JP6407513B2 - Polymer for surface modification of medical materials - Google Patents
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Description
本発明は、疎水性材料、特に生体物質と接触する環境等で用いられる医療用材料の表面を修飾するためのポリマーに関する。 The present invention relates to a polymer for modifying the surface of a hydrophobic material, in particular, a medical material used in an environment or the like in contact with a biological material.
従来、疎水性ポリマーなどの医療用高分子材料等における表面を修飾する手法として、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）を用いて生体適合性を付与することが提案されている。ホスホリルコリン基は、生体膜構成成分であるリン脂質極性基であるため、タンパク質や血球といった生体成分との相互作用が極めて弱く、これらの生体成分の吸着や変性を抑制する性質を有する利点がある。例えば、特許文献１には、疎水性のアルキルメタクリレートとホスホリルコリン類似基含有単量体との共重合体、および、該共重合体を用いた医療用材料に適用可能な耐水性に優れたコーティング皮膜が記載されている。
Conventionally, as a technique for modifying the surface of a medical polymer material such as a hydrophobic polymer, it has been proposed to impart biocompatibility using 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC). Since the phosphorylcholine group is a phospholipid polar group that is a constituent component of a biological membrane, the interaction with biological components such as proteins and blood cells is extremely weak, and there is an advantage of suppressing the adsorption and denaturation of these biological components. For example,
しかしながら、ポリジメチルシロキサンやポリウレタン、ナイロン等の生体用高分子材料の表面をＭＰＣ系ポリマーで修飾する場合でも、その処理方法が煩雑であったり、または長期にわたり安定した表面親水性を付与することは困難である等の点で未だ十分ではなかった。特に、材料表面へのポリマー修飾剤の吸着に、疎水性相互作用等の物理吸着を用いる場合には、操作が簡便である反面、コーティング膜が剥離し易いという問題があった。一方、材料表面へのポリマー修飾剤の吸着に化学結合形成等による化学吸着を用いる場合には、表面との結合が強固である反面、コーティング膜が均一にならない等の膜質の問題があった。 However, even when the surface of a biopolymer material such as polydimethylsiloxane, polyurethane, or nylon is modified with an MPC-based polymer, the treatment method is complicated or imparts stable surface hydrophilicity over a long period of time. It was still not enough in terms of difficulty. In particular, when physical adsorption such as hydrophobic interaction is used for adsorption of the polymer modifier on the material surface, the operation is simple, but there is a problem that the coating film is easily peeled off. On the other hand, when chemical adsorption by chemical bond formation or the like is used for adsorption of the polymer modifier on the material surface, there is a problem of film quality such as non-uniform coating film while the bond with the surface is strong.
そこで、本発明は、疎水性材料、特に生体物質と接触する環境等で用いられる医療用材料の表面を簡便な手法でかつ安定性の高い膜で修飾可能な新規表面修飾剤を開発することを課題とするものである。 Therefore, the present invention aims to develop a novel surface modifier that can modify the surface of a hydrophobic material, particularly a medical material used in an environment that comes into contact with a biological substance, with a simple technique and a highly stable membrane. It is to be an issue.
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、分子内に物理吸着のための疎水基と化学吸着のための反応基を併せ持つ表面修飾用ポリマーを用いることによって、疎水性材料の表面に安定なコーティング膜を形成し、優れたタンパク質吸着抑制能等を付与することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has used a surface modifying polymer having both a hydrophobic group for physical adsorption and a reactive group for chemical adsorption in the molecule. The present inventors have found that a stable coating film can be formed on the surface and imparted excellent protein adsorption inhibiting ability and the like, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、一態様において、
（１）無機又は有機材料の表面修飾用ポリマーであって、ｉ）側鎖にホスホリルコリン基を有するモノマーユニット、ｉｉ）側鎖に前記材料の表面と物理吸着するための疎水性基を有するモノマーユニット、及びｉｉｉ）側鎖に前記表面修飾用ポリマー間を架橋するとともに前記材料の表面と化学吸着するための反応基を有するモノマーユニットを含む共重合体であることを特徴とする、該表面修飾用ポリマー；
（２）前記材料の表面と物理吸着するための疎水性基が、以下の式で示される構造を有する、上記（１）に記載の表面修飾用ポリマー
（３）前記化学吸着が、シランカップリング反応を介する吸着である、上記（１）に記載の表面修飾用ポリマー。
（４）前記表面修飾用ポリマー間を架橋するとともに前記材料の表面と化学吸着するための反応基が、以下の式で示される構造を有する、上記（１）に記載の表面修飾用ポリマー
（５）前記共重合体が、以下の式で示される構造を有する共重合体である、上記（１）に記載の表面修飾用ポリマー
（６）各Ｒ１がエチレン基又はプロピレン基であり、各Ｒ２及びＲ３がいずれもメチル基である、上記（５）に記載の表面修飾用ポリマー；
（７）ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）が０．３〜０．８であり、ｙ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）が０．１〜０．５であり、ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）が０．１〜０．３である、上記（５）又は（６）に記載の表面修飾用ポリマー；
（８）前記無機又は有機の材料が、疎水性表面を有する材料である、上記（１）〜（７）のいずれか１に記載の表面修飾用ポリマー；
（９）前記無機又は有機材料が、含ケイ素ポリマー、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ナイロン、又はポリウレタン＝ナイロン共重合体である、上記（１）〜（７）のいずれか１に記載の表面修飾用ポリマー；及び
（１０）前記無機又は有機材料が、ポリジメチルシロキサンよりなる中空糸である、上記（１）〜（７）のいずれか１に記載の表面修飾用ポリマー
に関する。
That is, the present invention in one aspect,
(1) Surface modification polymer of inorganic or organic material, i) a monomer unit having a phosphorylcholine group in the side chain, ii) a monomer unit having a hydrophobic group for physical adsorption to the surface of the material in the side chain And iii) a copolymer comprising a monomer unit having a reactive group for cross-linking the surface-modifying polymer on the side chain and chemically adsorbing to the surface of the material. polymer;
(2) The polymer for surface modification according to (1), wherein the hydrophobic group for physical adsorption with the surface of the material has a structure represented by the following formula:
(3) The polymer for surface modification as described in (1) above, wherein the chemical adsorption is adsorption via a silane coupling reaction.
(4) The surface modifying polymer according to (1) above, wherein a reactive group for crosslinking between the surface modifying polymers and chemically adsorbing to the surface of the material has a structure represented by the following formula:
(5) The surface-modifying polymer according to (1), wherein the copolymer is a copolymer having a structure represented by the following formula:
(6) The polymer for surface modification according to (5), wherein each R 1 is an ethylene group or a propylene group, and each of R 2 and R 3 is a methyl group;
(7) x / (x + y + z) is 0.3 to 0.8, y / (x + y + z) is 0.1 to 0.5, and z / (x + y + z) is 0.1 to 0.3. The polymer for surface modification according to (5) or (6) above;
(8) The polymer for surface modification according to any one of (1) to (7) above, wherein the inorganic or organic material is a material having a hydrophobic surface;
(9) The surface modification according to any one of (1) to (7), wherein the inorganic or organic material is a silicon-containing polymer, glass, polyethylene terephthalate, polyurethane, nylon, or polyurethane = nylon copolymer. And (10) The polymer for surface modification according to any one of (1) to (7) above, wherein the inorganic or organic material is a hollow fiber made of polydimethylsiloxane.
また、別の態様において、本発明は、
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれか１に記載の表面修飾用ポリマーを無機又は有機材料の表面に塗布する工程を含む、表面修飾方法
に関し、さらに
（１２）上記（１１）に記載の方法によって表面修飾されてなる材料、及び
（１３）上記（１）〜（１０）のいずれか１に記載の表面修飾用ポリマーによるコーティング膜を表面に有する材料
にも関する。
In another aspect, the present invention provides:
(11) The present invention relates to a surface modification method comprising a step of applying the surface modification polymer according to any one of (1) to (10) to the surface of an inorganic or organic material. The present invention also relates to a material that is surface-modified by the method described above, and (13) a material that has a coating film on the surface by the surface-modifying polymer described in any one of (1) to (10) above.
本発明によれば、望ましくないタンパク質や血球等の非特異的な吸着を効果的に抑制でき、かつ表面からの剥離が少ない安定し表面修飾を有する医療用材料を提供することができる。これにより、例えば、血流等に接触する環境において用いられる疎水性ポリマー等の材料の表面への汚れの付着等を長期間・効率的に防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the medical material which can suppress nonspecific adsorption | suction of an undesired protein, a blood cell, etc. effectively, has few peeling from the surface, and has a surface modification can be provided. Thereby, for example, it is possible to efficiently prevent the adhesion of dirt to the surface of a material such as a hydrophobic polymer used in an environment in contact with blood flow for a long period of time.
本発明の表面修飾用ポリマーは、分子内に物理吸着のための疎水基と化学吸着のための反応基を併せ持つことによって、協同的に材料表面への吸着の安定化及び均一化が得られるという効果を奏する。また、当該反応基は、材料表面との化学結合のみならず、表面修飾用ポリマー間で架橋することによって、膜形成の安定化及び均一化に寄与するという効果を奏するものである。 The polymer for surface modification according to the present invention has a hydrophobic group for physical adsorption and a reactive group for chemical adsorption in the molecule, so that stabilization and homogenization of adsorption on the surface of the material can be obtained cooperatively. There is an effect. Further, the reactive group has an effect of contributing to stabilization and homogenization of film formation not only by chemical bonding with the material surface but also by crosslinking between the surface modifying polymers.
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The scope of the present invention is not limited to these descriptions, and other than the following examples, the scope of the present invention can be appropriately changed and implemented without departing from the spirit of the present invention.
１．共重合体
本発明の表面修飾用ポリマーは、ｉ）側鎖にホスホリルコリン基を有するモノマーユニット、ｉｉ）側鎖に前記材料の表面と物理吸着するための疎水性基を有するモノマーユニット、及びｉｉｉ）側鎖に前記表面修飾用ポリマー間を架橋するとともに前記材料の表面と化学吸着するための反応基を有するモノマーユニットを含む共重合体であって、いわゆるランダムポリマーである。しかしながら、これら以外のモノマーユニットを有することを除外するものではない。また、これらのモノマーユニットは、それぞれランダムに結合する態様が代表的であるが、何らかの規則性・周期性を有する態様も本発明の範囲に含まれるものであり、例えば、統計ポリマー、交互ポリマー、周期ポリマー、ブロックコポリマーであることができ、場合にはよっては、グラフトポリマーであることもできる。
1. Copolymer The polymer for surface modification of the present invention comprises i) a monomer unit having a phosphorylcholine group in the side chain, ii) a monomer unit having a hydrophobic group for physical adsorption to the surface of the material on the side chain, and iii) It is a so-called random polymer, which is a copolymer containing a monomer unit that crosslinks between the surface-modifying polymers on side chains and has a reactive group for chemical adsorption with the surface of the material. However, it does not exclude having monomer units other than these. In addition, these monomer units each typically have a mode of randomly bonding, but a mode having some regularity and periodicity is also included in the scope of the present invention. For example, a statistical polymer, an alternating polymer, It may be a periodic polymer, a block copolymer, and in some cases, a graft polymer.
当該共重合体中の上記モノマーユニット（ｉ）に含まれるホスホリルコリン基（ＰＣ基）は、生体膜の主成分であるリン脂質（ホスファチジルコリン）の極性基と同様の構造を有する極性基である。従って、ホスホリルコリン基を側鎖に含むことにより、当該共重合体に、親水性（ぬれ性）、具体的には、生体膜の表面が有する極めて良好な生体適合性、特に生体分子の非吸着性、および非活性化特性が付与され、タンパク質や血球等の各種分子に対する非特異的吸着を効果的に抑制することができるため、処理対象材料の表面に優れた防汚性を付与することができる。 The phosphorylcholine group (PC group) contained in the monomer unit (i) in the copolymer is a polar group having the same structure as the polar group of phospholipid (phosphatidylcholine) which is the main component of the biological membrane. Therefore, by including a phosphorylcholine group in the side chain, the copolymer has hydrophilicity (wetability), specifically, extremely good biocompatibility possessed by the surface of the biological membrane, in particular, non-adsorption of biomolecules. And non-activation properties can be imparted, and non-specific adsorption to various molecules such as proteins and blood cells can be effectively suppressed, so that excellent antifouling properties can be imparted to the surface of the material to be treated. .
一方、当該共重合体中の上記モノマーユニット（ｉｉ）に含まれる疎水性基は、対象である疎水性ポリマー等の材料表面に対して疎水性相互作用によって物理吸着することができる。また、上記モノマーユニット（ｉｉｉ）に含まれる反応基は、前記材料表面のＯＨ基とのシランカップリング反応等の化学反応により共有結合を形成することによって化学吸着することができる。共重合体中に、これらの物理吸着と化学吸着のための基を併せ持つことによって、表面修飾用ポリマーによる表面吸着の安定性を向上させることができる。さらに、上記モノマーユニット（ｉｉｉ）に含まれる反応基は、シランカップリング反応等により表面修飾用ポリマー間で架橋することができ、これらによって表面コーティング膜の安定性及び均一性の向上がもたらされる。 On the other hand, the hydrophobic group contained in the monomer unit (ii) in the copolymer can be physically adsorbed to the surface of the material such as the target hydrophobic polymer by hydrophobic interaction. The reactive group contained in the monomer unit (iii) can be chemically adsorbed by forming a covalent bond by a chemical reaction such as a silane coupling reaction with the OH group on the surface of the material. By having these groups for physical adsorption and chemical adsorption in the copolymer, the stability of surface adsorption by the surface modifying polymer can be improved. Furthermore, the reactive group contained in the monomer unit (iii) can be cross-linked between the surface modifying polymers by a silane coupling reaction or the like, and this leads to an improvement in the stability and uniformity of the surface coating film.
上記共重合体における主鎖（骨格）を形成するモノマーユニットにおける骨格部位は、互いに重合反応してポリマーを形成することができるものであればよく、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、ビニル系モノマー残基、アセチレン系モノマー残基、エステル系モノマー残基、アミド系モノマー残基、エーテル系モノマー残基およびウレタン系モノマー残基等が好ましく、これらの中でも、ビニル系モノマー残基がより好ましい。ビニル系モノマー残基としては、限定はされないが、例えば、ビニル部分が付加重合している状態のメタクリルオキシ基、メタクリルアミド基、アクリルオキシ基、アクリルアミド基、スチリルオキシ基およびスチリルアミド基等が好ましく、これらの中でも、メタクリルオキシ基、メタクリルアミド基、アクリルオキシ基およびアクリルアミド基がより好ましく、さらに好ましくはメタクリルアミド基およびアクリルアミド基であり、特に好ましくはメタクリルアミド基である。そして、上記骨格部位は、各モノマーユニットについて同一であることもでき、それぞれ独立に異なることもできるが、いずれもメタクリルアミド基である態様が好ましい。 The skeleton site in the monomer unit forming the main chain (skeleton) in the copolymer is not particularly limited as long as it can form a polymer by polymerization reaction with each other. Are preferably, for example, vinyl monomer residues, acetylene monomer residues, ester monomer residues, amide monomer residues, ether monomer residues, urethane monomer residues, etc. Among these, vinyl monomers Residues are more preferred. The vinyl monomer residue is not limited, but for example, a methacryloxy group, a methacrylamide group, an acryloxy group, an acrylamide group, a styryloxy group, and a styrylamide group in which the vinyl moiety is addition-polymerized are preferable. Among these, a methacryloxy group, a methacrylamide group, an acryloxy group and an acrylamide group are more preferable, a methacrylamide group and an acrylamide group are more preferable, and a methacrylamide group is particularly preferable. And although the said frame | skeleton site | part can also be the same about each monomer unit and can also each differ independently, the aspect which is all methacrylamide groups is preferable.
従って、ホスホリルコリン基を有するモノマーユニット（ｉ）の具体例としては、限定はされないが、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、２−アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、Ｎ−（２−メタクリルアミド）エチルホスホリルコリン、４−メタクリロイルオキシブチルホスホリルコリン、６−メタクリロイルオキシヘキシルホスホリルコリン、１０−メタクリロイルオキシデシルシルホスホリルコリン、ω−メタクリロイルジオキシエチレンホスホリルコリンおよび４−スチリルオキシブチルホスホリルコリン等に由来する構造単位が好ましく挙げられる。これらの中でも、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンに由来する構造単位が特に好ましい。 Accordingly, specific examples of the monomer unit (i) having a phosphorylcholine group include, but are not limited to, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2-acryloyloxyethyl phosphorylcholine, N- (2-methacrylamide) ethyl phosphorylcholine, 4-methacryloyl. Preferred examples include structural units derived from oxybutyl phosphorylcholine, 6-methacryloyloxyhexyl phosphorylcholine, 10-methacryloyloxydecylsylphosphorylcholine, ω-methacryloyldioxyethylene phosphorylcholine, 4-styryloxybutylphosphorylcholine, and the like. Among these, a structural unit derived from 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine is particularly preferable.
上記モノマーユニット（ｉｉ）は、上述の主鎖（骨格）構造の側鎖に疎水性基を有するものである。当該疎水性基は、表面修飾の対象となる材料の表面に対して疎水性相互作用によって物理吸着することができるものであれば、当該技術分野において公知の置換基を用いることができるが、好ましくは、アルキルシリル基又はアルキルシリルオキシシリル基である。より好ましくは、以下の構造を有する基である。
式中、Ｒ１は、炭素数１〜５の直鎖または分岐鎖のアルキレンを表し；各Ｒ２は、それぞれ独立に、同一でも異なってもよい炭素数１〜５の直鎖または分岐鎖のアルキルを表す。 In the formula, R 1 represents a linear or branched alkylene having 1 to 5 carbon atoms; each R 2 is independently a linear or branched chain having 1 to 5 carbon atoms which may be the same or different. Represents alkyl.
上記モノマーユニット（ｉｉｉ）は、上述の主鎖（骨格）構造の側鎖に反応基を有するものであり、当該反応基は、前記表面修飾用ポリマー間を架橋するとともに前記材料の表面と化学吸着するためのものである。当該反応基は、好ましくは、ＯＨ基とのシランカップリング反応によって脱水縮合して−ＳｉＯ−結合を形成し得るものであり、より好ましくは、アルキルオキシシリル基を含む以下の構造を有する基である。
式中、Ｒ１は、炭素数１〜５の直鎖または分岐鎖のアルキレンを表し；各Ｒ３は、それぞれ独立に、同一でも異なってもよい炭素数１〜４の直鎖または分岐鎖のアルキルを表す。 In the formula, R 1 represents a linear or branched alkylene having 1 to 5 carbon atoms; each R 3 is independently a linear or branched chain having 1 to 4 carbon atoms which may be the same or different. Represents alkyl.
上記共重合体の具体例としては、これに限定されるものではないが、例えば、下記式（１）で示される構造を有するポリマーが好ましい例として挙げられる。
式（１）中、各Ｒ１は、それぞれ独立に、同一でも異なってもよい炭素数１〜５の直鎖または分岐鎖のアルキレンであるが、好ましくは、炭素数２〜４の直鎖のアルキレンであり、さらに好ましくは、エチレン基又はプロピレン基である。各Ｒ２は、それぞれ独立に、同一でも異なってもよい炭素数１〜５の直鎖または分岐鎖のアルキルであるが、メチルであることが好ましい。各Ｒ３は、それぞれ独立に、同一でも異なってもよい炭素数１〜４の直鎖または分岐鎖のアルキルであるが、メチルであることが好ましい。 In formula (1), each R 1 is independently a linear or branched alkylene having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different, and preferably a linear chain having 2 to 4 carbon atoms. Alkylene is more preferable, and ethylene group or propylene group is more preferable. Each R 2 is independently a linear or branched alkyl having 1 to 5 carbon atoms, which may be the same or different, and is preferably methyl. Each R 3 is independently a linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different, and is preferably methyl.
上記式（１）で示される構造を有する共重合体の好ましい態様として、モノマーユニット（ｉ）のＲ１がエチレン基であり、モノマーユニット（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のＲ１がいずれもプロピレン基であり、各Ｒ２及びＲ３がいずれもメチル基であり、その場合、当該共重合体は、具体的には以下の式（２）を有する。
ｘ、ｙ、及びｚは、互いに独立して、２以上の整数を表すが、それぞれ２０００以下、好ましくは１０００以下であることができる。ここで、各モノマーユニットの存在比に関して、ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）の値は０．３〜０．８が好ましく、より好ましくは０．６〜０．７である。また、ｙ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）の値は０．１〜０．５が好ましく、重合体の適度な疎水性を確保する観点から、より好ましくは０．２〜０．３である。ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）の値は０．１〜０．３が好ましく、より好ましくは、０．２である。また、上述のように、各モノマーユニットはそれぞれランダムな順序で結合する態様が代表的であるが、何らかの規則性・周期性を有する態様も本発明の範囲に含まれるものであり、例えば、統計ポリマー、交互ポリマー、周期ポリマー、ブロックコポリマーであることができ、場合にはよっては、グラフトポリマーであることもできる。 x, y, and z each independently represent an integer of 2 or more, but each may be 2000 or less, preferably 1000 or less. Here, regarding the abundance ratio of each monomer unit, the value of x / (x + y + z) is preferably 0.3 to 0.8, and more preferably 0.6 to 0.7. Further, the value of y / (x + y + z) is preferably from 0.1 to 0.5, and more preferably from 0.2 to 0.3 from the viewpoint of ensuring appropriate hydrophobicity of the polymer. The value of z / (x + y + z) is preferably 0.1 to 0.3, and more preferably 0.2. Further, as described above, a mode in which each monomer unit is bonded in a random order is typical, but a mode having some regularity / periodicity is also included in the scope of the present invention. It can be a polymer, alternating polymer, periodic polymer, block copolymer, and in some cases a graft polymer.
上記共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定はされないが、例えば、５，０００〜１，０００，０００が好ましく、より好ましくは１０，０００〜３００，０００、さらに好ましくは１０，０００〜５０，０００である。 Although the weight average molecular weight (Mw) of the said copolymer is not specifically limited, For example, 5,000-1,000,000 are preferable, More preferably, it is 10,000-300,000, More preferably, it is 10,000. ~ 50,000.
上述のとおり、当該共重合体は、必要に応じ、モノマーユニット（ｉ）〜（ｉｉｉ）以外の他のモノマー由来の構造単位を含むものであってもよく、これに限定はされないが、通常、他のモノマー由来の構造単位の割合は、ポリマーを構成する全構造単位に対して、３０モル％以下であることが好ましく、より好ましくは１０モル％以下である。 As described above, the copolymer may contain a structural unit derived from another monomer other than the monomer units (i) to (iii), if necessary. The proportion of structural units derived from other monomers is preferably 30 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, based on all structural units constituting the polymer.
なお、上記共重合体の合成については、モノマー化合物の調製およびそれらの重合を含め、当業者の技術水準に基づき、常法により行うことができる。そのような重合開始剤の具体例としては、フェニルメチルクロライド、フェニルメチルブロマイド、フェニルメチルヨーダイド等；１−フェニルエチルクロライド、１−フェニルエチルブロマイド、１−フェニルエチルヨーダイド等；１−フェニルイソプロピルクロライド、１−フェニルイソプロピルブロマイド、１−フェニルイソプロピルヨーダイド等；メチル−２−クロロプロピオネート、エチル−２−クロロプロピオネート、メチル−２−ブロモプロピオネート、エチル−２−ブロモプロピオネート、メチル−２−ヨードプロピオネート等；メチル−２−クロロイソブチレート、エチル−２−クロロイソブチレート、メチル−２−ブロモイソブチレート、エチル−２−ブロモイソブチレート、メチル−２−ヨードイソブチレート、エチル−２−ヨードイソブチレート等；α−クロロアセトフェノン、α−ブロモアセトフェノン、α−クロロアセトン、α−ブロモアセトン等；α−クロロイソプロピルフェニルケトン、α−ブロモイソプロピルフェニルケトン等；ｐ−トルエンスルフォニルクロリド、ｐ−トルエンスルフォニルブロミド等が挙げられる。 In addition, about the synthesis | combination of the said copolymer, it can carry out by a conventional method based on a technical level of those skilled in the art including preparation of a monomer compound and those polymerization. Specific examples of such a polymerization initiator include phenylmethyl chloride, phenylmethyl bromide, phenylmethyl iodide, etc .; 1-phenylethyl chloride, 1-phenylethyl bromide, 1-phenylethyl iodide, etc .; 1-phenylisopropyl Chloride, 1-phenylisopropyl bromide, 1-phenylisopropyl iodide, etc .; methyl-2-chloropropionate, ethyl-2-chloropropionate, methyl-2-bromopropionate, ethyl-2-bromopropio And methyl-2-iodopropionate; methyl-2-chloroisobutyrate, ethyl-2-chloroisobutyrate, methyl-2-bromoisobutyrate, ethyl-2-bromoisobutyrate, methyl- 2-Iodoisobutyrate, Eth 2-iodoisobutyrate, etc .; α-chloroacetophenone, α-bromoacetophenone, α-chloroacetone, α-bromoacetone, etc .; α-chloroisopropylphenylketone, α-bromoisopropylphenylketone, etc .; p-toluenesulfonyl chloride And p-toluenesulfonyl bromide.
２．表面修飾処理
本発明の表面修飾用ポリマーを含む表面処理剤を用いて、無機又は有機材料の表面を修飾することができる。その場合、表面処理剤には、上記表面修飾用ポリマー（共重合体）以外に、一般的に基材の表面修飾剤の成分として用いられる任意の他の成分を含むものであってもよく、限定はされない。
2. Surface Modification Treatment The surface of an inorganic or organic material can be modified using a surface treatment agent containing the surface modification polymer of the present invention. In that case, the surface treatment agent may include any other component that is generally used as a component of the surface modifier of the substrate, in addition to the surface modifying polymer (copolymer). There is no limitation.
溶媒としては、メタノールやエタノール等の極性溶媒が好ましいが、水とアルコール等との混合溶媒等を用いることもでき、その用途や材料等に応じて適宜変更することができる。 As the solvent, a polar solvent such as methanol or ethanol is preferable, but a mixed solvent of water and alcohol or the like can also be used, and can be appropriately changed depending on its use, material, and the like.
当該表面処理剤は、通常、溶液状のものであることが好ましく、主要成分として含まれる本発明の表面修飾用ポリマーの濃度は、例えば、０．０１〜１．５重量パーセントが好ましく、より好ましくは０．０５〜１．２５重量パーセント、さらに好ましくは０．１〜１．０重量パーセントである。 The surface treatment agent is usually preferably in the form of a solution, and the concentration of the surface modifying polymer of the present invention contained as a main component is preferably 0.01 to 1.5 weight percent, more preferably, for example. Is 0.05 to 1.25 weight percent, more preferably 0.1 to 1.0 weight percent.
本発明による表面修飾の対象となる材料としては、無機材料及び有機材料のいずれであっても良く、特に限定はされないが、例えば、含ケイ素ポリマー、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ナイロン、及びポリウレタン＝ナイロン共重合体が挙げられ、更に、金属、合金、金属酸化物、セラミックスなどにも適用できる。かかる材料の形状は、特に限定はされず、例えば、フィルム状、板状、ビーズ状、繊維状及び中空管状の形状のほか、板状の基材に設けられた穴や溝なども挙げられる。また、用途としても、特に限定はされないが、例えば、各種医療用デバイス、人工臓器、バイオチップ、バイオセンサー、および細胞保存器具等が挙げられる。特に、生体物質と接触する環境等で用いるための高分子材料、例えば、ポリジメチルシロキサンよりなる中空糸が好適である。 The material to be subjected to surface modification according to the present invention may be either an inorganic material or an organic material, and is not particularly limited. For example, silicon-containing polymer, glass, polyethylene terephthalate, polyurethane, nylon, and polyurethane = Examples thereof include nylon copolymers, and can also be applied to metals, alloys, metal oxides, ceramics, and the like. The shape of the material is not particularly limited, and examples thereof include a film shape, a plate shape, a bead shape, a fiber shape, and a hollow tubular shape, and holes and grooves provided in a plate-like base material. The use is not particularly limited, and examples thereof include various medical devices, artificial organs, biochips, biosensors, and cell storage devices. In particular, a polymer material for use in an environment in contact with a biological substance, for example, a hollow fiber made of polydimethylsiloxane is suitable.
本発明の表面修飾用ポリマーを含む表面処理剤を用いて表面修飾を行う方法としては、対象基材である無機又は有機材料を当該表面処理剤に浸漬すること等により、表面修飾用ポリマーを基材の表面に塗布することが挙げられる。これ以外にも、当該技術分野において公知の手法により表面修飾を行うことができる。 As a method for performing surface modification using the surface treatment agent containing the surface modification polymer of the present invention, the surface modification polymer is formed by immersing an inorganic or organic material as a target substrate in the surface treatment agent. It may be applied to the surface of the material. In addition, surface modification can be performed by a technique known in the technical field.
本発明の表面修飾用ポリマーによって表面修飾された材料は、当該表面修飾用ポリマーのコーティング膜を表面に有するため、表面が親水化され、タンパク質や血球等の非特異的吸着を抑制し、防汚染性に優れたものである。かかる材料は、ポリマー中に物理吸着と化学吸着のための基を併せ持つことによって、その協同的作用によって表面に吸着することにより、安定化した表面コーティングがなされたものであるため、表面修飾による防汚染性が長期にわたり保持され得るものである。 The surface-modified material of the present invention with the surface-modifying polymer has a coating film of the surface-modifying polymer on the surface, so that the surface is hydrophilized and suppresses nonspecific adsorption of proteins, blood cells, etc. It has excellent properties. Such a material has a physical coating and a group for chemical adsorption in the polymer, and is adsorbed on the surface by its cooperative action, thereby providing a stabilized surface coating. Contamination can be maintained for a long time.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these.
１．共重合体の合成
モノマーユニットとして、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリス（トリメチルシリルオキシ）シラン（ＭＰＴＳＳｉ）、及び３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳｉ）を用いた。これらは、市販のものを用いた。
1. Synthesis of copolymer As monomer units, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), 3- (methacryloyloxy) propyltris (trimethylsilyloxy) silane (MPTSSi), and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMSi) are used. It was. These used the commercially available thing.
ＭＰＣ：ＭＰＴＳＳｉ：ＭＰＴＭＳｉが、モル比で６０：３０：１０となる条件下において、重合開始剤として２，２'−アゾビスイソブチロニトリル(ＡＩＢＮ)を用い、メタノール中に当該技術分野において慣用されているラジカル重合反応により、ＭＰＣ−ＭＰＴＳＳｉ−ＭＰＴＭＳｉ共重合体（ＰＭＭ−ＭＳｉ）を合成した。反応終了後、過剰量のアセトン：エタノール＝２０：１の溶媒を注ぎ、得られたポリマーを精製し未反応のモノマーを除去した。その後、減圧乾燥を行った。収率は５６％であった。得られたポリマーの化学構造をＨ１−ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＤ２ＯＤ中）により同定し、分子量をゲル浸透クロマトグラフィー（ＪＡＳＣＯ社）により測定した。その結果、得られた共重合体は、モノマー組成比がＭＰＣ：ＭＰＴＳＳｉ：ＭＰＴＭＳｉ＝５４：２７：１９の共重合体であり、重量平均分子量は、５．２ｘ１０５であった。得られた共重合体ＰＭＭ−ＭＳｉ（実施例１）の構造を以下に示す。
同様に、比較例として、ＭＰＣ：ＭＰＴＳＳｉがモル比で３０：７０の条件下、及びＭＰＣ：ＭＰＴＭＳｉがモル比で９０：１０の条件下で、２成分の共重合体（それぞれ、ＰＭＭＳｉ及びＰＭＳｉ）を合成した。これらの結果を表１に示す。
２．接触角測定
ＰＭＭ−ＭＳｉポリマーをメタノールに溶解し、１．０ｗｔ％のポリマー溶液を調製した。酵素プラズマ処理を行ったガラス基板に当該ポリマー溶液をディップコーティングした。その後、当該基板を減圧乾燥させた。比較例として、ＰＭＭＳｉ及びＰＭＳｉポリマーについても同様にコーティングを行った。得られたガラス基板について、Ｗｉｌｈｅｌｍｙ平板法により動的接触角を測定した。得られた結果（表２）から、ＰＭＭ−ＭＳｉ及びＰＭＭＳｉでコーティングした基板では大きなヒステリシスとなり、これらポリマーによる表面親水化には水中浸漬が必要であることが分かった。
上記動的接触角に用いものと同様の基板について、液滴法により静的接触角を測定した。ポリマー修飾した基板を水中に浸漬させ、それぞれ３分、１時間、２４時間、１週間後の接触角を測定した。得られた結果を図１に示す。これにより、ＰＭＭ−ＭＳｉポリマーで修飾したガラス基板では、１時間の水中浸漬によって、親水性のホスホリルコリン基の配向が基板側から溶液側に変化し、ポリマーコーティング膜表面が十分に親水化させることが分かった。 For the same substrate as that used for the dynamic contact angle, the static contact angle was measured by the droplet method. The polymer-modified substrate was immersed in water, and the contact angles after 3 minutes, 1 hour, 24 hours, and 1 week were measured. The obtained results are shown in FIG. Thereby, in the glass substrate modified with the PMM-MSi polymer, the orientation of the hydrophilic phosphorylcholine group is changed from the substrate side to the solution side by immersion in water for 1 hour, and the surface of the polymer coating film is sufficiently hydrophilized. I understood.
３．ポリマー膜の均一性評価
リン脂質に類似する構造を有するホスホリルコリン基を蛍光染色する色素であるローダンミン６Ｇを用いて、ポリマーコーティング膜の均一性の評価を行った。上記と同様にディップコーティングにより表面修飾したガラス基板及びＰＥＴ基板（ポリマー濃度：０．１ｗｔ％）を大気中又は真空中（減圧下）で乾燥させたもの、及び比較としてスピンコート（３０００ｒｐｍ）により表面修飾したものを調製した。これらを水中に１時間浸漬させた後、ローダンミン６Ｇ溶液（２０ｐｐｍ）に５回浸漬し、純水で約２０秒間洗浄した。その後、当該ガラス基板を蛍光顕微鏡で観察し（露光時間：１／２５秒）、画像解析ソフトウェア（ＶＨ ａｎａｌｙｚｅｒ）により輝度の標準偏差を求めた。
3. Evaluation of Uniformity of Polymer Film The uniformity of the polymer coating film was evaluated using Rhodamine 6G, which is a dye that fluorescently stains phosphorylcholine groups having a structure similar to phospholipid. Glass substrate and PET substrate (polymer concentration: 0.1 wt%) surface-modified by dip coating in the same manner as described above, dried in the air or in vacuum (under reduced pressure), and surface by spin coating (3000 rpm) as a comparison A modified one was prepared. These were immersed in water for 1 hour, then immersed 5 times in rhodamine 6G solution (20 ppm) and washed with pure water for about 20 seconds. Then, the said glass substrate was observed with the fluorescence microscope (exposure time: 1/25 second), and the standard deviation of the brightness | luminance was calculated | required with the image analysis software (VH analyzer).
得られた結果を図２に示す。図２より、ＰＭＭ−ＭＳｉポリマーで修飾した基板では、真空中（減圧下）で乾燥させ場合に、標準偏差が小さく、すなわち均一な膜が形成されることが分かった。一方、ＰＭＳｉで表面修飾した基板は、いずれの乾燥方法でも標準偏差が大きくなり、成膜性が悪くコーティングがなされていない部分が存在する不均一な状態であることが分かった。 The obtained results are shown in FIG. FIG. 2 indicates that the substrate modified with the PMM-MSi polymer has a small standard deviation, that is, a uniform film is formed when dried in vacuum (under reduced pressure). On the other hand, it was found that the substrate whose surface was modified with PMSi had a large standard deviation in any of the drying methods, and was in a non-uniform state where there was a part with poor film formation and no coating.
４．ポリマー膜厚の評価
表面修飾の際のポリマーコーティング膜厚におけるポリマー溶液濃度の依存性及び洗浄操作に対する安定性を評価した。
4). Evaluation of Polymer Film Thickness The dependence of the polymer solution concentration on the polymer coating film thickness during surface modification and the stability to the washing operation were evaluated.
まず、上述のとおりに合成したＰＭＭ−ＭＳｉポリマー（ＭＰＣ：ＭＰＴＳＳｉ：ＭＰＴＭＳｉ＝５５．７：１８．８：２５．５）、比較例としてＰＭＭＳｉ（ＭＰＣ：ＭＰＴＳＳｉ＝２５：７５）及びＰＭＳｉ（ＭＰＣ：ＭＰＴＭＳｉ＝７５：２５）のそれぞれ０．１ｗｔ％及び０．０１ｗｔ％のメタノール溶液を調製し、シリコンウェハー基板を修飾した。当該シリコンウェハー基板は、酵素プラズマ処理（１００ｃｃ、３００Ｗ、５分間）を行ったものを用いた。当該基板は、ＰＭＭＳｉ溶液に１０分間、ＰＭＭ−ＭＳｉ及びＰＭＳｉ溶液には２時間浸漬させ、真空乾燥後、水中浸漬を１時間行ったものを用いた。これらの処理後の基板を分光エリプソメトリーにより膜厚測定を行った。結果を図３に示す。 First, PMM-MSi polymer (MPC: MPTSSi: MPTMSi = 55.7: 18.8: 25.5) synthesized as described above, and PMMSi (MPC: MPTSSi = 25: 75) and PMSi (MPC: MPC: A 0.1 wt% and 0.01 wt% methanol solution of MPTMSi = 75: 25) was prepared to modify the silicon wafer substrate. The silicon wafer substrate used was subjected to enzyme plasma treatment (100 cc, 300 W, 5 minutes). The substrate used was immersed in a PMMSi solution for 10 minutes, immersed in a PMM-MSi and PMSi solution for 2 hours, vacuum-dried, and then immersed in water for 1 hour. The thickness of the substrate after these treatments was measured by spectroscopic ellipsometry. The results are shown in FIG.
図３より、ＰＭＭ−ＭＳｉ溶液で表面修飾を行った基板は、コーティング溶液の濃度に従って膜厚が大きく変化し、当該溶液濃度によって膜厚を制御可能であることが分かった。 From FIG. 3, it was found that the substrate whose surface was modified with the PMM-MSi solution changed greatly in film thickness according to the concentration of the coating solution, and the film thickness could be controlled by the solution concentration.
次に、同様に上記３種類のポリマー溶液で表面修飾した基板について、界面活性剤及びエタノールでの洗浄操作を行った後の膜厚を測定し、剥離し易さの比較を行った。コーティング溶液は、いずれもメタノール０．１ｗｔ％の濃度のものを用いた。シリコンウェーハー基板は上記と同様の酵素プラズマ処理を行い、ＰＭＭＳｉ溶液に３０分間、ＰＭＭ−ＭＳｉ及びＰＭＳｉ溶液には２時間浸漬させ、その後、溶液から基板を取り出し真空乾燥を行った。表面修飾した基板について、そのコーティング直後、ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）洗浄後、エタノール洗浄後の各条件において分光エリプソメトリーにより膜厚測定を行った。ＳＤＳ洗浄条件は、表面修飾した基板を１ｗｔ％ＳＤＳ溶液に浸漬して１０分間超音波処理し、純水でリンスを行い、デシケーターで乾燥後に膜厚を測定した。また、エタノール洗浄条件は、表面修飾した基板をエタノールに浸漬して１０分間超音波処理し、デシケーターで乾燥後に膜厚を測定した。このＳＤＳ洗浄及びエタノール洗浄の工程を２サイクル行った。膜厚測定の結果を図４に示す。
Next, about the board | substrate surface-modified similarly with the said 3 types of polymer solution, the film thickness after performing washing | cleaning operation with surfactant and ethanol was measured, and the ease of peeling was compared. As the coating solution, a solution having a concentration of methanol of 0.1 wt% was used. The silicon wafer substrate was subjected to the same enzyme plasma treatment as described above and immersed in the PMMSi solution for 30 minutes and in the PMM-MSi and PMSi solutions for 2 hours, and then the substrate was taken out of the solution and vacuum dried. The surface-modified substrate was subjected to film thickness measurement by spectroscopic ellipsometry immediately after coating, after washing with SDS (sodium dodecyl sulfate) and after washing with ethanol. As for the SDS cleaning conditions, the surface-modified substrate was immersed in a 1 wt% SDS solution, subjected to ultrasonic treatment for 10 minutes, rinsed with pure water, and dried with a desiccator to measure the film thickness. Moreover, the ethanol washing | cleaning conditions immersed the surface modified board | substrate in ethanol, ultrasonically treated for 10 minutes, and measured the film thickness after drying with the desiccator. The SDS washing and ethanol washing steps were performed for 2 cycles. The results of film thickness measurement are shown in FIG.
図４より、ＰＭＭ−ＭＳｉポリマーの場合には、初期膜厚から一度目の洗浄において膜厚が大きく減少した。しかし、その後の洗浄においては膜厚の大きな変化は認められなかった。これはＰＭＭ−ＭＳｉが物理吸着と化学吸着の両方の特性を有していることに起因して、化学結合により膜が形成されているため、膜が安定に存在することが示唆される。一度目の洗浄においては、化学結合せずに物理吸着のみにより膜を形成しているポリマーが剥離したものと考えられる。その後、膜厚が大きく変化しなかったのは化学吸着により膜が安定に形成しているものと考えられる。また、後述のＰＭＳｉのように徐々に膜厚が減少するという傾向が見られなかったのは、ＰＭＭ−ＭＳｉの物理吸着成分であるＭＰＴＳＳｉ成分の比率が１８．８／１００とＰＭＭＳｉの７５／１００と比べ小さため、一度の洗浄で物理吸着したものがほとんど剥離したためと考えられる。 From FIG. 4, in the case of the PMM-MSi polymer, the film thickness was greatly reduced in the first cleaning from the initial film thickness. However, no significant change in film thickness was observed in subsequent cleaning. This is because PMM-MSi has both physical adsorption and chemical adsorption properties, and it is suggested that the film exists stably because the film is formed by chemical bonding. In the first cleaning, it is considered that the polymer forming the film was peeled off only by physical adsorption without chemical bonding. After that, the reason why the film thickness did not change greatly is considered that the film was stably formed by chemical adsorption. Moreover, the tendency for the film thickness to gradually decrease as in PMSi described later was not observed because the ratio of the MPTSSi component, which is a physical adsorption component of PMM-MSi, was 18.8 / 100 and 75/100 of PMMSi. This is probably because the material that was physically adsorbed by one cleaning was peeled off.
一方、ＰＭＭＳｉでは、初期膜厚から洗浄の過程を経るごとに膜厚の減少が確認された。これはＰＭＭＳｉが物理吸着により膜が形成されているため、超音波洗浄による負荷を与えることで膜が剥離したものと考えられる。また、ＰＭＳｉでは、初期膜厚から一度目の洗浄において膜厚が減少し、その後の洗浄においては膜厚の大きな変化は認められなかった。これはＰＭＳｉが化学結合により吸着するためだと考えられる。最初の洗浄においては未反応のポリマー鎖が剥離し、膜厚が減少したものと考えられる。また、ＰＭＳｉは同じ基板上でポリマーが存在する場所としない場所が存在した。これはＰＭＳｉに基板表面へ吸着するための大きな駆動力がないため、成膜性が悪いためだと考えられる。 On the other hand, with PMMSi, a decrease in film thickness was confirmed each time the cleaning process was performed from the initial film thickness. This is considered to be because the film was peeled off by applying a load by ultrasonic cleaning because the film was formed by physical adsorption of PMMSi. In PMSi, the film thickness decreased in the first cleaning from the initial film thickness, and no significant change in film thickness was observed in the subsequent cleaning. This is probably because PMSi is adsorbed by chemical bonds. In the first cleaning, it is considered that unreacted polymer chains were peeled off and the film thickness was reduced. Further, PMSi had a place where a polymer was present and a place where a polymer was not present on the same substrate. This is presumably because the film-forming property is poor because PMSi does not have a large driving force for adsorbing to the substrate surface.
最終的な膜の剥離率はＰＭＭＳｉで約６０％、ＰＭＳｉで約３２％、ＰＭＭ−ＭＳｉで約３１％であった。本発明のＰＭＭ−ＭＳｉが高い膜安定性を有することが示された。 The final film peeling rate was about 60% for PMMSi, about 32% for PMSi, and about 31% for PMM-MSi. It was shown that the PMM-MSi of the present invention has high film stability.
５．タンパク質吸着性の評価
ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）中空糸をポリマーで表面修飾を行い、タンパク質の吸着試験を行った。中空糸は、酵素プラズマ処理（１００ｃｃ、８５Ｗ、３０秒間）を行ったものを用いた。表面修飾ポリマーは、上記膜厚測定試験と同じものを用いた。当該ポリマーを含むメタノール０．１ｗｔ％又は０．０１ｗｔ％のコーティング溶液を調製し、中空糸をＰＭＭＳｉ溶液に３０分間、ＰＭＭ−ＭＳｉ及びＰＭＳｉ溶液には２時間浸漬させ、その後、溶液から取り出し真空乾燥を行った。その後、当該中空糸を４．５ｍｇ／ｍｌのＰＢＳ溶液（ＢＳＡ−ＦＩＴＣ：ＢＳＡ＝１：９）に浸漬し、３７℃で１時間インキュベートし、蛍光顕微鏡により蛍光タンパク質の吸着を観測した（露光時間：１／３．５秒）。また、比較対照（ｃｏｎｔｒｏｌ）として、ポリマーコーティングしていない中空糸を用いた。
5. Evaluation of protein adsorption property The surface of a polydimethylsiloxane (PDMS) hollow fiber was modified with a polymer, and a protein adsorption test was performed. The hollow fiber used was subjected to enzyme plasma treatment (100 cc, 85 W, 30 seconds). The same surface-modified polymer as that used in the film thickness measurement test was used. Prepare a 0.1wt% or 0.01wt% methanol coating solution containing the polymer and immerse the hollow fiber in the PMMSi solution for 30 minutes and in the PMM-MSi and PMSi solutions for 2 hours. Went. Thereafter, the hollow fiber was immersed in a 4.5 mg / ml PBS solution (BSA-FITC: BSA = 1: 9), incubated at 37 ° C. for 1 hour, and adsorption of fluorescent protein was observed with a fluorescence microscope (exposure time). : 1 / 3.5 seconds). Moreover, the hollow fiber which is not polymer-coated was used as a control.
まず、用いるコーティング溶液濃度の違いによるタンパク質吸着特性を評価するため、０．１ｗｔ％又は０．０１ｗｔ％のコーティング溶液を用いて表面修飾した中空糸を大気中で１日及び１週間保存した後、吸着試験を行った結果を図５に示す（中空糸は、タンパク質の吸着前に水中に１時間浸漬したうえ用いている）。図５より、０．０１ｗｔ％では、時間の経緯によってタンパク質の吸着量の増加が見られたが、０．１ｗｔ％のＰＭＭ−ＭＳｉでは１週間後においてもタンパク質吸着抑制能が持続することが分かった。 First, in order to evaluate the protein adsorption characteristics due to the difference in the coating solution concentration to be used, the hollow fiber surface-modified with a 0.1 wt% or 0.01 wt% coating solution was stored in the atmosphere for 1 day and 1 week, The result of the adsorption test is shown in FIG. 5 (the hollow fiber is used after being immersed in water for 1 hour before protein adsorption). As can be seen from FIG. 5, at 0.01 wt%, the amount of protein adsorbed increased with the passage of time, but with 0.1 wt% PMM-MSi, it was found that the protein adsorption inhibiting ability continued even after one week. It was.
次に、ＰＭＭ−ＭＳｉ及びＰＭＭＳｉで表面修飾した中空糸について、そのコーティング直後、ＳＤＳ洗浄後、エタノール洗浄後の各条件においてタンパク質吸着特性の評価を行った。ＳＤＳ洗浄条件は、表面修飾した基板を１ｗｔ％ＳＤＳ溶液に浸漬して１０分間超音波処理し、純水でリンスを行い、デシケーターで乾燥後に、４．５ｍｇ／ｍｌのＰＢＳ溶液に浸漬させ、蛍光顕微鏡により蛍光タンパク質の吸着を観測した。また、エタノール洗浄条件は、表面修飾した基板をエタノールに浸漬して１０分間超音波処理し、デシケーターで乾燥後に、上記と同様にＰＢＳ溶液に浸漬させ観測を行った。得られた結果を図６に示す。 Next, for the hollow fibers surface-modified with PMM-MSi and PMMSi, protein adsorption characteristics were evaluated immediately after coating, after SDS washing, and after ethanol washing. The SDS cleaning condition was that the surface-modified substrate was immersed in a 1 wt% SDS solution, subjected to ultrasonic treatment for 10 minutes, rinsed with pure water, dried with a desiccator, immersed in a 4.5 mg / ml PBS solution, and fluorescent. Adsorption of fluorescent protein was observed with a microscope. In addition, ethanol cleaning conditions were carried out by immersing the surface-modified substrate in ethanol, sonicating for 10 minutes, drying with a desiccator, and then immersing in a PBS solution in the same manner as described above. The obtained result is shown in FIG.
図６より、ＰＭＭ−ＭＳｉポリマーの場合には、ＳＤＳ洗浄及びエタノール洗浄を経てもタンパク質の吸着挙動に大きな変化は認められなかった。これは、ＰＭＭ−ＭＳｉが物理吸着と化学吸着の両方の特性を有していることに起因して、化学結合により膜が形成されているため、膜が安定に存在し、かつタンパク質吸着抑制能が維持されていることが示唆される。一方、ＰＭＭＳｉでは、洗浄工程を経るたびにタンパク質吸着量の増大が観測された。これは、これら洗浄工程による負荷によって膜の一部が剥離したためであると考えられる。従って、タンパク質吸着特性の結果からも、本発明のＰＭＭ−ＭＳｉが高い膜安定性を有することが実証された。 From FIG. 6, in the case of the PMM-MSi polymer, no significant change was observed in the protein adsorption behavior even after the SDS washing and the ethanol washing. This is because PMM-MSi has both physical adsorption and chemical adsorption properties, and because the film is formed by chemical bonding, the film exists stably and has the ability to suppress protein adsorption. Is suggested to be maintained. On the other hand, with PMMSi, an increase in the amount of protein adsorbed was observed each time the washing process was performed. This is considered to be because a part of the film was peeled off by the load of these cleaning steps. Therefore, it was demonstrated from the result of the protein adsorption property that the PMM-MSi of the present invention has high film stability.
Claims (13)
前記表面修飾用ポリマーが、ｉ）側鎖にホスホリルコリン基を有するモノマーユニット、ｉｉ）前記材料の表面と物理吸着するための疎水性基としてアルキルシリル基又はアルキルシリルオキシシリル基を側鎖に有するモノマーユニット、及びｉｉｉ）前記表面修飾用ポリマー間を架橋するとともに前記材料の表面と化学吸着するための反応基としてアルキルオキシシリル基を側鎖に有するモノマーユニットよりなり、これらモノマーユニットによって形成される主鎖がメタクリル酸骨格である３元共重合体であることを特徴とする、該コーティング組成物。 A coating composition comprising a surface modifying polymer of inorganic or organic material and a solvent ,
The surface modified polymer is, i) monomer units having a phosphorylcholine group on the side chain, ii) a monomer having an alkylsilyl group or an alkyl silyloxy silyl group as a hydrophobic group for surface physical adsorption of the material in the side chain units, and iii) alkyloxy silyl group consists monomer unit having in the side chain as a reactive group for surface chemical adsorption of the material as well as cross-linking between the surface modifying polymer, the main formed by these monomers units wherein the chain is a ternary copolymer is methacrylic acid skeleton, the coating composition.
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