JP2000517352A

JP2000517352A - 超殺菌性表面

Info

Publication number: JP2000517352A
Application number: JP10508565A
Authority: JP
Inventors: ロンドレ，フランシス; ベズ，パスカル; ブルッサ，オーマン
Original assignee: Institut Curie
Current assignee: Institut Curie
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2000-12-26
Also published as: CA2261855A1; EP1019097B1; US6316015B1; ATE224206T1; CA2261855C; FR2751882B1; DE69715686D1; FR2751882A1; EP1019097A1; WO1998004296A1; CN1228711A

Abstract

(57)【要約】本発明は、単数又は複数のスペーサーの共有結合形固定により改質された固体基材で構成される、抗生物質又は消毒薬特性を備えた表面において、前記単数又は複数のスペーサーの反応性末端に、単数又は複数の抗生物質、殺菌剤、殺ウイルス剤又は殺真菌剤分子が共有結合の形で結合されている表面に関する。

Description

【発明の詳細な説明】超殺菌性表面本発明は、永久的抗生物質、殺菌剤、殺真菌剤又は殺ウイルス剤の特性を持つ表面の製造方法、該製造方法によって得ることのできる表面、及び、医療、化粧品、食品、衛生又は工業用流体の分野におけるそれらの利用に関する。本明細書全体において、抗生物質、細胞傷害性、殺菌性物質又は分子という用語は、厳密な意味での殺菌特性のみならず、殺ウイルス剤、殺真菌剤又は一般に駆除が求められているあらゆる生細胞に対し細胞傷害性を持つ全ての生物活性物質をも包含するものとして理解されなくてはならない。特に医療向けの殺菌性表面、例えば手袋さらには織地は、既に存在している。殺菌性物質と表面の間の共有結合形でない混合物についても既に記述されている：すなわち、有効な薬学的作用物質を含有する液体媒質を２枚のラテックス層間に取込んだ手袋がそれである（仏特許第８７１１７５３号）；同様に、ブロック共重合体によって安定化された微小液滴のエマルジョンもそれである(１９９３年１２月２３日付特許第９３１５５６１号)。医療用移植片又はカテーテルを、抗生物質又は抗生物質混合物で被覆することも行なわれた。支持体との結合はイオン型であり、抗生物質は単純に基材上に吸着される（ＷＯ９３１７７４６)。特許第ＥＰ３４８４６２号は、望ましい特性（ＵＶ耐性、耐久性、選択的細胞傷害性など）を持つ有機分子のグラフト共重合によって表面が改質されたアクリル重合体で構成されたコンタクトレンズについて記述している。この分子は、アクリル重合体鎖のカルボキシル基に対し反応性を持つシラン基を含む。これらのレンズの改質された表面は、或る場合には５０〜１００Å（表１、第４欄）又は特別な物性を付与するべくレンズを改質した場合には２，０００〜６，０００Å というように、可変的な厚みを持つ選択された化学的基の多重層を含む。単分子層のグラフト共重合によるガラス又はシリカ基材上の有機分子の被着については、Appl．Phys，Lett．62，2256(1993)，Sciences et Avenir，567，87( 1994)及びLa Recherche，275(26)，460(1995)の中で記述されてきた。このように改質されたこれらの表面は、自己潤滑性表面、超薄型電気絶縁体、汚損防止ガラスの分野で利用されてきた。抗生物質表面は特に、病院環境における院内感染の発生を防止するために有用であると思われる。実際、細胞傷害性の表面を持ち、同じ材料との接触からくる細菌の増殖を阻害することになるような材料を利用できれば有利であろう。ここで、外科用計器、カテーテルだけでなく、食器、扉や窓、壁の内装、セラミクスなども考慮することができる。なお、抗生物質の通常の用量に対し耐性を持つようになった菌株の出現により、増々高濃度の細胞傷害性製剤の利用が必要となっている。したがって、一単位表面あたりの抗生物質分子の数は可能なかぎり多くなくてはならない。本発明は、抗生物質、消毒薬、殺ウイルス剤さらには殺真菌剤特性という生物活性特性を持つ分子の均質かつ高密度の単分子層の適切な化学的手段によって表面が被覆されている、無機又は有機固体基材で構成され前記特性を備えた表面に関する。前記分子は、基材上の共有結合によって固定されており、このため、活性層には永続的な不可逆的性格が付与されることになる。本発明に従った改質された基材は、単数又は複数の「スペーサー」を介して共有結合により表面上に抗生物質分子が固定されていることを特徴とする。これらのスペーサー分子は一般に、一連の２個〜１８個の炭素原子、及び一方では固体基材の表面部位と又他方では生物活性分子との不可逆的共有結合を可能にする末端の２つの官能基で構成された、アルキル鎖である。本発明に基づくスペーサーは好ましくは、Ａ₁−（ＣＨ₂）_n−Ａ₂という構造式を満たすことになる。なお式中、 − Ａ₁は、Ｘ−ＯＨ、ＣＯ−Ｚ又はＹ₃−Ｓｉであり、ここでＸはハロゲンであり、Ｚ＝Ｈ、ＯＨ又はＣｌであり、そしてＹ＝Ｘ又は１〜３個の炭素原子のアルコキシ基であり、 − アルキル鎖を形成するメチレン基の数ｎは２〜２４の間であり、 − Ａ₂は、ＣＨ₃、ＣＨ＝ＣＨ₂、ＯＨ、ハロゲン化又はＣＯ−Ｚ残基の中から選択され、ここでＺ＝Ｈ、ＯＨ又はＣｌである。上述の構造式中、ｎは好ましくは５〜１８の間に含まれている。実際、短かすぎるスペーサーは過度に大きい剛性を持つ危険性があるのに対し、それが過度に長い場合、脂肪族鎖が自らの上に折り返される危険性があり、その場合抗生物質とのカップリングの効率は悪くなる。改質すべき基材は、上述のもののように種々の分野におけるその望ましい利用に応じて無機表面、特にシリカベースの表面（砂、ガラス球、ガラスウール）であるか又は有機基材である。有機基材としては、制限的な意味なく、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ＡＢＳ)、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような飽和又は不 (ＰＴＦＥ)、ポリシロキサン、多糖類又は２つの反応性末端を含むスペーサーとグラフト共重合できるあらゆる重合体又は共重合体を挙げることができる。基材は、アルミニウム(Ａｌ)、スズ（Ｓｎ）又はインジウム（Ｉｎ）のような金属又はその酸化物であってもよい。利用される基材特に有機基材の中でもいくつかのものは、ＰＶＣ(Ｃｌ)、ポリアクリレート(−ＣＯＯＨ)、ポリアミド（−ＣＯ−ＮＨ₂）又はポリヒドロメチルシロキサン（Ｓｉ−Ｈ）のようなようにその側鎖内に、又ポリウレタン(−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−)、ポリカーボネート(−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−)、ポリエステル（−ＣＯ−Ｏ−）のようにその主鎖の中に、天然に反応性を持つ官能基を有している。反対に、その他のものについては、その反応性官能基は、L．Penn et al．（P olymers for Advanced Technologies（1994）5:809-817）の中で記述されている技術に従って、化学的酸化又はプラズマによる処理のような標準的活性化方法によりin situで生成されなくてはならない。例えばポリエチレン及びその他の数多くの重合体又は共重合体の場合がそれである。列挙された重合体以外では、その骨格構造内又はその表面に反応基を持つか又は反応性官能基に転換されうる基を持つ全ての重合体は、本発明の表面の基材として優れた候補である。当然のことながら、表面は、開発したい抗生物質での又は、細胞傷害性の利用に応じて選択されることになる。表面の形状も同様に、望まれているその利用に応じて変化する。生物学又は医学分野では、平坦又は偽似平坦表面としては、ボトル、袋、小びん又はその他の容器が考えられ、これはカテーテル、注射器、針などのような管状表面さらには中実又は中空のマイクロファイバーでもあり得る。中空ファイバーの利用例としては、動物細胞の培養のための中空ファイバーシステム又は腎臓透析カートリッジを挙げることができる。球状表面は球又は超小粉であることが考えられ、その望まれる利用に適したあらゆる直径、特に数ミクロンから数ミリメートルの間の直径を有することができる。球の利用例としては、子供用砂場、練り歯みがきに含まれる研磨材、媒質内の抗生物質の塩析の危険性無く単に撹拌することにより溶液を汚染除去できるようにする大きい比表面積の粒子との接触による水の浄化システムを挙げることができる。工業用流体（工作機械用切削剤など）の汚染除去の分野においては、該表面は、ろ過カートリッジの形に組立てられた中実ファイバーであり得る。本発明の表面の実施に利用可能な抗生物質は、必然的に、好ましくは細胞壁レベルで作用する抗生物質である。転写又は翻訳レベルで作用する抗生物質は、共有結合形固定に起因した抗生物質が溶解状態の場合と同じ条件で細菌の中に侵入できなくなっているかぎりにおいて、当該ケースではさほど有利ではない。これらの抗生物質は特に、ペリニシリン、セファロスボリン、モノバクタム、チエナマイシン、β−ラクタマーゼの阻害物質、ペプチドグリカン合成阻害物質、バシトラシン又はノボビオシンなどの塩基性ポリペプチドのようなβ−ラクタムコアを有するものでありうる。第４級アンモニウム塩ベースの殺菌剤も、 − ナイスタチン及びアンフォテリシンＢのようなイミダゾール系、 − ウンデシレン酸亜鉛、カルシウム又はナトリウムのような脂肪族殺真菌剤； − ３−ヨード２−ブチルカルバメートのようなヨードカルバメート、ジチオカルバメート及びカルバメート系、 − ケイ酸メトキシエチル水銀のような有機水銀誘導体； − トリアジン又は１，３，５ヘキサヒドロトリアジンのような複素環式殺真菌系； − イソチアゾリン、ピリジンエチオン、アミノ化アルコールの誘導体などの中から選ばれた殺真菌剤と同様、本発明の活性表面の構成に入り得る。殺菌剤又は抗生物質は、１つの表面、例えばガラス表面上でグラフト共重合できるものにするべく予め化学的改質を必要とする可能性がある。そのためには、例えば、アミノペニシラン酸のようなβ−ラクタムコアを有する或る種の抗生物質の化学構造の中に天然に存在するアミン基などのように、抗生物質の反応基を利用する。本発明の改質された基材上で、抗生物質分子は、４nm未満の厚みの単分子層を形成する。層は、抗生物質、殺真菌剤又は殺ウイルス剤特性を最適化し、場合によってはこのように改質された表面の抗生物質作用スペクトルを拡大するべく、その組成上均質であっても不均質であってもよい；不均質性は分子レベル又は巨視的レベルにおいて考えられる：例えば、個々には均質で異なる性質の分子を支持する超微粉を混合すろことが可能である。当業者であれば、本発明の表面に付与したいと考えている抗生物質スペクトルに応じて、唯一の抗生物質をグラフト共重合すべきかそしてそれはどの抗生物質か、あるいは複数の抗生物質の混合物をグラフト共重合すべきかそしてそれはどのような割合かを知ることになる。後者の場合には、唯一のタイプのスペーサーを利用し選択された複数の抗生物質がスペーサーの同じ反応性末端と反応するようにすることもできるし、あるいは複数のタイプのスペーサーを利用して、その各々が特定の抗生物質と反応できるようにすることもできる。同様に異なる生物活性特異性を持つ分子を混合することも可能である。生物活性分子によって形成された単分子層は非常に密度が高く、分子は互いに直接接触し、ち密な２次元の山積みを形成する。本発明の表面は、一立方センチメートルあたり５・１０¹⁴の抗生物質分子に達し得る単位表面あたりの抗生物質の活性部位密度を有する。この密度は、１リットルあたり約１モル又は４００g/lつまり体積溶液での通常の濃度の１０，０００倍以上のきわめて高い局所的濃度を導き、このため、この表面の細胞傷害性効率はきわめて高くなり、耐性菌株の発生の危険性はほぼゼロとなる。望まれる場合、そして特別な利用分野のためには、受動スペーサーつまり生物活性分子と共有結合を形成する能力のないスペーサーを可変的濃度で導入することにより材料の表面に存在する生物活性分子の密度を減少させることが可能である。したがって抗生物質の密度は例えば１０¹¹と５・１０¹⁴分子／cm²の間で容易に調整することができる。外部媒質内及び表面から細胞傷害性分子が塩析する危険性はない。単分子層は固体基材上に不可逆的にグラフト共重合される。したがって、生物活性分子は、それが固定された基材から離脱することはできない。基材との及び単分子層の内部での分子自体の間での共有結合は極めて強く、非常に特殊な化学的又は光化学的処理（オゾン存在下での２１０nmあたりの紫外線照射、電離放射線など）によってしか破壊し得ない。その上、完全な層が離脱することになったとしても、生物学上の危険性は制限された状態にとどまるだろう。例えば、血液のような液体体積１mlの中に１cm²のグラフト重合層を溶解させた場合、抗生物質濃度は最大１μmole/リットルさらには０.４mg／リットルとなるだろう。したがって多大な希釈効果がある。細胞傷害性材料の表面に存在する局所的濃度に比べて、希釈比は１０⁶である。１μmole／リットルの濃度は生体に対しいかなる危険も呈さない。したがって、本発明の中で記述された細胞傷害性という特性を持つ材料は、皮下、筋内又は血管内施用のために利用可能である。単分子層は、水性又は有機溶剤による長時間の清浄ならびに約１２０℃の温度に耐えるものである。単分子層は、経時的に永続性があり、特別な貯蔵及び保持条件を必要としない。本発明は同様に、上述の構造式を満たすスペーサータイプの分子を介して有機及び無機表面上に殺菌剤又は抗生物質の性格を持つ分子を共有結合により固定する方法にも関する。この方法は、支持体の正確な性質及びグラフト共重合すべき抗生物質に応じて異なる。表面がガラス又はシリカでできている場合、この表面調製方法は、グラフト共重合された分子が、抗生物質分子との共有結合を可能にする官能基を自由末端に有していないトリクロロアルキルシラン又はトリアルコキシアルキルシランである特殊なケースにおいて既に記述された(Nature，360，719(1992))。トリクロロシラン基を介して水和されたシリカの表面上に炭化水素鎖の単分子層を被着させる様式の詳細な記述を、最近の複数の論文中に見い出すことができる(JB Brzosk a et al.，（1994）Langmuir 10:4367〜4373;D.L，Allara et al，(1995)，Lang muir 11;2357,2360)。これらの論文中に記述された方法は、生物活性分子の固定を可能にするため大幅に修正された。したがって、表面の調製方法は、以下の工程を含んでいる： − 表面の反応基上へのスペーサーの固定の妨げる可能性のあるあらゆる粒子又は分子を除去することを目的とする、前記表面の予備洗浄； − 場合によっては、反応基を生成する目的での固体表面の化学的活性化； − 外部末端位置に反応性官能基を有する連結層の被着； − このようにして改質された表面の反応基上での抗生物質又は殺菌剤の化学的グラフト共重合。表面が無機表面である場合、清浄は、 − ＦｅＣｌ₃を数滴付加することで分解される１５％の過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）溶液中への浸漬とそれに続く５０％のＨ₂ＳＯ₄溶液中での第２の浸潰によって、あるいは、 − １５％の過酸化水素水と水酸化ナトリウム(１２g/l)の浴中での浸漬によって、行なわれる。これらの表面の反応性は、それを３〜１０％のＨＦ溶液中に数秒間浸漬することによって増大させることができる。このようにして処理した表面を、次に大量の精製水で洗い流し、１０〜１５分間８０℃の定温器で乾燥させる。有機タイプの表面の場合、支持体の性質に応じて、反応基を生成することが必要となる可能性がある：ａ）基材がＰＶＣである場合、表面は予め以下の処理によって活性化される；・２０〜４５℃で２４時間、１０^-2mol/lのアジ化ナトリウム水溶液と接触させる；・水で洗浄する：・２０〜４５℃で２４時間、１０^-2mol/lのＮａＢＨ₄水溶液と接触させる。ｃ）基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である場合、表面は、アルゴン下で２４時間トルエン中の１〜５％の３−アミノプロピルトリエトキシシラン溶液と表面を接触させることにより予め活性化される。一般には、基材が天然に反応性を持つものであるか又は反応性を持たせるべく改質されたものであるかに関わらず、本発明の方法は、固体基材の表面の反応基を、支持体上にグラフト共重合できる先端部、２〜１８個のメチル基を有するアルキル鎖及び生物活性分子をグラフト共重合させるのに役立つ外部末端官能基を有する「スペーサー」分子と反応させることから成る。例えば、１１−（トリクロロシリル）ウンデセノイル（ＴＣＳＵＣ）の塩化物を利用することができる。予め清浄され場合によって活性化された支持体を、「スペーサー」分子を含有する溶液（約１０^-3M）の中に浸漬する。室温で２４時間反応させる。利用された生物活性分子は、２−ヒドロキシエチルジメチルドデシルアンモニウム(ＨＥＤＭＤＡ)の臭化物のような第４級アンモニウム塩か、又は例えば６− アミノペニシラン酸トリエチルアンモニウム（ＡＰＡＴＥＡ）のような抗生物質又は殺真菌剤であってよい。一般に、これらの分子は、基材上に被着された「スペーサー」分子との共有結合の形成を可能にする官能基を有していなくてはならない。反応は、抗生物質（約１０^-3M）を含む希釈溶液中に「スペーサー」分子で改質された固体支持体を浸漬することによって行なわれる。反応は、室温で２４時間続く。本発明は同様に、以下の例の中で示されている、上述の方法により得ることができる上述の本発明の表面の利用にも関する。汚染除去を目的とした本発明の表面の利用は、健康、衛生及び農産物加工のような数多くの産業分野に関わる可能性がある。一例として、以下の利用を挙げることができる。 − 特に使い捨てのボトル、袋、管のような医療用容器の製造に対する表面の利用： − 腎臓透析カートリッジのようなex vivo又はin vivoでの器官の治療用医療装置の製造に対する表面の利用； − 歯科医療用又は歯の清掃用の器材又は材料の製造に対する表面の利用； − 人工骨又は人工脈管の製造に対する表面の利用； − 家庭用流体特に水及び一般に利用されている飲物（果実ジュース、牛乳、ワインなど）又はその他の食用流体の汚染除去に対する表面の利用； − 工業廃水及び工業用流体、例えば切削剤、潤滑油、軽油、ガソリン、灯油などの石油流体の汚染除去に対する表面の利用。制限的意味のない以下の例は、利用された支持体、グラフト共重合された抗生物質及び破壊しようとしている細菌の性質に応じて、本発明による表面の調製方法及びそれらの殺菌特性を例示することを目的としたものである。実験の部：全ての表面は、Journal of Colloid and Interface Science，107，５（1985 ）でC．Allain et al．が記述している固着液滴法による接触角の測定及び赤外線(ＩＲ)、分光測光法(ＸＰＳ)、楕円測光法により特徴づけされた。Ｉ．試薬の調製一例として、ビニル末端基を支持するシラン、酸塩化物末端基を支持するシラン、ペニシラン抗生物質及び２つの殺菌剤を利用した。これら後者３つの化合物の調製について以下で記述する。Ｉ．ａ．１１−（トリクロロシリル）ウンデセノイル（ＴＣＳＵＣ）の塩化物トリクロロシラン５ml(５０μmole)アンプル剤の中に、３.６ml（１７μmole ）の塩化ウンデセノイルと２２０mgの予め再結晶化されたＡＩＢＮ（２.２’− アゾ−ビス−イソブチロニトリル）を導入する。脱気後、真空下でアンプルを封印し、８０℃で３６時間これを加熱する。反応生成物を、真空下で精製する(０. ２mmHg下でＴｄ＝１２８℃)。収率:５０％Ｉ．ｂ．６−アミノペニシラン酸トリエチルアンモニウム（ＡＰＡＴＥＡ）ＥｔＯＨ／Ｈ₂Ｏ（５／１v/v）の混合物６０ml中で６−アミノペニシラン酸（６−ＡＰＡ）２ｇ(１０μmole)を懸濁状態にし、１.４ml(１０μmole)のトリエチルアミン（ＴＥＡ）を添加する。完全に可溶化させた後、溶剤を蒸発させ、生成物を真空下で乾燥させる。収量：１００％Ｉ．ｃ．２−ヒドロキシエチル−ジメチルドデシルアンモニウム（ＨＥＤＭＤＡ）の臭化物６０mlのアセトンの中に１０ｇ(４７μmole)のＮ，Ｎジメチルドデシルアミン及び１０ｇ(８０μmole)の２−ブロモエタノールを溶解させる。混合物を６時間、還流にて撹拌する。冷却後、ＨＥＤＭＤＡは沈殿する。この沈殿物をろ過し、エーテル洗浄し、真空下で乾燥させる。収率：８１％５−ブロモペンチル−ジメチルドデシルアンモニウム（ＢＰＤＭＤＡ）の臭化物は、２−ブロモエタノールの代りに１.５−ジブロモペンタンを利用することにより同じ方法に従って調製される。 II．無機表面の調製 II−ａ．表面の清浄２つの清浄様式が利用された。１．１５％のＨ₂Ｏ₂溶液中に３０〜６０分間表面を浸漬し、この溶液をＦｅＣｌ₃ を数滴添加することによって分解させる。次にこれらの表面を５０％のＨ₂ＳＯ₄ 溶液の中に５分間浸漬し、大量の精製水で洗い流し、１０〜１５分間８０℃の定温器で乾燥させる。２．１５％のＨ₂Ｏ₂溶液中に表面を浸漬する。慎重に粉末状水酸化ナトリウム（１２g/l）を添加し、全体を１時間撹拌する。水洗浄の後、表面を１０〜１５分間、８０℃の定温器で乾燥する。 II−ｂ．酸塩化物又はビニル末端を持つ連結層の被着：利用した技術は、J.B．Brzoska et al，(1994)，Langmuir 10 4367により記載されたものである。ヘキサン／ＣＨ₂Ｃｌ₂（７０／３０v/v）混合物中にＴＣＳＵＣ溶液（１０^-3m ol/l）を調製し、これをアルゴン下０℃で冷却する。１時間３０分、この溶液と表面を接触させる。次にこれらの表面を、クロロホルムの入った超音波槽内で５分間洗浄する。最終的に、これを窒素流下で乾燥させる。 II−ｃ．カルボキシル官能基(−ＣＯＯＨ)を得るための連結層の可能な改質：２×２４時間、５％のＮａ₂ＣＯ₃水溶液中にシラン化された表面を浸漬する。前述の通りの中和の後、表面を精製水で洗浄し、次に窒素下で乾燥させる。 II−ｄ．生物活性分子のグラフト共重合 − カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）で官能化された表面：ＡＰＡＴＥＡ１０^-2mol/lとＴＥＡ１０^-2mol/lを含有するＣＨＣｌ₃又はＣＨ₂ Ｃｌ₂溶液を調製する。溶解の後、１０^-2mol/lのジシクロヘキシルカルボジイミドと２・１０^-3mol/lのＮ，Ｎジメチルアミノピリジンを添加する。この溶液中に表面を浸し、混合物を２４時間撹拌する。このように処理した表面をクロロホルムで洗い流し、乾燥させる。 − 酸塩化物（−ＣＯＣｌ）で機能化された表面：ＨＥＤＭＤＡ１０^-2mol/lとＴＥＡ１０^-2mol/lを含有するＣＨＣｌ₃溶液中に表面を浸漬する。撹拌後（２４時間）、表面をクロロホルムで洗浄し乾燥させる。 III．有機表面の調製利用された全での有機材料は、５分間超音波撹拌を受けたエタノール溶液中に浸漬することにより清浄することができる。 III−ａ．ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）ポリ塩化ビニルの場合、塩化物基をアミン基に転換することにより表面を活性化することが必要である。このため、ＰＶＣを１０^-2mol/lのアジ化ナトリウム水溶液中に浸漬する。４０℃で２４時間撹拌した後、ＰＶＣを水で洗浄する。その後、４０℃で２４時間１０^-2mol/lのＮａＢＨ₄水溶液中にこれを浸漬する。抗生物質のグラフト共重合は、次の２つの方法で実施できる：すなわち１）水で洗浄した後、ＰＶＣを５％v/vのグルタルアルデヒド水溶液の中に浸漬する。２０時間全体を撹拌し、ＮａＢＨ₄（１０^-2M）を添加し、４時間撹拌を続行し、その後ＰＶＣを水で洗い流す。その後ＰＶＣを、２−ブロモエチルアミン（１０^-2M）及び水酸化ナトリウム（１０^-2M）の水溶液中に浸漬する。全体を２０時間撹拌し、ＮａＢＨ₄(１０^-2M )を添加し、撹拌を４時間続行する。水で洗い流した後、ＰＶＣを、Ｎ₁Ｎ−ジメチルドデシルアミン（１０^-2M）を含有するメタノール／水（７５／２５v/v）溶液中に浸漬する。全体を２４時間撹拌し、その後ＰＶＣを水で洗い乾燥させる。２）水で洗い流した後、ＰＶＣをＢＰＤＭＤＡ（１０^-2M）水溶液中に浸漬する。全体を４０℃で２４時間撹拌し、その後ＰＶＣを水で洗い流し乾燥させる。この第２の方法は、完成品の処理の際にＰＶＣの無欠性（物理的特性及び化学的組成）を保持することを可能にする。 III−ｂ．ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ＰＶＣの場合のように、アミノアルキルシラン分子を重合体鎖の中に取り込むことによりＰＥＴの表面を活性化することが必要である。そのために、L.N.Bui et al．(1993)，Analyst，118:463により記述された方法を利用した。ＰＥＴを、アルゴン下で２４時間、トルエン中の３−アミノプロピルトリエトキシシラン２％v/v溶液中に浸漬する。クロロホルム及びトルエンでの洗浄の後、活性化されたＰＥＴを、ピリジン数滴を含むトルエン中の３％v/vの塩化セバコイル溶液中か又は５％v/vのグルタルアルデヒド水溶液中に浸漬させ、全体をアルゴン下で２４時間撹拌する。その後ＰＥＴをトルエン（酸塩化物の場合）又は水（アルデヒドの場合）で洗い流し、その後エタノールで洗い流す。この手順により、ＰＥＴの表面にスペーサー分子を固定することができる。スペーサー分子の酸塩化物末端官能基を場合によってカルボキシル基に転換する作業は、無機表面の場合と同じように実施される。その後抗生物質又は殺菌剤のグラフト共重合を、無機表面の場合と同じ方法に従って実施する。細菌学試験Ｉ．プロトコル１mlにつき約１０⁵〜１０⁶の細菌濃度で、白色スタフィロコッカス（スタフィロコッカス・エピデルミディス）(ＳＢ)（表皮ブドウ球菌）菌株を含む普通媒地溶液を調製することから始める。表面をＳＢ溶液中に浸漬することにより(撹拌無し)、準静的状況下で表面をテストする。インキュベーション時間は一般に２４時間であり、温度は３７.５℃ である。次のような異なるタイプの表面が利用された：即ち、 − 粉体（mm未満の直径の球状粒子） − 球（mm以上の直径の球状粒子） − 管、薄膜又は厚板 − 繊維。 II．結果処理を受けた表面でのインキュベーション後の溶液中の細菌濃度を、６００nm での吸光度の測定、ペトリ皿上での計数及び／又はレーザーでの訃数により決定する。異なる材料について得た結果を、下表にまとめた。Ｔは℃単位のインキュベーション温度を表わす。ｔは溶液の時間単位で表わしたインキュベーション時間を表わす。〔ＳＢ〕₀は、初期時点ｔ＝０での溶液中のmlあたりの細菌数を表わす。〔ＳＢ〕_tは、時間ｔの間のインキュベーション後の溶液中のmlあたりの細菌数を表わす。 III．結果の分析異なる表を検討することにより、処理された表面の場合における非常に明白な殺菌又は静菌効果が明らかになる。グラフト共重合された抗生物質と接触させられた溶液中の最終的細菌濃度は一般に、利用された条件下では測定不能か又はゼロであるのに対し、抗生物質の無い状態で測定された最終濃度は、他の全ての条件が等しいものとして、初期濃度の１，０００倍になる。この効果は、検討対象となった全てのタイプの表面及び全ての材料について存在する。この効果は、比表面積が大きければ大きいほど（抗生物質又は殺菌剤部位が多数）大きくなることがわかる(例えば例Ａ２及びＢ５を比較のこと)。処理された表面の殺菌効能は、並外れて高いと思われる。２cm²の処理済み表面を浸漬する１mlの体積中では、全ての細菌が２４時間で破壊されるのが見られるのに対し、直接溶解された相当数の殺菌剤分子は無効力である。なお、計算によると、この場合に達した濃度（＜１μｇ/ml）は、抗生物質のＣＭＢより低い。溶解状態のこれらの抗生物質について測定されたＣＭＢの値は、ＡＰＡＴＥＡ及びＨＥＤＭＤＡ（又はＢＰＤＭＤＡ）についてそれぞれ６４μｇ/ml及び４μ ｇ/mlである。本発明の表面が有する利点は、要約すると以下の通りである： − 化学的グラフト共重合により表面の殺菌剤処理は、永続的かつ不可逆的なものとなる； − 周囲基材内で利用される有機分子の起り得る塩析は、基材との共有結合を理由として実際上ゼロである； − 有機分子層は単分子厚みを有するものであることから、処理が望まれる表面を完全に覆うのに極めてわずかな量の活性製剤で充分である； − 生物活性分子の局所的濃度は非常に高く、標準的に通常の溶解状態の用量の１０，０００倍であることから、処理された表面に並外れた細菌学的効能が付与される； − 処理済み表面と破壊すべき細菌の間の相互作用は、特定の相互作用ではなくむしろ非常に一般的な物理化学的原理に基づいている。したがって、複数のクラスの細菌及び酵母上で、同一の被覆が活性を持つ； − 利用される分子は抗生物質ではなく、したがって微生物生態学上の問題を提起しない； − 作用スペクトルを拡大するような形で、同じ表面上に抗細菌分子の「カクテル」を被着させることが可能である； − 「消費」は無く、したがって経時的な被着された抗菌製剤の枯渇はない； − 表面上の抗菌剤の局在化により、バイオフィルムの形成及び細菌コロニーの発達が妨げられる； − 処理された物体は自己滅菌性をもち、特別な保管条件を必要としない； − 表面処理は、極めて耐性が高い。処理された材料は、通常の全ての溶剤で洗浄でき、高い温度（１２０℃）で加熱でき、あるいは又酸化エチレンで滅菌され得る。したがって古典的タイプの滅菌又は汚染除去が可能である； − 選択された化学的処理は、原子厚みについてしか処理済み重合体を改質せず、重合体の構造的特性もその外観も影響を受けない； − 処理される物体は、任意の形状及び寸法をもっていてよい。中空管の場合、内部区分同様外部区分も、単一かつ同一の段階で被覆を受けることができる。同様にして、表面は平面又は平滑である必要はない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年１０月１３日（１９９８．１０．１３）【補正内容】請求の範囲１．単数又は複数のスペーサーの共有結合形固定により改質された固体基材で構成される、高密度抗生物質又は消毒薬特性を備えた表面において、前記単数又は複数のスペーサーの反応性末端に、単数又は複数の抗生物質、殺菌剤、殺ウイルス剤又は殺真菌剤分子が共有結合の形で結合されており、スペーサー自体がＡ₁ −（ＣＨ₂）_n−Ａ₂という構造式をもち、ここで式中、 − Ａ₁はＸ−ＯＨ、ＣＯ−Ｚ又はＹ₃−Ｓｉであり、ここでＸはハロゲンであり、Ｚ＝Ｈ、ＯＨ又はＣｌであり、Ｙ＝Ｘ又は１〜３個の炭素原子のアルコキシ基であり； − ｎは２〜２４の間にあり； − Ａ₂はＣＨ₃、ＣＨ＝ＣＨ₂、ＯＨ、ハロゲン化又はＣＯ−Ｚ残基の中から選択され、ここでＺ＝Ｈ、ＯＨ又はＣｌである；ことを特徴とする表面。２．ｎが５〜１８の間に含まれることを特徴とする、請求項１に記載の表面。３．抗生物質が細菌壁、特に、ペニシリン，セフアロスポリン、モノバクタム、チエナマイシン、β−ラクタマーぜ阻害物質、ペプチドグリカン合成阻害物質、バシトラシン、ノボビオシンのような塩基性ポリペプチドのようなβラクタムコアを含む細菌壁のレベルで作用できることを特徴とする、請求項１及び２のいずれか１項に記載の表面。４．殺菌剤が第４級アンモニウム塩であるを特徴とする、請求項１及び２のいずれか１項に記載の表面。５．基材が、無機支持体、特に、ガラス又はガラス繊維であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面。６．基材がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＩｎＯ₃のような金属酸化物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面。７．基材が有機プラスチック、特に、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）；ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン、ボリアミド、ポリウレタン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような飽和又は不飽和ポリエステル、ポリカーボネーは２つの反応性末端を含むスペーサーとグラフト共重合できるあらゆる重合体又は共重合体であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面。８．医療、外科、化粧品、食品又は衛生向け製品の容器を構成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面。９．数ミクロンから数ミリメートルの間の直径を持つ粒子を構成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面。１０．粒子が砂を形成することを特徴とする、請求項９に記載の表面。１１．医療向けプロテーゼを構成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面。１２．プロテーゼがコンタクトレンズであることを特徴とする、請求項１１に記載の表面。１３．単位表面積あたりの抗生物質活性部位密度が、１cm²あたり１０¹¹〜５・１０¹⁴の抗生物質分子であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の抗生物質表面。１４．単数又は複数の異なる抗生物質がその表面上にグラフト共重合され、その上で４nm未満の厚みの単分子層を形成することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の抗生物質特性を備えた表面。１５．− 表面の清浄； − 場合によっては、反応基を生成することを目的とした表面の化学的活性化； − 外部末端位置に反応性官能基を有する連結層の被着； − かくして改質された表面の反応基上での抗生物質、殺菌剤又は殺真菌剤の化学的グラフト共重合；という工程を少なくとも含んでいる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面の調製方法。１６．基材がＰＶＣである場合、少なくとも − 表面の清浄； − ＮａＮ₃水溶液との接触により反応基を生成することを目的とした表面の化学的活性化； − ＮａＢＨ₄水溶液との接触；という工程を含んでいることを特徴とする、請求項１５に記載の表面の調製方法。１７．表面がＡＰＡＴＥＡ，ＨＥＤＭＤＡ又はＢＰＤＭＤＡで改質されている、請求項１５または１６に記載の方法。１８．基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である場合、少なくとも − アルゴン下で、２４時間、トルエン中で、１〜５％の３−アミノプロピルトリエトキシシラン溶液と接触させることによる表面の化学的活性化； − こうして改質された表面の反応基上での抗生物質、殺菌剤又は殺真菌剤の化学的グラフト共重合；という工程を含んでいることを特徴とする、請求項１５に記載の表面の調製方法。１９．表面がＡＰＡＴＥＡ，ＨＥＤＭＤＡ又はＢＰＤＭＤＡで改質されている、請求項１８に記載の方法。２０．特に使い捨てのボトル、袋、管のような医療向け容器の製造のための、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の表面の利用。２１．腎臓透析カートリッジのようなex vivo又はin vivoでの器官治療用医療装置の製造のための、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の表面の利用。２２．歯科医療用又は歯の清掃用の単数又は複数の材料の製造のための、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の表面の利用。２３.人工骨又は人工脈管のようなプロテーゼの製造のための、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の表面の利用。２４．子供用砂場の調製のための、請求項９及び１０のいずれか１項に記載の表面の利用。２５．一般に利用される飲物及びその他の流動性食糧品の滅菌のための、請求項９及び１０のいずれか１項に記載の表面の利用。２６．工業用流体の滅菌のための、請求項９及び１０のいずれか１項に記載の表面の利用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ａ６１Ｌ 27/00 Ｃ０８Ｊ 7/12 ＢＧ０２Ｃ 7/04 Ｃ０８Ｊ 7/12 Ａ６１Ｃ 13/00 ＢＧ０２Ｃ 7/04 Ａ２３Ｌ 2/00 Ａ (72)発明者ベズ，パスカルフランス国、エフ―75005 パリ、リュ・キュジャ、15 (72)発明者ブルッサ，オーマンフランス国、エフ―33170 グラディナン、リュ・デ・ヴィオレット、10

Claims

【特許請求の範囲】１．単数又は複数のスペーサーの共有結合形固定により改質された固体基材で構成される、高密度抗生物質又は消毒薬特性を備えた表面において、前記単数又は複数のスペーサーの反応性末端に、単数又は複数の抗生物質、殺菌剤、殺ウイルス剤又は殺真菌剤分子が共有結合の形で結合されている表面。２．スペーサーがＡ₁−（ＣＨ₂）_n−Ａ₂という構造式のシランであり、式中、 − Ａ₁はＸ、ＯＨ、ＣＯ−Ｚ又はＹ₃−Ｓｉであり、ここでＸはハロゲンであり、Ｚ＝Ｈ、ＯＨ又はＣｌであり、Ｙ＝Ｘ又は１〜３個の炭素原子のアルコキシ基であり； − ｎは２〜２４の間にあり； − Ａ₂はＣＨ₃、ＣＨ＝ＣＨ₂、ＯＨ、ハロゲン化又はＣＯ−Ｚ残基の中から選択され、ここでＺ＝Ｈ、ＯＨ又はＣｌである；ことを特徴とする、請求項１に記載の表面。３．ｎが５〜１８の間に含まれることを特徴とする、請求項２に記載の表面。４．抗生物質が細菌壁、特に、ペニシリン，セフアロスポリン、モノバクタム、チエナマイシン、β−ラクタマーぜ阻害物質、ペプチドグリカン合成阻害物質、バシトラシン、ノボビオシンのような塩基性ポリペプチドのようなβラクタムコアを含む細菌壁のレベルで作用できることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面。５．殺菌剤が第４級アンモニウム塩であるを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面。６．基材が、無機支持体、特に、ガラス又はガラス繊維であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面。７．基材がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＩｎＯ₃のような金属酸化物であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面。８．基材が有機プラスチック、特に、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）；ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ＡＢＳ)、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような飽和又は不飽和ボリエステル、ボリカーボネー２つの反応性末端を含むスペーサーとグラフト共重合できるあらゆる重合体又は共重合体であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面。９．医療、外科、化粧品、食品又は衛生向け製品の容器を構成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面。１０．数ミクロンから数ミリメートルの間の直径を持つ粒子を構成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面。１１．粒子が砂を形成することを特徴とする、請求項１０に記載の表面。１２．医療向けブロテーゼを構成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面。１３．プロテーゼがコンタクトレンズであることを特徴とする、請求項１２に記載の表面。１４．単位表面積あたりの抗生物質活性部位密度が、１cm²あたり１０¹¹〜５・１０¹⁴の抗生物質分子であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の抗生物質表面。１５．単数又は複数の異なる抗生物質がその表面上にグラフト共重合され、その上で４nm未満の厚みの単分子層を形成することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の抗生物質特性を備えた表面。１６．− 表面の清浄； − 場合によっては、反応基を生成することを目的とした表面の化学的活性化； − 外部末端位置に反応性官能基を有する連結層の被着； − こうして改質された表面の反応基上での抗生物質、殺菌剤又は殺真菌剤の化学的グラフト共重合；という工程を少なくとも含んでいる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面の調製方法。１７．表面がＡＰＡＴＥＡ，ＨＥＤＭＤＡ又はＢＰＤＭＤＡで改質されている、請求項１６に記載の方法。１８．基材がＰＶＣであるとき、表面は、 − ＮａＮ₃水溶液との接触； − その後のＮａＢＨ₄水溶液との接触；のような処理によって予め活性化されていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。１９．基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である場合、表面は、アルゴン下で２４時間トルエン中で、１〜５％の３−アミノプロピルトリエトキシシラン溶液との接触により予め活性化されていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。２０．特に使い捨てのボトル、袋、管のような医療向け容器の製造のための、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の表面の利用。２１．腎臓透析カートリッジのようなex vivo又はin vivoでの器官治療用医療装置の製造のための、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の表面の利用。２２．歯科医療用又は歯の清掃用の単数又は複数の材料の製造のための、請求項１〜１５のいずれか1項に記載の表面の利用。２３.人工骨又は人工脈管のようなプロテーゼの製造のための、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の表面の利用。２４．子供用砂場の調製のための、請求項１０及び１１のいずれか１項に記載の表面の利用。２５．一般に利用される飲物及びその他の流動性食糧品の滅菌のための、請求項１０及び１１のいずれか１項に記載の表面の利用。２６．工業用流体の滅菌のための、請求項１０及び１１のいずれか１項に記載の表面の利用。