(57)【要約】【課題】保存安定性に優れ、簡易かつ簡便に使用することができ、高性能に固体表面を親水化することができるコーティング組成物及びコーティング剤を提供することる。【解決手段】ポリビニルアルコールと、水酸基と反応しうる官能基を２以上有する多官能基含有化合物と、水と、揮発性溶剤とを含有し、各成分の配合割合は、上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤：水＝１００：２５〜４００（重量比）であり、上記揮発性溶剤及び上記水と、ポリビニルアルコールと、多官能基含有化合物との配合割合が、上記揮発性溶剤及び水：ポリビニルアルコール：多官能基含有化合物＝１００：０．１〜５．０：０．００５〜０．５（重量比）であることを特徴とする１記載のコーティング組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコールと、水酸基と反応しうる官能基を２以上有する多官能基含有化合物と、水と、
揮発性溶剤とを含有するコーティング組成物。
【請求項２】
各成分の配合割合は、
上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤：水＝１００：２５〜４００（重量比）であり、
上記揮発性溶剤及び上記水と、ポリビニルアルコールと、多官能基含有化合物との配合割合が、
上記揮発性溶剤及び水：ポリビニルアルコール：多官能基含有化合物＝１００：０．１〜５．０：０．００５〜０．５（重量比）であることを特徴とする請求項１記載のコーティング組成物。
【請求項３】
請求項１記載のコーティング組成物を用いてなるコーティング剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易かつ簡便に物品表面を親水化することができるコーティング組成物及びコーティング剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体表面を親水化する技術は、固体の接着性や密着性の制御、印刷性の制御、生体適合性の付与、タンパク質などの生体関連分子の非特異吸着の抑制等の目的で使用されている。
このような親水化する際に用いられる化合物としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が広く知られている。ＰＶＡは優れた加工性と機械的化学的安定性を有しており、生体適合性にも優れ、しかも安価であるため、各種分野で広く用いられている。しかし、ＰＶＡは水や有機溶媒に溶けやすいため、親水化皮膜を固体表面に形成してもすぐに溶解してしまうという問題がある。このため、ＰＶＡを用いて親水化皮膜を形成するためには、被膜を不溶化することが必要であり、このため種々提案がなされている。
例えば、特許文献１には、安価な材料から、特別な装置も使用せず常圧下で簡便に作製するができ、重金属イオンやリン酸イオンなどに対する吸着剤として好ましく用いることのできる新規高分子ゲルとして、水酸基を複数有する高分子物質の水酸基が、分子内に２個以上のボロン酸基を有する化合物のボロン酸基との反応によって、水酸基を複数有する高分子物質が架橋され、且つ前記水酸基を複数有する高分子物質の少なくとも１つの水酸基に、分子内に重金属イオンの捕捉部位を有し、且つ１個のボロン酸基を有する化合物及び／又は分子内にリン酸イオン類の捕捉部位を有し、且つ１個のボロン酸基を有する化合物のボロン酸基が結合されていることを特徴とする高分子ゲルが提案されている。
また、特許文献２及び３には、それぞれ、ＰＶＡの架橋剤が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-46596号公報
【特許文献２】特開2012-184198号公報
【特許文献３】WO2014/199870号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の提案にかかる架橋剤を用いた組成物では未だ不溶化の点で問題があると共に、保存安定性の点でも問題があった。すなわち組成物を混合状態で保存すると常温環境下において架橋反応が進行してしまい、被膜形成用の組成物として使用することができなくなるという問題があった。
また、保存安定性を向上させた場合には、特別な試薬の添加や加熱処理工程の追加、副生成物の除去工程の追加など、使用時における工程の増加による仕様の煩雑さが増すという問題もあった。
したがって、本発明の目的は、保存安定性に優れ、簡易かつ簡便に使用することができ、高性能に固体表面を親水化することができるコーティング組成物及びコーティング剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意検討した結果、ＰＶＡに架橋剤としてのジボロン酸を加えると共に，反応競争剤としてはたらく水を添加しておくことにより保存安定性が向上することを知見し、更に検討を進めることで本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の各発明を提供するものである。
１．ポリビニルアルコールと、水酸基と反応しうる官能基を２以上有する多官能基含有化合物と、水と、
揮発性溶剤とを含有するコーティング組成物。
２．各成分の配合割合は、
上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤：水＝１００：２５〜４５０（重量比）であり、
上記揮発性溶剤及び上記水と、ポリビニルアルコールと、多官能基含有化合物との配合割合が、
上記揮発性溶剤及び水：ポリビニルアルコール：多官能基含有化合物＝１００：０．１〜５．０：０．００５〜０．５（重量比）であることを特徴とする１記載のコーティング組成物。
３．１記載のコーティング組成物を用いてなるコーティング剤。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のコーティング組成物及びコーティング剤は、保存安定性に優れ、簡易かつ簡便に使用することができ、高性能に固体表面を親水化することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施例１で得られたコーティング剤による親水性確認の写真（図面代用写真）であり、図１（ａ）はコーティング前、（ｂ）はコーティング後を示す。
【図２】図２は、実施例７における水の添加による溶液の流動性を確認する試験での１日静置した際の状態を示す写真（図面代用写真）である。
【図３】図３は、実施例７における水の添加による溶液の流動性を確認する試験での７日静置した際の状態を示す写真（図面代用写真）である。
【図４】図４は、実施例７における水の添加による溶液の流動性を確認する試験での３１日静置した際の状態を示す写真（図面代用写真）である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明のコーティング組成物は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）と、水酸基と反応しうる官能基を２以上有する多官能基含有化合物と、水と、揮発性溶剤とを含有することを特徴とする。
以下に更に詳細に説明する。
【０００９】
＜ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）＞
本発明においては用いられるＰＶＡは、通常固体表面の親水化に際して用いられるものであれば特に制限なく用いることができるが、本発明においては、けん化度が４０％〜１００％であるＰＶＡが好ましく用いられる。けん化度が４０％未満であると、十分な親水化効果や防護性、有機溶剤耐性が得られない場合があるので、上記範囲内とするのが好ましい。
【００１０】
＜ジオール部位とボロン酸エステル反応しうる官能基を２以上有する多官能基含有化合物（以下、単に「多官能基含有化合物」と称する）＞
上記多官能基含有化合物は、ＰＶＡの水酸基と反応しうる官能基を複数有する化合物であれば特に制限されず種々化合物を用いることができるが、好ましくは、芳香族骨格を有する２官能基化合物である。具体的には例えば、ベンゼン-１,４-ジボロン酸やベンゼン-１,３-ジボロン酸（例えば炭素数が６以下で、分子内にボロン酸基を２つ持つ化合物）、を挙げることができる。また、３官能基化合物であるベンゼン-１,３,５-トリボロン酸等を上記多官能基含有化合物として挙げることができる。
【００１１】
＜水＞
本発明のコーティング組成物においては、水を加えるが、水の存在が非常に重要である。通常、上記多官能基含有化合物、例えばジボロン酸とＰＶＡとを混合すると、ボロン酸と水酸基との反応により副生物として水が発生するが、もとから組成物における成分として水を存在させることにより、多官能基含有化合物とＰＶＡの水酸基との反応を抑制し、本発明のコーティング組成物の混合系における保存安定性を向上させる。
【００１２】
＜揮発性溶剤＞
上記揮発性溶剤としては、蒸気圧が常温で１ｋＰａ以上である溶剤を好ましく用いることができ、具体的には、エタノール、メタノール、プロパノール等を挙げることができる。
【００１３】
＜量比＞
各成分の配合割合は、上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤：水＝１００：２０〜４５０（重量比）であるのが好ましい。また、上記揮発性溶剤及び上記水の合計量に対する上記ポリビニルアルコールと上記多官能基含有化合物との配合割合が、含水揮発性溶媒：ポリビニルアルコール：多官能基含有化合物＝１００：０．１〜５．０：０．００５〜０．５（重量比）とするのが好ましく、１００：０．５〜４．０：０．０３〜０．３（重量比）とするのが更に好ましい。また、揮発性溶剤の組成物全体における配合割合は、８０重量％以下とするのが好ましく、６０重量％以下とするのがさらに好ましい。
各成分の配合割合は、
上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤：水＝１００：２５〜４５０（重量比）であり、
上記揮発性溶媒及び上記水と、ポリビニルアルコールと、多官能基含有化合物との配合割合が、
上記揮発性溶媒及び水：ポリビニルアルコール：多官能基含有化合物＝１００：０．５〜４．０：０．０３〜０．３（重量比）であることを特徴とする請求項１記載のコーティング組成物。
水の配合割合を上述の範囲内とすることにより保存安定性が向上し、また揮発性溶剤の配合割合を上述の範囲内とすることで組成物ひいては後述する本発明のコーティング剤の取扱が容易となり、簡易かつ簡便な固体表面の親水化処理が可能となるので、上述の範囲内とするのが好ましい。
【００１４】
＜他の成分＞
本発明のコーティング組成物においては、上述の各成分に加えてこの種の固体表面のコーティング剤に用いられる添加剤やボロン酸基その類縁基を分子内にひとつ有している化合物を本発明の所望の効果を損なわない範囲で用いることができる。
【００１５】
＜使用方法・効果＞
本発明のコーティング組成物は、適宜混合して混合物、即ち本発明のコーティング剤とすることにより使用に供することができる。
そして、本発明のコーティング組成物は、すべてを混合しても長期間保存でき、構造が単純なボロン酸類等を用いるので原料の入手が容易であり、また官能基を保護基で保護する必要がないので簡易に使用することができ、製造も簡易であり、水以外に副生成物が出ないので副生物による影響を考慮せずに使用することができる。
（コーティング剤）
本発明のコーティング剤は、上述の本発明のコーティング組成物を混合してなる混合物により形成されるものである。したがって、必須の構成成分は上述のコーティング組成物と同じであり、各成分の配合割合も同じである。
本発明のコーティング剤は、上述のコーティング組成物の各成分を混合することにより得ることができるが、好ましくは、ＰＶＡと水と揮発性溶剤とを混合しておき、得られた混合溶液と多官能基含有化合物の溶液とを混合することにより得るのが好ましい。なお、これらの混合においては、常温常圧で行うことができる。
本発明のコーティング剤は、常法にしたがって使用することができ、上述のコーティング組成物の奏する効果と同様の効果を奏するものであるが、好ましくは以下のように使用することができる。
保存安定性に優れるので、塗料として長期間保存でき、塗布のたびに混合溶液を作製する必要が無く、大面積をコーティングできる。このため、スプレー法、キャスト法、ディップ法、スタンプ法、インクジェット法など様々な手法で塗布でき、使用対象も様々な素材（樹脂、ガラス、セラミック、金属、天然高分子（セルロースなど））、様々な形状（板、紙（繊維表面）、不織布（ナノファイバー表面）、管（キャピラリー内部）、ろ紙、ガラスろ紙、多孔質体）に適用可能である。
このような効果のある本発明のコーティング剤は、以下のように使用することができ、以下の各用途に応用可能である。
生化学用器具や医療用器具等へのタンパク質や細胞の付着を防止するためのコーティング剤、ペーパーマイクロ分析チップ用コーティング剤、船底防汚用塗料、防雲用コーティング剤、帯電防止用コーティング剤、耐有機溶剤用コーティング剤、固体表面に機能性分子を化学修飾するためのインターフェース層作製用塗料（以下その応用例）、不均一系触媒担体、分離材担体、固体型化学センサー担体（重金属イオン検出等）、水質汚染物質吸着材／資源回収用吸着材用担体
【実施例】
【００１６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１７】
〔実施例１〕コーティング膜の作製および耐水性
水とエタノールの混合溶媒のＰＶＡ（けん化度８０％、Ｍ．Ｗ．＝９，０００〜１０，０００）溶液（ＰＶＡ濃度１．８重量％、エタノール濃度４９．２重量％、水濃度４９．０重量％）１００重量部と、多官能基含有化合物としてのベンゼン-１,４-ジボロン酸のエタノール溶液（ベンゼン-１,４-ジボロン酸濃度０．８重量％）３０重量部とを混合して、本発明のコーティング組成物としての混合物を得た（最終濃度：エタノール濃度５１．３重量％、水濃度４７．１重量％、ＰＶＡ濃度１．４重量％、ベンゼン-１,４-ジボロン酸濃度０．２重量％、なお最終濃度は、最終的に得られているコーティング組成物における各成分の含有量を重量％で表したものである）。
この混合物を本発明のコーティング剤として、ポリスチレンシャーレ下皿内底面のコーティングをおこなった。架橋膜の形成およびコーティング膜の耐水性の確認として、以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件：ポリスチレンシャーレ（直径９ｃｍ）の下皿に上記混合物（２．４ｍＬ）を注ぎ、空気中、室温で乾燥し、下皿の底面内側に作製された膜を水で充分すすいだ。
＜架橋膜形成の確認＞
架橋膜形成の確認条件：得られた膜の赤外吸収スペクトルを全反射法（ＡＴＲ法）で測定した。
測定結果：薄膜の赤外吸収スペクトルにおいて、ＰＶＡがもつ水酸基、カルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ３４００ｃｍ−１と１７００ｃｍ−１付近に観察されるとともに、ボロン酸が持つホウ素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークが１３００ｃｍ−１付近に観測された。また、６６０ｃｍ−１付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。このデータは膜内でボロン酸基がポリビニルアルコールの水酸基とボロン酸エステル結合を形成していることを示している。
＜耐水性の確認＞
耐水性の確認条件：下皿の底面内側をコーティングしたポリスチレンシャーレ（直径９ｃｍ）に水（２０ｍＬ）を注ぎ、１２時間後、２４時間後、４８時間後および７２時間浸漬後に水を除いて、膜の乾燥重量を測定することで、水への溶解の有無を確認した。
測定結果：浸漬前後における膜の乾燥重量は、それぞれ、２５．８ ｍｇ（浸漬前）、２６．０ ｍｇ（１２時間浸漬後）、２６．２ ｍｇ（２４時間浸漬後）、２５．５ ｍｇ（４８時間浸漬後）および２５．６ ｍｇ（７２時間浸漬後）となり、７２時間浸漬後においても膜の乾燥重量に変化が認められなかったことから、得られた膜は水に不溶で、高い耐水性をもつことが示された。
【００１８】
〔試験例１〕コーティング膜の親水性
実施例１で得た本発明のコーティング剤を用いて、各種固体基板のコーティングを行った。コーティングの対象物としてポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）、ポリエチレンテレプタラート（ＰＥＴ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレスＳＵＳ４０４（ＳＵＳ）、シリコン（Ｓｉ）、ガラス（Ｇｌａｓｓ）の基板（いずれもタテ５０ｍｍ×ヨコ１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を用い、以下の条件でコーティングを行った。親水性の確認として、以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件：上述の各対象物からなる固体基板を上記の本発明のコーティング剤に浸したのちに、引き上げ、空気中室温で乾燥させた。得られたサンプルの赤外吸収スペクトルをＡＴＲ法で測定したところ、ＰＶＡの水酸基およびカルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ３４００ｃｍ−１と１７００ｃｍ−１付近に観察されるとともに、ボロン酸がもつホウ素‐酸素結合の伸縮振動の吸収に由来するピークが１３００ｃｍ−１付近に観測された。また、６６０ｃｍ−１付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。以上のことから、ベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋されたポリビニルアルコールでコーティングされていることがわかる。
また、得られた基板を水に浸漬した後でも、その赤外吸収スペクトルにおいてベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋されたポリビニルアルコールに由来するピークが確認されたことから、得られた膜に耐水性が付与されていることがわかる。
親水性試験の条件：接触角測定装置を用いて基板上に滴下した水の接触角を測定した。
親水性試験の結果：コーティング前（左）およびコーティング後（右）におけるポリスチレン基板上に滴下された水滴写真を図１に示す。
また、各対象物の固体基板におけるコーティング前とコーティング後での水の接触角を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2020196851.tif 000002
【００２０】
以上の結果から、コーティング処理を施した各固体基板の接触角は平均で４９±９度となり、親水性を示す値となっていることがわかる。このことから、得られた膜は親水性であり、本発明のコーティング剤は親水化効果があることがわかる。
【００２１】
〔試験例２〕コーティング剤の保存安定性
実施例１で得られたコーティング剤の保存安定性を確認するために以下の条件で保存安定性試験を行った。
保存安定性試験の条件：調製した混合物の調製直後および調製後１ヶ月経過した混合物の動粘度を、オストワルド型粘度計を用いて測定した。
結果：調製後１ヵ月後においても混合物に沈澱の生成は認められなかった。また調製直後の溶液の動粘度は４ｃＳｔで、１ヵ月後の動粘度も４ｃＳｔとなり、１ヵ月経過しても混合物の粘度に変化は認められず、当該混合物の高い保存安定性を有することがわかる。
【００２２】
〔試験例３〕コーティング膜の防雲性
実施例１で得られたコーティング剤を用いて、ポリスチレンシャーレ（直径４ｃｍ）の上皿（フタ）の内側にコーティング処理を施し、以下の防雲性試験を行った。
コーティング条件：ポリスチレンシャーレ（直径４ｃｍ）の上皿（フタ）の内側にコーティング剤（０．４５ｍＬ）を塗布し、空気中室温で乾燥した。得られた上皿（フタ）を水ですすぎ、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜を上皿（フタ）の内側に得た。
防雲性試験の条件：ポリスチレンシャーレの下皿に４０℃の水を注ぎ、未処理のポリスチレンシャーレ上皿（フタ）およびコーティング処理を施したポリスチレンシャーレの上皿で、それぞれフタをしたときの、上皿（フタ）内側の曇りを、光透過率の測定より判断した。
観察結果：未処理のシャーレ上皿（フタ）では、その内側が曇り、光透過率の減少が見られたが、コーティング処理をおこなったシャーレ上皿（フタ）では、光透過率の減少は見られず、その内側の曇りも認められなかった。このことから、本発明のコーティング剤が防雲性を有することがわかる。
【００２３】
〔試験例４〕コーティング膜の有機溶剤耐性
実施例１で得られたコーティング剤を用いて、ポリスチレンシャーレ（直径４ｃｍ）の上皿（フタ）の上面にコーティング剤（０．４５ｍＬ）を塗布し、空気中室温で乾燥した。得られた上皿（フタ）を水ですすぎ、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜を蓋の上面に得た。そして、以下の耐性試験を行った。
有機溶剤に対する耐性試験の条件：未処理ポリスチレンシャーレの上皿（フタ）およびコーティング処理を施したポリスチレンシャーレ上皿（フタ）の上面に、クロロホルム、ジクロロメタン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフランを、それぞれ０．１５ｍＬ滴下し、溶剤蒸発後のサンプルの観察および光透過率測定をおこなった。
観察結果：未処理のポリスチレンシャーレでは、有機溶媒であるアセトンの乾燥過程において、ポリスチレンの溶解に起因する上皿（フタ）上面の白化が観察され、光透過率の著しい低下が観測された。一方、コーティング処理を施したポリスチレンシャーレの上皿（フタ）では、アセトンが乾燥した後においても、白化は認められず、光透過率の減少も認められなかったことから、ポリスチレンの透明度が維持されていることが示された。他の上記有機溶剤を用いた場合においても、コーティング処理を施したポリスチレンシャーレの上皿（フタ）では、白化が観察されなかったことから、本発明のコーティング剤を用いて作製されるコーティング膜が有機溶剤に対する高い耐性を有することがわかる。
【００２４】
〔試験例５〕コーティング膜のタンパク質吸着抑制特性
実施例１で得られたコーティング剤を用いて、試験例１で用いたものと同じポリスチレン（ＰＳ）基板に対して、以下の条件でコーティングを行った。そして、防汚性の確認として、タンパク質であるウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）を用いた以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件：ＰＳ基板を上記コーティング剤に浸したのち、取り出し、空気中、室温で乾燥することで、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜を得た。
タンパク質吸着試験の条件：未処理のポリスチレン基板およびコーティング処理を施した基板を、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）のリン酸緩衝液（ｐＨ：７．４、ＢＳＡ：１ｍｇ/ｍＬ）にそれぞれ室温で浸漬した。２４時間後、サンプルを取り出し、水ですすいだ後、室温で乾燥した。得られた基板をＸ線光電子分光法により分析し、窒素原子由来の光電子を検出することで、基板上に吸着したＢＳＡの有無を調査した。
タンパク質吸着試験の結果：未処理のポリスチレン基板においては、３９８ｅＶ付近に窒素原子の１ｓ軌道からの光電子に由来するシグナルが観測された。一方、コーティング処理を施したポリスチレン基板では、３９８ｅＶ付近にピークが確認されなかった。このことは、未処理のポリスチレン基板において確認された窒素原子由来のシグナルが基板表面に吸着したＢＳＡ由来のものであることを示すとともに、コーティング処理を施したポリスチレン基板にはＢＳＡが吸着しないことを示している。このことから本発明のコーティング剤から作製されるコーティング膜が防汚性を有することがわかる。
〔試験例６〕コーティング膜の細胞吸着抑制特性
実施例１で得られたコーティング剤を用いて、ポリスチレン（ＰＳ）製２４穴ウェルに対して、以下の条件でコーティングを行った。そして、防汚性の確認として、ＨｅＬａ細胞を用いた以下の吸着試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件：２４穴ウェルの各穴にコーティング剤(１０マイクロリットル)を分注した。自然乾燥させた後、リン酸緩衝液(ＰＢＳ)でウェル内をリンスすることで、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜をウェル底面に得た。
細胞吸着試験の条件：未処理のウェルとコーティング処理を施したウェルに、ＨｅＬａ細胞を播種し、細胞培地（Ｄ−１０）を加え、２４時間培養をおこなった。ウェル内を顕微鏡観察するとともに、ウェル内の細胞について、トリパンブルー染色による細胞の生死判定をおこなった。
細胞吸着試験の結果：２４時間培養後の未処理のポリスチレン基板では、ウェル底面に細胞が接着し、張り付いていることが顕微鏡観察により確かめられ、細胞の浮遊は認められなかった。一方、コーティング処理を施したウェルでは、細胞のウェル底面への接着は認められず、細胞は浮遊していた。また、コーティング処理を施したウェルにＨｅＬａ細胞を播種し（生存細胞率：８７％、細胞数：１．０７×１０６ cells/mL）、２４時間後に観察された浮遊細胞について、トリパンブルー染色による細胞の生死判定をおこなったところ、生存細胞率は（８７±５）％、細胞数は（１．８０±０．０５）×１０６ cells/mLとなった。コーティング処理を施したウェルで培養した細胞の生存率は、播種前の生存率からの変化はなく、培養後の細胞数は、播種した細胞数よりも増大していた。これらの結果から、本発明のコーディング剤を用いて形成したコーティング膜が極めて低い細胞吸着特性と高い生体適合性を持つことがわかる。
【００２５】
〔試験例７〕コーティング膜表面の化学修飾
実施例１で得られたコーティング剤を用い、試験例１で用いたものと同じポリエチレン基板（白色：タテ５０ｍｍ×ヨコ１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）に以下の条件でコーティング処理を施した。
コーティング条件：基板を上記混合物に浸したのち、取り出し、空気中室温で乾燥することで、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋された水に不溶な無色透明な膜を得た。
化学修飾実験の条件：下記式（Ｉ）に示すボロン酸基をアンカー部位として持つボロンジピロメテン色素を化学修飾剤とするエタノール溶液（０．１ ｍＭ）に、コーティングを施した基板を室温で浸漬した。浸漬後、基板を溶液から取出し、エタノールですすいだ。対照実験として、ボロン酸基を持たないボロンジビロメテン色素（式（II）に示す）を用いて同様の実験をおこなった。
化学修飾実験の結果：ボロン酸基をアンカー部位として持つボロンジピロメテン色素エタノール溶液に浸漬した基板は当該色素由来の橙色を呈した。一方、ボロン酸基を持たないボロンジピロメテン色素エタノール溶液に浸漬した基板では呈色は認められず、白色のままであった。このことは、コーティング膜を構成するＰＶＡと、化学修飾剤として用いたボロンジピロメテン色素が持つボロン酸基とがボロン酸エステル結合を介して結合していることを示しており、ボロン酸基をもつ化合物を化学修飾剤として用いることで、本発明のコーティング剤を用いてコーティングされた基板を温和な条件で簡便に化学修飾できることがわかる。
また、以下の参考合成例１及び式（III）に示す蛍光性のクマリン色素にボロン酸基を導入した化合物や重金属イオンに対して比色応答性を示すアゾ色素にボロン酸基を導入した化合物（式（ｖ）に示す）を、ボロンジピロメテン色素に代えて用いた場合においても同様に、簡便に化学修飾でき、化学修飾後の基板は、それぞれ、クマリン由来の蛍光性およびアゾ色素由来の金属イオンに対する比色応答性を示した。
【００２６】
【化１】
2020196851.tif 000003
【００２７】
［参考合成例］
ボロン酸基をもつ蛍光性クマリン色素の合成
【００２８】
【化２】
2020196851.tif 000004
【００２９】
窒素雰囲気下、3-アミノフェニルボロン酸 (0.16 g, 1.17 mmol) および7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸 (0.30 g, 1.15 mmol) を脱水ジクロロメタン (20 mL) に加え、溶液を氷浴で冷却した。この溶液に1-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]-1H-ベンゾトリアゾリウム3-オキシドヘキサフルオロホスファート (HBTU, 0.46 g, 1.20 mmol) およびジイソプロピルエチルアミン (DIPEA, 0.19 g, 1.5 mmol) を加え、室温で攪拌した。12時間後、反応溶液にジクロロメタン (200 mL) を加え、飽和塩化アンモニウム水溶液 (150 mL) で洗浄した後、有機層を硫酸ナトリウムで脱水した。ロータリーエバポレーターで結果の黄色溶液を濃縮し、生成した析出物をろ過により集めることで、目的物を黄色固体として得た。(収量 0.23 g, 収率 57%)
スペクトルデータ：1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 1.16 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.51 (q, 4H, J = 7.0 Hz), 6.69 (d, 1H, J = 2.2 Hz), 6.86 (dd, 1H, J = 2.4 and 9.1 Hz), 7.34 (dd, 1H, J = 7.7 and 7.7 Hz), 7.53 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.75 (d, 1H, J = 9.1 Hz), 7.83 (s, 1H), 7.99 (d, 1H, J = 9.3 Hz), 7.83 (s, 1H), 8.10 (s, 2H), 8.78 (s, 1H), 10.76 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 12.2, 44.3, 95.8, 107.8, 109.0, 110.3, 119.6, 123.7, 128.9, 131.8, 138.2, 148.1, 152.7, 157.3, 160.6, 162.1; HRMS (ESI): m/z [M + H]+ calcd. for C20H22BN2O5, 381.1620; found, 381.1621.

【００３０】
下記反応式に従った、参照化合物として用いたクマリン色素の合成
【化３】
2020196851.tif 000005
【００３１】
窒素雰囲気下、アニリン (0.05 g, 0.55 mmol)、7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸 (0.15 g, 0.57 mmol) ，1-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]-1H-ベンゾトリアゾリウム 3-オキシドヘキサフルオロフォスファート (HBTU, 0.23 g, 0.61 mmol) およびジイソプロピルエチルアミン (DIPEA, 0.05 g, 0.40 mmol) を脱水ジメチルホルムアミド (10 mL) に加えた。結果の黄色溶液を室温で撹拌した。12時間後、黄色の反応溶液を水 (100 mL) に注ぎ、析出した固体をろ過で集めた。結果の固体を、1%炭酸ナトリウム水溶液および水で洗うことで黄色の固体を得た。(収量 0.14 g, 収率 76%)
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 1.16 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.51 (q, 4H, J = 7.0 Hz), 6.68 (d, 1H, J = 1.8 Hz), 6.85 (dd, 1H, J = 2.0 and 9.0 Hz), 7.11 (t, 1H, J = 7.3 Hz), 7.37 (dd, 1H, J = 7.8 and 7.8 Hz), 7.71 (d, 2H, J = 8.3 Hz), 7.74 (d, 1H, J = 9.0 Hz), 8.77 (s, 1H), 10.74 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 12.3, 54.9, 95.9, 107.9, 109.1, 110.4, 121.4, 125.4, 128.1, 129.7, 131.8, 135.1, 137.5, 148.1, 152.8, 157.4, 160.5, 162.4; 11B NMR (160 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 28.1; HRMS (ESI): m/z [M + Na]+ calcd. for C20H20N2O3Na, 359.1366; found, 359.1364.
【００３２】
下記反応式に従った、重金属イオンに対して比色応答性を示すアゾ色素にボロン酸基を導入した化学修飾剤の合成
【化４】
2020196851.tif 000006
【００３３】
窒素雰囲気下、ピリジルアゾレゾルシン (0.20 g, 0.94 mmol) ，３-ブロモメチルフェニルボロン酸 (0.20 g, 0.93 mmol) および炭酸水素ナトリウム (0.39 g, 4.7 mmol) を脱水ジメチルホルムアミド (10 mL) に加えて室温で三日間撹拌した。反応の進行を確認後, ジメチルホルムアミドの減圧留去を行った。得られた固体をテトラヒドロフランとジクロロメタンの混合溶媒に加えたのち、塩化アンモニウムナトリウム水溶液を用いて、分液操作により洗浄を行った。結果の有機相を硫酸ナトリウムで乾燥し，溶媒を留去することで固体を得た。得られた固体をカラムクロマトグラフィー (順相シリカゲル, ジクロロメタン/メタノール = 49/1 (v/v)) により精製することで赤色固体を得た。(収量 0.04 g, 収率 12%) 
スペクトルデータ：1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 5.21 (s, 2H), 6.71 (dd, 1H, J = 2.6 and 9.2 Hz), 7.39 (t, 1H, J = 7.5 Hz) , 7.45 (ddd, 1H, J = 1.0, 4.9 and 7.4 Hz) , 7.51 (d, 1H, J = 7.7 Hz), 7.66 (d, 1H, J = 9.2 Hz), 7.78 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.84 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.88 (s, 1H), 8.00 (td, 1H, J = 1.8 and 7.8 Hz), 8.10 (d, 2H, J = 5.6), 8.61 (dd, 1H, J = 1.0 amd 4.8 Hz), 13.65 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 70.6, 102.9, 111.5, 112.6, 124.4, 124.4, 127.8, 130.0, 130.1, 133.4, 133.9, 134.1, 135.1, 139.2, 149.3, 160.0, 162.8, 165.3; HRMS (ESI): m/z [M+H]+ calcd. for C18H17BN3O4, 350.1310; found, 350.1307.
【００３４】
〔試験例８〕ガラスろ紙のコーティング
実施例１で得られたコーティング剤を用いて、ガラスろ紙（２１ｍｍ径、商品名「ガラスろ紙」アドバンテック社製）に下記条件にてコーティング処理を施した。
コーティング条件：ガラスろ紙（２１ｍｍ径）をコーティング剤に浸した。３０秒後、コーティング剤からガラスろ紙を取り出し、セルロース性のろ紙を用いて、ガラスろ紙から余分なコーティング剤を吸い取った。
コーティングの結果：コーティングを施したガラスろ紙および未処理のガラスろ紙の走査型電子顕微鏡測定をおこなったところ、ガラスろ紙を構成するファイバー構造の形態に差異は認められなかった。一方、コーティングを施したガラスろ紙および未処理のガラスろ紙の赤外吸収スペクトルを全反射法（ＡＴＲ法）で測定したところ、コーティングを施したガラスろ紙の赤外吸収スペクトルにおいて、ＰＶＡに由来する水酸基とカルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ３４００ｃｍ−１と１７００ｃｍ−１付近に観察されるとともに、１３００ｃｍ−１付近にボロン酸のホウ素‐酸素結合の伸縮振動吸収に由来するピークが観測された。また、６６０ｃｍ−１付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。以上のことから、ベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋されたポリビニルアルコールでガラスろ紙がコーティングされていることが示された。
コーティング処理を施したガラスろ紙の化学修飾：コーティング処理を施したガラスろ紙にＰＶＡがコーティングされている確証を得るため、下記式に示すボロン酸基をアンカー部位として持つアゾ色素を化学修飾剤に用いて、コーティング処理を施したガラスろ紙の化学修飾をおこなった。また、対照実験として、未処理のガラスろ紙を用いて同様の実験をおこなった。
【００３５】
【化５】
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ボロン酸基をアンカー部位として持つアゾ色素の化学構造
【００３６】
化学修飾の条件：ボロン酸基をアンカー部位として持つアゾ色素のエタノール溶液（０．１ｍＭ）に、コーティング処理を施したガラスろ紙および未処理のガラスろ紙をそれぞれ室温で浸漬した。そのガラスろ紙を溶液から取り出し、メタノールですすぐことで化学修飾をおこなった。
化学修飾実験の結果：本発明のコーティング剤によるコーティング処理を施したガラスろ紙は、アゾ色素由来の黄色を呈した。一方、未処理のガラスろ紙を用いた場合においては呈色が認められなかった。このことから、実施例１で得られたコーティング剤およびボロン酸基を持つ化合物を化学修飾剤に用いることでガラスろ紙の表面を簡便に化学修飾できることがわかる。
【００３７】
〔実施例２〕けん化８８％ＰＶＡを用いたコーティング膜の作製および耐水性
ＰＶＡとして、ＰＶＡ（けん化度８８％、Ｍ．Ｗ．＝１４６,０００〜１８６,０００）溶液（ＰＶＡ濃度１．８重量％を用い、以下の最終濃度条件となるように各成分の配合量を調整した以外は実施例１と同様にして、本発明のコーティング組成物を得た。
最終濃度条件（各成分の含有比率で示す）：エタノール濃度５１．４重量％、水濃度４７．２重量％、ＰＶＡ濃度１．３２重量％、ベンゼン-１,４-ジボロン酸濃度０．０５重量％。
得られた本発明のコーティング剤を用いて、ポリスチレンシャーレ下皿底面内側の以下のコーティング条件でコーティングを行った。ついでコーティング膜の耐水性の確認として、以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件：ポリスチレンシャーレ（直径９ｃｍ）の下皿に上記混合物（２．４ｍＬ）を注ぎ、空気中、室温で乾燥した。コーティングを施したシャーレに水（２０ｍＬ）注ぎ、室温で３０分静置することで膜を洗浄することで、無色透明の膜を得た。得られた膜の赤外吸収スペクトルを全反射法（ＡＴＲ法）で測定したところ、ＰＶＡに由来する水酸基およびカルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ３４００ｃｍ−１と１７００ｃｍ−１付近に観察されるとともに、１３００ｃｍ−１付近にボロン酸のホウ素‐酸素結合の伸縮振動吸収に由来するピークが観測され、６６０ｃｍ−１付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。得られた赤外吸収スペクトルの結果は、得られた膜において、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,４-ジボロン酸で架橋されていることを示している。
＜耐水性の確認＞
耐水性の確認条件：上記で得られた、下皿内側の底面をコーティングしたポリスチレンシャーレ（直径９cm）に水（２０ｍＬ）を注ぎ、１２時間後、２４時間後、４８時間後および７２時間浸漬後に水を除いて、膜の乾燥重量を測定することで、溶解の有無を確認した。
測定結果：浸漬後における膜の乾燥重量は、それぞれ、１９．５ ｍｇ（１２時間浸漬後）、１９．６ ｍｇ（２４時間浸漬後）、１９．１ ｍｇ（４８時間浸漬後）および１９．３ ｍｇ（７２時間浸漬後）となった。乾燥重量に変化が認められなかったことから、本発明のコーティング剤による処理によって高い耐水性をもつ膜が得られることがわかった。
【００３８】
〔実施例３〕けん化９９％ＰＶＡを用いたコーティング膜の作製および耐水性
ＰＶＡとして、ＰＶＡ（けん化度９９％、Ｍ．Ｗ．＝８９,０００〜９８,０００）溶液（ＰＶＡ濃度１．６重量％）を用い、以下の最終濃度条件となるように各成分の配合量を調整した以外は実施例１と同様にして得た発明のコーティング組成物を得た。
最終濃度条件：エタノール濃度２０．６重量％、水濃度７８．２重量％、ＰＶＡ濃度１．２５重量％、ベンゼン-１,４-ジボロン酸濃度０．０４重量％。
得られた本発明のコーティング剤（２．４ｍＬ）を用いて、実施例２と同様にして試験を行った。その結果を以下に示す。
測定結果：浸漬後における膜の乾燥重量は、それぞれ、１６．８ ｍｇ（１２時間浸漬後）、１７．1 ｍｇ（２４時間浸漬後）、１６．３ ｍｇ（４８時間浸漬後）および１６．４ ｍｇ（７２時間浸漬後）となった。乾燥重量に変化が認められなかったことから、高い耐水性をもつ膜が得られることがわかった。
【００３９】
〔実施例４〕けん化４０％ＰＶＡを用いたコーティング膜の作製および耐水性
ＰＶＡとして、ＰＶＡ（けん化度４０％、Ｍ．Ｗ．＝７２，０００）溶液（ＰＶＡ濃度３．９重量％）を用い、以下の最終濃度条件となるように各成分の配合量を調整した以外は実施例１と同様にして、本発明のコーティング組成物を得た。
最終濃度条件：エタノール濃度７３．７重量％、水濃度２３．３重量％、ＰＶＡ濃度２．９重量％、ベンゼン-１,４-ジボロン酸濃度０．１重量％。
得られた本発明のコーティング剤（２．４ｍＬ）を用いて、実施例２と同様にして試験を行った。その結果を以下に示す。
測定結果：浸漬前後における膜の乾燥重量は、それぞれ、４１．０ ｍｇ（浸漬前）、４１．０ ｍｇ（１２時間浸漬後）、４１．０ ｍｇ（２４時間浸漬後）、４０．４ ｍｇ（４８時間浸漬後）および４０．９ ｍｇ（７２時間浸漬後）となり、７２時間経過後においても乾燥重量に変化が認められなかったことから、得られた膜は水に不溶で、高い耐水性をもつことが示された。
【００４０】
〔実施例５〕「多官能基含有化合物」としてベンゼン-１,３-ジボロン酸を用いたコーティング剤の調製
水とエタノールの混合溶媒（エタノール濃度４９重量％、水濃度４９重量％）のＰＶＡ（けん化８０％）溶液（ＰＶＡ濃度２重量％）１００重量部と、多官能基含有化合物としてのベンゼン-１,３-ジボロン酸（市販品）のエタノール溶液（ベンゼン-1,3-ジボロン酸濃度０．８重量％）３０重量部とを混合して、本発明のコーティング組成物を得た（最終濃度条件：エタノール濃度５１．３重量％、水濃度４７．１重量％、ＰＶＡ濃度１．４重量％、ベンゼン-1,３-ジボロン酸濃度０．２重量％）。
得られた本発明のコーティング剤を用いて、実施例１と同様の調製法により、することで、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,３-ジボロン酸で架橋された無色透明な膜を得た。作製されたれた膜は水に対して高い安定性を示した。
【００４１】
〔実施例６〕「多官能基含有化合物」としてベンゼン-１,３,５-トリボロン酸を用いたコーティング剤の調製
水とエタノールの混合溶媒（エタノール濃度４９重量％、水濃度４９重量％）のＰＶＡ（けん化８０％Ｍ．Ｗ．＝９０，０００〜１００，０００）溶液（ＰＶＡ濃度２重量％）１００重量部と、多官能基含有化合物としてのベンゼン-１,３,５-トリボロン酸のエタノール溶液（ベンゼン-１,３,５-トリボロン酸濃度０．７重量％）１００重量部とを混合して、本発明のコーティング組成物を得た
最終濃度条件：エタノール濃度５１．４重量％、水濃度４７．１重量％、ＰＶＡ濃度１．３５重量％、ベンゼン-１,３,５-トリボロン酸濃０．１６重量％
得られた本発明のコーティング剤を用いて、実施例１と同様の調製法により、ポリビニルアルコールがベンゼン-１,３,５-トリボロン酸で架橋された無色透明な膜を得た。作製されたれた膜は水に対して高い安定性を示した。
【００４２】
〔実施例７〕水の添加によるコーティング剤の保存安定性向上に関する試験
水とエタノールの混合溶媒のＰＶＡ（けん化度８０％、Ｍ．Ｗ．＝９，０００〜１０，０００）とベンゼン-1,4-ジボロン酸からなる溶液において、水とエタノールの組成比を変えたときに得られる溶液の流動性を調べることで、溶液のコーティング剤としての保存性を調査した。水とエタノールの体積比が５：９５、１０：９０、２０：８０および４０：６０の混合溶媒のＰＶＡ濃度１．１重量体積パーセントおよびベンゼン-１,４-ジボロン酸濃度１．７重量体積％の溶液（１ｍＬ）を、ガラス製サンプル瓶（外径１５ｍｍ、高さ３５ｍｍ、容量２ｍＬ）にてそれぞれ調製し、ポリ栓でサンプル瓶にフタをして、室温で静置した。１日後、７日後、３１日後にサンプルを逆さにすることで、溶液の流動性を確認した。本試験においては、サンプルを逆さにしたときに、溶液が落ちないときに溶液が流動性を失ったと判断した。
１日後、７日後、３１日後それぞれ図２、図３、図４に示す。また、図２〜４において、左から水とエタノールの体積比が５：９５、１０：９０、２０：８０および４０：６０の混合溶媒のＰＶＡ濃度１．１重量体積パーセントおよびベンゼン-１,４-ジボロン酸濃度１．７重量体積％の溶液（１ｍＬ）の状態を示す。
図２に示すように、１日後、水とエタノールの体積比が５：９５の混合溶媒の溶液は流動性を失い、水とエタノールの体積比が１０：９０、２０：８０および４０：６０の混合溶媒の溶液は流動性を維持していた。図３に示すように、７日後、水とエタノールの体積比が５：９５の混合溶媒の溶液に加えて、水とエタノールの体積比が１０：９０の混合溶媒の溶液が流動性を失い、水とエタノールの体積比が２０：８０および４０：６０の混合溶媒の溶液は流動性を維持していた。図４に示すように、３１日後、水とエタノールの体積比が２０：８０および４０：６０の混合溶媒の溶液は流動性を維持していた。以上の結果は、ＰＶＡとボロン酸系架橋剤を含む溶液に水を添加しておくことで、溶液中でのボロン酸エステル結合の形成が抑制され、その結果、コーティング剤の保存安定性が向上することを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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