(57)【要約】非改変および改変多官能性ポリイオン性コポリマー、ならびに水性潤滑媒体を含む潤滑組成物、ならびにこのような組成物を作製および使用する方法が、本明細書中において記載される。潤滑組成物は、金属酸化物表面（これらは、互いに接触する）に適用される。このコポリマーは、滑り表面のための表面保護境界相として役立ち得るか、またはこれらはまた、さらなる分子（これらは、表面の摩擦学的特性を改変し得る）の固定のために使用され得る。
2005523372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電表面を潤滑にする方法であって、該方法が、潤滑組成物を該表面に投与する工程を包含し、
ここで、該潤滑組成物が、ポリイオン性骨格および非相互作用側鎖を有するグラフトポリマー、ならびに水性媒体を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記ポリイオン性骨格が、ポリ（カチオン性）である、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記ポリイオン性骨格が、中性ｐＨにおいて正味正の電荷を有するポリアミノ酸および多糖類からなる群より選択される、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記ポリイオン性骨格が、ポリ−Ｌ−リジンである、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記ポリイオン性骨格が、ポリ（アニオン性）である、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記ポリイオン性骨格が、中性ｐＨにおいて正味負の電荷を有するポリアミノ酸である、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、前記アミノ酸が、ポリ（Ｌ−グルタミン酸）である、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記非相互作用側鎖が、ポリ（エチレングリコール）鎖である、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記ポリ（エチレングリコール）鎖が、自由末端において官能基を含むように改変される、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記コポリマーが、さらにビオチンを含み、ここで、該ビオチンが、少なくとも１つのポリ（エチレングリコール）鎖に結合される、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記荷電表面が、金属酸化物である、方法。
【請求項１２】
潤滑にされた表面であって、該潤滑にされた表面が、荷電表面および潤滑組成物を備え、ここで、該潤滑組成物が、ポリイオン性骨格および非相互作用側鎖を有するグラフトポリマー、ならびに水性媒体を含む、潤滑にされた表面。
【請求項１３】
請求項１２に記載の潤滑にされた表面であって、前記潤滑組成物が、ＰＬＬ−ｇ−ＰＥＧである、潤滑にされた表面。
【請求項１４】
潤滑にされた表面であって、前記荷電表面が、金属酸化物である、潤滑にされた表面。
【請求項１５】
荷電表面を潤滑にする方法であって、該荷電表面が、その表面上に、ポリイオン性骨格および非相互作用側鎖を有するグラフトコポリマーおよび水性媒体を含み、該方法が、水溶液を該デバイスに提供する工程を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本出願は、２００２年４月１６日に出願された「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ  Ｆｏｒ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ」と題されたＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．６０／３７３，１６１に対して優先権を主張する。
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、一般的に、摩擦学の分野であり、そして詳細には、表面上の摩擦係数および摩耗を減少させるために、表面に潤滑組成物を適用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
機械またはデバイスの表面が互いにこすれる場合、この表面の摩耗とともに、摩擦力が生じる。摩耗は、機械またはデバイスが適切かつ効率的に機能する能力を減少する。摩擦抵抗は、多くの方法（例えば、表面の構造、使用される材料を変えることによって、そして／または表面間に潤滑剤を加えることによって）で減少し得る。潤滑剤は、薄膜を形成することによって滑り表面を分離し、それによって、摩擦抵抗および摩耗を減少する。しかし、負荷が増加し、滑り速度が増加すると、多くの潤滑剤は、破壊される。オイルベースの潤滑剤の場合、速度および圧力が増加すると、オイルは加熱し、潤滑剤は、破壊される。さらに、多くのオイルベースの潤滑剤は、食品および飲料の産業のような産業には適切ではない。これらの産業は、生産される食品を汚染しない潤滑剤を必要としている。
【０００４】
水は、従来の潤滑油に対して魅力的な代替である。水は、潤滑剤として、エコロジカルで、健康で、安全で、そして経済的な利点、ならびに優れた熱移動特性を有する。従って、水は、滑り表面に対する冷却剤として役立つ。しかし、水は、低い粘度の圧力係数という不利な条件を有し、これは、高い負荷を支持する能力を減少する。自然は、圧力に応答して変化しそして表面上に境界潤滑剤として機能し得る生体分子の固定された鎖を保持する「スマート」材料（軟骨）を用いて、インビボで滑り表面をコーティングすることによって、この問題を解決する。
【０００５】
水性媒体による潤滑に関する文献の大部分は、以下を扱う文献に分けられる：（１）ヒト身体における生物学的潤滑（Ｊａｙ  ＧＤら，Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔ．Ｒｅｓ．，４０（３）：４１４−４１８（１９９８）；Ｓｃｈｗａｒｚ  ＩＭ  ＆  Ｈｉｌｌｓ  ＢＡ，Ｂｒｉｔ．Ｊ．Ｒｈｅｕｍａｔｏｌｏｇｙ，３７（１）：２１−２６（１９９８）；Ｓｍｉｔｈ  ＡＭＡら，Ｉｎｔ．Ｊ．ＳＴＤ  ＆  ＡＩＤＳ，９（６）：３３０−３３５（１９９８）；Ｗｉｄｍｅｒ  ＭＲら，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０（１−２）：１１１−１６（２００１）；Ｘｉｏｎｇ  ＤＳ  ＆  Ｇｅ  ＳＲ，ＷＥＡＲ，２５０：２４２−４５（２００１））、（２）セラミックスの潤滑（Ｂａｓｕ  Ｂら，ＷＥＡＲ，２５０：６３１−４１（２００１）；Ｃｈｅｎ  Ｍら，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１１（１）：２３−２８（２００１）；Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ  Ａら，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，４５（１）：１１０−１６（２００２）；Ｓａｉｔｏ  Ｔら，ＷＥＡＲ，２４７（２）：２２３−３０（２００１）；Ｕｍｅｈａｒａ  Ｎ  ＆  Ｋａｔｏ  Ｋ，Ｊ．Ｊａｐａｎ．Ｓｏｃ．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｓｔｓ，４２（１１）：８７９−８５（１９９７）），ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ  ｗａｔｅｒ（Ｒｅｇｅｎａｕｅｒ−Ｌｉｅｂ  Ｋら，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２９４（５５４２）：５７８−８０（２００１））、（３）液圧ポンプ（Ｗａｎｇ  Ｄら，Ｉｎｄｕｓｔ．Ｌｕｂｒｉｃ．ａｎｄ  Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ．５３（５）：２１１−１６（２００１））、ならびに（４）Ｏ／Ｗエマルジョン（Ｒａｔｏｉ−Ｓａｌａｇｅａｎ  Ｍら，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  Ｉｎｓｔ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇｉｎ．Ｐａｒｔ  Ｊ：Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｅｎｇｉｎ．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，２１１（Ｊ３）：１９５−２０８（１９９７）およびＲａｔｏｉ−Ｓａｌａｇｅａｎ  Ｍら，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，４０（４）：５６９−７８（１９９７））、またはｒｕｂｂｅｒ  ｔｉｒｅｓ  ｏｎ  ｒｏａｄｓ（Ｖｅｉｔｈ  ＡＧ，Ｒｕｂｂｅｒ  Ｃｈｅｍ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，６９（５）：８５８−７３（１９９６））。しかし、比較的少数の文献が、金属の接触の潤滑のために、境界潤滑添加剤を含む単一相水性潤滑剤の使用に取り組む。
【０００６】
Ｐｌａｚａ  Ｓら，ＷＥＡＲ，２４９（１２）：１０７７−８９（２００１）は、水溶液においていくらかの抗摩耗活性および摩擦減少活性を示すようであるポリオキシエチレンジホスフェート誘導体を記載する。５Ｎの負荷において、試験された全てのサンプルは、約０．１の５Ｎでの摩擦係数を示した。Ｌｅｉ  Ｈら，ＷＥＡＲ，２５２（３−４）：３４５−５０（２００２）は、フラーレン−スチレンスルホン酸コポリマーを記載し、これは、報告された最も低い負荷（１００Ｎ）において低い（０．３）摩擦係数を示す。摩耗の傷は、摩耗試験後に非常に硫黄が豊富であることが示される。Ｄｕａｎ  Ｂ  ＆  Ｌｅｉ  Ｈ，ＷＥＡＲ，２４９（５−６）：５２８−３２（２００１）は、トリエタノールアミン水溶液および水溶性アルコキシリン酸亜鉛（ＯＰＺ）溶液のような水性流体に対する添加剤として、コロイド状ポリスチレンの使用を報告する。水性ベース流体へのコロイド状ポリスチレンの添加は、最大非焼き付き（ｎｏｎ−ｓｅｉｚｕｒｅ）負荷によって示されるように、鋼の摩耗挙動に対して有利な効果を有するようである。しかし、摩耗の傷の直径は、コロイドを含まない溶液を使用したときの摩耗の傷の直径と比較して、有意に減少せず、摩擦減少挙動を開示しない。Ｈｏｌｌｉｎｇｅｒ  Ｓら，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，９（３−４）：１４３−１５１（２０００）は、ホスフェート含有溶液中に懸濁された小胞層状システムの使用を報告し、これは、真鍮とタングステンとの間の界面における摩擦を減少するようである。
【０００７】
米国特許第５，４６２，９９０号および同第５，６２７，２３３号ならびにＷＯ  ９８／４７９４８（全て、Ｈｕｂｂｅｌｌらに対する）に記載された多官能性コポリマーは、外科用シーラントとして、分析デバイスにおいて使用されている。Ｈｕｂｂｅｌｌらに対する米国特許第５，４６２，９９０号および同第５，６２７，２３３号は、細胞と組織との間の接着および免疫認識を阻害する際における使用のための多官能性ポリマー材料を開示する。これらの材料は、組織結合成分（ポリイオン性）および組織非結合成分を含む。特に、Ｈｕｂｂｅｌｌは、３００より大きな分子量を有し、ＡＢコポリマー、ＡＢＡコポリマー、およびブラシ型コポリマーを含む構造を有する種々のＰＥＧ／ＰＬＬコポリマーを開示する。これらのコポリマーは、組織シーラントとしての使用のためにそして外科的癒着を妨げるために、商業的に開発されている。ＨｕｂｂｅｌｌらによるＷＯ９８／４７９４８は、生物医学的な適用において、細胞−表面相互作用、細胞−細胞相互作用および組織−表面相互作用を制御するために、生物学的サンプルおよび非生物学的サンプルに結合し得るグラフト化ポリイオン性コポリマーを記載する。ＨｕｂｂｅｌｌらによるＷＯ  ００／０６５３５２は、分析およびセンサーデバイスにおけるポリイオン性コーティングを記載し、これは、標的分析物の特異的認識を促進し、そして同時に、サンプリング溶液中の他の分子の非特異的吸着を最小化する。しかし、これらの材料は、まだ潤滑剤として使用されていない。
【０００８】
改善された潤滑組成物についての必要性が存在する。特に、金属酸化物表面における摩擦を減少し得る組成物についての必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、環境に優しい水性潤滑剤を生産するために水性媒体に、単純に、迅速にかつ費用効果的に添加され得る安定なポリマー性材料を提供することが、本発明の目的である。
【００１０】
潤滑組成物を用いて金属酸化物表面および他のチャージされた表面をコーティングして、表面上の摩擦係数および摩耗を減少させることが、本発明のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の簡単な要旨）
潤滑組成物（非改変および改変、多官能性ポリイオン性コポリマーおよび水性潤滑媒体を含む）、ならびにこのような組成物を作製するための方法および使用するための方法が本明細書中に記載される。潤滑組成物は、互いに接触する金属酸化物または他のチャージされた表面に適用される。コポリマーは、滑り表面のための表面保護境界層として役立ち得るか、またはコポリマーはまた、表面の摩擦学的特性を改変し得るさらなる分子の固定化のために使用され得る。
【００１２】
（本発明の詳細な説明）
（Ｉ．コポリマー）
コポリマーは、非相互作用側鎖（例えば、ポリ（エチレングリコール）ベースの側鎖）を有するポリイオン性骨格（ポリカチオン性またはポリアニオン性のいずれか）を含むグラフトコポリマーである（図１Ａを参照のこと）。コポリマーは、ブロックコポリマーである。コポリマーは、以下の形態であり得る：（１）ポリ（Ｂ）の骨格およびポリ（Ａ）、（Ａ）ｘ−ｂ−（Ｂ）ｙから構成される毛（ｂｒｉｓｔｌｅ）を有するブラシコポリマー（瓶洗いブラシ（ｂｏｔｔｌｅ  ｂｒｕｓｈ）のような、１つの組成の骨格および別の組成の毛を有する）；（２）ＡＢブロックコポリマー（すなわち、（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ、またはポリ（Ｂ）に１つの末端で接続されたポリ（Ａ））；および（３）ＡＢＡブロックコポリマー（すなわち、（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ（Ａ）ｚ、またはポリ（Ａ）鎖に対して両端で接続されたポリ（Ｂ）、あるいは（Ｂ）ｘ（Ａ）ｙ（Ｂ）ｚ）（ここで、Ａは、モノマーであり、そのポリマーは、組織に強力に結合されない；Ｂは、モノマーであり、そのポリマーは、組織に強力に結合される；ｘは、５以上の整数である；ｙは、３以上の整数である；そしてｚは、０以上の整数である）。ポリ（Ａ）およびポリ（Ｂ）は、一般的に、線形ポリマーであるが、両方は、線形または分枝であり得る。ＡおよびＢの両方は、モノマー、マクロマーまたはポリマーであり得る。
【００１３】
適切なコポリマーは、全てＨｕｂｂｅｌｌらに対する米国特許第５，４６２，９９０号および同第５，６２７，２３３号ならびにＷＯ  ９８／４７９４８に記載される。米国特許第５，４６２，９９０号および同第５，６２７，２３３号は、多官能性ポリマー（組織結合成分（ポリイオン性）および組織非結合成分を含む）を開示する。特に、Ｈｕｂｂｅｌｌは、３００を超える分子量、ならびにＡＢコポリマー、ＡＢＡコポリマー、およびブラシ型コポリマーを含む構造を有するＰＥＧ／ＰＬＬコポリマーを開示する。ＷＯ  ９８／４７９４８は、生物医療適用において、細胞−表面相互作用、細胞−細胞相互作用および組織−表面相互作用を制御するために、生物学的サンプルおよび非生物学的サンプルに結合されるグラフトコポリマーを記載する。ＨｕｂｂｅｌらによるＷＯ  ００／６５３５２は、分析およびセンサーデバイスにおけるポリイオン性コーティングを記載する。
【００１４】
（ｉ．ポリイオン性骨格）
骨格は、ポリ（カチオン性）またはポリ（アニオン性）であり得る。適切なポリ（カチオン性）ポリマーは、中性ｐＨにおいて正味正の電荷を有し、そしてポリマー骨格またはポリマー側鎖のいずれかにアミン基を有するポリアミン（例えば、ポリ−Ｌ−リジンおよび他の正に荷電された天然もしくは合成のアミノ酸またはアミノ酸の混合物のポリアミノ酸）を含む。これらには、以下が挙げられる：ポリ（Ｄ−リジン）、ポリ（オルニチン）、ポリ（アルギニン）、およびポリ（ヒスチジン）、ならびにポリ（アミノスチレン）、ポリ（アミノアクリレート）、ポリ（Ｎ−メチルアミノアクリレート）、ポリ（Ｎ−エチルアミノアクリレート）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアクリレート）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノアクリレート）、ポリ（アミノメタクリレート）、ポリ（Ｎ−メチルアミノメタクリレート）、ポリ（Ｎ−エチルアミノメタクリレート）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメタクリレート）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノメタクリレート）、ポリ（エチレンイミン）、第４級アミンのポリマー（例えば、ポリ（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアミノアクリレートクロリド）、ポリ（メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド））ならびに、天然または合成の多糖類（例えば、キトサン）。
【００１５】
適切なポリアニオン性ブロックとしては、中性ｐＨにおいて正味負の荷電を有する天然および合成のポリアミノ酸が挙げられる。代表的なポリアニオン性ブロックは、ポリ（グルタミン酸）であり、これは、ｐＨ７において、負の荷電を有するカルボン酸側鎖を含む。グリコール酸は、単に１つの例である。これは、重合され得、そして中性ｐＨまたはその付近で負の荷電を有する側鎖官能基を含む他の天然または非天然モノマーによって置換され得る（例えば、ペンダント基として結合されるカルボン酸基を有する任意のポリマー）。適切な材料としては、アルギネート、カラゲナン、フルセララン（ｆｕｒｃｅｌｌａｒａｎ）、ペクチン、キサンタン、ヒアルロン酸、へパリン、ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、デキストラン硫酸、ポリ（メタ）アクリル酸、酸化セルロール、カルボキシメチルセルロースおよびクロスマルメロール、ペンダントカルボキシル基を含む合成ポリマーおよびコポリマー（例えば、骨格中にマレイン酸またはフマル酸を含むもの）が挙げられる。主に負の荷電のポリアミノ酸は、特に適切である。これらの材料の例としては、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、および他の天然および非天然アミノ酸とのそのコポリマーが挙げられる。ポリフェノール材料（例えば、タンニンおよびリグニン）もまた使用され得る。好ましい材料としては、アルギニン、ペクチン、カルボキシメチルセルロース、へパリン、およびヒアルロン酸が挙げられる。
【００１６】
正に荷電された（カチオン性）骨格（図１Ａおよび１Ｂを参照のこと）または負に荷電された（アニオン性）骨格（図１Ｃおよび１Ｄを参照のこと）の選択は、コポリマーが適用される表面のタイプに基づく。表面は、しばしば、水性環境に暴露される場合、正の荷電または負の荷電を有する。特に、水溶液に暴露される金属酸化物（例えば、鋼またはチタン表面に存在する金属酸化物）あるいは金属酸化物コーティングは、自然に、選択された特定の酸化物の等電点（ＩＥＰ）より上のｐＨで負の荷電を得、そしてその特定の酸化物の等電点より下のｐＨで正の荷電を得る。例えば、ｐＨ７（中性溶液）において、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタルまたは酸化チタン（ＴｉＯ２）は、全て、負に荷電されることが公知であり、一方、酸化アルミニウムは、ｐＨ７で、正に荷電される。ポリマーおよび表面の反対の荷電は、表面へのポリマー骨格の強力な静電的結合を導き、ＰＥＧ鎖が溶液中に突出し得、潤滑コーティングを形成し得る。
【００１７】
（ｉｉ．非相互作用性ポリマー）
「非相互作用性」は、このポリマーが金属酸化物表面と相互作用も結合もしないことを示す。適切な非相互作用性ポリマーとしては、ポリアルキレンオキシド（例えば、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、水溶液中において少なくとも１ｇ／リットルの溶解度を有する混合ポリアルキレンオキシド（例えば、いくつかのポロキサマー非イオン性界面活性剤）、中性水溶性多糖類、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン、非カチオン性ポリ（メタ）アクリレート、多くの中性多糖類（デキストランを含む）、フィコールおよび誘導体化セルロース（例えば、ヒドロキシエチルセルロース）、ポリビニルアルコール、非カチオン性ポリアクリレート（例えば、ポリ（メタ）アクリル酸、およびそのエステルアミドおよびヒドロキシアルキルアミド）、および中性ポリ（アミノ酸）（例えば、ポリ（セリン）、ポリ（スレオニン）およびポリ（グルタミン））、ならびにそのモノマーのコポリマー、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００１８】
好ましい実施形態において、非相互作用ポリマーは、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）である。ＰＥＧ鎖は、非常に水溶性であり、そして高い可撓性である。ＰＥＧ鎖は、水中において非常に高い運動性を有し、そして構造内において基本的に非イオン性である。ＰＥＧ鎖は、ポリイオン性骨格上にグラフト化されてコポリマーを形成する。
【００１９】
（ｉｉｉ．改変コポリマー）
コポリマーは、側鎖の末端（自由末端）位置またはその付近に官能基を導入することによって改変され得る。これらの基は、摩擦学的挙動に対してさらなる有利な効果を有する種の官能基化および組み込みを可能にする。１つの実施形態において、生物活性分子（例えば、ビオチン）が、ＰＥＧ鎖の末端に付加される（例えば、図１Ｂおよび１Ｄを参照のこと）。他のリンカー種（例えば、チオール、ＮＴＡ（Ｎｉイオンを介するヒスチジン−タグに結合するため）、およびビニルスルホン）がまた、使用され得る。
【００２０】
改変コポリマーは、３つの機能を有する：（１）反対に荷電された基材表面に分子を結合するために使用される骨格内の荷電部位（「基材結合機能」と呼ばれる）、（２）表面を潤滑にするための密な構造（例えば、ブラシ）を形成するグラフト化側鎖、および（３）有利な摩擦学的特性を有するさらなる分子の組み込みを可能にする官能基。
【００２１】
非改変および改変コポリマーは、単一で、連続的に、または混合物として使用され得る。
【００２２】
（ｉｖ．水溶液）
水溶液は、潤滑剤（例えば、水または緩衝溶液（例えば、ＨＥＰＥＳ））であり得る。他の添加剤（例えば、さびおよび腐食を妨げる化合物）もまた存在し得る。
【００２３】
（ＩＩ．潤滑剤組成物を作製する方法）
コポリマーは、低濃度で水性媒体に溶解される。ポリマーは、０．１ｇ／リットル〜１０ｇ／リットルの濃度を有する溶液を形成するために添加される。好ましい実施形態において、濃度範囲は、０．２５ｇ／リットル〜２ｇ／リットルである。
【００２４】
腐食およびさびを妨げる添加剤は、溶液中に存在し得る。
【００２５】
（ＩＩＩ．潤滑剤組成物を使用する方法）
潤滑剤組成物は、荷電表面に適用されて、表面上に潤滑コーティングを形成し得る。これは、境界潤滑条件下で２つの滑り表面間におけるより低い摩擦係数、ならびに摩耗からの表面の保護を生じる。図２に示されるように、コポリマーの荷電骨格は、表面上に吸着されるが、一方、ＰＥＧ側鎖は、一般的に、表面から離れるように延びる。ＰＥＧ側鎖は、他の分子との特異的な相互作用を可能にする側鎖の末端において機能的分子（図２の点として示される）を含むように改変され得る。
【００２６】
金属酸化物薄膜が存在する任意のシステム（例えば、鋼、アルミニウム、チタン、ガラス、シリコン）は、潤滑剤組成物でコーティングされ得る。このようなシステムは、オイルベースのシステムで水溶液を支持する。織物または食物および飲料産業において使用されるデバイスまたは機械（例えば、オイルからの汚染が問題である）は、潤滑組成物でコーティングされ得る。
【００２７】
本発明は、さらに、以下の非限定的な実施例を参照することによって理解される。
【００２８】
（実施例）
（実施例１：金属酸化物表面上へのＰＬＬ（３７５）−ｇ［５．６］−ＰＥＧ（５）の吸着）
ＰＬＬ（３７５）−ｇ［５．６］−ＰＥＧ（５）またはＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（２）は、ｐＨ７．４で１０ｍＭ有機緩衝液（４−（２−ヒドロキシエチル）ピペリジン−１−エタンスルホン酸）（ＨＥＰＥＳ））に添加されて、１ｍｇ／ｍＬのポリマー溶液を形成した。光導波管ライトモード分光学（ＯＷＬＳ）法によって測定を行った。
【００２９】
図３は、時間の関数として、鋼表面（導波管表面上にスパッタリングされたマグネトロン）上のＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（２）溶液の取り込みを示し、これによって、ポリマーがそれ自体を表面に結合することを示し、短時間の後に、約２００ｎｇ／ｃｍ２の表面被覆を形成する。図４は、いくつかの酸化物表面上でのＰＬＬ（３７５）−ｇ［５．６］−ＰＥＧ（５）の合計の取り込みを示し、これは、酸化物表面の等電点での取り込みの量の依存性を示す。
【００３０】
（実施例２：ＰＬＬ−ｇ−ＰＥＧコポリマーを用いるガラスに対する鋼ピンの潤滑（滑り幾何学的形状））
ＰＬＬ−ＰＥＧ（ＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（２）およびＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（５））の２つの異なる構造物を、０．２５ｇ／リットルの濃度でＨＥＰＥＳ中に溶解し、そして鋼ピンおよびガラスからなる対を潤滑にするために使用した。鋼をその天然の酸化物を用いてカバーする。
【００３１】
潤滑処方物を試験するための接触幾何学的形状を、図５に示す。潤滑剤をガラスの表面上に配置し、次いで、鋼ピンをガラスの頂部に配置し、そしてガラスディスクを、２つの表面の間に滑りの動きを作り出すために回転させた。ガラスおよびピンをまた、ポリマーを含まない緩衝液中で試験した。
【００３２】
図６において、ポリマー含有溶液を、ポリマーを含まない緩衝液と比較した場合、添加されるポリマーの滑り−摩擦−減少効果が示される。緩衝液の摩擦係数（μ）（０．２８）は、ＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（２）について０．１３の値、そしてＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（５）について０．１１の値に減少する。従って、摩擦減少効果が観察される。これらの結果はまた、摩擦の減少が、側鎖（例えば、ＰＥＧ）の長さが増加するにつれて、摩擦の減少が大きくなることを示す。
【００３３】
（実施例３：ＰＬＬ−ＰＥＧグラフトポリマーを用いる、３つの異なる滑り対（鋼−ガラス、鋼−シリコン、および鋼−鋼）の潤滑）
ＰＬＬ（２０）−ｇ（２．１）−ＰＥＧ（２）、ポリマーを、０．２５ｇ／リットルでＨＥＰＥＳに加えた。鋼ピンを、各実験において使用し、そして２ニュートンの力を適用した。潤滑剤処方物を試験するための接触幾何形状を、図５に示す。摩擦減少効果は、３つの異なる滑り対（鋼−ガラス、鋼−シリコン、および鋼−鋼）において観察された（図７）。摩擦減少効果は、３つ全ての対で注目される。鋼−シリコン対について、摩擦係数は、ポリマー無しの０．２１から、ポリマー溶液での０．１２に減少した。鋼−ガラス対について、摩擦係数は、ポリマー無しの０．３６から、ポリマー溶液での０．０９にさらにより劇的に減少した。鋼−鋼対について、摩擦係数は、ポリマー無しの０．３６から、ポリマー溶液での０．２２に減少した。
【００３４】
（実施例４：ＰＬＬ−ｇ−ＰＥＧコポリマーを用いるガラスに対する鋼球の潤滑（回転幾何学的形状））
ＰＬＬ−ＰＥＧ（ＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（２）およびＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（５））の２つの異なる構造物を、０．２５ｇ／リットルの濃度でＨＥＰＥＳ中に溶解し、そして鋼ピンおよびソーダガラスからなる対を潤滑にするために使用した。鋼をその天然の酸化物を用いてカバーする。
【００３５】
潤滑処方物を試験するための接触幾何学的形状を、図８に示す。潤滑剤を、ガラスディスクの表面（１０）上に配置し、次いで、鋼球（１５）を、ガラスの上部に配置した。ガラスディスク（２０）および鋼球（１５）を両方とも回転させ、１０の滑り／回転比（主に回転）で、混合回転／滑り接触を作り出した。ガラス（２０）および球（１０）をまた、ポリマーを含まない緩衝液（ＨＥＰＥＳ）で試験した。
【００３６】
この試験の結果を、図９に示す。添加されたポリマーの摩擦減少効果を、純粋な緩衝液と比較する。２桁より大きい摩擦係数減少効果を、ポリマーがこの緩衝液に添加された場合に、観察した。さらに、より長いＰＥＧ鎖（ＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（５））が、ポリマーの短鎖バージョン（ＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（２））よりも約一桁を超えた効果を提供した。
【００３７】
開示された発明が、変化し得るので、記載された特定の方法論、プロトコル、および試薬に限定されないことが理解される。本明細書中で使用される用語が、特定の実施形態のみを記載する目的であり、本発明の範囲を制限することを意図せず、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されることがまた理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】図１Ａは、負に荷電された表面の表面改変のための、ポリカチオン性骨格、ポリ（Ｌ−リジン）−ｇ−ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ−ｇ−ＰＬＬ）を有するグラフトコポリマーの化学構造を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ＰＥＧ側鎖の一部の末端においてビオチンで官能基化されたＰＥＧ−ｇ−ＰＬＬポリマーの化学構造を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、正に荷電された表面の表面改変のための、ポリアニオン性骨格、ポリ（Ｌ−グルタミン酸）−ｇ−ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ−ｇ−ＰＬＧ）を有するグラフトコポリマーの化学構造を示す。
【図１Ｄ】図１Ｄは、ＰＥＧ側鎖の一部の末端においてビオチンで官能基化されたＰＥＧ−ｇ−ＰＬＧポリマーの化学構造を示す。
【図２】図２は、表面に吸着された多官能性ポリマーの絵的表示である。図２の上部分は、ＰＬＬ−ＰＥＧの化学構造および負に荷電された酸化物表面上に吸着されたＰＬＬ−ＰＥＧの絵的表示を含む。図２の下部分は、カチオン性成分（太線）およびポリ（エチレングリコール）（細線）から形成されたグラフトコポリマー（ａ）およびブロックコポリマー（ｂ）の絵的表示を含む。細線の末端の点は、ＰＥＧ鎖の先端に結合され得る特定の分子を表す。
【図３】図３は、時間（分）  対  ３つの異なる金属酸化物表面（Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｉ０．６Ｔｉ０．４Ｏ２、およびＴｉＯ２）上に吸着されたＰＬＬ（３７５）−ｇ［５．６］−ＰＥＧ（５）（ｎｇ／ｃｍ２）の量のグラフである。
【図４】図４は、等電点  対  ３つの異なる金属酸化物表面（Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｉ０．６Ｔｉ０．４Ｏ２、およびＴｉＯ２）について吸着されたポリマー、ＰＬＬ（３７５）−ｇ［５．６］−ＰＥＧ（５）（ｎｇ／ｃｍ２）の量のグラフである。
【図５】図５は、潤滑処方物を試験する際に使用されるピン−オン−ディスク滑り幾何学的形状の絵的表示である。破線領域は、潤滑処方物を示す。暗い影付きの矩形は、ピンを示す。
【図６】図６は、鋼−ガラス滑り対のための境界潤滑添加剤としてのＰＬＬ−ＰＥＧの２つの異なる構造、（１）ＰＬＬ（２０）−ｇ（３．４）−ＰＥＧ（２）および（２）ＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（５）についての摩擦係数を決定するために使用される、摩擦力（Ｎ）  対  負荷（Ｎ）のグラフである。
【図７】図７は、０．２５ｇ／リットルの濃度でのＨＥＰＥＳ中のＰＬＬ（２０）−ｇ（２．１）−ＰＥＧ（２）の存在下での種々の滑り対についての摩擦係数を決定するために使用される、負荷（Ｎ）  対  摩擦力（Ｎ）のグラフである。２ニュートンの力が加えられた。鋼ピンを、各実験において使用した。種々の滑り表面シリコンウェハ（四角）、ガラス（丸）、および鋼（三角）であった。
【図８】図８は、回転幾何学的形状において潤滑処方物を試験する際に使用されるボール−オン−ディスク幾何学的形状の絵的表示である。
【図９】図９は、１０の滑り−回転比で、ガラスディスク上を転がる鋼球についての純粋な緩衝液（ＨＥＰＥＳ）、ＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（２）およびＰＬＬ（２０）−ｇ［３．４］−ＰＥＧ（５）についての平均回転速度（ｍｍ／秒）  対  摩擦係数（μ）のグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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