JP2006176720A - High polymer for medical material and polymer solution using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体試料中の多数の蛋白質、核酸等の並列検出および分析等に用いられる医療材料用高分子化合物に関する。より詳細には、本発明は、プロテオミクス、ならびに遺伝子活性の細胞内蛋白質レベルでの測定に用いられる医療材料用高分子化合物に関する。 The present invention relates to a polymer compound for medical materials used for parallel detection and analysis of a large number of proteins and nucleic acids in a biological sample. More specifically, the present invention relates to a polymer compound for medical materials used for proteomics and measurement of gene activity at the intracellular protein level.
遺伝子活性の評価や疾患プロセス、薬物効果の生物学的プロセスを含む生物学的プロセスを解読するための試みは、伝統的に、ゲノミクスに焦点が当てられてきたが、プロテオミクスは、細胞の生物学的機能についてより詳細な情報を提供する。プロテオミクスは、遺伝子レベルというよりもむしろ、蛋白質レベルでの発現を検出し、定量することによる、遺伝子活性の定性的かつ定量的な測定を含む。また、蛋白質の翻訳後修飾、蛋白質間の相互作用など遺伝子にコードされない事象の研究を含む。
膨大なゲノム情報の入手が可能となった今日、プロテオミクス研究はますます迅速高効率（ハイスループット）化が求められている。この目的の分子アレイとしてＤＮＡチップが実用化されてきた。一方、生体機能において最も複雑で多様性の高い蛋白質の検出に関しては、プロテインチップが提唱され、最近研究が進められている。プロテインチップとは、蛋白質、またはそれを捕捉する分子をチップ（微小な基板）表面に固定化したものを総称する。
Attempts to decipher biological processes, including assessment of gene activity, disease processes, and biological processes of drug effects, have traditionally focused on genomics, but proteomics Provide more detailed information about functional functions. Proteomics involves qualitative and quantitative measurement of gene activity by detecting and quantifying expression at the protein level rather than at the gene level. It also includes studies of events that are not encoded by genes such as post-translational modifications of proteins and interactions between proteins.
Now that a large amount of genome information is available, proteomics research is required to be faster and more efficient (high throughput). A DNA chip has been put into practical use as a molecular array for this purpose. On the other hand, regarding the detection of the most complex and highly diverse protein in biological functions, a protein chip has been proposed and recently researched. A protein chip is a generic term for a protein or a molecule that captures it immobilized on a chip (micro substrate) surface.
しかし、現状のプロテインチップは一般にＤＮＡチップの延長線上に位置付けられて開発がなされている為、ガラス基板上に蛋白質、またはそれを捕捉する分子をチップ表面に固定化する検討がなされている（例えば、特許文献１参照）。
プロテインチップのシグナル検出において、信号対雑音比を低下させる原因として検出対象物質の基板への非特異的な吸着（たとえば、非特許文献１参照）が挙げられる。
これを解決するため、生理活性物質の非特異的吸着量の少ないバイオチップが求められているが、このようなバイオチップを用いた場合、蛋白質を補足させた後の洗浄工程において基板に固定化した蛋白質またはそれを捕捉する分子が流出し、信号が低下するという問題があった。
In signal detection of a protein chip, non-specific adsorption (for example, see Non-Patent Document 1) of a detection target substance to a substrate can be cited as a cause of reducing the signal-to-noise ratio.
In order to solve this problem, a biochip with a small amount of non-specific adsorption of physiologically active substances is required. When such a biochip is used, it is immobilized on a substrate in a washing step after supplementing proteins. There is a problem that the protein or the molecule that captures it flows out and the signal decreases.
本発明は、吸着防止剤をコーティングすることなく、検出対象物質の非特異的な吸着・結合を抑制し、さらに洗浄による信号低下を低減することにより検出精度の高い医療材料用高分子化合物を提供することを目的とする。ここで言う医療材料とは、プロテインチップ、ＤＮＡチップ、バイオチップ等のバイオデバイスの他に、ゲル、多孔体、膜、粒子など、高分子化合物自体に様々な物性、形状を持たせたバイオマトリックスを含む。 The present invention provides a polymer compound for medical materials with high detection accuracy by suppressing non-specific adsorption / binding of a substance to be detected without coating an adsorption inhibitor and further reducing signal degradation due to washing. The purpose is to do. The medical material here refers to a biomatrix that has various physical properties and shapes in the polymer compound itself, such as gels, porous bodies, membranes, and particles, in addition to biodevices such as protein chips, DNA chips, and biochips. including.
本発明は、
（１）ホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）、活性エステル基を有する単量体（ｂ）及び架橋可能な官能基を有する単量体（ｃ）を共重合してなることを特徴とする医療材料用高分子化合物、
（２）ホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）、活性エステル基を有する単量体（ｂ）、架橋可能な官能基を有する単量体（ｃ）及びアルキル基を有する単量体（ｄ）を共重合してなることを特徴とする医療材料用高分子化合物、
（３）ホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）が下記の一般式［１］（式中Ｒ1は水素原子またはメチル基を示し、Ｘは炭素数１〜１０のアルキレンオキシ基を示す。ｐは１〜２０の整数を示す。ｐが２以上２０以下の整数である場合、繰り返されるＸは、同一であっても、または異なるアルキレンオキシ基の連鎖であってもよい。）で表されるものである（１）または（２）記載の医療材料用高分子化合物、
（５）活性エステル基を有する単量体（ｂ）が下記の一般式［２］（式中R２は水素原子またはメチル基を示し、Ｙは炭素数１〜１０のアルキレンオキシ基またはアルキル基を示す。Ｗは活性エステル基を示す。ｑは１〜２０の整数を示す。ｑが２以上２０以下の整数である場合、繰り返されるＹは、それぞれ同一であっても、または異なるアルキレンオキシ基の連鎖であってもよい。）で表されるものである（１）〜（４）いずれか記載の医療材料用高分子化合物、
（７）架橋可能な官能基を有する単量体（ｃ）が下記の一般式［３］（式中Ｒ３は水素原子またはメチル基を示し、Ｚは炭素数１〜２０のアルキル基を示す。ただし、Ｚはなくても構わない。Ａ１、Ａ２、Ａ３の内、少なくとも１個は加水分解可能基であり、その他はアルキル基を示す。）で表されものである（１）〜（６）いずれか記載の医療材料用高分子化合物、
（９）アルキル基を有する単量体（ｄ）がｎ―ブチルメタクリレートである（２）〜（８）いずれか記載の医療材料用高分子化合物、
（１０）共重合がラジカル重合である（１）〜（９）いずれか記載の医療材料用高分子化合物、
（１１）（１）〜（１０）いずれか記載の医療材料用高分子化合物を溶媒に溶解させたことを特徴とする高分子溶液、
（１２）溶媒がエタノール、メタノール、水のいずれか１種類以上から選ばれる単独または混合溶媒である（１１）記載の高分子溶液、
（１３）（１１）又は（１２）記載の高分子溶液を基材に被覆してなることを特徴とする医療材料、
である。
The present invention
(1) A copolymer obtained by copolymerizing a monomer (a) having a phosphorylcholine group, a monomer (b) having an active ester group, and a monomer (c) having a crosslinkable functional group Polymer compounds for medical materials,
(2) Monomer (a) having a phosphorylcholine group, monomer (b) having an active ester group, monomer (c) having a crosslinkable functional group, and monomer (d) having an alkyl group A polymer compound for medical materials, characterized by being copolymerized
(3) The monomer (a) having a phosphorylcholine group has the following general formula [1] (wherein R1 represents a hydrogen atom or a methyl group, X represents an alkyleneoxy group having 1 to 10 carbon atoms, p is Represents an integer of 1 to 20. When p is an integer of 2 or more and 20 or less, the repeated Xs may be the same or a chain of different alkyleneoxy groups. (1) or the polymer compound for medical materials according to (2),
(5) The monomer (b) having an active ester group is represented by the following general formula [2] (wherein R2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and Y represents an alkyleneoxy group or alkyl group having 1 to 10 carbon atoms). W represents an active ester group, q represents an integer of 1 to 20. When q is an integer of 2 or more and 20 or less, repeated Ys may be the same or different in different alkyleneoxy groups. (It may be a chain.) The polymer compound for medical materials according to any one of (1) to (4),
(7) The monomer (c) having a crosslinkable functional group is represented by the following general formula [3] (wherein R3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and Z represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms). However, Z may not be present, and at least one of A1, A2, and A3 is a hydrolyzable group, and the others are alkyl groups.) (1) to (6) Any one of the high molecular compounds for medical materials,
(9) The polymer compound for medical material according to any one of (2) to (8), wherein the monomer (d) having an alkyl group is n-butyl methacrylate,
(10) The polymer compound for medical material according to any one of (1) to (9), wherein the copolymerization is radical polymerization,
(11) A polymer solution obtained by dissolving the polymer compound for medical material according to any one of (1) to (10) in a solvent,
(12) The polymer solution according to (11), wherein the solvent is a single or mixed solvent selected from one or more of ethanol, methanol, and water,
(13) A medical material comprising a substrate coated with the polymer solution described in (11) or (12),
It is.
本発明の高分子化合物を用いれば、吸着防止剤をコーティングすることなく、検出対象物質の非特異的な吸着・結合を抑制し、さらに基材洗浄による信号低下を低減することができ、検出精度の高い医療材料を得ることができる。 By using the polymer compound of the present invention, it is possible to suppress non-specific adsorption / binding of the substance to be detected without coating with an adsorption inhibitor, and to further reduce signal degradation due to substrate washing, and detection accuracy. High medical material can be obtained.
本発明の高分子化合物は、ホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）、活性エステル基を有する単量体（ｂ）及び架橋可能な官能基を有する単量体（ｃ）を共重合していることを特徴とする。この高分子化合物は、生理活性物質の非特異的吸着を抑制する性質、生理活性物質を固定化する性質および高分子主鎖同士を架橋させる性質を併せ持つポリマーで、ホスホリルコリン基が生理活性物質の非特異的吸着を抑制する役割を果たし、活性エステルが生理活性物質を固定化する役割を果たす。 In the polymer compound of the present invention, a monomer (a) having a phosphorylcholine group, a monomer (b) having an active ester group, and a monomer (c) having a crosslinkable functional group are copolymerized. It is characterized by that. This polymer compound is a polymer that has both the property of suppressing nonspecific adsorption of a physiologically active substance, the property of immobilizing a physiologically active substance, and the property of cross-linking polymer main chains. It plays a role of suppressing specific adsorption, and an active ester plays a role of immobilizing a physiologically active substance.
本発明に使用する架橋可能な官能基を有する単量体（ｃ）は、架橋可能な官能基の反応が高分子化合物合成中に進行しないものであれば特に制限されるものではないが、一般式［３］で表される単量体であることが好ましい。
架橋可能な官能基としては、例えば加水分解によりシラノール基を生成する官能基やグリシジル基などが用いられるが、より低温で架橋できることから加水分解によりシラノール基を生成する官能基が好ましい。
The monomer (c) having a crosslinkable functional group used in the present invention is not particularly limited as long as the reaction of the crosslinkable functional group does not proceed during the synthesis of the polymer compound. It is preferable that it is a monomer represented by Formula [3].
As the crosslinkable functional group, for example, a functional group that generates a silanol group by hydrolysis, a glycidyl group, or the like is used, but a functional group that generates a silanol group by hydrolysis is preferable because it can be crosslinked at a lower temperature.
加水分解によりシラノール基を生成する官能基を有する単量体は、（メタ）アクリル基と加水分解によりシラノール基を生成する官能基が炭素数１〜２０のアルキル鎖を介して、または直接結合した化合物である。加水分解によりシラノール基を生成する官能基とは、水と接触すると容易に加水分解を受けシラノール基を生成する基であり、例えば、ハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基、フェノキシシリル基、アセトキシシリル基等を挙げることができる。なかでもアルコキシシリル基がシラノール基を生成し易い点から好ましい。アルコキシシリル基を含有する単量体としては、例えば、３−（メタ）アクリロキシプロペニルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルビス（トリメチルシロキシ）メチルシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリス（メトキシエトキシ）シラン、８−（メタ）アクリロキシオクタニルトリメトキシシラン、１１−（メタ）アクリロキシウンデニルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリロキシアルキルシラン化合物等を挙げることができる。なかでも３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシランがホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）との共重合性が優れている点、入手が容易である点等から好ましい。これらのアルコキシシリル基を有する単量体は、単独または２種以上の組み合わせで用いられる。 The monomer having a functional group that generates a silanol group by hydrolysis has a (meth) acryl group and a functional group that generates a silanol group by hydrolysis bonded directly or via an alkyl chain having 1 to 20 carbon atoms. A compound. The functional group that generates a silanol group by hydrolysis is a group that readily undergoes hydrolysis and forms a silanol group when contacted with water. For example, a halogenated silyl group, an alkoxysilyl group, a phenoxysilyl group, an acetoxysilyl group Etc. Among these, an alkoxysilyl group is preferable because it easily generates a silanol group. Examples of the monomer containing an alkoxysilyl group include 3- (meth) acryloxypropenyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropylbis (trimethylsiloxy) methylsilane, and 3- (meth) acryloxypropyldimethyl. Methoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyldimethylethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltrimethoxy Silane, 3- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltris (methoxyethoxy) silane, 8- (meth) acryloxyoctanyltrimethoxysilane, 11- (meth) acryloxyundenyl bird It can be exemplified Tokishishiran like of (meth) acryloxy alkyl silane compound. Among them, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, and 3-methacryloxypropyldimethylethoxysilane have a phosphorylcholine group-containing monomer (a). This is preferable from the viewpoint of excellent copolymerizability and easy availability. These monomers having an alkoxysilyl group are used alone or in combination of two or more.
本発明に使用するホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）は、特に構造を限定しないが、一般式［１］で表される（メタ）アクリル基とホスホリルコリン基が炭素数１〜１０のアルキレンオキシ基Ｘの連鎖を介して結合した化合物であることが好ましい。式中のアルキレンオキシ基Ｘの繰り返し数は１〜２０の整数であり、繰り返し数２以上２０以下の場合は、繰り返されるアルキレンオキシ基の炭素数は同一であっても、異なっていてもよい。ホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）としては、例えば２−（メタ）アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、２−（メタ）アクリロイルオキシエトキシエチルホスホリルコリン、６−（メタ）アクリロイルオキシヘキシルホスホリルコリン、１０−（メタ）アクリロイルオキシエトキシノニルホスホリルコリン、２−（メタ）アクリロイルオキシプロピルホスホリルコリン等を挙げられるが、入手性から２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンが好ましい。 The monomer (a) having a phosphorylcholine group used in the present invention is not particularly limited in structure, but the (meth) acryl group represented by the general formula [1] and the phosphorylcholine group are alkyleneoxy having 1 to 10 carbon atoms. Preference is given to compounds bonded via a chain of group X. The repeating number of the alkyleneoxy group X in the formula is an integer of 1 to 20, and when the repeating number is 2 or more and 20 or less, the carbon number of the repeated alkyleneoxy group may be the same or different. Examples of the monomer (a) having a phosphorylcholine group include 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2- (meth) acryloyloxyethoxyethyl phosphorylcholine, 6- (meth) acryloyloxyhexyl phosphorylcholine, 10- (meth). Examples thereof include acryloyloxyethoxynonyl phosphorylcholine, 2- (meth) acryloyloxypropyl phosphorylcholine, and 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine is preferable from the viewpoint of availability.
本発明に使用する活性エステル基を有する単量体（ｂ）は、特に構造を限定しないが、一般式［２］で表される（メタ）アクリル基と活性エステル基が炭素数１〜１０のアルキレンオキシ基の連鎖またはアルキル基を介して結合した化合物であることが好ましい。アルキレンオキシ基Ｙの繰り返し数は１〜２０の整数であり、繰り返し数２以上２０以下の場合は、繰り返されるアルキレンオキシ基の炭素数は同一であっても、異なっていてもよい。
本発明に使用する「活性エステル基」は、エステル基のアルコール側に酸性度の高い電子求引性基を有して求核反応を活性化するエステル群、すなわち反応活性の高いエステル基を意味するものとして、各種の化学合成、たとえば高分子化学、ペプチド合成等の分野で慣用されているものである。実際的には、フェノールエステル類、チオフェノールエステル類、Ｎ−ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等がアルキルエステル等に比べてはるかに高い活性を有する活性エステル基として知られている。
このような活性エステル基としては、たとえばｐ−ニトロフェニルオキシカルボニル基、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド活性エステル基、コハク酸イミド活性エステル基、フタル酸イミド活性エステル基、5−ノルボルネン−２、３−ジカルボキシイミド活性エステル基等が挙げられるが、ｐ−ニトロフェニル活性エステル基又はＮ−ヒドロキシスクシンイミド活性エステル基が好ましい。
The monomer (b) having an active ester group used in the present invention is not particularly limited in structure, but the (meth) acryl group represented by the general formula [2] and the active ester group have 1 to 10 carbon atoms. A compound bonded via a chain of an alkyleneoxy group or an alkyl group is preferable. The repeating number of the alkyleneoxy group Y is an integer of 1 to 20, and when the repeating number is 2 or more and 20 or less, the carbon number of the alkyleneoxy group to be repeated may be the same or different.
The “active ester group” used in the present invention means an ester group having an electron-withdrawing group with high acidity on the alcohol side of the ester group to activate the nucleophilic reaction, that is, an ester group with high reaction activity. As such, it is commonly used in various chemical synthesis fields such as polymer chemistry and peptide synthesis. In practice, phenol esters, thiophenol esters, N-hydroxyamine esters, esters of heterocyclic hydroxy compounds, etc. are known as active ester groups having much higher activity than alkyl esters and the like. .
Examples of such active ester groups include p-nitrophenyloxycarbonyl group, N-hydroxysuccinimide active ester group, succinimide active ester group, phthalimide active ester group, 5-norbornene-2, 3-dicarboxyl Although an imide active ester group etc. are mentioned, p-nitrophenyl active ester group or N-hydroxysuccinimide active ester group is preferable.
本発明に使用する高分子化合物は、ホスホリルコリン基、活性エステル基および架橋可能な官能基以外に他の基を含んでもよい。例えば、アルキル基を有する単量体（ｄ）を共重合させてもよく、アルキル基を有する単量体（ｄ）としてはｎ―ブチルメタクリレートが好ましい。 The polymer compound used in the present invention may contain other groups in addition to the phosphorylcholine group, the active ester group and the crosslinkable functional group. For example, the monomer (d) having an alkyl group may be copolymerized, and the monomer (d) having an alkyl group is preferably n-butyl methacrylate.
本発明の高分子化合物の合成方法は、特に限定されるものではないが、合成の容易さから、少なくともホスホリルコリン基を有する単量体（ａ）、活性エステル基を有する単量体（ｂ）および架橋可能基を有する単量体（ｃ）を含む混合物を、重合開始剤存在下、溶媒中でラジカル重合することが好ましい。 The method for synthesizing the polymer compound of the present invention is not particularly limited. From the viewpoint of ease of synthesis, the monomer (a) having at least a phosphorylcholine group, the monomer (b) having an active ester group, and It is preferable to radically polymerize the mixture containing the monomer (c) having a crosslinkable group in a solvent in the presence of a polymerization initiator.
溶媒としてはそれぞれの単量体が溶解するものであればよく、例えば、メタノール、エタノール、ｔ−ブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロメタン、クロロホルム等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独または２種以上の組み合わせで用いられる。プラスチック基材に該高分子化合物を塗布する場合は、エタノール、メタノールが基材を変性させないため好ましい。 Any solvent may be used as long as each monomer can be dissolved, and examples thereof include methanol, ethanol, t-butyl alcohol, benzene, toluene, tetrahydrofuran, dioxane, dichloromethane, and chloroform. These solvents are used alone or in combination of two or more. When the polymer compound is applied to a plastic substrate, ethanol and methanol are preferable because they do not denature the substrate.
重合開始剤としては通常のラジカル開始剤ならいずれでもよく、例えば、２，
２’−アゾビスイソブチルニトリル（以下「ＡＩＢＮ」という）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１ −カルボニトリル）等のアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル等の有機過酸化物等を挙げることができる。
The polymerization initiator may be any ordinary radical initiator, for example, 2,
Azo compounds such as 2′-azobisisobutylnitrile (hereinafter referred to as “AIBN”), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), organic peroxides such as benzoyl peroxide and lauryl peroxide be able to.
本発明の高分子化合物の化学構造は、少なくともホスホリルコリン基、活性エステル基及び架橋可能な官能基を有する各単量体が共重合されたものであれば、その結合方式がランダム、ブロック、グラフト等いずれの形態をなしていてもかまわない。 As long as the chemical structure of the polymer compound of the present invention is such that each monomer having at least a phosphorylcholine group, an active ester group and a crosslinkable functional group is copolymerized, the bonding method is random, block, graft, etc. Any form may be used.
本発明の高分子化合物の分子量は、高分子化合物と未反応の単量体との分離精製が容易になることから、数平均分子量は５０００以上が好ましく、１００００以上がより好ましい。 The molecular weight of the polymer compound of the present invention is preferably 5,000 or more and more preferably 10,000 or more because the polymer compound and unreacted monomer can be easily separated and purified.
本発明の高分子化合物は、基材表面を該高分子化合物で被覆することにより、生理活性物質の非特異的吸着を抑制する性質、特定の生理活性物質を固定化する性質を容易に付与することが可能である。さらに、高分子主鎖同士を架橋させる性質を併せ持つことから、基材表面を被覆した後に、架橋させることが可能である。これにより、基材上の高分子に不溶性を付与することができ、基材洗浄による信号低下を低減することができる。 The polymer compound of the present invention easily imparts the property of suppressing nonspecific adsorption of a physiologically active substance and the property of immobilizing a specific physiologically active substance by coating the substrate surface with the polymer compound. It is possible. Furthermore, since it has the property of cross-linking polymer main chains, it is possible to cross-link after coating the substrate surface. Thereby, insolubility can be imparted to the polymer on the base material, and signal degradation due to base material cleaning can be reduced.
基材表面への高分子化合物の被覆は、例えば有機溶剤に高分子化合物を０．０５〜１０重量％濃度になるように溶解した高分子溶液を調製し、浸漬、吹きつけ等の公知の方法で基材表面に塗布した後、室温下ないしは加温下にて乾燥させることにより行われる。その後、架橋可能な官能基に応じた任意の方法で高分子の主鎖同士を架橋させる。架橋可能な官能基が加水分解によりシラノール基を生成する官能基の場合の高分子化合物の被覆については、有機溶剤中に水を含有させた混合溶液を用いてもよい。含有される水により加水分解が生じ、該合成高分子中にシラノール基が生成し、さらに加熱することにより主鎖同士が結合され、高分子化合物が不溶になる。 For coating the base material surface with a polymer compound, for example, a polymer solution in which a polymer compound is dissolved in an organic solvent so as to have a concentration of 0.05 to 10% by weight is prepared, and a known method such as immersion or spraying is used. After coating on the surface of the substrate, drying is performed at room temperature or under heating. Thereafter, the main chains of the polymer are cross-linked by an arbitrary method according to the cross-linkable functional group. When the crosslinkable functional group is a functional group that generates a silanol group by hydrolysis, a mixed solution in which water is contained in an organic solvent may be used. Hydrolysis occurs due to water contained therein, silanol groups are generated in the synthetic polymer, and the main chains are bonded to each other by heating to render the polymer compound insoluble.
有機溶剤としてはエタノール、メタノール、ｔ−ブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロメタン、クロロホルム等の単独溶媒またはこれらの混合溶剤が使用される。中でも、エタノール、メタノールがプラスチック基材を変性させず、乾燥させやすいため好ましい。また、溶液中で高分子化合物を加水分解させる場合にも、水と任意の割合で混ざるので好ましい。 As the organic solvent, a single solvent such as ethanol, methanol, t-butyl alcohol, benzene, toluene, tetrahydrofuran, dioxane, dichloromethane, chloroform or a mixed solvent thereof is used. Of these, ethanol and methanol are preferable because they do not denature the plastic substrate and are easy to dry. Moreover, also when hydrolyzing a high molecular compound in a solution, since it mixes with water in arbitrary ratios, it is preferable.
本発明の高分子化合物を溶解した溶液を基材表面に塗布した後、乾燥させる工程において、高分子化合物中のシラノール基は、他の高分子化合物中のシラノール基、水酸基、アミノ基等と脱水縮合して架橋を形成する。さらに基材表面に水酸基、カルボニル基、アミノ基などがある場合も同様に脱水縮合し、基材表面と化学的に結合することができる。シラノール基の脱水縮合により形成される共有結合は加水分解されにくい性質があるので、基材表面に被覆された高分子化合物は容易に溶解したり、基材から脱離してしまうことはない。シラノール基の脱水縮合は加熱処理により促進される。高分子化合物が熱により変成されない温度範囲内、例えば、６０〜１２０℃で５分間〜２４時間加熱処理するのが好ましい。 In the step of applying the solution in which the polymer compound of the present invention is dissolved to the substrate surface and then drying, silanol groups in the polymer compound are dehydrated with silanol groups, hydroxyl groups, amino groups, etc. in other polymer compounds. Condensate to form a crosslink. Further, when a hydroxyl group, a carbonyl group, an amino group or the like is present on the surface of the substrate, it can be similarly dehydrated and condensed and chemically bonded to the substrate surface. Since the covalent bond formed by the dehydration condensation of the silanol group has the property of being hardly hydrolyzed, the polymer compound coated on the surface of the base material is not easily dissolved or detached from the base material. The dehydration condensation of silanol groups is promoted by heat treatment. Heat treatment is preferably performed within a temperature range where the polymer compound is not denatured by heat, for example, at 60 to 120 ° C for 5 minutes to 24 hours.
本発明の高分子化合物を基材に塗布することで容易に基材に生理活性物質の非特異的吸着を抑制する性質を与えることができる。さらに該高分子化合物を架橋することで、基材上の高分子化合物に不溶性を付与することができる。これらのことより、該高分子化合物を塗布した基材は医療材料用途に好適に用いることができる。 By applying the polymer compound of the present invention to a substrate, the substrate can be easily imparted with a property of suppressing nonspecific adsorption of a physiologically active substance. Furthermore, the polymer compound on the substrate can be rendered insoluble by crosslinking the polymer compound. From these things, the base material which apply | coated this high molecular compound can be used suitably for a medical material use.
（実施例１）
２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）、ｎ−ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）、ｐ−ニトロフェニルオキシカルボニル−４．５−エチレングリコールメタクリレート（ＭＥＯ４．５ＮＰ）、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＴＥＳ）をそれぞれ順に０．２５ｍｏｌ／Ｌ、０．６５ｍｏｌ／Ｌ、０．０５ｍｏｌ／Ｌ、０．０５ｍｏｌ／Ｌになるように脱水エタノールに溶解させ、モノマー混合溶液を作製した。そこにさらに０．００２ｍｏｌ／ＬのＡＩＢＮを添加し、均一になるまで撹拌した。その後、アルゴンガス雰囲気下、６０℃で３時間反応させた後、反応溶液をジエチルエーテルとクロロホルムの混合溶媒中に滴下し、沈殿を収集した。得られた高分子化合物を１Ｈ―ＮＭＲで測定し、０．６４ｐｐｍ付近に現れるＭＰＤＥＳのＳｉに結合したメチレンに帰属されるピーク、１．４６および１．６５ｐｐｍ付近に現れるＢＭＡのメチレンに帰属されるピーク、３．３４ｐｐｍ付近に現れるＭＰＣのトリメチルに帰属されるピーク、７．６および８．４ｐｐｍ付近に現れるＭＥＯ４．５ＮＰのベンゼン環に帰属されるピーク、それぞれの積分値より、この高分子化合物の組成比を算出した。表１に結果を示した。
(Example 1)
2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), n-butyl methacrylate (BMA), p-nitrophenyloxycarbonyl-4.5-ethylene glycol methacrylate (MEO4.5NP), 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (MPTES) A monomer mixed solution was prepared by dissolving in dehydrated ethanol so as to be 0.25 mol / L, 0.65 mol / L, 0.05 mol / L, and 0.05 mol / L, respectively. Thereto was further added 0.002 mol / L AIBN and stirred until uniform. Then, after making it react at 60 degreeC by argon gas atmosphere for 3 hours, the reaction solution was dripped in the mixed solvent of diethyl ether and chloroform, and precipitation was collected. The obtained polymer compound was measured by 1H-NMR, and the peaks attributed to methylene bonded to Si of MPDES appearing at around 0.64 ppm, attributed to methylene of BMA appearing at around 1.46 and 1.65 ppm. From the integral values of the peak attributed to trimethyl of MPC appearing near 3.34 ppm, the peak attributed to the benzene ring of MEO4.5NP appearing near 7.6 and 8.4 ppm, The composition ratio was calculated. Table 1 shows the results.
（実施例２）
ＭＰＣ、ＢＭＡ、ＭＥＯ４．５ＮＰ、ＭＰＴＥＳをそれぞれ順に０．２５ｍｏｌ／Ｌ、０．６８ｍｏｌ／Ｌ、０．０５ｍｏｌ／Ｌ、０．０２ｍｏｌ／Ｌになるように脱水エタノールに溶解させ、モノマー混合溶液を作製した。その後、実施例１と同様の方法で高分子化合物を重合、収集した。この高分子化合物についても組成比を１Ｈ―ＮＭＲで測定し、表１に示す結果を得た。
(Example 2)
MPC, BMA, MEO4.5NP, and MPTES are dissolved in dehydrated ethanol to make 0.25 mol / L, 0.68 mol / L, 0.05 mol / L, and 0.02 mol / L, respectively, in order, and a monomer mixed solution is prepared. did. Thereafter, the polymer compound was polymerized and collected in the same manner as in Example 1. The composition ratio of this polymer compound was also measured by 1H-NMR, and the results shown in Table 1 were obtained.
（実施例３）
ＭＰＣ、ＢＭＡ、ＭＥＯ４．５ＮＰ、３−メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン（ＭＰＤＥＳ）をそれぞれ順に０．２５ｍｏｌ／Ｌ、０．６５ｍｏｌ／Ｌ、０．０５ｍｏｌ／Ｌ、０．０５ｍｏｌ／Ｌになるように脱水エタノールに溶解させ、モノマー混合溶液を作製した。その後、実施例１と同様の方法で高分子化合物を重合、収集した。この高分子化合物についても組成比を１Ｈ―ＮＭＲで測定し、表１に示す結果を得た。
(Example 3)
MPC, BMA, MEO4.5NP, 3-methacryloxypropyldimethylethoxysilane (MPDES) were dehydrated to 0.25 mol / L, 0.65 mol / L, 0.05 mol / L, and 0.05 mol / L, respectively. A monomer mixed solution was prepared by dissolving in ethanol. Thereafter, the polymer compound was polymerized and collected in the same manner as in Example 1. The composition ratio of this polymer compound was also measured by 1H-NMR, and the results shown in Table 1 were obtained.
（比較例１）
ＭＰＣ、ＢＭＡ、ＭＥＯ４．５ＮＰをそれぞれ順に０．２５ｍｏｌ／Ｌ、０．７０ｍｏｌ／Ｌ、０．０５ｍｏｌ／Ｌになるように脱水エタノールに溶解させ、モノマー混合溶液を作製した。その後は実施例１と同様の方法で、高分子化合物を重合、収集した。この高分子化合物についても組成比を１Ｈ―ＮＭＲで測定し、表１に示す結果を得た。
(Comparative Example 1)
MPC, BMA, and MEO4.5NP were dissolved in dehydrated ethanol so as to be 0.25 mol / L, 0.70 mol / L, and 0.05 mol / L, respectively, to prepare a monomer mixed solution. Thereafter, the polymer compound was polymerized and collected in the same manner as in Example 1. The composition ratio of this polymer compound was also measured by 1H-NMR, and the results shown in Table 1 were obtained.
実施例１〜３および比較例１で得られた高分子化合物をそれぞれエタノールと水との混合溶媒（重量比９：１）に溶解し、飽和環状ポリオレフィン樹脂をスライドガラス形状（寸法：７６ｍｍ×２６ｍｍ×１ｍｍ）に加工した固相基板にディッピングにより塗布した。その後、８０℃にて１０分間加熱処理を施した。この基板を０．１ｗｔ％の非イオン性界面活性剤（ロシュ・ダイアグノスティックス株式会社製Ｔｗｅｅｎ２０）を添加した１×ＳＳＣバッファ（Ｚｙｍｅｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．製ＳＳＣ２０×Ｂｕｆｆｅｒを希釈して使用）中に室温にて２時間浸漬し、その前後で原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて表面形状を観察した。その結果、実施例１〜３の高分子化合物を塗布した基板ではバッファに浸漬する前後で表面形状にほとんど差がなく、高分子化合物が表面に残存していると考えられた。一方、比較例１の高分子化合物を塗布した基板では、バッファ浸漬前には平滑だったにも関わらず、浸漬後には基板表面に成形金型のレプリカ痕が観察され、高分子化合物がバッファに溶解しているものと考えられた。 The polymer compounds obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were each dissolved in a mixed solvent of ethanol and water (weight ratio 9: 1), and a saturated cyclic polyolefin resin was formed into a glass slide (size: 76 mm × 26 mm). × 1 mm) was applied to the solid phase substrate processed by dipping. Thereafter, heat treatment was performed at 80 ° C. for 10 minutes. 1 × SSC buffer (diluted SSC20 × Buffer manufactured by Zymed Laboratories, Inc.) with 0.1 wt% nonionic surfactant (Tween20 manufactured by Roche Diagnostics Co., Ltd.) added to this substrate. Was immersed for 2 hours at room temperature, and the surface shape was observed with an atomic force microscope (AFM) before and after that. As a result, it was considered that the substrates coated with the polymer compounds of Examples 1 to 3 had almost no difference in surface shape before and after being immersed in the buffer, and the polymer compound remained on the surface. On the other hand, the substrate coated with the polymer compound of Comparative Example 1 was smooth before immersion in the buffer, but after immersion, replica marks of the molding die were observed on the substrate surface, and the polymer compound was in the buffer. It was considered dissolved.
Claims (13)
A medical material comprising a base material coated with the polymer solution according to claim 11 or 12.
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