(57)【要約】【課題】本発明は、材料の表面に親水性基を高密度で導入することが可能な表面改質方法及び該表面改質方法を用いて、表面が改質されている表面改質材料を提供することを目的とする。【解決手段】表面改質方法は、材料の表面に、シラノール基を有するシリコーン樹脂を含み、水の接触角が３°以上８°以下であり、厚さが１０ｎｍ以上１μｍ以下である膜を形成する工程と、膜が形成された材料に、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基及び／又はシラノール基を有する親水化剤を反応させる工程を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の表面に、シラノール基を有するシリコーン樹脂を含み、水の接触角が３°以上８°以下であり、厚さが１０ｎｍ以上１μｍ以下である膜を形成する工程と、
該膜が形成された材料に、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基及び／又はシラノール基を有する親水化剤を反応させる工程を有することを特徴とする表面改質方法。
【請求項２】
前記親水化剤は、一般式
【化１】
2010215702.tif 000015
（式中、Ｒ１は、加水分解によりヒドロキシル基を生成することが可能な官能基又はヒドロキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、加水分解によりヒドロキシル基を生成することが可能な官能基、ヒドロキシル基又は炭素数が１以上６以下のアルキル基である。）
で表される官能基を有することを特徴とする請求項１に記載の表面改質方法。
【請求項３】
Ｒ１は、炭素数が１以上６以下のアルキコキシル基又はヒドロキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１以上６以下のアルキコキシル基、ヒドロキシル基又は炭素数が１以上６以下のアルキル基であることを特徴とする請求項２に記載の表面改質方法。
【請求項４】
前記親水化剤は、一般式
【化２】
2010215702.tif 000016
（式中、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数が１以上６以下のアルキル基であり、ｐ及びｑは、それぞれ独立に、１以上６以下の整数である。）
で表される官能基、一般式
【化３】
2010215702.tif 000017
（式中、Ｒ７は、水素原子又は炭素数が１以上６以下のアルキル基であり、ｓは、１以上１００以下の整数である。）
で表される官能基、化学式
【化４】
2010215702.tif 000018
で表される官能基又は一般式
【化５】
2010215702.tif 000019
（式中、ｔは、１以上６以下の整数である。）
で表される官能基を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表面改質方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表面改質方法を用いて、表面が改質されていることを特徴とする表面改質材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面改質方法及び表面改質材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホスホリルコリン基を有する高分子は、生体適合性高分子として知られており、このような高分子で各種樹脂材料を被覆した生体適合性材料が知られている。
【０００３】
特許文献１には、眼用レンズ材料をプラズマ処理して水酸基を導入した後、有機溶媒中で、ホスホリルコリン基とカルボキシル基を有する化合物と反応させてエステル結合により共有結合させる方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、プラズマ処理により眼用レンズ材料の表面にＯＨ基を導入した後、水、有機溶媒又は水−有機溶媒混合液中で、ホスホリルコリン基とアルデヒド基を有する化合物と反応させてアセタール結合により共有結合させる方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、プラズマ処理を用いると、材料の表面へのホスホリルコリン基の導入量が不十分であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１３８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１１３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、材料の表面に親水性基を高密度で導入することが可能な表面改質方法及び該表面改質方法を用いて、表面が改質されている表面改質材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、表面改質方法において、材料の表面に、シラノール基を有するシリコーン樹脂を含み、水の接触角が３°以上８°以下であり、厚さが１０ｎｍ以上１μｍ以下である膜を形成する工程と、該膜が形成された材料に、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基及び／又はシラノール基を有する親水化剤を反応させる工程を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表面改質方法において、前記親水化剤は、一般式
【００１０】
【化１】
2010215702.tif 000002
（式中、Ｒ１は、加水分解によりヒドロキシル基を生成することが可能な官能基又はヒドロキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、加水分解によりヒドロキシル基を生成することが可能な官能基、ヒドロキシル基又は炭素数が１以上６以下のアルキル基である。）
で表される官能基を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の表面改質方法において、Ｒ１は、炭素数が１以上６以下のアルコキシル基又はヒドロキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１以上６以下のアルコキシル基、ヒドロキシル基又は炭素数が１以上６以下のアルキル基であることを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表面改質方法において、前記親水化剤は、一般式
【００１３】
【化２】
2010215702.tif 000003
（式中、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数が１以上６以下のアルキル基であり、ｐ及びｑは、それぞれ独立に、１以上６以下の整数である。）
で表される官能基、一般式
【００１４】
【化３】
2010215702.tif 000004
（式中、Ｒ７は、水素原子又は炭素数が１以上６以下のアルキル基であり、ｓは、１以上１００以下の整数である。）
で表される官能基、化学式
【００１５】
【化４】
2010215702.tif 000005
で表される官能基又は一般式
【００１６】
【化５】
2010215702.tif 000006
（式中、ｔは、１以上６以下の整数である。）
で表される官能基を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、表面改質材料において、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表面改質方法を用いて、表面が改質されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、材料の表面に親水性基を高密度で導入することが可能な表面改質方法及び該表面改質方法を用いて、表面が改質されている表面改質材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例のＦＩＴＣ標識ウシ血清アルブミンの吸着量の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００２１】
本発明の表面改質方法は、材料の表面に、シラノール基を有するシリコーン樹脂を含み、水の接触角が３〜８°であり、厚さが１０ｎｍ〜１μｍである膜を形成する工程と、膜が形成された材料に、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基及び／又はシラノール基を有する親水化剤を反応させる工程を有する。これにより、材料の表面に親水性基を高密度で導入することができる。また、親水性基として、ホスホリルコリン類似基を導入した場合、タンパク質やポリペプチドの吸着を効果的に抑制することが可能な生体適合性に優れる材料が得られる。
【００２２】
表面が改質される材料としては、特に限定されないが、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリスチレン、アクリル樹脂等の樹脂材料；金、チタン、アルミ、鉄、銅、ステンレス等の金属材料；アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物等が挙げられる。
【００２３】
また、表面が改質される材料の形状としては、特に限定されないが、シート状、粒子状、管状等が挙げられる。
【００２４】
本発明において、水の接触角が３〜８°であり、厚さが１０ｎｍ〜１μｍである膜は、シリコーン樹脂を含む塗布液を塗布することにより形成することができる。このとき、水の接触角が３°未満である膜を形成することは困難であり、水の接触角が８°を超える膜を形成すると、親水性基を高密度で導入することができない。また、厚さが１０ｎｍ未満である膜を形成すると、膜の安定性が低いため、剥離しやすくなり、厚さが１μｍを超える膜を形成すると、親水化剤を反応させる効果が十分に得られなくなる。
【００２５】
塗布液に含まれるシリコーン樹脂としては、特に限定されないが、一般式
（Ｒ１Ｏ）ｎＳｉ（Ｒ２）４−ｎ
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、炭素数が１〜８のアルキル基であり、ｎは、１〜４の整数であり、ｎが１又は２である場合、複数のＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、ｎが２又は３である場合、複数のＲ１は、同一であっても異なっていてもよい。）
で表されるアルコキシシランを加水分解した後、縮合することにより得られる樹脂が挙げられ、二種以上併用してもよい。このとき、水の接触角が３〜８°であり、厚さが１０ｎｍ〜１μｍである膜に含まれるシラノール基を有するシリコーン樹脂は、塗布液に含まれるシリコーン樹脂と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００２６】
塗布液に含まれるシリコーン樹脂の市販品としては、フレッセラＲ（パナソニック電工社製）等が挙げられる。
【００２７】
塗布液に含まれる有機溶媒としては、特に限定されないが、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素、エーテル系溶剤、炭素数１〜４、１〜４価の脂肪族アルコールアルコール系溶剤、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶剤、ジオキサン、酢酸メチル、ジホルムアミド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２８】
塗布液中のシリコーン樹脂の濃度は、特に限定されないが、０．００１〜１重量％であることが好ましく、０．１〜１重量％がさらに好ましい。濃度が０．００１重量％未満であると、均一な膜が形成されないことがあり、２０重量％を超えると、塗布性等が劣ることがある。
【００２９】
塗布液を塗布する方法としては、特に限定されないが、浸漬塗布法、スプレー塗布法、スピンキャスト法等が挙げられる。
【００３０】
次に、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基及び／又はシラノール基を有する親水化剤を含む塗布液を、膜が形成された材料に塗布することにより、必要に応じて、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基が加水分解され、シラノール基が生成する。さらに、親水化剤由来のシラノール基と、膜に含まれるシリコーン樹脂が有するシラノール基の脱水縮合により、材料の表面が親水化される。具体的には、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基を加水分解する際に、材料に塗布液を塗布した後に、水、酸又はアルカリを塗布したり、加熱したりする。また、水、酸又はアルカリを材料に塗布した後に、塗布液を塗布してもよい。さらに、塗布液に、水、酸又はアルカリを混合してもよい。この場合、塗布液中で加水分解が起こるため、塗布時に塗布液を適宜調製することが好ましい。なお、水、酸又はアルカリを用いる場合は、加熱してもよいが、通常、室温で十分反応が進行する。また、水、酸又はアルカリを用いなくても、大気中の水分により緩やかに反応が進行する。
【００３１】
加水分解に用いられる酸又はアルカリとしては、加水分解させることが可能なものであれば、特に限定されず、二種以上混合して用いることができ、水溶液として用いてもよい。
【００３２】
加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基としては、ヒドロシリル基、アルコキシシリル基、ハロシリル基、アシルオキシシリル基、アミノシリル基等が挙げられるが、親水化剤の安定性、反応性等の点から、炭素数が１〜６のアルコキシル基又は水素原子が好ましい。
【００３３】
塗布液としては、有機溶媒中に、親水化剤を溶解又は分散させたものを用いることができる。有機溶媒としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素、エーテル系溶剤、炭素数１〜４、１〜４価の脂肪族アルコール等のアルコール系溶剤、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶剤、ジオキサン、酢酸メチル、ジホルムアミド等が挙げられる。
【００３４】
塗布液中の親水化剤の濃度は、０．１〜３０重量％であることが好ましく、１〜１０重量％がさらに好ましい。濃度が０．１重量％未満であると、１回の塗布で親水化剤を十分に塗布できないことがあり、３０重量％を超えると、塗布性等が劣ることがある。
【００３５】
塗布液を塗布する方法としては、特に限定されないが、浸漬塗布法、スプレー塗布法、スピンキャスト法等が挙げられる。
【００３６】
本発明において、親水化剤は、一般式
【００３７】
【化６】
2010215702.tif 000007
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜６のアルコキシル基又はヒドロキシル基、好ましくは、メトキシル基、エトキシル基又はヒドロキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜６のアルコキシル基、ヒドロキシル基又は炭素数が１〜６のアルキル基、好ましくはメトキシル基、エトキシル基又はヒドロキシル基である。）
で表される官能基を有することが好ましい。
【００３８】
親水化剤としては、加水分解によりシラノール基を生成することが可能な官能基及び／又はシラノール基と、親水性基を有する化合物であれば、特に限定されないが、一般式
【００３９】
【化７】
2010215702.tif 000008
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜６のアルコキシル基又はヒドロキシル基、好ましくは、メトキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜６のアルキコキシル基、ヒドロキシル基又は炭素数が１〜６のアルキル基、好ましくは、メトキシル基であり、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数が１〜６のアルキル基、好ましくは、メチル基であり、Ｘは、アミド結合、エステル結合、イミノ基、オキシ基、ウレア結合、ウレタン結合等のヘテロ原子を含む結合又は単結合、好ましくは、アミド結合であり、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ独立に、１〜６の整数である。）
で表されるホスホリルコリン類似基を有する親水化剤（Ａ）を用いることができる。このとき、二種以上の親水化剤（Ａ）を併用してもよい。
【００４０】
なお、親水化剤（Ａ）の具体例及び製造方法は、例えば、特開２００６−１１３８０号公報等に開示されている。
【００４１】
また、親水化剤としては、一般式
【００４２】
【化８】
2010215702.tif 000009
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜６のアルコキシル基又はヒドロキシル基、好ましくは、エトキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜６のアルコキシル基、ヒドロキシル基又は炭素数が１〜６のアルキル基、好ましくは、エトキシル基であり、Ｘは、アミド結合、エステル結合、イミノ基、オキシ基、ウレア結合、ウレタン結合等のヘテロ原子を含む結合又は単結合、好ましくは、エステル結合であり、Ｒ７は、水素原子又は炭素数が１〜６のアルキル基、好ましくは、水素原子であり、ｒは、１〜６の整数であり、ｓは、１〜１００の整数である。）
で表される親水化剤（Ｂ）を用いることができる。このとき、二種以上の親水化剤（Ｂ）を併用してもよい。
【００４３】
また、親水化剤としては、一般式
【００４４】
【化９】
2010215702.tif 000010
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜６のアルキコキシル基又はヒドロキシル基、好ましくは、エトキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜６のアルキコキシル基、ヒドロキシル基又は炭素数が１〜６のアルキル基、好ましくは、エトキシル基であり、Ｘは、アミド結合、エステル結合、イミノ基、オキシ基、ウレア結合、ウレタン結合等のヘテロ原子を含む結合又は単結合、好ましくは、アミド結合であり、ｒは、１〜６の整数である。）
で表される親水化剤（Ｃ）を用いることができる。このとき、二種以上の親水化剤（Ｃ）を併用してもよい。
【００４５】
また、親水化剤としては、一般式
【００４６】
【化１０】
2010215702.tif 000011
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜６のアルコキシル基又はヒドロキシル基、好ましくは、ヒドロキシル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜６のアルコキシル基、ヒドロキシル基又は炭素数が１〜６のアルキル基、好ましくは、ヒドロキシル基であり、Ｘは、アミド結合、エステル結合、イミノ基、オキシ基、ウレア結合、ウレタン結合等のヘテロ原子を含む結合又は単結合、好ましくは、単結合であり、ｒ及びｔは、それぞれ独立に、１〜６の整数であり、Ｘが単結合の場合は、ｒ＋ｔが２〜１２の整数である。）
で表される親水化剤（Ｄ）を用いることができる。このとき、二種以上の親水化剤（Ｄ）を併用してもよい。
【００４７】
本発明においては、親水化剤として、親水化剤（Ａ）、親水化剤（Ｂ）、親水化剤（Ｃ）及び親水化剤（Ｄ）のうち、二種以上を併用してもよい。
【００４８】
本発明の表面改質方法を用いて、材料の表面を改質することにより、生体適合性及び親水性に優れる材料が得られる。このような表面改質材料は、化粧料、人工臓器、手術用器具等の医用材料、クロマト用充填剤、アフィニティー粒子、塗料等の用途に応用することができる。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
２−プロパノールで洗浄したＰＥＴ板（１ｃｍ×１ｃｍ）を、２−プロパノール７ｍｌ、フレッセラＲ（パナソニック電工社製）３ｍｌからなる混合液に浸漬させた後、室温で１時間乾燥させた。
【００５０】
得られたＰＥＴ板に、化学式
【００５１】
【化１１】
2010215702.tif 000012
で表される親水化剤１ｇをメタノール１００ｍｌに溶解させた塗布液を塗布し、室温で５時間乾燥させた後、水洗し、乾燥させ、表面処理材料を得た。
【００５２】
［比較例１］
２−プロパノールで洗浄したＰＥＴ板（１ｃｍ×１ｃｍ）を、６．７Ｐａの減圧下、２００Ｗの電力を付与することにより酸素プラズマを生成し、１０秒間処理した。
【００５３】
得られたＰＥＴ板に、化学式
【００５４】
【化１２】
2010215702.tif 000013
で表される親水化剤１ｇをメタノール１００ｍｌに溶解させた塗布液を塗布し、室温で５時間乾燥させた後、水洗し、乾燥させ、表面処理材料を得た。
【００５５】
［実施例２］
ＰＥＴ板（１ｃｍ×１ｃｍ）の代わりに、ポリカーボネート板（１ｃｍ×１ｃｍ）を用いた以外は、実施例１と同様に、表面処理材料を得た。
【００５６】
［比較例２］
ＰＥＴ板（１ｃｍ×１ｃｍ）の代わりに、ポリカーボネート板（１ｃｍ×１ｃｍ）を用いた以外は、比較例１と同様に、表面処理材料を得た。
【００５７】
［接触角］
実施例１、２及び比較例１、２の表面処理材料の水の接触角を、自動接触角計ＣＡ−Ｖ１５０型（ＦＡＣＥ社製）を用いて、測定した。測定結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2010215702.tif 000014
なお、表１には、表面処理前の材料の水の接触角も併記した。表１から、実施例１、２の表面処理材料は、比較例１、２の表面処理材料と比較して、水の接触角が小さいことがわかる。
【００５９】
［実施例３］
ＰＥＴ板（１ｃｍ×１ｃｍ）の代わりに、ポリスチレン製のウェルプレートを用いた以外は、実施例１と同様に、表面処理ウェルプレートを得た。
【００６０】
［比較例３］
ＰＥＴ板（１ｃｍ×１ｃｍ）の代わりに、ポリスチレン製のウェルプレートを用いた以外は、比較例１と同様に、表面処理ウェルプレートを得た。
【００６１】
［蛋白質の吸着量］
実施例３、比較例３の表面処理ウェルプレート、未処理のウェルプレートに、ＦＩＴＣ標識ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の１μｇ／ｍＬリン酸バッファー溶液５００μＬを添加し、３７℃で１時間吸着させた。次に、リン酸バッファーで５回洗浄した。得られたウェルプレートの蛍光強度を測定し、ＦＩＴＣ標識ＢＳＡの吸着量を算出した。評価結果を図１に示す。図１から、実施例３の表面処理ウェルプレートは、比較例３の表面処理ウェルプレート及び未処理のウェルプレートと比較して、ＦＩＴＣ標識ＢＳＡの吸着を抑制し、生体適合性に優れていることがわかる。
【図１】
2010215702.tif 000020