JP5345335B2 - Novel zwitterionic multibranched resin and protein chip surface modifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規ハイパーブランチポリマー、その製造方法及びそれを用いる医療材料用コーティング材料に関する。詳細には、光学的、熱的に安定であり、分子内にイオン性の官能基とカチオン性の官能基を有しているハイパーブンランチポリマーに関する。これらは、カチオン性官能基とアニオン性官能基を有するため、アミノ酸の等電点のような液性によって電荷ゼロの状態になることのできるハイパーブランチポリマーである。本発明のハイパーブランチポリマーは、創薬研究、検査診断などに用いるペプチドアレイ、細胞チップなどを作成する際の非特異吸着抑制剤として、また医療機器や検査診断機器への血栓付着防止するためのコーティング剤として好適に利用できる。 The present invention relates to a novel hyperbranched polymer, a method for producing the same, and a coating material for medical materials using the same. Specifically, the present invention relates to a hyperbunched polymer that is optically and thermally stable and has an ionic functional group and a cationic functional group in the molecule. Since these have a cationic functional group and an anionic functional group, they are hyperbranched polymers that can be in a zero charge state due to the liquidity such as the isoelectric point of amino acids. The hyperbranched polymer of the present invention is used as a non-specific adsorption inhibitor when creating peptide arrays, cell chips and the like used for drug discovery research and laboratory diagnosis, and for preventing thrombus adhesion to medical devices and laboratory diagnostic devices. It can be suitably used as a coating agent.
1−i)非特異吸着抑制の必要性
創薬研究にて化合物の活性評価、病気との検査・診断、環境汚染の検査、食品の品質・安全検査などに蛋白質チップ、蛋白質アレイ、細胞チップ、細胞アレイなどが開発され、さらには一部活用されている。これら蛋白質チップは、基板上に検出したい蛋白質と親和性の高いペプチドを固定しておき、検査サンプルを基板に振りかけると、基板上のペプチドに親和性がある検出目的の蛋白質のみが結合して検出される。この際、サンプル中の蛋白質が基板に直接結合(非特異吸着)が生じると目的蛋白質が基板に結合したのか、別の蛋白質が結合したのか検知しにくくなる。そのため、これら蛋白質チップでは非特異吸着を抑制する必要がある。また、細胞チップの作製においても、基板上の特定の位置に細胞が存在するように規制するために細胞が非特異的に基板上に吸着するのを抑制する材料が必要とされている。
1-i) Necessity of suppression of non-specific adsorption Protein chip, protein array, cell chip for drug activity research, compound activity evaluation, disease inspection / diagnosis, environmental contamination inspection, food quality / safety inspection, etc. Cell arrays and the like have been developed and are being partially utilized. With these protein chips, a peptide with high affinity for the protein to be detected is immobilized on the substrate, and when a test sample is sprinkled onto the substrate, only the target protein having affinity for the peptide on the substrate binds and is detected. Is done. At this time, if the protein in the sample is directly bound (nonspecific adsorption) to the substrate, it is difficult to detect whether the target protein is bound to the substrate or another protein. Therefore, it is necessary to suppress nonspecific adsorption in these protein chips. Also in the production of a cell chip, a material that suppresses non-specific adsorption of cells on the substrate is required in order to regulate the cells to exist at specific positions on the substrate.
1−ii)
蛋白質チップなどに用いる非特異吸着を抑制し得る材料としては、ポリエチレングリコール(PEG)、Blocking One−Pなどが知られ、最近では抗血栓性作用の高い2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)含有ポリマーの利用も報告されている。しかしながら、これらチップでの非特異吸着を抑制する効果の高さから、BlockingOne-Pが現在汎用されている(例えば、特許文献1参照。)。
1-ii)
Polyethylene glycol (PEG), Blocking One-P, etc. are known as materials capable of suppressing non-specific adsorption used for protein chips and the like. Recently, a polymer containing 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC) having a high antithrombotic action. The use of has been reported. However, BlockingOne-P is currently widely used because of its high effect of suppressing nonspecific adsorption on these chips (see, for example, Patent Document 1).
1−iii)
また、非特異吸着を抑制し得る材料として、ホスホリルコリン(MPC)基を含有するハイパーブランチポリマーを利用する検討が報告されている(非特許文献1)。
ハイパーブランチポリマーを利用することで、多くの分岐鎖末端にホスホリルコリン(MPC)基を導入できることを意図して合成されているが、生成物は凝集し、全ての溶媒に不溶となることが報告されており、またそのタンパク質の吸着性などの評価についての報告はなされていない。
In addition, as a material capable of suppressing non-specific adsorption, studies using a hyperbranched polymer containing a phosphorylcholine (MPC) group have been reported (Non-Patent Document 1).
Although it was synthesized with the intention of introducing a phosphorylcholine (MPC) group at many branched chain ends by using a hyperbranched polymer, it was reported that the product aggregates and becomes insoluble in all solvents. There is no report on the evaluation of the adsorptivity of the protein.
従来の蛋白質チップでは、生体分子由来(蛋白質)の非特異吸着抑制剤(BlockingOneP)かPEGのような高分子が用いられている。このようなチップでの非特異吸着を抑制する
効果の高さから、BlockingOnePが一般に使用されている。しかし、BlockingOnePは、蛋白質由来であるため、表面に電荷を持ち、応用できる検体に限界があった。
Conventional protein chips use biomolecule-derived (protein) nonspecific adsorption inhibitors (BlockingOneP) or polymers such as PEG. BlockingOneP is generally used because of its high effect of suppressing non-specific adsorption on such a chip. However, since BlockingOneP is derived from protein, its surface has a charge, and there is a limit to the samples that can be applied.
本発明の目的は、双性イオン型の高度に分岐した樹脂を得るものである。この樹脂は、表面に塩基性官能基と酸性官能基を同時に有することより、中性領域では電荷がゼロに近い状態なるものである。そのため、蛋白質や細胞が接着しにくく蛋白質チップでは非特異吸着抑制剤として有効である。
特に、蛋白質チップ用非特異吸着剤として一般的に使用されているBlockingOnePとは有する表面電荷が異なるため、BlockingOnePなどでは応用できない検体に対して非特異吸着をより抑制するものである。
また、本発明により得られるハイパーブランチポリマー(高度分岐樹脂)は粒子状になっており、直鎖状になった高分子とは異なり粘度が低く、これにより微細に加工した隙間であっても非特異吸着抑制または抗血栓性のコーティングが可能となる。
The object of the present invention is to obtain a zwitterionic highly branched resin. This resin has a basic functional group and an acidic functional group on the surface at the same time, so that the charge is close to zero in the neutral region. Therefore, proteins and cells are difficult to adhere and are effective as nonspecific adsorption inhibitors in protein chips.
In particular, since the surface charge of BlockingOneP generally used as a nonspecific adsorbent for protein chips is different, nonspecific adsorption is further suppressed for a sample that cannot be applied with BlockingOneP or the like.
Further, the hyperbranched polymer (highly branched resin) obtained by the present invention is in the form of particles, and unlike a linear polymer, it has a low viscosity, so that even if it is a finely processed gap, Specific adsorption suppression or antithrombotic coating is possible.
上記に基づき鋭意検討した結果、非特異吸着抑制剤として優れた性能を有し、有機溶媒に可溶で取り扱いも容易である医療材料用コーティング材料として、繰り返し単位内に特定の塩基性官能基と特定の酸性官能基を同時に有するハイパーブランチポリマーを見い出した。 As a result of intensive studies based on the above, as a coating material for medical materials that has excellent performance as a non-specific adsorption inhibitor, is soluble in an organic solvent, and is easy to handle, a specific basic functional group is contained in the repeating unit. A hyperbranched polymer having specific acidic functional groups has been found.
即ち、本発明は、
(1)繰り返し単位構造中に、カルボキシル基又はその金属塩とアミノ基又はその酸付加塩とを含有し、かつゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500ないし5,000,000であるハイパーブランチポリマーからなる医療材料用コーティング材料、
(2)前記ハイパーブランチポリマーが、繰り返し単位構造中に、式(1)で表される構造を含有することを特徴とする前記(1)記載の医療材料用コーティング材料、
(3)前記ハイパーブランチポリマーが、式(2)で表されることを特徴とする前記(2)記載の医療材料用コーティング材料、
(4)R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル、基又はi−プロピル基であるか、又は、R3及びR4が、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペリジン環を形成する前記(2)又は(3)記載の医療材料用コーティング材料、
(5)R1及びR2が共に水素原子である前記(2)ないし(4)の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料、
(6)R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である前記(2)ないし(5)の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料、
(7)前記ハイパーブランチポリマーが、式(3)で表されることを特徴とする前記(1)記載の医療材料用コーティング材料、
〜7のアルキル基、炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表し、X5はハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は無機アニオンを表し、nは繰り返し単位構造の数であって2〜100,000の整数を表す。)
(8)R3、R4及びR8が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である前記(7)記載の医療材料用コーティング材料、
(9)X5がハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は炭酸アニオンである前記(7)又は(8)記載の医療材料用コーティング材料、
(10)R3、R4及びR8が、共に水素原子である前記(7)ないし(9)の何れか一つに記載の医療材料用コーティング材料、
(11)前記(1)ないし(10)の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を有機溶媒に溶解又は分散させたワニス、
(12)前記有機溶媒がDMF又はDMSOである前記(11)に記載のワニス、
(13)前記(1)ないし(10)の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を含む非特異吸着抑制剤、
(14)前記(1)ないし(10)の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を含む薄膜、
(15)前記(1)ないし(10)の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を含む層を有する基板、
(16)前記(15)記載の基板に生理活性物質を固定化したバイオチップ。
(17)式(2):
(18)前記−A2−NR3R4が、−CONH−A3−NR3R4
(式中、A2、R3及びR4は前記(3)の式(2)記載と同義であり、A3は、炭素原子数1〜10のアルキレン基又はフェニレン基を表す。)であり、R5が水素原子である前記(17)記載のハイパーブランチポリマー、
(19)R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル、基又はi−プロピル基であるか、又は、R3及びR4が、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペリジン環を形成する前記(17)又は(18)記載のハイパーブランチポリマー、
(20)R1及びR2が、共に水素原子である前記(17)ないし(19)の何れか1つに記載のハイパーブランチポリマー、
(21)R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピ
ル基である前記(17)ないし(20)の何れか1つに記載のハイパーブランチポリマー、
(22)式(3):
(23)R3、R4及びR8が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である前記(22)記載のハイパーブランチポリマー、
(24)X5がハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は炭酸アニオンである前記(22)又は(23)に記載のハイパーブランチポリマー、
(25)R3、R4及びR8が、共に水素原子である前記(22)ないし(24)の何れか1つに記載のハイパーブランチポリマー、
(26)ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500〜5,000,000である、前記(17)記載のハイパーブランチポリマー、
(27)ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500〜5,000,000である、前記(22)記載のハイパーブランチポリマー、
(28)式(4):
(29)前記縮合反応が、ジアミン化合物と無水マレイン酸類を有するハイパーブランチポリマーとを反応させることによって行なわれる、前記(28)に記載の製造方法、
(30)前記縮合反応が、無水マレイン酸類を有するハイパーブランチポリマーを含有する有機溶剤溶液中で、ジアミン化合物と分子末端にジチオカルバメート基を有するハイパーブランチポリマーとを反応させることによって行なわれる、前記(28)に記載の製造方法、
(31)前記ジチオカルバメート化合物がN,N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンである、前記(28)に記載の製造方法、
(32)前記無水マレイン酸類が無水マレイン酸である、前記(28)に記載の製造方法、
(33)前記ジチオカルバメート化合物がN,N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンであり、無水マレイン酸類が無水マレイン酸である、前記(28)に記載の製造方法、
に関する。
また、本発明は、
[1]繰り返し単位構造中に、カルボキシル基又はその金属塩とアミノ基又はその酸付加塩とを含有し、かつゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500ないし5,000,000であるハイパーブランチポリマーからなる医療材料用コーティング材料であって、該ハイパーブランチポリマーが、式(2)で表されることを特徴とする医療材料用コーティング材料、
[2]R 3 及びR 4 が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はi−プロピル基であるか、又は、R 3 及びR 4 が、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペリジン環を形成する前記[1]記載の医療材料用コーティング材料、
[3]R 1 及びR 2 が共に水素原子である前記[1]又は[2]記載の医療材料用コーティング材料、
[4]R 3 及びR 4 が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である前記[1]ないし[3]の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料、
[5]繰り返し単位構造中に、カルボキシル基又はその金属塩とアミノ基又はその酸付加塩とを含有し、かつゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500ないし5,000,000であるハイパーブランチポリマーからな
る医療材料用コーティング材料であって、該ハイパーブランチポリマーが、式(3)で表されることを特徴とする医療材料用コーティング材料、
[6]R 3 、R 4 及びR 8 が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である前記[5]記載の医療材料用コーティング材料、
[7]X 5 がハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は炭酸アニオンである前記[5]又は[6]記載の医療材料用コーティング材料、
[8]R 3 、R 4 及びR 8 が、共に水素原子である前記[5]ないし[7]の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料、
[9]前記[1]ないし[8]の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を有機溶媒に溶解又は分散させたワニス、
[10]前記有機溶媒がDMF又はDMSOである前記[9]に記載のワニス、
[11]前記[1]ないし[8]の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を含む非特異吸着抑制剤、
[12]前記[1]ないし[8]の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を含む薄膜、
[13]前記[1]ないし[8]の何れか1つに記載の医療材料用コーティング材料を含む層を有する基板、
[14]前記[13]記載の基板に生理活性物質を固定化したバイオチップ、
[15]式(2):
[16]前記−A 2 −NR 3 R 4 が、−CONH−A 3 −NR 3 R 4
(式中、A 2 、R 3 及びR 4 は前記[15]の式(2)記載と同義であり、A 3 は、炭素原子数1〜10のアルキレン基を表す。)であり、R 5 が水素原子である前記[15]記載のハイパーブランチポリマー、
[17]R 3 及びR 4 が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はi−プロピル基であるか、又は、R 3 及びR 4 が、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペリジン環を形成する前記[15]又は[16]記載のハイパーブランチポリマー、
[18]R 1 及びR 2 が、共に水素原子である前記[15]ないし[17]の何れか1つに記載のハイパーブランチポリマー、
[19]R 3 及びR 4 が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である前記[15]ないし[18]の何れか1つに記載のハイパーブランチポリマー、
[20]式(3):
[21]R 3 、R 4 及びR 8 が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である前記[20]記載のハイパーブランチポリマー、
[22]X 5 がハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は炭酸アニオンである前記[20]又は[21]に記載のハイパーブランチポリマー、
[23]R 3 、R 4 及びR 8 が、共に水素原子である前記[20]ないし[22]の何れか1つに記載のハイパーブランチポリマー、
[24]ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500〜5,000,000である、前記[15]記載のハイパーブランチポリマー、
[25]ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500〜5,000,000である、前記[20]記載のハイパーブランチポリマー、
[26]式(4):
られる、前記[16]に記載のハイパーブランチポリマーの製造方法、
[27]前記縮合反応が、ジアミン化合物と式(6)で表されるハイパーブランチポリマーとを反応させることによって行なわれる、前記[26]に記載の製造方法、
[28]前記縮合反応が、式(6)で表されるハイパーブランチポリマーを含有する有機溶剤溶液中で、ジアミン化合物と分子末端にジチオカルバメート基を有するハイパーブランチポリマーとを反応させることによって行なわれる、前記[26]に記載の製造方法、[29]前記ジチオカルバメート化合物がN,N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンである、前記[26]に記載の製造方法、
[30]前記無水マレイン酸類が無水マレイン酸である、前記[26]に記載の製造方法、
[31]前記ジチオカルバメート化合物がN,N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンであり、無水マレイン酸類が無水マレイン酸である、前記[26]に記載の製造方法に関する。
That is, the present invention
(1) The repeating unit structure contains a carboxyl group or a metal salt thereof and an amino group or an acid addition salt thereof, and has a weight average molecular weight of 500 to 5,000, measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. A coating material for medical materials comprising a hyperbranched polymer of 000,
(2) The medical material coating material according to (1), wherein the hyperbranched polymer contains a structure represented by the formula (1) in a repeating unit structure;
(3) The hyperbranched polymer is represented by the formula (2), the medical material coating material according to (2),
(4) R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl, group or i-propyl group, or R 3 and R 4 are bonded to each other. The coating material for medical materials according to the above (2) or (3), which forms a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with the nitrogen atom to which they are bonded;
(5) The coating material for medical material according to any one of (2) to (4), wherein R 1 and R 2 are both hydrogen atoms,
(6) The medical material coating material according to any one of (2) to (5), wherein R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or an i-propyl group. ,
(7) The coating material for medical materials according to (1), wherein the hyperbranched polymer is represented by the formula (3):
Represents an alkyl group of ˜7, a hydroxyalkyl group of 1 to 5 carbon atoms or an arylalkyl group of 7 to 12 carbon atoms, and X 5 represents a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion or an inorganic anion. , N is the number of repeating unit structures and represents an integer of 2 to 100,000. )
(8) The coating material for medical materials according to (7), wherein R 3 , R 4 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group,
(9) The medical material coating material according to (7) or (8), wherein X 5 is a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion, or a carbonate anion;
(10) The coating material for medical materials according to any one of (7) to (9), wherein R 3 , R 4 and R 8 are all hydrogen atoms.
(11) A varnish obtained by dissolving or dispersing the coating material for medical material according to any one of (1) to (10) in an organic solvent,
(12) The varnish according to (11), wherein the organic solvent is DMF or DMSO,
(13) A non-specific adsorption inhibitor comprising the coating material for medical material according to any one of (1) to (10),
(14) A thin film containing the coating material for medical material according to any one of (1) to (10),
(15) A substrate having a layer containing the coating material for medical material according to any one of (1) to (10),
(16) A biochip in which a physiologically active substance is immobilized on the substrate according to (15).
(17) Formula (2):
(18) wherein -A 2 -NR 3 R 4 is, -CONH-A 3 -NR 3 R 4
(Wherein A 2 , R 3 and R 4 have the same meanings as described in formula (2) of (3), and A 3 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a phenylene group). The hyperbranched polymer according to (17), wherein R 5 is a hydrogen atom,
(19) R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl, group or i-propyl group, or R 3 and R 4 are bonded to each other The hyperbranched polymer according to the above (17) or (18), which forms a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with a nitrogen atom to which they are bonded;
(20) The hyperbranched polymer according to any one of (17) to (19), wherein R 1 and R 2 are both hydrogen atoms,
(21) The hyperbranched polymer according to any one of (17) to (20), wherein R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or an i-propyl group,
(22) Formula (3):
(23) The hyperbranched polymer according to the above (22), wherein R 3 , R 4 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group,
(24) The hyperbranched polymer according to (22) or (23), wherein X 5 is a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion, or a carbonate anion,
(25) The hyperbranched polymer according to any one of (22) to (24), wherein R 3 , R 4 and R 8 are all hydrogen atoms.
(26) The hyperbranched polymer according to (17), wherein the weight average molecular weight measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography is 500 to 5,000,000,
(27) The hyperbranched polymer according to (22), wherein the weight average molecular weight measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography is 500 to 5,000,000,
(28) Formula (4):
(29) The production method according to (28), wherein the condensation reaction is performed by reacting a diamine compound and a hyperbranched polymer having maleic anhydride.
(30) The condensation reaction is performed by reacting a diamine compound and a hyperbranched polymer having a dithiocarbamate group at the molecular end in an organic solvent solution containing a hyperbranched polymer having maleic anhydrides. 28) the production method according to
(31) The production method according to (28), wherein the dithiocarbamate compound is N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene.
(32) The production method according to (28), wherein the maleic anhydride is maleic anhydride,
(33) The production method according to (28), wherein the dithiocarbamate compound is N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene, and the maleic anhydride is maleic anhydride,
About.
The present invention also provides:
[1] The repeating unit structure contains a carboxyl group or a metal salt thereof and an amino group or an acid addition salt thereof, and has a weight average molecular weight of 500 to 5,000, measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. A medical material coating material comprising a hyperbranched polymer of 000, wherein the hyperbranched polymer is represented by formula (2):
[2] R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group or i-propyl group, or R 3 and R 4 are bonded to each other A coating material for medical materials according to the above [1], which forms a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with the nitrogen atom to which
[3] The coating material for medical materials according to the above [1] or [2], wherein both R 1 and R 2 are hydrogen atoms,
[4] The coating material for medical materials according to any one of [1] to [3], wherein R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or an i-propyl group. ,
[5] The repeating unit structure contains a carboxyl group or a metal salt thereof and an amino group or an acid addition salt thereof, and has a weight average molecular weight of 500 to 5,000, measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. 000 from hyperbranched polymer
A coating material for medical material, wherein the hyperbranched polymer is represented by formula (3):
[6] The coating material for medical materials according to [5], wherein R 3 , R 4 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group,
[7] The coating material for medical materials according to [5] or [6], wherein X 5 is a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion, or a carbonate anion.
[8] The coating material for medical materials according to any one of [5] to [7], wherein R 3 , R 4 and R 8 are all hydrogen atoms.
[9] A varnish obtained by dissolving or dispersing the coating material for medical material according to any one of [1] to [8] in an organic solvent,
[10] The varnish according to the above [9], wherein the organic solvent is DMF or DMSO,
[11] A non-specific adsorption inhibitor comprising the medical material coating material according to any one of [1] to [8],
[12] A thin film comprising the medical material coating material according to any one of [1] to [8],
[13] A substrate having a layer containing the coating material for medical materials according to any one of [1] to [8],
[14] A biochip in which a physiologically active substance is immobilized on the substrate according to [13],
[15] Formula (2):
[16] The -A 2 -NR 3 R 4 is, -CONH-A 3 -NR 3 R 4
( Wherein A 2 , R 3 and R 4 have the same meanings as described in formula (2) of [15], and A 3 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms), and R 5 The hyperbranched polymer according to [15], wherein is a hydrogen atom,
[17] R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group or i-propyl group, or R 3 and R 4 are bonded to each other. The hyperbranched polymer according to the above [15] or [16], which forms a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with the nitrogen atom to which
[18] The hyperbranched polymer according to any one of [15] to [17], wherein R 1 and R 2 are both hydrogen atoms,
[19] The hyperbranched polymer according to any one of [15] to [18], wherein R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or an i-propyl group,
[20] Formula (3):
[21] The hyperbranched polymer according to [20], wherein R 3 , R 4 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group,
[22] The hyperbranched polymer according to [20] or [21], wherein X 5 is a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion, or a carbonate anion,
[23] The hyperbranched polymer according to any one of [20] to [22], wherein R 3 , R 4 and R 8 are all hydrogen atoms.
[24] The hyperbranched polymer according to [15], wherein the weight average molecular weight measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography is 500 to 5,000,000.
[25] The hyperbranched polymer according to the above [20], wherein the weight average molecular weight measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography is 500 to 5,000,000.
[26] Formula (4):
The method for producing a hyperbranched polymer according to [16],
[27] The production method according to [26], wherein the condensation reaction is performed by reacting a diamine compound with a hyperbranched polymer represented by the formula (6).
[28] The condensation reaction is performed by reacting a diamine compound with a hyperbranched polymer having a dithiocarbamate group at the molecular end in an organic solvent solution containing the hyperbranched polymer represented by the formula (6). The production method according to [26], [29] The production method according to [26], wherein the dithiocarbamate compound is N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene.
[30] The production method according to [26], wherein the maleic anhydride is maleic anhydride,
[31] The production method according to [26], wherein the dithiocarbamate compound is N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene, and the maleic anhydride is maleic anhydride.
本発明により、表面に酸性官能基と塩基性官能基が機密に均等に存在することにより表面電荷がゼロ状態にあり、そのため蛋白質が極めて付着しにくいハイパーブンランチポリマーを簡便に効率よく得ることができる。
また、本発明のハイパーブランチポリマーは、酸性官能基と塩基性官能基を分子末端にではなく、各繰り返し単位構造中に有するため、前記酸性官能基と塩基性官能基のペアをハイパーブランチポリマーの外面だけでなく、分子全体に有するものとなり、しかも分子末端に前記官能基のペアを有する場合に比して遥かに多くの前記官能基のペアを有するため、非常に優れた蛋白質の付着を抑制する効果を奏することになる。
そのため、本発明により得られるハイパーブンランチポリマーを用いて基板上に形成された薄膜は、生体分子の非特異吸着を抑制することができる。すなわち、ノイズである非特異吸着を抑制しS/N比を向上した高感度な蛋白チップを作成するのに効果を発揮する。
さらには細胞の付着などを抑制し抗血栓性の薄膜として、望みの位置以外に細胞を付着するのを抑制して効率よく細胞アレイを作成したり、医療機器の抗血栓性を付与する際のコート剤として期待できる。
According to the present invention, it is possible to easily and efficiently obtain a hyperbunched polymer in which the surface charge is zero due to the presence of acidic functional groups and basic functional groups in a secret and uniform manner on the surface, and thus proteins are extremely difficult to adhere to. it can.
In addition, since the hyperbranched polymer of the present invention has an acidic functional group and a basic functional group in each repeating unit structure, not at the molecular end, the pair of the acidic functional group and the basic functional group is included in the hyperbranched polymer. Not only the outer surface but also the whole molecule, and it has much more functional group pairs than the case of having the functional group pairs at the end of the molecule, so it suppresses very excellent protein adhesion The effect to do.
Therefore, the thin film formed on the substrate using the hyper-bunched polymer obtained by the present invention can suppress nonspecific adsorption of biomolecules. That is, it is effective in producing a highly sensitive protein chip that suppresses non-specific adsorption, which is noise, and improves the S / N ratio.
Furthermore, it suppresses the adhesion of cells, etc., and as an antithrombotic thin film, it suppresses the adhesion of cells other than the desired position to efficiently create a cell array, or to impart antithrombogenicity to medical devices. It can be expected as a coating agent.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の医療材料用コーティング材料は、繰り返し単位構造中に、カルボキシル基又はその金属塩とアミノ基又はその酸付加塩とを含有し、かつゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500ないし5,000,000であるハイパーブランチポリマーからなる。
カルボキシル基の金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられ、また、アミノ基の酸付加塩としては、クロリド、ブロミド、ヨージド等のハロゲン塩、ギ酸塩、酢酸塩、クロロ酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、プロピオン酸塩、安息香酸塩、シュウ酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩等の有機カルボン酸塩、メタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩等の有機スルホン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等の無機塩等が挙げられる。
また、使用するハイパーブランチポリマーは、公知のハイパーブランチポリマーの繰り返し単位構造中に、カルボキシル基又はその金属塩とアミノ基又はその酸付加塩を導入したものを使用することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The coating material for medical material of the present invention contains a carboxyl group or a metal salt thereof and an amino group or an acid addition salt thereof in a repeating unit structure, and is a weight average molecular weight measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. It consists of a hyperbranched polymer with 500 to 5,000,000.
Examples of the metal salt of the carboxyl group include alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt, and the acid addition salt of amino group include Halogen salts such as chloride, bromide and iodide, organic carboxylates such as formate, acetate, chloroacetate, trifluoroacetate, propionate, benzoate, oxalate, fumarate and maleate And organic sulfonates such as methanesulfonate, trifluoromethanesulfonate, benzenesulfonate, and p-toluenesulfonate, and inorganic salts such as carbonate, nitrate, and sulfate.
Moreover, the hyperbranched polymer to be used can use what introduce | transduced the carboxyl group or its metal salt, and the amino group or its acid addition salt in the repeating unit structure of a well-known hyperbranched polymer.
本発明の医療材料用コーティング材料としては、例えば、繰り返し単位構造中に、式(1)で表される構造を含有するハイパーブランチポリマーが挙げられる。
式(1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状又は分岐状の炭素原子数1〜12のアルキル基又はフェニル基を表すか、又は、R1及びR2は、互いに結合してそれらが結合するエチレン鎖と共に炭素原子数4〜10のシクロアルキル基又は炭素原子数4〜10のシクロアルケニル基を形成する。
直鎖状又は分岐状の炭素原子数1〜12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、第2ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基及びドデシル基等が挙げられる。
炭素原子数4〜10のシクロアルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基及びシクロデシル基等が挙げられる。
炭素原子数4〜10のシクロアルケニル基としては、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロへキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基、シクロノネニル基及びシクロデセニル基等が挙げられる。
好ましいR1は水素原子であり、好ましいR2は水素原子である。
In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a phenyl group, or R 1 and R 2 are A cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms or a cycloalkenyl group having 4 to 10 carbon atoms is formed together with the ethylene chain to which they are bonded to each other.
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, secondary butyl group, A tertiary butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, and the like can be given.
Examples of the cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, and a cyclodecyl group.
Examples of the cycloalkenyl group having 4 to 10 carbon atoms include a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a cycloheptenyl group, a cyclooctenyl group, a cyclononenyl group, and a cyclodecenyl group.
Preferred R 1 is a hydrogen atom, and preferred R 2 is a hydrogen atom.
式(1)中、A2はエステル結合又はアミド結合を含んでいてもよい炭素原子数1〜1
0のアルキレン基又はエステル結合又はアミド結合が結合されていてもよいフェニレン基を表す。
炭素原子数1〜10のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の直鎖状アルキレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、2−メチルプロピレン基等の枝分かれ鎖状アルキレン基が挙げられる。また環状アルキレン基としては、炭素原子数3ないし10の単環式、多環式、架橋環式の環状構造の脂環式脂肪族基が挙げられる。具体的には、炭素原子数4以上のモノシクロ、ビシクロ構造等が挙げられ、エステル結合又はアミド結合を含んだ炭素原子数1〜10のアルキレン基としては、−COO−メチレン基、−COO−エチレン基、−COO−プロピレン基、−COO−ブチレン基、−COO−ペンチレン基、−COO−ヘキシレン基、−COO−オクチレン基、−CONH−メチレン基、−CONH−エチレン基、−CONH−プロピレン基、−CONH−ブチレン基、−CONH−ペンチレン基、−CONH−ヘキシレン基、−CONH−オクチレン基等が挙げられる。
フェニレン基としては、1,2−フェニレン基、1,3−フェニレン基及び1,4−フェニレン基が挙げられる。
好ましいA2は、−CONH−エチレン基、−CONH−プロピレン基、−CONH−
ブチレン基、−CONH−ペンチレン基、−CONH−ヘキシレン基、−CONH−オクチレン基であり、更に好ましくは−CONH-エチル基である。
In the formula (1), A 2 has 1 to 1 carbon atoms which may contain an ester bond or an amide bond.
0 represents an alkylene group or a phenylene group to which an ester bond or an amide bond may be bonded.
Examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include linear alkylene groups such as methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, and octylene group, isopropylene group, isobutylene group, and 2-methyl. Examples include branched chain alkylene groups such as propylene groups. Examples of the cyclic alkylene group include alicyclic aliphatic groups having a monocyclic, polycyclic or bridged cyclic structure having 3 to 10 carbon atoms. Specific examples include monocyclo and bicyclo structures having 4 or more carbon atoms, and examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms including an ester bond or an amide bond include -COO-methylene group and -COO-ethylene. Group, -COO-propylene group, -COO-butylene group, -COO-pentylene group, -COO-hexylene group, -COO-octylene group, -CONH-methylene group, -CONH-ethylene group, -CONH-propylene group, -CONH-butylene group, -CONH-pentylene group, -CONH-hexylene group, -CONH-octylene group and the like can be mentioned.
Examples of the phenylene group include a 1,2-phenylene group, a 1,3-phenylene group, and a 1,4-phenylene group.
Preferred A 2 is —CONH-ethylene group, —CONH-propylene group, —CONH—
It is a butylene group, -CONH-pentylene group, -CONH-hexylene group, -CONH-octylene group, more preferably -CONH-ethyl group.
式(1)中、R5は、水素原子又は金属原子を表す。
金属原子としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、ベリウム、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属を挙げることができる。
好ましいR5は、水素原子である。
In formula (1), R 5 represents a hydrogen atom or a metal atom.
Examples of the metal atom include alkali metals such as lithium, sodium and potassium, and alkaline earth metals such as belium, magnesium and calcium.
Preferred R 5 is a hydrogen atom.
式(1)中、R3及びR4は、それぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、フェニル基、炭素原子数7〜12のアリールアルキル基又は第三ブトキシカルボニル基を表すか、又は、R3及びR4は、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共に4〜10員の環を形成する。
炭素原子数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、第2ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基及びデシル基等が挙げられる。
炭素原子数7〜12のアリールアルキル基としては、ベンジル基、1−フェネチル基、2−フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、α−ナフチルメチル基、β−ナフチルメチル基、α−ナフチルエチル基及びβ−ナフチルエチル基等が挙げられる。
窒素原子と共に形成される4〜10員の環としては、メチレン基を四ないし六個含む環、酸素原子又は硫黄原子と四ないし六個のメチレン基を含む環が挙げられ、具体例としては、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、及びホモピペリジン環等が挙げられる。
好ましいR3は、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はi−プロピル基
であるか、又は、R4と結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペ
リジン環を形成するものであり、より好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である。
好ましいR4は、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はi−プロピル基
であるか、又は、R3と結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペ
リジン環を形成するものであり、より好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である。
In formula (1), R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a phenyl group, an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or a tertiary butoxycarbonyl group. Alternatively, R 3 and R 4 combine with each other to form a 4-10 membered ring with the nitrogen atom to which they are attached.
Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, secondary butyl group, tertiary butyl group, and pentyl group. Hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like.
Examples of the arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms include benzyl group, 1-phenethyl group, 2-phenethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, α-naphthylmethyl group, β-naphthylmethyl group, α-naphthylethyl group. Group and β-naphthylethyl group.
Examples of the 4- to 10-membered ring formed together with the nitrogen atom include a ring containing 4 to 6 methylene groups, a ring containing an oxygen atom or sulfur atom and 4 to 6 methylene groups, and specific examples include: Examples include a piperidine ring, a pyrrolidine ring, a morpholine ring, a thiomorpholine ring, and a homopiperidine ring.
Preferred R 3 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an i-propyl group, or is bonded to R 4 to form a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with the nitrogen atom to which they are bonded. And more preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group.
Preferred R 4 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an i-propyl group, or is bonded to R 3 to form a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with the nitrogen atom to which they are bonded. And more preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group.
本発明の医療材料用コーティング材料としては、例えば、式(2)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
式(2)中、R6及びR7は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原
子数1〜5のヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表すか、又は、R6及びR7は互いに結合して窒素原子と共に環を形成する。
炭素原子数1〜5のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、第2ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。
炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基等が挙げられる。
炭素原子数7〜12のアリールアルキル基としては、ベンジル基、1−フェネチル基、2−フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、α−ナフチルメチル基、β−ナフチルメチル基、α−ナフチルエチル基及びβ−ナフチルエチル基等が挙げられる。
窒素原子と共に形成される環としては、四ないし八員環が挙げられる。そして、環としては、メチレン基を四ないし六個含む環が挙げられる。また、環としては酸素原子又は硫黄原子と、四ないし六個のメチレン基を含む環が挙げられる。窒素原子と共に形成する環の具体例としては、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、及びホモピペリジン環等が挙げられる。
好ましいR6は、エチル基であり、好ましいR7は、エチル基である。
In formula (2), R 6 and R 7 each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms. R 6 and R 7 are bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom.
Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, secondary butyl group, tertiary butyl group, and pentyl group. Etc.
Examples of the hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms include hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl, hydroxybutyl group, hydroxypentyl group and the like.
Examples of the arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms include benzyl group, 1-phenethyl group, 2-phenethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, α-naphthylmethyl group, β-naphthylmethyl group, α-naphthylethyl group. Group and β-naphthylethyl group.
Examples of the ring formed with the nitrogen atom include a 4- to 8-membered ring. Examples of the ring include a ring containing 4 to 6 methylene groups. Examples of the ring include a ring containing an oxygen atom or a sulfur atom and 4 to 6 methylene groups. Specific examples of the ring formed with the nitrogen atom include a piperidine ring, a pyrrolidine ring, a morpholine ring, a thiomorpholine ring, and a homopiperidine ring.
Preferred R 6 is an ethyl group, and preferred R 7 is an ethyl group.
式(2)中、A1はエーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1〜
20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を表す。
炭素原子数1〜20のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の直鎖状アルキレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、2−メチルプロピレン基等の枝分かれ鎖状アルキレン基が挙げられる。また環状アルキレン基としては、炭素原子数3ないし20の単環式、多環式、架橋環式の環状構造の脂環式脂肪族基が挙げられる。具体的には、炭素原子数4以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ、ペンタシクロ構造等を有する基を挙げることができる。
例えば、脂環式脂肪族基のうち、脂環式部分の構造例(a)〜(s)を下記に示す。
20 straight-chain, branched or cyclic alkylene groups are represented.
Examples of the alkylene group having 1 to 20 carbon atoms include linear alkylene groups such as methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, and octylene group, isopropylene group, isobutylene group, and 2-methyl. Examples include branched chain alkylene groups such as propylene groups. Examples of the cyclic alkylene group include alicyclic aliphatic groups having a monocyclic, polycyclic or bridged cyclic structure having 3 to 20 carbon atoms. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo, or pentacyclo structure having 4 or more carbon atoms.
For example, structural examples (a) to (s) of the alicyclic portion of the alicyclic aliphatic group are shown below.
式(2)中、X1、X2、X3、及びX4は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基又は炭素原子数1〜20のアルコキシ基を表す。
炭素原子数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、第2ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基及びエイコシル基等が挙げられる。
炭素原子数1〜20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキ
シ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、第2ブトキシ基、第三ブトキシ基、ペンチロキシ基、ヘキシロキシ基、ヘプチロキシ基、オクチロキシ基、ノニロキシ基、デシロキシ基、ウンデシロキシ基、ドデシロキシ基及びエイコシロキシ基等が挙げられる。
好ましいX1、X2、X3、X4は水素原子である。
In formula (2), X < 1 >, X < 2 >, X < 3 > and X < 4 > represent a hydrogen atom, a C1-C20 alkyl group, or a C1-C20 alkoxy group each independently.
Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, secondary butyl group, tertiary butyl group, and pentyl group. Hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, and eicosyl group.
Examples of the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, second butoxy group, tertiary butoxy group and pentyloxy group. Hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, nonyloxy group, decyloxy group, undecyloxy group, dodecyloxy group, eicosyloxy group and the like.
Preferred X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are hydrogen atoms.
式(2)中、nは繰り返し単位構造の数であって2〜100,000の整数を表す。
好ましいnは5〜10,000であり、更に好ましくは10〜500である。
In formula (2), n is the number of repeating unit structures and represents an integer of 2 to 100,000.
Preferred n is 5 to 10,000, more preferably 10 to 500.
好ましい本発明の医療材料用コーティング材料としては、R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル、基又はi−プロピル基であるか、又は、R3及びR4が、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペリジン環を形成する式(2)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
好ましい本発明の医療材料用コーティング材料としては、R1及びR2が共に水素原子である式(2)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
好ましい本発明の医療材料用コーティング材料としては、R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である式(2)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
As a preferable coating material for medical materials of the present invention, R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, or R 3. And a hyperbranched polymer represented by the formula (2) in which R 4 is bonded to each other to form a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with the nitrogen atom to which they are bonded.
A preferable coating material for medical materials of the present invention includes a hyperbranched polymer represented by the formula (2) in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms.
As a preferable coating material for medical materials of the present invention, a hyperbranched polymer represented by the formula (2) in which R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group. Can be mentioned.
本発明の医療材料用コーティング材料としては、例えば、式(3)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
は、前記式(2)で記載したものと同様のものが挙げられる。
Examples of the medical material coating material of the present invention include a hyperbranched polymer represented by the formula (3).
Are the same as those described in the formula (2).
式(3)中、R8は水素原子、直鎖状又は分岐状の炭素原子数1〜7のアルキル基、炭
素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表す。
直鎖状又は分岐状の炭素原子数1〜7のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、第2ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等が挙げられる。
炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基等が挙げられる。
炭素原子数7〜12のアリールアルキル基としては、ベンジル基、1−フェネチル基、2−フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、α−ナフチルメチル基、β
−ナフチルメチル基、α−ナフチルエチル基及びβ−ナフチルエチル基等が挙げられる。
好ましいR8は、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である。
In formula (3), R 8 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms. Represents.
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, secondary butyl group, A tertiary butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and the like can be given.
Examples of the hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms include hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl, hydroxybutyl group, hydroxypentyl group and the like.
Examples of the arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms include benzyl group, 1-phenethyl group, 2-phenethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, α-naphthylmethyl group, β
-A naphthylmethyl group, (alpha)-naphthylethyl group, (beta) -naphthylethyl group, etc. are mentioned.
Preferred R 8 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group.
式(3)中、X5はハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニ
オン又は無機アニオンを表す。
ハロゲンアニオンとしては、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン等が挙げられる。
有機カルボン酸アニオンとしては、ギ酸アニオン、酢酸アニオン、クロロ酢酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン、プロピオン酸アニオン、安息香酸アニオン、シュウ酸アニオン、フマル酸アニオン、マレイン酸アニオン等が挙げられる。
有機スルホン酸アニオンとしては、メタンスルホン酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン等が挙げられる。
無機アニオンとしては、炭酸アニオン、硝酸アニオン、硫酸アニオン等が挙げられる。
好ましいX5は、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンである。
In formula (3), X 5 represents a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion or an inorganic anion.
Examples of the halogen anion include chlorine ion, bromine ion and iodine ion.
Examples of the organic carboxylate anion include formate anion, acetate anion, chloroacetate anion, trifluoroacetate anion, propionate anion, benzoate anion, oxalate anion, fumarate anion, maleate anion and the like.
Examples of the organic sulfonate anion include a methanesulfonate anion, a trifluoromethanesulfonate anion, a benzenesulfonate anion, and a p-toluenesulfonate anion.
Examples of the inorganic anion include a carbonate anion, a nitrate anion, and a sulfate anion.
Preferred X 5 is chlorine ion, bromine ion or iodine ion.
式(3)中、nは繰り返し単位構造の数であって2〜100,000の整数を表す。
好ましいnは5〜10,000であり、更に好ましくは10〜500である。
In formula (3), n is the number of repeating unit structures and represents an integer of 2 to 100,000.
Preferred n is 5 to 10,000, more preferably 10 to 500.
好ましい本発明の医療材料用コーティング材料としては、R3、R4及びR8が、それぞ
れ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である式(3)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
好ましい本発明の医療材料用コーティング材料としては、X5がハロゲンアニオン、有
機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は炭酸アニオンである式(3)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
好ましい本発明の医療材料用コーティング材料としては、R3、R4及びR8が、共に水
素原子である式(3)で表されるハイパーブランチポリマーが挙げられる。
As a preferable coating material for medical materials of the present invention, R 3 , R 4 and R 8 are each independently a hyper represented by the formula (3) wherein each is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group. A branched polymer is mentioned.
A preferable coating material for medical materials of the present invention includes a hyperbranched polymer represented by the formula (3) in which X 5 is a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion, or a carbonate anion.
Preferable coating materials for medical materials of the present invention include hyperbranched polymers represented by the formula (3) in which R 3 , R 4 and R 8 are all hydrogen atoms.
本発明の医療材料用コーティング材料としてのハイパーブランチポリマーは、例えば、以下に示す方法により製造することができる。
即ち、式(4):
That is, Formula (4):
式(4)で表される化合物の具体例としては、N,N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン等が挙げられ、式(5)で表される無水マレイン酸類の具体例としては、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、2,3−ジメチル無水マレイン酸、2−エチル無水マレイン酸、2,3−ジエチル無水マレイン酸、2−イソプロピル無水マレイン酸、2,3−ジイソプロピル無水マレイン酸、2−n−ブチル無水マレイン酸、2,3−ジ(n−ブチル)無水マレイン酸、2−t−ブチル無水マレイン酸、2,3−ジ(t−ブチル)無水マレイン酸、2−フェニル無水マレイン酸、2,3−ジフェニル無水マレイン酸、1−シクロペンテン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,4,5,6−テトラハイドロフタル酸無水物等が挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the formula (4) include N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene and the like. Specific examples of the maleic anhydrides represented by the formula (5) include maleic anhydride. Citraconic anhydride, 2,3-dimethylmaleic anhydride, 2-ethylmaleic anhydride, 2,3-diethylmaleic anhydride, 2-isopropylmaleic anhydride, 2,3-diisopropylmaleic anhydride, 2-n- Butyl maleic anhydride, 2,3-di (n-butyl) maleic anhydride, 2-t-butyl maleic anhydride, 2,3-di (t-butyl) maleic anhydride, 2-phenylmaleic anhydride, 2 1,3-diphenylmaleic anhydride, 1-cyclopentene-1,2-dicarboxylic anhydride, 3,4,5,6-tetrahydrophthalic anhydride and the like.
そして、式(4)で表されるジチオカルバメート化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類とを共存下でリビングラジカル重合することによって、ジチオカルバメート基を分子末端に有する酸無水物が導入されたハイパーブランチポリマーを得ることができる。
リビングラジカル重合は、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等の公知の重合形式により行なうことができる。特に溶液重合が好ましい。
Then, an acid anhydride having a dithiocarbamate group at the molecular end is introduced by living radical polymerization in the presence of the dithiocarbamate compound represented by formula (4) and the maleic anhydride represented by formula (5). A hyperbranched polymer can be obtained.
Living radical polymerization can be carried out by a known polymerization method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, or emulsion polymerization. Particularly preferred is solution polymerization.
溶液重合の場合は、式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類を溶解可能な溶剤中で、任意の割合で重合を行うことができる。例えば、式(4)で表される化合物に対して式(5)で表される無水マレイン酸類が0.1ないし2.0倍モル当量、好ましくは0.2ないし1.5倍モル当量、より好ましくは0.5ないし1.3倍モル当量、最も好ましくは0.8ないし1.1倍モル当量であればよい。また、溶液中における式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類の濃度は任意であ
るが、例えば、式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類の総量は、式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類と溶剤の総質量に対して1ないし80質量%、好ましくは2ないし70質量%であり、より好ましくは5ないし60質量%、最も好ましくは8ないし50質量%である。溶剤としては、式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類を溶解可能な溶剤であれば特に制限はない。溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル系化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系化合物、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系化合物、ノルマルヘプタン、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類などが挙げられる。これらの溶剤は一種を用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。
In the case of solution polymerization, the polymerization can be carried out at an arbitrary ratio in a solvent capable of dissolving the compound represented by the formula (4) and the maleic anhydride represented by the formula (5). For example, the maleic anhydride represented by the formula (5) with respect to the compound represented by the formula (4) is 0.1 to 2.0 times molar equivalent, preferably 0.2 to 1.5 times molar equivalent, More preferably, it may be 0.5 to 1.3 times molar equivalent, and most preferably 0.8 to 1.1 times molar equivalent. The concentration of the compound represented by the formula (4) and the maleic anhydride represented by the formula (5) in the solution is arbitrary. For example, the compound represented by the formula (4) and the formula (5) The total amount of maleic anhydride represented by the formula (1) is 1 to 80% by mass, preferably 2 to 70% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and most preferably 8 to 50% by mass. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the compound represented by the formula (4) and the maleic anhydride represented by the formula (5). Examples of the solvent include ester compounds such as ethyl acetate and methyl acetate, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene, ether compounds such as tetrahydrofuran and diethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, Examples thereof include ketone compounds such as cyclohexanone, and aliphatic hydrocarbons such as normal heptane, normal hexane, and cyclohexane. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類の共存下におけるリビングラジカル重合は、溶剤中で、加熱又は紫外線等の光照射によって行なうことができるが、紫外線等の光照射によって行なうことが好ましい。リビングラジカル重合においては、重合開始前に、反応系内の酸素を十分に除去する必要があり、窒素、アルゴンなどの不活性気体で系内を置換するとよい。重合時間は、例えば0.1ないし100時間、好ましくは1ないし50時間、より好ましくは3ないし30時間である。通常、重合時間の経過と共にモノマー(式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類)の転化率は増加する。重合温度は特に制限されないが、例えば0ないし200℃、好ましくは10ないし150℃、より好ましくは20ないし100℃である。 Living radical polymerization in the presence of the compound represented by the formula (4) and the maleic anhydride represented by the formula (5) can be carried out in a solvent by heating or irradiation with light such as ultraviolet rays. It is preferable to carry out by light irradiation. In living radical polymerization, it is necessary to sufficiently remove oxygen in the reaction system before the start of polymerization, and the system may be replaced with an inert gas such as nitrogen or argon. The polymerization time is, for example, 0.1 to 100 hours, preferably 1 to 50 hours, more preferably 3 to 30 hours. Usually, the conversion rate of the monomer (the compound represented by the formula (4) and the maleic anhydride represented by the formula (5)) increases with the lapse of the polymerization time. The polymerization temperature is not particularly limited, and is, for example, 0 to 200 ° C, preferably 10 to 150 ° C, more preferably 20 to 100 ° C.
式(4)で表される化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類の共存下におけるリビングラジカル重合は、また、Polymer Vol.42, 7911−7914(2001)記載の方法を参照して行なうことができる。
該方法により、式(4)で表されるジチオカルバメート化合物と式(5)で表される無水マレイン酸類とを共存下でリビングラジカル重合により、ジチオカルバメート基を分子末端に有する酸無水物が導入されたハイパーブランチポリマーが得られる。
Living radical polymerization in the presence of a compound represented by the formula (4) and maleic anhydrides represented by the formula (5) is also described in Polymer Vol. 42, 7911-7914 (2001).
By this method, an acid anhydride having a dithiocarbamate group at the molecular end is introduced by living radical polymerization in the presence of a dithiocarbamate compound represented by formula (4) and a maleic anhydride represented by formula (5). The obtained hyperbranched polymer is obtained.
なお、リビングラジカル重合時に、ハイパーブランチポリマーとしての構造を損なわない範囲で分子量や分子量分布や枝分かれ度の調整を行うことができる。分子量や分子量分布を調整するために、メルカプタン類及びサルファイド類等の連鎖移動剤や、二硫化テトラエチルチウラム等のスルフィド化合物を使用することができる。更に所望により、ヒンダードフェノール類等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール類等の紫外線吸収剤、4−tert−ブチルカテコール、ハイドロキノン、ニトロフェノール、ニトロクレゾール、ピクリン酸、フェノチアジン、及びジチオベンゾイルジスルフィド等の重合禁止剤も使用できる。 In the living radical polymerization, the molecular weight, molecular weight distribution, and degree of branching can be adjusted within a range that does not impair the structure of the hyperbranched polymer. In order to adjust the molecular weight and molecular weight distribution, chain transfer agents such as mercaptans and sulfides and sulfide compounds such as tetraethylthiuram disulfide can be used. Further, if desired, polymerization of antioxidants such as hindered phenols, ultraviolet absorbers such as benzotriazoles, 4-tert-butylcatechol, hydroquinone, nitrophenol, nitrocresol, picric acid, phenothiazine, and dithiobenzoyl disulfide Inhibitors can also be used.
次に式(6)で表されるハイパーブランチポリマーと式(7):
炭素原子数1〜10のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等が挙げられる。
フェニレン基としては、1,2−フェニレン基、1,3−フェニレン基及び1,4−フェニレン基が挙げられる。
好ましいA3は、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基であり、更に好ましくはエチレン基である。
Then Ruha Lee par-branched polymer of the formula is represented by the formula (6) (7):
Examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, and an octylene group.
Examples of the phenylene group include a 1,2-phenylene group, a 1,3-phenylene group, and a 1,4-phenylene group.
A 3 is preferably an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group or an octylene group, more preferably an ethylene group.
次に、本発明の式(2)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーの製造方法を説明する。
本発明のハイパーブランチポリマーは式(6)で表される化合物へ式(7)で表されるジアミン化合物を縮合させる事によって製造する事ができる。
縮合反応する際の式(6)で表される化合物の濃度は任意であるが、式(6)で表される化合物と溶媒との総重量に対して、1ないし90質量%であり、好ましくは2ないし80質量%であり、より好ましくは3ないし70質量%である。式(7)で表されるジアミン化合物の使用量は、式(6)で表される化合物の無水マレイン酸類の数に対して1ないし100倍モル当量であり、好ましくは1ないし50倍モル当量であり、更に好ましくは1ないし20倍モル当量である。反応温度としては零下100ないし200℃であり、好ましくは零下60ないし180℃であり、更に好ましくは零下20ないし150℃である。反応時間としては、0.1ないし48時間であり、好ましくは0.2ないし36時間であり、更に好ましくは0.3ないし24時間である。
なお縮合反応に用いられる溶媒としては、式(6)で表される化合物及び式(7)で表される化合物を溶解可能な溶媒が好ましい。例えば非プロトン性極性溶媒が挙げられる。非プロトン性極性溶媒の具体例としては、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
縮合反応により生成した本発明のハイパーブランチポリマーは、例えば反応溶液を貧溶媒中に滴下し、再沈させて単離することができる。
Next, the manufacturing method of the hyperbranched polymer which has a structure represented by Formula (2) of this invention is demonstrated.
The hyperbranched polymer of the present invention can be produced by condensing the diamine compound represented by the formula (7) to the compound represented by the formula (6).
The concentration of the compound represented by the formula (6) in the condensation reaction is arbitrary, but is 1 to 90% by mass with respect to the total weight of the compound represented by the formula (6) and the solvent, preferably Is 2 to 80% by mass, more preferably 3 to 70% by mass. The amount of the diamine compound represented by the formula (7) is 1 to 100 times molar equivalent, preferably 1 to 50 times molar equivalent to the number of maleic anhydrides of the compound represented by the formula (6). More preferably, the molar equivalent is 1 to 20 times. The reaction temperature is 100 to 200 ° C. below zero, preferably 60 to 180 ° C. below zero, and more preferably 20 to 150 ° C. below zero. The reaction time is 0.1 to 48 hours, preferably 0.2 to 36 hours, more preferably 0.3 to 24 hours.
In addition, as a solvent used for a condensation reaction, the solvent which can dissolve the compound represented by Formula (6) and the compound represented by Formula (7) is preferable. An example is an aprotic polar solvent. Specific examples of the aprotic polar solvent include tetrahydrofuran, acetonitrile, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like.
The hyperbranched polymer of the present invention produced by the condensation reaction can be isolated, for example, by dropping the reaction solution into a poor solvent and reprecipitating it.
上記製造方法において、好ましいものは、前記縮合反応が、ジアミン化合物と式(6)で表されるハイパーブランチポリマーとを反応させることによって行なわれるものである
。
また、上記製造方法において、好ましいものは、前記縮合反応が、式(6)で表されるハイパーブランチポリマーを含有する有機溶剤溶液中で、ジアミン化合物と分子末端にジチオカルバメート基を有するハイパーブランチポリマーとを反応させることによって行なわれるものである。
また、上記製造方法において、好ましいものは、前記ジチオカルバメート化合物がN,N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンであるものである。
また、上記製造方法において、好ましいものは、前記無水マレイン酸類が無水マレイン酸であるものである。
また、上記製造方法において、好ましいものは、前記ジチオカルバメート化合物がN,N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンであり、無水マレイン酸類が無水マレイン酸であるものである。
In the said manufacturing method, what is preferable is what the said condensation reaction is performed by making the diamine compound and the hyperbranched polymer represented by Formula (6) react.
In addition, in the above production method, it is preferable that the condensation reaction is performed in a solution of an organic solvent containing a hyperbranched polymer represented by the formula (6), and a hyperbranched polymer having a diamine compound and a dithiocarbamate group at the molecular end. It is performed by reacting.
Moreover, in the said manufacturing method, a preferable thing is that the said dithiocarbamate compound is N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene.
In the above production method, the maleic anhydride is preferably maleic anhydride.
Moreover, in the said manufacturing method, a preferable thing is that the said dithiocarbamate compound is N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene, and maleic anhydride is maleic anhydride.
R5が水素原子で、A2がエステル結合を含む、即ち、CO2A3である式(2)で表されるハイパーブランチポリマーは、式(7)で表されるジアミン化合物に代えて窒素原子が保護されたアミノアルコール化合物、例えば、HO−A3−NR3R9(式中、R9はアミノ基の保護基、例えば、t−ブトキシカルボニル基、ベンジロキシカルボニル基等を意味す
る。)を反応させ、脱保護の後、必要に応じて窒素原子をアルキル化することにより製造することができる。
R5が金属原子を表す式(2)で表されるハイパーブランチポリマーは、R5が水素原子である式(2)で表されるハイパーブランチポリマーに金属水酸化物、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物等を添加することにより製造することができる。
式(3)で表されるハイパーブランチポリマーは、式(2)で表されるハイパーブランチポリマーに、R8−X5を反応させることにより製造することができる。
上記反応は、アミンの四級化反応に使用される一般的な条件下で行うことができる。
The hyperbranched polymer represented by the formula (2) in which R 5 is a hydrogen atom and A 2 contains an ester bond, that is, CO 2 A 3 is replaced with nitrogen instead of the diamine compound represented by the formula (7). Atom-protected amino alcohol compounds such as HO-A 3 —NR 3 R 9 (wherein R 9 represents an amino-protecting group such as t-butoxycarbonyl group and benzyloxycarbonyl group). ), And after deprotection, if necessary, it can be produced by alkylating a nitrogen atom.
The hyperbranched polymer represented by the formula (2) in which R 5 represents a metal atom is obtained by adding a metal hydroxide such as lithium hydroxide to the hyperbranched polymer represented by the formula (2) in which R 5 is a hydrogen atom. It can be produced by adding an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, or an alkaline earth metal hydroxide such as calcium hydroxide or magnesium hydroxide.
The hyperbranched polymer represented by formula (3) can be produced by reacting R 8 —X 5 with the hyperbranched polymer represented by formula (2).
The above reaction can be carried out under the general conditions used for amine quaternization reactions.
本発明はまた、式(2)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーに関する。
−A2−NR3R4が、−CONH−A3−NR3R4であり、R5が水素原子である式(2
)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル、基又はi−プロピル基であるか、又は、R3及びR4が、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共にピロリジン環又はピペリジン環を形成する式(2)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
R1及びR2が、共に水素原子である式(2)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
R3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピル基である式(2)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500〜5,000,000である式(2)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
The present invention also relates to a hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (2).
Formula (2) in which —A 2 —NR 3 R 4 is —CONH—A 3 —NR 3 R 4 , and R 5 is a hydrogen atom.
A hyperbranched polymer having a structure represented by
R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl, group or i-propyl group, or R 3 and R 4 are bonded to each other. A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (2) that forms a pyrrolidine ring or a piperidine ring together with the nitrogen atom to be formed is preferable.
A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (2) in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms is preferable.
A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (2) in which R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group is preferable.
A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (2) having a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene of 500 to 5,000,000 is preferable.
本発明はまた、式(3)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーに関する。
R3、R4及びR8が、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又はi−プロピ
ル基である式(3)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
X5がハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は炭酸
アニオンである式(3)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
R3、R4及びR8が、共に水素原子である式(3)で表される構造を有するハイパーブ
ランチポリマーが好ましい。
ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が500〜5,000,000である式(3)で表される構造を有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
本発明はまた、本発明の医療材料用コーティング材料を含む非特異吸着抑制剤に関する。
The present invention also relates to a hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (3).
A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (3) in which R 3 , R 4 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an i-propyl group is preferable.
A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (3) in which X 5 is a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion, or a carbonate anion is preferable.
A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (3) in which R 3 , R 4 and R 8 are all hydrogen atoms is preferred.
A hyperbranched polymer having a structure represented by the formula (3) having a weight average molecular weight of 500 to 5,000,000 measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography is preferred.
The present invention also relates to a nonspecific adsorption inhibitor containing the coating material for medical materials of the present invention.
本発明はまた、本発明の医療材料用コーテイング材料を有機溶媒に溶解又は分散させたワニスに関する。
上記有機溶剤としてはDMF、DMSO、エタノール、メタノール、t−ブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトン、メチルエチルケトン等の単独溶媒またはこれらの混合溶剤が挙げられる。
上記ワニスにおいて、前記有機溶媒がDMF又はDMSOであるものが好ましい。
The present invention also relates to a varnish in which the coating material for medical material of the present invention is dissolved or dispersed in an organic solvent.
Examples of the organic solvent include single solvents such as DMF, DMSO, ethanol, methanol, t-butyl alcohol, benzene, toluene, tetrahydrofuran, dioxane, dichloromethane, chloroform, acetone, and methyl ethyl ketone, or mixed solvents thereof.
In the varnish, the organic solvent is preferably DMF or DMSO.
本発明はまた、本発明の医療材料用コーティング材料を含む薄膜に関する。
本発明の医療材料用コーティング材料を含む薄膜の形成は、例えば有機溶剤に医療材料用コーティング材料を0.05〜10質量%濃度になるように溶解したワニスを調製し、
浸漬、吹きつけ等の公知の方法で基材表面に塗布した後、室温下ないしは加温下にて乾燥させることにより行うことができる。
The present invention also relates to a thin film comprising the coating material for medical materials of the present invention.
Formation of the thin film containing the coating material for medical material of the present invention is, for example, preparing a varnish in which the coating material for medical material is dissolved in an organic solvent so as to have a concentration of 0.05 to 10% by mass,
After applying to the surface of the substrate by a known method such as dipping or spraying, it can be carried out by drying at room temperature or under heating.
本発明はまた、本発明の医療材料用コーティング材料を含む層を有する基板に関する。
上記基板の素材としては、ガラス、金蒸着基板、プラスチック、金属その他を用いることができるが、ガラス、金蒸着基板が好ましい。
基材表面と表面に被覆される医療材料用コーティング材料との密着性を高めるために、必要に応じて基材表面を活性化してもよい。活性化する手段としては酸素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、窒素雰囲気下、空気雰囲気下などの条件下でプラズマ処理する方法、ArF、KrFなどのエキシマレーザーで処理する方法がある。
The present invention also relates to a substrate having a layer comprising the coating material for medical materials of the present invention.
As the material of the substrate, glass, a gold vapor deposition substrate, plastic, metal or the like can be used, but glass or a gold vapor deposition substrate is preferable.
In order to enhance the adhesion between the substrate surface and the coating material for medical materials coated on the surface, the substrate surface may be activated as necessary. As a means for activation, there are a plasma treatment method under an oxygen atmosphere, an argon atmosphere, a nitrogen atmosphere, an air atmosphere, and an excimer laser such as ArF or KrF.
本発明はまた、上記の基板に生理活性物質を固定化したバイオチップに関する。
上記の本発明の医療材料用コーティング材料を含む層を有する基板は、生理活性物質の非特異的吸着が抑制されたバイオチップとして好適に使用することができる。該バイオチップは、各種の生理活性物質を固定化することができる。固定化する生理活性物質としては、核酸、アプタマー、タンパク質、オリゴペプチド、糖鎖、糖タンパク質などが挙げられる。生理活性物質をバイオチップ上に固定化する際には、生理活性物質を溶解又は分散した液体を点着する方法が好ましい。点着後、静置することにより、生理活性物質が表面に固定化される。固定化は、室温下又は加熱下で行うことができる。このように生理活性物質を固定化することによって得られたバイオチップは免疫診断、遺伝子マイクロアレイ、タンパク質マイクロアレイ、マイクロフルイディスクデバイスを含めた多くの分析システムにおいて使用することができる。
The present invention also relates to a biochip in which a physiologically active substance is immobilized on the substrate.
The above substrate having a layer containing the coating material for medical materials of the present invention can be suitably used as a biochip in which nonspecific adsorption of a physiologically active substance is suppressed. The biochip can immobilize various physiologically active substances. Examples of the physiologically active substance to be immobilized include nucleic acids, aptamers, proteins, oligopeptides, sugar chains, glycoproteins and the like. When the physiologically active substance is immobilized on the biochip, a method of spotting a liquid in which the physiologically active substance is dissolved or dispersed is preferable. The physiologically active substance is immobilized on the surface by standing after spotting. Immobilization can be performed at room temperature or under heating. The biochip obtained by immobilizing a physiologically active substance in this way can be used in many analysis systems including immunodiagnosis, gene microarray, protein microarray, and microfluidic device.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
以下の実施例において、試料の物性測定には下記の装置を使用した。
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー
装置:東ソー株式会社製 HLC−8220GPC
カラム:Shodex KF−805L+KF−804L
カラム温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン
検出器:RI
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited by this.
In the following examples, the following apparatuses were used for measuring physical properties of samples.
(1) Gel permeation chromatography device: HLC-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: Shodex KF-805L + KF-804L
Column temperature: 40 ° C
Solvent: Tetrahydrofuran Detector: RI
参考例1
<N、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンの合成>
2Lの反応フラスコに、クロロメチルスチレン[セイミケミカル(株)製、CMS−14(商品名)]120g、N、N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム3水和物[関東化学(株)製]181g、アセトン1400gを仕込み、撹拌下、温度40℃で1時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末をトルエンに再溶解させ、トルエン/水系で分液後、零下20℃(−20℃)の冷凍庫内でトルエン相から目的物を再結晶させた。再結晶物を濾過、真空乾燥して、白色粉末の目的物206g(収率97%)を得た。液体クロマトグラフィーによる純度(面百値)は100%であった。融点は56℃であった。
Reference example 1
<Synthesis of N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene>
In a 2 L reaction flask, chloromethyl styrene [manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd., CMS-14 (trade name)] 120 g, sodium N, N-diethyldithiocarbamate trihydrate [manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.] 181 g, 1400 g of acetone was charged, and the mixture was reacted for 1 hour at a temperature of 40 ° C. with stirring. After the reaction, the precipitated sodium chloride was removed by filtration, and then acetone was distilled off from the reaction solution with an evaporator to obtain a reaction crude powder. This reaction crude powder was redissolved in toluene, and after separation in a toluene / water system, the desired product was recrystallized from the toluene phase in a freezer at 20 ° C. (−20 ° C.) below zero. The recrystallized product was filtered and vacuum-dried to obtain 206 g of the desired product as white powder (yield 97%). The purity (area percentage) by liquid chromatography was 100%. The melting point was 56 ° C.
参考例2
<スチレン−無水マレイン酸系ハイパーブランチポリマーの合成>
1Lガラス製反応フラスコに、N、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン25g、無水マレイン酸[関東化学(株)製]9.24g、酢酸エチル342gを仕込み、撹
拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、温度30±5℃で3時間行った。次にこの反応液をヘキサン2Lに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーを酢酸エチル100mLに再溶解した後、この溶液ヘキサン2Lに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、うす黄色粉末の目的物15.7gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは6,400、分散度Mw/Mnは2.93であった。元素分析は、炭素60.2質量%、水素5.2質量%、窒素3.4質量%、硫黄15.5質量%であった。熱重量分析より、5%重量減少温度は210℃であった。
Reference example 2
<Synthesis of styrene-maleic anhydride-based hyperbranched polymer>
A 1 L glass reaction flask was charged with 25 g of N, N-diethyldithiocarbamylmethylstyrene, 9.24 g of maleic anhydride [manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.], and 342 g of ethyl acetate, and stirred to prepare a pale yellow transparent solution. Thereafter, the reaction system was purged with nitrogen. A 100 W high-pressure mercury lamp (manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd., HL-100) was turned on from the middle of this solution, and a photopolymerization reaction by internal irradiation was performed at a temperature of 30 ± 5 ° C. for 3 hours with stirring. Next, this reaction solution was added to 2 L of hexane to reprecipitate the polymer in a highly viscous mass state, and then the supernatant was removed by decantation. Further, this polymer was redissolved in 100 mL of ethyl acetate, and then added to 2 L of this solution hexane to reprecipitate the polymer in a slurry state. This slurry was filtered and vacuum-dried to obtain 15.7 g of the desired product as a light yellow powder. The weight average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene was 6,400, and the degree of dispersion Mw / Mn was 2.93. The elemental analysis was 60.2 mass% carbon, 5.2 mass% hydrogen, 3.4 mass% nitrogen, and 15.5 mass% sulfur. From the thermogravimetric analysis, the 5% weight loss temperature was 210 ° C.
実施例1 <N−(tert−ブトキシカルボニル)−1,2−ジアミノエタンにより一方のカルボン酸が修飾されたスチレン−マレイン酸共重合型ハイパーブランチポリマーの合成>
100mLガラス製反応フラスコに、参考例2で得たハイパーブランチポリマー4g、N−(tert−ブトキシカルボニル)−1,2−ジアミノエタン[東京化成製]3.5g、テトラヒドロフラン40gを仕込み、撹拌して透明溶液を調製した後、室温にて3時間撹拌を行った。次に、この反応溶液を0.1M−HCl 400gに添加して、ハイパーブランチポリマーを再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の無水マレイン酸ユニットが開環し一方のカルボキシル基が、N−(tert−ブトキシカルボニル)−1,2−ジアミノエタンによりアミド化されたハイパーブランチポリマー5.2gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは6,200、分散度Mw/Mnは2.06であった。13C−NMRを用いた構造解析(NOE消去)結果を図1に示した。エチレンジアミンのメチレンに由来する38〜44ppmのピーク、及びカルボニル炭素に由来する154〜160ppmのピーク、ブチル基に由来する26〜30,78〜82ppmのピークがそれぞれ観測されたことから、無水マレイン酸ユニットのカルボキシル基に対してN−(tert−ブトキシカルボニル)−1,2−ジアミノエタンが導入された事が明らかとなった。これより得られたハイパーブランチポリマーは式(8)で表される構造を有する。
A 100 mL glass reaction flask was charged with 4 g of the hyperbranched polymer obtained in Reference Example 2, 3.5 g of N- (tert-butoxycarbonyl) -1,2-diaminoethane [manufactured by Tokyo Chemical Industry], and 40 g of tetrahydrofuran and stirred. After preparing a clear solution, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Next, this reaction solution was added to 400 g of 0.1M HCl to reprecipitate the hyperbranched polymer. The slurry was filtered and dried under vacuum to open a maleic anhydride unit of white powder and one carboxyl group was amidated with N- (tert-butoxycarbonyl) -1,2-diaminoethane. 5.2 g of polymer was obtained. The weight average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene was 6,200, and the degree of dispersion Mw / Mn was 2.06. The result of structural analysis (NOE elimination) using 13 C-NMR is shown in FIG. A maleic anhydride unit was observed because 38-44 ppm peak derived from methylene of ethylenediamine, 154-160 ppm peak derived from carbonyl carbon, and 26-30, 78-82 ppm peak derived from butyl group were observed. It was revealed that N- (tert-butoxycarbonyl) -1,2-diaminoethane was introduced into the carboxyl group. The hyperbranched polymer thus obtained has a structure represented by the formula (8).
実施例2 <カルボキシル基とアミノ基を等価に有するスチレン−マレイン酸共重合系双性イオン型ハイパーブランチポリマー(HPSMA−NH2)の合成>
50mLガラス製反応フラスコに、実施例1で得たハイパーブランチポリマー0.5g、トリフルオロ酢酸5gを仕込み、撹拌して透明溶液を調製した後、室温にて1時間撹拌を行った。次に減圧下、反応溶液からトリフルオロ酢酸を留去しTHF5gへ再溶解後、
クロロホルム100gへ添加しハイパーブランチポリマーを再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のカルボキシル基とアミノ基を等価に有するスチレン−マレイン酸共重合系双性イオン型ハイパーブランチポリマー0.47gを得た。13C−NMRを用いた構造解析(NOE消去)結果を図2に示した。図1で見られたカルボニル炭素に由来する154〜160ppmのピーク、ブチル基に由来する26〜30,78〜82ppmのピークがそれぞれ消失した事から、アミノ基の保護基であるtert−ブトキシカルボニル基の除去が確認された。これより得られたハイパーブランチポリマー(HPSMA−NH2)は式(9)で表される構造を有する。
A 50 mL glass reaction flask was charged with 0.5 g of the hyperbranched polymer obtained in Example 1 and 5 g of trifluoroacetic acid and stirred to prepare a transparent solution, and then stirred at room temperature for 1 hour. Next, under reduced pressure, trifluoroacetic acid was distilled off from the reaction solution and redissolved in 5 g of THF.
The hyperbranched polymer was reprecipitated by adding to 100 g of chloroform. This slurry was filtered and vacuum-dried to obtain 0.47 g of a white powdery styrene-maleic acid copolymer zwitterionic hyperbranched polymer having a carboxyl group and an amino group. The result of structural analysis (NOE elimination) using 13 C-NMR is shown in FIG. Since the peaks of 154 to 160 ppm derived from the carbonyl carbon and the peaks of 26 to 30 and 78 to 82 ppm derived from the butyl group disappeared in FIG. 1, the tert-butoxycarbonyl group which is a protective group for the amino group, respectively. Removal was confirmed. The hyperbranched polymer (HPSMA-NH 2 ) thus obtained has a structure represented by the formula (9).
実施例3 ペプチドアレイ非特異吸着剤としての評価
ペプチドアレイの作成方法
本発明により得られる非特異吸着剤を用いたペプチドアレイの作成は以下の手順で行った。
1)1 mMのMOAMのエタノール溶液に対して、蒸着基板を浸漬し、室温で2時間放置する。放置後、エタノールで洗浄した。
2)上で得られた基板を1%グルタルアルデヒド(50 mMのNaHCO3, pH 9.5バッファーを含
む)に対して、室温で1時間浸漬する。浸漬後、ミリQ水で洗浄する。
3)0.1もしくは0.5 mMのペプチド溶液(1 x PBS緩衝液)に対して、室温で2時間浸漬する。浸漬後、1xPBS緩衝液にて洗浄する。用いたペプチドの配列は次ぎの4通りである
。
D4−F(D4(F)):CGGIFGEFA−NH2、D4Lnk−F(D4Lnk(
F)):CXXIFGEFA−NH2、D4−pY(D4(pY)):CGGIpYGE
FA−NH2、D4Lnk−pY(D4Lnk(pY)):CXXIpYGEFA−NH2(X=−NH−CH2−CH2−O−CH2−CH2−O−CH2−CO−)
4)Blocking One PをTBS-Tで5倍希釈した溶液に基板を浸漬し、室温で1時間放置してブ
ロッキング処理した後、TBS-TおよびミリQ水にて洗浄する。同様に、0.1もしくは1.0 mg/mLのHPSMA−NH2のDMF溶液(1%トリエチルアミン含有)を用いて、同様の手順にてブロッキングを行う。
Example 3 Evaluation Method as Peptide Array Nonspecific Adsorbent Method for Producing Peptide Array A peptide array using the nonspecific adsorbent obtained by the present invention was prepared by the following procedure.
1) The vapor deposition substrate is immersed in an ethanol solution of 1 mM MOAM and left at room temperature for 2 hours. After standing, it was washed with ethanol.
2) The substrate obtained above is immersed in 1% glutaraldehyde (containing 50 mM NaHCO 3, pH 9.5 buffer) at room temperature for 1 hour. After soaking, wash with Milli-Q water.
3) Immerse in 0.1 or 0.5 mM peptide solution (1 x PBS buffer) at room temperature for 2 hours. After immersion, wash with 1 × PBS buffer. The following four peptide sequences were used.
D4-F (D4 (F) ): CGGIFGEFA-NH 2, D4Lnk-F (D4Lnk (
F)): CXXIFGEFA-NH 2 , D4-pY (D4 (pY)): CGGIpYGE
FA-NH 2, D4Lnk-pY (D4Lnk (pY)): CXXIpYGEFA-NH 2 (X = -NH-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CO-)
4) Immerse the substrate in a solution of Blocking One P diluted 5-fold with TBS-T, leave it at room temperature for 1 hour to perform blocking treatment, and then wash with TBS-T and Milli-Q water. Similarly, blocking is performed in the same procedure using 0.1 or 1.0 mg / mL HPSMA-NH 2 in DMF (containing 1% triethylamine).
SPR測定での評価方法
SPR測定の条件は以下の通りに行った。
1)基板をSPR装置(TOYOBO製、SPRinter)にセットし、まず、running buffer(0.05 % Tween, 1xTBS緩衝液)を1分間流す。
2)1.9 mg/mL のanti-pY抗体溶液(0.05 % Tween, 1xTBS緩衝液)を10分間流し、基板上のペプチドとの反応を行う。10分間の反応で、SPRシグナルの変化が飽和に達するこ
とを確認した。
Evaluation method in SPR measurement
The conditions for SPR measurement were as follows.
1) Set the substrate on the SPR device (manufactured by TOYOBO, SPRinter), and first run running buffer (0.05% Tween, 1xTBS buffer) for 1 minute.
2) Run a 1.9 mg / mL anti-pY antibody solution (0.05% Tween, 1 × TBS buffer) for 10 minutes to react with the peptide on the substrate. It was confirmed that the change of the SPR signal reached saturation in the reaction for 10 minutes.
結果を図3にペプチドアレイのシグナル強度イメージを示し、また図4にはその強度をグラフで表示した。Backgroundのシグナル強度は従来法(Blocking One P)と同程度であり、HPSMA−NH2はブロッキング剤として(抗体の非特異吸着抑制効果)ある程度
の性能があることが示された。また、2種のポジティブコントロールペプチドのシグナル
強度も従来法と同程度であることから、抗体の特異的吸着を妨げないことがわかった。以上より、精製酵素レベルではブロッキング剤として使える可能性が高い。
The result is shown in FIG. 3 as a signal intensity image of the peptide array, and FIG. 4 is a graph showing the intensity. The signal intensity of the background was comparable to that of the conventional method (Blocking One P), and HPSMA-NH 2 was shown to have a certain level of performance as a blocking agent (anti-specific adsorption suppression effect of the antibody). In addition, since the signal intensity of the two types of positive control peptides was similar to that of the conventional method, it was found that specific antibody adsorption was not hindered. From the above, there is a high possibility that it can be used as a blocking agent at the purified enzyme level.
実施例4:蛍光検出用ペプチドアレイでの評価方法
HPSMA−NH2のブロッキング能を蛍光検出用ペプチドアレイにおいて評価を以下
の通り行った。
ペプチドアレイの作成は以下の手順で行った。
1)アミノ修飾ガラス基板を1%グルタルアルデヒド(50 mM NaHCO3, pH 9.5)に浸漬し、室温で一晩処理し、その後水で洗浄した。
2)上で得られた基板を1%グルタルアルデヒド(50 mMのNaHCO3, pH 9.5バッファーを含
む)に対して、室温で1時間浸漬する。浸漬後、ミリQ水で洗浄する。
3)0.1 mMのペプチド溶液(1 x PBS緩衝液)に対して、室温で2時間浸漬する。浸漬後
、1xPBS緩衝液にて洗浄する。用いたペプチドの配列は次ぎの2通りである。
D4Lnk−F:CXXIFGEFA−NH2(陰性対照)
D4Lnk−pY:CXXIpYGEFA−NH2(陽性対照)
(X=−NH−CH2−CH2−O−CH2−CH2−O−CH2−CO−:pY=リン酸化
チロシン)
4)Blocking One PをTBS-Tで5倍希釈した溶液に基板を浸漬し、室温で1時間放置してブ
ロッキング処理した後、TBS-TおよびミリQ水にて洗浄する。同様に、0.1もしくは1.0 mg/mLのHPSMA-NH2のDMF溶液(1%トリエチルアミン含有)を用いて、同様の手順にてブロッキングを行う。
このようにして得られた基板を、プレート用蛍光検出器にて蛍光を読み出した。プレートの蛍光強度をグラフ化したものを図5に示した。従来法と同程度の非特異吸着抑制能があることがわかった。したがって、HPSMA−NH2は基材の種類(金蒸着膜、ガラス)
によらず、ある程度高いブロッキング効果があることがわかった。
Example 4 was carried out as follows to evaluate the fluorescence detecting peptide arrays blocking ability evaluation methods HPSMA-NH 2 in the fluorescence detection peptide arrays.
The peptide array was prepared according to the following procedure.
1) The amino-modified glass substrate was immersed in 1% glutaraldehyde (50 mM NaHCO 3 , pH 9.5), treated overnight at room temperature, and then washed with water.
2) The substrate obtained above is immersed in 1% glutaraldehyde (containing 50 mM NaHCO 3 , pH 9.5 buffer) at room temperature for 1 hour. After soaking, wash with Milli-Q water.
3) Immerse in a 0.1 mM peptide solution (1 × PBS buffer) at room temperature for 2 hours. After immersion, wash with 1 × PBS buffer. The peptide sequences used are as follows.
D4Lnk-F: CXXIFGEFA-NH 2 (negative control)
D4Lnk-pY: CXXIpYGEFA-NH 2 (positive control)
(X = —NH—CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CO—: pY = phosphorylated tyrosine)
4) Immerse the substrate in a solution of Blocking One P diluted 5-fold with TBS-T, leave it at room temperature for 1 hour to perform blocking treatment, and then wash with TBS-T and Milli-Q water. Similarly, blocking is performed in the same procedure using 0.1 or 1.0 mg / mL HPSMA-NH 2 in DMF (containing 1% triethylamine).
The fluorescence of the substrate thus obtained was read out using a plate fluorescence detector. A graph of the fluorescence intensity of the plate is shown in FIG. It was found that it has the ability to suppress nonspecific adsorption comparable to the conventional method. Therefore, HPSMA-NH 2 is the type of substrate (gold vapor deposition film, glass)
Regardless, it was found that the blocking effect was high to some extent.
実施例5:基板上でのHBP(HPSMA−NH2)のブロッキング効果の評価
操作は以下の手順で行った。
1)基板調製:アミノ修飾ガラス基板を1%グルタルアルデヒド/NaHCO3バッファ
ー(pH 9.5)に、37℃で2時間浸漬した。浸漬後、超音波を用いて超純水で洗浄した(5分間×3回)。
2)ペプチド溶液の調整:96ウェルプレートを用い、0.1mMの各種ペプチド、同じ濃度(0.1mM)のTCEP及び0.0002% Triton 100−Xの溶液を調製した。
尚、用いたペプチドは以下の通り。
D4−F(D4(F)):CGGIFGEFA−NH2(陰性対照)
D4−Y(D4(Y)):CGGIYGEFA−NH2(基質)
D4−pY(D4(pY)):CGGIpYGEFA−NH2(陽性対照)
D4Lnk−Y(D4Lnk(Y)):CXXIYGEFA−NH2(基質)
(X=−NH−CH2−CH2−O−CH2−CH2−O−CH2−CO−:pY=リン酸化
チロシン)
3)ペプチドの固定化:上記溶液を150μmピンで上記基板にspottinngし(十点ずつ)、室温で一夜固定化した。超音波を用いてTBS−0.5%Tweenで洗浄した(5分間×3回)。
4)ブロッキング:基板をBlocking One P溶液(5mM TBS(pH 7.4)−0.
05%Tween20で5倍希釈)に浸漬し、室温で1時間放置してブロッキング処理した後、超音波を用いてTBS−0.5%Tweenで洗浄した(5分間×3回)。同様に、0.1mg/mLのHBP溶液(HPSMA−NH2のDMF溶液(1%トリエチルアミン含有))を用いて、同様の手順にてブロッキングを行った。
5)リン酸化反応:基板を15mM Tris−HCl(pH 7.5)、5mM MgCl2、0.01%(v/v) Tween−20、2mM DTT、0.1mM ATP及び20pg/μL c−Srcの溶液に、37℃で2時間浸漬した。浸漬後、超音波を用いてTBS−1%SDSで洗浄した(8分間×3回)。
6)検出:1 mg/mlのCy5-anti-phosphotyrosineを25 mM TBS(pH 7.4)-0.05 %Tween20で300倍に希釈した溶液に基板を室温で20分間浸漬した。浸漬後、超音波を用いてTBS−
0.5%Tweenで洗浄した(6分間×1回)。
このようにして得られた基板を、プレート用蛍光検出器にて蛍光を読み出した。プレートの蛍光強度をグラフ化したものを図6に示した。他のペプチドを用いた場合にも、従来法と同程度の非特異吸着抑制能があることがわかった。
Example 5: Evaluation of blocking effect of HBP (HPSMA-NH 2 ) on substrate The operation was performed according to the following procedure.
1) Substrate preparation: Amino-modified glass substrate was immersed in 1% glutaraldehyde / NaHCO 3 buffer (pH 9.5) at 37 ° C. for 2 hours. After immersion, the substrate was washed with ultrapure water using ultrasonic waves (5 minutes × 3 times).
2) Preparation of peptide solution: Using a 96-well plate, 0.1 mM various peptides, TCEP at the same concentration (0.1 mM) and 0.0002% Triton 100-X were prepared.
The peptides used are as follows.
D4-F (D4 (F) ): CGGIFGEFA-NH 2 ( negative control)
D4-Y (D4 (Y)): CGGIYGEFA-NH 2 (substrate)
D4-pY (D4 (pY)): CGGIpYGEFA-NH 2 (positive control)
D4Lnk-Y (D4Lnk (Y)): CXXXIGEFA-NH 2 (substrate)
(X = —NH—CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CO—: pY = phosphorylated tyrosine)
3) Peptide immobilization: The above solution was spotted onto the substrate with a 150 μm pin (10 points each) and immobilized overnight at room temperature. Washed with TBS-0.5% Tween using ultrasound (5 minutes x 3).
4) Blocking: The substrate was blocked with Blocking One P solution (5 mM TBS (pH 7.4) -0.
(5 times diluted with 05% Tween 20), left at room temperature for 1 hour for blocking treatment, and then washed with TBS-0.5% Tween using ultrasonic waves (5 minutes × 3 times). Similarly, blocking was performed in the same procedure using a 0.1 mg / mL HBP solution (HPSMA-NH 2 in DMF (containing 1% triethylamine)).
5) Phosphorylation reaction: the substrate was treated with 15 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM MgCl 2 , 0.01% (v / v) Tween-20, 2 mM DTT, 0.1 mM ATP and 20 pg / μL c-Src In the solution at 37 ° C. for 2 hours. After immersion, it was washed with TBS-1% SDS using ultrasonic waves (8 minutes × 3 times).
6) Detection: The substrate was immersed in a solution obtained by diluting 1 mg / ml of Cy5-anti-phosphotyrosine 300 times with 25 mM TBS (pH 7.4) -0.05% Tween20 at room temperature for 20 minutes. After immersion, TBS- using ultrasonic waves
Washed with 0.5% Tween (6 min x 1).
The fluorescence of the substrate thus obtained was read out using a plate fluorescence detector. A graph of the fluorescence intensity of the plate is shown in FIG. Even when other peptides were used, it was found that the ability to suppress nonspecific adsorption was comparable to that of the conventional method.
本発明により得られることができるハイパーブンランチポリマーは、酸性官能基と塩基性官能基を機密に均等に有する表面電荷ゼロのハイパーブンランチポリマーである。そのため、蛋白質が付着しないハイパーブンランチポリマーであり、このハイパーブランチポリマーで作成された薄膜は蛋白質や細胞の付着を抑制することができる。すなわち、検査・診断・創薬研究などに使用されるバイオチップ、蛋白質チップ、蛋白質アレイ、細胞チップ、細胞アレイ等の基板作成に用いることができ、さらにはバイオセンサーにも用いられる。また、船底や水槽等の除藻や、日常品や衛生用品との蛋白質や細菌などの付着防止剤として用いることができる。また、医療機器の等の蛋白質付着や細胞接着を抑制して抗血栓用のコート剤として用いることが可能である。 The hyperbunched polymer that can be obtained by the present invention is a hyperbunched polymer having a surface charge of zero and having an acidic functional group and a basic functional group secretly and evenly. Therefore, it is a hyperbunched polymer to which no protein adheres, and a thin film made of this hyperbranched polymer can suppress the adhesion of proteins and cells. That is, it can be used for the production of substrates such as biochips, protein chips, protein arrays, cell chips, cell arrays and the like used for testing, diagnosis and drug discovery research, and further used for biosensors. It can also be used as an anti-algae agent for ship bottoms, water tanks, etc., and as an anti-adhesive agent for proteins, bacteria, etc. in everyday products and sanitary goods. Further, it can be used as a coating agent for antithrombosis by suppressing protein adhesion and cell adhesion of medical devices and the like.
Claims (31)
トキシカルボニル基を表すか、又は、R 3 及びR 4 は、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共に4〜10員の環を形成し、R 5 は、水素原子又は金属原子を表し、R 6 及びR 7 は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表すか、又は、R 6 及びR 7 は互いに結合して窒素原子と共に環を形成し、A 1 はメチレン基を表し、A 2 はエステル結合又はアミド結合を含んでいてもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、X 1 、X 2 、X 3 、及びX 4 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基又は炭素原子数1〜20のアルコキシ基を表し、nは繰り返し単位構造の数であって2〜100,000の整数を表す。) The repeating unit structure contains a carboxyl group or a metal salt thereof and an amino group or an acid addition salt thereof, and has a weight average molecular weight of 500 to 5,000,000 measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. A medical material coating material comprising a hyperbranched polymer , wherein the hyperbranched polymer is represented by formula (2) .
R 3 and R 4 are bonded to each other to form a 4- to 10-membered ring together with the nitrogen atom to which they are bonded; R 5 represents a hydrogen atom or a metal atom; 6 and R 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or R 6 And R 7 are bonded to each other to form a ring with a nitrogen atom, A 1 represents a methylene group, A 2 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms which may contain an ester bond or an amide bond, X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and n is the number of repeating unit structures. And represents an integer from 2 to 100,000 . )
原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表し、A 1 はメチレン基を表し、A 2 はエステル結合又はアミド結合を含んでいてもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、X 1 、X 2 、X 3 、及びX 4 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基又は炭素原子数1〜20のアルコキシ基を表し、X 5 はハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は無機アニオンを表し、nは繰り返し単位構造の数であって2〜100,000の整数を表す。) The repeating unit structure contains a carboxyl group or a metal salt thereof and an amino group or an acid addition salt thereof, and has a weight average molecular weight of 500 to 5,000,000 measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. A medical material coating material comprising a hyperbranched polymer, wherein the hyperbranched polymer is represented by formula (3) .
An alkyl group having 1 to 7 atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, A 1 represents a methylene group, A 2 represents an ester bond or an amide bond. Represents an optionally substituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a carbon atom. Represents an alkoxy group having a number of 1 to 20, X 5 represents a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion or an inorganic anion, and n represents the number of repeating unit structures and represents an integer of 2 to 100,000. . )
合するエチレン鎖と共に炭素原子数4〜10のシクロアルキル基又は炭素原子数4〜10のシクロアルケニル基を形成し、R 3 及びR 4 は、それぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、フェニル基、炭素原子数7〜12のアリールアルキル基又は第三ブトキシカルボニル基を表すか、又は、R 3 及びR 4 は、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共に4〜10員の環を形成し、R 5 は、水素原子又は金属原子を表し、R 6 及びR 7 は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表すか、又は、R 6 及びR 7 は互いに結合して窒素原子と共に環を形成し、A 1 はメチレン基を表し、A 2 はエステル結合又はアミド結合を含んでいてもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、X 1 、X 2 、X 3 、及びX 4 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基又は炭素原子数1〜20のアルコキシ基を表し、nは繰り返し単位構造の数であって2〜100,000の整数を表す。)で表される構造を有するハイパーブランチポリマー。 Formula (2):
A cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms or a cycloalkenyl group having 4 to 10 carbon atoms is formed together with the ethylene chain to be combined, and R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a C 1-10 carbon atom. Represents an alkyl group, a phenyl group, an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or a tertiary butoxycarbonyl group, or R 3 and R 4 are 4 to 10 members together with the nitrogen atom to which they are bonded to each other. R 5 represents a hydrogen atom or a metal atom, and R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, Or an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or R 6 and R 7 are bonded to each other to form a ring together with a nitrogen atom, A 1 represents a methylene group, and A 2 represents an ester bond or an amide. Including bond Represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or 1 carbon atom. Represents an alkoxy group of ˜20, and n represents the number of repeating unit structures and represents an integer of 2 to 100,000. A hyperbranched polymer having a structure represented by:
(式中、A2、R3及びR4は請求項15の式(2)記載と同義であり、A3は、炭素原子数1〜10のアルキレン基を表す。)であり、R5が水素原子である請求項15記載のハイパーブランチポリマー。 Wherein -A 2 -NR 3 R 4 is, -CONH-A 3 -NR 3 R 4
(Wherein A 2 , R 3 and R 4 are as defined in the formula (2) of claim 15 , A 3 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms), and R 5 is The hyperbranched polymer according to claim 15, which is a hydrogen atom.
トキシカルボニル基を表すか、又は、R 3 及びR 4 は、互いに結合してそれらが結合する窒素原子と共に4〜10員の環を形成し、R 5 は、水素原子又は金属原子を表し、R 6 及びR 7 は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表すか、又は、R 6 及びR 7 は互いに結合して窒素原子と共に環を形成し、R 8 は水素原子、直鎖状又は分岐状の炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜5のヒドロキシアルキル基又は炭素原子数7〜12のアリールアルキル基を表し、A 1 はメチレン基を表し、A 2 はエステル結合又はアミド結合を含んでいてもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、X 1 、X 2 、X 3 、及びX 4 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基又は炭素原子数1〜20のアルコキシ基を表し、X 5 はハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン又は無機アニオンを表し、nは繰り返し単位構造の数であって2〜100,000の整数を表す。)で表される構造を有するハイパーブランチポリマー。 Formula (3):
R 3 and R 4 are bonded to each other to form a 4- to 10-membered ring together with the nitrogen atom to which they are bonded; R 5 represents a hydrogen atom or a metal atom; 6 and R 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or R 6 And R 7 are bonded to each other to form a ring with a nitrogen atom, and R 8 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or Represents an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, A 1 represents a methylene group, A 2 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms which may contain an ester bond or an amide bond, X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each German Standingly represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, X 5 represents a halogen anion, an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion or an inorganic anion, n Is the number of repeating unit structures and represents an integer of 2 to 100,000. A hyperbranched polymer having a structure represented by:
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