JP2019193929A - 親水性シリコーン樹脂製マイクロ流路 - Google Patents
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Abstract
Description
シス・システム(μTAS)が、医療分野における検査や診断の手段、化学分野における合成や分析の手段として、注目を集めている。例えば、基板内に微細な流路が形成されたマイクロ流路装置によると、反応、抽出、分離、測定などの各種操作を、極めて少量の試料で短時間に行うことができる。基板の材料としては、ガラスや樹脂が知られている。なかでも、シリコーン樹脂は、微細加工が容易であり、光透過性に優れるという理由から有用である。
しかし、親水性は充分とは言えず、親水化処理直後は親水性を示すものの、時間の経過と共に親水性が失われ、疎水性に戻ってしまう。同様に、特許文献2の方法においても、親水性が持続しにくい。また、特許文献2、3の方法においては、流路を形成した後に溶液を流して親水化処理を行うため、流路表面に形成される膜厚の制御が難しい。例えば、膜厚が大きくなると、その分、流路体積が減少するため、分析などの正確性が著しく低下する。
血液分析装置内の流路部材、細胞培養用装置の流路部材等に特に好適である。
リレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ビスフェノールAジメタクリレート、ビニルメタクリレート、アクリルメタクリレート及びこれらのメタクリレート類に対応するアクリレート類、ジビニルベンゼン、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。これらのモノマーは1種用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いても良い。マイクロ流路基材の光学特性、酸素透過性、機械的強さ、水濡れ性、成型時の寸法安定性とその経時変化などの特性バランスを良くするため、これら共重合可能なモノマーを組み合わせた混合モノマーを使用することができる。
(2)酸素透過係数
理化精機工業社製の気体透過率測定装置K−315−Nを用いた。試料片は直径30mm、厚さ0.3〜0.5mmの円盤状のものとし、25℃の恒温中で測定した。
(3)力学物性
インストロン社製引張り試験機5942B−1156を用いて、引張強度、伸び、初期応力からの弾性率を測定した。測定は25℃の恒温室で行い、試験片は8mm巾4mm長50mm厚0.3〜0.5mmのものを用いた。
(4)液中接触角測定
KRUSS社製DSA−25Sを用いて、水中で試験片表面に気泡を接触させるキャプティブバブル法(図3参照)から求めた。図3中、接触角θが大きいほど、基板表面の親水性が高いことを意味する。室温、常圧の下で5μLの気泡を水中で表面に接触させ接触角θを測定した。
(5)マイクロ流路の作製と気泡離脱性の評価
マイクロ流路は既知のリソグラフィー技術を用い、インプリント法で各材料の硬化物から得られる片面の回路基板を張り合わせることで作製した。評価はまず脱型等のステップからマイクロ流路の作製可否を判定し、作製可能であったものに対し、送液試験から気泡離脱性を目視で評価した。
(マクロマーAの合成)
KF−6001(信越化学工業社製)46g、オクタメチルシクロテトラシロキサン133g、1,3,5−トリメチルトリフルオロプロピルシクロトリシロキサン28g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン6.5g、クロロフォルム234g、トリフルオロメタンスルフォン酸1.9gをフラスコの中に仕込み40℃で15Hr反応させた。
上記式(マクロマーA)に示されたメタクリルウレタン基を含むシロキサンマクロマー100重量部に2‐ヒドロキシ‐2‐メチル‐1‐フェニル‐プロパン‐1‐オン(BASF社製、商品名IRGACURE1173、以下D1173)0.5重量部を添加し、窒素雰囲気中で撹拌した後、遠心器で脱泡して組成物(硬化前溶液)を調製し、外観を確認した。
上記式(マクロマーA)に示されたメタクリルウレタン基を含むシロキサンマクロマー90重量部にヒドロキシエチルメタクリレート(以下HEMA)もしくはメタクリル酸(以下MAA)10重量部、及びD1173を0.5重量部添加し、実施例1と同じように組成物を調製し、その外観を確認した。その後、実施例1と同じように硬化して透明な架橋体を得た。得られた硬化フィルムについて、酸素透過係数、力学物性、液中接触角を測定した。さらに同様の硬化方法でマイクロ流路を作製した後、気泡離脱性を評価した。以上の結果を表1に示す。
(マクロマーBの合成)
X−22−164(信越化学工業社製)38.6g、オクタメチルシクロテトラシロキサン629g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン36g、トリフルオロメタンスルフォン酸1.4gをフラスコの中に仕込み室温で6Hr反応させた。
(マクロマーDの合成)
KF−6001(信越化学工業社製)46g、オクタメチルシクロテトラシロキサン133g、1,3,5−トリメチルトリフルオロプロピルシクロトリシロキサン28g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン6.5g、クロロフォルム234g、トリフルオロメタンスルフォン酸1.9gをフラスコの中に仕込み40℃で15Hr反応させた。
上記式(マクロマーD)に示されたメタクリルウレタン基を含むシロキサンマクロマー100重量部に2‐ヒドロキシ‐2‐メチル‐1‐フェニル‐プロパン‐1‐オン(BASF社製、商品名IRGACURE1173、以下D1173)0.5重量部を添加し、窒素雰囲気中で撹拌した後、遠心器で脱泡して組成物(硬化前溶液)を調製し、外観を確認した。
上記式(マクロマーD)に示されたメタクリルウレタン基を含むシロキサンマクロマー90重量部にメタクリル酸(以下MAA)10重量部、及びTPOを0.5重量部添加し、実施例6と同じように組成物を調製し、その外観を確認した。その後、実施例6と同じように硬化して透明な架橋体を得た。得られた硬化フィルムについて、酸素透過係数、力学物性、液中接触角を測定した。さらに同様の硬化方法でマイクロ流路を作製した後、気泡離脱性評価した。以上の結果を表1に示す。
下記式(マクロマーC)で示されたシロキサンマクロマー(信越化学工業社製X−22−164E)100重量部にD1173を0.5重量部添加し、窒素雰囲気中で撹拌した後、遠心器で脱泡して組成物(硬化前溶液)を調製し、その外観を確認した。その後、実施例1と同じように硬化して透明な架橋体を得た。得られた硬化フィルムについて、酸素透過係数、力学物性、液中接触角を測定した。さらに同様の硬化方法でマイクロ流路を作製した後、気泡離脱性を評価した。以上の結果を表1に示す。
上記式(マクロマーC)で示されたシロキサンマクロマー(信越化学工業社製X−22−164E)90重量部にヒドロキシエチルメタクリレート(以下HEMA)もしくはメタクリル酸(以下MAA)10重量部、及びD1173を0.5重量部添加し、窒素雰囲気中で撹拌したところ、いずれもモノマーとの相溶性が悪く、透明な配合液が得られなかったので、架橋体の作製は見送った。
市販のSylgard184(ダウコーニング社製)を公知の方法で熱架橋させ、得られた硬化フィルムについて、酸素透過係数、力学物性、液中接触角を測定した。同様の硬化方法でマイクロ流路を作製した後、気泡離脱性を評価した。以上の結果を表1に示す。
Claims (5)
- 下記一般式(1)で表されるシリコーンマクロマーを含む組成物を硬化させた架橋体からなるものであることを特徴とする親水性シリコーン樹脂製マイクロ流路。
- 前記組成物が前記シリコーンマクロマーと共重合可能なモノマーの1種又は2種以上を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の親水性シリコーン樹脂製マイクロ流路。
- 前記共重合可能なモノマーが、(メタ)アクリル酸モノマー、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミドモノマー、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートモノマー、グリセロール(メタ)アクリレートモノマー、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドモノマー、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノマー、N−ビニルピロリドン、及びポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートモノマーから選択される1種以上のモノマーであることを特徴とする請求項2に記載の親水性シリコーン樹脂製マイクロ流路。
- 前記架橋体の水中接触角が110°以上のものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の親水性シリコーン樹脂製マイクロ流路。
- 前記架橋体の酸素透過係数が50Barrer以上のものであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の親水性シリコーン樹脂製マイクロ流路。
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