JP2003512400A - 生物支持マトリクス、それを作製および使用する方法 - Google Patents

生物支持マトリクス、それを作製および使用する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、生物支持マトリクスを含む物品であって、該生物支持マトリクスは、少なくとも１つの生物制限因子および少なくとも１つの栄養源を、支持体上に含む、生物支持マトリクスを提供する。本発明はまた、その生物支持マトリクスおよびそのマトリクスを使用する方法に関する。本発明は、所望されない生物（例えば、動物および植物）に対する生物学的なバリアとして使用され得る。これは、アレロケミカルを生成することによる。このアレロケミカルは、その生物を殺傷するかまたは追い払う。本発明は、容器の汚損を防止するために容器上にコーティングとして使用され得る。本発明はまた、薬物または医薬のような特定のアレロケミカルを製造するために使用され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願の引用） 本願は、１９９９年１０月２６日に出願された、仮出願番号６０／１６１，５
０１の優先権を主張し、その全開示が、本明細書中に参考として援用される。
【０００２】 （発明の分野） 本発明は、生物支持媒体ならびにそれを作製する方法および使用する方法に関
する。より特定すると、本発明は、少なくとも１つの生物制限因子および少なく
とも１つの栄養源を含む、ポリマーマトリクスに関する。
【０００３】 （発明の背景） ４０００年間にわたって、人類は、人工の構造体および容器の、海水と淡水と
の両方の水性環境における腐食および消費の分解効果を管理するための、多くの
種々の手段を試行してきた。古代エジプト人は、容器の内側に銅を張り、数世紀
後には、水銀化合物を船および網に塗り付けて、これらの有効な寿命を延長した
。新たに認識される要求の重要な時点において、革新がしばしば起こった。戦時
には、軍事科学者は、速度およびステルスを改善する手段を探求した。エネルギ
ーが制限された時代（１９７０年代）には、船の抵抗力を増加させるあらゆる汚
損生物を排除するために、過激な毒素が使用され、操作費用を４０％も増加させ
た。
【０００４】 最近３０年間にわたって、環境に対する国際的な焦点は、腐食および汚損を制
御する全ての以前の方法を、非常に不利に位置付けた。１兆部あたり１部の毒性
を有する毒素は、多くの港町の港および河口において、世界の産業国の要求によ
って、全ての生命形態を根絶し、これらの使用の徹底的な禁止令を生じさせた。
成功、高レベルの毒性およびこれらの結果を達成するために精密に規定される特
定の手段のために想定された課題である、単に物理化学的手段による放出機構の
制御は、新規性を妨害した。環境に対する考慮は、全ての公知のアプローチが、
人工の表面の安全かつ費用効果的な管理を水性と水生との両方の環境において提
供することを、鋭く妨害した。環境に対してフレンドリーな毒素の分散は、オキ
シモロン（ｏｘｙｍｏｒｏｎ）である。
【０００５】 数年間にわたって、アレロケミストリーの分野において、科学者は、生物学的
供給源から経済的に有利であるために十分な収率で化学物質を生成する効果的な
手段を提供することを、探求してきた。以前には、化学的生成は、生物をバット
内で培養して、インビトロ（試験管様の条件）で誘導される代謝での試みによっ
て、化学物質を生成する工程を包含する。次いで、この化学物質が、代表的な化
学的操作手段によってバットから収集される。化学者と生物学者との両方による
過剰の専門化は、近視眼的視野を引き起こした。
【０００６】 アレロケミカルは、生物学的生物によって、代謝の産物として生成される。こ
れらの材料は、一般的には、一次代謝産物、またはより慣用的には、二次代謝産
物と呼ばれる。これらはしばしば、生物活性因子として、生物の細胞の外側で、
生物によって使用される。歴史的に、これらは、「クロレリン（ｃｈｌｏｒｅｌ
ｌｉｎ）」と呼ばれている。アレロケミカルは、しばしば、生物によって、他の
生物のエンクローチメントに対する化学的バリアまたは忌避薬として、空間（ア
ンカー表面）を含む資源に対する競合において、使用される。アレロケミカルは
また、侵入物による消費を阻害する。アレロケミカル生成は、内部刺激または外
部刺激によって、誘導され得る。アレロケミカルは、性質が、防御的または攻撃
的であり得る。アレロケミカルは、環境因子に応答して生成され、これらの因子
のうちのいくつかは、栄養利用性、光、温度などを含む。抗汚損適用において、
生物は、代表的に、藻類、硅藻類、細菌であり、しばしばクリッター（ｃｒｉｔ
ｔｅｒ）と呼ばれ、これらの代謝産物を生成して、資源および物理的空間に対す
るこれらの効果的な競合を確実にする。海面のようなより高等な無脊椎動物、お
よび他の「軟体」無茎生物もまた、アレロケミカル活性の診査、および他の任意
の生命形態のための十分な機会を提供することが見出されている。不運なことに
、これらのアレロケミカルは、代表的に、分離されておらず、そして適切な媒体
を提供し得ないこと、ならびにさらなる研究および可能な開発の余地に起因して
、特定の市販目的に対して使用されていない。同時に、野外研究のための媒体が
存在しないことによって、適用の宿主における機能的化学に関する系統的な研究
が、妨げられてきた。
【０００７】 （発明の要旨） 本発明は、少なくとも１つの生物制限因子および少なくとも１つの栄養源を、
基板の少なくとも１つの表面に含む、生物支持マトリクスを含む物品に関する。
本発明は、天然の環境と相互作用し、そして環境と平衡状態で選択的バイオマス
を容易にする界面となる、共通に使用される成分のマトリクスの作製を提供する
。本発明はまた、生物支持マトリクスおよびこのマトリクスを使用する方法に関
する。本発明は、バイオマスを特定の領域に形成することによって、動物および
植物のような所望でない生物に対する生物学的バリアとして使用され得、このバ
イオマスは、これらの所望でない生物を殺傷するかまたはより好ましく駆除する
かのいずれかである、アレロケミカルを生成する。本発明は、汚損（例えば、容
器のバーナカル付着）を防止するために、容器のコーティングとして使用され得
る。本発明はまた、薬物または医薬のような特定のアレロケミカルを製造するた
めに、使用され得る。本発明はまた、アレロケミカルを生成するための手段とし
て有用な生物制限マトリクスを調製する方法に関し、この方法は、上記のような
生物支持マトリクスを提供する工程、およびこのマトリクスを環境に曝露する工
程を包含し、ここで、このマトリクスは、アレロケミカルを生成するバイオマス
を支持するよう調製される。この生物支持マトリクスは、バイオマスのための耐
久性のある支持層を提供する。このバイオマスは、薬学的特性もしくは生物阻害
特性および／または生物活性特性を有する、特定のアレロケミカルを生成するよ
う選択され得る。物理的マトリクスおよびその成分は、生物の標的化された種を
選択するよう調節され得る。
【０００８】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 本明細書および添付の特許請求の範囲において、用語アレロケミカルとは、バ
イオマスの代謝反応生成物をいう。代表的に、アレロケミカルは、バイオマスの
二次代謝反応生成物である。
【０００９】 用語「生物制限化学物質または因子」とは、基質または生息地の表面に定住ま
たは生息する生物学的生物の特定の群の数および種類を排除または変化する効果
を有するよう作用する、化学物質をいう。用語「生物制限因子」とは、生物がこ
のような化学物質をアレロケミカルとして生成し、そして使用して、環境におけ
る空間を含む資源に対する競合において、別の生物の応答に対して影響を与える
能力をいう。生物制限因子は、所望でない生物が、局所的かまたは表面的なマト
リクス環境における資源に対して競合する能力を変化させるよう働く。用語「バ
イオマス」とは、生物支持マトリクス上に付着または存在する生物学的生物をい
う。バイオマスは、それらの栄養のいくらかの部分を生物支持マトリクスから誘
導する生物から生じる。
【００１０】 生物支持マトリクスは、生物学的に活性である。換言すれば、このマトリクス
は、バイオマスによって影響を受ける。実際に、生物支持マトリクスは、少なく
とも部分的にバイオマスによって消費される。生物支持マトリクスは、生体分解
性である。生物支持マトリクスは、ステノプロフィルリック（ｓｔｅｎｏｐｒｏ
ｐｈｉｌｕｒｉｃ）である。ステノプロフィルリックマトリクスは、設計された
重合または生物学的に活性な因子と協奏的に関与するかもしくは阻害されるかの
いずれかの因子の妨害によってマトリクスの結晶周期性が変化する場合に形成さ
れるマトリクスであり、生物学的因子が制限するような速度で粒子間位置で、マ
トリクスの制御された分解（生物学的、物理学的および化学的）を容易にする。
このマトリクスは、適用される生息地に生じる種々の天然の生物から生じるバイ
オマスとは異なるバイオマスの発達を、支持および増強する。バイオマスは、１
年間あたり約０．１〜１０ミル、または約０．５〜約２ミル、または約１〜約１
．５ミルの速度で、消費される。
【００１１】 上記のように、本発明は、生物支持マトリクスに関する。この生物支持マトリ
クスの組成は、このマトリクスに存在し、そしてこのマトリクスを消費する生物
学的生物（またはバイオマス）の型を制限するよう働く。このマトリクスは、生
物制限因子および栄養因子を含む。
【００１２】 生物制限因子は、生物の多様性を制限するため、そして引き続いて、所望でな
い生物学的生物をバイオマス中に含むことを防止するために十分な、任意の量で
存在し得る。生物制限因子は、極微量程度であると考えられる量から、考えられ
る限り多量（探求される生物制限作用に対して５０重量％より多く）で主要な成
分（栄養）として、存在し得る。１つの実施形態において、生物制限因子は、少
なくとも２重量％、または少なくとも約５重量％、または少なくとも約１０重量
％の量で存在する。生物制限因子は、約８０重量％まで、または約７０重量％ま
で、または約６０重量％までの量で存在する。いくつかの場合においては、百万
部あたり１部の濃度の特定の化学物質が、生物学的活性を制限するために考慮さ
れ得る。このような濃度の１つは、百万部あたり約１０〜約１０００部、または
百万部あたり５０〜約５００部で存在する、生物制限因子を含む。
【００１３】 生物制限因子としては、有機または無機の生物制限因子が挙げられる。これら
の材料は、所望の生物がそのバイオマトリクスの資源を補完する能力が改善され
るような効果が提供されるように存在する。この生物制限因子は、１つの生物の
ための栄養を提供し得、他方、同時に類似または非類似の種の別の生物にとって
の毒素である。生物制限因子は、生物学的に利用可能である形態で存在する。用
語「生物利用可能（バイオアベイラブル）」とは、生物制限因子および栄養であ
って、生物と相互作用またはそれにより／それとともに代謝されて生物を制限す
る影響を有するのに利用可能であるものをいう。
【００１４】 生物制限因子は、有機または無機であり得る。生物制限因子の組み合わせが使
用され得る。生物制限因子の例としては、重金属（鉛、バナジウム、モリブデン
、ニッケル、スズ、銅、水銀など）および２以上のこれらの金属の合金が挙げら
れる。生物制限因子は、有機化合物（例えば、上記金属およびその合金の有機金
属）を含む金属であり得る。例えば、スズまたは銅の化合物は、生物制限因子と
して使用され得、しばしば共同化合物活性成分と呼ばれる。さらに、金属を含ま
ない生物制限因子が使用され得る。金属を含まない生物制限因子の例としては、
有機殺生物剤（例えば、イソチアゾロン、フェノール化合物（例えば、コールタ
ール）、チアジアゾール化合物、チオカルバメート化合物などが挙げられる。生
物制限因子はまた、無機／有機化合物（たとえば、トリブチルスズ）であり得る
。新たなまたは非天然の周囲環境または環境に起因して改変または適合されたバ
イオマスを作製することを助ける任意の生物制限因子が使用され得る。
【００１５】 有用な生物制限因子は、銅である。銅は、好ましくは、銅金属粒子の形態であ
る。これらの粒子は、約２０μｍから４１μｍの平均サイズを有する。１つの実
施形態において、その粒子は、立方体形状を有する。１つの実施形態において、
銅または銅合金の片は、ワイヤ（例えば環状または方状の切片）を、形成される
粒子がその直径または最大の断面寸法にほぼ等しくなるように切断することによ
って生成される。したがって、薄片でも細長フィラメントなどでもなく、銅の固
形の塊が形成される。
【００１６】 １つの実施形態において、銅粒子は、その主要な寸法がすべて約０．７−１の
範囲内にあるような形状を有する。したがって、例えば、その粒子が平坦な水平
表面上に置かれるとき、それらはすべて平面上および上昇した状態でほぼ同じ寸
法であり、各々の粒子について、平面上での２つの主要な寸法（すなわち、第一
の寸法は、その粒子の平面上の長さであり、そして第二の寸法は、第一の寸法に
対して直角で測定された平面上の幅である）ならびにその上昇した状態での２つ
の主要な寸法はすべて、互いに約０．７−１．０の比にある。したがって、粒子
は、固形の塊であり、そして薄片でも細長フィラメントでもない。粒子の各々は
、多角形状またはより特定すると立方体の形態であり得る。または、粒子の各々
は、この定義を有する円柱状または他の形状のような丸い表面を有する本体を含
み得る。そうでなければ、粒子は、多角形の本体および丸い表面を含む本体の混
合物を含み得る。
【００１７】 生物支持マトリクスはまた、少なくとも１つの栄養源を含む。栄養源は、内因
性のマトリクスポリマー、マトリクス中の添加物またはその両方由来であり得る
。栄養源は、そのマトリクス中の任意の生物学的に利用可能な供給源に由来し得
る。
【００１８】 バイオマスは、生命を維持するために例えば、炭素、リンおよび／または窒素
を必要とする。それはまた、少量栄養素、微量（例えば、０．５％未満）または
超微量（例えば、０．０５％未満）の栄養素もまた、所望の適用のために必要と
し得る。炭素源としては、以下に記載されるようなマトリクスのポリマーが挙げ
られる。炭素はまた、他の栄養の成分として提供され得る（例えば、ホスフェー
ト化合物または複合アミン化合物）。リンの供給源としては、天然または合成の
ポリマー化合物、触媒および添加物（例えば、ホスフェート化合物および／また
はＰＯ4を含む塩）が挙げられる。窒素源の例としては、アミン、触媒、添加物
および吸蔵成分（例えば、窒素およびアンモニアの塩）が挙げられる。アミンは
、モノアミンまたはポリアミン（ポリアルキレンポリアミン（例えば、ジエチレ
ントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチルエンペンタアミンなど
）を含む）。栄養添加物は、超微量レベルから主要な供給源供給業者までの量で
存在する。例としては、セレンおよび亜鉛を含む。栄養が添加物としてマトリク
スに供給されるとき、それらは、１つの実施形態において１００万部あたり１部
から５００部のレベルで存在する。
【００１９】 生物支持マトリクスとしては、ポリマーまたは他の支持媒体（例えばコンクリ
ート）が挙げられる。このポリマーは、天然ポリマーまたは合成ポリマーであり
得る。生物支持マトリクスはまた、セメント状の凝集物を含み得る。このポリマ
ーは、バイオポリマーまたはバイオ操作されたポリマーであり得る。このポリマ
ーは、生物支持マトリクスを維持し得る任意のポリマーであり得る。このポリマ
ーは、生物支持マトリクスを支持することによって、生物制限因子およびマトリ
クスの他の添加物を維持するために必要な物理的特長または環境ならびにバイオ
マスを提供する。
【００２０】 生物支持マトリクスは、バイオマスによって好ましい速度で消費されるが、な
おも、マトリクスの破壊を防ぐための耐久性を提供するに十分な硬度を有する。
架橋密度および／または空孔率および／または溶解度を変更することによって、
マトリクス材料、栄養および生物制限因子の生物利用能はそれによって、生物支
持マトリクスを形成する。ベースのポリマー系の化学量論比率を調整することま
たはさらなる成分をマトリクスに含ませるかもしくは吸蔵することによって、所
望の特性は、種々の要件について達成され得る。生体支持マトリクスの耐久性は
、その適用に関連する。例えば、汚損コーティングとして使用される場合、その
生物支持マトリクスは、腐食を防止するに十分な強度を提供し、それゆえ、汚損
生物から保護される表面からマトリクスを除去する。構造的適用において、その
マトリクスは、より弾性とされて、１０〜２０年の耐用年数を、改変された消費
速度で提供し得、腐食はあまり問題とならなくなる。
【００２１】 使用されるポリマーは、生物制限因子および／または栄養源に適合する任意の
成分であり得る。１つの実施形態において、そのポリマーは生体分解性である。
１つの実施形態において、ポリマーは、バイオマスのための栄養源であることに
留意すべきである。これらのポリマーとしては、任意の天然および合成のポリマ
ーが挙げられ、これらには、汚損ペンキおよびコーティングにおいて使用される
ポリマーが含まれる。このポリマーは、ポリエポキシド、ポリウレタン、ポリエ
ステル、ゴム、ラテックス、スチレン、エラストマー、アクリル類、アセトアセ
テート類、アセトアセトアミド類、および生物操作されたポリマーでさえもあり
得る。別の実施形態において、そのマトリクスとしては、アクリロニトリル、メ
タクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビニ
ル、アクリレート、メタクリレート、スチレン、ビニル−イソブチルエーテル、
ベンズアルジミン、アルジミン、アラルジミン、アセトアセトキシエチルメタク
リレート、アジミン、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、カルボキシ基、
ビニルトルエンアクリレートコポリマー、エポキシ系、またはコールタールエポ
キシ系など。改変されたブレンドから誘導された他の親水性または部分的に親水
性のポリマー（例えば、エポキシ、ウレタン（窒素源）、ゴム、エラストマー（
炭素源）、およびバイオポリマー（天然および合成、生物操作されたものを含む
）もまた使用され得る。または所定の生体因子溶解または溶出の速度内で適切な
ポリマー分解速度を促進する成分の任意のブレンド組み合わせが作用し得る。
【００２２】 １つの実施形態において、そのマトリクスは、天然または合成のゴムを含む。
これらのゴムの例としては、ポリスルホン化ポリエチレンが挙げられ、この中に
は、Ｈｙｐａｌｏｎが一例であり、エチレンプロピレンジエンモノマー、スチレ
ンブタジエンゴム、ブロモブチルゴム、塩素化ゴム（例えば、クロロブチルゴム
）、ポリクロロプレン（例えば、ネオプレンおよびニトリルゴム）が挙げられる
。
【００２３】 １つの実施形態において、触媒または架橋剤（例えば、テトラエチレントリア
ミン（ＴＥＴＡ）のようなポリエチレンアミン）は、架橋改変剤および栄養とし
て働く。過剰のアミンは、重合、空孔率の上昇、架橋密度の低下、および結果と
して生体分解が有利な速度で起こり得る表面積を阻害する。吸蔵した銅の溶解速
度は、約１０−２０μｇの銅／日である。類似の結果は、物理的特性改変剤また
は架橋密度調整のいずれかとして使用される他の官能基または触媒に、アミンの
部分を置換することによって得られ得る。
【００２４】 １つの実施形態において、ポリマーの重合は、官能性アミンを有する官能性ア
セト酢酸基を含み、生物制限因子とのエナミン複合体を形成する。ｐｐｍ濃度の
単一の生物活性因子または任意の伝統的な抗汚損因子と協働する共同活性因子と
して同様に使用され得る。特定の適用において、他の伝統的なポリマーおよび触
媒性成分および／または改変剤（不活性または活性）のブレンドは、さらなる有
利な特性を提供し得る。
【００２５】 １つの実施形態において、１日当たり１平方センチメートルあたり３０−５０
μｇの銅の溶出速度でのエポキシマトリクスポリマーが使用される。ここで、遺
伝的に変更された生物は、インサイチュ天然環境の周囲環境を必要とするそのよ
うな低濃度または微濃度で生じるアレロケミカルの新規薬物およびファインケミ
カル適用を研究するために支持される。
【００２６】 １つの実施形態において、バナジウム化合物を活性生物制限因子として有する
ウレタンポリマーを利用して、閉鎖したループ冷却水系における殺生物剤の使用
を除去し、それにより、環境へ殺微生物剤をばらまく必要を回避する。
【００２７】 １つの実施形態において、コールタールポリマーおよび銅金属が、水生（湿潤
沈水、熱帯性気候）の環境においてコンクリートの円盤上で使用され、通信装置
およびコンクリートのネイティブ生物による消費を防止する。
【００２８】 １つの実施形態において、改変されたエポキシおよび銅金属のマトリクスを、
シートまたはフィルムに付着させることによって、新鮮な水環境におけるカワホ
トトギスカイ（ｚｅｂｒａ ｍｕｓｓｅｌ）の環境に侵入するボートまたは容器
の水の線に適用される。
【００２９】 １つの実施形態において、マトリクス中の銅金属粒子およびイソチアゾロンの
分散物を有するエラストマーマトリクスは、樹木のくい打ちの有用な寿命を延ば
す海洋構造物において使用される木材の保護および維持について卓越したマトリ
クスを提供し、そして２５年は設置される。イソチアゾロンは、生体汚損制御特
性を増強し、他方、その金属粒子は、海洋穿孔生物から保護する。
【００３０】 別の実施形態において、マトリクスはエポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂は、
プレポリマーおよび架橋剤を含むエポキシを含むプレポリマーを反応させること
によって調製される。代表的に、エポキシ樹脂は、エピクロロヒドリンビスフェ
ノールＡおよび適切な架橋剤（例えば、ポリアミン）から調製される。ポリアミ
ンは上記されている。アミンは、エポキシプレポリマーと反応するに必要なよう
に過剰量で使用される。アミンのエポキシプレポリマーに対する比は、代表的に
、０．７５−４：１または約０．９−２または約１−１．５であり得る。
【００３１】 １つの実施形態において、エポキシ樹脂としては、多数の周知の樹脂のいずれ
か一つが挙げられ、これは、エポキシド基のその中での存在によって特徴づけら
れる。広汎な種々のそのような樹脂は、市販されている。そのような樹脂は、混
合された脂肪族芳香族または非芳香族のみ（すなわち、脂肪族または環状脂肪族
）のいずれかの分子構造を有する。
【００３２】 混合された脂肪族芳香族のエポキシ樹脂は、ビス（ヒドロキシ芳香族）アルカ
ンまたはテトラキス（ヒドロキシ芳香族）アルカンと、ハロゲン置換脂肪族エポ
キシドとの、塩基（例えば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム）の存在下
で、周知反応により調製される。これらの条件下で、水素ハライドがまず除去さ
れ、そして脂肪族エポキシド基は、エーテル結合を介して芳香族の核へと結合さ
れる。ついで、エポキシド基をヒドロキシル基と縮合してポリマー分子を形成す
る。これは、反応物および反応時間の相対比にしたがって大きさが変動する。
【００３３】 エピクロロヒドリンの代わりに、約４以上の炭素原子、一般的に約４から約２
０の炭素原子を含む、ハロゲン置換脂肪族エポキシドを使用し得る。一般的に、
塩素置換された末端アルキレンオキシド（末端とは、エポキシド基がアルキル鎖
の末端にあることを意味する）を使用することが好ましく、そしてエピクロロヒ
ドリンが、市販されているかどうかの理由でおよび本発明の目的に有用なエポキ
シ樹脂を形成する点における卓越性により特に好ましい。
【００３４】 所望の場合、ハロゲン置換脂肪族エポキシドはまた、例えば、ヒドロキシ、ケ
ト、ニトロ、ニトロソ、エーテル、スルフィド、カルボアルコキシなどの置換基
を含み得る。
【００３５】 約１６以上の炭素原子、一般的には約１６から約３０の炭素原子を含むビス（
ヒドロキシ芳香族）アルカン（例えば、２，２−ビス（１−ヒドロキシ−４−ナ
フチル）プロパン；２，２−ビス（ｏ−ヒドロキシフェニル）プロパン；２，２
−ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）ブタン、または３，３−ビス（ｐ−ヒドロキ
シフェニル）ヘキサンなどを使用し得る。所望の場合、ビス（ヒドロキシ芳香族
）アルカンは、例えば、ハロゲン、ニトロ、ニトロソ、エーテル、スフフィド、
カルボアルコキシなどの置換基を含み得る。一般に、ビス（ｐ−ヒドロキシフェ
ニル）アルカンを使用することが好ましい。なぜなら、この型の化合物は、硫酸
のような脱水剤の存在下でフェノールと脂肪族ケトンまたはアルデヒドとの周知
の縮合から容易に入手可能であるからである。特に好ましいのは、２，２−ビス
−（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンであり、これは、「ビスフェノール（Ｂ
ｉｏｐｈｅｎｏｌ）Ａ」として市販されている。
【００３６】 エポキシ樹脂であって、本発明の目的に特に適合するものは、ビス−（ヒドロ
キシフェニル）アルカン（好ましくは、２，２−ビス−（ｐ−ヒドロキシフェニ
ル）プロパン）と、塩素置換末端アルキレンオキシド（好ましくはエピクロロヒ
ドリン）との反応により、約３００と約５００との間の範囲および好ましくは約
３５０と約４００との間の範囲の平均分子量を有する産物が生成される。平均分
子量が約３８０であり、そして２，２−ビス−（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロ
パンおよびエピクロロヒドリンから調製されるそのような好ましいエポキシ樹脂
の一つは、商標「Ｅｐｏｎ１０３１」として知られる。別の一般的なクラスのエ
ポキシ樹脂であって、本発明の目的について有用であるものは、脂肪族または環
状脂肪族エポキシ樹脂である。これらの樹脂は、環状または非環状のオレフィン
（例えば、メチルシクロヘキサン、ビニルシクロヘキセン、αメチルビニルシク
ロヘキセン、ポリブタジエンなど）であり、少なくとも１炭素間の重結合を含む
。そのような非芳香族エポキシ樹脂の一つである商標「Ｏｘｉｒｏｎ２００１」
としてされるものは、過酢酸を用いたポリブタジエンの酸化により作製される。
さらに別のクラスのエポキシ樹脂であって、本発明の目的について有用であるも
のは、ノボラック樹脂である。ノボラック樹脂の代表例は、フェノールノボラッ
クおよびクレゾールノボラックの樹脂である。
【００３７】 エポキシ樹脂は、種々のモノマーおよびポリマーの付加によって改変され得る
。これは、硬化したエポキシ系において所望の特性を達成する。例えば、エポキ
シ系の熱安定性は、種々のモノマーとエポキシ樹脂酸化剤との混合物を混合する
ことによって増大し得る。ついで、これらの混合物を、上記の様式で二酸化硫黄
を用いて硬化し得る。
【００３８】 モノマー性材料の例であって、本発明にしたがって酸硬化可能なエポキシ樹脂
と混和され得るものとしては、アクリルモノマー、ビニルモノマー、フルフリル
アルコール、ポリフルフリルアルコール、ホルムアルデヒドベースの熱硬化性樹
脂、ウレタン樹脂、またはそれらの混合物が挙げられる。これらの特定のモノマ
ーおよびポリマーが酸硬化性エポキシ樹脂の特性を改変する正確な機構は、現時
点ではわからない。約５０重量％までの上記特定のモノマーおよびポリマーをエ
ポキシ樹脂と混合して本発明に従う改変エポキシ樹脂系を形成し得る。アクリル
化合物は、エポキシ系についての改変剤として特に有用であり、そして特定の例
としては、トリメチロールプロパントリアクリレートおよびフルフリルメタクリ
レートが挙げられる。改変剤として有用なホルムアルデヒドベースの熱硬化性樹
脂の例としては、フェノールホルムアルデヒド樹脂または尿素ホルムアルデヒド
樹脂が挙げられる。レソルシノールもまた、特定の有用な改変剤である。
【００３９】 多価アルコールの例は、２−約１０の水酸基を含むものである。これらは、例
えば、アルキレングリコールおよびポリオキシアルキレングリコール（例えば、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ
エチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジ
ブチレングリコール、トリブチレングリコール、ならびに他のアルキレングリコ
ールおよびポリオキシアルキレングリコール）により例示され、これらにおいて
、アルキレンラジカルは、２から約８炭素原子を含む。
【００４０】 本明細書において記載されるように、生体支持マトリクスは、栄養添加物およ
び生体制限因子を含む。このマトリクスは、代表的に、厚さが２から３ミル（１
インチの千分の一）でマトリクス４０−５０ミルを有する。マトリクスは、バイ
オマスによって長期間にわたって消費され、他方、アレロケミカルとして生産さ
れるときに、外的環境および生体制限バイオマスと平衡になる。
【００４１】 生物支持マトリクスは、基板によってまたはその上で支持される。この基板は
、容器船体であり得、これは、ボートまたは船の形に似ている。ボートの船体は
、木、ファイバガラス、アルミニウムもしくは鋼から作製されており、またはゴ
ム化したコーティングを有する船体であり得る。生物支持マトリクスはまた、列
挙された材料またはコンクリートからできた他の海洋構造物（例えば、杭打ち、
フロートまたはブイ）に適用され得る。この支持体はまた、生体支持マトリクス
を支持し、そしてマトリクスおよびバイオマスのための必要な構造的支持体を提
供する、任意の表面であり得る。この支持体は、生物支持マトリクスまたはバイ
オマスのための支持体を提供する暗渠またはパイプであり得る。得られる生物学
的バリア（バイオマス、バイオフィルム）は、生物支持マトリクス、バイオマス
および支持体を用いて確立され得る。支持体はまた、醗酵容器のような容器中に
おけるように構造支持体または表面拡張領域であり得る。支持体は、水性または
水生の環境において存在する任意の構造であり得る。この支持体は、シート、フ
ィルムまたはキャストフォームであり得る。アレロケミカルは、それらが生産さ
れるときに、バイオマスから分離され得る。
【００４２】 図１を参照すると、生物支持マトリクスが支持体１１を有して示される。この
支持体１１は、生物支持マトリクス１２に取り付けられる。マトリクス１２は、
炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）を含む。マトリクス１２は、バイオマ
ス１３を支持する。このバイオマス１３はついで、アレロケミカル１４を生成す
る。
【００４３】 生物支持マトリクスは、ベースマトリクス材料を選択することによって作製さ
れる。この材料は、選択的発生を支持するバイオマスを生じる、生物制限因子の
存在下で天然に存在する生物についてバイオマス保持を支持し得る。グリコール
、アミンおよび銅金属粒子のブレンドを用いて重合されたビスフェノールＡ樹脂
は、炭素および窒素の栄養源を、天然に存在する生物に提供し、他方、生物学的
に利用可能で生物制限量の銅の存在により、生物限定条件に起因して、マトリク
ス上に凝集する生物の数および種類を制限する。成功への基準は、その因子の生
物制限条件下に置きつつ、残りの生体制限種の継続した増殖のための長期支持を
提供するための合理的な速度で、天然に存在する生物によって分解され得るマト
リクスである。この場合、架橋干渉は、所定の形状および濃度（例えば、マトリ
クス界面での銅の量（生物学的に利用可能な濃度）によって、バイオマス中の続
きの生物の数および種類を限定しつつ、表面積および栄養を可能にするような所
定の形状および濃度の特定の銅金属粒子のかなりの包含および過剰のアミンによ
って作製される。作動可能な処方物は、２つのプレミックスのエポキシ成分を用
いることによって調製され得る。樹脂になるべきＡ部（例えば、１．５部の化学
量論量のアミン（例えば、トリエチレンテトラアミン）を有する付加物を形成す
るために、予備反応された１部のＡｒａｌｄｉｔｅ５０８に対する０．４３部の
Ａｒａｌｄｉｔｅ６００４（可撓性および親水性のためのポリグリシダールブレ
ンド）。噴霧適用のための、適切な流体レオロジーを可能にするようなＭ−３５
７とスムーズな立方体粒子のような銅粒子形状は、得られた混合物の５５重量％
を含むように非アミン付加物へと添加される。溶媒希釈物（例えば、１：１：１
ＭＥＫ：ＴＯＬ：ＸＹＬ）は、代表的に適用条件に依存して、５−１２％で使用
され得る。この場合、予備反応で４：１の比に混合を調整することは、十分な表
面積、利用可能因子および生物制限因子（銅）がマトリクス中に分散し、そして
栄養がバイオマスに利用可能であるように、最終のマトリクス架橋を可能にする
。
【００４４】 上記の生物支持マトリクスは、適切なベースの接着性コーティングおよび腐食
のための中間コーティングを伴うマトリクスをボート船体に、ならびに絶縁バリ
アを二金属性ガルバニック作用に加えることによってバーナカルおよび他の所望
されない生物の付着を防止する。別の適用は、フィラーベースのコーティングに
わたって、暗渠に対してマトリクスに適用して生物がある場から別の場へと移動
することを防止することである。
【００４５】 本発明を、その好ましい実施形態に関連して説明してきたが、種々のその改変
が当業者には、本明細書を読むことで明らかになることが理解される。したがっ
て、本明細書において開示された本発明は、添付の特許請求の範囲内に入るその
ような改変を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、基板上の生物支持マトリクスの断面領域である。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ａ０１Ｎ 61/00 Ａ０１Ｎ 61/00 Ｃ Ｄ 63/00 63/00 Ｆ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０Ｃ ５２０ ５２０Ｚ ５３２ ５３２Ａ ５４０ ５４０Ｚ ５５０ ５５０Ｄ ＺＡＢ ＺＡＢ Ｃ０９Ｄ 5/16 Ｃ０９Ｄ 5/16 201/00 201/00 Ｃ１２Ｍ 1/40 Ｃ１２Ｍ 1/40 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ， ＺＷ Ｆターム(参考） 4B029 AA21 BB01 CC02 CC07 4H011 AD01 BA01 BB18 BC19 DA09 DA10 DD01 DH02 DH03 DH04 DH05 DH08 DH18 DH19 4J038 CA001 CC021 CD021 CF021 CG141 CG161 CG171 DB001 DD001 DG001 HA066 JB01 JC38 KA03 KA08 NA05

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 生物支持マトリクスを含む物品であって、該生物支持マトリ
    クスは、少なくとも１つの生物制限因子および少なくとも１つの栄養源を、支持
    体上に含む、物品。
  2. 【請求項２】 前記生物制限因子は、金属または有機性の毒素である、請求
    項１に記載の物品。
  3. 【請求項３】 前記生物制限因子は、スズ、銅またはニッケルの、金属、合
    金または有機錯体を含む、請求項１に記載の物品。
  4. 【請求項４】 前記生物制限因子は、銅または銅合金の粒子である、請求項
    １に記載の物品。
  5. 【請求項５】 前記栄養源は、炭素、窒素およびリンの供給源を含む、請求
    項１に記載の物品。
  6. 【請求項６】 前記栄養源は、窒素および炭素を含むポリマーである、請求
    項１に記載の物品。
  7. 【請求項７】 前記炭素および窒素を含むポリマーは、ポリエポキシドまた
    はポリウレタンである、請求項６に記載の物品。
  8. 【請求項８】 前記ポリマーは、エポキシ樹脂およびポリアミン架橋剤から
    調製された、架橋されたポリエポキシドである、請求項７に記載の物品。
  9. 【請求項９】 前記生物支持マトリクスは、少なくとも１つの架橋改変ポリ
    マーを含む、請求項１に記載の物品。
  10. 【請求項１０】 前記ポリマーは、ポリエポキシド、ポリエステル、ポリウ
    レタンまたはゴムから選択される、請求項９に記載の物品。
  11. 【請求項１１】 前記マトリクスの前記ポリマーは、アクリロニトリル、メ
    タクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビニ
    ル、アクリレート、メタクリレートまたはスチレンの、ポリマーまたはコポリマ
    ーである、請求項１０に記載の物品。
  12. 【請求項１２】 前記生物支持マトリクスの上にバイオマスをさらに含む、
    請求項１に記載の物品。
  13. 【請求項１３】 前記バイオマスは、前記生物支持マトリクスを消費する、
    請求項１２に記載の物品。
  14. 【請求項１４】 前記支持体は、金属またはファイバーガラス容器である、
    請求項１に記載の物品。
  15. 【請求項１５】 生物制限因子および栄養源を含む、生物支持マトリクス。
  16. 【請求項１６】 汚損を防止する方法であって、該方法は以下の工程： 生物制限因子および少なくとも１つの栄養源を含む、生物支持マトリクスを提
    供する工程； コーティングを支持体に塗布する工程；および バイオマスを該生物支持マトリクス上で形成させる工程、 を包含する、方法。
  17. 【請求項１７】 前記バイオマスは、少なくとも１つのアレロケミカルを生
    成し、該アレロケミカルは、汚損生物の付着を防止する、請求項１６に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記支持体は、金属、ファイバーガラス、木、セメントま
    たはそれらの組み合わせである、請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記支持体は、ボート船体である、請求項１６に記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】 前記支持体は、セメント支持体である、請求項１６に記載
    の方法。
  21. 【請求項２１】 生物の移動を防止するための方法であって、該方法は： （Ａ） 栄養源および生物制限因子を含む、生物支持マトリクスを提供する工
    程； 該マトリクスがバイオマスを形成するように生体分解性であり、該バイオマス
    がアレロケミカルを生成して生物移動に対するバリアを提供する領域において、
    支持体に、該生物支持マトリクスを塗布する工程、 を包含する、方法。
  22. 【請求項２２】 アレロケミカルを生成する方法であって、該方法は以下の
    工程： 支持体上に栄養源および生物制限因子を含む、生物支持マトリクスを提供する
    工程； 該生物支持マトリクスを、バイオマスの形成を生じ、該バイオマスがアレロケ
    ミカルを生成する環境に暴露する工程；および 該バイオマスによって生成された該アレロケミカルを取り出す工程、 を包含する、方法。
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