(57)【要約】【課題】親水性が向上され、生体物質に対して低吸着性であり、細胞傷害性が低減された、生体適合性の高い重合体、ならびにこれを用いたコーティング組成物および物品を提供する。【解決手段】式（１）で表される構造単位Ａを含む重合体：【化１】2018009137.tif 000016（式（１）において、Ｒ１１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ１２は、ＮＨ、または酸素原子であり、ｍは、０〜４の整数であり、Ｒ１３は、水素原子、メチル基、水酸基、またはメトキシ基であり、＊は結合を表す）。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で表される構造単位Ａを含む重合体：
【化１】
2018009137.tif 000010
（式（１）において、Ｒ１１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ１２は、ＮＨ、または酸素原子であり、ｍは、０〜４の整数であり、Ｒ１３は、水素原子、メチル基、水酸基、またはメトキシ基であり、＊は結合を表す）。
【請求項２】
式（２）で表される構造単位および式（３）で表される構造単位から選択される少なくとも１つの構造単位Ｂを含む、請求項１に記載の重合体：
【化２】
2018009137.tif 000011
（式（２）において、Ｒ２１は、水素原子、またはメチル基であり、＊は結合を表す）；
【化３】
2018009137.tif 000012
（式（３）において、Ｒ３１は、水素、またはメチル基であり、Ｒ３２は、水素原子、またはメチル基であり、＊は結合を表し、ｎは、２〜１００の整数である。）。
【請求項３】
式（４）で表される構造単位Ｃを含む、請求項１または２に記載の重合体。
【化４】
2018009137.tif 000013
（式（４）において、Ｒ４１は、水素原子、またはメチル基であり、ｓは、４であり、Ｒ４２は、独立して、水素原子、またはメチル基であり、＊は、結合を表す。）。
【請求項４】
式（５）で表される構造単位Ｄを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の重合体。
【化５】
2018009137.tif 000014
（式（５）において、Ｒ５１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ５２、Ｒ５３およびＲ５４は、独立して、メトキシ基、エトキシ基、水素原子またはメチル基であり、ただし、Ｒ５２、Ｒ５３およびＲ５４のうち１つ、２つまたは３つは、独立して、メトキシ基、またはエトキシ基であり、＊は、結合を表し、ｐは、２〜１０の整数である。）。
【請求項５】
式（６）で表される構造単位Ｅを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の重合体。
【化６】
2018009137.tif 000015
（式（６）において、Ｒ６１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ６２は、炭素数１〜１０の直鎖または分枝鎖のアルキル、あるいは炭素数３〜８の脂環式アルキル、あるいはこれらの組み合わせであり、＊は、結合を表す。）。
【請求項６】
重量平均分子量が１００００以上１００００００以下であり、数平均分子量が５０００以上１０００００以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の重合体。
【請求項７】
ポリスチレン基板に、当該重合体の０．３重量％水またはアルコール溶液を塗布し、乾燥したとき、当該重合体が塗布された前記ポリスチレン基板の、純水に対する接触角が、５°以上５０°以下である、請求項１〜６に記載の重合体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の重合体および溶剤を含む、コーティング組成物。
【請求項９】
基材と、前記基材上に形成された請求項１〜７のいずれか一項に記載の重合体を含む塗膜とを備える物品。
【請求項１０】
前記塗膜の、純水に対する接触角が、５°以上５０°以下である、請求項９に記載の物品。
【請求項１１】
前記塗膜が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚みを有する、請求項９または１０に記載の物品。
【請求項１２】
細胞培養用容器である、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合体、コーティング組成物、および物品に関する。より詳細には、生体適合性材料として有用な重合体、ならびにこの重合体を含む、コーティング組成物、および物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体物質と接触する環境で用いられる材料、例えば、バイオアッセイまたは細胞培養等に用いられる容器に、生体適合性を付与する手段として、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）を用いることが提案されている。ホスホリルコリン基は、タンパク質等の生体物質に対する相互作用がきわめて弱く、生体物質の吸着や変性を抑制する性質を有する。
【０００３】
たとえば、特許文献１および特許文献２には、生体適合性を付与するためのホルホリルコリン基と、基材へ結合するためのアルコキシシリル基等を有する共重合体を用いて、材料に対して長期にわたり安定した表面親水性を付与する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８４３００号公報
【特許文献２】特開２０１５−６３５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、細胞培養において目的の細胞凝集塊を作製するにあたり、タンパク質や脂質の容器基材への吸着を抑制するとともに、細胞に対する相互作用をさらに低減させる必要があり、そのために基材の親水性をさらに向上させることが有用であることを見出した。
【０００６】
上記課題を解決する本発明によれば、親水性が向上され、生体物質に対して低吸着性であり、細胞傷害性が低減された、生体適合性の高い重合体、ならびにこれを用いたコーティング組成物および物品が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、式（１）で表される構造単位Ａを含む重合体が提供される：
【化１】
2018009137.tif 000002
（式（１）において、Ｒ１１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ１２は、ＮＨ、または酸素原子であり、ｍは、０〜４の整数であり、Ｒ１３は、水素原子、メチル基、水酸基、またはメトキシ基であり、＊は結合を表す）。
【０００８】
また、本発明によれば、上記重合体および溶剤を含むコーティング組成物が提供される。
【０００９】
さらに、本発明によれば、基材と、前記基材上に形成された上記重合体を含む塗膜とを備える物品が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、優れた生体適合性を有する重合体、およびこれを用いたコーティング組成物および物品が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
（ポリマーＰ）
本実施形態にしたがう重合体であるポリマーＰは、以下の構造単位Ａを含む。
ここで、構造単位Ａは、式（１）で表される構造単位である。
【化１】
2018009137.tif 000003
式（１）において、Ｒ１１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ１２は、ＮＨ、または酸素原子であり、ｍは、０〜４の整数であり、Ｒ１３は、水素原子、メチル基、水酸基、またはメトキシ基であり、＊は結合を表す。式（１）において、得られるポリマーＰの親水性を向上させる観点から、ｍは、２または３であることが好ましく、Ｒ１３は、水酸基であることが好ましい。
【００１３】
ポリマーＰは、式（１）で表される構造単位Ａを含むことにより、優れた親水性を有する。このようなポリマーＰで表面処理された基材は、高い親水性を有し、細胞傷害性がほとんどなく、優れた生体適合性と低吸着性を有するため、たとえば、細胞培養用の容器として用いた場合、細胞凝集塊を良好に作製することができる。
【００１４】
ここで、本発明において、優れた親水性とは、純水に対する接触角が５０°以下の水濡れ性を呈する状態をいう。接触角の測定方法は、公知の方法を採用でき、たとえば、協和界面化学株式会社製「ＣＡ−Ｚ」等の市販の装置を用いて測定する方法を採用することができる。上記方法により、純水に対する接触角が５０°以下であれば、ポリマーＰは優れた親水性を有し、優れた生体適合性を有すると判断することができる。
【００１５】
構造単位Ａの原料となるモノマーとしては、式（１）の構造に対応する（メタ）アクリレートを使用でき、これらは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。このようなモノマーとしては、例えば、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド（ＨＥＡＡ）、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）、アクリル酸２−メトキシエチル等が挙げられる。
【００１６】
一実施形態においてポリマーＰは、式（２）で表される構造単位および式（３）で表される構造単位から選択される少なくとも１つの構造単位Ｂを含んでもよい：
【化２】
2018009137.tif 000004
式（２）において、Ｒ２１は、水素原子、またはメチル基であり、＊は結合を表す。
【化３】
2018009137.tif 000005
式（３）において、Ｒ３１は、水素、またはメチル基であり、Ｒ３２は、水素原子、またはメチル基であり、＊は結合を表し、ｎは、２〜１００の整数である。式（３）において、得られるポリマーＰに対するタンパク質の非特異的吸着を抑制する観点から、ｎは、３〜５０であることが好ましい。
【００１７】
ポリマーＰが式（２）で表される構造単位および式（３）で表される構造単位から選択される少なくとも１つの構造単位で表される構造単位Ｂを含むことにより、ポリマーＰへのタンパク質の非特異的吸着がさらに抑制される。
【００１８】
構造単位Ｂの原料となるモノマーとしては、式（２）または式（３）の構造に対応する（メタ）アクリレートを使用でき、これらは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。式（２）の構造に対応する（メタ）アクリレートモノマーとしては、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）が挙げられる。また、式（３）の構造に対応する（メタ）アクリレートモノマーとしては、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ＰＥＧＭＡ）、（メタ）アクリル酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル（ＤＥＧＭ）等が挙げられる。
【００１９】
一実施形態において、ポリマーＰは、式（４）で表される構造単位Ｃを含んでもよい。
【化４】
2018009137.tif 000006
式（４）において、Ｒ４１は、水素原子、またはメチル基であり、ｓは、４であり、Ｒ４２は、独立して、水素原子、またはメチル基であり、＊は、結合を表す。式（４）において、好ましくは、Ｒ４２はすべて水素原子であり、−Ｎ３は、パラ位に置換されている。
【００２０】
このような構造単位Ｃを有することにより、ポリマーＰを基材に適用した場合、ポリマーＰと基材との間の結合性を向上させることができる。したがって、ポリマーＰを適用された基材が、加熱処理や洗浄処理等に供された場合、ポリマーＰは基材から脱離することなくその表面に留まる。そのため、このような基材は、ポリマーＰの脱離にともなう機能の低下が低減され、持続的な生体適合性を有し得る。
【００２１】
構造単位Ｃの原料となるモノマーとしては、式（４）の構造に対応する（メタ）アクリレートを使用でき、これらは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。このようなモノマーの例としては、メタクリロイルオキシエチル４-アジド桂皮酸エステル（ＭＥＣＡｚ）が挙げられる。
【００２２】
一実施形態において、ポリマーＰは、式（５）で表される構造単位Ｄを含んでもよい。
【化５】
2018009137.tif 000007
式（５）において、Ｒ５１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ５２、Ｒ５３およびＲ５４は、独立して、メトキシ基、エトキシ基、水素原子またはメチル基であり、ただし、Ｒ５２、Ｒ５３およびＲ５４のうち１つ、２つまたは３つは、独立して、メトキシ基、またはエトキシ基であり、＊は、結合を表し、ｐは、２〜１０の整数である。好ましい実施形態において、式（５）におけるｐは、２〜６であり、より好ましくは、２〜４である。
【００２３】
このような構造単位Ｄを有することにより、ポリマーＰを基材に適用した場合、ポリマーＰと基材との結合性を向上させることができる。そのため、ポリマーＰが適用された基材は、持続的な生体適合性を有し得る。
【００２４】
構造単位Ｄの原料となるモノマーとしては、式（５）の構造に対応する（メタ）アクリレートを使用でき、これは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。このようなモノマーとしては、３−（メタクリルオキシ）プロピルジメチルメトキシシラン、３−（メタクリルオキシ）プロピルジメチルエトキシシラン、３−（メタクリルオキシ）プロピルメチルジエトキシシラン、３−（メタクリルオキシ）プロピルメチルジメトキシシラン、３−（メタクリルオキシ）プロピルトリメトキシシラン、３−（メタクリルオキシ）プロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００２５】
一実施形態において、ポリマーＰは、式（６）で表される構造単位Ｅを含む。
【化６】
2018009137.tif 000008
式（６）において、Ｒ６１は、水素原子、またはメチル基であり、Ｒ６２は、炭素数１〜１０の直鎖または分枝鎖のアルキル、あるいは炭素数３〜８の脂環式アルキル、あるいはこれらの組み合わせであり、＊は、結合を表す。
炭素数１〜１０の直鎖または分枝鎖のアルキルとしては、メチル、エチル、プロピル、メチルエチル、ブチル、１，２−ジメチルエチル、ペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、およびヘキシル等が挙げられる。炭素数３〜８の脂環式アルキレンとしては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。
【００２６】
このような構造単位Ｅを有することにより、ポリマーＰを基材に適用した場合、ポリマーＰと基材との結合性を向上させることができる。そのため、ポリマーＰが適用された基材は、持続的な生体適合性を有し得る。
【００２７】
構造単位Ｅの原料となるモノマーとしては、式（６）の構造に対応する（メタ）アクリレートを使用でき、これは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。このようなモノマーとしては、ｎ−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等が挙げられる。
【００２８】
ポリマーＰは、ランダム共重合体またはブロック共重合体であり得る。ランダム共重合体は、これを塗布した基材表面において均一な細胞非接着性が得られるため好ましい。
【００２９】
ポリマーＰは、実質的に構造単位Ａからなるポリマーであってもよいし、上述のさらなる構造単位を含むポリマーであってもよい。ポリマーＰが、構造単位Ａおよび構造単位Ｂを含む場合、ポリマーＰにおける構造単位Ａの含有率（モル％）は、１０モル％以上９９モル％以下であり、好ましくは１５モル％以上７０モル％以下であり、より好ましくは１５％以上５０モル％以下である。
【００３０】
また、ポリマーＰにおける構造単位Ｂの含有率（モル％）は、１モル％以上９０モル％以下であり、好ましくは３０モル％以上８５モル％以下であり、より好ましくは５０％以上８５％以下である。
上記範囲で構造単位Ａおよび構造単位Ｂが含まれることにより、得られるポリマーＰは、良好な生体適合性を有する。
【００３１】
ポリマーＰが、構造単位Ｃ〜Ｅの少なくとも１つを含む場合、ポリマーＰにおける構造単位Ｃ〜Ｅの合計の含有率は、１モル％以上１０モル％以下であり、好ましくは、２モル％以上８モル％以下である。上記範囲で構造単位Ｃ〜Ｅの少なくとも１つを含むポリマーＰは、良好な生体適合性を維持しつつ、基材への結合性を有する。
【００３２】
ポリマーＰにおける各構造単位の含有量および組成は、以下で説明するポリマーＰの製造において、重合反応に用いる原料モノマーの量を調整することにより制御できる。
【００３３】
また、ポリマーＰの重量平均分子量Ｍｗは、１００００〜１００００００であり、好ましくは、２００００〜５０００００である。ポリマーＰの数平均分子量Ｍｎは、５０００〜１０００００であり、好ましくは、１００００〜８００００である。重量平均分子量および数平均分子量が上記範囲内であることにより、ポリマーＰは、その合成時における取扱い性が良好であるとともに、タンパク質の非特異的吸着を効果的に抑制することができる。
【００３４】
なお、重量平均分子量（Ｍｗ）、および数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定により得られる標準ポリオキシエチレンの検量線から求めた、ポリオキシエチレン換算値を用いる。本実施形態において、測定条件は以下の通りである。
装置：ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置（日本分光株式会社製、ＬＣ−２０００Ｐｌｕｓシリーズ）
カラム：東ソー社製、ＴＳＫ−ＧＥＬＡＬＰＨＡ−Ｍ、ＡＬＰＨＡ−２５００
検出器：液体クロマトグラム用ＲＩ検出器
測定温度：４０℃
溶媒：メタノール／水＝７／３(ｖｏｌ／ｖｏｌ)混合溶媒
試料濃度：０．０５ｗｔ％
【００３５】
（ポリマーＰの製造方法）
本発明のポリマーＰの合成は、モノマー化合物の調製およびこれらの重合を含め、当該分野で公知の方法を用いて行うことができる。モノマー化合物は、市販の化合物を使用することができる。重合方法としては、例えば、ラジカル重合法が挙げられる。また、ラジカル重合法を用いる場合、ラジカル重合開始剤を用いて重合する方法が好適である。この場合、懸濁重合、溶液重合、分散重合、乳化重合等の方法を取ることができる。中でも、溶液重合が好ましい。溶液重合の際には、各モノマーを全量一括仕込みで行ってもよいし、一部を反応容器に仕込み、残りを滴下して行ってもよい。
【００３６】
ラジカル重合法に用いることができるラジカル重合開始剤としては、アゾ化合物および有機過酸化物のうちのいずれか１種以上を使用できる。
アゾ化合物としては、たとえば２，２'−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、ジメチル２，２'−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、１，１'−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル)（ＡＢＣＮ）等が挙げられ、これらのうち、いずれか１種以上を使用できる。
また、有機過酸化物としては、たとえば、ジターシャリブチルパーオキサイド（ＤＴＢＰ）、過酸化ベンゾイル（ベンゾイルパーオキサイド，ＢＰＯ）および、メチルエチルケトンパーオキサイド（ＭＥＫＰ）等を挙げることができ、これらのうち、いずれか１種以上を使用できる。
ラジカル重合開始剤の量（モル数）は、原料として用いるモノマーの合計モル数の０．０５％〜３％とすることが好ましい。重合開始剤の量を前記範囲内で適宜設定し、かつ、反応温度、反応時間を適宜設定することで、得られるポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）を１００００〜１００００００の範囲に調整することができる。
【００３７】
ポリマーＰの製造に用いられる重合溶媒は、重合反応に関与せず、かつ重合体と相溶性のある溶媒であれば特に制限されず、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ｔ−ブタノール、ベンゼン、トルエン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルム、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒およびこれらの混合溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
重合溶媒には、必要に応じて、他の添加剤を含めてもよい。
【００３８】
（ポリマーＰの用途）
本発明のポリマーＰを含むコーティング組成物を用いて、無機または有機材料からなる基材の表面を修飾することができる。この場合、コーティング組成物は、ポリマーＰに加え、溶剤、および必要に応じて界面活性剤等の添加剤を含み得る。溶剤としては、水、エタノール、メタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブチルアルコール、ｎ−ペンタノール、シクロヘキサノール等のアルコール、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノン等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、アルコールが、プラスチック基材を変性させず、乾燥させやすいため好ましい。
【００３９】
コーティング組成物に含まれるポリマーＰの量は、適用される基材の種類、得られる膜の厚み、コーティング方法に依存して調整することができる。コーティング組成物中のポリマーＰの濃度は、例えば、０．０１重量％以上１．５重量％以下とすることができる。
【００４０】
表面修飾される基材の材料は、無機材料または有機材料であり得、例えば、無機物質としては、シリカ、アルミナ、ガラス、金属等が挙げられる。有機高分子物質としては、熱可塑性樹脂等が挙げられ、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の直鎖状ポリオレフィン樹脂；ポリスチレン樹脂；環状ポリオレフィン樹脂；含フッ素樹脂；ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。中でも、耐熱性、耐薬品性、低蛍光性、成形性に特に優れる飽和環状ポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。本明細書において、飽和環状ポリオレフィン樹脂とは、環状オレフィン構造を有する単独重合体又は環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体に水素添加した飽和重合体を指す。また、基材の形状は、特に限定されないが、例えば、フィルム状、板状、ビーズ状、繊維状、および中空管状が挙げられる。
【００４１】
ポリマーＰを含むコーティング組成物を用いて基材の表面修飾を行う方法としては、基材をコーティング組成物に浸漬する方法、またはコーティング組成物を、例えば、スプレー塗布により基材に塗布する方法が挙げられるが、これらに限定されず、当該分野において公知の他の手法により表面修飾を行うことができる。
【００４２】
ポリマーＰが構造単位Ｃを有する場合、基材を、ポリマーＰを含むコーティング組成物で表面修飾した後に、光照射するのが好ましい。光照射する条件としては、１０ｍＪ／ｃｍ２以上１０００ｍＪ／ｃｍ２以下が挙げられ、５０ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ２以上７００ｍＪ／ｃｍ２以下であることがさらに好ましい。光照射により、構造単位Ｃからナイトレンが発生し、これが基材またはポリマーＰと反応する。これにより、ポリマーＰを含むコーティング組成物と基材との結合性を向上させることができる。その結果、ポリマーＰを含むコーティング組成物を適用した基材が、加熱処理や洗浄処理等に供された場合、ポリマーＰは基材から脱離することなくその表面に留まりやすくなる。このような基材は、ポリマーＰの脱離にともなう機能の低下が低減され、持続的な生理活性物質固定化能や親水性を有し得る。
【００４３】
ポリマーＰが構造単位Ｄを有する場合、基材を、ポリマーＰを含むコーティング組成物で表面修飾した後に、５０〜１２０℃で５分間〜１００時間加熱処理することが好ましい。加熱により構造単位Ｄから発生したシラノール基が、基材の官能基またはポリマーＰのシラノール基などと脱水縮合することにより、ポリマーＰを含むコーティング組成物と基材との結合性を向上させることができる。これにより、例えば、ポリマーＰを含むコーティング組成物を適用した基材が加熱処理や洗浄処理等に供された場合、ポリマーＰは基材から脱離することなくその表面に留まりやすくなる。このような基材は、ポリマーＰの脱離にともなう機能の低下が低減され、持続的な生理活性物質固定化能や親水性を有し得る。
【００４４】
コーティング組成物の基材への塗布量は、親水性の発現と塗膜の均一性の観点から、ポリマーＰの量に換算して、０．０１〜１０ｇ／ｍ２とすることができ、０．１〜５ｇ／ｍ２とすることが好ましい。
また、コーティング組成物を基材に塗布し、乾燥して得られるポリマーＰからなる塗膜の厚みは、親水性の発現と塗膜の均一性の観点から、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。ポリマーＰからなる塗布膜の厚みは、基材の用途に基づいて適宜変更することができる。
【００４５】
上記方法により基材の表面にポリマーＰを適用して塗膜を設けることにより、基材表面の純水に対する接触角を、５°以上５０°以下とすることができる。好ましくは、この接触角は、５°以上４５°以下であり、より好ましくは、５°以上４０°以下であり、さらに好ましくは、５°以上３０°以下である。ポリマーＰからなる塗膜の接触角は、基材の用途に基づいて変更することができ、例えば、塗膜の厚み、ポリマーＰを構成するモノマーの種類およびその組成、塗膜形成方法等を選択することにより調整できる。
【００４６】
より具体的には、本実施形態のポリマーＰは、ポリスチレン基板に、ポリマーＰの０．３重量％水またはアルコール溶液を塗布し、乾燥したとき、このポリスチレン基板の、純水に対する接触角が、５°以上５０°以下となり得る。好ましくは、この接触角は、５°以上４５°以下であり、より好ましくは、５°以上４０°以下であり、さらに好ましくは、５°以上３０°以下である。
【００４７】
ポリマーＰは、優れた親水性や低吸着性を有し、生体適合性材料として有用である。そのため、ポリマーＰが塗布された基材は、細胞培養用容器、細胞保存容器、医療用デバイス、人工臓器、バイオチップ、バイオセンサ、バイオアッセイ用機器等の物品として使用され得る。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を参照して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの例示に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
（ＨＥＡＡポリマーの合成）
１．１３ｇ（９．８ｍｍｏｌ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド（ＨＥＡＡ、東京化成工業製）、および０．０３３ｇ（０．２ｍｍｏｌ）の２，２'−アゾビス（イソブチロニトリル）をエタノール７ｍＬに溶解させた後、得られた混合溶液を反応容器内に導入した。次に、１０分間アルゴンガスを吹き込んだ後密閉し、６０℃で２０時間反応させた。
得られた溶液を、撹拌しながら、ヘキサン：アセトン：エタノール混合溶媒（体積比６：３：１）４００ｍＬ中に徐々に滴下し、滴下終了後１時間撹拌した後、静置して析出物を沈降させた。上清を除去し、残った析出物をエタノール２００ｍＬに再溶解し、エバポレーターで濃縮して、目的のポリマーを含むエタノール溶液を得た。得られたポリマー溶液の一部をサンプル瓶に移し、４８時間真空乾燥させた後の重量を測定して、このポリマー溶液の濃度を算出したところ、７．５ｗｔ％であった。
このポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が２８０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）が１１５０００であった。
【００５０】
なお、重量平均分子量（Ｍｗ）、および数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定により得られる標準ポリオキシエチレンの検量線から求めた、ポリオキシエチレン換算値を用いた。測定は以下の条件で行った。
装置：ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置（日本分光株式会社製、ＬＣ−２０００Ｐｌｕｓシリーズ）
カラム：東ソー社製、ＴＳＫ−ＧＥＬＡＬＰＨＡ−Ｍ、ＡＬＰＨＡ−２５００
検出器：液体クロマトグラム用ＲＩ検出器
測定温度：４０℃
溶媒：メタノール／水＝７／３(ｖｏｌ／ｖｏｌ)混合溶媒
試料濃度：０．０５ｗｔ％
【００５１】
（実施例２）
（ＨＥＡＡ／シランカップリング剤ポリマーの合成）
２．１２ｇ（１８．４ｍｍｏｌ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド（ＨＥＡＡ、東京化成工業製）、０．１３５ｇ（０．６ｍｍｏｌ）の３−メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製）、および０．０６６ｇ（０．４ｍｍｏｌ）の２，２'−アゾビス（イソブチロニトリル）をエタノール１０ｍＬに溶解させた後、得られた混合溶液を反応容器内に導入した。次に、１０分間アルゴンガスを吹き込んだ後密閉し、６０℃で２０時間反応させた。
得られた溶液を、撹拌しながら、ヘキサン：アセトン：エタノール混合溶媒（体積比６：３：１）４００ｍＬ中に徐々に滴下し、滴下終了後１時間撹拌した後、静置して析出物を沈降させた。上清を除去し、残った析出物をエタノール２００ｍＬに再溶解し、エバポレーターで濃縮して、目的のポリマーを含むエタノール溶液を得た。得られたポリマー溶液の一部をサンプル瓶に移し、４８時間真空乾燥させた後の重量を測定して、このポリマー溶液の濃度を算出したところ、８．３ｗｔ％であった。
このポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が３２０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）が１４７０００であった。
【００５２】
（実施例３）
（ＭＰＣ／ＨＥＡＡポリマーの合成）
０．５３ｇ（１．８０ｍｍｏｌ）の２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）と、０．０６９ｇ（０．６ｍｍｏｌ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド（ＨＥＡＡ）とをエタノール２．６ｍｌに溶解させた後、得られた混合溶液を、三方コックを取り着けた枝付き反応容器内に導入した。次に、この反応容器内に０．００４９ｇ（０．０３ｍｍｏｌ）の２，２'−アゾビスイソブチロニトリルを導入し、１０分間アルゴンガスを吹き込んだ後密閉し、６０℃で２０時間反応させた。
得られた反応混合物を５ｍｌのエタノールで希釈し、得られた溶液を、撹拌しながら、ヘキサン：アセトン：エタノール（体積比６：３：１）混合溶媒１２０ｍｌ中に徐々に滴下し、滴下終了後１時間撹拌した。その後、溶媒を減圧蒸留により除去し、残った粗生成物をエタノール３０ｍｌに再溶解した後、ろ過し、ろ液をエバポレーターで濃縮して、目的のポリマーを含むエタノール溶液（７．５ｇ）を得た。得られたポリマー溶液の一部をサンプル瓶に移し、４８時間真空乾燥させた後の重量を測定して、このポリマー溶液の濃度を算出したところ、７．７ｗｔ％であった。
また、得られたポリマーの１Ｈ−ＮＭＲ測定により、５〜６ｐｐｍのモノマー由来のピークが消失しているのを確認した。
上記結果は、ＭＰＣと、ＨＥＡＡを、モル比７５：２５の仕込み比率で重合させることにより、９６％の収率で目的のポリマーが生成したことを示すものである。
このポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が２９０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）が１３７０００であった。
【００５３】
（実施例４）
（ＭＰＣ／ＨＥＭＡポリマーの合成）
０．５３ｇ（１．８０ｍｍｏｌ）の２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）と、０．０７８ｇ（０．６ｍｍｏｌ）のメタクリル酸２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）とをエタノール２．６ｍｌに溶解させた後、得られた混合溶液を三方コックを取り着けた枝付き反応容器内に導入した。次に、反応容器内に０．００４９ｇ（０．０３ｍｍｏｌ）の２，２'−アゾビスイソブチロニトリルを導入し、１０分間アルゴンガスを吹き込んだ後密閉し、６０℃で２０時間反応させた。
得られた反応混合物を５ｍｌのエタノールで希釈し、得られた溶液を、撹拌しながら、ヘキサン：アセトン：エタノール（体積比７：２：１）混合溶媒１２０ｍｌ中に徐々に滴下し、滴下終了後１時間撹拌した。その後、溶媒を減圧蒸留により除去し、残った粗生成物をエタノール３０ｍｌに再溶解した後、ろ過し、ろ液をエバポレーターで濃縮して、目的のポリマーを含むエタノール溶液（５．９ｇ）を得た。得られたポリマー溶液の一部をサンプル瓶に移し、４８時間真空乾燥させた後の重量を測定して、このポリマー溶液の濃度を算出したところ、１０．２ｗｔ％であった。
また、得られたポリマーの１Ｈ−ＮＭＲの測定結果より、５〜６ｐｐｍのモノマー由来のピークが消失しているのを確認した。
上記結果は、ＭＰＣと、ＨＥＭＡを、モル比７５：２５の仕込み比率で重合させることにより、９９％の収率で目的のポリマーが生成したことを示すものである。
このポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が３８０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）が３６１０００であった。
【００５４】
（実施例５）
（ＰＥＧＭＡ／ＨＥＡＡポリマーの合成）
１．４７ｇ（３．１４ｍｍｏｌ）のポリエチレングリコールメタクリレート（新中村化学工業株式会社製、「Ｍ−９０Ｇ」）（ＰＥＧＭＡ）と、０．１２１ｇ（１．０７ｍｍｏｌ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド（ＨＥＡＡ）とをエタノール４．４ｍｌに溶解させた後、得られた混合溶液を三方コックを取り着けた枝付き反応容器内に導入した。次に、反応容器内に０．０１４ｇ（０．０８５ｍｍｏｌ）の２，２'−アゾビスイソブチロニトリルを導入し、１０分間アルゴンガスを吹き込んだ後密閉し、６０℃で６時間反応させた。
得られた反応混合物を５ｍｌのエタノールで希釈し、得られた溶液を、撹拌しながら、ヘキサン：アセトン：エタノール（体積比６：３：１）混合溶媒２４０ｍｌ中に徐々に滴下し、滴下終了後１時間撹拌し、１２時間冷蔵保管した。その後、溶媒を減圧蒸留により除去し、残った粗生成物をエタノール３０ｍｌに再溶解し、ろ過し、ろ液をエバポレーターにて濃縮して、目的のポリマーを含むエタノール溶液（５．３ｇ）を得た。得られたポリマー溶液の一部をサンプル瓶に移し、４８時間真空乾燥させた後の重量を測定して、このポリマー溶液の濃度を算出したところ、１８．０ｗｔ％であった。
また、得られたポリマーの１Ｈ−ＮＭＲの測定結果より、５〜６ｐｐｍのモノマー由来のピークが消失しているのを確認した。
上記結果は、ＰＥＧＭＡと、ＨＥＡＡを、モル比で７５：２５の仕込み比率で重合させることにより、６０％の収率で目的のポリマーが生成したことを示すものである。
このポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が４７０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）が１８４０００であった。
【００５５】
（実施例６）
（ＭＰＣ／ＨＥＡＡ／ＭＥＣＡｚポリマーの合成）
５８ｇ（５．３５ｍｍｏｌ）の２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）と、０．１０８ｇ（０．３６ｍｍｏｌ）のメタクリロイルオキシエチル４-アジド桂皮酸エステル（ＭＥＣＡｚ）と、０．１７４ｇ（１．５２ｍｍｏｌ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド（ＨＥＡＡ）とをエタノール６．５ｍｌに溶解させた後、得られた混合溶液を三方コックを取り着けた枝付き反応容器内に導入した。次に、反応容器内に０．０１３２ｇ（０．０８ｍｍｏｌ）の２，２'−アゾビスイソブチロニトリルを導入し、１０分間アルゴンガスを吹き込んだ後密閉し、６０℃で２０時間反応させた。
得られた反応混合物を１０ｍｌのエタノールで希釈し、得られた溶液を、撹拌しながら、ヘキサン：アセトン：エタノール（体積比６：３：１）混合溶媒３２０ｍｌ中に徐々に滴下し、滴下終了後１時間撹拌した。その後、溶媒を減圧蒸留により除去し、残った粗生成物をエタノール５０ｍｌに再溶解した後、ろ過し、ろ液をエバポレーターで濃縮して、目的のポリマーを含むエタノール溶液（１７．４ｇ）を得た。得られたポリマー溶液の一部をサンプル瓶に移し、４８時間真空乾燥させた重量を測定して、このポリマー溶液の濃度を算出したところ、１０．０ｗｔ％であった。
また、得られたポリマーの１Ｈ−ＮＭＲ測定により、５〜６ｐｐｍのモノマー由来のピークが消失しているのを確認した。
上記結果は、ＭＰＣと、ＭＥＣＡｚと、ＨＥＡＡとを、モル比で７４：５：２１の仕込み比率で重合させることにより、９２％の収率で目的のポリマーが生成したことを示すものである。
このポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が１９０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）が７１０００であった。
【００５６】
（実施例７）
（ＭＰＣ／ＨＥＭＡ／ＭＥＣＡｚポリマーの合成）
１．５８ｇ（５．３５ｍｍｏｌ）の２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）と、０．１０８ｇ（０．３６ｍｍｏｌ）のメタクリロイルオキシエチル４-アジド桂皮酸エステル（ＭＥＣＡｚ）と、０．１９７ｇ（１．５２ｍｍｏｌ）のメタクリル酸２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）とをエタノール６．５ｍｌに溶解させた後、得られた混合溶液を三方コックを取り着けた枝付き反応容器内に導入した。次に、反応容器内に０．０１３２ｇ（０．０８ｍｍｏｌ）の２，２'−アゾビスイソブチロニトリルを導入し、１０分間アルゴンガスを吹き込んだ後密閉し、６０℃で２０時間反応させた。
得られた反応混合物を１０ｍｌのエタノールで希釈し、得られた溶液を、撹拌しながら、ヘキサン：アセトン：エタノール（体積比６：３：１）混合溶媒３２０ｍｌ中に徐々に滴下し、滴下終了後１時間撹拌した。その後、溶媒を減圧蒸留により除去し、残った粗生成物をエタノール５０ｍｌに再溶解し、ろ過し、ろ液をエバポレーターにて濃縮して、目的のポリマーを含むエタノール溶液（１５．２ｇ）を得た。得られたポリマー溶液の一部をサンプル瓶に移し、４８時間真空乾燥させた後の重量を測定して、このポリマー溶液の濃度を算出したところ、１２．０ｗｔ％であった。
また、得られたポリマーの１Ｈ−ＮＭＲ測定により、５〜６ｐｐｍのモノマー由来のピークが消失しているのを確認した。
上記結果は、ＭＰＣと、ＭＥＣＡｚと、ＨＥＭＡとを、モル比７４：５：２１の仕込み比率で重合させることにより、９６％の収率で目的のポリマーが生成したことを示すものである。
このポリマーは、数平均分子量（Ｍｎ）が２３０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）は９６０００であった。
【００５７】
（比較例１）
比較例１のポリマーとして、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）とブチルメタクリレート（ＢＭＡ）との共重合体である、ＭＰＣ／ＢＭＡポリマー粉末（日油株式会社製の「Ｌｉｐｉｄｕｒｅ−ＣＭ５２０６」）を使用した。
【００５８】
（コーティング組成物の調製）
上記実施例で得られたポリマーを、溶液濃度が０．３重量％となるようにエタノールに溶解して、０．３重量％コーティング組成物を調製した。また、上記比較例１のポリマー粉末０．０５ｇを、エタノール２０ｍｌに溶解し０．３重量％のコーティング組成物を調製した。
【００５９】
（接触角の測定）
以下の方法を用いて、上記ポリマーからなる塗膜の純水に対する接触角を測定した。
・被覆膜表面の水に対する接触角：プラズマ処理済みのポリスチレン容器に、上記の０．３重量％コーティング組成物を入れて５分間静置した後、このコーティング組成物を排出した。次いで、このポリスチレン容器の内側を乾燥させ、ＵＶ照射した後に、水洗し、乾燥することにより、内側がポリマーでコーティングされた容器を得た。
【００６０】
次に協和界面化学社製のＣＡ−Ｖ型接触角計を用いて、ポリマーがコーティングされたポリスチレン容器の、純水に対する接触角を測定した。接触角の値は、超純水２．０μＬを、測定対象の表面に滴下した後８５秒の時点で測定した。結果を以下の表１に、「接触角−１」として示す。さらに、比較例２として、コーティング組成物を塗布していないプラズマ処理済のポリスチレン容器の純水に対する接触角を測定した。結果を表１に併せて示す。
（エタノール、水洗浄後接触角測定）
ＵＶ照射した後に、水洗、乾燥してポリマーコーティングした上記容器に、エタノールを添加した状態で、室温下で２０分間静置した。その後、エタノールを排出し、容器を水洗し、乾燥した。乾燥後、前記の方法で接触角を測定した。結果を以下の表１に、「接触角−２」として示す。
【００６１】
（水洗浄３日後接触角測定）
ＵＶ照射した後に、水洗、乾燥してポリマーコーティングした上記容器に、水を添加した状態で、室温下で３日間静置し、その後、水洗し、乾燥した。乾燥後、前記の方法で接触角を測定した。結果を以下の表１に、「接触角−３」として示す。
【００６２】
（細胞培養用容器の作製および生体適合性評価）
（細胞培養用容器の作製）
基材として、ポリスチレン製の９６穴ウェルプレート（住友ベークライト社製、９０９６Ｕ）を準備した。次に、このプレート表面に対し、ＢＲＡＮＳＯＮ／ＩＰＣ社製のプラズマ装置（ＳＥＲＩＥＳ７０００）を用いて５分間の酸素プラズマ処理を実施した。
【００６３】
次いで、１ウェルにつき２５０μＬの上記で調製したコーティング組成物を注入し５分間静置した。その後、このコーティング組成物をピペットでウェルから除去し、このプレートを裏返した。プレートを、２５℃で１２時間乾燥させた後、ウェルの内側をＵＶランプを用いて光照射して、コーティング組成物中のポリマーを硬化させた。このポリマーの硬化は、波長２５０ｎｍのＵＶ光を２０ｍＷ／ｃｍ2で３０秒間照射することにより行った。
【００６４】
次に、ウェルの内側を、超純水で３回繰り返し洗浄した後、乾燥させた。次いで、ウェルの内側に、γ線照射装置を用いて吸収線量が６ｋＧｙとなるようにγ線を照射（ラジエ工業社にて実施）した。上記工程により、実施例および比較例に係る滅菌済みの細胞培養容器を作製した。
【００６５】
（評価）
ＨｅｐＧ２細胞（ヒト肝癌由来細胞）を用いた細胞凝集塊作製：９０ｍｍφの培養シャーレで培養し増殖させたＨｅｐＧ２細胞を、培養液（ダルベッコ改変ＭＥＭ＋１０％ウシ胎児血清）に、１０，０００ｃｅｌｌｓ／ｍｌの濃度で分散させることにより細胞懸濁液を調製した。次いで、この細胞懸濁液を、上述で作製した細胞培養容器に１００μＬ／ウェルで分注し、３７℃、５％ＣＯ２雰囲気下にて３日間培養した。
３日後、各ウェル中の培養細胞を顕微鏡観察し、培養細胞の状態を以下の基準で評価した。結果を以下の表１に示す。
◎：良好な１つの細胞凝集塊が形成された。
○：良好な細胞凝集塊とともに、小さな細胞凝集塊が複数形成された。
×：細胞凝集塊は形成されず、細胞間接着が確認された。
【表１】
2018009137.tif 000009
【００６６】
実施例１〜７で調製したポリマーのコーティング膜を有する容器は、コーティング膜形成後８５秒の接触角（接触角−１）、エタノール／水洗浄後の接触角（接触角−２）、および水洗浄後３日の接触角（接触角−３）のいずれもが、５０°より小さく、親水性に優れていた。実施例１〜７のポリマーでコーティングされた細胞培養容器中で細胞培養した場合、細胞が容器表面に吸着せず、細胞凝集塊が良好に形成された。一方、比較例１のポリマーのコーティング膜を有する容器は、純水に対する接触角が高く、これを用いて細胞培養した場合、細胞凝集塊が形成されなかった。また、比較例２のポリマーのコーティング膜を有さない容器は、純水に対する接触角が高く、これを用いて細胞培養した場合、細胞凝集塊が形成されなかった。