WO2024018999A1 - ポリマー化合物 - Google Patents

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WO2024018999A1
WO2024018999A1 PCT/JP2023/025987 JP2023025987W WO2024018999A1 WO 2024018999 A1 WO2024018999 A1 WO 2024018999A1 JP 2023025987 W JP2023025987 W JP 2023025987W WO 2024018999 A1 WO2024018999 A1 WO 2024018999A1
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polymer compound
polymer
water
cells
compound according
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PCT/JP2023/025987
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慎吾 小林
健人 吉田
賢 田中
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国立大学法人九州大学
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F16/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F16/12—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • C08F16/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F16/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08F8/02—Alkylation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING 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
    • C09D129/00—Coating 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 at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Coating compositions based on hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D129/10—Homopolymers or copolymers of unsaturated ethers

Definitions

  • the present invention relates to a novel polymer compound and a surface treatment composition containing the polymer compound.
  • biocompatible materials include 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC) polymer, polyethylene glycol (PEG), and poly(2-methoxyethyl acrylate) (PMEA).
  • MPC 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine
  • PEG polyethylene glycol
  • PMEA poly(2-methoxyethyl acrylate)
  • biocompatible materials form parts of the surface of medical devices that come in contact with biological components such as blood, thereby preventing the surface of medical devices from being recognized as foreign matter, and as a result, improving the coagulation system, Because it exhibits biocompatibility such as suppressing the activation of blood and platelet systems, it has been put to practical use as a material for the parts of various medical devices that come into contact with blood, etc.
  • Intermediate water is characterized by the movement of latent heat associated with the ordering/disordering of water molecules in the sub-zero temperature range, and there are two types of intermediate water: antifreeze water, which is strongly bound to the material surface, and nonfreeze water, which is hardly restrained by the material surface. It is understood as a water molecule in a state that exhibits properties intermediate to that of free water.
  • the above-mentioned PEG is a polymer having -(C 2 H 4 -O)-, which is a type of chain ether structure, as a repeating unit, contains intermediate water when hydrated, and has extremely excellent biocompatibility. It has been known. Furthermore, the above PMEA has a structure in which a side chain whose main structure is -(C 2 H 4 -O)-, which is the structural unit of the PEG, is bonded to the acrylic skeleton, and when it contains water, it releases intermediate water. It is known that it contains biocompatible substances. Further, Patent Document 2 describes that a polymer exhibiting good biocompatibility can be constructed by introducing a chain ether structure as a side chain to a (meth)acrylamide skeleton.
  • Patent Document 1 discloses that by changing the number of carbon atoms constituting the chain ether structure contained in the side chain portion, and by changing the number of repeats of the chain ether structure, the intermediate water that can be contained is It is stated that the amount and the solvent in which it can be dissolved vary.
  • Patent Document 3 describes that a polymer obtained by polymerizing a diene monomer into which a chain ether structure has been introduced exhibits biocompatibility such as antithrombotic properties.
  • An object of the present invention is to provide a novel polymer compound containing a chain ether structure and exhibiting biocompatibility.
  • a polymer compound characterized by containing a repeating unit represented by the following formula (1) A polymer compound characterized by containing a repeating unit represented by the following formula (1).
  • R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 12 or less carbon atoms which may have hydrogen or an ether bond
  • R 2 is a linear or A divalent saturated hydrocarbon group containing a branched carbon chain
  • R3 is a monovalent hydrocarbon group having 6 or less carbon atoms that may have an ether bond
  • m is a natural number of 1 or 2
  • n is Indicates the number of repetitions of a repeating unit.
  • R 2 is -CH 2 -, -CH 2 CH 2 -, -CH(CH 3 )-, -CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH(CH 3 )CH 2 -, -CH 2 ( CH2 ) 2CH2- , -CH ( CH3 ) CH2CH2- , -CH2 ( CH )( CH3 ) CH2- , -CH( CH3 )CH( CH3 )-, -CH2 ( CH2 ) 3CH2- , -CH( CH3 )( CH2 ) 2CH2- , -CH2 ( CH2 ) 2C ( CH3 ) 2- , and -CH2 ( CH2 ) 4CH
  • the above polymer compound is a divalent saturated hydrocarbon group selected from the group consisting of 2- .
  • R 3 is CH 3 , -CH 2 CH 3 , -(CH 2 ) 2 CH 3 , -(CH 2 ) 3 CH 3 , -(CH 2 ) 4 CH 3 , -(CH 2 ) 5 CH
  • the above polymer compound is a monovalent hydrocarbon group selected from the group consisting of 3 .
  • a coating composition obtained by dissolving the polymer compound according to any one of (1) to (4) above in a solvent.
  • a medical device whose surface is at least partially coated with the polymer compound according to any one of (1) to (4) above.
  • a polymer compound that exhibits good biocompatibility and has particularly excellent adhesion to a base material, and can be used to form the surface of a member that is required to exhibit various biocompatibility. It can be suitably used.
  • hydrophobic polymer At the interface between the hydrophobic polymer and the aqueous phase, it is thought that no substantial interaction occurs between the polymer molecules and water molecules that make up the polymer, and a clear interface is maintained between the polymer and the aqueous phase. .
  • a hydrophilic polymer is equilibrated with an aqueous phase, a hydration reaction occurs between the polymer molecules constituting the polymer and water molecules, resulting in a complex interfacial structure (hydration structure).
  • Various polymers are considered to be classified as hydrophobic/hydrophilic depending on the presence or absence of interaction with the aqueous phase (water molecules).
  • the hydrated structure formed on the surface of a hydrophilic polymer that is in equilibrium with the water phase is generally strongly constrained by polymer molecules, and when subjected to temperature history such as heating or cooling, the water molecules undergo solidification. It is known that there are water molecules that cannot undergo phenomena such as melting, and water molecules in this state are generally called “unfrozen water.”
  • the outer shell of the antifreeze water contains "free water” that is weakly restrained by the cohesive force between the water molecules that make up the antifreeze water, and that causes solidification/melting, etc., similar to a single-phase water phase. It is known that water molecules exist in a state called ⁇ .
  • biocompatibility exhibited by various polymers is due to the affinity generated between the polymer and water molecules.
  • a particularly highly hydrophilic polymer such as the above-mentioned PEG
  • PEG poly(ethylene glycol)
  • a particularly highly hydrophilic polymer such as the above-mentioned PEG
  • it exhibits biocompatibility and exhibits the characteristics of a water-soluble polymer that dissolves in water.
  • water molecules bind at high density around the molecular chains of the polymer, making it difficult to maintain the bonds between the polymer molecules.
  • polymers that cause hydration between water molecules polymers that do not exhibit water solubility may be particularly referred to as hydratable polymers.
  • polymer and “polymer” are used interchangeably to indicate a compound (molecule) having a structure composed of repeating monomer units.
  • the repeating units constituting the polymer may be referred to as monomer units.
  • polymer is used to refer not only to polymers but also to macromolecules formed by covalently bonding many atoms, such as proteins, nucleic acids, and the like.
  • chain ether structure is used to mean a structure in which one or more unit structures in which one end of an alkylene group is replaced with an ether bond (-O-) are connected.
  • the present inventor conducted various studies on various polymers having a chain ether structure in the side chain portion, and found that a polyolefin skeleton is used as the main chain and a structure containing a chain ether structure is introduced into the side chain portion. As a result, a hydrophilic polymer with an amorphous structure is generated, and a polymer compound that exhibits biocompatibility and exhibits high adhesion when applied to various substrates can be constructed. This discovery led to the present invention.
  • the coatings obtained by coating various resin substrates with polymer compounds in which a structure containing a chain ether structure is introduced as a side chain to a polyolefin skeleton according to the present invention exhibit water insolubility, and are particularly resistant to water phases. Even when in contact for a long time, changes in morphology such as non-uniform film thickness are unlikely to occur, and it can be preferably used to impart biocompatibility to the surfaces of medical devices and the like.
  • the above PMEA which is constructed by introducing a structure containing a chain ether structure as a side chain into an acrylic skeleton, is used, and it is applied to a resin base material such as PET and placed in an aqueous phase for a long time.
  • a resin base material such as PET
  • the thickness of the film made of PMEA becomes uneven on the surface of the resin base material, and a pattern of spots containing minute hill-like protrusions is generated, which is a tendency to cause so-called dewetting. is observed.
  • the films formed on the surfaces of various substrates using the polymer compound according to the present invention exhibit high adhesion to various substrates, and also exhibit high adhesion when brought into contact with an aqueous phase for a long period of time. It can stably maintain its shape even when used, and can be preferably used to impart biocompatibility to the surface of medical devices such as heart-lung machines that are desired to be used continuously for a long period of time.
  • the adhesion to the resin substrate is improved, and dewetting is particularly difficult to occur even when immersed in the aqueous phase for a long time.
  • the reason is considered as follows.
  • the acrylic skeleton which is the main chain part of PMEA, etc.
  • the acrylic skeleton is difficult to hydrate with water molecules, and as a result, the cohesive force between adjacent main chain parts is maintained, resulting in an overall It is considered to be water soluble.
  • a certain amount of hydration also occurs in the acrylic skeleton, which reduces the cohesive force generated in the main chain, resulting in fluidity. This is presumed to be the result of PMEA flowing in a direction that reduces interaction with the resin base material due to interfacial free energy between the PMEA, etc. and a different type of resin base material.
  • the polyolefin constituting the main chain of the polymer compound according to the present invention is composed of simple carbon-carbon bonds and does not contain polar functional groups that easily cause hydration, so it remains in the aqueous phase for a long time. Even when immersed for a period of time, hydration in the main chain part is less likely to occur when compared to acrylic skeletons, etc., and the adhesion strength and form of the film at the interface with the resin base material are less likely to change. It is inferred.
  • the coating containing the polymer compound according to the present invention can maintain adhesion strength with various resin substrates even when in contact with an aqueous phase for a long time, Demonstrate biocompatibility over a long period of time even in applications where various forces are applied such as when coming into contact with the flow of blood etc. in a heart-lung machine, which may easily cause peeling of the coating provided on the surface of the base material. becomes possible.
  • the polymer hydrates when the polymer compound and water are brought into contact, depending on the introduction density when introducing the side chain moiety containing a chain ether structure into the polyolefin skeleton. It was found that the time required to form a stable hydrated structure and the water content at that time change. In other words, regarding the density of side chains introduced into the main chain, by introducing one side chain for every two carbon atoms or one side chain for every three carbon atoms that make up the main chain, it is possible to It has been found that a hydrated structure is formed by contacting the polymer with a high water content, and a polymer compound containing water at a high water content is formed.
  • the biocompatibility exhibited by various polymers is thought to be developed by the presence of intermediate water in the hydrated structure when the polymer is hydrated.
  • a certain amount of time is required for hydration of the polymer, and that the time required for completion of hydration varies depending on the structure of the polymer and the like.
  • hydrophilic parts within the polymer compound move to the interface with the aqueous phase near the surface of the polymer, using the minimization of the interfacial free energy between the polymer and the aqueous phase as a driving force. It is presumed that this phenomenon is accompanied by a phenomenon in which hydration occurs, and the ease of movement is thought to affect the time taken to complete hydration.
  • polystyrene resin In the polymer compound according to the present invention, it is thought that when the density of the side chains introduced into the polyolefin skeleton is increased, the mobility of the side chain moieties is improved, so that hydration is completed in a short time.
  • Ta Compared to (meth)acrylic skeletons, (meth)acrylamide skeletons, etc., polyolefin polymers do not have polar functional groups near the main chain and are composed of hydrocarbon chains, so the homogeneity of the polymer matrix is is considered to be higher and its polarity is lower.
  • compositions containing polymer compounds that can be completely hydrated in a short period of time can be used, for example, in applications where it is difficult to hydrate in advance before use, or in applications where gas and liquid phases alternately contact each other. It becomes possible to exhibit good biocompatibility even in
  • the polymer compound according to the present invention is characterized by containing a repeating unit represented by the above formula (1).
  • R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 12 or less carbon atoms which may have hydrogen or an ether bond
  • R 2 is a linear or monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R3 is a monovalent hydrocarbon group having 6 or less carbon atoms that may have an ether bond
  • m is a natural number of 1 or 2
  • n is Indicates the number of repetitions of a repeating unit.
  • a side chain moiety is introduced by bonding one end of a divalent saturated hydrocarbon group (R 2 ) to the carbon chain that is the main chain.
  • R 2 divalent saturated hydrocarbon group
  • polar functional groups since there is no polar functional group bonded to the main chain, hydration in the main chain is suppressed, and adhesion to various substrates is maintained even in a humid environment for a long time. Conceivable.
  • divalent saturated hydrocarbon group (R 2 ) it is possible to use a divalent saturated hydrocarbon group containing a linear or branched carbon chain having 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples include -CH2- , -CH2CH2- , -CH ( CH3 )-, -CH2CH2CH2- , -CH( CH3 ) CH2- , -CH2 ( CH2 ) 2 CH2- , -CH( CH3 ) CH2CH2- , -CH2 (CH)( CH3 ) CH2- , -CH( CH3 )CH( CH3 ) -, -CH2 (CH 2 ) 3 CH2- , -CH ( CH3 )( CH2 ) 2CH2- , -CH2 ( CH2 ) 2C ( CH3 ) 2- , and -CH2 ( CH2 ) 4CH2- Divalent saturated hydrocarbon groups selected from the group consisting of can be used.
  • a chain ether structure is formed by R 2 and R 3 connected by an ether bond, and the chain ether structure generates intermediate water when water is added, thereby expressing biocompatibility. It is conceivable that. Further, by further having an ether bond inside R 3 , a chain ether structure in which a plurality of units are connected can be formed. Furthermore, by bonding a hydrocarbon group having an ether bond as R 1 , the substantial side chain density can be improved, and the water content at saturated water content can be increased.
  • hydrocarbon group that may have an ether bond means that it includes a form in which two carbon atoms constituting the hydrocarbon group are bonded via an ether bond (-O-), For example, in comparison with an ethyl group (-CH 2 -CH 3 ), it means that it may include a group represented by -CH 2 -O-CH 3 .
  • the number of ether bonds contained in each hydrocarbon group is not limited to a single number, and may have a plurality of ether bonds. Further, in each side chain portion contained in the polymer compound, it is also possible to include hydrocarbon groups having mutually different configurations as hydrocarbon groups corresponding to R 2 and R 3 .
  • hydrogen groups include methyl (CH 3 ), ethyl (-CH 2 CH 3 ), propyl (-(CH 2 ) 2 CH 3 ), i-propyl (-CH(CH 3 ) 2 ), n-butyl ( - ( CH2 ) 3CH3 ), i - butyl ( -CH2CH (CH3) 2 ), tert-butyl (-C( CH3 ) 3 ), n-pentyl (-( CH2 ) 4CH3 ) ), neopentyl (-CH 2 C(CH 3 ) 3 ), isoamyl (-(CH 2 ) 2 CH(CH 3 ) 2 ), tert-amyl (-C(CH 3 ) 2 CHCH 3 ), n-hexyl ( -( CH2 ) 3CH
  • a repeating unit with an m value of 1 and a repeating unit with an m value of 2 coexisting it is also possible to have a repeating unit with an m value of 1 and a repeating unit with an m value of 2 coexisting.
  • repeating units other than the repeating unit represented by the above formula (1) can also be introduced.
  • the polymer compound according to the present invention can also be produced by forming a block copolymer between a group composed of repeating units having the m value of 1 or 2 and a group composed of other repeating units. It is possible to add various features.
  • the proportion of the structure represented by formula (1) to the total number (n) of repeating units constituting the polymer compound is 51 mol% or more, and in particular, the proportion of the structure represented by formula (1) )
  • the proportion of the structure represented by formula (1) is 70 mol% or more, 90 mol% or more, or 95 mol% or more, or by making the polymer compound substantially composed only of the structure shown in formula (1), the polymer compound has good biocompatibility. It becomes possible to express one's sexuality.
  • the number average molecular weight of the polymer compound according to the present invention is, for example, desirably in the range of 10,000 to 500,000, more preferably in the range of 30,000 to 100,000.
  • the polymer compound according to the present invention generates a hydrated structure composed of antifreeze water, intermediate water, etc. upon hydration, and exhibits a predetermined hydrophilicity, and has a number average molecular weight of 10,000. or more, or 30,000 or more, good water solubility can be imparted.
  • by setting the number average molecular weight to 500,000 or less, or 100,000 or less fluidity can be ensured when the polymer compound according to the present invention is applied to the surface of a substrate by means such as coating.
  • the polymer compound according to the present invention can be used as a composition mixed with other polymer compounds, filler components, solvents, dispersion media, etc., depending on the purpose of use.
  • it can be used by dissolving it in an appropriate solvent to prepare a coating composition, and coating the surface of various substrates with this by a coating method, a spray method, a dipping method, or the like.
  • the coating can be performed, for example, by applying a coating composition to the surface of various substrates to which biocompatibility is desired and then removing the solvent by evaporation.
  • the coating composition formed by dissolving the polymer compound according to the present invention in various solvents for example, antibacterial agents, radical scavengers, superfluous agents, etc.
  • Additives such as oxide decomposers, antioxidants, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, plasticizers, flame retardants, and antistatic agents can be used in combination.
  • polymer molecules can be crosslinked in the coating film by using various crosslinking agents or by energy irradiation such as electron beams. It is possible to improve the resistance of the film.
  • the polymer compound according to the present invention is an ⁇ -olefin into which a structure corresponding to -R 2 -O-R 3 in the above formula (1) is introduced, or an ⁇ -olefin into which a structure forming R 1 in the above formula (1) is introduced.
  • ⁇ -disubstituted olefin as a monomer and an appropriate catalyst as a polymerization initiator Alternatively, it can also be synthesized by polymerizing ⁇ -olefin etc. into which a protecting group has been introduced that allows the introduction of the structure after polymerization in the presence of an appropriate catalyst, and then replacing the protecting group with the desired structure. can.
  • heterogeneous catalysts such as Ziegler-Natta catalysts used for olefin polymerization can be used. From the viewpoint of structural uniformity and molecular weight distribution of the polymer to be polymerized, homogeneous transition metal complex catalysts such as metallocene catalysts are particularly preferably used.
  • the catalyst may be deactivated by the influence of the polar group depending on the structure around the ether bond, resulting in a polymer compound having a predetermined molecular weight. polymerization may become difficult.
  • the polymer according to the present invention can be obtained by polymerizing ⁇ -olefin using a monomer in which a protecting group has been introduced near the ether bond, and then replacing the protecting group with a predetermined structure. It is also possible to use it as a compound.
  • the polymer compound according to the present invention can also be synthesized by performing anionic polymerization using a diene monomer into which a structure corresponding to -R 2 -O-R 3 in the above formula (1) is introduced as a raw material.
  • a 1,2-addition reaction or a 3,4-addition reaction proceeds between the diene monomers, resulting in A polymer compound having a structure in which one side chain is introduced for every two carbon atoms constituting the chain can be synthesized.
  • a branched alkane chain is contained in the R 2 portion in the above formula (1).
  • Polymer compounds containing a branched alkane chain in the R 2 portion are also included in the polymer compounds according to the present invention.
  • ADMET polymerization metathesis polymerization
  • a trimethylene group with a halogen such as a chlorine atom bonded to both ends and a hydrogen atom substituted with a structure corresponding to -R 2 -O-R 3 in the above formula (1) is used as a monomer, and Wurtz is used in the presence of an alkali metal.
  • the polymerization of the polymer compound according to the present invention can be carried out using saturated hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, butane, octane, and isobutane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and methylcyclohexane, and aromatic solvents such as benzene, toluene, and xylene.
  • saturated hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, butane, octane, and isobutane
  • alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and methylcyclohexane
  • aromatic solvents such as benzene, toluene, and xylene.
  • Polymerization of the polymer compound according to the present invention can be carried out in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, for example, in a temperature range of -80 to 150°C, more preferably in a temperature range of -50 to 50°C. It is possible to do this with an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, for example, in a temperature range of -80 to 150°C, more preferably in a temperature range of -50 to 50°C. It is possible to do this with an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, for example, in a temperature range of -80 to 150°C, more preferably in a temperature range of -50 to 50°C. It is possible to do this with
  • the thickness of the coating film containing the polymer compound according to the present invention which is provided on the surface of various substrates, may be preferably within the range of several nanometers to 1 mm, depending on the use of the substrate.
  • a coating exhibiting biocompatibility can be constructed.
  • a coating composition containing the polymer compound according to the present invention can be used as a so-called primer to coat the surface of the coating film. It is also possible to use a stack of various polymers. Furthermore, when bringing a biological material such as blood into contact with a surface coated with the polymer compound according to the present invention, the surface may be impregnated with water in advance to hydrate the polymer portion containing the structure that contributes to the inclusion of intermediate water. It is preferable to keep them equal.
  • the coating composition containing the polymer compound according to the present invention only needs to coat at least a portion of the surface used in contact with in-vivo tissues, cells, blood, etc. Therefore, the coating composition according to the present invention can be used as a surface treatment agent.
  • a medical device is a device that is used in contact with in-vivo tissue, cells, blood, etc., and is used, for example, for the purpose of not harming the physiological activity of the in-vivo tissue, blood, etc. means the equipment used.
  • the medical device may be placed in a living body, used in contact with exposed living tissue or blood, or implanted in living tissue such as bone tissue. It naturally includes forms used in contact with the relevant tissue, forms used in extracorporeal circulation medical materials in contact with blood, which is an in-vivo component taken out of the body, and the like.
  • "used for medical purposes” includes the above-mentioned "used in contact with in-vivo tissue or blood” or intended use thereof.
  • the material and shape of the members constituting medical devices etc. coated with the coating composition of the present invention are not particularly limited, and examples thereof include porous bodies, fibers, nonwoven fabrics, particles, films, sheets, tubes, hollow fibers, etc. or powder, etc. may be used.
  • Materials include natural polymers such as wood brocade and hemp, nylon, polyester, polyacrylonitrile, polyolefin, halogenated polyolefin, polyurethane, polyamide, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, poly(meth)acrylate, and ethylene-vinyl alcohol.
  • Examples include synthetic polymers such as polymers, butadiene-acrylonitrile copolymers, and mixtures thereof.
  • the coating composition containing the polymer compound according to the present invention is preferably used on surfaces where it is difficult to ensure adhesion with polymeric materials, such as metals, ceramics, glass, and composite materials thereof. Can be done.
  • the coating composition according to the present invention can be used for medical devices that are used in contact with in-vivo tissues and blood, such as implantable prosthetic organs and therapeutic instruments, extracorporeal circulation artificial organs, and even catheters ( Cardiovascular catheters such as angiography catheters, guide wires, and PTCA catheters; gastrointestinal catheters such as gastric tube catheters, gastrointestinal catheters, and esophageal tubes; urinary catheters such as tubes, urinary catheters, and urinary catheters; It is desirable to use it on at least a part of the surface of the device that comes into contact with in-vivo tissue or blood, preferably on almost all of the surface that comes into contact with blood.
  • implantable prosthetic organs and therapeutic instruments such as angiography catheters, guide wires, and PTCA catheters
  • gastrointestinal catheters such as gastric tube catheters, gastrointestinal catheters, and esophageal tubes
  • urinary catheters such as tubes, urinary catheters, and urinary catheters
  • a hollow fiber membrane external blood perfusion type prosthesis in which a large number of porous hollow fiber membranes for gas exchange are housed in a housing, blood flows on the outer surface of the hollow fiber membranes, and oxygen-containing gas flows inside the hollow fiber membranes.
  • An artificial lung may be provided in which the outer surface or outer surface layer of the hollow fiber membrane of the lung is coated with the coating composition according to the present invention.
  • a dialysate circuit including at least one dialysate container filled with dialysate and at least one drain container for collecting the dialysate; Even if a dialysis device has a liquid feeding means for feeding dialysate as an end point, and at least a part of its surface that comes into contact with blood is coated with the coating composition of the present invention, the coating of the present invention may also be used.
  • the composition can be coated on the surface of a substrate or particle surface that comes into contact with an aqueous solution containing various proteins, cells, etc., by taking advantage of the selective adsorption property for proteins, cells, etc. exhibited by the surface having a predetermined amount of intermediate water. Therefore, it may be used for the purpose of configuring various diagnostic chips.
  • the surface formed by the polymer compound of the present invention, which is coated with the coating composition of the present invention can be preferably used as a cell culture support capable of adhering and maintaining cells in a preferred form. Can be done.
  • the support for cell culture whose surface is composed of the polymer compound according to the present invention is not particularly limited as long as it is a cell that lives by adhering to a substrate, such as epidermal cells, vascular endothelial cells, oral endothelial cells, and esophageal epithelium.
  • gastrointestinal epithelial cells such as gastric epithelial cells and intestinal epithelial cells
  • respiratory epithelial cells such as nasal mucosal epithelial cells, tracheal epithelial cells, and alveolar epithelial cells
  • exocrine cells such as sweat gland cells, sebaceous gland cells, apocrine gland cells, and mammary gland cells.
  • Glandular cells salivary gland epithelial cells, lacrimal gland cells, pancreatic islets of Langerhans cells, adrenal medulla cells, adrenal cortex cells, pineal gland cells, pituitary cells, endocrine gland cells such as thyroid cells, hepatocytes, renal epithelial cells, pancreatic cells, adrenal glands Visceral parenchymal cells such as taste bud cells, olfactory epithelial cells, sensory organ cells such as hair cells, nerve cells, glial cells such as astrocytes and Schwann cells, cardiomyocytes, skeletal muscle cells, smooth muscle cells, etc.
  • myocytes myocytes, fibroblasts, stromal cells, connective tissue cells, chondrocytes, mesenchymal cells such as osteoblasts, thymic epithelial cells, uterine epithelial cells, ovarian follicular cells, oviduct epithelial cells, seminiferous tubule epithelial cells, It can be applied to cell culture such as Leydig cells.
  • the cell culture support whose surface is composed of the polymer compound according to the present invention can be used for embryonic stem cells (ES cells), induced pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic tumor cells (EC cells), Pluripotent stem cells such as germ stem cells (EG cells), nuclear transplantation ES cells, somatic cell-derived ES cells, hematopoietic stem cells, bone marrow-derived mesenchymal stem cells, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, and other stromal-derived stem cells , Muse cells, tissue stem cells such as neural stem cells, multipotent stem cells, and progenitor cells in various tissues such as liver, pancreas, adipose tissue, bone tissue, and cartilage tissue.
  • ES cells embryonic stem cells
  • iPS cells induced pluripotent stem cells
  • EC cells embryonic tumor cells
  • Pluripotent stem cells such as germ stem cells (EG cells), nuclear transplantation ES cells, somatic cell-derived ES cells,
  • Synthesis Example 1 a polymer compound composed of repeating units shown in the following formula (2) was synthesized.
  • the polymerization reaction was carried out with a protecting group introduced into the monomer used, and then the protecting group contained in the polymer was replaced.
  • a polymer compound was synthesized by the method of forming the structure of formula (2).
  • TBS tert-butyldimethylsilyl
  • silyl protecting group As shown in the scheme below, a TBS (tert-butyldimethylsilyl) group, which is a silyl protecting group, was provided to the hydroxyl group of 4-pentene-1-ol, the starting material.
  • reaction solution was diluted by adding water, the organic layer was collected using a separatory funnel, the water was removed from the collected organic layer with MgSO4 , the collected filtrate was filtered with suction, and the collected filtrate was collected using an evaporator.
  • Concentrate and remove highly polar components using column chromatography (filling material: Silica gel 60N, developing solvent: hexane, TLC: Rf 0.30 (4-pentene-1-OTBS)), and then concentrate again using an evaporator. Then, a colorless and transparent liquid was obtained by performing vacuum distillation (34° C./1 mmHg) in the presence of CaH 2 (yield: 35.08 g, yield: 87.5%).
  • FIG. 1 shows the 1 H-NMR spectrum of the product obtained above. As shown in FIG. 1, a peak derived from the TBS group was observed in the above product, and it was thought that 4-pentene-1-OTBS was produced. The conversion rate for the addition of protecting groups was estimated to be greater than 99%.
  • Solution A in which toluene (5 mL) was added to the 4-pentene-1-OTBS (24.02 g/120.0 mmol) obtained above, Cp * 2 ZrMe 2 (158.2 mg/0.404 mmol), and B.
  • reaction solution was mixed with an excess amount of methanol to stop the reaction and precipitate the product.
  • precipitation purification is carried out by repeating the operation of mixing with an excess amount of methanol and reprecipitation.Finally, by evaporating and removing THF, a colorless transparent viscous product is obtained. A mass was obtained (yield: 22.43 g, yield: 93.4%).
  • FIG. 2 shows the 1 H NMR spectrum of the product obtained above.
  • the signal derived from the double bond of the monomer disappeared, confirming that polymerization had proceeded.
  • the above product was deprotected using TBAF (tetrabutylammonium fluoride) according to the following scheme.
  • FIG. 3 shows the 1 H NMR spectrum of the product obtained above. As shown in FIG. 3, it was observed that the peak derived from the TBS group disappeared and a peak derived from the hydroxy group appeared due to the above treatment, confirming that deprotection was performed.
  • a solution prepared by dissolving the above hydroxy group-containing viscous material (0.97 g) in 20 mL of DMF was added dropwise to the above NaH-containing dispersion, followed by stirring at 60°C for 1 hour, and then cooling to room temperature. . Then, 9.2 g (64.82 mmol) of methyl iodide (>95% (GC), Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise and mixed, and the mixture was stirred again at 60°C for 3 hours. The hydrogen atom of the group was methylated.
  • FIG. 4 shows the 1 H NMR spectrum of the product obtained above.
  • FIG. 5 shows an infrared absorption (IR) spectrum of the product obtained above.
  • the product was considered to be composed of repeating units represented by formula (2).
  • an absorption peak derived from OH stretching vibrations existing around 3000 to 3700 (cm -1 ) is not observed, suggesting that the hydroxyl group was methylated according to the above scheme. It was done.
  • the molecular weight (Mn) of the product was estimated to be 21700 g/mol.
  • Synthesis Example 2 a polymer compound composed of repeating units represented by the following formula (3) was synthesized by the method described in Patent Document 3.
  • the polymer compound (P2) synthesized in Synthesis Example 1 above and the polymer compound (P4) synthesized in Synthesis Example 2 were prepared using THF as a solvent so that the polymer content in 100 mL of solution was 0.2 g (0.2 (wt) /vol%)) to prepare a polymer solution. Further, PMEA was dissolved in methanol as a solvent to give a polymer solution of 0.2 (wt/vol%).
  • each polymer solution was dropped onto each resin substrate (polypropylene (PP) resin, PET resin whose surface was roughened by nitrogen plasma) with a diameter of 14 mm, and a spin coater was applied.
  • PP polypropylene
  • a spin coater was applied.
  • the solvent was left to stand indoors for 15 minutes to evaporate the solvent.
  • the coating was coated again under the same conditions and then dried at 25° C. for 24 hours or more, and the following evaluations were made using the sample as a sample.
  • Figure 6 shows the appearance when each polymer compound was applied on a PP resin substrate, and the PP resin substrate coated with each polymer compound was exposed to phosphoric acid at room temperature. A stereomicroscopic photograph of the appearance after immersion in a buffer solution (PBS(-)) for 20 hours is shown. On the substrate coated with PMEA synthesized in Synthesis Example 3, a speckled pattern was observed after film formation, indicating that PMEA was finely aggregated after the coating composition was applied with a spin coater until the solvent dried. It was inferred.
  • PBS(-) buffer solution
  • FIG. 7 shows the contact angle ( ⁇ ) on the surface of each polymer compound and on the surface of the PET substrate without coating.
  • ⁇ the contact angle
  • P2 according to Synthesis Example 1 the contact angle rapidly decreased immediately after the droplet came into contact with it, and the contact angle was approximately 55 degrees after 60 seconds.
  • P4 according to Synthesis Example 2 showed a contact angle of about 67 degrees after 60 seconds.
  • a contact angle of approximately 35 degrees was observed for PMEA, which exhibits high biocompatibility.
  • Each contact angle ( ⁇ , ⁇ ') indicates the value 30 seconds after the droplets or bubbles came into contact.
  • the rate of surface change (from dry state to hydrated state) during contact angle measurement using the droplet method and the surface change from hydrated state to dry state during contact angle measurement using the bubble-in-water method is sufficient. It is considered that the values of ⁇ and ⁇ '' shown in FIG. 8 will be equal if the speed is as fast as .
  • Platelet adhesion occurring on the surface of the substrate coated with each polymer compound was evaluated by the method described below. Human whole blood collected in the United States within 4 days (containing 3.2% sodium citrate) is mixed uniformly, then centrifuged at 400 rcf (1500 rpm) for 5 minutes to collect the supernatant, which is a plasma component. This was used as platelet rich plasma (PRP). Further, the remaining blood was centrifuged at 2,500 rcf (4,000 rpm) for 10 minutes, and the supernatant was collected to obtain platelet poor plasma (PPP). The concentration of platelets present in PRP was measured using a hemocytometer, and a platelet suspension was prepared by diluting PRP with PPP so that the seeding density on the substrate was 4 ⁇ 10 7 cells/cm 2 .
  • Types I to III were counted.
  • degree of activation there are two types: one type has a low degree of activation and sticks while maintaining a circular shape similar to that in blood (type I), and the other type has a medium degree of activation and does not show pseudopodia formation. They were classified into two types: an adhesive form with a high degree of activation (type II), and an adhesive form with a large degree of activation and an extended form (type III).
  • FIG. 9 shows the evaluation results of platelet adhesion on the substrate surface coated with each polymer compound. As shown in FIG. 9, platelet adhesion was suppressed on the surfaces of P2 (Synthesis Example 1) and P4 (Synthesis Example 2) to the same extent as PMEA (Synthesis Example 3), which has high biocompatibility. It was shown that it has a sexual nature.
  • the polymer compound according to the present invention exhibits high biocompatibility and good adhesion to various base materials, and therefore forms surfaces that are desired to be endowed with biocompatibility, such as the surfaces of medical devices. It can be preferably used as a material for

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Abstract

鎖状エーテル構造を含み、生体親和性を示す新規なポリマー化合物を提供すること。　主鎖としてポリオレフィン骨格を有し、その側鎖部分に鎖状エーテル構造を含む構造を導入したポリマー化合物。

Description

ポリマー化合物
　本発明は、新規なポリマー化合物、及び当該ポリマー化合物を含む表面処理組成物等に関する。本願は、２０２２年７月１６日に日本国へ出願された特願２０２２－１１４４１８号に基づく優先権を主張し、その内容を援用する。
　一般に、各種材料表面に血液等の生体成分が接触すると、当該材料表面が異物として認識されて生体組織中のタンパク質の非特異的吸着、変性、多層吸着等が生じ、その結果、凝固系、補体系、血小板系等の活性化が生じることが知られている。このため、生体と接触して使用される医療用機器の表面においては、当該機器が異物として認識され、生体成分と異物反応を起こすことを防止するために、当該機器の表面に生体親和性を付与することが望まれる。
　各種医療用機器の表面に生体親和性を付与する手段として、従来から生体親和性を有する材料を人工的に合成し、これを医療用機器の表面に塗布して使用する試みがなされている。このような生体親和性材料としては、２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）ポリマー、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（２－メトキシエチルアクリレート）（ＰＭＥＡ）等が代表的に知られている。これら生体親和性材料により、医療用機器表面などの血液等の生体成分が接触する部位を構成することで、医療用機器表面が異物として認識されることが防止され、その結果、凝固系、補体系、血小板系等の活性化が抑制される等の生体親和性が発現されるため、各種の医療用機器の血液等と接触する部位を構成する素材として実用化されている。
　上記のような生体親和性を示すポリマーは一般に所定の親水性を示すと共に、当該ポリマーに含水させて水和させた際に、当該水和構造内に共通に「中間水」（ｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｂｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ、ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｗａｔｅｒ）と呼ばれる形態で水分子を含有することが明らかになっている。中間水は、氷点下の温度域において水分子の規則化／ 不規則化に伴う潜熱の移動を生じることによって特徴付けられ、物質表面に強く拘束される不凍水と、物質表面によって殆ど拘束を受けていない自由水に対して、その中間的な特性を示す状態の水分子として理解されている。上記水和構造内に中間水を生成するポリマーにおいては、その構造に応じた割合で中間水を生成し、生体親和性の発現に重要な役割を担っていると考えられている（例えば、特許文献１等を参照）。
　上記の各ポリマーが、それぞれ含水した際に中間水を含む水和構造を生成する理由は必ずしも明らかではないが、従来の研究により、中間水を含む水和構造を生成するポリマーに共通する構造の存在が明らかにされている。
　上記ＰＥＧは、鎖状エーテル構造の一種である－（Ｃ２Ｈ４－Ｏ）－を繰返し単位とするポリマーであって、含水時に中間水を含有し、非常に優れた生体親和性を有することが知られている。また、上記ＰＭＥＡは、アクリル骨格に対して当該ＰＥＧの構成単位である－（Ｃ２Ｈ４－Ｏ）－を主たる構造とする側鎖を結合した構造を有しており、含水時に中間水を含有して生体親和性を有することが知られている。また、特許文献２には、（メタ）アクリルアミド骨格に対して鎖状エーテル構造を側鎖として導入することにより良好な生体親和性を示すポリマーが構成可能であることが記載されている。
　また、例えば、特許文献１には、側鎖部分に含まれる鎖状エーテル構造を構成する炭素数を変化させ、また鎖状エーテル構造の繰り返し数等を変化させることにより、含有可能な中間水の量や、溶解可能な溶媒が変化することが記載されている。更に、特許文献３には、鎖状エーテル構造を導入したジエン系モノマーを重合して得られるポリマーが抗血栓性等の生体親和性を示すことが記載されている。
特開２０１７－８２１７４号公報 特開２００４－３５７８２６号公報 特開２０２１－６３１５９号公報
　上記のように、ポリマー化合物の一部として－（ＣｘＨ２ｘ－Ｏ）－の一般式で示される鎖状エーテル構造を含むことによって、当該ポリマーを含水させた際に中間水を含む水和構造を生成可能なポリマー化合物が構成できることが明らかになっている。一方、当該鎖状エーテル構造を一部に含むポリマー化合物においては、当該鎖状エーテル構造以外の部分の構造に応じてポリマー化合物が示す特性に違いを生じるために、当該ポリマー化合物の使用される用途等に応じたポリマー化合物の提供が期待されている。
　本発明は、鎖状エーテル構造を含み、生体親和性を示す新規なポリマー化合物を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を提供する。
　（１）下記式（１）で表される繰り返し単位を含むことを特徴とするポリマー化合物。但し、式（１）において、Ｒ１は水素又はエーテル結合を有していてもよい炭素数１２以下の１価の炭化水素基、Ｒ２は１～６個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐鎖状の炭素鎖を含む２価の飽和炭化水素基、Ｒ３はエーテル結合を有していてもよい炭素数６以下の１価の炭化水素基、ｍは１又は２の自然数、ｎは繰り返し単位の繰り返し数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 　（２）Ｒ２が、-ＣＨ２-、-ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）-、-ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ２）２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ）（ＣＨ３）ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）-、-ＣＨ２（ＣＨ２）３ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）（ＣＨ２）２ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ２）２Ｃ（ＣＨ３）２-、及び-ＣＨ２（ＣＨ２）４ＣＨ２-からなる群より選択される２価の飽和炭化水素基である上記のポリマー化合物。
　（３）Ｒ３が、ＣＨ３、-ＣＨ２ＣＨ３、-（ＣＨ２）２ＣＨ３、-（ＣＨ２）３ＣＨ３、-（ＣＨ２）４ＣＨ３、-（ＣＨ２）５ＣＨ３からなる群より選択される１価の炭化水素基である上記のポリマー化合物。
　（４）ポリマー化合物を構成する繰り返し単位数（ｎ）に対して、式（１）に示す構造が占める割合を５１ｍｏｌ％以上である上記のポリマー化合物。
　（５）上記（１）～（４）のいずれかのポリマー化合物を含むポリマー組成物。
　（６）上記（１）～（４）のいずれかのポリマー化合物が溶媒に溶解されてなるコーティング組成物。
　（７）上記（１）～（４）のいずれかのポリマー化合物によってその表面の少なくとも一部がコーティングされている医療機器。
　本発明に係るポリマー化合物によれば、良好な生体親和性を示すと共に、特に基材に対する密着性に優れるポリマー化合物が提供され、各種の生体親和性の発現が求められる部材表面を形成するために好適に使用することができる。
ＴＢＳ基で保護した４－ｐｅｎｔｅｎｅ－１－ｏｌの１Ｈ　ＮＭＲスペクトルである。 ＴＢＳ基で保護した４－ｐｅｎｔｅｎｅ－１－ｏｌ重合体の１Ｈ　ＮＭＲスペクトルである。 脱保護後の４－ｐｅｎｔｅｎｅ－１－ｏｌ重合体の１Ｈ　ＮＭＲスペクトルである。 メチル化後の重合体の１Ｈ　ＮＭＲスペクトルである。 メチル化後の重合体の赤外吸収スペクトルである。 ポリマー化合物をコーティングしたＰＰ基板の外観を示す実体顕微鏡写真である。 各ポリマー化合物の表面での液滴法による接触角を示すグラフである。 各ポリマー化合物の表面での液滴法による接触角と、水中気泡法による接触角を示すグラフである。 各ポリマー化合物の表面での血小板粘着の頻度を示すグラフである。
　疎水性ポリマーと水相との界面においては、当該ポリマーを構成するポリマー分子と水分子の間で実質的な相互作用が発生せず、ポリマーと水相間に明確な界面が維持されると考えられる。一方、親水性を示すポリマーを水相と平衡させた際には、当該ポリマーを構成するポリマー分子と水分子の間で水和反応等が生じることにより、複雑な界面構造（水和構造）が形成されることが知られており、当該水相（水分子）との相互作用の有無によって、各種ポリマーが疎水性／親水性に分類されるものと考えられる。
　上記水相と平衡する親水性ポリマーの表面に形成される水和構造内には、一般的にポリマー分子によって強く拘束され、加熱や冷却などの温度履歴を加えた際に水分子に固有の凝固／融解等の現象を生じることのできない水分子が存在することが知られており、このような状態の水分子は一般に「不凍水」と呼ばれている。また、当該不凍水の外殻には、当該不凍水を構成する水分子との間の凝集力などによって弱く拘束され、単相の水相と同様に凝固／融解等を生じる「自由水」と呼ばれる状態の水分子が存在することが知られている。
　一方、例えば、上記特許文献１～３等に記載されるポリマーが水相と水和した水和構造内には、上記不凍水や自由水とは異なる挙動を示す水分子が存在することが確認されている。つまり、特許文献１～３等に記載されるポリマーを水和させた状態で、－１００℃～０℃程度の範囲で温度変化をさせた際には、水分子の規則化／不規則化の相変態に起因すると考えられる潜熱の移動が観察され、当該潜熱を生じる水分子は、凝固／融解等の相変態を生じない不凍水や、単相の水相と同様に凝固／融解等を生じる自由水とは異なる状態にある水分子であると考えられることから、当該氷点下の温度域での相変態を生じる状態の水分子は「中間水」と定義されて不凍水や自由水と区別されている。そして、当該中間水の含有量に応じて、当該ポリマーとタンパク質、細胞等の生体物質の間の相互作用が変化し、生体親和性が発現することが観察されている（特許文献１～３等を参照）。
　つまり、各種のポリマーが示す生体親和性は、当該ポリマーと水分子との間に生じる親和性に起因して発現するものと推測される。そして、上記ＰＥＧ等の特に親水性が高いポリマーを水相と接触させた際には、生体親和性が発現すると共に、ポリマーが水に溶解する水溶性ポリマーとしての特徴が発現する。これはポリマーの分子鎖の周囲に高密度で水分子が結合する結果、ポリマー分子間の結合が維持困難になる結果であると推察される。
　当該ＰＥＧに対して、当該ＰＥＧを構成する構成単位である－（Ｃ２Ｈ４－Ｏ）－の構造をポリマー主鎖に対する側鎖部分に有する上記ＰＭＥＡ等のポリマーでは、所定量の水分子と水和を生じる一方で、非水溶性を示すことが知られている。このことは、水分子との水和が主に当該側鎖部分において生じ、ポリマーの骨格部分での水和の程度が低いために、ポリマー分子間の結合が維持される結果であり、上記－（Ｃ２Ｈ４－Ｏ）－等の鎖状エーテル構造を他のポリマー構造と組み合わせることにより、生体親和性を発現すると共に、各種の特性を有するポリマー化合物を構成可能であることを示すものと考えられる。
　なお、本願明細書においては、水分子の間で水和を生じるポリマーの内で、水溶性を示さないポリマーを特に水和性ポリマーと記載することがある。また、本願明細書においては、「ポリマー」及び「重合体」との用語は、モノマー単位の繰り返しで構成された構造を有する化合物（分子）を示すものとして互換的に使用するものとする。また、当該ポリマー（重合体）において、当該ポリマーを構成する繰り返し単位をモノマーユニットと称する場合がある。また、「高分子」の用語は、ポリマーのほか、例えばタンパク質、核酸等のような多数の原子が共有結合してなる巨大分子を示すものとして使用するものとする。
　また、鎖状エーテル構造の語は、アルキレン基の一端がエーテル結合（－Ｏ－）で置き換えられた単位構造が一又は複数連結した構造を意味するものとして使用する。
　本発明者が、鎖状エーテル構造を側鎖部分に有する各種ポリマーについて各種の検討を行ったところ、主鎖としてポリオレフィン骨格を使用し、その側鎖部分に鎖状エーテル構造を含む構造を導入することによって、非晶質の構造を有する親水性ポリマーが生成し、更に、生体親和性を発現すると共に、各種の基材に塗布等された際に高い密着性を示すポリマー化合物が構成可能であることを見出し、本発明に至ったものである。
　本発明に係るポリオレフィン骨格に対して鎖状エーテル構造を含む構造を側鎖として導入したポリマー化合物を各種の樹脂製基材に塗布してなる被膜は非水溶性を示すと共に、特に、水相と長時間の接触をさせた際にも膜厚の不均一化等の形態の変化を生じ難く、医療用機器等の表面に生体親和性を付与するために好ましく使用可能である。
　アクリル骨格に対して、鎖状エーテル構造を含む構造を側鎖として導入することで構成される上記ＰＭＥＡを使用し、これをＰＥＴ等の樹脂製基材に塗布した状態で水相中に長時間の浸漬を行った場合、樹脂製基材の表面において当該ＰＭＥＡで構成される被膜の膜厚が不均一化し、微少な丘状の突起を含む斑点模様が生成される、いわゆる脱濡れを生じる傾向が観察される。
　当該ＰＭＥＡ等に対して、本発明に係るポリマー化合物により各種の基材表面に形成された被膜は各種の基材に対して高い密着性を示すと共に、水相と長時間の接触をさせた際にも安定して形態が維持可能であり、特に長時間の連続使用が望まれる人工心肺等の医療用機器の表面に生体親和性を付与するために好ましく使用することができる。
　上記のように、ポリマー化合物の主鎖構造をポリオレフィン骨格とすることにより樹脂製基材に対する密着性が向上し、特に、水相中に長時間の浸漬を行った際にも脱濡れを生じ難い理由は以下のように考察される。
　つまり、上記で説明したように、ＰＭＥＡ等の主鎖部分であるアクリル骨格が水分子との水和が生じ難いことにより、隣接する主鎖部分間の凝集力が維持される結果、全体として非水溶性を示すものと考えられる。しかしながら、長時間の水相への浸漬等を行った際には、当該アクリル骨格部分においても一定の水和を生じるために主鎖部分に生じる凝集力が低下することにより流動性を生じ、特に、当該ＰＭＥＡ等と異種の樹脂製基材との界面自由エネルギーに起因して、ＰＭＥＡが樹脂製基材との相互作用を減少する方向に流動する結果であると推察される。
　これに対して、本発明に係るポリマー化合物の主鎖を構成するポリオレフィンは、単純な炭素間の結合によって構成され、水和を生じ易い極性官能基が含まれないために、水相中に長時間の浸漬を行った際にもアクリル骨格等と比較した際に当該主鎖部分での水和が生じ難く、樹脂製基材との界面での密着強度や被膜の形態が変化し難いものと推察される。
　長時間の水相との接触等を行った際にも、本発明に係るポリマー化合物を含む被膜が各種の樹脂製基材との密着強度を維持可能であることを利用することにより、特に、人工心肺内において血液等の流れに接触する等して各種の力が印加され、基材の表面に設けた被膜の剥離等を生じやすい用途等においても、長期間にわたって生体親和性を発揮させることが可能となる。
　また、本発明に係るポリマー化合物においては、ポリオレフィン骨格に対して鎖状エーテル構造を含む側鎖部分を導入する際の導入密度に応じて、ポリマー化合物と水を接触させた際にポリマーが水和して安定な水和構造を形成するために要する時間や、その際の含水量が変化することが見出された。つまり、主鎖に対して導入される側鎖の密度について、主鎖を構成する炭素原子２個あたり一つの側鎖、又は３個あたり一つの側鎖を導入することにより、短時間の水との接触で水和構造が形成されると共に、高い含水率で含水するポリマー化合物が形成されることが見出された。
　上記で説明したように、各種ポリマーが示す生体親和性は、当該ポリマーが水和した際の水和構造内に中間水が存在することにより発現するものと考えられる。一方、当該ポリマーの水和には所定の時間が必要であり、ポリマーの構造等に応じて、水和の完了に必要とされる時間に違いがあることが知られている。そして、当該ポリマーの水和の過程においては、ポリマーと水相間の界面自由エネルギーの最小化を駆動力として、ポリマーの表面付近でポリマー化合物内の親水的な部分が水相との界面に移動する現象を伴うものと推察され、当該移動のし易さが水和の完了までの時間に影響するものと考えられる。
　本発明に係るポリマー化合物においては、ポリオレフィン骨格に対して導入する側鎖の密度を高めた際に、側鎖部分の移動度が向上することにより、短時間で水和が完了するものと考えられた。ポリオレフィン系高分子では、（メタ）アクリル骨格や（メタ）アクリルアミド骨格等と比較した際に、主鎖近傍に極性官能基が存在せず炭化水素鎖で構成されているため、ポリマーマトリックスの均質性が高く、その極性がより低いと考えられる。このため、ポリオレフィン骨格を有するポリマーにおいては、鎖状エーテル構造等を含む側鎖部分の導入によるポリマー分子の凝集形態への影響が特に大きく、当該構造の側鎖部分が高密度で導入されることによって当該均質性が低下して分子鎖間の間隔が拡大する等により、側鎖部分の移動度が向上したことが推察される。
　生体親和性を示すポリマー等を、血液や細胞、生体組織等と接触させて使用する際には、使用開始時の生体親和性を良好に発現させるために、予めリン酸緩衝液や生理食塩水等を使用して水和を完了させることが望まれている。一方、短時間で水和が完了するポリマー化合物を含む組成物によれば、例えば、使用の前に予め水和を行うことが困難な用途や、気相と液相が交互に接触する用途等においても良好な生体親和性を発現することが可能となる。
　本発明に係るポリマー化合物は、上記式（１）で表される繰り返し単位を含むことにより特徴付けられる。式（１）において、Ｒ１は水素又はエーテル結合を有していてもよい炭素数１２以下の１価の炭化水素基であり、Ｒ２は１～６個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐鎖状の炭素鎖を含む２価の飽和炭化水素基、Ｒ３はエーテル結合を有していてもよい炭素数６以下の１価の炭化水素基、ｍは１又は２の自然数、ｎは繰り返し単位の繰り返し数を示す。
　本発明に係るポリマー化合物は、主鎖である炭素鎖に対して、２価の飽和炭化水素基（Ｒ２）の一端が結合することによって側鎖部分が導入される点で、例えば、（メタ）アクリル骨格や（メタ）アクリルアミド骨格のように、極性官能基によって側鎖部分が結合するポリマー化合物と相違する。そして、当該主鎖に結合する極性官能基が存在しないことにより、主鎖部分における水和が抑制されることで、長時間の湿潤環境下においても各種基材に対する密着性が維持されるものと考えられる。
　上記２価の飽和炭化水素基（Ｒ２）として、１～６個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐鎖状の炭素鎖を含む２価の飽和炭化水素基を使用することが可能であり、その一例として、-ＣＨ２-、-ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）-、-ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ２）２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ）（ＣＨ３）ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）-、-ＣＨ２（ＣＨ２）３ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）（ＣＨ２）２ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ２）２Ｃ（ＣＨ３）２-、及び-ＣＨ２（ＣＨ２）４ＣＨ２-からなる群より選択される２価の飽和炭化水素基を使用することができる。
　式（１）においては、エーテル結合により連結されるＲ２とＲ３によって鎖状エーテル構造が形成され、当該鎖状エーテル構造によって含水時に中間水が生成されることによって生体親和性が発現するものと考えられる。また、Ｒ３の内部に更にエーテル結合を有することによって、複数単位が連結された鎖状エーテル構造とすることができる。更に、Ｒ１としてエーテル結合を有する炭化水素基を結合させることにより、実質的な側鎖密度を向上し、飽和含水時の含水量を増加等することができる。
　なお、上記「エーテル結合を有してもよい炭化水素基」とは、炭化水素基を構成する２つの炭素原子がエーテル結合（-Ｏ-）を介して結合した形態を含むことを意味し、例えば、エチル基（-ＣＨ２-ＣＨ３）との対比において、-ＣＨ２-Ｏ-ＣＨ３で表される基を含みうることを意味する。また、各炭化水素基に含まれるエーテル結合は単数に限定されず、複数のエーテル結合を有してもよい。また、ポリマー化合物に含まれる各側鎖部分において、Ｒ２，Ｒ３に相当する炭化水素基として相互に異なる構成の炭化水素基を含むことも可能である。
　また、式（１）に示す構造において、Ｒ３として内部にエーテル結合を有しない炭化水素基を導入した際にも十分な生体親和性の発現することから、炭素数６以下の１価の炭化水素基として、例えば、メチル（ＣＨ３）、エチル（-ＣＨ２ＣＨ３）、プロピル（-（ＣＨ２）２ＣＨ３）、ｉ-プロピル（-ＣＨ（ＣＨ３）２）、ｎ-ブチル（-（ＣＨ２）３ＣＨ３）、ｉ-ブチル（-ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）２）、tert-ブチル（-Ｃ（ＣＨ３）３）、ｎ -ペンチル（-（ＣＨ２）４ＣＨ３）、ネオペンチル（-ＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）３）、イソアミル（-（ＣＨ２）２ＣＨ（ＣＨ３）２）、tert-アミル（-Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ３）、ｎ-ヘキシル（-（ＣＨ２）３ＣＨ３）、及びｉ-ヘキシル（-（ＣＨ２）３ＣＨ（ＣＨ３）２）からなる群より選択される炭化水素基が挙げられ、特に、ＣＨ３、-ＣＨ２ＣＨ３、-（ＣＨ２）２ＣＨ３、-（ＣＨ２）３ＣＨ３、-（ＣＨ２）４ＣＨ３、-（ＣＨ２）５ＣＨ３等を使用することができる。
　また、式（１）に示す構造において、ポリマー主鎖において側鎖が導入されない炭素原子の繰り返し数（ｍ値）を１又は２とすることにより、側鎖の導入密度が高められ、水と接触した際の水和に要する時間を短縮することができる。
　本発明に係るポリマー化合物においては、ポリマー化合物の全体について、上記ｍ値を１又は２とする他、ｍ＝１及びｍ＝２の各繰り返し単位を構成するモノマーを共重合した共重合体とすることにより、ｍ値が１の繰り返し単位とｍ値が２の繰り返し単位が混在するようにすることも可能である。
　また、本発明に係るポリマー化合物に各種の特徴を付与する等の目的により、上記式（１）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を導入することもできる。例えば、-Ｒ２-Ｏ-Ｒ３の構造に代えて、エーテル結合を有しない炭化水素基を導入することにより、水相と接触した際の含水量を抑制することが可能である。
　また、上記ｍ値が１又は２である繰り返し単位で構成される群を、他の繰り返し単位で構成される群との間でブロック共重合体とすることによっても、本発明に係るポリマー化合物に各種の特徴を付与することが可能である。
　本発明に係るポリマー化合物においては、ポリマー化合物を構成する全繰り返し単位数（ｎ）に対して、式（１）に示す構造が占める割合を５１ｍｏｌ％以上とすることが望ましく、特に、式（１）に示す構造が占める割合が７０ｍｏｌ％以上、或いは９０ｍｏｌ％以上、９５ｍｏｌ％以上とし、又は、実質的に式（１）に示す構造のみによって構成されるポリマー化合物とすることにより、良好に生体親和性を発現することが可能となる。
　本発明に係るポリマー化合物の数平均分子量は、例えば、１０，０００～５００，０００の範囲とすることが望ましく、さらに好ましくは３０，０００～１００，０００の範囲とすることが望ましい。本発明に係るポリマー化合物は、水和によって不凍水や中間水等から構成される水和構造を生成するものであり、所定の親水性を示すものであるところ、数平均分子量を１０，０００以上、或いは３０，０００以上とすることにより、良好な耐水溶性を付与することができる。また、数平均分子量を５００，０００以下、或いは１００，０００以下とすることにより、本発明に係るポリマー化合物をコーティング等の手段によって基材表面に適用する際の流動性を確保することができる。
　また、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を、１．０～２．５の範囲、より好ましくは１．０～１．５の範囲とすることにより、各種特性のばらつきを防止できる点で望ましい。
　本発明に係るポリマー化合物は、その使用目的等に応じて、他のポリマー化合物やフィラー成分、溶媒、分散媒等と混合した組成物として使用することができる。特に、適宜の溶媒に溶解することでコーティング用組成物とし、これを塗布法、スプレー法、ディップ法等によって各種基材の表面にコーティングして使用することができる。当該コーティングは、例えば、生体親和性を付与したい各種の基材表面にコーティング用組成物塗布した後に、その溶媒を蒸発除去等することによって行うことができる。
　本発明に係るポリマー化合物を各種溶媒に溶解してなるコーティング組成物においては、その生体親和性等を顕著に損なわない範囲で、コーティングの目的に応じて、例えば、抗菌剤、ラジカル捕捉剤、過酸化物分解剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤等の添加剤を混合して使用することができる。
　また、コーティング用組成物を使用して各種部材の表面をコーティングした後、当該コーティング被膜において、各種の架橋剤を使用したり、電子線等のエネルギー照射等によってポリマー分子を架橋することで、当該被膜の耐性の向上等を行うことができる。
　本発明に係るポリマー化合物は、上記式（１）における-Ｒ２-Ｏ-Ｒ３に相当する構造を導入したα－オレフィン、又は上記式（１）におけるＲ１を構成する構造を導入したα，α－二置換オレフィンをモノマーとして、適宜の触媒を重合開始剤として重合させることにより合成することができる。又は、重合後に当該構造を導入可能とする保護基を導入したα－オレフィン等を適宜の触媒の存在下で重合させた後、当該保護基を所望の構造で置換することによっても合成することができる。
　α－オレフィン等を重合する際の触媒としては、当該使用されるオレフィンの構造等に応じて、オレフィンの重合に使用されるチーグラー・ナッタ触媒等の不均一系触媒を使用することができるが、重合されるポリマーの構造の均一性や分子量分布等の点から特にメタロセン触媒等の均一系遷移金属錯体触媒が好ましく使用できる。
　本発明に係るポリマー化合物は、その側鎖部分に極性基であるエーテル結合を含むために、当該エーテル結合の周囲の構造によっては極性基の影響によって触媒が失活し所定の分子量を有するポリマー化合物の重合が困難となる場合がある。そのような場合においては、エーテル結合の近傍に保護基を導入したモノマーを使用してα－オレフィン等の重合を行った後、当該保護基を所定の構造で置換することにより本発明に係るポリマー化合物とすることも可能である。
　また、本発明に係るポリマー化合物は、上記式（１）における-Ｒ２-Ｏ-Ｒ３に相当する構造を導入したジエン系モノマーを原料としてアニオン重合を行うことによっても合成することができる。つまり、ジエン系モノマーを原料として、極性溶媒や炭化水素溶媒中でアニオン重合を行うことにより、ジエン系モノマー間で１，２－付加反応、又は３，４－付加反応が進行することで、主鎖を構成する炭素原子の２個当たり一つの側鎖が導入された構造のポリマー化合物を合成することができる。
　上記ジエン系モノマーを原料としたアニオン重合によって得られるポリマー化合物においては、上記式（１）におけるＲ２の部分に分岐アルカン鎖が含まれる。当該、Ｒ２の部分に分岐アルカン鎖を含むポリマー化合物も本発明に係るポリマー化合物に包含される。
　更に式（１）において、ｍ＝２とした構造を有するポリマー化合物は、上記式（１）における-Ｒ２-Ｏ-Ｒ３に相当する構造を予め導入した炭素－炭素不飽和結合を有する３員環の環状化合物をモノマーとした開環メタセシス重合や、同様に上記式（１）における-Ｒ２-Ｏ-Ｒ３に相当する構造を予め導入した１，４－ペンタジエンをモノマーとした非環式ジエンのメタセシス重合（ＡＤＭＥＴ重合）によって得られる重合体に対して水素添加を行うことに合成することができる。また、両端に塩素原子等のハロゲンを結合し、上記式（１）における-Ｒ２-Ｏ-Ｒ３に相当する構造等により水素原子を置換したトリメチレン基をモノマーとして、アルカリ金属存在下でウルツ型のカップリング重合を行うことによっても、式（１）においてｍ＝２であるポリマー化合物を合成することができる。
　本発明に係るポリマー化合物の重合は、ヘキサン、ヘプタン、ブタン、オクタン、イソブタンなどの飽和炭化水素系溶媒や、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、塩化メチレン、１，２－ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒を反応溶媒とした、いわゆる溶液重合等によって行うことができる。
　本発明に係るポリマー化合物の重合は、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下において、例えば、－８０～１５０℃の範囲で行うことが可能であり、より望ましくは－５０～５０℃の温度範囲で行うことが可能である。
　各種基材の表面に設けられる本発明に係るポリマー化合物を含むコーティング皮膜の膜厚は、当該基材が使用される用途等に応じて、例えば、数ｎｍ～１ｍｍの範囲とすることにより良好な生体親和性を発現する被膜を構成することができる。
　また、本発明に係るポリマー化合物が各種基材に対して高い密着性を示すことを利用して、本発明に係るポリマー化合物を含むコーティング組成物を、いわゆるプライマとして使用し、そのコーティング膜表面に各種のポリマーを積層して使用することも可能である。
　また、本発明に係るポリマー化合物によって被覆された表面に血液などの生体物質を接触させる際には、予め当該表面に含水させることで、中間水の含有に寄与する構造を含むポリマー部分を水和等しておくことが好ましい。
　本発明に係るポリマー化合物を含むコーティング組成物は、生体内組織や細胞、血液等と接して使用される表面の少なくとも一部分を被覆していればよく、医療機器等を成す基材の表面に対して、本発明に係るコーティング組成物を表面処理剤として用いることができる。
　なお、本明細書において、医療機器とは、生体内組織や細胞、血液等に接して使用される機器であり、例えば、当該生体内組織や血液等が示す生理的な活性を害さない目的で使用される機器を意味する。当該医療機器には、例えば、生体内に入れられた形態、生体内組織が露出した状態で当該組織や血液と接して使用される形態、骨組織等の生体内組織に埋入された状態で当該組織に接して使用される形態、および体外循環医用材料において体外に取り出した生体内成分である血液と接して使用される形態などを当然に含むものとする。また、「医療用途に使用され」とは、上記「生体内組織や血液に接して使用され」、又は、それを予定して使用されることを含むものである。
　本発明に係るコーティング組成物によりコーティングされる医療機器等を構成する部材の材質や形状は特に制限されることなく、例えば、多孔質体、繊維、不織布、粒子、フィルム、シート、チューブ、中空糸や粉末等いずれでも良い。その材質としては木錦、麻等の天然高分子、ナイロン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ（メタ） アクリレート、エチレン－ビニルアルコール共重合体、ブタジエン－アクリロニトリル共重合体等の合成高分子あるいはこれらの混合物が挙げられる。特に、金属、セラミクス、ガラス、およびそれらの複合材料等のように、高分子材料との密着性を確保し難い表面に対して、本発明に係るポリマー化合物を含むコーティング組成物が望ましく使用することができる。
　本発明に係るコーティング組成物は、生体内組織や血液と接して使用される医療機器に用いることができ、体内埋め込み型の人工器官や治療器具、体外循環型の人工臓器類、さらにカテーテル類（血管造影用カテーテル、ガイドワイヤー、ＰＴＣＡ用カテーテル等の循環器用カテーテル、胃管カテーテル、胃腸カテーテル、食道チューブ等の消化器用カテーテル、チューブ、尿道カテーテル、尿菅カテーテル等の泌尿器科用カテーテル） 等の医療機器の生体内組織や血液と接する表面の少なくとも一部、好ましくは血液と接する表面のほぼ全部に用いられることが望ましい。
　また、多数のガス交換用多孔質中空糸膜をハウジングに収納し、中空糸膜の外面側に血液が流れ、中空糸膜の内部に酸素含有ガスが流れるタイプの中空糸膜外部血液灌流型人工肺の、中空糸膜の外面もしくは外面層に、本発明に係るコーティング組成物が被覆されている人工肺としてもよい。
　また、透析液が充填された少なくとも一つの透析液容器と、透析液を回収する少なくとも一つの排液容器とを含む透析液回路と、前記透析液容器を起点とし、または、前記排液容器を終点として、透析液を送液する送液手段とを有する透析装置であって、その血液と接する表面の少なくとも一部が本発明に係るコーティング組成物でコーティングされても　また、本発明に係るコーティング組成物は、所定量の中間水を有する表面が示すタンパク質や細胞等との選択的吸着性を活かして、各種タンパク質や細胞等が存在する水溶液に接する基材表面や粒子表面にコーティングされることにより、各種の診断用チップを構成する目的で使用されてもよい。
　また、本発明に係るコーティング組成物が塗布される等によって、本発明に係るポリマー化合物によって構成される表面は、細胞を好ましい形態で接着して維持可能な細胞培養用支持体として好ましく使用することができる。つまり、本発明に係るポリマー化合物により表面が構成される細胞培養用支持体は、基質に接着して生きる細胞であれば特に限定されず、表皮細胞や、血管内皮細胞、口腔内皮細胞、食道上皮細胞、胃上皮細胞、腸管上皮細胞等の消化管上皮細胞、鼻腔粘膜上皮細胞、気管上皮細胞、肺胞上皮細胞等の呼吸器上皮細胞、汗腺細胞、皮脂腺細胞、アポクリン腺細胞、乳腺細胞等の外分泌腺細胞、唾液腺上皮細胞、涙腺細胞、膵臓ランゲルハンス島細胞、副腎髄質細胞、副腎皮質細胞、松果体細胞、脳下垂体細胞、甲状腺細胞等の内分泌腺細胞、肝細胞、腎上皮細胞、膵臓細胞、副腎細胞等の内臓実質細胞、味蕾細胞、嗅上皮細胞、有毛細胞等の感覚器細胞、神経細胞と、星状膠細胞、シュワン細胞等のグリア細胞、心筋細胞、骨格筋細胞、平滑筋細胞等の筋細胞、線維芽細胞、間質細胞、結合織細胞、軟骨細胞、骨芽細胞等の間葉細胞、胸腺上皮細胞、子宮上皮細胞、卵巣ろ胞細胞、輸卵管上皮細胞、精細管上皮細胞、ライディッヒ細胞等の細胞培養に適用することができる。
　また、本発明に係るポリマー化合物により表面が構成される細胞培養用支持体は、胚性幹細胞(ＥＳ細胞)、人工多能性幹細胞(ｉＰＳ細胞)、胚性腫瘍細胞(ＥＣ細胞)、胚性生殖幹細胞(ＥＧ細胞)、核移植ＥＳ細胞、体細胞由来ＥＳ細胞等の分化多能性を有する幹細胞、造血幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、脂肪組織由来間葉系幹細胞、その他間質由来幹細胞、Ｍｕｓｅ細胞、神経幹細胞等の組織幹細胞、多分化能を有する幹細胞、肝臓、膵臓、脂肪組織、骨組織、軟骨組織等の各種組織における前駆細胞等の各種の幹細胞の培養に使用することが可能である。本発明に係るポリマー化合物により表面が構成される細胞培養用支持体を用いた幹細胞の培養においては、細胞を好ましい形態で接着して維持可能であること等に起因して、培養される幹細胞の特性に応じて分化の促進や抑制等が生じるため、培養の目的に則した細胞培養が可能である。
　以下、本発明について実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は当該実施例等に限定して理解されるものではない。
１，ポリマー化合物の合成
　以下の例で用いた薬品等について、特に断りのない場合は市販品をそのまま使用した。
　モノマー及びポリマーの構造解析については、ＮＭＲ測定装置（Ｂｒｕｋｅｒ社製、ＡＶＡＮＣＥ　III　４００ＭＨｚもしくは６００ＭＨｚ）を用い、１Ｈ　ＮＭＲ測定を行った。なお、ケミカルシフトはＣＤＣｌ３（１Ｈ：７．２６ｐｐｍ）を基準とした。
［合成例１］
　合成例１では、以下の式（２）に示す繰り返し単位から構成されるポリマー化合物を合成した。式（２）に示す繰り返し単位は、式（１）において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２をトリメチレン基、Ｒ３をメチル基、ｍ値をｍ＝１とした構造に相当する。合成例１では、重合されるポリマー化合物の分子量分布等の観点から、使用するモノマーに対して保護基を導入した状態で重合反応を生じさせ、その後、重合物に含まれる保護基を置換して式（２）の構造とする手法によりポリマー化合物を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　以下のスキームに示すように、出発原料の４－ｐｅｎｔｅｎｅ－１－ｏｌのヒドロキシ基に対してシリル保護基であるＴＢＳ（ｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）基を設けた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　三口フラスコ内で４－ｐｅｎｔｅｎｅ－１－ｏｌ（＞９８．０％（ＧＣ）、東京化成工業株式会社）を１７．７７ｇ（２０６．３ｍｍｏｌ）、ｉｍｉｄａｚｏｌｅ（＞９９．０％（ＧＣ）(Titration)、東京化成工業株式会社）を２０．５５ｇ（３０１．９ｍｍｏｌ）、反応溶媒としてのジクロロメタン（ＤＣＭ）(dehydrated, Super、＞９９．５％（ＧＣ）、関東化学株式会社)を４００ｍＬ混合し、０℃で１０ｍｉｎ撹拌した。更に、３６．９３ｇ（２４５．０ｍｍｏｌ）のｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ（＞９８．０％（ＧＣ）、東京化成工業株式会社）を加えた後、室温で３ｈ撹拌した。
　その後、反応溶液に水を加えて希釈した後、分液漏斗を用いて有機層を回収し、回収した有機層をＭｇＳＯ４で水分を除去した後、吸引濾過を行って回収した濾液をエバポレータで濃縮し、更にカラムクロマトグラフィー（充填剤：Silica gel 60N、展開溶媒：hexane、TLC：Rf = 0.30 (4-pentene-1-OTBS)）を使用して高極性成分を除去した後に再度エバポレータで濃縮し、ＣａＨ２の存在下で減圧蒸留（３４℃／１ｍｍＨｇ）を行うことで無色透明の液体を得た（収量：３５．０８ｇ、収率：８７．５％）。
　図１には、上記で得られた生成物の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを示す。図１に示すように、上記生成物においてはＴＢＳ基に由来するピークが観察され、４－ｐｅｎｔｅｎｅ－１－ＯＴＢＳを生成したものと考えられた。保護基の付加に係る転化率は、９９％以上であると見積もられた。
　上記で得られた生成物をモノマーとして使用して、以下のスキームにより、メタロセン錯体であるＣｐ＊ ２ＺｒＭｅ２（bis (pentamethylcyclopentadienyl) dimethylzirconium(IV)、99%, Strem Chemicals, Inc.）、及び、助触媒としてのＢ（Ｃ６Ｆ５）３（＞９８．０％（ＮＭＲ）東京化成化学工業）を使用して重合を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　上記で得られた４－ｐｅｎｔｅｎｅ－１－ＯＴＢＳ（２４．０２ｇ／１２０．０ｍｍｏｌ）にトルエン（５ｍＬ）を加えた溶液Ａと、Ｃｐ＊ ２ＺｒＭｅ２（１５８．２ｍｇ／０．４０４ｍｍｏｌ）と、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）３（１０２．６ｍｇ／０．２００ｍｍｏｌ）をトルエン（１５ｍＬ）に加えた溶液Ｂを準備し、当該溶液Ａ，Ｂを－７８℃に冷却した状態で混合し、－７８℃に２０ｍｉｎ静置した後、－２０℃の環境に移して撹拌することで６時間の重合反応を行った。
　その後、反応溶液を過剰量のメタノールと混合して反応を停止すると共に、生成物を沈殿させた。分離した当該沈殿物をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解させた後に、過剰量のメタノールと混合して再沈殿させる操作を繰り返すことで沈殿精製を行い、最後にＴＨＦを蒸発除去することで無色透明の粘稠体を得た（収量：２２．４３ｇ、収率：９３．４％）。
　図２には、上記で得られた生成物の１Ｈ　ＮＭＲスペクトルを示す。図２に示すように、上記生成物においてはモノマーの二重結合に由来するシグナルが消失し、重合が進行したことが確認された。また、ＧＰＣ測定の結果から、数平均分子量（Ｍｎ）は４３４００ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）との比（分子量分布）はＭｎ／Ｍｗ＝２．１と見積もられた。
　次に、以下のスキームにより、ＴＢＡＦ（tetrabutylammonium fluoride)を使用して上記生成物の脱保護を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　上記生成物（１．１４ｇ、モノマーユニット換算 ５．６９ｍｍｏｌ）に対して、ＴＢＡＦのＴＨＦ溶液（１．０Ｍ、Sigma-Aldrich Corporation）を３０ｍＬ加えて室温で１７時間の撹拌をした後、過剰量の脱イオン水を加えて１時間撹拌を行った。反応溶液をＴＨＦに滴下して撹拌することでポリマー成分を沈殿させ、ＴＨＦに溶出したＴＢＡＦ等をデカンテーションによって分離した。
　沈殿物をメタノールで回収した後、残留するＴＢＡＦ等を除去するために大過剰の陽イオン交換樹脂（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ１５（登録商標））とＣａＣＯ３を加えて室温で６時間の撹拌をしてＴＢＡＦ等をイオン交換樹脂にイオン結合させた。反応溶液を濾過して得られた濾液をエバポレータを用いて濃縮し、６０℃の真空オーブンで３時間乾燥させることで無色透明の粘稠体を得た（粗収率８５．７％）。
　図３には、上記で得られた生成物の１Ｈ　ＮＭＲスペクトルを示す。図３に示すように、上記処理によりＴＢＳ基に由来するピークが消失すると共にヒドロキシ基に由来するピークが出現したことが観察され、脱保護が行われたことが確認された。
　次に、以下のスキームにより、上記で導入したヒドロキシ基をメチル化して、上記式（２）に示す構造とした。本スキームでは、エーテルを与えるアルコキシドを生成するための塩基としてＮａＨを使用し、ＮａＨが存在する環境でヨウ化メチルとの反応によりヒドロキシ基の水素原子をメチル化した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　パラフィン中に分散したＮａＨ(Sigma-Aldrich Corporation）を使用し、ＮａＨの含有量が４４．００ｍｍｏｌになるようにヘキサン(Super dehydrated，＞９６．０％(Capillary GC)，富士フィルム和光純薬株式会社）と混合することでパラフィンを分離した後、１０ｍＬのＤＭＦ（N,N-dimethylformamide）（＞９９．５％(GC)，関東化学株式会社）と混合して、窒素雰囲気下で撹拌して分散液とした。
　上記ヒドロキシ基を有する粘稠体（０．９７ｇ）を２０ｍＬのＤＭＦに溶解した溶液を、上記ＮａＨを含む分散液に滴下した後、６０℃で１時間の撹拌を行い、その後に室温まで冷却した。その後、９．２ｇ（６４．８２ｍｍｏｌ）のヨウ化メチル（＞９５％（ＧＣ），富士フィルム和光純薬株式会社）を滴下して混合し、再度、６０℃で３時間の撹拌を行ってヒドロキシ基の水素原子をメチル化した。
　反応の終了後に室温まで冷却し、メタノールを滴下することで残留するＮａＨを失活させた後、過剰量の純水中に滴下してポリマー成分を沈殿させ、その後に塩酸によって中和した。上澄み液を除去した後、クロロホルムを混合して目的とするポリマー化合物を含む可溶成分を溶解させた後、当該液を濾過して沈殿物を分離し、更に大過剰の純水に混合して目的とするポリマー化合物を沈殿させて水溶性成分を分離した。当該混合物の上澄みの水を除去した後、クロロホルムで目的とするポリマー化合物を回収し、その後にクロロホルムを蒸発除去して０．３９ｇの生成物を回収した（収率：３４．６％）。
　図４には、上記で得られた生成物の１Ｈ　ＮＭＲスペクトルを示す。また、図５には、上記で得られた生成物の赤外吸収（ＩＲ）スペクトルを示す。図４に示すように、当該生成物は、式（２）で示される繰り返し単位により構成されると考えられた。また、図５に示すＩＲスペクトルにおいて、３０００～３７００（ｃｍ－１）付近に存在するＯＨ伸縮振動に由来する吸収ピークが観察されないことからも、上記スキームによりヒドロキシ基がメチル化されたものと考えられた。上記脱保護前の分子量に基づいて、上記生成物の分子量（Ｍｎ）は２１７００ｇ／ｍｏｌと見積もられた。
　また、得られた生成物では、－５７℃（乾燥状態）、－６１℃（含水状態）のガラス転移温度（Ｔｇ）が観察され、融点（Ｔｍ）が観察されなかったことから、低結晶化度、もしくは非晶質構造を有するポリマーであると推察された。
　合成例１で合成されたポリマー化合物は、繰り返し単位の主鎖部分に２個の炭素を含むことから、本明細書において当該ポリマー化合物を「Ｐ２」と記載する場合がある。
［合成例２］
　合成例２では、特許文献３に記載の方法により、以下の式（３）に示す繰り返し単位から構成されるポリマー化合物を合成した。式（３）に示す繰り返し単位は、式（１）において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２をトリメチレン基、Ｒ３をメチル基、ｍ値をｍ＝２とした構造に相当する。
　合成例２で合成されたポリマー化合物は、繰り返し単位の主鎖部分に４個の炭素を含むことから、本明細書において当該ポリマー化合物を「Ｐ４」と記載する場合がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
［合成例３］
　従来から生体親和性を示すことで知られているＰＭＥＡを、以下の方法により合成して使用した。（４）式には、ＰＭＥＡの構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　２－メトキシエチルアクリレート１５．２ｇ（１１７ｍｍｏｌ）、１，４－ジオキサン６０．５ｇ、及びアゾビスイソブチロニトリル１５．４ｍｇ（０．０９４ｍｍｏｌ）を混合した反応溶液中に乾燥窒素ガスを通しながら３０分間攪拌し、反応系を窒素置換した。その後、７５℃に設定したオイルバス内で窒素気流下、６時間攪拌することで重合を行い、メトキシメチルアクリレート重合体１３．８ｇ（収率９２％）を得た。得られた重合体は、数平均分子量（Ｍｎ）３３０００ｇ／ｍｏｌ及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）３．２であった。
２，ポリマー化合物の評価
（１）サンプル基板の作製
　以下に説明する方法で、上記で合成した各ポリマー化合物を溶媒に溶解してなるコーティング組成物を用いて、樹脂基材の表面に各ポリマー化合物のコーティング被膜を形成し、その後の評価に使用した。
　上記合成例１で合成したポリマー化合物（Ｐ２）、及び、合成例２で合成したポリマー化合物（Ｐ４）を、ＴＨＦを溶媒として、１００ｍＬの溶液のポリマー含有量が０．２ｇ（０．２（ｗｔ／ｖｏｌ％））となるように溶解させたポリマー溶液とした。また、ＰＭＥＡを、メタノールを溶媒として０．２（ｗｔ／ｖｏｌ％）となるように溶解させたポリマー溶液とした。
　メタノールで洗浄後の直径１４ｍｍの樹脂基材（ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、表面を窒素プラズマにより粗面化したＰＥＴ樹脂）に対して、各基材に各ポリマー溶液を４０μＬ滴下して、スピンコーターを使用して５００ｒｐｍ（５ｓ）、２０００ｒｐｍ（１０ｓ）、ＳＬＯＰＥ（５ｓ）、４０００ｒｐｍ（５ｓ）、ＳＬＯＰＥ（４ｓ）の条件で上記各ポリマー溶液をコーティングした後、室内で１５分間静置して溶媒を蒸発させ、再度、同じ条件でコーティングを行った後に２５℃で２４時間以上乾燥させたものを試料として以下の評価を行った。
（２）ポリマー化合物の樹脂基板への密着性の評価
　図６には、ＰＰ樹脂基板上に各ポリマー化合物を塗布した際の外観、及び、各ポリマー化合物を塗布したＰＰ樹脂基板を室温でリン酸緩衝液（ＰＢＳ（－））中に２０時間浸漬した後の外観の実体顕微鏡写真を示す。
　合成例３で合成したＰＭＥＡをコーティングした基板では、製膜後において斑点模様が確認され、スピンコーターによりコーティング組成物を塗布した後、溶媒が乾燥する迄の間にＰＭＥＡが微細に凝集したことが推察された。また、ＰＢＳ（－）に浸漬した後に乾燥させた状態では、当該斑点模様の範囲や程度が拡大したことから、ＰＢＳ（－）中で水和したＰＭＥＡが流動することで被膜の不均一性が高まったと推察された。また、このことは基材であるＰＰとＰＭＥＡ間の界面エネルギーが高く、ＰＭＥＡがいわゆる脱濡れを生じているものと考えられた。
　一方、合成例１，２で合成したＰ２，Ｐ４をコーティングした基板においては、製膜後、及び、ＰＢＳ（－）に浸漬した後に乾燥させた状態においても均一な被膜が維持されることが観察され、基材であるＰＰとの間で密着性に優れることが観察された。
　他方、表面を窒素プラズマにより親水化したＰＥＴ樹脂を基材として、同様に各ポリマー化合物を被覆した基板においては、Ｐ２，Ｐ４，ＰＭＥＡのいずれのポリマー化合物についても、製膜後、及び、ＰＢＳ（－）に浸漬した後に乾燥させた状態においても均一な被膜が維持された。この結果は、Ｐ２，Ｐ４は、特に極性の小さい樹脂に対して良好な密着性を発揮することを示唆するものと推察された。
（３）ポリマー化合物が示す親水性の評価
　上記でＰＥＴ樹脂を基材として、各ポリマー化合物をコーティングした基板を使用して、気相中で滴下した水滴の接触角を測定した（液滴法）。測定は、全自動接触角計（Drop Master, DMo-501SA, Kyowa Interface Science, Japan）を使用し、各基板表面に純水（２μＬ）を滴下し、着滴後から６０秒間液滴の接触角をθ／２法により測定した。
　図７には、各ポリマー化合物の表面、及びコーティングを行わないＰＥＴ基板表面での接触角（θ）を示す。図７に示すように、合成例１に係るＰ２では、液滴が接した直後から接触角が急速に縮小し、６０秒後に５５度程度の接触角を示した。一方、合成例２に係るＰ４では、６０秒後に６７度程度の接触角を示した。また、高い生体親和性を示すＰＭＥＡでは、３５度程度の接触角が観察された。
　図７に示すように液滴の接触後に接触角が縮小する現象は、液滴とポリマー化合物の界面の界面自由エネルギーを極小にしてエネルギー的に安定化するために、ポリマー化合物内の親水的な側鎖官能基等が界面に配向するためであると推察される。そして、当該親水的な側鎖官能基等が界面に配向する速度や度合いは、高分子が有する親水性官能基の極性や密度、及びポリマー内での側鎖官能基等の易動度に応じて変化するものと推察される。
　上記の各基板について、純水中に浸漬して２４時間の保持を行った状態で、気泡（２μＬ）を付着させる水中気泡法により気泡の接触角を測定した。図８には、水中気泡法による気泡の接触角（θ’）について、θ”＝１８０－θ’により換算した値（θ”）を、液滴法で測定した接触角（θ）を対比して示す。各接触角（θ，θ’）は、液滴又は気泡が接触してから３０秒後の値を示す。
　固体表面の状態が気相中と液相中で同一の状態にある表面について液滴法と水中気泡法の測定をおこなった場合には、液滴法による接触角（θ）と水中気泡法による接触角（θ’）の間には、理論的にθ＋θ’＝１８０度の関係が成り立つ。つまり、液滴法による接触角の測定時の表面変化（乾燥状態→水和状態）と、水中気泡法による接触角の測定時の表面変化（水和状態→乾燥状態）のそれぞれの速度が十分に速ければ、図８に示すθとθ”の値は等しくなるものと考えられる。
　図８に示すように、Ｐ２（合成例１）及びＰＭＥＡ（合成例３）では、θ，θ”の値がほぼ等しいのに対して、Ｐ４（合成例２）では両者間に違いを生じることが観察された。当該純水との接触角の挙動に違いを生じる原因として、Ｐ２では、親水性を示す側鎖部分のポリマー中での運動性が高いために、空気中において水滴が接触し、又は水中で気泡が接触した際の応答性が高いことが考えられた。
（４）ポリマー化合物が示す生体親和性の評価
　血液が外来の異物と接触した際には血液中の血小板の作用によって血栓が生成されるのに対して、中間水を有する物質の表面においては、当該血小板の粘着が抑制されることによって血栓の生成が抑制されることが知られている。そして、当該血小板粘着の抑制の程度により、当該物質が有する生体親和性の程度を評価することが可能である。
　以下に説明する方法により、各ポリマー化合物をコーティングした基板の表面において生じる血小板粘着の評価を行った。
　アメリカ合衆国で採血され、採血後４日以内のヒト全血（３．２％のクエン酸ナトリウム含有）を均一に混和した後、４００ｒｃｆ（１５００ｒｐｍ）で５分間遠心分離し、血漿成分である上澄みを回収して多血小板血漿（ＰＲＰ： Platelet Rich Plasma）とした。また、残りの血液を２５００ｒｃｆ（４０００ｒｐｍ）１０分間遠心分離して、上澄みを回収して少血小板血漿（ＰＰＰ：Platelet Poor Plasma）とした。血球計算版を用いてＰＲＰ中に存在する血小板の濃度を計測し、基板上における播種密度が４×１０７ｃｅｌｌｓ／ｃｍ２となるようＰＲＰをＰＰＰで希釈して血小板懸濁液を調製した。
　上記で合成例１～３の各ポリマー化合物をコーティングしたＰＥＴ基板、及び、コーティングを行わないＰＥＴ基板を各３枚ずつ使用し（ｎ＝３）、８ｍｍ角にした各基板を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）用試料台に導電テープで固定した状態で、２００μＬのＰＢＳ（－）を使用して３７℃、２０時間のインキュベートすることで各表面を十分に水和させた。
　上記で調製した血小板懸濁液を各基板上に２００μＬずつ播種し、３７℃で１時間インキュベートした後に懸濁液を取り除き、ＰＢＳ（－）を用いて洗浄を２回行い、その後に１％のグルタルアルデヒドを含むＰＢＳ（－）に室温で２時間浸漬することで血小板を固定した。固定後、基板をＰＢＳ（－）に１０分、ＰＢＳ（－）：純水＝１：１に８分、純水に８分の順に浸漬させることで洗浄を行った。洗浄後の基板を数日風乾した後、ＳＥＭ（TM3030Plus, HITACHI）を用いて基板表面を各５か所（倍率１５００倍）観察し、各視野内で観察される血小板を、その活性化度（I型～III型）毎にカウントした。活性化度は、活性化の度合いが小さく、血液中と同様の円形状の形態を維持したままで粘着する形態（Ｉ型）と、活性化の度合いが中程度であり、偽足形成が見られる粘着形態（II型）、活性化の度合いが大きく、伸展した粘着形態（III型）に分類にしてカウントを行った。
　図９には、各ポリマー化合物でコーティングした基板表面での血小板粘着の評価結果を示す。図９に示すように、上記Ｐ２（合成例１）、Ｐ４（合成例２）の表面では、高い生体親和性を有するＰＭＥＡ（合成例３）と同程度まで血小板粘着が抑制され、高い生体親和性を有することが示された。
　本発明に係るポリマー化合物は、高い生体親和性を示すと共に、各種の基材に対して良好な密着性を示すことから、医療機器の表面等の生体親和性の付与が望まれる表面を形成するための材料として好ましく使用することができる。

Claims (7)

  1. 　下記式（１）で表される繰り返し単位を含むことを特徴とするポリマー化合物。但し、式（１）において、Ｒ１は水素又はエーテル結合を有していてもよい炭素数１２以下の１価の炭化水素基、Ｒ２は１～６個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐鎖状の炭素鎖を含む２価の飽和炭化水素基、Ｒ３はエーテル結合を有していてもよい炭素数６以下の１価の炭化水素基、ｍは１又は２の自然数、ｎは繰り返し単位の繰り返し数を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
  2. 　Ｒ２が、-ＣＨ２-、-ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）-、-ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ２）２ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ）（ＣＨ３）ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）-、-ＣＨ２（ＣＨ２）３ＣＨ２-、-ＣＨ（ＣＨ３）（ＣＨ２）２ＣＨ２-、-ＣＨ２（ＣＨ２）２Ｃ（ＣＨ３）２-、及び-ＣＨ２（ＣＨ２）４ＣＨ２-からなる群より選択される２価の飽和炭化水素基であることを特徴とする請求項１に記載のポリマー化合物。
  3. 　Ｒ３が、ＣＨ３、-ＣＨ２ＣＨ３、-（ＣＨ２）２ＣＨ３、-（ＣＨ２）３ＣＨ３、-（ＣＨ２）４ＣＨ３、-（ＣＨ２）５ＣＨ３からなる群より選択される１価の炭化水素基であることを特徴とする請求項１に記載のポリマー化合物。
  4. ポリマー化合物を構成する繰り返し単位数（ｎ）に対して、式（１）に示す構造が占める割合を５１ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリマー化合物。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載のポリマー化合物を含むことを特徴とするポリマー組成物。
  6. 　請求項１～４のいずれかに記載のポリマー化合物が溶媒に溶解されてなることを特徴とするコーティング組成物。
  7. 　請求項１～４のいずれかに記載のポリマー化合物によってその表面の少なくとも一部がコーティングされていることを特徴とする医療機器。
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