、緑色連鎖球菌、ストレプトコッカス・ピオゲネス（Ａ群）、ストレプトコッカス・アガラクチア（Ｂ群）、ストレプトコッカス・ボビス、および肺炎連鎖球菌）、ストレプトミセス属（例えば、ストレプトミセス・ヒグロスコピクス）、サルモネラ属（例えば、腸炎菌、腸チフス菌、およびネズミチフス菌）、セラチア属（例えば、セラチア・マルセッセンス）、シゲラ属、スピリルム属（例えば、鼠咬症スピリルム）、トレポネーマ属（例えば、梅毒トレポネーマ）、ベイヨネラ属、ビブリオ属（例えば、コレラ菌、腸炎ビブリオ、およびビブリオ・バルニフィカス）、エルシニア属（例えば、エルシニア・エンテロコリチカ、エルシニア・ペスティス、およびエルシニア・シュードツベルクローシス）、キサント
モナス属（例えば、キサントモナス・マルトフィリア）、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、細菌を含有する溶液または懸濁液である。
１つ以上の態様では、生物学的物質は、アスペルギルス属の構成要素（例えば、アスペルギルス・フラブス、アスペルギルス・フミガーツス、アルペルギルス・グラウカス、アスペルギルス・ニデュランス、アルペルギルス・ニガー、およびアスペルギルス・テレウス）、ブラストミセス・デルマチチジス、カンジダ属（例えば、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラタ、カンジダ・トロピカリス、カンジダ・パラシローシス、カンジダ・クルセイ、およびカンジダ・ギリエルモンジィ）、コクシジオイデス・イミチス、クリプトコッカス属（例えば、クリプトコッカス・ネオフォルマンス、クリプトコッカス・アルビダス、およびクリプトコッカス・ラウレンチイ）、カプスラーツム型ヒストプラスマ・カプスラーツム、ズボアジ型ヒストプラスマ・カプスラーツム、パラコクシジオイデス・ブラジリエンシス、スポロトリクス・シェンキ、アブシディア・コリンビフェラ、リゾムコール・プシルス、リゾプス・アリズス、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、粒子を含有する溶液または懸濁液である。
１つ以上の態様では、生物学的物質は、正常細胞、罹患細胞、寄生された細胞、癌細胞、異質細胞、幹細胞、および感染細胞、微生物、ウイルス、ウイルス様粒子、細菌、バクテリオファージ、タンパク質、細胞成分、細胞小器官、細胞断片、細胞膜、細胞膜断片、ウイルス、ウイルス様粒子、サイトゾルタンパク質、分泌タンパク質、シグナリング分子、組み込みタンパク質、核酸／タンパク質複合体、核酸沈殿剤、染色体、核、ミトコンドリア、葉緑体、鞭毛、生体鉱物、タンパク質複合体、およびミニ細胞から成る群より選択される、粒子を含有する溶液または懸濁液である。
１つ以上の態様では、潤滑流体は、超平滑表面を形成するように、基質の物理的損傷後に基質の損傷領域まで再び吸い上げることによって、自己修復が可能である。
上記の実施形態では、自己修復のための回復時間は、５０ｍｓ未満、６０ｍｓ、７０ｍｓ、８０ｍｓ、９０ｍｓ、１００ｍｓ、１１０ｍｓ、１２０ｍｓ、１３０ｍｓ、１４０ｍｓ、１５０ｍｓ、１６０ｍｓ、１７０ｍｓ、１８０ｍｓ、１９０ｍｓ、２００ｍｓ、２１０ｍｓ、２２０ｍｓ、２３０ｍｓ、２４０ｍｓ、２５０ｍｓ、１秒、５秒、１０秒、３０秒、６０秒、９０秒、または１２０秒以上で生じる。
１つ以上の態様では、基質は、複数の穴、穴および１つ以上の材料の３次元的に相互接続されたネットワーク、または繊維性材料のランダム配列を有する。
１つ以上の態様では、基質は、ポリマー、金属、サファイア、ガラス、ダイヤモンド、黒鉛、黒色炭素、またはセラミックから成る群より選択される、材料から成る。１つ以上の実施形態では、基質は、血液適合性材料である。一態様では、血液適合性材料は、シリコンゴムまたはポリスルホンである。
１つ以上の態様では、基質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、およびフッ素化エチレンプロピレンから成る群より選択される、ポリマーである。
１つ以上の態様では、潤滑流体は、生物学的物質の密度よりも大きい密度を有する。
１つ以上の態様では、潤滑流体は、１．０ｇ／ｃｍ３、１．６ｇ／ｃｍ３、または１．９ｇ／ｃｍ３である、潤滑流体が有する密度よりも大きい密度を有する。
１つ以上の態様では、潤滑流体は、第３級ペルフルオロアルキルアミン、ペルフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン、ペルフルオロアルキルスルフィド、ペルフルオロアルキルスルホキシド、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロシクロエーテル、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロアルキルホスフィン、およびペルフルオロアルキルホスフィンオキシド、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、流体を含む。
基質の表面上の物理的に平滑で化学的に均質な潤滑膜につながる、低表面エネルギーの化学的に不活性な液体を、多孔質固体に浸潤させることによって作成される、ＳＬＩＰＳの構造を示す画像であり、図１（ｉ）−（ｉｉ）の上下の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、それぞれ、潤滑流体の超平滑性および粗固体表面の多孔質構造を示す。 ある実施形態による、自己修復性の易滑性表面の概略図である。 ある実施形態による、低摺動角（α＝３．０°）でＳＬＩＰＳに沿ったヘキサンの液滴の摺動運動（γｌｉｑｕｉｄ＝１８．６±０．５ｍＮ／ｍ、体積約３．６μＬ）についての時系列図である。 ある実施形態による、平面の部分湿潤（図４Ａ）およびナノ構造化表面の完全湿潤（図４Ｂ）を比較する概略図である。 ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、隆起特徴を伴う構造化表面の概略図である。 ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、円柱状多孔質材料の概略図である。 ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、逆オパール多孔質材料の概略図である。 ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、ランダムネットワーク多孔質材料の画像である。 ある実施形態による、（Ａ）３Ｄ多孔質固体の表面形態の走査型電子顕微鏡画像、および（Ｂ）隆起がない超平滑層を形成する、潤滑流体が表面局所構造に上塗りすることを示す、潤滑流体を６Ａの３Ｄ多孔質固体に浸潤させることによって形成された易滑性表面の複製を示す（例えば、高分解能原子間力顕微鏡測定に基づいて、約１ｎｍまたは１ｎｍ未満の平均粗度、低解像度（６Ｂ）および高解像度（差し込み図６（Ｄ））で観察された差し込み図（６Ｃ）を参照）。 ある実施形態による、その上で易滑性表面を形成することができる、いくつかの平面的および非平面的表面を示す。 ある実施形態による、円筒中実コア上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。 ある実施形態による、管／パイプおよび同等物の内部の側壁上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。 ある実施形態による、管／パイプおよび同等物の内部および外部の両方の側壁上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。 ある実施形態による、液体Ｂに浸した多孔質管および同等物上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。 図８ａ〜ｂは、ある実施形態による、毛細管再充満の概略図を示す。 ある実施形態による、蒸発または除去された液体Ｂを補充することができる液体Ｂ貯留部に連結されたＳＬＩＰＳを示す。 ある実施形態による、蒸発または除去された液体Ｂを補充することができる液体Ｂ貯留部を伴う円筒管の内側に形成されたＳＬＩＰＳを示す。 ある実施形態による、蒸発または除去された液体Ｂを補充するためのチャネルに連結された恣意的に成形された流路の表面に沿って形成されたＳＬＩＰＳを示す。 ある実施形態による、図９Ｃの底基質部分の形成を示す画像を示す。 ＳＬＩＰＳ表面を生成するために使用することができる、基質構造および局所構造の画像、（Ａ）開放セルブリック、（Ｂ）柱配列、（Ｃ）平行溝、（Ｄ）開放多孔性ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）、（Ｅ）プラズマエッチングされたＰＴＦＥ、および（Ｆ）サンドブラストされたポリプロピレン（ＰＰ）を示す。 ＰＤＭＳ（１１Ａ）および油浸潤ＰＴＦＥ（１１Ｂ）表面上にピペットで採取される際の抗凝固剤を伴わないヒト全血の順次画像を示す。 対照表面（ガラス（１２Ａ）、ＰＤＭＳ（１２Ｂ）、乾燥ＰＴＦＥ（１２Ｃ））への血液の吸収を示すが、油浸潤ＰＴＦＥ（１２Ｄ）への明確な吸収を示さない、０．７５ｍＬの血流への暴露後の対照および試験表面の一連の画像である。 全ての対照材料が、付着した乾燥血液種（細胞、血小板、タンパク質の混合物、（１３Ａ）を参照）の証拠を示した一方で、油ＰＴＦＥ材料（１３Ｂ）は、生物学的物質の証拠を示さなかった、図１１Ａおよび１１Ｂからの対照および油浸潤ＰＴＦＥサンプルの光学（１３Ａ（ｉ）、１３Ｂ（ｉ））および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、１３Ａ（ｉｉ）、１３Ｂ（ｉｉ））表面分析画像を示す。 基質上に粒子状物質を吹き付けるか、または堆積させることによって、（１４Ａ）、エッチングによって（１４Ｂ）、および基質の表面上でナノ構造化材料を成長させることによって（１４Ｃ）、ＳＬＩＰＳ表面を粗面化することができる例示的な方法を示す、一連の略図である。 ＳＬＩＰＳの自己修復性および光透過性を示す、一連の画像である。１５Ａ．約１００ｍｓの時間スケール上で、約５０μｍ幅の物理的損傷からのＳＬＩＰＳの自己修復能力を示す、低速度撮影画像である。１５Ｂ．油が損傷部位で固定されたままである、典型的な疎水性平面と比較した、物理的損傷後のＳＬＩＰＳの撥液性の回復を示す、低速度撮影画像である。 可視光範囲内の未注入の超疎水性ナノ構造化表面（右）内の有意な分散と比較した、エポキシ樹脂ベースのＳＬＩＰＳ（左）の増進された光透過性を示す光学画像である。１６Ｂ．可視光範囲（４００〜７５０ｎｍ）内のエポキシ樹脂ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定。１６Ｃ．近赤外線範囲（８００〜２３００ｎｍ）内のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定。 ＳＬＩＰＳの疎水油性および高圧安定性を示す、一連の画像である。ＳＬＩＰＳおよび超疎水性の空気含有Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）多孔質表面上のペンタン液滴の移動性（γＡ＝１７．２±０．５ｍＮ／ｍ、体積約３０μＬ）を比較する時系列画像である。ペンタンはＳＬＩＰＳ上で撥ねられる一方で、従来の超疎水性表面を湿潤させて汚す。 ＳＬＩＰＳ上および疎水油性表面上の（指示された）試験液体の表面張力の関数としての接触角ヒステリシスを示す、一連のグラフである。差し込み図（１８Ａ）では、液滴の前進および後退接触角が、それぞれ、θａｄｖおよびθｒｅｃとして表される。ＳＬＩＰＳ１、２、および３は、それぞれ、１）Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）多孔質膜、２）幾何学形状１のエポキシ柱の配列（ピッチ＝２μｍ、高さ＝５μｍ、および柱直径＝３００ｎｍ）、および３）幾何学形状２のエポキシ柱の配列（ピッチ＝９００ｎｍ、高さ＝５００ｎｍから２μｍ、および柱直径＝３００ｎｍ）でできている表面を指す。プロット（１８Ｂ）は、圧力チャンバ内の加圧窒素ガスを受けたデカン液滴の低摺動角（γＡ＝２３．６±０．１ｍＮ／ｍ、体積約３μＬ）から明白であるように、ＳＬＩＰＳの高圧安定性を示す。エラーバーは、少なくとも７つの独立測定からの標準偏差を示す。 ある実施形態による、液体の易滑性表面上で２４時間培養された２ｍＬトリプトン培養液だまりの中の緑膿菌（ＰＡ１４）生物膜成長の低傾斜角摺動を明示する、一連の画像である。 ある実施形態による、２ｍＬの撹拌培養液が表面上で２４時間培養され、後に傾斜角を適用することによって滑落された後に、種々の易滑性液体表面上に残っている緑膿菌（ＰＡ１４）細菌の一連の蛍光顕微鏡画像である。 ある実施形態による、潤滑流体に対する要件を満たすことができる、いくつかの市販の製品の毒性スクリーニングを示す。 ＳＬＩＰＳを伴うカテーテル（２２Ａ）および高密度の非多孔質材料およびＳＬＩＰＳで裏打ちされたカテーテル（２２Ｂ）の壁全体を図示する概略図である。 ＳＬＩＰＳを伴う創傷包帯の概略図である。 ある実施形態による、電着パラメータを変化させることによって生じることができる、異なる形態を示す。 液体Ｂ（ここではＫｒｙｔｏｘ １００、１０３、および１０５（ＤｕＰｏｎｔ））の粘度へのＳＬＩＰＳの撥液性の依存性を示すグラフである。液体Ａ（ここでは２５μＬのグリセロール）の一定の粘度のために、液体Ｂの粘度が減少するにつれて液体Ａの移動性が増加する。同様に、液体Ａの一定の粘度のために、液体Ａの移動性は、粘度の低減とともに増加する。したがって、粘性消散が、ＳＬＩＰＳ上の液体移動性で主要な役割を果たす。 非ペルフルオロカーボン潤滑液でできているＳＬＩＰＳ表面と非湿潤接触しているヒト全血の画像を示す。画像（２６Ａ）は、ｅＰＴＦＥ膜（１μｍ、Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ）の中へのポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）液体（５００ＭＷ、Ｘ粘度、ＯＨ終端、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）の浸潤を使用して生成されたＳＬＩＰＳ表面を示す。画像（２６Ｂ）は、ｅＰＴＦＥ膜（１μｍ、Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ）の中へのオリーブ油の浸潤を使用して生成されたＳＬＩＰＳ表面を示す。両方の場合において、血液は、表面を湿潤させないことが分かり、表面に付着することなく転がって落ちた。 ある実施形態による、粗面上に形成された上塗り液体Ｂを有する、易滑性表面の概略図を示す。 ある実施形態による、粗面内に浸潤した液体Ｂを伴う易滑性表面の概略図を示す。 ある実施形態による、自己修復時間スケールが約１００ｍｓである、自己修復性質を明示する本開示の表面の画像を示す。 ある実施形態による、決定的な物理的損傷後の撥液性機能（試験液体＝デカン、γＬＶ＝２３．６±０．１ｍＮ／ｍ）の回復を示すチャートである。 実験装置（Ａ）および管の中の凝固の兆候を示さなかった結果（Ｂ）を含む、凝固を生じることなく、２０分間蠕動ポンプを使用してＳＬＩＰＳ管を通って３，０００ｍＬ／ｈｒで流れた、非抗凝固処理ヒト全血（生理食塩水で１：１に希釈された）の画像を示す。 抗凝固剤を含まない１２ｍＬの新鮮なヒト血液が、２０分間ＳＬＩＰＳ管を通して送出された後の図３３の管の画像を示す。血液は管の中で凝固しなかった。 液体Ｂ（ここではＫｒｙｔｏｘ １００、１０３、および１０５（ＤｕＰｏｎｔ））の粘度へのＳＬＩＰＳの撥液性の依存性を示すグラフである。液体Ａ（ここでは２５μＬのグリセロール）の一定の粘度のために、液体Ａの粘度が減少するにつれて液体Ａの移動性が増加する。同様に、液体Ｂの一定の粘度のために、液体Ａの移動性は、粘度の低減とともに増加する。したがって、粘性消散が、ＳＬＩＰＳ上の液体移動性で主要な役割を果たす。 管内の多孔質ｅＰＴＦＥ表面の低（Ａ）および高（Ｂ）拡大ＳＥＭで、弾性の外部シリコーン管ケーシング（ＶＷＲ）を装着した、０．０７５”から０．２３６”まで増加する内径（ＩＤ）（壁厚さは全てに対して約０．０４０”である）のｅＰＴＦＥ管（Ｚｅｕｓ Ｉｎｃ）の画像を示す。 ペルフルオロカーボン（ＦＣ−７０）（Ｂ）による高秩序ナノ多孔質ＳｉＯ２ガラス層（Ａ）の浸潤に基づく、透明ＳＬＩＰＳ表面の画像を示す。完全に浸潤されたとき、層は、高度に透明であり（Ｃ）、バイオセンサ窓としての用途によく適している。 ｅＰＴＦＥ膜からＳＬＩＰＳ管を製造するためのプロセスの画像を示す。 生物膜付着性に関して調査された表面局所構造の画像（Ａ−Ｂ）を示す。蒸発した一滴の緑膿菌生物膜形成培養液の残りが、各表面、超疎水性ナノ多孔質ＰＴＦＥ表面（Ａ）および易滑性液体を注入した多孔質表面（ＳＬＩＰＳ）（Ｂ）上で示される。ＰＴＦＥおよびナノ構造化超疎水性シリコン基質上の生物膜成長は、表面の完全湿潤および粘液性のコーヒーリング現象を示した。対照的に、ＳＬＩＰＳ基質上の生物膜は、蒸発するにつれて表面からきれいに撤退した。差し込み図（ｉ）および（ｉｉ）は、緑膿菌生物膜の４８時間培養後のこれらの表面上の残存細菌の蛍光顕微鏡写真を示す。関連細菌生物膜付着は、ＰＥＧ化表面（Ｃ）と比較して、ＰＴＦＥベースのＳＬＩＰＳ上で有意に少なかった。 ＳＬＩＰＳ上の生物膜付着阻害のマクロスケール表示の画像を示す。成長は、１０ｍＬ／分（速度約１ｃｍ／秒）の蠕動ポンプ、およびｈ＝１ｍｍ、ｌ＝１０ｃｍ、ｗ＝１ｃｍのチャネルを伴う二重チャンバ３Ｄ印刷フローセルの中で行われた。（Ａ−Ｂ）クリスタルバイオレット染色前（上）および後（下）の両方で、１０ｍＬ／分流量下での４８時間成長後にフローセルが開かれた後の対照ＰＴＦＥおよびＳＬＩＰＳ ＰＴＦＥ基質の写真である。基質の等面積サンプルが、付着したバイオマスの測定である、クリスタルバイオレット定量化のために溶出された（Ｃ）。７日間の成長後、クリスタルバイオレット染色ベースの定量化は、対照ＰＴＦＥと対比したＳＬＩＰＳ上の付着した生物膜の９９．６％低減を示した。 １０ｍＬ／分流量における２４および７日間の成長後のＳＬＩＰＳおよび対照ＰＴＦＥ表面上の緑膿菌生物膜付着のマイクロスケール表示の画像を示す。（Ａ−Ｂ）。ＰＴＦＥ表面上の成長が、高密度、３次元、および均一に見えた（Ａ−Ｂ）一方で、ＳＬＩＰＳ上では、わずかな単離単細胞または微小コロニーのみが観察された（Ｃ−Ｄ）。グラフ（Ｅ）を参照すると、これらの細胞は、付着していない、または不十分に付着した、すなわち、流体中の対流とともに漂流していると考えられ、液体表面が個々の細菌または微小コロニーへの非常に低い付着を提供することをさらに支援する。 ＳＬＩＰＳによる生物膜付着低減が、種依存性であることを明示する、画像およびグラフを示す。黄色ブドウ球菌（Ａ）および大腸菌（Ｂ）の付着は、緑膿菌と同一の流量条件下での４８時間の成長後に、ＰＴＦＥと対比してそれぞれ９７．２％および９６％低減させられた。これらの種のうちのいずれも、頑丈な生物膜ほど形成しなかったが、それらのＳＬＩＰＳへの最終付着は、同等に最小限であった（Ｃ−Ｆ）。蛍光によって可視化されると、高密度の均一な生物膜の被覆率およびわずかな単離細胞が、それぞれ対照およびＳＬＩＰＳ基質に付着した。 は、超疎水性ＰＴＦＥ多孔質表面（ｉ−ｉｉ）およびＫｒｙｔｏｘ １０３が注入されたＰＴＦＥ ＳＬＩＰＳ表面（ｉｉｉ−ｉｖ）上の緑膿菌培養液滴の蒸発動力学を示す、分割フレーム動画からの一式の画像である。固定特性ならびに乾燥時に表面上に残る染みは、細菌液滴と基質との間の付着のレベルを示した。接触線固定がない場合、液滴は、コーヒーリング染みの形成を伴わずに、蒸発のほぼ一定の接触角モードに従う（ｉｖ）。コーヒーリング形成の欠如はまた、ＳＬＩＰＳ上の細菌の付着が、液滴のメニスカスによって付与される力と比較して小さかったことも示した。 は、１０ｍＬ／分流量における２４および４８時間の成長後のＳＬＩＰＳおよび対照ＰＴＦＥ表面上の緑膿菌生物膜付着のマイクロ表示の画像を示す。（ａ）蛍光平均強度、（ｂ）クリスタルバイオレット全体測定に類似する、９７〜９８％平均強度低減を示す平均強度グラフ。
本明細書では、生物起源の流体（「液体Ａ」）または固体（「物体Ａ」）を撥ねる、その付着を防止する、または付着を低減させるための合成の易滑性液体を注入した多孔質表面（「ＳＬＩＰＳ」）が開示される。本明細書で言及されるように、液体Ａ、物体Ａ、および生物学的物質は、交換可能に使用される。生物起源の材料の付着および吸収もまた、ＳＬＩＰＳによって低減させられる、または防止される。
ＳＬＩＰＳは、様々な表面張力の液体（ともに液体Ａと呼ばれる）内に含有される複合流体、ガス、および分子または粒子、ならびに固体を撥ねることが可能である、安定した
欠陥のない不活性な「易滑性」界面を形成するように基質によって定位置で係止される潤滑流体が注入されたナノ／微細構造化基質から成る合成表面である。例えば、炭化水素、有機溶媒、および同等物等の液体を撥ねることができる。生物学的液体は、純粋な液体および血流等の複合流体の両方を指す（例えば、図１１および図１２参照）。別の実施例として、細菌、タンパク質、および同等物のような固体をＳＬＩＰＳによって撥ねることができる。加えて、薬剤、静脈注射用溶液、製薬、または薬剤送達システムで使用されるもの等の天然および合成溶液をＳＬＩＰＳによって撥ねることができる。
ＳＬＩＰＳは、低表面エネルギーの液体で浸潤させられる、多孔質表面層、または配列中の隆起表面特徴の「粗い」層から成る。粗面上の潤滑流体の組み合わせは、滑りやすく、粒子および非混合性液体による付着に抵抗するか、または付着を低減させる、超平滑表面を作成する。いくつかの実施形態では、潤滑流体は、下層の基質によって定位置で安定させられる。１つ以上の態様では、潤滑流体は、基質の特徴の高さまで低減させられる。ＳＬＩＰＳのこれらの独特な特徴は、材料がＳＬＩＰＳ上で血栓を形成する、ＳＬＩＰＳに接着する、付着する、または別様にＳＬＩＰＳを汚染することを可能にすることなく、高流速で生物学的物質の通過を可能にする。ＳＬＩＰＳはまた、物理的に損傷されたときに、それらの並外れた撥液性を回復させることも可能である。速い自己修復時間は、潤滑流体が、下層の基質上の損傷部位の中へ流体を吸い上げて、ＳＬＩＰＳを平滑で欠陥のない表面に回復させることの結果である。これらの表面は、医療デバイスおよび医療機器上の被覆として、ならびに抗凝固および抗生物膜形成等の医療用途のために、研究室で使用することができる。
概して、ＳＬＩＰＳは、流体が粗面によって画定される空隙および空間を充填し、局所構造特徴を覆う、マイクロまたはナノスケール局所構造を特色とする粗面上で液体（例えば、化学的に不活性な高密度流体）を提供することによって製造することができる。ＳＬＩＰＳの撥液性および自己修復性は、外部変形時にその元の形状を回復することが可能である、流体の表面の超平滑性に起因し得る。本明細書で使用されるように、「超平滑」表面は、１に等しい、または近い粗度係数を有する表面を意味し、粗度係数（Ｒ）が、投影表面積に対する実際の表面積の比によって定義される。流体表面が、概して、１という粗度係数を有し、ＳＬＩＰＳ内の頂面が、その傾斜より上側で基質を完全に被覆する潤滑流体であるため、図１に示されるもの等の表面を超平滑と呼ぶことができる。ある実施形態では、超平滑表面は、約１ｎｍまたは約１ｎｍ未満である平均表面粗度を有することができる。ある実施形態では、「超平滑」は、実質的に分子的または原子的平坦な表面を指してもよい。そのような表面上のあらゆる欠陥または粗度の欠如は、摺動流体のための固定点を最小限化することを支援し、したがって、接触角ヒステリシスを低減させ、それをほぼ摩擦がなく滑りやすくし得る。超平滑表面の詳細な論議は、それらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１１年１月１９日出願の同時係属米国特許出願第６１／４３４，２１７号、２０１１年３月２２日出願の米国特許出願第６１／４６６，３５２号、および２０１２年１月１９日出願の「Ｓｌｉｐｐｅｒｙ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ， Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ， ａｎｄ Ｓｅｌｆ−Ｈｅａｌｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ」と題された同時係属ＰＣＴ出願第＿＿＿＿＿＿＿号で見出される。
ＳＬＩＰＳの全体的設計の概略図が図１で図示される。示されるように、本物品は、ある粗度に、その上に適用された潤滑流体を提供する、隆起特徴１１０を有する表面１００を含む。潤滑流体１３０は、粗面を湿潤させ、粗面１１０の傾斜およびくぼみを充填し、粗面上で超平滑表面１３５を形成する。図１の差し込み図内の上（ｉ）および下（ｉｉ）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、それぞれ、ＳＬＩＰＳ表面の超平滑性および下層の粗固体表面の多孔質構造を示す。ＳＬＩＰＳデバイスの表面平滑化効果は、図６Ａおよび図６Ｂでさらに図示される。図６（Ａ）は、３Ｄ多孔質固体の表面形状の走査型電子顕
微鏡画像を示す。図６（Ｂ）は、潤滑流体を図６（Ａ）の３Ｄ多孔質固体に浸潤させることによって形成された易滑性表面の同一拡大での写真を示す。潤滑流体は、隆起がない超平滑層を形成するように、多孔質固体の表面局所構造に上塗りする（例えば、高分解能原子間力顕微鏡測定に基づいて、約１ｎｍまたは１ｎｍ未満の平均粗度）。ある実施形態では、ＳＬＩＰＳの平均表面粗度は、高分解能原子間力顕微鏡測定に基づいて、約１ｎｍまたは１ｎｍ未満である。微細／ナノ構造の存在は、潤滑流体の湿潤を有意に増進し、それにより、局所構造上で均一に被覆された易滑性機能層を作成することができる。
任意の恣意的な液体（例えば、生体液）、ガス、分子、または液体内に含有される粒子状物質が、超平滑潤流体表面から強く撥ねられてもよい。また、ＳＬＩＰＳ上の物体の吸着、接着、および付着も防止する、ＳＬＩＰＳの超低接着特性が、生物起源の材料による、これらの表面の汚染を防止する。生物学的物質の接着、吸着、または付着は、ＳＬＩＰＳによって完全に防止することができる。いくつかの実施形態では、ＳＬＩＰＳは、表面上の生物学的物質の接着、吸着、または付着を低減させる。一態様では、ＳＬＩＰＳは、表面上の生物学的物質の接着、吸着、または付着を有意に低減させる。１つ以上の態様では、ＳＬＩＰＳは、表面上の生物起源の材料の接着、吸着、または付着を５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、または９９％低減させる。
幅広い範囲の材料を、本開示の易滑性表面によって撥ねることができる。より具体的には、極性または非極性液体、ならびにそれらの固化形態での極性または非極性液体を、ＳＬＩＰＳによって撥ねることができる。例えば、炭化水素およびそれらの混合物（例えば、ペンタンからヘキサデカンおよび鉱油まで）、ケトン（例えば、アセトン等）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、およびグリセロール等）、水（広範囲の塩分を伴う、例えば、０から６．１Ｍの塩化ナトリウム、０から４．６Ｍの塩化カリウム等）、生理的緩衝剤、酸（例えば、濃縮フッ化水素酸、塩酸、硝酸等）、塩基（例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等）、氷、および同等物を、ＳＬＩＰＳによって撥ねることができる。また、小動物、原生動物、細菌、ウイルス、および同等物等の生体を、本開示に従って作製される表面によって撥ねることができる。同様に、液体中に懸濁させられた固体粒子を、ＳＬＩＰＳによって撥ねることができる。液体中のそのような固体粒子の非限定的実施例は、体液、糞便、および同等物を含む。
本リストは、例示的となることを目的としており、本開示の易滑性表面は、多数の他の種類の生物学的物質を成功裏に撥ねるように構想される。
基質
一実施形態では、基質は、低表面エネルギーの多孔質固体である。開示された実施形態では、基質は、撥ねられる流体よりもむしろ、潤滑流体によって優先的に湿潤させられる。それは、粗面または平滑表面を有することができる。本明細書で使用されるように、「粗面」という用語は、３次元多孔質材料の表面、ならびに規則的、準規則的、またはランダムなパターンを有するかどうかにかかわらず、ある局所構造を有する固体表面の両方を含む、基質である。いくつかの実施形態では、基質は、マイクロテクスチャを組み込むことによって粗面化される。他の実施形態では、基質は、ナノテクスチャを組み込むことによって粗面化される。物理的に、マイクロ／ナノスケール粗度によって提供される広い表面積は、潤滑流体による完全な湿潤を促進するだけでなく、多孔質固体内の潤滑流体（液体Ｂ）の付着も強化する。
ＳＬＩＰＳは、下層の基質の精密幾何学形状に感応しない性質を有する。したがって、基質の幾何学形状は、種々の形状の材料およびデバイスに適するように任意の形状、形態、または構成であり得る。ある実施形態では、多孔質表面は、生物学的物質と接触する、
医療デバイス、パイプ（例えば、金属または金属化パイプ）の内側、光学窓、生物学的センサ窓、医療用管、中空金属構造、パターン化電極、メッシュ、ワイヤ、多孔質伝導表面、および同等物等の任意の好適な材料および幾何学形状上で製造することができる。その上で多孔質表面を形成することができる、いくつかの例示的形状が図７Ａ〜Ｅに示される。ＳＬＩＰＳが帯びることができる、形状、形態、および構成の非限定的実施例は、概して、球形（例えば、ビーズ、磁性粒子、および同等物）、管状（例えば、カニューレ、コネクタ、カテーテル、針、毛細管、管、またはシリンジ用）（図７Ａ（ｊ）参照）、平面（例えば、顕微鏡スライド、プレート、膜、または研究室作業表面用）（図７Ａ（ｃ）参照）、または恣意的な形状（例えば、ウェル、ウェルプレート、ペトリ皿、タイル、ジャー、フラスコ、ビーカー、バイアル、試験管、カラム、コンテナ、キュベット、ボトル、ドラム、バット、またはタンク）（図７Ａ（ａ）〜（ｂ）、（ｄ）〜（ｉ）参照）を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、薬剤送達のために体内で作動させることができる、磁性粒子等の球面に適用することができる。図７Ｂ〜Ｅは、ＳＬＩＰＳをカテーテル管に組み込むことができる方法を示す斜視図である。例えば、図７Ｂは、液体Ｂ用の貯留部７２０を伴う円筒中実コア７１０の外面に付着したＳＬＩＰＳ７００を示す。代替として、ＳＬＩＰＳをまた、管、パイプ、および他の不規則に成形された基質の内面に付着させることもできる。例えば、図７Ｃに示されるように、ＳＬＩＰＳ７００は、液体Ａ７３０の低抵抗流のために、円筒管７１０の内面に適用することができる。加えて、図７Ｄに示されるように、ＳＬＩＰＳは、液体Ａの低抵抗流のために、管／針の内面および外面の両方の上に適用することができ、かつ管／針が暴露される外部環境に易滑性／非粘着性のままであることができる。また、図７Ｅに示されるように、ＳＬＩＰＳは、液体Ａの低抵抗流のために、液体Ｂに浸した多孔質管の上に適用することができ、かつ多孔質管／針が暴露される外部環境に易滑性／非粘着性のままであることができる。
図５Ａから図５Ｄは、いくつかの例示的な粗面を示す。一実施形態では、粗面は、ある隆起構造５１０または突出を提供することによって、２次元平面５００上に形成される（図５Ａ参照）。別の実施形態では、粗面は、多孔質材料を生じるように、２次元平面５００上に細孔５２０を形成することによって形成される（図５Ｂ参照）。細孔は、任意の幾何学形状を成すことができ、かつ経路、カラム（図５Ｂで図示されるような）、またはよりランダムな経路を有することができる。さらに別の実施形態では、規則的またはランダムな細孔の３次元的に相互接続されたネットワークが使用される（図５Ｃおよび図５Ｄを参照）。図１０は、ＳＬＩＰＳ表面を生成するために使用することができる、基質構造および局所構造の画像、（Ａ）開放セルブリック、（Ｂ）柱配列、（Ｃ）平行溝、（Ｄ）開放多孔性ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）、（Ｅ）プラズマエッチングされたＰＴＦＥ、および（Ｆ）サンドブラストされたポリプロピレン（ＰＰ）を示す。
異なる特徴サイズおよび多孔性を伴う一連の表面構造を使用することができる。特徴サイズは、数百ナノメートルから数ミクロン（例えば、１００から１０００ｎｍ）の範囲内であり得、かつ約１：１から１０：１のアスペクト比を有することができる。多孔質ナノ繊維構造は、当技術分野で公知である技術を使用した電気化学的堆積を使用して、金属マイクロ流体デバイスの内面上の原位置で生成することができる（Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ， Ｊ．， Ｋｉｍ， Ｐ． Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｔｏ Ｗｅｔｔｉｎｇ ｂｙ Ｌｉｑｕｉｄｓ．７／１９／２０１０に出願された米国暫定特許出願第６１／３５３，５０５号、Ｋｉｍ， Ｐ．， Ｅｐｓｔｅｉｎ， Ａ．Ｋ．， Ｋｈａｎ， Ｍ．， Ｚａｒｚａｒ， Ｌ．Ｄ．，
Ｌｉｐｏｍｉ， Ｄ．Ｊ．， Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ， Ｇ．Ｍ．， Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ， Ｊ． Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ（ＳＴＥＰＳ）：Ａ Ｎｅｗ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ”， Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ、印刷中（２０１１））。
ある実施形態では、表面は、潤滑流体によって容易に湿潤させられ、かつ潤滑流体を同伴して基質表面上でそれを保持する、広い表面積を有する。ある実施形態では、基質表面は、複数の寸法スケールで表面特徴を含有する、階層表面である。一例として、表面は、マイクロスケールでの寸法を有する第１の局所構造特徴、およびナノスケールでの第２の局所構造特徴を有することができる。第１の局所構造特徴は、第２のより小さい局所構造特徴を支持する。第２の局所構造特徴は、階層構造の最小特徴サイズを表すように意図されているため、「一次構造」と呼ばれる。一次構造は、ナノ繊維、ナノドット、および同等物等の構造を含むことができる。そのようなナノスケール「一次構造」は、５ｎｍから２００ｎｍ未満等のサイズが数十または百ナノメートルである、特徴サイズのうちの少なくとも一種類を有することができる。例えば、約５、１０、２５、５０、または１００ｎｍの直径さえも有する、ナノ繊維である。そのような場合、約１００ｎｍの直径の特徴サイズを有する「一次構造」が利用されるとき、「二次構造」は、１５０ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、または１０００ｎｍ、およびそれ以上等の１００ｎｍよりも大きい特徴サイズを有する。それぞれ低次構造よりも大きい特徴サイズを有する、「三次構造」および同等物等の追加の高次構造が考慮される。
具体的には、一次構造としてナノ繊維を有する階層構造は、本明細書で説明される多孔質表面として使用するためによく適し得る、高度の３次元多孔性を提供してもよい。撥ねられる液体とともに使用するために好適な階層表面の詳細な論議は、参照することによりそれらの全体で組み込まれる、２０１１年７月１９日出願の「Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｌｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｅｔｔｉｎｇ ｂｙ ｌｉｑｕｉｄｓ」と題された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ１１／４４５５３号で見出される。
ある実施形態では、粗面は、表面突出（例えば、柱、頂点等）または任意のランダムなパターンあるいは粗度の周期的配列を有してもよい（例えば、図５Ａ参照）。いくつかの実施形態では、粗面を生じる特徴のサイズは、規則的な柱／開放グリッド構造からランダムに配向されたとがった構造に及ぶ幾何学形状を伴って、１０ｎｍから１００μｍに及ぶ。いくつかの実施形態では、隆起構造の幅は、それらの高さに沿って一定である。いくつかの実施形態では、隆起構造の幅は、遠位端から基底面に接近するにつれて増加する。隆起構造は、円柱、錐体柱、円錐柱、または角柱を形成する、円、楕円、または多角形（三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、および同等物）を含むが、それらに限定されない、種々の断面の隆起柱であり得る。上記で説明される例示的基質は、均一な形状およびサイズを有する隆起柱を図示するが、所与の基質上の隆起柱の配向および／またはサイズは変化し得る。
開放多孔性ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）膜は、図３５Ａ〜Ｃおよび図３３で図示されるように、種々の形状を成すように押圧または成形することができる。図３５は、２つのＵ字形チャネル金型（左右）の間に押圧されることによって、管状構造（中央）が２枚の平坦なｅＰＴＦＥ膜（１．０μｍ細孔サイズ）から形成される（Ａ）、ｅＰＴＦＥ膜からＳＬＩＰＳ管を製造するためのプロセスの画像を示す。（Ｂ）１枚のｅＰＴＦＥ膜が、ネガティブおよびポジティブ金型の間で押圧され、流体流動のための意図されたチャネル構造を生成する。次いで、この構造が覆われ、（Ａ）に示されるＳＬＩＰＳのＵ字形管を構築するように平坦なｅＰＴＦＥ膜に結合された。押圧されたｅＰＴＦＥ膜の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像の低（左）および高（右）拡大像（Ｃ）であり、多孔質繊維構造が右に見える。図３３は、０．０７５”から０．２３６”まで増加する内径（ＩＤ）（壁厚さは全てに対して約０．０４０”である）のｅＰＴＦＥ管（Ｚｅｕｓ社
）の画像を示す（Ａ）。市販の管は、材料の構造に微視的な細孔を作成するように製造プロセス中にＰＴＦＥ管を拡張することによって作製される。０．１８０”ｅＰＴＦＥ管（
多孔質マイクロテクスチャを基質に提供する）は、例えば、流体流動障壁を提供するように、および／または蠕動ポンプ作用を促進するように、弾性の外部シリコーン管ケーシング（ＶＷＲ）を装着することができる。管内の多孔質ｅＰＴＦＥ表面の高拡大ＳＥＭも示される（Ｂ）。
ある実施形態では、粗面は、１よりも大きい粗度係数Ｒを有し、粗度係数は、実際の表面積と投影表面積との比として定義される。潤滑流体の完全な湿潤が起こるために、ウェンツェル関係によって定義されるものよりも大きくなる、またはそれと等しくなる、粗面の粗度係数を有することが望ましい（すなわち、Ｒ≧１／ｃｏｓθ、θは平坦な固体表面上の潤滑流体の接触角である）。例えば、潤滑流体が特定の材料の平面上で５０°の接触角を有する場合、対応する粗面が約１．５よりも大きい粗度係数を有することが望ましい。
粗面材料は、潤滑流体に対して化学的に不活性であり、かつ潤滑流体に対して良好な湿潤性質を有するように選択することができる。加えて、粗面局所構造は、潤滑流体との所望の相互作用、例えば、湿潤性を提供するように、一連の幾何学形状およびサイズスケールにわたって変化させることができる。
ある実施形態では、潤滑流体の下のマイクロ／ナノスケール局所構造は、液体吸い上げ性質および粗面への潤滑流体の付着を増進する。結果として、潤滑流体は、粗面を均一に被覆し、任意の傾斜角で内側に取り込むことができる。
多孔質材料の非限定的実施例は、穴（例えば、高アスペクト比の穴、円筒、カラム等）、穴および１つ以上の材料の３次元的に相互接続されたネットワーク（例えば、３-Ｄ秩
序コロイドアセンブリ、ブロック共重合体等）、および繊維性材料のランダムな配列（例えば、濾紙、繊維、エレクトロスピニングによる膜）を有する固体基質を含む。
使用することができる多孔質または粗面構造の非限定的実施例は、ポリマー（例えば、ポリスルホン、ＰＤＭＳ、およびポリピロール）および疎水性多孔質（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））材料を含む。例えば、粗面は、ポリマー（例えば、エポキシ、ポリカーボネート、ポリエステル、ナイロン等）、金属、サファイア、ガラス、異なる形態の炭素（ダイヤモンド、黒鉛、黒色炭素等）、セラミック（例えば、アルミナ）、および同等物から製造することができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレンプロピレン、および同等物等のフッ素重合体を、基質として使用することができる。多くの多孔質材料は、市販であるか、またはいくつかの十分に確立された製造技法によって作製することができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商標「Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）」および略称「ＰＴＦＥ」としても知られている）フィルタ材料が市販されている。いくつかの実施形態では、粗面は、血液適合性材料から製造され、その非限定的実施例は、シリコンゴムおよびポリスルホンを含む。ある実施形態では、粗面は、任意の好適な材料から製造される。ある実施形態では、所望の材料および形状が導電性ではない場合、蒸着技法、スパッタリング、金属化技法、および同等物を通して等、伝導性金属の薄い層を適用することによって、そのような材料および形状の表面を導電性にすることができる。また、多孔質表面は、商業上重要である広い表面積の材料上に容易に形成することができる。必要なときに、液体Ａと比較して、潤滑層が粗面を優先的に湿潤させるように、固体表面を修飾するよう表面官能化を実行することができる。
隆起構造は、基質上に隆起構造を製造するための任意の既知の方法によって生成することができる。非限定的実施例は、デバイス構造に成形すること、従来のフォトリソグラフィ、投影リソグラフィ、電子ビーム書き込みまたはリソグラフィ、ナノワイヤ配列を堆積
させること、基質の表面上でナノ構造を成長させること、ソフトリソグラフィ、複製成形、溶液堆積、溶液重合、電解重合、エレクトロスピニング、電気めっき、蒸着、コンタクト印刷、エッチング、ビードブラスティング、サンドブラスティング、転写パターン形成、マイクロインプリンティング、自己集合および同等物を含む。
ある実施形態では、粗面は、例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｂ． Ｐｏｋｒｏｙ， Ａ． Ｋ． Ｅｐｓｔｅｉｎ， Ｍ． Ｃ．
Ｍ． Ｐｅｒｓｓｏｎ−Ｇｕｌｄａ， Ｊ． Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ， Ａｄｖ． Ｍａｔｅｒ．２１，４６３（２００９）で説明される、複製成形手順によって作製することができる。パターン化表面もまた、ソフトリソグラフィ方法によって複製（例えば、エポキシ複製）として得ることができる（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｊ． Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ ａｎｄ Ｂ． Ｐｏｋｒｏｙ， ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４８８８０を参照）。パターン化表面を伴うポリマー膜を、当技術分野で公知の手段（例えば、ロールツーロールインプリンティングまたはエンボス加工）によって製造することができる。非限定的実施例として、プレポリマーの混合物および硬化剤（例えば、１０：１比）をパターン上に注ぎ、その後に続いてオーブンの中で熱硬化することによって、事前生成されたパターンのネガティブ複製をポリジメチルシロキサンＰＤＭＳ（例えば、Ｄｏｗ−Ｓｙｌｇａｒｄ １８４）から作製することができる。冷却後、ネガティブＰＤＭＳ金型を剥離し、ネガティブ金型の中に所望の材料（例えば、紫外線硬化性エポキシ樹脂）を注ぐことによって最終複製を製造するために使用することができる。材料を凝固させた後、元のパターンの複製を残して、ネガティブ金型を剥離することができる。次いで、複製の表面を、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）−トリクロロシラン等の低表面エネルギー被覆で化学的に官能化することができる。
例えば、図５Ａで図示されるもの等の柱配列を有するシリコーン基質は、ボッシュ反応性イオンエッチング方法を使用して、フォトリソグラフィによって製造することができる（その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈｉｎｇ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｍ．
Ｓｕｇａｗａｒａ， ｅｔ ａｌ．， Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， （１９９８），ＩＳＢＮ−１０：０１９８５６２８７Ｘで説明されるように）。
疎水性隆起表面構造の配列は、微小成形技法を使用して、マイクロメートルスケールで作製することができる。例えば、粗面構造は、エポキシ等のポリマーにパターン化された柱および交差壁等のマイクロメートルスケールでの疎水性隆起表面構造の配列であり得る（図１０Ａ〜Ｃ）。
ある実施形態では、粗面は、３次元多孔質材料の表面であってもよい（例えば、図５Ｂから図５Ｄ参照）。多孔質材料は、約５μｍから約１ｍｍの厚さ等の潤滑流体を安定させるための十分な厚さを有する、任意の好適な多孔質ネットワークであり得る。また、多孔質材料は、約１０ｎｍから約１００μｍ等の潤滑流体を安定させるように任意の好適な細孔サイズを有することができる。
別の実施形態では、多孔質アルミナが、図５Ｂに示されるような陽極酸化のプロセスによって製造され、アルミナ基質は、一定の電位下で電気化学的に酸化させられる。細孔サイズ、細孔間の間隔、および細孔のアスペクト比は、電気化学的酸化プロセスの動作パラメータを調整することによって調節することができる。そのようなプロセスは、基質の中へ多孔質貫通穴を生成し、多孔質穴のサイズは、１００００よりも大きいアスペクト比を伴って約５０ｎｍである（その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒ．５，７４１−４７，２００６
を参照）。
いくつかの実施形態では、金属表面を粗面化するために、機械的または（電気）化学的方法を使用することができる。粗面化および非湿潤材料を、金属表面上に直接スプレー塗装することができる。水中で沸騰させることによる、アルミニウム表面上のベーマイト（γ−ＡｌＯ（ＯＨ））形成もまた、アルミニウム等の金属表面を粗面化するために使用することができる。疎水性ポリマーナノ繊維の回転ジェット紡糸、および適切なプライマーの層状堆積もまた、ＳＬＩＰＳで使用するための基質を粗面化するために使用することができる。
さらに別の実施形態では、加水分解ケイ酸塩ゾル・ゲル前駆体溶液とともに犠牲高分子コロイド粒子の蒸発結合方法によって、図５Ｃに示されるようなシリカの長距離秩序多孔質構造を生成することができる。そのような方法は、約１００ｎｍから約１０００ｎｍの細孔サイズおよび約７５％の多孔率を伴って、約数センチメートル以上の亀裂のない多孔質表面を生成する（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｈａｔｔｏｎ， ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ．１０７，１０３５４−１０３５９，２０１０および２０１１年２月１１日出願の米国特許出願第１３／０５８，６１１号を参照）。
図５Ｄを参照すると、ペーストを形成するようにＰＴＦＥ粉末を潤滑流体と混合させることによって、ポリマーベースの多孔質膜（医療グレードＰＴＦＥ等）を作製することができる。次いで、押出成形等の方法によって、ペーストを所望の形状に成形することができる。次いで、潤滑剤を取り除くように、成形されたＰＴＦＥ膜を、その融点未満まで加熱することができる。その後、多孔質ＰＴＦＥ膜を形成することができる（その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許第５，４７６，５８９号を参照）。
さらに別の実施形態では、多孔質材料は、ＳＴＥＰ方法等の電着方法によって、金属表面上の原位置で生成することができる（ＳＴＥＰ＝パターン化基質上の電着による構造変化、それらの内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１１年７月１９日出願のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１１／４４５５３号、およびＫｉｍ， ｅｔ
ａｌ．， Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．，印刷中（２０１１）を参照）。電着条件は、導電性ポリマーのナノ繊維を導電性表面上に形成することができるように、制御することができる。電着条件は、さらに、所望のナノ繊維直径および間隔を提供するように制御することができる。ある実施形態では、電着条件は、潤滑層を安定させる追加の手段を提供することができる、任意の他の望ましい形態を提供するように制御することができる。
伝導性有機ポリマーの形態は、モノマーの濃度、電解質および緩衝剤の種類、堆積温度および時間等の堆積条件、および印加された電位等の電気化学的条件を変化させることによって、制御することができる。例えば、電気化学的溶液中のモノマーの濃度、印加された電位、および／または温度を上昇させることにより、概して、成長中により速い重合速度および多くの寄生性核形成部位につながり、カリフラワーに類似する形態をもたらす（図２４Ａ参照）。対照的に、モノマーのより低い濃度、より低い印加された電位、およびより低い温度は、実質的に均一な直径を伴うナノ繊維成長につながり得る（図２４Ｂ参照）。モノマーの濃度または印加された電位のさらなる減少は、低い表面被覆率を伴うポリマーナノ繊維の短いロッドに繋がり得る（図２４Ｃ参照）。別の実施例では、より酸性の溶液を得るように電解質および緩衝剤の種類を増加させることにより、カリフラワー形状の形成（図２４Ａ参照）またはポリマーの過剰成長（図２４Ｄ参照）につながり得る。別の実施例では、印加された電圧を循環させることができ、しばしば色の変化（例えば、印加された電圧の増加とともに、濃い青から緑、次いで、薄い黄色）として発現される、堆
積ポリマー層の異なる酸化状態につながる。さらに別の変化例では、印加された電圧は、下層のマイクロポスト構造の先端上のみでポリマーを形成し、キノコ様形態につながるように、一定の電圧でパルスにすることができる（図２４Ｅ参照）。したがって、伝導性有機ポリマーの形態は、数ナノメートルからマイクロメートル以上のスケールまで細かく制御することができ、形態の設計および制御による種々の表面性質のカスタマイズを約束する、単純修飾によって、精密に制御された形態を伴う表面被覆を生成することができる。
他の実施形態では、粗面は、潤滑流体による湿潤を向上させるように、さらに官能化される。表面被覆は、プラズマ支援化学蒸着、化学的官能化、溶液堆積、および蒸着を含む、当技術分野で周知の方法によって達成することができる。例えば、ヒドロキシル基（すなわち、−ＯＨ）を含有する表面は、低表面張力流体による湿潤を向上させるように、種々の市販のフルオロシラン（例えば、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）−トリクロロシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロデシルトリクロロシラン等）で官能化することができる。ある実施形態では、プラズマ処理等の技法を使用して、−ＯＨ官能基を含有するように、シリコン、ガラス、およびアルミナ等の天然酸化物を有する多くの材料を活性化することができる。活性化後、低表面エネルギーを伴う表面を生成することができるように、シランを付着させるために、蒸着または溶液堆積技法のいずれかを使用することができる。蒸着については、表面をシラン蒸気に暴露させることによって、堆積を実行することができる。溶液堆積については、シラン溶液中に表面を浸漬することによって、堆積を実行することができ、堆積後に洗浄および送風乾燥が続く。層状堆積については、プライマーの層状堆積の後に、乾燥および硬化させられる、犠牲ビーズおよび液体Ｂの混合物の適用が続く。ビーズは、連続的な多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）様表面を生成するように除去される。
ヒドロキシル基が表面上にない、いくつかの他の実施形態では、表面は、最初に金または白金等の金属の薄膜でそれを被覆することによって官能化することができ、薄い金属膜は、低表面エネルギーの種々の市販のチオール（例えば、ヘプタンチオール、ペルフルオロデカンチオール等）で官能化することができる。同様に、例えば、アルカンチオール溶液を使用した、シラン堆積について説明されるものに類似する蒸着または溶液堆積技法を実行することができる。
別の実施形態では、粗多孔質基質は、微小／ナノ粒子から成る乳剤が平坦な固体表面上に吹き付けられる、吹き付け方法によって生成することができる（図１４Ａ１）。これらの粒子は、溶媒の乾燥時に粗固体層の中へ集合する。次いで、そのような固体層は、潤滑流体（追加の吹き付けによって適用することもできる）によって浸潤させることができる（図１４Ａ２）。図１４Ａは、スプレー方法によって粗面化される表面を示す。ここで、基質１４０は、多孔質被覆（Ａ１）を作製するように基質１４０上に粒子状物質１４２を吹き付けるか、または堆積させることによって粗面化され、粗面は、潤滑液１４４を浸潤させられる。粗多孔質材料を形成するように平坦な固体表面上に吹き付けることができる、微小／ナノ粒子の非限定的実施例は、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ナノダイヤモンド、銀、金、白金、銅、金、パラジウム、亜鉛、およびチタン等の金属、ヒドロキシアパタイト（ＨＡｐ）ナノ粒子を含む。
１つ以上の実施形態では、粗多孔質基質は、ビードブラスティングおよびサンドブラスティング等の機械的粗面化を含む、化学または物理エッチングによって生成される。図１４Ｂを参照すると、基質１４０は、エッチングによって粗面化される（Ｂ１）。エッチャント１４８が、予備成形パイプ１４６によって運ばれ、粗面を形成するように基質１４０上に堆積させられる。いったん表面が粗面化されると、液体（図示せず）または蒸気シラン１５０で官能化され（Ｂ２）、潤滑液１４４で浸潤させられる（Ｂ３）。
他の実施形態では、粗多孔質基質は、表面上でナノ構造化材料を成長させることによって作製される。図１４Ｃでは、液体（図示せず）または蒸気シラン１５０で官能化され（Ｃ２））、潤滑液１４４が注入される（Ｃ３）粗面を作成する（Ｃ１）ように、ナノ構造化材料１５２が基質１４０の表面上で成長させられる。これらのナノ構造の非限定的実施例は、ＰＰｙナノ繊維、カーボンナノチューブ、および同等物を含む。いったんナノ構造が定位置になると、表面を、シラン処理によって化学的に官能化（図１４Ｃ２）し、潤滑液で浸潤させることができる（図１４Ｃ３）。
ある実施形態では、粗面は、種々の平面的または非平面的表面上に形成するか、またそれに適用することができる（図７および図８Ａ〜Ｂ参照）。例えば、図８Ｂは、円筒中実コアの外面に付着した多孔質膜を示す。それはまた、管および他の不規則に成形された基質の内面、外面、または内面および外面に付着させることもできる。
ある実施形態では、固体表面は、実質的に平坦であってもよい。この状況は、平面の臨界表面エネルギーが機能的潤滑流体の表面張力よりも高いときに適用可能であり得る。
ある実施形態では、粗面は、撥ねられる材料と同等であるか、またはそれよりも小さい細孔を有することができる。例えば、原生動物（例えば、１０μｍ）、細菌（例えば、１μｍ）、ウイルス（例えば、０．１μｍ）、および同等物のサイズよりも小さい細孔サイズを利用することができる。
上記の実施形態のうちの１つ以上では、ＳＬＩＰＳが適用される表面の非限定的実施例は、カニューレ、コネクタ、カテーテル（例えば、中心ライン、末梢から中心静脈まで挿入したカテーテルカテーテル（ＰＩＣＣ）ライン、尿、血管、腹膜透析、および中心静脈カテーテル）、カテーテルコネクタ（例えば、ルアーロックおよび無針コネクタ）、クランプ、皮膚フック、カフ、開創器、シャント、針、毛細管、気管内チューブ、人工呼吸器、関連人工呼吸器管、薬剤送達媒介物、シリンジ、顕微鏡スライド、プレート、膜、研究室作業表面、ウェル、ウェルプレート、ペトリ皿、タイル、ジャー、フラスコ、ビーカー、バイアル、試験管、管コネクタ、カラム、コンテナ、キュベット、ボトル、ドラム、バット、タンク、臓器、臓器インプラント、または臓器構成要素（例えば、子宮内デバイス、除細動器、角膜、乳房、膝置換、および股関節置換インプラント）、人工臓器またはその構成要素（例えば、心臓弁、心室補助デバイス、完全人工心臓、蝸牛インプラント、視覚人工装具、およびそれらの構成要素）、歯科用ツール、歯科インプラント（例えば、歯根形態、プレート形態、および骨膜下インプラント）、バイオセンサ（例えば、グルコースおよびインスリンモニタ、血中酸素センサ、ヘモグロビンセンサ、生物学的微小電気機械デバイス（ｂｉｏＭＥＭ）、敗血症診断センサ、ならびに他のタンパク質および酵素センサ）、生物電極、内視鏡（子宮鏡、膀胱鏡、羊水鏡、腹腔鏡、胃内視鏡、縦隔鏡、気管支鏡、食道鏡、鼻鏡、関節鏡、直腸鏡、結腸鏡、腎盂尿管鏡、血管内視鏡、胸腔鏡、食道鏡、喉頭鏡、および脳鏡）、創傷包帯（例えば、包帯、縫合糸、ステープル）、およびそれらの組み合わせを含む。
潤滑流体（液体Ｂ）
潤滑流体は、本質的に平滑で安定しており、欠陥がない、流体表面を作成するように選択される。潤滑流体は、基質に浸潤し、それを湿潤させ、かつ安定してそれに付着するべきである。また、それは、固体基質および撥ねられる流体に対して化学的不活性となるべきである。ある実施形態では、潤滑流体は、粗面上に提供されたときに、実質的に分子的平坦な表面を形成する能力を保有する。ある他の実施形態では、潤滑流体は、粗面上に提供されたときに、実質的に原子的平面を形成する能力を保有する。１つ以上の実施形態では、潤滑剤は実質的に非圧縮性である。
さらに、潤滑流体は、非混合性流体、具体的には、任意の表面張力の生体液を撥ねることが可能である。例えば、撥ねられる流体と潤滑流体との間の混合のエンタルピーは、ともに混合された時に相互から分相するほど十分高くてもよい（例えば、水および油）。ある実施形態では、撥ねられる流体が、小さい接触角ヒステリシスを有するか、または実質的に接触角ヒステリシスを持たないように、潤滑流体を選択することができる。例えば、約５°、２．５°、２°未満、または１°未満の接触角ヒステリシスさえも得ることができる。低接触角ヒステリシスは、低傾斜角（例えば、＜５°）での摺動を促し、表面の撥液性をさらに増進する。
流体を撥ねる所与の潤滑流体の有効性は、蛍光顕微鏡法および走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）を含む、当技術分野で公知の可視化技法によって確認することができる。
１つ以上の実施形態では、潤滑流体は、固体表面および生体液に対して不活性である。潤滑流体は、粗面の陥凹に容易に流入し、概して、粗面上に提供されたときに超平滑表面を形成する能力を保有する。図４Ａは、傾斜したエポキシ樹脂から調製された平面の非構造表面４１０上のペルフルオロ−トリペンチルアミン（本明細書では商標「ＦＣ−７０」によって言及される）潤滑流体の液滴４００を示す。鎖線は、基質の上面の場所を表す。液滴は、平面上で広がるが、液滴形態を保持する。図４Ｂは、その特徴が差し込み図で示される、ナノ構造を有する同じ組成の例示的な粗面４２０上の同じ潤滑流体を示す。示されるように、ナノ構造は、表面上の潤滑流体の湿潤を多大に増進し、局所構造上に均一に被覆された易滑性機能層を作成する。結果として生じる超平滑表面は、溶液または懸濁液中の生体液および粒子を含むが、それらに限定されない流体を撥ねることが可能である。
潤滑流体は、いくつかの異なる流体から選択することができる。これらの流体は、それらの生体適合性、低い（または高い）毒性、抗凝固性能、生理的条件下での化学安定性、およびデバイスの表面からの浸出のレベルに基づいて選択することができる。例えば、ペルフルオロ炭化水素および有機シリコーン化合物（例えば、シリコーンエラストマー）等の生物医学用途（例えば、代用血液、ＭＲＩ造影剤）で使用するために承認される化合物を、潤滑流体として使用することができる。１つ以上の態様では、潤滑流体は、化学的に不活性な高密度生体適合性流体であり、その非限定的実施例は、第３級ペルフルオロアルキルアミン（ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン、ＦＣ−７０、ペルフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン、ＦＣ−４０等）、ペルフルオロアルキルスルフィドおよびペルフルオロアルキルスルホキシド、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロシクロエーテル（ＦＣ−７７のような）およびペルフルオロポリエーテル（ＤｕＰｏｎｔによるＫＲＹＴＯＸ群の潤滑剤等）、ペルフルオロアルキルホスフィンおよびペルフルオロアルキルホスフィンオキシドを含み、かつそれらの組み合わせが使用される。加えて、長鎖ペルフルオロカルボン酸（例えば、ペルフルオロオクタデカン酸および他の相同体）、フッ素化ホスホン酸、フッ素化シラン、およびそれらの組み合わせを液体Ｂとして使用することができる。ペルフルオロアルキルは、線形または分岐であり得る。
ある実施形態では、潤滑流体は、高い密度を有する。例えば、潤滑流体は、１．０ｇ／ｃｍ３、１．６ｇ／ｃｍ３、または１．９ｇ／ｃｍ３を上回る密度を有する。ある実施形態では、潤滑流体の密度は、撥液性を増進するように、生体液の密度よりも大きい。高密度流体は、潤滑流体の表面より下側に「沈める」、およびその中に混入される衝突流体の傾向を低減させる。ある実施形態では、液体Ａの密度は、潤滑液の密度よりも低くてもよい。例えば、液体Ａの密度は、潤滑液の密度より少なくとも約１．５倍低くてもよい。
ある実施形態では、潤滑流体は、１００ｎｍ／ｓ未満、１０ｎｍ／ｓ未満、または１〜２ｎｍ／ｓ未満等の低い蒸発速度を有する。潤滑流体は、基質の粗面を覆い、超平滑表面を提供するように十分な厚さで適用されるべきである。約１０μｍとなる潤滑流体の典型的
な厚さおよび約１〜２ｎｍ／ｓの蒸発速度を得て、ＳＬＩＰＳは、いずれの再充満機構も伴わずに、長期間にわたって高度に撥液性のままとなることができる。
ある実施形態では、潤滑流体は、−５℃、−２５℃未満、または−５０℃未満等の低い凍結温度を有する。低い凍結温度を有することにより、一連の温度にわたって、氷および同等物等の種々の液体または固化流体を撥ねるように、潤滑流体がその易滑性挙動を維持することを可能にする。
実験的に、物体Ａは、潤滑液の動粘性が１ｃｍ２／ｓ未満であるときに、潤滑液の表面上で高度に移動性になり得ることが観察される。液体粘度が温度の関数である（すなわち、液体粘度が温度の上昇とともに低減する）ため、前述の粘度（すなわち、＜１ｃｍ２／ｓ）で動作する適切な潤滑剤を選択することが望ましい。具体的には、−８０℃から２６０℃未満に及ぶ温度で、ペルフルオロ油（例えば、３Ｍ（商標）Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）およびＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）油）等の種々の異なる市販の潤滑液を特定の粘度で見出すことができる。例えば、ＤｕＰｏｎｔ Ｋｒｙｔｏｘ油の液体粘度の温度依存性が、具体的実施例として表１に示される（注：データはＤｕＰｏｎｔ Ｋｒｙｔｏｘ油の製造業者によって提供されている）。
物体Ａおよび液体Ｂの両方の粘度が、ＳＬＩＰＳの性能に影響を及ぼす。ＳＬＩＰＳの撥液性が液体Ｂの存在によって付与されるため、液体Ｂの粘度が、物体Ａの粘度等のＳＬＩＰＳの撥液性の物理的特性に影響を及ぼし得る。液体Ｂの粘性が高くなるほど、所与の液体Ａは移動性が低くなるであろう。
一定の粘度の液体Ａについては、ＳＬＩＰＳ上のその速度は、液体Ｂの粘度の増加とともに減少する。例えば、図３６を参照すると、１ｃＰという絶対粘度の５０μＬの液体Ａについては、１３ｃＰ、１４０ｃＰ、および９９０ｃＰという粘度の液体Ｂを伴うＳＬＩＰＳ上のその速度は、それぞれ、約１７ｃｍ／ｓ、約５．８ｃｍ／ｓ、および約０．９８ｃｍ／ｓである。したがって、ＳＬＩＰＳ上の液体Ａの速度を増進するために、より低い粘度を有する液体Ｂを使用することが望ましい。この一般的傾向は、１ｃＰから１０００ｃＰに及ぶ粘度の液体Ａに一貫している。
潤滑流体は、潤滑流体の頂面が超平滑表面を形成するならば、任意の所望の厚さで堆積させることができ、かつ保持されて下層の表面と相互作用する。液体層が厚すぎる場合、上面は、下層の表面から「非結合」され、ＳＬＩＰＳ表面から液体Ａとともに流れるであろう。下層の表面と相互作用され、かつそれによって保持される液体層は、液体層の「特徴的な厚さ」と呼ばれる。特徴的な厚さは、下層の表面および周囲条件、例えば、温度、
圧力等に応じて変化するであろう。実質的にほぼ表面粗度の頂点からくぼみまでの距離である膜厚さは、基質と潤滑流体との間の良好な流体・固体相互作用を提供する。固体基質が水平面に垂直な位置で傾転させられたとき、特徴的長さスケールを下回る厚さを伴う潤滑流体が、粗面に実質的に付着したままとなる一方で、特徴的長さスケールを上回る流体層は流れることができ、流線（表面欠陥）を作成し、流体表面の平坦性を乱す。例えば、（粗面のくぼみから測定されるような）潤滑流体の非限定的厚さは、頂点からくぼみまでの高さが約５μｍであるときに、約５〜２０μｍである。
ある実施形態では、粗面上に流体の液滴を蛹化することによって、または潤滑流体を担持する貯留部の中へ粗面を浸すことによって、潤滑流体を適用することができる。いくつかの実施形態では、潤滑流体は、粗面上に吹き付ける、投げ掛ける、または引き出すことができる。潤滑液は、毛細管作用によって粗面に浸潤することができ、粗面を湿潤させてその上に膜を形成することができる。潤滑流体および粗面は両方とも、ナノ／微粒子から成る乳剤が、実質的に粗面化された固体層を形成するように、最初に平坦な固体表面上に吹き付けられ、次いで、さらなる浸潤のために、潤滑流体を、この新たに形成された層の上に吹き付けることができる、二重吹き付けプロセスによって生成することができる。加えて、潤滑流体は、毛細管作用によって粗面の細孔の中へ浸潤し、粗面の上に超平滑膜を形成してもよい。ある実施形態では、十分な量の潤滑流体が提供されたとき、潤滑流体は、粗面構造全体を湿潤させ、下層の粗面上に超平滑膜を形成してもよい。
液体Ｂの簡易補充
多孔質材料を使用することの別の有利な特徴は、細孔を通した液体Ｂの輸送をさらに増進することができる、バルク材料内の毛細管ネットワークの存在であってもよい。多孔質構造は、表面において補充流体を提供することができ、かつＳＬＩＰＳ表面からの液体Ｂの蒸発または他の材料損失に対処するために有用であり得る。例えば、蒸発、急な圧力放出、物理的損傷、または同等物により、液体Ｂの一部分が材料の表面で低減させられる場合において、液体Ｂは、これらのネットワーク内の毛細管作用によって補充することができる。補充液体Ｂは、ＳＬＩＰＳの上面を一新するように毛細管吸い上げによって、基質の多孔質体を通して引き出される。ある実施形態では、後続の毛細管再充満目的で液体Ｂを貯蔵するために、多孔質材料自体を流体貯留部として利用することができる。
ある実施形態では、図９Ａに示されるように、本開示の易滑性表面の耐用年数をさらに延長するために、多孔質材料９０５は、固体基質９０１の上に位置する外部流体貯留部９０３に接続することができ、多孔質材料９０５内の毛細管ネットワークが、（例えば、吸い上げを介して）流体貯留部９０３から多孔質材料９０５へ液体Ｂを輸送するのに役立つことができる。
図９Ｂは、粗面として多孔質材料９０５を有するＳＬＩＰＳが円筒管の内面に形成される、代替的な実施形態を示す。示されるように、円筒管９０１は、液体Ｂ用の流体貯留部としての機能を果たす第１の環状領域９０３を有し、それに続いて、液体Ａの流動のための中空領域９０７を包囲する、多孔質材料９０５を有するＳＬＩＰＳの内側環状領域がある。動作中に、環状領域９０３の中の液体Ｂは、ＳＬＩＰＳを形成するように（例えば、吸い上げを介して）多孔質材料９０５の中へ移動し、液体Ａは、９０５と９０７との間の界面で皆無かそれに近い抵抗を伴って、中空領域を通って流れることができる。
図９Ｃは、ＳＬＩＰＳが恣意的に成形された流路の内面に形成される、さらに別の実施形態を示す。示されるように、底基質９０１は、ＳＬＩＰＳの多孔質材料９０５に連結される、液体Ｂの流体補充源としての機能を果たすチャネル９０３を有する。多孔質材料９０５は、その上に実質的に平坦な多孔質材料９１１を有する上基質９０９と噛合される、押下領域を有する底基質９０１を組み合わせることによって形成される。上および底基質
部分の組み合わせは、液体Ａの流動のための中空領域９０７を形成する。
図９Ｄは、図９Ｃの底基質９０１およびＳＬＩＰＳ９０５を形成することができる方法についてのいくつかの光学顕微鏡写真を示す。示されるように、細孔の３次元的にランダムなネットワークを有するＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙９３０を、恣意的な流路を画定する雄型９４０と雌型９５０との間に配置することができ、雄型９４０および雌型９５０は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙９３０の上で流路パターンを複製するようにともに押圧される。テンプレートＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙９３０は、ここでは図９Ｃの底基質９０１としての機能を果たす雌型９５０の内側に配置することができ、ＳＬＩＰＳ９１１としての機能を果たす、別の実質的に平坦なＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙を有する実質的に平坦な基質９０９は、図９Ｃに示される流路９０７を形成するようにその上に適用することができる（図示せず）。雌型９５０はさらに、必要に応じて液体Ｂを補充する働きをするチャネル９０３（図示せず）を含有してもよい。
図３５は、ＳＬＩＰＳのいくつかの他の非限定的実施形態、およびこれらの実施形態のうちのそれぞれで液体ＢをＳＬＩＰＳに補充することができる方法を示す。左のカラムは、ＳＬＩＰＳが媒質Ｘおよび液体Ａ（液滴として示される）の両方に暴露される、システムに対応する。右のカラムは、ＳＬＩＰＳが実質的に液体Ａのみ（２つのＳＬＩＰＳの間の栓として示される）に暴露される、システムに対応する。いずれか一方のシステムでは、液体Ｂを必要に応じてＳＬＩＰＳに補充することができる。上の列は、有限量の液体Ｂがあるシナリオを示す。中央の列は、大量の液体Ｂ源（例えば、ＳＬＩＰＳを補充するために必要とされる液体Ｂの量の観点から、実用的に無限の供給源）があるシナリオを示す。下の列は、手動または自動的のいずれかで、必要に応じて液体Ｂを吹き付けることによって、液体Ｂを補充することができるシナリオを示す。示されるように、多くの異なる構成およびそれらの派生物が可能である。
本明細書で説明される実施形態は、多孔質材料を参照するが、本明細書で説明される任意のほかの好適な粗面を利用できることに留意されたい。
基質・潤滑流体の組み合わせ
ＳＬＩＰＳは、約１０３〜１０７Ｐａ（例えば、現在の最先端技術の表面よりも少なくとも１桁から５桁高い）の流体衝撃圧力を持続することができ、かつ約１００ｍｓから１ｓの速い自己修復時間（すなわち、現在の最先端技術の表面よりも４桁速い）で決定的な物理的損傷時に自ら並外れた撥液性を回復することが可能である。
ある実施形態では、潤滑液および粗面は、速い自己修復プロセスを有するように選択することができる。本明細書で使用されるように、「自己修復」は、物理的衝撃（例えば、衝撃）後の超平滑表面（および実質的に分子的平坦な表面さえも）の再形成を指す。潤滑流体は、摩耗または衝撃による多孔質材料への損傷後に撥液性機能を急速に回復する、自己修復被覆である。自己修復は、表面エネルギー駆動型毛細管作用による、基質の損傷領域に向かった潤滑流体流動が、物理的空隙を充填するときに起こる。回復時間は、潤滑剤粘度の関数である。例えば、Ｋｒｙｔｏｘ １００については、自己修復時間は、約１５０ｍｓから１ｓである。Ｋｒｙｔｏｘ １００よりも粘性があるＫｒｙｔｏｘ １０３については、自己修復時間は、約Ｏ（１０ｓ）以上である。１つ以上の実施形態では、流体変位のための回復時間は、１秒未満である。他の実施形態では、回復時間は、１秒足らずである。なおも他の実施形態では、回復時間は、持続される損傷の量、ならびに使用される潤滑流体および基質の特性に応じて、５０ｍｓ、６０ｍｓ、７０ｍｓ、８０ｍｓ、９０ｍｓ、１００ｍｓ、１１０ｍｓ、１２０ｍｓ、１３０ｍｓ、１４０ｍｓ、１５０ｍｓ、１６０ｍｓ、１７０ｍｓ、１８０ｍｓ、１９０ｍｓ、２００ｍｓ、２１０ｍｓ、２２０ｍｓ、２３０ｍｓ、２４０ｍｓ、２５０ｍｓ、１秒、５秒、１０秒、３０秒、６０秒、９０秒
、または１２０秒以上である。撥液性表面の自己修復挙動は、潤滑液と粗面との間の相互作用、ならびに潤滑液の粘度の関数であり得る。潤滑液の典型的な動粘性は、０．１０ｃｍ２／秒から１０ｃｍ２／秒の範囲内である。図２８および２９を参照すると、粒子衝突または擦過が、例えば、狭い領域中の表面の局所構造特徴を破壊または除去することによって、表面を損傷し得る。一実施形態では、エポキシ樹脂ベースのＳＬＩＰＳ上のＦＣ−７０潤滑流体の約５０μｍ流体変位のための測定された自己回復時間は、わずか約１５０ｍｓであった（図２８Ａ）。典型的には、衝突はまた、潤滑液を変位させることもでき、擦過またはくぼみをもたらし、基質表面を露出させる。しかしながら、潤滑液の吸い上げ能力および良好な湿潤性質により、液体層は、くぼみまたは擦過を再充填するように、かつ平滑流体表面を再生するように逆流することができる。図２８Ａは、約１００ｍｓの時間スケール上で、約５０μｍ幅の物理的損傷からのＳＬＩＰＳの自己修復能力を示す、低速度撮影画像である。図２８Ｂは、起こり得る損傷の種類、および平滑液体表面を回復させる修復プロセスの概略図である。余分な流体を伴う貯留部が、所望の厚さを維持するように流体層厚さを「仕上げる」ために利用可能であり得る。さらに驚くべきことに、ＳＬＩＰＳは、物理的損傷の広い領域を持続する表面に、それらの撥液性機能を繰り返し回復させることとができる。図２９は、ある実施形態による、決定的な物理的損傷後の撥液性機能（試験液体＝デカン、γＬＶ＝２３．６±０．１ｍＮ／ｍ）の回復を示すチャートである。
ある実施形態では、粗面は、粗面の臨界表面エネルギーが潤滑液の表面エネルギーよりも高いように官能化されてもよく、これらの条件下で、潤滑液の完全な湿潤が粗面の全体を通して自発的に起こることができる。
ある実施形態では、粗面の臨界表面エネルギーが潤滑液の表面エネルギーよりも低いとき、粗面には、粗面の細孔内の潤滑液の湿潤を推進するように高度の粗度が提供されてもよい。
ある実施形態では、潤滑液は、粗面の表面エネルギーよりも少ない表面エネルギーを有する。一般に、液体Ｂの表面エネルギーが下層の粗面の表面エネルギーよりも低いとき、それは固体をよく湿潤させる傾向がある。より正確には、液体の拡散は、拡散パラメータ（Ｓ）に依存し、それぞれ、固体／空気、固体／液体、および液体／空気界面での表面エネルギーとしてのγＳＯ、γＳＬ、およびγを伴って、Ｓ＝［Ｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ］ｄｒｙ−［Ｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ］ｗｅｔ＝γＳＯ−（γＳＬ＋γ）である。液体が、Ｓ＞０である場合に表面を完全に湿潤させる一方で、液滴は、Ｓ＜０である場合に表面を部分的に湿潤させる（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐ．−Ｇ． ｄｅ Ｇｅｎｎｅｓ， Ｆ． Ｂｒｏｃｈａｒｄ−Ｗｙａｒｔ， Ｄ．Ｑｕｅｒｅ，Ｃａｐｉｌｌａｒｉｔｙ ａｎｄ Ｗｅｔｔｉｎｇ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ：ｄｒｏｐｓ， ｂｕｂｂｌｅｓ， ｐｅａｒｌｓ， ｗａｖｅｓ， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ），２００４を参照）。したがって、ある実施形態では、液体Ｂの表面エネルギーは、拡散パラメータＳが正であるようなものである。
ある実施形態では、粗面の臨界表面張力（すなわち、γｃ−Ｓ）は、潤滑液の表面張力（すなわち、γＬＶ−Ｂ）と同等、またはそれより低くてもよい。例えば、粗面の臨界表面張力は、潤滑液の表面張力よりも少なくとも１．２５倍低くてもよい。
ある実施形態では、潤滑液（および同様に液体Ａ）は、粗面と反応しなくてもよい。例えば、粗面および潤滑液（または撥ねられる液体）は、粗面が潤滑液（または撥ねられる液体）との接触時に溶解しないように選択することができる。特に、ペルフルオロ液体（潤滑液）が、広範囲の極性および非極性液体Ａおよびそれらの固化形態を並外れてよく撥ねるように機能する。
上記で説明される粗面および潤滑液の任意の好適な組み合わせを採用することができる。例えば、潤滑液としてのペルフルオロ液体、および−ＣＦ３の末端官能基または他の類似フッ化炭素基で化学的に官能化されるポリマー（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン、およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標））でできているナノ構造化表面を、粗面として利用することができる。サファイア、ダイヤモンド、シリコン、ガラス、および金属（例えば、アルミニウム）を含む、他の材料も、好適な化学的官能化方式とともに使用することができる。
ＳＬＩＰＳは、（１）潤滑流体が実質的に物体Ａのみに暴露される、または（２）潤滑流体が物体Ａおよび媒質Ｘ（例えば、雰囲気、水中等）等の別の流体環境の両方に暴露される、環境に組み込まれてもよいことが考慮される。
ＳＬＩＰＳが第１の環境（例えば、医療用管の内部の内側、医療用管の外部の外側、および同等物）に組み込まれるとき（図９Ｂ参照）、固体／潤滑剤／非混合性試験液体の機能組み合わせは、方程式（ｅ１）で示される条件を満たすことによって選択されてもよく、
ΔＥ０＝γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０ （ｅ１）
式中、γＡＸおよびγＢＸは、それぞれ、物体Ａ・媒質Ｘ界面および潤滑液・媒質Ｘ界面の表面エネルギーを表す。また、θＡＸおよびθＢＸは、それぞれ、媒質Ｘ環境下に浸漬される平坦な固体表面上の物体Ａおよび潤滑流体の平衡接触角である。
他方で、ＳＬＩＰＳが第２の環境に組み込まれる（例えば、雰囲気／水中／他の非混合性流体環境に暴露される）とき、以下の２つの条件を満たすことにより、好適なＳＬＩＰＳを提供することができる。
ΔＥ１＝Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０ （ｅ２）
ΔＥ２＝Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０ （ｅ３）
式中、γＡＢは、物体Ａ・潤滑流体界面の表面エネルギーを表す。
加えて、ＳＬＩＰＳが完全浸漬環境（すなわち、空気／水／他の非混合性流体）で動作させられるときに、物体Ａと媒質Ｘとの間の密度差もまた、撥流性に役割を果たすことができる。例えば、物体Ａが重力によってＳＬＩＰＳから滑落するために、物体Ａの密度ρＡは、望ましくは、媒質Ｘの密度ρＸより大きくてもよい（すなわち、ρＡ＞ρＸ）。また、物体Ａのサイズは、ほぼその毛細管長、またはそれよりも大きくてもよい。具体的には、毛細管長は、γ、ρ、およびｇが、それぞれ、液体の表面張力および密度、および重力である、（γ／ρｇ）１／２として定量的に表すことができる、物体への表面力に対する体積力の優勢性を定量化する、特徴的長さスケールである。
（ｅ１）、（ｅ２）、および（ｅ３）で言及される異なるパラメータ（すなわち、θＡＸ、θＢＸ、γＡＸ、γＢＸ、γＡＢ、Ｒ）は、以下の標準技法を利用して取得または推定することができる。以下の標準技法が説明されるが、他の技法を利用することができる。
表２Ａは、提案された関係Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０からの予測に基づく、易滑性表面の固体、液体ＡおよびＢの機能組み合わせの実施例を示す。関係が該当するときに、潤滑液は、液体Ａによって変位させられることなく、多孔質固体と密接に接触したままとなるであろう。平衡接触角は、平坦な固体表面上の液体Ａおよび潤滑液の前進および後退接触の平均値から推定されたことに留意されたい
。関係を満たすことにより、液体層が試験液体によって実質的に完全に覆われる（すなわち、試験液体と液体層との間に単一の流体界面を伴う２相環境）、または液体層が試験流体の液滴ならびに空気に接触する（すなわち、（ｉ）試験液体・液体層、（ｉｉ）試験液体・空気、および（ｉｉｉ）液体層・空気の３つの流体界面を伴う３相環境）、易滑性表面の動作安定性を推進するのに役立つことができる。
表２Ａでは、「Ｙ」は、液体Ｂが安定した潤滑膜を形成し、かつ物体Ａによって変位させられないことを示し、「Ｎ」は、液体Ｂが物体Ａによって変位させられることを示す。Ｒは、基質の粗度係数を表し、γＡは、物体Ａの表面張力を表し、γＢは、物体Ｂの表面張力を表す。θＡおよびθＢは、少なくとも３つの個々の測定からの平坦な基質上の測定された静止接触角から推定された（表２Ｂ参照）。
γＡおよびγＢは、文中で定義されるγＡＸおよびγＢＸと同等であり、媒質Ｘは、具体的にこの文脈では空気であることに留意されたい。変数γＡＢは、液体Ａ・液体Ｂ界面の界面張力を表す。具体的には、水・ペルフルオロカーボンおよび炭化水素・ペルフルオロカーボン界面のγＡＢは、
および
が液体表面張力の分散力寄与である、式
から推定される、水・炭化水素界面を除く懸滴方法（表２Ｄ参照）によって測定された（Ｆｏｗｋｅｓ， Ｆ． Ｍ．， Ｉｎｄ． Ｅｎｇ． Ｃｈｅｍ．５６，４０−４２，１９６４、Ｉｓｒａｅｌａｃｈｖｉｌｉ， Ｊ． Ｎ． Ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｏｒｃｅｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，２０１１）。水の表面張力の分散力寄与は、２１．８ｍＮ／ｍ（Ｆｏｗｋｅｓ， Ｆ． Ｍ．， Ｉｎｄ． Ｅｎｇ． Ｃｈｅｍ．５６，４０−４２，１９６４）である。Ｓ．エポキシは、シラン化エポキシ樹脂基質を表す。アルカンが、ｎ＝５、６、８、１０、１３、および１６である、ＣｎＨ２ｎ＋２で表される。
概して、粗面化された固体と液体Ｂとの間の化学的性質を同様にさせることが重要であり得る。例えば、フッ化炭素官能基を伴う非極性液体Ｂが、フッ化炭素基（例えば、−ＣＦ３、−ＣＦ２）で官能化される粗固体表面とよく付着してもよい。別の実施例では、極性液体Ｂは、ヒドロキシル基（すなわち、−ＯＨ）で官能化される粗固体表面とよく付着してもよい。
ほとんどの場合、液体Ａが粗面化された固体から液体Ｂを変位させないように、粗面化された固体および液体Ｂの表面エネルギーを液体Ａの表面エネルギーよりも低くさせることが望ましくあり得る。
ある実施形態では、液体Ａが低表面張力の非極性液体（例えば、３０ｍＮ／ｍ未満）であるとき、粗面は、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦ３および−ＣＦ２−、−ＣＦ２−ＣＦ３、−ＣＦ２−ＣＦＨ−、−ＣＦ２−ＣＨ２−、−ＣＦＨ−ＣＨ２−、および同等物等の低表面エネルギー被覆（例えば、３０ｍＪ／ｍ２未満）で官能化されてもよい。また、ペルフルオロトリブチルアミン、ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロ（２−ブチル−テトラヒドロフラン）、ペルフルオロシクロエーテル、ペルフルオロ−ｎ−アルキルモルホリン、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロトリプロピルアミン、および同等物等の液体Ｂが、表面エネルギー（例えば、２０ｍＪ／ｍ２未満）を呈するように選択されてもよい。
ある実施形態では、液体Ａが高表面張力液体（例えば、水、凝縮）または固化流体であるとき、液体Ｂを、ポリジメチルシロキサン、他の液体シリコーンエラストマーまたは市販の食品グレード潤滑剤（例えば、ＫＲＹＴＯＸ（商標）ＦＧ潤滑剤）、油（例えば、植物または鉱油（図２６Ｂ参照））、および同等物等の他のより高い表面エネルギーの流体（すなわち、約２０ｍＪ／ｍ２以上）から選択することができる。図２６の画像（Ａ）は、ｅＰＴＦＥ膜（１μｍ、Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ）の中へのポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）液体（５００ＭＷ、Ｘ粘度、ＯＨ終端、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）の浸潤を使用して生成されたＳＬＩＰＳ表面を示す。図２６の画像（Ｂ）は、ｅＰＴＦＥ膜（１μｍ、Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ）の中へのオリーブ油の浸潤を使用して生成されたＳＬＩＰＳ表面を示す。両方の場合において、血液は、表面を湿潤させないことが分かり、表面に付着することなく転がって落ちた。ある実施形態では、低表面張力液体と同様に、粗面は、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦ３および−ＣＦ２−、−ＣＦ２−ＣＦ３、−ＣＦ２−ＣＦＨ−、−ＣＦ２−ＣＨ２−、−ＣＦＨ−ＣＨ２−、および同等物等の低表面エネルギー被覆（例えば、３０ｍＪ／ｍ２未満）で官能化されてもよい。
表３は、基質、潤滑液（液体Ｂ）、および撥ねられる液体（液体Ａ）の組み合わせのいくつかの非限定的実施例を示す。例えば、一実施形態では、固体基質は、ポリジメチルシロキサン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、および同等物から成る群より選択することができる。この実施形態では、ＳＬＩＰＳ表面を作成して単純水性流体（例えば、水）、複合水性流体（例えば、血液）、固化流体、およびそれらの組み合わせ等の材料を撥ねるように、液体シリコーンエラストマー（例えば、ポリジメチルシロキサン）、植物または鉱油、液体炭化水素、およびそれらの組み合わせ等の潤滑液を固体基質に適用することができる（表３、行１）。
別の実施形態では、固体基質は、フッ素シラン化金属（例えば、フッ素シラン化アルミニウム、銀、金、白金、銅、金、パラジウム、亜鉛、チタン、および同等物）、フッ素シラン化天然ポリマー（例えば、フッ素シラン化合成ポリマー（例えば、フッ素シラン化エポキシ樹脂、シリコーン、シリコーンゴム、ラテックス、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレンプロピレン、熱可塑性エラストマー、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、および同等物）、およびそれらの組み合わせから成る群より選択することができる。任意の非ペルフルオロ液体を撥ねるように、ペルフルオロ流体等の潤滑液を、これらの固体基質に適用することができる。（表３、行２）。
いくつかの実施形態では、光透過性であるＳＬＩＰＳを有することが望ましくあり得る。合致する屈折率を伴う基質および潤滑流体を選択することによって、ＳＬＩＰＳを可視および／または近赤外線波長で光透過性にすることができる（図１６Ａ〜Ｃ）。図１６Ａは、可視光範囲内の未注入の超疎水性ナノ構造化表面（右）内の有意な分散と比較した、エポキシ樹脂ベースのＳＬＩＰＳ（左）の増進された光透過性を示す、光学画像を示す。図１６Ｂは、可視光範囲（４００〜７５０ｎｍ）内のエポキシ樹脂ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定を示す。図１６Ｃは、近赤外線範囲（８００〜２３００ｎｍ）内のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定を示す。例えば、図６４は、ペルフルオロカーボン（ＦＣ−７０）（Ｂ）による高秩序ナノ多孔質ＳｉＯ２ガラス層（Ａ）の浸潤によって作製された透明ＳＬＩＰＳ表面の画像を示す。完全に浸潤されたとき、層は高度に透明である（Ｃ）。
Θａｘ、Θｂｘの測定：前進および後退角度、静止角度
表面上の液体の挙動は、平衡接触角によって表される。平衡接触角θは、３つの界面、例えば、固体／液体／蒸気にわたる相互作用によって判定される、液体／蒸気界面が固体表面に接触する角度である。実験的に、実際の表面上の液滴の最も安定した平衡接触角は獲得することが困難であり得る。表面上に位置する液滴は、２つの極値によって制約される種々の接触角を呈する。上限が、見掛けの前進接触角（θＡ）として知られている一方で、下限は、見掛けの後退接触角（θＲ）と呼ばれる。これらの値の間の差は、表面の撥液性を特徴付ける、接触角ヒステリシスとして知られている（すなわち、Δθ＝θＡ−θＲ、式中θＡ≧θ≧θＲ）。従来、平衡接触角は、前進および後退角度の平均（すなわち、θ＝（θＡ＋θＲ）／２）によって、または静止接触角θｓｔａｔｉｃ（すなわち、θ＝θｓｔａｔｉｃ）によって、概ね推定することができる。
実践では、接触角測定は、液滴方法およびＷｉｌｈｅｌｍｙ方法等のいくつかの十分に確立された技法によって行うことができる。特に、液滴方法が、接触角測定のための最も人気のある技法である。この技法では、液滴が、標的固体表面上に堆積させられ、液体プロファイルが、ゴニオメータの光学システムによって捕捉され、接触角を取得するように幾何学的に適合される。表面上に堆積させられた静止液滴から測定される接触角は、静止接触角θｓｔａｔｉｃとして知られている。同システムを使用して、湿潤線が前進し始めるまで液滴の体積を増加させている間に、前進接触角θＡを測定することができる。後退接触角θＲは、湿潤線が後退し始める直前に、液滴の体積を減少させ、接触角を判定することによって測定することができる。代替として、液滴の前進および後退角度はまた、液滴が移動し始めるまで固体表面を徐々に傾転させることによって、判定することもできる。
流体・流体界面張力の測定γＡＸ、γＢＸ、γＡＢ
流体・流体界面張力は、Ｗｉｌｈｅｌｍｙプレート方法、Ｄｕ Ｎｏuｙリング方法、
および懸滴方法等の多くの十分に確立された技法によって測定することができる（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｄｒｅｌｉｃｈ ｅｔ ａｌ．， Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｓｃｉｅｎｃｅより、ｐｐ．３１５２−３１６６，Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ
Ｉｎｃ， ２００２を参照）。全ての技法の中でも、懸滴方法が、２液体システムに容易に拡張することができる、最も人気のある万能な技法である。懸滴方法は、流体・流体界面の形状を測定し、流体・流体界面張力と重力との間の競合による形状歪曲を定量化する。実践では、一滴のより高密度の流体（例えば、物体Ａ）が、注射針によって媒質Ｘ（すなわち、空気／水／潤滑流体）の中で懸濁させられる。重力の影響により、液体の体積が増加するにつれて、より高密度の液滴が変形させられるであろう。液滴の形状プロファイルは、光学システムによって捕捉され、後に、液体の体積が可能な限り最大のサイズまで増加させられたときに（すなわち、液滴が注射針から着脱される前に）コンピュータソフトウェアによって分析される。次いで、流体・流体界面の界面張力γを、式γ＝ΔρｇＤ２／Ｈから推測することができ、式中、Δρは、２つの非混合性流体の間の密度差であり、ｇは、重力であり、Ｄは、液滴の赤道直径であり、Ｈは、液滴の形状プロファイルの関数である、液滴形状依存性パラメータである。
表面粗度の測定：Ｒ
表面の粗度は、いくつかの間接および直接アプローチによって定量的に推定することができる。例えば、表面粗度を定量化する最も単純な間接的方法の１つは、表面の見掛けの接触角を測定することによって粗度を推定するためのウェンツェルの関係の使用である。具体的には、ウェンツェルの関係は、式ｃｏｓθ＊＝Ｒｃｏｓθによって表すことができ、式中、θ＊およびθは、それぞれ、粗面の測定された見掛けの接触角、および（同一材料の）実質的に平坦な表面の平衡接触角である。
直接測定については、表面粗度は、原子間力顕微鏡を使用することによって、または走査型電子顕微鏡によって、定量的に測定することができる。具体的には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の使用は、表面形態の単純な直接３次元マッピングを可能にする。実践では、好適なＡＦＭプローブが、表面特徴のアスペクト比に応じて、測定のために選択される（注：アスペクト比は、表面特徴の高さと幅との間の比として定義される）。大まかには、非常に高いアスペクト比（すなわち、＞１０）の鋭いＡＦＭプローブ（すなわち、先端の曲率半径＜１０ｎｍ）が、一般的な形態を伴う表面の比較的精密な測定を可能にするであろう。代替として、または加えて、走査型電子顕微鏡の使用もまた、表面粗度の推定のための表面形状の上面図および断面図の測定に使用することができる。
ある実施形態では、３Ｄ多孔質材料の粗度は、多孔質材料の最上層の表面形状を測定することによって推定することができる。具体的には、表面の完全な湿潤が、流体と密接に接触している材料の表面層における粗度によって主に誘発されるときに、推定が特に適し得る。
ＳＬＩＰＳが、付着、血栓形成、または汚染を可能にすることとなく、複合性体液を撥ねるために使用される、いくつかの実施形態では、潤滑流体は、有機フッ素油（すなわち、第３級ペルフルオロアルキルアミン（ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン、ＦＣ−７０、ペルフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン、ＦＣ−４０等）、ペルフルオロアルキルスルフィド、ペルフルオロアルキルスルホキシド、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロシクロエーテル（ＦＣ−７７のような）、ペルフルオロポリエーテル（ＤｕＰｏｎｔによるＫＲＹＴＯＸ群の潤滑剤等）、ペルフルオロアルキルホスフィン、およびペルフ
ルオロアルキルホスフィンオキシドを含むが、それらに限定されないペルフルオロ油）である。
ある実施形態では、本開示の易滑性表面は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥまたはＴＥＦＬＯＮ（登録商標））よりも低い摩擦係数を有する。ある実施形態では、摩擦係数は、０．１未満、０．０５未満、または０．０４未満でさえある。ある実施形態では、摩擦係数は、研磨鋼鉄、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、または本開示の易滑性表面自体に対して測定することができる（例えば、易滑性表面／易滑性表面）。
図２７Ａおよび２７Ｂに示されるように、本発明のための２つの作業構成がある。第１の構成では、図２７Ａに示されるように、潤滑液（液体Ｂ）が、粗固体表面に上塗りし、超平滑表面を形成する。液体Ｂは、粗面を湿潤させ、粗面の傾斜およびくぼみを充填し、粗面上で超平滑表面を形成することができる。具体的には、液体Ｂは、液体層が粗面を覆って液体Ｂの超平滑表面を形成するように、粗面上に液体層を形成することができる（図６Ａおよび６Ｂ）。ある実施形態では、表面の平均表面粗度は、高分解能原子間力顕微鏡測定に基づいて、約１ｎｍまたは１ｎｍ未満である。微細／ナノ構造の存在は、液体Ｂの湿潤を有意に増進し、それにより、局所構造上で均一に被覆された易滑性機能層を作成することができる。第１の構成は、液体、ガス、または液体内に含有される分子あるいは粒子状物質を撥ねるために有用であり得る。
図２７Ｂに示される第２の構成では、潤滑流体（液体Ｂ）が固体テクスチャ内に浸潤し、固体・液体界面を形成する。図２７Ａの超平滑表面を形成するよりもむしろ、潤滑流体（液体Ｂ）は、粗固体表面に浸潤し、下層の粗固体表面の局所構造を辿る薄い被覆をその上に形成することができる。ある実施形態では、薄い被覆は、粗面の頂面を共形的に被覆してもよい。本明細書で使用されるように、「共形被覆」は、粗面の材料を包囲する分子単層または複数の分子層を形成することを包含することができる。しかしながら、「共形被覆」は、図２７Ａで説明されるように、上塗り層を形成して超平滑表面を形成するほど十分厚くない。ある実施形態では、第２の構成は、それらの固体形態で材料を撥ねるために特に有用であり得る。
潤滑流体（液体Ｂ）が粗面と付着されたままであるために、少なくとも以下の３つの性質が望ましい。（１）潤滑流体（液体Ｂ）が、基質の中へ容易に浸透し、基質を湿潤させ、かつ基質内で安定して付着する、（２）粗面が、撥ねられる材料よりもむしろ潤滑流体（液体Ｂ）によって優先的に湿潤させられる、（３）潤滑流体（液体Ｂ）および撥ねられる材料が非混合性である。
物体Ａおよび潤滑液の組み合わせ
ある実施形態では、潤滑液の凝固温度は、液体Ａの凝固温度より低くてもよい。ある実施形態では、潤滑液は、液体Ａの凝固温度以下でその液体状態を維持し、それにより、その易滑性性質を保持することができる。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、液体Ａが凝固している間でさえも、潤滑液を液体状態で維持する少なくとも２つの理由があってもよい。
第１に、潤滑液を液体状態で維持させることにより、撥ねられる材料の固化形態と他の固体表面（すなわち、粗面）との間の界面と比較して、基質表面に垂直な方法および接線方向で、物体Ａと潤滑液との間の界面において低減した付着をもたらしてもよい。表面間の付着は、接触表面積に比例してもよく、粗面と比較して、界面におけるより狭い表面積により、潤滑液表面の平滑性が、物体Ａと潤滑液との間の接触面積を最小限化することができる。低減した付着は、単位面積あたりのさらに低減した力で、潤滑液表面から物体Ａの除去を促進してもよい。
第２に、潤滑液の超平滑表面はまた、潤滑液の表面が液体Ａの凝固温度以下の温度まで冷却されたときに、空気からの液体Ａの凝縮を低減してもよい（すなわち、液体Ａの蒸発形態が空気中に存在すると仮定する）。これは、潤滑液表面上に核形成部位が少ししかないか、または全くなく、撥ねられた液体の核形成確率を多大に低減させるという事実によるものであり得る。結果として、表面上の霧および霜（すなわち、マイクロおよびナノスケールでの撥ねられた液体の固化形態）の形成が、他の固体表面と比較して、より厳しい条件（例えば、空気中の液体Ａのより低い温度またはより高い蒸気圧力）を必要とし得る。潤滑液を液体状態で維持するために、潤滑液の凝固温度は、大気圧で液体Ａの凝固温度より２５℃低くてもよい。
ある実施形態では、潤滑液の沸点は、液体Ａの凝固温度より高くてもよい。ある実施形態では、潤滑液は、液体Ａの凝固温度以上でその液体状態を維持することができてもよい。加えて、液体状態を維持することにより、前述の液体が易滑性機能による潤滑液表面からの液体Ａの除去を促進する一方で、表面は、液体Ａの凝固温度以上の温度で保持される。これは、他の固体表面と比較して、最小限のエネルギー入力を使用して（例えば、より低い温度で）潤滑液が解凍され得る、表面解凍における用途に特に重要であり得る。潤滑液を液体状態で維持するために、潤滑液の沸点は、大気圧で液体Ａの凝固温度より２１５℃高くてもよい。
ある実施形態では、撥ねられる固体（または物体Ａ）は、物体Ａが特徴的なサイズよりも大きいと考慮して、表面が水平に対する角度で傾転されたときに、重力によって潤滑液の表面から滑落してもよい。具体的には、物体Ａへの重力の影響は、そのサイズが液体Ａの毛細管長よりもはるかに長いときに、より優勢であり得る。具体的には、毛細管長は、γ、ρ、およびｇが、それぞれ、液体の表面張力および密度、および重力である、（γ／ρｇ）１／２として定量的に表すことができる、物体への表面力に対する体積力の優勢性を定量化する、特徴的長さスケールである。例えば、物体Ａは、液体Ａの毛細管の長さより少なくとも３倍大きくてもよい。
ある実施形態では、潤滑液は、固体Ａまたは物体Ａに必要とされる追加の基準を満たすように選択されてもよい。例えば、物体Ａが生物学的物体であるとき、物体Ａの生物学的活性を低減させることなく、所望の場所への物体Ａの容易な輸送ができるように、潤滑液が物体Ａに対して毒性がないように、潤滑液を選択することができる。別の実施例では、物体Ａの除去を、物体Ａの生物学的活性の低減とさらに結び付けることができるように、潤滑液が物体Ａに対して毒性があるように、潤滑液を選択することができる。
多孔質材料のある利点
ある実施形態では、粗面に対する高度の物理的粗度を有する多孔質材料の使用が、特に有利であり得る。そのような物理的粗度の存在は、潤滑流体の完全な湿潤を誘発するだけでなく、機械的安定性、吸い上げ特性、および高傾斜角でさえも「定位置で」液体Ｂを「保持する」能力をさらに増進するように、多孔質固体内の潤滑流体の追加の毛細管付着を提供してもよい。
また、多孔質材料の使用のための別の重要な特徴は、物理的構造がバルク材料内にすでに組み込まれているため、表面のさらなる構造化が必要とされなくてもよいことであり得る。そのような場合、多孔質材料は、任意の種類の幾何学形状を伴う材料の外面または内面に取り付ける／貼り付ける／接着することができる、自立した独立膜であり得る（図７、８参照）。
加えて、多孔質材料を使用することの独特な特徴の１つは、細孔を通した液体Ｂの輸送
をさらに増進することができる、バルク材料内の毛細管ネットワークの存在であってもよい。例えば、蒸発、急な圧力放出、物理的損傷、または同等物により、液体Ｂの一部分が材料の表面で局所的に消費される場合において、液体Ｂは、これらのネットワーク内の毛細管作用によって効果的に補充することができる。ある実施形態では、後続の毛細管再充満目的でフッ素化液体を貯蔵するために、多孔質材料自体を流体貯留部として利用することができる（図８参照）。
ある実施形態では、本開示の易滑性表面の耐用年数をさらに延長するために、多孔質材料はまた、外部流体貯留部または大型貯蔵容量に接続することができ、毛細管ネットワークが、流体貯留部からバルク材料自体へ液体を自律的に輸送するのに役立つことができる（図８参照）。
ある実施形態では、多孔質材料の細孔サイズは、概ね、ほぼ液体Ｂの毛細管長、またはそれより小さくあり得る。そのようなサイズは、多孔質材料の中で液体Ｂを安定させることを可能にしてもよい。毛細管長λｃは、
として定義することができ、式中、γは、液体Ｂの表面張力であり、ρは、液体Ｂの密度であり、ｇは、重力である。
液体Ｂとしてフッ素化液体を利用する例示的な場合をとって、フッ素化液体の表面張力は、約１８００ｋｇ／ｍ３の典型的な密度で約１０〜２０ｍＮ／ｍの範囲内である。典型的な細孔サイズは、約７５０μｍ〜１ｍｍ等、約５０ｎｍから約１００μｍまたは最大で約１ｍｍに及ぶことができる。
ある実施形態では、粗面に対する多孔質材料の使用は、ある局所構造を有する固体表面を使用して得ることができる高い圧力変化よりもさらに高い耐圧力変化性を提供してもよい。例えば、図５Ａに示される２．５Ｄ（垂直に押し出された）ナノ構造化構造が、毎秒約１０５Ｐａの最大圧力変化率を持続することができてもよい一方で、多孔質材料（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）膜）の使用は、液体Ｂを変位させることなく、最大で毎秒約６×１０６Ｐａの圧力変化に耐えることができてもよい。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、３Ｄ多孔質材料の向上した圧力耐性は、複雑な３Ｄ多孔質ネットワークと液体Ｂとの間の増進した毛細管相互作用に起因し得る。
ある実施形態では、粗面に対する多孔質材料の使用は、ある局所構造を有する固体表面（例えば、「２．５Ｄ」ナノ構造化表面）を使用して得ることができる高い圧力安定性よりもさらに高い圧力安定性を提供してもよい。例えば、多孔質材料（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）膜）の使用は、その液体が易滑性機能を維持しながら、最大で約６．９×１０７Ｐａの絶対圧力に耐えることができてもよい。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、３Ｄ多孔質材料の向上した圧力耐性は、潤滑層の非圧縮性、ならびに多孔質構造への液体浸透の抵抗に起因し得る。
微生物付着および生物膜形成の防止または低減
ＳＬＩＰＳによって撥ねることができる材料（物体Ａ）は、細菌等の微生物を含む。細菌は主に、自然および人為的環境の両方で遍在する、生物膜として知られている頑丈な表面関連共同体で存在する。微生物付着による表面の汚染は、容易に起こり、多細胞共同超固体としての細菌生物膜の成長に向かった第１のステップである（Ｄｅ Ｂｅｅｒ， Ｄ． ＆ Ｓｔｏｏｄｌｅｙ， Ｐ． Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｂｉｏｆｉｌｍｓ．Ｐｒｏｋａｒｙｏｔｅｓ １：９０４−９３７（２００６）、Ｏ’Ｔｏｏｌｅ， Ｇ．， Ｋａｐ
ｌａｎ， Ｈ．Ｂ． ＆ Ｋｏｌｔｅｒ， Ｒ． Ｂｉｏｆｉｌｍ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ａｓ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．５４：４９−７９（２０００））。成熟生物膜は、広範囲の抗菌処理に抵抗し、永続的な病原性脅威をもたらす。
細菌は、種々の機構によって、親水性から疎水性まで、多種多様な表面に物理的に付着することができる（Ｏ’Ｔｏｏｌｅ ｅｔ ａｌ．， ２０００、Ｄｅ Ｂｅｅｒ ｅｔ
ａｌ．， ２００６、Ｏ’Ｔｏｏｌｅ ２００３、Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ ｅｔ ａｌ．， １９８５、Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ ｅｔ ａｌ．， １９８７、Ｇｒｉｓｔｉｎａ， １９８７、Ｊａｃｑｕｅｓ ｅｔ ａｌ．， １９８７）。典型的な機構は、細菌自体の付着に先行する、物理または化学吸着による、調整層として知られている、タンパク質の初期堆積を含む。フィブロネクチン、フィブリノゲン、コラーゲン、および他のタンパク質を含有し得る、調整膜は、生体材料表面をほぼ即時に被覆し、細菌または組織付着のための受容体部位を提供する（Ｇｒｉｓｔｉｎａ， １９８７）。
生物膜形成は、配管、油井、熱交換器、建物の換気、食品貯蔵、医療インプラント、および他のシステムの汚染を引き起こすため、産業および健康管理にとっての懸念である。生物膜は、免疫反応をトリガし、有害な内毒素および外毒素を放出し、留置カテーテルを詰まらせることによって、人間の健康を脅かし、実際に、生物膜は、米国で年間ほぼ１００，０００件の院内感染死、または人間の全ての微生物感染の８０％以上に関与している。
付着した生物膜の処理または除去は、困難で高価であり、医療システムでは頻繁に不可能である。生物膜形成を処理するよりもむしろ防止することが不可欠であり、したがって、広範囲の耐細菌性表面が提案されてきた。同時に、表面化学処理に基づく生物膜防止のための策略は、初期付着に過渡的にしか影響を及ぼさないことが分かっている。生物膜形成を防止するための最新の策略は、殺生物性化合物の放出または付着の阻害のいずれかに依存する（Ｂａｎｅｒｊｅｅ， Ｉ．， Ｒ．Ｃ． Ｐａｎｇｕｌｅ， ａｎｄ Ｒ．Ｓ． Ｋａｎｅ， Ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ：ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｔｈａｔ ｐｒｅｖｅｎｔ ｆｏｕｌｉｎｇ ｂｙ ｐｒｏｔｅｉｎｓ， ｂａｃｔｅｒｉａ， ａｎｄ ｍａｒｉｎｅ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２０１１、Ｚｈａｏ， Ｌ．， ｅｔ ａｌ．， Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｍｐｌａｎｔｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐａｒｔ Ｂ：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００９．９１（１）：ｐ．４７０−４８０）。
第１の場合、従来的な技法は、抗生物質、第四アンモニウム塩、および銀イオン等の作用物質を周辺水性環境の中へ放出する、被覆の設計を伴う。そのような作用物質は、種々の工学ポリマーおよび他の材料に組み込まれてきた（Ｂａｎｅｒｊｅｅ（２０１１））。
後者のアプローチは、細菌付着を阻害する手段としてタンパク質吸着を阻害する、表面化学官能基の使用に焦点を合わせている。最も一般的に研究されているそのような表面修飾のうちの１つは、ポリ（エチレングリコール）またはＰＥＧである（Ｐａｒｋ， Ｋ．Ｄ．， ｅｔ ａｌ．，Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｏｎ ＰＥＧ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ， １９９８．１９（７−９）：ｐ．８５１−８５９；Ｐｒｉｍｅ， Ｋ．Ｌ．ａｎｄ Ｇ．Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ， Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ：ｍｏｄｅｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｔ ｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ（
Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ），１９９１．２５２（５０１０）：ｐ．１１６４．））。
つい最近では、構造化超疎水性表面が、それらのマイクロ／ナノスケール表面特徴の間の閉じ込められた空気、したがって、原則的に、生物膜のための利用可能な固体付着領域の低減により、生物膜付着を防止するために提案されている（例えば、その全体で本明細書に組み込まれる、２０１１年１月１９日出願の米国特許出願第６１／４３４，２１７号を参照）。
しかしながら、これらの策略は、略一過性である。細菌に永続的に抵抗する材料は、表面化学のみによって達成することが困難である。表面化学は、例えば、ＰＥＧ被覆の物理吸着を強化する分野で多くの研究を推進してきた制限である、経時的な脱着を受ける（Ｂａｎｅｒｊｅｅ（２０１１））。しかしながら、たとえ脱着が起こらず、細菌が基質に直接付着することができなくても、細菌によって分泌されるタンパク質および界面活性剤の非特異的吸着が、依然として、根底にある化学機能性を覆い隠すことができる（Ｂｏｓ，
Ｒ．， ｅｔ ａｌ．， Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ ｏｎ ａ ｓｕｂｓｔｒａｔｕｍ ｓｕｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｍｉｃｒｏ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ．Ｆｅｍｓ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２０００．１８９（２）：ｐ．３１１−３１５）。加えて、表面化学における任意の欠陥または空隙は、細菌付着のための核形成部位としての機能を果たし得る。Ｃａｓｓｉｅ（閉じ込められた空気）状態の構造化超疎水性表面は、特に、水中環境でそれらの耐用年数を著しく制限する細菌界面活性剤の産生を伴う、不可逆的な湿潤（ウェンツェル遷移）の傾向がある（Ｐｏｅｔｅｓ， Ｒ．， ｅｔ ａｌ．， Ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２０１０．１０５（１６））。
殺生物剤の浸出を伴う策略は、それらの貯留部が有限であり、枯渇を受けるため、より長い時間スケールにわたって制限される（（Ｚｈａｏ， Ｌ．， ｅｔ ａｌ．， Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｍｐｌａｎｔｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐａｒｔ Ｂ：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２００９．９１（１）：ｐ．４７０−４８０）。また、抗生物質および銀耐性病原株の出現が、海洋環境での殺生物剤放出被覆の使用に対する新しい制約とともに、新しい策略の開発を余儀なくさせてきた（Ｈａｌｌ−Ｓｔｏｏｄｌｅｙ， Ｌ．， Ｊ．Ｗ． Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ， ａｎｄ Ｐ． Ｓｔｏｏｄｌｅｙ， Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｂｉｏｆｉｌｍｓ：ｆｒｏｍ
ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｏ ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ ｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｎａｔｕｒｅ Ｒｅｖｉｅｗｓ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ， ２００４．２（２）：ｐ．９５−１０８、Ｔｒｅｖｏｒｓ， Ｊ．， Ｓｉｌｖｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｂａｃｔｅｒｉａ．Ｅｎｚｙｍｅ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９８７．９（６）：ｐ．３３１−３３３、Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ， Ｊ．， Ｐ． Ｓｔｅｗａｒｔ， ａｎｄ Ｅ．Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ， Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｂｉｏｆｉｌｍｓ：ａ ｃｏｍｍｏｎ
ｃａｕｓｅ ｏｆ ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，
１９９９．２８４（５４１８）：ｐ．１３１８．）。
全身および局所抗菌製品が、健康管理、農業、および工業環境で、ならびにますます一般大衆によっても、生物膜汚染に対抗するために広く使用されるようになってきた。商品は、しばしば液体形態で、および時には蒸気として送達される、多種多様な活性化学剤、または殺生物剤を採用する。消毒剤および殺菌剤の１つの論評が、１２種類の液状剤および一般的な５種類の蒸気相滅菌剤を識別している。特定の化学的性質または機構にかかわらず、殺生物剤は、損傷を引き起こすように標的細胞に到達しなければならない。したが
って、多細胞レベルで、効果的な殺生物剤は、生物膜の粘液様「セメント」である、細胞外基質（ＥＣＭ）に浸透しなければならない。しかしながら、生物膜は、それらの構成細胞に、環境的脅威からの保護を提供する。ＥＣＭは、拡散障壁の役割、およびある抗生物質に対する荷電結合フィルタの役割を果たし、それは、抗菌剤を除去する細胞上の酵素および多剤耐性ポンプを補完することが報告されている。脅威への耐性は、広範囲の処理を対象とし、塩素系漂白剤に６０分間暴露された生物膜は、依然として生細胞を有することが報告され、複数の殺生物剤で７日間連続的に洗い流されたパイプの中の生物膜が、パイプの中でコロニーを再形成し、生物膜は、瓶詰めのヨウ素溶液の中で最大１５ヶ月間生き延びたことが報告されている。生物膜の抗菌剤への耐性は、それらの表面の極度の非湿潤性ならびに蒸気浸透への耐性に関係し得る。
ＳＬＩＰＳは、種々の種類の細菌を撥ね、生物膜形成を防止することができる。ＳＬＩＰＳは、溶液中に懸濁された細菌、空中浮遊細菌、および同等物を撥ねる、あるいはその付着を防止するか、または低減させることができる。一実施形態では、ＳＬＩＰＳによって撥ねられる細菌の種類は、グラム陽性菌である。別の実施形態では、ＳＬＩＰＳによって撥ねられる細菌の種類は、グラム陰性菌である。ＳＬＩＰＳによって撥ねられる細菌の非限定的実施例は、アクチノバチルス属（例えば、アクチノバチルス・アクチノミセテムコミタンス）、アシネトバクター属（例えば、アシネトバクター・バウマニ）、アエロモナス属、ボルデテラ属（例えば、百日咳菌、気管支敗血症菌、およびバラ百日咳菌）、ブレビバチルス属、ブルセラ属、バクテロイデス属（例えば、バクテロイデス・フラジリス）、バークホルデリア属（例えば、バークホルデリア・セパシアおよび類鼻疽菌）、ボレリア属（例えば、ボレリア・ブルグドルフェリ）、バシラス属（例えば、炭疽菌および枯草菌）、カンピロバクター属（例えば、カンピロバクター・ジェジュニ）、カプノシトファガ属、カルディオバクテリウム属（例えば、カルディオバクテリウム・ホミニス）、シトロバクター属、クロストリジウム属（例えば、破傷風菌またはクロストリジウム・ディフィシレ）、クラミジア属（例えば、クラミジア・トラコマチス、肺炎クラミジア、およびオウム病クラミジア）、エイケネラ属（例えば、エイケネラ・コローデンス）、エンテロバクター属、エシェリキア属（例えば、大腸菌）、フランシセラ属（例えば、野兎病菌）、フゾバクテリウム属、フラボバクテリウム属、ヘモフィルス属（例えば、デュクレー桿菌またはインフルエンザ菌）、ヘリコバクター属（例えば、ヘリコバクター・ピロリ）、キンゲラ属（例えば、キンゲラ・キンゲ）、クレブシエラ属（例えば、肺炎桿菌）、レジオネラ属（例えば、レジオネラ・ニューモフィラ）、リステリア属（例えば、リステリア・モノサイトゲネス）、レプトスピラ属、モラクセラ属（例えば、モラクセラ・カタラーリス）、モルガネラ属、マイコプラズマ属（例えば、マイコプラズマ・ホミニスおよび肺炎マイコプラズマ）、マイコバクテリウム属（例えば、ヒト型結核菌またはらい菌）、ナイセリア属（例えば、淋菌または髄膜炎菌）、パスツレラ属（例えば、パスツレラ・ムルトシダ）、プロテウス属（例えば、プロテウス・ブルガリスおよびプロテウス・ミラビリス）、プレボテラ属、プレシオモナス属（例えば、プレジオモナス・シゲロイデス）、シュードモナス属（例えば、緑膿菌）、プロビデンシア属、リケッチア属（例えば、リケッチア・リケッチイおよびリケッチア・チフィ）、ステノトロフォモナス属（例えば、ステノトロフォモナス・マルトフィリア）、スタフィロコッカス属（例えば、黄色ブドウ球菌および表皮ブドウ球菌）、ストレプトコッカス属（例えば、緑色連鎖球菌、ストレプトコッカス・ピオゲネス（Ａ群）、ストレプトコッカス・アガラクチア（Ｂ群）、ストレプトコッカス・ボビス、および肺炎連鎖球菌）、ストレプトミセス属（例えば、ストレプトミセス・ヒグロスコピクス）、サルモネラ属（例えば、腸炎菌、腸チフス菌、およびネズミチフス菌）、セラチア属（例えば、セラチア・マルセッセンス）、シゲラ属、スピリルム属（例えば、鼠咬症スピリルム）、トレポネーマ属（例えば、梅毒トレポネーマ）、ベイヨネラ属、ビブリオ属（例えば、コレラ菌、腸炎ビブリオ、およびビブリオ・バルニフィカス）、エルシニア属（例えば、エルシニア・エンテロコリチカ、エルシニア・ペスティス、およびエルシニア・シュードツベルクローシス）、キサントモナス属（例えば、キ
サントモナス・マルトフィリア）、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、属の構成要素を含む。
具体的には、ＳＬＩＰＳは、流動および静止条件の両方の下で、一般的な細菌生物膜付着の９９．６％を防止することが示されており、ＰＥＧ化に基づく最良のシナリオで最先端技術の表面処理と比べて、少なくとも３０倍の生物膜付着の低減を表す。
また、ＳＬＩＰＳは、種々の種類の真菌を撥ねることができる。ＳＬＩＰＳによって撥ねられる真菌の非限定的実施例は、アスペルギルス属の構成要素（例えば、アスペルギルス・フラブス、アスペルギルス・フミガーツス、アルペルギルス・グラウカス、アスペルギルス・ニデュランス、アルペルギルス・ニガー、およびアスペルギルス・テレウス）、ブラストミセス・デルマチチジス、カンジダ属（例えば、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラタ、カンジダ・トロピカリス、カンジダ・パラシローシス、カンジダ・クルセイ、およびカンジダ・ギリエルモンジィ）、コクシジオイデス・イミチス、クリプトコッカス属（例えば、クリプトコッカス・ネオフォルマンス、クリプトコッカス・アルビダス、およびクリプトコッカス・ラウレンチイ）、カプスラーツム型ヒストプラスマ・カプスラーツム、ズボアジ型ヒストプラスマ・カプスラーツム、パラコクシジオイデス・ブラジリエンシス、スポロトリクス・シェンキ、アブシディア・コリンビフェラ、リゾムコール・プシルス、リゾプス・アリズス、およびそれらの組み合わせを含む。
ＳＬＩＰＳはまた、種々の種類のウイルスおよびウイルス様粒子を撥ねることもでき
る。１つ以上の実施形態では、ＳＬＩＰＳによって撥ねられるウイルスは、ｄｓＤＮＡウイルス、ｓｓＤＮＡウイルス、ｄｓＲＮＡウイルス、（＋）ｓｓＲＮＡウイルス、（−）ｓｓＲＮＡウイルス、ｓｓＲＮＡ−ＲＴウイルス、ｄｓＤＮＡ−ＲＴウイルス、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される。ＳＬＩＰＳによって撥ねられるウイルスの非限定的実施例は、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）、デング、エプスタイン・バー、ハンタウイルス、ヒトＴ細胞白血球ウイルス（ＨＴＬＶ Ｉ／ＩＩ）、パルボウイルス、肝炎（例えば、Ａ型肝炎、Ｂ型肝炎、およびＣ型肝炎）、ヒトパピローマウイルス（ＨＰＶ）、ヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）、後天性免疫不全症候群（ＡＩＤＳ）、呼吸器合胞体ウイルス（ＲＳＶ）、水痘帯状疱、西ナイル、ヘルペス、ポリオ、天然痘、黄熱病、ライノウイルス、コロナウイルス、オルトミクソウイルス科（インフルエンザウイルス）（例えば、Ａ型インフルエンザ、Ｂ型インフルエンザ、Ｃ型インフルエンザ、イサウイルス、およびトゴトウイルス）、およびそれらの組み合わせを含む。
なおも別の実施形態では、ＳＬＩＰＳは、表面付着、表面媒介血栓形成、汚染、または凝集を引き起こすことなく、懸濁液または溶液中の粒子を撥ねることが可能である。ＳＬＩＰＳの疎水油性質は、それが広範囲の汚染物質から表面を保護することを可能にする。懸濁液または溶液中の粒子の非限定的実施例は、細胞（例えば、正常細胞、罹患細胞、寄生された細胞、癌細胞、異質細胞、幹細胞、および感染細胞）、微生物（例えば、ウイルス、ウイルス様粒子、細菌、バクテリオファージ）、タンパク質、および細胞成分（例えば、細胞小器官、細胞断片、細胞膜、細胞膜断片、ウイルス、ウイルス様粒子、バクテリオファージ、サイトゾルタンパク質、分泌タンパク質、シグナリング分子、組み込みタンパク質、核酸／タンパク質複合体、核酸沈殿剤、染色体、核、ミトコンドリア、葉緑体、鞭毛、生体鉱物、タンパク質複合体、およびミニ細胞）を含む。
他の実施形態では、ＳＬＩＰＳは、薬剤、静脈注射用溶液、製薬、および薬剤送達システムで使用される天然または合成溶液を撥ねる。
タンパク質吸着の防止または低減
一実施形態では、ＳＬＩＰＳは、タンパク質吸着を防止するか、または低減させるため
に使用される。
異種表面の接触と関連付けられる生体適合性および汚染の問題は、非特異的タンパク質吸着を伴う。生体適合性は、特定の環境または用途で適切な宿主応答を可能にする材料の能力である。一般的に、医療器具および医療デバイスの異種表面は、種々の生物学的吸着事象および生物学的応答を引き付け、これらのプロセスを防止する、低減させる、または制御することは非常に困難である（Ｒａｔｎｅｒ（Ｅｄ．）， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ（２００４））。生物付着事象、免疫応答、タンパク質吸着、塞栓形成、および同等物と関連付けられる、生体内および生体外での異種表面への複雑な種々の生物学的応答がある（Ｒａｔｎｅｒ（Ｅｄ．）， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ（２００４））。タンパク質は、表面との後続の細胞（または微生物）相互作用に強く影響を及ぼす、緊密に結合した吸着質として表面上に堆積する固有の傾向を有する（Ｒａｔｎｅｒ（Ｅｄ．）， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ（２００４））。細菌は、タンパク質の調整層を用いて表面に付着する。埋め込まれた生体材料または医療デバイスは、フィブロネクチン、オステオネクチン、ビトロネクチン、アルブミン、フィブリノゲン、ラミニン、コラーゲン、および共有結合短鎖オリゴ糖を含む、血清および周辺基質の構成物質によって急速に被覆される（Ｒａｔｎｅｒ（Ｅｄ．）， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ（２００４）、Ｇｒｉｓｔｉｎａ， Ａ．Ｇ．， ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｅｐｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ
ｈｅａｒｔ．Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｖｓ ｔｉｓｓｕｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．ＪＡＭＡ ２５９：８７０−８７４（１９８８））。次いで、細菌および組織細胞の両方が、これらの種々のタンパク質に付着することができる。
タンパク質吸着はまた、デバイスが体内で免疫応答をトリガする時にも起こる。免疫応答をトリガされたとき、補体タンパク質が、食作用のために異種表面をオプソニン化する。補体活性化は、異種表面を汚染する、補体成分の堆積につながる（Ｓｋａｔｔｕｍ Ｌ， ｅｔ ａｌ．， Ｍｏｌ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．， ４８（１４）：１６４３−５５（２０１１））。
現在まで、抗血栓剤（ヘパリン）の付着またはポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）あるいはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の固定化等の表面修飾が徹底的に試験されてきたが、タンパク質吸着を回避することのそれらの成功は限定されたままである（Ｇｅｏｒｇｅ， Ｐ．Ａ．， ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ｊ．Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｌｏｃｋ−ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ） ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ： ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ ｃｅｌｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ．Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ３０：２４４９−２４５６（２００９））。ＰＥＧベースの表面は、非特異的タンパク質吸着および細胞接着に抵抗するが、最終的に、ほとんどの生化学的環境で酸化する（Ｒａｔｎｅｒ（Ｅｄ．）， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ（２００４）、 Ｃｈｅｎ， Ｓ．， ｅｔ ａｌ． Ｓｕｒｆａｃｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ： Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏｗａｒｄ ｌｏｗ−ｆｏｕｌｉｎｇ／ｎｏｎ−ｆｏｕｌｉｎｇ ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｐｏｌｙｍｅｒ ５１：５２８３−５２９３（２０１０））。防汚材料の非汚染性質は、概して、タンパク質吸着に対する物理的およびエネルギー障壁の役割を果たす、緊密に結合された水層によって引き起こされる。Ｃｈｅｎ， Ｓ．， ｅｔ ａｌ． Ｐｏｌｙｍｅｒ ５１：５２８３−５２９３（２０１０）。しかしながら、これらの表面は、最終的に劣化して、吸着が起こることを可能にする。
したがって、１つ以上の実施形態では、ＳＬＩＰＳと接触するタンパク質の吸着を防止する、または低減させるために、ＳＬＩＰＳを使用することができる。
生体液の付着の防止、または低減
ＳＬＩＰＳに適用されるか、またはＳＬＩＰＳと接触する、生体液等の流体は、潤滑流体によって強く撥ねられる。本明細書で使用されるように、「流体」は、生物および薬剤で使用される合成溶液からのものを含む、懸濁液または溶液中の流体および粒子を含む。
この表面設計は、生体液の付着を制御することへの完全に新しいアプローチを呈示する。表面付着または凝集を引き起こすことなく、ＳＬＩＰＳによって撥ねることができる生体液の非限定的実施例は、全血、血清、血漿、水、汗、便、尿、唾液、涙、膣液、前立腺液、歯肉滲出液、羊水、眼液、脳脊髄液、精液、痰、腹水、膿、鼻咽頭液、創傷浸出液、房水、硝子体液、胆汁、耳垢、内リンパ、外リンパ、胃液、粘液、腹液、胸水、皮脂、嘔吐物、合成流体（例えば、人工血液、ホルモン、栄養物）およびそれらの組み合わせを含む。
ＳＬＩＰＳの用途
抗凝固表面
凝固連鎖機構に関与する、血小板およびフィブリン等の血液成分を撥ねることによって、血液凝固を防止するか、または低減させる表面を、本開示に従って作製することができる。一実施形態では、ＳＬＩＰＳは、抗凝固表面を作成するように、血液等の複合流体と接触する医療デバイスに適用される。合成表面上の血液凝固は、医学において長年の広く普及した問題である（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ， Ａ．Ｒ． ＆ Ｈａｒｋｅｒ， Ｌ．Ａ． Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｈｅｍｏｓｔａｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ，（Ｆ． Ａ． Ｄａｖｉｓ， Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ， １９８３）、Ｃｏｌｍａｎ， Ｒ．Ｗ．， Ｈｉｒｓｃｈ， Ｊ．， Ｍａｒｄｅｒ， Ｖ．Ｊ． ＆ Ｓａｌｚｍａｎ， Ｅ．Ｗ． （ｅｄｓ．）．Ｈｅｍｏｓｔａｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ，（Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ａｎｄ Ｗｉｌｋｉｎｓ，２００５））。血栓症は、血小板付着、フィブリノゲンを開裂してフィブリン塊形成を活性化するトロンビンの活性化および放出を推進する、タンパク質吸収によって、最初に表面上で開始される（（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ， Ａ．Ｒ． ＆ Ｈａｒｋｅｒ， Ｌ．Ａ． Ｍａｎｕａｌ ｏｆ
Ｈｅｍｏｓｔａｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ，（Ｆ． Ａ． Ｄａｖｉｓ，
Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ， １９８３）、Ｃｏｌｍａｎ， Ｒ．Ｗ．， Ｈｉｒｓｃｈ， Ｊ．， Ｍａｒｄｅｒ， Ｖ．Ｊ． ＆ Ｓａｌｚｍａｎ， Ｅ．Ｗ． （ｅｄｓ．）．Ｈｅｍｏｓｔａｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ，（Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ
Ｗｉｌｌｉａｍｓ ａｎｄ Ｗｉｌｋｉｎｓ，２００５）））。
結果は、ＳＬＩＰＳが、血液がＳＬＩＰＳを湿潤させ、ＳＬＩＰＳに付着することを可能にしないことを実証する。血液凝固を防止する、または低減させる抗凝固表面は、生体内非細胞のように、超低抵抗無血栓表面を作成することによって開発することができる（実施例２参照）。
本明細書で開示される抗凝固表面は、凝固連鎖機構に関与する、血小板およびフィブリン等の血液成分の付着を制御するための新規で驚くほど効果的な方法を表す。抗凝固表面は、生体内非細胞のように、超低抵抗無血栓表面を作成することによって、血液がＳＬＩＰＳを湿潤させるか、またはＳＬＩＰＳに付着することを可能にしない。図１は、その周囲に低表面エネルギーの化学的に不活性なペルフルオロ液体が浸潤した、多孔質または粗い層を示す。ペルフルオロ油が、ＳＬＩＰＳ構造の特徴によって定位置で保持されてもよい。この組み合わせは、多孔質構造が低エネルギー流体を定位置で保持するため、基質の表面上の化学的に平滑で超撥水性の化学的に均質な潤滑膜につながる。多孔質材料の物理
的粗度の存在は、潤滑流体の完全な湿潤を誘発するだけでなく、多孔質固体内で潤滑流体の追加の付着も提供することができる。薄い潤滑膜は、内皮細胞膜内の皮質二重層と対して異ならず、表面不均等性を最小限化し、保持力を低減させ、ＳＬＩＰＳに沿った流体移動性を増進する。結果として、ＳＬＩＰＳと接触している流体へのけん引力が最小限であり、流体がＳＬＩＰＳ上で高度に移動可能なままとなる。潤滑膜は、多孔質材料によって誘発される流体浸潤プロセスを通して生成される。
開示された実施形態の１つ以上の態様では、ＳＬＩＰＳは、血小板活性化または凝固を伴わずに、１、２、３、４、５、または１０時間以上にわたって１００ｍＬ／ｈｒで血流を支援する。他の態様では、ＳＬＩＰＳは、小板活性化または凝固を伴わずに、８、１０、１５、または２０時間以上にわたって５００ｍＬ／ｈｒで血流を支援する。なおも他の態様では、ＳＬＩＰＳは、小板活性化または凝固を伴わずに、１２、１５、２０、または２４時間以上にわたって１０００ｍＬ／ｈｒで血流を支援する。他の態様では、ＳＬＩＰＳは、小板活性化または凝固を伴わずに、２４、３６、または４８時間以上にわたって１２５０ｍＬ／ｈｒで血流を支援する。なおも他の態様では、ＳＬＩＰＳは、数日、数ヶ月、または数年の期間にわたって１２５０ｍＬ／ｈｒで血流を支援する。
医療デバイス
他の実施形態では、ＳＬＩＰＳは、タンパク質、微生物、血液、組織、および同等物の付着を防止する、または低減させるように、医療デバイスに組み込まれる。
生化学的環境で使用される医療デバイスと関連付けられる異種表面は、一般的に、細菌、ウイルス、および真菌微生物で汚染される。汚染された医療デバイス表面は、永続的な生物膜感染に発展し、身体の他の場所で感染を引き起こし得る（Ｒａｔｎｅｒ（Ｅｄ．），Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ（２００４））。現在、タンパク質吸着、細菌付着、および炎症反応と関連付けられる生物学的プロセスを防止する、遅延させる、または低減させることができる材料はない。ヘパリン化表面およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）（ＰＴＦＥ）等の多くの材料または被覆は、化学的または生化学的手段によって、生化学的付着および応答を防止する。そのような材料および被覆が、生化学的付着および応答を防止するように化学的または生化学的手段に依存するため、これらの材料の使用は、ある環境に限定される。また、流体を撥ねるこれらの材料の能力は、ある生物学的種に限定される。
体内の多くの医療デバイスおよび生物医学インプラントは、デバイスまたはインプラントを包囲する組織に損傷を引き起こし得る。炎症、創傷治癒、プラーク処分、および異物反応が、これらの損傷に対する一般的な応答である。医療デバイスおよびインプラントは、慢性炎症、肉芽組織の形成、および線維症または線維性封入の末期治癒応答を引き起こし得る（Ｒａｔｎｅｒ（Ｅｄ．），Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ（２００４））。しかしながら、これらの損傷が起こることを防止するデバイスまたは被覆は存在しない。
非毒性消毒剤または抗菌剤でカテーテル表面を被覆するために、またはそのような物質をカテーテル材料自体に組み込むために、種々の試行が行われてきた（Ｃｒｎｉｃｈ ｅｔ ａｌ．， ２００２）。これらの抗菌性表面は、Ａｇ粒子複合構造、消毒剤、および抗生物質等の化合物を組み込むという原則に基づいている。しかしながら、これらのアプローチは、医療器具と関連付けられる多数の感染症で実証されるように、材料から拡散する抗生物質種の制限により、最終的にそれらの有効性が限定される（Ｃｒｎｉｃｈ ２００２， Ｇｒｉｓｔｉｎａ １９８７）。
例えば、カテーテル、カニューレ、およびシャントは、一般的に、流体またはガスの排
出、投与、あるいは手術器具によるアクセスを可能にするために、体内または体外で使用される。それらは、一時的または永久的（例えば、留置カテーテル）であり得る。これらの医療デバイスは、シリコーンゴム、ラテックス、および熱可塑性エラストマーを含む、一連のポリマーで作製することができる。カテーテルおよびカニューレおよびシャントの細菌感染およびコロニー形成は、しばしば、敗血症等の重篤な関連病状を引き起こす（Ｃｒｎｉｃｈ， Ｃ．Ｊ． ＆ Ｇ． Ｍａｋｉ， Ｄ．Ｇ． Ｔｈｅ Ｐｒｏｍｉｓｅ ｏｆ Ｎｏｖｅｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅ−Ｒｅｌａｔｅｄ Ｂｌｏｏｄｓｔｒｅａｍ Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ． ＩＩ． Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ Ｄｅｖｉｃｅｓ． Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ Ｄｉｓｅａｓｅｓ ３４：１３６２−１３６８（２００２））。
他の問題は、炎症および創傷応答を含む。ステントは、一般的に、感染または詰まりにより、故障するか、または正常に機能しない（Ｔｕｌｉ， Ｓ．， Ｄｒａｋｅ， Ｊ．， Ｌａｗｌｅｓｓ， Ｊ．， Ｗｉｇｇ， Ｍ． ＆ Ｌａｍｂｅｒｔｉ−Ｐａｓｃｕｌｌｉ， Ｍ． Ｒｉｓｋ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｒｅｐｅａｔｅｄ ｃｅｒｅｂｒｏｓｐｉｎａｌ ｓｈｕｎｔ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｉｎ ｐｅｄｉａｔｒｉｃ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｈｙｄｒｏｃｅｐｈａｌｕｓ． Ｊ． Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ． ９２：３１−３８（２０００）、Ｎｏｅｔｚｅｌ， Ｍ．Ｊ． ＆ Ｂａｋｅｒ， Ｒ．Ｐ． Ｓｈｕｎｔ ｆｌｕｉｄ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ：ｒｉｓｋｓ ａｎｄ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｕｎｔ ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ． Ｊ． Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ． ６１：３２８−３３２（１９８４））。
さらに、ステントはまた、体内で重篤な感染症を引き起こし得る細菌感染の傾向もある。ステントは、疾患誘発性の局所的血流閉塞を防止するか、またはそれに対抗するように、体内の天然通路または導管に挿入される。それはまた、手術中に天然導管を一時的に開いておくために使用することもできる。ステントは、しばしば、血栓症および細菌感染の影響を低減させるようにヘパリン処理される。しかしながら、この予防策にもかかわらず、血栓形成、感染、創傷応答、および細菌のコロニー形成と関連付けられる問題が持続する（Ｇａｒｇ， Ｎ．， Ｇａｒｇ， Ｒ．， Ｇｏｒｄｏｎ， Ｃ．， Ｓｉｎｇｈ，
Ｒ． ＆ Ｓｉｎｇｈ，Ａ． Ａｃｕｔｅ Ｃｏｒｏｎａｒｙ Ｓｙｎｄｒｏｍｅ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｃｏｒｏｎａｒｙ Ａｒｔｅｒｙ Ｍｙｃｏｔｉｃ Ａｎｅｕｒｙｓｍ Ｄｕｅ ｔｏ Ｌａｔｅ Ｓｔｅｎｔ Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｗｉｔｈ Ｒａｄｉｏｌａｂｅｌｅｄ Ａｕｔｏｌｏｇｏｕｓ Ｌｅｕｋｏｃｙｔｅ Ｉｍａｇｉｎｇ．Ｃｌｉｎ． Ｎｕｃｌ． Ｍｅｄ． ３４：７５３−７５５（２００９）、Ｄｉｅｔｅｒ， Ｒ．Ｓ． Ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｓｔｅｎｔ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ．Ｃａｔｈｅｔｅｒ． Ｃａｒｄｉｏ． Ｉｎｔｅ． ６２：２８１−２８１（２００４）、Ｄｉｅｔｅｒ， Ｒ．Ｓ． Ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｓｔｅｎｔ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ．Ｃｌｉｎ． Ｃａｒｄｉｏｌ． ２３：８０８−８１０（２０００）、Ｈｅａｒｎ， Ａ．Ｔ．， ｅｔ ａｌ． Ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ ｓｔｅｎｔ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｅｌａｙｅｄ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ． Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｕｒｇｅｒｙ １７４：１５７−１５９（１９９７））。
なおも他の医療デバイスおよびインプラントは、接着および付着と関連付けられる問題を引き起こす。人工心臓弁、心室補助デバイス（ＶＡＤ）、および完全人工心臓（ＴＡＨ）は、しばしば、細菌感染、心内膜炎、および全身炎症を引き起こす（Ｃｒｉｂｉｅｒ，
Ａ．， ｅｔ ａｌ． Ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｔｒａｎｓｃａｔｈｅｔｅｒ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ａｏｒｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｐｒｏｓｔｈｅｓｉ
ｓ ｆｏｒ ｃａｌｃｉｆｉｃ ａｏｒｔｉｃ ｓｔｅｎｏｓｉｓ−Ｆｉｒｓｔ ｈｕｍａｎ ｃａｓｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ． Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ １０６：３００６−３００８（２００２）、Ｄｉｓｍｕｋｅｓ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ
ｖａｌｖｅ ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ３８ ｃａｓｅｓ． Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ４８：３６５−３７７（１９７３）、Ｋａｒｃｈｍｅｒ， Ａ．Ｗ．， ｅｔ ａｌ．Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ
ｃａｕｓｉｎｇ ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ：ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃ ａｎｄ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ａｓ ｇｕｉｄｅｓ ｔｏ ｔｈｅｒａｐｙ．Ａｎｎ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ ９８：４４７−４５５（１９８３）、Ｇｒｉｓｔｉｎａ， Ａ．Ｇ．， ｅｔ ａｌ． Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｅｐｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｈｅａｒｔ．Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｖｓ ｔｉｓｓｕｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．ＪＡＭＡ ２５９：８７０−８７４（１９８８））。
接着、付着、および創傷応答は、しばしば、バイオセンサおよび生物電極が身体に埋め込まれたときに起こる。生体内のバイオセンサの耐用年数は、典型的には、感染、汚染、および炎症反応により限定される（Ｗｉｌｓｏｎ， Ｇ．Ｓ． ＆ Ｇｉｆｆｏｒｄ， Ｒ． Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ｆｏｒ ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｉｎ ｖｉｖｏ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｂｉｏｓｅｎｓ． Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎ． ２０：２３８８−２４０３（２００５）、Ｒｅｉｃｈｅｒｔ， Ｗ．Ｍ．， Ｋｏｓｃｈｗａｎｅｚ， Ｈ．Ｅ．， Ｙａｐ， Ｆ．Ｙ． ＆ Ｋｌｉｔｚｍａｎ，Ｂ．Ｉｎ ｖｉｔｒｏ ａｎｄ ｉｎ ｖｉｖｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｐｏｌｙ−Ｌ−ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｇｌｕｃｏｓｅ ｓｅｎｓｏｒｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐａｒｔ Ａ ８７Ａ：７９２−８０７（２００８）、Ｍｕｎｒｏ， Ｗ．Ａ．， Ｔｈｏｍａｓ， Ｃ．Ｌ．Ｐ．， Ｓｉｍｐｓｏｎ， Ｉ．， Ｓｈａｗ， Ｊ． ＆ Ｄｏｄｇｓｏｎ， Ｊ．Ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐＨ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｄｕｅ
ｔｏ ｂｉｏｆｉｌｍ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｍｅｍｂｒａｎｅ． Ｓｅｎｓｏｒ Ａｃｔｕａｔ Ｂ−Ｃｈｅｍ ３７：１８７−１９４（１９９６））。
また、ペースメーカー、および神経電極等の生物電極もまた、感染、汚染、および炎症反応という頻繁な問題に直面する（Ｓ． Ｋａｒｎａｍ， ｅｔ ａｌ． Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐｈｌｅｉ， ａ ｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙ ｕｎｒｅｐｏｒｔｅｄ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｐａｃｅｍａｋｅｒ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ：Ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｈｅ ｂｏｘ ｉｎ ｃａｒｄｉａｃ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ．Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ Ｊｏｕｒｎａｌ １７（２０１０）、Ｓｏｈａｉｌ， Ｍ．Ｒ．， ｅｔ ａｌ． Ｒｉｓｋ ｆａｃｔｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｐａｃｅｍａｋｅｒ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ．Ｃｌｉｎ Ｉｎｆｅｃｔ Ｄｉｓ
４５：１６６−１７３（２００７））。
内視鏡は、清掃および殺菌することが困難であり、したがって、１人の患者から別の患者への細菌、真菌、またはウイルス感染の移入に関係する問題を呈示する（Ｂｅｉｌｅｎｈｏｆｆ， Ｕ．， ｅｔ ａｌ． ＥＳＧＥ−ＥＳＧＥＮＡ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ：Ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ Ｕｐｄａｔｅ ２００８．Ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ ４０：９３９−９５７（２００８）、Ｂａｎｅｒｊｅｅ， Ｓ．， ｅｔ ａｌ．Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｕｒｉｎｇ ＧＩ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ．Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔ Ｅｎｄｏｓｃ ６７：７８１−７９０（２００８））。さらに、気管内チュー
ブ、人工呼吸器、および関連人工呼吸器管は、典型的には、永続的な細菌生物膜で汚染され、したがって、頻繁な清掃および交換を必要とする（Ａｆｅｓｓａ， Ｂ．， ｅｔ ａｌ． Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ ａ Ｓｉｌｖｅｒ−Ｃｏａｔｅｄ Ｅｎｄｏｔｒａｃｈｅａｌ Ｔｕｂｅ ａｎｄ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｍｏｒｔａｌｉｔｙ ｉｎ Ｐａｔｉｅｎｔｓ Ｗｉｔｈ Ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｐｎｅｕｍｏｎｉａ． Ｃｈｅｓｔ １３７：１０１５−１０２１（２０１０））。
加えて、埋め込まれた生体内薬剤送達デバイスの成功は、しばしば、薬剤送達の有効性を低減させる、体内の生物付着プロセスによって限定される（Ｂｈａｒｄｗａｊ， Ｕ，
ｅｔ ａｌ． Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ
ｖｅｈｉｃｌｅ ｆｏｒ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｆｏｒ ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ． Ｊ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ ２：１０１６−１０２９（２００８）、Ｖｏｓｋｅｒｉｃｉａｎ， Ｇ．， ｅｔ ａｌ．Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ
ａｎｄ ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ ｏｆ ＭＥＭＳ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｄｅｖｉｃｅｓ． Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２４：１９５９−１９６７（２００３））。
ＳＬＩＰＳは、種々の流体および他の生物学的物質が表面を湿潤させること、および粒子が表面に付着することを防止する、低減させる、または遅延させるために使用される。例えば、ＳＬＩＰＳは、生体液を操作するために微量の流体またはガスの流動を制御する、マイクロ流体デバイス（例えば、ラボオンチップ）に組み込むことができる。ＳＬＩＰＳ表面は、デバイスが、流体の湿潤、付着、または粒子の接着を許可することなく、流体の流動を支援することができるように、創傷包帯、カテーテル、ステント、および他の生物医学デバイス（例えば、ステント、透析機、中心静脈・静脈血液濾過デバイス、体外膜型人工肺、および連結カテーテル）を含む、デバイスの中または上の炎症反応、血液凝固、防汚、および生物起源の他の製品の付着を防止する、低減させる、または遅延させるために有用である（例えば、図２２Ａ〜Ｂ参照）。医療器具および医療デバイスの表面は、防止する、低減させる、および制御することが困難である種々の生物学的吸着事象および生物学的応答を引き付ける。ＳＬＩＰＳは、タンパク質吸着、細胞付着、細菌感染、および炎症反応に関するプロセスを低減させる、防止する、または媒介するように、医療器具および医療デバイスに適用することができる。
例えば、ＳＬＩＰＳは、例えば、切断、打撲、穿刺、掻爬、裂傷、および熱傷によって引き起こされる創傷を含む、創傷の処置で使用することができる。一実施形態では、ＳＬＩＰＳは、損傷皮膚へのさらなる損傷を防止するか、または低減させるために、およびＳＬＩＰＳ表面が覆う組織に酸素を送り込むために使用される。この実施形態の一態様は、熱創傷の処置である。熱創傷は、損傷組織の層により低酸素になる。現在の熱傷の処置は、損傷組織を高レベルの酸素に暴露させることを伴う。これは、例えば、高圧室で達成することができる。しかしながら、そのような創傷は、損傷皮膚が大いに必要とされている酸素に暴露されることを妨げるか、または低減させる、創傷包帯によって覆われる、または感染に暴露されて影響を受けやすいままにされるかのいずれかとならざるを得ない。酸素化潤滑流体が注入されているＳＬＩＰＳ処理創傷包帯は、創傷に付着することなく環境への暴露によって引き起こされる感染から創傷を保護するため、および治癒を推進するように損傷に酸素を提供するための両方に使用することができる。
医療／手術器具
細菌汚染および表面の集団の重要な結果は、手術器具、生物医学材料、およびカテーテル等の人工装具の感染である（Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ， Ｊ．Ｗ．， ｅｔ ａｌ． Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｂｉｏｆｉｌｍｓ ｉｎ ｎａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｓｅａｓｅ． Ａｎｎ． Ｒｅｖ． Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ． ４１：４３５−４６４（１９８７）、Ｇｒ
ｉｓｔｉｎａ， Ａ．Ｇ．， Ｄｏｂｂｉｎｓ， Ｊ．Ｊ．， Ｇｉａｍｍａｒａ， Ｂ．， Ｌｅｗｉｓ， Ｊ．Ｃ． ＆ ＤｅＶｒｉｅｓ， Ｗ．Ｃ． Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｓｅｐｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｈｅａｒｔ．Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｖｓ ｔｉｓｓｕｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ． ＪＡＭＡ ２５９：８７０−８７４（１９８８））。手術器具関連細菌汚染によって引き起こされる血流感染は、カテーテルおよびインプラントを伴う手技と関連付けられる頻繁かつ重篤な合併症である（Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ ｅｔ ａｌ．， １９８７、Ｇｒｉｓｔｉｎａ， １９８８）。そのような感染は、感染部位の炎症につながり得る、体内の免疫応答をトリガする。
手術器具およびカテーテル等の血管内デバイス（ＩＶＤ）は、多くの潜在的な感染源を有する。カテーテル表面への微生物の付着が、カテーテル使用によって引き起こされる感染の原因と関連付けられる最も重要な特性である。表面への付着が成功する単一の細菌細胞さえも、頑丈な感染性細菌膜に発展し、疾患を引き起こし得る。したがって、細菌付着の防止または低減のための効果的な策略が必要とされる。
創傷包帯
別の実施形態では、ＳＬＩＰＳは、創傷包帯に組み込まれる。ＳＬＩＰＳ表面は、生体液と接触させられたときにタンパク質または細胞の付着を可能にしない。また、ペルフルオロカーボンが、酸素の高い可溶度を有する。（Ｃｌａｒｋ， Ｌｅｌａｎｄ Ｃ．；Ｇｏｌｌａｎ， Ｆ． Ｓｃｉｅｎｃｅ １５２（３７２０）：１７５５−５６（１９６６）、Ｓｈａｆｆｅｒ，Ｔ．Ｈ． ｅｔ ａｌ．， Ｐｕｌｍｏｎｏｌ． １４：１０２−１０９（１９９２））。したがって、例えば、ペルフルオロカーボン基質とともに、ＳＬＩＰＳを組み込む創傷包帯は、より速い創傷治癒を推進するように、タンパク質または細胞の付着を防止する通気性表面を提供する（例えば、図２３参照）。
以下は、例証の目的で提示されるにすぎず、限定的となることを目的としていない。
一式のＳＬＩＰＳが、広範囲の表面張力に及ぶ流体を撥ねるように製造された。粗度を生成するために２種類の多孔質固体が試験された。多孔質固体は、周期的に順序付けられた、およびランダムであった：（ｉ）低表面エネルギーポリフルオロアルキルシランで官能化されたナノ柱の配列、および（ｉｉ）バルク基質の全体を通して分配されたＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ナノ繊維のランダムなネットワーク（図１７）。不揮発性、かつ水相および炭化水素相の両方と非混合性であり、したがって、水、酸および塩基、アルカン、アルコール、およびケトンを含む種々の極性および非極性液体のために、基質とともに安定した易滑性界面（すなわち、Ｅ１＞０およびＥ２＞０）（図１５および図１７）を形成することができる、低表面張力のペルフルオロ液体（例えば、ＦＣ−７０、γＢ＝１７．１ｍＮ／ｍ、またはＤｕｐｏｎｔ（商標）Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）油）が、潤滑流体のために選択された。ＳＬＩＰＳは、約１ｎｍの粗度を伴う均質かつほぼ分子的に平滑な表面をもたらした、多孔質材料の中への液体浸潤を通して生成された。
これらのＳＬＩＰＳのうちのそれぞれは、非常に低い接触角ヒステリシス（ＣＡＨ、Δθ＜２．５°、図１７および図１８Ａ）によって、および約１７．２±０．５ｍＮ／ｍ（すなわち、ｎ−ペンタン）から７２．３±０．３ｍＮ／ｍ（すなわち、水）に及ぶ表面張力の流体に対する非常に低い摺動角（液滴体積≧２μＬに対してα≦５°）によって示されるような極度の撥液性を呈した。ＣＡＨ、移動液滴の前進および後退接触角の差、および液滴運動に必要とされる表面傾斜である摺動角が、移動性への抵抗を直接特徴付け、したがって、低い値が、ほぼ欠陥のない表面と一致する、固定の不足を確認する。測定され
たＣＡＨおよび液滴体積（約４．５μＬ）に基づいて、ＳＬＩＰＳへの推定流体保持力は、０．８３±０．２２μＮ、ｎ＝６であった。この性能は、流体保持力が類似流体体積での低表面張力流体（すなわち、γＡ＜２５ｍＮ／ｍ）に対して約５μＮである、最先端技術のハスの葉から発想を得た疎水油性表面よりもほぼ１桁良好であった。また、潤滑相がテクスチャを覆うならば、ＳＬＩＰＳの撥液性は、テクスチャの幾何学形状に感応しなかった（図１８Ａ）。加えて、ＣＡＨが流体表面張力に依存し、かつ表面張力の減少時に劇的に増加する、ハスの葉ベースの疎水油性表面（図１８Ａ）と違って、流体・流体界面の化学的均質性および物理的平滑性により、そのような依存性はＳＬＩＰＳに欠けていた。
開示された表面は、ＳＬＩＰＳと接触する流体の表面湿潤を防止する、低減させる、または遅延させることが可能な超平滑表面を提供する。
ＰＤＭ上の血液の表面付着の差が、油浸潤ＰＴＦＥ表面と比較された、実験が行われた。被験者からの０．７５ｍＬの新鮮な全血が、ヘパリンの添加を伴わずに使用された。全血は、４つの表面上にピペットで採取され、１つの表面は、ペルフルオロ油（ＦＣ−７０）で含浸された微細構造化ＰＴＦＥ（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、１μｍ細孔サイズ）から成り、第２の表面は、対照としての機能を果たした未処理の微細構造化ＰＴＦＥから成り、第３の表面は、未処理のガラスであり、第４の表面は、未処理のＰＤＭＳであった。図１１は、ＰＤＭＳ（図１１Ａ）およびペルフルオロ油で含浸された微細構造化ＰＴＦＥ（図１１Ｂ）に追加されている血液サンプルの順次画像を示す。ＰＤＭＳ（図１１Ａ）、微細構造化ＰＴＦＥ（図１２Ｄ）、およびガラス（図１２Ａ）でできている表面は全て、血液サンプルが表面を湿潤させ、急速に凝固し、これらの材料に付着することを可能にした。ペルフルオロ油で含浸された微細構造化ＰＴＦＥ（図１１Ｂ）から成ったＳＬＩＰＳは、血液サンプルを即時に玉のような液滴にさせ、ＳＬＩＰＳに沿って摺動させた。
図１３を参照すると、光学（図１２（Ａ）（ｉ）、１２（Ｂ）（ｉ））および走査型（図１２（Ａ）（ｉｉ）、１２（Ｂ）（ｉｉ））電子顕微鏡法を使用した、これらの表面の後続の分析は、細胞、血小板、およびタンパク質等の血液種が、未処理のガラス、ＰＤＭＳ、およびＰＴＦＥ対照表面上で可視的に堆積させられる一方で、油で含浸されたＰＴＦＥ材料の上では何も見えないことを示す。したがって、この「流体様」表面は、新鮮な非ヘパリン化ヒト血液と接触しているときに、血小板の付着およびフィブリン塊形成を防止するか、または低減させることに極めて有効であると考えられる。
２μｍポリスチレン粒子を使用した実験は、粒子が、ＳＬＩＰＳを横断する流体／空気境界界面によって容易に引きずられ、「コーヒーリング」堆積を残す代わりに乾燥液滴の中心に集中するように、易滑性表面への付着力が極めて低いことを示した。
ＳＬＩＰＳからの流体が周辺生体液の中へ浸出するかどうかを判定するように実験が行われた。ペルフルオロ油（Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ ＦＣ−７０）で含浸されたナノ構造化柱配列表面（高さ２μｍの柱、３００ｎｍ直径、０．９μｍ間隔）が、マイクロ流体システムに組み込まれた。脱イオン水が、１２ｍＬ／分（すなわち、７２０ｍＬ／時）の速度で５分間チャネルに流入した。ペルフルオロ油は、ナノ構造化表面上で原型を保ったままであることが分かった。表面上にデカンの液滴を置くことによって、表面の易滑性が調べられた。表面に適用されたデカンがその移動性を表面上で維持する場合には、潤滑剤が構造化表面上に付着したままとなる。しかしながら、デカンが表面上に固定されたままである場合、潤滑剤層が維持されていない。浸出はまた、ＳＬＩＰＳを通り越してフッ素化溶媒の中へ入った流体を抽出し、その後に続いて、クロマトグラフィおよび質量分析法およ
び１９Ｆ−ＮＭＲを行うことによって、監視することもできる。
表面に浸潤したペルフルオロ油の総量とマイクロ流体システムで処理された水の量との間の比として、浸潤流体の最大浸出を定義すると、最大浸出は、＜０．２％であった。ペルフルオロカーボンが代用血液として食品医薬品局（Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｄｒｕｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）によってすでに承認されているため、この量の油の浸出は無害であることが期待される。有効粘度は、血栓付着に抵抗する「流体様」表面に維持しながら浸出の量を低減させるように増加させることができる。
本方法に従って生成された易滑性表面は、付着の優れた防止および／または表面上で培養された成熟細菌生物膜の低力着脱を示した。具体的には、この能力は、緑膿菌、ヒト日和見病原体、ならびにカテーテルの裏地および嚢胞性線維症患者の肺の中の最も一般的な院内感染のうちの１つについて実証される。
表面は、標準ポリスチレンペトリ皿上に載置された、０．２μｍの細孔サイズを伴う３０ｍｍの丸いＴｅｆｌｏｎ（登録商標）フィルタ膜の中へ、潤滑流体に対する基準を満たす１００μＬの種々の市販流体を吸い上げることによって製造された。易滑性表面の上に、緑膿菌前培養が１％で植菌された２４時間の２ｍＬトリプトン培養液だまりが、堆積させられ、静的に培養された。細菌は、この時間枠内で成熟生物膜を形成し、構成細胞に結合する粘液様基質は、液だまりをゲル化させる傾向がある。
本開示に従って生成された易滑性表面は、１０°以下の傾斜角でさえも、図１９に示されるように、傾転されたときに、粘液性の塊を容易に滑落させた。本開示に従って生成された易滑性表面上の生物膜粘液の効果的な滑落による除去は、生物膜の調整膜および粘液産生中に撥液性質が機能しなくなった、未充填０．２μｍＴｅｆｌｏｎ（登録商標）フィルタ（図１９の左）の上、ならびにフッ素シラン化超疎水性シリコン微細／ナノ構造配列（図１９の右）の上の粘液の基底層の付着および固定と対照的である。
生物膜粘液の視覚的に明白な滑落に加えて、本開示に従って生成された易滑性表面は、表面上の付着細菌をほぼ全く示さなかった。任意の残存付着細菌が、リン酸緩衝生理食塩水中の５％グルタルアルデヒドで固定され、透過性にされ、蛍光細胞画像化用の核酸染色法で印付けられた。蛍光顕微鏡法は、図２０に示されるように、２４時間培養後に、本方法に従って生成された易滑性表面上に残った生物膜構造または任意の微小コロニーの欠如を明らかにした。対照的に、有意な残存生物量が、未充填０．２μｍＴｅｆｌｏｎ（登録商標）フィルタの上、ならびに３つの異なるフッ素シラン化超疎水性シリコン微細／ナノ構造配列（サブミクロン柱ならびに１０μｍおよび５μｍ「レンガ壁」パターン）の上に残された。
本開示に従って生成された易滑性表面は、医療および環境要件を伴う用途を可能にする、潤滑流体の適切な選択によって、非毒性であるように設計することができる。すでに利用可能である市販の流体の中でも、潤滑流体に対する要件を満たすことができる８つの製品が審査され、５つの候補が低毒性について識別された（図２１参照）。毒性スクリーニングは、１％初期播種濃度の緑膿菌（ＰＡ−１４）前培養が植菌され、軌道撹拌器の中で３７℃にて一晩培養された、トリプトン培養液の１０ｍＬアリコートに、１％および０．０１％の各商品を追加することに基づいた。撹拌培養液は、連続的に希釈され、プレートに置かれ、コロニー形成単位（ＣＦＵ）定量化のために培養された。０．０１％濃度のＦＣ７０、Ｋｒｙｔｏｘ １００、およびペルフルオロデカリンと対比した、１％濃度での有意に低減させられたＣＦＵが、抑制効果を示し、毒性に敏感な用途のためにこれらの製
品を排除した。残りの５つの製品、Ｋｒｙｔｏｘ １０３／１０４／１０５およびＦＧ４０／４５は、細菌付着ならびに毒性を最小限化するように設計されている、易滑性流体表面の有望な候補である。
本開示に従って調製されたＴｅｆｌｏｎ（登録商標）およびシリコンウエハＳＬＩＰＳ表面は、細菌付着を防止することが示された。
ＳＬＩＰＳ製造
ＳＬＩＰＳを調製するために、潤滑液（Ｄｕｐｏｎｔ（商標）Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）１００および１０３）が、上塗り層を形成するように、≧２００ｎｍの平均細孔サイズを伴い、厚さ約６０〜８０μｍのＴｅｆｌｏｎ（登録商標）膜（Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ社， ワシントン州， アメリカ合衆国）である、多孔質固体の上に追加された。流体は、毛細管吸い上げを通して、基質全体の上に自発的に広がる。
シリコン微細構造配列製造
超疎水性微細構造配列が、ボッシュプロセスによって、４”シリコンウエハ上に製造された（Ｍ． Ｓｕｇａｗａｒａ， ｅ．ａ．， Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈｉｎｇ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｓｅｒｉｅｓ ｏｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｖｏｌ．
７． １９９８， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ）。微細構造は、ｄ＝５００ｎｍのＨＡＲナノ柱で２μｍのピッチ、ｄ＝１μｍのＨＡＲマイクロポストでｐ＝３μｍ、５μｍのＴ字形マイクロポスト、および１０μｍのＴ字形マイクロポストといった、４種類の幾何学形状から成った。ウエハは、ＥｔＯＨで洗い流され、３０秒間酸素プラズマ処理され、０．２ｍＬのヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリクロロシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社）を含有するガラスバイアルを用いて、減圧デシケータの中にサンプルを一晩置くことによって、疎水性にされた。
細菌調製および成長
緑膿菌ＰＡ１４、黄色ブドウ球菌ＳＣ０１、および大腸菌ＺＫ２６８６といった細菌株が、それぞれ、軌道撹拌器上の緩くキャップを締めた管の中のＬＢ培地（ＥＭＤ ＬＢ培地 Ｍｉｌｌｅｒ）内で３７℃にて一晩、固定相まで成長させられた。次いで、このＬＢ前培養は、緑膿菌用のＴＢ成長培地（ＢＤ Ｂａｃｔｏトリプトン）、黄色ブドウ球菌用の０．５％グルコースおよび３％ＮａＣｌで補完されたＴＳＢ培地、または大腸菌用のＭ９培地のうちの１つの中で、１％濃度で播種された。これらの培養液は、実験中に室温にてベンチ上で培養された。
フローセル設定
内径１／８”のＴｙｇｏｎ管が、蠕動ポンプ（Ｃｏｌｅ Ｐａｒｍｅｒ）の中に載置され、ホース鉤取付具（Ｗｏｒｌｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を介して、二重チャンバ３Ｄ印刷フローセル（チャンバ寸法、ｌ＝１０ｃｍ、ｗ＝１ｃｍ、ｈ＝１ｍｍ）に接続された。
管は、２つのチャンバを通して連続的に流動を可能にするように構成された。角チャンバの底面および側壁は、圧入多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）膜で裏打ちされ、一方は、ＳＬＩＰＳを作成するようにＫｒｙｔｏｘ １０３が注入され、他方は、対照として未処理のままにされた。細菌培養液は、ループが満杯になるまで各管の中へ送出され、閉じ込められた空気が気泡脱出部を通して排除された後に、ポンプが１０ｍＬ／分で動作させられた。
毒性スクリーニング
ＴＢの中の１％緑膿菌の撹拌培養液が、体積で１％のＫｒｙｔｏｘ １００、Ｋｒｙｔｏｘ １０３、ペルフルオロデカリン、ＦＣ７０、漂白剤、ならびに０．１％のＡｇＮＯ３およびグルタルアルデヒド等の試薬を用いて３通りに成長させられた。培地および試薬のみを含有する背景サンプル、ならびに追加された試薬がない対照培養液も調製された。サンプルは、３７℃にて２００ｒｐｍで軌道撹拌器の中で培養された。５５０ｎｍでの光学密度測定が、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ ４０ ＵＶ−Ｖｉｓ分光計上で３、６、９、および３０時間において行われた。光学密度は、背景、すなわち、ＴＢの中の試薬のみを差し引くことによって正規化された。
画像化および分析
付着した細菌細胞の蛍光画像化のために、フローセルの中に載置されたＰＴＦＥ基質が除去され、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）（１ｘ）（Ｌｏｎｚａ Ｂｉｏｗｈｉｔｔａｋｅｒ）の中で静かに洗い流され、付着細菌が５％グルタルアルデヒド溶液によって少なくとも１時間固定された。ＰＢＳ中の０．０１％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ１００（ＰＢＳＴ）が、細菌膜を透過性にするために１５分間使用され、その後、細胞がＰＢＳＴ中の０．５μＭ ＳＹＴＯＸ緑色核酸染色（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）で３０分染色された。画像化がＬｅｉｃａ ＤＭＸ顕微鏡上で行われた。
対照およびＳＬＩＰＳフローセル基質からの顕微鏡写真の蛍光強度を分析するために、各サンプルの顕微鏡写真の平均強度画像が、ＩｍａｇｅＪにおいて生成され、平均［（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３］ピクセル値および標準偏差が、各平均強度画像について計算された。
クリスタルバイオレット染色による生物膜定量化
ＰＴＦＥ基質が、３×３ｃｍセグメントで慎重に区分化され、フローセルから除去され、ＰＢＳの中で静かに洗い流され、０．１％クリスタルバイオレットによって２０分間染色された。染色されたサンプルがＤＩＷ槽の中で洗い流され、それぞれの上の結合クリスタルバイオレットが、４ｍＬの１００％ＥｔＯＨ中へ溶出された。５９０ｎｍでの吸光度値が、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ ４０ ＵＶ−Ｖｉｓ分光計上で測定された。
生物膜付着／形成の防止
単純試験方式で、緑膿菌ＴＢ培養液が、３つの表面局所構造上で静的に成長させられた液だまりに堆積させられ、そのうちの２つが図３６Ａに示される。多孔質ＰＴＦＥ膜（０．２μｍ細孔サイズ）は、平坦な従来の低接着対照表面としての役割を果たし、４つの異なる高アスペクト比マイクロポスト配列を特色とする、フッ素シラン化パターン形成シリコンウエハ（図示せず）は、水を撥ねて転がり落とす能力である、超疎水性を提示し、Ｋｒｙｔｏｘ−１０３が注入されたＰＴＦＥ膜は、ＳＬＩＰＳ液体易滑性表面を提供した。４８時間の室温成長後、両方表面上の課せられた細菌培養液の生存細胞濃度は、約１０８ｍＬ−１であった。細菌は固定されて染色され、結果として生じた成長の蛍光顕微鏡写真は、図３６Ａの差し込み図に示される。頑丈かつ均一な生物膜の被覆範囲が平坦ＰＴＦＥおよび超疎水性シリコン（図示せず）の両方の上で観察された一方で、わずかな単離細胞のみがＳＬＩＰＳ上で見られた（例えば、図３６Ｃ参照）。
試験表面が、巨視的生物膜粘液の付着を比較するように、手動で傾転させられた。対照および超疎水性基質上の生物膜成長は、表面の完全な湿潤を示し、傾転させられるにつれて、ＰＴＦＥ上に粘液の膜を残した。対照的に、ＳＬＩＰＳ基質上の生物膜は、いずれの粘液膜または他の可視的な残留物も残すことなく容易に摺動した。裸のポリスチレンペトリ皿と対照的にＳＬＩＰＳの縁で成長する生物膜は、固定されたままであった。しかしな
がら、それは下のＳＬＩＰＳ基質には付着しておらず、固定された液だまりの一部が縁から断絶され、中心に向かって操作されたときに、完全に移動可能になった。
表面（すなわち、ＳＬＩＰＳおよび多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））の接触線固定特性は、細菌培養液滴の蒸発動力学ならびに乾燥時に表面上に残った染みを監視することによって特徴付けられた。固定がない場合、液滴は、コーヒーリング染みの形成を伴わずに、蒸発のほぼ一定の接触角モードに従うべきである。
これらの仮説は、ＳＬＩＰＳ上の細菌液滴の蒸発と一致した。コーヒーリング形成の欠如はまた、ＳＬＩＰＳ上の細菌の付着が、液滴のメニスカスによって付与される力と比較して小さかったことも示し、乾燥した生物膜が、粘着テープによってＳＬＩＰＳから容易に除去されたことが実証された。対照的に、多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）上の蒸発液滴が強く固定され、動かせないコーヒーリングの形成ももたらした、蒸発の一定接触角モードにつながった。ＳＬＩＰＳへの生物膜の非付着および抵抗３．５×１０８ｍＬ−１細菌液体の実証は、本明細書で得られる巨視的および微視的定量化データと一致した。
ほとんどの水中生物膜形成は、種々の流動条件下で、例えば、配管、船殻、カテーテル、および同等物の中で起こる。したがって、それを通して細菌培養液が蠕動ポンプによって連続的に循環させられた、二重３Ｄ印刷フローセルを裏打ちする試験表面上で、生物膜付着が試験された。１０ｍＬ／分および約１ｃｍ／秒の流動条件下で、対照ＰＴＦＥおよびＳＬＩＰＳ表面の両方が、２４時間、４８時間、および７日（１６８時間）の期間にわたって、並行してＰＡ１４細菌培養液に暴露された。４８時間成長後の２つの基質の写真は、黄色がかった粘液性の対照基質および視覚的に汚染されていないＳＬＩＰＳを示す（図３７Ａ〜Ｂ）。
傾転させられたとき、生物膜粘液は、対照基質上で広がったが、ＳＬＩＰＳから滑落した。付着した生物膜はまた、目視および光学密度による定量的生物量比較の両方のために、クリスタルバイオレットによって染色された。この巨視的検定は、（図３７Ａ〜Ｂ）に示されるように、基質の間の劇的な差異を示した。実際に、付着した生物量に比例するクリスタルバイオレット吸光度が、７日間の細菌成長後の対照ＰＴＦＥと比較して、ＳＬＩＰＳ上の生物膜の９９．６％平均低減を示した（図３７Ｃ）。比較すると、ＰＥＧ化チタン表面は、５時間の成長後に生物膜付着を８６％低減させることが報告されている。Ｔｉ被覆スライドガラス上の緑膿菌の４８時間成長は、ＰＴＦＥとは＜１９％異なることが分かり、これら２つの対照上の同様の長期生物膜付着、したがって、付着低減の同様の開始点を示した。たとえＰＥＧ脱着がマルチテザー付着の最近の進展により起こらないと仮定されたとしても、およびたとえ細胞培養液の中に浸けられた７日後に化学マスキングが起こらなくても、残存生物膜の１４％は、ＳＬＩＰＳ基質の上よりも約３５倍多くなるであろう。
約１ｃｍ／秒というこの実験での流速は、控えめに穏やかな条件であることが注目に値する。生物膜が形成する他の環境、例えば、１／２インチの建物の水道管または２０ノット巡航速度での船殻では、典型的な流速は、ＳＬＩＰＳ基質からの生物膜除去を支援するであろう比例的に高い剪断力を伴って、それぞれ、約１ｍ／秒および１０ｍ／秒であり得る。留置カテーテル、尿路、およびヒト血管系等の生物学的および生物医学システムでは、流速はまた、頻繁により積極的であり、約１０〜１００ｃｍ／秒である。
マイクロスケールでＰＴＦＥおよびＳＬＩＰＳ基質への生物膜付着を特徴付けるために、２４時間、４８時間、および７日間の流動条件成長後の複数のサンプル領域が蛍光画像化された。結果は、初期静的成長実験で達成されたものと類似した。対照表面上の生物膜は、特徴的に高密度、３次元、および均一に見えた（図３８Ａ〜Ｂ）。ＳＬＩＰＳ上では
、わずかな単離単細胞または微小コロニーのみが観察され（図３８Ｃ〜Ｄ）、これらは、付着していない、すなわち、周囲流体中の対流とともに漂流していると考えられた。この観察は、液体表面が個々の細菌または微小コロニーへの非常に低い付着を提供することをさらに支援する。１つの基質につき２０の代表的視野の平均蛍光強度が、数値ピクセル平均［（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３］として計算された。対照表面上の焦点外生物膜構造から強度を完全には捕捉していないが、対照値は下限と見なされてもよく、したがって、クリスタルバイオレットによる全体定量化と同様に、ＰＴＦＥからＳＬＩＰＳへの蛍光信号に少なくとも９８％平均強度低減がある。
ＳＬＩＰＳ基質上の劇的な生物膜付着阻害が、ＳＬＩＰＳ液体の細胞毒性の結果ではなかったことを確認するために、液体のうちの４つが、細菌成長への影響について審査された。これらは、この研究でＳＬＩＰＳ製造に使用されたＫｒｙｔｏｘ １０３、ならびにＦＣ７０、Ｋｒｙｔｏｘ １００、およびペルフルオロデカリン（従来的に代用血液として使用されている）を含んだ。緑膿菌の成長曲線が、撹拌ＴＢ培養液中の成長後に測定され、それにより、１％および０．１％濃度の各ＳＬＩＰＳ液体で、均一な暴露を確保した。図３８Ｅで見られるように、光学密度は、対照培養液と比較して、全ての試験ＳＬＩＰＳ液体および濃度に対して、３、６、９、および３０時間で統計的に区別不可能な細菌成長を示した。当量濃度の３つの陰性対照、硝酸銀（銀含浸表面を代表する一般的な消毒化合物）、漂白剤、およびグルタルアルデヒド（臨床道具の滅菌に一般的に使用されている）も試験された。期待通り、３つ全てが、ＳＬＩＰＳ液体の無効果と対照的に、これらの時間枠内で大規模な毒性を呈した。
２つの他の臨床的に重要な病原性生物膜形成種、黄色ブドウ球菌（ＳＣ０１）および大腸菌（ＺＫ２６８６）の付着が、同一の流動条件下で４８時間研究された。緑膿菌と同等であるＳＬＩＰＳ性能が観察された。図３９Ａ〜Ｂに示されるように、ＰＴＦＥと対比して、黄色ブドウ球菌付着は９７．２％、大腸菌は９６％低減させられた。これらの種のうちのいずれも緑膿菌ほど頑丈な生物膜を形成しなかったが、ＳＬＩＰＳへのそれらの最終付着は、クリスタルバイオレット吸光度に基づいて同様に低かった。図３９Ｄ〜Ｆで蛍光によって可視化されると、高密度の均一な被覆範囲の細胞およびわずかな単離細胞が、それぞれ、対照表面およびＳＬＩＰＳに付着した。これは、ＳＬＩＰＳの抗生物膜機能が非特異的であり、系統発生学的に多様な病原菌に及んだことを示した。
したがって、細菌が平滑液体「表面」を提示され、そのようなものとして、固体表面上で可能となるように線毛および他の細胞機構を介して表面に固着できなかったことが明白である。ＳＬＩＰＳ潤滑液はまた、水性細菌媒質（液体Ａ）と非混合性でもあり、界面における表面張力（約５０ｍＮ／ｍ）は、細菌表面活性剤産生を伴っても、おそらく細菌が浸透することが困難であった。実際に、ＳＬＩＰＳ内の細菌包埋が観察されず、細菌が界面を通って浮遊できなかったことを示した。潤滑液の下の固体材料へのアクセスがないと、細菌は付着することができず、周辺流動を受け、したがって、受動的除去を受けたままであった。
ＳＬＩＰＳは、血栓形成および細胞接着を防止する、低減させる、または遅延させるように、管を含む医療デバイスを被覆するために使用することができる。図３１Ａは、ＳＬＩＰＳ管（ｅＰＴＦＥ＋ＦＣ７０）の２４”ループおよび対照として標準シリコーン管（０．２５０”ＩＤ）の２４”ループに含まれる実験装置を示す。予備成形ｅＰＴＦＥ管が、ＰＦＣ ＦＣ７０油で飽和され、油の損失および蒸発を防止するのに役立つようにシリコーン管で包まれた。ｅＰＴＦＥ ＳＬＩＰＳ管およびシリコーン管対照の両方が、１２ｍＬの希釈血液で充填された。２４”予備成形ｅＰＴＦＥ管が、ＰＦＣ ＦＣ−７０で飽和され、シリコーン管で包まれて、ＦＣ−７０貯留部を作成するように他の領域中の蠕動
ポンプおよびＴｙｇｏｎ管と界面接続された。抗凝固剤を含まない新鮮なヒト全血（１２ｍＬ、生理食塩水で１：１希釈）が、３，０００ｍＬ／ｈｒで両方の管を通して送出された。２０分後、管の全長内で凝固の兆候はなかった（図３０および図３１Ｂ）。蠕動ポンプローラ接触の領域中に、いくらかの染色（表面吸着）があり（図３０Ｂ）、この部位で潜在的な機械的損傷およびｅＰＴＦＥの中への血液の浸潤を示唆した。３０分の流動後、ＳＬＩＰＳ管の全長内に凝固の兆候がなく、最小限の表面付着があった（図３１Ｃ）。シリコーン管の中には、凝固の兆候および管内の有意な表面付着があった。
本開示を熟読することから当業者に明白となるように、本開示の態様は、上記で具体的に開示されるもの以外の形態で具現化することができる。したがって、上記で説明される特定の実施形態は、制限的ではなく例証的と見なされるものである。当業者であれば、日常的にすぎない実験を使用して、本明細書で説明される具体的実施形態の多数の同等物を認識するか、または解明することができるであろう。本発明の範囲は、先述の説明に含有される実施例に限定されるよりもむしろ、添付の請求項およびその同等物で記載される通りである。

Claims (86)

  1. 潤滑流体層を備え、前記潤滑流体は、生物学的物質と非混合性であり、前記潤滑層は、粗固体基質上に超平滑表面を形成し、
    前記潤滑流体は、前記基質に付着し、前記基質は、前記潤滑流体によって優先的に湿潤させられ、
    前記固体基質および潤滑流体は、生物学的物質に接触するように構成および配設される、易滑性表面を形成する、生物学的物質を撥ねるための物品。
  2. 前記物品は、以下の条件を満たし、
    γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０ （ｅ１）
    γＡＸは、周辺媒質との前記生物学的物質の界面エネルギーであり、
    γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑流体の界面エネルギーであり、
    θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記生物学的物質の平衡接触角であり、
    θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑流体の液体の平衡接触角である、請求項１に記載の物品。
  3. 前記物品が、媒質Ｘに暴露されるときに、前記物品は、以下の２つの条件を満たし、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性生物学的物質であり、
    Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０ （ｅ２）
    Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０ （ｅ３）
    γＡＸは、周辺媒質との前記生物学的物質の界面エネルギーであり、
    γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑流体の界面エネルギーであり、
    γＡＢは、前記生物学的物質および前記潤滑流体界面の界面エネルギーであり、
    θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記生物学的物質の平衡接触角であり、
    θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑流体の平衡接触角であり、
    Ｒは、前記粗面の粗度係数である、請求項１に記載の物品。
  4. 前記基質は、多孔質材料を含む粗面である、請求項１に記載の物品。
  5. 前記固体基質は、導電性、非伝導性、磁性、非磁性、弾性、非弾性、感光性、または非感光性である、請求項１に記載の物品。
  6. 多孔質材料は、複数の穴、穴および１つ以上の材料の３次元的に相互接続されたネットワーク、または繊維性材料のランダム配列を有する、固体基質を含む、請求項４に記載の物品。
  7. 微粒子またはナノ粒子が、粗多孔質基質を形成するように、平坦な基質に適用される、請求項１に記載の物品。
  8. 前記基質は、シラン処理される、請求項１に記載の物品。
  9. 前記潤滑流体は、毛細管作用によって前記基質に浸潤する、請求項１に記載の物品。
  10. 前記基質は、フォトリソグラフィ、投影リソグラフィ、電子ビーム書き込みまたはリソグラフィ、ナノワイヤ配列を堆積させること、基質の表面上でナノ構造を成長させること、ソフトリソグラフィ、複製成形、溶液堆積、溶液重合、電解重合、エレクトロスピニング、電気めっき、蒸着、層状堆積、ポリマーナノ繊維の回転ジェット紡糸、コンタクト印刷、エッチング、転写パターン形成、マイクロインプリンティング、自己集合、ベーマイト（γ−ＡｌＯ（ＯＨ））形成、スプレー塗装、およびそれらの組み合わせを使用して、粗面化される、請求項７に記載の物品。
  11. 前記基質は、フッ素重合体から成る、請求項１に記載の物品。
  12. 基質は、ポリジメチルシロキサン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１に記載の物品。
  13. 前記潤滑流体は、液体シリコーンエラストマー、植物および鉱油、液体炭化水素、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１２に記載の物品。
  14. 前記生物学的物質は、単純水性流体、複合水性流体、凝固流体、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１２または１３に記載の物品。
  15. 前記生物学的物質は、前記表面に付着しない、請求項１に記載の物品。
  16. 前記基質は、フッ素シラン化金属、フッ素シラン化天然ポリマー、フッ素シラン化合成ポリマー、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１に記載の物品。
  17. 前記潤滑流体は、ペルフルオロ流体である、請求項１６に記載の物品。
  18. 生物学的物質は、非ペルフルオロ流体である、請求項１６または１７に記載の物品。
  19. 前記生物学的物質は、全血、血漿、血清、汗、便、尿、唾液、涙、膣液、前立腺液、歯肉滲出液、羊水、眼液、脳脊髄液、精液、痰、腹水、膿、鼻咽頭液、創傷浸出液、房水、硝子体液、胆汁、耳垢、内リンパ、外リンパ、胃液、粘液、腹液、胸水、皮脂、嘔吐物、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１に記載の物品。
  20. 前記生物学的物質は、アクチノバチルス属（例えば、アクチノバチルス・アクチノミセテムコミタンス）、アシネトバクター属（例えば、アシネトバクター・バウマニ）、アエロモナス属、ボルデテラ属（例えば、百日咳菌、気管支敗血症菌、およびバラ百日咳菌）、ブレビバチルス属、ブルセラ属、バクテロイデス属（例えば、バクテロイデス・フラジリス）、バークホルデリア属（例えば、バークホルデリア・セパシアおよび類鼻疽菌）、ボレリア属（例えば、ボレリア・ブルグドルフェリ）、バシラス属（例えば、炭疽菌および枯草菌）、カンピロバクター属（例えば、カンピロバクター・ジェジュニ）、カプノシトファガ属、カルディオバクテリウム属（例えば、カルディオバクテリウム・ホミニス）、シトロバクター属、クロストリジウム属（例えば、破傷風菌またはクロストリジウム・ディフィシレ）、クラミジア属（例えば、クラミジア・トラコマチス、肺炎クラミジア、およびオウム病クラミジア）、エイケネラ属（例えば、エイケネラ・コローデンス）、エンテロバクター属、エシェリキア属（例えば、大腸菌）、フランシセラ属（例えば、野兎病菌）、フゾバクテリウム属、フラボバクテリウム属、ヘモフィルス属（例えば、デュクレー桿菌またはインフルエンザ菌）、ヘリコバクター属（例えば、ヘリコバクター・ピロリ）、キンゲラ属（例えば、キンゲラ・キンゲ）、クレブシエラ属（例えば、肺炎桿菌）、レジオネラ属（例えば、レジオネラ・ニューモフィラ）、リステリア属（例えば、リス
    テリア・モノサイトゲネス）、レプトスピラ属、モラクセラ属（例えば、モラクセラ・カタラーリス）、モルガネラ属、マイコプラズマ属（例えば、マイコプラズマ・ホミニスおよび肺炎マイコプラズマ）、マイコバクテリウム属（例えば、ヒト型結核菌またはらい菌）、ナイセリア属（例えば、淋菌または髄膜炎菌）、パスツレラ属（例えば、パスツレラ・ムルトシダ）、プロテウス属（例えば、プロテウス・ブルガリスおよびプロテウス・ミラビリス）、プレボテラ属、プレシオモナス属（例えば、プレジオモナス・シゲロイデス）、シュードモナス属（例えば、緑膿菌）、プロビデンシア属、リケッチア属（例えば、リケッチア・リケッチイおよびリケッチア・チフィ）、ステノトロフォモナス属（例えば、ステノトロフォモナス・マルトフィリア）、スタフィロコッカス属（例えば、黄色ブドウ球菌および表皮ブドウ球菌）、ストレプトコッカス属（例えば、緑色連鎖球菌、ストレプトコッカス・ピオゲネス（Ａ群）、ストレプトコッカス・アガラクチア（Ｂ群）、ストレプトコッカス・ボビス、および肺炎連鎖球菌）、ストレプトミセス属（例えば、ストレプトミセス・ヒグロスコピクス）、サルモネラ属（例えば、腸炎菌、腸チフス菌、およびネズミチフス菌）、セラチア属（例えば、セラチア・マルセッセンス）、シゲラ属、スピリルム属（例えば、鼠咬症スピリルム）、トレポネーマ属（例えば、梅毒トレポネーマ）、ベイヨネラ属、ビブリオ属（例えば、コレラ菌、腸炎ビブリオ、およびビブリオ・バルニフィカス）、エルシニア属（例えば、エルシニア・エンテロコリチカ、エルシニア・ペスティス、およびエルシニア・シュードツベルクローシス）、キサントモナス属（例えば、キサントモナス・マルトフィリア）、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、細菌を含有する溶液または懸濁液である、請求項１に記載の物品。
  21. 前記生物学的物質は、アスペルギルス属の構成要素（例えば、アスペルギルス・フラブス、アスペルギルス・フミガーツス、アルペルギルス・グラウカス、アスペルギルス・ニデュランス、アルペルギルス・ニガー、およびアスペルギルス・テレウス）、ブラストミセス・デルマチチジス、カンジダ属（例えば、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラタ、カンジダ・トロピカリス、カンジダ・パラシローシス、カンジダ・クルセイ、およびカンジダ・ギリエルモンジィ）、コクシジオイデス・イミチス、クリプトコッカス属（例えば、クリプトコッカス・ネオフォルマンス、クリプトコッカス・アルビダス、およびクリプトコッカス・ラウレンチイ）、カプスラーツム型ヒストプラスマ・カプスラーツム、ズボアジ型ヒストプラスマ・カプスラーツム、パラコクシジオイデス・ブラジリエンシス、スポロトリクス・シェンキ、アブシディア・コリンビフェラ、リゾムコール・プシルス、リゾプス・アリズス、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、真菌を含有する溶液または懸濁液である、請求項１に記載の物品。
  22. 前記生物学的物質は、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）、デング、エプスタイン・バー、ハンタウイルス、ヒトＴ細胞白血球ウイルス（ＨＴＬＶ Ｉ／ＩＩ）、パルボウイルス、肝炎（例えば、Ａ型肝炎、Ｂ型肝炎、およびＣ型肝炎）、ヒトパピローマウイルス（ＨＰＶ）、ヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）、後天性免疫不全症候群（ＡＩＤＳ）、呼吸器合胞体ウイルス（ＲＳＶ）、水痘帯状疱、西ナイル、ヘルペス、ポリオ、天然痘、黄熱病、ライノウイルス、コロナウイルス、オルトミクソウイルス科（インフルエンザウイルス）（例えば、Ａ型インフルエンザ、Ｂ型インフルエンザ、Ｃ型インフルエンザ、イサウイルス、およびトゴトウイルス）、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、ウイルスを含有する溶液または懸濁液である、請求項１に記載の物品。
  23. 前記生物学的物質は、正常細胞、罹患細胞、寄生された細胞、癌細胞、異質細胞、幹細胞、および感染細胞、微生物、ウイルス、ウイルス様粒子、細菌、バクテリオファージ、タンパク質、細胞成分、細胞小器官、細胞断片、細胞膜、細胞膜断片、ウイルス、ウイルス様粒子、バクテリオファージ、サイトゾルタンパク質、分泌タンパク質、シグナリング分子、組み込みタンパク質、核酸／タンパク質複合体、核酸沈殿剤、染色体、核、ミトコンドリア、葉緑体、鞭毛、生体鉱物、タンパク質複合体、およびミニ細胞から成る群より
    選択される、粒子を含有する溶液または懸濁液である、請求項１に記載の物品。
  24. 前記生物学的物質は、薬剤、静脈注射用溶液、製薬、または薬剤送達システムで使用される天然または合成溶液である、請求項１に記載の物品。
  25. 前記潤滑流体は、前記超平滑表面を形成するように、前記基質の物理的損傷後に前記基質の損傷領域まで再び吸い上げることによって、自己修復が可能である、請求項１に記載の物品。
  26. 自己修復のための回復時間は、５０ｍｓ未満、６０ｍｓ、７０ｍｓ、８０ｍｓ、９０ｍｓ、１００ｍｓ、１１０ｍｓ、１２０ｍｓ、１３０ｍｓ、１４０ｍｓ、１５０ｍｓ、１６０ｍｓ、１７０ｍｓ、１８０ｍｓ、１９０ｍｓ、２００ｍｓ、２１０ｍｓ、２２０ｍｓ、２３０ｍｓ、２４０ｍｓ、２５０ｍｓ、１秒、５秒、１０秒、３０秒、６０秒、９０秒、または１２０秒以上で生じる、請求項２５に記載の物品。
  27. 前記基質は、複数の穴、穴および１つ以上の材料の３次元的に相互接続されたネットワーク、または繊維性材料のランダム配列を有する、請求項１に記載の物品。
  28. 前記基質は、ポリマー、金属、サファイア、ガラス、ダイヤモンド、黒鉛、黒色炭素、またはセラミックから成る群より選択される、材料から成る、請求項１に記載の物品。
  29. 前記基質は、血液適合性材料である、請求項１に記載の物品。
  30. 前記基質は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、およびフッ素化エチレンプロピレンから成る群より選択される、ポリマーである、請求項１に記載の物品。
  31. 前記潤滑流体は、前記生物学的物質の密度よりも大きい密度を有する、請求項１に記載の物品。
  32. 前記潤滑流体は、１．０ｇ／ｃｍ３、１．６ｇ／ｃｍ３、または１．９ｇ／ｃｍ３である、潤滑流体が有する密度よりも大きい密度を有する、請求項１に記載の物品。
  33. 前記潤滑流体は、第３級ペルフルオロアルキルアミン、ペルフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン、ペルフルオロアルキルスルフィド、ペルフルオロアルキルスルホキシド、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロシクロエーテル、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロアルキルホスフィン、ペルフルオロアルキルホスフィンオキシド、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、流体を含む、請求項１に記載の物品。
  34. 前記潤滑流体は、生物学的物質の付着、凝固、または血栓形成を防止する、低減させる、または遅延させる、請求項１に記載の物品。
  35. 粗面を備える、固体基質と、
    安定化液体被覆層を形成するように、前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する、潤滑流体であって、前記液体は、前記粗面を覆う、潤滑流体を備え、
    前記粗面および前記潤滑液は、前記潤滑液が前記基質上で実質的に固定化されるように、相互に対する親和性を有する、撥水面を有する物品。
  36. 生物学的物質を撥ねることが可能なデバイスであって、
    潤滑流体層であって、前記潤滑流体は、前記生物学的物質と非混合性であり、前記潤滑
    層は、超平滑表面を形成する、潤滑流体層と、
    固体基質であって、前記潤滑流体は、前記基質に付着し、前記基質は、前記潤滑流体によって優先的に湿潤させられる、固体基質を備え、
    前記固体基質および潤滑流体は、生物学的物質に接触するように構成および配設される、易滑性表面を形成し、前記デバイスは、以下の条件を満たし、
    γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０ （ｅ１）
    γＡＸは、周辺媒質との前記生物学的物質の界面エネルギーであり、
    γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑流体の界面エネルギーであり、
    θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記生物学的物質の平衡接触角であり、
    θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑流体の液体の平衡接触角である、デバイス。
  37. 前記物品が、媒質Ｘに暴露されるときに、前記デバイスはさらに、以下の２つの条件を満たし、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性生物学的物質であり、
    Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０ （ｅ２）
    Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０ （ｅ３）
    γＡＸは、周辺媒質との前記生物学的物質の界面エネルギーであり、
    γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑流体の界面エネルギーであり、
    γＡＢは、前記生物学的物質および前記潤滑流体界面の界面エネルギーであり、
    θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記生物学的物質の平衡接触角であり、
    θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑流体の平衡接触角であり、
    前記固体基質は、粗面であり、Ｒは、粗面の粗度係数である、請求項３６に記載のデバイス。
  38. 前記固体基質は、シラン処理される、請求項３６に記載のデバイス。
  39. 前記固体基質は、導電性、非伝導性、磁性、非磁性、弾性、非弾性、感光性、または非感光性である、請求項３６に記載のデバイス。
  40. カニューレ、コネクタ、カテーテル、針、毛細管、管、シリンジ、およびそれらの組み合わせの群より選択される、デバイスであって、前記デバイスの少なくとも一部分は、請求項１〜３４のいずれかに記載の物品を備える、デバイス。
  41. スライド、プレート、膜、作業表面、ウェル、ウェルプレート、ペトリ皿、タイル、ジャー、フラスコ、ビーカー、バイアル、試験管、カラム、コンテナ、キュベット、ボトル、ドラム、バット、タンク、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、デバイスであって、前記デバイスの少なくとも一部分は、請求項１〜３４に記載の物品を備える、デバイス。
  42. クランプ、皮膚フック、カフ、開創器、シャント、針、毛細管、管、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、デバイスであって、前記デバイスの少なくとも一部分は、請求項１〜３４に記載の物品を備える、デバイス。
  43. 気管内チューブ、人工呼吸器、関連人工呼吸器管、薬剤送達媒介物、子宮内デバイス、シリンジ、内視鏡、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、デバイスであ
    って、前記デバイスの少なくとも一部分は、請求項１〜３４に記載の物品を備える、デバイス。
  44. 臓器、人工臓器、インプラント、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、デバイスであって、前記デバイスの少なくとも一部分は、請求項１〜３４に記載の物品を備える、デバイス。
  45. バイオセンサ、生物学的および非生物学的物質の中および上で使用される診断デバイス、生物学的微小電気機械デバイス（ｂｉｏＭＥＭ）、生物電極、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、デバイスであって、前記デバイスの少なくとも一部分は、請求項１〜３４に記載の物品を備える、デバイス。
  46. 創傷包帯を備える、デバイスであって、前記デバイスの少なくとも一部分は、請求項１〜３４に記載の物品を備える、デバイス。
  47. それと接触しているデバイス上の生物学的物質の付着、吸着、表面媒介血栓形成、または凝固を防止する、低減させる、または遅延させる方法であって、
    液体が粗面を覆い、粗面および潤滑液が、前記潤滑液が基質上で実質的に固定化されるように、相互に対する親和性を有する、前記粗面を備える固体基質と、安定化液体被覆層を形成するように、前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する、前記潤滑流体とを有する、低付着表面を備える、前記デバイスを提供することと、
    前記生物学的サンプルを前記低付着表面に接触させることと、を含む方法。
  48. 前記提供することおよび接触させることは、以下の条件を満たすように実行され、
    γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０ （ｅ１）
    γＡＸは、周辺媒質との前記生物学的物質の界面エネルギーであり、
    γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑流体の界面エネルギーであり、
    θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記生物学的物質の平衡接触角であり、
    θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑流体の液体の平衡接触角である、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記提供することおよび接触させることは、前記易滑性表面が媒質Ｘに暴露されるときに、以下の２つの条件を満たすように実行され、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性生物学的物質であり、
    Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０ （ｅ２）
    Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０ （ｅ３）
    γＡＸは、周辺媒質との前記生物学的物質の界面エネルギーであり、
    γＢＸは、前記周辺媒質との前記湿潤流体の界面エネルギーであり、
    γＡＢは、前記生物学的物質および前記湿潤物質の界面エネルギーであり、
    θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記生物学的物質の平衡接触角であり
    θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑流体の平衡接触角であり、
    前記固体基質は、粗面であり、
    Ｒは、前記粗面の粗度係数である請求項４７に記載の方法。
  50. 前記方法は、炎症、創傷治癒、プラーク処分、または異物反応を阻害、媒介、または防
    止する、請求項４７に記載の方法。
  51. 前記方法はさらに、細菌汚染を防止する、低減させる、または遅延させる、請求項４７に記載の方法。
  52. 前記生物学的物質は、約１０３〜１０７Ｐａである流体衝撃圧力で前記表面と接触させられる、請求項４７に記載の方法。
  53. 前記固体基質は、シラン処理される、請求項４７に記載の方法。
  54. 前記表面は、カニューレ、コネクタ、カテーテル、針、毛細管、管、シリンジ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項４７に記載の方法。
  55. 前記デバイスは、スライド、プレート、膜、作業表面、ウェル、ウェルプレート、ペトリ皿、タイル、ジャー、フラスコ、ビーカー、バイアル、試験管、カラム、コンテナ、キュベット、ボトル、ドラム、バット、タンク、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項４７に記載の方法。
  56. 前記デバイスは、クランプ、皮膚フック、カフ、開創器、シャント、針、毛細管、管、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項４７に記載の方法。
  57. 前記デバイスは、気管内チューブ、人工呼吸器、関連人工呼吸器管、薬剤送達媒介物、子宮内デバイス、シリンジ、内視鏡、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項４７に記載の方法。
  58. 前記デバイスは、臓器、人工臓器、インプラント、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項４７に記載の方法。
  59. 前記デバイスは、バイオセンサ、生物学的および非生物学的物質の中および上で使用される診断デバイス、生物学的微小電気機械デバイス（ｂｉｏＭＥＭ）、生物電極、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項４７に記載の方法。
  60. 前記デバイスは、創傷包帯である、請求項４７に記載の方法。
  61. 前記基質は、前記潤滑流体によって優先的に湿潤させられる、請求項４７に記載の方法。
  62. 前記固体基質は、導電性、非伝導性、磁性、非磁性、弾性、非弾性、感光性、または非感光性である、請求項４７に記載の方法。
  63. 前記潤滑流体は、毛細管作用によって前記基質に浸潤する、請求項４７に記載の方法。
  64. 前記基質は、多孔質材料を含む粗面である、請求項４７に記載の方法。
  65. 微粒子またはナノ粒子が、粗多孔質基質を形成するように、平坦な基質に適用される、請求項４７に記載の方法。
  66. 微粒子またはナノ粒子は、フォトリソグラフィ、投影リソグラフィ、電子ビーム書き込みまたはリソグラフィ、ナノワイヤ配列を堆積させること、基質の表面上でナノ構造を成長させること、ソフトリソグラフィ、複製成形、溶液堆積、溶液重合、電解重合、エレク
    トロスピニング、電気めっき、蒸着、層状堆積、ポリマーナノ繊維の回転ジェット紡糸、コンタクト印刷、エッチング、転写パターン形成、マイクロインプリンティング、自己集合、ベーマイト（γ−ＡｌＯ（ＯＨ））形成、スプレー塗装、およびそれらの組み合わせを使用して、前記基質に適用される、請求項６５に記載の方法。
  67. 前記基質は、フッ素重合体から成る、請求項４７に記載の方法。
  68. 前記生物学的物質は、単純水性流体、複合水性流体、凝固流体、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項４７に記載の方法。
  69. 前記生物学的物質は、全血、血漿、血清、汗、便、尿、唾液、涙、膣液、前立腺液、歯肉滲出液、羊水、眼液、脳脊髄液、精液、痰、腹水、膿、鼻咽頭液、創傷浸出液、房水、硝子体液、胆汁、耳垢、内リンパ、外リンパ、胃液、粘液、腹液、胸水、皮脂、嘔吐物、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、流体である、請求項４７に記載の方法。
  70. 前記生物学的物質は、アクチノバチルス属（例えば、アクチノバチルス・アクチノミセテムコミタンス）、アシネトバクター属（例えば、アシネトバクター・バウマニ）、アエロモナス属、ボルデテラ属（例えば、百日咳菌、気管支敗血症菌、およびバラ百日咳菌）、ブレビバチルス属、ブルセラ属、バクテロイデス属（例えば、バクテロイデス・フラジリス）、バークホルデリア属（例えば、バークホルデリア・セパシアおよび類鼻疽菌）、ボレリア属（例えば、ボレリア・ブルグドルフェリ）、バシラス属（例えば、炭疽菌および枯草菌）、カンピロバクター属（例えば、カンピロバクター・ジェジュニ）、カプノシトファガ属、カルディオバクテリウム属（例えば、カルディオバクテリウム・ホミニス）、シトロバクター属、クロストリジウム属（例えば、破傷風菌またはクロストリジウム・ディフィシレ）、クラミジア属（例えば、クラミジア・トラコマチス、肺炎クラミジア、およびオウム病クラミジア）、エイケネラ属（例えば、エイケネラ・コローデンス）、エンテロバクター属、エシェリキア属（例えば、大腸菌）、フランシセラ属（例えば、野兎病菌）、フゾバクテリウム属、フラボバクテリウム属、ヘモフィルス属（例えば、デュクレー桿菌またはインフルエンザ菌）、ヘリコバクター属（例えば、ヘリコバクター・ピロリ）、キンゲラ属（例えば、キンゲラ・キンゲ）、クレブシエラ属（例えば、肺炎桿菌）、レジオネラ属（例えば、レジオネラ・ニューモフィラ）、リステリア属（例えば、リステリア・モノサイトゲネス）、レプトスピラ属、モラクセラ属（例えば、モラクセラ・カタラーリス）、モルガネラ属、マイコプラズマ属（例えば、マイコプラズマ・ホミニスおよび肺炎マイコプラズマ）、マイコバクテリウム属（例えば、ヒト型結核菌またはらい菌）、ナイセリア属（例えば、淋菌または髄膜炎菌）、パスツレラ属（例えば、パスツレラ・ムルトシダ）、プロテウス属（例えば、プロテウス・ブルガリスおよびプロテウス・ミラビリス）、プレボテラ属、プレシオモナス属（例えば、プレジオモナス・シゲロイデス）、シュードモナス属（例えば、緑膿菌）、プロビデンシア属、リケッチア属（例えば、リケッチア・リケッチイおよびリケッチア・チフィ）、ステノトロフォモナス属（例えば、ステノトロフォモナス・マルトフィリア）、スタフィロコッカス属（例えば、黄色ブドウ球菌および表皮ブドウ球菌）、ストレプトコッカス属（例えば、緑色連鎖球菌、ストレプトコッカス・ピオゲネス（Ａ群）、ストレプトコッカス・アガラクチア（Ｂ群）、ストレプトコッカス・ボビス、および肺炎連鎖球菌）、ストレプトミセス属（例えば、ストレプトミセス・ヒグロスコピクス）、サルモネラ属（例えば、腸炎菌、腸チフス菌、およびネズミチフス菌）、セラチア属（例えば、セラチア・マルセッセンス）、シゲラ属、スピリルム属（例えば、鼠咬症スピリルム）、トレポネーマ属（例えば、梅毒トレポネーマ）、ベイヨネラ属、ビブリオ属（例えば、コレラ菌、腸炎ビブリオ、およびビブリオ・バルニフィカス）、エルシニア属（例えば、エルシニア・エンテロコリチカ、エルシニア・ペスティス、およびエルシニア・シュードツベルクローシス）、キサントモナス属（例えば
    、キサントモナス・マルトフィリア）、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、細菌を含有する溶液または懸濁液である、請求項４７に記載の方法。
  71. 前記生物学的物質は、アスペルギルス属の構成要素（例えば、アスペルギルス・フラブス、アスペルギルス・フミガーツス、アルペルギルス・グラウカス、アスペルギルス・ニデュランス、アルペルギルス・ニガー、およびアスペルギルス・テレウス）、ブラストミセス・デルマチチジス、カンジダ属（例えば、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラタ、カンジダ・トロピカリス、カンジダ・パラシローシス、カンジダ・クルセイ、およびカンジダ・ギリエルモンジィ）、コクシジオイデス・イミチス、クリプトコッカス属（例えば、クリプトコッカス・ネオフォルマンス、クリプトコッカス・アルビダス、およびクリプトコッカス・ラウレンチイ）、カプスラーツム型ヒストプラスマ・カプスラーツム、ズボアジ型ヒストプラスマ・カプスラーツム、パラコクシジオイデス・ブラジリエンシス、スポロトリクス・シェンキ、アブシディア・コリンビフェラ、リゾムコール・プシルス、リゾプス・アリズス、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、真菌を含有する溶液または懸濁液である、請求項４７に記載の方法。
  72. 前記生物学的物質は、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）、デング、エプスタイン・バー、ハンタウイルス、ヒトＴ細胞白血球ウイルス（ＨＴＬＶ Ｉ／ＩＩ）、パルボウイルス、肝炎（例えば、Ａ型肝炎、Ｂ型肝炎、およびＣ型肝炎）、ヒトパピローマウイルス（ＨＰＶ）、ヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）、後天性免疫不全症候群（ＡＩＤＳ）、呼吸器合胞体ウイルス（ＲＳＶ）、水痘帯状疱、西ナイル、ヘルペス、ポリオ、天然痘、黄熱病、ライノウイルス、コロナウイルス、オルトミクソウイルス科（インフルエンザウイルス）（例えば、Ａ型インフルエンザ、Ｂ型インフルエンザ、Ｃ型インフルエンザ、イサウイルス、およびトゴトウイルス）、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、ウイルスを含有する溶液または懸濁液である、請求項４７に記載の方法。
  73. 前記生物学的物質は、正常細胞、罹患細胞、寄生された細胞、癌細胞、異質細胞、幹細胞、および感染細胞、微生物、ウイルス、ウイルス様粒子、細菌、バクテリオファージ、タンパク質、細胞成分、細胞小器官、細胞断片、細胞膜、細胞膜断片、ウイルス、ウイルス様粒子、サイトゾルタンパク質、分泌タンパク質、シグナリング分子、組み込みタンパク質、核酸／タンパク質複合体、核酸沈殿剤、染色体、核、ミトコンドリア、葉緑体、鞭毛、生体鉱物、タンパク質複合体、およびミニ細胞から成る群より選択される、粒子を含有する溶液または懸濁液である、請求項４７に記載の方法。
  74. 前記生物学的物質は、薬剤、静脈注射用溶液、製薬、または薬剤送達システムで使用される天然または合成溶液である、請求項４７に記載の方法。
  75. 前記潤滑流体は、超平滑表面を形成するように、前記基質の物理的損傷後に前記基質の損傷領域まで再び吸い上げることによって、自己修復が可能である、請求項４７に記載の方法。
  76. 自己修復のための回復時間は、５０ｍｓ未満、６０ｍｓ、７０ｍｓ、８０ｍｓ、９０ｍｓ、１００ｍｓ、１１０ｍｓ、１２０ｍｓ、１３０ｍｓ、１４０ｍｓ、１５０ｍｓ、１６０ｍｓ、１７０ｍｓ、１８０ｍｓ、１９０ｍｓ、２００ｍｓ、２１０ｍｓ、２２０ｍｓ、２３０ｍｓ、２４０ｍｓ、２５０ｍｓ、１秒、５秒、１０秒、３０秒、６０秒、９０秒、または１２０秒以上で生じる、請求項７５に記載の方法。
  77. 前記基質は、複数の穴、穴および１つ以上の材料の３次元的に相互接続されたネットワーク、または繊維性材料のランダム配列を有する、請求項４７に記載の方法。
  78. 前記基質は、ポリマー、金属、サファイア、ガラス、ダイヤモンド、黒鉛、黒色炭素、またはセラミックから成る群より選択される、材料から成る、請求項４７に記載の方法。
  79. 前記基質は、血液適合性材料である、請求項４７に記載の方法。
  80. 前記基質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、およびフッ素化エチレンプロピレンから成る群より選択される、ポリマーである、請求項４７に記載の方法。
  81. 前記潤滑流体は、前記生物学的物質の密度よりも大きい密度を有する、請求項４７に記載の方法。
  82. 前記潤滑流体は、１．０ｇ／ｃｍ３、１．６ｇ／ｃｍ３、または１．９ｇ／ｃｍ３である、潤滑流体が有する密度よりも大きい密度を有する、請求項４７に記載の方法。
  83. 前記潤滑流体は、第３級ペルフルオロアルキルアミン、ペルフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン、ペルフルオロアルキルスルフィド、ペルフルオロアルキルスルホキシド、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロシクロエーテル、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロアルキルホスフィン、ペルフルオロアルキルホスフィンオキシド、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、流体を含む、請求項４７に記載の方法。
  84. 生物学的物質の付着を防止し、低減させ、または遅延させる、光透過性デバイスであって、
    粗面であって、前記表面は、透明な窓である、粗面と、
    上塗り層を形成するように、前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する、潤滑流体を備え、
    前記粗面は、生物学的物質と比較して、前記潤滑流体へのより強い親和性を有し、
    前記潤滑液の屈折率は、前記粗面の屈折率に実質的に類似し、
    前記潤滑液および前記生物学的物質は、相互と実質的に化学的に不活性である、デバイス。
  85. 前記デバイスは、生物学的センサ窓である、請求項８４に記載のデバイス。
  86. 生物膜の付着を防止する、または低減させるための低付着表面を有する物品であって、
    粗面を有する、固体基質と、
    液体上面を形成するように、前記基質に付着し、かつそれを優先的に湿潤させる、潤滑流体であって、前記液体上面は、目的とする生物学的物質に接触するように構成および配設される、潤滑流体を備え、
    前記潤滑流体は、生物学的物質と非混合性であり、
    前記生物学的物質は、前記物品への付着をほとんど、または全く呈しない、物品。
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