JP2008533237A - 塗料中の殺生物剤を結合するための方法およびナノ粒子の使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、種々の生物付着生物の定着および増殖を防止するための、塗料中の選択された物質の組み合わせの使用に関し、現在の方法と比較して生態系に対する悪影響が減少されている。

Description

(関連出願の相互参照)
本願は、２００５年３月１１日に出願された米国仮特許出願第６０／６６１，０８３号の優先権を主張する出願であり、この米国仮出願は、参照により本明細書に援用される。

本発明は、有効な防汚表面を開発し、そして、例えばフジツボ定着を妨げることにおける均一な放出および効果のための塗料マトリクス中の殺生物剤の分散固定化に関する防汚塗料の性能を改善するための、金属ナノ粒子へ結合されたイミダゾール含有化合物（例えば、メデトミジン）の防汚塗料における使用および方法に関する。他の殺生物剤系が、船舶用防汚塗料以外の塗料において、均一な放出のために、同一のナノ粒子相互作用を用いて、使用され得る。

水中構造物上における生物付着生物の増殖は、海洋適用および淡水適用の両方においてコストのかかる有害な問題である。付着生物、例えば、フジツボ、藻類、チューブワーム等の存在は、種々の様式で経済的損害をもたらす：例えば、船体への付着は、燃料効率を減少させ、そして船体を洗浄する必要のために有益な時間を損失させる。同様に、冷却水装置へのこれらの生物の付着は、熱伝導率を低下させ、これは、最終的に、該装置の冷却力を低下させ、そしてコストを上昇させる。また、他の海洋産業および設備、例えば、養殖装置およびオイル／ガス沖合設備およびプラントも、海洋生物付着に関する深刻な問題を有する。

船舶表面の機械洗浄が、トキサイドおよび殺生物剤の代替物として導入されている。とりわけ、ウォータージェット洗浄およびブラシを使用する機械洗浄が使用されている。しかし、これらの方法の大部分は、重労働であり、したがって高価である。

最も有効な防汚塗料は、例えば英国特許ＧＢ−Ａ−１４５７５９０号明細書に記載されるような、ポリマー性結合剤に基づく「自己研磨コポリマー」塗料であり、ここへ、殺生物性有機スズ（特に、トリブチルスズ（ｔｒｉｂｕｔｙｌｉｎ））が化学的に結合されており、そしてここから、殺生物性有機スズが海水により徐々に加水分解される。これらの有機スズコポリマー塗料は、ポリマーの加水分解の間に有機スズ化合物を放出することによって、付着を防止する。最外塗料層は、そして船舶が水中を移動することによって殺生物剤を奪われ船体の表面から一掃される。有機スズコポリマー塗料はまた、海洋生物に対して生物付着に有効である酸化銅顔料を含有し、一方、トリブチルスズは、スライムおよび海草からの保護として機能する。

有機スズ化合物（特に、トリブチルスズ）を含有する塗料は、負の環境的結果、海洋生物を害すること、カキの変形を引き起すこと、およびウェルクの性転換を生じさせることが判った。有機スズ化合物は徐々に分解され、そして結果として、これらの化合物が局所中の堆積物中に蓄積されていることが注意されている。したがって、いくつかの国および国際機関は、それらの使用に対して制限および禁止を導入し、そして更なる制限が予想される。トリブチルスズ防汚の販売および適用は、２００１年１０月に合意された国際海事機関（ＩＭＯ）防汚システム条約下で、廃止されることになっている。この条約は、２００３年１月１日から適用についての禁止を求めており、そして２００８年１月１日までに船体についての全面禁止を求めている。

多くの国々におけるこれらの毒性コーティングの使用に対する最近の制限で、船舶所有者は、技術的に劣るが毒性の低い酸化銅ベースのコーティングへ戻っている。酸化銅ベースのコーティングの寿命は、自己研磨トリブチルスズでの５年と比較して、通常の付着条件において、めったに２年を超えない。酸化銅に基づくコーティングは船舶運転者および所有者を満足させなかったので、不満が存在している。環境に対するその毒性のために、それは環境保護団体を満足させることもできなかった。しかし、前記銅化合物が環境的理由のために低濃度で使用される場合、これらの塗料は、船舶所有者および他のタイプの海洋産業に許容される性能を達成するために、フジツボおよび藻類に対してブースター殺生物剤（ｂｏｏｓｔｅｒ ｂｉｏｃｉｄｅｓ）を必要とする。

自己研磨塗料の分野における最近の進歩としては、放出機構としてイオン交換を使用するアクリル酸亜鉛コポリマーの使用が挙げられる。

環境に対する防汚毒物の可能性がある影響についての配慮によって、表面修飾を介して付着を制御しようと試みるシステムの開発および使用が促進された；例えば、以下の特許文献に例えば記載される、ノンスティック特性またはリリース特性を有するシリコーンまたはフッ素含有ポリマーの使用による付着の防止：国際公開第００１４１６６Ａ１号パンフレット、米国特許第９２１０５４１０号明細書、特開昭５３−１１３０１４号公報、米国特許第９２８４７４０１号明細書、ＤＥ２７５２７７３号明細書、ＥＰ８７４０３２Ａ２号明細書、およびＥＰ８８５９３８Ａ２号明細書。これらの塗料は、脆く、表面の亀裂および剥離が生じる傾向にあることが、示されている。

新規の代替技術が１９９０年代初めに導入された。これも自己研磨技術であると言われたが、これを得るためのプロセスは、もはやポリマーの加水分解を介さなかった。代わりに、例えば欧州特許ＥＰ０２８９４８１号明細書、ＥＰ５２６４４１号明細書に記載されるような、種々の感水性かつ部分的に水溶性である結合剤（例えば、ロジン）の組み合わせが、単独でまたはアクリレートと混合されて、使用された。経験によって、これらの塗料は、加水分解性有機スズベースの塗料と同一の高くそして信頼性のある性能を提供し得ないことが示された。

最近、有機スズポリマーと同一の原理（即ち、僅かに水溶性の生成物を提供する不溶性ポリマーの加水分解）に基づく、新規のポリマーが開発された。これらの中でも、例えば、国際公開第８４０２９１５号パンフレットに記載される自己研磨ポリマーがある。ポリマー鎖に有機スズ基を組み込む代わりに、これは有機シリル基の組込みを記載している。経験により、これらの塗料は、有機スズコポリマー技術と関連する特性の多くを有することが示された。しかし、長期間にわたって、これらの塗料が、表面上において亀裂および剥離を生じさせ得ることも判った。これは、可溶性成分の浸出によって引き起こされ、元の塗料とは異なる組成を有する残留層が形成される。

これを解決するアプローチは、ＥＰ０６４６６３０号明細書、ＥＰ１０１６６８１号明細書およびＥＰ１１２７９０２号明細書に記載されるように、シリルポリマーを種々のコモノマーで修飾することであった。別のアプローチは、国際公開第００７７１０２号パンフレットに記載されるように、繊維を組み込み、全塗料および特に形成される全ての残留層中の結合力を強化および増加させることであった。第３のアプローチは、有機シリルコポリマーとロジンとの混合物がこの残留層の構築を減少させるために使用される塗料を開発することであった。これはＥＰ０８０２２４３号明細書に記載されている。低分子量可塑剤、より具体的にはクロロパラフィンの使用もまた、採用された。これはＥＰ０７７５７３３号明細書に記載されている。

スウェーデンの西海岸および北大西洋の海岸沿いにおいて、フジツボおよび藻類は、経済的かつ技術的問題である。完全に成長したフジツボは、センチメートルサイズの円錐形および石灰質プレート（ｃａｌｃｉｎｏｕｓ ｐｌａｔｅ）の封入層を特徴とする、固着性甲殻類である。固相表面への該動物の付着の機械的強度は非常に高く、これは、固相表面からフジツボを機械的に除去するのが困難である理由である。該動物は、自由遊泳性幼生のような種々の発生段階を経験し、ここで、最終幼生段階は、キプリス（ｃｙｐｒｉｄ）段階と呼ばれる。キプリスは、神経隆起を利用して定着に好適な固体表面を選別する。定着に関連して、フジツボセメントと呼ばれる「定着接着剤」が、該隆起に局在された特殊な腺から分泌され、そして該動物はそれによって固体表面へ定着する。定着後、該動物は、成体固着性動物への変態を受ける。高濃度の銅を有する、昔の銅漏出塗料を使用した場合、付着する最初の生物の１つはフジツボである。

藻類もまた銅に対して比較的鈍感であり、そして藻類の付着を抑制するために必要とされる漏出銅の量が多い。したがって、銅含有船舶用防汚塗料は、いくつかの製造業者によってより特定の殺藻剤で「高められている（ｂｏｏｓｔｅｄ）」。殺藻剤は、遊走子が付着するのを抑制するか、または光合成を抑制する。両方の方法とも、減少された藻類付着の結果をもたらす。

殺生物剤で高められた未来の防汚塗料は、高特異性で作用すべきであり、即ち、唯一の標的付着生物が影響を受け、他の海洋機構は無傷のままであるべきである。塗料はまた、活性物質の制御放出を達成するように設計されるべきである。制御放出を達成するための有効なアプローチは、大きな分子への結合の形成による。大きな分子の低い運動性および大きなサイズに起因して、塗膜を介しての殺生物剤拡散は、制限され得、そしてそれによって、自己研磨塗料の研磨速度にのみ依存する放出速度を有する。さらに、防汚剤の生分解は、水および堆積物中での蓄積、そしてしたがって標的の生物付着生物だけよりもむしろ海洋環境に影響を与えることを防止するために、別の重要な局面である。

防汚活性を有するいくつかの化合物が提示されてきた。それらの化合物の中でも、脊椎動物において公知の薬理学的プロファイルを有する薬剤が存在する。セロトニンおよびドーパミン神経伝達物質に作用する薬理学的化合物の選択は、フジツボの付着を妨げるかまたは促進するかのいずれかの能力を有することが報告されている。セロトニンアンタゴニスト、例えば、シプロヘプタジンおよびケタンセリン、ならびにドーパミンアゴニスト、例えば、Ｒ（−）−ＮＰＡおよび（＋）−ブロモクリプチンは、抑制特性を示した。フジツボ定着に関する有効な抑制剤であることが判明している別の薬剤は、高度に選択的なアルファ２−アドレナリン受容体アゴニストであるメデトミジン、即ち、（Ｓ，Ｒ）−４（５）−［１−（２，３−ジメチルフェニル）エチル］−１Ｈ−イミダゾールである。幼生定着は、既に低濃度、１ｎＭ〜１０ｎＭで妨げられる。メデトミジンは、２−アドレナリン受容体に対して高選択性を有する、４置換されたイミダゾール環を含む、アルファ２−受容体アゴニストの新規のクラスに属する。カテコールアミン神経伝達物質（例えば、ノルエピネフリンおよびエピネフリン）によって影響を受ける受容体は、アドレナリン作動性受容体（または、アドレナリン受容体）と呼ばれ、そしてアルファ−およびベータ−サブクラスへ分けられ得る。アルファ２−アドレナリン受容体は、神経伝達物質放出の自己抑制機構に関与し、そして高血圧症（高血圧）、徐脈（減少した心拍数）の調節において、ならびに覚醒および痛覚消失（疼痛に対する減少した感受性）の調節においてでさえ重要な役割を果たす。メデトミジンは、ヒト臨床試験において研究されており、そしてまた、有効成分である、（Ｓ）−エナンチオマー、デクスメデトミジンと共に動物用の麻酔薬として使用されている。

ナノ粒子は、ナノスケール材料の分野において最近幅広い研究の主題である、ナノメートルサイズの金属性および半導体性粒子である。ナノ粒子は、多くの様々な分野において可能性のある適用を有する。これらの適用としては以下が挙げられる：ナノスケール電子デバイス、多機能触媒、化学センサ、および多くの生物学的適用、例えば、バイオセンサ、生物学的検定、遺伝子銃技術を使用する生物のトランスフェクション、ならびに薬物送達。

２つの重要な因子のために、ナノ粒子の特性は他の材料とは顕著に異なる：増加された相対的表面積、および量子効果。これらの因子は、反応性、強度および電気特性等の特性を変化または増強させ得る。粒子のサイズが減少するにつれ、原子のより多くの部分が、内部のそれと比較して表面で見られる。例えば、３０ｎｍサイズの粒子は、その表面上にその原子の５％、１０ｎｍでその原子の２０％、そして３ｎｍでその原子の５０％を有する。したがって、ナノ粒子は、より大きな粒子と比較して、単位質量当たり遥かにより広い表面積を有する。成長および触媒化学反応が表面で生じるので、これは、ナノ粒子状形態の所定の質量の材料が、より大きな粒子から作製された同一の質量の材料よりも遥かに反応性であることを意味する（参考文献「Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ：ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ」、２００４年７月２９日、Ｒｏｙａｌ ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、英国）。

また、防汚および他の用途のための、塗料におけるナノ粒子の使用は、以前から議論されてきたが、そのときは、例えば、船舶構造体上におけるより少ない付着のためにより薄く、またはより滑らかとなり得るか（参考文献 「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、２００３年１２月８日、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、英国）、あるいはより少ない付着のためにより粗い表面となり得るように（参考資料 ｈｔｔｐ：／／ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．ｉｍ−ｂｏｏｔ．ｏｒｇ／ｍｏｄｕｌｅｓ．ｐｈｐ？ｎａｍｅ＝Ｎｅｗｓ＆ｆｉｌｅ＝ａｒｔｉｃｌｅ＆ｓｉｄ＝１２９）、塗料が塗られた表面の構造を変化させるためであり、しかし、本発明に開示される殺生物剤の特異的結合のためのナノ粒子を使用するという概念ではない。

したがって、本発明の目的は、殺生物剤を結合するために、金属、金属酸化物、シリカ等のナノ粒子を使用する、塗料等の防汚製品における使用のための製品および方法を提供することである。他の目的および利点は、以下の開示および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかとなる。

(発明の概要)
本発明は、水中構造物上における例えばフジツボの定着を特異的かつ効果的に妨げる、ナノ粒子へ結合されたイミダゾール含有化合物（例えば、メデトミジン）の防汚塗料における使用および方法に関する。メデトミジンは、意外なことに、金属およびシリカのナノ粒子へ強力に吸着すると判明し、これは、有効な防汚表面を開発し、そして、例えばフジツボ定着を妨げることにおける均一な放出および効果のための塗料マトリクス中の殺生物剤の分散固定化に関する防汚塗料の性能を改善しようとする試みにおいて特に興味深い特徴である。他の殺生物剤系が、船舶用防汚塗料以外の塗料において、均一な放出のために、同一のナノ粒子相互作用を用いて、使用され得る。

（発明の詳細な説明及びその好ましい態様）
未公開の最近の研究によって、ナノ粒子、例えば、酸化銅（ＩＩ）および酸化亜鉛（ＩＩ）（それぞれ、直径３３および５３ｎｍ）は、例えば防汚剤メデトミジンの制御放出を維持するために使用され得ることが示された。ナノ粒子の使用は、それらの極めて大きな比表面積（表面積と粒子体積との比率）のために興味深い。ＣｕＯおよびＺｎＯ粒子は、それぞれ、２９および２１ｍ^２・ｇ−１の比表面積を生じる。

ｏ−キシレン中でＣｕＯおよびＺｎＯナノ粒子とメデトミジンおよび他の防汚剤（例えば、クロロタロニル、ジクロフルアニド、シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）、イルガロール、ジウロン、およびトリルフルアニド）とを混合すると、相互作用においてかなりの差異が観察される。メデトミジンの大部分が、特にＺｎＯを使用する場合、既に低粒子濃度で吸着される。これは、塗膜を介しての防汚剤の拡散運動を制限するために、少量のメデトミジンおよびナノ粒子の両方を含有する塗料系を設計する可能性を許容する。メデトミジンの吸着は、上記に列挙される他の防汚剤と比較して、非常に好ましい。上記に列挙される防汚剤は、１つの共通の特徴を示す：窒素が、第２級または第３級アミン、ニトリル基としてあるいは複素環中のいずれかで、全ての化合物中に存在する。しかし、研究は、メデトミジンのイミダゾール部分が、粒子表面への吸着について最適な形状を有することを示す。

広い表面積の重要性を調べるために、メデトミジンと種々の金属酸化物ナノ粒子（ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２）およびシリカ（ＳｉＯ_２）ならびにマイクロメートルサイズの粒子、ＣｕＯ（５μｍ）との相互作用を研究した。ナノ粒子をマイクロメートルサイズの粒子で置換する場合、メデトミジン吸着は、ごく僅かとなるようである。これらの結果は、粒子表面上へのメデトミジン吸着に関する広い表面積の重要性を示している。

本発明の１つの目的は、環境的および経済的に有利である、減少された殺生物剤用量を必要とする防汚方法を作製することである。性能を改善しかつ環境に対する影響を軽減するために、塗膜からの防汚物質の放出の適切な制御を有することが重要である。ナノサイズの金属酸化物へ結合されたメデトミジン分子は、制御された様式で塗料から水中へ漏出する化合物である。ナノサイズの金属酸化物へ結合されたメデトミジン分子は、メデトミジン粒子単独と比較してその大きなサイズのために、優れた分散安定性を有する。サイズ特性によって、メデトミジン−金属酸化物粒子は、ＳＰＣ塗膜中で固定的であり、そして水中へ漏出しない。結果として、塗膜中の防汚粒子の濃度は、「寿命」の間、同じである。

金属およびシリカナノ粒子は、メデトミジンについて多数の結合部位を提供し、そして多量のメデトミジンが結合され得る。結果として、メデトミジンの濃度は、全塗膜中において等しくなる。したがって、脱着は均一レベルであり、そして防汚効果を達成するために、最少量のメデトミジンが必要とされる。別の結果は、ナノ粒子の全表面積が全てのメデトミジンを吸着するに十分であり、そして該殺生物剤の無駄がないということである。

水へ暴露されると、表層中のメデトミジンは、金属酸化物から分離し、そして表面から脱着する。したがって、防汚塗料中の表面活性化合物は、塗料から水中へ漏出する化合物よりもフジツボ幼生の定着に対して大きな影響を及ぼす傾向にあり、何故ならば、表面活性は表面付近の濃度を増加させるためである。

そのサイズに比較して広い表面積に起因して、ナノ粒子は、殺生物剤について極めて多数の結合部位を提供する。結果として、金属ナノ粒子を使用する場合、金属酸化物の量、そしてそれによって、金属酸化物から得られる環境に対する悪影響が減少され得る。

本発明に係るメデトミジンは、船体塗料において現在使用されている毒性物質と比較して、比較的無害である。実際に、本発明に係るメデトミジンは、内服用の薬学的調製物として承認されるほど無害である。メデトミジンはまた生分解性であり、したがって、この物質の生物濃縮がより少なく、そしてしたがって、それは多くの現存する防汚化合物よりも環境的に安全である。他のイミダゾール含有殺生物剤、例えば、抗真菌性ミコナゾールが使用され得る。イミダゾール含有化合物の例は、「カテミン（Ｃａｔｅｍｉｎｅ）３」（Ｓ１８６１６｛（Ｓ）−スピロ［（１−オキサ−２−アミノ−３−アザシクロペント−２−エン）−４，２９−（８９−クロロ−１９，２９，３９，４９−テトラヒドロナフタレン））等のスピロイミダゾリン（ｓｐｉｒｏｍｉｄａｚｏｌｉｎｅｓ）である。

例１
種々のナノ粒子と殺生物剤との間の相互作用の研究
材料および方法
５０ｍｌの溶媒ｏ−キシレンへ、殺生物剤を５０ｍＭの総濃度で添加した。次いで、ナノ粒子（シグマ−アルドリッチ・スウェーデンＡＢ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｓｗｅｄｅｎ ＡＢ）、ストックホルム、スウェーデン）を、テストプロトコルに従って関連濃度で添加し、そして各添加後、吸着されていないメデトミジンの濃度（オリオン・ファーマ（Ｏｒｉｏｎ Ｐｈａｒｍａ）、ヘルシンキ、フィンランド）を標準ＨＰＬＣ−ＵＶ技術で測定した。メデトミジンのＵＶ吸光度最大値は文献から２２０ｎｍであると判った。ＨＰＬＣ分析の前に、ＵＶ吸光度最大値を、ＵＶ分光計（ＧＢＣ ９２０ＵＶ／可視分光計、サイエンティフィック・エクイップメンツ・リミテッド（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ．）、ビクトリア、オーストラリア）を使用して文献からの値を確認するために調べた。

サンプルを、メルク−ヒタチ（Ｍｅｒｃｋ−Ｈｉｔａｃｈｉ）Ｌ−６２００ポンプ（メルク−ヒタチ（Ｍｅｒｃｋ−Ｈｉｔａｃｈｉ）、ダルムシュタット、ドイツ）と、前置フィルター（０．５μｍ）が取り付けられたスペルコ・ディスカバリー（Ｓｕｐｅｌｃｏ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）（登録商標）（シグマ−アルドリッチ・スウェーデンＡＢ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｓｗｅｄｅｎ ＡＢ）、ストックホルム、スウェーデン）Ｃ１８（２５ｃｍ×４．６ｍｍ、５ｍ）カラムと、２２０ｎｍで作動するスペクトラ−フィジックス・スペクトラ１００ＵＶ（Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｓｐｅｃｔｒａ １００ ＵＶ）（スペクトラ−フィジックス・インコーポレーテッド（Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｉｎｃ）、カリフォルニア州アービン、米国）とからなるＨＰＬＣ−ＵＶシステムにおいて分析した。移動相は、１０ｍｌ／分の流速で勾配（２分間６％Ｂ、次いで１５分で６０％Ｂまで増加、３分で１００％Ｂまでさらに増加、次いで３分間アイソクラチック、その後２分で出発値に戻る）で実行したミリＱ（ＭｉｌｌｉＱ）水：アセトニトリル（０．１％ＴＦＡ ｖ／ｖ（移動相Ａ）：０．１％ＴＦＡ ｖ／ｖ（移動相Ｂ））であった。ピーク分離をＵＶ（２２０ｎｍ）によってモニタリングした。１００μｌの手動注入を行い、そしてミレニアム（Ｍｉｌｌｅｎｉｕｍ）ソフトウェア（バージョン３．２０、１９９９）（ウォーターズ・インコーポレーテッド（Ｗａｔｅｒｓ Ｉｎｃ）、マサチューセッツ州ミルフォード、米国）を使用してデータの回収および統合を行った。

結果
ｏ−キシレン中においてＣｕＯおよびＺｎＯナノ粒子とメデトミジンおよび他の防汚剤、例えば、クロロタロニル、ジクロフルアニド、シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）、イルガロール、ジウロン、およびトリルフルアニドとを混合する場合（図１、２Ａ）および２Ｂ）を参照のこと）、相互作用にかなりの差異が観察される。メデトミジンの大部分は、特にＺｎＯを使用した場合、既に低粒子濃度で吸着される。これは、塗膜を介しての防汚剤の拡散運動を制限するために、少量のメデトミジンおよびナノ粒子の両方を含有する塗料系を設計する可能性を許容する。メデトミジンの吸着は、上記に列挙される他の防汚剤と比較して、非常に好ましい。上記に列挙される防汚剤は、１つの共通の特徴を示す：窒素が、第２級または第３級アミン、ニトリル基としてあるいは複素環中のいずれかで、全ての化合物中に存在する。しかし、研究は、メデトミジンのイミダゾール部分が、粒子表面への吸着について最適な形状を有することを示す。

メデトミジンは最高の吸着を示す一方、前記他の化合物のいくつか、特にシーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）、ならびにジウロンおよびイルガロールもまたこの研究において吸着を示したことに留意されたい。

例２
種々のサイズの粒子と殺生物剤との間の相互作用の研究
材料および方法
使用した種々のナノ粒子（ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２）は、シグマ（Ｓｉｇｍａ）（シグマ−アルドリッチ・スウェーデンＡＢ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｓｗｅｄｅｎ ＡＢ）、ストックホルム、スウェーデン）から購入し、そしてさらに精製することなく使用した。５０ｍｌのｏ−キシレンを、５０ｍＭのメデトミジン（オリオン・ファーマ（Ｏｒｉｏｎ Ｐｈａｒｍａ）、ヘルシンキ、フィンランド）を添加したビーカーへ添加した。次いでナノ粒子を添加し、各添加後に、遊離しているメデトミジンの量をＨＰＬＣ−ＵＶで測定した（上記例１における通り）。

結果
広い表面積の重要性を調べるために、メデトミジンと種々の金属酸化物ナノ粒子（ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２）およびシリカ（ＳｉＯ_２）ならびにマイクロメートルサイズの粒子、ＣｕＯ（５μｍ）との相互作用を研究した（図３および４を参照のこと）。ナノ粒子をマイクロメートルサイズの粒子で置換する場合、メデトミジン吸着は、ごく僅かとなるようである。これらの結果は、粒子表面上へのメデトミジン吸着に関する広い表面積の重要性を示している。

例３
ナノ粒子からの殺生物剤の放出速度の研究
材料および方法
これらの研究のために選択した塗料は、溶媒としてキシレンを含む自己研磨塗料、ロトレックＡＢ（Ｌｏｔｒｅｃ ＡＢ）（リンディンゴ、スウェーデン）製のＳＰＣレファント（ＳＰＣ Ｌｅｆａｎｔ）船舶用塗料であった。１リットル塗料へ、１０ｇのナノ粒子（ＣｕＯおよびＺｎＯ）（シグマ−アルドリッチ・スウェーデンＡＢ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｓｗｅｄｅｎ ＡＢ）、ストックホルム、スウェーデン）および表面吸着されたメデトミジン（オリオン・ファーマ（Ｏｒｉｏｎ Ｐｈａｒｍａ）、ヘルシンキ、フィンランド）またはシーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）（ローム・アンド・ハース（Ｒｈｏｍｅ ＆ Ｈａａｓ）、ペンシルベニア州フィラデルフィア、米国）を含有する５０ｍｌ溶液を添加し、そして５分間激しく撹拌しながら混合した。３重のサンプルを調製し、そして塗料アプリケータを使用して塗り、均一な厚みの塗膜（この場合、２００μｍであった）を確実にした。塗ったプレートは１０×１０ｃｍであり、そして８週間、人工海水中に配置した。

結果
メデトミジン−ナノ粒子相互作用（メデトミジン−ＣｕＯおよびメデトミジン−ＺｎＯ）をまた、放出速度研究のために使用した（図５を参照のこと）。８週間後、メデトミジン−ナノ粒子修飾化塗料は、単一添加剤としてメデトミジンを含む塗料と比較して、メデトミジンの放出量が２０％減少した。シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）−ナノ粒子相互作用についての結果は図６に示され、これは、メデトミジン−ナノ粒子組み合わせと類似の放出減少を実証している。

例４
殺生物剤を結合するためにナノ粒子を使用する防汚用塗料の製造
メデトミジン修飾化塗料の１つの例として、これらの研究について選択した典型的な塗料は、主要な溶媒としてキシレンを含有した（ロトレックＡＢ（Ｌｏｔｒｅｃ ＡＢ）（リンディンゴ、スウェーデン）製のＳＰＣレファント（ＳＰＣ Ｌｅｆａｎｔ）船舶用塗料）。ナノ粒子および殺生物剤の両方を含有する塗料を調製するために、これら２つの成分を、先ず、殺生物剤の非常に強い吸着を可能にする溶媒（例えば、キシレン）中において混合した。典型的に、１０ｇのナノ粒子を、最大１０％過剰の吸着されていないメデトミジンと共に、（シンプルなマグネチックスターラーを使用して）５０ｍｌのキシレン中において撹拌した。完全な吸着の後（典型的に数分間の混合）、塗料が均一になるまで（これは、撹拌速度に依存して、典型的に５〜１０分かかった）非常に激しく撹拌しながら（撹拌は、約０．５〜２Ｈｚで作動するプロペラ様剪断機で行った）、前記溶液を塗料中へ徐々に添加した。

ナノ粒子はシグマ（Ｓｉｇｍａ）（シグマ−アルドリッチ・スウェーデンＡＢ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｓｗｅｄｅｎ ＡＢ）、ストックホルム、スウェーデン）から購入し、そしてさらに精製することなく使用した。メデトミジンはオリオン・ファーマ（Ｏｒｉｏｎ Ｐｈａｒｍａ）（ヘルシンキ、フィンランド）から購入した。

本発明は特定の実施形態を参照して記載されているが、多数の改変、変更、および実施形態が可能であり、そしてしたがって、全てのこのような改変、変更、および実施形態が、本発明の趣旨および範囲内にあるものとみなされることが理解される。

研究した防汚剤の化学構造を示す：ａ）クロロタロニル、ｂ）ジクロフルアニド（Ｎ’−ジメチル−Ｎ−フェニルスファミド）、ｃ）シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）（シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）^ＴＭ（４，５−ジクロロ−２−ｎ−オクチル−３（２Ｈ）−イソチアゾロン）、ローム・アンド・ハース・カンパニー（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）、ペンシルベニア州フィラデルフィア）、ｄ）イルガロール（２−メチルチオ−４−ｔｅｒｔ−ブチルアミノ−６−シクロプロピルアミノ−ｓ−トリアジン（ｔｒｉｚｉａｎｅ））、ｅ）ジウロン（３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチルウレア）、デュポン・アグリカルチュラル・プロダクツ（ＤｕＰｏｎｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）（デラウェア州ウィルミントン）、およびｆ）トリルフルアニド（Ｎ−（ジクロロフルオロメチルチオ）−Ｎ’，Ｎ’−ジメチル−Ｎ−ｐ−トリルスファミド）。 ｏ−キシレン中、吸着された防汚剤フラクション（メデトミジン、クロロタロニル、ジクロフルアニド、シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）、イルガロール、ジウロン、およびトリルフルアニド）対ＺｎＯナノ粒子（図２Ａ））およびＣｕＯナノ粒子（図２Ｂ））の表面積（ｍ^２）のプロットを示す。 ｏ−キシレン中、吸着された防汚剤フラクション（メデトミジン、クロロタロニル、ジクロフルアニド、シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）、イルガロール、ジウロン、およびトリルフルアニド）対ＺｎＯナノ粒子（図２Ａ））およびＣｕＯナノ粒子（図２Ｂ））の表面積（ｍ^２）のプロットを示す。 ｏ−キシレン中、吸着されたメデトミジンフラクション対ＺｎＯ（＜５３ｎｍ）、ＴｉＯ_２（＜４０ｎｍ）、ＣｕＯ（３３ｎｍ）、Ａｌ_２Ｏ_３（＜４３ｎｍ）、ＳｉＯ_２（１０ｎｍ）、ＭｇＯ（１２ｎｍ）ナノ粒子およびＣｕＯ（５μｍ）の表面積（ｍ^２）のプロットである。 ｏ−キシレン、アセトニトリルおよびブタノール中、吸着されたメデトミジンフラクション対ＺｎＯおよびＣｕＯナノ粒子の表面積（ｍ^２）のプロットである。 ＣｕＯおよびＺｎＯナノ粒子−メデトミジン修飾化塗料ならびにメデトミジン修飾化船舶用塗料についての、放出されたメデトミジン量（ｎｇ）対時間（週）のプロットである。 ＣｕＯおよびＺｎＯナノ粒子−メデトミジンまたはナノ粒子−シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）ならびにメデトミジン、シーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）修飾化船舶用塗料についての、放出されたメデトミジンおよびシーナイン（ＳｅａＮｉｎｅ）量（ｎｇ）対時間（週）のプロットである。

Claims (20)

1. 基体へ保護コーティングを塗布することを含む、海洋生物付着生物による基体の海洋生物付着を防止する方法であって、該コーティングが、金属ナノ粒子へ結合されたイミダゾール含有化合物を含有する、方法。
2. 前記イミダゾール含有化合物がメデトミジンである、請求項１に記載の海洋生物付着を防止する方法。
3. 前記金属ナノ粒子が、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、およびＭｇＯからなる群から選択される、請求項１に記載の海洋生物付着を防止する方法。
4. 前記金属ナノ粒子がＣｕＯである、請求項３に記載の海洋生物付着を防止する方法。
5. 前記金属ナノ粒子がＺｎＯである、請求項３に記載の海洋生物付着を防止する方法。
6. 前記保護コーティングがさらにｏ−キシレンを含む、請求項１に記載の海洋生物付着を防止する方法。
7. 前記保護コーティングがさらに船舶用塗料を含む、請求項１に記載の海洋生物付着を防止する方法。
8. 前記イミダゾール含有化合物がメデトミジンであり、そして前記金属ナノ粒子が、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、およびＭｇＯからなる群から選択される、請求項１に記載の海洋生物付着を防止する方法。
9. 前記金属ナノ粒子がＣｕＯである、請求項８に記載の海洋生物付着を防止する方法。
10. 前記金属ナノ粒子がＺｎＯである、請求項１に記載の海洋生物付着を防止する方法。
11. 金属ナノ粒子へ結合されたイミダゾール含有化合物を含有する保護コーティングを含む、海洋生物付着生物による基体の海洋生物付着を防止するための製品。
12. 前記イミダゾール含有化合物がメデトミジンである、請求項１１に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
13. 前記金属ナノ粒子が、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、およびＭｇＯからなる群から選択される、請求項１１に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
14. 前記金属ナノ粒子がＣｕＯである、請求項１３に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
15. 前記金属ナノ粒子がＺｎＯである、請求項１３に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
16. 前記保護コーティングがさらにｏ−キシレンを含む、請求項１１に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
17. 前記保護コーティングがさらに船舶用塗料を含む、請求項１１に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
18. 前記イミダゾール含有化合物がメデトミジンであり、そして前記金属ナノ粒子が、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、およびＭｇＯからなる群から選択される、請求項１１に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
19. 前記金属ナノ粒子がＣｕＯである、請求項１８に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
20. 前記金属ナノ粒子がＺｎＯである、請求項１８に記載の海洋生物付着を防止するための製品。
    

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