JP2001502959A - 低結合性表面の作成方法 - Google Patents

低結合性表面の作成方法

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Abstract

(57)【要約】 (1)溶剤及びHLB数が5より小さい非イオン性界面活性剤からなる塗布溶液をポリマー表面に塗布し;(2)表面を乾燥して溶剤を除去し、よって疎水性表面に界面活性剤を直接接触させることにより、タンパク質結合レベルが約50〜80ng/cm2より小さい親水性ポリマー表面か得られる。低HLB数と乾燥工程の組合せにより、水及び/またはタンパク質を含有する溶液による多数回の洗浄に耐えることのできる低結合性表面を作成できることがわかった。あるいは、溶融ポリマーに接触しポリマーを所望の形状、例えば多ウエル滴定板、ピペット吸い口等に成形する金型表面に非イオン性界面活性剤を塗布することにより低結合性表面を作成できる。さらに、製品の成形に先だちHLB数が10以下の非水溶性非イオン性界面活性剤をポリマー配合物に加えることにより低結合性表面を作成することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】 低結合性表面の作成方法 発明の詳細な説明 発明の属する技術分野 本発明は、疎水性表面(例えば、ポリマー表面)への有機物質(例えばペプチ ド、タンパク質、核酸、及び細胞)の結合を低減するための方法に関する。本発 明はまた前記低結合性表面を有する製品(例えば実験器具)に関する。 発明の背景 ペプチド、タンパク質、核酸、及び細胞のような生物学的物質は、プラスチッ クあるいはその他の疎水性材料でつくられた遠心分離管及びピペットのような容 器に溜まったり移行したりすることがよくある。生物学的化合物が前記容器表面 に吸着及び/または結合することが普通に見られる。このことは、水溶液中であ る程度の疎水性を示す有機物質、例えばアクリジン化合物、PCB類等について も同じである。 多くの用途に対してそのような結合は望ましくない。例えば、前記結合は酵素 及び抗体のような貴重な物質の損失を生じ、有機物質の計量分配において、特に 少量の場合に、偏差を生じさせる。疎水性表面へのタンパク質、細胞、及び血小 板の結合はまた様々な血液取扱手順において問題となる。 これらの理由の結果として、タンパク質及びその他の有機化合物の疎水性表面 への結合を低減するための方法を提供することに多大の努力がなされてきた。試 みられた手段及び方法の例は、キャルドウェル(Caldwell)等の米国特 許第5,516,703号;ディング(Ding)等の国際特許公開第94/0 3544号明細書;“Biomaterials”誌、第13巻(1992年) 682〜692ページの、アミジ(Amiji)等;米国ニューヨーク市、プレ ナムプレス(Plenum Press)社発行、ジェイ・アンドレイド(J. Andrade)編「生物医学用ポリマーの表面及び界面形態」、第2巻(19 85年)1〜80ページの、ジェイ・アンドレイドによる‘タンパク質吸着の原 理’;“Polymeric Mater.SciEng.”誌、第57巻(1 987年)613〜617ページの、リー(Lee)等;“Journal o f Biomedical Materials Research”誌、第2 3巻(1989年)351〜368ページの、リー(Lee)等;“Bioma terials”誌、第11巻(1990年)455〜464ページの、リー( Lee)等;“Prog.Polym.Sci.”誌、第20巻(1995年) 1043〜1079ページの、リー(Lee)等;“ASAIO Journa l”誌、第6巻(1983年)60〜64ページの、メリル(Merrill) 等;“Journal of Biomedical Materials R esearch”誌、第20巻(1986年)1035〜1047ページの、オ カノ(Okano)等;“J.Biomater.Sci.Polymer E dn.”誌、第1巻(1989年)43〜62ページの、オッケマ(Okkem a)等;“Journal of Cell Science”誌、第87巻( 1987年)667〜675ページの、オーエンス(Owens)等:“J.B iomater.Sci.Polymer Edn.”誌、第6巻(1994年 )91〜109ページの、ラビノウ(Rabinow)等;“Journal of Membrane Science”誌、第80巻(1993年)265 〜274ページの、シュロイェン(Schroen)等;“J.Adhesio n Sci. Technol.”誌、第6巻(1992年)995〜1009 ページの、シュー(Sheu)等;“Polymer Journal”誌、第 15巻(1983年)649〜656ページの、シマダ(Shimada)等; “Diabetologia”誌、第27巻(1984年)212〜218ペー ジの、スロー(Thurow)等、に見ることができる。 低結合性表面を作成する技法が成功するために満たすべき基準には:1)十分 低い結合レベル;2)実質的な永続性;3)使用の容易性;及び4)低コストが ある。本発明の目的は、これらの基準の全てを満たす低結合性表面を作成する方 法を提供することである。 発明の要約 本発明は、特定の被膜材及び特定のプロセス工程の組合せにより上記基準を達 成するものであり、前記被膜材及び工程のいずれもが本技法の成功にとって不可 欠である。 本発明で用いられる前記特定の材料は、水溶液中に伸び出すことのできる親水 性要素、例えば親水末端基を有し、5以下の親水性−親油性バランス数(HLB 数)を有する、非イオン性界面活性剤である。ここで“非イオン性界面活性剤” という用語は、水溶液への溶解度が異なる、構造が同じではない2種の基を含む 分子という古典的定義に従って用いられる。米国ニューヨーク州ニューヨーク、 ジョンワイリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons)社発 行、“Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemi cal Technology”,第3版(1983年)第22巻、332ペー ジを参照されたい。 以下で与えられる例に示されるように、‘5’以下のHLB数が永続性のある 低結合性表面を達成するために不可欠である。非イオン性界面活性剤は、以前に も低結合性表面の作成への使用が研究されたが(上掲の参考文献を参照されたい )、5以下のHLB数の重要性が以前は認識されていなかった。本発明が示すよ うに、HLB数が5より大きいとタンパク質結合は実質的に抑制されないかある いは一時的にしか抑制されないが、一方5以下であればタンパク質結合を長期間 抑制することができる。 本発明に用いられる特定の方法の1つは、溶剤中で表面(基板)に非イオン性 界面活性剤を塗布し、次いで表面(基板)を乾燥させて溶剤を除去し、よって前 記界面活性剤を表面に直接接触させて表面と結合させる工程を含む。前記表面は 完全に乾燥されることが望ましい。前記塗布及び乾燥工程は、有機溶剤による中 間洗浄工程なしに行われなければならない。 実施例7及び8に示されるように、前記乾燥工程は永続性のある低結合性表面 を得る上で不可欠である。この工程がないと、前記非イオン性界面活性剤は水溶 液により疎水性表面から取り除かれ、前記表面は低結合特性を失ってしまう。界 面活性剤の上記除去は、5以下のHLB数を有する非イオン性界面活性剤を用い たとしてもおこる。しかし、いったん前記被膜が表面に乾燥被着されれば、被膜 は事実上永続的になり、水溶液との接触により取り除かれることは実質的にない 。 このことは、当該技術が必要とする低結合性表面は水溶液とともに使用されるの で、本発明の重要な利点である。 前記乾燥工程に先だつ有機溶剤によるいかなる洗浄も避けることが、本発明の 実施に用いられる前記非イオン性界面活性剤の低HLB数を考えると重要である 。低HLB数のため非イオン性界面活性剤は実質的に有機溶剤可溶になるので、 有機溶剤による洗浄は実質的に前記界面活性剤を全て表面から取り除き、よって 界面活性剤はその低結合化機能を発揮できなくなる。 上掲の参考文献に、5以下のHLB数を有する非イオン性界面活性剤を用いる ことを開示するか、示唆するか、あるいはいかなる形であれ、上記プロセス工程 の重要性を認識しているものはない。特に、スロー等及びシュロイエン等の文献 はいずれも、HLB数か5以下の非イオン性界面活性剤を少なくとも1種使用し ている。とりわけ、スロー等の望ましい界面活性剤ジェナポル(Genapol )PF−10は、シュロイェン等のL−92と同様にHLB数が5以下である。 スロー等がジェナポルPF−10はラテックス粒子へのインシュリンの吸着を防 止すると報告する一方で、シュロイェン等はL−92がポリプロピレン半透膜へ のリパーゼの吸着を防止しないと報告している。重要なことは、いずれの文献も 前記非イオン性界面活性剤の疎水性表面への乾燥被着を記述しておらず、よって 実用品に求められる実質的な永続性をもつ低結合性表面を作成できていない。 シュー等も低HLB数を有する非イオン性界面活性剤(すなわちプルロニック (PLURONIC)121,122,及び127)を使用しているが、これら の界面活性剤を疎水性表面、すなわち低密度ポリエチレン(LDPE)に結合さ せるため複雑なアルゴン・グロー放電を用いている。ある実験において、シュー 等は前記グロー放電処理を省略し、代わりに前記界面活性剤を単にLDPEに塗 布してクロロホルムで洗浄した(シュー等の文献、図2参照)。前記条件の下で 、シュー等は非処理のLDPEと比較してタンパク質結合の低減は見られないと 報告した(シュー等の文献、1006ページ参照)。前記結論から見て、本発明 で示されるように低HLB界面活性剤をグロー放電処理を必要とせずに低結合性 表面の作成にうまく使用できることに、シュー等が気づいていなかったことは明 らかである。 本発明の前記方法の工程、すなわち溶剤中での界面活性剤の塗布及びこれに続 く前記溶剤の乾燥除去は、明らかに実行が容易である。前記方法はまた、低結合 性表面を得るには極めて低濃度の界面活性剤しか必要としないので、費用もかか らない。例えば、コストが約1(米国)ドルの界面活性剤1ポンドで、約5,0 00平方フィート(465平方メートル)の疎水性表面に1ミクロン厚の被膜を 施すことができる。よって本発明は、低結合性表面を作成するための実用プロセ スに関する上記4基準のそれぞれを満足する。すなわち本発明は、実質的に永続 的な低結合性表面をつくるための、低コストで容易に用い得る手順を提供する。 ある実施の形態において、本発明はより簡便、より低費用で実施できる。本実 施の形態においては、低結合性表面はそのような表面をもつはずの成形品の形成 と同時に作られる。特に、本実施の形態に従えば、上記の特性、すなわち5以下 のHLB数及び水溶液中に伸び出すことのできる親水性要素を有する界面活性剤 が、前記成形品をつくるために用いられる金型に、例えば前記金型の成形面の少 なくとも1つに前記界面活性剤の溶液を吹付けることにより、塗布される。本発 明に従えば、前記処理を施した金型を用いて成形品をつくると、十分な量の界面 活性剤が前記金型から成形品表面に移って、低結合性表面が作成される。前記金 型には成形品が作られるたびに界面活性剤が吹付けられるが、吹付回数を少なく したければそうすることもできる。上記の後形成手順と同様に、本成形時形成手 順も低結合性表面作成のための実用プロセスに関する前記基準の全てを満たす。 さらにある実施の形態においては、HLB数が10以下の界面活性剤を成形に 先だち多種類の熱可塑性ポリマー基材と配合できることがわかった。十分な数の 低HLB数分子が成形プロセス中に、“吹出し”とよばれる過程により前記表面 に移動して低結合性表面を生じさせる。 本実施の形態に用いられる方法は、非水溶性非イオン性界面活性剤を母材ポリ マーと十分に混合して配合物とし、前記配合物を溶融し、前記配合物をシアー状 態にして前記非イオン性界面活性剤をシアーによりポリマー基板表面に移動させ る。例えば、押出機が前記材料の混合に使用され、射出成形機が前記ポリマー配 合物を完成品にするために用いられる。いったん非イオン性界面活性剤がポリマ ー表面に移行すると、界面活性剤分子の親水性要素がポリマー表面から水溶液に 伸び出す。得られる製品は界面活性剤で被覆された製品と変わらない非結合特性 を示す。前記配合方法を使用することの利点は、前記乾燥工程及び塗布工程を排 除でき、従ってさらにコスト低減がはかれることにある。 ディング等は、ポリマー基板に低タンパク質結合性表面をつくるための水溶性 ポリマーを含むポリマー配合物の使用を開示している。しかしディング等は、前 記ポリマー配合物へのHLB数が10以下の非イオン性非水溶性界面活性剤の添 加は開示していない。 本発明の特に有益な用途は、タンパク質がつきにくい表面を有する実験器具の 製造にある。本発明に従う低結合性表面を提供し得る種類の製品の例には、あら ゆる形状、大きさ、及び等級の容器、多ウエル分割滴定板、ピペット、ピペット 吸い口、半透膜、試薬容器、貯蔵容器、チューブ等がある。いったん低結合性表 面が備えられてしまえば、前記製品はガンマ線滅菌のような通常の手法を用いて 滅菌することができる。 好ましい実施の形態の説明 これまで述べてきたように、本発明はHLB数が5以下(ポリマー配合物に用 いる場合は10以下)で水溶液中に伸び出すことのできる親水性要素を有する非 イオン性界面活性剤による疎水性基板上への低結合性表面の形成に関する。HL B数及び特定の界面活性剤に対してHLB数がいかにして定められるかについて の論考は、例えば“HLB体系”と題するアイ・シー・アイ・サーファクタンツ (ICI Surfactants)社の刊行物、特にその“乳化剤のHLB決 定法”(米国デラウエア州ウイルミントン(Wilmington)、アイ・シ ー・アイ・アメリカズ社(ICI Americas Inc.)(1992年 ))という題の第7章に見ることができる。 本発明の実施に用いられる非イオン性界面活性剤は、必要な低結合性表面を与 えるために、水溶液中に伸び出すことのできる親水性要素を有する必要がある。 いかなる特定の動作理論にもしばられるつもりはないが、前記親水性要素は、水 和され疎水性表面から伸び出すと、疎水性区を有する分子、例えばタンパク質が 容易には侵入できない水性境界層をつくり、よって前記分子が前記疎水性表面に 結合することを防止すると考えられる。多くの場合、本発明の実施に用いられる 非イオン性界面活性剤分子は、水溶液中に伸び出すことのできる親水性要素が両 端に連結した中央疎水性区を有する。一端にのみ親水性要素が連結した疎水性区 を有する分子の場合もある。その他の形状を有する界面活性剤分子を使用したけ れば、それが水溶液中に伸び出すことのできる親水性要素を少なくとも1つ有し ていれば当然使用できる。極端な場合、前記親水性要素はポリプロピレンオキシ ドで達成された低結合化に示されるように、ヒドロキシル基のような単純なもの であってよい(以下の実施例6参照)ことに注意されたい。 1つまたはそれ以上の前記親水性要素の存在は、界面活性剤分子は通常ゼロよ りい大きいHLB数を有すること、すなわちある程度の親水性を有することを意 味する。(前記ポリプロピレンオキシドの場合には、HLB数は事実上ゼロに近 く、0.5より小さいことに注意されたい。)しかし、実質的に永続的な低結合 性表面を達成するためにはHLB数は5以下でなければならないから、前記分子 の親水性はその親油性より十分小さい。一般に、HLB数が2.5より小さい非 イオン性界面活性剤が本発明の実施に望ましい。 現在知られており、また引き続き開発されている、多種多様な非イオン性界面 活性剤を本発明の実施に用いることができる。適当な界面活性剤の例には、アル キルアルコールエトキシレート類、アルキルエステルエトキシレート類、ソルビ トールアルキルエステル類、グリセロールアルキルエステル類、及びエチレンオ キシド−プロピレンオキシド・ブロック共重合体類がある。前に述べたように、 ポリプロピレンオキシドも本発明の実施に用いることができる。前記ポリプロピ レンオキシドの平均分子量は約1,000ないし約15,000の範囲にあるこ とが望ましい。枝分かれ及び星形ポリマーのような、ポリプロピレンオキシド誘 導体も本発明の実施に用いることができる。 前記及びその他の適当な界面活性剤は、米国デラウエア州ウイルミントンのア イ・シー・アイ・アメリカズ社;米国ニュージャージー州パーシッパニ(Par sippani)のバスフ社(BASF Corp.);米国コネチカット州グ リーンウィッチ(Greenwich)のウィトコ社(Witco Corp. );及び米国ペンシルバニア州アンブラ(Ambler)−のヘンケル社(He nkel Corporation)を含む、多くの製造業者から入手すること が できる。非イオン性界面活性剤を混合して本発明の実施に用いたければ、混合す る界面活性剤のそれぞれのHLB数が5より小さければ用いることができる。多 種にわたる市販非イオン性界面活性剤のリストは、米国ニュージャージー州クル ンロック(Glen Rock)のマニュファクチャリング・コンフェクショナ ー出版社(The Manufacturing Confectioner Publishing Co.)出版の“マッキュチェオンの乳化剤及び洗浄剤 (McCutcheon‘s Emulsifiers and Deterg ents)”北米版、に見ることができる。本発明で使用することが望ましい非 イオン性界面活性剤は、プルロニック(登録商標)L−121である。 各種の疎水性表面を、本発明に従って低結合性にすることができる。ここで用 いられるように、処理前と処理後のタンパク質結合の比が約0.5より小さく、 望ましくは0.3より小さければ、表面は低結合化されたと見なされる。同様に 、処理された表面が低タンパク質結合特性を、少なくとも約2回の室温水洗、望 ましくは約6回のやはり室温水洗後にも保持していれば、表面処理は実質的に永 続的であると見なされる。ここで用いられる前記水洗は、少なくとも60秒継続 して行われる。 本発明が有益な種類のポリマー表面の例には、ポリスチレン、ポリプロピレン 、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、ポリエチ レン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリスチレン共重合体(例えばスチレ ン−アクリロニトリル共重合体(SAN)及びアクリロニトリル−ブタジエン− スチレン共重合体(ABS))、ポリプロピレン共重合体、フルオロポリマー類 、ポリアミド類、シリコーン樹脂、及びシリコーン樹脂、炭化水素、及びフルオ ロカーボン・エラストマー類を含むエラストマー類がある。その他の材料も、前 記界面活性剤が結合し得る疎水性表面をもっていれば、処理できる。 非イオン性界面活性剤は前記界面活性剤と溶剤を含む塗布溶液の形態で疎水性 表面に塗布される。界面活性剤のHLB数が小さいことから、前記溶剤は一般に 有機溶剤、有機溶剤間混合液、あるいは水と1種またはそれ以上の相溶性有機溶 剤との混合液、例えば水−アルコール混合液である。前記乾燥工程を楽にするた めには、前記溶剤は容易に蒸発し得るものでなければならない。主として水から なる溶剤は、使いたければ使うことができるが、望ましくはない。水が主成分の 溶剤は蒸発が比較的緩慢であり、前記界面活性剤のHLB数が小さいことから、 凝集の問題が生じ得る。また金型への吹付けに用いられる場合、金型が開じられ 溶融ポリマーが射出されるまでに蒸発しなかった水があれば、おそらく完成品に 欠陥が生じるであろう。 前記塗布溶液内の界面活性剤濃度は、用途に応じて極めて広い範囲で変えるこ とができる。使いやすい濃度は、約0.01比重量%から約1.0比重量%の範 囲にある。実験器具の後形成被膜に適した濃度は約0.1比重量%である。より 高いあるいは低い濃度も、もちろん使いたければ使うことができる。 前記塗布溶液は、例えば吹付け、浸漬、ブラシ塗布等を含む、種々の技法を用 いて疎水性表面に塗布し得る。少量の界面活性剤で大面積を処理することができ る。従って、疎水性表面1平方ミリメートルあたりに塗布される塗布溶液の体積 は極めて小さくなり、例えば界面活性剤濃度が約0.1比重量%の塗布溶液では 1cm2あたり約2ないし20マイクロリットルである。単位面積あたりの界面 活性剤量並びに対応する塗布溶液濃度及び塗布速度は、結合性を必要なだけ低減 できたかどうかを決定するために疎水性表面をもつ試験片で実験することにより 、いかなる特定用途に対しても容易に決定することができる。 前記塗布溶液の乾燥は、大気圧において室温で行うことができる。より高温あ るいは低温も、使いたければ使うことができる。より高温(50〜70℃)では 、時には前記表面の被膜をより一様にすることが容易になることがわかった。高 速乾燥が必要であれば、減圧して行うこともできる。いかなる乾燥手順が用いら れようとも、溶剤を十分除去し、非イオン性界面活性剤が疎水性表面と結合でき るように直接表面に接触できるようにすることが必要である。前記結合がおこっ たかどうかは、水溶液で前記被覆面を繰り返し洗浄することにより容易に試験で きる。前記洗浄後にも表面が非結合特性を保持していれば必要とする結合が得ら れているし、保持していなければ前記被覆表面をより完全に乾燥することが必要 である。 前述したように、本発明の非イオン性界面活性剤は、完成品に塗布するだけで なく、前記成形品の成形に用いられる金型に塗布することもできる。本実施の形 態に従えば、非イオン性界面活性剤を含む溶液が前記金型表面の全てまたは一部 に吹付けられ、金型が閉じられ、溶融ポリマーが金型内に射出されて冷却され、 金型が開けられ、成形品が金型から取りだされる。金型塗布に用いられる前記溶 液は、上述の塗布溶液と同じ組成でよい。本発明に従えば、十分な界面活性剤が 前記ポリマー表面に移り、実質的に永続的な非結合性表面をつくることがわかっ た。金型への界面活性剤の塗布は吹付けが望ましいが、その他の例えばブラシ塗 布法を用いることもできる。金型に離型剤を塗布するために用いられる種類の器 具を、界面活性剤の塗布に用いることができる。 成形に先だつ非イオン性界面活性剤の配合物への添加による非結合性表面の作 成においては、イオン性界面活性剤分子が基材ポリマー中に5%配合される。前 記母材ポリマーに添加されるべき非イオン性界面活性剤の所要量は、分子によっ て異なるが、いずれにせよ、望ましくは0.10〜10.0(比重量)%、さら に望ましくは0.5〜5.0%の範囲にある。染料、顔料、安定化剤、強化剤等 のようなその他の添加剤を、ある所望の特性を有する完成品をつくるために前記 配合物に加えてもよいことに注意されたい。 本発明を以下の例によりさらに詳しく説明するが、いかなる意味でもその説明 に限定するつもりはない。前記例に共通な材料及び方法は以下の通りである。材料及び方法 表14は、例で用いた非イオン性界面活性剤をそのHLB数及び該当する市販 商品名とともに表わしている。 別に示した場合を除いて、前記非イオン性界面活性剤をイソプロパノール中の 0.1(比重量)%溶液として試験する疎水性表面に塗布した。被験表面を前記 溶液の薄層で被覆するのに十分な量の塗布溶液(例えば標準的な24−ウエル滴 定板のウエルあたり25μlの溶液)を用いた。前記溶液を吹付けにより表面に 塗布した場合もあれば、溶液を表面に(前記ウエル内に)注いだ場合にもある。 別に示した場合を除いて、被覆試料は前記イソプロパノールを蒸発させるために 、空気循環炉内で70℃、30分間の乾燥を行ったか、あるいは室温で一晩おい て乾燥した。 いくつかの例では、タンパク質結合をコロイド状金による染色法を用いて測定 した。本方法によると、コロイド状金は結合タンパク質に静電的に付着し、55 0ナノメートルの波長の吸光度を測定することにより検出される。本目的のため 、バイオーラッド・ラボラトリーズ(Bio−Rad Laboratorie s)社のコロイド状金総タンパク質染色(Colloidal Gold To tal Protein Stain)を、ケンブリッジ・テクノロジーズ(C ambridge Technologies)社のプレート・リーダー(Pl ate Reader)(7520番)による吸光度測定とともに用いた。 当該技術では一般にわかっているように、低結合性表面であるための上限は約 50〜80ng/cm2である。比較のために述べれば、非処理のポリスチレン あるいはポリプロピレンで示されるような中結合性では約200〜400ng/ cm2であり、プラズマ酸化されガンマ線滅菌されたポリスチレンあるいはポリ プロピレン表面で示されるような高結合性では約400〜800ng/cm2で ある。 表のいくつかで用いられている“NA”及び“ND”という表示は、それぞれ “該当せず”及び“検出されず”を意味する。表示“PS”は、ポリスチレンを 意味する。表示“M.W.”は、平均分子量を意味する。 実施例1 タンパク質結合低減の放射線による測定 本実施例は、非イオン性界面活性剤が疎水性表面へのタンパク質の結合を低減 できることを放射計計測により示す。 疎水性表面には、高結合性ポリスチレン(コーニング・コスター(Corni ng Costar)2581番)及び中結合性ポリスチレン(コーニング・コ スター2587番)からなる平底微小滴定板を用いた。コバルト60(1.5M rad)を用いたガンマ線滅菌の有無について試験を行った。 本実施例で用いた非イオン性界面活性剤は表1に示してある。前記界面活性剤 を、材料と方法の項で述べたようにして被験滴定板に塗布し、続けて上記滅菌を 行った。 タンパク質結合の水準は、放射標識タンパタ質、すなわちデュポン(DuPo nt)/NENから購入した(ヤギ−抗ハツカネズミ)125I−IgG(免疫グ ロブリンG)を用いて測定した。pH9.2の炭酸ナトリウム緩衝液中の非標識 I gGを125I−IgGでスパイクして、試験溶液中の標識IgGと非放射性Ig Gの最終濃度を10μg/mlとした。 前記タンパク質溶液のアリコート、0.1ミリリットルを前記被験微小滴定板 から取り外した8−ウエル分割滴定板のウエルに入れた4重標本を作成した。前 記ウエルは揺動させながら4℃で一晩定温放置した。上澄みをウエルから除去し 、次いで0.2mlのPBSで3回洗浄した。次いで前記ウエルを乾燥し、“総 ”結合IgGを決定するためにそれぞれの放射を計数した。“総”結合数の決定 後、前記ウエルを0.2mlのPBS−ツイーン(0.05%)混合溶液内で揺 動させながら室温で2時間定温放置した。ウエルから上澄みを取り除き、次いで 0.2mlのPBSで3回洗浄した。前記ウエルを乾燥し、“緊密”結合IgG を決定するためにそれぞれの放射を計数した。 非処理の高結合性及び中結合性滴定板を対照標準として用いた。BSAタンパ ク質被膜を界面活性剤被膜の代わりに用いた比較実験も行った。BSAを前記ウ エルの壁に予備吸着させ、次いで洗浄して余分なBSAを除去した。次いで上述 の放射標識IgGを用いて試験を行った。 放射標識測定は、(米国マサチューセッツ州ウォバーン(Woburn)の) バイオモレキュラー・アッセイズ(BioMolecular Assays) で二重盲検法により行った。微小ウェルあたりのIgG結合値は、容積0.1m lに対する表面積0.94cm2を用いてng/cm2値に換算した。 表1に示すように、試験した非イオン性界面活性剤では、前記2種の対照標準 及びBSA実験と比較してタンパク質結合の実質的な低減が得られ、全てではな いが多くの場合滅菌後の結合はかなり多いが、それでも対照標準よりかなり減少 した。 実施例2 タンパク質結合低減の酵素による測定 本実施例は、非イオン性界面活性剤が疎水性表面へのタンパク質の結合を低減 できることを酵素計測により示す。 本実施例で用いた非イオン性界面活性剤は表2に示してある。材料及び方法の 項で述べたようにして中結合性ポリスチレン滴定板(コーニング・コスター25 87番)を前記界面活性剤で被覆した。中結合性ポリスチレン滴定板(コーニン グ・コスター2587番)及び高結合性ポリスチレン滴定板(コーニング・コス ター2581番)を対照標準として用いた。 本実施例で用いた試薬は: (a)HRP−ヤギ抗ハツカネズミIgG:キルケガード・アンド・ペリー・ ラボラトリーズ社(Kirkegaard & Perry Laborato ries,Inc.)、カタログ番号074−1806。保管溶液:0.5mg /ml;作業濃度:0.04μg/ml。前記作業濃度は、pH7.4のPBS 25mlあたり保管溶液11μlを加えて作業原液(WS)をつくり、次いで1 :6(すなわちWS10ml+pH7.4のPBS50ml)に希釈して得た; (b)リン酸緩衝食塩水:シグマ(Sigma)社、1000−3。緩衝液作 成:H2O2リットルあたりPBS2袋; (c)20倍濃縮洗浄液:キルケガード・アンド・ペリー・ラボラトリーズ社 、カタログ番号50−63−01。洗浄濃度:1M(H2O3800ml+濃縮 洗浄液200ml); (d)ABTS過酸化物基質及び過酸化物溶液B:キルケガード・アンド・ペ リー・ラボラトリーズ社、カタログ番号50−64−02及び50−65−02 。 (e)ラウリル硫酸ナトリウム(SDS):シグマ社、カタログ番号L−45 09。停止液:1%SDS(H2O1リットルあたりSDS10g); とした。 用いた手順は: (1)濃度0.04μg/mlのHRP−ヤギ抗ハツカネズミIgGを被験ウ ェルにウェルあたり100μl加え、室温で1時間定温放置した; (2)次いで前記ウェルを前記1M洗浄液で5回洗浄した。各洗浄は5分間の 浸漬及びその後の上澄み除去とした; (3)基質(ABTS30ml+H2O30ml)被験ウェルに1ウェルあた り100μl加え、暗所に室温で15分間定温放置した; (4)被験ウェルに停止液(1%SDS)を1ウェルあたり100μl加えた ; (5)次いで前記滴定板を揺動し、波長405nmで測定した。 (6)結合の低減は、段階(5)で測定した吸光度を非イオン性界面活性剤の 処理をしていないが段階(1)から(5)の処理はした高結合性ポリスチレン滴 定板について測定した吸光度と比較して決定した。 表2に示すように、非イオン性界面活性剤により結合酵素量をかなり低減する ことができ、最大低減量は95%より多かった。 実施例3 コロイド状金染色法によるタンパク質結合低減の測定 本実施例は、非イオン性界面活性剤が疎水性表面へのタンパク質の結合を低減 できることをコロイド状金染色法により示す。 本実施例で使用した非イオン性界面活性剤は表3に示してある。材料及び方法 の項で述べたようにして中結合性ポリスチレン滴定板(コーニング・コスター2 587番)を前記界面活性剤で被覆した。 前記被験滴定板は以下の手順によりIgG定温放置を行なった:0.10Mの NaHCO3緩衝液(pH9.4)に作業濃度10μg/mlのウマIgG(ピ アース・ラボ(Pierce Labs))0.1mlを各ウェルに加え、揺動 合上で30分間定温放置し、純水でリンスした。前記滴定板を(ウェルあたり0 .3mlで)一晩金染色し、純水でリンスし、空気乾燥し、波長550nmで吸 光度を測定した。 表3に示すように、非イオン性界面活性剤により明らかに、低タンパク質結合 レベル、すなわち金染色法では検出できないレベルが得られた。 実施例4 タンパク質結合低減はpHに依存しない 本実施例は、非イオン性界面活性剤が広いpH範囲にわたってタンパク質の結 合を抑制できることを示す。 本実施例で使用した非イオン性界面活性剤は表4に示してある。材料及び方法 の項で述べたようにして24−ウェル・ポリスチレン滴定板(コーニング・コス ター9447番)を被覆した。 BSAタンパク質(ウシ血清アルブミン、分画V:シグマ社)を、0.10M の酢酸緩衝液(pH=4.6)、0.10MのPBS(pH=7.4)、及び0 .10MのNaHCO3緩衝液(pH9.4)中10μg/mlで用意した。各 被覆滴定板のウェルを、被覆していない対照標準とともに、各タンパク質溶液0 .50mlでアリコートした。前記試料は3重標本とした。 前記滴定板を23℃で30分間、揺動台の上に置いた。次いで前記タンパク質 溶液を被験滴定板から流し出し、ウェルを純水で3回リンスした。次いで、コロ イド状金染色液1.0mlを各ウェルに加えた(材料及び方法の項参照)。前記 滴定板を揺動台上に一晩置き、純水で3回リンスし、空気乾燥した。次いでケン ブリッジ・テクノロジーズ・プレート・リーダーを用いて波長550nmの吸光 度を測定した。 表4に示すように、前記非イオン性界面活性剤は、広いpH範囲でタンパク質 結合の防止に有効であった。実施例5 細胞付着の低減 本実施例は、非イオン性界面活性剤が細胞付着を低減できることを示す。 用いた手順は次の通りである:材料及び方法の項で述べた手順に従って、24 −ウェル・ポリスチレン滴定板を表5に挙げてある非イオン性界面活性剤で被覆 した。非被覆滴定板を対照標準として用いた。比較のために、アクリルアミド被 膜を共有結合的に張りつけた滴定板(コーニング・コスター2500番)及びス テアリン酸で被覆した滴定板も試験した。前記ステアリン酸被覆は、0.1(比 重量)%溶液をやはり用いて、非イオン性界面活性剤被覆と同様にして施した。 前記滴定板を1.5Mradのガンマ線で滅菌し、次いでウェル毎に5%のF BS(ウシ胎児血清)を含有する完全培地1mlに5.6×104個のMDCK 細胞を接種した。5%CO2雰囲気、37℃で2日間の定温放置を行った。前記 滴定板は固定され着色して、細胞付着が認められた。これに続き、前記ウェルを コロイド状金法を用いて染色し、結合タンパク質を検出した。目視検査のみを行 った。表5に示すように、本発明の様々な非イオン性界面活性剤により結合細胞 の低減及び/またはタンパク質結合の低減が達成された。 血清中に懸濁した細胞を用いた実験も行った。本実験の細胞にはMDCK細胞 を用いた。表5に用いたものと同じ界面活性剤を用いた。非イオン性界面活性剤 で処理した表面での前記細胞の結合の低減がやはり認められた。 実施例6 水溶液中に伸び出すことができる親水性要素の必要性 本実施例は、低結合性表面の作成に用いられる非イオン性界面活性剤が水溶液 中に伸び出すことのできる親水性要素をもたなければならないことを示す。 非イオン性界面活性剤は、両端のそれぞれにつけられた疎水性区及び親水性区 、あるいは両端に親水性区かつけられた中央疎水性区、あるいは両端に疎水性区 がつけられた中央親水性区を含む、種々の構造を有している。前記3種類の分子 は同じHLBをもつことができるが、初めの2種は少なくとも1つの親水末端基 を有する一方、第3の種類は中央に親水性区をもち、疎水末端基を有する。 材料及び方法の項で述べられた手法を用いて、表6に挙げられている非イオン 性界面活性剤の低結合性表面作成能力を試験した。疎水性被験表面としてポリス チレンを用い、IgG/金染色を検定に用いた。 表6に示すように、同様のHLB数に対して、親水末端基を少なくとも1つ有 する界面活性剤を被覆した表面はタンパク質結合の抑制に有効であるが、一方親 水末端基をもたない界面活性剤で被覆した表面はタンパク質結合の抑制には効果 がない。水溶液中に伸び出すことができる親水性要素の必要性は、本データから 明らかである。 本発明での使用に適する界面活性剤は親水末端基を有する必要はなく、1つま たはそれ以上の親水基が疎水性主鎖の長さ方向でどこかにつけられ、前記1つま たはそれ以上の親水基が水溶液中に伸び出すことができればよいことに注意しな ければならない。 実施例7 界面活性剤被覆表面の乾燥が耐久性の鍵を握る 本実施例は、耐久性のある低結合性表面を得るための界面活性剤被覆表面の乾 燥の臨界性を示す。さらに詳しくは、本実施例における実験の目的は、ポリマー 表面に吸収された非イオン性界面活性剤分子が耐久性のある被膜を形成するのは 水溶液にさらされている間か、それとも前記表面に乾燥被着した後のみであるか を決定することであった。 24−ウェル滴定板を以下のようにして2重に用意した:非イオン性界面活性 剤を0.5(比重量)%含むH2O/イソプロパノール(比重量90/10)3 m1でそれぞれのウェルを満たした。用いた界面活性剤は表7に挙げられている 。 前記2重被験滴定板を揺動台上で30分間、室温で定温放置し、次いで空にし た。前記滴定板の1つを折り取り線で分割し、次いで室温で1時間乾燥した。次 いで純水で5回リンスした。第2の滴定板は乾燥せず、その代わり直ちに純水で 5回リンスした。タンパク質結合について前記滴定板を試験するために、次いで (ウマ)IgGを10μg/ml含むPBS緩衝液0.5mlで各ウェルを満た し、室温で30分間揺動台上に定温放置した。次いで前記試験滴定板を純水でリ ンスし、コロイド状金で一晩染色した。 結果を表7に示す。本データにより、耐久被膜をつくるには前記界面活性剤分 子を前記試験滴定板に乾燥被着させることが必要であることが明らかに示されて いる。 本データはまた、低HLB数を有する界面活性剤を用いることの重要性も示して いる。 実施例8 非イオン性界面活性剤水溶液にさらした表面のリンス効果 本実施例は、前記乾燥工程が耐久性の鍵を握るが、低結合性表面を得るには必 要ではないことを示す。 コーニング・コスター社により製造された中結合性(カタログ番号2587) 及び高結合性(カタログ番号2581)96−ウェル・ポリスチレン滴定板(8 −ウェル分割滴定板)を次のように用いた。非イオン性界面活性剤を0.1(比 重量)%含むH2O/イソプロパノール(比重量95/5)0.3mlで分割滴 定板2列の各ウェルを満たした。試験した界面活性剤は表8に挙げられている。 前記分割滴定板を室温で30分間揺動台上に定温放置した。次いで前記分割滴定 板を空にし、折り取り分割した。 1つの高結合性滴定板及び1つの中結合性滴定板を含む第1の組の分割滴定板 のはリンスせず、やはり1つの高結合性滴定板及び1つの中結合性滴定板を含む 第2の組の分割滴定板は純水で5回リンスした。本手順後直ちに各ウエルをGA M−IgG−HRP(ヤギ−抗ハツカネズミIgG−ワサビダイコン過酸化酵素 標識抗体;米国メリーランド州ゲイテルスバーグ(Gaithersburg) のキルケガード・アンド・ペリー社、カタログ番号074−1806)を10μ g/ml含むPBS緩衝液(pH=7.4)0.10mlで各ウェルをアリコー トした。前記分割滴定板を揺動台上に1時間室温で定温放置した。次いで前記分 割滴定板を、ツイーン−20を0.02%含有するPBS緩衝液によるリンス、 及びそれに続くH2Oによるポストリンスを5回繰り返した。 結合した抗体はABTS基質試薬キット(キルケガード・アンド・ペリー社、 カタログ番号50−62−01)を用いた測色法で測定した。ABTS/H2O 溶液0.10mlを各ウェルに加えた。前記結合抗体を担体とした過酸化酵素を 介してABTSがH2Oと反応するにつれて青色を呈してくる。波長405nm における吸光度をケンブリッジ・テクノロジーズ・プレート・リーダー7520 番で測定した。 前記分割滴定板にABTS/H2O溶液を加えてからほぼ2分後に測定した吸 光度データを、表8に示す。本吸光度データは:(1)乾燥前のリンスは非イオ ン性界面活性剤を前記分割滴定板から除去し、よって前記非イオン性界面活性剤 が低結合性表面をつくれなくする;及び(2)リンスで洗い落とされなければ、 乾燥しなくとも前記界面活性剤は低結合性表面を与える;ことを示している。 実施例9 水洗による被膜の耐久性の測定 本実施例はポリスチレン上の非イオン性界面活性剤被膜の耐久性に対するHL B数の効果を示す。 本実施例で用いた非イオン性界面活性剤は表9に示してある。24−ウエル・ ポリスチレン滴定板(コーニング・コスター9447番)を材料及び方法の項で 述べたようにして前記界面活性剤で被覆した。 被験滴定板の前記ウェルに純水を(ウェルあたり3.0ml)加え、続いて前 記滴定板を揺動台上におくことにより耐久性を試験した。前記純水処理回数とと もに、揺動台上の時間及び温度も表9に示してある。それぞれの滴定板のタンパ ク質結合特性は、それぞれのウェルについて、IgGを10μg/mlで含む0 .1MのNaHCO3緩衝液(pH=9.4)0.5mlからなるタンパク質溶 液を用いて測定した。前記タンパク質溶液を揺動台上におかれた前記滴定板とと もに23℃、30分間定温放置し、続いて前記滴定板をH2Oで3回(各回3m l)リンスした。揺動台上23℃の一晩定温放置により染色し、純水でリンスし 、室温で乾燥して、波長550nmで測定した。 表9に示すように、HLB数が1.0,1.8,2.0,4.3,及び4.7 の界面活性剤は耐久性を有していたが、HLB数が6.7及びそれ以上の界面活 性剤は耐久性がなかった。 実施例10 タンパク質溶液洗浄による被膜の耐久性の測定 本実施例はポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、及び PVDF(ポリ弗化ビニリデン)共重合体上の非イオン性界面活性剤被膜の耐久 性に対するHLB数の効果を示す。 本実施例で用いた非イオン性界面活性剤は表10に示してある。用いた手順は 以下の通りである。射出成形滴定板(96−ウェル構成)はポリスチレン(スタ イロン(STYRON)、ダウ(Dow)社、685D)、ポリプロピレン(エ クソン(Exxon)社,9374)、ポリメチルメタクリレート(エイト・ハ ース(ATO HAAS)社)、及びカイナー・フレックス(KYNAR FL EX)2800,PVDF共重合体(エイト・ハース社)でつくられたものを用 いた。各ウェルをIgG(ウマ標準、ピアース社)を10μg/mlで含む0. 01MのPBS緩衝液(pH=7.4)0.10mlでアリコートし、次いで2 3℃で30分間揺動台上においた。次いで前記タンパク質溶液をウェルから流し 出し、未使用のタンパク質溶液を各ウェルにアリコートした。前記手順を全6回 繰り返した。次いで前記滴定板を純水で3回(各回3ml)リンスした。コロイ ド状金染色剤を各ウェルに加え(ウエルあたり0.3ml)、滴定板を一晩揺動 台上においた。次いで滴定板を純水で3回リンスし、乾燥させて、ケンブリッジ ・テクノロジーズ・プレート・リーダーを用いて波長550nmの吸光度を測定 した。 表10に示すように、耐久性のある低結合性表面の区切りはHLB数5にある 。HLB数が5より十分大きな非イオン性界面活性剤では多数回洗浄手順後にか なりの結合を示し、HLB数が6ないしやや小さい界面活性剤では若干の結合量 を示し、またHLB数が5より小さい界面活性剤(すなわちHLB数が1.0, 2.0,および4.3の界面活性剤)には実質的に結合がない。タンパク質を吸 着した表面は、金染色を裸眼で容易に見ることができる。また非耐久性被膜は、 繰返しリンスにより前記被膜が除去されるまで“しみのような”タンパク質結合 をつくることがよくある。このような被膜では、1つのウェル内であっても大き なばらつきが見られる。 IgGリンスの代わりに、BSAタンパク質の繰返しリンスあるいは単なる純 水の繰返しリンスを同じ手順で用いた場合にも、表10に報告した結果と同様な 結果が得られた。 実施例11 過剰タンパク質の存在における被膜の安定性 本実施例は、HLB数が小さい非イオン性界面活性剤で被覆した疎水性表面の 低結合特性が大量のタンパク質にさらしても破壊されないことを示す。 本実施例では以下の手順を用いた。材料及び方法の項で述べたようにして、イ ソプロパノールに0.10(比重量)%のモノオレイン酸ソルビトールを加えた 溶液の25μlのアリコートを用いて24−ウェル・ポリスチレン滴定板を被覆 した。前記モノオレイン酸ソルビトールの被覆量の計算値は10μg/cm2あ った。前記滴定板の各ウェルを、BSAタンパク質(ピアース社)を2mg/m lで含むPBS緩衝液(pH=7.4)1.0mlにさらした。滴定板を室温で 30分間揺動台上に定温放置した後、前記ウェルを空にした。前記タンパク質暴 露過程を全6回繰り返した。次いで前記滴定板を純水で3回リンスし、コロイド 状金染色法で一晩染色した。次いで滴定板を純水でリンスし、乾燥した後、各ウ ェルについてケンブリッジ・テクノロジーズ・プレート・リーダーを用いて波長 550nmの吸光度を測定した。 表11に示すように、大量の過剰タンパク質が存在しても、(ファン・デル・ ワールス(van der Waals)力によってのみタンパク質を物理的に 吸着し、保持すると考えられる)前記低結合性被膜の耐久性は維持されていた。 プルロニックL−121及びL−122を用いて同様の実験を行い、同様の低 タンパク質結合の結果を得た。 実施例12 毒性 低結合性表面を効果的につくることに加えて、非イオン性界面活性剤は一般に 毒性が低い。 表12は種々の非イオン性界面活性剤のLD50(半数致死量)値(グラム/K g:クマネズミについて)を示す。比較のために、鉱油、NaCl(食塩)、及 びAs23のLD50値も本表に含めてある。本データから非イオン性界面活性剤 の低毒性は明らかである。 MDCK細胞を用いて細胞毒性の実験を行った。試験した非イオン性界面活性 剤はプルロニックL−121,L−122;並びにスパン(Span)80及び 85;並びにブリー(Brij)30,72及び93とした。前記分子を0.1 (比重量)%イソプロパノール溶液として24−ウェル滴定板(コーニング・コ スター25820番)に被覆した。非処理のポリスチレン及び通常の組織培養処 理をしたポリスチレン24−ウェル滴定板(コーニング・コスター25820番 )を対照標準として用いた。全滴定板にウシ胎児血清(FBS)を10%含有す るDMEM完全培地をウェルあたり2ml入れて、37℃で48時間定温放置し た。本定温放置は、ありうるいかなる毒性化合物をも前記被覆表面から細胞成長 血消中に抜き出すために行った。次いで前記FBS溶液を組織培養処理したポリ スチレンに移し、各ウェルにウエルあたり約2×104個のMDCK細胞を接種 し、次いで37℃でCO25%雰囲気中、72時間定温放置した。次いで細胞を グラム・クリスタルバイオレット(Gram Crystal Violet) で染色した。全てのウェルに、正常な細胞形態をもった融合性細胞成長が生じて いた。 実施例13 酵素活性低下の軽減 本実施例は、非イオン性界面活性剤で被覆した容器に保管された酵素は、非被 覆の容器内に保管された場合よりも活性低下が小さいことを示す。本実験にはコ ーニング・コスター社の中結合性(2587番)及び高結合性(2581番)ポ リスチレン微小滴定板を用いた。材料及び方法の項で述べた手法を用いて、中結 合性滴定板をモノオレイン酸ソルビトール及びPEO(2)(ポリ酸化エチレン (2))モノオレイン酸で被覆した;詳しくは、使用前に前記界面活性剤の0. 1(比重量)%イソプロパノール溶液で被覆し、続いて24時間乾燥した。 ワサビダイコン過酸化酵素(HRP)はシグマ社から購入した。0.01Mの PBS(pH=7.4)にHRPを20ng/ml加えた溶液を用意した。被覆 した滴定板、非被覆中結合性滴定板、及び非被覆高結合性滴定板の8−ウェル分 割滴定板の6つのウェルに0.1mlのアリコートを入れた。 ある試料は定温放置せず、ある試料は90分間予備定温放置した。テトラメチ ルベンジジン(TMB)過酸化基質系(キルケガード・アンド・ペリー社)を各 ウェルに加え、波長405nmの吸光度の時間変化をケンブリッジ・テクノロジ ーズ・マイクロプレート・リーダー7520番を用いて測定した。 結果は以下の通りであった: (1)予備定温放置していない試料に前記TMB溶液を加えると、4種類の表 面(すなわち2種の界面活性剤被覆表面、非被覆中結合性表面、及び非被覆高結 合性表面)の全てにおいて酵素活性は実験誤差の範囲内で同等であった。 (2)90分間の定温放置を行った非被覆の高結合性及び中結合性滴定板では 、酵素活性がそれぞれ約60%及び約90%低下した。 (3)90分間の定温放置を行った被覆滴定板のいずれにおいても活性低下は 実質的にゼロであった。 ポリスチレン滴定板の代わりにポリプロピレン滴定板を用いた場合にも同様の 結果が見られた。 本実験は全液検定であり、見られた効果はタンパク質(酵素)の物理的な直接 損失ではなく、むしろ生物学的活性の低下であることに注意しなければならない 。 実施例14 本実施例は、本発明の非イオン性界面活性剤を用いた低結合性表面を有する半 透膜の作成を説明する。 本実験は0.45ミクロンPVDF半透膜を用いて行った。前記半透膜を以下 の非イオン性界面活性剤の0.1(比重量)%イソプロパノール溶液に2回浸漬 することにより被覆した:モノオレイン酸ソルビトール、プルロニック(登録商 標)L−121、プルロニック(登録商標)L−122、及びプルロニック(登 録商標)P−123。前記2回の浸漬被覆のそれぞれの後で前記半透膜を室温乾 燥した。前記被覆半透膜を、IgGを10μg/mlで含む0.1MのPBS( pH=7.4)とともに軌道運動振盪機で室温35分間、低温放置した。次いで 前記半透膜を清浄な板の上で3回水洗した。前記水洗は前記振盪機上でそれそれ 5分間行った。続いて、やはり振盪機上で前記半透膜を金で一晩染色した。非被 覆PVDF半透膜を対照標準に用いた。 プルロニック(登録商標)界面活性剤被覆にはタンパク質結合は実質的に見ら れなかった。モノオレイン酸ソルビトール界面活性剤被覆は、非被覆PVDFと 同等レベルのタンパク質結合を示すことがわかった。いかなる特定の動作理論に 束縛されるつもりはないが、モノオレイン酸ソルビトールで得られた結果は、こ の分子の親水性末端の長さが短い(すなわちほぼ5Å)であることに関係してい ると考えられる。比較のために示すと、プルロニック(登録商標)L−121、 プルロニック(登録商標)L−122、及びプルロニック(登録商標)P−12 3界面活性剤のは親水性末端の長さは、それぞれほぼ16,36,及び61Åで ある。 細孔寸法がより小さく、従って表面積がより大きな半透膜を被覆する場合には 、本発明の他の用途に比べて、低結合性表面の形成に、界面活性剤の親水性末端 の長さがより重要な役割を果たしていると考えられる。 実施例15 被覆成形 本発明の被覆成形態様を24−ウェル・ポリスチレン滴定板の成形により試験 した。モノオレイン酸ソルビトールのイソプロパノール溶液を、非イオン性界面 活性剤として濃度0.01(比重量)%及び0.1(比重量)%で用いた。濃度 0.01%の溶液は完成品上に1分子層より薄い界面活性剤被膜をつくると推定 され、一方濃度0.1%の溶液は約7分子層の被膜をつくると推定された。前記 界面活性剤を、金型を一様に被覆するに十分な微細液滴の噴霧をつくる、クラウ ン(Crown)吹付機(米国イリノイ州ヘブロン(Hebron)のクラウン ・インダストリアル・プロダクツ(Crown Industries Pro ducts)社,カタログ番号8011)を用いて、前記界面活性剤を金型に塗 布した。成形品のそれぞれをつくる前に前記金型に吹付けた。 0.1%溶液では、得られた完成品は欠陥がなく、IgGタンパク質及びコロ イド状金染色による試験で実質的にタンパク質結合がないことを示した。濃度が 0.01%の場合は、凝集領域及びタンパク質が結合した欠損領域が見られた。 0.1%を越える濃度、すなわち2%までの範囲の濃度でも試験を行い、うま く作用することがわかった。 モノステアリン酸グリセロールの1%イソプロパノール溶液を用いて、同様の 実験を行った。成形品はやはり低タンパク質結合を示した。しかし、15〜25 %の曇りが見られ、この曇りにより前記成形品は非被覆成形品(曇り:3〜5% )より透明度が下がった。一方、トリステアリン酸ソルビトールの0.01%イ ソプロパノール溶液による被覆の場合は、成形品の曇りは非被覆成形品と同等レ ベル、すなわち3〜5%であった。モノステアリン酸エチレングリコール1%溶 液及びトリオレイン酸ソルビトール1%溶液の場合にも、同様に曇りの少ない、 すなわち曇りが3〜5%という結果が得られた。モノステアリン酸グリセロール 1%溶液の場合に見られた曇りは、使用した吹付機が界面活性剤で金型を完全に 被覆するに十分な微細液滴の噴霧をつくれなかったためと考えられる。 被覆金型プロセスで用いた界面活性剤で被覆したポリスチレンの試験片も、タ ンパク質結合の低減を示した。 実施例16 ポリマー配合 非イオン性界面活性剤を含有する配合物から成形したポリマー表面の結合効果 を示すために、数種の低結合性分子と母材ポリマーを配合し、続いて成形した。 2軸スクリュー押出機を用いて基材ポリマーに低結合性非イオン性界面活性剤分 子を(表13に特記した例を除き)5%配合し、次いで射出成形して35mm径 のシャーレ形状にした。BSA及びウシ胎児血清(FBS)を試験タンパク質と した。タンパク質結合は上述のコロイド状金染色法を用いて測定した。ポリプロ ピレンとEVAの配合の場合は、銀増感剤(来国ミズリー州セントルイス(st .Louis))のシグマ・ケミカル社、キット番号SE−100)を用いた。 必要な低HLB数(≦10)をもつ非イオン性界面活性剤のいずれもが各基材 ポリマー表面に移って顕著な非結合効果をつくりだすことができたとは限らなか ったが、本実施例では、十分な数の配合物で多くの低HLB非イオン性界面活性 剤が前記ポリマー表面に実際に吹出していることを表わす所望の非結合性を示す ことがわかった。必要なHLB数を有する分子の中に、何種かのポリマーで、他 の分子は表面に吹出すにも関わらず、吹出さない分子があることの理由は、完全 にはわかっていない。しかし、本発明の本実施の形態を実施する上で上記の理由 がわかっている必要はない。 本配合に用いた基材すなわち母材ポリマーは、エチレンビニルアセテート、ポ リプロピレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリスチレン −ブタジエン共重合体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド及び その共重合体、ポリウレタン、ポリエステル及びその共重合体、並びにフルオロ ポリマー類を含む群から選んだ。 表13に示すように、モノオレイン酸ソルビトール(HLB=4.3),PE Oステアリルアルコール(HLB=4.7)及びPEOオレイルアルコール(H LB=4.9)のようなHLB数が10より小さい非イオン性界面活性剤では、 ポリプロピレンまたはEVAにおいて、検出可能なBSAまたはFBSタンパク 質結合はないという結果を得た。対照的に、配合内に界面活性剤をもたない基材 ポリマーには容易にタンパク質が結合した。さらに、HLB数が10より大きい 界面活性剤を配合した場合はかなりのタンパク質結合が見られ、ある場合には、 前記基材ポリマーのみの場合よりもタンパク質結合が多くなっていた。 前記配合物は、ライスツリッツ(Leistritz)34−mm2軸スクリ ュー押出機で、区分温度を200〜240℃に設定し、供給量を1時間あたり1 0〜50ポンドとして混合した。前記配合物の35mm径シャーレへの射出成形 は、バッテンフェルド(Battenfeld)25トン成形機で、区分温度を 200〜250℃に設定して行った。 本発明の望ましいあるいはその他の実施の形態を本明細書に述べたが、以下の 請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することのないさらなる実施の形 態があることは、当業者にとって当然である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グリフィン,ジェイムズ エイ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング パインウッド サークル 3 (72)発明者 スミス,フランセス エム アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14901 エルミラ リンカーン ストリート 970 (72)発明者 テネント,デイヴィッド エル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14821 キャンプベル クローソン ドライヴ 4748

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.水溶液中における有機物質の疎水性表面への結合能力を低減するように前記 疎水性表面を処理する方法において、前記方法が: (a)(i)5以下の親水性−親油性バランス数及び(ii)水溶液中に伸び出 すことのできる親水性要素を少なくとも1つ有する非イオン性界面活性剤を溶 剤中に含む塗布溶液を前記疎水性表面に塗布し; (b)工程(a)の前記被覆された疎水性表面を乾燥して前記塗布溶液から前 記溶剤を除去し、よって前記非イオン性界面活性剤を前記疎水性表面に結合さ せる; 工程を含み、 前記塗布及び乾燥工程を有機溶剤による中間洗浄工程を入れずに行うことを 特徴とする方法。 2.前記工程(b)後に前記処理された表面を前記有機物質を含有する水溶液に 接触させる追加工程を含み、前記処理された表面が非処理表面に比較して低減 された前記有機材料の結合を示すことを特徴とする請求の範囲第1項記載の方 法。 3.前記処理された表面が非処理表面により示される前記有機物質の結合レベル の0.5倍より低い前記結合レベルを示すことを特徴とする請求の範囲第2項 記載の方法。 4.前記処理された表面が非処理表面により示される前記有機物質の結合レベル の0.3倍より低い前記結合レベルを示すことを特徴とする請求の範囲第2項 記載の方法。 5.前記工程(b)後に前記処理された表面を前記有機物質を含有する水溶液に ある時間接触させる追加工程を含み、前記有機物質が生物学的活性を有し、前 記処理された表面の前記水溶液との接触時に前記水溶液の非処理表面との前記 時間にわたる接触時よりも前記生物学的活性が高く保持されていることを示す ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。 6.前記時間が90分であり、前記有機物質は前記水溶液の非処理表面との接触 時の生物学的活性の保持の少なくとも1.5倍の前記処理された表面の前記水 溶液との接触時の前記生物学的活性の保持を示すことを特徴とする請求の範囲 第5項記載の方法。 7.前記非イオン性界面活性剤が2.5以下の親水性−親油性バランス数を有す ることを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。 8.前記非イオン性界面活性剤がエチレンオキシド−プロピレンオキシド・ブロ ック共重合体を含むことを特徴とする請求の範囲第7項記載の方法。 9.前記非イオン性界面活性剤がポリプロピレンオキシドを含むことを特徴とす る請求の範囲第7項記載の方法。 10.前記溶剤がアルコールを含むことを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法 。 11.前記疎水性表面がポリマー表面であることを特徴とする請求の範囲第1項記 載の方法。 12.前記ポリマー表面がポリスチレンを含むことを特徴とする請求の範囲第11 項記載の方法。 13.前記有機物質がタンパク質、ペプチド、核酸または細胞であることを特徴と する請求の範囲第1項記載の方法。 14.前記有機物質が酵素または抗体であることを特徴とする請求の範囲第1項記 載の方法。 15.前記有機材料が水溶液中で少なくともいくらかの疎水性を示すことを特徴と する請求の範囲第1項記載の方法。 16.請求の範囲第1項記載の方法に従って処理された疎水性表面を含む器具。 17.前記器具が実験器具を含むことを特徴とする請求の範囲第16項記載の器具 。 18.非イオン性界面活性剤が乾燥被着された疎水性表面を含み、前記非イオン性 界面活性剤は(i)5以下の及び(ii)水溶液中に伸び出すことのできる親水 性要素を少なくとも1つ有することを特徴とする製品。 19.前記非イオン性界面活性剤が2.5以下の親水性−親油性バランス数を有す ることを特徴とする請求の範囲第18項記載の製品。 20.前記非イオン性界面活性剤がエチレンオキシド−プロピレンオキシド・ブロ ック共重合体を含むことを特徴とする請求の範囲第18項記載の製品。 21.前記非イオン性界面活性剤がポリプロピレンオキシドを含むことを特徴とす る請求の範囲第18項記載の製品。 22.前記疎水性表面がポリマー表面であることを特徴とする請求の範囲第18項 記載の製品。 23.前記ポリマー表面がポリスチレンを含むことを特徴とする請求の範囲第22 項記載の製品。 24.疎水性ポリマーからなる物体を作成する方法において、前記方法が: (a)前記物体を成形するための金型を作成し; (b)(i)5以下の親水性−親油性バランス数及び(ii)水溶液中に伸び出 すことのできる親水性要素を少なくとも1つ有する非イオン性界面活性剤を前 記金型の表面に塗布し; (c)前記金型を用いて、前記物体の少なくとも一部が前記非イオン性界面活 性剤が塗布された前記表面に接触して形成されるように前記物体を成形して、 前記表面から少なくともいくらかの前記非イオン性界面活性剤を前記物体の前 記一部に移す; 工程を含むことを特徴とする方法。 25.前記工程(c)後に前記物体を有機物質を含有する水溶液に接触させる追加 工程を含み、前記物体が前記工程(b)の前記非イオン性界面活性剤が塗布さ れていない金型を用いて成形された物体に比較して低減された前記有機材料の 結合を示すことを特徴とする請求の範囲第24項記載の方法。 26.前記物体が前記工程(b)の前記非イオン性界面活性剤が塗布されていない 金型を用いて成形された物体により示される前記有機物質の結合レベルの0. 5倍より低い前記結合レベルを示すことを特徴とする請求の範囲第25項記載 の方法。 27.前記物体が前記工程(b)の前記非イオン性界面活性剤が塗布されていない 金型を用いて成形された物体により示される前記有機物質の結合レベルの0. 3倍より低い前記結合レベルを示すことを特徴とする請求の範囲第25項記載 の方法。 28.前記工程(c)後に前記物体を有機物質を含有する水溶液にある時間接触さ せる追加工程を含み、前記有機物質が生物学的活性を有し、前記物体の前記水 溶液との接触時には前記工程(b)の前記非イオン性界面活性剤が塗布されて いない金型を用いて成形された物体との前記時間にわたる接触時よりも前記生 物学的活性が高く保持されていることを示すことを特徴とする請求の範囲第2 4項記載の方法。 29.前記時間が90分であり、前記有機物質は前記水溶液の前記工程(b)の前 記非イオン性界面活性剤が塗布されていない金型を用いて成形された物体との 接触時の生物学的活性の保持の少なくとも1.5倍の前記物体の前記水溶液と の接触時の前記生物学的活性の保持を示すことを特徴とする請求の範囲第28 項記載の方法。 30.前記非イオン性界面活性剤が2.5以下の親水性−親油バランス数を有する ことを特徴とする請求の範囲第24項記載の方法。 31.前記非イオン性界面活性剤がエチレンオキシド−プロピレンオキシド・ブロ ック共重合体を含むことを特徴とする請求の範囲第30項記載の方法。 32.前記非イオン性界面活性剤がポリプロピレンオキシドを含むことを特徴とす る請求の範囲第30項記載の方法。 33.前記疎水性ポリマーがポリスチレンを含むことを特徴とする請求の範囲第2 4項記載の方法。 34.前記非イオン性界面活性剤が前記非イオン性界面活性剤と溶剤との溶液の形 態で前記金型に塗布されることを特徴とする請求の範囲第24項記載の方法。 35.前記溶剤がアルコールを含むことを特徴とする請求の範囲第34項記載の方 法。 36.請求の範囲第24項記載の方法により作成されることを特徴とする物体。 37.前記物体が実験器具を含むことを特徴とする請求の範囲第36項記載の方法 。 38.疎水性表面との接触による水溶液中の有機分子の生物学的活性の低下を軽減 するための方法において、前記方法が: (a)前記水溶液と接触するための、(i)5以下の親水性−親油性バランス 数及び(ii)水溶液中に伸び出すことのできる親水性要素を少なくとも1つ有 する非イオン性界面活性剤が乾燥被着された疎水性表面を含む器具を作成し; (b)前記水溶液を前記器具と接触させる; 工程を含むことを特徴とする方法。 39.前記非イオン性界面活性剤が2.5以下の親水性−親油性バランス数を有す ることを特徴とする請求の範囲第38項記載の方法。 40.前記非イオン性界面活性剤がエチレンオキシド−プロピレンオキシド・ブロ ック共重合体を含むことを特徴とする請求の範囲第39項記載の方法。 41.前記非イオン性界面活性剤がポリプロピレンオキシドを含むことを特徴とす る請求の範囲第39項記載の方法。 42.前記疎水性表面がポリマー表面であることを特徴とする請求の範囲第38項 記載の方法。 43.前記器具が前記水溶液を貯蔵するために用いられることを特徴とする請求の 範囲第38項記載の方法。 44.前記器具が前記水溶液を計量分配するために用いられることを特徴とする請 求の範囲第38項記載の方法。 45.水溶液中で有機物質が疎水性表面に結合する能力を低減するための方法にお いて、前記方法が: (a)(i)5以下の親水性−親油性バランス数及び(ii)水溶液中に伸び出 すことのできる親水性要素を少なくとも1つ有する非イオン性界面活性剤を溶 剤中に含む塗布溶液を前記疎水性表面に塗布し; (b)前記被覆された表面を前記有機物質を含み工程(a)で用いた前記非イ オン性界面活性剤を含まない水溶液と接触させる; 工程を含み、 前記被覆された表面が非被覆表面と比較して低減された前記有機材料の結合 を示すことを特徴とする方法。 46.ポリマー配合物からつくられる製品において、前記製品が: (a)10以下の親水性−親油性バランス数を有し水溶液中に伸び出すことの できる親水性要素少なくとも1つを有する非水溶性非イオン性界面活性剤;と (b)母材ポリマー; を含み、 前記製品が水溶液中で有機物質の前記製品の表面に結合する能力を低減でき ることを特徴とする製品。 47.前記非水溶性非イオン性界面活性剤がモノオレイン酸ソルビトール、トリス テアリン酸ソルビトール、トリオレイン酸ソルビトール、モノステアリン酸ソ ルビトール、ポリ酸化エチレンステアリルエーテル、ポリエチレンオキシドオ レイルエーテル、及びポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド・ブロ ック共重合体を含む群から選ばれることを特徴とする請求の範囲第46項記載 の製品。 48.前記母材ポリマーが、エチレンビニルアセテート、ポリプロピレン、ポリオ レフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリスチレン−ブタジエン共重合 体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド及びその共重合体、ポ リウレタン、ポリエステル及びその共重合体、並びにフルオロポリマー類を含 む群から選ばれることを特徴とする請求の範囲第46項記載の製品。 49.前記製品が実験器具を含むことを特徴とする請求の範囲第46項記載の製品 。 50.水溶液中で有機物質が疎水性表面に結合する能力を低減させることのできる ポリマー配合物を製造するための方法において、前記方法が: (a)非水溶性比イオン性界面活性剤を母材ポリマーと十分に混合して配合物 とし; (b)前記配合物を溶融し; (c)前記非水溶性非イオン性界面活性剤が前記母材ポリマー基体の表面にシ アーにより移動するように、前記配合物をシアー条件におく; 工程を含むことを特徴とする方法。 51.前記配合物が押出または射出成形プロセスによりシアー条件におかれること を特徴とする請求の範囲第49項記載の方法。 52.請求の範囲第49項記載の方法に従って作成された親水性表面を含むことを 特徴とする製品。 53.非イオン性界面活性剤が吹き出した表面を含み、前記非イオン性界面活性剤 は(i)10以下の親水性−親油性バランス数及び(ii)水溶液中に伸び出す ことのできる親水性要素少なくとも1つを有することを特徴とする製品。
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