(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面を処理して、該基質又は表面に物理的及び／又は生化学的な、表面修飾された性質を与える方法であって、液体媒体中で、前記基質又はその表面を少なくとも一種の統計コポリマーに曝露することからなる工程を少なくとも含み、前記統計コポリマーが、
Ｓｉ−Ｈ基と反応し、さらに共有結合を作り出すことにより、前記基質又は前記表面に結合することのできる少なくとも３つの反応部位、及び
前記修飾された性質を、前記基質又は前記その表面に与えることのできる、少なくとも分子又はその一部、
を含有し、
前記工程が、前記コポリマーを前記基質又はその表面に共有グラフト結合させることを促進するのに効率的な条件下で行われ、かつ前記コポリマーの分子量が、１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きく、
前記コポリマーが、共有結合により前記基質又は前記表面に結合することのできる少なくとも３つの反応部位を含む第一のモノマー単位と、前記修飾された性質を前記基質又は前記その表面に与えることのできる少なくとも一種の分子を含む第二のモノマー単位とを少なくとも含有し、
前記コポリマーが、ポリエチレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリビニル誘導体、任意に(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルによりフェニル基上で置換されたポリスチレン、多価アルコール、ポリビニルベンジル、ポリアミン、ポリメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ(エチレン−アルト−スクシンイミド)、多糖類誘導体、ポリ尿素、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、及び固有に第四級アンモニウム基を含有するポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)のうちから選択されるポリマー鎖骨格を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記コポリマーの分子量が、３０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基質又は前記その表面に結合することのできる前記反応部位が、アルケン基又はアセチレン基である、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記コポリマーが、アルケン基又はアセチレン基を含む少なくとも３つのモノマー単位を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記修飾された性質が、親水性、改良された疎水性、細胞傷害性、細胞接着性、改良された生体適合性、電気伝導性、及び前記表面を生体分子固定化可能にする反応性の中からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記コポリマーが、メチルセルロースであるポリマー鎖骨格を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
物理的及び／又は生化学的な、表面修飾された前記性質が、前記コポリマー中における、単糖類、５０００ｇ／ｍｏｌより小さい分子量を有する水溶性ポリマーの両性イオン部分又はポリマー鎖、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、アミノ末端ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンオキシド、ポリプロピレングリコールビス(２−アミノ−プロピルエーテル)、ポリアルコール、多糖類及び関連化合物、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ酸、ポリアクリルアミド、ポリアリルアミン、フッ素化基、(Ｃ1〜Ｃ10)アルキル基、ポリサルコシン、ポリビニルピロリドン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、アミノペニシラン酸、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基、グアニジウム基、イミダゾリウム基並びにスルフニウム基のうちから選択され得る性質修飾基の存在により与えられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
続いて、硬化工程がある、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記液体媒体が、水性媒体である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面が、シリコーン基質又は水素末端シリコン基質である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
統計コポリマーであって、Ｓｉ−Ｈ基と反応し、さらに共有結合を作り出すことにより、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又は表面に結合することのできる少なくとも３つの反応部位を含む少なくとも第一のモノマー単位と、物理的及び／又は生化学的な、修飾された性質を、前記基質又は前記その表面に与えることのできる少なくとも分子又はその一部を含む少なくとも第二のモノマー単位とを含有し、分子量が、１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きく、
前記コポリマーが、ポリエチレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリビニル誘導体、任意に(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルによりフェニル基上で置換されたポリスチレン、多価アルコール、ポリビニルベンジル、ポリアミン、ポリメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ(エチレン−アルト−スクシンイミド)、多糖類誘導体、ポリ尿素、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、及び固有に第四級アンモニウム基を含有するポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)のうちから選択されるポリマー鎖骨格を含むことを特徴とする統計コポリマー。
【請求項１２】
Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面を処理するための組成物であって、液体媒体中で、請求項１１に記載の統計コポリマーを含む組成物。
【請求項１３】
Ｓｉ−Ｈ基を有する基質であって、その表面に、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法により得ることのできる、修飾された物理的及び／又は生化学的性質が提供されている基質。
【請求項１４】
請求項１３に記載の基質を含む医療機器であって、前記基質がシリコーン基質である医療機器。
【請求項１５】
請求項１１に記載の統計コポリマーを調製する方法であって、少なくとも２つの反応部位を含む開始ホモポリマーが、少なくとも、
前記Ｓｉ−Ｈ基と反応し、さらに共有結合を作り出すことにより、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に結合することのできる少なくとも３つの反応部位を含有するコポリマーを、前記開始ホモポリマーの少なくとも１つの反応部位と反応することにより生じさせる試薬、及び／又は
修飾された、物理的及び／又は生化学的性質を、前記基質又はその表面に与えることのできるコポリマーを、前記開始ホモポリマーの少なくとも１つの反応部位と反応することにより生じさせる別の試薬、
と反応する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーのＳｉ−Ｈ基を有する表面を官能化するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコーンポリマーは、それらを生物医学的応用及び薬物送達応用のための優れた材料にする多くの特性を有している。例えば、シリコーンポリマーは、眼及び血液接触生体材料として使用されてきた。しかしながら、これらの用途でのそれらの使用、及び生体材料としてのそれらの将来の展望は、その極めて高い表面の疎水性によりいくらか制約を受ける。その疎水性の結果として、周囲の生物学的環境からかなりの量のタンパク質の吸着をもたらし、これは血栓症、及びバクテリアのような病原体の接着を引き起こす。
さらに、制御された表面特性（湿潤性、電気伝導性・・・）を有するよく規定された表面を与えるために、ポリオルガノシロキサンの表面を修飾すると、表面化学や、マイクロ流体のようなマイクロテクノロジーに対する相当な関心が引き起こされる。しかしながら、シリコーンは通常、前処理なしで使用されるのに適当な性質を有していない。
シリコーンポリマーは、それらに様々な性質、例えば、それらを前述の用途、例えば、レンズに適合させるための親水性を与えるために修飾されてもよい。例えば、前記シリコーンポリマーは、前記親水性を得るために含浸(impregnation)又はソーキング(soaking)によりバルクで処理されてもよい。しかしながら、そのような性質が主にその表面で示されることがいっそう望まれる、ということが広く認識されている。
【０００３】
それ故、シリコーン表面に有機官能基を導入するために、いくつかの取り組み方法が開発された。これは、ラジカルを作り出すためのＵＶ／オゾン処置、並びにアルコール及び酸化種を得るためのプラズマ／Ｏ2を使用する酸化を含む。別の方法では、その後の修飾に対して官能的な表面を作り出すために、様々な分子のプラズマ重合を利用する。しかしながら、これらの方法はいくつかの合成工程を必要とし、必ずしも再現性があるとは限らず、その結果、しばしば不完全な表面被覆をもたらし、工業的に行われ得ない。
さらに、１以上のスペーサーを介して、共有結合により、シリコーンポリマー表面に分子をグラフトすることを暗示する技術が開発されたが、特に、スペーサーを基質にグラフトする第一工程、及び生物活性分子を前記スペーサーの末端官能基(function)にグラフトする第二工程の、少なくとも２つの工程が必要とされるので、前記プロセスはほとんどの場合行うのが容易でない。
【０００４】
生体適合性を向上させるために修飾されたシリコーン表面を生成することが、H. Chenらの“一般生物学的親和性シリコーン表面”、Bioconjugates Chem. 2006, 17, 21-28から、ようやく知られている。前記シリコーン表面は、１つのアルケン基を有する小分子と、表面に由来するＳｉ−Ｈ結合反応物とのヒドロシリル化反応を通しての、一工程の単純な手順の間に官能化された。
また、ヘテロ二官能性ポリエチレングリコールスペーサーを通して、シリコーン表面にヘパリンを固定することが、H. Chenらの“ヘテロ二官能性ＰＥＧスペーサーを通してのシリコーン表面でのヘパリンの固定化”Biomaterials 26 (2005) 7418-7424から知られている。
H. Chenらの“ポリ（エチレンオキシド）の共有結合固定化によるタンパク質忌避(repellant)シリコーン表面”, Biomaterials 26 (2005) 2391-2399は、ポリメチルヒドロキシシロキサン存在下、酸性触媒による平衡により表面にＳｉ−Ｈ基を導入した後、白金触媒によるヒドロシリル化によりポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）を結合する方法を報告している。
前述の論文の著者と同じ発明者が作成した、特許出願ＷＯ2005/111116は、シリコーン材料を生体適合性を有するように修飾する一般的な方法を報告している。
【０００５】
しかしながら、これらの方法にはプロセスの工業化に反する大きな障害がある、という欠点がある。これらは実際に、例えば不活性ガス及び／又は有機溶媒を伴う入念な化学を必要とする。さらに、これらの方法は、シリコーン表面をＳｉ−Ｈ基で官能化するための系統的な前処理を必要とし、また触媒の使用を必要とする。ついには、これらの方法は、しばしば結果として、関心のある官能分子での不完全な表面被覆をもたらし、またその結果生じるコーティングは、しばしば持続性がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、簡単で、安価で、かつ広く利用できる、高密度なシリコーンポリマー表面に所望の修飾された性質を与える方法の要求が今もまだ存在する、ということになる。
【０００７】
さらに、シリコーンポリマー表面に、幅広い修飾された性質を与えることができる一般的な方法を、所望により得ることが望ましい。その性質は、例えば、親水性、改良された疎水性、細胞傷害性、例えば、抗菌性、殺菌性、抗ウイルス性、及び／又は抗真菌性、細胞接着性、改良された生体適合性、例えば、タンパク質忌避性(repellency)又は接着性、電気伝導性、及び前記表面を生体分子固定化可能にする反応性から選ばれ得る。
【０００８】
さらに、簡単な条件化、例えば、有機溶媒中でない、例えば、水中で行われ得る新規な方法を見出すことの要求が存在する。
【０００９】
シリコン基質(substrate)に対して、修飾表面の同じ要求が同様に存在する。前記シリコン基質は、すなわち、マイクロエレクトロニクス分野で、及びバイオセンサーの製造において広く使用され、シリコン基質表面の元の性質を修飾する新規な方法が連続的に開発されている。幅広い分子、例えば、有機分子を、特に、前記基質と不飽和結合又はジアゾ基を反応させることにより、すなわち、ヒドロシリル化により、基質にグラフトするために、水素末端シリコン基質のＳｉ−Ｈ基の反応性を使用することが、またよく知られている（Buriak JM., “シリコン及びゲルマニウム表面での有機金属化学”, Chemical Reviews, 2002, 102を参考のこと）。
【００１０】
さらに、シリコン表面にポリマーを結合するいくつかの試みが、例えば、S. Martwisetらの、Langmuir, 2006, 22, 8192-6又はMa Hらの、Langmuir, 2006, 22, 3751-6で報告されている。しかしながら、その結合技術は、開始シリコン表面が酸化ケイ素である限りは、ヒドロシリル化を使用しない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面を処理して、該基質又は表面に物理的及び／又は生化学的な、表面修飾された性質を与える方法であって、液体媒体中で、前記基質又はその表面を少なくとも一種のポリマーに曝露することからなる工程を少なくとも含み、前記ポリマーが、
Ｓｉ−Ｈ基と反応し、さらに共有結合を作り出すことにより、前記基質又は前記表面に結合する(attach)ことのできる少なくとも３つの反応部位、及び
前記修飾された性質を、前記基質又は前記その表面に与えることのできる、少なくとも分子又はその一部、
を含有し、前記工程が、前記ポリマーを前記基質又はその表面に共有グラフト結合させることを促進するのに効率的な条件下で行われ、かつ前記ポリマーの分子量が１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい方法に関する。
【００１２】
本発明は、特に、物理的及び／又は生化学的な、表面修飾された性質を、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えるための、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に対する方法であって、液体媒体中で、前記基質又はその表面を少なくとも一種のコポリマーに曝露することからなる工程を少なくとも含み、前記コポリマーが、共有結合により前記基質又は前記表面に結合することのできる少なくとも一種の反応部位を含むタイプＡのモノマー単位（第一のモノマー単位）と、前記修飾された性質を前記基質又は前記その表面に与えることのできる少なくとも一種の分子を含むタイプＢのモノマー単位（第二のモノマー単位）とを少なくとも含有し、前記工程が、前記コポリマーを前記基質又はその表面に共有グラフト結合させることを促進するのに効率的な条件下で行われ、かつ前記コポリマーの分子量が１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい方法に、目標が定められる。
【００１３】
また、本発明の範囲内には、ポリマーであって、
Ｓｉ−Ｈ基と反応し、さらに共有結合を作り出すことにより、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又は表面に結合することのできる少なくとも３つの反応部位、及び
物理的及び／又は生化学的な、修飾された性質を、前記基質又は前記その表面に与えることのできる少なくとも分子又はその一部、
を含有し、分子量が１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きいポリマーが含まれる。
【００１４】
前記ポリマーは、有利なことにコポリマーであってもよい。それ故、別の特徴によれば、本発明はまた、前記Ｓｉ−Ｈ基と反応し、さらに共有結合を作り出すことにより、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又は表面に結合することのできる少なくとも一種の反応部位を含む少なくともタイプＡのモノマー単位と、物理的及び／又は生化学的な、修飾された性質を、前記基質又は前記その表面に与えることのできる少なくとも分子又はその一部を含む少なくともタイプＢのモノマー単位とを含有し、分子量が１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きいコポリマーを包含する。
【００１５】
別の特徴によれば、本発明はさらに、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面を処理するための組成物であって、液体媒体中で、本発明に従うポリマー又はコポリマーを含む組成物に関する。
本発明はまた、その表面に、本発明に従う方法により得ることのできる、修飾された物理的及び／又は生化学的性質が提供されている、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質に関する。
【００１６】
さらに別の特徴によれば、本発明は、以下に記載されるように、様々な分野における前記基質の使用、及び本発明に従うコポリマーの調製方法であって、開始ホモポリマーが、少なくとも２つの反応部位を含み、反応部位が、
前記Ｓｉ−Ｈ基と反応し、さらに共有結合を作り出すことにより、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に結合することのできる反応部位を含有するコポリマーを、少なくとも１つの反応部位と反応することにより生じさせる試薬、及び／又は
修飾された、物理的及び／又は生化学的性質を、前記基質又はその表面に与えることのできるコポリマーを、少なくとも１つの反応部位と反応することにより生じさせる別の試薬、と反応する調製方法に関する。
【００１７】
意外なことに、本発明者は、本発明に従うポリマー及びコポリマーを含めて、その表面にＳｉ−Ｈ基を有するいずれかの基質を処理する簡単な方法を可能にする、ということを見出した。さらに、それは既製の溶液中で可溶化されることに適応される。
さらに、本発明者は、本発明に従うポリマー及びコポリマーを含めて、Ｓｉ−Ｈ基を有する多様な基質に付着され得るということを見出し、より特には、前記基質はその表面に十分な量のＳｉ−Ｈ基を含有するということを提供した。Ｓｉ−Ｈ基を有する前記基質のうち、シリコーン及び水素末端シリコン基質が引用されてもよい。
【００１８】
本明細書で使用される用語「モノマー」は、通常、主要な構成成分として炭素を含有し、比較的低分子量であり、かつそれ自身又は他の類似分子若しくは化合物と結合することにより、ポリマー鎖を構築する能力のある、単純な構造を有する分子又は化合物のことを言う。
本明細書で使用される用語「モノマー単位」は、特異的なモノマーから開始して形成される、ポリマーの構成単位のことを言う。
本明細書で使用される用語「コポリマー」は、１よりも多い種類のモノマーから構成されるポリマーと定義される。
【００１９】
本明細書で使用される表現「統計コポリマー」又は「ランダムコポリマー」は、どちらを使用しても変わりなく、１よりも多いモノマーから構成され、かつ異なるモノマー単位がポリマー鎖中にランダムに分布するコポリマーと定義される。
本明細書で使用される表現「線状コポリマー」は、分枝していないコポリマーと定義される。
本明細書で使用される表現「ブロックコポリマー」は、１種類のモノマーが互いに隣接し、ホモポリマーセグメントを形成し、かつ異なるホモポリマーセグメントが共に結合するコポリマーと定義される。
【００２０】
用語「水素末端シリコン基質」は、その表面にＳｉ−Ｈ基を有するシリコン基質を意味する。
用語「修飾された物理的及び／又は生化学的性質」は、処理されるべき表面の元の性質と異なる、いずれかの物理的及び／又は生化学的性質のことを言う。処理された、「修飾された物理的及び／又は生化学的性質」を示す表面は、生体分子がポリマーを介して表面に共有結合するように、いずれかの生体分子上の反応基と反応することのできる反応基を有する表面にまで及ぶ。
本明細書で使用される用語「生体適合性を有する」は、生物学的環境、特に、人を含む動物対象に使用可能である能力のことを言う。生体適合性は、用途の事情に従属している様々な性質を通して得られてもよい。例えば、材料は、生体適合性を有する状態にされてもよく、また、改良されたタンパク質忌避性、改良された接着性、又は前記生物学的環境において、材料をその用途に適合できる状態にするいずれかの生物学的性質、例えば、抗血栓性特性の導入により、改良された生体適合性を示してもよい。
【００２１】
本明細書で使用される用語「生体分子」は、生物系において見出されていることが知られているいずれかの分子を包含し、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、核酸（ＤＮＡ及びＲＮＡを含む）、単糖類、多糖類、成長因子及び糖タンパク質を含む。生体分子は、天然に存在する生体分子も、当業者に知られている技術を使用して修飾された生体分子も含む。
用語「効率的な条件」は、通常のパラメーター、すなわち、ｐＨ、温度、溶媒、持続時間などにより定義される化学反応を行うための通常の条件を意味する。これは、当業者の標準的な技能の範囲内に入る。
用語「十分な量のＳｉ−Ｈ基」は、一定の基質において本発明の方法を実施する場合、所定の性質又は特徴に関して著しく修飾されている表面を、周知の方法により測定することを可能にするのに十分な量のＳｉ−Ｈ基を意味する。
用語「結合することのできる反応部位」は、Ｓｉ−Ｈ基と共有結合を作り出すのに適している化学的官能基を意味する。
用語「前記修飾された性質を与えることのできる」は、周知の方法により、肉眼で及び／又は顕微鏡で見えるスケールにおいて測定され得る、前記の一定の性質を与える能力のことを言う。
【００２２】
単純化するために、本発明の枠組みの中で、用語「細胞傷害性」は、基質の修飾された性質を定量するために用いられ、殺菌性又は抗菌性だけでなく、抗ウイルス性、抗真菌性又は一般に、除去が望まれるいずれかの生きている細胞に傷害性を有するいずれかの生物活性物質を含むものとみなされるべきである。さらに、用語「抗接着性」は、タンパク質、細菌、ウイルス、細胞などに対する忌避性を与える性質を包含する。
図１及び図２は本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】正電荷を有する統計コポリマーでシリコーン基質を官能化し、それによって殺菌性を与える一般的な手順を表す。
【図２】実施例１で合成した統計コポリマーでシリコーン基質を官能化する特定の手順を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
Ｓｉ−Ｈ基を有する基質
Ｓｉ−Ｈ基を有する基質の主な代表分類はシリコーン基質及び水素末端シリコン基質である。
【００２５】
シリコーン基質
本発明の枠組みの中で、ポリオルガノシロキサン又はポリシロキサン基質として技術的に知られている全ての種類のシリコーンは、前記シリコーン基質がその表面に十分な量のＳｉ−Ｈ基を含有するということが提供される、本発明に従う方法により処理されてもよい。
実際に、シリコーンの製造プロセスに起因して、それらは常に、自然と、その表面に前記プロセスに由来して残存するＳｉ−Ｈ基を有する。以下に開示されるように、分子量が１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きいポリマーを使用する本発明のため、シリコーン基質の表面を修飾するための技術的に知られている方法とは対照的に、処理されるべき表面が多量のＳｉ−Ｈ基を有することを必要としない。
【００２６】
シリコーンは、−Ｓｉ−Ｏ−骨格を含有し、それに有機側基がしばしばＳｉ−Ｃ結合を介して結合される、合成ポリマーの広い分類を定義する。言い換えると、シリコーンの化学式は以下のように示される。
［Ｒ1Ｒ2ＳｉＯ］n
ここで、Ｒ1及びＲ2はお互い独立しており、互いにＨ、(Ｃ1〜Ｃ30)アルキル、(Ｃ2〜Ｃ30)アルキニル及びアリールから選択され、後者の４つの基が非置換、又は、例えば、ハロゲン原子、−ＯＨ、−ＮＨ2、−ＮＨ(Ｃ1〜Ｃ30)アルキル、−Ｎ(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル、−Ｏ(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル及びハロ置換(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル基から独立して選択される、１以上の基で置換されている。
用語シリコーンはまた、前記有機側基が、２以上の−Ｓｉ−Ｏ−骨格との結合に使用されるポリマーを包含する。
−Ｓｉ−Ｏ−鎖長を変えることにより、有機側基及び架橋結合シリコーンは多様な性質及び組成でもって合成され得る。
とりわけ、本発明において企図されるシリコーンは硬化性シリコーンであり、例えば、以下に開示されるように、２種類のグレードのエラストマー及び樹脂である。言い換えると、２種類のグレードの流動体及びエマルジョンであるシリコーンは、より好ましくは、本発明の範囲から除かれる。
【００２７】
シリコーンエラストマー又はゴムは、ヒドロキシル、ビニル又は他の反応性側鎖を有する線状ポリマーから作られる。これらは、高弾性をもたらすために様々な方法で架橋され得、多かれ少なかれ穴の開いた構造である。
シリコーンゴムの構成要素は、長鎖ポリシロキサン及び様々な充填剤、例えば、焼成（ヒュームド）シリカ、チョーク、石英、雲母、及びカオリンであり、これらはエラストマーに良い力学的性質（弾性、吸収、引裂強度）を与える。ゴムは、鎖が架橋されるプロセスである、加硫又は硬化(curing)により柔軟にされる。種々のゴムは、加硫（架橋試薬、温度）の種類、及び用いられる基本ポリマー粘性によって分類され、室温で加硫する種類と高温で加硫する種類が広く区別される。
それらの２種類のエラストマーは、本発明で使用されるシリコーン又はポリオルガノシロキサンの意味内に包含される。
【００２８】
シリコーンゴムの構成成分は、お互いに（加硫され又は硬化され）、まだ架橋されなければならないかもしれない。３つの異なる種類の架橋反応があり、すなわち、
・過酸化物（により開始される）硬化（ポリマーがビニル基を含有する場合）
・白金を触媒とした付加硬化（ポリマーがビニル基含有し、架橋試薬がＳｉ−Ｈ基を含有する場合）
・スズを触媒とした縮合硬化（α，ω−ジヒドロキシポリジメチルシロキサンとケイ酸エステルの間）
である。これらは全て、本発明に従う処理方法の実施前に進められ得る。いくつかは、以下に開示されるように、表面に修飾された性質を与える、ポリマーの任意的な硬化工程と同時に進められ得る。
必要な試薬及び反応条件とは別に、付加硬化及び縮合硬化はまた、適当な触媒を必要とする。白金触媒が付加硬化系に必要とされ、スズ触媒が縮合硬化系に必要とされる。対照的に、過酸化物により開始される硬化は触媒を必要としない。
【００２９】
シリコーン樹脂は高度に分枝しており、ランダムに順序付けられた、主に三官能性単位からなる三次元構造ポリマーである。生成物の分類として、シリコーン樹脂は、比較的低分子反応性樹脂から、非常に多様な構造を有する高分子材料にまで及ぶ。しかしながら、それらは全て非常に架橋されている。
架橋結合は一般的に長時間にわたって高温で行われ、その間、一時的な熱可塑性相が生じる。シリコーン樹脂及びそれらの低分子前駆体は、シリコーン石造保護試薬(silicone masonry protection agent)、例えば、外壁用シリコーン樹脂エマルジョン塗料(silicone resin emulsion paint for facade)の結合剤の基本となる。
【００３０】
本発明の方法が好ましく適応されるシリコーンの特定の分類は、ポリジメチルシロキサン又はＰＤＭＳにより構成され、以下に化学式で表される。
−［ＳｉＯ（ＣＨ3）2］n−
弾性固体又はゴムと同じような半固体が、より好ましく、本発明の枠組みの中で企図される限りは、ｎは、より好ましくは、１〜２００００である。
実際に、ｎが非常に低い場合、製造されたポリマーは希薄な注ぐことのできる(pourable)液体であり得る。これは、好ましくは、本発明の枠組みの中で使用されるＰＤＭＳの範囲から除かれる。
本発明に従う方法により処理され得る全てのシリコーンは、従来のプロセスを通して製造されてもよい。
【００３１】
本発明に従う方法は、硬化性シリコーンにおいて有利に行われる。実際に、処理した基質は、有利に、耐久性又は持続性のある形態を保っている。言い換えると、処理した基質はその表面を保持する。これは、本方法は好ましくは基質のために使用され、そしてこの基質は、処理後に、実質的に変更することのできない表面を保持する。すなわち、非硬質の処理した基質を除くということである。
しかしながら、本方法は、硬化した又は硬化していないシリコーンにおいて行われてもよい。実際に、本発明の特定の態様によれば、本方法は、硬化していないシリコーン基質において行われてもよい。この場合、処理されるべき基質は必ずしも硬質の形態を示さず、また、必ずしも固体でなく、それは決定付けられた表面を示すことが提供される。それ故、処理前の基質は、決定付けられた表面を有する形態を保持させるために、容器の中に収容されてもよい。処理されるべき基質は、例えば、多かれ少なかれ変形可能なペーストであってもよい。
この態様は、表面が修飾されたシリコーンの製造における工程の数を減らすための特別な関心のうちの一つであり得る。態様の範囲は、本発明の方法によりいつでも処理される用意ができている、硬化した、硬化していない、又は部分的に硬化したのシリコーン基質を得るためにいくつかの条件を変えた実施例３でよく説明される。
【００３２】
本発明に従う方法により処理され得る市販のシリコーン基質のうち、以下のものが引用され得る。i）Dow Chemicalsにより販売されているSYLGARD（登録商標）184。これは、液体成分、すなわち、塩基及び硬化剤から成る、２つのパーツのキットとして供給されている。ii）Nusilから販売されている、生物医学グレードシリコーンNUSIL（登録商標）MED 4750。
シリコーン表面の全ての形態は本方法により処理され得る、ということがまた注目されるべきである。特に、シリコーン表面は、粒子、例えばコロイド溶液における粒子の形態を取ってもよい。
【００３３】
シリコン基質
本発明の方法に従って処理され得るシリコン基質は、Ｓｉ−Ｈ基を有している。実際に、水素末端シリコン基質は、自然酸化物（ＳｉＯ2）薄膜が、例えば、フッ化水素水溶液に浸すことにより除去されて、それに水素原子が残されているシリコン基質である。表面を調製する前記方法は、当業者によく知られている。
部分的に水素末端シリコン基質を含むどんな種類の複合材料であっても、本発明に従う方法により処理されるのに適していると理解される。
実施例１１は、シリコン基質に適用される本発明に従う方法を説明する。
【００３４】
修飾された性質
本発明に従う方法は、幅広いその物理的及び／又は生化学的性質を考慮して、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質の表面修飾を可能にする。
言い換えると、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質を、より広い技術的用途において使用できるようにするために、本発明に従う方法は、前記基質又はその表面に以下の全てのうちの性質を与えることを可能にする。その性質は、親水性、改良された疎水性、細胞傷害性、例えば、抗菌性、殺菌性、抗ウイルス性、及び／又は抗真菌性、細胞接着性、改良された生体適合性、例えば、タンパク質忌避性又は接着性、電気伝導性、及び前記表面を生体分子固定化可能にする反応性である。
【００３５】
本発明の第一の態様によれば、本処理方法は主に、親水性をＳｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えるために使用される。このような場合、処理した基質には、光学品の製造、特に、シリコーン基質に対してレンズの製造、及び水素末端シリコン基質に対して生体センサーの製造のための用途を見出し得る。
本発明の第二の態様によれば、本処理方法は主に、改良された疎水性をＳｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えるために使用される。このような場合、処理した基質には、シリコーン基質に対して構成材料の製造、及び水素末端シリコン基質に対して生体センサーの製造のための用途を見出し得る。
本発明の第三の態様によれば、本処理方法は主に、抗菌性をＳｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えるために使用される。言い換えると、前記方法は生物膜の形成、及び細菌コロニーの成長を防止する。
特に、本方法が殺菌性をシリコーン基質に与えるために使用される場合、それには、医学（病院及び個人医療）においても、国内環境及び産業（例えば食品産業）環境においても用途を見出し得る。
【００３６】
本発明の第四の態様によれば、本処理方法は主に、改良された生体適合性、例えば、タンパク質忌避性又は接着性を、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えるために使用される。このような場合、処理した基質には、シリコーン基質に対して生物医学インプラントの製造、及び水素末端シリコン基質に対して生体センサーの製造のための用途を見出し得る。
本発明の第五の態様によれば、本処理方法は主に、電気伝導性をＳｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えるために使用される。このような場合、処理した基質には、シリコーン基質に対して医療機器の製造、及び水素末端シリコン基質に対して電子機器の製造のための用途を見出し得る。
【００３７】
本発明の第六の態様によれば、本処理方法は主に、前記表面を生体分子固定化可能にする反応性を、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えるために使用される。このような場合、処理した基質には、シリコーン基質に対して医療機器の製造、生体センサー、生体診断、生物学的親和性及び関連用途における製造、又は生体材料、例えば、ステント、シャント、カテーテル若しくは、例えば抗血栓性若しくは防汚性を示すコーティングが提供されたレンズの製造、及び水素末端シリコン基質に対して生体センサーの製造のための用途を見出し得る。
【００３８】
ポリマー
本発明に従うポリマーは、どんな種類のポリマー、例えば、ホモポリマー又はコポリマーであってもよい。
Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に結合することのできる反応部位は、好ましくはアルケン基、最も好ましくはビニル基であり、又はアセチレン基である。
本発明の一態様によれば、ポリマーは、アルケン基、最も好ましくはビニル基、又はアセチレン基を含む少なくとも３つのモノマー単位を含む。前記アルケン又はアセチレン基は、モノマー単位中にもともと存在していてもよいし、また、本発明に従うポリマーを得る前、間又は後の官能化に由来してもよい。
ポリマーの分子量は、１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きく、好ましくは３０００ｇ／ｍｏｌよりも大きく、より好ましくは５０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい。好ましい態様では、前記分子量は、ポリマーの性質に応じて、１００００〜８００００００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは２００００〜２００００００ｇ／ｍｏｌ、特には３００００〜７０００００ｇ／ｍｏｌ、例えば５００００〜５０００００ｇ／ｍｏｌの間にあってもよい。
【００３９】
ポリマー鎖骨格
本発明に従うポリマー、例えば、ホモポリマー又はコポリマーは、ポリエチレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリビニル誘導体（例えば、ポリビニルピロリドン）、任意に(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルによりフェニル基上で置換されたポリスチレン、多価アルコール（例えば、ポリビニルアルコール、ポリアリルアルコール）、ポリビニルベンジル、ポリアミン（例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン）、ポリメタクリレート（例えば、ポリメチルメタクリレート）、ポリメタクリルアミド、ポリエーテル（例えば、ポリエチレングリコール）、ポリエステル（例えば、ポリ(ＤＬ−ラクチド)）、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ(エチレン−アルト−スクシンイミド)、多糖類誘導体（例えば、デキストラン、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース）、ポリ尿素、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、及び固有に第四級アンモニウム基を含有するポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)のうちから選択されるポリマー鎖骨格を含んでもよく、以下の式により表されてもよい。
【００４０】
【化１】
0005406719.tif 000002
前記の様々なポリマー鎖骨格のいくつかは、以下のスキームＰ１〜Ｐ７で説明される。
【００４１】
ホモポリマー
ポリマーがホモポリマーである本発明の態様では、各モノマーは、共有結合により基質表面に結合することのできる少なくとも一種の反応部位と、物理的及び／又は生化学的性質を基質表面に与えることのできる少なくとも分子又はその一部とを有する。これらを以下「混合モノマー」と称する。
いくつかのモノマーは、以下の段落「コポリマー」で説明され、「混合モノマー」であり、重合されて本発明に従うホモポリマーを形成し得る。
前記ホモポリマーは、当業者に知られている方法により合成される。
【００４２】
コポリマー
本発明に従うコポリマーは、以下に説明されるように、少なくともタイプＡのモノマーと、少なくともタイプＢのモノマーとを含有する。前記コポリマーは、「シリコーン表面特性修飾(modifier)コポリマー」としての資格を与えられてもよい。
コポリマーは、どんな種類のコポリマー、すなわち、ブロックコポリマー又は統計コポリマーのうちの全てのコポリマーであってもよいが、有利なことには、統計コポリマーである。それ故、以下の記載はとりわけ、別に記されない限りは、用語「コポリマー」は統計コポリマーについて言及するように、統計コポリマーのために使用される。
統計コポリマー中に含有された２つのタイプＡ及びＢのモノマー単位の比は、基質又は前記基質の表面の所望の性質を最適化するために、連続的に調節されてもよい。
【００４３】
タイプＡ及びＢのモノマー単位は市販されているか、又は存在するモノマー単位の簡単な誘導体化により入手できる。
コポリマーの各モノマーの選択は、基質又はその表面の所望の性質を考慮して、コポリマーの必要とされる効果に従って変化させ得る。
各モノマー単位は、特別な順序なく、統計コポリマー鎖に沿って分布されてもよい。モノマー単位の総量中の、タイプＡのモノマー単位の割合は０．１％〜５０％、好ましくは１％〜１０％に変えてもよい。一方、モノマー単位の総量中の、タイプＢのモノマーの割合は５０％〜９９．９％、好ましくは９０％〜９９％の間にあってもよい。
【００４４】
コポリマーは、共有結合によりシリコーン基質又は前記基質の表面に結合することのできる、異なる種類の反応部位を有する様々なタイプＡのモノマー単位を含有してもよい。
コポリマーはまた、様々な性質をシリコーンポリマー表面に与えることのできる、様々なタイプＢのモノマー単位を含有してもよい。
それ故、コポリマーは、例えば、ＡＢタイプの、ＡＡ’Ｂタイプの又はＡＢＢ’タイプのコポリマーであってもよく、ここで、Ａ’はＡタイプのモノマーの変異体であり、Ｂ’はＢタイプのモノマーの変異体である。
コポリマーは、好ましくは、線状コポリマーである。しかし、本発明の別の特徴によれば、コポリマーは、グラフト層(grafted layer)の安定性及び耐久性を改良するために、本発明に従う処理方法の実施後に架橋されてもよい。しかしながら、架橋結合点の数が、必要とされる効果又はグラフト親和性(grafting affinity)に影響を与え得る数を超えてはいけない、ということは明白である。
本発明の好ましい態様によれば、コポリマーの架橋結合は、以下の段落「処理方法」で開示される硬化工程と同時に生じる。
【００４５】
本発明の好ましい特徴によれば、タイプＡ又はタイプＢのモノマーのいずれかは、液体媒体中での溶解性を向上させる化学基を含有してもよい。特に、以下に詳述される最も好ましい態様によれば、使いやすさの理由から、水溶性コポリマーを使用すると有利であるかもしれない。この特別な場合では、タイプＡ若しくはタイプＢのモノマーのいずれか又は両方は、親水基又は水溶性鎖を含み得る。
本発明の一態様によれば、タイプＡのモノマー単位の反応部位、及び／又はタイプＢのモノマー単位の様々な性質を与える分子は、互いに独立して、鎖骨格の一部を形成してもよい。
本発明の別の態様によれば、タイプＡのモノマー単位の反応部位、及び／又はタイプＢのモノマー単位の様々な性質を与える分子は、互いに独立して、側鎖を介して関係したモノマーに結合されてもよい。
一方ではタイプＢのモノマー単位の側鎖を形成し、他方ではタイプＡのモノマーの側鎖を形成する側鎖は、様々な構造を有していてもよい。
前述の２つの態様の組み合わせもまた、本発明の一部を形成する。
【００４６】
タイプＢのモノマー
前述のように、タイプＢのモノマー単位の様々な性質を与える分子又はその一部は、側鎖又は骨格鎖の一部であってもよい。単純化するために、本発明の枠組みの中で、前記化学基を「性質修飾基」と称する。
前記性質修飾基はまた、前記性質修飾基の前駆体を包含する。実際に、表面の官能化は、修飾された性質を基質表面に与えるであろう最終生体分子の結合前に生じてもよい。このような場合、反応官能性基を有する生体分子は、前駆体と反応して共有結合を形成する。例えば、前駆体が活性化カルボン酸である場合、生体分子の反応官能性基は、求核基、例えばチオール、アルコール又はアミン基であり得る。
一般的に、前記前駆体は、ペプチド合成において使用される活性化基、例えば、カルボイイミド(carboiimide)、無水物、活性化エステル、又はアジドを形成する。
本発明の態様では、前記前駆体は、以下の中からなる群から選択される。
【００４７】
【化２】
0005406719.tif 000003
【００４８】
性質修飾基を含有するタイプＢのモノマーの骨格鎖の例
抗菌性を与えるタイプＢのモノマーのうち、以下のものが引用されてもよい。すなわち、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)・・・。親水性を与えるタイプＢのモノマーのうち、以下のものが引用されてもよい。すなわち、多糖類誘導体、ポリビニルピロリドン。抗接着性を与えるタイプＢのモノマーのうち、以下のものが引用されてもよい。すなわち、ポリビニルピロリドン。導電性を与えるタイプＢのモノマーのうち、以下のものが引用されてもよい。すなわち、ポリアニリン及びポリピロール。
【００４９】
性質修飾基を含有するモノマーＢの側鎖の例
タイプＢのモノマー単位の側鎖は、所望の性質をシリコーン基質又は前記基質の表面に与えるその能力のために選択される。
ほとんどの場合、１つの化学基が性質修飾を担っている。言い換えると、コポリマー中に大量に存在する前記化学基が、肉眼で及び／又は顕微鏡で見えるスケールにおいて、期待された修飾された性質をシリコーン基質に与える
【００５０】
コポリマーの一部を形成し得る側鎖のうち、以下のものが引用されてもよい。
・改良された親水性を与える側鎖、すなわち、これは、例えば単糖類、５０００ｇ／ｍｏｌ、より具体的には１０００ｇ／ｍｏｌより小さい分子量を有する水溶性ポリマーの両性イオン（ベタイン及びホスホコリン誘導体）部分又はポリマー鎖、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アミノ末端ポリエチレングリコール（ＰＥＧ−ＮＨ2）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリプロピレングリコールビス(２−アミノ−プロピルエーテル)（ＰＰＧ−ＮＨ2）、ポリアルコール、例えばポリビニルアルコール、多糖類（例えば、デキストランセルロース）及び関連化合物、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ酸、例えばポリ(アクリル酸)、ポリアクリルアミド、例えばポリ(Ｎ−イソプロピルアクリルアミド)（ポリＮＩＰＡＭ）、並びにポリアリルアミン（ＰＡＭ）を含む。
・改良された疎水性を与える側鎖、すなわち、これは、例えばフッ素化基、(Ｃ1〜Ｃ10)アルキル基を含む。
・タンパク質忌避性によって、改良された生体適合性を与える側鎖、すなわち、これは、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリサルコシン、ポリビニルピロリドンを含む。
・電気伝導性を与える側鎖、すなわち、これは、例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンを含む。
・改良された吸着抵抗を与える側鎖、すなわち、これは、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含む。
・抗菌性、殺菌性、抗ウイルス性を与える側鎖であって、これは、細胞膜と相互作用することが知られているアミノペニシラン酸を含んでもよい。
・殺菌性を与える側鎖であって、これは、正に荷電した基、例えば第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基、グアニジウム基、イミダゾリウム基及びスルフニウム(sulfunium)基を含んでもよい。
・抗ウイルス性を与える側鎖であって、これは、第四級アンモニウム基（特に細菌ウイルスに対して）、第四級ホスホニウム基、グアニジウム基、イミダゾリウム基及びスルフニウム基を含んでもよい。
・抗真菌性を与える側鎖であって、これは、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基、グアニジウム基、イミダゾリウム基及びスルフニウム基を含んでもよい。
【００５１】
タイプＢのモノマー単位が、微生物を殺すことなく媒体から抽出するいくらかの能力を、前記コポリマーに与えるために選択される場合、毒性があまり高くない前述のモノマーだけが便利である。
従って、少なくとも１つ、好ましくは２つ、より好ましくは３つの短アルキル鎖、例えばＣ1〜Ｃ6、特にＣ1のアルキル鎖を有する第四級アンモニウム基を含むモノマーは、期待された細胞接着を得るのに有利である。
トリメチルアンモニウム基がとりわけ好ましい。
【００５２】
従って、性質修飾基は、有利なことには、単糖類、５０００ｇ／ｍｏｌ、より具体的には１０００ｇ／ｍｏｌより小さい分子量を有する水溶性ポリマーの両性イオン（ベタイン及びホスホコリン誘導体）部分又はポリマー鎖、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アミノ末端ポリエチレングリコール（ＰＥＧ−ＮＨ2）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリプロピレングリコールビス(２−アミノ−プロピルエーテル)（ＰＰＧ−ＮＨ2）、ポリアルコール、例えばポリビニルアルコール、多糖類（例えば、デキストランセルロース）及び関連化合物、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ酸、例えばポリ(アクリル酸)、ポリアクリルアミド、例えばポリ(Ｎ−イソプロピルアクリルアミド)（ポリＮＩＰＡＭ）、並びにポリアリルアミン（ＰＡＭ）、フッ素化基、(Ｃ1〜Ｃ10)アルキル基、ポリサルコシン、ポリビニルピロリドン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、アミノペニシラン酸、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基、グアニジウム基、イミダゾリウム基並びにスルフニウム基のうちから選択されてもよい、ということになる。
【００５３】
用語「フッ素化基」は、少なくともフッ素(fluor)原子を含む(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル基のことを言う。前記フッ素化基はまた、パーフルオロ(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル基であってもよい。
【００５４】
細胞傷害性を与えるタイプＢのモノマー単位の側鎖は、以下の式により表され得る。
【化３】
0005406719.tif 000004
式中、□はモノマーＢとの結合を意味する。
ｍは０又は１である。
Ｘ2は、アミン、アミド、エステル又はケトン官能基、アミン、アミド若しくはケトン官能基のいずれか１つが間に入ってもよい、オリゴエチレングリコール、アリーレン基、(Ｃ1〜Ｃ6)アルキルアリーレン又は(Ｃ1〜Ｃ8)アルキレンを表す。
Ｘ4+は、以下のものを表す。
・下式で表されるトリアルキルアンモニウム。
【化４】
0005406719.tif 000005
式中、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は、独立して、(Ｃ1〜Ｃ12)アルキル、ヒドロキシ(Ｃ1〜Ｃ12)アルキル、又はフルオロ(Ｃ1〜Ｃ12)アルキル基を表す。
【００５５】
・下式で表される(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルピリジニウム基。
【化５】
0005406719.tif 000006
式中、Ｒ7は(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルを表す。
【００５６】
・下式で表される(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルイミダゾリウム基。
【化６】
0005406719.tif 000007
式中、Ｒ7は上述の通りである。
【００５７】
・下式で表されるグアニジウム基。
【化７】
0005406719.tif 000008
【００５８】
・下式で表されるトリアルキルホスホニウム。
【化８】
0005406719.tif 000009
式中、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は、上述の通りである。
【００５９】
これとは別に、下式は第四級アンモニウムを含む５−又は６−員飽和環を含むモノマー単位を表す。
【化９】
0005406719.tif 000010
この代替例は、以下の式で表される、ホモポリマー、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)から開始して製造される統計コポリマーで表される。
【化１０】
0005406719.tif 000011
【００６０】
タイプＡのモノマー
前述のように、タイプＡのモノマー単位の反応部位は、側鎖の一部であってもよい。
【００６１】
モノマーＡの側鎖
タイプＡのモノマー単位の側鎖は、以下の式により表され得る。
【化１１】
0005406719.tif 000012
式中、□はモノマーＡとの結合を意味する。
ｘは０又は６である。
Ｒｘ、Ｒｘ1、Ｒｘ2及びＲｘ3は、独立して、水素原子又は(Ｃ1〜Ｃ4)アルキル基を意味し、Ｒｘ1及びＲｘ2は、５−又は６−員環、例えば、シクロヘキセンを形成してもよく、ＸAは、アリーレン基、(Ｃ1〜Ｃ8)アルキレン基、(Ｃ1〜Ｃ6)アルキルアリーレン基を意味し、前記基は(Ｃ1〜Ｃ4)アルキル、ハロゲン原子、−ＯＲ1又は−ＮＲ1Ｒ2基のいずれか１つにより置換されてもよく、及び／又は、(Ｃ1〜Ｃ8)アルキレン及び／又は(Ｃ1〜Ｃ6)アルキルアリーレン基はアミン、アミド若しくはケトン官能基のいずれか１つが間に入ってもよく、前記基ＸAは、任意に、炭素原子交換により、又は置換により、前述のように少なくとも１つの性質修飾基を含み、かつＲ1及びＲ2は独立して、(Ｃ1〜Ｃ4)アルキル又は水素原子を意味する。
【００６２】
本明細書で使用される用語「(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル」は、別に示されない限り、１〜６炭素原子の直鎖又は分枝鎖炭化水素基、及びそれらの環状誘導体のことを言う。この用語の範囲内には、次のような部分、メチル、エチル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｔ−ブチルメチル、シクロプロピル、ｎ−プロピル、ペンチル、シクロペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、２−エチルブチルなどが含まれる。
用語「ハロゲン」は、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素原子のことを言う。臭素及び塩素は、本発明の枠組みの中で、好ましいハロゲン原子である。
本明細書で使用される用語「アリーレン」は、フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン、ジヒドロナフチレン、テトラヒドロナフチレン、インデニレン(indenylene)及びインダニレン(indanylene)のうちから選択される二価基のことを言う。
【００６３】
上記のホモポリマー、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)は、市販の形態の場合、重合工程に由来して残されるその骨格上にいくらかのビニル基を固有に含有している。それ故、前もって変換することなく、直接的にシリコーン基質と反応することが可能である。市販品に固有に含まれている前記ビニル基は、たとえ少量であっても、コポリマーをシリコーン基質に結合することができるようにするのに十分であり、かつ所望の性質を提供するのに十分である。実施例３は、この特定のコポリマーの使用を説明する。前記コポリマーは、前記実施例３でコポリマー４と称される。
【００６４】
タイプＡのモノマー単位の例
タイプＡのモノマー単位は、コポリマーの中で、以下の式（I）で示される化合物により表され得る。
【化１２】
0005406719.tif 000013
式中、Ｘ'1は、−［Ｏ（ＣＨ2）p］q−であってｐは２〜４であり、ｑは１〜６であるか、又はアリーレン基、(Ｃ1〜Ｃ6)アルキレンアリーレン基、若しくは(Ｃ1〜Ｃ8)アルキレン基を表し、任意に、アルキレン基の炭素原子のうちの１つが、窒素原子、好ましくは第四級アンモニウム、第四級ホスホニウム、(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルピリジニウム、(Ｃ1〜Ｃ4)アルキルイミダゾリウム、又はグアニジウム基により置換されており、
Ｒは、水素原子又は(Ｃ1〜Ｃ4)アルキレン基であり、
Ｒｘ1、Ｒｘ2及びＲｘ3は、独立して、水素原子又は(Ｃ1〜Ｃ2)アルキル基を意味し、Ｒｘ1及びＲｘ2は、５−又は６−員環、例えば、シクロヘキセンを形成してもよく、かつ
Ｙ1は、ポリマー鎖骨格の一部であり、有利なことには、メチル基、アクリルアミド、エチレンイミン、メチルメタクリレート基、又はプロピレングリコールにより、任意に置換されたエチレンであり得る。
【００６５】
タイプＢのモノマー単位の例
タイプＢのモノマー単位は、コポリマーの中で、以下の式（I）で示される化合物により表され得る。
【化１３】
0005406719.tif 000014
式中、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は、独立して、(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル、ヒドロキシル(Ｃ1〜Ｃ6)アルキル、又はフルオロ(Ｃ1〜Ｃ6)アルキルを表し、
Ｘ'2は、(Ｃ1〜Ｃ4)アルキレン、オリゴエチレングリコール、又はアリーレン基を表し、Ｙ2は、ポリマー鎖骨格の一部であり、有利なことには、メチル基、アクリルアミド、エチレンイミン、メチルメタクリレート、又はプロピレングリコールにより、任意に置換されたエチレンであり得る。
モノマーが第四級アンモニウムを含む場合、対イオンＸ3-は、ハロゲン、メシラート、トシラート、スルホナート、ホスファート、ヒドロゲノホスファート(hydrogenophosphate)、ジヒドロゲノリン酸アンモニウム(ammonium dihydrogenophosphate)、スルファート、又はニトラートであってもよい。
【００６６】
コポリマーの好ましい態様
本発明はとりわけ、殺菌及び／又は抗真菌物質、及びビニル基の両方を含有する統計コポリマーに関する。殺菌及び／又は抗真菌物質は、好ましくは、正に荷電した基であり、ビニル基は、シリコーン表面に共有結合することが企図される。
正に荷電した基は、有利なことには、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム及び／又はグアニジウム基である。
本発明はまた、とりわけ、改良された親水性を与える性質修飾基、及びビニル基の両方を含有する統計コポリマーに関する。性質修飾基は、好ましくは多糖類誘導体（例えば、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース）であり、ビニル基は、シリコーン表面に共有結合することが企図される。
【００６７】
コポリマーは、ビニル基と表面Ｓｉ−Ｈ結合のカップリングを通して、表面に共有結合される。一方、第四級アンモニウム基及び多糖類誘導体（例えば、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース）は、それぞれ、細胞傷害性又は細胞接着活性、及び期待された親水性のために必要な正電荷を提供する。
上述の式（I）のモノマー単位及び式（II）のモノマー単位を含む、特定の前記統計コポリマーの使用は、多くの利点をもたらす。実際に、本付着(deposition)方法は極めて簡単である。すなわち、この特定の統計コポリマーでのシリコーン表面の修飾は、水中における一段階反応と、その後、乾燥工程を伴う。実際に、水は液体媒体であり得、統計コポリマーは、十分な量の、前記コポリマーを水溶性にする第四級アンモニウム基を含む、ということを提供した。この特徴は、シリコーン表面を処理する周知の方法を超える、本発明の更なる利点である。その周知方法は、一般的に有機溶媒中で行われ、環境にやさしくない。
【００６８】
コポリマー合成
本発明に従う統計コポリマーは、当業者によく知られた方法論を使用して、モノマーの共重合により合成される。
本発明の好ましい態様によれば、開始ポリマーはホモポリマーである。
さらに、本発明は、本発明に従う表面特性修飾コポリマーの調製方法に関する。本方法では、少なくとも２つの反応部位を含む開始ホモポリマーは、少なくとも以下のものと反応する。
・共有結合より、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に結合することのできる反応部位を含有するコポリマーを、少なくとも１つの反応部位と反応することにより生じさせる試薬、及び／又は
・修飾された性質を、Ｓｉ−Ｈ基を有する基質又はその表面に与えることのできるコポリマーを、少なくとも１つの反応部位と反応することにより生じさせる別の試薬。
【００６９】
両方の反応は、同時に、又は連続して、すなわち、順序はどちらでもよく２つの工程で行われてもよい。
以下のスキームＰ２〜Ｐ７で説明される、開始ホモポリマーに存在し得る反応部位は、ハロゲン原子、活性化カルボン酸、例えば無水物、ハロゲン化アシル、例えば塩化アシル、活性化エステル、例えばＮ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、及びアルコール、アミン、例えば脂肪族又は芳香族アミンのうちから選択されてもよい。
これらの開始ホモポリマーは、当業者によく知られているか、又は市販されている。
【００７０】
本発明の別の好ましい態様によれば、本発明に従う調製方法は、２つの工程で行われる
。第一工程では、１タイプのモノマー単位だけ、すなわち、タイプＡ又はタイプＢのモノマー単位を生じさせ、かつ開始モノマー単位の一部は未反応のままである。第二工程では、第一工程後、未反応のモノマー単位から別のタイプのモノマー単位を生じさせる。一方、この第二工程中、前工程で変換されたモノマー単位は変化しない。
これとは別に、本発明に従う統計コポリマーは、２つの異なるモノマーから開始する重合によって製造されてもよい。前記代替方法は、以下のスキームＰ８で説明される。
前記統計コポリマーのうちの一つの合成は、後に、実施例で説明される。
さらに、以下のスキーム１は、ホモポリマーから開始する、本発明に従う統計コポリマーを得るための一般的な手順を説明する。本発明に従う統計コポリマーは、すなわち、ビニル基を含むタイプＡのモノマー単位、及び性質修飾基を含むタイプＢのモノマー単位を含む、特に上記のようなものである。
【００７１】
【化１４】
0005406719.tif 000015
前記スキームＰ１中、Ｙ1、Ｘ'1、及びＲは上記に定義された通りであり、Ｘ3は上述のように反応部位を表し、Ｚは性質修飾基、特に上記のようなものを表し、Ｘ1はＸ'1と同じ意味を有する。一態様では、Ｙ1は性質修飾基を含んでもよい。
【００７２】
例えば、第四級アンモニウム塩又は多糖類誘導体も、ビニル部分も含む側鎖を有する統計コポリマーの調製方法の更なる実施例は、下記の、様々なポリマー又はモノマーから開始するスキームＰ２〜スキームＰ８で説明される。
スキームＰ８及びＰ９は、２つの異なるモノマーから開始する、本発明に従うコポリマーの製造を説明する。
【００７３】
【化１５】
0005406719.tif 000016
【化１６】
0005406719.tif 000017
【化１７】
0005406719.tif 000018
【化１８】
0005406719.tif 000019
【００７４】
統計コポリマーを含む組成物
本発明はまた、有効量の統計コポリマーを含む組成物に関する。
組成物中に任意に存在する溶媒は、コポリマーを可溶化し得るいずれかの溶媒であってもよい。水溶性コポリマーの好ましい態様では、組成物は水と混和でき、最も好ましくは、溶媒として水を大部分含有している。他の溶媒、例えば、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、２−メトキシエチルエーテル、メタノール、イソプロパノール及びエタノールがまた使用され得る。前記組成物中の統計ポリマーの濃度は、処理後に所望の性質をシリコーン基質又は前記シリコーン基質の表面に提供するいずれかの量である。この濃度は、分子構造、所望の性質、及び溶媒に関係して変わるだろう。典型的には、組成物中の統計ポリマーの質量濃度は、水の場合では０．１〜１％とすることができ、エタノールの場合では０．１〜１％とすることができる。
【００７５】
処理方法
すでに上述したように、本処理方法は、硬化した又は硬化していないシリコーンで行われてもよい。
本発明は、シリコーン基質又はその表面を処理して、該基質又は表面に物理的及び／又は生化学的な、表面修飾された性質、例えば前述の性質を与える方法であって、液体媒体中で、前記基質又は前記その表面を少なくとも一種のコポリマーに曝露することからなる工程を少なくとも含み、前記コポリマーが、共有結合により前記基質又は前記表面に結合することのできる少なくとも一種の反応部位を含む少なくともタイプＡのモノマー単位と、前記修飾された性質を、前記基質又は前記その表面に与えることのできる少なくとも１つの分子を含む少なくともタイプＢのモノマー単位とを含有し、前記工程が、前記コポリマーを前記シリコーン基質又はその表面に共有グラフト結合させることを促進するのに効率的な条件で行われ、かつ前記コポリマーの分子量が、１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい方法に関する。
【００７６】
好ましくは、本処理方法は、少なくとも、コポリマーが中に溶解されている液体媒体中にシリコーン基質を浸漬する工程と、その後、任意に加熱により、前記液体媒体を蒸発させる工程とを含む。
本発明に従う表面を処理する方法を行うために、ブロックコポリマーが必要とされるモノマー単位の存在という点において上述の特徴に従うという条件で、そのブロックコポリマーが使用されてもよい。
言い換えると、前述の段落「統計コポリマー」における、タイプＡ及びタイプＢのそれぞれのモノマー単位の記載は全て、本発明に従う処理方法に使用されるいずれのコポリマーにも適用される。
【００７７】
モノマーＡ中にアルケン基、より具体的にはビニル基、又はアセチレン基、及びモノマーＢ中に第四級アンモニウムを含む、とりわけ上述の統計コポリマーを使用して、殺菌性及び／又は抗真菌性、又は細胞接着性を与えるためにシリコーン基質の表面を含浸する(impregnate)方法もまた、本発明の一部を形成する。
有利なことには、液体媒体は水性媒体である。
本発明に従う、ポリマー又はコポリマーに基質を曝露することに本質がある工程は、たとえもし触媒がグラフト工程中で任意に使用され得るとしても、触媒の使用を必要としない。この特徴は、技術的に知られている、表面を修飾するための方法と比較して、更なる利点を表す。
【００７８】
本発明に従う方法は、本処理工程の前に、例えば、i）すでに引用した、以下の参考文献、Chen H., Zhang Z., Chen Y., Brook M.A., Sheardown H., Biomaterials, 2005, 26, 2391-2399で説明される手順、又はii）Ｓｉ−Ｈ豊富なオリゴマー、例えばDC1107(Aldrich)のアルコール溶液中における、７０℃、１２時間のシリコーン基質のインキュベーションを使用することにより、シリコーン基質表面を化学的に活性化してＳｉ−Ｈ基を作り出すことに本質がある工程を含んでもよい。
しかしながら、特にＰＤＭＳの場合では、そのような前処理は必要でない。これは、簡単さの点において、本発明に従う方法の更なる利点である。
【００７９】
好ましい態様によれば、本発明は、上述のような、Ｓｉ−Ｈ基を含有する基質の表面を処理する方法に関し、更に硬化工程を含む方法に関する。
硬化工程は、アルケン又はアセチレン基と表面のＳｉ−Ｈ基、それとまた、それら自身の間で架橋結合を促進する条件を作り出す。
様々な条件は、本発明に従うポリマーのそのような硬化を得るために選択されてもよい。実際に、前記条件は、加熱（若しくは乾燥）、光活性化、又はその両方に本質があってもよい。
加熱は１０〜２００℃、好ましくは２５〜１５０℃、最も好ましくは７０〜１２０℃の範囲にある温度で行われ得る。
前記加熱工程は、有利なことに、１分〜２４時間の範囲にある時間、例えば６０分〜１２時間行われてもよい。
光活性化は、いずれかの周知の方法により進められてもよい。
硬化工程はまた、その後に、基質の表面に共有結合していないコポリマーを除去するために洗浄工程が続いてもよい。例えば、基質は、いくつかの水浴で、例えば数日間洗浄されてもよい。
【００８０】
表面が修飾された基質
本発明は更に、本発明に従う方法により得ることのできる、一定の性質、例えば前述の性質をもたらされた基質に関する。
特定の態様によれば、それは、以下の性質のうちの少なくとも１つが適切な化学処理により与えられ得る基質に関する。その性質とは、親水性、改良された疎水性、細胞傷害性、例えば、抗菌性、殺菌性、抗ウイルス性、及び／又は抗真菌性、細胞接着性、改良された生体適合性、例えば、タンパク質忌避性又は接着性、電気伝導性、及び前記表面を生体分子固定化可能にする反応性である。
処理した前記基質は、それらの修飾された性質を保つための特別な保存条件を要求しない。表面処理は、実に有利なことに、特定の限度に至るまで水及び他の溶媒に耐性がある。前記修飾された性質は、以前から技術的に知られている方法により得られる修飾された性質よりも持続する、ということが注目されるべきである。
【００８１】
上述の好ましい態様の枠組みでは、殺菌性及び／又は抗真菌性を与えられたシリコーン基質が得られる場合、単位表面積あたりの活性抗菌部位の密度は、ｃｍ2当たり１０14〜１０16の範囲であってもよい。
殺菌活性を有することなく細胞接着を促進するために、シリコーン基質が使用され得る場合、活性部位の密度は、検討した反応部位の化学的性質に関係して、とりわけその細胞傷害力を考慮して調節される必要がある。この調節は当業者により行われてもよい。
例えば、細胞接着が、反応部位としてトリメチルアンモニウム基を示す基質により促進される場合、一般的に、単位表面あたりの活性部位の密度は、ｃｍ2当たり１０14以下である。
次に、シリコーン基質は、単離されたバクテリアの解析を行うのに有用である、ある種のプローブと考えられるべきである。この道具は、例えば、生産ラインの停止が常に避けられる食産業において関心が持たれる。
【００８２】
タイプＡのモノマー単位中にアルケン基、及びタイプＢのモノマー単位中に第四級アンモニウム基を含む、とりわけ上述の統計コポリマーの付着の条件は、後に実施例で説明され、そして、このような表面の対応する抗菌活性は大腸菌に対して試験された。
【００８３】
付着した前記コポリマーの量に応じて、付着層の厚さは１〜数１０ナノメーターの範囲であり得る。この厚さは、有利なことに、シリコンウエハー、特にシリコーン基質において偏光解析法により測定され得る。結果として生じる層は、溶媒及び機械的摩擦に対して非常に強い、薄いポリマーゲルである。
【００８４】
実施例で説明されるコポリマーの、大腸菌に対する良い細胞傷害性のための（例えば、フルオレセイン誘導体化により測定される）電荷密度は、有利なことには、ｃｍ2当たり１０15を超えており、より好ましくは、ｃｍ2当たり１０16を超えており、典型的には、ｃｍ2当たり１０14〜１０16の範囲であり得る。
本発明は、とりわけ、タイプＢのモノマーが第四級アンモニウムを含有し、かつ単位表面積あたりの活性抗菌部位の密度がｃｍ2当たり１０14〜１０16の範囲であることを特徴とする、抗菌性を与えられたシリコーン基質に関する。
第四級アンモニウム基の密度は、例えば、フルオレセイン誘導体化法により測定され得る。
説明したコポリマーで処理した基質は、１０分以内で全ての吸収された大腸菌を殺菌し得る、ということが実施例で実証され、説明された。
上述の方法に従う更なる含浸及び硬化工程のために、処理した基質は再処理されてもよい。前記再処理した基質はまた、本発明の範囲内に包含される。
【００８５】
処理した基質の使用
本発明はまた、上述の、表面が修飾された基質の使用を包含する。それは、上述の方法により得ることができ、以下の実施例で説明される。
汚染除去するために、本発明のシリコーン基質を使用することは、多くの産業分野、例えば、健康、衛生及び農業食品(agroalimentary)産業において関心が持たれる。以下に例を挙げる。
・特に使い捨てできる、医療用途用容器、例えば、ポーチ、チューブを生産するための基質の使用。
・生体外又は生体内器官処理用医療機器、例えば、腎臓透析カートリッジを生産するための基質の使用。
・歯科用若しくは歯磨き用材料又は装置を生産するための基質の使用。
・埋め込み型デバイス、例えば、人工骨若しくは人工血管、又はレンズ（すなわちカテーテル）を生産するための基質の使用。
・家庭内液体(domestic fluid)、特に、水及び飲料（フルーツジュース、牛乳、ワイン等）、又は他の液体食料を汚染除去するための基質の使用。
・産業液体(industrial fluid)、例えば、切削液、滑剤、又は石油液、例えば、軽油、ガソリン若しくは灯油を汚染除去するための基質の使用。
【００８６】
本発明は更に、媒体からバクテリアを単離するための道具としての、本発明のシリコーン基質の使用に関する。
表面が修飾されたシリコン表面が関係する限りは、それらの使用は、マイクロ電子デバイスの製造から生体センサーの製造にまで及んでもよい。
以下の実施例は本発明を説明する。
【実施例】
【００８７】
一般的な方法
全ての化学物質をAldrich（St. Quentin Fallavier, France）から購入した。ＮＭＲ実験をBruker Avance 300 MHzで行った。ＩＲスペクトルをNicolet Magna 550を使用して得た。ＵＶ実験をPerkin Elmerのラムダ８００分光計で行った。
【００８８】
実施例１：殺菌性を与える統計コポリマーの合成
【化１９】
0005406719.tif 000020
コポリマー３の合成
（スキーム１を参照）
開始物質、ポリ−(ビニルベンジルクロリド)１（２ｇ、Ｍｎ＝５５０００、Ｉｐ＝１．８２）を、室温で３０分間撹拌することにより乾燥テトラヒドロフラン５０ｍＬ中に溶解した。次いで、３，４−ブテンアミン（１２０μＬ、１．３ｍｍｏｌ）を１０％化学量論比で添加し、混合物を５０℃で２４時間、還流下で撹拌した。Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン（８．２ｍＬ、５７．５ｍｍｏｌ）を前記溶液に添加し、コポリマーの沈殿のために、１時間撹拌後、エタノール３０ｍＬを溶液に添加した。反応を５０℃で２４時間、撹拌しながら行った。次に、溶液を濃縮し、その結果生じた生成物２をエタノール５０ｍＬ中に溶解した。次いで、Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン（８．２ｍＬ、５７．５ｍｍｏｌ）をこのエタノール溶液に添加し、塩素基を完全に第四級アンモニウムに変換した。５０℃で２４時間撹拌した後、コポリマー３をジエチルエーテル中に沈殿させ、減圧下で乾燥させ、水中に溶解し、凍結乾燥させた（収率：８３％）。1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）δ 7.02及び6.47 (m; 4H; CH=CH); 4.16 (m; 2H; -Ar-CH2-N+); 2.70 (m; 8H; CH3-N+ 及び -CH2-CH2-N+), 1.3-2 (m; 3H; -CH2-CH-Ar); 0.9-1.3 (m; 4H; -CH2-CH2-CH3); 0.74 (m; 3H; -CH2-CH3); FTIR-ATR (ダイヤモンド): νO-H(水) = 3374 cm-1; ν=C-H = 3023 cm-1; νCH2,CH3 = 2990-2770 cm-1; νC=C(アリール及びブテン) = 1631 cm-1; δCH2,CH3 = 1482-1380 cm-1; δ=C-H = 866-810 cm-1; νAr-Cl(PVBC)の完全消失 = 1263 cm-1; UV(水) : λmax = 264 nm (ε= 476 M-1.cm-1); λmax = 219 nm (ε= 6828 M-1.cm-1); λmax = 187 nm (ε= 54186 M-1.cm-1)。
コポリマー３は、メタノール、エタノール、イソプロパノール及び水のような多様な溶媒の使用を受け入れる。
【００８９】
実施例２：殺菌性を与えるための、シリコーン基質（SYLGARD(登録商標)184）でのコポリマー３のグラフト
２．１．シリコーン材料（SYLGARD(登録商標)184）の調製
SYLGARD(登録商標)184シリコーンエラストマー、塩基及び硬化剤は、液体成分から成る、２つのパーツのキットとして供給される。塩基及び硬化剤を、通常、１０：１の質量比で混合する。混合物を約５〜１０分間盛んにかき混ぜる。混合物中に混入した空気を、弱い減圧下で除去する。これは、混合物中に入り込んだ空気の量に応じて、３０〜６０分行われてもよい。次いで、混合物を７０℃で２４時間硬化させる。
【００９０】
２．２．シリコーン材料へのポリマーの化学的なグラフト
２ｇ／Ｌの水性ポリマー溶液中にシリコーン材料を浸漬し、その後、７０℃で一晩中水を蒸発させることにより、試料を調製する。試料の上に置かれるポリマー溶液の量は、１ｃｍの高さに相当する。次いで、試料をいくつかの水浴で３日間洗浄し、表面に共有結合していないコポリマーを除去する。
白金はすでに材料中に含まれており、その触媒の量はヒドロシリル化触媒作用を確実にするのに十分であるため、グラフト工程の間、白金触媒を添加する必要がないということが注目されるべきである。
【００９１】
２．３．処理した表面の特性解析
統計カチオンコポリマーで修飾された表面のＵＶトレース（トランスミッションモード）は、グラフトしたポリマーの２つの特徴的な結合を示す。すなわち、一つは２６４ｎｍ（ＤＯ＝０．０６）に集中し、もう一つは２１９ｎｍ（ＤＯ＝０．８７）に集中する。ポリマーの第三の特徴的な結合（１８７ｎｍ）は、シリコーン遮断(cut-off)によりマスクされる。FTIR-ATR (ダイヤモンド): νO-H(水) = 3374 cm-1; νCH2,CH3 = 2990-2770 cm-1; νC=C(アリール及びブテン) = 1631 cm-1; δCH2,CH3 = 1482-1380 cm-1。
【００９２】
２．４．表面電荷密度の測定
第四級アンモニウムの表面密度を、蛍光錯体形成、及びTillerらの“接触してバクテリアを殺菌する設計表面”、Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 2001, 98, p.5981-5985により説明されるＵＶ−ＶＩＳ分光法に基づく比色法により測定した。７×７ｍｍ2の試料を、フルオレセインナトリウム塩（蒸留水中１％）溶液に１０分間浸漬した。それらの負電荷により、蛍光マーカーはカチオン部位に強く結合し、次いで、未反応の分子を蒸留水での徹底的な洗浄により除去し得る。次いで、修飾された試料を少量（２ｍＬ）の一価の塩の溶液（塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、Ｃ16Ｈ36Ｎ+Ｃｌ-、９８％、Fluka、蒸留水中０．５％）に浸漬することにより、結合したフルオレセイン分子を交換し、４５分間ソニケーションした。ＰＢＳ（ｐＨ＝７．２）０．３ｍＬ添加後、結果として生じた溶液の吸光度を１７５〜６００ｎｍで測定し、フルオレセインの濃度を計算し、λmax＝５０１ｎｍに対応する減衰係数(extinction coefficient)に対して77000 M-1.cm-1という値を得た。５０１ｎｍで得られた吸光度は、ベースラインからの減算により正された。次いで、カチオン基の密度をこの濃度から導いた。すなわち、測定された電荷は、フルオレセインとイオン性錯体を形成することのできる第四級アンモニウム基に相当するものである。
２．５．処理した基質での蛍光ナノ粒子の接着
カルボキシラート修飾されたポリスチレンのラテックスビーズ（Sigma、L3530、０．０５μＬ、２．５％固体）の１／１０希釈の液滴４０μＬを、検討表面（１ｃｍ2）上に落とし、広げた。ビーズを３０分間基質に堆積させた。その後、蒸留水で基質を洗い流すことにより、溶液中に残っているままのビーズを洗い落とした。次いで、６３×水浸対物レンズ(water immersion objective)を使用して、落射蛍光顕微鏡により表面を解析した。
【００９３】
２．６．処理した基質でのバクテリアの接着
大腸菌（ＭＧ１６５５）の蒸留水懸濁液（３．７×１０8ＵＦＣ／ｍＬ）の固着液滴(sessile droplet)４０μＬを、検討表面（１ｃｍ2）上に落とし、広げた。バクテリアを３０分間基質に堆積させた。その後、蒸留水で基質を洗い流すことにより、溶液中に残っているままのバクテリアを洗い落とした。次いで、３．３４×１０-4ｍｍｏｌ／Ｌの濃度である蛍光マーカー（SYTO(登録商標)9、分子プローブ、L7012）の液滴４０μＬを、これらの表面上に落とし、１５分間広げた。次いで、光学観察のために使用される６３×及び４０×水浸対物レンズを備えた、市販の落射蛍光顕微鏡（DMR Leica）を使用して解析した。吸着したバクテリアは緑の点として見える。画像をカラーＣＣＤカメラ（Micropublisher、Qimaging）で記録し、コンピュータ画像システムで解析した。
【００９４】
２．７．殺菌効率の測定
大腸菌の蒸留水懸濁液（３．７×１０8ＵＦＣ／ｍＬ）の固着液滴４０μＬを、検討表面（１ｃｍ2）上に落とし、広げた。バクテリアを１０分間基質に堆積させた。その後、蒸留水で基質を洗い流すことにより、溶液中に残っているままのバクテリアを洗い落とし、次いで、水滴４０μＬをこれらの表面上に落とし、３５分間広げた。次に、水を表面から除去し、次いで、２つの蛍光マーカー、すなわち、SYTO(登録商標)9（分子プローブ、L7012、２×１０-5ｍｍｏｌ／Ｌ）及びヨウ化プロピジウム（L7007、分子プローブ、１．２×１０-4ｍｍｏｌ／Ｌ）の水溶液の混合物の液滴４０μＬを、これらの表面上に落とし、１５分間広げた。次いで、６３×水浸対物レンズを使用して、落射蛍光顕微鏡により表面を解析した。吸着したバクテリアは、もしまだ生きていれば緑の点として見え、もし第四級アンモニウム基と接触した後、それらの膜が損傷を受けているならば、赤／オレンジの点として見える。
さらに、殺菌性は約１００日間引き続くことが観察された。
【００９５】
実施例３：殺菌性を与えるための、シリコーン（SYLGARD(登録商標)184）の様々なコポリマー及び様々な硬化度を有するシリコーン基質での比較付着研究。
３．１．  以下の式により表される、Sigma-Aldrich (Saint-Quentin Fallavier, France) より販売されている市販のポリマー（ポリジメチルジアリルアンモニウム）は、重合工程から残されたその骨格にいくつかのアルケン基を有するため、表面と反応することができる（ＩＲ−ＡＴＲによる１６３３ｃｍ-1での特性ピークはアルケン基の存在を示す）。
【化２０】
0005406719.tif 000021
【００９６】
本実施例は、本処理方法は様々な硬化度のシリコーン基質を使用することを許容する、ということを明示する。
さらに、前記実施例はまた、実施例２．１．でのように同じシリコーン材料で開始し、硬化剤（Ｓｉ−Ｈ結合を含有する）と塩基の比を１／１０〜１／１に変化させると電荷密度の増大を導く、ということを明示することを企図する（エントリー１対２、エントリー４対５、表１）。
本実施例はまた、硬化した及び硬化していないＰＤＭＳ材料とのコポリマー３の反応性を調査し、硬化したエラストマーは、驚いたことに、硬化していないものよりも高い電荷密度を示すということを明示する（エントリー２、３及び５、６）。しかしながら、シリコーンキュレーション(curation)及び表面処理は一工程で行われ得るため、硬化していない材料の表面処理は、シリコーン産業及び明らかに生体材料に対して特別な関心のある手順を構成する。表面を処理したシリコーンの殺菌性を、蛍光顕微鏡検査法、及び生きているバクテリアを緑の点として、死んでいるバクテリアを赤の点として染色する生死判別の蛍光マーカー（SYTO(登録商標)9及びヨウ化プロピジウム）を使用して調査した。処理した表面は全て、以下の表２に示されるように、接触の３０分後において抗菌性を示す。
ポリマー４から調製された表面の電荷密度は、同じ条件で３から得られた表面の電荷密度と遜色ない。
【００９７】
３．２．結果
表１．様々なグラフトしたＰＤＭＳ表面（SYLGARD(登録商標)184）の電荷密度
0005406719.tif 000022
a SYLGARD(登録商標)184シリコーンエラストマーは２つのパーツのキット（塩基及び硬化剤）として供給される。塩基及び硬化剤を、ブラケット中で、示されるように１０：１又は１：１質量比で混合し、硬化（Ｃ、７０℃２４時間）又は部分的に硬化（ＰＣ、１００℃５分間）させて固体を得た。表１における反応を全て水中で行った。b カチオン電荷密度をフルオレセイン滴定により測定した。
【００９８】
表２．様々なグラフトしたＰＤＭＳ表面の殺菌性
0005406719.tif 000023
a SYLGARD(登録商標)184シリコーンエラストマーは２つのパーツのキット（塩基及び硬化剤）として供給される。塩基及び硬化剤を、ブラケット中で、示されるように１０：１又は１：１質量比で混合し、硬化（Ｃ、７０℃２４時間）又は部分的に硬化（ＰＣ、１００℃５分間）させて固体を得た。
「ND」は測定していないことを意味する。
【００９９】
実施例４：殺菌性を与えるための、シリコーン基質（NUSIL(登録商標)MED 4750）でのコポリマー３のグラフト
４．１．シリコーン材料（NUSIL(登録商標)MED 4750）の調製
NUSIL(登録商標)MED 4750シリコーンエラストマー、塩基及び硬化剤は、固体成分から成る、２つのパーツのキットとして供給される。塩基及び硬化剤を、通常、１：１の質量比で混合する。２つのパーツを約３０分間機械的に混合した。次いで、混合物をi）硬化していない、又はii）硬化した（１２０℃２時間）表面処理のために使用する。
【０１００】
４．２．シリコーン材料（NUSIL(登録商標)MED 4750）へのコポリマー３の化学的なグラフト
上記の節２．２．で説明されるのと同様の手順を使用し、同様の記載が有益である。
【０１０１】
４．３．処理した表面の特性解析
同じ特性の、コポリマー３で修飾されたNUSIL(登録商標)MED 4750シリコーン表面のＵＶトレース（トランスミッションモード）及びFTIR-ATRスペクトルを得た。
【０１０２】
４．４．表面電荷密度の測定
節２．２．と同様の手順を使用する。
【０１０３】
４．５．結果
表３．水中における、様々なグラフトしたＰＤＭＳ表面（NUSIL(登録商標)MED 4750）の電荷密度
0005406719.tif 000024
a NUSIL(登録商標)MED 4750シリコーンエラストマーは２つのパーツのキット（塩基及び硬化剤）として供給される。塩基及び硬化剤を、ブラケット中で、示されるように１：１質量比で混合し、表面処理の前に硬化させて（Ｃ、１２０℃２時間）又は硬化させないで（ＮＣ）使用した。表１における反応を全て水中で行った。b カチオン電荷密度をフルオレセイン滴定により測定した。
【０１０４】
実施例５：統計コポリマー９の合成
【化２１】
0005406719.tif 000025
【０１０５】
５．１．コポリマー９の合成（スキーム２）
モノマー（Ｎ−(アクリルオキシ)スクシンイミド）（７）の調製
塩化アクリロイル（３ｍＬ、３６．９ｍｍｏｌ）を、０℃で、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（４．２５ｇ、３６．９ｍｍｏｌ）及びトリエチルアミン（４．１ｇ、５．６５ｍＬ、１．１当量）のＣＨＣｌ3（３０ｍＬ、１．２３Ｍ）撹拌溶液に添加した。溶液を０℃で３時間撹拌させ、次いで、塩水（２×３０ｍＬ）で洗浄し、次いで、ＭｇＳＯ4上で乾燥させ、酢酸エチル／ヘキサン（１：１）の溶液から再結晶させて、６７％の収率で無色の結晶４．２ｇ（２４．２５ｍｍｏｌ）を得た。1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）δ/ppm: 6.67 (dd; 1H; =CH) ; 6.52 (dd; 1H; =CH2) ; 6.34 (dd; 1H; =CH2) ; 2.84 (s; 4H; CH2CH2)。
【０１０６】
ポリ[Ｎ−(アクリルオキシ)スクシンイミド]（８）の合成
蒸留したトルエン中の、Ｎ−(アクリルオキシ)スクシンイミド（１．３ｇ、７．７ｍｍｏｌ）及びＡＩＢＮ（１２６ｍｇ、０．１当量）の混合物を８０℃で１５時間加熱した。次に、溶液を室温まで冷やした。形成された沈殿を濾過し、ジエチルエーテルで洗浄した。真空中で乾燥させ、ポリ(Ｎ−(アクリルオキシ)スクシンイミド)（０．８ｇ、４．７３ｍｍｏｌ）を白い固体として得た（収率：６１％）。
1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）δ/ppm: 2.80 (s; 4H; CH2CH2) ; 3.12 (m; 1H; COCHCH2); 2.06 (m; 2H; COCHCH2)。
【０１０７】
コポリマー９の合成
３，４−ブテンアミン（２２μＬ、２３６μｍｏｌ）を、室温で、ＤＭＦ４ｍＬ中のポリ[Ｎ−(アクリルオキシ)スクシンイミド]４００ｍｇの撹拌溶液に添加した。反応を室温で２時間撹拌しながら行った。次いで、ＮＨ4ＯＨ水溶液（３０％、ｄ＝０．８９２）２ｍＬを前記溶液に滴加した。溶液を１２時間撹拌させた。次いで、溶液を水（５０ｍＬ）で希釈し、透析し、凍結乾燥させてコポリアクリルアミドを得た（収率：５５％）。1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）δ/ppm: 5.68 (m; 1H; =CH); 5.00 (m; 2H; =CH2); 3.12 (m; 2H; CONHCH2CH2); 2.48 (m; 2H; CONHCH2CH2); 2.11 (m; 12H; COCHCH2); 1.52 (m; 12H; COCHCH2)。
【０１０８】
実施例６：臭化アリルにより修飾されたヒドロキシエチルセルロースの合成及び特性解析
【化２２】
0005406719.tif 000026
【０１０９】
水素化ナトリウム（４．１０-3ｍｏｌ、ミネラル油中６０％分散、Aldrich）１６０ｍｇを、ＤＭＳＯ１０ｍＬ中のヒドロキシエチルセルロース（０．３ｇ、８．１０-4ｍｏｌ、Ｍｗ＝２５００００、Aldrich）の撹拌溶液に添加した。次に、臭化アリル６．６μＬ（８．１０-5ｍｏｌ）を溶液（９９％、Aldrich）に添加した。６０℃で１５時間撹拌後、ゲルを形成した。次いで、このゲルを減圧下で乾燥させ、水に溶解し、凍結乾燥させた。FTIR-ATR (ダイヤモンド) : νO-H = 3393 cm-1; νCH2,CH3 = 3000-2800 cm-1; νC=C(アリル) = 1598 cm-1; δCH2,CH3 = 1424 cm-1。
【０１１０】
実施例７：臭化アリルにより修飾されたメチルセルロースの合成及び特性解析（コポリマー１１）
【化２３】
0005406719.tif 000027
【０１１１】
メチルセルロース（１．６４ｍｍｏｌ、粘度８０００ｃＰｓ（Ｍｎ〜１０００００ｇ／ｍｏｌ）、環のヒドロキシル基に結合したメチル基の平均数：１．５−１．９、Alfa Aesar(登録商標)）０．３ｇを、０℃で１時間、水８０ｍＬ中に可溶化した。次いで、水酸化ナトリウムＮａＯＨ７４ｍｇ（１．８５ｍｍｏｌ）を添加した。次に、１，４−ジオキサン２ｍＬ中の臭化アリル１．５２ｍＬ（９．２５ｍｍｏｌ）を溶液に添加した。４５℃で４８時間撹拌後、最終的なメチルセルロース溶液を透析し、凍結乾燥させて、コポリマー１１を得た。
FTIR-ATR: νO-H = 3430 cm-1 ; νCH-CH2-CH3 = 2750-3000 cm-1 ; νC=C = 1658 cm-1 ; νC-O-C = 1054 cm-1 ; δCH,CH2 = 1300-1500 cm-1（通常、結晶化度により影響を受けた強度）。
ＮＭＲ 1Ｈ(Ｄ2Ｏ) δ/ppm : 2.9-4.5 (m, O-CH- 及び 0-CH2 及び 0-CH3 及び -CH2-CH=CH2, 227H) ; 5.10 (m, -CH2-CH=CH2, 2H) ; 5.80 (m, -CH2-CH=CH2, 1H)。
【０１１２】
実施例８：臭化アリルにより修飾されたデキストランの合成及び特性解析（コポリマー１２）
水酸化ナトリウムＮａＯＨ３２６ｍｇ（８．１４ｍｍｏｌ）を、水２０ｍＬ中のデキストラン（０．６ｇ、３．７ｍｍｏｌ、Ｍｗ＝２×１０6ｇ／ｍｏｌ、リューコノストック・メゼンテロイデス(Leuconostoc mesenteroides)由来デキストラン、Sigma-Aldrich）の撹拌溶液に添加した。次いで、１，４−ジオキサン１．８５ｍＬ中の臭化アリル１５２．５μＬ（１．８５ｍｍｏｌ）を溶液に添加した。６０℃で２４時間撹拌後、最終的なデキストラン溶液を透析し、凍結乾燥させて、コポリマー１２を得た。
FTIR-ATR: νO-H = 3320 cm-1 ; νCH-CH2 = 2900 cm-1 ; νC=C = 1636 cm-1 ; νC-O-C = 1000 cm-1 ; δCH,CH2 = 1200-1450 cm-1。
ＮＭＲ 1Ｈ(Ｄ2Ｏ) δ/ppm : 3-3.9 (m, O-CH- 及び 0-CH2, 83H); 3.97 (m, -CH2-CH=CH2, 2H); 5.10 (m, -CH2-CH=CH2, 2H); 5.76 (m, -CH2-CH=CH2, 1H)。
【０１１３】
実施例９：コポリマー１３の合成
【化２４】
0005406719.tif 000028
コポリマー１３を２つの工程で得た。
【０１１４】
９．１．Ｎ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）及びＮ−アクリルオキシスクシンイミド（ＮＡＳ）の共重合
マグネティックスターラー及びアルゴン吸気口を備えた三口丸底フラスコ中で、共重合実験を行った。ＮＶＰ（９．３５ｍｍｏｌ）１ｍＬ及びＮＡＳ（１．０４ｍｍｏｌ）１７６ｍｇを、蒸留したＤＭＦ２１ｍＬ中に溶解した（モノマー全体の濃度：０．５Ｍ）。次いで、溶液を２時間アルゴンでパージした。恒温油槽を使用して温度を６０℃まで上げ、最終的に、開始剤（４，４’−アゾビス（４−シアノペンタン酸））２８．６ｍｇを反応混合物に添加した。アルゴン雰囲気下、２４時間、撹拌しながら反応を行った。
【０１１５】
９．２．ＮＡＳ部分での３，４−ブテンアミンの求核付加
２４時間の撹拌後、３，４−ブテンアミン１９２μＬ（２．０８ｍｍｏｌ）を、前記溶液に添加した。アルゴン雰囲気下、６０℃で２４時間、撹拌しながら反応を行った。次いで、溶媒を蒸発させ、得られた固体を水中に溶解した。最終的に、水溶液を透析し、凍結乾燥させて、コポリマー１３を得た。
FTIR-ATR : νO-H(eau) = 3400 cm-1 ; νN-H(アミド) = 3270 cm-1 ; ν=C-H,NH,CH,CH2,CH3 = 3150- 2800 cm-1 ; νC=C,C=O(アミド類) = 1640 cm-1 ; δN-H(アミドII型トランス) = 1550 及び 1493 cm-1。
ＮＭＲ 1Ｈ(Ｄ2Ｏ) δ/ppm : 1.15-2 (m, -CH2-CH-CO-NH 及び -CH2-CH-N-CO 及び CH2-N-CO-CH2-CH2-, 10H) ; 2-2.34 (m, -CH2-CH-CO-NH 及び CO-NH-CH2-CH2 及び CH2-N-CO-CH2-, 6H) ; 3-4 (-CH2-CH-N-CO 及び -CO-NH-CH2-CH2- 及び -CH2-CH2-N-CO, 8H) ; 4,91 (m, -CH2-CH=CH2, 2H) ; 5.64 (m, -CH2-CH=CH2, 1H)。
ＧＰＣ（又はＳＥＣ）。分子量及び分子量分布を、Waters Styragel HR 5E カラム、Waters 410 示差屈折計、及びWaters 486 UV 検出器を使用して、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）により測定した。使用したカラムで分離することを求めた分子量範囲は、ＰＳ当量の２×１０3〜４×１０6である。示差屈折計の光波長は９３０ｎｍである。ＴＨＦを１ｍＬ／分で溶離液として使用した。コポリマー１３に関して：Ｍｗ＝１２２００ｇ／ｍｏｌ、多分散性：１．２７。
【０１１６】
実施例１０：親水性を与えるための、シリコーン基質（SYLGARD(登録商標)184及びNUSIL(登録商標)MED 4750）での様々なコポリマーのグラフト
１０．１．シリコーン材料（SYLGARD(登録商標)184）の調製
SYLGARD(登録商標)184シリコーンエラストマー、塩基及び硬化剤は、液体成分から成る、２つのパーツのキットとして供給される。塩基及び硬化剤を、通常、１０：１の質量比で混合する。混合物を約５〜１０分間盛んにかき混ぜる。混合物中に混入した空気を、弱い減圧下で除去する。これは、混合物中に入り込んだ空気の量に応じて、３０〜６０分行われてもよい。次いで、混合物を７０℃で２４時間硬化させる。
【０１１７】
１０．２．シリコーン材料へのコポリマー９、１０、１１、１２及び１３の化学的なグラフト
節２．２．で説明されるのと同様の手順を使用し、同様の記載が有益である。
【０１１８】
１０．３．結果
コポリマー９、１０、１１、１２及び１３でグラフトしたシリコーン表面は、処理していないシリコーンと比べて、明らかに親水性の表面特性を示す（表４を参照）。
表４．様々なグラフトしたＰＤＭＳ表面（NUSIL(登録商標)MED 4750及びSYLGARD(登録商標)184）の水動的接触角(water dynamic contact angle)（AA：前進角、AR：後退角）
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【０１１９】
実施例１１：水素末端シリコン基質でのコポリマー３のグラフト
１１．１．シリコンウエハーの調製
ACM (Villiers St Frederic, France)に由来するＳｉウエハー（１００オリエンテーション(orientation)、Ｐドープ(P doped)、抵抗性１〜２０Ωｃｍ、厚さ２８０μｍ）を、表面にＳｉ−Ｈ結合を作り出すために、処理前に１０％ＨＦ溶液と共に３０分間インキュベートした。
【０１２０】
１１．２．シリコンウエハーへのコポリマー３の化学的なグラフト
Ｓｉウエハーを、一滴のＨ2ＰｔＣｌ6溶液（イソプロパノール中８質量％）と共に、２ｍｇ／ｍＬのコポリマー３を含有するイソプロパノール中に浸漬し、７０℃で一晩中インキュベートした。
【０１２１】
１１．３．表面電荷密度の測定
節２．２．と同様の手順を使用する。
【０１２２】
１１．４．結果
コポリマー３でグラフトしたシリコンウエハーは、明らかに、高いカチオン電荷密度を示す（表５を参照）。
表５．グラフトしたシリコンウエハーの電荷密度
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a 表面にＳｉ−Ｈ結合を作り出すために、Ｓｉウエハーを処理前に１０％ＨＦ溶液と共にインキュベートした。b カチオン電荷密度をフルオレセイン滴定により測定した。c Ｓｉウエハーを、Ｐｔ触媒と共に、２ｍｇ／ｍＬの３を含有するイソプロパノール中に浸漬した。
【０１２３】
実施例１２：シリコーン表面でのバクテリア付着の評価
落射蛍光顕微鏡検査法
１×１×０．１ｃｍ3のシリコーン試料を、ＬＢ成長培地中の大腸菌（ＭＧ１６５５）懸濁液４ｍＬ中に浸漬した。３７℃で４８時間インキュベーションした後、試料を滅菌水の２つの槽で洗浄する（２×１０分）。次いで、表面に付着したバクテリアをSyto 9(登録商標)で標識し、落射蛍光顕微鏡を使用して観察した（水浸対物レンズ×４０）バクテリアの計数を行うため、試料表面の異なる区域における１５枚の画像を記録する。結果を表６に示す。
【０１２４】
古典的試験
１×１×０．１ｃｍ3のシリコーン試料を、ＬＢ成長培地中の大腸菌（ＭＧ１６５５）懸濁液４ｍＬ中に浸漬した。３７℃で４８時間インキュベーションした後、試料を滅菌水の２つの槽で洗浄する（２×１０分）。次いで、滅菌蒸留水１ｍＬ中に試料を１時間浸漬し、その後、２分間ボルテックス撹拌することにより、付着したバクテリアを回収した。
１／１０希釈した(decimal dilution)懸濁液をＬＢ−寒天に植え付けることにより、バクテリアの計数を行った。３７℃で２４時間インキュベーションした後、バクテリアの数をシリコーン表面のｃｍ2当たりのＣＦＵとして表した（表６）。
【０１２５】
表６．シリコーン表面上の大腸菌（ＭＧ１６５５）密度
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【図１】
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【図２】
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