JP6305429B2

JP6305429B2 - ポリオキサゾリンコポリマー

Info

Publication number: JP6305429B2
Application number: JP2015549474A
Authority: JP
Inventors: セムラコラク，; ポールビー．アームストロング，; マイケルジェイ．スヴァロフスキー，
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: CN104884541A; WO2014099518A2; JP2016509084A; US9556340B2; CN104884541B; EP2935473B1; EP2935473A2; US20150307718A1; WO2014099518A3

Description

発明の詳細な説明

［関連出願の相互参照］
本出願は２０１２年１２月１９日出願の米国特許仮出願第６１／７３９１６２号の利益を主張し、その開示の全内容を参照により本明細書に援用する。

［背景］
多くの分野において、生物付着の防止は困難な課題である。これらの分野には、生物医学的応用、海水用塗装技術、水ろ過、輸送、及び貯蔵システムが包含されるが、これらに限定されない。この普遍的な課題に関係する望ましくない結果として、装置の有効性／感度の低下、操作性の低下、血栓症、及び微生物感染などを挙げることができる。したがって、微生物の何らかの望ましくない付着を低減、又は完全に防止する新技術及び新材料の開発は非常に重要である。高効率の付着阻止材料を目的に合わせて作製するには、関係している相互作用を理解することが求められるものの、そのプロセスの複雑さゆえに解明しにくく、課題に対する解決方法を提供することが非常に難しくなっている。

一般的には、ある材料（例えば、医療用インプラント）が、血液、都市用水、及び／又は海水などの水性環境に置かれてから数秒以内にはバイオフィルムの生成が開始されている。単一種によってもバイオフィルムが形成され得るが、多くの場合、数種の異なる微生物群から成り立っている。このプロセスの第１段階は、多くの場合、基材表面へのタンパク質の吸着であり、その後、バクテリア、菌類などの微生物、及び藻類を含むより大型で複雑な種が次々と吸着される。それゆえ、大型の微生物が清浄な表面と相互作用することは稀であり、むしろその表面に吸着しているタンパク質と相互作用するとも言える。生物付着プロセスを防止する方法として使用されてきた方法の１つに、抗菌作用をもつ成分を材料に組み込むものがある。これには、製造の際に活性物質を材料に混ぜ込む方法、材料の表面に活性物質を共有結合的に結合させる方法、又は表面に抗菌剤をコーティング／塗工して、その後材料から浸出させる方法がある。しかし、一度、ある程度の量の有機物質（例えば、細胞片）が形成されると、活性材料はその標的に到達できなくなり、表面活性が低下してしまう。別の手法としては、様々な種の生物の殺傷ではなく、付着そのものを防止して生物付着を防止するものがある。

バイオフィルム生成を防止するうえで重要な課題は、タンパク質、微生物細胞、及び胞子を包含する様々な種の生物の不可逆的な付着を効果的に防止することができる、高性能材料、又は機能性表面を設計することである。様々な手法が研究されてきたが、なかでも優れた濡れ性を有するポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、及び双極性イオンポリマーを利用した表面の親水性改質が最も期待されている。しかし、タンパク質のみならず大型の微生物も元来両親媒性である。なかには疎水性表面に対して吸着親和性が高いものもあれば、親水性表面に対して高いものあり、それぞれ異なったメカニズムで付着を行う。それゆえ、望ましい抗生物付着コーティングは、複数の種に対してステルス挙動を示すものとして定義され得るであろう。これらの発見から、生物体と同じように、環境によって表面を再構成する機能性材料、特に両親媒性物質への要求が高まっている。しかし、様々な種の生物に対してバイオフィルムの形成を効果的に防止するためには、親水性と疎水性（又は両媒性）との微妙なバランスを個別の表面／コーティングについて考慮しなければならないことに留意すべきである。

［概要］
本開示はポリオキサゾリンコポリマー（ＰＯｘ）を提供するものである。より具体的には、本開示によって、新規コポリマーが提供され、実施形態によっては、ポリオキサゾリンを親水性構成要素として利用し、かつパーフルオロ基を疎水性構成要素として利用する両媒性コポリマーが提供される。本開示のコポリマーは、バイオフィルム形成に抵抗する、あるいは形成されたバイオフィルムの剥離を促すコーティングを形成するのに有益である。

一実施形態では、本開示は、以下の式

［式中、Ｑは、Ｏ又はＮであり、Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｒ^１１は、加水分解性シリル基を含む有機基であり、Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｐは、

である
（式中、Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、Ｒ^２は、アルキル基、アリール基、それらの組み合わせ、及びＲ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基から選択され、Ｒ^ｆはパーフルオロアルキル基であり、Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−、−Ｏ−、及び、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−の結合から選択され、ここでｎは、２より大きい整数であり、ｘは、少なくとも２の整数であり、及びｙは、少なくとも１の整数である）。］で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されるコポリマーを提供する。

Ｐにおいて、（^＊）はモノマーＢ中のＱに対する結合位置を示している。

一実施形態では、本開示は、以下の式

［式中、Ｑは、Ｏ又はＮであり、Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｒ^１１は、−Ｚ−Ｓｉ（Ｒ^１３）_３であり、Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｒ^１３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、それらの組み合わせ（すなわち、アルカリル基又はアラルキル基）、及び加水分解性基から選択され、少なくとも１つのＲ^１３は加水分解性基であり、Ｚは、アルキレン基、アリーレン基、及びそれらの組み合わせ（すなわち、アルカリーレン又はアラルキレン）から選択され、場合により、−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを鎖内に含み、Ｐは、

である
（式中、Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、Ｒ^２は、Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基であり、Ｒ^ｆは、パーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基であり、Ｙは−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、又は−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−の結合であり、ｎは２０から１００の整数であり、ｘは２から２０の整数であり、かつｙは１から２０の整数である）］で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されるブラシ状コポリマーを提供する。

本明細書で使用するとき、用語「有機基」は、脂肪族基、環状基又は脂肪族基と環状基との組み合わせ（例えば、アルカリル及びアラルキル基）として分類される、炭化水素基（酸素、窒素、硫黄、ケイ素、及びハロゲンのような、炭素及び水素以外の任意元素を含む）を意味する。本発明に関して、有機基は、コポリマーの形成に干渉しないものである。用語「脂肪族基」は、飽和又は不飽和直鎖又は分枝鎖炭化水素基を意味する。この用語は、例えば、アルキル、アルケニル及びアルキニル基を包含するのに使用される。用語「アルキル基」は以下に定義する。用語「アルケニル基」は、ビニル基のような、１つ以上の炭素−炭素二重結合を有する不飽和の、直鎖又は分枝鎖炭化水素基を意味する。用語「アルキニル基」は、１つ以上の炭素−炭素三重結合を有する不飽和の、直鎖又は分枝鎖炭化水素基を表す。用語「環状基」は、脂環式基、芳香族基、又は複素環式基として分類される閉じた環状炭化水素基を表す。用語「脂環式基」は、脂肪族基の特性と類似する特性を有する環状炭化水素基を意味する。用語「芳香族基」又は「アリール基」を以下に定義する。用語「複素環式基」は、環の１つ以上の原子が炭素以外の元素（例えば、窒素、酸素、硫黄等）である閉じた環状炭化水素を表す。有機基の価数はいくつでもよいが、一価又は二価であることが多い。

用語「アルキル」は、アルカンのラジカルであり、並びに直鎖、分枝状、環状、及び二環式アルキル基、並びにそれらの組み合わせを含み、無置換及び置換アルキル基のいずれも含む、一価の基を表す。別途記載のない限り、アルキル基は、典型的には、１〜３０個の炭素原子を含有する。いくつかの実施形態では、アルキル基は、１〜２０個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、又は１〜３個の炭素原子を含有する。アルキル基の例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソブチル、ｔ−ブチル、イソプロピル、ｎ−オクチル、ｎ−ヘプチル、エチルヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、アダマンチル、及びノルボルニルなどが挙げられるが、これらに限定されない。

用語「アルキレン」は、アルカンのラジカルである二価の基を指し、直鎖、分枝鎖、環式、二環式、又はこれらの組み合わせである基を含む。別途記載のない限り、アルキレン基は一般的に１〜３０個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アルキレン基は、１〜２０個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。アルキレン基の例としては、メチレン、エチレン、１，３−プロピレン、１，２−プロピレン、１，４−ブチレン、１，４−シクロヘキシレン、及び１，４−シクロヘキシルジメチレンが挙げられる。

用語「芳香族」は、炭素環式、又は複素環式で、完全に不飽和である基を指す。

用語「アリール」は、芳香族、及び場合により炭素環式である一価の基を指す。アリールは少なくとも１個の芳香環を有する。追加の環は、不飽和、部分的に飽和、飽和、又は芳香環であってよい。場合により、芳香環は、芳香環に縮合される１つ以上の更なる炭素環式環を有することができる。別途記載のない限り、アリール基は、典型的には、６〜３０個の炭素原子を含有する。一部の実施形態では、アリール基は炭素原子を６〜２０個、６〜１８個、６〜１６個、６〜１２個、又は６〜１０個含有する。アリール基の例としては、フェニル、ナフチル、ビフェニル、フェナンスリル、及びアントラシルが挙げられる。

用語「アリーレン」は、芳香族かつ場合により、炭素環式である、二価の基を指す。アリーレンは少なくとも１個の芳香環を有する。追加の環は、不飽和、部分飽和、又は飽和であってもよい。場合により、芳香環は、芳香環に縮合される１つ以上の更なる炭素環式環を有することができる。別途記載のない限り、アリーレン基は、多くの場合、６〜２０個の炭素原子、６〜１８個の炭素原子、６〜１６個の炭素原子、６〜１２個の炭素原子、又は６〜１０個の炭素原子を有する。

用語「アラルキル」は、（例えば、ベンジル基のように）アリール基で置換されたアルキル基である、一価の基を表す。用語「アルカリル」は、（例えば、トリル基のように）アルキル基で置換されたアリールである、一価の基を表す。別途記載のない限り、両方の基について、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル部分と、６〜２０個の炭素原子、６〜１８個の炭素原子、６〜１６個の炭素原子、６〜１２個の炭素原子、又は６〜１０個の炭素原子を有するアリール部分と、を有する。

用語「アラルキレン」は、アリール基によって置換されたアルキレン基、又はアリーレン基に結合されたアルキレン基である二価の基を指す。用語「アルカリーレン」は、アルキル基によって置換されたアリーレン基、又はアルキレン基に結合されたアリーレン基である二価の基を指す。別途記載のない限り、両方の基について、一般的に、アルキル又はアルキレン部分は、１〜２０個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。別途記載のない限り、両方の基について、一般的に、アリール又はアリーレン部分は、６〜２０個の炭素原子、６〜１８個の炭素原子、６〜１６個の炭素原子、６〜１２個炭素原子、又は６〜１０個の炭素原子を有する。

用語「パーフルオロ化アルキル基（perfluorinated alkyl group）」又は「パーフルオロアルキル基（perfluoroalkyl group）」は全てのＣ−Ｈ結合がＣ−Ｆ結合に置き換えられているアルカン基を指す。

用語「シリル」は、Ｒ^ｃが、加水分解性基又は非加水分解性基である式−Ｓｉ（Ｒ^ｃ）_３の一価の基を指す。多くの実施形態では、シリル基は、「加水分解性シリル」基であり、これは、シリル基が、加水分解性基である少なくとも１つのＲ^ｃ基を含有することを意味する。

用語「加水分解性基」は、大気圧条件下で１〜１０のｐＨを有する水と反応しうる基を指す。加水分解性基は、多くの場合、反応するときにヒドロキシル基に変換される。ヒドロキシル基は、多くの場合、縮合反応など更なる反応を受ける。典型的な加水分解性基は、アルコキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、アルカリルオキシ、アシルオキシ、又はハロを含むが、これらに限定されない。本明細書で使用するとき、本用語は、多くの場合、シリル基中のケイ素原子に結合された１つ以上の基に関して使用される。

用語「非加水分解性基」は、大気圧の条件下で１〜１０のｐＨを有する水と反応しえない基を指す。典型的な非加水分解性基には、アルキル、アリール、アラルキル、及びアルカリルが含まれるが、これに限定されない。本明細書で使用するとき、本用語は、多くの場合、シリル基中のケイ素原子に結合された１つ又はそれ以上の基に関して使用される。

用語「アルコキシ」は、アルキル基に直接結合するオキシ基を有する一価の基を指す。

用語「アリールオキシ」は、アリール基に直接結合するオキシ基を有する一価の基を指す。

用語「アラルキルオキシ」及び「アルカリルオキシ」は、それぞれアラルキル基、又はアルカリル基に直接結合しているオキシ基を有する一価の基を指す。

用語「アシルオキシ」は、Ｒ^ｂが、アルキル、アリール、アルカリル、又はアラルキルである式−Ｏ（ＣＯ）Ｒ^ｂの一価の基を指す。多くの場合、好適なアルキルＲ^ｂ基は、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。多くの場合、好適なアリールＲ^ｂ基は、例えば、フェニル等の、６〜１２個の炭素原子を有する。好適なアラルキル及びアルカリルＲ^ｂ基は、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基、及び６〜１２個の炭素原子を有するアリール基を有する。

用語「ハロ」は、フルオロ、ブロモ、ヨード、又はクロロ等のハロゲン原子を指す。反応性シリルの一部であるとき、多くの場合、ハロ基はクロロである。

用語「（メタ）アクリロイルオキシ基」には、アクリロイルオキシ基（−Ｏ−（ＣＯ）−ＣＨ＝ＣＨ_２）、及びメタクリロイルオキシ基（−Ｏ−（ＣＯ）−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２）が含まれる。

用語「（メタ）アクリロイルアミノ基」には、アクリロイルアミノ基（−ＮＲ−（ＣＯ）−ＣＨ＝ＣＨ_２）、及びメタクリロイルアミノ基（−ＮＲ−（ＣＯ）−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２）が含まれる。ここでアミド窒素が水素、メチル基、又はエチル基（ＲがＨ、メチル、又はエチル）であるような実施形態も含まれる。

用語「ブラシ状コポリマー」は、少なくとも１つの反復ユニットがマクロモノマーから誘導されているコポリマーを指す。マクロモノマーとは、（一般的には少なくとも１０個の反復ユニットをもつ）高分子鎖で、一端に重合可能な基（例えば、エチレン性不飽和基）をもつものである。

用語「含む（comprise）」及びこの変形は、これらの用語が現れる明細書及び請求項を制限する意図を持たない。

「好ましい」及び「好ましくは」という語は、特定の状況下で、特定の効果をもたらし得る本開示の実施形態のことを指す。しかしながら、同一又は他の環境下では、他の実施形態も好ましい可能性がある。更に、１つ以上の好ましい実施形態の説明は、他の実施形態が有用ではないことを示唆するものではなく、本開示の範囲から他の実施形態を除外することを目的としたものではない。

本願では、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」等の用語は、１つの実体のみを指すことを意図するものではなく、具体例を例示のために用いることができる一般分類を含む。用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、用語「少なくとも１つ」と共に、互換的に使用される。列挙を伴った、「の少なくとも１つ」及び「の少なくとも１つを含む」という表現は、その列挙の項目の任意の１つ、及びその列挙の項目の２つ以上の任意の組み合わせを指す。

本明細書で使用するとき、用語「又は」は、内容が明確にそれ以外を指図しないかぎり、一般的に「及び／又は」を含む意味で使用される。用語「及び／又は」は、列挙された要素の１つ又は全てを、若しくは列挙された要素の任意の２つ以上の組み合わせを意味する。

同様に、本明細書においては、全ての数は「約」という用語で修飾されたとみなされ、好ましくは「厳密に」という用語で修飾されたとみなされる。本明細書において測定した量と関連して使用されるとき、用語「約」は、測定を行い測定の目的及び使用測定機器の精度に対応するレベルの注意を払う熟練した技術者によって予想されるような測定量の変動を指す。

また本明細書において、端点による数の範囲の列挙には、その範囲内に包含される全ての数及び端点（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５等）が包含される。

ある基が本明細書で記載した式中に２回以上存在するとき、各基は特に記載の有無に関わらず、「独立して」選択される。例えば、式中に１つ以上のＲ基が存在するとき、各Ｒ基は独立して選択される。更に、これらの基の中に含まれるサブグループも独立して選択される。例えば、各Ｒ基がＹ基を含むとき、各Ｙも独立して選択される。

本明細書で使用するとき、用語「室温」は、２０℃〜２５℃又は２２℃〜２５℃の温度を指す。

本開示の上記概要は、本開示の開示される各実施形態又は全ての実現形態を説明することを目的としたものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に例示するものである。本出願の全体を通じていくつかの箇所で、実施例の列挙によって指針が与えられるが、これらの実施例は異なる組み合わせで使用することができる。いずれの場合も、記載される列挙は、あくまで代表的な群としてのみの役割を果たすものであって、排他的な列挙として解釈するべきではない。

本開示はポリオキサゾリンコポリマー（ＰＯｘ）を提供するものである。

近年、ＰＥＧに似た、高い生体適合性及びステルス挙動を示すことに起因し、生物医学的用途においてポリオキサゾリン（ＰＯｘ）の使用が注目を集めている。ＰＯｘは、様々な種類の明確に定義されたポリマーを簡単に得る方法を提供する、リビングカチオン性開環重合によって得られる。更に、反応開始剤、モノマー、及び末端基を変更するだけで、ＰＯｘの機能性及び得られる物理特性を調整することができる。ポリ（メチル−オキサゾリン）及びポリ（エチル−オキサゾリン）は、生体からのより迅速なクリアランスを示し、ＰＥＧよりも親水性であるポリ（メチル−オキサゾリン）の場合、非生物付着用途について利点を提供し得る。

本開示によって、新規のコポリマーが提供され、実施形態によっては、ポリオキサゾリンを親水性構成要素として利用し、かつパーフルオロ基を疎水性構成要素として利用する両媒性コポリマーが提供される。このようなポリオキサゾリンコポリマー、特に両親媒性コポリマーは、バイオフィルムの形成に抵抗し、又はバイオフィルムの剥離を促進する点において有益である。

一実施形態では、本開示は、下式

のモノマーを含むモノマー混合物から誘導されるコポリマーを提供する。

本明細書で使用するとき、コポリマーとは、２つ又はそれ以上の異なるモノマー（反復）部分を含有するポリマー（ターポリマー、テトラポリマーを含む）である。このようなコポリマーは、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、又は他のいかなるモノマー部分の構造配置であってもよい。特定の実施形態では、このようなコポリマーはブラシ状コポリマーである。

このような本開示のコポリマーは少なくとも２，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する。

特定の実施形態では、Ｑは、Ｏ又はＮである。特定の実施形態では、ＱはＯである。

特定の実施形態では、Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３である。特定の実施形態では、Ｒ^１０は、Ｈである。

特定の実施形態では、Ｒ^１１は、加水分解性シリル基を含む有機基である。特定の実施形態では、Ｒ^１１は、−Ｚ−Ｓｉ（Ｒ^１３）_３である。

特定の実施形態では、Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３である。特定の実施形態では、Ｒ^１２は、Ｈである。

特定の実施形態では、Ｒ^１３基は、それぞれ独立して加水分解性基又は非加水分解性基（例えば、アルキル基、アリール基、又はそれらの組み合わせ（すなわち、アルカリル基、又はアラルキル基））である。特定の実施形態では、Ｒ^１３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、それらの組み合わせ、及び加水分解性基から選択され、少なくとも１つのＲ^１３は加水分解性基である。特定の実施形態では、加水分解性基は、ハロ、アルコキシ基、及びアシルオキシ基から選択される。特定の実施形態では、加水分解性基は、ハロ、（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アシルオキシ基から選択される。

特定の実施形態では、Ｚはアルキレン基、アリーレン基、及びそれらの組み合わせ（すなわち、アルカリーレン基又はアラルキレン基）から選択され、場合により、−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＲ−（式中、Ｒは、Ｈ、メチル、又はエチルであり、典型的にはＨである）、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを鎖内に含む。この文脈において、「内」とはそのような原子又は基がシリル基又は−Ｃ（Ｏ）Ｑ−基と直接結合していないことを意味する。特定の実施形態では、Ｚは、（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキレン基、（Ｃ６〜Ｃ１２）アリーレン基、及びそれらの組み合わせから選択され、場合により、−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＲ−（式中、Ｒは、Ｈ、メチル、又はエチルであり、一般的にＨである）、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを鎖内に含む。

特定の実施形態では、Ｐは、

である（ここで（^＊）はモノマーＢ中のＱに対する結合位置である）。

特定の実施形態では、Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択される。特定の実施形態では、Ｒ^１は、Ｈ、（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキル基、（Ｃ６〜Ｃ１２）アリール基、（Ｃ６〜Ｃ１２）ａｒ（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキル基、又は（Ｃ１〜Ｃ２０）ａｌｋ（Ｃ６〜Ｃ１２）アリール基である。特定の実施形態では、Ｒ^１は、Ｈ、メチル、及びエチルから選択される。

特定の実施形態では、Ｒ^２は、アルキル基、アリール基、及びＲ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基から選択される。

特定の実施形態では、Ｒ^２は、Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基である。

特定の実施形態では、Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−、−Ｏ−、及び、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−の結合から選択される。特定の実施形態では、Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、及び−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−の結合から選択される。

特定の実施形態では、Ｒ^ｆは、パーフルオロアルキル基である。特定の実施形態では、Ｒ^ｆは、パーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基である。特定の実施形態では、Ｒ^ｆは、パーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ５）アルキル基又はパーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基である。特定の実施形態では、Ｒ^ｆは、パーフルオロＣ４アルキル基である。

特定の実施形態では、ｎは、２より大きい整数である。特定の実施形態では、ｎは１０より大きい。特定の実施形態では、ｎは少なくとも２０である。特定の実施形態では、ｎは５００以下である。特定の実施形態では、ｎは１００以下である。特定の実施形態では、ｎは２０から１００の間である。

特定の実施形態では、ｘは、少なくとも２の整数である。特定の実施形態では、ｘは２０以下である。特定の実施形態では、ｘは１０以下である。特定の実施形態では、ｘは６以下である。

特定の実施形態では、ｙは、少なくとも１の整数である。特定の実施形態では、ｙは２０以下である。特定の実施形態では、ｙは５以下である。

一実施形態では、本開示は、以下の式

［式中、Ｑは、Ｏ又はＮであり、Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｒ^１１は、加水分解性シリル基を含む有機基であり、Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｐは（式中（^＊）はモノマーＢ中のＱに対する結合位置である）、

であり、
Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、Ｒ^２は、アルキル基、アリール基、及びＲ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基から選択され、Ｒ^ｆは、パーフルオロアルキル基であり、Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−、−Ｏ−、及び、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−の結合から選択され、ｎは、２より大きい整数であり、ｘは、少なくとも２の整数であり、及びｙは、少なくとも１の整数である］で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されるコポリマーを提供する。

特定の実施形態では、モノマーＡの例に以下が含まれる。

特定の実施形態では、モノマーＢは以下の式で表される。

［式中、Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びこれらの組み合わせから選択され、Ｒ^２は、Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−であり、Ｒ^３は、（メタ）アクリロイルオキシ基又は（メタ）アクリロイルアミノ基であり、Ｒ^ｆは、パーフルオロアルキル基であり、Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−、−Ｏ−、及び、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−の結合から選択され、ｎは１０より大きい整数であり、ｘは２から２０の整数であり、及びｙは、少なくとも１の整数である］。

モノマーＢは、重合性ポリオキサゾリンである。モノマーＢの例として、以下が含まれる。

いくつかのより具体的な例では、これらの式のｎは２０〜４０の範囲にあり、３５〜３５の範囲にあり、又は３０と等しい。

このような化合物は、従来の手法を使って作製可能である。反応スキームの例を「実施例（スキームＩ）」に示してある。一般的には、オキサゾリン、特に２−の位置にＲ^１を含む２−オキサゾリンは、好適な溶媒（例えば、アセトニトリル）中で、反応開始剤（例えば、メチルトリフルオロメタンスルホネート（すなわち、メチルトリフレート）、パーフルオロブチルエチレントリフレート、パーフルオロブチルスルホンアミドトリフレート、メチルトルエンスルホネート（すなわち、メチルトシレート）、及びヨウ化メチル）の存在下、過熱すること（例えば、８０℃の温度）により開環反応を受け、続いて重合性基を含むように改変される（例えば、塩基（例えば、トリエチルアミン）の存在下、（メタ）アクリル酸との反応による）。

一実施形態では、本開示は、以下の式

［式中、Ｑは、Ｏ又はＮであり、Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｒ^１１は、−Ｚ−Ｓｉ（Ｒ^１３）_３であり、Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、Ｒ^１３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、又はそれらの組み合わせ、及び加水分解性基から選択され、少なくとも１つのＲ^１３は、加水分解性基であり、Ｚは、アルキレン基、アリーレン基、及びそれらの組み合わせから選択され、場合により、−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを鎖内に含むことができ、Ｐは、

である（式中、Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、Ｒ^２は、Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基であり、Ｒ^ｆは、パーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基であり、Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、又は−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−の結合であり、ｎは２０から１００の整数であり、ｘは２から２０の整数であり、かつｙは１から２０の整数である。ここで（^＊）はモノマーＢ中のＱに対する結合位置である。）］で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されるブラシ状コポリマーを提供する。

モノマーＡは、コポリマーを架橋させるため、コポリマーを基材に結合させるため、又はその両方のために利用できる、加水分解性シリル基を有している。すなわち、加水分解性シリル基が、加水分解、及び／若しくは縮合反応を経て、１つ以上のケイ素−酸素−ケイ素結合を形成する。２個の加水分解性シリル基が互いに反応しあうと、コポリマー内部で架橋が形成される。加水分解性シリル基が基材のシラノール基と反応すると、基材へ付着できる。

本開示のコポリマーを形成する際に、モノマーＡの量は、モノマーの総量を基準として一般的に少なくとも１重量％（ｗｔ−％）、又は少なくとも５重量％、又は少なくとも１０重量％である。本開示のコポリマーを形成する際に、モノマーＡの量は、モノマーの総量を基準として一般的に５０重量％以下である。その残部（５０〜９９重量％）は多くの場合モノマーＢを含むものの、モノマーＡとＢは、エチレン性不飽和モノマーのような他のモノマーとの共重合により好適なコーティングを形成することもできる。任意のモノマーのいくつかの例としては、種々のアルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、アリールアクリレート、アリールメタクリレート、ビニルエーテル、ビニルエステル、及びスチレンが挙げられる。使用する際には、これらの追加のモノマーは、例えばモノマーの総量の最大１０重量％、最大２０重量％、又は最大３０重量％など、好ましいいかなる量でも存在させることができる。

モノマーＡ及びモノマーＢは、フリーラジカル重合反応を利用して共重合する。すなわち、モノマーＡ及びモノマーＢは、一般的にはフリーラジカル反応開始剤と混合されて、重合に適した条件下に置かれる。フリーラジカル反応開始剤は、熱反応開始剤又は光開始剤であってよい。反応開始剤は、典型的には、重合性反応混合物中の重合性材料（例えば、モノマーＡ、モノマーＢ、及び他の任意のモノマー）の総重量に基づき０．０１〜５重量パーセントの範囲、０．０１〜２重量パーセントの範囲、０．０１〜１重量パーセントの範囲、又は０．０１〜０．５重量パーセントの範囲の量で存在する。

一実施形態では、熱反応開始剤が使用される。熱開始剤は、使用される特定の重合方法に依存して水溶性又は非水溶性（すなわち、油溶性）とすることができる。適切な水溶性開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、及びこれらの混合物などの過硫酸塩；過硫酸塩の反応生成物、及びメタ重亜硫酸塩（例えば、メタ重亜硫酸ナトリウム）若しくは重硫酸塩（例えば、重硫酸ナトリウム）などの還元剤などの酸化−還元開始剤；又は４，４’−アゾビス（４−シアノペンタン酸）及びその可溶性塩（例えば、ナトリウム又はカリウム）が挙げられるが、これに限定されない。好適な油溶性反応開始剤としては、２，２’−アゾビス（２−メチルブタンニトリルであるＶＡＺＯ６７、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）であるＶＡＺＯ６４、及び（２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタンニトリル）であるＶＡＺＯ５２を含む、商品名ＶＡＺＯでＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓＣｏ．から市販されているもの等の種々のアゾ化合物、並びに過酸化ベンゾイル、過酸化シクロヘキサン、過酸化ラウロイル、及びこれらの混合物等の種々の過酸化物が挙げられるが、これらに限定されない。

多くの実施形態において、光開始剤が使用される。いくつかの代表的な光開始剤は、ベンゾインエーテル（例えば、ベンゾインメチルエーテル若しくはベンゾインイソプロピルエーテル）又は置換ベンゾインエーテル（例えば、アニソインメチルエーテル）である。他の光開始剤の例として、２，２−ジエトキシアセトフェノン又は２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（ＢＡＳＦＣｏｒｐ．（米国、ＮＪ、ＦｌｏｒｈａｍＰａｒｋ）から商品名ＩＲＧＡＣＵＲＥ６５１で、又はＳａｒｔｏｍｅｒ（米国、ＰＡ、Ｅｘｔｏｎ）から商品名ＥＳＡＣＵＲＥＫＢ−１で市販されている）などの置換アセトフェノンがある。更に別の代表的な光開始剤は、２−メチル−２−ヒドロキシプロピオフェノンなどの置換α−ケトール、２−ナフタレンスルホニルクロライドなどの芳香族スルホニルクロライド、及び１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（Ｏ−エトキシカルボニル）オキシムなどの光活性オキシムである。他の適切な光開始剤としては、例えば、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４）、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシド（ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９）、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ２９５９）、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）ブタノン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ３６９）、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７）、及び２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（ＤＡＲＯＣＵＲ１１７３）が挙げられる。

重合可能な混合物は、所望により、結果として生じるエラストマー材料の分子量を制御するために、連鎖移動剤を更に含有してもよい。有益な連鎖移動剤の例としては、四臭化炭素、アルコール類、チオグリコール酸イソオクチルなどのメルカプタン、及びこれらの混合物が挙げられるが、これに限定されない。使用される場合、重合可能な混合物は、重合性材料の総重量に基づいて最高０．５重量の連鎖移動剤を含んでもよい。例えば、重合可能な混合物は、０．０１〜０．５重量パーセント、０．０５〜０．５重量パーセント、又は０．０５〜０．２重量パーセントの連鎖移動剤を含有することができる。

所望であれば、本開示のコポリマーは金属ケイ酸塩（例えば、リチウムケイ酸塩）などの構成要素と混合されて、当該技術分野において公知であるように、ハードコートを形成できる。

このようなポリオキサゾリンコポリマーは、バイオフィルム抵抗性コーティング（すなわち、少なくとも１つの微生物の繁殖に対し耐性を示すことにより明らかであるように、バイオフィルムの形成に耐性であり、及び／若しくは形成されたバイオフィルムの剥離を促進するようなコーティング）を形成するのに有益である。よって、基材をコーティングして（コーティングのない基材に比較して）バイオフィルム抵抗性を向上させる方法が本開示により提供される。

一実施形態では、コーティング組成物は、本開示のポリオキサゾリンコポリマーと溶媒を含んでおり、これによってコーティング組成物を基材に塗布することで、基材にバイオフィルム抵抗性コーティングを付与する。このコーティング組成物は、多くの場合ペンダント加水分解性シリル基をもつコポリマーを含む。すなわち、コーティング組成物中のコポリマーは架橋されていない（例えば、硬化していない）。別の実施形態では、本開示のコーティング組成物で基材、具体的には硬質基材をコーティングすることで、基材上にバイオフィルム抵抗性コーティングをもたらす方法が提供される。ブラッシング、スプレー、ディッピング、ローリング、スプレッディング等のような広範なコーティング方法を用い、本開示の組成物を塗布することができる。基材上で得られたコーティングは、室温又は高温（例えば、４０〜３００℃）で硬化され得る。いくつかの実施形態では、室温又は高温にて、硬化は触媒の影響を受け得る。硬化は、多くの場合、ペンダント加水分解性シリル基の反応による、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−連結基を含む架橋の形成を伴う。

コーティング組成物に有用な溶媒としては、（コーティング溶媒が重合プロセスにおいて使用されるものと同じものである場合）モノマーの重合に阻害的に作用するものでなく、構成要素が少なくとも１重量％溶解可能であるものが挙げられる。溶媒の例は、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、ヘプタン、トルエン、キシレン及びエチレングリコールアルキルエーテルである。それらの溶媒は、単独で又はそれらの混合物として使用することができる。コポリマーがペンダント加水分解性シリル基を含有する場合、好ましくは溶媒成分は、これらの基の間の反応を一時的に遅延させる傾向があるアルコール溶媒を含有する。

コーティング組成物は、一般的に塗布条件と手法に適した粘度を有する均質混合物である。例えば、ブラシ又はローラーコーティングされる材料は、ディップコーティング溶液より高い粘度を有することが好ましい可能性がある。コーティング組成物は一般的に希釈溶液であり、多くの場合、コポリマーを少なくとも０．１重量％、又は少なくとも１重量％含んでいる。典型的なコーティング組成物は、多くの場合、５０重量％以下、又は２５重量％以下のコポリマーを含む。

バイオフィルム抵抗性コーティングの形成のためにコーティングを配置することのできる基材は、幅広く種々の材料であり得る。有用な基材としては、セラミックス、ガラスを含むシリカ質基材、金属、天然及び人工石、織布及び不織布物品、高分子材料、例えば、ポリ（メタ）アクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリルコポリマーのようなスチレンコポリマー、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートのような、熱可塑性及び熱硬化性のものなどの高分子材料、医療用チューブで用いられるようなシリコーン、アクリル樹脂ベースのもののような塗料、ポリウレタン又はハイブリッド粉末コーティングのような粉末コーティング、及び木材が挙げられる。基材は、例えば、フィルム、織布、又は不織布の形態であってよい。

いくつかの実施形態では、基材には、本開示のポリオキサゾリンコポリマーと反応し得る基を有するものが選択される。例えば、基材は、トリアルコキシシリルアルキル基から選択されるＲ^１３基との縮合反応を受けるシラノール基を有するガラス又はセラミック表面を有し得る。この反応の生成物が、ポリオキサゾリン及び基材間での−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合部を形成する。

様々な物品を、本発明のコーティング組成物により硬化的に処理して、物品上にバイオフィルム抵抗性コーティングを提供することができる。また、本発明はフィルムのようなコーティングされた物品を提供する。本開示において、物品は基材（例えば、フィルム）を含む物品であり、その基材は、本開示のコポリマーを含む層を配置された少なくとも１つの表面を含有する。

コーティングが塗布される基材は、最適な特性と耐久性を得るために塗布前には清浄であることが好ましい。金属並びにガラス表面は、有機汚染物で覆われていることが多い。このような表面に本発明のコーティングが塗布され得る前に、少なくとも溶媒で拭き取ることにより表面を洗浄すべきである。肉眼で見える（ｇｒｏｓｓ）汚染物質の場合、金属又はガラス表面は、エッチング、陽極酸化、又は当業者に既知の方法で処理しなければならない場合がある。例えば、鋼の表面がさびで覆われている場合、さびを酸処理によりエッチングしなければならない場合がある。金属の表面が露出すれば、コーティングを施すことができる。

バイオフィルムは、典型的には、基材が水に接触している又は多湿条件に曝露されている場合に成長する。本開示のコーティングは、特に循環水に曝露された場合、そのようなバイオフィルムの生成を遅延することができる。微生物は、コーティングされた表面に付着することができない又は最小限にしか付着することができないと考えられる。更に、実存するバイオフィルムは、コーティングされた表面からより容易に除去されると考えられる。したがって、硬化性組成物は、医療用カテーテルコーティング、抗生物付着船舶コーティング、水取扱設備用コーティング、熱交換器及び他のＨＶＡＣ設備、濾材用コーティング、並びに歯科用設備、口腔で用い得る装置及び材料のような、湿潤又は多湿環境にある基材に特に好適である。

本開示の明示的な実施形態を下記に示す。

実施形態１は、以下の式

［式中、
Ｑは、Ｏ又はＮであり、
Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、
Ｒ^１１は、加水分解性シリル基を含む有機基であり、
Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、及び
Ｐは、

である
（式中、
Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、
Ｒ^２は、アルキル基、アリール基、それらの組み合わせ、及びＲ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基から選択され、
Ｒ^ｆは、パーフルオロアルキル基であり、
Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、
−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、
−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−、−Ｏ−、及び、
−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−の結合から選択され、
ｎは、２より大きい整数であり、
ｘは、少なくとも２の整数であり、並びに
ｙは、少なくとも１の整数である）］で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されたコポリマーである。

実施形態２は、前記コポリマーがランダム又はブロックコポリマーである、実施形態１のコポリマーである。

実施形態３は、ブラシ状コポリマーである、実施形態１又は２のコポリマーである。

実施形態４は、重量平均分子量が少なくとも２，０００ｇ／ｍｏｌである、実施形態１〜３のいずれかの１つの実施形態のコポリマーである。

実施形態５は、Ｒ^１１が−Ｚ−Ｓｉ（Ｒ^１３）_３である［式中、
Ｒ^１３が、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、それらの組み合わせ、及び加水分解性基から選択され、
少なくとも１つのＲ^１３が加水分解性基であり、及び
前記Ｚが、場合により鎖内に−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを含む、アルキレン基、アリーレン基、及びそれらの組み合わせから選択される］、実施形態１〜４のいずれかのコポリマーである。

第６の実施形態は、前記加水分解性基が、ハロ、（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アシルオキシ基から選択される、第５の実施形態のコポリマーである。

実施形態７は、前記Ｚが、場合により−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを含む、（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキレン基、（Ｃ６〜Ｃ１２）アリーレン基、及びそれらの組み合わせから選択される、実施形態５又は６のコポリマーである。

実施形態８は、前記Ｒ^１が、Ｈ、メチル、及びエチルから選択される、実施形態１〜７のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態９は、前記Ｒ^２が前記Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基である、実施形態１〜８のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態１０は、前記Ｙが−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、及び−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−の結合から選択される、実施形態１〜９のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態１１は、前記Ｒ^ｆがパーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基である、実施形態１〜１０のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態１２は、前記Ｒ^ｆがパーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ５）アルキル基である、実施形態１１のコポリマーである。

実施形態１３は、前記Ｒ^ｆがパーフルオロＣ４アルキル基である、実施形態１２のコポリマーである。

実施形態１４は、前記ｎが５００以下の整数である、実施形態１〜１３のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態１５は、前記ｎが１０より大きい整数である、実施形態１４のコポリマーである。

実施形態１６は、前記ｎが２０から１００の整数である、実施形態１５のコポリマーである。

実施形態１７は、前記ｘが２０以下の整数である、実施形態１〜１６のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態１８は、前記ｘが２〜１０の整数である、実施形態１〜１７のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態１９は、前記ｘが２から６の整数である、実施形態１８のコポリマーである。

実施形態２０は、前記ｙが２０以下の整数である、実施形態１〜１９のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態２１は、前記ｙが１から５の整数である、実施形態２０のコポリマーである。

実施形態２２は、少なくとも１重量％のモノマーから誘導された、実施形態１〜２１のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態２３は、少なくとも５重量％のモノマーＡから誘導された、実施形態２２のコポリマーである。

実施形態２４は、少なくとも１０重量％のモノマーＡから誘導された、実施形態２３のコポリマーである。

実施形態２５は、５０重量％以下のモノマーＡから誘導された、実施形態１〜２４のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態２６は、モノマーＢが次式のものである

［式中、
Ｒ^１がＨ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、
Ｒ^２が、Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−であり、
Ｒ^３が、（メタ）アクリルオイルオキシ基又は（メタ）アクリルオイルアミノ基であり、
Ｒ^ｆが、パーフルオロアルキル基であり、
Ｙが、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−、
−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、
−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−、−Ｏ−、及び、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−の結合から選択され、
ｎは１０より大きい整数であり、
ｘは２から２０の整数であり、並びに
ｙは、少なくとも１の整数である］、実施形態１〜２５のいずれか１つのコポリマーである。

実施形態２７は、式

［式中、
Ｑは、Ｏ又はＮであり、
Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、
Ｒ^１１は、−Ｚ−Ｓｉ（Ｒ^１３）_３であり
Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、
Ｒ^１３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、それらの組み合わせ、及び加水分解性基から選択され、
少なくとも１つのＲ^１３は、加水分解性基であり、
Ｚは、場合により鎖内に−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを含む、アルキレン基、アリーレン基、及びそれらの組み合わせから選択され、及び
Ｐは、

である
（式中、
Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、
Ｒ^２は、Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基であり、
Ｒ^ｆは、パーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基であり、
Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、又は
−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−であり、
ｎは、２０〜１００の整数であり、
ｘは２から２０の整数であり、並びに
ｙは１から２０の整数である）］で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されるブラシ状コポリマーである。

実施形態２８は、実施形態１〜２７のいずれか１つのコポリマーと溶媒を含む組成物である。

実施形態２９は、基材の少なくとも１つの表面に、実施形態２８の組成物を塗布することを含む、前記基材のバイオフィルム抵抗性を向上するためのコーティング方法である。

実施形態３０は、基材が、少なくとも１つの表面を含み、表面の上に配置された実施形態１〜２７のいずれか１つのコポリマーを含む層を有する、物品である。

実施形態３１は、前記基材がフィルムの形態である、実施形態３０の物品である。

本開示の目的及び利点を、以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例に引用された特定の物質及びその量、並びにその他の条件及び詳細は、本開示を不当に制限すると解釈されるべきではない。

ポリマー合成の一般的な手順
ガラス器具は、使用前に１５０℃の乾燥機で一晩乾燥させた。試薬はＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ又はＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈより購入した。アセトニトリルは無水等級のものを使用した。ヨウ化メチル、メチルトシレート、及びオキサゾリンモノマーはＣａＨ_２で蒸留し、３Åのモレキュラー・シーブにて保存した。オキサゾリンの重合に使用する他の試薬は、使用するまで、３Åのモレキュラー・シーブにて保存した。溶媒は減圧下でロータリーエバポレーターを使用して除去した。

スキームＩ：ポリ（オキサゾリン）ポリマーの合成の一般的なスキーム（式中、「ＬＧ」は脱離基を、及び^＊は基の結合部の位置を表している）

調製例１：重合性ポリオキサゾリンの合成（モノマーＢ）

冷却器及びストップコックを取り付けた三つ口フラスコを窒素で置換し、アセトニトリル（１５ｍＬ）及びメチルｐ−トルエンスルホネート（０．７３ｇ、３．９ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却し、２−メチル−２−オキサゾリン（１０．０ｇ、１１７ｍｍｏｌ）をシリンジにて添加した。２時間の間、ゆっくりと室温まで温めながら攪拌した後、この溶液を油浴にて８０℃まで加温し、２０時間攪拌した。室温まで冷却した後、アクリル酸（０．４２ｇ、５．９ｍｍｏｌ）及びトリエチルアミン（０．７９ｇ、７．８ｍｍｏｌ）をこの順にシリンジで添加した。この溶液を再び８０℃まで加温し、更に２４時間攪拌した。冷却後、溶液をろ過し、激しく攪拌しながら、２００ｍＬのジエチルエーテルを滴下し、ポリマーを沈殿させた。得られた懸濁液を２日間攪拌した。沈殿をろ過で分離し、ジエチルエーテルで洗浄し、減圧下８０℃で一晩乾燥し、１１ｇの白い固体を得た。トリエチルアンモニウムトシレート不純物の存在を勘案すると、収率はほぼ定量どおりだった。^１Ｈ−ＮＭＲ分光法を用いた末端部の分析では、ｎ＝３０のポリマーが得られていた。

調製例２：重合性ポリオキサゾリンの合成（モノマーＢ）

冷却器及びストップコックを取り付けた三つ口フラスコを窒素で置換し、アセトニトリル（１５ｍＬ）及びメチルトリフルオロメタンスルホネート（０．１６５ｇ、１．０１ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却し、２−エチル−２−オキサゾリン（３．０ｇ、３０．２ｍｍｏｌ）をシリンジにて添加した。２時間の間、ゆっくりと室温まで温めながら攪拌した後、この溶液を油浴にて８０℃まで加温し、２０時間攪拌した。室温まで冷却した後、アクリル酸（０．３７ｇ、５．１ｍｍｏｌ）及びトリエチルアミン（０．６ｇ、６．０６ｍｍｏｌ）をこの順にシリンジで添加した。この溶液を再び８０℃まで加温し、更に２４時間攪拌した。冷却後、溶液をろ過し、激しく攪拌しながら、２００ｍＬの冷ジエチルエーテルに滴下し、ポリマーを沈殿させた。得られた懸濁液を１５分間攪拌した。沈殿をろ過で分離し、ジエチルエーテルで洗浄し、減圧下８０℃で一晩乾燥し、２．９ｇの白い固体を得た。^１Ｈ−ＮＭＲ分光法を用いた末端部の分析では、ｎ＝３０のポリマーが得られていた。

調製例３：重合性ポリオキサゾリンの合成（モノマーＢ）

冷却器及びストップコックを取り付けた三つ口フラスコを窒素で置換し、アセトニトリル（３０ｍＬ）及びメチルトリフルオロメタンスルホネート（０．３９ｇ、２．３ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却し、次に、２−メチル−２−オキサゾリン（６．０ｇ、７０．６ｍｍｏｌ）をシリンジにて添加した。２時間の間、ゆっくりと室温まで温めながら攪拌した後、この溶液を油浴にて８０℃まで加温し、２０時間攪拌した。この溶液を０℃まで冷却し、２０ｍｌのＮａ_２ＣＯ_３飽和溶液を添加した。得られた混合物を油浴で８０℃まで加温し、次に１２時間攪拌した。溶媒を真空下で取り除き、ジクロロメタンを使用して溶質からポリマーを抽出した。余剰のジクロロメタンを真空下で除去して収量５．９ｇの白い固体を得た。^１Ｈ−ＮＭＲ分光法を用いた末端部の分析では、ｎ＝３０のポリマーが得られていた。

次のステップとして、冷却器及びストップコックを取り付け、内部を窒素で置換した三つ口フラスコ内で、５．０ｇのヒドロキシル末端のポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）ポリマーを５０ｍｌの無水アセトニトリルに溶解した。この溶液を０℃まで冷却し、塩化メタクリロイル（０．４２ｇ、４．０ｍｍｏｌ）及びトリエチルアミン（０．５ｇ、５．０ｍｍｏｌ）をこの順でシリンジにて添加した。この溶液をゆっくりと室温まで温め、更に２０時間攪拌した。最終のポリマーを、激しく攪拌しながら、２００ｍＬの冷ジエチルエーテルに滴下し、ポリマーを沈殿させた。得られた懸濁液を１５分間攪拌した。沈殿をろ過で分離し、ジエチルエーテルで洗浄し、減圧下８０℃で一晩乾燥し、４．８ｇの白い固体を得た。

調製例４：Ｒ^２−ＬＧの合成

ストップコックを取り付けた丸底フラスコを窒素で置換し、次に無水ジクロロメタン（２０ミリリットル（ｍＬ））、１，４−ジオキサン（２０ｍＬ）、ピリジン（２．０グラム（ｇ）、２４．６ミリモル（ｍｍｏｌ））及び１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサノール（５．０ｇ、１８．９ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却して、激しく攪拌中の溶液にトリフルオロメタンスルホン酸無水物（７．０ｇ、２４．６ｍｍｏｌ）をシリンジを使って滴下した。０℃で２時間攪拌した後、溶液をゆっくりと室温まで温め、その後更に１０時間攪拌した。得られた懸濁液をろ過して沈殿した塩を取り除いた。この溶液を１規定（Ｎ）ＨＣｌ、飽和ＮａＨＣＯ_３液、１０％硫化銅溶液、及び食塩水の順で、洗浄した。この有機相を、無水Ｎａ_２ＳＯ_４上で乾燥し、減圧下で余剰の溶媒を取り除いた。得られた茶色のオイル状物質を減圧下で蒸留して、収量３．０ｇの無色の液体の生成物を得た。

調製例５：重合性ポリオキサゾリンの合成（モノマーＢ）

冷却器及びストップコックを取り付けた三つ口フラスコを窒素で置換し、アセトニトリル（２０ｍＬ）及び調製例４からのパーフルオロブチルエチレントリフレート（Ｒ^２−ＬＧ）反応開始剤（０．４ｇ、１．０ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却し、２−メチル−２−オキサゾリン（２．６ｇ、３０ｍｍｏｌ）をシリンジにて添加した。２時間の間、ゆっくりと室温まで温めながら攪拌した後、この溶液を油浴にて８０℃まで加温し、２０時間攪拌した。室温まで冷却した後、アクリル酸（０．３６ｇ、５．０ｍｍｏｌ）及びトリエチルアミン（０．６１ｇ、６．０ｍｍｏｌ）をこの順にシリンジで添加した。この溶液を再び８０℃まで加温し、更に２４時間攪拌した。冷却後、溶液をろ過し、激しく攪拌しながら、２００ｍＬのジエチルエーテルを滴下し、ポリマーを沈殿させた。得られた懸濁液を１５分間攪拌した。沈殿をろ過で分離し、ジエチルエーテルで洗浄し、真空下８０℃で一晩乾燥し、２．６ｇの白い固体を得た。^１Ｈ−ＮＭＲ分光法を用いた末端部の分析では、ｎ＝３０のポリマーが得られていた。

調製例６：Ｒ^２−ＬＧの合成

ストップコックを取り付けた丸底フラスコを窒素で置換し、無水ジクロロメタン（５０ｍＬ）、１，４−ジオキサン（５０ｍＬ）、ピリジン（３．６ｇ、４５．４ｍｍｏｌ）及びＮ−メチル−１，１，２，２，３，３，４，４−ノナフルオロ−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ブタン−１−スルホンアミド（１２．５ｇ、３４．９ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却して、激しく攪拌中の溶液にトリフルオロメタンスルホン酸無水物（１２．８ｇ、４５．４ｍｍｏｌ）をシリンジを使って滴下した。０℃で２時間攪拌した後、溶液をゆっくりと室温まで温め、その後更に１０時間攪拌した。得られた懸濁液をろ過して沈殿した塩を取り除いた。この溶液を１ＮＨＣｌ、飽和ＮａＨＣＯ_３液、１０％硫化銅溶液、及び食塩水の順番で洗浄した。この有機相を、無水Ｎａ_２ＳＯ_４上で乾燥し、真空下で余剰の溶媒を取り除いた。冷トルエンからの得られた固体の再結晶化で７．５ｇの白い固体の生成物が得られた。

調製例７：重合性ポリオキサゾリンの合成（モノマーＢ）

冷却器及びストップコックを取り付けた三つ口フラスコを窒素で置換し、アセトニトリル（１５ｍＬ）及び調製例６からのパーフルオロブチルスルホンアミドトリフレート（Ｒ^２−ＬＧ）反応開始剤（０．７４ｇ、１．５ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却し、２−メチル−２−オキサゾリン（３．９ｇ、４６ｍｍｏｌ）をシリンジにて添加した。１５分間の攪拌の後、この溶液を８０℃まで温め、更に１６時間攪拌した。室温まで冷却した後、アクリル酸（０．１６ｇ、２．３ｍｍｏｌ）及びトリエチルアミン（０．３１ｇ、３．０ｍｍｏｌ）をこの順にシリンジで添加した。この溶液を再び８０℃まで加温し、更に４時間攪拌した。冷却後、アセトニトリルを窒素を流しながら蒸発させ、残部を５０ｍＬのクロロホルムに溶解した。この溶液をろ過して約２０ｍＬまで濃縮した。溶液を激しく攪拌しながら、２００ｍＬのジエチルエーテルを滴下し、ポリマーを沈殿させた。得られた懸濁液を冷凍庫に一晩入れた。沈殿をろ過で分離し、ジエチルエーテルで洗浄し、減圧下８０℃で一晩乾燥し、４．７ｇの白い固体を得た。トリエチルアンモニウムトリフレート不純物の存在を勘案すると、収率は９６％であった。^１Ｈ−ＮＭＲ分光法を用いた末端部の分析では、ｎ＝３０のポリマーが得られていた。

調製例８：重合性ポリエチレングリコールの合成

ストップコックを取り付けた丸底フラスコを窒素で置換し、次に無水ジクロロメタン（１５０ｍＬ）、トリエチルアミン（５．３ｇ、５２．７ｍｍｏｌ）、及びポリ（エチレングリコール）メチルエーテル（Ｍｎ〜２０００ｇ／ｍｏｌ）（２０．０ｇ、１０．５ｍｍｏｌ）を導入した。この溶液を０℃まで冷却して、激しく攪拌中の溶液に塩化アクリロイル（４．８ｇ、５２．７ｍｍｏｌ）をシリンジを使って滴下した。０℃で２時間攪拌した後、溶液をゆっくりと室温まで温め、その後更に１０時間攪拌した。その後この溶液を食塩水（３×２００ｍｌ）で洗浄した。この有機相を、無水Ｎａ_２ＳＯ_４上で乾燥し、減圧下で余剰の溶媒を取り除いた。冷無水ジエチルエーテルからの、得られた固体の再結晶化で、１７．５ｇの白い固体が得られた。

スキームＩＩ：ブラシ状コポリマーの一般的な合成

比較例１：ＰＥＧ−Ｓｉブラシ状コポリマーの合成
冷却器を取り付けたフラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（０．２０ｇ）、調製例８のアクリル酸末端のポリマー（２．０ｇ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）（２０ｍｇ）、トルエン（５ｍＬ）、及びメタノール（５ｍＬ）を導入した。この溶液に窒素を１０分間注入した。５分間放置後、更に５分間溶液に注入した。この溶液を１６時間還流しつつ熱し、その後ＮＭＲで分析したところ、アクリレートは９０〜９５％消費されていることがわかった。この溶液を冷却し、更なる修飾をせずにコーティング実験に使用した。

実施例１：ポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）−Ｓｉブラシ状コポリマーの合成
凝縮器を取り付けたフラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（０．２０ｇ）、調製例１のアクリル酸末端のポリマー（２．０ｇ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）（２０ｍｇ）、及びメタノール（１０ｍＬ）を導入した。この溶液に窒素を１０分間注入した。５分間放置後、更に５分間溶液に注入した。この溶液を１６時間還流しつつ熱し、その後ＮＭＲで分析したところ、アクリレートは９０〜９５％消費されていることがわかった。この溶液を冷却し、更なる修飾をせずにコーティング実験に使用した。

実施例２：ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）−Ｓｉブラシ状コポリマーの合成
凝縮器を取り付けたフラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（０．１０ｇ）、調製例２のアクリル酸末端ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）（１．０ｇ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）（１０ｍｇ）、及びメタノール（５ｍＬ）を導入した。この溶液に窒素を１０分間注入した。５分間放置後、更に５分間溶液に注入した。この溶液を１６時間還流しつつ熱し、その後ＮＭＲで分析したところ、アクリレートは９０〜９５％消費されていることがわかった。この溶液を冷却し、更なる修飾をせずにコーティング実験に使用した。

実施例３：Ｃ_４Ｆ_９−ポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）−Ｓｉブラシ状コポリマーの合成
冷却器を取り付けたフラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（０．２０ｇ）、調製例５のアクリル酸末端Ｃ_４Ｆ_９−ポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）（２．０ｇ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）（２０ｍｇ）及びメタノール（１０ｍＬ）を導入した。この溶液に窒素を１０分間注入した。５分間放置後、更に５分間溶液に注入した。この溶液を１６時間還流しつつ熱し、その後ＮＭＲで分析したところ、アクリレートは９０〜９５％消費されていることがわかった。この溶液を冷却し、更なる修飾をせずにコーティング実験に使用した。

実施例４：Ｃ_４Ｆ_９−ＳＯ_２−ＮＣＨ_３−ポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）−Ｓｉブラシ状コポリマーの合成
冷却器を取り付けたフラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（８６ｍｇ）、調製例７のアクリル酸末端ポリマー（８５７ｍｇ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）（９ｍｇ）及びメタノール（３ｍＬ）を導入した。この溶液に窒素を１０分間注入した。５分間放置後、更に５分間溶液に注入した。この溶液を１６時間還流しつつ熱し、その後ＮＭＲで分析したところ、アクリレートは９０〜９５％消費されていることがわかった。この溶液を冷却し、更なる修飾をせずにコーティング実験に使用した。

実施例５：ブラシ状コポリマーコーティングの調製と特性評価
以上の実施例のポリマーを２０重量％になるようにメタノールで希釈した。これらは、ＰＥＴフィルム上に第２２番のワイヤー巻きロッド（ＢＹＫｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）で２ミルの厚みで塗布するか、又はピラナ溶液（７：３の体積比率の濃硫酸及び過酸化水素の混合溶液）で洗浄された直後のガラス基板に直接塗布した。これらのコーティングフィルムは、８０℃で一晩硬化させ、接触角分析を実施した。

実施例６：コーティングの接触角分析
動的接触角分析並びに透過率及びヘイズの測定によりコーティングの特性評価をした。動的接触角測定は、ＤＳＡ１００ビデオ接触角ゴニオメーター（ＫｒｕｓｓＩｎｃ．）に、先端がフラットな形状のニードルを備えるハミルトンシリンジを取り付けて実施した。脱イオン水及びｎ−ヘキサデカンを試験液体として用いた。前進接触角及び後退接触角については、シリンジを介して接触している液滴から水を出し入れして測定した（液滴の体積は約５マイクロリットル（μＬ）である）。報告されている値は、それぞれの試料の３箇所の異なる場所での接触角を測定した６回（それぞれの液滴の左右の角度を測定）の平均値である。報告されている誤差は１σ（標準偏差）である。

結果を以下の表１にまとめる。

極性反応開始剤（メチルトリフレート又はメチルトシレート）を用い反応を開始したポリ（オキサゾリン）で作製されたコーティングは、全て、水（＜５０°）に対してもヘキサデカンに対しても低い接触角（＜５°）を有し、高親水性表面を示していた（表１の比較例１、並びに実施例２及び３）。これらのなかで、ポリ（メチル−オキサゾリン）系コーティング（実施例１）が最も高い親水性を示し、ＰＥＧ系コーティング（比較例１）の親水性は最も低かった。疎水性、フッ素含有ＰＯｘポリマー（実施例３及び４）を含むコーティングは両親媒性であった。両コーティング（表１の実施例３及び４）とも水に対して小さい接触角を有し、ヘキサデカンに対して大きい接触角を有していた。

調製したコーティングの接触角のデータを表１にまとめた。データによると、実施例１は実施例２よりも親水性の表面をもたらす。実施例３及び４のようにフッ素化された側鎖が含まれる場合には、より疎水的な表面を得ることができる。実施例３及び４を互いに比較した場合、実施例４は水、ヘキサデカンのいずれに対しても大きい接触角を示し、より疎水的であることを示している。

表１において、「ｗ」及び「ｚ」はモノマーの相対量であり、出発物質の量から算出できる。これらの代表例は、コポリマーをブロックコポリマーに限定すると解釈してはならない。むしろ、ランダム、ブロック、又はその他に関わらず、コポリマー中のモノマー部分の代表例を示しているに過ぎない。

実施例７：生物学的評価：ＣＤＣバイオフィルムリアクター内での、表皮ブドウ球菌及び大腸菌によるバイオフィルム生成に対するコーティングの抵抗能
ＣＤＣバイオフィルムリアクター（ＢｉｏｓｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｂｏｚｅｍａｎ，ＭＴ）及び以下に記述する手法を用い、高剪断環境下での表皮ブドウ球菌及び大腸菌によるバイオフィルム生成に対する試料の抵抗能を評価した。生物学的評価に関しては、表１のブラシ状コポリマー１〜５を（１）直接ガラス片に塗布するか、（２）実施例５のようにＰＥＴフィルムに塗布するかで行った。

ガラス片に直接塗布されたコーティングについては、３個の再現テスト試料をＣＤＣリアクター試料片ホルダーに載せ、ＣＤＣリアクターに設置した。試料材料から染み出して生物学的特性評価に影響を与える可能性がある残留成分を除去するために、１８から２４時間にわたって、流量約８ｍＬ／分、１３０ＲＰＭの攪拌速度で、リアクターに脱イオン水を流し、試料を洗浄した。洗浄後、リアクターから試料片ホルダーを取りだし、空のリアクターを１２１℃で１５分間オートクレーブしたのち、冷ました。次に、サンプル材料を取り付けた試料片ホルダーをイソプロピルアルコールに浸して滅菌し、滅菌済みのＣＤＣリアクター内に配置した。リアクターに約４００ｍＬの滅菌希釈Ｂａｃｔｏトリプシン大豆ブロス（ＴＳＢ、Ｂｅｃｔｏｎ、ＤｉｃｋｉｎｓｏｎａｎｄＣｏ．（Ｓｐａｒｋｓ、Ｍａｒｙｌａｎｄ、ＭＤ））を入れた。これらの実験では、１０％ＴＳＢ（３ｇＴＳＢ／リットル）を使用した。リアクターに、攪拌しながらＴＳＢ中で３７℃で増殖させた表皮ブドウ球菌（ＡＴＣＣ＃３５９８４）又は大腸菌（ＡＴＣＣ＃２５９２２）の一晩培養物０．４ｍＬを接種し、攪拌速度を１３０ＲＰＭに設定して、この系で細菌を増殖及び付着させるためのバッチ培養として、この系を３７℃で２４時間インキュベートした。２４時間後、滅菌１０％ＴＳＢを約１１．５ｍＬ／分の速度で更に２４時間リアクターに通し（１３０ＲＰＭの撹拌と３７℃でのインキュベーションを継続）、バイオフィルムの成長を促進した。

バイオフィルム形成を分析するために、試料片ホルダー、試料、及び付着バイオフィルムをリアクターから取りだし、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に５回浸漬して洗浄し、１％クリスタル・バイオレット水溶液で１分間染色した。試料片ホルダーと試料をＰＢＳに３０回漬けて洗浄して、余剰のクリスタル・バイオレットを取り除いた。それぞれの試料片をロッドから取り外し、４ｍＬのエタノールの入った１５ｍＬのコニカルチューブ（ＢＤＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｄｆｏｒｄ，ＭＡ）に入れた。約１０秒間ボルテックスし、クリスタル・バイオレットを溶出させ、エタノール溶液の５９０ｎｍでの吸光度を分光光度計（ｍｏｄｅｌＬＡＭＢＤＡ１２，Ｐｅｒｋｉｎ−ＥｌｍｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ）で測定して、試料片に付着したバイオフィルムの量を算出した。それぞれの材料について、３試料を評価した。表２に提示された値は以下のように定義されている。

式中、Ａ_５９０試料＝３試料のＡ_５９０の値の平均
及びＡ_５９０参照試料＝コーティングされていないガラス表面の３試料のＡ_５９０の値の平均

式中、σ_試料＝３試料のＡ_５９０の値の１σ（標準偏差）
及びσ_試料＝コーティングされていないガラス表面の３試料のＡ_５９０の値の１σ（標準偏差）

ＰＥＴフィルムにコーティングされた試料の評価の手順は上記に示したものと同様であるが、以下の点を変更した。３つの試料片の代わりに、コーティングされたフィルムをそれぞれ５．４ｃｍ×１．９ｃｍ（２１／８インチ×３／４インチ）の大きさに切り出し、８つの空の（試料片孔無し）のホルダーに取り付けた。取り付けにはシリコーン接着剤を使用して、一晩硬化させた後、すすぎ洗いした。評価の際、上記のように試料をクリスタル・バイオレットで染色した後、ピンセットを使ってホルダーから取り外し、１０ｍＬのエタノールが入った１５ｍＬのコニカルチューブに入れた。表３のＡ_５９０の比の値は、上記のように算出された。しかし、コーティングされたフィルム試料の場合には、それぞれに１つの試料と対照材料を、２つの別個の実験で評価した。

結果：
ガラス片に直接塗布されたコーティング
上記で定義されたＡ_５９０比の値は表２にまとめた。Ａ_５９０の比の値が１より小さい場合は、ガラスの対照表面と比較して、バイオフィルムが試料表面に付着した量が少ないことを示す。

ＰＥＴフィルムに塗布されたコーティング−親水性対両親媒性ポリマーコーティング
上記で定義されたＡ_５９０比の値は表３にまとめた。Ａ_５９０の比の値が１より小さい場合は、下塗りＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）対照表面と比較して、試料表面上のバイオフィルムが少ないことを示す。

微生物単一種によってバイオフィルムが形成可能であるが、多くの場合、数種の異なる微生物のコミュニティから成り立っている。異なる微生物は異なるメカニズムで基材に付着するため、材料のバイオフィルム生成耐性に関する能力を評価する際には、微生物の種において代表的なものを採用することは重要である。これらのバイオフィルム研究において、表皮ブドウ球菌及び大腸菌はそれぞれグラム陽性及びグラム陰性細菌の代表として選択した。

表２に非フッ素化又は親水性表面の比較データをまとめた。試験した表面のうち、実施例１が、どちらの種に対しても最も低いバイオフィルム生成を示した。

表３に、バイオフィルム形成データについての実施例１（純粋に親水性コーティング）と実施例３及び４（両親媒性コーティング）の比較をまとめた。実施例１は、表皮ブドウ球菌に対してはバイオフィルム生成が小さいものの、大腸菌に対しては十分な性能は発揮しなかった。しかし、同じポリマーにフッ素化側鎖が導入された実施例４では、表皮ブドウ球菌及び大腸菌のいずれについてもバイオフィルム形成が小さいことが観察される。この比較により、異なる種に対してバイオフィルム形成を防止することを可能にするには、両親媒性のバランスが好ましいことが示される。これは更に実施例３と４都の比較によって支持される。いずれの試料も類似の組成を持つにも関わらず、実施例４はスルホンアミド基のおかげでより疎水性の表面をもたらし（表１の接触角の分析からから観察される通り）、システムをよりバイオフィルム耐性なものにするのに必要な両媒性を提供する。

本明細書に引用される特許、特許文献、及び刊行物の完全な開示内容は、あたかもそれぞれが個々に組み込まれたのと同様に、それら全体が参照により組み込まれる。本開示の範囲及び趣旨を逸脱することなく本開示に対する様々な改変及び変更が可能であることは当業者には明らかであろう。本開示は本明細書に記載される説明的実施形態及び実施例によって不要に限定されるものではない点、更にこうした実施例及び実施形態はあくまで一例として示されるものであって本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである点は理解されるはずである。

Claims

式

［式中、
Ｑは、Ｏ又はＮであり、
Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、
Ｒ^１１は、加水分解性シリル基を含む有機基であり、
Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、
Ｐは、

である
（式中、
Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、
Ｒ^２は、アルキル基、アリール基、それらの組み合わせ、及びＲ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基から選択され、
Ｒ^ｆは、パーフルオロアルキル基であり、
Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−、−Ｏ−、及び、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−の結合から選択され、
ｎは、２より大きい整数であり、
ｘは、少なくとも２の整数であり、並びに
ｙは、少なくとも１の整数である。）。］
で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されたコポリマー。
式

［式中、
Ｑは、Ｏ又はＮであり、
Ｒ^１０は、Ｈ又はＣＨ_３であり、
Ｒ^１１は、−Ｚ−Ｓｉ（Ｒ^１３）_３であり、
Ｒ^１２は、Ｈ又はＣＨ_３であり、
Ｒ^１３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、それらの組み合わせ、及び加水分解性基から選択され、
少なくとも１つのＲ^１３は加水分解性基であり、
Ｚは、場合により鎖内に−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、又はそれらの組み合わせを含む、アルキレン基、アリーレン基、及びそれらの組み合わせから選択され、
Ｐは、

である
（式中、
Ｒ^１は、Ｈ、アルキル基、アリール基、及びそれらの組み合わせから選択され、
Ｒ^２は、Ｒ^ｆ−Ｙ−（ＣＨ_２）_ｘ−基であり、
Ｒ^ｆは、パーフルオロ（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基であり、
Ｙは、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｎ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、又は−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−の結合であり、
ｎは、２０〜１００の整数であり、
ｘは、２〜２０の整数であり、及び
ｙは、１〜２０の整数である。）。］
で表されるモノマーを含むモノマー混合物から誘導されるブラシ状コポリマー。
請求項１に記載のコポリマーと溶媒を含む組成物。
基材の少なくとも１つの表面に、請求項３に記載の組成物を塗布することを含む、前記基材のバイオフィルム防止性を向上するための基材のコーティング方法。
基材を含む物品であって、
前記基材が、少なくとも１つの表面を含み、前記表面の上に配置された請求項１に記載のコポリマーを含む層を有する、物品。