JP3647852B2 - Material surface modification method - Google Patents

Description

（Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃はそれぞれ独立に炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝アルキル基を表し、ｎ＝２〜４である）
【００１０】
また、本発明は、樹脂成形品、フィルム、シート、布、不織布からなる最終製品若しくは中間加工品、又はセラミック又は金属加工品から選ばれる素材に、アミノ基を導入するステップと、次に、該素材をグリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られる下記式（３）のジオール体及び／又は下記式（４）のアルデヒド体で処理して縮合反応及び／又は還元的アミノ化反応によりアミノ基に結合させるステップとからなる、下記式（２）で示されるホスホリルコリン基を該素材表面に導入することを特徴とする素材の表面改質方法。
【化１５】
（２）

【化１６】
（３）

【化１７】
（４）

【００１１】
さらに、本発明は、樹脂成形品、フィルム、シート、布、不織布からなる最終製品若しくは中間加工品、又はセラミック又は金属加工品から選ばれる素材に、アミノ基を導入するステップと、次に、該素材をグリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られるアルデヒド体を含有する化合物で処理して下記式（１）で示されるホスホリルコリン基を該素材表面に導入することにより該素材表面に対する蛋白質の吸着を防止することを特徴とする蛋白質吸着防止方法を提供するものである。
【化１８】
（１）

（Ｒ ₁ 、Ｒ ₂ 、Ｒ ₃ はそれぞれ独立に炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝アルキル基を表し、ｎ＝２〜４である）
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳述する。
本発明の方法により、表面が処理される素材は、高分子、セラミックまたは金属からなる各種材料を好ましく処理できる。好ましく処理される高分子材料は、樹脂成形品、繊維、フィルム、シート、布、不織布などがあり、最終製品、中間加工品として利用されるものであり、その形状は限定されない。セラミック又は金属からなる材料についても同様である。セラミック又は金属加工品が好ましく処理される。
【００１７】
処理される素材の表面にはアミノ基が存在しなければならない。アミノ基が存在しない素材は、公知の方法若しくは今後開発される方法にてアミノ基を導入する。アミノ基は一級アミン若しくは二級アミンである。
アミノ基導入の方法としては下記が挙げられる。
【００１８】
１．プラズマ処理の表面反応によるアミノ基の導入
窒素ガス雰囲気下で低温プラズマにより素材表面にアミノ基を導入する。具体的には、素材をプラズマ反応容器内に収容し、反応容器内を真空ポンプで真空にした後、窒素ガスを導入する。続いてグロー放電により、素材表面にアミノ基を導入できる。例えば、フッ素樹脂、各種金属（ステンレス、チタン合金、アルミニウム、鉄等）、セラミックス、カーボン系素材、各種ポリマー（ウレタン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリル系、ビニル系、多糖類、ポリアルキルシロキサン）、有機−無機複合系素材、各種無機物（マイカ、タルク、カオリン、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、各種無機顔料）等の材料に好ましくアミノ基が導入される。
本法によれば、素材表面が重合体などの物質で被覆されて複合化されることなく、アミノ基が素材表面に直接結合した素材が得られる。したがって、ホスホリルコリン基を導入すること以外には素材自体が有する機能を損なうことがない。
【００１９】
２．プラズマ重合によるアミノ基の導入
プラズマ処理により素材表面にラジカルを発生させる。続いてモノマーで処理し重合させてアミノ基を導入する。例えば、ポリ乳酸フィルムをプラズマ反応容器内に収容し、容器内を真空にした後、放電によりフィルム表面にラジカルを発生させる。続いてフィルムを容器より取り出し、窒素置換したアリルアミンのＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液中に浸し、グラフト重合させる。
素材を処理するモノマーは、アミン系モノマーを用いることが出来る。アミン系モノマーとは、アリルアミンに限られず、アミノ基及び重合可能なビニル、アクリル等の反応性部位を有していれば良い。アミノ基は、ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基などにより保護されていても良い。
また、アミン系モノマーでなくても、エポキシ基のように、例えばジアミンとの反応により簡単にアミノ基を導入可能な官能基を有するモノマーでも良い。
【００２０】
プラズマ処理に関する文献を下記に示す。
1. M. Muller, C. oehr
Ｐｌａｓｍａ ａｍｉｎｏｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＶＤＦ ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ： ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎ ｐｌａｓｍａ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ａ ｇｒａｆｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ＥＳＣＡ ａｎｄ ａｎ ａｍｉｎｏ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｐｒｏｂｅ
Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １１６−１１９ （１９９９） ８０２−８０７
２． Ｌｉｄｉｊａ Ｔｕｓｅｋ， Ｍｉｒｋｏ Ｎｉｔｓｃｈｋｅ， Ｃａｒｓｔｅｎ Ｗｅｒｎｅｒ， Ｋａｒｉｎ Ｓｔａｎａ−Ｋｌｅｉｎｓｃｈｅｋ， Ｖｏｌｋｅｒ Ｒｉｂｉｔｓｃｈ
Ｓｕｒｆａｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＮＨ３ ｐｌａｓｍａ ｔｒｅａｔｅｄ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ６ ｆｏｉｌｓ
Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ： Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍ． Ｅｎｇ． Ａｓｐｅｃｔｓ １９５ （２００１） ８１−９５
３． Ｆａｂｉｅｎｎｅ Ｐｏｎｃｉｎ−Ｅｐａｉｌｌａｒｄ， Ｊｅａｎ−Ｃｌａｕｄｅ Ｂｒｏｓｓｅ， Ｔｈｉｅｒｒｙ Ｆａｌｈｅｒ
Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｇｒｏｕｐｓ ｆｏｒｍｅｄ ｏｎｔｏ ａ ｐｌａｓｍａ ｔｒｅａｔｅｄ ｐｏｌｙ （ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ） ｆｉｌｍ
Ｍａｃｒｏｍｏｌ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． ２００． ９８９−９９６ （１９９９）
【００２１】
３．表面改質剤によるアミノ基の導入
アミノ基を有するアルコキシシラン、クロロシラン、シラザンなどの表面改質剤を用いて、シラノール含有粉体、酸化チタン粉体等の表面を処理する。
例えば、１級アミノ基を有する３−アミノプロピルトリメトキシシランにより、シリカ粉体を処理してアミノ基を導入する。具体的には、シリカを水−２−プロパノール混合液中に浸し、３−アミノプロピルトリメトキシシランを添加後、１００℃に加熱し６時間反応させる。室温に冷却後、シリカをメタノールで洗浄し、乾燥してアミノ基がシリカ表面に直接導入された粉体が得られる。本法において好ましく処理される素材としては、シリカ以外に、ガラス、アルミナ、タルク、クレー、アルミニウム、鉄、マイカ、アスベスト、酸化チタン、亜鉛華、酸化鉄等の成形品及び粉体が挙げられる。
本法によれば、素材表面が重合体などの物質で被覆されて複合化されることなく、アミノ基が素材表面の官能基に直接結合した素材が得られる。したがって、ホスホリルコリン基を導入すること以外には素材自体が有する機能を損なうことがない。
【００２２】
４．シリコーン気相処理によるアミノ基の導入（特公平１−５４３７９号公報、特公平１−５４３８０号公報、特公平１−５４３８１号公報参照）
粉体表面を、まず１．３．５．７−テトラメチルシクロテトラシロキサンにより処理し、表面に導入されたＳｉ−Ｈ基と、アミノ基を有するモノマーを反応させてアミノ化された表面を得る。例えば、マイカと１．３．５．７−テトラメチルシクロテトラシロキサンをデシケーター中に入れ、アスピレーターで脱気する。８０℃で１６時間反応させた後、マイカを取り出し、１２０℃で乾燥させる。得られたマイカをエタノール中に分散し、アリルアミンを添加、続いて塩化白金酸のエタノール溶液を添加し、６０℃で２時間攪拌する。反応終了後、濾過、エタノール洗浄、減圧乾燥してアミノ化マイカを得る。本法により好ましく処理可能な粉体として、フッ素樹脂、各種金属（ステンレス、チタン合金、アルミニウム、鉄等）、セラミックス、カーボン系素材、各種ポリマー（ウレタン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリル系、ビニル系、多糖類、ポリアルキルシロキサン）、有機−無機複合系素材、各種無機物（マイカ、タルク、カオリン、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、各種無機顔料）などの粉体が挙げられる。
本法に用いるモノマーは、アミン系モノマーを用いることが出来る。アミン系モノマーとは、アリルアミンに限られず、アミノ基及び重合可能なビニル、アクリル等の反応性部位を有していれば良い。アミノ基は、ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基などにより保護されていても良い。
また、アミン系モノマーでなくても、エポキシ基のように、例えばジアミンとの反応により簡単にアミノ基を導入可能な官能基を有するモノマーでも良い。
【００２３】
上記の如くアミノ基を導入した素材に対し、グリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られたアルデヒド体あるいはハイドレート体を、還元的アミノ化反応によって、ホスホリルコリン基を素材表面に直接的に付加させる。
具体的には、素材をメタノール中に漬し、ホスファチジルグリセロアルデヒドを添加し、室温で６時間放置する。そして、シアノホウ素酸ナトリウムを０℃で添加、一晩加熱攪拌し、アミノ基にホスホリルコリン基を付加させる。粉体をメタノールで洗浄後、乾燥し、ホスホリルコリン基を表面に直接有する表面改質素材が得られる。反応溶媒はメタノール以外にも水、エタノール、２−プロパノール等プロトン性溶媒であれば使用可能であるが、メタノールを用いた場合の導入率が高い傾向にある。
【００２４】
表面改質剤に３−アミノプロピルトリメトキシシランを用いて、ホスホリルコリン基（ＰＣ基と略す）を導入する方法のスキームを下記に示す。
【化２７】

【００２５】
本発明の表面改質方法は、ホスホリルコリン基の導入率が高く、導入される量を容易に調整でき、様々な素材の表面を修飾できるという大きな利点がある。
【００２６】
本発明の方法において、グリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られるアルデヒド体を含有する化合物は、公知のグリセロホスホリルコリン基を、公知の方法により酸化的解裂を行わせるもので、極めて簡単なステップである。この反応は、１，２−ジオールを過ヨウ素酸、或いは過ヨウ素酸塩を用いて酸化することにより結合を開裂させ、２つのアルデヒド体を得るものであり、本法の場合、ホスホリルコリンアルデヒド体とホルムアルデヒドを生成する。反応は通常水中または水を含む有機溶媒中で行われる。反応温度は０度から室温である。アルデヒド体は水中で平衡反応を経てハイドレートとなることもあるが、続くアミンとの反応には影響しない。下記にホスホリルコリン基含有する一官能のアルデヒド体を調製するスキームを示す。
【化２８】

【００２７】
アミノ基を有する素材は特に限定されない。素材の表面、場合によっては、複雑な形状をした素材の内部表面にグリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られるアルデヒド体が反応できるアミノ基があればよい。
【００２８】
グリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られるアルデヒド体（若しくはハイドレート体）を、素材表面のアミノ基に結合させる還元的アミノ化反応は、両者を溶媒中にて攪拌することにより容易に行うことが出来る。この反応は両者を水或いはアルコール中に共存させ（第三成分の有機溶媒を混合しても良い）、イミンを形成させた後、これを還元剤により還元して２級アミンを得るものである。還元剤としてはシアノホウ素酸ナトリウム等マイルドな還元剤が好ましいが、ホスホリルコリンが安定な限り、他の還元剤を用いることも可能である。反応は通常０度から室温で行われるが、場合により加熱することもある。
【００２９】
上記の方法により、親水性のホスホリルコリン基を任意の量で含有する素材が簡単に得られる。
上記説明は、式（２）のホスホリルコリン基を導入する手段であるが、一般式（１）のホスホリルコリン基を含有する素材も上記と同様にして得られる。一般式（１）のホスホリルコリン基を有する化合物は、公知化合物から公知の方法を用いて、式（２）のホスホリルコリン基を有する化合物を合成するのと同様の反 応により製造出来る。式（２）は一般式（１）の最も好ましい態様であり、Ｒ ₁ 、Ｒ ₂ 、Ｒ ₃ がメチル基、ｎ＝２の場合である。
本明細書において、一般式（１）におけるＲ ₁ 、Ｒ ₂ 、Ｒ ₃ はそれぞれ独立に炭素原子数１〜６（好ましくは１〜３）の直鎖若しくは分枝アルキル基を表し、ｎ＝２〜４である。この直鎖若しくは分枝アルキル基には他の置換基を有していてもよく、例えば、水酸基を有する直鎖若しくは分枝アルキル基であっても好ましい。
また、素材が合成ポリマーの場合、その親水部として、カルボン酸基、水酸基、１級〜３級アミノ基、スルホン酸基、リン酸基、ポリオキシエチレン基、アンモニウム基、アミド、カルボキシベタイン、糖類等を含有してもよく、これらの種類及び含有量で、素材の機能を設計できる。さらに、その疎水部として、炭素原子数２〜２２の直鎖状または分岐アルキル、コレステロール等の環状アルキル、オレイル等不飽和結合を含むアルキル基、ベンゼン環、ナフタレン環、ピレンをはじめとする炭化水素系芳香族、ピリジン環、イミダゾール、チアゾール、インドール等のヘテロ系芳香族、パーフルオロアルキル、ポリアルキルシロキサン等の疎水基を含有してもよく、素材の用途に応じて選択し、設計できる。合成ポリマーからなる素材の疎水基の結合形態は、エステル、エーテル、アミド、ウレタン、尿素結合等により直接ポリマー主鎖と結合されていても良いし、スペーサーを介して主鎖と結合されていても良い。スペーサーの種類としては、親水性のポリエチレンオキサイド、疎水性のポリプロピレンオキサイド、直鎖状アルキル（炭素原子数２〜２２）等が挙げられる。
また、素材表面に存在するアミノ基の１部をホスホリルコリン基により修飾し、残部を他の官能基で修飾することで、新たな機能を発現する改質素材を設計できる。素材に導入されたアミノ基を元素分析等により定量し、グリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られるアルデヒド体を含有する化合物を、付加させたい量だけ使用することにより製造される。そして、残りのアミノ基に任意の官能基を付加させることが出来る。この手法は全ての粉体に一般的に適用できる。
【００３０】
本発明の改質方法により表面が改質された素材は、生体適合性及び親水性に優れた材料及び成形品となる。生体適合性を有するホスホリルコリン基を素材表面に直接有する材料として、化粧料、医用材料（人工臓器、手術用器具など）、クロマト用充填剤、塗料等、幅広い用途に応用可能である。
【００３１】
本発明の他の態様は、上述の改質方法に、特定のポリマーコーティングを応用した場合の改質方法である。本発明における重合体により素材を被覆して表面を改質する方法であっても、単に親水性ポリマーのキャストにより物理的に被覆しただけに過ぎない従来の方法と比較して、素材表面のホスホリルコリン基の耐久性が十分に確保できる。この態様により改質される好ましい素材は、金属、プラスチック、ガラス、セラミックなどの基板材料や加工素材品のように一定の厚みを有している素材である。本発明の方法は、素材に要求される基本的性質を維持しつつ、本発明の方法により親水性や生体適合性を極めて容易に付与できるようになり、分離分析装置やその配管や部品等の材料の改質方法として有効に利用可能である。例えば、分離若しくは分析装置用の配管、配管接続部品、サンプリングのためのニードル、サンプルバイアル、検出器セル等の試験液が接触する部材の改質方法として有用であり、特には、ＨＰＬＣ、ＭＳ、ＮＭＲの接続配管や電気泳動装置のキャピラリー配管等の素材が好ましく改質される。テフロン（登録商標）管、テフゼル管、ピーク樹脂管、フューズドシリカ管等の素材である。
【００３２】
アルコキシシリル基含有ポリマーは、素材にコーティング可能であれば特に限定されない。コーティングされた素材の表面上にてアルコキシシランの架橋反応により強固な被膜が形成される。例えば、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどの（メタ）アクリル酸系モノマーに、アルコキシシリル基が置換した公知若しくは今後開発されるモノマーが好ましい。具体的には、下記一般式（５）のアルコキシシリル基含有（メタ）アクリル酸系モノマーを重合したポリマーを溶剤に溶解させて素材の表面を処理し、常法によりに架橋させてコーティングさせる。
【化２９】
（５）

（Ｒ ₁ は水素又は炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝のアルキルであり、Ｒ ₂ は炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝のアルキルであり、ｎは１〜６の数である）
【００３３】
素材をコーティングするアルコキシシリル基含有ポリマーは、下記式（１）、好ましくは式（２）で示されるホスホリルコリン基を導入するためには、ホスホリルコリン基含有化合物と反応して導入可能な何らかの反応性基を有していなければならない。好ましい反応性基はアミノ基である。アミノ基は一級アミン若しくは二級アミンである。公知の方法若しくは今後開発される方法にてアミノ基を導入すれば良い。最も簡便で好ましい方法は、アミノ基を有するアミン系モノマーや、アミノ基を生じるイソシアネート基やエポキシ基を有するモノマーと共重合したコポリマーを用いることである。
【化３０】
（１）

（Ｒ ₁ 、Ｒ ₂ 、Ｒ ₃ はそれぞれ独立に炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝アルキル基を表し、ｎ＝２〜４である）
【化３１】
（２）

【００３４】
なお、アミン系モノマーとの共重合体でなくても、エポキシ基やイソシアネート基のように、例えばジアミンとの反応により簡単にアミノ基を導入可能な官能基を有するモノマーと、アルコキシシリル基含有ポリマーとを共重合させたポリマーでもよい。
なお、プラズマ重合により、アルコキシシリル基含有ポリマーに、窒素置換したアリルアミンのＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液中に浸し、グラフト重合させて、アミノ基を導入することもできる。
【００３５】
共重合させるモノマーは下記の式（６）〜（８）のモノマーや、アクリル酸やメタクリル酸等の（メタ）アクリル酸系モノマーが好ましい。式（６）〜（８）におけるエステル結合は（ＣＯＯ）はアミド結合（ＣＯＮＨ）であってもよい。なお、式（８）のアミノ基は任意の保護基により保護されていてもよい。例えば、ブトキシカルボニルもしくはベンジルオキシカルボニルにより保護されてい てもよい。アミノ基が保護されている場合は脱保護（ブトキシカルボニルの場合トリフルオロ酢酸処理、ベンジルオキシカルボニルの場合水素雰囲気下パラジウム触媒処理）した後に、ホスホリルコリン基（ＰＣ基）を導入する。
【化３２】
（６）

（Ｒ ₁ は水素又は炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝のアルキルであり、ｎは１〜６の数である。−Ｏ−は−ＮＨ−でもよい。）
【化３３】
（７）

（Ｒ ₁ は水素又は炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝のアルキルであり、ｎは１〜６の数である。−Ｏ−は−ＮＨ−でもよい。）
【化３４】
（８）

（Ｒ ₁ は水素又は炭素原子数１〜６の直鎖若しくは分枝のアルキルであり、ｎは１〜６の数である。−Ｏ−は−ＮＨ−でもよい。）
【００３６】
また、共重合するモノマーには、上記の結合性官能基を有するモノマーの他に、素材の材質に応じて、コーティングするアルコキシシリル基含有ポリマーと、素材との親和性の観点から、その他のモノマーを共重合しても好ましい。例えば、素材の材質がポリプロピレンの場合、飽和炭化水素との親和性向上のためブチルメタクリレートを、ポリシロキサン系素材の場合はポリジメチルシロキサンメタクリレートを、テフロン（登録商標）の場合はパーフルオロアルキルモノマーを共重合することにより効果が向上する。
【００３７】
導入したアミノ基に対して、ホスホリルコリン基含有化合物、好ましくはグリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られたアルデヒド体あるいはハイドレート体を、還元的アミノ化反応によって反応させて、ホスホリルコリン基が導入される。好ましいホスホリルコリン基含有化合物は、下記式（３）のジオール体及び／又は下記式（４）のアルデヒド体であり、好ましくは縮合反応及び／又は還元的アミノ化反応によりアミノ基に結合させる。
なお、最終的にホスホリルコリン基含有化合物がアミノ基に結合していれば、アミノ基の導入から結合に至るまでにどのような反応経路をとってもよい。
【化３５】
（３）

【化３６】
（４）

【００３８】
グリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られるアルデヒド体は、公知のグリセロホスホリルコリン基を、公知の方法により酸化的解裂を行わせるもので、極めて簡単なステップである。この反応は、１，２−ジオールを過ヨウ素酸、或いは過ヨウ素酸塩を用いて酸化することにより結合を開裂させ、２つのアルデヒド体を得るものであり、本法の場合、ホスホリルコリンアルデヒド体とホルムアルデヒドを生成する。反応は通常水中または水を含む有機溶媒中で行われる。反応温度は０度から室温である。アルデヒド体は水中で平衡反応を経てハイドレートとなることもあるが、続くアミンとの反応には影響しない。下記にホスホリルコリン基含有する一官能のアルデヒド体を調製するスキームを示す。
【化３７】

グリセロホスホリルコリンの酸化的解裂反応により得られるハイドレート体及び／又はアルデヒド体を、素材をコーティングしたポリマーのアミノ基に結合させる還元的アミノ化反応は、両者を溶媒中にて攪拌することにより容易に行うことが出来る。この反応は両者を水或いはアルコール中に共存させ（第三成分の有機溶媒を混合しても良い）、イミンを形成させた後、これを還元剤により還元して２級アミンを得るものである。還元剤としてはシアノホウ素酸ナトリウム等マイルドな還元剤が好ましいが、ホスホリルコリンが安定な限り、他の還元剤を用いることも可能である。反応は通常０度から室温で行われるが、場合により加熱することもある。
具体的には、素材をメタノール中に漬し、ホスファチジルグリセロアルデヒドを添加し、室温で６時間放置する。そして、シアノホウ素酸ナトリウムを０℃で添加、一晩加熱攪拌し、アミノ基にホスホリルコリン基を付加させる。反応溶媒はメタノール以外にも、水、エタノール、２−プロパノール等プロトン性溶媒であれば使用可能であるが、メタノールを用いた場合にホスホリルコリン基を付加率が高い傾向にある。
【００３９】
上記の方法により、親水性のホスホリルコリン基を任意の量でその表面に導入された素材が簡単に得られる。以下にさらに具体的な方法を記す。
【００４０】
改質方法１
上記式（５）のモノマー１（以下、モノマー１と略す）と、上記式（６）のモノマー（以下、モノマー２と略す）を必須成分として有する共重合体を合成する。反応溶媒はモノマー１及び２と反応せず、２つのモノマーを溶解するものであれば特に限定されない。例えば、トルエン、アセトン、酢酸エチル、ヘキサン、エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルムの１種または２種以上の混合溶媒が挙げられる。重合開始剤はラジカル系開始剤であれば特に限定されない。例えば、過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（イソ酢酸）ジメチル等のアゾ系化合物が挙げられる。また重合開始剤を用いる以外にも放射線照射等により重合させることもできる。共重合体の平均分子量は最終的に架橋反応を起こすものであるため特に制限されない。共重合させるモノマーは素材との親和性に応じて上記２種以外にも加えてよい。
＜改質方法１−１＞
モノマー１とモノマー２を必須とする共重合体を合成し、これを各種基板（素材：例えば、様々な形態の金属、プラスチック、セラミック、ガラス等）に展着させる。さらに残存しているイソシアナートと、上記式（３）のホスホリルコリン基含有化合物（以下、ＰＣ１と略す）を、ウレタン結合により縮合させ、上記式（１）のホスホリルコリン基（以下、ＰＣ基と略す）を導入する。ポリマーの架橋反応を起こすタイミングは簡便性に応じて、ＰＣ基導入前でも後でも良い。水による処理を行えば架橋反応は速やかに進行するが、皮膜を放置しておいても次第に進行してゆく。
＜改質方法１−２＞
モノマー１と２を必須とする共重合体を合成し、これを各種基板（素材）の表面に展着させる。さらにこれを水または塩基性水溶液により処理することによりイソシアナートを分解してアミンに変換する。このアミノ基と、上記式（２）のホスホリルコリン基含有化合物（以下、ＰＣ２と略す）を、還元的アミノ化反応により結合させＰＣ基を導入する。または、上記ポリマーをエチレンジアミンで処理し、アミノ基を導入したのち、還元的アミノ化反応により上記式（２）のホスホリルコリン基含有化合物と結合させることもできる。
【００４１】
改質方法２
モノマー１と、上記式（７）のモノマー（以下、モノマー３と略す）を必須成分として有する共重合体を合成する。反応溶媒はモノマー１及び３と反応せず、２つのモノマーを溶解するものであれば特に限定されない。例えば、トルエン、アセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノール、酢酸エチル、ヘキサン、エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルムの１種または２種以上の混合溶媒が挙げられる。重合開始剤はラジカル系開始剤であれば特に限定されない。例えば、過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、２，２‘−アゾビス（イソ酢酸）ジメチル等のアゾ系化合物が挙げられる。また、重合開始剤を用いる以外にも放射線照射などにより重合させることもできる。共重合体の平均分子量は最終的に架橋反応を起こすものであるため特に制限されない。共重合させるモノマーは基板との親和性に応じて上記２種以外にも加えてよい。
モノマー１と３を必須とする共重合体を、各種（基板）素材の表面に展着させる。さらに、これをアンモニア水溶液或いはエチレンジアミンを始めとする分子内に２つ以上のアミノ基を有する化合物で処理することによりエポキシ基をアミノ基に変換する。続いて、ＰＣ２を還元的アミノ化反応により結合させ、ＰＣ基を導入する。
【００４２】
改質方法３
モノマー１と、上記式（８）のモノマー（以下、モノマー４と略す）又はそのアミノ基をブトキシカルボニルもしくはベンジルオキシカルボニルにより保護したものを必須成分として有する共重合体を合成する。反応溶媒はモノマー１及び４と反応せず、２つのモノマーを溶解するものであれば特に限定されない。例えば、トルエン、アセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノール、酢酸エチル、ヘキサン、エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルムの１種または２種以上の混合溶媒が挙げられる。重合開始剤はラジカル系開始剤であれば特に限 定されない。例えば過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（イソ酢酸）ジメチル等のアゾ系化合物が挙げられる。また、重合開始剤を用いる以外にも放射線照射などにより重合させることもできる。共重合体の平均分子量は最終的に架橋反応を起こすものであるため特に制限されるものではない。
共重合させるモノマーは素材の材質との親和性に応じて上記２種以外にも加えてよい。
モノマー１と４を必須とする共重合体を各種基板（素材）の表面に展着させる。続いて、ＰＣ２を還元的アミノ化反応により結合させＰＣ基を導入する。アミノ基が保護されている場合は脱保護（ブトキシカルボニルの場合トリフルオロ酢酸処理、ベンジルオキシカルボニルの場合水素雰囲気下パラジウム触媒処理）した後ＰＣ基を導入する。
【００４３】
改質方法４
モノマー１と（メタ）アクリル酸を必須成分として有する共重合体を合成する。反応溶媒はモノマー１及び（メタ）アクリル酸と反応せず、２つのモノマーを溶解するものであれば特に限定されない。例えば、トルエン、アセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノール、酢酸エチル、ヘキサン、エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルムの１種または２種以上の混合溶媒が挙げられる。重合開始剤はラジカル系開始剤であれば特に限定されない。例えば過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（イソ酢酸）ジメチル等のアゾ系化合物が挙げられる。また、重合開始剤を用いる以外にも放射線照射などにより重合させることもできる。本共重合体の平均分子量は最終的に架橋反応を起こすものであるため特に制限されるものではない。共重合させるモノマーは素材の材質との親和性に応じて上記２種以外にも加えてよい。モノマー１と（メタ）アクリル酸を必須成分として有する共重合体を各種基板（素材）に展着する。
これに、ジシクロヘキシルカルボジイミド、１−（３−ジメチルアミノプロピ ル）−３−エチルカルボジイミドを始めとするカルボジイミド系カップリング剤やカルボジイミダゾールカップリング剤等を用いてＰＣ基を結合させる。
または、共重合体中のカルボキシル基を塩化チオニルにより酸塩化物とした後、あるいは、 N- ヒドロキシスクシンイミドをはじめとする活性エステルに変換した後、ＰＣ基を有するアルコールと反応させてＰＣ基を結合させる。
【００４４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。本発明は下記の実施例のみに限定されない。素材表面に導入されたホスホリルコリン基はＦＴ−ＩＲ及び元素分析により確認して定量出来る。
【００４５】
合成例１ ホスホリルコリン基を含有するアルデヒド体
Ｌ−α−グリセロホスホリルコリン（４５０ｍｇ）を蒸留水１５ｍｌに溶解し、氷水浴中で冷却する。過ヨウ素酸ナトリウム（７５０ｍｇ）を添加し、２時間攪拌する。更にエチレングリコール（１５０ｍｇ）を添加して１晩攪拌する。反応液を減圧濃縮、減圧乾燥し、メタノールにより目的物を抽出する。
構造式及びＮＭＲスペクトルを図１に示す。
【００４６】
実施例１ ホスホリルコリン基により改質されたシリカゲル
平均粒子径５μｍのシリカゲル（ポアサイズ８０Å）１０ｇを水（１５ｍｌ）−２−プロパノール（１５ｍｌ）に分散、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（５ｇ）を添加後、１００℃に加熱し６時間反応させる。室温に冷却後、シリカゲルを濾過、洗浄し、減圧乾燥してアミノ基の導入されたシリカを得る。このシリカの透過型ＦＴ−ＩＲスペクトルを図２に示す。
このシリカゲルをメタノール100mlに分散し、合成例１により得られた化合物１０ｇと混合、室温で６時間攪拌する。続いてこの混合液を氷浴中で冷却し、シアノトリヒドロホウ酸ナトリウム３ｇを添加し、室温で一晩攪拌した後、シリカゲルを濾過し、メタノールで洗浄し、減圧乾燥して、目的とするホスホリルコリン基を表面に直接有するシリカゲル１０．６ｇを得る。このシリカゲルのＦＴ−ＩＲスペクトルを図３に示す。
図３から、１２５０ｃｍ^-1付近にリン酸基由来のピークが出現しており、ホスホリルコリン基が粉体表面に導入されたことがわかる。
【００４７】
また、粉体の元素分析値を示す。
【表１】

上記元素分析値より、実施例１の改質粉体には、ホスホリルコリン基がシリカゲル表面にほぼ定量的に導入されたことが分る。
【００４８】
本発明の方法により、改質されたシリカ粉体はアセトンなどの極性溶媒中に長時間保持してもホスホリルコリン基が安定して粉体表面に保持されるという優れた効果を有している。これに対して、２−メタクロイルオキシエチルホスホリルコリンの単独重合体及び共重合体で被覆したシリカは、被覆された重合体が粉体表面から溶出し、ホスホリルコリン基を安定的に粉体に結合させておくことが出来ない。また、シリカ表面は重合体で被覆されているため、シリカ表面の本来の性質も重合体自体の性質により変化してしまう。
【００４９】
実施例２ ホスホリルコリン基により改質されたＮ−イソプロピルアクリルアミド−アクリル酸共重合体粒子
水２００ｍｌ中に、ドデシル硫酸ナトリウム（２０ｍｇ）、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（２．７ｇ）、アクリル酸（１７２ｍｇ）、メチレンビスアクリルアミド（１２１ｍｇ）を溶解、窒素雰囲気下７０℃で３０分間攪拌した後、重合開始剤（過硫酸カリウム ９．２ｍｇ）を添加し、４時間攪拌する。得られた粒子（実施例２前駆体）を水中で透析により精製し、凍結乾燥する。更にこの粒子（７００ｍｇ）をテトラヒドロフラン（３０ｍｌ）−ジメチルホルムアミド（１０ｍｌ）に分散し、ジシクロヘキシルカルボジイミド（８００ｍｇ）、ヒドロキシベンゾトリアゾール（５００ｍｇ）、２、２‘−（エチレンジオキシ）ビス（エチルアミン）（１．１４ｇ）のテトラヒドロフラン（１０ｍｌ）−ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）溶液を室温で添加、一晩攪拌する。粒子を水中で透析し、凍結乾燥する。更にこれをメタノール（７０ｍｌ）に分散、合成例１の化合物１ｇを添加し、室温で６時間攪拌した後、この混合液を氷浴中で冷却し、シアノトリヒドロホウ酸ナトリウム２．８ｇを添加、室温で一晩攪拌する。得られた粒子を水中で透析し、目的のホスホリルコリン基を粒子表面に直接有するＮ−イソプロピルアクリルアミド−アクリル酸共重合体粒子（６２０ｍｇ）を得る。
【００５０】
実施例３ ホスホリルコリン基により改質されたＮ−イソプロピルアクリルアミド−アクリル酸共重合体粒子
水２００ｍｌ中に、ドデシル硫酸ナトリウム（２０ｍｇ）、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（２．４ｇ）、アクリル酸（３８２ｍｇ）、メチレンビスアクリルアミド（１２１ｍｇ）を溶解、窒素雰囲気下７０℃で３０分間攪拌した後、重合開始剤（過硫酸カリウム ９．２ｍｇ）を添加し、４時間攪拌する。得られた粒子（実施例３前駆体）を水中で透析により精製し、凍結乾燥する。更にこの粒子（７００ｍｇ）をテトラヒドロフラン（３０ｍｌ）−ジメチルホルムアミド（１０ｍｌ）に分散し、ジシクロヘキシルカルボジイミド（８００ｍｇ）、ヒドロキシベンゾトリアゾール（５００ｍｇ）、２、２‘−（エチレンジオキシ）ビス（エチルアミン）（１．１４ｇ）のテトラヒドロフラン（１０ｍｌ）−ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）溶液を室温で添加、一晩攪拌する。粒子を水中で透析し、凍結乾燥する。更にこれをメタノール（７０ｍｌ）に分散、合成例１の化合物１．２ｇを添加し、室温で６時間攪拌した後、この混合液を氷浴中で冷却し、シアノトリヒドロほう酸ナトリウム３ｇを添加、室温で一晩攪拌する。得られた粒子を水中で透析し、目的とするホスホリルコリン基で改質されたＮ−イソプロピルアクリルアミド−アクリル酸共重合体粒子（６５０ｍｇ）を得る。
【００５１】
次に、実施例２及び３で得られた各粒子２ｍｇをウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸バッファー５ｍｍｏｌ溶液（ｐＨ５）２ｍｌ中に分散、一晩放置後、遠心分離により粒子を除去し、上澄みのＢＳＡ濃度をＵＶ吸収（λ＝２８０ｎｍ）により定量した。結果を図４に示す。
ホスホリルコリン基のない実施例２前駆体及び実施例３前駆体は、多くのＢＳＡを吸着するが、ホスホリルコリンを付加した実施例２及び３はその吸着量に減少が見られた。また、ホスホリルコリン基の導入率が高い実施例３が、より効果的にＢＳＡの吸着を阻害した。したがって、本発明の改質方法により素材が有する性質が効果的に変化している。
【００５２】
実施例４ ホスホリルコリン基により改質された鉄板
１ｃｍｘ１ｃｍ、厚さ１ｍｍの鉄板を水（２０ｍｌ）−２−プロパノール（２０ｍｌ）に分散、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（５ｇ）を添加後、１００℃に過熱し６時間反応させる。鉄板を水でよく洗浄し、ホスホリルコリンのアルデヒド体（３００ｍｇ）のメタノール（５０ｍｌ）溶液に浸漬、５時間放置後、シアノヒドロホウ酸ナトリウム１００ｍｇを０℃で添加、室温で一晩放置し、メタノールで洗浄、目的とするホスホリルコリン基で修飾された鉄板を得る。
【００５３】
実施例４の鉄板と未改質鉄板の蛋白吸着量を比較する。上記２種の鉄板をヒト血清アルブミンのリン酸バッファー溶液（０．２％）１０ｍｌに浸漬し、２週間放置する。鉄板をリン酸バッファーで軽くすすぎ、その表面を原子間力顕微鏡で観察し、蛋白吸着の量を比較できる。ホスホリルコリン基で修飾された鉄板には蛋白は付着しないが、未改質鉄板には付着が見られる。
【００５４】
実施例５ ホスホリルコリン基により改質された布
木綿布（３ｃｍｘ３ｃｍ）をプラズマ反応容器中、真空下で窒素ガスを導入する。グロー放電により表面にアミノ基を導入後、メタノール（２０ｍｌ）中に浸漬、ホスホリルコリンのアルデヒド体（３００ｍｇ）を添加し、室温で６時間放置、更にシアノヒドロホウ素酸ナトリウム（１００ｍｇ）を０℃において添加し、一晩室温で放置する。得られた木綿布を水でよく洗浄し、乾燥して、目的とするホスホリルコリン基で修飾された布を得る。この布は、改質前の布と比較して手触りのぬめり感が大幅に向上する。
【００５５】
実施例６ ホスホリルコリン基で改質されたグラファイト
グラファイト（２ｃｍ x ２ｃｍ，厚さ１ｍｍ）をプラズマ反応容器中、真空下で窒素ガスを導入する。グロー放電により表面にアミノ基を導入後、メタノール（２０ｍｌ）中に浸漬、ホスホリルコリンのアルデヒド体（３００ｍｇ）を添加し、室温で６時間放置、更にシアノヒドロホウ素酸ナトリウム（１００ｍｇ）を０℃において添加し、一晩室温で放置する。得られたグラファイトをメタノールでよく洗浄し、乾燥して目的とするホスホリルコリン基で修飾されたグラファイトを得る。
【００５６】
実施例６のグラファイトと未改質グラファイトの蛋白吸着量を比較する。上記２種のグラファイトをヒト血清アルブミンのリン酸バッファー溶液（０．２％）１０ｍｌに浸漬し、２週間放置する。グラファイトをリン酸バッファーで軽くすすぎ、その表面を原子間力顕微鏡で観察し、蛋白吸着の量を比較できる。ホスホリルコリン基で修飾されたグラファイトには蛋白は付着しないが、未改質グラファイトには付着が見られる。
【００５７】
上記実施例の結果は、本発明の方法により改質された素材が生体適合性を必要とする生体埋殖機器等医療用途に極めて有用であることを示している。
【００５８】
次に、素材の表面をアルコキシシリル基含有ポリマーでコーティングして、次に、式（３）及び／又は（４）のホスホリルコリン基含有化合物を、還元的アミノ化反応若しくは縮合反応により結合させ、式（２）で示されるホスホリルコリン基を該素材表面に導入することを特徴とする素材の表面改質方法の実施例を記す。
【００５９】
実施例７
市販のモノマー１（５ｇ）、モノマー２（ｎ＝２）（５ｇ）、ブチルメタクリレート（５ｇ）をテトラヒドロフラン（１００ｍｌ）に溶解し、窒素雰囲気下３０分間脱気する。温度を７０℃に上げ、アゾビスイソブチロニトリル（５ｍｇ）を添加し、４時間重合した。反応液をポリエチレン板（２ｃｍ x ２ｃｍ，厚さ１ｍｍ）に展着し、十分に乾燥させた。続いてＰＣ１（１ｇ）、トリエチルアミン（１ｇ）を含有するジメチルホルムアミド（１００ｍｌ）を調製し、このポリエチレン板を室温にて５時間浸漬させた。その後、ポリエチレン板を、メタノール、アセトンで洗浄し、目的とするＰＣ基修飾ポリエチレン素材を得た。なお、ポリエチレン板上の架橋反応を充分進行させるため水処理後再度乾燥させても良い。
【００６０】
実施例８
実施例７のポリマーを全く同様にして、ポリプロピレン板（２ｃｍ x ２ｃｍ，厚さ１ｍｍ）に展着、乾燥後、トリエチルアミン含有水溶液に１時間浸漬して架橋反応を進行させると共にイソシアナートをアミンに変換した。続いて、このポリプロピレン板をメタノール中に浸漬し、ＰＣ２（１ｇ）を添加して５時間室温で放置した後、シアノホウ素酸ナトリウム（０．５ｇ）を氷浴中で添加し、室温で１２時間放置した。この基板をメタノール洗浄して目的とするＰＣ基修飾ポリプロピレン素材を得た。
【００６１】
実施例９
市販のモノマー１（５ｇ）、モノマー３（ｎ＝１）（１５ｇ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（５ｇ）、トリメチルアンモニウムエチルアクリレート（１ｇ）をエタノール（２００ｍｌ）に溶解し、窒素雰囲気下３０分間脱気した。温度を７０℃に上げ、アゾビスイソブチロニトリル（５ｍｇ）を添加し、４時間重合した。反応液をチタン板（２ｃｍ x ２ｃｍ，厚さ１ｍｍ）に展着し、充分乾燥させた。続いてこの基板を架橋させ、エポキシ基をアミノ基に変換するためアンモニア水溶液中５０℃で５時間処理した。これをメタノール洗浄し、メタノール中に浸漬し、ＰＣ２（１ｇ）を添加して５時間室温で放置した後、シアノホウ素酸ナトリウム（０．５ｇ）を氷浴中で添加し、室温で１２時間放置した。この基 板をメタノール洗浄し目的とするＰＣ基修飾チタン素材を得た。
【００６２】
実施例１０
市販のモノマー１（５ｇ）、モノマー４（ｎ＝２）（２ｇ）、メチルメタクリレート（１０ｇ）、ジメチルポリシロキサンメタクリレート（３ｇ）をエタノール（１００ｍｌ）−ヘキサン（５０ｍｌ）に溶解し、窒素雰囲気下３０分間脱気した。温度を７０℃に上げ、アゾビスイソブチロニトリル（５ｍｇ）を添加し、４時間重合した。反応液をシリコーン板（２ｃｍ x ２ｃｍ，厚さ１ｍｍ）に展着し、充分乾燥させた。続いて、このシリコーン板を架橋させるため水中室温で１時間処理した。これを乾燥し、メタノール中に浸漬し、ＰＣ２（１ｇ）を添加して５時間室温で放置した後、シアノホウ素酸ナトリウム（０．５ｇ）を氷浴中で添加し、室温で１２時間放置した。基板をメタノール洗浄し目的とするＰＣ基修飾シリコーン素材を得た。
【００６３】
実施例１１
市販のモノマー１（５ｇ）、モノマー２（ｎ＝２）（５ｇ）、ブチルメタクリレート（５ｇ）をテトラヒドロフラン（１００ｍｌ）に溶解し、窒素雰囲気下３０分間脱気する。温度を７０℃に上げ、アゾビスイソブチロニトリル（５ｍｇ）を添加し、４時間重合した。反応液をクロロホルムで希釈した後、表面改質を行う対象となるチューブ（テフロン（登録商標）管）に封入する。管の片方の終点は封管し、他方の終点より減圧により、数時間かけて溶媒除去をおこなう。ついで、ＰＣ１（１ｇ）、トリエチルアミン（１ｇ）を含有するジメチルホルムアミド（１００ｍｌ）を調製し、管にその液を毎分１ｃｍの速度で５時間通液させる。その後、管内をメタノール、アセトンを通液させ、目的とするＰＣ基内面修飾配管を得る。内面の架橋反応を充分進行させるため水を通液し再度、減圧により乾燥させても良い。
なお、材質の異なるテフゼル管、ピーク樹脂管、フューズドシリカ管を使用しても全く同様にＰＣ基内面修飾配管が得られる。
【００６４】
実施例１２
実施例１１のポリマーを同じくクロロホルムで希釈した後、表面改質を行う対象となるチューブ（テフゼル管）に封入する。管の片方の終点は封管し、他方の終点より減圧により、数時間かけて溶媒除去をおこなう。トリエチルアミン含有水溶液を毎分１ｃｍの速度で５時間通液させて架橋反応を進行させると共にイソシアナートをアミンに変換した。続いてこの配管をＰＣ２（１ｇ）を含有するメタノール（１００ｍｌ）を５時間室温で通液した後、シアノホウ素酸ナトリウム（０．５ｇ）を含有するメタノール（１００ｍｌ）を氷温下で通液し、室温で１２時間封入放置する。その後、管内をメタノール洗浄し目的とするＰＣ基で内面が修飾された配管を得る。
なお、材質の異なるテフロン（登録商標）管、ピーク樹脂管、フューズドシリカ管を使用しても全く同様にＰＣ基内面修飾配管が得られる。
【００６５】
実施例１３
市販のモノマー１（５ｇ）、モノマー３（ｎ＝１）（１５ｇ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（５ｇ）、トリメチルアンモニウムエチルアクリレート（１ｇ）をエタノール（２００ｍｌ）に溶解し、窒素雰囲気下３０分間脱気する。温度を７０℃に上げ、アゾビスイソブチロニトリル（５ｍｇ）を添加し、４時間重合した。反応液をクロロホルムで希釈した後、表面改質を行う対象となるチューブ（ピーク樹脂管）に封入する。管の片方の終点は封管し、他方の終点より減圧により、数時間かけて溶媒除去をおこなう。続いてこの配管内面を架橋させ、エポキシ基をアミノ基に変換するためアンモニア水溶液を５０℃で５時間通液する。これにメタノール通液し、ＰＣ２（１ｇ）を含有するメタノール（１００ｍｌ）を５時間室温で通液した後、シアノホウ素酸ナトリウム（０．５ｇ）を含有するメタノール（１００ｍｌ）を氷温下で通液し、室温で１２時間封入放置した。その後、管内をメタノール洗浄し目的とするＰＣ基内面修飾配管材を得る。
なお、材質の異なるテフロン（登録商標）管、テフゼル管、フューズドシリカ管を使用しても全く同様にＰＣ基内面修飾配管が得られる。
【００６６】
実施例１４
市販のモノマー１（５ｇ）、モノマー４（ｎ＝２）（２ｇ）、メチルメタクリレート（１０ｇ）、ジメチルポリシロキサンメタクリレート（３ｇ）をエタノール（１００ｍｌ）−ヘキサン（５０ｍｌ）に溶解し、窒素雰囲気下３０分間脱気する。温度を７０℃に上げ、アゾビスイソブチロニトリル（５ｍｇ）を添加し、４時間重合する。反応液をクロロホルムで希釈した後、表面改質を行う対象となるチューブ（フューズドシリカ管）に封入する。管の片方の終点は封管し、他方の終点より減圧により、数時間かけて溶媒除去をおこなう。続いてこの配管内面を架橋させるため水を室温で５時間通液した。これを乾燥し、ＰＣ２（１ｇ）を含有するメタノールを５時間室温で通液した後、シアノホウ素酸ナトリウム（０．５ｇ）を含有するメタノール（１００ｍｌ）を氷温下で通液し、室温で１２時間封入放置する。その後、管内をメタノール洗浄し目的とするＰＣ基内面修飾配管材を得る。
なお、材質の異なるテフロン（登録商標）管、テフゼル管、ピーク樹脂管を使用しても全く同様にＰＣ基内面修飾配管が得られる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の改質方法によれば、各種素材に対し、簡便な方法にてホスホリルコリン基を素材表面に安定して導入することが可能である。具体的用途に使用される素材に、最適な量のホスホリルコリン基を容易に導入でき、用途に適した改質を容易に行うことができるという大きな利点がある。表面が改質された素材は、生体適合性及び親水性が高く、医用材料、化粧料配合原料、クロマト用充填剤等として有用である。また、分離分析装置等の部材の改質に有用である。
【００６８】
本発明の改質方法に、特定のポリマーコーティングを応用した場合においても、簡便な方法にて、親水性のホスホリルコリン基を安定して素材に導入することが可能である。特に、ホスホリルコリン基を、試験液が接触する内面に導入した分析装置若しくは分離装置用配管や分析装置用各種器材は、タンパク質の吸着を防止して、再現性に優れたタンパク分析を可能とする。また、分析装置内でのタ ンパク変性を抑制し、タンパク回収率を向上させることも可能である。改質される素材を選ばず、コーティングされたポリマーが架橋するため、コーティングの耐久性に優れている。さらにポリマーコーティング後に高分子反応によってホスホリルコリン基を導入するため、最適な量のホリルコリン基を容易に各種接液部材の表面に導入することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】合成例１の構造式及びＮＭＲスペクトルである。
【図２】実施例１のアミノ基の導入されたシリカゲルの透過型ＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図３】実施例１の改質シリカゲルの透過型ＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図４】ＢＳＡ吸着量を表すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a material surface modification method. The modification method of the present invention is applied to a wide variety of materials such as polymers, ceramics, metals, and fibers, and can easily provide molded articles and raw materials having a surface excellent in biocompatibility and hydrophilicity. It is useful as a material, cosmetic blending raw material, chromatographic filler and the like.Moreover, it is useful for modifying members such as a separation analyzer.
[0002]
[Prior art]
Polymers having a phosphorylcholine group have been studied as biocompatible polymers, and biocompatible materials in which this polymer is coated on various bases have been developed.
[0003]
For example, Patent Document 1 discloses a cosmetic material in which a powder coated with a homopolymer and a copolymer of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine is used as a cosmetic powder to improve moisture retention and skin adhesion. Has been.
Patent Documents 2 and 3 disclose medical materials and separating agents coated with a polymer having a phosphorylcholine group.
[0004]
The above materials have a phosphorylcholine structure by reacting mainly an acrylic monomer having a hydroxyl group with 2-chloro-1,3,2-dioxaphosphorane-2-oxide and further converting to quaternary ammonium with trimethylamine. The surface is coated with a polymer obtained by synthesizing and polymerizing the monomer (see Patent Documents 4 and 5 for the method for producing the polymer).
[0005]
In Patent Document 4, a copolymer of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and methacrylic acid ester is produced. In Patent Document 5, a homopolymer of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine is produced.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 7-118123 A
[Patent Document 2]
JP 2000-279512 A
[Patent Document 3]
JP 2002-98676 A
[Patent Document 4]
JP-A-9-3132
[Patent Document 5]
JP-A-10-298240
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of modifying the surface by coating the material with a polymer having a phosphorylcholine group, it is difficult to effectively coat the entire surface depending on the shape of the material. Moreover, since the coated polymer peels from the surface of the material, there may be a problem in durability. Furthermore, since the surface of the material is coated with a polymer, the basic properties required for the material itself may be lost, deviating from the purpose of imparting biocompatibility by the phosphorylcholine group.
In addition, the above production method of the polymer used for coating needs to be carried out under strict anhydrous conditions, and there is a problem that the technique is complicated. Furthermore, the stability of the phosphorylcholine group bonded to the coating polymer is also problematic due to the polymerization conditions.
[0008]
From the above-mentioned viewpoints, the present inventors have intensively studied the method of modifying the surface of various materials with phosphorylcholine groups. When a compound having an amino group is reacted with a material having an amino group, a material having an excellent biocompatibility and hydrophilicity has a phosphorylcholine group directly on the material surface with a simple and high versatility by a bond formation reaction on the material surface. As a result, the present invention was completed.
On the other hand, even if the surface is modified by coating a material with a polymer, if the method of the present invention is applied after coating using a specific polymer, it is physically performed simply by casting a hydrophilic polymer. More than just the traditional method of coating Also found that the durability of the phosphorylcholine group on the surface of the material can be sufficiently secured. Depending on the material (metal, plastic, glass, etc., or a material having a certain thickness such as a processed product), the method of the present invention can be used while maintaining the basic properties required for the material. It became possible to impart hydrophilicity and biocompatibility very easily, and the present invention was completed by finding that it can be effectively used as a material for a separation analyzer and the like.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  That is, the present inventionIntroducing an amino group into a final product or intermediate processed product comprising a resin molded product, film, sheet, cloth, nonwoven fabric, or a material selected from ceramic or metal processed product, and then oxidizing the material to glycerophosphorylcholine A step of treating with a compound containing an aldehyde obtained by an enzymatic cleavage reaction,The present invention provides a material surface modification method characterized by introducing a phosphorylcholine group represented by the following formula (1) into the surface of the material.
Embedded image
(1)

(R₁, R₂, R_ThreeEach independently represents a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n = 2 to 4)
[0010]
  The present invention also provides:An amino group is introduced into a final product or intermediate processed product made of a resin molded product, film, sheet, cloth, nonwoven fabric, or a material selected from ceramic or metal processed product, and then the material is oxidized to glycerophosphorylcholine. Treatment with a diol form of the following formula (3) and / or an aldehyde form of the following formula (4) obtained by a chemical cleavage reaction and binding to an amino group by a condensation reaction and / or a reductive amination reaction. A material surface modification method comprising introducing a phosphorylcholine group represented by the following formula (2) into the material surface.
Embedded image
(2)

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(3)

Embedded image
(4)

[0011]
  Furthermore, the present invention providesIntroducing an amino group into a final product or intermediate processed product comprising a resin molded product, film, sheet, cloth, nonwoven fabric, or a material selected from ceramic or metal processed product, and then oxidizing the material to glycerophosphorylcholine It is characterized by preventing the adsorption of proteins to the surface of the material by treating with a compound containing an aldehyde obtained by a mechanical cleavage reaction and introducing a phosphorylcholine group represented by the following formula (1) to the surface of the material. To prevent protein adsorptionIs to provide.
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(1)

(R ₁ , R ₂ , R _Three Each independently represents a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n = 2 to 4)
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The present invention is described in detail below.
  By the method of the present invention,The material whose surface is treated can preferably treat various materials made of polymer, ceramic or metal. Preferred polymer materials to be treated include resin molded products, fibers, films, sheets, fabrics, non-woven fabrics, etc., which are used as final products and intermediate processed products, and their shapes are not limited. The same applies to materials made of ceramic or metal. Ceramic or metal workpieces are preferably processed.
[0017]
Amino groups must be present on the surface of the material to be treated. For a material having no amino group, the amino group is introduced by a known method or a method developed in the future. The amino group is a primary amine or a secondary amine.
Examples of the amino group introduction method include the following.
[0018]
1. Introduction of amino groups by surface reaction of plasma treatment
Amino groups are introduced to the surface of the material by low temperature plasma in a nitrogen gas atmosphere. Specifically, the raw material is housed in a plasma reaction vessel, the inside of the reaction vessel is evacuated with a vacuum pump, and then nitrogen gas is introduced. Subsequently, amino groups can be introduced on the surface of the material by glow discharge. For example, fluororesin, various metals (stainless steel, titanium alloy, aluminum, iron, etc.), ceramics, carbon-based materials, various polymers (urethane, polycarbonate, polyimide, acrylic, vinyl, polysaccharide, polyalkylsiloxane), organic- Amino groups are preferably introduced into materials such as inorganic composite materials and various inorganic materials (mica, talc, kaolin, alumina, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide, various inorganic pigments).
According to this method, a material in which the amino group is directly bonded to the material surface can be obtained without the material surface being coated with a substance such as a polymer to be combined. Therefore, the function of the material itself is not impaired except for introducing a phosphorylcholine group.
[0019]
2. Introduction of amino groups by plasma polymerization
Radicals are generated on the surface of the material by plasma treatment. Subsequently, it is treated with a monomer and polymerized to introduce an amino group. For example, a polylactic acid film is accommodated in a plasma reaction vessel, the inside of the vessel is evacuated, and radicals are generated on the film surface by discharge. Subsequently, the film is taken out from the container, immersed in a THF (tetrahydrofuran) solution of nitrogen-substituted allylamine, and subjected to graft polymerization.
An amine monomer can be used as the monomer for treating the material. The amine monomer is not limited to allylamine, and may have an amino group and a reactive site such as polymerizable vinyl or acrylic. The amino group may be protected by a butoxycarbonyl group, a benzyloxycarbonyl group or the like.
Moreover, even if it is not an amine-type monomer, the monomer which has a functional group which can introduce | transduce an amino group easily by reaction with diamine like an epoxy group may be sufficient, for example.
[0020]
The literature regarding plasma processing is shown below.
1. M. Muller, C. oehr
Plasma aminofunction of PVDF microfiltration membranes: comparison of the infra modifi- cation with the drafting methods of ESCA and
Surface and Coatings Technology 116-119 (1999) 802-807.
2. Lidjaja Tusek, Mirko Nitschke, Carsten Werner, Karin Stana-Kleinschek, Volker Ribitsch
Surface characterisation of NH3 plasma treated polyamide 6 foils
Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 195 (2001) 81-95
3. Fabienne Poncin-Epallard, Jean-Claud Brosse, Thierry Falher
Reactivity of surface groups formed on a plasma treated poly (propylene) film
Macromol. Chem. Phys. 200. 989-996 (1999)
[0021]
3. Introduction of amino groups by surface modifiers
The surface of silanol-containing powder, titanium oxide powder or the like is treated with a surface modifier such as alkoxysilane having amino group, chlorosilane, or silazane.
For example, an amino group is introduced by treating silica powder with 3-aminopropyltrimethoxysilane having a primary amino group. Specifically, silica is immersed in a water-2-propanol mixed solution, and 3-aminopropyltrimethoxysilane is added, followed by heating to 100 ° C. and reaction for 6 hours. After cooling to room temperature, the silica is washed with methanol and dried to obtain a powder in which amino groups are directly introduced on the silica surface. In addition to silica, materials that are preferably treated in this method include molded products and powders such as glass, alumina, talc, clay, aluminum, iron, mica, asbestos, titanium oxide, zinc white, and iron oxide.
According to this method, a material in which an amino group is directly bonded to a functional group on the material surface can be obtained without the material surface being coated with a substance such as a polymer to be combined. Therefore, the function of the material itself is not impaired except for introducing a phosphorylcholine group.
[0022]
4). Introduction of amino groups by silicon gas phase treatment (see Japanese Patent Publication No. 1-54379, Japanese Patent Publication No. 1-54380, Japanese Patent Publication No. 1-54381)
The powder surface is first treated with 1.3.5.7-tetramethylcyclotetrasiloxane, and Si-H groups introduced on the surface are reacted with monomers having amino groups to obtain an aminated surface. . For example, mica and 1.3.5.7-tetramethylcyclotetrasiloxane are placed in a desiccator and deaerated with an aspirator. After reacting at 80 ° C. for 16 hours, the mica is taken out and dried at 120 ° C. The obtained mica is dispersed in ethanol, allylamine is added, and then an ethanol solution of chloroplatinic acid is added, followed by stirring at 60 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, filtration, washing with ethanol and drying under reduced pressure give aminated mica. Preferred powders that can be treated by this method include fluororesins, various metals (stainless steel, titanium alloy, aluminum, iron, etc.), ceramics, carbon-based materials, and various polymers (urethane, polycarbonate, polyimide, acrylic, vinyl, many Examples thereof include powders such as sugars, polyalkylsiloxanes), organic-inorganic composite materials, and various inorganic substances (mica, talc, kaolin, alumina, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide, various inorganic pigments).
As the monomer used in this method, an amine monomer can be used. The amine monomer is not limited to allylamine, and may have an amino group and a reactive site such as polymerizable vinyl or acrylic. The amino group may be protected by a butoxycarbonyl group, a benzyloxycarbonyl group or the like.
Moreover, even if it is not an amine-type monomer, the monomer which has a functional group which can introduce | transduce an amino group easily by reaction with diamine like an epoxy group may be sufficient, for example.
[0023]
An aldehyde or hydrate obtained by oxidative cleavage of glycerophosphorylcholine is directly added to the surface of the material by introducing reductive amination to the material introduced with an amino group as described above. .
Specifically, the material is dipped in methanol, phosphatidyl glyceraldehyde is added, and the mixture is allowed to stand at room temperature for 6 hours. Then, sodium cyanoborate is added at 0 ° C., and the mixture is heated and stirred overnight to add a phosphorylcholine group to the amino group. The powder is washed with methanol and dried to obtain a surface-modified material having phosphorylcholine groups directly on the surface. The reaction solvent can be used as long as it is a protic solvent such as water, ethanol, 2-propanol in addition to methanol, but the introduction rate tends to be high when methanol is used.
[0024]
A scheme of a method for introducing a phosphorylcholine group (abbreviated as PC group) using 3-aminopropyltrimethoxysilane as a surface modifier is shown below.
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[0025]
The surface modification method of the present invention has a great advantage that the introduction rate of phosphorylcholine groups is high, the amount introduced can be easily adjusted, and the surface of various materials can be modified.
[0026]
In the method of the present invention, the compound containing an aldehyde obtained by oxidative cleavage reaction of glycerophosphorylcholine causes oxidative cleavage of a known glycerophosphorylcholine group by a known method. It is. In this reaction, 1,2-diol is oxidized with periodic acid or periodate to cleave the bond to obtain two aldehydes. In this method, phosphorylcholine aldehyde and Formaldehyde is produced. The reaction is usually carried out in water or an organic solvent containing water. The reaction temperature is from 0 degree to room temperature. Aldehydes may undergo hydration through an equilibrium reaction in water, but do not affect the subsequent reaction with amines. A scheme for preparing a monofunctional aldehyde compound containing a phosphorylcholine group is shown below.
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[0027]
The material having an amino group is not particularly limited. There may be an amino group that can react with an aldehyde obtained by oxidative cleavage reaction of glycerophosphorylcholine on the surface of the material, or in some cases, the inner surface of the material having a complicated shape.
[0028]
The reductive amination reaction in which the aldehyde (or hydrate) obtained by oxidative cleavage of glycerophosphorylcholine is bound to the amino group on the surface of the material should be easily performed by stirring both in a solvent. I can do it. In this reaction, both are coexisted in water or alcohol (the organic solvent of the third component may be mixed) to form an imine and then reduced with a reducing agent to obtain a secondary amine. . The reducing agent is preferably a mild reducing agent such as sodium cyanoborate, but other reducing agents can be used as long as phosphorylcholine is stable. The reaction is usually performed at 0 ° C. to room temperature, but may be heated in some cases.
[0029]
By the above method, a material containing an arbitrary amount of hydrophilic phosphorylcholine groups can be easily obtained.
The above explanation is a means for introducing the phosphorylcholine group of the formula (2), but the material containing the phosphorylcholine group of the general formula (1) can be obtained in the same manner as described above. The compound having the phosphorylcholine group of the general formula (1) is prepared in the same manner as the synthesis of the compound having the phosphorylcholine group of the formula (2) using a known method from a known compound. It can be manufactured as needed. Formula (2) is the most preferred embodiment of general formula (1) and R ₁ , R ₂ , R _Three Is a methyl group, n = 2.
In the present specification, R in the general formula (1) ₁ , R ₂ , R _Three Each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 (preferably 1 to 3) carbon atoms, and n = 2 to 4. The linear or branched alkyl group may have another substituent, and for example, a linear or branched alkyl group having a hydroxyl group is preferable.
In addition, when the material is a synthetic polymer, as its hydrophilic part, carboxylic acid group, hydroxyl group, primary to tertiary amino group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, polyoxyethylene group, ammonium group, amide, carboxybetaine, saccharide Etc., and the function of the material can be designed with these types and contents. Further, as the hydrophobic part, hydrocarbons such as linear or branched alkyl having 2 to 22 carbon atoms, cyclic alkyl such as cholesterol, alkyl group containing unsaturated bond such as oleyl, benzene ring, naphthalene ring and pyrene. Aromatic aromatics, pyridine rings, heteroaromatics such as imidazole, thiazole and indole, and hydrophobic groups such as perfluoroalkyl and polyalkylsiloxane may be selected and selected according to the use of the material. The form of the hydrophobic group of the synthetic polymer material may be directly bonded to the polymer main chain by an ester, ether, amide, urethane, urea bond, etc., or may be bonded to the main chain via a spacer. good. Examples of the spacer include hydrophilic polyethylene oxide, hydrophobic polypropylene oxide, and linear alkyl (having 2 to 22 carbon atoms).
Further, by modifying one part of the amino group present on the surface of the material with a phosphorylcholine group and modifying the remaining part with another functional group, a modified material exhibiting a new function can be designed. The amino group introduced into the material is quantified by elemental analysis or the like, and the compound containing an aldehyde obtained by oxidative cleavage reaction of glycerophosphorylcholine is used in an amount to be added. Any functional group can be added to the remaining amino groups. This technique is generally applicable to all powders.
[0030]
The material whose surface has been modified by the modification method of the present invention is a material and a molded product excellent in biocompatibility and hydrophilicity. As a material having a biocompatible phosphorylcholine group directly on the material surface, it can be applied to a wide range of uses such as cosmetics, medical materials (artificial organs, surgical instruments, etc.), chromatographic fillers, paints and the like.
[0031]
Another aspect of the present invention is a modification method when a specific polymer coating is applied to the modification method described above. Even in the method of coating the material with the polymer in the present invention to modify the surface, the phosphorylcholine on the surface of the material is compared with the conventional method in which the material is simply physically coated by casting a hydrophilic polymer. The durability of the base can be sufficiently secured. A preferable material modified by this embodiment is a material having a certain thickness, such as a substrate material such as metal, plastic, glass, or ceramic, or a processed material. The method of the present invention makes it possible to impart hydrophilicity and biocompatibility very easily by the method of the present invention while maintaining the basic properties required for the material. It can be effectively used as a material modification method. For example, it is useful as a method for modifying a member that comes into contact with a test solution such as a pipe for separation or analysis, a pipe connection part, a needle for sampling, a sample vial, a detector cell, and in particular, HPLC, MS, Materials such as NMR connection piping and capillary piping of electrophoresis apparatus are preferably modified. It is a material such as a Teflon (registered trademark) tube, a Tefzel tube, a peak resin tube, or a fused silica tube.
[0032]
The alkoxysilyl group-containing polymer is not particularly limited as long as the material can be coated. A strong film is formed on the surface of the coated material by the crosslinking reaction of alkoxysilane. For example, a known or later-developed monomer in which an alkoxysilyl group is substituted for a (meth) acrylic acid monomer such as (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid alkyl ester is preferable. Specifically, a polymer obtained by polymerizing an alkoxysilyl group-containing (meth) acrylic acid monomer represented by the following general formula (5) is dissolved in a solvent to treat the surface of the material, followed by crosslinking and coating by a conventional method.
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(5)

(R ₁ Is hydrogen or straight-chain or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms, R ₂ Is a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms, and n is a number of 1 to 6)
[0033]
In order to introduce the phosphorylcholine group represented by the following formula (1), preferably the formula (2), the alkoxysilyl group-containing polymer for coating the material is any reactive group that can be introduced by reacting with the phosphorylcholine group-containing compound. Must have. A preferred reactive group is an amino group. The amino group is a primary amine or a secondary amine. An amino group may be introduced by a known method or a method developed in the future. The simplest and preferred method is to use an amine-based monomer having an amino group, or a copolymer copolymerized with a monomer having an isocyanate group or an epoxy group that generates an amino group.
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(1)

(R ₁ , R ₂ , R _Three Each independently represents a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n = 2 to 4)
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(2)

[0034]
In addition, even if it is not a copolymer with an amine-based monomer, a monomer having a functional group that can easily introduce an amino group by reaction with a diamine, such as an epoxy group or an isocyanate group, and an alkoxysilyl group-containing polymer May be a polymer obtained by copolymerization of
It is also possible to introduce amino groups by plasma polymerization by immersing the alkoxysilyl group-containing polymer in a THF (tetrahydrofuran) solution of allylamine substituted with nitrogen, followed by graft polymerization.
[0035]
The monomer to be copolymerized is preferably a monomer of the following formulas (6) to (8) or a (meth) acrylic acid monomer such as acrylic acid or methacrylic acid.In the ester bonds in the formulas (6) to (8), (COO) may be an amide bond (CONH). In addition, the amino group of Formula (8) may be protected by an arbitrary protecting group. For example, protected by butoxycarbonyl or benzyloxycarbonyl May be. When the amino group is protected, after deprotection (treatment with trifluoroacetic acid in the case of butoxycarbonyl, palladium catalyst treatment under a hydrogen atmosphere in the case of benzyloxycarbonyl), a phosphorylcholine group (PC group) is introduced.
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(6)

(R ₁ Is hydrogen or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms, and n is a number of 1 to 6. —O— may be —NH—. )
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(7)

(R ₁ Is hydrogen or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms, and n is a number of 1 to 6. —O— may be —NH—. )
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(8)

(R ₁ Is hydrogen or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms, and n is a number of 1 to 6. —O— may be —NH—. )
[0036]
In addition to the monomers having the above-mentioned binding functional groups, other monomers from the viewpoint of the affinity between the alkoxysilyl group-containing polymer to be coated and the material, depending on the material of the material. It is also preferable to copolymerize. For example, when the material is polypropylene, butyl methacrylate is used to improve the affinity with saturated hydrocarbons, polydimethylsiloxane methacrylate is used for polysiloxane materials, and perfluoroalkyl monomer is used for Teflon (registered trademark). The effect is improved by copolymerization.
[0037]
A phosphorylcholine group is introduced by reacting the introduced amino group with a phosphorylcholine group-containing compound, preferably an aldehyde or hydrate obtained by oxidative cleavage of glycerophosphorylcholine, through a reductive amination reaction. The A preferred phosphorylcholine group-containing compound is a diol form of the following formula (3) and / or an aldehyde form of the following formula (4), and is preferably bonded to an amino group by a condensation reaction and / or a reductive amination reaction.
In addition, as long as the phosphorylcholine group-containing compound is finally bonded to the amino group, any reaction route from the introduction of the amino group to the bonding may be taken.
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(3)

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(4)

[0038]
The aldehyde obtained by oxidative cleavage reaction of glycerophosphorylcholine is a very simple step because it allows oxidative cleavage of a known glycerophosphorylcholine group by a known method. In this reaction, 1,2-diol is oxidized with periodic acid or periodate to cleave the bond to obtain two aldehydes. In this method, phosphorylcholine aldehyde and Formaldehyde is produced. The reaction is usually carried out in water or an organic solvent containing water. The reaction temperature is from 0 degree to room temperature. Aldehydes may undergo hydration through an equilibrium reaction in water, but do not affect the subsequent reaction with amines. A scheme for preparing a monofunctional aldehyde compound containing a phosphorylcholine group is shown below.
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The reductive amination reaction in which the hydrate and / or aldehyde obtained by oxidative cleavage of glycerophosphorylcholine is bound to the amino group of the polymer coated with the material can be easily performed by stirring both in a solvent. Can be done. In this reaction, both are coexisted in water or alcohol (the organic solvent of the third component may be mixed) to form an imine and then reduced with a reducing agent to obtain a secondary amine. . The reducing agent is preferably a mild reducing agent such as sodium cyanoborate, but other reducing agents can be used as long as phosphorylcholine is stable. The reaction is usually performed at 0 ° C. to room temperature, but may be heated in some cases.
Specifically, the material is dipped in methanol, phosphatidyl glyceraldehyde is added, and the mixture is allowed to stand at room temperature for 6 hours. Then, sodium cyanoborate is added at 0 ° C., and the mixture is heated and stirred overnight to add a phosphorylcholine group to the amino group. The reaction solvent may be any protic solvent such as water, ethanol, 2-propanol other than methanol, but when methanol is used, the addition rate of phosphorylcholine groups tends to be high.
[0039]
By the above method, a material having a hydrophilic phosphorylcholine group introduced in an arbitrary amount on the surface can be easily obtained. A more specific method will be described below.
[0040]
Modification method 1
A copolymer having monomer 1 of formula (5) (hereinafter abbreviated as monomer 1) and monomer of formula (6) (hereinafter abbreviated as monomer 2) as essential components is synthesized. The reaction solvent is not particularly limited as long as it does not react with the monomers 1 and 2 and dissolves the two monomers. Examples thereof include one or more mixed solvents of toluene, acetone, ethyl acetate, hexane, ether, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dichloromethane, and chloroform. The polymerization initiator is not particularly limited as long as it is a radical initiator. Examples thereof include peroxides such as benzoyl peroxide, azo compounds such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (isoacetic acid) dimethyl. In addition to using a polymerization initiator, polymerization can also be performed by irradiation or the like. The average molecular weight of the copolymer is not particularly limited because it ultimately causes a crosslinking reaction. The monomer to be copolymerized may be added in addition to the above two types depending on the affinity with the material.
<Modification method 1-1>
A copolymer essentially comprising monomer 1 and monomer 2 is synthesized and spread on various substrates (materials: for example, various forms of metal, plastic, ceramic, glass, etc.). Further, the remaining isocyanate and the phosphorylcholine group-containing compound of the above formula (3) (hereinafter abbreviated as PC1) are condensed by a urethane bond, and the phosphorylcholine group of the above formula (1) (hereinafter abbreviated as a PC group). Is introduced. The timing for causing the crosslinking reaction of the polymer may be before or after the introduction of the PC group, depending on simplicity. If the treatment with water is carried out, the crosslinking reaction proceeds rapidly, but gradually proceeds even if the film is left untreated.
<Modification method 1-2>
A copolymer essentially comprising monomers 1 and 2 is synthesized and spread on the surface of various substrates (materials). Further, this is treated with water or a basic aqueous solution to decompose the isocyanate and convert it into an amine. This amino group and the phosphorylcholine group-containing compound of the above formula (2) (hereinafter abbreviated as PC2) are bonded by a reductive amination reaction to introduce a PC group. Alternatively, the polymer may be treated with ethylenediamine to introduce an amino group, and then bonded to the phosphorylcholine group-containing compound of the above formula (2) by a reductive amination reaction.
[0041]
Modification method 2
A copolymer having monomer 1 and the monomer of formula (7) (hereinafter abbreviated as monomer 3) as essential components is synthesized. The reaction solvent is not particularly limited as long as it does not react with the monomers 1 and 3 and dissolves the two monomers. For example, 1 type, or 2 or more types of mixed solvents of toluene, acetone, methanol, ethanol, 2-propanol, ethyl acetate, hexane, ether, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dichloromethane, and chloroform are mentioned. The polymerization initiator is not particularly limited as long as it is a radical initiator. Examples thereof include peroxides such as benzoyl peroxide, azo compounds such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (isoacetic acid) dimethyl. In addition to using a polymerization initiator, polymerization can also be performed by radiation irradiation or the like. The average molecular weight of the copolymer is not particularly limited because it ultimately causes a crosslinking reaction. The monomer to be copolymerized may be added in addition to the above two types depending on the affinity with the substrate.
Copolymers essentially comprising monomers 1 and 3 are spread on the surface of various (substrate) materials. Furthermore, the epoxy group is converted to an amino group by treating this with a compound having two or more amino groups in the molecule such as aqueous ammonia solution or ethylenediamine. Subsequently, PC2 is bound by a reductive amination reaction to introduce a PC group.
[0042]
Modification method 3
A copolymer having monomer 1 and a monomer of the above formula (8) (hereinafter abbreviated as monomer 4) or an amino group thereof protected with butoxycarbonyl or benzyloxycarbonyl as essential components is synthesized. The reaction solvent is not particularly limited as long as it does not react with the monomers 1 and 4 and dissolves the two monomers. For example, 1 type, or 2 or more types of mixed solvents of toluene, acetone, methanol, ethanol, 2-propanol, ethyl acetate, hexane, ether, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dichloromethane, and chloroform are mentioned. The polymerization initiator is particularly limited as long as it is a radical initiator. Not determined. Examples thereof include peroxides such as benzoyl peroxide, and azo compounds such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (isoacetic acid) dimethyl. In addition to using a polymerization initiator, polymerization can also be performed by radiation irradiation or the like. The average molecular weight of the copolymer is not particularly limited because it ultimately causes a crosslinking reaction.
The monomer to be copolymerized may be added in addition to the above two types depending on the affinity of the material.
Copolymers essentially comprising monomers 1 and 4 are spread on the surfaces of various substrates (materials). Subsequently, PC2 is bound by reductive amination reaction to introduce a PC group. When the amino group is protected, the PC group is introduced after deprotection (treatment with trifluoroacetic acid in the case of butoxycarbonyl, treatment with palladium catalyst in a hydrogen atmosphere in the case of benzyloxycarbonyl).
[0043]
Modification method 4
A copolymer having monomer 1 and (meth) acrylic acid as essential components is synthesized. The reaction solvent is not particularly limited as long as it does not react with monomer 1 and (meth) acrylic acid and dissolves the two monomers. For example, 1 type, or 2 or more types of mixed solvents of toluene, acetone, methanol, ethanol, 2-propanol, ethyl acetate, hexane, ether, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dichloromethane, and chloroform are mentioned. The polymerization initiator is not particularly limited as long as it is a radical initiator. Examples thereof include peroxides such as benzoyl peroxide, and azo compounds such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (isoacetic acid) dimethyl. In addition to using a polymerization initiator, polymerization can also be performed by radiation irradiation or the like. The average molecular weight of the copolymer is not particularly limited because it ultimately causes a crosslinking reaction. The monomer to be copolymerized may be added in addition to the above two types depending on the affinity of the material. A copolymer having monomer 1 and (meth) acrylic acid as essential components is spread on various substrates (materials).
To this, dicyclohexylcarbodiimide, 1- (3-dimethylaminopropylene B) The PC group is bonded using a carbodiimide coupling agent such as -3-ethylcarbodiimide or a carbodiimidazole coupling agent.
Or after converting the carboxyl group in the copolymer to an acid chloride with thionyl chloride, or N- After conversion to an active ester such as hydroxysuccinimide, it is reacted with an alcohol having a PC group to bind the PC group.
[0044]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples. The phosphorylcholine group introduced on the surface of the material can be quantified by confirming with FT-IR and elemental analysis.
[0045]
Synthesis Example 1 Aldehyde compound containing phosphorylcholine group
L-α-glycerophosphorylcholine (450 mg) is dissolved in 15 ml of distilled water and cooled in an ice-water bath. Add sodium periodate (750 mg) and stir for 2 hours. Add more ethylene glycol (150 mg) and stir overnight. The reaction mixture is concentrated under reduced pressure, dried under reduced pressure, and the desired product is extracted with methanol.
The structural formula and NMR spectrum are shown in FIG.
[0046]
Example 1 Silica gel modified with phosphorylcholine groups
10 g of silica gel (pore size 80 mm) having an average particle size of 5 μm is dispersed in water (15 ml) -2-propanol (15 ml), 3-aminopropyltrimethoxysilane (5 g) is added, and the mixture is heated to 100 ° C. and reacted for 6 hours. After cooling to room temperature, the silica gel is filtered, washed, and dried under reduced pressure to obtain silica with an amino group introduced. The transmission FT-IR spectrum of this silica is shown in FIG.
This silica gel is dispersed in 100 ml of methanol, mixed with 10 g of the compound obtained in Synthesis Example 1, and stirred at room temperature for 6 hours. Subsequently, the mixture is cooled in an ice bath, 3 g of sodium cyanotrihydroborate is added, and the mixture is stirred overnight at room temperature, and then the silica gel is filtered, washed with methanol, and dried under reduced pressure. 10.6 g of silica gel having phosphorylcholine groups directly on the surface is obtained. The FT-IR spectrum of this silica gel is shown in FIG.
From FIG. 3, 1250 cm^-1A peak derived from a phosphate group appears in the vicinity, indicating that a phosphorylcholine group has been introduced on the powder surface.
[0047]
Moreover, the elemental analysis value of powder is shown.
[Table 1]

From the above elemental analysis values, it can be seen that phosphorylcholine groups were introduced almost quantitatively into the silica gel surface in the modified powder of Example 1.
[0048]
The silica powder modified by the method of the present invention has an excellent effect that the phosphorylcholine group is stably held on the powder surface even when held in a polar solvent such as acetone for a long time. In contrast, in silica coated with 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine homopolymer and copolymer, the coated polymer is eluted from the powder surface, and the phosphorylcholine group is stably bonded to the powder. I ca n’t keep it. Further, since the silica surface is coated with a polymer, the original properties of the silica surface also change depending on the properties of the polymer itself.
[0049]
Example 2 N-isopropylacrylamide-acrylic acid copolymer particles modified with phosphorylcholine groups
In 200 ml of water, sodium dodecyl sulfate (20 mg), N-isopropylacrylamide (2.7 g), acrylic acid (172 mg), and methylenebisacrylamide (121 mg) were dissolved. After stirring at 70 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, polymerization was performed. Add initiator (9.2 mg potassium persulfate) and stir for 4 hours. The resulting particles (precursor of Example 2) are purified by dialysis in water and lyophilized. Further, the particles (700 mg) were dispersed in tetrahydrofuran (30 ml) -dimethylformamide (10 ml), and dicyclohexylcarbodiimide (800 mg), hydroxybenzotriazole (500 mg), 2,2 ′-(ethylenedioxy) bis (ethylamine) (1 .14 g) in tetrahydrofuran (10 ml) -dimethylformamide (50 ml) is added at room temperature and stirred overnight. The particles are dialyzed in water and lyophilized. This was further dispersed in methanol (70 ml), 1 g of the compound of Synthesis Example 1 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours. The mixture was cooled in an ice bath and 2.8 g of sodium cyanotrihydroborate was added. Stir at room temperature overnight. The obtained particles are dialyzed in water to obtain N-isopropylacrylamide-acrylic acid copolymer particles (620 mg) having a target phosphorylcholine group directly on the particle surface.
[0050]
Example 3 N-isopropylacrylamide-acrylic acid copolymer particles modified with phosphorylcholine groups
In 200 ml of water, sodium dodecyl sulfate (20 mg), N-isopropylacrylamide (2.4 g), acrylic acid (382 mg), and methylenebisacrylamide (121 mg) were dissolved. After stirring at 70 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, polymerization was performed. Add initiator (9.2 mg potassium persulfate) and stir for 4 hours. The resulting particles (Example 3 precursor) are purified by dialysis in water and lyophilized. Further, the particles (700 mg) were dispersed in tetrahydrofuran (30 ml) -dimethylformamide (10 ml), and dicyclohexylcarbodiimide (800 mg), hydroxybenzotriazole (500 mg), 2,2 ′-(ethylenedioxy) bis (ethylamine) (1 .14 g) in tetrahydrofuran (10 ml) -dimethylformamide (50 ml) is added at room temperature and stirred overnight. The particles are dialyzed in water and lyophilized. This was further dispersed in methanol (70 ml), 1.2 g of the compound of Synthesis Example 1 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours. The mixture was cooled in an ice bath, and 3 g of sodium cyanotrihydroborate was added. Stir overnight at room temperature. The obtained particles are dialyzed in water to obtain N-isopropylacrylamide-acrylic acid copolymer particles (650 mg) modified with the target phosphorylcholine group.
[0051]
Next, 2 mg of each particle obtained in Examples 2 and 3 was dispersed in 2 ml of a 5-mmol solution of 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (pH 5) of bovine serum albumin (BSA), allowed to stand overnight, and then centrifuged. Particles were removed by separation and the BSA concentration of the supernatant was quantified by UV absorption (λ = 280 nm). The results are shown in FIG.
The precursors of Example 2 and Example 3 having no phosphorylcholine group adsorb a large amount of BSA, but Examples 2 and 3 to which phosphorylcholine was added showed a decrease in the amount of adsorption. In addition, Example 3 having a high phosphorylcholine group introduction rate inhibited BSA adsorption more effectively. Therefore, the properties of the material are effectively changed by the modification method of the present invention.
[0052]
Example 4 Iron plate modified with phosphorylcholine groups
An iron plate having a size of 1 cm × 1 cm and a thickness of 1 mm is dispersed in water (20 ml) -2-propanol (20 ml), 3-aminopropyltrimethoxysilane (5 g) is added, and the mixture is heated to 100 ° C. and reacted for 6 hours. The iron plate was washed thoroughly with water, immersed in a solution of phosphorylcholine aldehyde (300 mg) in methanol (50 ml), allowed to stand for 5 hours, 100 mg of sodium cyanohydroborate was added at 0 ° C., and left overnight at room temperature. Washing and obtaining an iron plate modified with the desired phosphorylcholine group.
[0053]
The amount of protein adsorption between the iron plate of Example 4 and the unmodified iron plate is compared. The two types of iron plates are immersed in 10 ml of a phosphate buffer solution (0.2%) of human serum albumin and left for 2 weeks. The iron plate can be rinsed lightly with a phosphate buffer and the surface can be observed with an atomic force microscope to compare the amount of protein adsorption. Protein does not adhere to the iron plate modified with phosphorylcholine groups, but adhesion is seen on the unmodified iron plate.
[0054]
Example 5 Fabric modified with phosphorylcholine groups
A cotton cloth (3 cm × 3 cm) is introduced into a plasma reaction vessel under a vacuum under nitrogen gas. After introducing amino groups on the surface by glow discharge, soaked in methanol (20 ml), added aldehyde form of phosphorylcholine (300 mg), allowed to stand at room temperature for 6 hours, and further added sodium cyanohydroborate (100 mg) at 0 ° C And leave overnight at room temperature. The obtained cotton cloth is washed thoroughly with water and dried to obtain a cloth modified with the desired phosphorylcholine group. This fabric greatly improves the feeling of slimness of the hand compared to the fabric before modification.
[0055]
Example 6 Graphite modified with phosphorylcholine groups
Graphite(2cm x 2cm, thickness 1mm)Nitrogen gas is introduced into the plasma reactor under vacuum. After introducing amino groups on the surface by glow discharge, soaked in methanol (20 ml), added aldehyde form of phosphorylcholine (300 mg), allowed to stand at room temperature for 6 hours, and further added sodium cyanohydroborate (100 mg) at 0 ° C And leave overnight at room temperature. The obtained graphite is thoroughly washed with methanol and dried to obtain the desired graphite modified with a phosphorylcholine group.
[0056]
The amount of protein adsorption between the graphite of Example 6 and the unmodified graphite is compared. The two types of graphite are immersed in 10 ml of a phosphate buffer solution (0.2%) of human serum albumin and left for 2 weeks. Graphite can be rinsed lightly with phosphate buffer, and its surface can be observed with an atomic force microscope to compare the amount of protein adsorption. Protein does not adhere to graphite modified with a phosphorylcholine group, but adhesion is seen in unmodified graphite.
[0057]
The results of the above examples show that the material modified by the method of the present invention is extremely useful for medical applications such as biological implant devices that require biocompatibility.
[0058]
Next, the surface of the material is coated with an alkoxysilyl group-containing polymer, and then the phosphorylcholine group-containing compound of the formula (3) and / or (4) is bonded by a reductive amination reaction or condensation reaction, An embodiment of a material surface modification method characterized by introducing the phosphorylcholine group represented by (2) onto the material surface will be described.
[0059]
Example 7
Commercially available monomer 1 (5 g), monomer 2(N = 2)(5 g) and butyl methacrylate (5 g) are dissolved in tetrahydrofuran (100 ml) and deaerated for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. The temperature was raised to 70 ° C., azobisisobutyronitrile (5 mg) was added, and polymerization was performed for 4 hours. Polyethylene plate for reaction solution(2cm x 2cm, thickness 1mm)And spread thoroughly. Subsequently, dimethylformamide (100 ml) containing PC1 (1 g) and triethylamine (1 g) was prepared, and this polyethylene plate was immersed for 5 hours at room temperature. Thereafter, the polyethylene plate was washed with methanol and acetone to obtain a target PC group-modified polyethylene material. In addition, in order to fully advance the crosslinking reaction on a polyethylene board, you may dry again after water treatment.
[0060]
Example 8
The polymer of Example 7 was treated in exactly the same way as a polypropylene plate (2 cm x 2 cm, thickness 1 mm), dried and then dipped in an aqueous solution containing triethylamine for 1 hour to allow the crosslinking reaction to proceed and convert the isocyanate to an amine. Subsequently, this polypropylene plate was immersed in methanol, PC2 (1 g) was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 5 hours. Sodium cyanoborate (0.5 g) was then added in an ice bath, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 12 hours. I left it alone. This substrate was washed with methanol to obtain a target PC group-modified polypropylene material.
[0061]
Example 9
Commercially available monomer 1 (5 g), monomer 3 (n = 1) (15 g), hydroxyethyl methacrylate (5 g), and trimethylammonium ethyl acrylate (1 g) were dissolved in ethanol (200 ml) and degassed for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. . The temperature was raised to 70 ° C., azobisisobutyronitrile (5 mg) was added, and polymerization was performed for 4 hours. Titanium plate (2cm x 2 cm, thickness 1 mm) and sufficiently dried. Subsequently, this substrate was cross-linked and treated in an aqueous ammonia solution at 50 ° C. for 5 hours in order to convert the epoxy group into an amino group. This was washed with methanol, immersed in methanol, added with PC2 (1 g) and allowed to stand at room temperature for 5 hours, and then sodium cyanoborate (0.5 g) was added in an ice bath and left at room temperature for 12 hours. did. This group The plate was washed with methanol to obtain the intended PC-based modified titanium material.
[0062]
Example 10
Commercially available monomer 1 (5 g), monomer 4 (n = 2) (2 g), methyl methacrylate (10 g), and dimethylpolysiloxane methacrylate (3 g) were dissolved in ethanol (100 ml) -hexane (50 ml), and the mixture was stirred under nitrogen atmosphere. Degassed for a minute. The temperature was raised to 70 ° C., azobisisobutyronitrile (5 mg) was added, and polymerization was performed for 4 hours. The reaction solution is a silicone plate (2 cm x 2 cm, thickness 1 mm) and sufficiently dried. Then, in order to bridge | crosslink this silicone board, it processed at room temperature in water for 1 hour. This was dried, immersed in methanol, added with PC2 (1 g) and allowed to stand at room temperature for 5 hours, then sodium cyanoborate (0.5 g) was added in an ice bath and allowed to stand at room temperature for 12 hours. . The substrate was washed with methanol to obtain the target PC group-modified silicone material.
[0063]
Example 11
Commercially available monomer 1 (5 g), monomer 2 (n = 2) (5 g) and butyl methacrylate (5 g) are dissolved in tetrahydrofuran (100 ml) and degassed for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. The temperature was raised to 70 ° C., azobisisobutyronitrile (5 mg) was added, and polymerization was performed for 4 hours. After the reaction solution is diluted with chloroform, it is sealed in a tube (Teflon (registered trademark) tube) to be subjected to surface modification. The end of one end of the tube is sealed, and the solvent is removed over several hours by reducing the pressure from the other end. Next, dimethylformamide (100 ml) containing PC1 (1 g) and triethylamine (1 g) is prepared, and the liquid is passed through the tube at a rate of 1 cm per minute for 5 hours. Thereafter, methanol and acetone are passed through the tube to obtain the target PC base inner surface modified piping. In order to sufficiently advance the cross-linking reaction on the inner surface, water may be passed through and dried again under reduced pressure.
Even if a Tefzel tube, a peak resin tube, or a fused silica tube made of different materials are used, a PC base inner surface modified piping can be obtained in the same manner.
[0064]
Example 12
The polymer of Example 11 is similarly diluted with chloroform and then sealed in a tube (Tefzel tube) to be subjected to surface modification. The end of one end of the tube is sealed, and the solvent is removed over several hours by reducing the pressure from the other end. The aqueous solution containing triethylamine was passed at a rate of 1 cm per minute for 5 hours to advance the crosslinking reaction and convert the isocyanate into an amine. Subsequently, methanol (100 ml) containing PC2 (1 g) was passed through this pipe for 5 hours at room temperature, and then methanol (100 ml) containing sodium cyanoborate (0.5 g) was passed at ice temperature. And enclose for 12 hours at room temperature. Thereafter, the inside of the pipe is washed with methanol to obtain a pipe whose inner surface is modified with a target PC group.
Even if Teflon (registered trademark) pipes, peak resin pipes, and fused silica pipes of different materials are used, PC base inner surface modified pipes can be obtained in exactly the same manner.
[0065]
Example 13
Commercially available monomer 1 (5 g), monomer 3 (n = 1) (15 g), hydroxyethyl methacrylate (5 g), and trimethylammonium ethyl acrylate (1 g) are dissolved in ethanol (200 ml) and degassed for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. . The temperature was raised to 70 ° C., azobisisobutyronitrile (5 mg) was added, and polymerization was performed for 4 hours. After the reaction solution is diluted with chloroform, it is sealed in a tube (peak resin tube) to be subjected to surface modification. The end of one end of the tube is sealed, and the solvent is removed over several hours by reducing the pressure from the other end. Subsequently, the inner surface of the pipe is crosslinked, and an aqueous ammonia solution is passed at 50 ° C. for 5 hours in order to convert the epoxy group into an amino group. Methanol was passed therethrough, methanol (100 ml) containing PC2 (1 g) was passed for 5 hours at room temperature, and then methanol (100 ml) containing sodium cyanoborate (0.5 g) was passed under ice temperature. The solution was left to be sealed for 12 hours at room temperature. Thereafter, the inside of the tube is washed with methanol to obtain the intended PC base inner surface modified piping material.
Even if a Teflon (registered trademark) pipe, a Tefzel pipe, or a fused silica pipe made of different materials is used, a PC base inner surface modified pipe can be obtained in the same manner.
[0066]
Example 14
Commercially available monomer 1 (5 g), monomer 4 (n = 2) (2 g), methyl methacrylate (10 g), and dimethylpolysiloxane methacrylate (3 g) were dissolved in ethanol (100 ml) -hexane (50 ml), and the solution was added under nitrogen atmosphere. Degas for a minute. The temperature is raised to 70 ° C., azobisisobutyronitrile (5 mg) is added and polymerized for 4 hours. After diluting the reaction solution with chloroform, the reaction solution is sealed in a tube (fused silica tube) to be subjected to surface modification. The end of one end of the tube is sealed, and the solvent is removed over several hours by reducing the pressure from the other end. Subsequently, water was passed for 5 hours at room temperature in order to crosslink the inner surface of the pipe. This was dried, and methanol containing PC2 (1 g) was passed for 5 hours at room temperature, and then methanol (100 ml) containing sodium cyanoborate (0.5 g) was passed at ice temperature. Leave sealed for 12 hours. Thereafter, the inside of the tube is washed with methanol to obtain the intended PC base inner surface modified piping material.
Even if a Teflon (registered trademark) pipe, a Tefzel pipe, or a peak resin pipe made of different materials is used, a PC base inner surface modified pipe can be obtained in the same manner.
[0067]
【The invention's effect】
According to the modification method of the present invention, phosphorylcholine groups can be stably introduced to the surface of various materials by a simple method. There is a great advantage that an optimal amount of phosphorylcholine group can be easily introduced into a material used for a specific application, and modification suitable for the application can be easily performed. The material whose surface is modified has high biocompatibility and hydrophilicity, and is useful as a medical material, a cosmetic compounding raw material, a chromatographic filler, and the like.Moreover, it is useful for modifying members such as a separation analyzer.
[0068]
Even when a specific polymer coating is applied to the modification method of the present invention, the hydrophilic phosphorylcholine group can be stably introduced into the material by a simple method. In particular, an analyzer, a separation device pipe, and various devices for an analysis device in which a phosphorylcholine group is introduced on the inner surface that is in contact with a test solution prevent protein adsorption and enable protein analysis with excellent reproducibility. In addition, the tag inside the analyzer It is also possible to suppress protein denaturation and improve protein recovery. Regardless of the material to be modified, the coated polymer crosslinks, so the durability of the coating is excellent. Furthermore, since phosphorylcholine groups are introduced by polymer reaction after polymer coating, it is possible to easily introduce an optimal amount of folylcholine groups onto the surfaces of various wetted members.
[Brief description of the drawings]
1 is a structural formula and NMR spectrum of Synthesis Example 1. FIG.
2 is a transmission FT-IR spectrum of silica gel having an amino group introduced in Example 1. FIG.
3 is a transmission FT-IR spectrum of the modified silica gel of Example 1. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the amount of BSA adsorption.

Claims (3)

An amino group is introduced into a final product or intermediate processed product made of a resin molded product, film, sheet, cloth, nonwoven fabric, or a material selected from ceramic or metal processed product, and then the material is oxidized to glycerophosphorylcholine. A method for surface modification of a material comprising introducing a phosphorylcholine group represented by the following formula (1) to the surface of the material, comprising the step of treating with a compound containing an aldehyde compound obtained by a mechanical cleavage reaction .
[Chemical 1]
(1)

(R ₁ , R ₂ , and R ₃ each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n = 2 to 4) An amino group is introduced into a final product or intermediate processed product made of a resin molded product, film, sheet, cloth, nonwoven fabric, or a material selected from ceramic or metal processed product, and then the material is oxidized to glycerophosphorylcholine. Treatment with a diol form of the following formula (3) and / or an aldehyde form of the following formula (4) obtained by a chemical cleavage reaction and binding to an amino group by a condensation reaction and / or a reductive amination reaction. A material surface modification method comprising introducing a phosphorylcholine group represented by the following formula (2) into the material surface.
[Chemical formula 2]
(2)

[Chemical 3]
(3)

[Formula 4]
(4)

An amino group is introduced into a final product or intermediate processed product made of a resin molded product, film, sheet, cloth, nonwoven fabric, or a material selected from ceramic or metal processed product, and then the material is oxidized to glycerophosphorylcholine. It is characterized by preventing adsorption of protein to the surface of the material by introducing a phosphorylcholine group represented by the following formula (1) to the surface of the material by treating with a compound containing an aldehyde compound obtained by a mechanical cleavage reaction. To prevent protein adsorption.
[Chemical formula 5]
(1)

(R ₁ , R ₂ , and R ₃ each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n = 2 to 4)

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