JP2019131713A - 親水性基材 - Google Patents

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Abstract

【課題】特殊な高分子（親水性ポリマー）からなる平滑な表面を有する親水性ポリマー層が形成された親水性基材を提供する。【解決手段】数平均分子量４万以上の親水性ポリマーからなる親水性ポリマー層が表面に形成された親水性基材。【選択図】なし

Description

本発明は、特定分子量の親水性ポリマーからなる層が形成された親水性基材に関する。
血液及び体液中の特定の細胞（血球細胞、血液・体液中に存在するがん細胞等）を捕捉するための器具を作製するために、基材表面を特殊な高分子でコーティングする技術が提案されている。
しかしながら、特殊な高分子の中には、コーティングで平滑な表面を作製し難いものがあり、表面の平滑性は、特定細胞の捕捉性能に影響することから、がん細胞等の特定細胞の捕捉性能等に優れた平滑な表面が形成された基材の提供が望まれている。
特表２００５−５２３９８１号公報
本発明は、前記課題を解決し、特殊な高分子（親水性ポリマー）からなる平滑な表面を有する親水性ポリマー層が形成された親水性基材を提供することを目的とする。
本発明は、数平均分子量４万以上の親水性ポリマーからなる親水性ポリマー層が表面に形成された親水性基材に関する。
親水性基材は、親水性ポリマー溶液を表面コーティングして得られるものであることが好ましい。
親水性ポリマー層は、下記式（Ｉ）で表されるポリマーからなる群より選択される少なくとも１種の親水性ポリマーで形成されていることが好ましい。
Figure 2019131713
 （式中、Ｒ１は水素原子又はメチル基、Ｒ２はアルキル基を表す。ｍは１〜５、ｎは繰り返し数を表す。）
親水性ポリマー層の厚みは、１０〜１０００ｎｍであることが好ましい。
本発明によれば、数平均分子量４万以上の親水性ポリマーからなる親水性ポリマー層が表面に形成された親水性基材であるため、親水性ポリマーの平滑表面を有する親水性基材を提供できる。従って、がん細胞等の特定細胞の捕捉性能の向上が期待できる。
実施例２、比較例１のポリマーをコーティングして作製した親水性基材の写真図の一例である。
本発明は、数平均分子量４万以上の親水性ポリマーからなる親水性ポリマー層が表面に形成された親水性基材である。これにより、平滑な表面の親水性ポリマー層で被覆された基材を提供できる。
血中循環腫瘍細胞（数個〜数百個／血液１ｍＬ）等の体液中にでてきた腫瘍細胞（がん細胞等）は、非常に数が少なく、検査に供するには、採取した体液中に存在する腫瘍細胞をできる限り多く捕捉することが重要と考えられる。本発明は、特定分子量の親水性ポリマーを用い、それにより、平滑な表面を持つ親水性ポリマー層が形成される。そして、親水性ポリマー層の平滑性はがん細胞等の特定細胞の捕捉性に影響を与え、平滑性の高い表面を形成することで、より優れた特定細胞の捕捉性能を奏することが期待される。従って、親水性ポリマー層に捕捉された腫瘍細胞の数を測定することで、体液中の腫瘍細胞数が判り、がん治療効果の確認等を期待できる。また、捕捉した腫瘍細胞を培養し、その培養した細胞で抗がん剤等の効き目を確認することで、抗がん剤等の投与前に、体の外で、抗がん剤等の効き目を確認できると同時に、抗がん剤等の選定にも役立つ。
親水性ポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が４万以上である。Ｍｎ４万以上の親水性ポリマーを用いることで、ポリマー層表面の平滑性が高まり、がん細胞等の特定細胞の捕捉性能の向上が期待できる。親水性ポリマーのＭｎは、６万以上が好ましく、７万以上がより好ましい。Ｍｎの上限は特に限定されないが、溶媒（メタノール等）への溶解性や、親水性ポリマー溶液のコーティング性の観点から、３０万以下が好ましく、２０万以下がより好ましい。
親水性ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、ポリマー層表面の平滑性の観点から、１５万以上が好ましく、２０万以上がより好ましく、２５万以上が更に好ましい。Ｍｗの上限は特に限定されないが、溶媒（メタノール等）への溶解性や、親水性ポリマー溶液のコーティング性の観点から、８０万以下が好ましく、６０万以下がより好ましい。
なお、本明細書において、Ｍｎ、Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬ ＳＵＰＥＲＭＵＬＴＩＰＯＲＥ ＨＺ−Ｍ）による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めることができる。
親水性ポリマーは、親水性を有するものを適宜選択できる。例えば、１種又は２種以上の親水性モノマーの単独重合体及び共重合体、１種又は２種以上の親水性モノマーと他のモノマーとの共重合体等が挙げられる。前記単独重合体、共重合体としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロイルモルホリン、ポリメタクリロイルモルホリン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド等が挙げられる。
親水性モノマーは、親水性基を有する各種モノマーを使用できる。親水性基は、例えば、アミド基、硫酸基、スルホン酸基、カルボン酸基、水酸基、アミノ基、アミド基、オキシエチレン基等、公知の親水性基が挙げられる。
親水性モノマーの具体例としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、（メトキシエチル（メタ）アクリレート等のアルコキシアルキル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等のヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート）、（メタ）アクリルアミド、環状基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体（（メタ）アクリロイルモルホリン等）、などが挙げられる。なかでも、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、アルコキシアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルモルホリンが好ましく、アルコキシアルキル（メタ）アクリレートがより好ましく、２−メトキシエチルアクリレートが特に好ましい。
他のモノマーは、親水性ポリマーの作用効果を阻害しない範囲内で適宜選択すれば良い。例えば、スチレン等の芳香族モノマー、酢酸ビニル、温度応答性を付与できるＮ−イソプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。
なかでも、親水性ポリマーとしては、下記式（Ｉ）で表されるポリマー及びポリ（メタ）アクリロイルモルホリンからなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。
Figure 2019131713
 （式中、Ｒ１は水素原子又はメチル基、Ｒ２はアルキル基を表す。ｍは１〜５、ｎは繰り返し数を表す。）
Ｒ２のアルキル基の炭素数は、１〜１０が好ましく、１〜５がより好ましい。なかでも、Ｒ２は、メチル基又はエチル基が特に好ましい。ｍは、１〜３が好ましい。ｎ（繰り返し単位数）は、３００〜２５００が好ましく、４５０〜２０００がより好ましい。
また、親水性ポリマーとして、下記式（Ｉ−１）で表される化合物及び（メタ）アクリロイルモルホリンからなる群より選択される少なくとも１種の親水性モノマーと、他のモノマーとの共重合体も好適に使用できる。
Figure 2019131713
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、ｍは前記と同様。）
前記親水性基材は、前記親水性ポリマーからなる親水性ポリマー層が基材の表面に形成されたものである。基材としては、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のアクリル樹脂（ポリアクリル樹脂）、シクロオレフィン樹脂（ポリシクロオレフィン）、カーボネート樹脂（ポリカーボネート）、スチレン樹脂（ポリスチレン）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ポリジメチルシロキサン、ソーダ石灰ガラス、ほうケイ酸ガラス等のガラス、等が挙げられる。
親水性ポリマー層（親水性ポリマーにより形成される層）の膜厚は、好ましくは１０〜１０００ｎｍ、より好ましくは３０〜５００ｎｍ、更に好ましくは５０〜３５０ｎｍである。上記範囲内に調整することで、良好なタンパク質や細胞に対する低吸着性、がん細胞に対する選択的捕捉性を期待できる。
親水性ポリマー層の表面の少なくとも一部（一部又は全部）は、水の接触角が２５〜８５度であることが好ましく、３５〜７５度であることがより好ましい。
親水性ポリマー層の表面は、表面粗さＲａが１．０以下であることが好ましく、より好ましくは０．８以下、更に好ましくは０．６以下である。下限は特に限定されず、小さいほど良好である。
なお、本明細書において、表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１で規定される中心線表面粗さＲａである。
親水性ポリマー層は、（１）親水性ポリマーを各種溶剤に溶解・分散した親水性ポリマー溶液・分散液を、基材表面（基材凹部）に注入し、所定時間保持、乾燥する方法、（２）該親水性ポリマー溶液・分散液を基材表面に塗工（噴霧）する方法、等、公知の手法により、基材表面の全部又は一部に親水性ポリマー溶液・分散液をコーティングすることで、親水性ポリマーにより形成されるポリマー層が形成された親水性基材（親水性ポリマーからなる親水性ポリマー層が表面に形成された親水性基材）を製造できる。そして、親水性ポリマー層が形成された親水性基材に、必要に応じて他の部品を追加することで、特定細胞の検査が可能な装置を製造できる。
溶剤、注入方法、塗工（噴霧）方法などは、従来公知の材料及び方法を適用できる。
（１）、（２）の保持、乾燥時間は、基材の大きさ、導入する液種、等により適宜設定すれば良い。保持時間は、５分〜１０時間が好ましく、１０分〜５時間がより好ましく、１５分〜２時間が更に好ましい。乾燥は、室温（約２３℃）から８０℃で行うことが好ましく、室温から５０℃で行うことがより好ましい。また、減圧して乾燥しても良い。更に、保持して一定時間後、適宜、余分な親水性ポリマー溶液・分散液を排出し、乾燥してもよい。
溶剤としては、親水性ポリマーの溶解が可能なものであれば特に限定されず、使用する親水性ポリマーに応じて適宜選択すれば良い。例えば、水、有機溶媒、これらの混合溶媒が挙げられ、有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、メトキシプロパノール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；テトラヒドロフラン、アセトニトリル、酢酸エチル、トルエン等が列挙される。
例えば、試料（血液又は体液）を親水性ポリマー層が形成された親水性基材に接触させることで、特定細胞の捕捉が期待できる。そして、捕捉した特定細胞の数を測定することで、採取した血液又は体液中の特定細胞数が判り、がん治療効果の確認等が期待される。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
（実施例１）
ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）１２．５ｍｇ／ｍｌメタノール溶液を用いて、２−メトキシエチルアクリレート（４５ｗｔ％メタノール）を６０℃で７時間熱重合し、ポリ２−メトキシエチルアクリレートを作製した。
（実施例２）
ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を用いて、２−メトキシエチルアクリレート（６８ｗｔ％メタノール）を６０℃で７時間熱重合し、ポリ２−メトキシエチルアクリレートを作製した。
（比較例１）
ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を用いて、２−メトキシエチルアクリレート（２３ｗｔ％メタノール）を６０℃で７時間熱重合し、ポリ２−メトキシエチルアクリレートを作製した。
〔親水性ポリマーのＭｎ、Ｍｗ〕
上記で得られたポリ２−メトキシエチルアクリレートのＭｗ、Ｍｎを前述の方法で測定した。
〔親水性ポリマー層（コーティング層）の膜厚〕
親水性基材の親水性ポリマー層の膜厚は、親水性ポリマー層の断面を、ＴＥＭを使用し、加速電圧１５ｋＶ、１０００倍で測定（撮影）した。
〔水の接触角〕
親水性基材の親水性ポリマー層の表面に蒸留水２μｌを滴下し、３０秒後の接触角をθ／２法（室温）で測定した。
〔表面粗さＲａ〕
レーザー顕微鏡を用いて、非接触で表面粗さを１つの親水性基材（親水性ポリマー層）で４箇所（第１ピーク）測定し、そのＲａの４点の平均を表面粗さＲａとした（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１で規定される中心線表面粗さＲａの平均）。
Figure 2019131713
次いで、上記で作製したポリ２−メトキシエチルアクリレートを用いて、それぞれ０．２ｗｔ％メタノール溶液を調整した。これらの溶液を用いてスライドガラス（ホウけい酸ガラス）上にコーティングし、４０℃で減圧乾燥させて、ポリ２−メトキシエチルアクリレートコーティング膜をガラス基板上に作製し、親水性基材を得た。
実施例１〜２、比較例１のポリマーをコーティングして作製した親水性基材のうち、実施例２、比較例１の親水性基材の写真図を図１に示す。
比較例１では、周辺に白く曇ったリング状のものが出来た。このリング状の白い曇りは、比較例１と同様な方法で何回かポリ２−メトキシエチルアクリレートを作製したものは、リング形状がやや異なるときもあるが、常に白く曇った部分が出来た。
これに対して、Ｍｎ４万以上のポリマーを用いた実施例１、２では、曇りもなく、平滑なコーティング膜が出来た。曇りの部分は、ポリ２−メトキシエチルアクリレートの凝集状態及び表面凹凸を反映しており、その部分では、他の平滑部とは異なる特定細胞の捕捉性能を示すことが容易に想像でき、捕捉性能のバラツキの原因になる。このため、曇りの無い平滑コーティング面の方が、バラツキの少ない捕捉性能を示すことが期待できた。

Claims (4)

  1. 数平均分子量４万以上の親水性ポリマーからなる親水性ポリマー層が表面に形成された親水性基材。
  2. 親水性ポリマー溶液を表面コーティングして得られる請求項１記載の親水性基材。
  3. 親水性ポリマー層は、下記式（Ｉ）で表されるポリマーからなる群より選択される少なくとも１種の親水性ポリマーで形成されている請求項１又は２記載の親水性基材。
    Figure 2019131713
     （式中、Ｒ１は水素原子又はメチル基、Ｒ２はアルキル基を表す。ｍは１〜５、ｎは繰り返し数を表す。）
  4. 親水性ポリマー層の厚みが１０〜１０００ｎｍである請求項１〜３のいずれか記載の親水性基材。
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