(57)【要約】［課題］水溶性樹脂を含有する、膜厚の大きい樹脂膜を形成することを可能とする重合体およびこの重合体を含有する感光性樹脂組成物を提供する。［解決手段］式（１ａ）で表される構造単位を有する重合体（Ａ）。2015198779.tif 000022［式（１ａ）中、Ｒ1はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基であり、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルカンジイル基または炭素数６〜２０のアリーレン基であり、Ｒ3は水酸基を有する基であり、Ｒ4は水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基である。］
2015198779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１ａ）で表される構造単位を有する重合体（Ａ）。
【化１】
2015198779.tif 000018
［式（１ａ）中、Ｒ1はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基であり、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルカンジイル基または炭素数６〜２０のアリーレン基であり、Ｒ3は水酸基を有する基であり、Ｒ4は水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基である。］
【請求項２】
前記Ｒ3が、式（ｇ１）で表される１価の基である請求項１に記載の重合体（Ａ）。
【化２】
2015198779.tif 000019
［式（ｇ１）中、ａは０〜４の整数である。］
【請求項３】
式（１ｂ）で表される構造単位を有する重合体（Ａ'）。
【化３】
2015198779.tif 000020
［式（１ｂ）中、Ｒ1はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基であり、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルカンジイル基または炭素数６〜２０のアリーレン基であり、Ｒ3は水酸基を有する基であり、Ｒ4は水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基である。］
【請求項４】
前記Ｒ3が、式（ｇ１）で表される１価の基である請求項３に記載の重合体（Ａ'）。
【化４】
2015198779.tif 000021
［式（ｇ１）中、ａは０〜４の整数である。］
【請求項５】
請求項１または２に記載の重合体（Ａ）と、
光応答性化合物（Ｂ）と、
架橋剤（Ｃ）と
を含有する感光性樹脂組成物。
【請求項６】
光応答性化合物（Ｂ）が、光酸発生剤であり、
架橋剤（Ｃ）が、酸の作用によって架橋反応を進行する化合物である
請求項５に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項７】
架橋剤（Ｃ）が、−ＣＨ2ＯＲで表される基を少なくとも２つ有する化合物（Ｒは、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基またはアセチル基）である請求項５または６に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項８】
請求項１または２に記載の重合体（Ａ）を含有する樹脂膜。
【請求項９】
基板上に、請求項５〜７のいずれか１項に記載の感光性樹脂組成物の樹脂膜を形成する工程１と、前記膜を選択的に露光する工程２と、露光後の前記膜を水系現像液で現像する工程３とを有するパターン化樹脂膜の製造方法。
【請求項１０】
前記基板が、細胞培養用基板である請求項９に記載のパターン化樹脂膜の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の製造方法によって得られたパターン化樹脂膜。
【請求項１２】
請求項１または２に記載の重合体（Ａ）を含有するパターン化樹脂膜。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のパターン化樹脂膜を有する細胞培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性樹脂を含有する、膜厚の大きい樹脂膜の形成に好適に用いられる、新規な重合体および感光性樹脂組成物、ならびに樹脂膜、パターン化樹脂膜・その製造方法、および細胞培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞培養技術では、生体内と同等の機能を有する組織（スフェロイド）の培養が注目されている。スフェロイドとは、細胞が多数凝集して形成された３次元状の細胞組織体である。スフェロイド培養は、従来の単層培養に比べ、細胞の機能を長期間維持することが可能で、より生体に近い培養法である。細胞を３次元で培養することにより、細胞を２次元で培養する場合に比べて、その生存状態を長期間に亘って維持できるということが知られている（特許文献１）。【０００３】
しかしながら、３次元培養では、２次元培養に比べて、細胞が比較的弱く接着する表面を有する細胞培養用基板が用いられるため、形成されるスフェロイドが培養液中に遊離する問題が知られている（特許文献１）。【０００４】
この問題を解決するため、細胞を保持するための細胞保持キャビティ内において、細胞を培養する方法が開示されている（特許文献１）。このキャビティを形成する隔壁としては、培養後の細胞組織体を取り出すときの容易性を考慮して、細胞組織体との接着力が弱い隔壁である、水溶性樹脂を含有する感光性樹脂組成物から形成される隔壁が用いられることがある（特許文献２〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２１９９１号公報
【特許文献２】特開平０３−００７５７６号公報
【特許文献３】特開２０１４−０２３５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
細胞培養を３次元で行う場合、細胞保持キャビティのような細胞を保持する孔は、深い方が培養細胞を良好に保持できる。このため、感光性樹脂組成物には、膜厚の大きい樹脂膜を形成できることが望まれる。【０００７】
樹脂と溶媒とを含む感光性樹脂組成物を用いて膜厚の大きい樹脂膜を形成するには、例えば、樹脂の含有割合を増やすことが考えられる。しかしながら、組成物中の樹脂の含有割合を増やすと組成物の粘度が上がり、塗布が困難となる。特に、水溶性樹脂を使用すると、水溶性樹脂は樹脂同士の相互作用が大きいため組成物の粘度が上昇しやすい。このため、水溶性樹脂を含有する、膜厚の大きい樹脂膜を形成することは困難となる。【０００８】
本発明の課題は、水溶性樹脂を含有する、膜厚の大きい樹脂膜を形成することを可能とする、重合体およびこの重合体を含有する感光性樹脂組成物、ならびに樹脂膜、パターン化樹脂膜・その製造方法、および細胞培養装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その結果、以下の構成を有する重合体および感光性樹脂組成物を用いることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１０】
本発明は、例えば以下の［１］〜［１３］である。
［１］式（１ａ）で表される構造単位を有する重合体（Ａ）。【００１１】
【化１】
2015198779.tif 000003
［式（１ａ）中、Ｒ1はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基であり、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルカンジイル基または炭素数６〜２０のアリーレン基であり、Ｒ3は水酸基を有する基であり、Ｒ4は水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基である。］
［２］前記Ｒ3が、式（ｇ１）で表される１価の基である前記［１］に記載の重合体（Ａ）。【００１２】
【化２】
2015198779.tif 000004
［式（ｇ１）中、ａは０〜４の整数である。］
［３］式（１ｂ）で表される構造単位を有する重合体（Ａ'）。【００１３】
【化３】
2015198779.tif 000005
［式（１ｂ）中、Ｒ1はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基であり、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルカンジイル基または炭素数６〜２０のアリーレン基であり、Ｒ3は水酸基を有する基であり、Ｒ4は水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基である。］
［４］前記Ｒ3が、式（ｇ１）で表される１価の基である前記［３］に記載の重合体（Ａ'）。【００１４】
【化４】
2015198779.tif 000006
［式（ｇ１）中、ａは０〜４の整数である。］
［５］前記［１］または［２］に記載の重合体（Ａ）と、光応答性化合物（Ｂ）と、架橋剤（Ｃ）とを含有する感光性樹脂組成物。【００１５】
［６］光応答性化合物（Ｂ）が、光酸発生剤であり、架橋剤（Ｃ）が、酸の作用によって架橋反応を進行する化合物である前記［５］に記載の感光性樹脂組成物。
［７］架橋剤（Ｃ）が、−ＣＨ2ＯＲで表される基を少なくとも２つ有する化合物（Ｒは、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基またはアセチル基）である前記［５］または［６］に記載の感光性樹脂組成物。【００１６】
［８］前記［１］または［２］に記載の重合体（Ａ）を含有する樹脂膜。
［９］基板上に、前記［５］〜［７］のいずれか１項に記載の感光性樹脂組成物の樹脂膜を形成する工程１と、前記膜を選択的に露光する工程２と、露光後の前記膜を水系現像液で現像する工程３とを有するパターン化樹脂膜の製造方法。【００１７】
［１０］前記基板が、細胞培養用基板である前記［９］に記載のパターン化樹脂膜の製造方法。
［１１］前記［９］または［１０］に記載の製造方法によって得られたパターン化樹脂膜。【００１８】
［１２］前記［１］または［２］に記載の重合体（Ａ）を含有するパターン化樹脂膜。
［１３］前記［１１］または［１２］に記載のパターン化樹脂膜を有する細胞培養装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水溶性樹脂を含有する、膜厚の大きい樹脂膜を形成することを可能とする、重合体およびこの重合体を含有する感光性樹脂組成物、ならびに樹脂膜、パターン化樹脂膜・その製造方法、および細胞培養装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、合成例Ａ１で得られた重合体の1Ｈ ＮＭＲスペクトルである。
【図２】図２は、実施例Ａ１で得られた重合体の1Ｈ ＮＭＲスペクトルである。
【図３】図３は、実施例Ａ２で得られた重合体の1Ｈ ＮＭＲスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について好適態様も含めて説明する。本明細書において、式（ｎ）で表される構造単位を、単に「構造単位（ｎ）」とも記載する。ｎは式番号である。
【００２２】
〔重合体〕
本発明の重合体は、式（１ａｂ）で表される構造単位を有する。
【００２３】
【化５】
2015198779.tif 000007
式（１ａｂ）中、Ｘは−Ｓ−または−Ｓ（＝Ｏ）−であり、Ｒ1はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基であり、好ましくは水素原子であり、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルカンジイル基または炭素数６〜２０のアリーレン基であり、好ましくは炭素数１〜２０のアルカンジイル基であり、Ｒ3は水酸基を有する基であり、Ｒ4は水素原子または炭素数１〜２０のアルキル基であり、好ましくは水素原子である。
【００２４】
以下の説明では、便宜上、Ｘが−Ｓ（＝Ｏ）−である上記構造単位を有する重合体を「重合体（Ａ）」とも記載し、Ｘが−Ｓ−である上記構造単位を有する重合体を「重合体（Ａ）の前駆体」または「重合体（Ａ'）」とも記載する。ただし、Ｘが−Ｓ（＝Ｏ）−である上記構造単位およびＸが−Ｓ−である上記構造単位をともに有する重合体は、重合体（Ａ）に該当する。この前駆体を、後述するように酸化することで、重合体（Ａ）が得られる。以下、「本発明の重合体」というときは、重合体（Ａ）および（Ａ'）を総称する意味で用いる。
【００２５】
理由は定かではないが、本発明の重合体（Ａ）を用いると、従来の水溶性樹脂を用いた場合と同等の濃度で比較して、粘度が低い組成物を得ることができる。このため、重合体（Ａ）の含有量が多くても、塗布可能な粘度を有する組成物が調製することができる。したがって、１回塗りで、膜厚の大きい樹脂膜を形成することができる。
【００２６】
また、重合体（Ａ）は水溶性樹脂であることから、細胞組織体との接着力が弱い、細胞非接着性を有する樹脂膜を形成することができる。本発明における「水溶性樹脂」とは、２５℃、１ｂａｒでの水１００ｇに対する溶解度が０．１ｇ以上である樹脂をいう。
【００２７】
Ｒ1およびＲ4における炭素数１〜２０のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、およびデシル基等が挙げられる。アルキル基の炭素数は、好ましくは１〜１５、より好ましくは１〜１０である。
【００２８】
Ｒ2における炭素数１〜２０のアルカンジイル基としては、メチレン基、１，２−エタンジイル基、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基等が挙げられる。アルカンジイル基の炭素数は、好ましくは１〜１５、より好ましくは１〜１０である。
【００２９】
Ｒ2における炭素数６〜２０のアリーレン基としては、１，２−フェニレン基、１，３−フェニレン基、１，４−フェニレン基、１，４−ナフチレン基、１，５−ナフチレン基、１，８−ナフチレン基、２，６−ナフチレン基、２，７−ナフチレン基等が挙げられる。アリーレン基の炭素数は、好ましくは６〜１８、より好ましくは６〜１５である。
【００３０】
Ｒ3における水酸基を有する基としては、例えば、炭素数が通常１〜２０、好ましくは１〜１５、より好ましくは１〜１０のアルキル基に含まれる少なくとも１つの水素原子を水酸基に置換してなるＯＨ含有基、さらにこのＯＨ含有基に含まれる一部の−ＣＨ2−を酸素原子に置き換えてなるＯＨ・エーテル含有基が挙げられる。水酸基数は、通常１以上、好ましくは１〜５、より好ましくは１〜２である。特に、Ｒ3は式（ｇ１）で表される１価の基であることが好ましい。
【００３１】
【化６】
2015198779.tif 000008
式（ｇ１）中、ａは０〜４の整数であり、好ましくは０〜１の整数である。
構造単位（１ａｂ）は、式（１）で表される構造単位の一部であることが好ましい。
【００３２】
【化７】
2015198779.tif 000009
式（１）中、ＸおよびＲ1〜Ｒ4はそれぞれ式（１ａｂ）中の同一記号と同義である。なお、炭素原子Ｃ1に結合した２つのＲ1は水素原子であることが好ましく、全てのＲ1が水素原子であることがさらに好ましい。
【００３３】
Ｘが−Ｓ（＝Ｏ）−である構造単位（１）の含有量は、本発明の重合体（Ａ）を構成する全構造単位１００モル％中、通常２０モル％以上、好ましくは２０〜９０モル％、より好ましくは３０〜８０モル％である。Ｘが−Ｓ−である構造単位（１）の含有量は、本発明の重合体（Ａ'）を構成する全構造単位１００モル％中、通常２０モル％以上、好ましくは２０〜９０モル％、より好ましくは３０〜８０モル％である。構造単位（１）の含有量が前記範囲にあると、水溶性と、組成物中に含有されたときの粘度とのバランスに優れた樹脂が得られる傾向にある。
なお、構造単位とは、モノマー（例えば共役ジエン化合物）由来の構造のことを示す。各構造単位の含有量は、ＮＭＲ分析により測定することができる。
【００３４】
本発明の重合体は、式（２）で表される構造単位をさらに有していてもよく、また、式（３）で表される構造単位および式（４）で表される構造単位から選ばれる少なくとも１種をさらに有していてもよい。
【００３５】
【化８】
2015198779.tif 000010
【００３６】
【化９】
2015198779.tif 000011
式（２）〜（４）中、ＸおよびＲ1〜Ｒ4はそれぞれ式（１ａｂ）中の同一記号と同義である。式（２）において、二重結合のシス−トランス異性体については特に限定されない。なお、炭素原子Ｃ1に結合した２つのＲ1は水素原子であることが好ましく、全てのＲ1が水素原子であることがさらに好ましい。
【００３７】
Ｘが−Ｓ（＝Ｏ）−である構造単位（１）および構造単位（２）の合計含有量は、本発明の重合体（Ａ）を構成する全構造単位１００モル％中、通常２０モル％以上、好ましくは２０〜９５モル％、より好ましくは３０〜９０モル％である。Ｘが−Ｓ−である構造単位（１）および構造単位（２）の含有量は、本発明の重合体（Ａ'）を構成する全構造単位１００モル％中、通常２０モル％以上、好ましくは２０〜９５モル％、より好ましくは３０〜９０モル％である。
【００３８】
構造単位（３）の含有量は、本発明の重合体（Ａ）または（Ａ'）を構成する全構造単位１００モル％中、通常８０モル％以下、好ましくは５〜８０モル％、より好ましくは１０〜７０モル％である。Ｘが−Ｓ（＝Ｏ）−である構造単位（４）の含有量は、本発明の重合体（Ａ）を構成する全構造単位１００モル％中、通常１０モル％以下である。Ｘが−Ｓ−である構造単位（４）の含有量は、本発明の重合体（Ａ'）を構成する全構造単位１００モル％中、通常１０モル％以下である。
【００３９】
本発明の重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定される重量平均分子量（Ｍｗ）は、ポリスチレン換算で、通常１，０００〜１００，０００、好ましくは２，０００〜５０，０００、より好ましくは３，０００〜３０，０００である。また、本発明の重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で表される分子量分布は、通常１〜５、好ましくは１．１〜３、より好ましくは１．２〜２である。
【００４０】
Ｍｗが上記範囲にあると、より解像度が高く、膜厚の大きい樹脂膜を形成することができる。Ｍｗ／Ｍｎが上記範囲にあると、解像性の点で好ましい。ＭｗおよびＭｎの測定方法の詳細は、実施例に記載したとおりである。
【００４１】
〔重合体の製造方法〕
本発明の重合体（Ａ）は、例えば、共役ジエン重合体に含まれる炭素−炭素二重結合をエポキシ化して、エポキシ化重合体を得る工程Ａ１と、前記エポキシ化重合体に含まれるエポキシ環に対して、Ｒ3−Ｒ2−ＳＨで表される化合物（Ｒ2およびＲ3は、それぞれ前記式（１ａｂ）中のＲ2およびＲ3と同義である）を開環付加させ、スルフィド基含有重合体を得る工程Ａ２と、酸化剤を用いて、前記スルフィド基含有重合体に含まれるスルフィド基をスルフィニル基に変換する工程Ａ３とを有する製造方法により、合成することができる。
【００４２】
〈工程Ａ１：エポキシ化〉
工程Ａ１は、共役ジエン重合体に含まれる炭素−炭素二重結合をエポキシ化して、エポキシ化重合体を得る工程である。この工程では、式（ａ１）で表される構造単位を有する共役ジエン重合体に含まれる炭素−炭素二重結合がエポキシ化され、式（ａ２）で表される構造単位を有するエポキシ化重合体が得られる。
【００４３】
【化１０】
2015198779.tif 000012
上記反応式中、Ｒ1は式（１ａｂ）中の同一記号と同義である。なお、上記式（ａ１）において、二重結合のシス−トランス異性体については特に限定されない。
【００４４】
共役ジエン重合体を構成する共役ジエン化合物としては、例えば、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン（イソプレン）、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、２−メチル−１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン、１，３−オクタジエン、３−ブチル−１，３−オクタジエン、４，５−ジエチル−１，３−オクタジエンが挙げられる。これらの中で、１，３−ブタジエン、イソプレンが好ましい。共役ジエン化合物は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。共役ジエン重合体としては、ポリブタジエン、ポリイソプレンが好ましい。
【００４５】
共役ジエン重合体中のビニル結合含量は、通常８０モル％以下、好ましくは５〜８０モル％、より好ましくは１０〜７０モル％である。なお、本明細書において、ビニル結合含量とは、共役ジエン重合体中に１，２−結合、３，４−結合及び１，４−結合の結合様式で組み込まれている共役ジエン化合物のうち、１，２−結合及び３，４−結合で組み込まれている化合物の合計割合（モル％基準）である。ビニル結合含量は、赤外分光分析によるハンプトン法により測定することができる。
【００４６】
工程Ａ１は、例えば、有機溶媒中でエポキシ化剤により、共役ジエン重合体に含まれる、共役ジエン化合物由来の炭素−炭素二重結合をエポキシ化することで行うことができる。このエポキシ化の際には、エポキシ化触媒を用いることもできる。
【００４７】
エポキシ化剤としては、例えば、過酸化水素；過酢酸、過安息香酸、過ギ酸、トリフルオロ過酢酸等の有機過酸が挙げられる。これらの中でも、過酸化水素が好ましい。エポキシ化触媒としては、例えば、ギ酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミスチリン酸、パルチミン酸、パルミトイル酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、（９，１２，１５）−リノレン酸、（６，９，１２）−リノレン酸、エレオステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、８，１１−イコサジエン酸、５，８，１１−イコサトリエン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ネルボン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等のカルボン酸、およびこれらの酸無水物が挙げられる。
【００４８】
エポキシ化の際に使用し得る有機溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等の脂肪族カルボン酸エステル、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。有機溶媒は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
工程Ａ１における反応温度は、溶媒の沸点以下で適宜選択すればよいが、通常０〜２００℃、好ましくは４０〜１５０℃である。工程Ａ１における反応時間は、通常０．５〜３０時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００５０】
エポキシ化剤およびエポキシ化触媒の使用量は、特に限定されない。エポキシ化剤の反応性、エポキシ化触媒の性能、目的とするエポキシ化率、共役ジエン重合体に含まれる炭素−炭素二重結合数等の条件により、適当な量を使用することができる。
【００５１】
エポキシ化重合体のエポキシ化率は、通常１０〜１００％、好ましくは３０〜９０％、より好ましくは４０〜８０％である。エポキシ化率は、［共役ジエン重合体に含まれる全炭素−炭素二重結合のうちエポキシ化した二重結合数／エポキシ化前の共役ジエン重合体に含まれる全炭素−炭素二重結合数］×１００（％）である。エポキシ化率は、1Ｈ ＮＭＲにより算出することができる。
【００５２】
〈工程Ａ２：スルフィド化〉
工程Ａ２は、エポキシ化重合体に含まれるエポキシ環に対して、Ｒ3−Ｒ2−ＳＨで表される化合物（スルフィド化剤）を開環付加させ、スルフィド基含有重合体を得る工程である。必要に応じて、エポキシ環が開環した後の水酸基を、アルコキシ化する。この工程では、式（ａ２）で表される構造単位が式（ａ３）で表される構造単位に変換され、本発明の重合体（Ａ）の前駆体が得られる。
【００５３】
【化１１】
2015198779.tif 000013
上記反応式中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ式（１ａｂ）中の同一記号と同義である。
【００５４】
スルフィド化剤において、Ｒ2およびＲ3はそれぞれ式（１ａｂ）中の同一記号と同義である。具体的には、チオグリセロール、メルカプトエタノールが挙げられる。スルフィド化剤は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。スルフィド化剤の使用量は、構造単位（ａ２）１モルに対して、通常０．５〜２０モル、好ましくは１〜１０モルである。
【００５５】
工程Ａ２は、触媒存在下で行うことが好ましい。触媒としては、水酸化リチウム、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン等の塩基性触媒が挙げられる。触媒は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。触媒の使用量は、構造単位（ａ２）１モルに対して、通常０．０１〜３０モル、好ましくは０．１〜１０モルである。
【００５６】
工程Ａ２は、有機溶媒存在下で行うことが好ましい。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル溶媒、トルエン、ベンゼン等の芳香族炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル溶媒が挙げられる。有機溶媒は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５７】
工程Ａ２における反応温度は、溶媒の沸点以下で適宜選択すればよいが、通常３０〜１５０℃、好ましくは４０〜１００℃である。工程Ａ２における反応時間は、通常１〜２０時間、好ましくは２〜１０時間である。
【００５８】
エポキシ環が開環して形成される水酸基のアルコキシ化は、公知の方法により行うことができる。例えば、特開昭５６−１０４８３１号公報、または特開２００５−３０５２８０号公報に記載の方法に準じて行うことができる。水酸基のアルコキシ化は、スルフィニル化の後に行ってもよい。
【００５９】
〈工程Ａ３：スルフィニル化〉
工程Ａ３は、酸化剤を用いて、スルフィド基含有重合体に含まれるスルフィド基をスルフィニル基に変換する工程である。この工程では、式（ａ３）で表される構造単位が式（ａ４）で表される構造単位に変換され、本発明の重合体（Ａ）が得られる。
【００６０】
【化１２】
2015198779.tif 000014
上記反応式中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ式（１ａｂ）中の同一記号と同義である。
【００６１】
酸化剤としては、例えば、過酢酸、過安息香酸、メタクロロ過安息香酸等の有機酸化剤、過酸化水素、クロム酸、過マンガン酸塩等の無機酸化剤が挙げられる。酸化剤は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。酸化剤の使用量は、構造単位（ａ３）１モルに対して、通常１〜１０モル、好ましくは２〜５モルである。酸化剤は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６２】
工程Ａ３は、溶媒存在下で行うことが好ましい。溶媒としては、例えば、水；メタノール、エタノール等のアルコール溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド溶媒が挙げられる。これらの中でも、水、アルコール溶媒が好ましい。溶媒は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６３】
工程Ａ３における反応温度は、溶媒の沸点以下で適宜選択すればよいが、通常２３〜１００℃、好ましくは３０〜７０℃である。工程Ａ３における反応時間は、通常０．５〜３０時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００６４】
上記各工程において、各反応生成物の単離は、必要に応じて、ろ過、洗浄、乾燥、再結晶、再沈殿、透析、遠心分離、各種溶媒による抽出、中和、クロマトグラフィー等の通常の手段を適宜組み合わせて行えばよい。
【００６５】
〔感光性樹脂組成物〕
本発明の感光性樹脂組成物は、上述した重合体（Ａ）と、光応答性化合物（Ｂ）と、架橋剤（Ｃ）とを含有する。本発明の感光性樹脂組成物を「本発明の組成物」ともいう。本発明の組成物は、重合体（Ａ）を含有することから、膜厚の大きい、親水性を有する樹脂膜を形成することができる。
【００６６】
本発明の組成物の粘度は、通常０．１〜１００ｃＰ、好ましくは０．５〜５０ｃＰ、より好ましくは１〜１０ｃＰである。粘度は、ＪＩＳ  Ｚ８８０３に準拠した方法により測定される値である。
【００６７】
〈重合体（Ａ）〉
重合体（Ａ）の含有量は、本発明の組成物１００質量％中、通常１０〜６０質量％、好ましくは１５〜５５質量％、さらに好ましくは２０〜５０質量％である。重合体（Ａ）の含有量が前記範囲にあると、膜厚が大きく、解像度が高い樹脂膜を形成可能な組成物が得られる。また、重合体（Ａ）の含有量が前記範囲にあっても、塗布可能な粘度を有する組成物を得ることができる。
【００６８】
〈光応答性化合物（Ｂ）〉
本発明の感光性樹脂組成物は、光応答性化合物（Ｂ）を含有する。光応答性化合物（Ｂ）としては、例えば、光酸発生剤、光ラジカル重合開始剤が挙げられる。
【００６９】
光応答性化合物（Ｂ）としては、光酸発生剤が好ましい。光酸発生剤は、光照射を含む処理により酸を発生する化合物である。本発明の組成物から形成される樹脂膜に対する露光処理を含む処理によって、酸発生剤に基づき露光部に酸が発生し、この酸の作用に基づき露光部の水系現像液への溶解性が変化する。
【００７０】
本発明の組成物は、ネガ型またはポジ型のいずれであってもよい。光応答性化合物（Ｂ）の種類は、ネガ型の組成物またはポジ型の組成物に応じて、適宜選択することができる。これらの中でも、樹脂膜の機械的強度の観点から、ネガ型の組成物が好ましい。
【００７１】
光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物、キノンジアジド基を有する化合物が挙げられる。以下、キノンジアジド基を有する化合物を「キノンジアジド化合物（Ｂ２）」ともいい、これ以外の前記例示の光酸発生剤を「酸発生剤（Ｂ１）」ともいう。
【００７２】
酸発生剤（Ｂ１）は、光照射により、酸を発生する化合物である。酸発生剤（Ｂ１）を含有する組成物から得られる樹脂膜に対して光照射することで、発生する前記酸が架橋剤（Ｃ）等に作用して架橋構造が形成され、水系現像液に対して難溶な膜となる。光照射により前記膜が水系現像液に対して易溶の状態から難溶の状態に変化することを利用することにより、ネガ型のパターンが形成される。
【００７３】
キノンジアジド化合物（Ｂ２）は、光照射および水との接触処理により、キノンジアジド基が分解してカルボキシル基を生じる化合物である。キノンジアジド化合物（Ｂ２）を含有する組成物から得られる樹脂膜は、水系現像液に対して難溶な膜である。光照射により前記膜が水系現像液に対して難溶の状態から易溶の状態になることを利用することにより、ポジ型のパターンが形成される。
【００７４】
《酸発生剤（Ｂ１）》
酸発生剤（Ｂ１）は、例えば、オニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物、スルホンイミド化合物およびジアゾメタン化合物から選ばれる少なくとも１種である。
【００７５】
オニウム塩化合物としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩が挙げられる。好ましいオニウム塩の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムｐ−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート等のヨードニウム塩；トリフェニルスルホニウムトリフリオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムｐ−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−ｔ−ブチルフェニル・ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、４−ｔ−ブチルフェニル・ジフェニルスルホニウムｐ−トルエンスルホネート、４，７−ジ−ｎ−ブトキシナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、４−（フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムトリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、４−（フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート、４−（フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のスルホニウム塩が挙げられる。
【００７６】
ハロゲン含有化合物としては、例えば、ハロアルキル基含有複素環式化合物、ハロアルキル基含有炭化水素化合物が挙げられる。好ましいハロゲン含有化合物の具体例としては、フェニル−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、４−メトキシフェニル−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、スチリル−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、ナフチル−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−［２−（５−メチルフラン−２−イル）エテニル］−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン等のｓ−トリアジン誘導体；１，１０−ジブロモ−ｎ−デカン、１，１−ビス（４−クロロフェニル）−２，２，２−トリクロロエタンが挙げられる。
【００７７】
スルホン化合物としては、例えば、β−ケトスルホン化合物、β−スルホニルスルホン化合物およびこれらの化合物のα−ジアゾ化合物が挙げられる。好ましいスルホン化合物の具体例としては、４−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス（フェナシルスルホニル）メタンが挙げられる。
【００７８】
スルホン酸化合物としては、例えば、アルキルスルホン酸エステル類、ハロアルキルスルホン酸エステル類、アリールスルホン酸エステル類、イミノスルホネート類が挙げられる。好ましいスルホン酸化合物の具体例としては、ベンゾイントシレート、ピロガロールトリストリフルオロメタンスルホネート、ｏ−ニトロベンジルトリフルオロメタンスルホネート、ｏ−ニトロベンジルｐ−トルエンスルホネートが挙げられる。
【００７９】
スルホンイミド化合物としては、例えば、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）フタルイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ジフェニルマレイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２，３−ジカルボキシイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ナフチルイミドが挙げられる。
【００８０】
ジアゾメタン化合物としては、例えば、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタンが挙げられる。
【００８１】
酸発生剤（Ｂ１）は１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本発明の組成物において、光応答性化合物（Ｂ）として酸発生剤（Ｂ１）を用いる場合、酸発生剤（Ｂ１）の含有量は、重合体（Ａ）１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．３〜５質量部、さらに好ましくは０．５〜５質量部である。
【００８２】
酸発生剤（Ｂ１）の含有量が前記下限値以上であると、露光部の硬化が充分となり、耐熱性が向上しやすい。酸発生剤（Ｂ１）の含有量が前記上限値以下であると、露光光に対する透明性が低下することなく、解像度が高いパターン化樹脂膜が得られやすい。
【００８３】
《キノンジアジド化合物（Ｂ２）》
キノンジアジド化合物（Ｂ２）としては、例えば、ナフトキノンジアジド化合物が挙げられ、具体的には、フェノール性水酸基を１つ以上有する化合物と、１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸または１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸とのエステル化合物が挙げられる。
【００８４】
キノンジアジド化合物（Ｂ２）としては、例えば、４，４'−ジヒドロキシジフェニルメタン、４，４'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，２'，４'−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−フェニルエタン、１，３−ビス［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］ベンゼン、１，４−ビス［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］ベンゼン、４，６−ビス［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］−１，３−ジヒドロキシベンゼンおよび１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−［４−［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エタンから選ばれる化合物と、１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸または１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸とのエステル化合物が挙げられる。
【００８５】
キノンジアジド化合物（Ｂ２）は１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本発明の組成物において、光応答性化合物（Ｂ）としてキノンジアジド化合物（Ｂ２）を用いる場合、キノンジアジド化合物（Ｂ２）の含有量は、重合体（Ａ）１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜３０質量部、さらに好ましくは１５〜３０質量部である。
【００８６】
キノンジアジド化合物（Ｂ２）の含有量が前記下限値以上であると、未露光部の残膜率が向上し、マスクパターンに忠実な像が得られやすい。キノンジアジド化合物（Ｂ２）の含有量が前記上限値以下であると、パターン形状に優れた樹脂膜が得られやすく、製膜時の発泡も防止できる傾向にある。
【００８７】
〈架橋剤（Ｃ）〉
本発明の組成物は、架橋剤（Ｃ）を含有する。架橋剤（Ｃ）は、例えば、酸の作用によって架橋反応を進行する化合物；（メタ）アクリレート化合物等の熱やラジカルにより重合する化合物である。架橋剤（Ｃ）としては、酸の作用によって架橋反応を進行する化合物が好ましい。架橋剤（Ｃ）を用いることで、パターン化樹脂膜の機械的強度、耐熱性、および耐薬品性を向上させることができる。
【００８８】
架橋剤（Ｃ）としては、例えば、−ＣＨ2ＯＲで表される基を少なくとも２つ有する架橋剤（Ｃ１）、他の架橋剤（Ｃ２）が挙げられる。前記式中、Ｒは、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基またはアセチル基である。前記（Ｃ１）を「活性メチレン基含有架橋剤（Ｃ１）」ともいう。これらの中でも、高膜厚の樹脂膜を形成することが可能な点から、架橋剤（Ｃ１）が好ましい。
【００８９】
本発明の組成物において、架橋剤（Ｃ）の含有量は、重合体（Ａ）１００質量部に対して、通常１〜５０質量部、好ましくは３〜３０質量部、より好ましくは５〜２０質量部である。架橋剤（Ｃ）の含有量が前記範囲にあると、感度および解像性に優れた組成物が得られる傾向にある。
【００９０】
《活性メチレン基含有架橋剤（Ｃ１）》
活性メチレン基含有架橋剤（Ｃ１）は、−ＣＨ2ＯＲで表される基を少なくとも２つ有する架橋剤である。式中、Ｒは、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基またはアセチル基であり、好ましくは水素原子または炭素数１〜６のアルキル基である。
【００９１】
架橋剤（Ｃ１）としては、例えば、式（Ｃ１−１）で表される基を２つ以上有する化合物、式（Ｃ１−２）で表される基を２つ以上有する化合物が挙げられる。
【００９２】
【化１３】
2015198779.tif 000015
式（Ｃ１−１）および（Ｃ１−２）中、ｍは１または２であり、ｎは０または１であり、ｍ＋ｎは２であり、Ｒは水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基またはアセチル基であり、好ましくは水素原子または炭素数１〜６のアルキル基であり、＊は結合手である。
【００９３】
架橋剤（Ｃ１）としては、例えば、ポリメチロール化メラミン、ポリメチロール化グリコールウリル、ポリメチロール化グアナミン、ポリメチロール化ウレア等の窒素化合物；前記窒素化合物中の活性メチロール基（Ｎ原子に結合したＣＨ2ＯＨ基）の全部または一部がアルキルエーテル化またはアセトキシ化された化合物が挙げられる。ここで、アルキルエーテルを構成するアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、これらは互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、アルキルエーテル化またはアセトキシ化されていない活性メチロール基は、１分子内で自己縮合していてもよく、２分子間で縮合して、その結果、オリゴマー成分が形成されていてもよい。
【００９４】
架橋剤（Ｃ１）としては、例えば、特開平６−１８０５０１号公報、特開２００６−１７８０５９号公報、および特開２０１２−２２６２９７号公報に記載の架橋剤が挙げられる。具体的には、ポリメチロール化メラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシメチルメラミン等のメラミン系架橋剤；ポリメチロール化グリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラブトキシメチルグリコールウリル等のグリコールウリル系架橋剤；３，９−ビス［２−（３，５−ジアミノ−２，４，６−トリアザフェニル）エチル］２，４，８，１０−テトラオキソスピロ［５．５］ウンデカン、３，９−ビス［２−（３，５−ジアミノ−２，４，６−トリアザフェニル）プロピル］２，４，８，１０−テトラオキソスピロ［５．５］ウンデカン等のグアナミンをメチロール化した化合物、および当該化合物中の活性メチロール基の全部または一部をアルキルエーテル化またはアセトキシ化した化合物等のグアナミン系架橋剤が挙げられる。これらの中でも、メラミン系架橋剤およびグアナミン系架橋剤が好ましい。
【００９５】
架橋剤（Ｃ１）としては、そのほか、メチロール基含有フェノール化合物、アルキルメチロール基含有フェノール化合物、アセトキシメチル基含有フェノール化合物を挙げることもできる。具体的には、２，６−ジメトキシメチル−４−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジメトキシメチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジアセトキシメチル−ｐ−クレゾール、下記式で表される化合物が挙げられる。
【００９６】
【化１４】
2015198779.tif 000016
架橋剤（Ｃ１）は１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００９７】
《他の架橋剤（Ｃ２）》
他の架橋剤（Ｃ２）としては、例えば、オキシラン環含有化合物、オキセタン環含有化合物、イソシアネート基含有化合物（ブロック化されたものを含む。）、オキサゾリン環含有化合物、アルデヒド基含有フェノール化合物が挙げられる。他の架橋剤（Ｃ２）は１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００９８】
〈溶媒（Ｄ）〉
本発明の組成物は、溶媒（Ｄ）を含有することが好ましい。溶媒（Ｄ）を用いることで、前記組成物の取扱い性を向上させたり、粘度および保存安定性を調節したりすることができる。
【００９９】
溶媒（Ｄ）としては、例えば、水、または水を含む混合溶媒が好ましい。混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、ｎ−ブタノール、乳酸エチル等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルキレングリコール類が挙げられる。混合溶媒では、通常１０質量％以上、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上が水である。
【０１００】
溶媒（Ｄ）は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本発明の組成物において、溶媒（Ｄ）を用いる場合、溶媒（Ｄ）の含有量は、当該組成物中の固形分濃度が通常１０質量％を超えて７０質量％以下、好ましくは１５質量％を超えて６０質量％以下、より好ましくは２０質量％を超えて５５質量％以下となる範囲である。固形分とは、通常、組成物中に含まれる溶媒（Ｄ）以外の全成分をいう。
【０１０１】
〈その他添加剤〉
本発明の組成物には、その他、密着助剤、酸拡散制御剤、架橋微粒子、レベリング剤、界面活性剤、増感剤、無機フィラー、クエンチャー等の各種添加剤を、本発明の目的および特性を損なわない範囲で含有させることができる。
【０１０２】
〈感光性樹脂組成物の調製方法〉
本発明の組成物は、各成分を均一に混合することにより調製できる。また、ゴミを取り除くために、各成分を均一に混合した後、得られた混合物をフィルター等で濾過してもよい。
【０１０３】
〔樹脂膜およびその製造方法〕
本発明の樹脂膜は、上述の重合体（Ａ）を含有する。重合体（Ａ）を含有する樹脂膜は、上述の本発明の感光性樹脂組成物を用いて、例えば後述する工程１に従い形成することができる。樹脂膜の膜厚は、通常１〜２００μｍ、好ましくは３〜１００μｍ、より好ましくは５〜５０μｍである。
【０１０４】
〔パターン化樹脂膜およびその製造方法〕
本発明のパターン化樹脂膜は、上述の重合体（Ａ）を含有し、例えば、本発明の感光性樹脂組成物から形成される。前記組成物を用いることにより、膜厚の大きい、親水性を有する樹脂膜を形成することができる。また、解像度の高いパターン化樹脂膜を形成することができる。
【０１０５】
本発明のパターン化樹脂膜の製造例を以下に示す。この製造例は、基板上に、本発明の感光性樹脂組成物の樹脂膜を形成する工程１と、前記膜を選択的に露光する工程２と、露光後の前記膜を水系現像液で現像してパターン化樹脂膜を形成する工程３とを有する。この製造例は、さらに前記パターン化樹脂膜を加熱処理する工程４を有してもよい。
【０１０６】
［工程１］
工程１では、例えば、本発明の感光性樹脂組成物を基板上に塗布・乾燥し、樹脂膜を形成する。乾燥条件は、オーブンやホットプレートを用いて、例えば、５０〜９０℃で１〜３０分間加熱する。樹脂膜の膜厚は、通常１〜２００μｍ、好ましくは３〜１００μｍ、より好ましくは５〜５０μｍである。膜厚が足りない場合は、２度塗りにより樹脂膜を形成してもよい。
【０１０７】
基板としては、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、トリアセチルセルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよびセルロースから選ばれる少なくとも１種の樹脂からなる樹脂基板；ガラス、セラミック、ステンレス鋼等の材料からなる基板が挙げられる。ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクタン等の生分解性ポリマー等からなる樹脂基板であってもよい。基板としては、特開２００２−３３５９４９号公報等に記載の公知の細胞培養用基板を用いることもできる。
【０１０８】
組成物の塗布方法としては、例えば、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スピンコート法、カーテンコート法、グラビア印刷法、シルクスクリーン法、インクジェット法が挙げられる。
【０１０９】
［工程２］
工程２では、所望のマスクパターンを介して、例えばコンタクトアライナー、ステッパーまたはスキャナーを用いて、上記膜に対して露光を行う。露光光としては、紫外線、可視光線などが挙げられ、通常、波長２００〜５００ｎｍの光（例：ｉ線（３６５ｎｍ））を用いる。露光光の照射量は、感光性樹脂組成物中の各成分の種類、含有量、樹脂膜の厚さなどによって異なるが、露光光にｉ線を使用する場合、露光量は通常１００〜１０，０００ｍＪ／ｃｍ2である。
【０１１０】
また、ネガ型の感光性樹脂組成物を用いる場合は、架橋反応をより進めるため、露光後に加熱処理を行うことが好ましい。以下、この処理を「ＰＥＢ処理」ともいう。ＰＥＢ条件は、感光性樹脂組成物中の各成分の種類、含有量および樹脂膜の厚さなどによって異なるが、通常５０〜９０℃で、１〜６０分間程度である。
【０１１１】
［工程３］
工程３では、水系現像液により前記露光後の膜を現像して、ネガ型の場合は非露光部を、ポジ型の場合は露光部を溶解・除去することにより、基板上に所望のパターン化樹脂膜を形成する。
【０１１２】
水系現像液としては、例えば、水、または水を含む混合溶媒が好ましい。混合溶媒としては、溶媒（Ｄ）の欄に記載した混合溶媒が挙げられる。現像方法としては、例えば、シャワー現像法、スプレー現像法、浸漬現像法、パドル現像法が挙げられる。現像条件は、通常、２０〜４０℃で１〜１０分間程度である。
【０１１３】
［工程４］
必要に応じて、加熱によりパターン化樹脂膜をさらに硬化させる。加熱条件は特に限定されないが、パターン化樹脂膜の用途に応じて、例えば１００〜３００℃の温度で３０分〜１０時間程度加熱する。硬化を充分に進行させたり、パターン形状の変形を防止したりするため、多段階で加熱することもできる。
【０１１４】
〔細胞培養装置〕
本発明の細胞培養装置は、上述したパターン化樹脂膜を有する。前記装置は、細胞培養用基板と、この基板上に形成された、上述したパターン化樹脂膜とを有することが好ましい。
【０１１５】
以下、細胞培養装置の一態様について説明する。
本発明の細胞培養装置が有するパターン化樹脂膜は、本発明の感光性樹脂組成物から形成された樹脂膜に、細胞、およびこの細胞から形成された細胞組織体、特にスフェロイドを保持するための、１つまたは複数の孔が形成された構造を有する。パターン化樹脂膜は、孔を形成する隔壁である。
【０１１６】
孔は、樹脂膜を貫通して形成されている。孔の底面は、細胞培養用基板の表面により構成され、孔の側面は、樹脂膜により構成されている。細胞培養用基板の表面は、細胞保持の観点から、細胞接着性を有することが好ましい。
【０１１７】
パターン化樹脂膜は、培養後に細胞組織体を孔内から取り出す際の容易性を考慮して、細胞非接着性を有することが好ましい。本発明の感光性樹脂組成物は、水溶性樹脂である重合体（Ａ）を含有することから、前記性質を有するパターン化樹脂膜を形成することができる。
【０１１８】
孔の底面の形状は特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、多角形状が挙げられる。孔の底面の面積は、細胞の大きさ・種類等によって適宜決定されるが、通常１，０００〜４０，０００μｍ2、好ましくは５，０００〜２０，０００μｍ2である。
【０１１９】
樹脂膜に孔が形成されたパターン化樹脂膜は、例えば、上述したパターン化樹脂膜の製造方法に従い形成することができる。その際、感光性樹脂組成物が塗布される基板としては、細胞培養用基板が用いられる。
【０１２０】
孔の底面は、細胞を保持し細胞組織体を形成する点から、細胞接着性を有する表面であることが好ましい。細胞接着性の表面は、例えば、カルボキシル基、アミノ基等の電荷を有する官能基が導入された表面、アルギニン・グリシン・アスパラギン酸配列等の細胞接着性ペプチドが導入された表面、細胞接着性を有する高分子が固定された表面である。
【０１２１】
前記電荷を有する官能基は、基板表面をプラズマ等の放射線で処理することによって導入することができる。前記細胞接着性を有する高分子としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリビニル硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルアミン等の電荷を有する合成高分子、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、デキストラン硫酸、ケラタン硫酸、ヘパラン硫酸、ヒアルロン酸、キチン等の電荷を有する多糖類、コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、ハイドロネクチン、ラミニン等の細胞接着性タンパク質、細胞接着性タンパク質や細胞接着性ペプチドを固定した合成高分子が挙げられる。
【０１２２】
例えば、細胞接着性の表面を有する細胞培養用基板を用いることができる。また、細胞培養用基板上にパターン化樹脂膜を形成した後に、露出した基板の表面（孔の底面）に、放射線処理したり、細胞接着性を有する高分子を固定化したりしてもよい。
【０１２３】
孔の底面である基板表面は、凹凸構造を有していてもよい。このような凹凸構造を設けることで、細胞組織体の前記底面への接着性を向上させることができる。凹凸構造における凸部または凹部の平面方向の形状は、例えば、円形状、楕円形状、多角形状が挙げられる。
【０１２４】
孔の深さは、パターン化樹脂膜の膜厚により決定され、通常１〜２００μｍ、好ましくは３〜１００μｍ、より好ましくは５〜５０μｍである。この範囲であれば、孔内に細胞および細胞組織体を良好に保持することができる。
【０１２５】
本発明の細胞培養装置を用いて細胞を培養する際には、パターン化樹脂膜が有する孔内において、細胞を培養し、細胞組織体、特にスフェロイドを形成する。例えば、細胞を含む培養液を孔内に入れ、孔の底面に播種された細胞が、当該底面である細胞培養用基板の表面上で３次元的に結合した細胞組織体を形成する。細胞組織体は、培養液中に浮遊することなく孔の底面に接着した状態で、隔壁により形成された孔内に安定して保持されたまま長期間にわたって培養される。
【０１２６】
前記細胞としては、細胞同士の間で互いに結合を形成するものであれば、動物種や臓器・組織の種類は特に限定されない。例えば、ヒトやブタ、イヌ、ラット、マウス等の動物由来の肝臓、膵臓、腎臓、神経、皮膚から採取される初代細胞、ＥＳ細胞（Embryonic Stem cell）、樹立されている株化細胞、またはこれらに遺伝子操作を施した細胞が挙げられる。細胞は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。培養液としては、細胞の生存状態および機能を維持できるよう、必要な塩類および／または栄養成分を適切な濃度で含む水溶液を用いることができる。
【実施例】
【０１２７】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。以下の実施例等の記載において、特に言及しない限り、「部」は「質量部」の意味で用いる。【０１２８】
［１］物性の測定方法
［１−１］重合体のＭｗ、ＭｎおよびＭｗ／Ｍｎの測定方法
重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、下記条件下で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定した。
・カラム：東ソー社製カラムの「ＴＳＫｇｅｌ  αＭ」および
「ＴＳＫｇｅｌ  α２５００」を直列に接続
・溶媒：臭化リチウムおよびリン酸を添加したＮ−メチル−２−ピロリドン
・温度：４０℃
・検出方法：屈折率法
・標準物質：ポリスチレン
・ＧＰＣ装置：東ソー製、装置名「ＨＬＣ-８０２０-ＧＰＣ」【０１２９】
［１−２］重合体に含まれる構造単位の含有量の測定方法
重合体に含まれる構造単位の含有量は、1Ｈ−ＮＭＲおよび13Ｃ−ＮＭＲ分析により測定した。装置名「ＥＣＰ−４００Ｐ」（ＪＥＯＬ社製）を用い、重クロロホルム、重メタノールおよび重水から、重合体の溶解性の最も高い重溶媒を選択した。【０１３０】
［２］重合体（Ａ）の合成
下記スキームに基づき、重合体（Ａ）を合成した。【０１３１】
【化１５】
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【０１３２】
［合成例Ａ１］重合体（Ａ１）の合成
攪拌機付きの５００ｍｌフラスコに、ポリブタジエン（Ｃｉｓ−１，４結合含量＝２０モル％、Ｔｒａｎｓ−１，４結合含量＝５５モル％、１，２結合含量＝２５モル％）２３．６ｇ、ギ酸５．９ｇ、トルエン２４０ｍｌを添加した。この混合物を６０℃まで昇温し、撹拌しながら、３１質量％過酸化水素５５．９ｇを１５分間かけて添加した。そのまま１５０分間反応させた後、２３℃まで冷却した。この反応溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液および水で洗浄し、溶媒を留去することで、重合体（Ａ１）を得た。1Ｈ ＮＭＲから、重合体（Ａ１）はポリブタジエンの不飽和基の一部がエポキシ化した重合体であって、エポキシ化率［（エポキシ化した不飽和基の数／エポキシ化前のポリブタジエンに含まれる不飽和基の数）×１００（％）］は６０％であった。重合体（Ａ１）の1Ｈ ＮＭＲスペクトルを図１に示す。また、Ｍｎは５４００、Ｍｗは９５００、Ｍｗ／Ｍｎは１．７６であった。【０１３３】
［実施例Ａ１］重合体（Ａ２）の合成
１００ｍｌフラスコに、上述の重合体（Ａ１）５．２ｇ、α−チオグリセロール４．４ｇ、水酸化リチウム一水和物０．８５ｇ、メタノール（ＭｅＯＨ）６．６ｍｌ、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５．８ｍｌを添加し、６０℃で２時間加熱撹拌した。その後、２３℃に冷却し、水で再沈殿した。沈殿物を６０℃で真空乾燥させ、重合体（Ａ２）を得た。1Ｈ ＮＭＲから、重合体（Ａ２）は、チオエーテル構造を有していることが分かった。重合体（Ａ２）の1Ｈ ＮＭＲスペクトルを図２に示す。【０１３４】
［実施例Ａ２］重合体（Ａ３）の合成
１００ｍｌフラスコに、上述の重合体（Ａ２）５．０ｇ、３１質量％過酸化水素水４．６ｇ、メタノール（ＭｅＯＨ）２５．３ｍｌを添加し、４０℃で２時間加熱撹拌した。その後、２３℃に冷却し、イソプロパノールで再沈殿した。沈殿物を６０℃で真空乾燥させ、白色固体の重合体（Ａ３）を得た。1Ｈ ＮＭＲから、重合体（Ａ３）は、スルフィニル基を有していることが分かった。重合体（Ａ３）の1Ｈ ＮＭＲスペクトルを図３に示す。【０１３５】
［３］感光性樹脂組成物およびパターン化樹脂膜の形成
［実施例１Ｂ］
重合体（Ａ３）１００部、４，７−ジ−ｎ−ブトキシナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート３部、メチル化メラミン樹脂（商品名「ニカラック  ＭＷ−３０ＨＭ」、三和ケミカル（株）製）１０部を、水１２０部とメタノール２０部とからなる混合溶媒に、固形分濃度が５〜５０質量％となるよう均一に溶解させて、感光性樹脂組成物を得た。【０１３６】
［実施例１Ｃ］
ガラス基板上に、実施例１Ｂで調製した感光性樹脂組成物をスピンコート法にて塗布し、ホットプレートを用いて７０℃で２０分間加熱し、膜厚１μｍ、２μｍ、５μｍ、１０μｍおよび２０μｍの樹脂膜を形成した。次いで、アライナー（Ｓｕｓｓ  Ｍｉｃｒｏｔｅｃ社製、装置名「ＭＡ−１００」）を用い、高圧水銀灯からの紫外線を、パターンマスクを介して、波長３６５ｎｍにおける露光量が１，０００ｍＪ／ｃｍ2となるように樹脂膜に照射した。露光後の樹脂膜をホットプレートを用いて７０℃で７３０秒間加熱し、水を用いて浸漬現像（２３℃、１分間）し、直径４００μｍで高さがそれぞれ１μｍ、２μｍ、５μｍ、１０μｍおよび２０μｍであり、断面が矩形のホールパターンを有するパターン化樹脂膜を形成した。実施例１Ｂで調製した感光性樹脂組成物では、２０μｍの膜厚まで良好なパターン化樹脂膜を形成できることが明らかになった。【０１３７】
［比較例１Ｃ］
比較例１Ｃでは、感光性樹脂組成物として市販の感光性樹脂組成物（商品名「Ｂｉｏｓｕｒｆｉｎｅ−ＡＷＰ」、東洋合成工業（株）製）を用いたこと以外は実施例１Ｃと同様に行った。比較例１Ｃでは、直径４００μｍで高さがそれぞれ１μｍ、２μｍであり、断面が矩形のホールパターンを有するパターン化樹脂膜を形成できたが、膜厚５μｍ以上のパターン化樹脂膜は形成できなかった。市販の感光性樹脂組成物では、２μｍの膜厚までしか良好なパターン化樹脂膜を形成できないことが明らかになった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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