(57)【要約】増感剤が材料表面に局在化され、増感剤が特定波長または特定範囲の波長の電磁放射に曝露した後に抗菌性および／または抗ウィルス性活性を向上させることができる剤または化合物である、少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料。
2009525108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料であって、増感剤が、該増感剤の電磁放射への曝露に続き、増大した抗細菌および／または抗ウィルス活性を提供し、増感剤が材料の表面に局在化している、前記材料。
【請求項２】
増感剤が材料表面に局在化し、材料表面が、増感剤が材料表面に局在化する前に化学修飾されていない、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
増感剤が、１０ｎｍから１ｍｍの範囲の厚さの表面層に局在化している、請求項１または２に記載の材料。
【請求項４】
増感剤が、該増感剤の電磁放射への曝露に続き、高い反応性の一重項酸素１Ｏ２を産生する、請求項１〜３のいずれかに記載の材料。
【請求項５】
増感剤が、フタロシアニン、メタロフタロシアニン、スルホン化フタロシアニン、スルホン化メタロシアニン、クロリン、テキサフィリン、サフィリン、プルプリン、ポルフィリン、メチレンブルー、またはローズベンガルから少なくともから１つ選択されている、請求項１〜４のいずれかに記載の材料。
【請求項６】
増感剤がポルフィリンである、請求項１〜５のいずれかに記載の材料。
【請求項７】
ポルフィリンが、プロトポルフィリンＩＸ、テトラ‐４‐Ｎ‐メチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）、テトラ‐４‐スルホナト‐フェニル‐ポルフィリン（ＴＰＰＳ）、テトラ（４Ｎ，Ｎ，Ｎ‐トリメチル‐アニリニウム）ポルフィンテトラクロリド（ＴＭＡＰ）、ヘマトポルフィリン誘導体（ＨｐＤ）およびその精製画分、および「フォトフリン」の少なくとも１つから選択されている、請求項６に記載の材料。
【請求項８】
ポルフィリンが、テトラ‐４‐Ｎ‐メチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）およびテトラ‐４‐スルホナト‐フェニルポルフィリン（ＴＰＰＳ）から少なくとも１つ選択されている、請求項６または７に記載の材料。
【請求項９】
少なくとも１つのポリマーが、天然生体ポリマーまたは合成ポリマーである、請求項１〜８のいずれかに記載の材料。
【請求項１０】
少なくとも１つのポリマーが、生体適合性である、請求項１〜９のいずれかに記載の材料。
【請求項１１】
少なくとも１つのポリマーが、生体安定性である、請求項１〜１０のいずれかに記載の材料。
【請求項１２】
少なくとも１つのポリマーが、ヒドロゲルである請求項１〜１１に記載の材料。
【請求項１３】
ヒドロゲルが、ポリ（メタクリル酸コメタクリル酸ヒドロキシエチル）、ポリ（メタクリル酸ジエチルアミノエチルコメタクリル酸ヒドロキシエチル）、またはポリ（メタクリル酸ヒドロキシエチルコプロトポルフィリン）から少なくとも１つ選択されている、請求項１２に記載の材料。
【請求項１４】
増感剤が、該増感剤の２００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の波長の電磁放射への曝露に続き、増大した抗細菌性および／または抗ウィルス活性を提供する、請求項１〜１３のいずれかに記載の材料。
【請求項１５】
増感剤が、材料表面上のコーティング層として材料表面に局在化されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の材料。
【請求項１６】
増感剤が、材料内の層として材料表面に局在化されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の材料。
【請求項１７】
増感剤が材料に浸透し、材料の形または表面構造を変化させない、請求項１〜１６のいずれかに記載の材料。
【請求項１８】
少なくとも１つの増感剤が、材料の少なくとも１つのポリマーに静電結合している、請求項１〜１７のいずれかに記載の材料。
【請求項１９】
増感剤が、材料の少なくとも１つのポリマーに共有結合している、請求項１〜１８のいずれかに記載の材料。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載の材料を含むデバイス。
【請求項２１】
デバイスが、少なくとも１つの表面を含み、該表面が請求項１〜１９のいずれかに記載の材料で提供される、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
少なくとも１つの表面が、デバイスの少なくとも１つの内部表面および外部表面から選択されている、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
デバイスが医療デバイスである、請求項２０〜２２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２４】
医療デバイスが人工器官である、請求項２３に記載の医療デバイス。
【請求項２５】
人工器官が、人工水晶体もしくはコンタクトレンズから選択されている、請求項２４に記載の医療デバイス。
【請求項２６】
少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料を製造する工程が
‐荷電増感剤の、ポリマーを含む材料の荷電表面への提供
‐増感剤およびポリマーを含む材料の表面との静電相互作用の原因となる適切な条件の提供、および
‐荷電表面への増感剤の結合
のステップを含む、前記工程。
【請求項２７】
少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料を製造する工程が
‐増感剤を結合するための増感剤または材料表面の機能化
‐増感剤の材料表面への提供、および
‐増感剤の表面への結合
のステップを含む、前記工程。
【請求項２８】
少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料を製造する工程が
‐中性増感剤の溶媒への溶解、および
‐中性ポリマーの、中性増感剤を溶媒に溶解した溶液への浸漬
のステップを含む、前記工程。
【請求項２９】
デバイスにおける少なくとも１つの細菌のコロニー形成およびウィルスの増殖を最小化するための、請求項１から１９のいずれかに記載の材料の使用。
【請求項３０】
デバイス上でのバイオフィルムの増殖を最小化するための、請求項１から１９のいずれかに記載の材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は増感剤を含む材料、特に医療用具の形成に用い得る、増感剤を含む材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
ポリマー（ポリマーには、ポリマーの混合物を含み得る）を含む材料は様々な産生物、例えば液体および固体の保存、食物の準備および保存、健康管理器具、医療用具など、様々な産物を与えるのに広く利用されている。細菌類の材料表面への付着およびそれに続く前記細菌の増殖は感染の危険を与える。
【０００３】
医療用具を形成する材料表面への細菌の付着は特に問題であり、例えば異常な外傷など、前記医療用具を使った外科手術の後に面倒な事態へと物事を導いてしまい、入院の延期、抗菌的治療および／またはさらなる外科的手術が要求されてしまう。これらの面倒な事態は健康管理システムのための大きな経費の原因となる。
【０００４】
これらの知られた利用法およびその他において、少なくとも１つのポリマーを含む材料であり、抗菌性および／または抗ウィルス性特性または活性を有し、特に前記活性特性が求められたときに活性化または増強され得る前記材料を提供することは有利である。
【発明の開示】
【０００５】
発明の概要
発明の最初の態様は、少なくとも１つのポリマーを含み、増感剤を少なくとも１つ含む材料であり、前記増感剤が材料表面に局在化され、増感剤の電磁放射への曝露によって抗菌性および／または抗ウィルス性活性が増大されるものの提供である。
【０００６】
材料の表面に増感剤を局在化させることは、そこが細菌またはウィルスと最も接触を持つことになるであろう材料の場所である点で、有利である。材料表面への増感剤の局在化は、増感剤を材料の容量の中に結合させるよりも、材料の容量の中に存在する増感剤はほとんどが不活性であり、一重項酸素の産生の要因となれない点で有利である。材料表面への増感剤の局在化はしたがって増感剤が活性するのに材料の浸食や劣化を要求しない。
【０００７】
好適には、発明の実施例において増感剤の材料表面への局在化は、材料の表面を増感剤でコーティングし、材料の上に増感剤のコーティング表面層を形成することを含む。好適には前記実施例または代替実施例において、増感剤の材料表面への局在化は材料の表面層に増感剤を内蔵することを含む。
【０００８】
好適には本発明の材料は、増感剤が活性化されたときに材料表面層で一重項酸素を発生し、抗菌性および／または抗ウィルス性効果を提供するように、表面層に増感剤を吸収させ得る。
【０００９】
材料表面における増感剤の局在化は、材料表面と増感剤の物理的または化学的相互作用を通じて起こってもよい。好適には、局在化は物理的相互作用、例えば増感剤と材料内に存在する適切なポリマーの静電的相互作用、のみによって起こり得る。このことは増感剤を表面に局在化される一般的な方法を提供する。
【００１０】
有利なことに、材料中に存在するイオン化可能な群のポリマーがイオン化する以外に、材料表面は材料表面の化学的構造が変わるほど化学的に修飾される必要はなく、増感剤が例えば材料表面上または材料表面中に提供され得る。特に、本発明の材料は、増感剤が材料表面に局在化されるために、付加的な共有結合しているイオン化可能な部位が材料表面に存在することを要求しない。
【００１１】
本発明の特定の実施例において、増感剤の電磁放射、例えばこれに限定するものではないが可視光、への曝露によって、増感剤が抗菌性および／または抗ウィルス性効果を提供する反応性の高い一重項酸素１Ｏ２を産生する。
【００１２】
好適には、局在化には増感剤の材料表面および材料表面層、例えば本発明の材料には増感剤が材料表面層の材料と結合しているものまたは材料表面のコーティング層として提供されるものを含み得る、での供給を含む。
【００１３】
好適には増感剤は１０ｎｍから１ｍｍの幅の厚さで表面層に局在化され得る。
【００１４】
特定の実施例において、増感剤は１から２００μｍの幅の厚さで表面層に局在化され得る。詳細な実施例においては、増感剤は１から５０μｍの厚さで表面層に局在化され得る。
【００１５】
当業者間では、増感剤が材料に浸透する場合、増感剤は、材料表面の形や構造を変えない限り材料表面に供され得ると認識されている。このような場合、材料は増感剤の供給後に厚みを得ることがなくてよく、しかしながら材料は増感剤が局在する厚みを持つこととなる。
【００１６】
好適にいえば少なくとも１つの増感剤が少なくとも１つの群、例えば陽イオン水溶性ピリジニウム亜鉛フタロシアニン（ＰＰＣ）、フタロシアニンスルホン酸、メタロシアニンスルホン酸などのフタロシアニンおよびメタロフタロシアニン、例えば５，１０，１５，２０‐テトラ（ｍ‐ヒドロキシフェニル）クロリン（ｍ‐ＴＨＰＣ、「フォスカン(Foscan)」）などのクロリン、５‐アミノレブリン酸（ＡＬＡ）およびその誘導体、テキサフィリン、サフィリン、例えばエチオプルプリンスズ（「プルリチン」）などのプルプリン、ポルフィリン、あるいはメチレンブルーおよび例えば電気的に励起された状態が一重項酸素を産生することで知られているローズベンガルなどの他の染料から選ばれる。
【００１７】
当業者間で理解されているように、増感剤は組み合わせて使われ得る。増感剤の組合せは材料の抗菌性そして／または抗ウィルス性活性を高めるために、抗菌性そして／または抗ウィルス性活性が特定のまたは異なった波長の電磁放射によって強化されるために、または適切な量の一重項酸素を産生する能力を有する材料の産生のコストを下げたりまたは促進したりするために選ばれ得る。好ましい実施例は、少なくとも１つの増感剤がポルフィリンであり得る。
【００１８】
好ましくは、少なくとも１つの増感剤がポルフィリンである場合、ポルフィリンは少なくとも、プロトポルフィリンＩＸ、テトラ‐４‐Ｎ‐メチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）、テトラ‐４‐スルホナト‐フェニルポルフィリン（ＴＰＰＳ）、テトラ（４Ｎ，Ｎ，Ｎ‐トリメチル‐アニリニウム）ポルフィンテトラクロリド（ＴＭＡＰ）、ヘマトポルフィリン誘導体（ＨｐＤ）および「フォトフリン」などの純化した留分から選ばれる。
【００１９】
特定のタイプのポルフィリンは、ポルフィリン分子の芳香族核が周辺置換によっては典型的に比較的影響されず、したがって周辺の置換に関わりなく光感応性を維持する傾向にあることから、材料内または材料上への結合に必要なポルフィリンの置換基を考慮して、材料内または材料上に結合するために有利に選ぶことができる。
【００２０】
特に好ましい実施例において、ポルフィリンは少なくともテトラ‐４‐Ｎ‐メチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）およびテトラ‐４‐スルホナト‐フェニルポルフィリン（ＴＰＰＳ）から選ばれ得る。これらのポルフィリンは高い総電荷を有し、すぐに高い純度で調整され得る。
【００２１】
本発明の材料には少なくとも１つのポリマー、前記少なくとも１つのポリマーは少なくとも１つの天然のあるいは、例えばハイドロキシアパタイト、ケラチン、またはコラーゲンあるいは足場構造や組織工学への利用に適しているであろうものなどであるがこれに限定するものではないバイオポリマー、または合成ポリマーから選ばれたものであるポリマーを含んでいる。
【００２２】
特定の実施例において、材料は少なくとも１つの：例えばポリ（エチレン）、ポリ（プロピレン）などのポリオレフィン、例えばポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルピロリドン）などのビニルポリマーおよびコポリマー、例えばポリ（メタクリル酸２‐ヒドロキシエチル）、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸ジエチルアミノエチル）、ポリ（エタクリル酸ジエチルアミノエチル）などのアクリルポリマーおよびコポリマー、例えばシリコン、スチレン‐イソプレン／ブタジエン‐スチレン、ラテックスなどのエラストマー、ポリウレタン、例えばポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（オルトエステル）などのポリエステル、ポリホスファジン、あるいは個々に記したポリマーの配合物から選ばれてよいが、これに限定するものではない。
【００２３】
特定の実施例において、材料はシリコンとアクリルポリマーの配合物を含み得る。
【００２４】
本発明の材料は特にバイオマテリアルとしての利用に有利である。バイオマテリアルは生態系と調和する目的で、人工器官、インプラント、および／または手術道具を加工するのに使ってよい材料である。好適には、前記バイオマテリアルは生体適合的（生理学的成分とは反応しない材料）および／または生体安定的（例えば血液などの生理学的成分との接触に応答して分解しない材料）である。
【００２５】
特に好ましい実施例においては、材料は少なくとも１つのヒドロゲルであるポリマーを含む。
【００２６】
好適にはヒドロゲルはメタクリル酸‐メタクリル酸ヒドロキシエチル‐コポリマー、メタクリル酸ジエチルアミノエチル‐メタクリル酸ヒドロキシエチル‐コポリマー、またはメタクリル酸ヒドロキシエチル‐プロトポルフィリン‐コポリマーの一つから選ばれ得る。
【００２７】
上で示唆したように、発明の材料表面に局在化される増感剤の抗菌性および／または抗ウィルス性活性が電磁放射に応答して増大することができたら有利であろう。好適には、そのような電磁放射は例えば日光などの自然的原因あるいは例えばハロゲンランプ、水銀灯、タングステンランプ、またはガス放電／蛍光ランプなど、これに限定するものではないが、の人工的な光源などの非自然的原因によって提供され得る。特定の場合、これに限定するものではないが例えば光ファイバーなどの適切な導波路が、適切な電磁放射を材料に運ぶために使われ得る。
【００２８】
ある実施例では、増感剤は少なくとも１つの増感剤が、例えば可視光など、特定範囲の波長の電磁放射に曝露されるまでは抗菌性および／または抗ウィルス性として働かなくてもよい。
【００２９】
別の実施例においては、少なくとも１つの増感剤は特定範囲の波長の電磁放射に曝露しない場合でも抗菌性および／または抗ウィルス性としての活性を持ち得るが、例えば光のような特定は長の電磁放射に曝露された後に活性の増大を見せ得る。このような実施例において、増感剤は継続的な、材料の電磁放射への曝露によって強化される、抗菌性および／または抗ウィルス性活性を提供し得る。これは例えば材料が眼球内のレンズに含まれていた場合、使用において、患者のまぶたが閉じられた場合など暗闇で抗菌性および／または抗ウィルス性活性は存在し、この活性は例えば患者のまぶたが開いた場合などレンズが光に曝露されたときに強化される、といった場合に有利であろう。
【００３０】
増感剤を含むまたは表面に有する材料が電磁放射によって活性化され得る光線力学療法は、抗菌性および／または抗ウィルス性活性を、例えば材料上で最も細菌のコロニー形成が起こりやすい場所である材料表面などの、それが必要な場所に局所的に提供し得る。
【００３１】
有利には、材料内または材料上の増感剤の包含は、改良された療法的あるいは予防的性質を材料に提供する。本発明の最初の態様の材料は処置領域における細菌またはウィルスのコロニー形成を減少させるために利用され得る。それによって、本発明はステップ：
‐本発明の最初の態様による材料の提供、および
‐材料に高活性の一重項酸素を産生させる原因となる適切な波長の電磁放射の提供
を含む、処置領域の細菌またはウィルスのコロニー形成を減少させる方法を提供する。
【００３２】
好適には、上記方法はインビトロ（in vitro）またはインビボ（in vivo）で機能し得る。
【００３３】
理解されているように、本発明の材料は本方法に用いるデバイスを形成しまたは供され得る。
【００３４】
電磁放射は、利用において、動物、好ましくはヒトの体内に設置された材料に提供され得る。例えば、光源が体内に設置された材料に光ファイバーを経由して提供され得る。これはカテーテルアセンブリの一部になり得る。これは、増感剤が作用し得る処置領域が求められる場所に局在化され、正常な組織に増感剤が蓄積するリスクを最小化する点で有利となり得る。
【００３５】
また、体内に設置された材料は、体外の適切な電磁放射源から提供され、電磁放射を材料の部位に導くことで電磁放射を供給され得る。例えば、正しい波長の放射を産生するランプは、ランプが発生させた放射が放射を受け取る体内の皮下に設置された材料へ導かれるように、その放射が供給され得る体の任意の部分に提供され得る。
【００３６】
好適には、本発明の材料の増感剤は、増感剤の２００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の電磁放射への曝露の後に抗菌性および／または抗ウィルス性活性の増大を提供する。好適には、抗菌性および／または抗ウィルス性活性は少なくとも１０倍、少なくとも５０倍、少なくとも１００倍、好ましくは少なくとも２００倍、より好ましくは少なくとも５００倍、さらにより好ましくは少なくとも７５０倍、そして最も好ましくは１０００倍に強化される。
【００３７】
好適には、本発明の材料の増感剤は、増感剤の３００ｎｍから７００ｎｍの範囲の電磁放射への曝露の後に抗菌性および／または抗ウィルス性活性の増大を提供する。特定の実施例において、本発明の材料の増感剤は、増感剤の可視光範囲、３９０ｎｍから４５０ｎｍの範囲または４１５ｎｍから４３０ｎｍの範囲、の電磁放射への曝露の後に抗菌性および／または抗ウィルス性活性の増大を提供する。
【００３８】
好適には、特定波長範囲の電磁放射への増感剤の曝露によって、増感剤は高活性の一重項酸素１Ｏ２を産生する。
【００３９】
増感剤によって提供される一重項酸素は約１から５０マイクロ秒存在し得る。特定の実施例においては、提供された一重項酸素は１０−５から１０−７秒存在し得る。さらに特定の実施例において提供された一重項酸素は１０−５から１０−６秒存在し得る。
【００４０】
１０−５から１０−６秒の範囲に制限された生存時間は、最初の励起事象と増感剤の抗菌性および／または抗ウィルス性効果の効果距離を材料内の増感剤の位置から数ミクロンに限定し、したがって増感剤の作用を処置領域に局限する。
【００４１】
好適には、一重項酸素の存続時間の制限は、利用において、増感剤が細胞に進入し得ないことを意味する。
【００４２】
特定の実施例において、少なくとも１つの増感剤は材料中に存在する少なくとも１つのポリマーと静電結合し得る。また、増感剤は材料中の少なくとも１つのポリマーと共有結合し得る。好適には、このことは材料の事前の改良なしに達成し得る。
【００４３】
本発明の二番目の態様によれば、本発明の最初の態様よる材料を含むデバイスを提供する。
【００４４】
好適には、デバイスは、少なくともデバイスの一つの表面上に材料を伴って供給され得る。
【００４５】
デバイスが例えば管である場合、デバイスは、管の外側または内側表面、または実際には両表面、に増感剤が提供されているというように本発明の材料で形成され得る。また、または付加的には、本発明の材料は、例えば内側表面など、管表面に被膜として内側表面に増感剤を提供するために供され得る。
【００４６】
当業者間で理解されているように、デバイスが、例えば内部空間のあるハニカム構造を有する、またはビーズの外側表面が完成したデバイスの内側に存在するような前記ビーズを含む場合など、複数の内側表面を有する場合、本発明の材料は内側空間を形成する表面または前記ビーズの外側表面に提供され得る。特定の実施例において、デバイスの内側空間は、材料がデバイス内に蓄えられ、一定時間ごとにデバイスの表面に供給され得るというように、本発明の材料で満たされ得る。
【００４７】
好適には、抗菌性および／または抗ウィルス性活性はデバイスの生存時間を通して維持され続ける。
【００４８】
好適には、特定の実施例において、デバイスは尿道デバイス（尿管ステントおよび尿道カテーテルを含む）、目のデバイス（コンタクトレンズを含む）、接眼レンズ保存容器、整形外科用デバイス、呼吸器用デバイス、心臓血管用デバイス、歯科用デバイス、神経学用デバイス、胃腸用デバイス、聴覚用デバイス、外科用デバイス、手術用グローブを含む、フットケアデバイス、外傷治療用デバイス、コンドーム、血液バッグ、血液投与管、体外膜型酸素供給装置、透析および腹膜ドレナージバッグ、アフェレーシス装置、蓄尿袋、泌尿器カテーテル、外傷ドレナージバッグおよびチューブ、経腸栄養装置、経鼻胃管、胸部ポンプ管、静脈カテーテル、点滴容器、管および（輸）液バッグ、完全非経口栄養バッグ、血液透析管およびカテーテル、包装フィルム、手袋、気管内チューブ、気管切開チューブ、食道チューブ、加湿器、義眼、または滅菌水バッグおよび管から選択され得る。
【００４９】
本発明の実施例において、上記およびさらなるデバイス、例えば皮下移植片、ペッサリー、坐薬、膣内デバイス、子宮内デバイス、直腸内デバイス、経皮用デバイス、外傷ケア用デバイスなど、は薬剤供給機能、つまり一定期間を超えるデバイスからの薬剤供給を可能にすること、を有し得る。
【００５０】
好ましくは本発明のデバイスは医療デバイスであり得る。好適には医療デバイスは、一時的または恒久的な移植または、ヒトまたは動物の身体内または身体上への取り付け、決して限定するものではなく尿道デバイス（尿管ステントおよび尿道カテーテルを含む）、目のデバイス（コンタクトレンズを含む）、整形外科用デバイス、整形外科用デバイス、呼吸器用デバイス、心臓血管用デバイス、歯科用デバイス、神経学用デバイス、胃腸用デバイス、聴覚用デバイス、外科用デバイス、フットケアデバイス、外傷治療用デバイス、コンドーム、皮下移植片、ペッサリー、坐薬、膣内デバイス、子宮内デバイス、直腸内デバイス、経皮用デバイス、外傷ケア用デバイスなどから選択されたデバイスに適したデバイスから選択され得る。
【００５１】
さらに好ましくは、医療デバイスは人工器官であり得る。特定の実施例においては、人工器官は人工水晶体および／またはコンタクトレンズから選択され得る。このような実施例において、増感剤が細胞に進入または細胞膜上に局在化されないように、増感剤は人工水晶体の表面に化学的または物理的に結合し得る。
【００５２】
好適には、本発明の最初の態様の材料を含むコンタクトレンズまたは人工水晶体が提供される。
【００５３】
好適には、人工器官、好ましくは人工水晶体またはコンタクトレンズ、の表面に増感剤を局在化させるために、増感剤の表面の事前の化学的改良は必要ない。好ましくは、例えば人工水晶体および／またはコンタクトレンズなどの人工器官はヒドロゲルで形成され得る。有利には、増感剤は前記ヒドロゲルの事前の化学的改良なしに、前記ヒドロゲルに化学的または物理的に結合し得る。
【００５４】
本発明のデバイスの特定の実施例において、デバイスはポルフィリン増感剤を含む人工水晶体またはコンタクトレンズであり得る。好適にはポルフィリン増感剤は、少なくとも１つの、プロトポルフィリンＩＸ、テトラ‐４‐Ｎ‐メチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）、テトラ‐４‐スルホナト‐フェニルポルフィリン（ＴＰＰＳ）、テトラ（４Ｎ，Ｎ，Ｎ‐トリメチル‐アニリニウム）ポルフィンテトラクロリド（ＴＭＡＰ）、ヘマトポルフィリン誘導体（ＨｐＤ）および「フォトフリン」などの精製画分を含む群から選択されたポルフィリンであり得る。
【００５５】
本発明の３番目の態様によれば、少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料を製造する工程が提供され、前記工程には
‐ポリマーを含む材料の荷電表面への荷電増感剤の提供
‐増感剤および材料表面の静電相互作用を起こすために適した状況の提供、および
‐荷電表面への増感剤の結合
というステップを含む。
【００５６】
好適には荷電表面は、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸ジエチルアミノエチル）、ポリ（エタクリル酸ジエチルアミノエチル）、ポリ（乳酸）、ポリ（グルコール酸）、これらと中性アクリレートとのコポリマー、またはキトサンなどの荷電生体高分子から選択された荷電ポリマーを含み得る。
【００５７】
好ましくは、荷電表面は、ポリ（メタクリル酸）またはポリ（アクリル酸）またはポリ（アクリル酸ジエチルアミノエチル）またはポリ（エタクリル酸ジエチルアミノエチル）およびこれらとポリ（メタクリル酸ヒドロキシエチル）またはポリ（メタクリル酸メチル）のコポリマーから選択された荷電ポリマーを含み得る。
【００５８】
特定の実施例において、荷電表面は少なくとも一つの、ポリ（メタクリル酸）およびそれとポリ（メタクリル酸ヒドロキシエチル）とのコポリマーを含むヒドロゲルから選択された荷電ポリマーを含み得る。
【００５９】
好適には、少なくとも１つの荷電増感剤が、テトラ‐４‐Ｎメチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）、テトラ‐４‐スルホナト‐フェニルポルフィリン（ＴＰＰＳ）、テトラ‐（４Ｎ，Ｎ，Ｎ‐トリメチル‐アニリニウム）ポルフィンテトラクロリド（ＴＭＡＰ）、テトラ‐（パラヒドロキシフェニル）ポルフィリン、テトラ‐（パラアミノフェニル）ポルフィリン、フタロシアニンテトラスルホン酸およびそれらの金属塩、ヘマトポルフィリン誘導体（ＨｐＤ）、「フォトフリン」などの精製画分および関係するスルホナト、ピリジル、アミノ、およびカルボキシラト置換されたポルフィリンおよびフタロシアニンから選択され得る。
【００６０】
特定の実施例において、少なくとも１つの荷電増感剤は、テトラ‐４‐Ｎ‐メチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）およびテトラ‐４‐スルホナト‐フェニルポルフィリン（ＴＰＰＳ）から選択され得る。
【００６１】
好適には、増感剤は、ポリマーを含む荷電表面を、増感剤を含む溶液に浸すことでその表面に提供される。好適には、表面の浸漬時間は１秒から２４時間、１秒から１２時間、１秒から６時間、１秒から１時間、１０秒から１０分、１分から５分あるいは１秒から１分に分布する。
【００６２】
好適には、増感剤は０．１から５０ｍｇ／ｍｌ、好適には１から５ｍｇ／ｍｌの範囲で、ふさわしくは１０から５０ｍｇ／ｍｌまたは０．１から０．５ｍｇ／ｍｌの濃度範囲内で表面に提供され得る。
【００６３】
有利なことに、この工程はポリマーを含む材料の表面上および表面付近および表面内の増感剤の量の取り込みコントロールに対して、典型的に単純で効果的な方法である。
【００６４】
好適には、結合は増感剤と材料のポリマーとの化学的および／または物理的相互作用を含む。特定の実施例において、増感剤と材料のポリマーとの物理的相互作用、例えば静電気的相互作用、であり得る。
【００６５】
１つの実施例においては、増感剤は負に帯電しており、材料表面は正に帯電している。
【００６６】
もう一つの実施例においては、増感剤は正に帯電しており、材料表面は負に帯電している。
【００６７】
本発明の４番目の態様によれば、少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料の製造工程を提供し、前記工程には
‐少なくとも１つの増感剤および増感剤が結合できるポリマーを含む材料の表面の機能化、
‐材料表面への増感剤の提供、および
‐材料表面への増感剤の結合
のステップを含む。
【００６８】
好適には、材料のポリマーは材料表面に増感剤が結合する前に材料表面に非イオン性部位を付加することで機能化され得る。
【００６９】
好適には、増感剤は、増感剤を含む溶液にポリマーを浸すことでポリマーに供給され得る。好適には浸漬は１秒から２４時間、１秒から１２時間、１秒から６時間、１秒から１時間、１０秒から１０分、１分から５分、または１秒から１分の時間範囲に分布し得る。
【００７０】
好適には、増感剤は０．１から５０ｍｇ／ｍｌ、１〜５ｍｇ／ｍｌ、１０から５０ｍｇ／ｍｌまたはふさわしくは０．１から０．５ｍｇ／ｍｌの濃度範囲内でポリマーに提供され得る。
【００７１】
好適には、本発明の４番目の態様による前記工程はさらに、ポリマーおよび増感剤を加熱することによるポリマーのフリーラジカル重合反応の開始ステップを含む。
【００７２】
本発明の５番目の態様によれば、少なくとも１つのポリマーおよび少なくとも１つの増感剤を含む材料の製造工程を提供し、前記工程には
‐中性の増感剤の、工程を進行するのに十分な量の増感剤が溶解可能な溶媒への溶解
‐中性の増感剤が溶解した溶媒への中性ポリマーの浸漬、および
‐少なくとも１つの増感剤が少なくとも１つのポリマーに結合するといった反応条件の提供
のステップを含む。
【００７３】
好適には、結合は増感剤およびポリマーの化学的および／または物理的相互作用を含む。特定の実施例においては、結合は、これに限定するものではないが例えば疎水性相互作用、あるいは静電的相互作用などの物理的相互作用からなる。
【００７４】
好適には、増感剤が中性であるので、溶媒は誘電率の低い溶媒から選ばれ得る。好適には溶媒は、少なくとも１つの溶媒はヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、アセトン、ペンタン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、ジエチルエーテルから選択され得る。
【００７５】
好適には、この工程は増感剤のポリマーへの溶解度を中性増感剤の中性ポリマーへの内蔵に利用している。
【００７６】
特定の実施例において、少なくとも１つの溶媒はジクロロメタン、ジエチルエーテル、またはクロロホルムから選択され得る。好ましくは、溶媒はジクロロメタンであり得る。
【００７７】
好適には、工程にて採用され得る中性ポリマーの少なくとも１つは、ビニルおよびアクリレートポリマーおよびコポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（アクリル酸メチル）、ポリ（メタクリル酸ヒドロキシエチル）、ポリ（塩化ビニル）、例えばシリコン、スチレン‐イソプレン／ブタジエン‐スチレン、ラテックスなどのエラストマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（オルトエステル）、ポリホスファジン、またはケラチンおよびコラーゲンなどの生体高分子から選択され得る。
【００７８】
特定の実施例において、工程にて採用され得る中性ポリマーの少なくとも１つは、ポリ（メタクリル酸ヒドロキシエチル）、および他の中性アクリレートとのコポリマー、シリコン、ポリ（塩化ビニル）またはシリコンおよびアクリレートポリマーの混合物から選択され得る。
【００７９】
好ましくは、工程にて採用され得る中性ポリマーの少なくとも１つは、シリコンおよびアクリレートとの混合物から選択され得る。
【００８０】
少なくとも１つの中性増感剤は、フタロシアニンおよびメタロフタロシアニンの群、例えば５，１０，１５，２０‐テトラ（ｍ‐ヒドロキシフェニル）クロリン（ｍ‐ＴＨＰＣ、「フォスカン」）などのクロリン、５‐アミノレブリン酸（ＡＬＡ）およびその誘導体、テキサフィリン、サフィリン、たとえばエチオプルピリンスズ（「プルリチン」）などのプルプリンあるいはメチレンブルーから選択され得る。
【００８１】
好適には、溶媒は蒸発によって工程から除去され得る。
【００８２】
好適には、増感剤はポリマーを、増感剤を含む溶液に浸すことによってポリマーに提供され得る。好適には浸漬は１秒から２４時間、１秒から１２時間、１秒から６時間、１秒から１時間、１秒から１０分、１分から５分または１秒から１分の時間範囲に分布し得る。
【００８３】
好適には、工程は、使用した溶液の融点から沸点までの温度範囲で実施され得る。
【００８４】
好適には、増感剤は０．１から５０ｍｇ／ｍｌ、１〜５ｍｇ／ｍｌ、１０から５０ｍｇ／ｍｌまたはふさわしくは０．１から０．５ｍｇ／ｍｌの濃度範囲内でポリマーに提供され得る。
【００８５】
この工程の一つの特定の実施例において、中性増感剤のプロトポルフィリンＩＸ（ＰＰＩＸ）は０．１ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌ、０．５ｍｇ／ｍｌから１０ｍｇ／ｍｌ、１ｍｇ／ｍｌから５ｍｇ／ｍｌの濃度範囲、または好ましくは２ｍｇ／ｍｌでジクロロメタンに溶解され得る。
【００８６】
さらに特定の実施例においては、医療グレードポリ（ジメチルシロキサン）（ジメチコン）を、２‐エチルヘキサン酸スズまたは白金を触媒として使用し、２２％ｗ／ｗのシリカフィラー（silica filler）を使用しまたは使用せずに、２．５％ｗ／ｗテトラプロポキシシランで架橋して得た中性シリコンエラストマーへの中性増感剤の内蔵は、シリコンエラストマーをＰＰＩＸ溶液に６０秒間の浸漬によって行われた。この工程は、約１００ミクロンの厚さのＰＰＩＸの表面層を産生した。この表面層の厚さは、増感剤溶液の濃度の変化または増感剤溶液への浸漬時間の変化によって調節し得る。
【００８７】
好適には、中性ポリマーは単一のまたは、例えば一つの相はポリ（ジメチルシロキサン）、またはポリ（メチルヒドロシロキサン）などのシリコンを基礎とした材料であり、もう一つの相はメタクリル酸２‐（ヒドロキシエチル）などのヒドロゲルを基礎とした材料であるような材料などの多相の材料を含み得る。
【００８８】
好適には、本明細書に記載した工程において、増感剤をポリマーまたはポリマーを含む材料に提供するステップには、ポリマーを含む材料の増感剤溶液への浸漬、または増感剤溶液のポリマーを含む材料への噴射も含まれる。好適には材料表面に局在化させる増感剤層の厚さは、増感剤溶液の濃度の変化および／または増感剤が材料表面に接触する時間の変化によって調節し得る。
【００８９】
有利には、本発明の製法は、材料上または材料内の表面層内への増感剤の濃縮を可能にし、ここで、前記材料は少なくとも１つのポリマーを含み、前記方法は、増感剤をポリマーに物理的に結合するステップを含む。
【００９０】
有利には、本発明の工程は、例えばイオン性群の付加などの材料内に提供されたポリマーの化学構造の変化を引き起こす事前処置ステップを必要とせず、増感剤を吸収するための表面の電荷だけである。
【００９１】
物理的結合には疎水性結合、静電結合、および水素結合から選択された相互作用を含む。
【００９２】
好適には、結合は例えばファンデルワールス力などの、増感剤およびポリマーの間の静電的相互作用によるものである。
【００９３】
好適には、本発明の工程は材料および／または増感剤と優先的に結合するポリマー表面の化学変化を必要とし得ない。
【００９４】
好適には、本発明の工程には、増感剤の結合に先立つ増感剤が結合する材料の溶媒への浸漬、材料の乾燥または材料の洗浄から選選択された少なくとも１つの事前処理ステップをさらに含み得る。
【００９５】
好適には、本発明の工程には、相互作用しなかった増感剤の浸出を最小限にするために、相互作用しなかった増感剤を取り除く増感剤の提供後の洗浄ステップをさらに含み得る。
【００９６】
好適には、本発明の工程には、その表面層上または表面層内に局在化させる増感剤を含む材料の、フリーラジカル重合反応を開始するための加熱ステップをさらに含み得る。
【００９７】
好適には、本発明の工程には、本発明の工程で形成された材料の人工水晶体の表面またはコンタクトレンズの表面上への提供ステップもさらに含み得る。
【００９８】
好適には、本発明の工程には、工程によって形成された材料から人工水晶体またはコンタクトレンズに産生する材料の形成ステップもさらに含み得る。
【００９９】
本発明の特定の実施例において、増感剤は、２‐メタクリル酸ヒドロキシメチル（ＨＥＭＡ）と混合し得て、生体高分子上に浸漬被膜および回転塗布し得る、ビニル基を有するポルフィリン（例えばプロトポルフィリンＩＸなど）であり得る。被膜された材料はそこでフリーラジカル重合を開始して、表面層で材料とポルフィリンを共有結合させるために加熱され得る。
【０１００】
本発明の最初の態様の材料内または材料上に提供された増感剤は、前記材料を含む医療デバイスの目的の機能または生体適合性を維持、改良、または延期し得る。材料内または材料上の増感剤の利用は、材料上での細菌および／またはウィルスの繁殖を最小限にすることによって、ヒトまたは動物における病気の治療または予防において有益であり得る。
【０１０１】
本発明のそれぞれの態様の好ましい特徴および実施例は、それそれの他の態様に関して、事態が他を必要としない限り変更すべきところは変更される。
【０１０２】
本発明の実施例をこれより単に例示を目的として、添付図を参照して記述する。
【０１０３】
ポルフィリン増感剤の細菌活性
研究はポルフィリン溶液の、菌を感染性眼内炎の培養陽性患者から単離したスタフィロコッカス・エピデルミディス（Staphylococcus epidermidis）、シュードモナス・エルギノーサ（Pseudomonas aeruginosa）、プロテウス・ミラビリス（Proteus mirabilis）に対する感光活性について行われた。研究はポルフィリン水溶液を試験菌のカルチャーに添加し、混合物に日光または４×２５０Ｗハロゲン電球を含むより強い光源に曝露し、その後１ｍＬのサンプルを、生菌数を測定するためにある時間ごとに採取した。
【０１０４】
３種のポルフィリン、テトラ（４Ｎ‐メチルピリジル）ポルフィリンテトラトシレート塩（ＴＭＰｙＰ）、テトラ（４Ｎ，Ｎ，Ｎ‐トリメチルアニリニウム）ポルフィンテトラクロリド（ＴＭＡＰ）およびテトラ（４‐スルフォナトフェニル）‐ポルフィンジヒドロクロリド（ＴＰＰＳ）、の活性が分析された。
【０１０５】
ＴＭＡＰはＴＭＰｙＰと同一のポルフィリン環を有するが、環外周により大きな置換基群を有する。
【０１０６】
３種のポルフィリンの１０ｍｃｇ／ｍＬ溶液が調査された。最初に溶液を希望の濃度で作成し、２度濾過滅菌した。しかしながら、ポルフィリンのフィルターに付着する性質によって、このことが溶液中に存在するポルフィリンの濃度を減少させ、研究したＴＭＰｙＰ、ＴＰＰＳおよびＴＭＡＰの濃度はそれぞれ約８．５８ｍｃｇ／ｍＬ、８．６５ｍｃｇ／ｍＬ、および６．３４ｍｃｇ／ｍＬとなった。
【０１０７】
２４時間の研究
約１×１０５ｃｆｕ／ｍＬの接種材料がポルフィリン溶液の細菌研究を通して利用された。活性は通常の日光条件および４×２５０Ｗハロゲン電球を含むより強い光源を使用し、温度を３２℃付近に冷却した。
【０１０８】
シュードモナス・エルギノーサ
ＴＭＰｙＰは日光中では感光活性はなかった。ＴＭＡＰは２４時間で１ログサイクルの増殖が減少した。しかしながら、より強い光源を使用した場合、光不活性化に成功し、１時間以内に完全に死滅させた。ＴＰＰＳについては、より強力な光源での５時間の照射によって、生菌数計測において１ログサイクルの減少があった。
【０１０９】
スタフィロコッカス・エピデルミディス
ＴＭＰｙＰおよびＴＭＡＰでは、日光で光不活性化に成功し、１時間以内に完全に死滅させたが、ＴＰＰＳでは光不活性化の成功に２４時間の照射が必要だった。より強い光源を使用すると、全ての菌は光不活性化され、１時間以内に完全に死滅した。
【０１１０】
プロテウス・ミラビリス
日光条件を使用すると、ＴＭＰｙＰで２４時間後に１ログサイクルの増殖の減少があった。ＴＭＡＰも似たような結果を得たが、ＴＰＰＳでは２４時間の生菌数計測での減少は見られなかった。より強力な光では、ＴＭＰｙＰは５時間の生菌数計測で３ログサイクルの減少があったが、ＴＭＡＰでは３時間で３ログサイクルの減少があった。ＴＰＰＳは５時間以内の照射では感光活性は見られなかった。
【０１１１】
陽イオン性ポルフィリンは陰イオン性のＴＰＰＳよりも、より効果的な感光増感剤である。
【０１１２】
２種の陽イオン性ポルフィリンに関して、ＴＭＡＰはＴＭＰｙＰよりもより効果的であり、いくらかの光非依存の活性を見せた。
【０１１３】
グラム陽性菌は２種のグラム陰性菌よりも、ポルフィリンによる光不活性化に敏感であった。
【０１１４】
１時間の研究
２４時間の研究において１時間で完全な光不活性を見せ、完全な死滅をもたらしたどのポルフィリン‐菌の組合せについても、サンプルを１０、２０，３０，４０，５０および６０分で採取することでさらなる研究が行われた。非濾過および２度濾過滅菌の１０ｍｃｇ／ｍＬ溶液が、２度濾過が活性に与える効果を分析するために使用された。
【０１１５】
日光では、ＴＭＡＰはＳ．エピデルミディスに対してはあいまいな活性を見せた（濾過溶液は暗闇では活性はなかったが、光の中ではよく似た活性を示したにもかかわらず、暗闇のコントロール、たった１０分間の照射を含めて非濾過溶液には育成はなかった）。Ｐ．ミラビリスまたはＰｓ．エルギノーサに対しては活性を見せなかった。
【０１１６】
強い光条件では、ＴＭＡＰは非濾過溶液および濾過溶液において３０分でＰｓ．エルギノーサに対して光下で活性化した。ここでもまた少し限定的であいまいな活性があった。ＴＭＡＰは濾過溶液および非濾過溶液、暗闇条件および光条件どちらにおいてもＳ．エピデルミディスに対して１０分以内に活性化した。実験室光条件では、ＴＭＰｙＰはＳ．エピデルミディスに対して濾過溶液および非濾過溶液双方において１０分以内に活性化した。濾過溶液は３０分以内においてわずかによりあいまいな活性があるように見えた。
【０１１７】
強い光条件では、ＴＭＰｙＰは、暗闇下の１０分の非濾過溶液および２０分の濾過溶液でＳ．エピデルミディスに対して活性があった。双方の溶液で１０分以内の照射で活性があった。Ｐｓ．エルギノーサでは、ＴＭＰｙＰは暗闇下では活性がなかったが、光下では濾過溶液および非濾過溶液双方で４０分で活性化した。
【０１１８】
強い光条件では、ＴＰＰＳはＳ．エピデルミディスに対して、非濾過溶液の４０以内の照射および濾過溶液の５０分以内の照射で活性化された。
【０１１９】
これらの研究はいくらかの光非依存の活性がＴＭＡＰ同様ＴＭＰｙＰにもあることを示唆している。
【０１２０】
陽イオン性ＴＭＡＰおよびＴＭＰｙＰは陰イオン性のＴＰＰＳに比べてより活性的で、グラム陽性菌はグラム陰性菌よりも容易に光不活性化する。
【０１２１】
例１‐静電的相互作用を利用した増感剤の内蔵
図１に示したように、図１のタイプ（ａ）の系は、全体で＋４電荷の陽イオン性テトラ‐４‐Ｎ‐メチルピリジニウムポルフィリン（ＴＭＰｙＰ）および陰イオン性コポリマーであるポリ（アクリル酸／メタクリル酸ヒドロキシメチル）の間の、または全体で−４電荷の陰イオン性テトラ‐４‐スルフォナト‐フェニルポルフィリン（ＴＰＰＳ）と陽イオン性コポリマーであるポリ（メタクリル酸ジメチルアミノエチル／メタクリル酸ヒドロキシエチル）の間の静電的相互作用に基づいている。双方の場合で、ポルフィリンおよびヒドロゲル間の強い結合が、ヒドロゲルをポルフィリンの水溶液に浸漬した場合に提供され得、ポルフィリンはヒドロゲルト接触した最初の点（つまり表面）のみで結合し、したがってヒドロゲルの内部に深く進入しない。
【０１２２】
この方法を利用したバイオマテリアルのコーティングは、安定で顕著な光誘導的抗菌性を持つので、人工水晶体の提供に適し得る。
【０１２３】
蛍光顕微鏡による研究は、ポルフィリンはポリマー表面層に特異的に局在化していることを示唆し、そこは人工水晶体における細菌のコロニー形成の阻害を必要とする場所である。これらのポリマーを、患者から取り出した人工水晶体から採取されたスタフィロコッカス・アウレウス（Staphylococcus aureus）の臨床的単離株と調べた場合、可視光の放射の後、たった３０秒の照射の後に表面の生存細菌の顕著な現象が観察された。
【０１２４】
例２‐共有結合性相互作用を利用した増感剤の内蔵
図１ｂを参照すると、バイオマテリアルは、一般的なモノマーである２‐メタクリル酸ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ、眼内バイオマテリアルとして広く利用されていることが見出される生体適合性ヒドロゲル）とビニル基を有するポルフィリンとのコポリマーで被膜されたヒドロゲルを利用して形成され得る。
【０１２５】
調整にはバイオマテリアル表面にＨＥＭＡ、ポルフィリンおよび開始剤の浸漬被膜または回転塗布を伴う。加熱によってフリーラジカル重合が開始され、表面層にポルフィリンが共通結合した材料を与える。
【０１２６】
例３‐ポルフィリン含浸材料の研究
ポルフィリン含浸材料の微生物学的活性が研究された。
【０１２７】
トリプレット（triplet）の結果に基づいて、湿潤および１００ｍｃｇ／ｍＬのＴＭＰｙＰ溶液に６０秒浸けられた９０％ＨＥＭＡを試験した。
【０１２８】
１ｃｍ２片に切り分けられた材料の一部は滅菌した皮下注射針の上に置かれ、滅菌したマッカートニーボトル（McCartney bottles）の中に置かれた。ポルフィリン溶液に浸す材料を、そこでマッカートニーボトルに入った１００ｍｃｇ／ｍＬ溶液に浸し、余分なポルフィリンを表面から取り除くためにリン酸緩衝生理食塩水（ｐＨ７．４）で濯いだ。
【０１２９】
十分なＳ．エピデルミディス培養物（２．６２×１０８ｃｆｕ／ｍＬ  バイオバーデン）がマッカートニーボトル内に材料を完全に覆うように加えられ、振盪培養器に置かれた。材料は４時間後に取り出された。
【０１３０】
続いて付着する菌数を下記の方法で決定した。
【０１３１】
滅菌した鉗子で針を取り除き、約２０ｍＬの１／４強度のリンガー溶液を含むマッカートニーボトル内に置き、３０分振盪した。
【０１３２】
この手順が全部で３度繰り返され、全ての付着していない材料が取り除かれた。それぞれのディスクは、１０ｍＬの１／４強度のリンガー溶液を含む別々の試験管に置かれ、コントロールの一つは実験室光および温度に残された。
【０１３３】
他のコントロールおよびポルフィリン含浸材料は４×２５０Ｗ装置が産生する光の下に１時間置かれた。
【０１３４】
付着した菌はそこで取り除かれ、計数された。
【０１３５】
サンプルを含む管はそれぞれ５分間超音波破砕され、３０秒ボルテックスされた。液体はそれぞれ別の滅菌試験管にデカンテーションした。順次希釈およびミューラーヒントン寒天培地への塗布が、Miles and Misra法を用いて行われた。プレートは一晩インキュベートし、それぞれの材料ｃｍ２片に付着した菌数を計数した。
【０１３６】
生菌数‐Ｓ．エピデルミディス＝２．６２×１０８ｃｆｕ／ｍＬ
コントロール材料、日光条件＝１．１３±１．０２×１０５ｃｆｕ／ｃｍ２
コントロール材料、強い光装置条件＝１．１４±０．４２×１０４ｃｆｕ／ｃｍ２
ポルフィリン含浸材料＝５．３３±０．２１×１０３ｃｆｕ／ｃｍ２
日光に曝露したコントロール材料に対して９５．３％の死滅が示された。
【０１３７】
これらの結果は、５回の反復の平均偏差および標準偏差を表示している。ポルフィリン含浸材料はコントロールと比較して付着物の顕著な減少を見せたように見える。光装置それ自身もまた微生物の生存能力に対して何らかの毒性効果を有するように見える。
【０１３８】
例４
同じ材料、同じポルフィリンおよびおなじ内蔵条件を利用し、しかしより低い接種量５．０５×１０３ｃｆｕ／ｍＬのＳ．エピデルミディスに対する調査で、暗闇を保ったポルフィリンを含むサンプルの付着細菌が、日光に曝露したコントロールサンプルに対して９７．０％の減少を見せ、ポルフィリンを含み強い光に曝露したサンプルはコントロールと比較して１００％の減少（つまり完全な死滅が達成された）を見せた。
【０１３９】
例５‐その表面に荷電ポルフィリンを含むポリマーマトリクスの調整および細菌の連結点における１Ｏ２の発生可能であるもの
荷電モノマーの含有比率の増加がポルフィリン結合に顕著な効果を有するのかを究明するために、コポリマーの構成の範囲が詳細に調べられた。
【０１４０】
コポリマーは架橋材料の存在下でフリーラジカル重合によって産生され、そのことは以前から（Jones, D. S.; Bonner, M.C.; Akay, M.; Keane, P. F.; Gorman,S. P. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 1997, 8, 713.; Jones, D. S.; McLaughlin, D. W. J.; McCoy, C. P.;Gorman, S. P. Biomaterials, 2005, 26, 1761; Jones, D. S.; Andrews, G. P.; Gorman, S. P. J. Pharmacy and Pharmacology, 2005, 57, 1251.）などに記述されている。
【０１４１】
ＨＥＭＡおよびＭＡＡの構成の多様性によって構成されるコポリマーが、要求量のＨＥＭＡ、ＭＡＡ、架橋剤（ＥＧＤＭＡ、ジメタクリル酸エチレングリコール、１％ｗ／ｗ）および開始剤（ベンゾイルペルオキシド（ＢＰＯ）、０．４％ｗ／ｗ）を混合することで、平底ビーカーに調整された。混合物はベンゾイルペルオキシドが完全に溶解するまで機械的に撹拌された。溶液を、医療グレードの管がシリコン剥離ライナーの２面の間に置かれ、２つのガラス板で留められている型に注入した。プレート型は９０℃に調節したファン付きオーブンに、重合反応が起こっている間である２時間置いた。この手順は少なくとも１００ｍｍ×１００ｍｍで厚みがプレートの隙間によって調整可能な（典型的にはおよそ０．７５ｍｍ）平たいシートを発生させる。陽イオン性コポリマーであるＤＥＡＥＭＡおよびＨＥＭＡも同様の方法を用いて合成され、ＡＩＢＮ（２，２‐アゾビス（２‐メチルプロピオニトリル）、１％ｗ／ｗ）がＢＰＯの代わりに開始剤として利用され、重合は６０℃に調節されたオーブン内で１８時間で行われた。型から取り除くときに、フィルムは脱イオン水で洗浄し、サンプルを便利な大きさ（約１０×２０ｍｍ）に切り分け、使用前に脱イオン水に１４日間浸漬して全ての未反応のモノマーを取り除いた。
【０１４２】
ポルフィリンは１０×２０ｍｍフィルムサンプルを高濃度（１〜１００μｇ／ｍｌ、要求する取り込みレベル次第）の相補的なポルフィリン（ＭＡＡ：ＨＥＡに対してはＴＭＰｙＰ、ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡに対してはＴＰＰＳ）溶液に浸漬することでポリマーフィルム内に取り込まれた。浸漬手順を繰り返すことで取り込みのよい調節が達成された。溶媒の進入とポリマーの膨張は増感剤の内蔵と平行してどうしても起こるので、乾いたポリマーサンプルへのポルフィリンの取り込みに関連しているであろうあらゆる潜在的な面倒を避けるため、ポリマーフィルムは処置する前に予めトリス（トリス（ヒドロキシメチル）アミノエタン）緩衝液に浸しておいた。
【０１４３】
電気的な吸収波長はHewlett Packard ＨＰ８４５３ダイオードアレイシングルビーム分光光度計で、２ｎｍの解像度で１９０〜８２０ｎｍの範囲で記録された。蛍光波長はＲ９２８光電子増倍管を装備したパーキンエルマーＬＳ５５発光分光計を使って計測された。
【０１４４】
過渡吸収および一重項酸素の研究のため、Ｑ‐スイッチ型Ｎｄ：ＹＡＧレーザーからの第二高調波出力を励起源として使用し、サンプルは励起光線から４５°に備え付けられた。サンプルの炎上を避けるための計測に１ｍＪのパルスエネルギーが利用された。過渡吸収測定のため、励起光線と９０°の方向に進行するキセノンアーク燈（Applied Photophysics Ltd.、１５０ｗ）からの光は有向的にサンプルを通り抜け、サンプリングオシロスコープ（Tektronix TDS 3032）に繋いだＩＰ２８光電子増倍管検出器を取り付けた単色光分光器（Applied Photophysics Ltd.、１２００ｇｒ／ｍｍ格子）に入る。シグナル上のレーザー散乱の効果を減じるために、５３２ｎｍのホログラフィックノッチフィルター（Kaiser Optical Systems Inc.）が単色光分光計の入射孔の前に備え付けられた。データの処理はSigmaPlot for Windows（登録商標）（バージョン８．０）を用いて行われた。
【０１４５】
１Ｏ２検出システムは液体窒素冷却インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器（Judson Technologies Inc, Montgomeryville, PA, type J22D-M204-R01M-60-1.7）で、活性領域１ｍｍ２で行った。検出器出力はJudson PA9プリアンプを用いて増幅され、Tectronix TDS 3032オシロスコープを使って集められた。許容可能なシグナルノイズ比率を得るために、それぞれの読み取りに５１２の減衰を合計した。サンプル中のいかなる不均等性の効果をも最小限にするために、８箇所の異なる場所における読み取りを平均した。１２７０ｎｍにおける一重項酸素の放出は、１０６４ｎｍの基本的なレーザー放出および他の不要な放出からは、１２００ｎｍロングパスフィルター（ＬＰ１２００）および１２９２ｎｍバンドパスフィルター（ＢＰＯ‐１２９２‐８０）、双方ともにSpectrogon UK Ltd.提供のもの、を用いて分離した。
【０１４６】
サンプルの共焦点走査型レーザー顕微鏡（ＣＬＳＭ）検査はLeica TCS SP2共焦点走査型レーザー顕微鏡で行われた。焦点を合わせた後、サンプル表面はＡｒ／ＡｒＫｒレーザーから放出される５１４ｎｍ波を利用して励起され、蛍光放出データは６００〜７２０ｎｍの範囲について集められた。検出された全波長領域にわたる光電子増倍管強度の総和を表す蛍光放出顕微鏡写真を記録したが、強度対フィルム断面の深さのデータを見せた方が浸透深度を測定するのに適切であるのでここでは見せていない。
【０１４７】
コポリマーの接触角をFirst Ten Angstromes FTA 200映像ベース接触角計を利用して測定した。全ての計測は室温で、脱イオン水／緩衝剤溶液、材料表面および気泡によって構成される三相系にある水和材料に対して行われた。サンプルは液体チャンバー内で支える２つの不活性なプラスチックの上に置かれ、「Ｊ」の形に曲がった注射針を２０μＬの体積の気泡を分注するために利用した。これらはサンプルの下表面に付着し、デバイスに内蔵された映像キャプチャーシステムおよびソフトウェアを使って記録および計測された。空気およびサンプル表面の接触角、θａｉｒが１０個の気泡について計測され、余角の平均値、θｂｕｆｆｅｒ、が計算された。
【０１４８】
ポルフィリンとポリマー表面の静電結合が、この産生方法が材料の産生により都合がよいか、およびポルフィリンの材料表面との結合が、このような材料が発生材料の細菌付着の可能性がある場所で１Ｏ２を発生できるかという点において試験された。
【０１４９】
ポリマーフィルムのサンプルを高濃度の相補的なポルフィリン（ＭＡＡ：ＨＥＡに対するＴＭＰｙＰ、ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡに対するＴＰＰＳ）の高濃度溶液に浸され、最初の試験で、わずか数秒の浸漬でポリマーとポルフィリンが結合するという結果を見せた。これはポリマーフィルムにおける強く洗っても落とすことができない黄色／オレンジの色合いの違いとして観察された。
【０１５０】
このシンプルな手順によって修飾された表面を持つコポリマーフィルムの特性を究明するのに重要なこれらの要素を究明するために、系統的な研究が実施された。サンプルの調整および特徴の多くの面が、陰イオン性および陽イオン性ポルフィリン／コポリマーの組合せにおいて似ていると究明された。この観点から、ＭＡＡ：ＨＥＭＡ系における陽イオン性ＴＭＰｙＰの調整と特性について全て後述し、ＴＰＰＳ／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡ系についての記述は陽イオン性類似物と顕著な違いがある面に関してのみ提供する。
【０１５１】
ポルフィリンのコポリマーフィルムへの取り込み
全てのポルフィリン取り込みフィルムの紫外可視波長はポルフィリン含有量に特色付けられ、総ポルフィリン取り込み量をμｇｃｍ−２（表面からの距離によって変化する局所的な濃度の計測）で究明する有用な手法を提供する。ＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマーを使用した最初の実験が０：１００／ＭＡＡ：ＨＥＭＡおよび１００：０／ＭＡＡ：ＨＥＭＡの間で行われた。しかしながら、発明者は３０％以上のＭＡＡがあるサンプルは濁っていると究明した。以降の研究は０，１０，２０および３０％のＭＡＡがある透明なポリマーに限定された。
【０１５２】
ポルフィリン取り込み量が非常に異なるサンプルを調整するため、範囲の特徴付けの方法を利用可能にするため、総濃度を変えたポルフィリン溶液を作成した。閃光光分解計測を、１０μｇ／ｍｌのＴＭＰｙＰ溶液に５回浸漬したＭＡＡ：ＨＥＭＡサンプルにおいて行えたが、高取り込み量、同じやり方で１００μｇ／ｍｌ溶液を使用して調整したもの、は一重項酸素計測が必要だった。この高取り込み法はフィルムに、紫外可視吸収計測に適したλｍａｘにおいて約１〜２の吸収ピークを与えた。
【０１５３】
テトラ‐アリルポルフィリンのソーレー帯のλｍａｘは、例えばＨ２ＴＰＰＳのλｍａｘは陽イオン官能基を有するポリスチレンビーズへの取り込みによって２ｎｍ移動する、およびＴＭＰｙＰはポリ（ｄＧ／ｄＣ）と結合することで２２ｎｍの深色移動を見せるなど、異なる化学的環境において移動することがよく知られている。しかしながら、これらの移動と特定の結合モチーフを結びつけるのは、それらが例えば溶剤の双極性の変化またはポルフィリン置換体および主体側の結合部位との弱い電気的相互作用に由来し得るなどの明らかでない効果と結びつき得るために難しい。加えて、ポリマーフィルム中のダイマー／オリゴマーの形成またはフィルム中には存在しないが溶液中には存在した集合体の解離などもまたポルフィリン吸収に顕著な移動を与えられる。
【０１５４】
図４はＭＡＡ：ＨＥＭＡ中のＴＭＰｙＰのλｍａｘがＭＡＡ：ＨＥＭＡと結合したときにわずかに赤方に移動していることを示している（結合ポルフィリンが４３０ｎｍ、水溶液中のＴＭＰｙＰが４２４ｎｍ）。この移動は全てのポリマー組成物で本質的に同一であることがわかり、このことは結合ポルフィリンの周辺環境は全ての組成物で似ていることを暗示している。同様に、λｍａｘにおける吸収から究明された摂取はそれぞれのポリマーで非常に似ていた（図４参照）。３０％および２０％のＭＡＡにおいて１０％よりもわずかに高い吸収が観察されたが、驚くべきことに、意図的に陰イオン性群をポリマー内に導入してないという事実にもかかわらず、１００％ＨＥＭＡへの内蔵に及ぶ限りＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマーとほとんど同じ高さであった。ＨＥＭＡの不完全なエステル化が、たとえ「１００％」ＨＥＭＡ中であっても、わずかに陰イオン性結合部位の残基のキャップをはずすこととなり、全てのポリマーの研究で一貫して観察されたλｍａｘのわずかな移動の原因となった可能性はある。しかしながら、以下で議論している発表した研究は、ＴＭＰｙＰは１００％ＨＥＭＡ中ではＭＡＡ：ＨＥＭＡポリマーに比べてわずかに弱く保持されていることを提示している。
【０１５５】
ポルフィリン溶液へのフィルムの浸漬によってサンプルを調整するため、最初の内蔵は表面層に入っていかなければならないが、ポルフィリンが顕著な深さまでフィルムに滲入するのかそれとも高い濃度で表面層にとどまるのかは明らかではなかった。ＭＡＡ：ＨＥＭＡの共焦点レーザー蛍光顕微鏡は１回の浸漬サイクル後にポルフィリンは本当に５０μｍ以下の表面層に局在化されていることを表し、表面から角へのポルフィリンの顕著な滲入の証拠は何もなかった（図５（ａ））。５回の浸漬サイクルの繰り返しで、その深度分析結果がポルフィリンで飽和されているように見える外部層が１００μｍ以上であり、フィルムに深く入っていくと次の５０〜１００μｍを超えると濃度が非線形的に減少する証拠を表すようにサンプル取り込みレベルが増大した（図５（ｂ）参照）。この分析結果は、最初のポルフィリンがポリマー外部層に強く結合し、後のポルフィリンが空の結合部位を見つけるために飽和層を成長させる方向に拡散しなければならないというモデルと一貫性がある。発表した研究（下記参照）はどんな結合ＴＭＰｙＰも放出は難しいことを暗示し、それによって結合／放出ステップの繰り返しを通してポルフィリンがポリマーに滲入していく代替モデルは除外できる。
【０１５６】
蛍光分析結果はまた、フィルム内のポルフィリン濃度の概算を可能にする。紫外可視吸収スペクトル（図４）はフィルムｃｍ２当たりの取り込み量を与えるが、これは全体的な数値であって不均一な深度分析結果を考慮に入れたものではない。しかしながら、２０：８０／ＭＡＡ：ＨＥＭＡポリマーの共焦点蛍光データ（図５）では、例えばこの例で調整されたフィルム内ではポルフィリンは、最初の接近が均一なＴＭＰｙＰの取り込みをし、約１８０μｍ厚の２層に限定されていると見なせる。ピーク吸収を取り、推測した消滅係数２．２６×１０５ｄｍ３ｍｏｌ−１ｃｍ−１はこの表面層の濃度２×１０−４を与える。すべてのＨＡＡ：ＨＥＭＡ組成物におけるポルフィリンによる滲入の範囲の研究は、同じような取り込み条件を利用した場合、同じようになることが分かった。
【０１５７】
【表１】
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【０１５８】
接触角計測（表１）は、ブランクポリマーにおいて観測された広い範囲のθ値が、１回目の処理によって約２４°という一つの値に収束し、ポルフィリン取り込みが増大しても変化がなかったことから、たとえ低いＴＭＰｙＰ取り込みであっても表面特性が確立されることをはっきり表している。興味深いのは、未処理ポリマーにおいては組成物の違いによって接触角に顕著な違いがあったにもかかわらず、処理サンプルは全て同じ接触角を有していることである。このことは修飾ポリマーの表面特性は完全にポルフィリンに支配され、接触角を最大２２°まで変化させることを提示する。
【０１５９】
ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡコポリマーに取り込まれたＴＰＰＳの一般的な特性は上述したＴＭＰｙＰ系と同じようなものであった。ＴＰＰＳと結合したポリマーのλｍａｘも溶液と比較して同じような深色移動を見せる（溶液ではλｍａｘ＝４１２ｎｍ、１０：９０／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡでは４２０ｎｍ）が、図６に表したように、４０：６０／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡでは、溶液λｍａｘ付近にあるソーレー帯の４１０ｎｍの肩によって２つの異なるタイプの結合のはっきりした証拠を表している。このタイプのコポリマー内の異なる結合ドメインの発生は予想外のことではない。
【０１６０】
【表２】
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【０１６１】
ＴＰＰＳおよびＴＭＰｙＰ系間の一つの顕著な違いは、取り込み溶液の与えられた濃度による増感剤摂取の範囲である。ＭＡＡ：ＨＥＭＡでは、１００μｇ／ｍｌのＴＭＰｙＰ溶液への５回の浸漬は、サンプルに約２のλｍａｘにおける吸収を与え、ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡでは、１００μｇ／ｍｌのＴＰＰＳ溶液による取り込みは非常にドープされた暗赤色のサンプルを与え、ずっと低い濃度（１０μｇ／ｍｌ）のＴＰＰＳ溶液は、発生したサンプルにλｍａｘにおける適切な吸収を要求する。共焦点走査型レーザー顕微鏡もまた、陰イオン性および陽イオン性ポリマー系でのポルフィリン分配における顕著な違いを表した。ＭＡＡ：ＨＥＭＡポリマーでＴＭＰｙＰが１０μｍ以上の深さにバンドを形成したのに対比して、３０：７０／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡでは、５回の浸漬の後であってもポルフィリンはフィルム表面での狭いバンド（ＦＷＨＭ＜２０μｍ）に限定されたコポリマーフィルム体内への著しく少ないＴＰＰＳの滲入しか表れなかった（図７参照）。
【０１６２】
理論に束縛されるものではないが、発明者は、荷電ポリマーへの最初の結合がさらなるポルフィリンの進入を制限し、そのため吸収された材料は表面付近に濃縮されて残存する（局所的ポルフィリン濃度は約４×１０−３ｍｏｌｄｍ−３つまりＭＡＡ：ＨＥＭＡポリマー中のＴＭＰｙＰよりも２０倍以上大きい）と考える。
【０１６３】
接触角計測（表２）は、表面へのポルフィリンの結合は接触角を最大１６°まで顕著に変化させ、そのＴＰＰＳの結合物は調査したポリマー組成物全てにおいてその未処理の値にかかわらず同一に近い接触角となる結果となった。しかしながら、同じような効果が、ポルフィリンがコポリマーフィルム内により深く滲入するＭＡＡ：ＨＥＭＡ系におけるＴＭＰｙＰでも観察されているため、この振る舞いはＴＰＰＳの非常に強い表面結合とは直接結びつけることはできない。
【０１６４】
光物理的研究
過渡吸収差分（ΔＡ）計測は、２０分間窒素で泡立てて脱気した後、酸素で泡立てた条件下で行われた。窒素による泡立ては、凍結‐吸引‐解凍（freeze-pump-thaw）サイクルの繰り返しよりも酸素の除去には効果がない。しかしながら、凍結‐吸引‐解凍がポリマーサンプルには適さないため、本研究では窒素の泡立てを利用した。全体的なＭＡＡ：ＨＥＭＡポリマー中のＴＭＰｙＰの光物理的特性はその単純水溶液と似ており、脱酸素ポリマー中では約１ｍｓの寿命である三重項が、Ｏ２飽和状態下では約３μｓに落ちる。発明者によって計測された溶液相値は、Ｎ２泡立て状態では１６１μｓ、酸素下では４３６ｎｓに落ちる。
【０１６５】
溶液相データは、実験的エラーの範囲の常に純粋で単純な指数関数的減衰をしたが、単一指数関数から得られた残差はポリマーサンプルの減衰曲線に適合することが分かり、軌跡は単一指数関数にはならないことを表している。これは、ポリマーはミクロ不均一であり、したがってポルフィリンは周辺の広い範囲に局在していることと適合する。
【０１６６】
Ｎ２泡立て条件下では、三重項シグナルは、これが最善の近似ではあるが、２つのほとんど等しい強さの、寿命３５０μｓおよび１３００μｓの成分（表３参照）に適合させることができ、また、この二指数フィットへの残差は、Ｒ２＝０．９９であるにもかかわらず、何らかの構造を表した。多くの異なる環境が単一のポリマーサンプルには存在し、適合値は存在する寿命範囲ならびに長寿命および短寿命成分の相対比率の近似的指標を与えるに過ぎないと思われる。同様に、酸素で泡立てたポリマーにおいても、この場合はτ＝３μｓである単一の優勢な短成分（約９０％のシグナル）があり、２０μｓの顕著な長寿命を有する少数の長寿命成分であっても、寿命は単一指数関数ではない。再び、理論に束縛されるものではないが、発明者は、この長寿命成分はＯ２が低い可溶性および／または拡散速度を有する場所にあるポルフィリンによるものではないかと考える。ポリマー成分の変化によるこれら二つの成分の寄与に関するシステム的な変化の証拠は何も見つからなかった。
【０１６７】
【表３】
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【表４】
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【０１６８】
酸素分子によるポリマー内三重項ＴＭＰｙＰの強いクエンチング（quenching）は、たとえポリマーの深くに位置するポルフィリンであってもＯ２に曝露する（全ての寿命はＯ２泡立てによって１以上の桁数減少している）ことを表している。抗菌性活性の目的のためには重要なのは表面だけであるが、深層にあるポルフィリンもまたクエンチされるという事実は、重度にドープされたサンプルが低取り込みのサンプルに比べてより多くの１Ｏ２を与えるということを意味し、有用である。
【０１６９】
ＩｎＧａＡｓ検出器を用いて実施された１Ｏ２の１２７０ｎｍ蛍光を直接検出する実験は、ＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマーに取り込まれたＴＭＰｙＰは、脱気条件下であっても１２７０ｎｍの強い放出を与えるということを究明した。この放出は帯域制限的な上昇と減衰（それぞれ２．５μ秒および３．５μ秒）を表し、ＴＭＰｙＰの単純水溶液においても観察され、未ドープのポリマーにおける実験ではシグナルが見られなかったので、ポリマー内の不純さに起因するものではないと見受けられる。
【０１７０】
放出シグナルの起源が不明確ではあるが、Ｄ２Ｏを溶媒として利用した場合、増大した１Ｏ２の寿命（Ｈ２Ｏ中では３μ秒であるのに対して６２μ秒）によって１Ｏ２のシグナルをより短い放出シグナルと分離できることが以前から分かっていた。この手法を利用して、調整したポリマーをＤ２Ｏで調整した緩衝材で湿潤させ、同様にＤ２Ｏで調整したポルフィリン溶液に浸けた。図９は４つのドープされたポリマーサンプルおよび吸光度が合致する溶液からの１Ｏ２放出を表している。溶液相、０：１００／ＭＡＡ：ＨＥＭＡおよび１０：９０／ＭＡＡ：ＨＥＭＡサンプルは約２０％以内の計測における実験的不確実性で同一の蛍光収率（最初の放出の早い減衰の後に測定された）を表した。早い成分に続いて、軌跡は６２μ秒（溶液）および３５μ秒（ポリマー）の寿命の単一指数関数的減衰を見せた。ポリマー内の短い寿命は、ポリマー内では１Ｏ２が単一の溶媒ポケットで発生および保持されるわけではないことを表しているが、むしろそれはホストとの相互作用によって混乱させられているに違いない。
【０１７１】
ＭＡＡ含有量の高いポリマーサンプルにおいても同様の結果が期待されたが、他のポリマー研究におけるものと同じ高さの初期シグナルの高さがあったものの、最初の早い過渡に続く１Ｏ２シグナルは他のポリマーサンプルに比べて約５０％であることがわかった。この観察は付加的な早い減衰チャネルが高ＭＡＡポリマーにおいて存在することと一致する。
【０１７２】
全体としては、ＭＡＡ：ＨＥＭＡ内のＴＭＰｙＰのデータは、水溶性ポルフィリンの膨潤性アクリレートベースゲル内への取り込みは、その励起状態の光物理学および１Ｏ２産生特性に微小な混乱しか与えない。一見するとＴＰＰＳでドープされた相補的なＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡポリマー（表３）のデータはＴＭＰｙＰ系と同様に見える。窒素泡立て条件下ではＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡ中のＴＰＰＳの吸光度の違いのデータは二次指数関数減衰に適合し、寿命約４００および１２００μ秒で、対応するＴＭＰｙＰの値が約３５０および１３００μ秒とおよそ同じくらいの大きさになる。同様に、溶液中のＴＰＰＳの励起寿命および純粋ＨＥＭＡ（静電的な結合が期待されないもの）は、期待通り、両方劇的に落ち込み、最初は脱気したサンプルに対してＯ２で泡立てると、どちらのケースでも約３００倍、例えばＨＥＭＡにおいて８９１μ秒から３μ秒、に落ち込んだ。
【０１７３】
１０％〜３０％ＤＥＡＥＭＡサンプルについて、励起状態のＴＰＰＳの寿命は酸素泡立てであってもわずかしか減少しないことが分かった。標準的な取り込み条件（１０μｇ／ｍｌのＴＰＰＳへの５回の浸漬、λｍａｘ〜２の吸光）の１０：９０ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡにおいて、２成分二次指数関数適合は二つの成分で１１５８から１１００μ秒および４９７から３０３μ秒という寿命の減少を与え、同様の減少が２０：８０および３０：７０のコポリマーサンプルにおいても観察された。０：１００／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡ（つまり純粋ＨＥＭＡ）サンプルのＯ２泡立てで観察された約３００倍の寿命の減少を念頭に置くと、たった１０％のＤＥＡＥＭＡコポリマーの追加で１０：９０／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡにおいて長寿命成分の寿命がＯ２泡立てでも効果的に変化せず、短寿命成分は２倍以下だけ減少するようになるのは注目すべきことである。
【０１７４】
これらのコポリマー中において、脱気条件下長寿命成分の上昇を与える増感剤はＯ２クエンチングがその場所における遅い拡散、または低い溶解度によって効果的に妨害される部位に局在しているように見える。脱気条件下で短寿命を持つポルフィリンは明らかに異なる化学環境下にあり、このことはまたＯ２泡立て下において観察されたクエンチングの小ささにも反映されている。Ｏ２クエンチング効率の違いはまたＴＭＰｙＰ系においても観察され、名目上の二次指数関数的な脱気サンプルは名目上の二次指数関数的なクエンチされた軌跡を与えた。しかしながら、ＴＭＰｙＰ系にとってＯ２泡立ては非常に大きな寿命の変化に導いたので、１０：９０／ＭＡＡ：ＨＥＭＡにおいてクエンチされたサンプル中の長寿命成分であっても、脱気条件下の短寿命成分（４８８μ秒）よりも１０倍以上短い寿命（３８μ秒）であった。これらの観察と一致して、溶液中のＴＰＰＳのφ（１Ｏ２）は０．６７１７であり、Ｏ２泡立ての場合に観察された顕著な寿命の減少と一致して、１００％ＨＥＭＡ中のＴＰＰＳは弱いシグナルを与えたけれども、全てのＴＰＰＳ／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡ系は１２７０ｎｍの識別可能な１Ｏ２放出シグナルを与えないことがわかった。
【０１７５】
共焦点蛍光計測（図７）は、ＴＰＰＳが最初は外側に結合するが、ＴＭＰｙＰ系と対照的に、ドーピング溶液へのさらなる浸漬は、内側へのさらに深い究極的な結合以前に、前に修飾した層を通したＴＰＰＳの拡散という結果にはならない。むしろ、非常に高ドーピングレベルであっても、ポルフィリンは薄い表面層内に制限されたままである。理論に束縛されるものではないが発明者は陰イオン性重合体ＴＰＰＳによるポリマー鎖の強い架橋が以前にドープされたポリマー領域を通したＴＰＰＳの拡散を減少させた可能性があると考える。同様に、そのような架橋はまたドープされたＴＰＰＳフィルムへの、酸素クエンチングが劇的に減少するほどの酸素浸透性の減少の原因であり得る。以前のポリ（ビニルアルコール）に共有結合したメソ‐スルホナトフェニルポルフィリンにおける研究において、溶液中では効果的であった酸素クエンチングが非常に低い酸素浸透性を持つ乾燥ポルフィリン変成ＰＶＡフィルムにおいては強く減少されたことを発見した。
【０１７６】
放出動態
放出動態は緩衝液にポルフィリンドープされたポリマーサンプルを浸漬することで記録され、１週間間隔で、１ｍｌ単位で引き出された。単位中のポルフィリン濃度が蛍光光度法（ＭＡＡ：ＨＥＭＡ系ではλｅｘ＝４１３ｎｍ、λｅｍ＝６８５ｎｍ、ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡ系ではλｅｘ＝４１３ｎｍ、λｅｍ＝６４５ｎｍ）で計測された。
【０１７７】
【表５】
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【０１７８】
ＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマーのデータは表４に集約され、累積放出の数値を与えている。ＴＭＰｙＰが１００％ＨＥＭＡポリマー内で、静電的相互作用が期待されるＭＡＡ処理されたポリマーよりも弱く保持されているであろう期待と一致して、０：１００／ＭＡＡ：ＨＥＭＡポリマーは１０〜３０％ＭＡＡコポリマーのほぼ２倍の放出を見せた。放出動態（示されてはいない）はまた１００％ＨＥＭＡと１０〜３０％ＭＡＡポリマーとでは違い、前者では１６％放出のほとんど最初の週であったのに対し、後者の系では最初の少しの放出（約４％）に続いて最後（１０週）の数値、それでも結合ポルフィリンの１０％以下であるが、まで漸進的に増大した。
【０１７９】
対照的に、ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡコポリマーからは無視できる程度の放出が検出され、これはポルフィリンが非常に強くこのポリマー系内に結合しているためであると考えられ、このことは共焦点蛍光計測とも一致する。同様に０：１００／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡコポリマーからの大きな放出（１０週期間で２３．９±６．４％）は、陰イオン性ポルフィリンとの静電結合を取り入れるための陽イオン性群がないので、予想されたことである。
【０１８０】
ＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマーマトリクス内のＴＭＰｙＰにおいて、励起三重項状態のポルフィリンの寿命は溶液の値に比べてわずかに伸びていることが究明され、二次指数関数的（または擬似二次指数関数的）減衰が観察されたけれども、これはミクロ不均一なホストに結合する増感剤にとっては一般的なことである。同様に、ＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマー内のＴＭＰｙＰは酸素によって強くクエンチされ、サンプルは１Ｏ２の放出、この１Ｏ２は表面またはその付近で発生したものである、を見せ（２００μｍ以下のポルフィリン滲入）、その寿命は水溶液中とほとんど同じであった。対照的にＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡ中のＴＰＰＳは予期せず酸素クエンチングに対して抵抗性があった。脱気サンプルにおいて光物理的挙動はＴＭＰｙＰと似ていたけれども、酸素の導入は三重項の寿命に非常に小さな影響しかなく、１Ｏ２の放出は検出できなかった。この一般的ではない挙動は、それ自体がポルフィリンの光物理的特性を乱すものではないが、酸素による接触を制限するポルフィリンのホストへの強い結合と関係していると思われる。
【０１８１】
当業者であれば、当業界で知られる適切な増感剤ならば、特にここで列挙したものと置き換えて利用可能であることを認識できるであろう。さらに、どのような適切なポリマーも適切な増感剤がその上または中に提供され得る材料としての提供に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８２】
【図１】ポルフィリン増感剤を薄い被膜として材料上に内蔵する二つの実施例を図解する。
【図２】１００ｍｃｇ／ｍｌ水溶液に浸して８０％および９０％湿潤したコポリマーの紫外可視スペクトルを図解する。
【図３】ポルフィリンおよびポルフィリン増感剤を材料上の薄い被膜として内蔵するモノマーの構造の、５つの実施例を図解する。
【図４】１００μｇ／ｍｌポルフィリン溶液に漬けたＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマー中のＴＭＰｙＰの紫外可視吸収スペクトルを図解する。
【図５ａ】１００μｇ／ｍｌポルフィリン溶液に１度浸けた２０：８０／ＭＡＡ：ＨＥＭＡフィルム中のＴＭＰｙＰの蛍光強度による深度分析を図解する。
【図５ｂ】１００μｇ／ｍｌポルフィリン溶液に５度浸けた２０：８０／ＭＡＡ：ＨＥＭＡフィルム中のＴＭＰｙＰの蛍光強度による深度分析を図解する。
【０１８３】
【図６】１０μｇ／ｍｌポルフィリン溶液に５度浸けたＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡコポリマー中のＴＰＰＳの紫外可視吸収スペクトルを図解する。
【図７】１００μｇ／ｍｌポルフィリン溶液に浸けた３０：７０／ＤＥＡＥＭＡ：ＨＥＭＡフィルム中のＴＰＰＳの蛍光強度による深度分析を図解する。
【図８】Ｎ２泡立て条件下における２０：８０／ＭＡＡ：ＨＥＭＡ中の励起ＴＭＰｙＰの減衰が見せる過渡吸収相違シグナル（λｅｘ＝５３２ｎｍ、λｍｏｎ＝４７４ｎｍ）を図解する。上部描画は実験データと適合二次指数関数減衰を比較している。下部描画はこの二次指数関数的適合の残差を表している。
【図９】ＴＭＰｙＰ処理されたＭＡＡ：ＨＥＭＡコポリマーからの１Ｏ２（１２７０ｎｍ）放出の減衰軌跡を図解する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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