JP6781706B2 - 共重合体およびその製造方法 - Google Patents

共重合体およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6781706B2
JP6781706B2 JP2017539956A JP2017539956A JP6781706B2 JP 6781706 B2 JP6781706 B2 JP 6781706B2 JP 2017539956 A JP2017539956 A JP 2017539956A JP 2017539956 A JP2017539956 A JP 2017539956A JP 6781706 B2 JP6781706 B2 JP 6781706B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copolymer
formula
represented
structural unit
ppm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017539956A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2017047680A1 (ja
Inventor
石原 一彦
一彦 石原
今日子 深澤
今日子 深澤
将 松田
将 松田
朋澄 野田
朋澄 野田
山田 智
智 山田
伸行 坂元
伸行 坂元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NOF Corp
University of Tokyo NUC
Original Assignee
NOF Corp
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NOF Corp, University of Tokyo NUC filed Critical NOF Corp
Publication of JPWO2017047680A1 publication Critical patent/JPWO2017047680A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6781706B2 publication Critical patent/JP6781706B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/36Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F230/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F230/02Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • C08J7/16Chemical modification with polymerisable compounds
    • C08J7/18Chemical modification with polymerisable compounds using wave energy or particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D143/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing boron, silicon, phosphorus, selenium, tellurium, or a metal; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D143/02Homopolymers or copolymers of monomers containing phosphorus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Description

本発明は、共重合体および該共重合体の製造方法と用途に関する。
本出願は、参照によりここに援用されるところの日本出願特願2015-183258号優先権を請求する。
ホスホリルコリン基含有共重合体は、血液適合性に代表される優れた生体適合性を有する。そのために、ホスホリルコリン基含有重合体により生体適合性に乏しい基材表面を被膜形成することで生体適合化させる用途に利用されている。具体的には、例えば、人工心臓、人工肺、人工血管、コンタクトレンズ等の各種医療機器への表面処理剤に応用されている(非特許文献1)。
上記応用の多くは、共重合体を、生体適合性を付与すべき基材表面に対して物理結合あるいは化学結合にて基材表面に結合し、含水被膜ゲルを形成することで用いている。物理結合を基材表面に行うには、ホスホリルコリン基を有する重合体(ポリマー)に疎水基を有する単量体(モノマー)を導入して物理結合する方法やイオン性基を導入してイオン結合する方法が挙げられる。
しかしこれらの方法は、共重合体の構造の一部を別の官能基で置き換える必要があり、ホスホリルコリン基の機能を十分に発揮できない。さらには基材との親和性が不十分であれば耐久性が不十分となりはがれてしまうこととなる。一方、化学結合性基を導入したホスホリルコリン基含有共重合体は基材表面と化学結合するため、少ない官能基の導入で基材と結合し、比較的耐久性の高い被膜を形成することができる(特許文献1)。しかしこの場合には、基材表面に官能基があることが必須要件となり、またホスホリルコリン基含有共重合体同士の結合は一般的にないため、耐久性も十分ではなかった。さらには、化学結合時の未反応官能基を後処理で不活性化する工程についても必要であり実用上の多くの課題を有していた。
そこで、光反応性を有するホスホリルコリン基含有共重合体が提案されている(特許文献2)。この重合体は、基材の選択において化学結合性官能基がなくても基材表面に結合することができ、且つ被膜形成性にも優れている。しかし、基材表面へ光反応性アジド基を有する単量体(重合体)を合成する際に酸塩化物やハロゲン溶媒を使用することから、製造時の安全性確保には十分な管理が必要であり、工業スケールでの製造には課題を有していた。生体適合性化すべき基材表面を被覆するための安定な架橋体を基材表面に形成するための基材表面への光反応性アジド基を有する共重合体を工業スケールで安定に供給を可能にする製造方法に関しては十分な追求がなされていなかった。
米国特許6090901号明細書 特開2010−059367号公報
石原一彦,MMJ the Mainichi medical journal誌,「医療の森:明日への展望(2):医療用新素材『MPC共重合体』」,2010年,第6巻,第2号,p.68−70
上記の通り、本発明の課題は、医療材料用途に用いられるに十分な生体適合性を有する光反応性アジド基含有共重合体を提供することである。さらには、該光反応性アジド基含有共重合体を工業スケールにおいても安定に供給可能な製造方法で提供することである。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、グリシジル基含有共重合体とアジド安息香酸の高分子反応を用いることで、工業スケールにおいても安定に供給可能な方法で光反応性アジド基を有する共重合体を合成可能であることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は次の〔1〕〜〔7〕である。
〔1〕下記の式(1)で表される構造を有し、重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体。
[式(1)中、a、bはモル比率を表し、a/(a+b)=0.75〜0.99、b/(a+b)=0.01〜0.25、式中Xは、下記の式(2a)または(2b)で示される基を示す。]
〔2〕下記の式(3)で表される構造を有し、重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体。
[式(3)中、a、b、cはモル比率を表し、a/(a+b+c)=0.30〜0.90、b/(a+b+c)=0.01〜0.20、c/(a+b+c)=0.01〜0.69、nは3〜17、式中Xは、上記の式(2a)または(2b)で示される基を示す。]
〔3〕2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートに基づく構成単位と、アジドフェニル基を含有するメタクリル酸グリシジルに基づく構成単位とを有する、前項〔1〕に記載の共重合体。
〔4〕2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートに基づく構成単位と、アジドフェニル基を含有するメタクリル酸グリシジルに基づく構成単位と、メタクリル酸ブチルに基づく構成単位とを有する、前項〔2〕に記載の共重合体。
〔5〕2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートに基づく構成単位と、アジドフェニル基を含有するメタクリル酸グリシジルに基づく構成単位と、メタクリル酸ステアリルに基づく構成単位とを有する、前項〔2〕に記載の共重合体。
〔6〕式(4)で示される2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートと、式(5)で示されるメタクリル酸グリシジルを重合してなる共重合体前駆体、又は式(4)で示される2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートと、式(5)で示されるメタクリル酸グリシジルと、式(6)で示されるメタクリル酸エステル(nは3〜17)を重合してなる共重合体前駆体と、
式(7)で示されるアジド安息香酸を反応させることを特徴とする前項〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の共重合体の製造方法。
〔7〕前項〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の共重合体を含む表面処理剤。
〔8〕前項〔7〕に記載の表面処理剤を、基材表面にコーティングした後、該基材表面に光照射して、該基材表面に架橋体を形成することを特徴とする架橋体の形成方法。
〔9〕前項〔7〕に記載の表面処理剤をコーティングされた基材表面に、光照射して形成された架橋体。
〔10〕以下を含む架橋体:
(1)前項〔7〕に記載の表面処理剤;及び
(2)(1)に記載の表面処理剤が表面にコーティングされており、さらに該コーティング表面に光照射を受けている基材。
〔11〕前項〔9〕又は前項〔10〕に記載の架橋体を含む医療用具。
本発明によって、医療材料用途に用いられるに十分な生体適合性を有する光反応性アジド基含有共重合体を提供することができる。
また、本発明の製造方法を用いることで、メタクリル酸グリシジルとアジド安息香酸を用いて同様な骨格を有する単量体を合成する際に併発するメタクリル酸グリシジルのオレフィンとアジド安息香酸のアジド基との1,3−双極子付加反応による副反応が実質的になく、アジドフェニル基を定量的に導入することができるので、光反応性アジド基含有共重合体を工業スケールにおいても安定に供給することができる。
さらに、本発明の共重合体を基材にコーティングし、さらに該基材に光照射を行うことで、該基材を生体適合性に改変した生体適合性材料を提供することができる。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の共重合体は、下記式(1)で表される構造を有し、ホスホリルコリン構成単位、光反応性構成単位からなる共重合体、又は下記式(3)で表される構造を有し、ホスホリルコリン構成単位、光反応性構成単位、および疎水性構成単位からなる共重合体である。
[式(1)中、a、bはモル比率を表し、a/(a+b)=0.75〜0.99、b/(a+b)=0.01〜0.25、式中Xは、下記式(2a)と(2b)で示される基を示す。]
[式(3)中、a、b、cはモル比率を表し、a/(a+b+c)=0.30〜0.90、b/(a+b+c)=0.01〜0.20、c/(a+b+c)=0.01〜0.69、nは3〜17、式中Xは、上記式(2a)と(2b)で示される基を示す。]
本発明の共重合体は、下記の方法で製造することができる。
例えば、式(1)で表される構造を有する2元共重合体においては、下記の式(4)で示される2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェート(以下、MPCと略す場合がある)と、式(5)で示されるメタクリル酸グリシジル(以下、GMAと略す場合がある)とを重合した後、式(7)で示されるアジド安息香酸(以下、ABAと略す場合がある)を反応させることで得られる。
また、式(3)で表される構造を有する3元共重合体においては、上記重合反応に式(6)で示されるメタクリル酸エステル(nは3〜17)を加えればよい。
本発明の対象の表面処理剤は、本発明の共重合体を含む。
本発明の対象の架橋体の形成方法は、本発明の共重合体または本発明の表面処理剤を基材表面にコーティングした後、該基材表面(コーティングした表面)に光照射して、該基材表面に架橋体を形成することを特徴とする。
本発明の対象の架橋体は、本発明の架橋体の形成方法により得られる、または、本発明の共重合体または本発明の表面処理剤に光照射して得られる。
本発明の対象の医療用具は、本発明の架橋体を含む。
本発明の共重合体の各構成単位について、下記に説明する。
〔ホスホリルコリン構成単位〕
本発明の共重合体は、ホスホリルコリン(PC)基含有単量体に基づく構成単位(参照:式(8))を共重合体構造中に含む。共重合体構造中、ホスホリルコリン基は、生体膜の主成分であるリン脂質と同様の構造を有する極性基である。ホスホリルコリン基を共重合体中に導入することで、蛋白質吸着抑制、細胞接着抑制、抗血栓性、親水性などの生体適合性を共重合体に付与することができる。
さらに、該共重合体を基材表面上で光処理等することで基材に生体適合性を付与できる。
前記PC基含有単量体としては、2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェート(参照:式(4))が挙げられる。
〔光反応性構成単位〕
本発明の共重合体は、光反応性アジドフェニル基を含有する構成単位(参照:式(9))を共重合体構造中に含む。アジドフェニル基は、光照射により反応性に富むニトレンを生成し、基材あるいは共重合体から水素原子を引き抜くことで結合し得るものである。該アジドフェニル基を含有する構成単位としては、式(5)に示されるGMAを重合後、GMAのグリシジル基に式(7)に示されるABAを反応させることで、アジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位(以下、GMA-Azと略す場合がある)を得ることができる。
なお、上記式中のXは、下記式(2a)または(2b)で表される基を示す。
〔疎水性構成単位〕
本発明の共重合体は、疎水性基含有単量体に基づく構成単位(参照:式(10))を共重合体構造中に含む。疎水性基は、疎水性基材表面への物理吸着により、当該共重合体の塗布性を向上させることができる。
該疎水性基含有単量体としては、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル等の疎水性置換基を有するメタクリル酸エステル(参照:式(6))が挙げられるが、特に限定されない。
[式(10)中、n=3〜17である。]
[式(6)中、n=3〜17である。]
本発明の共重合体の重量平均分子量が20,000未満の場合は、共重合体の精製が困難であり、500,000を超える場合は、製造時の粘性が高くなりすぎ取り扱いが困難となるおそれがある。
式(3)中、a、bおよびcは、式(8)、(9)および(10)の3つの構成単位の構成比、すなわち対応する単量体のモル比率を表す。
ここで、a、bおよびcは、当該構成単位の構成比を表しているのみであって、本発明の共重合体が式(8)で表されるブロックと、式(9)で表されるブロックと、式(10)で表されるブロックからなる、ブロック共重合体のみを意味するものではない。本発明の共重合体は、式(8)と式(9)と式(10)の単量体がランダムに共重合されたランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよく、あるいは、ランダム部とブロック部が混在する共重合体であってもよい。また、交互共重合体部が存在してもよい。
また、当該構成単位の構成比を表すa、bおよびcの比は、任意に調製可能であり、水性媒体に可溶な共重合体であればよい。
本発明の共重合体のホスホリルコリン構成単位、光反応性構成単位、および疎水性構成単位の組合せは、以下の通りであるが、特に限定されない(左がホスホリルコリン構成単位、中が光反応性構成単位、および右が疎水性構成単位を示す)。
MPC―GMA-Az
MPC―GMA-Az―メタクリル酸ブチル
MPC―GMA-Az―メタクリル酸ヘキシル
MPC―GMA-Az―メタクリル酸2−エチルヘキシル
MPC―GMA-Az―メタクリル酸デシル
MPC―GMA-Az―メタクリル酸ドデシル
MPC―GMA-Az―メタクリル酸トリデシル
MPC―GMA-Az―メタクリル酸ステアリル(ステアリルメタクリレート)
次に、本発明の共重合体の製造方法例について説明する。
式(1)で表される構造を有する2元共重合体においては、式(4)で示されるMPCと、式(5)で示されるGMAとを重合した後、式(7)で示されるABAを反応させることで得られる。
また、式(3)で表される構造を有する3元共重合体においては、上記重合反応に式(6)で示されるメタクリル酸エステル(nは3〜17)を加えればよい。
以下に詳しく説明する。
〔2元共重合体〕
式(4)で示されるMPCと、式(5)で示されるGMAを、MPCとGMAの合計量に対して、MPCをモル比率で0.75〜0.99、GMAをモル比率で0.01〜0.25の割合で含む単量体組成物を重合させて、下記式(11)に示される共重合体前駆体を得た後、式(7)で示されるABAを反応させることにより式(1)に示される2元共重合体を得ることができる。
〔3元共重合体〕
式(3)に示される3元共重合体を得るには、上記2元共重合体の重合反応系中に式(6)で示されるメタクリル酸エステル(nは3〜17)を加えればよい。例えば、式(4)で示されるMPCと、式(5)で示されるGMAと、式(6:n=3)で示されるメタクリル酸ブチル(以下、BMAと略す場合がある)を、MPC、GMAおよびBMAの合計量に対して、MPCをモル比率で0.30〜0.90、GMAをモル比率で0.01〜0.20、BMAをモル比率で0.01〜0.69の割合で含む単量体組成物を重合させて、下記式(12)に示される共重合体前駆体を得た後、式(7)で示されるABAを反応させることにより式(3)に示される3元共重合体を得ることができる。
上記製造方法を用いることで、メタクリル酸グリシジルとアジド安息香酸を用いて同様な骨格を有する単量体を合成する際に併発するメタクリル酸グリシジルのオレフィンとアジド安息香酸のアジド基との1,3−双極子付加反応による副反応なく、アジドフェニル基を定量的に導入することができる。
上記単量体組成物の重合反応は、例えば、ラジカル重合開始剤の存在下、窒素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスで反応系内を置換して、または当該雰囲気において、ラジカル重合、例えば、塊状重合、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等の公知の方法により行うことができる。
得られる重合体の精製等の観点から、溶液重合が好ましい。これらの重合反応により、式(1)あるいは(3)で示される構成単位を有する共重合体が得られる。なお、式(1)あるいは(3)の共重合体は、上記の通り、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよく、あるいは、ランダム部とブロック部が混在する共重合体であってもよい。また、交互共重合体部が存在してもよい。
加えて、式(1)で表される構造を有する2元共重合体においては、a/(a+b)=0.75〜0.99、好ましくは0.80〜0.99、b/(a+b)=0.01〜0.25、好ましくは0.01〜0.20を満たすものである。
また、aが100質量部に対して、bが1〜34重量部であっても良い。
また、式(3)で表される構造を有する3元共重合体においては、a/(a+b+c)=0.30〜0.90、好ましくは0.30〜0.80、b/(a+b+c)=0.01〜0.20、好ましくは0.01〜0.19、c/(a+b+c)=0.01〜0.69、好ましくは0.01〜0.65を満たすものである。
また、aが100質量部に対して、bが1〜69重量部、cが0.5〜264重量部であっても良い。
本発明の共重合体を精製する場合、その精製は、再沈殿法、透析法、限外濾過法等の一般的な精製方法により行うことができる。
ラジカル重合開始剤としては、アゾ系ラジカル重合開始剤、有機過酸化物、過硫酸化物が挙げられる。
アゾ系ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2−アゾビス(2−アミノプロピル)二塩酸塩、2,2−アゾビス(2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、4,4−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2−アゾビスイソブチルアミド二水和物、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、ジメチル−2,2'−アゾビスイソブチレート、1−((1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ)ホルムアミド、2,2'−アゾビス(2−メチル−N−フェニルプロピオンアミヂン)ジハイドロクロライド、2,2'−アゾビス(2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド)、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミド)ジハイドレート、4,4'−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2'−アゾビス(2−(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル)等が挙げられる。
有機過酸化物としては、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、コハク酸ペルオキシド(=サクシニルペルオキシド)、グルタルペルオキシド、サクシニルペルオキシグルタレート、t−ブチルペルオキシマレート、t−ブチルペルオキシピバレート、ジ−2−エトキシエチルペルオキシカーボネート、3−ヒドロキシ−1,1−ジメチルブチルペルオキシピバレート等が挙げられる。
過硫酸化物としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等が挙げられる。
これらのラジカル重合開始剤は、単独で用いても混合物で用いてもよい。重合開始剤の使用量は、単量体組成物100質量部に対して通常0.001〜10質量部、好ましくは0.01〜5.0質量部である。
上記単量体組成物の重合反応は、溶媒の存在下で行うことができる。該溶媒としては、単量体組成物を溶解し、単量体組成物と重合開始剤添加前に反応しないものが使用できる。例えば、水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、含窒素系溶媒が挙げられる。アルコール系溶媒としてはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール等、ケトン系溶媒としてはアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等、エステル系溶媒としては酢酸エチル等、エーテル系溶媒としてはエチルセロソルブ、テトラヒドロフラン等、含窒素系溶媒としてはアセトニトリル、ニトロメタン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。好ましくは、水、アルコールまたはそれらの混合溶媒が挙げられる。
重合反応時の温度は、使用する重合開始剤や溶媒の種類によって、また所望の分子量によって適宜適した温度を選択すればよいが、40〜100℃の範囲が好ましい。
上記重合反応は、必要に応じて、アジド安息香酸がエポキシ基へ付加する反応促進剤を添加しても良い。該反応促進剤は、アジド安息香酸アニオンを生成させることで、該アジド安息香酸がエポキシ基へ付加する反応を促進する。該反応促進剤としては、第3級アミン類としてトリアルキルアミン類(例えば、トリエチルアミン)、ジアルキルベンジルアミン類、およびN−アルキルピロリジン、N−アルキルモルホリンおよびN,N−ジアルキルピペリジン等の環状アミン類、ピリジン、ルチジン等のピリジン類、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン等のアミジン類が挙げられる。
該反応促進剤は、単独で用いても混合物で用いてもよい。
本発明の表面処理剤に含有する本発明の共重合体の配合量は、当該共重合体を表面処理剤全体に対して、0.001〜5.0wt%であり、より好ましくは、0.01〜5.0wt%であり、さらに好ましくは0.10〜5.0wt%である。配合量が0.001wt%未満であると、生体適合性付与効果が得られない恐れがあり、配合量が5.0wt%以上であっても、添加量に見合った効果が得られない。
次に、本発明の共重合体を用いて、生体適合性化すべき基材表面上に架橋体を形成する方法について説明する。
本発明の共重合体で基材上に架橋体を形成する場合、本発明の共重合体を溶解可能な適当な溶媒、例えば、水、生理食塩水、各種緩衝液(リン酸緩衝液や炭酸緩衝液など)、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、もしくはこれらを混合したものに溶解し、本発明の共重合体を含む溶媒を目的の基材上に塗布すればよい。さらに好ましくは共重合体を0.01 mg/cm以上存在させるのがよい。
架橋体を基材表面上に形成させるため、共重合体が塗布された基材に200nm〜360nmの紫外光を照射すればよい。さらに好ましくは、約254nmの光を照射するのがよい。
架橋体を基材表面上に形成させるための光照射時間は、特に限定されないが、10秒〜2時間照射すればよい。より好ましくは、1分間〜30分間照射すればよく、さらに好ましくは、1分間〜15分間照射すればよい。
ここで用いられる基材としては、プロトンを引き抜くことができるものが好ましく、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、環状ポリオレフィン、ポリジメチルシロキサン、ポリエステル、ポリウレタンなどの各種プラスチック素材がよい。さらに、これら基材の形状は、その使用目的に応じた形状を有する。例えば、チューブ状、板状、シャーレ形状、多数の穴を持つ形状、精密な流路が形成された形状といった形状を持つ。
本発明の共重合体から形成された架橋体は、高分子鎖間が架橋された三次元網目構造を有し、生体適合性、親水性、含水性、構造柔軟性、物質吸収性等に優れており、特に生体適合性に優れる。
従って、本発明の共重合体から形成された架橋体を基材表面に形成させることにより、生体適合性を該基材に付与することができる。一般的に、ホスホリルコリン基が示す生体適合性は血液適合性であり、これは基材表面に蛋白質や細胞が吸着・接着しないことを特長としている。
そして、これらの性質を利用することで、架橋体の薬物の徐放担体や細胞の足場、表面修飾材料や、止血剤等の創傷治癒促進剤などの医療用具への展開が可能である。
本発明の医療用具の具体例としては、例えば、人工心臓、人工肺、人工血管、コンタクトレンズ、移植細胞の足場として機能する基材、創傷部被覆剤、創傷治癒促進剤、止血剤、薬物除放材、表面修飾材料、止血剤等、イムノクロマトやELISAなどの診断薬用基材、シャーレやマイクロプレート、フラスコ、バッグなどといった細胞培養用基材、マイクロ流路等を例示することができる。
本発明は、表面処理剤用である式(1)又は式(3)で表される構造を有し重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体も対象とする。
本発明は、式(1)又は式(3)で表される構造を有し重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体を表面処理剤の製造としての使用も対象とする。
本発明は、式(1)又は式(3)で表される構造を有し重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体を表面処理剤としての使用も対象とする。
本発明は、式(1)又は式(3)で表される構造を有し重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体を使用する表面処理方法も対象とする。
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、合成例中の各種測定は以下に示す方法に従って実施した。
<重量平均分量の測定>
〔実施例の共重合体〕
得られた共重合体5mgを、pH7.4の20mMリン酸緩衝液1gへ溶解し、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により重量平均分子量を測定した。測定条件は以下の通りである。
装置:RI−8020、DP−8020、SD−8022、AS−8020(以上東ソー(株)製)、865−CO(日本分光(株)製)、カラム:Shodex OHpak SB−802.5HQ、OHPak SB−802.5M HQ(昭和電工(株)製)、移動相:pH7.4の20mMリン酸緩衝液、標準物質:ポリエチレングリコール、検出:視差屈折率計、重量平均分子量(Mw)の算出:分子量計プログラム(SC−8020用GPCプログラム)、流速:0.5ml/分、カラム温度:45℃、試料溶液注入量:10μL、測定時間:30分間。
〔比較合成例の共重合体〕
得られた共重合体5mgを、0.1mol/L硫酸ナトリウム水溶液1gへ溶解し、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により重量平均分量を測定した。測定条件は以下の通りである。
装置:RI−8020、DP−8020、SD−8022、AS−8020(以上東ソー(株)製)、865−CO(日本分光(株)製)、カラム:Shodex OHpak(昭和電工(株)製)、移動相:0.1mol/L硫酸ナトリウム水溶液、標準物質:プルラン、検出:視差屈折率計、重量平均分子量(Mw)の算出:分子量計プログラム(SC−8020用GPCプログラム)、流速:1.0ml/分、カラム温度:40℃、試料溶液注入量:100μL、測定時間:30分間。
(1)共重合体合成
〔合成例1〕
2−メタクリロイルオキシエチル−2−トリメチルアンモニオエチルホスフェート(MPC)39.8064g(0.135mol)、メタクリル酸グリシジル(GMA)0.1936g(1.36mmol)をn−プロパノール(nPA)154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 0.3328g(2.04mmol)を溶解させて80℃に昇温後、トリエチルアミン(TEA)0.0275g(0.272mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例1の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2122cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1236cm−1(P=O)、1085cm−1(−OPOCH−)、968cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.99、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.01で、重量平均分子量が166,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例2〕
MPC 39.0112g(0.132mol)、GMA 0.9888g(6.95mmol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 1.7007g(0.0104mol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.1407g(1.39mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例2の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2124cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1238cm−1(P=O)、1086cm−1(−OPOCH−)、968cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.95、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.05で、重量平均分子量が143,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例3〕
MPC 35.7016g(0.121mol)、GMA 4.2984g(0.0302mol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 7.3902g(0.0453mol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.6112g(6.04mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例3の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2124cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1236cm−1(P=O)、1085cm−1(−OPOCH−)、967cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.80、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.20で、重量平均分子量が125,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例4〕
MPC 18.8349g(0.0638mol)、GMA 1.5118g(0.0106mol)、BMA 19.6533g(0.138mol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いてこの重合液にABA 2.5939g(0.0159mol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.2145g(2.12mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例4の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C、−C(O)−O−CHCH CH −CH)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH−、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2124cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1240cm−1(P=O)、1087cm−1(−OPOCH−)、967cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.30、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.05、式(10)で示されるBMA単量体(nは3)に基づく構成単位のモル比率が0.65で、重量平均分子量が23,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例5〕
MPC 30.2787g(0.103mol)、GMA 2.4303g(0.0171mol)、BMA 7.2910g(0.0513mol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 4.1845g(0.0256mol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.3461g(3.42mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例5の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C、−C(O)−O−CHCH CH −CH)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH−、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2122cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1234cm−1(P=O)、1086cm−1(−OPOCH )、968cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.60、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.10、式(10)で示されるBMA単量体(nは3)に基づく構成単位のモル比率が0.30で、重量平均分子量が58,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例6〕
MPC 35.7016g(0.121mol)、GMA 4.0835g(0.0287mol)、BMA 0.2149g(1.51mmol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 7.0232g(0.0431mol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.5808g(5.74mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例6の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C、−C(O)−O−CHCH CH −CH)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH−、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2956cm−1(−CH)、2124cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1242cm−1(P=O)、1087cm−1(−OPOCH−)、968cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.80、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.19、式(10)で示されるBMA単量体(nは3)に基づく構成単位のモル比率が0.01で、重量平均分子量が98,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例7〕
MPC 35.7016g(0.121mol)、GMA 2.1492g(0.0151mol)、BMA 2.1492g(0.0151mol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 3.6951g(0.0223mol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.3056g(3.02mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例7の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C、−C(O)−O−CHCH CH −CH)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH−、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2122cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1240cm−1(P=O)、1087cm−1(−OPOCH−)、968cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.80、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.10、式(10)で示されるBMA単量体(nは3)に基づく構成単位のモル比率が0.10で、重量平均分子量が85,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例8〕
MPC 35.7016g(0.121mol)、GMA 0.2149g(1.51mmol)、BMA 4.0835g(0.0287mol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 0.3698g(2.27mmol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.0306g(0.302mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例8の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C、−C(O)−O−CHCH CH −CH)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH−、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2124cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1238cm−1(P=O)、1086cm−1(−OPOCH−)、967cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.80、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.01、式(10)で示されるBMA単量体(nは3)に基づく構成単位のモル比率が0.19で、重量平均分子量が66,000の共重合体であることを確認した。
〔合成例9〕
MPC 33.2355g(0.113mol)、GMA 2.0007g(0.0141mol)、メタクリル酸ステアリル(以下、SMAと略す場合がある) 4.7638g(0.0141mol)をnPA 154.1390gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃でAIBNの10wt%nPA溶液を5.8610g(3.57mmol)加えて4時間重合反応後、70℃に昇温し、さらに2時間反応させ、共重合体を得た。続いて重合液にABA 3.4504g(0.0212mol)を溶解させて80℃に昇温後、TEA 0.2854g(2.82mmol)を加えて48時間反応させた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、IR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<合成例9の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C、−C(O)−O−CH−(CH 16−CH)、3.40-3.65 ppm(−NCH )、3.65-3.85 ppm (−C(O)−O−CH−CH(CH OH)−O−C(O)−)3.85-4.10 ppm(−CH −N(CH、−C(O)−O−CHCH(OH)−CH−O−C(O)−)、4.10-4.80 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −(CH16−、−C(O)−O−CH −CH−、−C(O)−O−CH −CH(OH)−CH −O−C(O)−、−C(O)−O−CH CH(CHOH)−O−C(O)−、−O−CH CH −O−P−)、7.10-7.35 ppm(ArH)、7.90-8.25ppm(ArH
(IR)
2958cm−1(−CH)、2124cm−1(−N)、1725cm−1(C=O)、1240cm−1(P=O)、1087cm−1(−OPOCH−)、967cm−1(−N(CH
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.80、式中のXが式(2a)または(2b)で表される基を示す式(9)で示されるアジドフェニル基を含有するGMA単量体に基づく構成単位のモル比率が0.10、式(10)で示されるSMA単量体(nは17)に基づく構成単位のモル比率が0.10で、重量平均分子量が55,000の共重合体であることを確認した。
合成例1〜9の共重合体合成では、メタクリル酸グリシジルとアジド安息香酸を用いて同様な骨格を有する単量体を合成する際に併発するメタクリル酸グリシジルのオレフィンとアジド安息香酸のアジド基との1,3−双極子付加反応による副反応が実質的にないことを確認した。
〔比較合成例1〕
MPC 40.0000g(0.136mol)をnPA 155.1124gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、65℃でAIBNの10wt%nPA溶液を4.8876g(2.98mmol)加えて、6時間重合反応させることで単量体仕込み組成からなる共重合体が得られた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、合成例1と同様に各測定を行った。H NMR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<比較合成例1の重合体>
H NMR)
0.70-1.45 ppm(−CH )、1.45-2.60 ppm(−CH −C−)、3.20-3.40 ppm(−NCH )、3.60-3.80 ppm(−CH −N(CH)、4.00-4.15 ppm(−P−O−CH −)、4.15-4.40 ppm(−O−CH CH −O−P−)
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が1.00で、重量平均分子量が188,000の共重合体であることを確認した。
〔比較合成例2〕
MPC 35.9400g(0.122mol)、BMA 4.0600g(0.0286mol)をnPA 155.1124gに溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、65℃でAIBNの10wt%EtOH溶液を4.8876g(2.98mmol)加えて6時間重合反応させることで単量体仕込み組成からなる共重合体が得られた。反応終了後、ジエチルエーテルで沈殿精製した。得られた共重合体について、H NMR、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<比較合成例2の共重合体>
H NMR)
0.70-1.60 ppm(−CH )、1.60-2.60 ppm(−CH −C−、−O−CHCH CH −CH)、3.15-3.40 ppm(−NCH )、3.60-3.80 ppm(−CH −N(CH)、3.80-4.15 ppm(−P−O−CH −、−C(O)−O−CH −CH−)、4.15-4.40 ppm(−O−CH CH −O−P−)
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.81、式(10)で示されるBMA単量体(nは3)に基づく構成単位のモル比率が0.19で、重量平均分子量が138,000の共重合体であることを確認した。
<比較合成例3>
MPC18.2000g(0.0616mol)、アミノエチルメタクリレート(AEMA)1.2000g(7.25mmol)を80.0gイオン交換水に溶解し、温度計と冷却管を付けた300mLの4つ口フラスコに入れて30分間窒素を吹き込んだ。その後、60℃で2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(V−50)を0.1492g(0.550mmol)加えて8時間重合反応させることで単量体仕込み組成からなる共重合体が得られた。反応終了後、透析精製した。得られた共重合体の化学構造について、H NMRにより確認した。また、重量平均分子量の測定結果を以下および表1に示す。
<比較合成例3の共重合体>
H NMR)
0.70-1.45 ppm(−CH )、1.45-2.60 ppm(−CH −C−)、3.20-3.40 ppm(−NCH )、3.20-3.50 ppm(−CH −NH)、3.60-3.80 ppm(−CH −N(CH)、4.00-4.15 ppm(−P−O−CH −)、4.15-4.40 ppm(−C(O)−O−CH −、−O−CH CH −O−P−)
以上の結果より、式(8)で示されるMPC単量体に基づく構成単位のモル比率が0.90、AEMAに基づくモル比率が0.10で、重量平均分子量が800,000の共重合体であることを確認した。
<実施例1−1−1>
合成例1の共重合体をエタノールに0.5wt%となるように溶解し、ポリスチレン製96ウェルプレート(ワトソン社製)のウェル底面に対して、0.06 mg/cmとなるように共重合体被膜を形成させた後に、DNA−FIX((株)アトー科学機器製)を用いて254 nmの光を7分間照射した。光照射後、エタノールを200 μL/well加え、室温にて2時間静置した。その後、エタノールを除去し、新たなエタノールを200 μL/well加え、未反応の共重合体を除去するための洗浄工程を3回行った。エタノールによる洗浄後、リン酸緩衝液で24000倍希釈した西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ標識IgG(BioRad社製)を100 μL/well加え、室温にて1時間静置した。1時間後、ウェル内のHRP標識IgG溶液を除去し、0.05%Tween20の入ったリン酸緩衝液を200 μL/well加え、除去する洗浄工程を4回繰り返した。洗浄後に、ペルオキシダーゼ用発色液(KPL社製)を100 μL/well加え、室温にて10分間反応させた。10分後に2N硫酸を50 μL/well加えることで反応を停止させ、マイクロプレートリーダーにて450 nmの吸光度を測定することでウェル内に吸着したペルオキシダーゼ(蛋白質)を検出した。
<実施例1−1−2>
合成例1の共重合体を用い、ウェル底面の共重合体が0.24 mg/cmとなるように調製し、実施例1−1−1と同様の実験を行った。
<実施例1−1−3>
合成例1の共重合体を用い、ウェル底面の共重合体が0.36 mg/cmとなるように調製し、実施例1−1−1と同様の実験を行った。
<実施例1−2−1〜1−9−3>
合成例2、3、4、5、6、7、8および9の共重合体を用い、ウェル底面の共重合体が0.06、0.24、または0.36 mg/cmとなるように調整し、実施例1−1−1と同様の実験を行った。
<比較例1−1−1〜1−3−3>
比較合成例1、比較合成例2および比較合成例3の重合体を用い、ウェル内の共重合体量が0.06、0.24、または0.36 mg/cmとなるように調製し、実施例1−1−1と同様の実験を行った。
<比較例1−4>
共重合体被膜のないポリスチレン製96ウェルプレート(ワトソン社製)を用いて実施例1−1−1と同様の実験を行った。
共重合体被膜のないウェル(比較例1−4)の吸光度を蛋白質吸着率100%として、実施例1−1−1〜1−9−3と比較例1−1−1〜1−3−3の蛋白質吸着率を算出した(蛋白質吸着率=(測定値÷比較例1−4の吸光度)×100)。表2に吸光度と蛋白質吸着率を示した。
表2から明らかなように、合成例1〜9の共重合体の架橋体を基材表面に形成させ、光を照射することにより、蛋白質(西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ標識IgG)の吸着を抑制する基材表面を形成できたことを確認した。
一方、比較合成例1(疎水性構成単位と光反応性構成単位を有しない重合体)、比較合成例2(光反応性構成単位を有しない共重合体)および比較合成例3(疎水性構成単位と光反応性構成単位を有しないが、アミノ基のある構成単位を有する共重合体)においては、光照射により、基材表面に共重合体架橋体が形成されないために、蛋白質が吸着してしまう結果となった。
以上の結果より、本発明の表面処理剤は、基材表面への塗布と光照射により、基材表面に生体適合性(蛋白質が吸着できない性能)を付与できることを確認した。
さらに、本発明の表面処理剤は、従来の光反応性アジド基を有する単量体(重合体)とは異なり、酸塩化物やハロゲン溶媒を使用することなく基板表面に架橋体を形成することができた。
<実施例2−1−1>
合成例1の共重合体をエタノールに0.5wt%となるように溶解し、ポリスチレン製の24ウェルプレート(Nunc社製)のウェル底面に対して、0.01 mg/cmとなるように共重合体被膜を形成させた後に、DNA−FIX((株)アトー科学機器製)を用いて254 nmの光を7分間照射した。光照射後、エタノールを400 μL/well加え、室温にて15時間静置した。その後、エタノールを除去し、新しいエタノールを400 μL/well加え、未反応の共重合体を除去するための洗浄工程を3回行った。その後、クリーンベンチ内にて、滅菌済みのダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(以下、D−PBSとする)を400 μL/wellを加え、エタノールを除去するための洗浄工程を3回行った。
10%コウシ血清とペニシリン‐ストレプトマイシンを含むダルベッコ改変イーグル培地(以下、3T3用培地とする)にて培養したマウス胎児由来繊維芽細胞(NIH3T3細胞)を10000 cells/well(400 μL/well)播種し、37℃のCOインキュベーター内で3日間培養した。3日後、上清を除去し、D−PBSを400 μL/well加え、除去するという洗浄工程を2回行った。洗浄後、WST−8(キシダ化学製)と3T3用培地を1対9で混合したものを400 μL/well加え、37℃のCOインキュベーター内で3時間培養した。3時間後に上清150μLをポリスチレン製の平底96ウェルプレート(Nunc社製)に回収し、マイクロプレートリーダーにて450 nmの吸光度を測定することにより24ウェルプレートのウェル底面への細胞接着率を算出した。
<実施例2−1−2>
合成例1の共重合体を用い、ウェル底面の共重合体が0.10 mg/cmとなるように調製し、実施例2−1−1と同様の実験を行った。
<実施例2−1−3>
合成例1の共重合体を用い、ウェル底面の共重合体が0.25 mg/cmとなるように調製し、実施例2−1−1と同様の実験を行った。
<実施例2−1−4>
合成例1の共重合体を用い、ウェル底面の共重合体が0.50 mg/cmとなるように調製し、実施例2−1−1と同様の実験を行った。
<実施例2−2−1〜2−9−4>
合成例2、3、4、5、6、7、8および9の共重合体を用い、ウェル底面の共重合体が0.01、0.10、0.25または0.50 mg/cmとなるように調整し、実施例2−1−1と同様の実験を行った。
<比較例2−1−1〜2−3−4>
比較合成例1、比較合成例2と比較合成例3の重合体を用い、ウェル内の共重合体量が0.01、0.10、0.25または0.05 mg/cmとなるように調製し、実施例2−1−1と同様の実験を行った。
<比較例2−4>
共重合体被膜のないポリスチレン製24ウェルプレート(Nunc社製)を用いて実施例2−1−1と同様の実験を行った。
共重合体被膜のないウェル(比較例2−4)の吸光度を細胞接着率100%として、実施例2−1−1〜2−9−4と比較例2−1−1〜2−3−4の細胞接着率を算出した(細胞接着率=(測定値÷比較例2−4の吸光度)×100)。表3に吸光度と細胞接着率を示した。
表3から明らかなように、合成例1〜9の共重合体の架橋体を基材表面に形成させ、光を照射することにより、マウス胎児由来繊維芽細胞の接着を抑制する基材表面を形成できたことを確認した。
一方、比較合成例1(疎水性構成単位と光反応性構成単位を有しない重合体)、比較合成例2(光反応性構成単位を有しない共重合体)および比較合成例3(疎水性構成単位と光反応性構成単位を有しないが、アミノ基のある構成単位を有する共重合体)においては、光照射により、基材表面に共重合体架橋体が形成されないために、マウス胎児由来繊維芽細胞が接着した。
以上の結果より、本発明の表面処理剤は、基材表面への塗布と光照射により、基材表面に生体適合性(細胞が接着できない性能)を付与できることを確認した。
以上の結果より、本発明の架橋体には、蛋白質、細胞等が吸着・接着しないことを確認した。これにより本発明の表面処理剤と架橋体を含む医療用具は、高い生体適合性を有する。
医療材料用途に用いられるに十分な生体適合性を有する光反応性アジド基含有共重合体を提供することができる。

Claims (12)

  1. 下記の式(1)で表される構造を有し、重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体。
    [式(1)中、a、bはモル比率を表し、a/(a+b)=0.75〜0.99、b/(a+b)=0.01〜0.25、式中Xは、下記の式(2a)または(2b)で示される基を示す。]
  2. 下記の式(3)で表される構造を有し、重量平均分子量が20,000〜500,000である共重合体。
    [式(3)中、a、b、cはモル比率を表し、a/(a+b+c)=0.30〜0.90、b/(a+b+c)=0.01〜0.20、c/(a+b+c)=0.01〜0.69、nは3〜17、式中Xは、下記の式(2a)または(2b)で示される基を示す。]
  3. 2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートに基づく構成単位と、アジドフェニル基を含有するメタクリル酸グリシジルに基づく構成単位とを有する、請求項1に記載の共重合体。
  4. 2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートに基づく構成単位と、アジドフェニル基を含有するメタクリル酸グリシジルに基づく構成単位と、メタクリル酸ブチルに基づく構成単位とを有する、請求項2に記載の共重合体。
  5. 2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートに基づく構成単位と、アジドフェニル基を含有するメタクリル酸グリシジルに基づく構成単位と、メタクリル酸ステアリルに基づく構成単位とを有する、請求項2に記載の共重合体。
  6. 式(4)で示される2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートと、式(5)で示されるメタクリル酸グリシジルを重合してなる共重合体前駆体と、又は式(4)で示される2−メタクリロイルオキシエチル−2'−(トリメチルアンモニオ)エチルホスフェートと、式(5)で示されるメタクリル酸グリシジルと、式(6)で示されるメタクリル酸エステル(nは3〜17)を重合してなる共重合体前駆体と、
    式(7)で示されるアジド安息香酸を反応させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の共重合体の製造方法。
  7. 前記共重合体前駆体と、前記式(7)で示されるアジド安息香酸を水又はアルコール系溶媒で反応させることを特徴とする請求項6に記載の共重合体の製造方法。
  8. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の共重合体を含む表面処理剤。
  9. 請求項8に記載の表面処理剤を、基材表面にコーティングした後、該基材表面に光照射して、該基材表面に架橋体を形成することを特徴とする架橋体の形成方法。
  10. 請求項8に記載の表面処理剤をコーティングされた基材表面に、光照射して形成された架橋体。
  11. 以下を含む架橋体:
    (1)請求項8に記載の表面処理剤;及び
    (2)(1)に記載の表面処理剤が表面にコーティングされており、さらに該コーティング表面に光照射を受けている基材。
  12. 請求項10又は請求項11に記載の架橋体を含む医療用具。
JP2017539956A 2015-09-16 2016-09-15 共重合体およびその製造方法 Active JP6781706B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015183258 2015-09-16
JP2015183258 2015-09-16
PCT/JP2016/077210 WO2017047680A1 (ja) 2015-09-16 2016-09-15 共重合体およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017047680A1 JPWO2017047680A1 (ja) 2018-08-30
JP6781706B2 true JP6781706B2 (ja) 2020-11-04

Family

ID=58288959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017539956A Active JP6781706B2 (ja) 2015-09-16 2016-09-15 共重合体およびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6781706B2 (ja)
TW (1) TWI689523B (ja)
WO (1) WO2017047680A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018003822A1 (ja) * 2016-06-29 2018-01-04 日油株式会社 滑り性付与剤および滑り性付与方法
TWI712621B (zh) * 2016-06-29 2020-12-11 國立大學法人東京大學 共聚物及其用途
WO2019108871A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-06 The Regents Of The University Of California Biofouling resistant coatings and methods of making and using the same
EP3980088A4 (en) 2019-06-05 2023-06-14 The Regents of the University of California BIOFOILING RESISTANT COATINGS AND METHODS OF MAKING AND USING THEREOF

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61239245A (ja) * 1985-04-17 1986-10-24 Nippon Oil & Fats Co Ltd フオトレジスト材料
JP5597814B2 (ja) * 2008-09-05 2014-10-01 国立大学法人 東京大学 疎水性ポリマー材料の光表面改質法
JP5598891B2 (ja) * 2008-09-05 2014-10-01 国立大学法人 東京大学 疎水性基材の表面処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201720848A (zh) 2017-06-16
WO2017047680A1 (ja) 2017-03-23
JPWO2017047680A1 (ja) 2018-08-30
TWI689523B (zh) 2020-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6590909B2 (ja) ポリマーおよびその架橋体
JP7131585B2 (ja) 生体物質の付着抑制能を有するイオンコンプレックス材料及びその製造方法
JP5871000B2 (ja) ポリマー及びその製造方法
JP6781706B2 (ja) 共重合体およびその製造方法
WO2001005855A1 (fr) Copolymere statistique, procede de production d'un tel copolymere et materiau medical associe
EP3480283B1 (en) Slipperiness-imparting agent and slipperiness-imparting method
US10927206B2 (en) Copolymer and application therefor
JP2002356519A (ja) ホスホリルコリン類似基含有重合体および用途
JP7425405B2 (ja) 共重合体およびその用途
JP2022036820A (ja) 共重合体及びその用途
JP2018033846A (ja) 医療用具用重合体、医療用具用材料及びそれを用いた医療用具
JP6833673B2 (ja) 抗血栓性ブロック共重合体
JP7459616B2 (ja) 共重合体、医療用コーティング剤及び医療機器
JP2018035318A (ja) 重合体の表面親水化処理方法、表面親水化物品の製造方法および表面親水化物品

Legal Events

Date Code Title Description
AA64 Notification of invalidation of claim of internal priority (with term)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764

Effective date: 20180529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180608

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200324

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201016

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6781706

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150