本发明申请是PCT专利申请PCT/JP2007/071437,申请日为2007年10月29日发明名称为“薄膜状高分子结构体和其制备方法”的发明专利申请的分案申请,母案进入中国的申请号为200780040033.7。
具体实施方式
以下对于本发明的实施方式进行说明,但其是用于说明本发明的例子,而不是将本发明仅限定于该实施方式。本发明只要不脱离其宗旨,能够以各种形式实施。
并且,在本说明书中,引用的文献、和公开公报、专利公报这些其他的专利文献作为参照组入本说明书中。本说明书包含作为本申请优先权主张的基础的日本专利申请特愿2006-292688号说明书的内容。
以下,对于在本发明的膜的两面具有不同功能性物质的薄膜状高分子结构体(以下,也称作“片”)的制备方法进行说明。
1.在膜的A面和B面具有功能性物质的薄膜状高分子结构体的制作(1)
对于本发明的一个方案,其特征在于,在基体(以下、有时称作为“基板”)上的与液相的界面处的任意形状的可溶性区域中,在其上吸附多官能性分子后,使其进行聚合和/或交联来形成薄膜,在该薄膜的面(A面)上结合功能性物质,然后进而在其上(形成薄膜的基体上)形成可溶性支持膜,将该薄膜和可溶性支持膜从基体上剥离,在薄膜的B面结合与上述功能性物质相同或者不同的功能性物质后,利用溶剂使可溶性支持膜溶解而得。“A面”、“B面”分别是指薄膜的一面、另一面的意思,在本说明书中,为了方便起见,以A面作为表(正)面、以B面作为背面来进行说明。在本发明的上述方案中,对于在基体上形成的膜,有吸附在基体上的一侧为B面、吸附在基体上的一侧的相反侧为A面这样的关系。
2.在膜的A面和B面具有功能性物质的薄膜状高分子结构体的制作(2)
对于本发明的其他方案,其特征在于,在基体上的与液相的界面处的任意形状的可溶性区域中,吸附多官能性分子后,使其进行聚合和/或交联来形成薄膜,在该薄膜的A面上结合功能性物质,然后通过利用溶剂使可溶性区域溶解而将薄膜从基体上剥离,在与上述基体不同的基体上形成的可溶性支持膜上贴合剥离的薄膜的A面,使与上述功能性物质相同或者不同的功能性物质结合在薄膜的B面上,然后利用溶剂使可溶性支持膜溶解并使薄膜剥离来得到。另外,在将多官能性分子进行聚合和/或交联的工序中,进而也可以含有使相反电荷的高分子电解质交互叠层并进行电荷性交联的工序。
根据本发明的方法,首次可以将薄膜从基体(或者固定载体)容易地剥离,能够简便且确实地得到在A面和B面上具有功能性物质的薄膜状高分子结构体。另外,根据本发明的方法,大量地制备本薄膜状结构体成为可能。
本发明的薄膜状高分子结构体是多官能性分子进行聚合和/或交联而成的单层或叠层结构的薄膜。
另外,该结构体可以作为高分子的薄膜分散体来得到。本发明还包含本发明的薄膜状高分子结构体分散在液体中而成的分散体。
另外,本发明还包含将本发明的薄膜状高分子结构体通过贴付或者涂布等附着在选自组织、脏器、血管壁、粘膜、角膜、或者皮肤等至少1种的表面等界面上的薄膜状高分子结构体。进而,本发明也包含在基体/可溶性支持膜/薄膜状高分子结构体上培养皮肤、角膜、脏器的组织等,并与结构体一起剥离的薄膜状高分子结构体。
(1)基体的与水面的界面的任意形状的区域
在本发明中,“基体的与液相的界面”是指作为固体的基体与水或水溶液、有机溶剂等的液体接触的界面。
吸附多官能性分子的区域的形状与基体的形状相同,或者也可以是其一部分。没有特别地限定,可以列举例如圆形、四角形、椭圆形、带形、绳形、多枝化形、星形等。
在本发明中,优选在基体上的与液相的界面处预先形成自身组织化单分子膜(self-assembled monolayer、SAM)或者自身组织化双分子膜(self-assembled bilayer,SAB)。
“自身组织化单分子膜”(SAM)是指包含在末端具有可结合在基体上的官能团的直线状疏水性分子的膜,利用官能团固定在金属的基体表面而形成膜。“自身组织化双分子膜”(SAB)是指例如脂质等含有疏水性的烃链和亲水性的极性头部的亲两性分子构筑的双分子膜,是在基体表面的亲水性区域、或者具有与亲两性分子的极性头部的电荷是相反电荷的区域由自身组织化而形成的双分子膜。或者,通过在由SAM形成的疏水性的区域使亲两性分子自身组织化,可以形成双分子膜结构,即使对于膜表面为亲水性区域的情况,也可以视为SAB。
在本发明的说明书中,“自身组织化膜”是指自发形成的膜。
在本发明中,基体只要可以吸附多官能性分子即可,没有特别地限定。当在基体上形成SAM或者SAB时,用于形成SAM或者SAB的基体只要可使SAM或者SAB形成即可,没有特别地限定。可以使用例如金、银、铂、铜、铁、铝、钛、锌等的金属板,或者可以使用蒸镀了这些金属的平板等。另外,基体的全部或者一部分也可以将上述金属或者其氧化薄膜、硅、硅橡胶、二氧化硅或者玻璃、云母、石墨等的碳材料、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纸、弹性体等的高分子材料、磷灰石等的钙化合物单独或者适当组合来使用。
在本发明中,形成SAM的疏水性分子中的疏水性部分可以列举在末端具有SH基、氯烷基硅烷基、烷氧基烷基硅烷基、乙烯基、氨基、羰基等的直链状疏水性分子,通常是碳原子数为4个~40个,优选8~18个的饱和烃链。例如具有SH基的直链状疏水性分子可以列举烷硫醇。烷硫醇可以列举例如十一烷硫醇、十二烷硫醇、十四烷硫醇等。该疏水性分子也可以是含有不饱和键的烯或炔、具有枝化结构的类异戊二烯骨架、具有类固醇环的分子。
在金基体上使具有SH基的上述疏水性分子溶解在乙醇等的溶剂中,使该溶液与金基体接触或者浸渍,由此可以自发地形成SAM。另外,硅基体上可以利用具有乙烯基的长链分子来得到SAM,二氧化硅或金属的基体表面可以利用具有氯烷基硅烷基、烷氧基烷基硅烷基的长链分子来得到SAM。例如,具有这些基团的长链状疏水性分子可以列举十八烷基二甲基氯硅烷、三烷氧基十六烷基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷(ODMS)等。例如通过在氧化硅基体上蒸镀ODMS,可以得到SAM。蒸镀是指在真空或者接近真空的条件中使物质加热蒸发,并在基体表面形成该蒸发的物质的薄膜的意思。
在本发明中,构成SAB的亲两性分子可以是在分子中含有疏水性部分和亲水性极性部的分子的任一种,可以列举例如疏水性磷脂、氨基酸型脂质、糖脂等的脂质、或者二烷基铵盐等的阳离子性脂质等。
对于SAB,可以通过在基体上涂布使脂质等的亲两性分子溶解的有机溶剂,简单地形成具有双分子膜结构的膜。然后通过掩蔽并进行电子射线照射等,将没有掩蔽的区域的双分子膜结构分解除去,从而可形成具有双分子膜结构的区域。
或者通过使具有由表面处理形成了阴离子性或者阳离子性的区域的基体、与阳离子性脂质或者阴离子性脂质的分散液接触或者浸渍,可以在该区域自发地形成SAB。
或者通过使具有形成了SAM的区域的基体与亲两性分子的溶液或者分散液接触或者浸渍,可以自发地形成SAB。
使用下述的掩蔽技术可以使这些高分子在基体的任意区域吸附、或者进行化学性修饰。
在本发明中,表面处理化基体的区域,即SAM形成基体、SAB形成基体、或者光致抗蚀剂形成基体的区域可以利用掩模成型为任意形状的区域。对光掩模的方法进行说明,但本领域技术人员可以适当选择来进行实施,不应当限定于以下所述的内容。
首先,在表面处理化基体上形成抗蚀剂。例如在表面处理化基体上,用旋涂器以800rpm的条件涂布3秒钟的正型光致抗蚀剂,接着以7000rpm的条件涂布20秒后,在例如110℃加热干燥90秒即可。如果提高旋转速度、旋转时间,则光致抗蚀剂的膜厚变薄,加热温度、加热时间只要是使抗蚀剂的溶剂蒸发的条件即可,不限定于记述的方法。其次,透过光掩模对于上述抗蚀剂进行曝光。曝光只要进行1~60秒、优选5~20秒的电子射线照射、紫外线照射、X射线照射等即可。光掩模可以使用例如10μm×30μm的长方形或直径为3μm的圆形的掩模。接着,使感光后的基体上的抗蚀剂显影、干燥,另一方面将感光的区域的抗蚀剂除去。通过使用了O2等离子体处理、CO等离子体处理或者卤素气体的反应性离子蚀刻处理,而将没有被抗蚀剂保护的SAM或SAB除去。最后,用丙酮、THF、二氯甲烷等的抗蚀剂可溶性溶剂等除去抗蚀剂。由此,可以成型为具有膜结构的期望形状(例如微图形)的区域。
另外,在本发明中,“可溶性区域”包含可溶于丙酮、乙酸乙酯、醇类、水、水溶液等溶剂的高分子膜,但不限定于此。选择的溶剂一定不是可使薄膜状高分子结构体自体发生溶解的溶剂。或者,在利用温度、pH、离子强度等的条件进行的处理工序中,只要不使薄膜状高分子结构体溶解即可。可溶性区域可以列举由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等高分子电解质、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、或者淀粉、乙酸纤维素等多糖类等的非离子性的水溶性高分子、酚醛树脂或聚(N-烷基氰基丙烯酸酯)等的树脂形成的区域。对于形成可溶性区域的高分子溶液,优选高分子的分子量为1000~100万、优选5000~50万、浓度为1~20wt%、优选2~10wt%的溶液或者粘度为200~500cP的溶液。可溶性区域可以将上述溶液涂布在构筑薄膜状高分子结构体前的基体上,并使其干燥10分~24小时、优选1小时~12小时来形成。或者,优选通过浇铸或者利用旋涂器涂布后后,在110℃的加热铁板上将涂布的基体加热90秒,由此使溶剂挥发来形成,但不限定于此。
(2)多官能性分子的吸附、聚合、交联
作为用于在上述基体的与液相边界面的区域(例如,具有SAM或者SAB的结构的区域)吸附的、形成薄膜的构成要素的物质,可以列举例如多官能性单体或者多官能性大分子等的多官能性分子。
多官能性单体或者大分子是在1分子内具有2个以上的同种或者异种的官能团的分子。多官能性单体可以列举例如氨基酸或糖类等具有多个氨基、羧基、羟基、巯基、异氰酸酯基、醛基、环氧基、氰尿基等的单体、二乙烯基苯、二乙烯基醚、二乙烯基砜、双马来酰亚胺等具有多个乙烯基的单体等。另外,多官能性大分子可以列举蛋白质、聚赖氨酸、聚谷氨酸、聚苯乙烯/马来酸酐共聚物的水解物、壳聚糖、藻酸、高分子珠、聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物、聚己内酯等,可以包括全部的具有多个大分子的末端官能性基团或重复单元的侧链官能团的物质。
并且,单体或者大分子可以是单官能性的,也可以与多官能性的混合来使用。例如也可以使用在包含聚苯乙烯或聚(ε-己内酯)等聚合体、L-乳酸与乙醇酸的共聚物的珠的表面吸附或者化学修饰多官能性分子(白蛋白等)而成的。
蛋白质可以使用任意的蛋白质,没有限定。例如水溶性的蛋白质可以列举BSA(牛血清白蛋白)、HSA(人血清白蛋白)等的白蛋白、血色素、肌红蛋白、溶解性胶原、纤维蛋白原等。或者即使原本不是水溶性,但只要在支持膜上被覆并可以剥离、或者在利用溶剂使支持膜溶解时,可稳定地分散在溶剂中,就可以利用。蛋白质可以由来源于生物体的样品用公知的方法进行精制而成,也可以使用通过肽合成机合成而得的肽。或者,也可以是利用编码目的蛋白质的基因的碱基序列信息,通过公知的方法在哺乳动物细胞、大肠菌、酵母菌等的宿主中作为重组型的蛋白质而产生,然后进行精制而成(参照SambrookJ and Russel D.Molecular Cloning,A Laboratory Manual,3rd edition,CSHL Press,2001等)。也可以是在蛋白质的氨基、羧基、羟基等的官能性基团上,通过适当长度的间隔物而结合例如吡啶基二硫基、马来酰亚胺基、或者琥珀酰亚胺基而成。蛋白质还能够以被覆在乳胶珠上的形式使用。
高分子珠是指使具有乙烯基的单体进行乳化聚合、悬浮聚合而成的粒状物、利用O/W乳化法进行粒状化而得到的、或者使将环状化合物作为单体进行开环聚合的聚合物用表面活性剂乳化而形成粒状而得到的、使多官能性大分子聚合而成的粒状物。高分子珠可以列举例如由聚苯乙烯-co-二乙烯基苯等构成的乳胶珠。另外,高分子珠也可以使用聚乳酸或聚(乳酸/乙醇酸)或者聚己内酯等的生物分解性高分子珠。进而多官能性分子(例如,多官能性单体或者大分子)也可以是亲两性分子。亲两性分子可以列举例如在1-酰基链和2-酰基链中具有二烯基或乙烯基的聚合性磷脂、氨基酸型脂质、糖脂类。
薄膜(薄膜状高分子)可以由1种分子形成,或者也可以将多种分子组合来形成。组合可以是多种多官能性单体的组合、多种多官能性大分子的组合、或者多官能性单体与大分子的组合的任一者。例如,多官能性分子也可以使用被覆在蛋白质上的高分子珠。
多官能性高分子吸附在表面处理化基体上的SAM或SAB上并形成高分子的薄膜,因此吸附的分子(例如含有疏水性部分、形成薄膜的分子)在SAM等上将疏水性部分取向并进行配列。将上述多官能性分子吸附后,进行适当聚合和/或交联,在表面处理化基体上(例如SAM上)形成高分子的薄膜。
多官能性高分子对SAM的吸附只要使形成SAM的基体在多官能性分子的溶液或者分散液中接触或浸渍即可。由此可以形成多官能性高分子的薄膜。为了使多官能性分子吸附在SAB上而形成高分子薄膜,只要使具有与SAB的表面电荷为相反电荷的高分子电解质吸附即可。
另外,在本发明中,反复进行将形成SAM或SAB的基体从多官能性分子的溶液中以适当速度拉出的操作,或者在滴加了多官能性分子的溶液的基体上利用空气或者氮等的气体冲击溶液而在基体表面使多官能性分子的溶液流动,由此可以使多官能性分子吸附在SAM或SAB上。此时,由于是利用了气液界面的表面张力的接触,因此与液体中接触相比,有时可以更具选择性地使多官能性分子吸附在膜上。
在本发明中,“聚合”是指聚合物的生成反应。分子的聚合法可以列举缩聚、加成聚合、加成缩合、开环聚合、加聚(自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合)、由热导致的固相聚合、光聚合、放射线聚合、等离子体聚合等。
另外,在本发明,“交联”是指在线状高分子中的几个特定的原子间形成化学结合。通过交联可以形成3维网状结构。
分子的交联法可以列举利用了异氰酸酯基的尿烷键或脲键、利用了醛基的希夫氏碱的形成、利用了巯基的二硫结合等。交联剂可以列举烷基二酰亚胺酯类、酰基二叠氮类、二异氰酸酯类、双马来酰亚胺类、三嗪基类、重氮化合物、戊二醛、N-琥珀酰亚胺基-3-(2-吡啶基二硫代)ァルキォネ—ト、溴化氰等。
另外,对于多官能性大分子间的交联,如果大分子是蛋白质,则可以是由热改性导致的凝固等的物理性交联,如果大分子是具有热塑性的高分子珠,则可以是利用加热部分地使珠的表面溶融而进行物理性交联。或者也可以使高分子珠完全加热溶融而形成任意形状的薄膜。总之,本工序以膜的不溶化为目的,因此只要是可以实现该目的的物理交联,可以含有静电相互作用、偶极相互作用、氢键、疏水键。蛋白质的处理条件可以根据蛋白质的性质而适当设定。例如对于白蛋白的情况,可以在60~120℃、优选70~100℃的温度,进行1分~60分钟、优选1分钟~30分钟的处理,由此可以使其热改性、交联。另外,当高分子珠例如是由聚苯乙烯-co-二乙烯基苯构成的乳胶珠时,通过在100~150℃、优选110~120℃的温度,进行1秒~5分钟、优选10秒~60秒的处理,可以部分地使其溶解、交联。或者,对于高分子珠,通过在100~150℃、优选110~120℃的温度,进行30秒~10分钟、优选1分钟~5分钟的处理,可以使其完全加热熔融。例如当是由聚(乳酸/乙醇酸)构成的生物分解性高分子珠时,通过在30~100℃、优选50~70℃的温度,进行1秒~30分钟、优选60秒~20分钟的处理,可以部分地使其溶解、交联。或者,通过在100~180℃、优选130~160℃的温度,进行30秒~10分钟、优选1分钟~5分钟的处理,可以使其完全加热熔融。
也可以反复进行下述作业,即,在进行聚合或交联后,进而使形成薄膜的多官能性分子吸附在已经形成薄膜的SAM或SAB等形成基体上,并进行聚合或交联。
在本发明中,作为薄膜的构成要素的多官能性大分子,也可以使用高分子电解质。例如夹带下述那样的工序,即,通过将SAM或者SAB等的表面处理化基体交互浸渍在相反电荷的高分子电解质(聚阳离子和聚阴离子)的稀溶液中,而在SAM上或者SAB上自发地吸附高分子电解质,并洗涤剩余的高分子电解质的工序,通过反复进行该操作,可以形成聚阳离子与聚阴离子叠层的薄膜。在制作平滑的薄膜时,可以列举利用旋涂法,一边将滴加在平滑的基体上的高分子用旋涂器交互展开、一边使其叠层的方法。上述聚阳离子可以列举壳聚糖、胶原、聚赖氨酸、聚精氨酸、聚组氨酸、主链型聚季铵盐(ァィォネン)、聚(嘧啶
)(ポリ(4級化ピリジン)、二烯丙基二烷基铵盐的聚合体、聚烯丙胺等,聚阴离子可以列举藻酸、透明质酸、聚谷氨酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸或它们的碱金属盐、碱土金属盐。也可以利用马来酸酐与苯乙烯的交互共聚物的碱水解物。
另外,在可溶于有机溶剂的光致抗蚀剂等热固化性树脂上吸附高分子电解质,也可以形成交互叠层膜。交互叠层法是通过使具有相反电荷的高分子电解质间进行静电结合来制作薄膜的方法,除了静电结合以外,还可以利用高分子间的氢键或偶极相互作用来制膜。
构成由该交互吸附法形成的叠层膜的聚阳离子和聚阴离子可以通过静电力进行电荷性交联来形成薄膜。另外,也可以在聚离子络合物间的氨基与羧酸残基之间进行脱水缩合,由此作为酰胺基通过共价键交联,从而形成薄膜。
如上述那样形成的薄膜也属于本发明的范围。
在基体的与液相的界面形成的薄膜可以是单层膜,也可以是叠层膜。
在本发明中,在多官能性分子的吸附、聚合-交联的处理前后,也可以将基体进行洗涤。洗净可以通过使基体在洗净液中单次或多次接触或者浸渍来进行。
(3)薄膜的A面上的功能性物质的结合
在本发明中,可以在将多官能性分子聚合或者交联而得的薄膜的A面上使功能性物质结合。或者也可以在这里不结合功能性物质而将A面的多官能性基团的一部分视为功能性物质,利用下述的剥离法使其剥离并在膜的B面使功能性物质结合来制作薄膜状高分子结构体。
“功能性物质”是指细胞膜上的识别蛋白质或其配体、抗原或抗体等具有分子识别能力的物质、或催化剂或酶等促进特定反应的物质、抗氧化剂或自由基消去剂等涉及特定反应的物质、或者羧基、氨基、巯基、马来酰亚胺基等涉及电荷或反应的基团或配体等。另外,功能性物质还包含利用高分子电解质的电荷(静电相互作用)而产生功能的物质。例如,功能性物质可以列举选自聚乙二醇或糖链这样的高分子化合物、蛋白质、肽、糖链、生物素衍生物、聚阳离子和聚阴离子的高分子电解质的至少1种,但不限定于此。并且,聚阳离子和聚阴离子可以列举与上述同样的物质。
功能性物质的结合法有化学性或者物理性的结合方法。作为化学性结合的方法,为了在薄膜上结合功能性物质,可以对于在构成薄膜的多官能性单体或者大分子中引入的氨基、羧基、羟基、巯基、异氰酸酯基、醛基、环氧基、氰尿基、乙烯基,通过可结合的官能团使其结合。例如,功能性物质与薄膜的结合反应可以利用由羟基或氨基与异氰酸酯基的反应生成的尿烷键或脲键、由氨基与醛基的反应所导致的希夫氏碱的形成、巯基之间的二硫键、巯基与吡啶基二硫基或马来酰亚胺基的反应或羰基与琥珀酰亚胺基的反应等。
物理性结合的方法可以使用功能性物质侧与薄膜侧的静电相互作用、疏水性相互作用、氢键或者分子间力等。
或者,可以在薄膜侧或者功能性物质侧引入配体,利用与在功能性物质侧或者薄膜侧引入的受体的复合物而将功能性物质固定在薄膜上。作为具体的组合,可以列举生物素与抗生物素蛋白、糖链与凝集素、抗原与抗体、药物与受体、酶与基质等。
酶可以列举过氧化氢酶、辣根过氧化物酶、糜蛋白酶、细胞色素酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、半乳糖苷酶、葡糖脑苷脂酶(クリコセレブロシダ—ゼ)、血液凝固因子、过氧化酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、脂肪酶、支链淀粉酶、异构酶、葡糖淀粉酶、葡萄糖异构酶、谷氨酰胺酶、β-葡聚糖酶、丝氨酸蛋白酶等,但不限定于此。上述所示的在薄膜的A面上引入配体等之后的功能性物质的结合方法可以在支持膜上进行,也可以是以溶解支持膜后的分散体的方式使其反应。
(4)可溶性支持膜的形成和支持膜与薄膜的剥离
在本发明中,可溶性支持膜包含可溶于丙酮、乙酸乙酯、醇类、水、水溶液等溶剂的高分子膜,但不限于此。选择的溶剂需要是不使分子结构体发生溶解的溶剂。可溶性支持膜可以列举由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等高分子电解质、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、或者淀粉、乙酸纤维素等多糖类等的非离子性的水溶性高分子、酚醛树脂或者聚(N-烷基氰基丙烯酸酯)等的树脂形成的膜。对于制作可溶性支持膜或者区域的高分子溶液,优选高分子的分子量为1000~100万、优选5000~50万,浓度为1~20wt%、优选2~10wt%的溶液。可溶性支持膜可以通过在构筑了薄膜状高分子结构体的基体上进行涂布,并使其干燥10分钟~24小时、优选1小时~12小时来形成。在基体上涂布的方法有浇铸法、旋涂法等,但不限于这些方法。可溶性支持膜可以使用镊子等、从基体上与薄膜状高分子结构体一起剥离。此时,可以在可溶性支持膜与薄膜状高分子结构体之间,利用静电相互作用、氢键、范德华力等的2次结合力,在进行剥离的同时将薄膜转移到支持膜上。另一方面,可溶性区域基体上溶解,由此可以得到薄膜分散在液体中而成的分散体。此时,分散体可以通过将基体静置在容器中而进行从基体上的剥离,所述容器具有可将形成了薄膜状高分子结构体的基体静置的尺寸,且对于溶剂不溶。另外,通过将形成的基板的4角用注射针这样的锐利的刀具切削,可以更迅速地剥离分散体。
(5)功能性物质在支持膜侧的薄膜的B面的结合、支持膜的溶解
在本发明中,结构体也可以是转移到可溶性支持膜或者目的界面上的结构体,以邻接于B面与液相的界面的方式浸渍或者漂浮这样来放置。此时,可溶性支持膜可以在不溶、或者难溶的溶液中结合上述功能性物质。或者,也可以不结合功能性物质,而将B面自身的多官能性基团的一部分当作功能性物质来制备薄膜状高分子结构体。
例如当使用聚丙烯酸作为支持膜时,通过使其浸渍在pH1~6、优选pH3~5、盐浓度为10mM~1M、优选100mM~500mM的水溶液中,聚丙烯酸不溶解、或者在溶解前,可以使其与功能性物质反应,但不限定于此。为了使功能性物质化学结合在B面的薄膜上,可以通过下述官能团使其结合,所述官能团是相对于在构成薄膜的多官能性单体或者大分子中引入的氨基、羧基、羟基、巯基、异氰酸酯基、醛基、环氧基、氰尿基、乙烯基,为可结合的官能团。例如,功能性物质与薄膜的结合反应可以利用由羟基或氨基与异氰酸酯基的反应产生的尿烷键或脲键、由氨基与醛基反应导致的希夫氏碱的形成、巯基之间的二硫键、巯基与吡啶基二硫基或马来酰亚胺基的反应或羰基与琥珀酰亚胺基的反应等。物理性结合的方法可以使用功能性物质侧与薄膜侧的静电相互作用、疏水性相互作用、氢键、分子间力等。或者,可以在薄膜侧或者功能性物质侧预先引入配体,利用与在功能性物质侧或者薄膜侧引入的受体的复合物而将功能性物质固定在薄膜上。具体的组合可以列举例如生物素与抗生物素蛋白、糖链与凝集素、抗原与抗体、药物与受体、酶与基质等。上述所示的在薄膜的B面上引入配体等之后的功能性物质的结合方法可以在支持膜上进行,也可以是以溶解支持膜后的分散体的方式使其反应。
通过在使功能性物质结合后,将支持膜溶解,可以得到在A面和B面具有功能性物质的薄膜状高分子结构体的分散液。结合在A面和B面上的功能性物质可以是同一物质,也可以是不同的。此时,未结合的功能性物质、溶解的支持膜可以通过离心分离操作或过滤、超滤操作进行除去。“不同”是指相互不同的意思,意味着在A面结合的功能性物质与在B面结合的功能性物质的种类或性质相互不同。例如,上述生物素与抗生物素蛋白、糖链与凝集素、抗原与抗体、药物与受体、酶与基质等,有规定物质与其结合对象的关系,可以说是不同的功能性物质。另一方面,当在A面和B面结合同一功能性物质时,例如,在A面和B面的功能性物质上可以结合相同的结合对象。此时,如果功能性物质的结合对象的反应点有1处,则可以形成结合对象通过功能性物质结合在A面和B面上的结构体,如果功能性物质的结合对象的反应点有2处以上,则结构体通过功能性物质、与其结合对象一起形成凝聚体,或者进而如果功能性物质或其结合对象的任一者单方面大量引入,也可以引起凝聚体的解离现象。另外,即使在A面和B面不结合功能性物质,而是利用交互叠层法例如以使A面为聚阳离子、B面为聚阴离子这样进行操作,也可以将该解离基团当作功能性物质来制作薄膜状高分子结构体。
在本说明书中,生物素衍生物是指结合了氨基、羧基等官能团、吡啶基二硫基、琥珀酰亚胺基等活性酯基的生物素。
本发明的片也可以作为药物搬运体(例如,药物运送体系中的功能性载体或者血小板代替物)使用。当作为药物搬运体使用时,在上述修饰中,也可以是例如(a)药物、(b)含有特异性识别靶组织/细胞的部位的物质(特异性识别物质)、和(c)用于使结构体在体内稳定化的物质。这些功能性物质的具体例子如以下所示。
(a)药物:抗炎剂、止血剂、血管扩张药、血栓溶解剂、抗动脉硬化剂等
(b)特异的识别物质:胶原、层粘连蛋白、VCAM-1、选择素(セレクチン)、纤维蛋白等
(c)使结构体稳定化的物质:聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、多糖类、聚谷氨酸等
结合任意功能性物质的方法可以列举例如,任意物质的羟基或氨基与结构体的异氰酸酯基形成的尿烷键或脲键;使任意物质的羧基活化与结构体的氨基形成的酰胺键;用由戊二醛形成的希夫氏碱将任意物质的氨基与结构体的氨基间进行结合;任意物质的羧基与结构体的氨基或羟基形成的酰胺键或酯键;任意物质为多糖类且其羟基由溴化氰而形成亚氨碳酸酯后,使其与结构体的氨基交联的方法;任意物质的巯基与结构体的活化巯基间形成的二硫键等。或者,可以使用交联剂,使用烷基二酰亚胺酯类、酰基二叠氮类、二异氰酸酯类、双马来酰亚胺类、三嗪基类、重氮化合物、戊二醛、N-琥珀酰亚胺基-3-(2-吡啶基二硫代)ァルキォネ一ト、溴化氰等,使其与对应的官能团交联。或者,如果任意物质是疏水性的,则可在薄膜状结构体的疏水性区域通过疏水性相互作用使其结合,如果是氢键性的,则可在结构体的氢键性区域通过氢键使其结合,如果具有电荷,则可在结构体的相反电荷的区域通过静电相互作用使其结合。
在本发明进而其他的方案中,在贴合在形成于基体上的可溶性支持膜上的薄膜状高分子结构体的B面结合相同或者不同的功能性物质后、且在使支持膜溶解前,将该结构体与支持膜、或者支持膜与基体一起粘结任意的界面,通过溶解支持膜,也使基体剥离,可以将薄膜状高分子结构体转移至界面侧。
例如,如实施例所示的那样,在聚丙烯基板上旋涂聚乙烯醇,在丙酮中将聚乙烯醇片从聚丙烯基板上剥离,并在硅橡胶基板上搭载(再吸附)聚乙烯醇片。以将薄膜状高分子结构体搭载于聚乙烯醇片上的状态贴附在皮肤上,当使用水使聚乙烯醇片溶解时,可以将薄膜状高分子结构体转移到皮肤上。此时,在基板上除了硅橡胶以外,也可以使用聚乙烯、聚丙烯等的常用高分子材料、或具有伸缩性的弹性体或橡胶等。另外,形成附着对象的界面也可以是以细胞、组织、脏器、血管壁、粘膜、角膜、皮肤、毛发、或者爪等生物体部位的表面等为对象。另外,也可以在薄膜状高分子结构体上培养皮肤、角膜等,与结构体一起剥离来形成结构体。例如可以在基体/可溶性支持膜/薄膜状高分子结构体上培养皮肤、角膜、脏器的组织等,形成与结构体一起剥离而成的薄膜状高分子结构体。在任意的界面上通过贴合或者涂布等附着的薄膜状高分子结构体与液体中的分散状态的薄膜状高分子结构体相比,有时形态不同。例如,前者是以在界面上扩展的形状进行固定的状态,而后者是扩展、或者形成圆形,或者进行折叠的动态的形状。另外,功能性物质在前者中通过与界面的相互作用,也有其结构发生变化的情况。
以下,通过实施例进而具体地说明本发明。但是,本发明不限定于这些实施例。
[实施例1]
在A和B面具有不同功能性物质的白蛋白纳米片的制作
〔实施例1-1〕亲疏水性微图形基板上的白蛋白(HSA)纳米片的制作
在氧化硅基板(SiO2)基板上蒸镀十八烷基三甲氧基硅烷(ODMS),利用旋涂器涂布正型光致抗蚀剂(800rpm,3秒+7000rpm,20秒),并加热干燥(110℃,90秒)。使用光掩模(长方形;10μm×30μm)并照射UV后(7秒),经过显影处理、干燥操作而在基板上得到抗蚀剂图形。利用O2等离子体处理(30秒)将抗蚀剂未保护的ODMS除去后,用丙酮除去抗蚀剂,由此构筑亲疏水性微图形基板(ODMS-SiO2基板)(图1)。
对于HSA添加LC-SPDP(10当量)(室温,20分钟),在凝胶过滤(GPC)精制后,得到PD-HSA。接着,通过二硫苏糖醇(DTT)还原PD基团,利用游离的2-硫代吡啶酮(2TP,ε=8.1×103M-1cm-1,343nm)在HSA1分子上结合PD基团7.4±1.2分子,在GPC精制后,得到HSA-SH。在ODMS-SiO2基板上浸渍若丹明标记HSA-SH(室温,1小时),将未吸附HSA-SH除去后,进而使其在含有铜离子的乙酸缓冲液中浸渍([Cu2+]=100μM,室温,12小时),使二硫化物交联,构筑HSA纳米片。
〔实施例1-2〕HSA纳米片的使用了聚乙烯醇(PVA)支持膜的剥离
在基板上浇铸PVA水溶液(2.5wt%)后,在干燥器内静置(室温,12小时)进行干燥,然后PVA膜可以利用镊子简便地剥离(图1,图2a)。因此,利用荧光显微镜观察PVA膜或者剥离后的ODMS-SiO2基板,结果可以观察到在PVA上排列成图形状的HSA纳米片(图2b),在将PVA膜剥离后的基板上没有HSA纳米片。这是由于,HSA纳米片与ODMS间的疏水性相互作用在干燥时不起作用,两者间仅形成范德华力,另一方面,HSA纳米片与PVA膜间诱发静电相互作用,因而纳米片的图形转移到PVA膜上。因此,可以确认通过PVA可简便地将纳米片剥离。利用该方法,有可能以PVA膜作为支持膜,在片的A面、B面上可修饰不同的功能物质。
〔实施例1-3〕在HSA纳米片B面上的乳胶珠修饰
使7-氯-4-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑(NBD-C1)与HSA反应,得到标记了NBD的HSA。在乳胶珠(LB)(直径100nm)中添加标记了NBD的HSA(室温,2小时),经过超离心、再分散而得到(NBD)HSA-LB。以吸附HSA的赖氨酸残基的氨基为靶标,依次添加LC-SPDP(室温,20分钟)、DTT(室温,10分钟),得到SH-(NBD)LB。
通过PVA膜将标记了若丹明(Ex=545nm,Em=580nm)的HSA纳米片剥离后,直接进行翻转。在涂布邻苯二甲酸缓冲液(pH4.0)后,立即添加N-[ε-马来酰亚胺己酰基氧]琥珀酰亚胺酯(EMCS)(室温,5分钟),引入马来酰亚胺基。利用PBS溶解PVA膜后,添加标记了NBD(Ex=475nm,Em=540nm)的SH-LB,在HSA纳米片的B面上结合LB(图3)。
将修饰了LB的HSA纳米片在543nm进行激发,以检测波长(>560nm)进行共焦点显微镜观察,结果弯曲的片的整个面发出红色的光。因此,在458nm使其激发,设定成仅NBD的检测波长(505~530nm),结果确认片状上形成黄色发光,特别是弯曲部可以观察到消光(荧光能量移动)的情形。这表明在弯曲部的B面存在LB。
〔实施例1-4〕HSA纳米片的AFM观察
在ODMS-SiO2基板上构筑HSA纳米片后,利用原子间力显微镜进行观测,结果与荧光显微镜观察时同样,可以确认在长方形(10×30μm)的疏水性ODMS区域部位仅选择性吸附HSA(图4a)。因此,由SiO2表面与HSA纳米片的高低差可以算出膜厚,结果为6.5nm。同样,HSA未吸附的ODMS区域的膜厚为3.5nm,由该差值可以确认HSA纳米片的膜厚约为3nm(图4b,c)。因此,HSA纳米片几乎是HSA分子(正三角柱;正三角形1边8nm、高度3nm)1层进行2维交联而成的。
[实施例2]
在两面具有不同的功能性物质的HSA吸附乳胶珠热融合纳米片((HSA)LB片)的制作
〔实施例2-1〕(HSA)LB片的使用了聚丙烯酸(PAA)支持膜的剥离
在十二烷基三甲氧基硅烷(DMS)图形基板(DMS-SiO2)上的DMS区域选择性地吸附(HSA)LB,使其热融合,得到纳米片。使该基板上的聚丙烯酸(重均分子量450,000、50mg)溶解在甲醇/水混合溶剂(9/1)(体积/体积)1mL中,并在构筑了(HSA)LB片的基板上进行浇铸,整夜干燥后,将PAA支持膜从基板上剥离,得到柔软且具有强韧性的透明膜。PAA在作为支持膜担载了(HSA)LB片的状态下直接可进行剥离。
利用电解放射型扫描型电子显微镜(HITACHI S-4500,10kV,被覆四氧化锇)观察捕捉了(HSA)LB片的膜过滤器。由于表面平滑,所以图5(a)是构筑片时的基板侧(B面),由于在表面上出现微粒的凹凸,所以图5(b)是构筑片时的分散液侧(A面)。
〔实施例2-2〕在A和B面用不同的荧光分子修饰的(HSA)LB片的制作(图6)
在四甲基若丹明5-(和-6-)-异硫氰酸酯(TRITC)(5mg)中加入0.1当量氢氧化钠水溶液300μL,搅拌使其溶解。向其中加入磷酸缓冲食盐水900μL,使其中和。从中取出2μL,用磷酸缓冲食盐水调至5mL,得到3.76μmol/L TRITC水溶液。将构筑了(HSA)LB片的基板静置在10mL小瓶中,添加TRITC水溶液1mL,浸渍20分钟,在A面的HSA上结合TRITC,用超纯水洗涤并使其干燥。
将聚丙烯酸(重均分子量450,000、50mg)溶解在甲醇/水混合溶剂(9/1)(体积/体积)1mL中,并在构筑了(HSA)LB片的基板上进行浇铸,整夜干燥后,通过将聚丙烯酸膜从基板剥离而使TRITC修饰(HSA)LB片剥离。
在荧光素-4-异硫氰酸酯(FITC)(5mg)中添加0.1当量氢氧化钠水溶液300μL,搅拌使其溶解。向其中添加磷酸缓冲食盐水900μL,使其中和。从中取出2μL,用氯化钠饱和的邻苯二甲酸缓冲液调至5mL,得到4.28μmol/L FITC水溶液。在10mL小瓶内将片以B面朝上的方式放置,缓慢加入FITC水溶液1mL,精置20分钟,在片的B面上结合FITC。反应后除去上清,加入磷酸缓冲食盐水使聚丙烯酸溶解。
将两面修饰(HSA)LB片分散液由膜过滤器(孔径0.4μm)使用氮气加压过滤后,通过超纯水洗涤过滤器,得到两面修饰(HSA)LB片。(图6)
向将在(HSA)LB片的A面、B面结合了TRITC或FITC的(HSA)LB片回收的膜过滤器上滴加磷酸缓冲液(pH7.6),贴附在玻璃板上。将片移向玻璃板后,利用琼脂固定,用共焦点显微镜观察后,确认不是混合存在而是在A面结合若丹明、在B面结合FITC,表面背面独立地与荧光物质反应(图7)。因此,可以证明如果设定为PAA膜难以溶解的条件(低pH,高离子强度),则以(HSA)LB表面的氨基(HSA由来)作为靶标,可在A面、B面上结合功能性分子。
[实施例3]
在A和B面具有不同功能性物质的交互叠层(Layer-by-layer:LbL)纳米片的制作
〔实施例3-1〕交互叠层纳米片的制作
在本实施例中,按以下的步骤制作LbL纳米片。(图8)
1.在硅晶片(2cm×2cm)上旋涂(800rpm,3秒/7000rpm,20秒)抗蚀剂作为支持膜
2.在壳聚糖(Mw:88kDa,1mg/mL,1%乙酸/0.5M NaCl)水溶液中浸渍(室温,20分钟)
3.利用超纯水洗涤基板表面(室温,1分钟),利用氮气干燥表面
4.在旋涂(4500rpm,15秒)藻酸钠(Mw:106kDa,1mg/mL,0.5M NaCl)后,利用超纯水将基板表面旋涂2次,进行洗涤
5.利用4的条件将壳聚糖进行旋涂
6.以后,重复4.至6.的工序,制作包含21层的LbL纳米片固定基板
利用丙酮溶解支持膜,将LbL纳米片剥离、回收
〔实施例3-2〕LbL纳米片的观察
将通过旋涂而交互叠层的基板浸渍在丙酮中,结果观察到在丙酮中只有可溶的抗蚀剂层缓慢溶解,无色透明的LbL纳米片从基板的边缘侧缓慢剥离的情形。进一步静置后(约20分钟),在完全维持基板的形状的状态下纵横比超过100万的LbL纳米片的剥离成功实现(图9a)。也可以将剥离的片用金属框捞取,在大气中取出,即使进行干燥,片也没有断裂(图9b)。
使剥离的LbL纳米片吸附在其他的SiO2基板表面上,利用原子间力显微镜观测,结果观察到与SiO2表面的平滑性同样,LbL纳米片表面极其平滑(图10a,b)。这认为是反映了伴随着旋涂法特有的机械应力而产生的高分子电解质水平扩散的结果。另外,利用伴随NaCl添加而产生的高分子电解质侧链的遮蔽效果,有助于LbL纳米片内的高分子链间静电相互作用的缓和、平滑性的提高。另外,由SiO2表面与LbL纳米片的高低差测定膜厚,结果确认为30.2±4.3nm(图10c)。利用椭圆偏光法可以确认,该膜厚与在SiO2基板上不使用抗蚀剂制作的包含10.5对的LbL膜的厚度(30.7±4.5nm)几乎一致(图11)。
〔实施例3-3〕在利用了水溶性支持膜的A和B面具有不同功能性物质的LbL纳米片的制作
在本实施例中,按以下的步骤制作在A和B面具有不同的功能性物质的LbL纳米片。(图12)
1.在SiO2基板上滴加10wt%聚乙烯醇(PVA)水溶液约1mL,进行干燥
2.在PVA固相化SiO2基板上吸附LbL纳米片
3.将纳米片吸附基板浸渍在粒径为200nm的乳胶珠(LB)分散液(1mg/mL,pH4)中(室温,15分钟)
4.通过利用pH7.0的磷酸缓冲液溶解PVA,而将在A面上修饰了200nm LB的纳米片剥离
5.将在4.中剥离的纳米片翻转后,以B面为表面的状态在PVA固相化SiO2基板上进行再吸附
6.将在5.中制作的A面修饰纳米片吸附基板浸渍在粒径为2μm的LB分散液(1mg/mL,pH4)中(室温,15分钟)
7.通过与4.同样的方法用pH7.0的磷酸缓冲液溶解PVA,由此将在A和B面上用不同粒径的LB修饰的LbL纳米片剥离、回收
〔实施例3-4〕LB修饰LbL纳米片的观察
在粒径为2μm的LB分散液([悬浮液]=5mg/mL,pH4)中浸渍吸附了LbL纳米片的PVA基板,在纳米片A面选择性担载LB,以纳米片边缘部的折痕为边界,纳米片的结构色有所不同,观察到翻折面中的LB组群被纳米片被覆的情形。特别地,在翻折面中的LB组群的周边部位,确认纳米片的结构色与没有翻折的面一致(图13)。这认为是由于通过LB粒子在纳米片这样的平滑的薄膜内部局部存在,可以部分地抑制薄膜干涉的缘故。由以上可知,成功地仅对于纳米片的A面而将LB进行选择性修饰。
其次,用实施例3-3的方法在纳米片的A面、B面分别担载2μm和200nm的LB,利用扫描型电子显微镜观察,结果观察到担载于A面的200nm LB隔着纳米片散布在担载于B面的2μm LB上的情形(图14)。另外,B面的LB的轮廓由纳米片的被覆而表现出来,在片的A面上没有断裂的地方,由此可以确认纳米片的柔软性。
〔实施例3-5〕利用了水溶性支持膜的LbL纳米片的制作和在皮肤上的粘结
在本实施例中,用以下的步骤制作纳米片,使其粘结在皮肤上。(图15)
1.在聚丙烯基板(5cm×5cm)上旋涂(800rpm,3秒/7000rpm,20秒)聚乙烯醇(PVA)作为支持膜
2.在丙酮中将PVA从聚丙烯基板上以片状(尺寸ca5cm×5cm,膜厚ca1.3μm)剥离
3.在硅橡胶基板上搭载(吸附)PVA片
4.将担载了蓄光剂的LbL纳米片吸附在搭载了PVA的硅橡胶基板上
5.在皮肤上粘结4.的硅橡胶基板,一边利用水溶解PVA片,一边使硅橡胶基板剥离,在皮肤上粘结担载了蓄光剂的LbL纳米片
在PVA-硅橡胶板上吸附担载了蓄光剂的LbL纳米片,贴合在皮肤表面后,由纳米片表面的微弱反射,可以确认硅橡胶板状上的纳米片的存在(图16a箭头)。因此,用少量水润湿皮肤表面,同样进行贴合后,瞬时将PVA层溶解,使作为基体的硅橡胶剥离,可以成功并容易地将LbL纳米片转移到皮肤上。吸附在皮肤表面的LbL纳米片在可见光下难以确认其存在(图16b),LbL纳米片的密合性高。另一方面,利用黑灯照射皮肤上的片粘结部位,结果可以由蓄光剂的发光观察到LbL纳米片在维持硅橡胶基板上的形状的状态下,贴合在皮肤表面的情形(图16c)。由以上可知,纵横比超过100万的纳米片在皮肤上可以适应。
[实施例4]
在A面和B面的两面结合了相同的功能性物质的聚乳酸纳米粒子热融合纳米片(PLGA纳米片)的制作
〔实施例4-1〕使用了圆盘状图形(3μm)的PLGA纳米片的制备和来源于纤维蛋白原的十二肽(H12)的两面修饰(图17)
在本实施例中,进行PLGA纳米片的构筑和H12的两面修饰。将PLGA纳米粒子分散液(1×1011粒子/mL,pH7.4)滴加在ODS圆盘状图形基板上,用N2气吹开后,PLGA纳米粒子均匀地吸附在整个基板上,但当反复进行数次使用了超纯水的洗涤操作时,观察到仅限于在ODS区域密集地吸附,从而是选择性地吸附(图18(a))。另外,吸附的纳米粒子在点图形上密集地排列,也维持为圆形(图18(b))。加热融合后(60℃,2分钟),按照图17所示的图解,制备在表背面结合H12并使其分散而成的H12-PLGA纳米片。
〔实施例4-2〕H12-PLGA纳米片与活化血小板的相互作用
在H12-PLGA片(300μL,约3.0×106片)上添加血小板(600μL,6.0×106个)后,利用腺苷5’-二磷酸(1mM,90μL)使血小板活化,并进行振荡(30分钟,37℃)。利用戊二醛(1.0%)固定化后,使其吸附在聚(L-赖氨酸)固定化基板上后(1hr,r.t.),用1%(w/v)四氧化锇固定,进行醇脱水操作,同样通过扫描型电子显微镜观察。
其结果是活化血小板可以特异性结合在片双面上,并保持纳米片的圆盘状(图19)。
〔实施例4-3〕流动状态下的H12-PLGA纳米片的粘结行为观察
在添加了抗凝固剂PPACK(f.c.40μM)的血液([PLT]=20x104/μL,500μL)中加入H12-PLGA纳米片(8.0×106片),使其以低剪切速度(100s-1)在胶原固定基板上流动,使用荧光显微镜、CCD照相机进行录像。
将标记了FITC的H12未结合的PLGA纳米片分散液添加到全血中,使其在胶原固定化基板上流动(剪切速度100s-1),结果粘结(左右摇摆)在基板上,但几乎不粘合(图20)。因此,使仅在A面结合H12的PLGA纳米片、或者两面H12-PLGA纳米片分散液同样地流动,结果是与H12结合量的增大(仅A和两面修饰的比较)一同,不可逆性粘合的片增大(图20)。可以判断该效果是由结合在片上的H12与粘合在胶原基板上的活化血小板的特异相互作用所导致的。因此,为了同时具有与活化血小板的粘结功能(放缓速度的效果)和不可逆性粘合功能,优选在两面修饰H12。
〔实施例4-4〕H12-PLGA纳米片的血小板凝集促进功能评价
仅在血小板减少血液的血小板(f.c.1.0×104/μL)上标记FITC,使其在胶原固定化基板上流动(剪切速度100s-1)后,血小板经时粘合,180秒后的粘合占有率(SC)为0.9%(图21(b),和(c)的“□”)。因此,添加未荧光标记的H12-PLGA片分散液后,血小板的SC从60秒后急剧增大,在180后增大约3倍(SC:2.6%)(图21(a),和(c)的“○”)。这暗示H12-PLGA片的粘合首先是由在血小板的基板上的粘合所诱导的,认为是由于在活化血小板上粘合H12-PLGA片,进而流动血小板通过其诱导-粘合。
因此,H12-PLGA片表现出下述的可能性,即,H12-PLGA片形成平坦的立足地,可以增大表面积,提高流动血小板的凝集促进能力。
[实施例5]
在A面和B面的两面具有不同的功能性物质的纵横比大的聚乳酸(PLA)纳米片、乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)纳米片、聚己内酯(PCL)纳米片的制作
〔实施例5-1〕利用了水溶性支持膜的PLA纳米片的剥离
在SiO2基板上旋涂(4000rpm,20秒)PLA(重均分子量:80,000)二氯甲烷溶液(5mg/mL),使其加热干燥(50℃,90秒),使用触针膜厚计测定膜厚,结果为23±5nm。接着,浇铸2wt%聚乙烯醇(PVA)水溶液,并将其加热干燥(70℃,15分钟)后,PVA浇铸膜可用镊子简单地剥离,得到柔软且强韧的透明膜(图22(a))。如果将PVA浇铸膜浸渍在纯水中,则在PVA瞬时溶解的同时,得到无色透明的PLA纳米片的分散体(图22(b))。如果使用该方法,则可以剥离各种膜厚的PLA纳米片,也能够得到PLGA纳米片(膜厚18±6nm)、PCL纳米片(膜厚18±5nm)的分散体。进而,也可以用金属框捞取PLA纳米片的分散体而在大气中取出,即使进行干燥,片也不断裂(图22(c))。
〔实施例5-2〕在A面和B面具有不同功能性物质的PLA纳米片的构筑
在SiO2基板上旋涂20mg/mL PVA水溶液,进行加热干燥(70℃,15分钟)。接着,旋涂5mg/mL PLA二氯甲烷溶液,并使其加热干燥(70℃,15分钟),制作PLA纳米片。
PLA纳米片SiO2基板的A面的接触角为74±5°(图23(a)、表1)。因此,在PLA纳米片SiO2基板的A面上涂布基因重组人血清白蛋白(rHSA)水溶液(50mg/mL),在室温静置1小时后,利用纯水在基板的A面上洗涤。干燥后的接触角显著减少为21±3°(图23(b)、表1),认为在基板的A面修饰了rHSA。
其次,当将该基板浸渍在纯水中时,PVA牺牲膜溶解,使PLA纳米片剥离。将该PLA纳米片的B面贴合在SiO2基板上以形成表面,用纯水进行洗涤操作并使其干燥。该接触角为78±6°(图23(c)、表1),与rHSA吸附前的A面大致相等,认为在B面不存在rHSA。因此,成功构筑了在A面和B面具有不同功能性物质的PLA纳米片。
[表1]
仅在A面吸附了rHSA的PLA纳米片的接触角测定
[实施例6]
本实施例在大鼠盲肠贴合LbL纳米片。
利用以下(1)~(5)的方法,在SiO2基板上直接构筑LbL纳米片。
(1)旋涂(4500rpm,15秒)壳聚糖(Mw:88kDa,1mg/mL,1%乙酸/0.5M NaCl)水溶液
(2)利用超纯水旋涂基板表面2次,并进行洗涤
(3)旋涂(4500rpm,15秒)藻酸钠(Mw:106kDa,1mg/mL,0.5M NaCl)
(4)利用超纯水旋涂基板表面2次,并进行洗涤
(5)以后,重复(1)~(4)的工序,制作包含21层的LbL纳米片固定基板。
接着,在担载了少量蓄光剂的LbL纳米片-SiO2基板上,浇铸10wt%聚乙烯醇(PVA)水溶液,在干燥器内干燥(室温,12小时)后,在将LbL纳米片描绘在PVA浇铸膜上的状态下成功地进行了剥离。
因此,LbL纳米片侧以与大鼠盲肠相接的方式贴合每一PVA膜,当用生理盐水使PVA溶解时,仅LbL纳米片残留(黑灯下观察),可以如盲肠的形状那样紧靠并贴合(图24)。
产业可利用性
根据本发明,可以提供在表面和背面具有相同或不同的功能性物质的薄膜状高分子结构体。本发明的结构体可以用作药物运送体系中的功能性载体或血小板代替物、创伤被覆剂、共凝集防止剂、皮肤保养用品等的皮肤外用剂。