JP2023022689A - Antibacterial/antifouling material and antibacterial/antifouling surface treatment method - Google Patents

Antibacterial/antifouling material and antibacterial/antifouling surface treatment method Download PDF

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JP2023022689A JP2021127700A JP2021127700A JP2023022689A JP 2023022689 A JP2023022689 A JP 2023022689A JP 2021127700 A JP2021127700 A JP 2021127700A JP 2021127700 A JP2021127700 A JP 2021127700A JP 2023022689 A JP2023022689 A JP 2023022689A
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造 増田
Tsukuru Masuda
友太 小塚
Yuta Kozuka
州 陸
Zhou Lu
紀文 井須
Noribumi Isu
馨 毛利
Kaoru Mori
美紗登 中
Misato Ataru
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Abstract

To provide an antibacterial/antifouling material with antibacterial property and antifouling property.SOLUTION: An antibacterial/antifouling material has an antifouling layer and antibacterial peptide immobilized to the antifouling layer on a material surface. The antifouling layer includes: a monomer unit (A) having at least one of an amphoteric ionic structure and an ether structure in a side chain; a monomer unit (B) having a hydrophobic group containing a Si atom in a side chain; and a monomer unit (C) having a trialkoxysilyl group in a side chain. The monomer unit (A) contains a copolymer forming block segments.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、抗菌防汚材料及び抗菌防汚表面処理方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to an antibacterial antifouling material and an antibacterial antifouling surface treatment method.

医療、建築、環境、衛生等の多岐にわたる分野において使用される器具や設備の材料に対し、防汚性を付与することが求められている。例えば、水回り設備にセラミックス材料が多く用いられているが、かかる水回り設備は日常的に様々な汚れに晒されているため、そこに用いられる材料の表面に防汚性を付与する必要がある。 It is required to impart antifouling properties to materials for instruments and facilities used in a wide range of fields such as medical care, construction, environment and hygiene. For example, many ceramic materials are used in plumbing equipment, and since such plumbing equipment is exposed to various stains on a daily basis, it is necessary to impart antifouling properties to the surface of the materials used there. be.

上記課題に対して、セラミックス等の材料に対しても、水中浸漬といった前処理が不要で、簡便に表面を親水化でき、かつ耐久性に優れた防汚性を付与し得るポリマー型の表面修飾剤及び表面処理手段が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In response to the above problems, a polymer-type surface modification that does not require pretreatment such as immersion in water, can easily hydrophilize the surface of materials such as ceramics, and can impart highly durable antifouling properties. Agents and surface treatment means have been disclosed (see, for example, Patent Document 1).

特開2017-036419号公報JP 2017-036419 A

ところで、近年においては、感染症の拡大予防対策等の衛生管理上、水回り設備等に用いられる材料の表面に対し、防汚性に加えて抗菌性を付与することも要求される。しかし、従来の技術においては、材料表面に単に抗菌性を付与した場合には、生菌の一部を殺菌することが可能ではあるが、残存した生菌を洗浄できない課題がある。また、材料表面に単に防汚性を付与した場合には、所望の抗菌性が得られない課題がある。従って、抗菌性かつ防汚性が付与された材料については十分に検討されていないのが現状だった。 By the way, in recent years, from the viewpoint of hygiene management such as measures to prevent the spread of infectious diseases, it is required to impart antibacterial properties in addition to antifouling properties to the surfaces of materials used in plumbing equipment and the like. However, in the conventional technology, when the material surface is simply imparted with antibacterial properties, it is possible to sterilize some of the viable bacteria, but there is a problem that the remaining viable bacteria cannot be washed off. Moreover, when simply imparting antifouling properties to the material surface, there is a problem that the desired antibacterial properties cannot be obtained. Therefore, the current situation is that materials with antibacterial and antifouling properties have not been sufficiently studied.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、抗菌性かつ防汚性が付与された抗菌防汚材料を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an antibacterial and antifouling material imparted with antibacterial and antifouling properties.

本開示は、材料表面に、防汚層と、前記防汚層に対して固定化された抗菌ペプチドと、を有し、前記防汚層は、側鎖に両性イオン構造及びエーテル構造のうち少なくともいずれかを有するモノマーユニット(A);側鎖にSi原子を含む疎水性基を有するモノマーユニット(B);並びに側鎖にトリアルコキシシリル基を有するモノマーユニット(C)を有し、前記モノマーユニット(A)がブロックセグメントを形成している共重合体を含む、抗菌防汚材料に関する。 The present disclosure has an antifouling layer and an antibacterial peptide immobilized on the antifouling layer on the surface of the material, and the antifouling layer has at least a zwitterionic structure and an ether structure in the side chain. a monomer unit (A) having either; a monomer unit (B) having a hydrophobic group containing an Si atom in its side chain; and a monomer unit (C) having a trialkoxysilyl group in its side chain, wherein the monomer unit (A) relates to an antibacterial and antifouling material containing a copolymer forming a block segment.

実施例1の抗菌防汚材料の抗菌防汚結果評価結果を示す写真である。1 is a photograph showing the evaluation results of the antibacterial and antifouling results of the antibacterial and antifouling material of Example 1. FIG. 実施例2の抗菌防汚材料の抗菌防汚結果評価結果を示す写真である。4 is a photograph showing the evaluation results of antibacterial and antifouling results of the antibacterial and antifouling material of Example 2. FIG. 実施例3の抗菌防汚材料の抗菌防汚結果評価結果を示す写真である。3 is a photograph showing the evaluation results of antibacterial and antifouling results of the antibacterial and antifouling material of Example 3. FIG. 実施例4の抗菌防汚材料の抗菌防汚結果評価結果を示す写真である。4 is a photograph showing the evaluation results of the antibacterial and antifouling results of the antibacterial and antifouling material of Example 4. FIG. 比較例1の抗菌防汚材料の抗菌防汚結果評価結果を示す写真である。4 is a photograph showing the results of evaluating the antibacterial and antifouling results of the antibacterial and antifouling material of Comparative Example 1. FIG. 比較例2の抗菌防汚材料の抗菌防汚結果評価結果を示す写真である。3 is a photograph showing the evaluation results of antibacterial and antifouling results of the antibacterial and antifouling material of Comparative Example 2. FIG. 比較例3の抗菌防汚材料の抗菌防汚結果評価結果を示す写真である。3 is a photograph showing the evaluation results of antibacterial and antifouling results of the antibacterial and antifouling material of Comparative Example 3. FIG.

<抗菌防汚材料>
本実施形態に係る抗菌防汚材料は、防汚層と、抗菌ペプチドと、を材料表面に有し、防汚層に対して抗菌ペプチドが固定化されてなる。防汚層は、以下に説明する表面修飾剤を材料表面に塗布することにより形成される。
<Antibacterial antifouling material>
The antimicrobial antifouling material according to this embodiment has an antifouling layer and an antimicrobial peptide on the surface of the material, and the antimicrobial peptide is immobilized on the antifouling layer. The antifouling layer is formed by applying the surface modifier described below to the surface of the material.

(表面修飾剤)
本実施形態に係る表面修飾剤は、(A)側鎖に両性イオン構造、及びエーテル構造のうち少なくともいずれかを有するモノマーユニット;(B)側鎖にSi原子を含む疎水性基を有するモノマーユニット;並びに(C)側鎖にトリアルコキシシリル基を有するモノマーユニットを有し、前記モノマーユニット(A)がブロックセグメントを形成している共重合体を含む。
(Surface modifier)
The surface modifier according to the present embodiment includes (A) a monomer unit having at least one of a zwitterionic structure and an ether structure in a side chain; (B) a monomer unit having a hydrophobic group containing a Si atom in a side chain. and (C) a copolymer having a monomer unit having a trialkoxysilyl group in its side chain, wherein the monomer unit (A) forms a block segment.

[共重合体]
表面修飾剤の主要成分となる上記共重合体は、上記モノマーユニット(A)~(C)を共重合させて得られるポリマー、いわゆる3元共重合体(ターポリマー)である。更に、共重合体中において、モノマーユニット(A)はブロックセグメントを形成し、いわゆるブロックポリマーに該当する。一方、モノマーユニット(B)及び(C)は、必ずしもブロックセグメントを形成している必要はなく、ランダム或いは何らかの規則性・周期性を有する態様で結合していてもよい。
[Copolymer]
The above copolymer, which is the main component of the surface modifier, is a polymer obtained by copolymerizing the above monomer units (A) to (C), that is, a so-called terpolymer. Furthermore, in the copolymer, the monomer unit (A) forms a block segment and corresponds to a so-called block polymer. On the other hand, the monomer units (B) and (C) do not necessarily have to form a block segment, and may be combined randomly or in a manner having some regularity or periodicity.

即ち、上記共重合体は、「A-block-B-block-C」の態様の共重合体であってもよいし、「A-block-(B-randam-C)」、「A-block-(B-stat-C)」、「A-block-(B-alt-C)」等の態様の共重合体であってもよい。上記モノマーユニット(B)及び(C)がランダムに重合し、共重合体が「A-block-(B-randam-C)」の構造を有することが好ましい。これにより、本実施形態の表面修飾剤によって処理される材料表面において、モノマーユニット(C)による接着部等が凝集せずに均等に存在し、モノマーユニット(A)による親水性のブロックセグメントが材料表面に分散されることによって、安定で均一な表面コーティングを得ることができる。 That is, the copolymer may be a copolymer in the form of "A-block-B-block-C", "A-block-(B-random-C)", "A-block -(B-stat-C)”, “A-block-(B-alt-C)”, etc. may be copolymers. Preferably, the monomer units (B) and (C) are randomly polymerized so that the copolymer has a structure of "A-block-(B-random-C)". As a result, on the surface of the material treated with the surface modifier of the present embodiment, the adhesive portions and the like due to the monomer unit (C) are evenly present without agglomeration, and the hydrophilic block segments due to the monomer unit (A) are present in the material. By being dispersed on the surface, a stable and uniform surface coating can be obtained.

上記共重合体は、上記モノマーユニット(A)~(C)以外の他のモノマーユニットを含んでいてもよい。上記他のモノマーユニットは、それぞれランダムに結合する態様が代表的であるが、何らかの規則性・周期性を有する態様であってもよい。例えば、統計ポリマー、交互ポリマー、周期ポリマー、ブロックポリマーのセグメントを形成する態様や、場合によっては、グラフトポリマーのセグメントを形成する態様が挙げられる。 The above copolymer may contain monomer units other than the above monomer units (A) to (C). The other monomer units are typically bonded randomly, but may have some regularity or periodicity. For example, a mode of forming a segment of a statistical polymer, an alternating polymer, a periodic polymer, a block polymer, and, in some cases, a mode of forming a segment of a graft polymer can be mentioned.

モノマーユニット(A)は、両性イオン構造、及びエーテル構造のうち少なくともいずれかを側鎖に有する。モノマーユニット(A)は、共重合体中において親水性のブロックセグメント(親水部)を形成して、表面修飾後の材料表面に親水性を付与する。上記親水性を付与する両性イオン構造、及びエーテル構造としては、例えば、ホスホリルコリン基(PC基)やベタイン基等の両性イオン構造、ポリエチレングリコール鎖等のエーテル構造を挙げることができる。モノマーユニット(A)は、両性イオン構造、及びエーテル構造の両方を備えていてもよい。 The monomer unit (A) has at least one of a zwitterionic structure and an ether structure in its side chain. The monomer unit (A) forms a hydrophilic block segment (hydrophilic portion) in the copolymer and imparts hydrophilicity to the material surface after surface modification. Examples of the amphoteric ion structure and ether structure that impart hydrophilicity include amphoteric ion structures such as phosphorylcholine groups (PC groups) and betaine groups, and ether structures such as polyethylene glycol chains. The monomer unit (A) may have both a zwitterionic structure and an ether structure.

上記ホスホリルコリン基(PC基)は、生体膜の主成分であるリン脂質(ホスファチジルコリン)の極性基と同様の構造を有する極性基である。したがって、PC基を側鎖に含むことにより、当該共重合体に、親水性(ぬれ性)、具体的には、生体膜の表面が有する極めて良好な生体適合性、特に生体分子の非吸着性、および非活性化特性が付与され、タンパク質や血球等の各種分子に対する非特異的吸着を効果的に抑制することができる。これによって、処理対象材料の表面に優れた防汚性を付与することができる。 The phosphorylcholine group (PC group) is a polar group having the same structure as the polar group of phospholipid (phosphatidylcholine), which is the main component of biological membranes. Therefore, by including a PC group in the side chain, the copolymer has hydrophilicity (wettability), specifically, extremely good biocompatibility possessed by the surface of a biological membrane, particularly non-adsorption of biomolecules. , and non-activating properties are imparted, and non-specific adsorption to various molecules such as proteins and blood cells can be effectively suppressed. This makes it possible to impart excellent antifouling properties to the surface of the material to be treated.

モノマーユニット(B)は、Si原子を含む疎水性基を側鎖に有する。Si原子を含む疎水性基は、主として表面処理時におけるコーティングの成膜性を高めるために機能するとともに、材料表面に対して疎水性相互作用によって物理吸着することによってコーティング表面の安定性の向上に寄与する。Si原子を含む疎水性基は、例えば、アルキルシリル基又はアルキルシリルオキシシリル基を有する置換基であり、好ましくは、トリス(トリアルキルシリルオキシ)シリル基、より好ましくは、トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル基又はトリス(トリエチルシリルオキシ)シリル基である。 The monomer unit (B) has a hydrophobic group containing a Si atom in its side chain. Hydrophobic groups containing Si atoms mainly function to increase the film-forming properties of coatings during surface treatment, and also improve the stability of the coating surface by physically adsorbing to the material surface through hydrophobic interactions. contribute. The hydrophobic group containing Si atoms is, for example, a substituent having an alkylsilyl group or an alkylsilyloxysilyl group, preferably a tris(trialkylsilyloxy)silyl group, more preferably a tris(trimethylsilyloxy)silyl or a tris(triethylsilyloxy)silyl group.

モノマーユニット(C)は、材料表面に存在するOH基等とのシランカップリング反応等の化学反応によって、脱水縮合して共有結合(-SiO-結合)を形成し、材料表面に化学吸着することができる官能基を側鎖に有するものである。該官能基としては、好ましくはトリアルコキシシリル基であることができる。上記モノマーユニット(B)及び(C)によって、上記共重合体による表面コーティング膜の安定性及び均一性の向上がもたらされる。 The monomer unit (C) forms a covalent bond (--SiO-- bond) by dehydration condensation through a chemical reaction such as a silane coupling reaction with an OH group present on the material surface, and chemically adsorbs onto the material surface. It has a functional group on the side chain. The functional group is preferably a trialkoxysilyl group. The monomer units (B) and (C) improve the stability and uniformity of the surface coating film of the copolymer.

上記共重合体における主鎖(骨格)を形成するモノマーユニットにおける骨格部位は、互いに重合反応してポリマーを形成することができるものであればよく、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、ビニル系モノマー残基、アセチレン系モノマー残基、エステル系モノマー残基、アミド系モノマー残基、エーテル系モノマー残基およびウレタン系モノマー残基等が好ましく、これらの中でも、ビニル系モノマー残基がより好ましい。ビニル系モノマー残基としては、特に限定はされないが、例えば、ビニル部分が付加重合している状態のメタクリルオキシ基、メタクリルアミド基、アクリルオキシ基、アクリルアミド基、スチリルオキシ基およびスチリルアミド基等が好ましく、これらの中でも、アクリルオキシ基及びメタクリルオキシ基が特に好ましい。上記骨格部位は、各モノマーユニットについて同一であることもでき、それぞれ独立に異なることもできるが、いずれも同一である態様が好ましい。従って、上記共重合体における主鎖は、ポリアルキルアクリレート又はポリアルキルメタクリレートから選択される骨格を有することが好ましい。 The skeletal portion of the monomer unit forming the main chain (skeleton) of the copolymer is not particularly limited as long as it can polymerize with each other to form a polymer. is preferably, for example, vinyl-based monomer residues, acetylene-based monomer residues, ester-based monomer residues, amide-based monomer residues, ether-based monomer residues, urethane-based monomer residues, etc. Among these, vinyl-based monomer residues Residues are more preferred. The vinyl-based monomer residue is not particularly limited. Among these, an acryloxy group and a methacryloxy group are particularly preferred. The skeletal moieties can be the same for each monomer unit, or can be independently different, but the embodiment in which they are all the same is preferred. Therefore, the main chain in the above copolymer preferably has a skeleton selected from polyalkyl acrylate or polyalkyl methacrylate.

上記共重合体の具体例としては、これに限定されるものではないが、例えば、下記式(I)で示される構造を有するポリマーが好ましい例として挙げられる。 Specific examples of the copolymer are not limited thereto, but preferred examples thereof include polymers having a structure represented by the following formula (I).

Figure 2023022689000002
Figure 2023022689000002

式(I)中、モノマーユニット(A)はMPC(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)であり、モノマーユニット(B)はMPTSSi(3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン)であり、モノマーユニット(C)はMPTMSi(3-メタクリロイルオキシトリメトキシルシラン)である。n、m、及びlは、互いに独立して、2以上の整数を表すが、それぞれ2000以下、好ましくは1000以下である。 In formula (I), monomer unit (A) is MPC (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine), monomer unit (B) is MPTSSi (3-(methacryloyloxy)propyltris(trimethylsilyloxy)silane), and the monomer Unit (C) is MPTMSi (3-methacryloyloxytrimethoxylsilane). Each of n, m, and l independently represents an integer of 2 or more, and each is 2,000 or less, preferably 1,000 or less.

上記共重合体におけるモノマー組成比は、好ましくは、前記モノマーユニット(A)~(C)が、(A):(B):(C)=2:1:1~9:1:1の範囲のモル比である。より好ましくは、(A):(B):(C)=4:1:1~8:1:1の範囲のモル比である。モノマーユニット(A)の割合が増加すると、材料表面の動的接触角のヒステリシスが減少する点で好ましい。これは、材料表面と物理・化学的に結合する共重合体の領域が、モノマーユニット(A)由来の親水性部で十分に覆われることができるためと考えられる。 The monomer composition ratio in the copolymer is preferably in the range of (A):(B):(C) = 2:1:1 to 9:1:1 for the monomer units (A) to (C). is the molar ratio of More preferably, the molar ratio of (A):(B):(C)=4:1:1 to 8:1:1. An increase in the proportion of the monomer unit (A) is preferable in that the hysteresis of the dynamic contact angle of the material surface is reduced. It is considered that this is because the region of the copolymer that physically and chemically bonds to the surface of the material can be sufficiently covered with the hydrophilic portion derived from the monomer unit (A).

上記共重合体の重量平均分子量(Mw)は、特に限定はされないが、例えば、1.0×10~5.0×10が好ましく、より好ましくは5.0×10~1.0×10である。 The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer is not particularly limited, but is preferably 1.0×10 4 to 5.0×10 5 and more preferably 5.0×10 4 to 1.0. x105 .

上記共重合体における重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)は、特に限定はされないが、例えば、1.0~2.0の範囲が好ましく、より好ましくは1.0~1.5である。 The ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mw/Mn) in the copolymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 1.0 to 2.0, more preferably 1.0 to 1. .5.

上記共重合体は、必要に応じ、モノマーユニット(A)~(C)以外の他のモノマー由来の構造単位を含むものであってもよい。上記他のモノマー由来の構造単位の割合は、特に限定されないが、ポリマーを構成する全構造単位に対して、30モル%以下であることが好ましく、より好ましくは10モル%以下である。 The above copolymer may contain structural units derived from monomers other than the monomer units (A) to (C), if necessary. The ratio of the structural units derived from the other monomer is not particularly limited, but is preferably 30 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, relative to the total structural units constituting the polymer.

上記共重合体の合成については、当業者の技術水準に基づき常法により行うことができるが、上記モノマーユニット(A)のブロックセグメントを得るために好適であるという観点から、重合法としては、好ましくは、リビングラジカル重合法を用いることができ、より好ましくは可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合法を用いることができる。ここで、RAFT重合法は、連鎖移動剤(RAFT剤)としてチオカルボニル化合物を用いるラジカル重合反応であり、重合の終了状態において末端にRAFT残基が存在するため、新たにモノマーを添加して重合を開始することでブロックコポリマーを得ることができる。かかるRAFT重合法は、金属触媒を用いる必要がなく、操作が簡便であり、適用可能なモノマー種が幅広い等の利点を有する。 Synthesis of the above copolymer can be carried out by a conventional method based on the technical level of those skilled in the art, but from the viewpoint that it is suitable for obtaining the block segment of the above monomer unit (A), the polymerization method is as follows. Preferably, a living radical polymerization method can be used, more preferably a reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization method can be used. Here, the RAFT polymerization method is a radical polymerization reaction using a thiocarbonyl compound as a chain transfer agent (RAFT agent), and since a RAFT residue is present at the end of the polymerization at the end of the polymerization, a new monomer is added to polymerize. A block copolymer can be obtained by initiating Such a RAFT polymerization method does not require the use of a metal catalyst, is easy to operate, and has advantages such as a wide range of applicable monomer species.

上記モノマーユニットとして用いられるモノマー化合物の合成は、当業者の技術水準に基づき常法により行うことができる。 Synthesis of the monomer compound used as the above-mentioned monomer unit can be carried out by a conventional method based on the technical level of those skilled in the art.

上記表面修飾剤は、通常、溶液状のものであることが好ましく、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、アルコール等の極性溶媒が好ましいが、共重合体が溶解する溶媒であれば、その用途や材料等に応じて適宜変更することができる。好ましくは、メタノール、エタノール、又は1-プロパノールであり、より好ましくはエタノールである。主要成分として含まれる本発明の表面修飾用共重合体の濃度は、例えば、0.01~3.0重量パーセントが好ましく、より好ましくは0.05~2.0重量パーセント、さらに好ましくは0.1~1.0重量パーセントである。 The surface modifier is preferably in the form of a solution and may contain a solvent. As the solvent, a polar solvent such as alcohol is preferable, but any solvent in which the copolymer can be dissolved can be appropriately changed depending on the application, material, and the like. Methanol, ethanol, or 1-propanol is preferred, and ethanol is more preferred. The concentration of the surface-modifying copolymer of the present invention contained as a main component is, for example, preferably 0.01 to 3.0 weight percent, more preferably 0.05 to 2.0 weight percent, still more preferably 0.05 to 2.0 weight percent. 1 to 1.0 weight percent.

上記表面修飾剤は、上記以外の成分を含んでいてもよい。例えば、一般的に基材の表面修飾剤の成分として用いられる任意の他の成分を含むものであってもよい。 The surface modifier may contain components other than those described above. For example, it may contain any other component that is generally used as a component of a substrate surface modifier.

[抗菌ペプチド]
本実施形態に係る抗菌ペプチドは、抗菌性を有する。本明細書において、抗菌性とは、細菌、酵母、真菌、マイコプラズマ、ウイルス又はウイルス感染細胞、癌性細胞及び/又は原虫を含む微生物(以下、「細菌等」と記載する場合がある)を死滅させる性質を意味する。抗菌ペプチドの種類としては、膜透過性ペプチド(Cell Penetrating Peptide:CPP)、ディフェンシン抗菌ペプチド、カテリシジン抗菌ペプチド等が挙げられ、特に限定されないが、膜透過性ペプチドであることが好ましい。膜透過性ペプチドとしては、例えば、Tetペプチドが挙げられる。Tetペプチドとしては、例えば、Tet-213(アミノ酸配列:KRWWKWWRRC)が挙げられる。抗菌ペプチドとして用いられる膜透過性ペプチドは、細菌等の細胞膜を破壊することで抗菌性を発揮する。膜透過性ペプチドを上記防汚層に固定化することで、防汚層上に細菌等を付着させて殺菌することができる。
[Antibacterial peptide]
The antimicrobial peptide according to this embodiment has antimicrobial properties. As used herein, the term "antibacterial" means killing microorganisms including bacteria, yeast, fungi, mycoplasma, viruses or virus-infected cells, cancerous cells and/or protozoa (hereinafter sometimes referred to as "bacteria, etc."). means the property of causing Types of antimicrobial peptides include cell penetrating peptides (CPP), defensin antimicrobial peptides, cathelicidin antimicrobial peptides and the like, and are not particularly limited, but membrane permeable peptides are preferred. Membrane-permeable peptides include, for example, the Tet peptide. Tet peptides include, for example, Tet-213 (amino acid sequence: KRWWKWWRRC). Membrane-permeable peptides used as antibacterial peptides exhibit antibacterial properties by destroying cell membranes of bacteria and the like. By immobilizing the membrane-permeable peptide on the antifouling layer, bacteria and the like can adhere to the antifouling layer and be sterilized.

抗菌ペプチドの密度は、材料表面において0.12個/nm以上であることが好ましい。これにより、抗菌防汚材料の好ましい抗菌性が得られる。 The density of the antimicrobial peptides is preferably 0.12/nm 2 or more on the surface of the material. This provides the desired antimicrobial properties of the antimicrobial antifouling material.

抗菌ペプチドは、前記防汚層に対して固定化される。抗菌ペプチドは、それ自体で防汚層との結合性を有していないため、抗菌ペプチドは、例えば、リンカー処理された防汚層と化学的架橋されることで固定化される。抗菌ペプチドは、システイン残基を含有するものであってもよい。 An antimicrobial peptide is immobilized on the antifouling layer. Since the antimicrobial peptide itself does not have binding properties with the antifouling layer, the antimicrobial peptide is immobilized by, for example, chemical cross-linking with the antifouling layer treated with a linker. Antimicrobial peptides may contain cysteine residues.

[リンカー(固定化)]
防汚層に対するリンカー処理は、例えば、防汚層中のモノマーユニット(C)等に起因するシラノール基に対し、アミノ基含有化合物を結合させる工程と、該アミノ基に対してカルボニル基含有化合物を結合させる工程と、を含む。
[Linker (immobilized)]
The linker treatment for the antifouling layer includes, for example, a step of bonding an amino group-containing compound to a silanol group originating from the monomer unit (C) in the antifouling layer, and a step of binding a carbonyl group-containing compound to the amino group. and binding.

アミノ基含有化合物は、シラノール基に対して縮合反応等により結合可能であれば特に限定されないが、例えば、アミノ基を含有するシランカップリング剤が挙げられる。具体的には、ATPSi(3-アミノプロピルトリメトキシシラン)、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N'-ビス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン、等が挙げられる。アミノ基含有化合物により、防汚層の表面がアミノ基で修飾される。上記アミノ基は、反応性の観点から一級アミノ基であることが好ましい。 The amino group-containing compound is not particularly limited as long as it can be bonded to a silanol group by a condensation reaction or the like, and examples thereof include silane coupling agents containing an amino group. Specifically, ATPSi (3-aminopropyltrimethoxysilane), 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)- 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N,N'-bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine, and the like. The amino group-containing compound modifies the surface of the antifouling layer with amino groups. The amino group is preferably a primary amino group from the viewpoint of reactivity.

カルボニル基含有化合物は、カルボニル基を含有し、求核性を有するアミノ基に対して高い反応性を有する架橋剤(リンカー)としての機能を有する。カルボニル基含有化合物としては、例えば、1分子あたり2個以上のアルデヒド基を含有する多官能性アルデヒドが挙げられる。多官能性アルデヒドとしては、例えば、グリオキサール、マロンジアルデヒド、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、アジポアルデヒド、シクロヘキサン-1,3-ジアール、シクロヘキサン-1,4-ジアール、脂肪酸2量体由来のジアルデヒド、等が挙げられる。カルボニル基含有化合物としては、多官能性アルデヒド以外に、ジケトン、ジカルボン酸、イミド等であってもよい。カルボニル基含有化合物は、上記以外に、チオール基反応性化学基を有していてもよい。チオール基反応性化学基は、例えば抗菌ペプチドの還元されたシステインと反応し、チオエーテル結合を生成する。チオール基反応性化学基を有する化合物としては、例えば、ハロアセチル、マレイミド、アジリジン、アクリロイル、アリール化剤、ビニルスルホン、ピリジルジスルフィド、TNB-チオール等が挙げられる。カルボニル基含有化合物は、更に、親水性向上のためPEG鎖が導入されていてもよい。このような化合物としては、例えば、PEG鎖の一端にN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)基を有し、他端にマレイミド基を有するNHS-PEG-マレイミド等が挙げられる。カルボニル基含有化合物の1つのカルボニル基は、防汚層に修飾されたアミノ基と化学結合する。カルボニル基含有化合物の他のカルボニル基又はチオール基反応性化学基は、抗菌ペプチドのペプチド鎖の末端のアミノ基又はチオール基と化学結合することで、抗菌ペプチドを化学的架橋して固定化する。 A carbonyl group-containing compound contains a carbonyl group and functions as a cross-linking agent (linker) having high reactivity with a nucleophilic amino group. Carbonyl group-containing compounds include, for example, polyfunctional aldehydes containing two or more aldehyde groups per molecule. Examples of polyfunctional aldehydes include glyoxal, malondialdehyde, succinaldehyde, glutaraldehyde, adipaldehyde, cyclohexane-1,3-dial, cyclohexane-1,4-dial, and dialdehydes derived from fatty acid dimers. , etc. As the carbonyl group-containing compound, diketones, dicarboxylic acids, imides, etc. may be used in addition to polyfunctional aldehydes. The carbonyl group-containing compound may have a thiol group-reactive chemical group in addition to the above. A thiol-reactive chemical group reacts with, for example, a reduced cysteine of an antimicrobial peptide to generate a thioether bond. Compounds having a thiol group-reactive chemical group include, for example, haloacetyl, maleimide, aziridine, acryloyl, arylating agents, vinyl sulfone, pyridyl disulfide, TNB-thiol, and the like. The carbonyl group-containing compound may further have a PEG chain introduced to improve hydrophilicity. Examples of such compounds include NHS-PEG-maleimide, which has an N-hydroxysuccinimide (NHS) group at one end of the PEG chain and a maleimide group at the other end. One carbonyl group of the carbonyl group-containing compound is chemically bonded to the amino group modified in the antifouling layer. Another carbonyl group- or thiol-reactive chemical group of the carbonyl-containing compound is chemically bonded to the terminal amino group or thiol group of the peptide chain of the antimicrobial peptide, thereby chemically cross-linking and immobilizing the antimicrobial peptide.

[材料]
上記防汚層及び防汚層に固定化された抗菌ペプチドを有する抗菌防汚材料としては、無機材料及び有機材料のいずれであっても良く、特に限定はされないが、例えば、含ケイ素ポリマー、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ナイロン、及びポリウレタン=ナイロン共重合体が挙げられ、更に、金属、合金、金属酸化物、セラミックス等にも適用できる。抗菌防汚材料の用途としては、住宅等の水回り用の部材、例えば、トイレ、浴室、浴槽、水槽、プール、洗面所、窓等の部材に適用することが好ましい。
[material]
The antifouling layer and the antifouling antifouling material having the antifouling peptide immobilized on the antifouling layer may be either an inorganic material or an organic material, and is not particularly limited. Examples include silicon-containing polymers and glass. , polyethylene terephthalate, polyurethane, nylon, and polyurethane=nylon copolymer, and can also be applied to metals, alloys, metal oxides, ceramics, and the like. As applications of the antibacterial and antifouling material, it is preferable to apply it to members for wet areas such as houses, for example, members such as toilets, bathrooms, bathtubs, water tanks, pools, washrooms, and windows.

<抗菌防汚表面処理方法>
本実施形態に係る抗菌防汚処理方法は、材料表面に防汚層を形成する工程と、防汚層に対して抗菌ペプチドを固定化する工程と、を有する。
<Antibacterial antifouling surface treatment method>
The antibacterial antifouling treatment method according to the present embodiment includes a step of forming an antifouling layer on a material surface, and a step of immobilizing an antimicrobial peptide on the antifouling layer.

材料表面に防汚層を形成する工程は、処理対象である材料を上記表面修飾剤に浸漬すること等により、表面修飾剤を材料の表面に塗布する方法が挙げられる。塗布する方法としては、浸漬に限定されず、スプレー塗布、刷毛塗り等の公知の方法を用いることができる。 The step of forming the antifouling layer on the surface of the material includes a method of applying the surface modifier to the surface of the material by, for example, immersing the material to be treated in the surface modifier. The coating method is not limited to immersion, and known methods such as spray coating and brush coating can be used.

一般に、疎水性部を含むモノマーユニットと共重合させたMPC(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)ポリマーを用いた表面修飾の場合、表面エネルギーの面で、大気中(乾燥状態)ではPC基よりも疎水性部が優先的に材料表面に配向した状態となることが知られている。従って、PC基を表面に再配向させ親水性表面を得るためには、使用前に水中浸漬等の前処理工程が必要となる。一方、本発明の表面修飾剤を用いた表面処理では、上記共重合体が3つのモノマーユニットを含み、かつ親水性部(モノマーユニット(A))がブロックセグメントを形成しているため、使用環境によらず常にPC基等の親水基が材料表面に配向している。従って、上記前処理工程を行わずとも親水性表面を得ることができる。 In general, in the case of surface modification using MPC (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine) polymer copolymerized with a monomer unit containing a hydrophobic moiety, the surface energy is more hydrophobic than the PC group in air (dry state). It is known that the nucleus is preferentially oriented on the surface of the material. Therefore, in order to reorient the PC groups on the surface and obtain a hydrophilic surface, a pretreatment step such as immersion in water is required before use. On the other hand, in the surface treatment using the surface modifier of the present invention, the copolymer contains three monomer units, and the hydrophilic part (monomer unit (A)) forms a block segment, so the use environment Hydrophilic groups such as PC groups are always oriented on the surface of the material regardless of the orientation. Therefore, a hydrophilic surface can be obtained without performing the above pretreatment step.

防汚層に対して抗菌ペプチドを固定化する工程は、上述のリンカー処理による方法により行われる。リンカー処理の具体的方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。 The step of immobilizing the antimicrobial peptide on the antifouling layer is performed by the above-described linker treatment method. Specific methods for linker treatment are not particularly limited, and methods known in the art can be used.

以下、実施例に基づいて本開示をより詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present disclosure will be described in more detail below based on examples, but the present disclosure is not limited by these examples.

<実施例1>
(共重合体の合成)
モノマーユニットとして、モノマーユニット(A):2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、モノマーユニット(B):3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシリルオキシ)シラン(MPTSSi)、及びモノマーユニット(C):3-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMSi)を用いた。これらは、市販のものを用いた。
<Example 1>
(Synthesis of copolymer)
As monomer units, monomer unit (A): 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC), monomer unit (B): 3-(methacryloyloxy)propyltris(trimethylsilyloxy)silane (MPTSSi), and monomer unit (C): 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMSi) was used. These were commercially available.

これらのモノマーユニットを、2段階のRAFT重合により重合し、MPCがブロックセグメントを形成している共重合体poly(MPC-block-(MPTSSi-random-MPTMSi))を合成した。 These monomer units were polymerized by two-step RAFT polymerization to synthesize a copolymer poly (MPC-block-(MPTSSi-random-MPTMSi)) in which MPC forms a block segment.

1段階目の反応では、MPCモノマーのみを含む重合体(PMPC)を合成した。MPCを1-プロパノールに濃度0.66Mで溶解させ、次いで、RAFT剤である4-シアノ-4-(チオベンゾイルチオ)ペンタン酸(CPD)、開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を加え、窒素ガスで30分間バブリングした後、65℃のオイルバスで24時間重合反応を行った。開始剤の濃度は、RAFT剤の5分の1程度の条件とした。重合後、再沈殿は行わずにそのまま2段階目の重合を行った。 In the first-stage reaction, a polymer (PMPC) containing only MPC monomers was synthesized. MPC was dissolved in 1-propanol at a concentration of 0.66 M, followed by the RAFT agent 4-cyano-4-(thiobenzoylthio)pentanoic acid (CPD) and the initiator 2,2′-azobisisobutyro. After adding nitrile (AIBN) and bubbling nitrogen gas for 30 minutes, polymerization reaction was carried out in an oil bath at 65° C. for 24 hours. The concentration of the initiator was about one-fifth that of the RAFT agent. After the polymerization, the second-stage polymerization was performed without reprecipitation.

2段階目の反応では、MPTSSiを0.073M、MPTMSiを0.075Mになるように1-プロパノールで調整し、1段階目の反応で得られたPMPC重合液に添加した。溶液を窒素ガスで30分間バブリングした後、65℃で24時間重合反応を行った。その後、ヘキサン:ジエチルエーテル=7:3(v/v)で再沈殿させ固体として回収し、コーティング液として保存した。 In the second-stage reaction, MPTSSi was adjusted to 0.073M and MPTMSi to 0.075M with 1-propanol, and these were added to the PMPC polymerization solution obtained in the first-stage reaction. After bubbling nitrogen gas through the solution for 30 minutes, a polymerization reaction was carried out at 65° C. for 24 hours. Then, it was reprecipitated with hexane:diethyl ether=7:3 (v/v), recovered as a solid, and stored as a coating liquid.

得られた共重合体について、得られたポリマーの化学構造をH-NMRにより同定し、分子量をゲル浸透クロマトグラフィー(JASCO社)により測定した。共重合体のモノマー比は、MPC/MPTSSi/MPTMSi比で160:11:11であった。 Regarding the obtained copolymer, the chemical structure of the obtained polymer was identified by 1 H-NMR, and the molecular weight was measured by gel permeation chromatography (JASCO). The monomer ratio of the copolymer was 160:11:11 in MPC/MPTSSi/MPTMSi ratio.

(抗菌ペプチドの固定化)
上記共重合体のエタノール溶液(0.2wt%)に1vol%酢酸水溶液を10/1(v/v)の割合で添加した。ガラス基板(φ15)をヘキサン、エタノール、アセトンで各5分洗浄し、その後10分間酸素プラズマ処理した。このガラス基板を、上記共重合体溶液に浸漬させ、30分静置した。次に、ガラス基板をデシケータにより30分真空乾燥した。ガラス基板をオーブンで70℃に保ち、3時間加熱し、メタノールで表面を軽く洗浄した。次に、3-アミノプロピルトリメトキシシランのメタノール溶液(0.1wt%)に1vol%酢酸水溶液を10/1(v/v)の割合で添加し、ガラス基板を浸漬させ、30分静置し、デシケータにより30分真空乾燥した。次に、オーブンで70℃に保ち、3時間加熱し、メタノールで表面を軽く洗浄した。ガラス基板をSylgard(登録商標)184を用いて、TCPS(Tissue cultured polystyrene)シャーレへ固定し、オーブンで50℃に保ち、6時間加熱した。次に、NHS-PEG-マレイミド水溶液(10μM)に1時間室温で浸漬した後、純水で洗浄した。次に、抗菌ペプチドとしてのCys-LL-37(PBS溶液、10μM)に1時間室温で浸漬し、PBSで洗浄して実施例1の抗菌防汚材料を得た。
(Immobilization of antimicrobial peptide)
A 1 vol % acetic acid aqueous solution was added to an ethanol solution (0.2 wt %) of the above copolymer at a ratio of 10/1 (v/v). A glass substrate (φ15) was washed with hexane, ethanol, and acetone for 5 minutes each, and then treated with oxygen plasma for 10 minutes. This glass substrate was immersed in the copolymer solution and allowed to stand for 30 minutes. Next, the glass substrate was vacuum-dried for 30 minutes in a desiccator. The glass substrate was kept at 70° C. in an oven and heated for 3 hours, and the surface was lightly washed with methanol. Next, a 1 vol % acetic acid aqueous solution was added to a methanol solution (0.1 wt %) of 3-aminopropyltrimethoxysilane at a ratio of 10/1 (v/v), and the glass substrate was immersed and allowed to stand for 30 minutes. , and vacuum dried for 30 minutes in a desiccator. Next, it was kept at 70° C. in an oven and heated for 3 hours, and the surface was lightly washed with methanol. Using Sylgard (registered trademark) 184, the glass substrate was fixed to a TCPS (Tissue Cultured Polystyrene) petri dish, and heated in an oven at 50° C. for 6 hours. Next, it was immersed in an aqueous NHS-PEG-maleimide solution (10 μM) at room temperature for 1 hour, and then washed with pure water. Next, it was immersed in Cys-LL-37 (PBS solution, 10 μM) as an antibacterial peptide at room temperature for 1 hour and washed with PBS to obtain an antibacterial antifouling material of Example 1.

<実施例2>
NHS-PEG-マレイミド水溶液に代えて、グルタルアルデヒド(PBS溶液、2.5wt%)に1時間4℃で浸漬した後PBSで洗浄したこと、及び、抗菌ペプチドとしてCys-LL-37に代えてTet-213 PBS溶液(100μM)を用い、20時間4℃で浸漬したこと以外は、実施例1と同様として、実施例2の抗菌防汚材料を得た。
<Example 2>
Instead of the NHS-PEG-maleimide aqueous solution, it was immersed in glutaraldehyde (PBS solution, 2.5 wt%) for 1 hour at 4 ° C. and washed with PBS, and Cys-LL-37 was replaced with Tet as the antimicrobial peptide. An antibacterial antifouling material of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that a -213 PBS solution (100 μM) was used and immersed at 4° C. for 20 hours.

<実施例3>
Sylgard(登録商標)184によるTCPSシャーレへの固定化を行わず、代わりに作製終了後に24ウェルプレート内に置き、PBSに浸漬したこと以外は、実施例1と同様として、実施例3の抗菌防汚材料を得た。
<Example 3>
In the same manner as in Example 1, except that Sylgard (registered trademark) 184 was not immobilized on a TCPS petri dish, and instead it was placed in a 24-well plate after the preparation was completed and immersed in PBS, the antibacterial antibacterial agent of Example 3 was used. Got dirty material.

<実施例4>
Sylgard(登録商標)184によるTCPSシャーレへの固定化を行わず、代わりに作製終了後に24ウェルプレート内に置き、PBSに浸漬したこと以外は、実施例2と同様として、実施例4の抗菌防汚材料を得た。
<Example 4>
In the same manner as in Example 2, except that Sylgard (registered trademark) 184 was not immobilized on a TCPS petri dish, and instead it was placed in a 24-well plate after preparation and immersed in PBS, the antibacterial antibacterial agent of Example 4 was used. Got dirty material.

<比較例1>
(共重合体の合成)
メタノール20mLへ、MPC/MPTMSi/MPTSSi=6/2/2(mol比)となるように、総量0.5Mのモノマーと、開始剤AIBN2.5mMと、を添加した。Arガスで15分間バブリングした後、65℃のオイルバスで24時間重合反応を行った。その後、アセトン:エタノール=19:1(v/v)で再沈殿させ固体として回収した。これを真空乾燥は行わず、メタノールに溶解させてコーティング液として保存した。得られたポリマーの化学構造をH-NMRにより同定し、分子量をゲル浸透クロマトグラフィー(JASCO社)により測定した。得られた共重合体のモノマー比は、MPC/MPTSSi/MPTMSi比で68:17:15であった。
<Comparative Example 1>
(Synthesis of copolymer)
To 20 mL of methanol, a total amount of 0.5 M of monomer and 2.5 mM of initiator AIBN were added so that MPC/MPTMSi/MPTSSi=6/2/2 (molar ratio). After bubbling Ar gas for 15 minutes, a polymerization reaction was carried out in an oil bath at 65° C. for 24 hours. Then, it was reprecipitated with acetone:ethanol=19:1 (v/v) and recovered as a solid. This was not vacuum-dried, but was dissolved in methanol and stored as a coating liquid. The chemical structure of the obtained polymer was identified by 1 H-NMR, and the molecular weight was measured by gel permeation chromatography (JASCO). The resulting copolymer had a monomer ratio of MPC/MPTSSi/MPTMSi of 68:17:15.

(抗菌ペプチドの固定化)
上記共重合体および3-アミノプロピルトリメトキシシランのメタノール溶液(0.1wt%)に1vol%酢酸水溶液を10/1(v/v)の割合で添加した。ガラス基板(φ15)をヘキサン、エタノール、アセトンで各5分洗浄し、その後10分間酸素プラズマ処理した。このガラス基板を、上記共重合体溶液に浸漬させ、30分静置した。次に、ガラス基板をデシケータにより30分真空乾燥した。ガラス基板をオーブンで70℃に保ち、3時間加熱し、メタノールで表面を軽く洗浄した。ガラス基板をSylgard(登録商標)184を用いて、TCPSシャーレへ固定し、オーブンで50℃に保ち、6時間加熱した。次に、NHS-PEG-マレイミド水溶液(10μM)に1時間室温で浸漬した後、純水で洗浄した。次に、抗菌ペプチドとしてのCys-LL-37(PBS溶液、10μM)に1時間室温で浸漬し、PBSで洗浄して、比較例1の抗菌防汚材料を得た。
(Immobilization of antimicrobial peptide)
A 1 vol % acetic acid aqueous solution was added to a methanol solution (0.1 wt %) of the copolymer and 3-aminopropyltrimethoxysilane at a ratio of 10/1 (v/v). A glass substrate (φ15) was washed with hexane, ethanol, and acetone for 5 minutes each, and then treated with oxygen plasma for 10 minutes. This glass substrate was immersed in the copolymer solution and allowed to stand for 30 minutes. Next, the glass substrate was vacuum-dried for 30 minutes in a desiccator. The glass substrate was kept at 70° C. in an oven and heated for 3 hours, and the surface was lightly washed with methanol. The glass substrate was fixed to a TCPS petri dish using Sylgard (registered trademark) 184, and heated in an oven at 50° C. for 6 hours. Next, it was immersed in an aqueous NHS-PEG-maleimide solution (10 μM) at room temperature for 1 hour, and then washed with pure water. Next, it was immersed in Cys-LL-37 (PBS solution, 10 μM) as an antibacterial peptide at room temperature for 1 hour, washed with PBS, and an antibacterial antifouling material of Comparative Example 1 was obtained.

<比較例2>
共重合体としては比較例1と同様のものを用い、共重合体の修飾方法は実施例1と同様の方法で行い、抗菌ペプチドの固定化方法は実施例2と同様として、比較例2の抗菌防汚材料を得た。
<Comparative Example 2>
The same copolymer as in Comparative Example 1 was used, the modification method of the copolymer was the same as in Example 1, and the antimicrobial peptide immobilization method was the same as in Example 2. An antibacterial antifouling material was obtained.

<比較例3>
抗菌ペプチドの固定化を行わなかったこと、及び、Sylgard(登録商標)184によるTCPSシャーレへの固定化を行わず、代わりに作製終了後に24ウェルプレート内に置き、PBSに浸漬したこと以外は、実施例1と同様として、比較例3の抗菌防汚材料を得た。
<Comparative Example 3>
Except that the antimicrobial peptide was not immobilized, and that Sylgard (registered trademark) 184 was not immobilized on a TCPS petri dish, instead, it was placed in a 24-well plate after preparation and immersed in PBS. An antibacterial antifouling material of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1.

Figure 2023022689000003
Figure 2023022689000003

[抗菌性・洗浄性評価]
(実施例1-2、比較例1-2)
以下の手順により抗菌性評価を行った。結果を図1-2、5-6に示す。1.シャーレ中に固定された基板を、事前に1時間以上PBSに浸漬させた。2.S.aureusをTSB培地により培養し、OD600≒0.5まで培養した。3.懸濁液を遠心分離し、溶液を除去後、PBSを加えた。4.3.の操作をもう一度行なった。5.OD600=0.02となるようにPBS懸濁液を希釈した。6.シャーレへ播種し、37℃で2時間静置した。7.懸濁液を除去し、PBSを加えて軽く揺すった。8.LIVE/DEAD BacLight染色液(SYTO9:4nM、Propidium iodide: 24 nM)に浸漬させ、暗所・室温で10分間静置した。9.染色液を除去し、PBSを加えた。10.蛍光顕微鏡により観察した。11.シャーレ全体を前後左右および円を描くように動かし、振盪した。12.蛍光顕微鏡(Olympus CKX53)により観察した。
[Antibacterial and detergency evaluation]
(Example 1-2, Comparative Example 1-2)
Antibacterial evaluation was performed by the following procedure. The results are shown in Figures 1-2 and 5-6. 1. The substrate fixed in the petri dish was previously immersed in PBS for 1 hour or longer. 2. S. aureus was cultured in TSB medium until OD600≈0.5. 3. After centrifuging the suspension and removing the solution, PBS was added. 4.3. operation was performed again. 5. The PBS suspension was diluted to OD600=0.02. 6. The seeds were seeded in a petri dish and allowed to stand at 37°C for 2 hours. 7. The suspension was removed and PBS was added and gently rocked. 8. It was immersed in a LIVE/DEAD BacLight staining solution (SYTO9: 4 nM, Propidium iodide: 24 nM) and allowed to stand at room temperature in the dark for 10 minutes. 9. Staining solution was removed and PBS was added. 10. Observed with a fluorescence microscope. 11. The entire petri dish was moved back and forth, left and right, and in a circular motion and shaken. 12. Observation was made with a fluorescence microscope (Olympus CKX53).

(実施例3-4、比較例3)
24ウェルプレート内の各ウェルに対して1枚ずつガラス基板を配置し、ピペットによる表面洗浄により、TCPSシャーレに対する洗浄と比較して不規則で強い力により細菌懸濁液を除去したこと以外は、実施例1-2、比較例1-2と同様にして抗菌性評価を行った。結果を図3-4、7に示す。
(Example 3-4, Comparative Example 3)
One glass substrate was placed for each well in the 24-well plate, except that surface washing with a pipette removed the bacterial suspension with an irregular and strong force compared to washing on the TCPS petri dish. Antibacterial evaluation was performed in the same manner as in Example 1-2 and Comparative Example 1-2. The results are shown in Figures 3-4 and 7.

図1~7において、「LIVE」とは、染色液により生菌を着色した顕微鏡写真を示し、「DEAD」とは、染色液により死菌を着色した顕微鏡写真を示す。図1~7の顕微鏡写真中、白色の箇所がそれぞれ正菌及び死菌が存在する箇所を示す。図1-2、5-6において、「振盪前」とは、振盪操作前の状態の顕微鏡写真を示し、「振盪後」とは、振盪操作後の顕微鏡写真を示す。図3-4、7において、「洗浄なし」とは、ピペットによる洗浄操作を行っていない状態の顕微鏡写真を示し、「洗浄あり」とは、ピペットによる洗浄操作後の顕微鏡写真を示す。各実施例及び比較例において、3回ずつ試験を行い、各条件における顕微鏡写真を撮影した。 In FIGS. 1 to 7, "LIVE" indicates a micrograph of live bacteria colored with a staining solution, and "DEAD" indicates a micrograph of dead bacteria colored with a staining solution. In the micrographs of FIGS. 1 to 7, white spots indicate locations where positive bacteria and dead bacteria are present, respectively. In FIGS. 1-2 and 5-6, "before shaking" indicates the micrograph of the state before the shaking operation, and "after shaking" indicates the micrograph after the shaking operation. In FIGS. 3-4 and 7, "without washing" indicates micrographs without pipette washing, and "with washing" indicates micrographs after pipette washing. In each example and comparative example, the test was performed three times, and micrographs were taken under each condition.

実施例及び比較例の結果から、モノマーユニット(A)がブロックセグメントを形成していない比較例2に係る材料表面では、振盪によっても生菌・死菌ともに除去が確認されず、比較例1は細菌の死滅が確認されたが、振盪では除去されない結果が確認された。一方で、実施例2に係る材料表面では、細菌の死滅及び死菌の除去が確認された。実施例1に係る材料表面では、生菌が少なく、死菌はほぼ確認されなかった。ピペットにより表面から細菌を除去した実施例3、4の場合、ペプチドがない比較例3の表面と同様に、材料表面から大部分の細菌が除去されることが確認された。比較例3の表面には抗菌ペプチドが固定化されておらず、細菌は生菌の状態で洗浄されているものと考えられる。 From the results of Examples and Comparative Examples, on the surface of the material according to Comparative Example 2 in which the monomer unit (A) does not form a block segment, removal of both live and dead bacteria was not confirmed even by shaking, and Comparative Example 1 The results confirmed the killing of the bacteria, but not the removal by shaking. On the other hand, on the surface of the material according to Example 2, it was confirmed that bacteria were killed and dead bacteria were removed. On the surface of the material according to Example 1, there were few viable bacteria and almost no dead bacteria were observed. In Examples 3 and 4 where bacteria were removed from the surface with a pipette, it was confirmed that most of the bacteria were removed from the material surface, similar to the surface of Comparative Example 3 without peptide. It is considered that no antibacterial peptide was immobilized on the surface of Comparative Example 3, and the bacteria were washed in a viable state.

Claims (6)

材料表面に、防汚層と、前記防汚層に対して固定化された抗菌ペプチドと、を有し、
前記防汚層は、側鎖に両性イオン構造及びエーテル構造のうち少なくともいずれかを有するモノマーユニット(A);側鎖にSi原子を含む疎水性基を有するモノマーユニット(B);並びに側鎖にトリアルコキシシリル基を有するモノマーユニット(C)を有し、前記モノマーユニット(A)がブロックセグメントを形成している共重合体を含む、抗菌防汚材料。
Having an antifouling layer and an antimicrobial peptide immobilized on the antifouling layer on the surface of the material,
The antifouling layer includes a monomer unit (A) having at least one of an amphoteric ion structure and an ether structure in a side chain; a monomer unit (B) having a hydrophobic group containing an Si atom in a side chain; An antibacterial antifouling material comprising a copolymer having a monomer unit (C) having a trialkoxysilyl group, wherein the monomer unit (A) forms a block segment.
前記抗菌ペプチドは、膜透過性ペプチドである、請求項1に記載の抗菌防汚材料。 The antibacterial antifouling material according to claim 1, wherein the antibacterial peptide is a membrane-permeable peptide. 前記共重合体は親水性ポリマーとシランカップリング基を有するブロックポリマーである、請求項1又は2に記載の抗菌防汚材料。 3. The antibacterial antifouling material according to claim 1, wherein said copolymer is a block polymer having a hydrophilic polymer and a silane coupling group. 前記材料はセラミックスである、請求項1~3のいずれかに記載の抗菌防汚材料。 The antibacterial and antifouling material according to any one of claims 1 to 3, wherein the material is ceramics. 水回り用の部材に用いられる、請求項1~4のいずれかに記載の抗菌防汚材料。 The antibacterial and antifouling material according to any one of claims 1 to 4, which is used for a member for plumbing. 材料表面に防汚層を形成する工程と、前記防汚層に対して抗菌ペプチドを固定化する工程と、を有する抗菌防汚表面処理方法であって、
前記防汚層は、側鎖に両性イオン構造及びエーテル構造のうち少なくともいずれかを有するモノマーユニット(A);側鎖にSi原子を含む疎水性基を有するモノマーユニット(B);並びに側鎖にトリアルコキシシリル基を有するモノマーユニット(C)を有し、前記モノマーユニット(A)がブロックセグメントを形成している共重合体を含む、抗菌防汚表面処理方法。
An antibacterial antifouling surface treatment method comprising a step of forming an antifouling layer on a material surface and a step of immobilizing an antibacterial peptide on the antifouling layer,
The antifouling layer includes a monomer unit (A) having at least one of an amphoteric ion structure and an ether structure in a side chain; a monomer unit (B) having a hydrophobic group containing an Si atom in a side chain; A method for antibacterial and antifouling surface treatment, comprising a copolymer having a monomer unit (C) having a trialkoxysilyl group, wherein the monomer unit (A) forms a block segment.
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