JP2010500456A - 混合された帯電共重合体およびヒドロゲル - Google Patents

混合された帯電共重合体およびヒドロゲル Download PDF

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Abstract

正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した繰り返し単位と、負に帯電した単位または潜在的な正に帯電した単位とを含む非付着性の共重合体およびヒドロゲル。一態様では、本発明は、（ａ）負に帯電した繰り返し単位、および反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位、および（ｂ）正に帯電した繰り返し単位、および反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位を含む共重合体を提供する。

Description

（関連出願の引用）
本願は、２００６年８月７日に出願された、米国仮特許出願番号６０／８２１，６８５の利益を主張し、この米国仮特許出願は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
（政府認可の権利の陳述）
本発明は、Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈにより授与された、契約番号Ｎ０００１４０４１０４０９の下、政府支援により行われた。合衆国政府は、本発明に一定の権利を有する。
（発明の背景）
生体適合材料の分野における大きな難問は、表面上の非特異的蛋白質吸着の防止である。表面上の非特異的蛋白質吸着にはさまざまな悪影響がある。例えば、非特異的蛋白質吸着は表面利用診断デバイスの性能を悪化させ、インプラント化生体適合材料の治癒プロセスを遅れさせる。
非付着性材料または低付着性材料を用いて表面上の非特異的蛋白質吸着に対処することができる。例えば、複雑な媒質からの非特異的吸着を防止するバイオセンサープラットホームにＰＥＧ化バックグラウンドが適用された。船舶への生物付着を防止する既存の有毒なトリブチルスズ（ＴＢＴ）被覆物を置き換える船舶被覆物用にも非付着性材料を用いることができる。
実際の利用のためのさまざまな難しい課題を満たすことができる有効な非付着性材料は限られた数しかない。２つの非付着性材料すなわちポリエチレングリコール（ＰＥＧ）およびホスホリルコリン（ＰＣ）系材料が広く研究されてきた。しかし、ＰＥＧは酸化されやすい、２‐メタクリロイルオキシルエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）モノマーは簡単に入手できないなど、これらの材料には欠点がある。さらに、ＰＥＧおよびＰＣの類には多くの用途で必要なリガンド固定化に利用できる官能基がない。ＰＥＧに追加の官能基を導入すると非付着特性が変化することがある。
従って、酸化の制約を回避し、さまざまな容易に入手可能な化合物から形成することができる非付着性材料への求めがある。本発明はこれらの求めを満たすことを目的とし、さらに関連する利点を提供する。
（発明の要旨）
本発明は、非付着性の共重合体およびヒドロゲルを提供する。
一態様では、本発明は、
（ａ）負に帯電した繰り返し単位、および反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位、および
（ｂ）正に帯電した繰り返し単位、および反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位
を含む共重合体を提供する。
一実施態様では、共重合体は架橋されてヒドロゲルを提供する。一実施態様では、共重合体は、疎水性ペンダント（ｐｅｎｄａｎｔ）基を有する複数の繰り返し単位をさらに含んでよい。一実施態様では、共重合体は原子移動ラジカル重合によって表面の上に合成される。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルに帯電した繰り返し単位の少なくとも一部は、帯電したペンダント基を有する繰り返し単位を含む。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルに帯電した繰り返し単位の少なくとも一部は、帯電したモノマー主鎖（ｂａｃｋｂｏｎｅ）基を有する繰り返し単位を含む。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルの主鎖は、負電荷と正電荷との両方を含む。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、正に帯電したペンダント基を有する複数の正に帯電した繰り返し単位を含む。代表的な正に帯電したペンダント基は、第四アンモニウム基、第一アミン基、第二アミン基、第三アミン基、第四ホスホニウム基、第三ホスホニウム基、アミド基、ヘテロ芳香族窒素基、およびスルホニウム基を含む。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、負に帯電したペンダント基を有する複数の負に帯電した繰り返し単位を含む。代表的な負に帯電したペンダント基は、硫酸基、カルボン酸基、リン酸基、硝酸基、フェノール基、およびスルホンアミド基を含む。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位を含む。潜在的な負に帯電した基は、硫酸エステル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基、スルホン基、スルフィド基、ジスルフィド基、オルトエステル基、無水物基、およびβ‐ケトスルホン基からなる群から選ばれる。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位を含む。潜在的な正に帯電した基は、イミド基およびオキシイミノ基からなる群から選ばれる。
本発明の共重合体およびヒドロゲル中の潜在的な負に帯電した基および潜在的な正に帯電した基は、酸化剤、還元剤、熱、光、酸、塩基、酵素または電磁場に暴露することによって帯電した基へ変換することができる。
重合することができる任意のモノマーを本発明のために用いてよい。本発明において有用な代表的なモノマーは、アクリレート、スチレン、アクリルアミド、ビニル化合物、エポキシド、およびそれらの混合物を含む。一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位、正に帯電した繰り返し単位、または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の少なくとも１つは、アミノ酸系のモノマーから誘導される。
一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．５である。一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．７である。一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．９である。
一実施態様では、本発明は、複数の負に帯電した繰り返し単位と、複数の正に帯電した繰り返し単位とを含む共重合体を提供する。
一実施態様では、本発明は、反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する複数の繰り返し単位と、複数の正に帯電した繰り返し単位とを含む共重合体を提供する。共重合体は、潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基へ変換されると、実質的に電子的に中性である。
一実施態様では、本発明は、複数の負に帯電した繰り返し単位と、反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する複数の繰り返し単位とを含む共重合体を提供する。共重合体は、潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基へ変換されると、実質的に電子的に中性である。
一実施態様では、本発明は、反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する複数の繰り返し単位と、反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する複数の繰り返し単位とを含む共重合体を提供する。共重合体は、潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基へ変換され、潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基へ変換されると、実質的に電子的に中性である。
本発明の上記態様および多くの付随する利点は、以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照してこれらの態様および利点をよりよく理解するにつれて、さらに明らかになる。
さまざまなヒドロゲルのＨＲＰ共役抗フィブリノーゲン吸着を比較する。 共役抗フィブリノーゲン（Ｆｇ）ＨＲＰによって検出されたｐＨ７．４、１５０ｍＭのＰＢＳ緩衝液からの選ばれたヒドロゲルへのＦｇ吸着を比較する。 ２ｍＭ、ｐＨ７．４のＰＢＳからのヒドロゲルへのＨＲＰ共役抗フィブリノーゲン吸着を比較する。 １０ｍＭ、ｐＨ５のＰＢＳからのヒドロゲルへのＨＲＰ共役抗フィブリノーゲン吸着を比較する。 １５０ｍＭ、ｐＨ７．４のＰＢＳからのヒドロゲル上のＨＲＰ共役抗フィブリノーゲン吸着を比較する。Ｃ１２／ＤＭ０．７／ＳＡ０．４は、重合溶液中のＣ１２、ＤＭおよびＳＡの１：０．７：０．４のモル比を表す。 Ｘ線光電子分光法によって測定されたＳＢＭＡ、Ｃ１２／ＤＭ０．７／ＳＡ０．４およびＣ１２／ＤＭ０．４／ＳＡ０．４被覆物中の窒素に対する硫黄の比（Ｓ／Ｎ）を比較する。結果によると双性イオンＳＢＭＡのＳ／Ｎ比は約１：１であり、共重合体中ではＳＡ成分が優先的に重合する。 グルタミン酸から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、リシンから誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する代表的な共重合体の合成の概略図である。 本発明の代表的な非付着性共重合体で被覆した機能蛋白質の概略図である。 潜在的な正に帯電した基をカルボキシレート基として、潜在的な負に帯電した基をイミド基として有する代表的な共重合体の概略図である。 潜在的な負に帯電した基を無水物基として有する代表的な共重合体の概略図である。 潜在的な負に帯電した基をβ‐ケトスルホン基として、潜在的な正に帯電した基をオキシイミノ基として有する代表的な共重合体の概略図である。 ＡＴＲＰによって基板表面の上にグラフトされた代表的な混合帯電重合体の上のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、リゾチーム（ＬＹＺ）、およびフィブロノーゲン（ＦＧ）の１ｍｇ／ｍＬ蛋白質溶液の結合を示す蛋白質吸着のＳＰＲ分光図を比較する。 代表的なアミノ酸系共重合体で被覆されたビーズ上の相対ＩｇＧ吸着を比較する。データは、ポリスチレン（ＰＳ）の上の抗フィブロノーゲンを１００％ＭＬとして規格化された。 被覆された試料を２５℃でさまざまな時間間隔にわたって加水分解した後のＥＬＩＳＡからのＴＣＰＳに対する代表的なヒドロゲルＧＬ／ＤＭ（１：１）の上の相対抗フィブロノーゲン吸着を比較する。 被覆された試料を２５℃でさまざまな時間間隔にわたって加水分解した後のＥＬＩＳＡからのＴＣＰＳに対する代表的ヒドロゲルＣ１２／ＧＬ／ＤＭ／Ｍｅ（１：１：１：１）の上の相対抗フィブリノーゲン吸着を比較する。 被覆された試料を３７℃でさまざまな時間間隔にわたって加水分解した後のＥＬＩＳＡからのＴＣＰＳに対する２つの代表的なヒドロゲルＩＢ／ＤＭおよびＴＦＥ／ＤＭの上の相対抗フィブリノーゲン吸着を比較する。データは、ＴＣＰＳの上の抗フィブリノーゲンを１００％ＭＬとして規格化された）。
（発明の詳細な説明）
本発明は、正に帯電した単位または潜在的な正に帯電した単位と、負に帯電した単位または潜在的な正に帯電した単位との両方を含む共重合体およびヒドロゲルを提供する。本発明の共重合体およびヒドロゲルは、さまざまな設計された官能基の結果としての固有の特性を有する低付着性または非付着性材料である。
本明細書中で用いられる「高分子両性電解質」は、正に帯電した基と負に帯電した基との両方を有する重合体である。
本明細書中で用いられる「潜在的な正に帯電した基」は、適切な環境刺激に曝露されて正に帯電した基に変換することができる官能基である。
本明細書中で用いられる「潜在的な負に帯電した基」は、適切な環境刺激に曝露されて負に帯電した基に変換することができる官能基である。
本明細書中で用いられる「繰り返し単位」は、本発明の重合体またはヒドロゲルを形成するために用いられる負に帯電したモノマーまたは正に帯電したモノマーから誘導された単位を意味する。
略語および正式名称
ＡＩＢＮ アゾビスイソブチロニトリル
Ｃ１２ メタクリル酸ラウリル
ＣＡ アクリル酸２‐カルボキシエチル
ＤＥ メタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル
ＤＭ メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル
ＤＭＦ ジメチルホルムアミド
Ｅ グルタミン酸
ＥＤＴ １，２‐エタンジチオール
ＥＬＩＳＡ 酵素免疫吸着測定法
ＧＬ メタクリル酸エチルグリコレート
ＩＢ メタクリル酸イソブチル
Ｋ リシン
Ｍｅ メタクリル酸メチル
ＮＨ２ メタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩
ＰＥＧ メタクリル酸ポリ（エチレングリコール）
ＳＰ メタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩
ＴＣＰＳ 組織培養ポリスチレン
ＴＦＡ トリフルオロ酢酸
ＴＦＥ メタクリル酸２，２，２‐トリフルオロエチル
ＴＭ ［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド。
本発明は、非付着性共重合体およびヒドロゲルを提供する。
一態様では、本発明は、
（ａ）負に帯電した繰り返し単位、および反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位、および
（ｂ）正に帯電した繰り返し単位、および反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位
を含む共重合体を提供する。
一実施態様では、共重合体は架橋されてヒドロゲルを提供する。一実施態様では、共重合体は、疎水性ペンダント基を有する複数の繰り返し単位をさらに含んでよい。一実施態様では、共重合体は、原子移動ラジカル重合によって表面の上に合成される。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、帯電した繰り返し単位の少なくとも一部が、帯電したペンダント基を有する繰り返し単位を含む。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、帯電した繰り返し単位の少なくとも一部が、帯電したモノマー主鎖基を有する繰り返し単位を含む。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルの主鎖は負電荷と正電荷との両方を含む。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、正に帯電したペンダント基を有する複数の正に帯電した繰り返し単位を含む。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、負に帯電したペンダント基を有する複数の負に帯電した繰り返し単位を含む。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルの帯電した繰り返し単位の少なくとも一部は、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位を含む。潜在的な負に帯電した基は、硫酸エステル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基、スルホン基、スルフィド基、ジスルフィド基、オルトエステル基、無水物基、およびβ‐ケトスルホン基からなる群から選ばれる。一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルの帯電した繰り返し単位の少なくとも一部は、潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位を含む。潜在的な正に帯電した基はイミド基およびオキシイミノ基からなる群から選ばれる。
本発明の共重合体およびヒドロゲル中の潜在的な負に帯電した基および潜在的な正に帯電した基は、酸化剤、還元剤、熱、光、酸、塩基、酵素、または電磁場へ暴露することによって帯電した基に変換することができる。
重合することができる任意のモノマーを本発明のために用いてよい。本発明において有用な代表的なモノマーは、アクリレート、スチレン、アクリルアミド、ビニル化合物、エポキシド、およびそれらの混合物を含む。一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位、正に帯電した繰り返し単位、または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の少なくとも１つは、アミノ酸系モノマーから誘導される。
一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．５である。一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．７である。一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．９である。
負に帯電した基および正に帯電した基を有する共重合体およびヒドロゲル
一実施態様では、本発明は、
（ａ）複数の負に帯電した繰り返し単位、および
（ｂ）複数の正に帯電した繰り返し単位
を含み、実質的に電子的に中性な共重合体を提供する。
本明細書中で用いられる用語「実質的に電子的に中性」は、正に帯電した繰り返し単位の数と負に帯電した繰り返し単位の数とが実質的に等しく、ナノメートル規模において混合された帯電基の一様な分布があることを意味する。
本発明の共重合体およびヒドロゲル中で、一方の電荷は反対電荷によって囲まれ、２つの相反する電荷の間の溶媒和層または電気二重層は接触している。
一実施態様では、共重合体は架橋されてヒドロゲルを提供する。
本発明の共重合体およびヒドロゲルはブロック共重合体でない。本発明の共重合体およびヒドロゲルにおいては、これらの重合体の中に１０を超える同じ符号に帯電した連続する単位が続くことはなく、負に帯電した繰り返し単位と正に帯電した繰り返し単位とは実質的に均衡している。一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．５である。一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位の数の割り当ては、約１：１．１から約１：０．７である。一実施態様では、正に帯電した繰り返し単位の数に対する負に帯電した繰り返し単位の数の割り当ては、約１：１．１から約１：０．９である。一実施態様では、共重合体およびヒドロゲルは、交互の電荷分布を有する。すなわち、負に帯電した単位のそれぞれが正に帯電した単位とつながっている。
負に帯電した繰り返し単位は、負に帯電したペンダント基を有する繰り返し単位、またはそのモノマー主鎖構造中に負電荷を有する繰り返し単位であってよい。負に帯電したペンダント基は、負電荷を有する任意の基であってよい。代表的な負に帯電したペンダント基は、硫酸基、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基、ホスホン酸基、フェノール基、およびスルホンアミド基を含む。
負に帯電した繰り返し単位は、負に帯電したペンダント基または負に帯電した主鎖を有するモノマーから誘導してよい。本発明の共重合体およびヒドロゲルの負に帯電した繰り返し単位共重合体およびヒドロゲルを誘導するために用いてよい代表的なモノマーは、アクリル酸２‐カルボキシエチル、メタクリル酸３‐スルホプロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸２，２，２‐トリフルロエチル、およびメタクリル酸ポリ（エチレングリコール）、およびＤ‐グルクロン酸を含む。
正に帯電した繰り返し単位は、正に帯電したペンダント基を有する繰り返し単位、またはそのモノマー主鎖構造上に正電荷を有する繰り返し単位であってよい。正に帯電したペンダント基は、正電荷を有する任意の基であってよい。代表的な正に帯電したペンダント基は、第四アンモニウム基、第一アミン基、第二アミン基、第三アミン基、第四ホスホニウム基、第三ホスホニウム基、アミド基、ヘテロ芳香族窒素基、スルホニウム基、および金属有機酸を含む。
正に帯電した繰り返し単位は、正に帯電したペンダント基または正に帯電した主鎖を有するモノマーから誘導してよい。本発明の共重合体およびヒドロゲル中の正に帯電した繰り返し単位を誘導するために用いてよい代表的なモノマーは、メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル、メタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル、［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド、およびＮ‐アセチルグルコサミンを含む。
本発明においては、繰り返し単位は、重合し、重合体を形成することができる任意のモノマーから誘導してよい。代表的なモノマーは、メタクリレート、アクリレート、スチレン、アクリルアミド、ビニル化合物、エポキシド、およびそれらの混合物を含む。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位は［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）から誘導される。一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸イソブチル（ＩＢ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２，２，２‐トリフルオロエチル（ＴＦＥ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。
本発明の代表的な共重合体およびヒドロゲルは、メタクリル酸アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）、メタクリル酸（２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）、メタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）、および２‐（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）を含む正に帯電した化合物と、アクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）およびメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＡ）を含む負に帯電した化合物とから調製された。
一実施態様では、ヒドロゲルＮＨ２／ＣＡは、アクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、メタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
一実施態様では、ヒドロゲルＤＭ／ＣＡは、アクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
一実施態様では、ヒドロゲルＤＥ／ＣＡは、アクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導される負に帯電した繰り返し単位と、メタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
一実施態様では、ヒドロゲルＴＭ／ＣＡは、アクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニミウムクロリド（ＴＭ）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
一実施態様では、ヒドロゲルＮＨ２／ＳＡは、１１‐メルカプトウンデシルスルホン酸（ＳＡ）から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、メタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
一実施態様では、ヒドロゲルＤＭ／ＳＡは、メタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＡ）から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
一実施態様では、ヒドロゲルＤＥ／ＳＡは、メタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＡ）から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、メタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
一実施態様では、ヒドロゲルＴＭ／ＳＡは、メタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＡ）から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、［２‐（メタクリルオキシ）エチル］トリメチルアンモニミウムクロリド（ＴＭ）から誘導された正に帯電した繰り返し単位とを有する。
代表的なヒドロゲルを調製する際、混合溶媒エチレングリコール／エタノール／Ｈ２Ｏ（１．５：１：１．５）中の正に帯電したモノマーと負に帯電したモノマーとを、トリエチレングリコール‐ジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）およびメタ重亜硫酸ナトリウム（ＳＭＳ）と混合した。混合物を２つのガラススライドの間に入れ、６０℃のオーブンの中へ１時間置き、室温に３時間放置してヒドロゲル膜を準備した。
本発明の共重合体およびヒドロゲルは、低付着特性または非付着特性を有する。理論によって限定されることは望まないが、本発明の共重合体およびヒドロゲル中では、正に帯電したペンダント基と負に帯電したペンダント基とがナノメートル規模において一様な混合帯電状態へ自己組織化し、非付着性の表面を生じると考えられる。
酵素免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）実験を用いて代表的なヒドロゲルの低付着特性または非付着特性を評価した。非付着性の対照物は、メタクリル酸オリゴ（エチレングリコール）（ＯＥＧ、通常Ｍｎ＝３００）、スルホベタインアクリル酸メチル（ＳＢＭＡ）、およびメタクリル酸２‐ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）であった。組織培養ポリスチレン（ＴＣＰＳ）を付着性の対基準物として用いた。
混合帯電化合物から調製されたヒドロゲル上のＩｇＧ吸着が生理的条件下で非常に低い（図１Ａ）ことがＥＬＩＳＡ実験から示される。しかし、正に帯電した化合物を含むすべてのヒドロゲル上では顕著なＩｇＧ吸着が観測された。これらの表面上の蛋白質吸着は主としてＩｇＧを用いて実行したが、選ばれた表面上でフィブリノーゲン（Ｆｇ）吸着も試験した。Ｆｇは通常他の蛋白質より容易に吸着するので、Ｆｇは、表面の非特異的蛋白質吸着を評価するために普通に用いられるモデル蛋白質である。Ｆｇ吸着の結果は、生理的条件下のＩｇＧ吸着の結果と同様な傾向を示す（図１Ｂ）。これらの結果は、非付着性ヒドロゲルをさまざまな官能基から容易に調製することができることを示す。
電荷均衡高分子両性電解質ＮＨ２／ＣＡヒドロゲル上の蛋白質吸着は、ＯＥＧおよびＳＢＭＡと同様に、ｐＨおよびイオン強度が生理的条件から離れているときでも５％未満である（図２Ａおよび２Ｂ）。これらの表面上の蛋白質吸着は、ｐＨまたはイオン強度の変化にあまり敏感でないことが示される。これは、双性イオン重合体（すなわちＳＢＭＡなど、同じ側鎖中の正電荷および負電荷）間の蛋白質吸着と、混合帯電重合体（すなわちＮＨ２／ＣＡヒドロゲルなど、異なる側鎖中の正電荷および負電荷）とに、密接な類似性があることを示す。ＮＨ２／ＣＡヒドロゲル中のＮＨ２成分とＣＡ成分とは、幾何学的に十分に近いので、５と７．４との両方のｐＨ値でプロトン化および脱プロトン化をそれぞれ互いに促進すると予測される。従って、ＮＨ２／ＣＡ混合ヒドロゲルは、双性イオン性ＳＢＭＡと同じく非付着性挙動を維持する。これらの結果によれば、電荷均衡高分子両性電解質が非特異的蛋白質吸着に対して強い抵抗を示す。
正電荷および負電荷は、本発明の共重合体およびヒドロゲルの主鎖上にあってよい。好ましくは、共重合体およびヒドロゲルの主鎖は、交互の正電荷と負電荷とを有する。例えば、ポリ（オルトエステル）と第三アミンまたは他の低活性有機塩基とから形成された重合体は、重合体の主鎖上に交互の正電荷と負電荷とを有してよい。
潜在的な負に帯電した基と、正に帯電した基とを有する共重合体およびヒドロゲル
一実施態様では、本発明は、
（ａ）反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する複数の繰り返し単位、および
（ｂ）複数の正に帯電した繰り返し単位
を含む共重合体を提供する。共重合体は、潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基に変換されると、実質的に電子的に中性である。
共重合体は、架橋されてヒドロゲルを提供してよい。
潜在的な負に帯電した基は、適切な環境刺激に暴露することによって負に帯電した基に変換することができる基である。代表的な環境刺激は、酸化剤、還元剤、熱、光、酸、塩基、酵素、および電磁場を含む。潜在的な負に帯電した基は、エステル、オルトエステル、または無水物であってよい。代表的な潜在的な負に帯電した基は、硫酸エステル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基、硝酸エステル基、オルトエステル基、無水物基、スルフィド基、ジスルフィド基、およびβ‐ケトスルホン基を含む。
潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位は、潜在的な負に帯電した基を有するモノマーから誘導することができる。代表的なモノマーは、硫酸エステル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基、硝酸エステル基、スルフィド基、炭水化物モノマー基、およびアミノ酸基を含む。
一実施態様では、図８に示すように、潜在的な負に帯電した基は無水物基であり、正に帯電した基はアミンである。無水物基の加水分解は、負に帯電したカルボン酸基を提供する。
一実施態様では、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位はメタクリル酸エチルグリコレート（ＧＬ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。
本発明の代表的なＧＬ／ＤＭヒドロゲルは、ＧＬモノマーおよびＤＭモノマーから調製された。モル比１：１のＧＬおよびＤＭをＡＩＢＮとともに酢酸エチル中で混合した。溶液を窒素で３０分間パージした。溶液は連続的に撹拌し、重合させて共重合体溶液を得た。共重合体溶液による浸漬方法を用いてアルミニウムパネル、またはエポキシ被覆アルミニウム被覆パネルを被覆した。被覆試料表面を３．５％のＮａＣｌ溶液（ｐＨ８．３）中２５℃でさまざまな時間加水分解させた後、ＥＬＩＳＡによって蛋白質吸着を評価した。図１２の結果は、潜在的な負に帯電した基の加水分解によってヒドロゲル被覆表面上の蛋白質吸着が減少することを示す。
一実施態様では、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位はメタクリル酸イソブチル（ＩＢ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。
一実施態様では、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位はメタクリル酸２，２，２‐トリフルオロエチル（ＴＦＥ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。
潜在的な負に帯電した基を有する代表的なモノマーであるＩＢまたはＴＦＥを正に帯電したＤＭモノマーと混合し、エタノール中でＡＩＢＮを混合した。溶液をアルゴンでパージし、アルゴン下でバイアル中に密封した。溶液を連続的に撹拌し、６０℃で重合させて共重合体溶液を得た。浸漬法を用いてアルミニウムパネルまたはエポキシ被覆アルミニウム被覆パネルを被覆した。被覆された試料表面を３．５％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ８．３）中３７℃でさまざまな時間加水分解した後、ＥＬＩＳＡによって蛋白質吸着を評価した。図１４に示した結果によると、潜在的な負に帯電した基の加水分解によってヒドロゲル被覆表面上の蛋白質吸着は減少する。
本発明の共重合体およびヒドロゲルは、潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基に変換されると、実質的に電子的に中性である。従って、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数と正に帯電した繰り返し単位の数とが実質的に等しい。一実施態様では、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数と正に帯電した繰り返し単位の数との比は、約１：１．１から約１：０．５である。
本発明の共重合体およびヒドロゲルは、疎水性ペンダント基を有する複数の繰り返し単位をさらに含んでよい。疎水性の基は、任意の置換または非置換アルキル、アルケニル、アルキニル、フェニルおよびエステル基であってよい。一実施態様では、疎水性の基はメタクリル酸ラウリル（Ｃ１２）である。
負に帯電した基と潜在的な正に帯電した基とを有する共重合体およびヒドロゲル
一実施態様では、本発明は、
（ａ）複数の負に帯電した繰り返し単位、および
（ｂ）反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する複数の繰り返し単位
を含む共重合体を提供する。共重合体は、潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基に変換されると、実質的に電子的に中性である。
共重合体は、架橋されてヒドロゲルを提供してよい。
潜在的な正に帯電した基は、適切な環境刺激に暴露することによって正に帯電した基に変換することができる基である。代表的な環境刺激は、酸化剤、還元剤、熱、光、酸、塩基、酵素、および電磁場を含む。潜在的な正に帯電した基は、適切な刺激に暴露することによって正に帯電したアミン基またはイミン基に変換することができるアミド基、イミド基、およびオキシイミノ基であってよい。代表的な正に帯電したペンダント基は、第四アンモニウム基、第一アミン基、第二アミン基、第三アミン基、第四ホスホニウム基、第三ホスホニウム基、アミド基、ヘテロ芳香族窒素基、およびスルホニウム基からなる群から選ばれる。
潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位は、潜在的な正に帯電した基を有するモノマーから誘導することができる。代表的なモノマーは、イミド基およびオキシイミノ基を含む。
本発明の共重合体およびヒドロゲルは、潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基に変換されると、実質的に電子的に中性である。従って、負に帯電した繰り返し単位の数と、潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数とが実質的に等しい。一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位の数と潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数との比は、約１：１．２から約１：０．８である。
潜在的な負に帯電した基と潜在的な正に帯電した基とを有する重合体
一実施態様では、本発明は、
（ａ）反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する複数の繰り返し単位、および
（ｂ）反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する複数の繰り返し単位
を含む共重合体を提供する。共重合体は、潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基に変換され、潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基に変換されると、実質的に電子的に中性である。
共重合体は、架橋されてヒドロゲルを提供してよい。
本発明の共重合体およびヒドロゲルは、潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基に変換され、潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基に変換されると、実質的に電子的に中性である。従って、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数と潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数とが実質的に等しい。一実施態様では、潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数と潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数との比は約１：１．１から約１：０．５である。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、図７に示すように、潜在的な負に帯電した基としてエステル基を有する複数の繰り返し単位と、潜在的な正に帯電した基としてイミド基を有する複数の繰り返し単位とを有する。加水分解後、潜在的な負に帯電した基であるエステル基は対応する負に帯電したカルボキシル基に変換され、潜在的な正に帯電した基であるイミド基は対応する正に帯電したアミン基に変換される。
一実施態様では、本発明の共重合体およびヒドロゲルは、図９に示すように、潜在的な負に帯電した基としてβ‐ケトスルホン基を有する複数の繰り返し単位と、潜在的な正に帯電した基としてオキシイミノ基を有する複数の繰り返し単位とを有する。ＵＶ放射へ暴露することによって、潜在的な負に帯電した基であるβ‐ケトスルホン基は負に帯電した硫酸基に変換され、潜在的な正に帯電した基であるオキシイミノ基は正に帯電したアミン基に変換される。
追加の他種繰り返し単位を有する共重合体およびヒドロゲル
本発明の共重合体およびヒドロゲルは、他の種類の繰り返し単位をさらに含んでよい。例えば、共重合体は、疎水性ペンダント基を有する複数の繰り返し単位をさらに含んでよい。
代表的な一実施態様では、疎水性ペンダント基を有する繰り返し単位は、メタクリル酸ラウリレート（Ｃ１２）である。
一実施態様では、混合帯電共重合体ＤＭ‐ＳＡの中へＣ１２誘導繰り返し単位を組み込んでＣ１２‐ＤＭ‐ＳＡ共重合体を得る。一実施態様では、混合帯電共重合体ＤＭ‐ＣＡの中へＣ１２誘導繰り返し単位を組み込んでＣ１２‐ＤＭ‐ＣＡ共重合体を得る。
共重合体の電荷均衡を良好に制御することができるなら、混合帯電化合物を用いて疎水性ペンダント基を含む非付着性共重合体を調製することができる。疎水性ペンダント部分を含む代表的な混合帯電化合物を調製する際、ＤＭ，ＳＡ，Ｃ１２、およびＡＩＢＮの混合物をエタノールとメタノールとの混合物の中に溶解させた。溶液を窒素でパージし、連続的に撹拌し、２４時間重合させて共重合体を得た。浸漬被覆法によってアルミニウムチップまたはエポキシ被覆アルミニウムチップに被覆した。酵素免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）を用いて共重合体上の蛋白質吸着を評価した。Ｘ線光電子分光法によって疎水基を含む混合帯電重合体の組成キャラクタリゼーションを行った。
図３に示すように、Ｃ１２‐ＤＭ‐ＳＡ共重合体とＣ１２‐ＤＭ‐ＣＡ共重合体との両方の場合、蛋白質吸着は混合帯電ＳＡＭの場合に既に観測したＵ字形曲線（すなわち、組成の中央範囲で低い蛋白質吸着）を示す。Ｃ１２‐ＤＭ‐ＳＡ系の場合、Ｃ１２／ＤＭ０．７／ＳＡ０．４（０．７または０．４は合成溶液中のモル組成を表す）上の方がよい結果が得られる。Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）分析（図４）によると、Ｃ１２／ＤＭ０．７／ＳＡ０．４から調製された表面はＣ１２／ＤＭ０．４／ＳＡ０．４から調製された表面より１：１に近いＮ／Ｓ比を有し、より均衡した電荷を示し、結果として低い蛋白質吸着を生じた。溶液組成と表面組成との差異は重合時の優先速度による。Ｃ１２‐ＤＭ‐ＣＡ共重合体の場合、Ｃ１２／ＤＭ０．４／ＣＡ０．４共重合体被覆物上で非常に低い蛋白質吸着が観測され、この共重合体中では帯電基が良好に混合されていることを示した。
理論によって限定されることは望まないが、Ｃ１２／ＤＭ０．４／ＣＡ０．４共重合対被覆が図３に示すようにＣ１２／ＤＭ０．７／ＳＡ０．４さえ下回る蛋白質吸着を実現した理由は、それぞれの系の中の帯電基の異なる分布の結果出ると考えられる。ＳＡは塩なので、共重合体が形成されると溶解し難い。従って、帯電基の分布は均一でないことがある。最終的なＣ１２‐ＤＭ‐ＳＡ共重合体は、メタノール／プロパノール溶媒中によく溶解しなかったので、ナノ粒子（または粒子）の形である可能性が高い。Ｃ１２‐ＤＭ‐ＣＡ共重合体の場合、ＤＭとＣＡとの両方が相溶性である。それらは、電荷が少なく、合成において用いられる有機溶媒の中に溶解しやすく、より均一な共重合体を形成しやすい。従って、共重合体を形成するために用いられる溶媒中の各化合物および生成物の溶解性は、結果として得られる材料の非付着特性に大いに影響を及ぼし得る。
一実施態様では、Ｃ１２誘導繰り返し単位およびＭｅ誘導繰り返し単位を混合帯電共重合体ＤＭ‐ＧＬの中へ組み込んでＣ１２‐Ｍｅ‐ＤＭ‐ＧＬヒドロゲルを得る。
１：１：１：１のモル比のＣ１２、ＧＬ、ＭｅおよびＤＭと、ＡＩＢＮとを酢酸エチル中で混合した。溶液を窒素でパージした。溶液を連続的に撹拌し、窒素下６０℃で重合させて共重合体溶液を得た。浸漬、ブラシまたはスプレー法を用いてアルミニウムパネルまたはエポキシ被覆アルミニウム被覆パネルを共重合体溶液で被覆した。被覆された試料表面を３．５％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ８．３）中２５℃でさまざまな時間加水分解した後、ＥＬＩＳＡによって蛋白質吸着を評価した。図１３に示した結果によると、潜在的な負に帯電した基の加水分解によって、ヒドロゲル被覆表面上の蛋白質吸着は減少する。
アミノ酸から誘導された共重合体およびヒドロゲル
一実施態様では、本発明の非付着性共重合体およびヒドロゲルは、正に帯電した側鎖基、潜在的な正に帯電した側鎖基、負に帯電した側鎖基、または潜在的な負に帯電した側鎖基を有するアミノ酸モノマーから形成されたペプチドである。潜在的な正または負に帯電した側鎖基は、酸化剤、還元剤、熱、光、酸、塩基、または酵素などの環境刺激に曝露された後、正または負に帯電した基に変換することができる。
本発明にとって有用なアミノ酸モノマーは、天然アミノ酸または合成アミノ酸であってよい。
本発明において有用な負に帯電した基を有する代表的なアミノ酸は、アスパラギン酸、グルタミン酸などのカルボキシル基を含むアミノ酸、またはチロシンなどの芳香環上に酸性ヒドロキシル基を含むアミノ酸を含む。
潜在的な負に帯電した基を有する代表的なアミノ酸は、アスパラギン酸およびグルタミン酸のエステルまたはアミド、およびシステイン、シスチンおよびセリンなどのサルフェート基およびカルボキシル基の前駆体を含む。アスパラギン酸またはグルタミン酸誘導繰り返し単位を含む共重合体およびヒドロゲルの場合、アスパラギン酸またはグルタミン酸誘導単位由来の側鎖カルボキシル基はさらに修飾されていてよい。例えば、カルボン酸基は、エステルまたはアミド結合によって薬物、ＲＧＤなどの細胞接着基、または抗生物質に結合してよい。
本発明において有用な正に帯電した基を有する代表的なアミノ酸は、リシンおよびアルギニンなどのアミン側鎖基を有するアミノ酸、ヒスチジンおよびトリプトファンなどの芳香族環の中の窒素原子を有するアミノ酸、およびアスパラギンおよびグルタミンなどのアミド中の窒素原子を有するアミノ酸を含む。
一実施態様では、図５に示すように、負に帯電したペンダント基を有する繰り返し単位はグルタミン酸から誘導され、正に帯電したペンダント基を有する繰り返し単位はリシンから誘導される。グルタミン酸誘導単位とリシン誘導単位とはナノスケールのレベルで混合され、従って正負に帯電した基が重合体全体に一様に分布する。
標準的なＦｍｏｃ化学を用いてテンタゲル（ＴｅｎｔａＧｅｌ）Ｓ ＮＨ２樹脂上に代表的な非付着性ペプチドを合成した。ＤＭＦ中２００ｍＬ／ＬピペリジンによるＦｍｏｃ脱保護の後、カップリング反応を実行した。ペプチドの側鎖を脱保護した。図１１にグラフ化した酵素免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）実験の結果によると、中性のＫＥＥ（ＫＥＫＥＫＥＥ）は若干正のテンタゲルＳ ＮＨ２樹脂、ＫＥ（ＫＥＫＥＫＥＫＥ）およびポリスチレンビーズよりＦｇおよびＩｇＧに対して高い抵抗性を有する。
本発明のペプチドは、二酸などの２つの反応基を有する架橋剤分子によって架橋してよい。代表的なアミノ酸系架橋剤は、ジメチルＬ‐シスチンおよびＮ，Ｎ′‐ジダンシル‐Ｌ‐シスチンを含む。これらの架橋剤をアミノ酸系共重合体と混合し、表面の上にキャストして膜を形成させてよい。
本発明のペプチドを他の部分と結合させてよい。例えば、ペンダント基のあるものを用いてエステルまたはアミド結合によって他の部分と結合させてよい。他の部分は、疎水性基、親水性基、薬物から誘導された部分、細胞接着性部分、または抗生物質から誘導された部分であってよい。
一実施態様では、本発明のアミノ酸系共重合体およびヒドロゲルは、疎水性のペンダント基を有する複数の繰り返し単位をさらに含んでよい。
本発明のアミノ酸系共重合体およびヒドロゲルは、生体適合性であり、最小限の免疫応答を有し、非付着特性を有する。これらの共重合体およびヒドロゲルは、さまざまな用途を有する。
一実施態様では、本発明のアミノ酸系非付着性共重合体およびヒドロゲルは、人工皮膚として用いることができる。これらの材料を用いて創傷部位を被覆し、創傷部位を感染から保護することができる。これらの材料の機械的な特性は、システインを架橋剤として用いることによるなどの架橋によって調節することができる。これらの材料は、高い酸素透過性を有し、生分解性であってよい。
一実施態様では、アミノ酸系非付着性共重合体およびヒドロゲルを用いて核酸、蛋白質またはペプチド、あるいは小分子薬物または診断薬を被覆することができる。例えば、図６に示すように、アミノ酸系非付着性共重合体およびヒドロゲルを機能性蛋白質と共役させることができる。非付着性被覆物は酵素と機能性蛋白質との間の相互作用を減らすことができるので、この修飾によって機能性蛋白質の酵素分解が遅くなり、循環時間が長くなる。
アミノ酸系非付着性材料は優れた血液中の安定性および長い血液中の寿命を有するので、これらの材料は全身送達によく適している。例えば、これらのアミノ酸系非付着性材料は、遺伝子および薬物送達のために用いることができる。遺伝子送達のために用いられるとき、材料が核酸を凝縮させるだけでなく材料の非付着性挙動を維持することもできるように、負のアミノ酸に対する正のアミノ酸の比を調節することができる。
一実施態様では、非付着性共重合体およびヒドロゲルは、ステント、カテーテルおよび代用血管などのインプラントの被覆物として用いることができる。一実施態様では、非付着性共重合体およびヒドロゲルは、医療デバイス用の被覆物のために用いることができる。
本発明において提供されるアミノ酸系非付着性材料は、遺伝子工学的な方法または化学合成を用いて作ることができる。一実施態様では、アミノ酸系非付着性材料は、大腸菌、酵母、または他のインビトロ発現システムを用いて作られる。一実施態様では、アミノ酸系非付着性材料は、逐次的な調製方法、すなわちアミノ酸を１つずつ逐次的な順序に組み合わせることによって作られる。例えば、ペプチド合成機を用いて合成を実行することができる。一実施態様では、アミノ酸系非付着性材料は、図５に示されるＮ‐カルボキシ無水物などのアミノ酸系モノマーを重合させて正負に帯電した基の一様な分布を有する共重合体を得ることによって合成される。
原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）によって表面の上にグラフトされた共重合体
一実施態様では、本発明の共重合体を基板表面の上に直接合成することができる。正負に帯電した基を有するモノマーからの原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）によって混合帯電共重合体を表面の上にグラフト化することができる。表面の上にグラフトされた共重合体は、非付着特性を有する実質的に電子的に中性な重合体ブラシを形成することができる。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導される。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位は［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニミウムクロリド（ＴＭ）から誘導される。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導される。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導される。
一実施態様では、負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導される。
一実施態様では、ＡＴＲＰによって表面の上にグラフトされる共重合体の正に帯電した繰り返し単位は第四アミンモノマーである［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）から誘導され、負に帯電した繰り返し単位はスルホン酸モノマーであるメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導される。
ＡＴＲＰによって表面の上にグラフトされた代表的な共重合体の非付着特性を正の重合体および負の重合体と比較した。スルホン酸モノマーであるメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩に対する第四アミンモノマーである［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリドの２：１のモル比で構成される反応混合物から共重合体を合成した。［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリドの反応混合物から正の重合体を合成した。メタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩の反応混合物から負の重合体を合成した。
銅（Ｉ）ブロミドおよび２，２′‐ジピリジル（ＢＰＹ）の存在下で臭素末端チオール分子を用いてＡＴＲＰ反応を開始させた。モノマーをメタノールと水との１：１の体積混合物１０ｍＬの中に溶解させ、ＢＰＹをメタノール１０ｍＬの中に溶解させた。エタノール中の０．１ｍＭ溶液中で一夜かけてチオール自己集合単分子層（ＳＡＭ）を形成させた。表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）バイオセンサー上で蛋白質吸着を試験した。ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、リゾチーム（ＬＹＺ）、およびフィブリノーゲン（ＦＧ）の１ｍｇ／ｍＬ溶液からの吸着を別々のチャネル上で試験した。
図１０は、ＡＴＲＰによってグラフトされた混合帯電重合体上の蛋白質吸着の代表的なＳＰＲ分光図を示す。混合帯電共重合体を有する表面は、一方に帯電したモノマーのどちらと比較しても低い蛋白質吸着を有する（表１）ことが分る。それぞれの表面の上の３つの蛋白質の結合に対応する全ＳＰＲ波長シフトを表１に要約する。このデータは、同時（同じＡＴＲＰ反応）に形成された２つの別個のＳＰＲチップから得られたＳＰＲデータにもとづいている。表１から、正に帯電した表面へのＦＧおよびＢＳＡの顕著な結合があるが、最小限のＬＹＺの結合しかないことが分る。負に帯電した表面の上では反対の傾向が見られ、明らかなＦＧの結合およびある程度限定されたＢＳＡの結合とともに顕著なＬＹＺの結合があることが分る。
（表１ ＡＴＲＰによってグラフトされた混合帯電重合体上の蛋白質吸着の要約（ｎｍの波長シフトで表し、ＳＰＲの１ｎｍの波長シフトは吸着蛋白質０．１５ｍｇ／ｍ２に等しい）
Figure 2010500456
材料および方法 メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）、メタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）、［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）、アクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）、アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＡ）、メタクリル酸ラウリル（Ｃ１２）、メタクリル酸オリゴ（エチレングリコール）（ＯＥＧ、通常Ｍｎ＝３００）、メタクリル酸２‐ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）はシグマ‐オールドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）から購入し、そのまま用いた。メタクリル酸アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）およびトリエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）はポリサイエンス社（ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ， Ｉｎｃ．）（ペンシルベニア州ウォリントン（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ， ＰＡ））から購入した。
酵素免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）による蛋白質吸着の評価。Ｆｇ吸着を測定するために、すべての試料を最初に１ｍｇ／ｍｌのＦｇとともに１．５時間インキュベートし、続いてＰＢＳ緩衝液で５回洗浄した。次に、試料をセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）共役抗フィブリノーゲン（〜１０μｇ／ｍＬ）とともに緩衝液中好ましい条件下で１．５時間インキュベートし、続いて同じ緩衝液でさらに５回洗浄した。０．０３％の過酸化水素を含む１ｍｇ／ｍｌのｏ‐フェニレンジアミン（ＯＰＤ）０．１Ｍクエン酸塩‐リン酸塩ｐＨ５．０緩衝液の中の試料を加えた。３０分後に等しい体積の２Ｎ Ｈ２ＳＯ４を加えて酵素活性を停止させた。４９２ｎｍのミカン色を測定する。抗Ｆｇ吸着を測定するために、Ｆｇ吸着の測定のための同じ工程に従って試料を１０μｇ／ｍｌのセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）共役抗Ｆｇとともに直接インキュベートした。
実施例１
代表的な混合帯電ヒドロゲルの調製
混合帯電ヒドロゲルの調製 エチレングリコール／エタノール／Ｈ２Ｏ（１．５：１：１．５）の混合溶媒０．５ｍｌ中１ミリモルの正に帯電したモノマーと１ミリモルの負に帯電したモノマーとを、２０μｌのＴＥＧＤＭＡ、８μｌの４０％過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）および８μｌの１５％メタ重亜硫酸ナトリウム（ＳＭＳ）と混合した。０．３８ｍｍの隙間を有する２つのガラススライドの間に混合物を入れ、パラフィルム（ｐａｒａｆｉｌｍ）で密封し、６０℃のオーブンの中へ１時間置き、室温で３時間放置した。ゲル調製の場合、ＡＰＳおよびＳＭＳを開始剤として室温で共重合するとき、いくつかの化合物が反応速度的に他の化合物より好ましいことがあり、ヒドロゲル中の各成分の最終組成は、溶液中における１：１の比から若干変化し、混合帯電ヒドロゲルの不均衡電荷および蛋白質吸着を生じることがある。この問題は、反応温度を６０℃に上げることによって大部分解決することができる。ヒドロゲルを取り出し、０．１５Ｍ、ｐＨ７．４のＰＢＳの中に一夜浸し、穿孔して５ｍｍの小さなディスクとし、酵素免疫吸着測定（ＥＬＩＳＡ）実験の前に新しい０．１５ＭのＰＢＳの中に再び一夜浸した。
酵素免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）によって評価された蛋白質吸着 Ｆｇ吸着を測定するために、最初にヒドロゲルディスク、浸漬被覆チップ、および組織培養ポリスチレン（ＴＣＰＳ）基板を含むすべての試料を１ｍｇ／ｍｌのＦｇとともに１．５時間インキュベートし、続いてＰＢＳ緩衝液で５回洗浄した。次に、試料をセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）共役抗フィブリノーゲン（〜１０μｇ／ｍｌ）とともに緩衝液中で好ましい条件下１．５時間間インキュベートし、続いて同じ緩衝液でさらに５回洗浄した。ヒドロゲルディスク、浸漬被覆パネルおよびＴＣＰＳ基板を取り出し、２４ウェルプレートの中に入れた。０．０３％過酸化水素を含む１ｍｇ／ｍｌのｏ‐フェニレンジアミン（ＯＰＤ）０．１Ｍクエン酸塩‐リン酸塩のｐＨ５．０の緩衝液８００μｌを加えた。１５分後に等しい体積の２Ｎ Ｈ２ＳＯ４を加えて酵素活性を停止させた。４９２ｎｍのミカン色を測定する。抗Ｆｇ吸着を測定するために、Ｆｇ吸着の測定のための同じ工程に従って試料をセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）共役抗Ｆｇとともに直接インキュベートした。
実施例２
疎水性の基を含む代表的な混合帯電共重合体の調製
疎水基を含む混合帯電共重合体の調製 ＤＭ３．５ミリモル、ＳＡ２ミリモル、Ｃ１２５ミリモルおよびＡＩＢＮ７５ｍｇをエタノール２２ｍｌおよびメタノール５ｍｌの中で混合した。溶液をＮ２で３０分間パージした。溶液を連続的に撹拌し、Ｎ２下６０℃で２４時間重合させた。重合後、溶液を室温に冷却した。粘着性の共重合体がフラスコの底に形成され、キシレン中に溶解された。浸漬被覆法によって９ｍｍ×９ｍｍのＡｌチップまたはエポキシ被覆Ａｌチップに被覆した。Ｃ１２‐ＤＭ‐ＣＡ共重合体の場合、低重合度であり、より極性の成分を含む溶液中の生成物は、蛋白質吸着を防止する。
１．４５ｍｌのＣ１２、１．２５ｍｌのＧＬ、０．５３ｍｌのＭｅ、０．８５ｍｌのＤＭ（モル比１：１：１：１）および１００ｍｇのＡＩＢＮを２５ｍｌの酢酸エチルの中で混合した。溶液をＮ２で３０分間パージした。溶液を連続的に撹拌し、Ｎ２気流下６０℃で２４時間重合させた。重合後、溶液を室温に冷却した。大部分の溶媒を蒸発させて１０ｍｌの粘着性の共重合体溶液を得た。浸漬、ブラシまたはスプレー法を用いてＡｌパネルまたはエポキシ被覆Ａｌ被覆パネルに共重合体溶液を被覆した。被覆された試料表面を図１３に示すように３．５％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ８．３）中２５℃でさまざまな時間加水分解した後、ＥＬＩＳＡによって蛋白質吸着を評価した。
１６３μｌのＩＢまたは１４２．３μｌのＴＦＥ、１７０μｌのＤＭおよび１５ｍｇのＡＩＢＮを５．４ｍｌのエタノール中で混合した。溶液をＡｒで３分間パージし、Ａｒ下７ｍｌのバイアルの中に密封した。溶液を連続的に撹拌し、６０℃で４８時間重合させた。重合後、溶液を室温に冷却した。大部分の溶媒を蒸発させて１．５ｍｌの粘着性の共重合体溶液を得た。浸漬法を用いてＡｌパネルまたはエポキシ被覆Ａｌ被覆パネルに被覆した。被覆された試料表面を図１４に示すように３．５％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ８．３）中３７℃でさまざまな時間加水分解した後、ＥＬＩＳＡによって蛋白質吸着を評価した。
Ｘ線光電子分光による疎水性の基を含む混合帯電重合体の組成キャラクタリゼーション ＸＰＳによって分析した浸漬被覆チップを３日間にわたって徹底的に乾燥した。単色Ａｌ Ｋα線源（ＫＥ＝１４８６．６ｅＶ）、半球型分析器、および多チャネル検出器を備えたサーフェスサイエンスインスツルメント（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）Ｘ‐プローブ分光分析計（カリフォルニア州マウンテンビュー（Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ））を用いてＸＰＳ測定を行った。ＸＰＳデータはすべて定格光電子発射角度５５°で取得した。ＳＳＩデータ解析ソフトウェアを用いてピーク面積から元素組成を計算した。
実施例３
アミノ酸から誘導された代表的な共重合体およびヒドロゲルの調製
標準的なＦｍｏｃ化学を用いてテンタゲルＳ ＮＨ２樹脂（０．３ｇ、１５０〜２００μｍおよび０．４５ミリモル／グラム置換）上で非付着性ペプチドを合成した。ＤＭＦ中の２００ｍＬ／Ｌのピペリジンによる１０分間のＦｍｏｃ脱保護の後、カップリング反応を１時間実行した。８２．５／５／５／２．５のＦＡ／フェノール／水／チオアニソール／ＥＤＴによってペプチドの側鎖を４時間脱保護（１００ｍｇ樹脂／ｍＬ）し、続いて脱イオン水で１回洗浄し、ＤＭＦで５回洗浄し、脱イオン水で５回洗浄した。図１１の酵素免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）実験の結果によると、中性のＫＥＥ（ＫＥＫＥＫＥＥ）は、若干正のテンタゲルＳ ＮＨ２樹脂（８２．５／５／５／２．５のＴＦＡ／フェノール／水／チオアニソール／ＥＤＴで４時間処理）、ＫＥ（ＫＥＫＥＫＥＫＥ）およびポリスチレンビーズ（ＰＳ、７０〜９０メッシュ）より高いＦｇ（１２．８％ＭＬ）およびＩｇＧ（８．７％ＭＬ）抵抗を有する。
実施例４
潜在的な負に帯電した基、および正に帯電した基を有する代表的なヒドロゲルの調製 １．２５ｍｌのＧＬおよび０．８５ｍｌのＤＭ（モル比１：１）を、５０ｍｇのＡＩＢＮと一緒に１２ｍｌの酢酸エチルの中で混合した。溶液をＮ２で３０分間パージした。
溶液を連続的に撹拌し、Ｎ２気流下６０℃で２４時間重合させた。重合後、溶液を室温に冷却した。大部分の溶媒を蒸発させて５ｍｌの粘着性の共重合体溶液を得た。浸漬法を用いてＡｌパネルまたはエポキシ被覆Ａｌ被覆パネルを共重合体溶液で被覆した。被覆された試料表面を図１４に示すように３．５％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ８．３）中３７℃でさまざまな時間加水分解した後、ＥＬＩＳＡによって蛋白質吸着を評価した。
例示目的の実施態様を例示し説明してきたが、本発明の技術思想および範囲から逸脱することなくさまざまな変化形を本発明において実施することができることは自明である。

Claims (52)

  1. （ａ）負に帯電した繰り返し単位、および反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位、および
    （ｂ）正に帯電した繰り返し単位、および反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位から独立に選ばれた複数の繰り返し単位
    を含む共重合体。
  2. 前記共重合体は架橋されている、請求項１に記載の共重合体。
  3. 前記帯電した繰り返し単位の少なくとも一部は、帯電したペンダント基を有する繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  4. 前記帯電した繰り返し単位の少なくとも一部は、帯電したモノマー主鎖基を有する繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  5. 複数の負に帯電した繰り返し単位と、複数の正に帯電した繰り返し単位とを含む、請求項１に記載の共重合体。
  6. 反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する複数の繰り返し単位と、複数の正に帯電した繰り返し単位とを含み、前記共重合体は、前記潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基に変換されると実質的に電子的に中性である、請求項１に記載の共重合体。
  7. 複数の負に帯電した繰り返し単位と、反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する複数の繰り返し単位とを含み、前記共重合体は、前記潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基に変換されると実質的に電子的に中性である、請求項１に記載の共重合体。
  8. 反応して負に帯電した基を提供する潜在的な負に帯電した基を有する複数の繰り返し端子と、反応して正に帯電した基を提供する潜在的な正に帯電した基を有する複数の繰り返し単位とを含み、前記共重合体は、前記潜在的な負に帯電した基が負に帯電した基に変換され、前記潜在的な正に帯電した基が正に帯電した基に変換されると実質的に電子的に中性である、請求項１に記載の共重合体。
  9. 疎水性ペンダント基を有する複数の繰り返し単位をさらに含む、請求項１に記載の共重合体。
  10. 前記共重合体は、原子移動ラジカル重合によって表面上に合成される、請求項１に記載の共重合体。
  11. 負に帯電したペンダント基を有する複数の負に帯電した繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  12. 前記負に帯電したペンダント基は、硫酸基、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基、ホスホン酸基、硝酸基、フェノール基、およびスルホンアミド基からなる群から選ばれる、請求項１１に記載の共重合体。
  13. Ｄ‐グルクロン酸部分である負に帯電した繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  14. アクリレート、スチレン、アクリルアミド、ビニル化合物、エポキシドおよびそれらの混合物からなる群から選ばれたモノマーから誘導された負に帯電した繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  15. 前記負に帯電した繰り返し単位は、アクリル酸２‐カルボキシエチル、メタクリル酸３‐スルホプロピルおよびアクリル酸からなる群から選ばれたモノマーから誘導される、請求項１４に記載の共重合体。
  16. 正に帯電したペンダント基を有する複数の正に帯電した繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  17. 前記正に帯電したペンダント基は、第四アンモニウム基、第一アミン基、第二アミン基、第三アミン基、第四ホスホニウム基、第三ホスホニウム基、アミド基、ヘテロ芳香族窒素族およびスルホニウム基からなる群から選ばれる、請求項１６に記載の共重合体。
  18. アミン、アミド、金属有機酸、アミノ酸および炭水化物モノマーからなる群から選ばれたモノマーから誘導された正に帯電した繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  19. 前記正に帯電した繰り返し単位は、Ｎ‐アセチルグルコサミンから誘導される、請求項１８に記載の共重合体。
  20. アクリレート、スチレン、アクリルアミド、ビニル化合物、エポキシド、およびそれらの混合物からなる群から選ばれたモノマーから誘導された負に帯電した繰り返し単位または正に帯電した繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  21. アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリルアミド、ビニル化合物、エポキシド、およびそれらの混合物からなる群から選ばれたモノマーから誘導された潜在的な負に帯電した基または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  22. メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル、メタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチルおよび［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリドからなる群から選ばれたモノマーから誘導された正に帯電した繰り返し単位を含む、請求項２０に記載の共重合体。
  23. 前記正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する前記負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．５である、請求項１に記載の共重合体。
  24. 前記正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する前記負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．７である、請求項１に記載の共重合体。
  25. 前記正に帯電した繰り返し単位または潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の数に対する前記負に帯電した繰り返し単位または潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位の数の比は、約１：１．１から約１：０．９である、請求項１に記載の共重合体。
  26. 前記負に帯電した繰り返し単位、前記潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位、前記正に帯電した繰り返し単位、および前記潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位の少なくとも１つはアミノ酸ベースのモノマーから誘導される、請求項１に記載の共重合体。
  27. グルタミン酸から誘導された負に帯電した繰り返し単位と、リシンから誘導された正に帯電した繰り返し単位とを含む、請求項２６に記載の共重合体。
  28. 前記共重合体の主鎖は負電荷と正電荷との両方を含む、請求項１に記載の共重合体。
  29. 潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位を含み、前記潜在的な負に帯電した基は、硫酸エステル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基、スルホン基、スルフィド基、ジスルフィド基、オルトエステル基、無水物基、およびβ‐ケトスルホン基からなる群から選ばれる、請求項１に記載の共重合体。
  30. 硫酸エステル、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン、スルフィド、炭水化物モノマー、およびアミノ酸からなる群から選ばれたモノマーから誘導された潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位を含む、請求項１に記載の共重合体。
  31. 潜在的な正に帯電した基を有する繰り返し単位を含み、前記潜在的な正に帯電した基はイミド基およびオキシイミノ基からなる群から選ばれる、請求項１に記載の共重合体。
  32. 潜在的な負に帯電した基、潜在的な正に帯電した基、またそれらの混合物を含み、前記潜在的な帯電した基は、酸化剤、還元剤、熱、光、酸、塩基、酵素、または電磁場に暴露されると帯電した基に変換される、請求項１に記載の共重合体。
  33. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  34. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  35. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位は［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  36. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  37. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  38. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位は［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  39. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  40. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導される、請求項５に記載の共重合体。
  41. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  42. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  43. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位は［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  44. 前記負に帯電した繰り返し単位はアクリル酸２‐カルボキシエチル（ＣＡ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  45. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル（ＤＭ）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  46. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位は［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＴＭ）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  47. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジエチルアミノ）エチル（ＤＥ）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  48. 前記負に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸３‐スルホプロピルカリウム塩（ＳＰ）から誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐アミノエチル塩酸塩（ＮＨ２）から誘導される、請求項１０に記載の共重合体。
  49. 前記潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位はメタクリル酸イソブチルから誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチルから誘導される、請求項６に記載の共重合体。
  50. 前記潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位はメタクリル酸２，２，２‐トリフルオロエチルから誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチルから誘導される、請求項６に記載の共重合体。
  51. 前記潜在的な負に帯電した基を有する繰り返し単位はメタクリル酸エチルグリコレートから誘導され、前記正に帯電した繰り返し単位はメタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチルから誘導される、請求項６に記載の共重合体。
  52. メタクリル酸ラウリルから誘導された繰り返し単位およびメタクリル酸メチルから誘導された繰り返し単位をさらに含む、請求項５１に記載の共重合体。
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