(57)【要約】  表面特性を改質するために、無機アルコキシドに対して非反応または低反応である表面をコーティングするための方法が開示される。表面は酸化またはアミノ化によって活性化されて、表面上に反応性官能基を生成し、続いて、無機アルコキシドとの化学反応によって、表面上に無機接着層を形成する。この接着層は表面をホスホン酸と容易に反応するものに変換し、次いで、疎水性または細胞接着特性を表面に付与するために使用することができるか、または金属触媒カップリング手順を通して生物活性基板を付着させるために変換することができる。接着層は、このような金属酸化物に対して反応性である他の有機物と直接結合するように働くことができる。コーティングされた表面およびコーティングされた表面を含む構造体もまた開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）化学的にアクセス可能な反応性官能基を含む活性化表面；
およびｂ）前記活性化表面の前記反応性官能基に化学的に結合した無機アルコキシド接着層を備え、
ここで、前記反応性官能基は無機アルコキシドと反応して前記無機接着層を形成し；そして前記無機接着層は、全体の表面特性を改変する部分のさらなる付着のためのさらなる官能基を提供する、構造体。
【請求項２】
前記活性化表面が無機接着層の化学結合に対して本質的に非反応性な表面を含み、本質的に非反応性な表面が前記表面上に化学的に接近可能な反応性官能基を生成し、それによって活性化を提供するように処理されている、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記表面が、ポリマー、ステンレス鋼、またはステンレス鋼合金を含む、請求項１または２に記載の構造体。
【請求項４】
前記ポリマーが、ポリアルカン、ポリシロキサン、ポリアルキルアレーン、ポリオレフィン、ポリチオールおよびポリホスフィンからなる群から選択される、請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
前記表面反応性官能基が、ヒドロキシル基、オキシ基、オキソ基、カルボニル基、カルボン酸基、カルボキシレート基、およびアミノ基からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項６】
前記表面反応性官能基が化学酸化によって生成される、請求項５に記載の構造体。
【請求項７】
前記化学酸化が、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、鉛四酢酸塩／Ｍｎ（ＩＩ）、オゾン、および酸素からなる群から選択される酸化剤による処理を含む、請求項６に記載の構造体。
【請求項８】
前記表面反応性官能基が、酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電、またはコロナ放電によって生成される、請求項５に記載の構造体。
【請求項９】
前記無機接着層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖ、およびそれらの２つ以上の混合物の酸化物からなる群から選択される無機酸化物を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１０】
前記無機酸化物接着層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎの酸化物、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項９に記載の構造体。
【請求項１１】
前記無機接着層の付加官能基に結合した自己集合単分子層（ＳＡＭ）をさらに含み、前記ＳＡＭが、ホスホン基、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、スルフィン酸基、またはヒドロキサム酸基を含む有機化合物から選択される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１２】
前記ＳＡＭが、ホスホネートの自己集合単分子層（ＳＡＭＰ）を含む、請求項１１に記載の構造体。
【請求項１３】
前記ホスホネートが、疎水性ホスホネートおよび細胞接着性ホスホネートからなる群から選択される、請求項１２に記載の構造体。
【請求項１４】
前記疎水性および細胞接着性ホスホネートは以下の構造のホスホン酸からなる群から選択され、
【化１】
2021504096.tif 000006
ここで、Ｒ基は任意に置換されたアルキル、任意に置換されたヘテロアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヘテロアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたヘテロアルキニル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたアリールアルキル、任意に置換されたヘテロアリール、および任意に置換されたヘテロアリールアルキルからなる群から選択することができ、ここで、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルはＯ、ＮおよびＳからなる群から選択される１つ以上のヘテロ原子を含有する、請求項１３に記載の構造体。
【請求項１５】
前記疎水性ホスホネートがＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択され、前記細胞接着性ホスホネートがさらなるホスホネート基で置換されたＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択される、請求項１４に記載の構造体。
【請求項１６】
前記細胞接着性ホスホネートが、Ｃ３−Ｃ３０α，ω−ジホスホネートからなる群から選択される、請求項１５に記載の構造体。
【請求項１７】
前記ＳＡＭまたはＳＡＭＰが、それに共有結合した抗感染剤または抗血栓形成剤をさらに含む、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１８】
前記抗感染剤が、アミカシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、ネチルマイシン、トブラマイシン、パロモマイシン、ゲルダナマイシン、ハービマイシン、ロラカルベフ、エルタペネム、ドリペネム、イミペネム／シラスタチン、メロペネム、セファドロキシル、セファゾリン、セファロチン、セファレキシン、セファクロル、セファマンドール、セフォキシチン、セフプロジル、セフロキシム、セフジトレン、セフォペラゾン、セフォタキシム、セフポドキシム、セフタジジム、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフェピム、セフタロリンフォサミル、セフトビプロール、テイコプラニン、バンコマイシン、テラバンシン、クリンダマイシン、リンコマイシン、ダプトマイシン、アジスロマイシン、クラリスロマイシン、ジリスロマイシン、エリスロマイシン、ロキシスロマイシン、トロレアンドマイシン、テリスロマイシン、スペクチノマイシン、スピラマイシン、アズトレオナム、フラゾリドン、ニトロフラントイン、アモキシシリン、アンピシリン、アズシシリン、カルベニシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン、メゾシリン、メチシリン、ナフシリン、オキサシリン、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、ピペラシリン、テモシリン、チカルシリン、アモキシシリン／クラブラン酸、アンピシリン／スルバクタム、ピペラシリン／タゾバクタム、チカルシリン／クラブラン酸、バシトラシン、コリスチン、ポリミキシンｂ、シプロフロキサシン、エノキサシン、ガチフロキサシン、レボフロキサシン、ロメフロキサシン、モキシフロキサシン、ノルリジキシ酸、ノルフロキサシン、オフロキサシン、トロバフロキサシン、グレパフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、マフェニド、スルフォナミドクリソイジン、スルファセタミド、スルファジアジン、銀、スルファジアジン、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール、スルファニルイミド、スルファサラジン、スルフィソキサゾール、トリメトプリム、トリメトプリム−スルファメトキサゾール、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、ミノサイクリン、オキシテトラサイクリン、テトラサイクリン、クロファジミン、ダプソン、カプレオマイシン、シクロセリン、エタンブトール、エチオナミド、イソニアジド、ピラジナミド、リファンピシン、リファブチン、リファペンチン、ストレプトマイシン、アルスフェナミン、クロラムフェニコール、フォスフォマイシン、フシジン酸、リネゾリド、メトロニダゾール、ムピロシン、プラテンシマイシン、キヌプリスチン／ダルフォプリスチン、リファキシミン、チアムフェニコール、チゲサイクリン、チニダゾール、それらの許容される塩、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される抗菌剤である、請求項１７に記載の構造体。
【請求項１９】
前記抗感染剤が、多糖類、キトサン、部分的にアセチル化されたキトサン、ポリグルコサミン、キトサンジオール、ポリオール、アミノアルコール、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項１７に記載の構造体。
【請求項２０】
前記抗感染剤が、クロルヘキシジン、ビグアニド、カチオン性アンモニウム化合物、カチオン性アンモニウムデンドリマー、銀、銅、カチオン種、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項１７に記載の構造体。
【請求項２１】
前記カチオン性アンモニウム化合物が、コリンおよびコリン誘導体からなる群から選択される、請求項２０に記載の構造体。
【請求項２２】
前記構造体の被覆表面に付着した細胞をさらに含み、前記細胞は、線維芽細胞、内皮細胞、ケラチノサイト、骨芽細胞、軟骨芽細胞、軟骨細胞、肝細胞、マクロファージ、心筋細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、腱細胞、靭帯細胞、上皮細胞、幹細胞、神経細胞、ＰＣ１２細胞、神経支持細胞、シュワン細胞、放射状グリア細胞、神経球を形成する細胞、神経腫瘍細胞、膠芽細胞腫細胞および神経芽細胞腫細胞からなる群から選択される、請求項１６に記載の構造体。
【請求項２３】
前記線維芽細胞がＮＩＨ  ３Ｔ３線維芽細胞を含む、請求項２２に記載の構造体。
【請求項２４】
細胞外マトリックス（ＥＣＭ）をさらに含む、請求項２２または２３に記載の構造体。
【請求項２５】
脱細胞化されてＥＣＭを残す、請求項２４に記載の構造体。
【請求項２６】
ａ）無機接着層の化学結合に対して本質的に非反応性である表面を提供する工程；
ｂ）前記非反応性である表面を処理して前記表面上に反応性官能基を生成し、それによって活性化表面を提供することによって、無機接着層の化学結合に対する前記本質的に非反応性である表面を活性化する工程；およびｃ）前記活性化表面の前記反応性官能基に無機接着層を化学結合する工程を含み、
ここで、前記反応性官能基は無機アルコキシドと反応し、前記無機接着層を形成し；そして前記無機接着層は、全体の表面特性を改変する部分のさらなる付着のためのさらなる官能基を提供する、請求項１または２に記載の構造体を形成する方法。
【請求項２７】
前記表面がポリマーを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ポリマーが、ポリアルカン、ポリシロキサン、ポリアルキルアレーン、ポリオレフィン、ポリチオールおよびポリホスフィンからなる群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記表面官能基が、ヒドロキシル基、オキシ基、オキソ基、カルボニル基、カルボン酸基、カルボキシレート基、およびアミノ基からなる群から選択される、請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記活性化工程が化学酸化を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記化学酸化は、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）鉛、オゾン、および酸素からなる群から選択される酸化剤による処理を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記活性化工程が、酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電、またはコロナ放電を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記無機接着層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖ、およびそれらの２つ以上の混合物の酸化物からなる群から選択される無機酸化物を含む、請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記無機酸化物接着層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、およびそれらの２つ以上の混合物の酸化物からなる群から選択される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
非活性な基材表面を活性化し、無機酸化物接着層でコーティングする方法であって、
ａ）活性化された基材を形成するために前記表面上に反応性官能基を生成させることによって、無機接着層の化学結合に非活性な基材の表面を活性化する工程；
ｂ）溶媒中に溶解および／または分散される反応性無機化合物を含有する有機溶媒を含むコーティング混合物を提供する工程；および
ｃ）前記反応性官能基を前記無機化合物と反応させ、前記基材の活性化表面上に無機酸化物コーティングを形成するのに十分な時間および温度で、前記コーティング混合物中に前記活性化基材を懸濁させて、無機酸化物接着層でコーティングされた基材を提供する工程を含み、
ここで、前記無機化合物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、及びＶのアルコキシドからなる群から選択される、方法。
【請求項３６】
前記活性化工程が化学酸化を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記化学酸化が、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、テトロキシドオスミウム、テトロキシドルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）鉛、オゾン、および酸素からなる群から選択される酸化剤による処理を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
コーティング工程ｂ）およびｃ）が、前記活性化基材の表面上への無機アルコキシドの蒸着、および前記反応性官能基と前記無機アルコキシドとの反応によって置き換えられ、それに結合された無機酸化物接着層を形成する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記活性化工程が、酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電またはコロナ放電を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
ｄ）コーティング溶液からコーティングされた基材を除去し；
ｅ）溶媒でリンスして、リンス、コーティングされた基材を提供し；および
ｆ）リンス、コーティングされた基材を３５〜４０℃に加熱する、をさらに含む、請求項３５〜３７または３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記Ｒ基がドデシル−９−イニルであり、金属触媒反応を用いてアルキン官能基でさらにカップリングされる、請求項１４に記載の構造体。
【請求項４２】
前記Ｒ基がドデシル−９−イニルであり、クリック反応を用いてアルキン官能基でさらにカップリングされる、請求項１４に記載の構造体。
【請求項４３】
前記無機接着層が電気化学的に活性な部分、光化学的に活性な部分、細胞誘引性部分、細胞接着性部分および抗感染性部分からなる群から選択される有機部分に、介在ＳＡＭまたはＳＡＭＰ層なしで直接付着される、請求項１または２に記載の構造体。
【請求項４４】
前記抗感染性部分が、多糖類、キトサン、部分的にアセチル化されたキトサン、ポリグルコサミン、キトサンジオール、ポリオール、アミノアルコール、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項４３に記載の構造体。
【請求項４５】
前記抗血栓剤がヘパリンである、請求項１７に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は２０１７年１１月３０日に出願された米国仮出願第６２／５９２，８８０号の利益を主張し、その開示全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、そうでなければ非反応性の表面の活性化の分野に関し、それらをコーティングの化学結合に対して感受性にし、コーティングは表面特性の改変を可能にする。このようなコーティングされた表面は、細胞増殖、再建医療、および医療デバイスのための足場としての有用性を有する。
【背景技術】
【０００３】
組織形成、創傷修復、および多くの疾患プロセスは、適切な細胞外マトリックス（ＥＣＭ）蛋白質の発現および細胞媒介アセンブリに依存する。特に、配向ＥＣＭ繊維は、正常組織の発達およびホメオスタシスに必須である。しかしながら、ＥＣＭの組織化は、多くの疾患において、および瘢痕組織中に形成される整列していないコラーゲン線維を産生する損傷部位において、悪化し得る。
【０００４】
再生医療の目標は、組織や機能において正常組織に酷似した新しい組織の形成を促進することである。空間的に規定された方法で細胞増殖を制御することは、構成細胞の適切な整列および／または細胞が産生する分子複合体の適切な整列を有する損傷組織または疾患組織の再生を可能にする。特に、細胞は、アクチン細胞骨格に間接的に連結された細胞表面受容体を用いることによって、ＥＣＭ細線維の配列をそれらのアクチンフィラメントに対応するように指示する。従って、再生医療における主要な課題は必要とされる機能特性を有する組織を生成するために、細胞がＥＣＭ原線維（例えば、コラーゲン）を、足場デバイス上の特定の配向または整列に集合させることを促進することである。
【０００５】
このような足場は、ＥＣＭの生成を刺激する環境において細胞を付着させるための適切な基材表面を必要とする。
【発明の概要】
【０００６】
開示の要約
定義
ここでいう「共有結合」とは原子間の電子対の共有を伴う化学結合のことを指す。「配位」、「配位子」または「配位共有」結合の用語は金属イオンのリガンドへの結合など、両方の電子が同じ原子に由来する２中心２電子共有結合をいう。反対に、「イオン」結合は、反対に帯電したイオン間の静電引力をいい、電子は共有されないが、１つ以上の電子が原子の一方（アニオン）に局在し、他方の原子（カチオン）から除去される。
【０００７】
本明細書中で使用される場合、「結合された」という語は、接着剤を使用せずに付着（ａｆｆｉｘ）または付着（ａｔｔａｃｈ）され、好ましくは化学的に付着される。化学結合は、好ましくは共有結合または配位結合であることを意味する。
【０００８】
本明細書中で使用される場合、「反応性」および「非反応性」という語は、特定の官能基が例えば、無機接着層において、他の官能基と化学的に結合する能力をいう。
【０００９】
本明細書に開示されるように、いくつかの範囲の値が提供される。下限の単位の１０分の１までの各介在値は、文脈が明確に別段の指示をしない限り、その範囲の上限と下限との間にも具体的に開示されていることが理解される。記載された範囲内の任意の記載された値または介在値と、記載された範囲内の任意の他の記載された値または介在値との間のより小さい各範囲は、本発明内に包含される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立して、その範囲に含まれるかまたは除外され得、そしていずれか、いずれでもない、または両方の制限がより小さい範囲に含まれる各範囲もまた、記載された範囲における任意の特に除外された制限に従い、本発明内に包含される。記載の範囲が当該制限の一方または両方を含む場合、それらの含まれる制限のいずれか、または両方を排除する範囲も本発明に含まれる。「約」という用語は一般に、示された数のプラスマイナス１０％までを含む。例えば、「約１０％」は９％〜１１％の範囲を示し、「約２０」は１８〜２２を意味することができる。好ましくは「約」が示された値のプラスマイナス６％までを含む。あるいは「約」が示された値のプラスマイナス５％までを含む。「約」の他の意味が四捨五入のように、文脈から明らかであることも可能で、例えば、「約１」は、０．５〜１．４を意味することもできる。
【００１０】
ＥＣＭの生成を刺激する環境において細胞を付着させるための適切な基材表面は、化学的に結合した無機酸化物接着層の有無にかかわらず、適切な表面官能基を有するポリマー、金属、または半金属表面を含むことが今回見出された。（無機酸化物接着層を介在させずに）表面官能基に直接化学的に結合するか、または付着した無機酸化物接着層に化学的に結合する、適切なリガンドの自己集合単分子層（ＳＡＭ）である。これらのリガンドは表面修飾特性を有することができ、またＥＣＭの生成に適した環境を提供し、細胞の付着をサポートすることもできる。
【００１１】
結合された接着層の前駆体無機アルコキシドと共有結合または配位結合を形成するのに十分な密度または十分な反応性で露出した表面官能基を持たないポリマー、金属、およびその他の材料の広いクラスが存在する。これらのクラスには、さまざまなポリマー、金属、半金属の表面が含まれる。
【００１２】
表面の特性の制御を可能にする化学的に結合されたコーティングを提供する非反応性のポリマー、金属、または半金属表面上で迅速に行うことができる多用途の方法が、現在発見されている。
【００１３】
例えば、ホスホネートまたはシロキサンなどのコーティングの化学結合に対して、さもなければ反応性がないかまたは反応性が低いポリマーおよび他の材料は、化学酸化剤を使用する化学酸化を含む、酸化またはアミノ化方法によって活性化することができる。他の方法には、酸素または窒素プラズマ放電およびコロナ放電が含まれる。これらの化学試薬および方法は表面上に、ヒドロキシル、オキシ、オキソ、カルボニル、カルボン酸またはカルボキシレート官能基、または窒素プラズマの場合にはアミノ基を生成することができる。次いで、このような官能基は無機アルコキシド（例えば、ＺｒアルコキシドまたはＴｉアルコキシド）と反応して、化学的に結合した無機接着層を形成し得る。
【００１４】
接着層を形成するために無機アルコキシドと容易に反応しない好適なポリマーとしては、ポリアルカンまたはポリシロキサン、ポリアルキルアレーン、ポリオレフィン、ポリチオール、およびポリホスフィンなどの他のポリマーが挙げられる。
【００１５】
本発明の一態様は、表面に化学的に結合された無機酸化物接着層を含むコーティングされた活性化表面を含む構造体に関し、ここで、無機酸化物はＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、およびＶの酸化物からなる群から選択される。好ましくは構造体の無機接着層がＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、およびＺｎの酸化物からなる群から選択される。
【００１６】
ポリマーは、ポリシロキサン（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）など）、ポリアルカン、ポリアルキルアレーン、ポリアルデヒド、ポリオレフィン、ポリチオール、およびポリホスフィンから選択することができる。
【００１７】
無機酸化物でコーティングされた活性化表面は、接着層に結合した自己集合単分子層（ＳＡＭ）をさらに含むことができ、ここでＳＡＭは、ホスホン基、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、スルフィン酸基、またはヒドロキサム酸基を含む有機化合物から選択される。好ましくは、ＳＡＭがホスホネートの自己集合単分子層（ＳＡＭＰ）を含む。ホスホネートは、疎水性ホスホネート、細胞接着性ホスホネート、およびさらなる金属触媒カップリングが可能なホスホネートからなる群から選択することができる。
【００１８】
ホスホネートは以下の構造のホスホン酸からなる群から選択することができ、
【００１９】
【化１】
2021504096.tif 000002
【００２０】
ここで、Ｒ基は任意に置換されたアルキル、任意に置換されたヘテロアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヘテロアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたヘテロアルキニル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたアリールアルキル、任意に置換されたヘテロアリール、および任意に置換されたヘテロアリールアルキルからなる群から選択することができ、ここで、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ヘテロアリールおよびヘテロアリールアルキルは、Ｏ、ＮおよびＳからなる群から選択された１つ以上のヘテロ原子を含む。好ましくは、疎水性ホスホネートは、Ｒ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択される。好ましくは、細胞接着性ホスホネートは、さらなるホスホネート基で置換されたＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択される。より好ましくは、細胞接着性ホスホネートは、Ｃ３−Ｃ３０α，ω−ジホスホネートからなる群から選択される。
【００２１】
本発明の別の態様は、無機酸化物コーティングに結合されたＳＡＭまたはＳＡＭＰをさらに含有する無機酸化物コーティングされた活性化表面を含む、医療用の構造体に向けられている。この構造体は、いわゆる「クリック」反応、電気化学的に活性な部分、光化学的に活性な部分、細胞誘引性部分、細胞接着性部分、または抗感染性部分を使用してさらなる精緻化を可能にするアルキンまたはアジド基などの、ＳＡＭまたはＳＡＭＰに共有結合した他の有用な部分をさらに含むことができる。あるいは、この医学的構造体がＳＡＭまたはＳＡＭＰ被覆表面に付着した細胞をさらに含み得る。細胞は、線維芽細胞、内皮細胞、ケラチノサイト、骨芽細胞、軟骨芽細胞、軟骨細胞、肝細胞、マクロファージ、心筋細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、腱細胞、靭帯細胞、上皮細胞、幹細胞、神経細胞、ＰＣ１２細胞、神経支持細胞、シュワン細胞、放射状グリア細胞、神経球を形成する細胞、神経腫瘍細胞、膠芽細胞腫細胞および神経芽細胞腫細胞からなる群から選択することができる。線維芽細胞は、ＮＩＨ  ３Ｔ３線維芽細胞を含むことができる。構造体は、細胞外マトリックス（ＥＣＭ）をさらに含むことができる。構造体をさらに脱細胞化して、ＥＣＭを付着させたままにすることができる。
【００２２】
本発明のさらに別の態様は、ａ）非活性化基材の表面を活性化する工程と、ｂ）ヒドロキシル（−ＯＨ）、オキシ（−Ｏ−）、オキソ（＝Ｏ）、カルボニル（Ｃ＝Ｏ）、カルボン酸（−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＨ）またはカルボキシレート（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）官能基と反応性であり、溶媒中に溶解および／または分散される無機化合物を含有する有機溶媒を含むコーティング混合物を提供する工程と、ｃ）活性化表面上に無機酸化物コーティングを形成してコーティング表面を提供するのに十分な時間および温度で、コーティング溶液中に活性化基材を懸濁させる工程とを含み、この際、無機化合物がＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、およびＶのアルコキシドからなる群から選択される、無機酸化物接着層を用いて非活性化表面を活性化およびコーティングする方法を対象とする。方法はさらに以下を含む、ｄ）コーティング溶液からのコーティングされた基材を取り除く工程；およびｅ）溶媒でリンスしてリンス、コーティングされた基材を提供する工程。方法はさらに、ｆ）リンス、コーティングされた基材を３５〜４０℃に加熱する工程を含むことができる。
【００２３】
あるいは、工程ｂ）およびｃ）が表面上への無機アルコキシドの蒸着によって置き換えることができ、無機酸化物接着層を提供する。
【００２４】
本方法の無機化合物は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、ＭｇおよびＺｎのアルコキシドからなる群から選択することができる。アルコキシドは、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブトキシド、イソブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、およびｔｅｒｔ−ブトキシドからなる群から選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）自己集合単分子層をその上に有するチタンイソプロポキシド接着層を有する代表的な酸素プラズマ酸化ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）構造体（実施例１）の赤外（ＩＲ）スペクトルを示す。
【図２】Ｘ線光子分光分析によって決定された、ステンレス鋼表面（実施例５）上のヘパリン分子の天然形態と一致する元素組成パターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
詳細な説明
本発明の方法は、そうでなければ反応性金属アルコキシドと非反応性であるポリマーまたは金属表面上で使用することができる。したがって、コーティングの結合に反応しないホスホネートまたはシロキサンのようなポリマーおよび他の材料の酸化またはアミノ化は、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、他のクロム酸誘導体、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬（過酸化水素／Ｆｅ（ＩＩ））、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）、オゾン、および酸素のような化学酸化剤を用いる化学酸化法を含む酸化法を通して活性化することができる。他の方法には、酸素または窒素プラズマ放電およびコロナ放電が含まれる。酸素プラズマ活性化はＤｏｎｇらの米国特許出願公開第２０１３／０００５６６０号に記載されているように、またはＣｌｅｖｅｎｇｅｒらの米国特許第９，６５５，９９２号に記載されているように達成することができ、その両方は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。これらの化学試薬および方法は、表面上に水酸基（−ＯＨ）、オキシ（−Ｏ−）、オキソ（＝Ｏ）、カルボニル（Ｃ＝Ｏ）、カルボン酸（−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＨ）またはカルボン酸（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）官能基、または窒素プラズマではアミノ基（−ＮＨ２）を生成することができる。次いで、このような官能基は無機アルコキシド（例えば、ＺｒアルコキシドまたはＴｉアルコキシド）と反応して、化学的に結合した無機接着層を形成し得る。適切な非反応性ポリマーは、ポリマー表面上に適切な反応性官能基、例えば前述のヒドロキシル、オキシ、オキソ、カルボニル、カルボン酸またはカルボン酸塩官能基を欠いているために非反応性である。好適な不活性化ポリマーには、以下が含まれる：
Ｃ−Ｈ結合酸化によって反応性であるＣ−ＯＨまたはＣＯＯＨ基（アルコールまたは酸）を生じる、ポリシロキサンのような末端アルキル基を有するポリアルカンまたは他のポリマー；
Ｃ−Ｈ結合の活性化が酸化的に起こるポリアルキルアレーンやポリアルデヒド；
酸化によってグリコールを生じるポリオレフィン；
酸化によってスルホン酸を生じるポリチオール；および
酸化によってホスホン酸、ホスフィン酸またはリン酸を生じるポリホスフィン。
【００２７】
非反応性金属表面は、金属酸化物自体が適切に反応性でない金属酸化物、例えばチタン上の自然酸化物層（二酸化チタン）またはシリコン上の自然酸化物層（二酸化ケイ素）で終端されるものである。このカテゴリーの他の金属としては、クロム、およびステンレス鋼およびコバルトクロムを含むチタンまたはクロムの合金が挙げられる。本発明の方法で使用するのに適したメタロイドには、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＮおよびペロブスカイトが含まれ、酸化により表面−ＯＨまたは架橋オキシ基が導入される。天然ケイ素に加えて、二酸化ケイ素および水素化ケイ素末端化ケイ素が、本発明の方法を使用する活性化に適している。
【００２８】
そのような活性化された表面はプラットフォームまたは基材を提供し、その上に化学的に結合された接着層を構築することができ、その接着層は次に、材料の表面特性を制御し、例えば、それを多かれ少なかれ疎水性にするか、またはアルキンもしくはアジド基（「クリック」化学カップリングのための反応性）、電気化学的に活性な部分、光化学的に活性な部分、細胞誘引性部分、細胞接着性部分、もしくは抗感染性部分などの他の有用な部分を付着させる、ホスホネート（ＳＡＭＰ）の自己集合単分子層などの自己集合単分子層（ＳＡＭ）を付着させるために使用することができる。適切な抗感染性部分は、以下の参考文献に開示され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる：Ｃｌｅｖｅｎｇｅｒらの米国特許公開第２０１０／０２１５６４３号、Ｄｏｎｇらの米国特許公開第２０１３／０００５６６０号、およびＣｌｅｖｅｎｇｅｒらの米国特許第９，６５５，９９２号。
【００２９】
ＳＡＭを含む基板の表面はパターン化されていてもよいし、パターン化されていなくてもよい。
【００３０】
接着層（無機酸化物コーティング）に関して、非酸素無機種は好ましくは医療用途において毒性が低く、有利にはＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、およびＶからなる群から選択することができる。好ましくは無機種がＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、またはＺｎである。より好ましくは、無機種はＡｌ、Ｓｉ、ＴｉまたはＺｒである。無機種はＡｌであり得る。無機種はＴｉであり得る。無機種はＺｒであり得る。無機種は、Ｍｇであり得る。無機種はＳｉであり得る。無機種はＺｎであり得る。無機種はＭｏであり得る。無機種はＮｂであり得る。無機種はＴａであり得る。無機種はＳｎであり得る。無機種はＷであり得る。無機種はＶであり得る。
【００３１】
本明細書に記載されるように、無機アルコキシドからのその合成方法によって、接着層は表面上に反応性アルコキシドを含み、これは適切な有機化合物と反応してＳＡＭまたはＳＡＭＰを形成することができるが、ＳＡＭまたはＳＡＭＰの介在なしに、目的の他の有機部分と反応して、それらを接着層に直接化学的に結合することもできる。
【００３２】
したがって、接着層被覆表面は接着層に結合した自己集合単分子層（ＳＡＭ）をさらに含むことができ、ここで、ＳＡＭは、ホスホン基、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、スルフィン酸基、またはヒドロキサム酸基を含む有機化合物から選択される。好ましくは、ＳＡＭがホスホネートの自己集合単分子層（ＳＡＭＰ）を含む。ホスホネートは、疎水性ホスホネート、細胞接着性ホスホネート、およびさらなる金属触媒カップリングが可能なホスホネートから選択することができる。
【００３３】
適切なホスホネートは、以下の構造を有するホスホン酸からなる群から選択することができる：
【００３４】
【化２】
2021504096.tif 000003
【００３５】
ここで、Ｒ基は任意に置換されたアルキル、任意に置換されたヘテロアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヘテロアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたヘテロアルキニル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたアリールアルキル、任意に置換されたヘテロアリール、および任意に置換されたヘテロアリールアルキルからなる群から選択することができ、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルはＯ、ＮおよびＳからなる群から選択される１つ以上のヘテロ原子を含有する。Ｒ基上の任意の置換は、ポリオール部分、糖アルコール部分、ヒドロキシル官能基、アミノ官能基、カルボン酸官能基、カルボキシレートエステル官能基、ホスホン酸官能基、ホスホネート官能基、エーテル官能基、アルキン官能基、アジド官能基、およびチオール官能基から選択される１つ以上の基を含む。好ましくは、疎水性ホスホネートがＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択される。このアルキル基は、Ｃ５−Ｃ２４アルキル、またはＣ６−Ｃ２０アルキル、またはＣ８−Ｃ１８アルキルである。このアルキル基は、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１６，Ｃ１８、またはＣ２０アルキル基である。好ましくは、細胞粘着ホスホネートが、さらなるホスホネート基で置換されたＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択される。このアルキル基は、Ｃ４−Ｃ２４アルキル、またはＣ６−Ｃ２０アルキル、またはＣ８−Ｃ１８アルキルである。このアルキル基は、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１６，Ｃ１８、またはＣ２０アルキル基である。より好ましくは、細胞接着性ホスホネートがＣ３−Ｃ３０α，ω−ジホスホネートからなる群から選択される。この例では、アルキレン基はＣ３，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１６，Ｃ１８，Ｃ２０，Ｃ２２，Ｃ２４，Ｃ２６，Ｃ２８、またはＣ３０アルキレン基であり得る。α，ω−ジホスホン酸は、Ｃ３−１６ジホスホン酸、好ましくはＣ４−１２ジホスホン酸、より好ましくはＣ４、またはＣ６、またはＣ８、またはＣ１０、またはＣ１２ジホスホン酸であり得る。α，ω−ジホスホン酸は、１，４−ブタンジホスホン酸、または１，６−ヘキサンジホスホン酸、または１，８−オクタンジホスホン酸、または１，１０−デカンジホスホン酸、または１，１２−ドデカンジホスホン酸、またはそれらの２つ以上の混合物であり得る。好ましくは、ホスホネートはアルキンであり、最も好ましくは末端アルキンである。アルキンホスホネートはＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキニルをもつ。アルキニル基は、Ｃ５−Ｃ２４アルキニル、Ｃ６−Ｃ２０アルキニル、またはＣ８−Ｃ１８アルキニルであり得る。アルキニル基はＣ３，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１６，Ｃ１８、またはＣ２０アルキニル基であり得る。好ましくは、アルキニル基は末端アルキンを有する。
【００３６】
好ましくはコーティングされた構造体のＳＡＭＰが無機酸化物接着層に共有結合したホスホン酸を含み、このホスホン酸は細胞結合に適合した官能性を含む。上記のように、細胞結合ホスホン酸は、ポリオール部分、糖アルコール部分、ヒドロキシル官能基、アミノ官能基、カルボン酸官能基、カルボキシレートエステル官能基、ホスホン酸官能基、ホスホネート官能基、エーテル官能基、アルキン官能基、アジド官能基およびチオール官能基から選択される１つ以上の官能基を含むことができる。好ましくはホスホン酸がジホスホン酸であり、より好ましくは上記のようなα，ω−ジホスホン酸である。
【００３７】
アルキンおよびアジド官能基は、いわゆる「クリック反応」に関与する。クリック化学はアジド含有化合物とアルキン含有化合物との間の高度に特異的かつ効率的な生体直交反応に基づく強力なカップリングアプローチを表し、環状付加生成物を生じる。ＳＡＭＰ中に予め結合されたクリック反応性基の反応のサイズと特異性が小さいため、電気化学的に活性な、光化学的に活性な、細胞誘引性の、細胞接着性の、または抗感染性の部分のような望ましい部分を付加するために、そのＳＡＭＰの容易な精緻化を可能にする。従って、実施例３は、フェニルトリアゾールで終端されたＳＡＭＰを形成するための、ホスホノデック−９−イン（ｐｈｏｓｐｈｏｎｏｄｅｃ−９−ｙｎｅ）のＰＤＭＳ／接着層／ＳＡＭＰとフェニルアゾールとの銅触媒クリックカップリングを記載する。
【００３８】
クリック化学は５員環を形成するために、１，３−双極子と親双極子（特に、アジドおよびアルキン）との間の環状付加反応を使用する。アジドおよびアルキン官能性部分は、生物学的分子および水性環境に対して主に不活性である。さらに、トリアゾールは天然に見出される遍在性アミド部分と類似性を有するが、アミドとは異なり、切断されにくい。さらに、トリアゾールは容易に酸化または還元されない。１，３−双極子と親双極子との間の環化付加反応に関する報告および手順は、当業者に容易に入手可能である。当該分野における関連文献には、Ｊｅｗｅｔｔら、Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１０，３９（４），１２７２−１２７９およびＳｃｈｕｌｔｚら，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．２０１０，１２（１０）、２３９８−２４０１が含まれ、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３９】
さらに、アルキン基は、パラジウム触媒カップリング反応などの様々な金属触媒カップリング反応に関与して、ＳＡＭまたはＳＡＭＰ上にさらなる官能基を導入することができる。Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ反応などの反応が当てはまる。したがって、実施例２は、１０−フェニルホスホノデック−９−インのＳＡＭＰを形成するための、ホスホノデック−９−インのＰＤＭＳ／付着層／ＳＡＭＰとブロモベンゼンとの銅／パラジウム触媒カップリングを記載する。
【００４０】
接着層表面アルコキシドと他の目的の部分との直接の反応に関して、これらの部分は本明細書に開示されるように、電気化学的に活性な部分、光化学的に活性な部分、細胞誘引性部分、細胞接着性部分、抗感染性部分または抗血栓形成性部分を含み得る。したがって、実施例４は、ＳＡＭまたはＳＡＭＰの不在下でグリセロールと直接反応させることができるジルコニウムｎ−ブトキシドから形成された接着層でコーティングされたＰＤＭＳを記載する。
【００４１】
本発明の別の態様は、無機酸化物コーティングに結合されたＳＡＭまたはＳＡＭＰを含有するコーティングされた表面を含む、医療用途のための構造体を対象とする。構造体は、構造体のＳＡＭまたはＳＡＭＰ被覆表面に付着した細胞をさらに含むことができる。細胞は、線維芽細胞、内皮細胞、ケラチノサイト、骨芽細胞、軟骨芽細胞、軟骨細胞、肝細胞、マクロファージ、心筋細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、腱細胞、靭帯細胞、上皮細胞、幹細胞、神経細胞、ＰＣ１２細胞、神経支持細胞、シュワン細胞、放射状グリア細胞、神経球を形成する細胞、神経腫瘍細胞、膠芽細胞腫細胞および神経芽細胞腫細胞からなる群から選択することができる。線維芽細胞は、好ましくはＮＩＨ  ３Ｔ３線維芽細胞を含む。構造体は、細胞外マトリックス（ＥＣＭ）をさらに含むことができる。ＥＣＭは細胞によって分泌される細胞外分子の集合体であり、周囲の細胞に構造的および生化学的なサポートを与える。構造体をさらに脱細胞化して、ＥＣＭを付着させたままにすることができる。
【００４２】
本発明のさらに別の態様は、ａ）非活性化基板の表面を活性化する工程と、ｂ）ヒドロキシル（−ＯＨ）、オキシ（−Ｏ−）、オキソ（＝Ｏ）、カルボニル（Ｃ＝Ｏ）、カルボン酸（−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＨ）またはカルボキシレート（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）官能基と反応性であり、溶媒中に溶解および／または分散される無機化合物を含有する有機溶媒を含むコーティング混合物を提供する工程と、ｃ）活性化表面上に無機酸化物コーティングを形成してコーティング表面を提供するのに十分な時間および温度で、コーティング溶液中に活性化基材を懸濁させる工程とを含み、無機化合物がＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、およびＶのアルコキシドからなる群から選択される、無機酸化物接着層を用いて非活性化表面を活性化およびコーティングする方法を対象とする。方法はさらに以下を含む、ｄ）コーティング溶液からのコーティングされた基板を取り除く工程；およびｅ）リンス、コーティングされた基材を提供するために溶媒でリンス工程。方法はさらに、ｆ）リンス、コーティングされた基材を３５〜４０℃に加熱する工程を含むことができる。
【００４３】
あるいは、工程ｂ）およびｃ）を表面上への無機アルコキシドの気相堆積によって置き換えることができ、無機酸化物接着層を提供する。
【００４４】
本方法の無機化合物は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、ＭｇおよびＺｎのアルコキシドからなる群から選択することができる。アルコキシドは、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブトキシド、イソブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、およびｔｅｒｔ−ブトキシドからなる群から選択することができる。
【００４５】
無機アルコキシドに関して、無機種は好ましくは再建医療用途において毒性ではなく、有利にはＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、およびＶからなる群から選択することができる。好ましくは無機種がＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、またはＺｎである。より好ましくは、無機種はＡｌ、Ｓｉ、ＴｉまたはＺｒである。無機種はＡｌであり得る。無機種はＴｉであり得る。無機種はＺｒであり得る。無機種はＭｇであり得る。無機種はＳｉであり得る。無機種はＺｎであり得る。無機種はＭｏであり得る。無機種はＮｂであり得る。無機種はＴａであり得る。無機種はＳｎであり得る。無機種はＷであり得る。無機種はＶであり得る。好ましいアルコキシドは、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブトキシド、イソブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、およびｔｅｒｔ−ブトキシドからなる群から選択される。
【００４６】
本発明の一態様は、以下を含む構造物を対象とする：ａ）表面特性全体を改変する部分のさらなる付着を提供する無機接着層の化学結合に活性化された表面であって、表面上に接近可能な十分に反応性の官能基を含まず、活性化が表面上の反応性官能基の生成を含む表面と、ｂ）反応性官能基を介して活性化表面に化学結合された無機接着層で、ここで官能基が無機アルコキシドと反応して無機接着層を形成する。このような構造体の表面は、ポリマーまたは金属を含み得る。ポリマーは、ポリアルカン、ポリシロキサン、ポリアルキルアレーン、ポリオレフィン、ポリチオールおよびポリホスフィンからなる群から選択することができる。金属は、ステンレス鋼及びその種々の合金から選択することができる。構造体の表面官能基は、好ましくはヒドロキシル基、オキシ基、オキソ基、カルボニル基、カルボン酸基、カルボキシレート基、およびアミノ基からなる群から選択される。
【００４７】
構造体の表面官能基は、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）、オゾン、または酸素のような酸化剤を用いて、化学酸化によって生成することができる。あるいは、表面官能基を酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電またはコロナ放電を用いて生成することができる。
【００４８】
構造体はさらに、無機接着層に結合した自己集合単分子層（ＳＡＭ）を含むことができ、ここでＳＡＭは、ホスホン基、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、スルフィン酸基、またはヒドロキサム酸基を含む有機化合物から選択される。ＳＡＭはホスホネートの自己集合単分子層（ＳＡＭＰ）を含むことができ、ホスホネートは、疎水性ホスホネート、細胞接着性ホスホネート、およびさらなる金属触媒カップリングが可能なホスホネートからなる群から選択することができる。ホスホネートは、以下の構造を有するホスホン酸からなる群から選択することができる：
【００４９】
【化３】
2021504096.tif 000004
【００５０】
ここで、Ｒ基は任意に置換されたアルキル、任意に置換されたヘテロアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヘテロアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたヘテロアルキニル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたアリールアルキル、任意に置換されたヘテロアリール、および任意に置換されたヘテロアリールアルキルからなる群から選択することができ、ここで、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルはＯ、ＮおよびＳからなる群から選択される１つ以上のヘテロ原子を含有する。構造体の疎水性ホスホネートはＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択することができ、細胞接着性ホスホネートはさらなるホスホネート基で置換されたＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群から選択される。細胞接着性ホスホネートは、Ｃ３−Ｃ３０α，ω−ジホスホネートからなる群から選択することができる。
【００５１】
構造体は、それに共有結合した抗感染剤をさらに含むＳＡＭまたはＳＡＭＰを有することができる。適切な抗感染剤には、アミカシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、ネチルマイシン、トブラマイシン、パロモマイシン、ゲルダナマイシン、ハービマイシン、ロラカルベフ、エルタペネム、ドリペネム、イミペネム／シラスタチン、メロペネム、セファドロキシル、セファゾリン、セファロチン、セファレキシン、セファクロル、セファマンドール、セフォキシチン、セフプロジル、セフロキシム、セフジトレン、セフォペラゾン、セフォタキシム、セフポドキシム、セフタジジム、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフェピム、セフタロリンフォサミル、セフトビプロール、テイコプラニン、バンコマイシン、テラバンシン、クリンダマイシン、リンコマイシン、ダプトマイシン、アジスロマイシン、クラリスロマイシン、ジリスロマイシン、エリスロマイシン、ロキシスロマイシン、トロレアンドマイシン、テリスロマイシン、スペクチノマイシン、スピラマイシン、アズトレオナム、フラゾリドン、ニトロフラントイン、アモキシシリン、アンピシリン、アズシシリン、カルベニシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン、メゾシリン、メチシリン、ナフシリン、オキサシリン、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、ピペラシリン、テモシリン、チカルシリン、アモキシシリン／クラブラン酸、アンピシリン／スルバクタム、ピペラシリン／タゾバクタム、チカルシリン／クラブラン酸、バシトラシン、コリスチン、ポリミキシンｂ、シプロフロキサシン、エノキサシン、ガチフロキサシン、レボフロキサシン、ロメフロキサシン、モキシフロキサシン、ノルリジキシ酸、ノルフロキサシン、オフロキサシン、トロバフロキサシン、グレパフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、マフェニド、スルフォナミドクリソイジン、スルファセタミド、スルファジアジン、銀、スルファジアジン、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール、スルファニルイミド、スルファサラジン、スルフィソキサゾール、トリメトプリム、トリメトプリム−スルファメトキサゾール、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、ミノサイクリン、オキシテトラサイクリン、テトラサイクリン、クロファジミン、ダプソン、カプレオマイシン、シクロセリン、エタンブトール、エチオナミド、イソニアジド、ピラジナミド、リファンピシン、リファブチン、リファペンチン、ストレプトマイシン、アルスフェナミン、クロラムフェニコール、フォスフォマイシン、フシジン酸、リネゾリド、メトロニダゾール、ムピロシン、プラテンシマイシン、キヌプリスチン／ダルフォプリスチン、リファキシミン、チアムフェニコール、チゲサイクリン、チニダゾール、それらの許容される塩、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される抗菌剤を含む。さらに、抗感染剤は、クロルヘキシジン、ビグアニド、カチオン性アンモニウム化合物、それらの薬学的に許容される塩、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択することができる。抗感染剤はまた、カチオン性アンモニウム化合物、カチオン性アンモニウムデンドリマー、銀、銅、カチオン種、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択され得る。カチオン性アンモニウム化合物は、コリンおよびコリン誘導体からなる群から選択することができる。あるいは、抗感染剤が多糖類、キトサン、部分的にアセチル化されたキトサン、ポリグルコサミン、キトサンジオール、ならびに他のポリオール（例えば、ポリビニルアルコール）およびアミノアルコールを含み得る。
【００５２】
本発明の別の態様は、ａ）表面特性全体を改変する部分のさらなる付着を提供する無機接着層の化学結合に表面を活性化する工程であって、表面が表面上に接近可能な十分に反応性のある官能基を含まず、活性化が活性化された表面を提供するために表面上に反応性官能基を生成することを含む工程と、ｂ）活性化された表面の官能基に無機接着層を化学結合する工程であって、官能基が無機アルコキシドと反応し、無機接着層を形成する工程とを含む、本発明の構造体を形成する方法を対象とする。本方法の表面は、ポリアルカン、ポリシロキサン、ポリアルキルアレーン、ポリオレフィン、ポリチオールおよびポリホスフィンからなる群から選択され得るポリマーを含むことができる。本方法の表面官能基は、ヒドロキシル基、オキシ基、オキソ基、カルボニル基、カルボン酸基、カルボキシレート基、およびアミノ基からなる群から選択することができる。本方法の活性化工程は、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、テトロキシドオスミウム、テトロキシドルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）鉛、オゾン、および酸素などの化学酸化剤を用いての化学酸化を含むことができる。あるいは、本方法の活性化工程が酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電またはコロナ放電を含むことができる。
【００５３】
本発明の別の態様は、ａ）無機接着層の化学結合に対して非活性の基材の表面を活性化する工程と、ｂ）溶媒に溶解および／または分散された反応性無機化合物を含有する有機溶媒を含むコーティング混合物を提供する工程と、ｃ）活性化表面上に無機酸化物コーティングを形成するのに十分な時間および温度の間、コーティング混合物中に活性化基材を懸濁させて、無機酸化物接着層でコーティングされた表面を提供する工程とを含み、無機化合物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、およびＶのアルコキシドからなる群から選択される、無機酸化物接着層で非活性の基材を活性化およびコーティングする方法に関する。方法は、ｄ）コーティング溶液からコーティングされた基材を除去する工程と、ｅ）リンス、コーティングされた基材を提供するために、溶媒でリンスする工程と、ｆ）リンス、コーティングされた基材を３５〜４０℃に加熱する工程とをさらに含むことができる。あるいは、工程ｂ）およびｃ）を表面上の無機アルコキシドの蒸着によって置き換えることができ、無機酸化物接着層を提供する。
【００５４】
本発明の別の態様は、Ｒ基がドデシル−９−イニルであり、金属触媒反応を用いてアルキンにさらに結合している、上記に開示したＳＡＭＰを有する構造体を対象とする。ドデシル−９−イニルＲ基はまた、クリック反応を用いてアルキンでさらにカップリングされ得る。
【００５５】
あるいは、本発明の態様が無機接着層において、電気化学的に活性な部分、光化学的に活性な部分、細胞誘引性部分、細胞接着性部分および抗感染性部分からなる群から選択される有機部分とさらに直接反応させた、ＳＡＭまたはＳＡＭＰを含まない接着層被覆構造体に関する。抗感染剤は多糖類、キトサン、部分的にアセチル化されたキトサン、ポリグルコサミン、キトサンジオール、ならびに他のポリオール（例えば、ポリビニルアルコール）およびアミノアルコールを含み得る。好ましくは、抗感染性部分が多糖類、キトサン、部分的にアセチル化されたキトサン、ポリグルコサミン、キトサンジオール、ポリオール、アミノアルコール、およびそれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される。タンパク質は、無機接着層に直接付着させることもできる。適切な蛋白質としては、ヘパリン及びヘパリン官能化ホスホネート及びシラン前分子（それぞれヘパリンＰＵＬ及びヘパリンシラン）のようなヘパリン誘導体が挙げられる。
【００５６】
したがって、本発明の一態様は、両面で酸素プラズマ酸化され、チタン（ＩＶ）ブトキシドの溶液に浸漬されて、ＳＳ表面に共有結合したＴｉ（ＩＶ）ブトキシド接着層を形成したステンレス鋼（ＳＳ）試験片（ｃｏｕｐｏｎｓ）に関する。このコーティングＳＳ表面はヘパリン官能化ホスホネートまたはシラン前分子のいずれかを用いてヘパリンで機能化され、ヘパリンはＸＰＳ元素分析（実施例５参照）により天然形（ｎａｔｉｖｅ  ｆｏｒｍ）（ｖｓ．変性された（ｄｅｎａｔｕｒｅｄ））であることが判明した。
【００５７】
本発明の１つの態様は、ａ）化学的に接近可能な反応性官能基を含む活性化表面；およびｂ）活性化表面の反応性官能基に化学的に結合した無機アルコキシド接着層を有し、反応性官能基が無機アルコキシドと反応して無機接着層を形成し、無機接着層が、全体の表面特性を改変する部分のさらなる付着のためのさらなる官能基を提供する、構造体を対象とする。構造体の活性化された表面は無機接着層の化学結合に対し本質的に非反応性の表面を含むことができ、これは、表面上に化学的に接近可能な反応性官能基を生成し、それによって活性化を提供するように処理されている。構造体の表面は、無機接着層の化学結合に対して本質的に非反応性であるポリマー、ステンレス鋼、またはステンレス鋼合金を含むことができる。ポリマーは、ポリアルカン、ポリシロキサン、ポリアルキルアレーン、ポリオレフィン、ポリチオールおよびポリホスフィンからなる群から選択することができる。
【００５８】
表面反応性官能基は、ヒドロキシル基、オキシ基、オキソ基、カルボニル基、カルボン酸基、カルボキシレート基、およびアミノ基からなる群から選択することができる。表面反応性官能基は、化学酸化によって生成することができる。化学酸化は、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）鉛、オゾン、および酸素からなる群から選択される酸化剤による処理を含むことができる。
【００５９】
あるいは、表面反応性官能基を酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電、またはコロナ放電によって生成することができる。
【００６０】
構造体の無機接着層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖの酸化物、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される無機酸化物を含むことができる。好ましくは、無機酸化物接着層がＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎの酸化物、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される。
【００６１】
構造体はさらに、無機接着層の付加官能基に結合した自己集合単分子層（ＳＡＭ）を含むことができ、ここでＳＡＭは、ホスホン基、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、スルフィン酸基、またはヒドロキサム酸基を含む有機化合物から選択される。ＳＡＭは、好ましくはホスホネートの自己集合単分子層（ＳＡＭＰ）を含む。ホスホネートは、疎水性ホスホネートおよび細胞接着性ホスホネートからなる群から選択することができる。疎水性および細胞接着性ホスホネートは以下の構造のホスホン酸からなる群から選択することができ、
【００６２】
【化４】
2021504096.tif 000005
【００６３】
ここで、Ｒ基は、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたヘテロアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたヘテロアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたヘテロアルキニル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたアリールアルキル、任意に置換されたヘテロアリール、および任意に置換されたヘテロアリールアルキルからなる群から選択され、ここで、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルは、Ｏ、ＮおよびＳからなる群から選択される１つ以上のヘテロ原子を含有する。
【００６４】
構造体のＲ基は、ドデシル−９−イニルであることができ、金属触媒反応を使用してアルキン官能基でさらにカップリングされ得る。構造体のＲ基は、ドデシル−９−イニルであることができ、クリック反応を使用してアルキン官能基でさらにカップリングされ得る。
【００６５】
疎水性ホスホネートはＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群より選択することができ、細胞接着性ホスホネートは、さらなるホスホネート基で置換されたＲ＝Ｃ３−Ｃ３０アルキルからなる群より選択される。細胞接着性ホスホネートは、Ｃ３−Ｃ３０α，ω−ジホスホネートからなる群から選択することができる。
【００６６】
構造体のＳＡＭまたはＳＡＭＰは、それに共有結合した抗感染剤または抗血栓剤をさらに含むことができる。抗感染剤には、アミカシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、ネチルマイシン、トブラマイシン、パロモマイシン、ゲルダナマイシン、ハービマイシン、ロラカルベフ、エルタペネム、ドリペネム、イミペネム／シラスタチン、メロペネム、セファドロキシル、セファゾリン、セファロチン、セファレキシン、セファクロル、セファマンドール、セフォキシチン、セフプロジル、セフロキシム、セフジトレン、セフォペラゾン、セフォタキシム、セフポドキシム、セフタジジム、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフェピム、セフタロリンフォサミル、セフトビプロール、テイコプラニン、バンコマイシン、テラバンシン、クリンダマイシン、リンコマイシン、ダプトマイシン、アジスロマイシン、クラリスロマイシン、ジリスロマイシン、エリスロマイシン、ロキシスロマイシン、トロレアンドマイシン、テリスロマイシン、スペクチノマイシン、スピラマイシン、アズトレオナム、フラゾリドン、ニトロフラントイン、アモキシシリン、アンピシリン、アズシシリン、カルベニシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン、メゾシリン、メチシリン、ナフシリン、オキサシリン、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、ピペラシリン、テモシリン、チカルシリン、アモキシシリン／クラブラン酸、アンピシリン／スルバクタム、ピペラシリン／タゾバクタム、チカルシリン／クラブラン酸、バシトラシン、コリスチン、ポリミキシンｂ、シプロフロキサシン、エノキサシン、ガチフロキサシン、レボフロキサシン、ロメフロキサシン、モキシフロキサシン、ノルリジキシ酸、ノルフロキサシン、オフロキサシン、トロバフロキサシン、グレパフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、マフェニド、スルフォナミドクリソイジン、スルファセタミド、スルファジアジン、銀、スルファジアジン、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール、スルファニルイミド、スルファサラジン、スルフィソキサゾール、トリメトプリム、トリメトプリム−スルファメトキサゾール、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、ミノサイクリン、オキシテトラサイクリン、テトラサイクリン、クロファジミン、ダプソン、カプレオマイシン、シクロセリン、エタンブトール、エチオナミド、イソニアジド、ピラジナミド、リファンピシン、リファブチン、リファペンチン、ストレプトマイシン、アルスフェナミン、クロラムフェニコール、フォスフォマイシン、フシジン酸、リネゾリド、メトロニダゾール、ムピロシン、プラテンシマイシン、キヌプリスチン／ダルフォプリスチン、リファキシミン、チアムフェニコール、チゲサイクリン、チニダゾール、それらの許容される塩、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される抗菌剤を含む。
【００６７】
あるいは、抗感染剤が、多糖類、キトサン、部分的にアセチル化されたキトサン、ポリグルコサミン、キトサンジオール、ポリオール、アミノアルコール、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択され得る。
【００６８】
抗感染剤は、クロルヘキシジン、ビグアニド、カチオン性アンモニウム化合物、カチオン性アンモニウムデンドリマー、銀、銅、カチオン種、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択することができる。カチオン性アンモニウム化合物は、コリンおよびコリン誘導体からなる群から選択することができる。
【００６９】
抗血栓剤は、ヘパリンであり得る。
【００７０】
本発明の構造体は、構造体の被覆表面に付着した細胞をさらに含むことができ、ここで、細胞は、線維芽細胞、内皮細胞、ケラチノサイト、骨芽細胞、軟骨芽細胞、軟骨細胞、肝細胞、マクロファージ、心筋細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、腱細胞、靭帯細胞、上皮細胞、幹細胞、神経細胞、ＰＣ１２細胞、神経支持細胞、シュワン細胞、放射状グリア細胞、神経球を形成する細胞、神経腫瘍細胞、膠芽細胞腫細胞および神経芽細胞腫細胞からなる群から選択される。線維芽細胞は、ＮＩＨ  ３Ｔ３線維芽細胞を含むことができる。
【００７１】
構造体は、細胞外マトリックス（ＥＣＭ）をさらに含むことができる。構造体を脱細胞化してＥＣＭを残すこともできる。
【００７２】
別の態様において、上記のような構造体は電気化学的に活性な部分、光化学的に活性な部分、細胞誘引性部分、細胞接着性部分および抗感染性部分からなる群より選択される有機部分に、介在するＳＡＭまたはＳＡＭＰ層なしで直接付着した無機接着層を有し得る。抗感染性部分は、多糖類、キトサン、部分的にアセチル化されたキトサン、ポリグルコサミン、キトサンジオール、ポリオール、アミノアルコール、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択され得る。
【００７３】
本発明の別の態様は、上記のような構造体を形成する方法であって、ａ）無機接着層の化学結合に対して本質的に非反応性である表面を提供する工程と、ｂ）非反応性表面を処理することによって無機接着層の化学結合に対して本質的に非反応性である表面を活性化し、表面上に反応性官能基を生成し、それによって活性化された表面を提供する工程と、ｃ）活性化された表面の反応性官能基に無機接着層を化学結合する工程とを含み、反応性官能基が無機アルコキシドと反応して無機接着層を形成し、無機接着層が、全体の表面特性を改変する部分のさらなる結合のための追加の官能基を提供する、方法を対象とする。
【００７４】
上記の方法において、表面は、無機接着層の化学結合に対して本質的に非反応性であるポリマーを含むことができる。ポリマーは、ポリアルカン、ポリシロキサン、ポリアルキルアレーン、ポリオレフィン、ポリチオールおよびポリホスフィンからなる群から選択することができる。活性化によって生成される表面官能基は、ヒドロキシル基、オキシ基、オキソ基、カルボニル基、カルボン酸基、カルボキシレート基、およびアミノ基からなる群から選択することができる。活性化工程は、化学酸化を含むことができる。化学酸化は、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸、クロム酸塩、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）鉛、オゾン、および酸素からなる群から選択される酸化剤による処理を含むことができる。
【００７５】
あるいは、活性化工程が酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電、またはコロナ放電を含むことができる。
【００７６】
本方法の無機接着層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖの酸化物、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される無機酸化物を含むことができる。好ましくは、無機酸化物接着層がＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎの酸化物、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される。
【００７７】
本発明の別の態様は、ａ）無機接着層の化学結合に対して非活性の基材の表面を活性化する工程と、ｂ）溶媒に溶解および／または分散された反応性無機化合物を含有する有機溶媒を含むコーティング混合物を提供する工程と、ｃ）反応性官能基および無機化合物が反応して無機接着層を形成し、基材の活性化表面上に無機酸化物コーティングを形成するのに十分な時間および温度の間、コーティング混合物中に活性化基材を懸濁させて、無機酸化物接着層でコーティングされた表面を提供する工程とを含み、無機化合物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ、およびＶのアルコキシドからなる群から選択される、無機酸化物接着層で非活性化表面を活性化およびコーティングする方法に関する。
【００７８】
本方法の活性化工程は、化学酸化を含むことができる。化学酸化は、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸塩、クロム酸塩、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、ヨウ素酸塩、過酸塩、過酸化物、フェントン試薬、四酢酸鉛、四酢酸鉛／Ｍｎ（ＩＩ）、オゾン、および酸素からなる群から選択される酸化剤での処理を含むことができる。
【００７９】
この方法の工程ｂ）およびｃ）は、活性化された基材の表面上への無機アルコキシドの蒸着、および反応性官能基と無機アルコキシドとの反応に置き換えることができ、それに結合された無機酸化物接着層を形成する。
【００８０】
あるいは、活性化工程が酸素プラズマ放電、窒素プラズマ放電またはコロナ放電を含むことができる。
【００８１】
この方法は、ｄ）コーティングされた基材をコーティング溶液から除去する工程、ｅ）リンス、コーティングされた基材を提供するため、溶媒でリンスする工程、およびｆ）リンス、コーティングされた基材を３５〜４０℃に加熱する工程、をさらに含むことができる。
【００８２】
要約すると、本発明の方法は、そうでなければ非反応性である材料を、表面で反応性の材料に変換する。この表面反応性は活性化方法によって、および活性化表面のコーティング層の性質によって制御することができ、その結果、細胞付着、広がりおよびＥＣＭ形成が可能である。材料の表面特性を指示するこのような手段は、医学および他の生物医学および生物学の分野において多くの用途を提供する。
【実施例】
【００８３】
一般．全ての材料は、商業的供給源から調達した。溶媒および化学試薬には、メタノール（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）、２−プロパノール（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）、ｔｅｒｔ−ブタノール（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）、２００プルーフエタノール（Ｐｈａｒｍｃｏ−Ａａｐｅｒ）、キシレン（ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、トルエン（ＥＭＤ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．）、ヘキサン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）、１，４−ブタンジホスホン酸（Ａｃｒｏｓ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ）、１，１２−ドデカンジイルビス（ホスホン酸）（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）、およびオクタデシルホスホン酸（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ，  Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）を含む。
【００８４】
実施例１．ＯＤＰＡ自己集合単分子層を有するチタンイソプロポキシド接着層を有する酸素プラズマ酸化ＰＤＭＳ
ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）試験片を片側で酸素プラズマ酸化し、１０μＬ／ｍＬの濃度でトルエン中のチタンイソプロポキシドの溶液に浸漬した。試料を溶液中に１５分間浸漬した。試験片を溶液から取り出したところ、これらのＰＤＭＳ試験片の表面はわずかに半透明性が低くなったことが認められた。試験片を３５℃で１分間加熱し、エタノールでリンスし、次いで、０．５ｍｇ／ｍＬの濃度のトルエン中のオクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）の溶液中に置いた。試験片をこの溶液中に数時間保持し、溶液から取り出し、３５℃で１分間加熱し、エタノールでリンスした。試験片表面の外観は、この手順の間に変化しなかった。赤外スペクトル分析は、ＰＤＭＳ表面上にオクタデシルホスホネートの単層の存在を示した（図１）。大きなピークはＰＤＭＳメチル基に起因する；２９２１及び２８５１ｃｍ−１のピークは、オクタデシルホスホネート（ＯＤＰＡ）の自己集合単分子層に特徴的である。対照的に、接着層を形成するためにチタンイソプロポキシドで前処理されなかった対照ＰＤＭＳ試験片は、類似のＯＤＰＡ処理後にホスホネートＳＡＭの証拠を示さなかった。同様の結果が、１１−ヒドロキシウンデシルホスホン酸を用いて観察された。
【００８５】
赤外分光法．赤外（ＩＲ）分光法は、化学結合の伸長および曲げに対応する独特のピークを同定することによって、分子中の官能基の検出を可能にする。この同じ技術は、光透過（透過モード）と反射（すれすれ角スペクトル反射モード）基材上のＳＡＭにも適用できる。ＩＲは成功した単層調製を評価し、分解をモニターし、ＳＡＭ表面における秩序化の程度を決定することができる。非対称および対称のメチレンストレッチはアルキル系単層の診断ピークであり、２９２０および２８５０ｃｍ−１それぞれに近接して現れる。メチレン基延伸モードの波数は、鎖がオールトランス配置（「秩序化」または結晶状態）で存在するか、またはランダム配置（「無秩序化」および「液体様」フィルム）で存在するかの診断であると理解される。この研究における良く秩序化された膜は、２９２０ｃｍ−１未満の反対称メチレン延伸波数と２８５０ｃｍ−１未満の対称メチレン延伸波数によって特徴付けられると定義される。フィルム品質を評価するために、Ｎｉｃｏｌｅｔ  ＴＭｉＳＴＭ５０  ＦＴ−ＩＲ分光計を用いてＡＴＲ−ＦＴＩＲデータを採取した。
【００８６】
実施例２．処理したＰＤＭＳの試験片を実施例１に記載したように調製し、トルエンに０．５ｍｇ／ｍＬの濃度で溶解したジルコニウムｎ−ブトキシドの溶液で処理する。この試験片を３５℃で１分間加熱し、エタノールでリンスしてから、トルエン中０．５ｍｇ／ｍＬの濃度のホスホノデック−９−インの溶液中に入れる。試験片をこの溶液中に数時間保持し、溶液から取り出し、３５℃で１分間加熱し、エタノールですすぎ、約２１３５および３３２５  ｃｍ−１で末端アルキニル基に特徴的なピークについて赤外分光法によって分析する。次いで、一例としてブロモベンゼンを用いて銅／パラジウム触媒カップリング反応を行い、１０−フェニルカップリング生成物を得る。
【００８７】
実施例３．処理したＰＤＭＳの試験片を実施例１に記載したように調製し、０．５ｍｇ／ｍＬの濃度でトルエンに溶解したジルコニウムｎ−ブトキシドの溶液で処理する。この試験片を３５℃で１分間加熱し、エタノールですすいでから、トルエン中０．５ｍｇ／ｍＬの濃度のホスホノデック−９−インの溶液中に入れる。試験片をこの溶液中に数時間保持し、溶液から取り出し、３５℃で１分間加熱し、エタノールですすぎ、約２１３５および３３２５ｃｍ−１で末端アルキニル基に特徴的なピークについて赤外分光法によって分析する。次いで、フェニルアジドを用いて銅触媒「クリック」反応を行い、フェニルトリアゾール末端ホスホネートを得る。
【００８８】
実施例４．処理したＰＤＭＳの試験片を実施例１に記載したように調製し、トルエンに０．５ｍｇ／ｍＬの濃度で溶解したジルコニウムｎ−ブトキシドの溶液で処理する。試験片を３５℃で１分間加熱し、エタノールですすぎ、次いで、０．５ｍｇ／ｍＬの濃度のエタノール中のグリセロールの溶液に入れる。試験片をこの溶液中に数時間保持し、溶液から取り出し、３５℃で１分間加熱し、エタノールでリンスし、１０５０、２９８０および３１００ｃｍ−１付近の水酸基、エーテルおよび脂肪族基に特徴的なピークについて赤外分光法によって分析する。
【００８９】
実施例５．Ｔｉ官能化ステンレス鋼上の共有結合ヘパリン
一般．全ての材料は、商業的供給源から調達した。溶媒および化学試薬としては、無水トルエン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）、ｔｅｒｔ−ブタノール（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）、２００プルーフエタノール（Ａｃｒｏｓ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ）、試薬アルコール（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）、チタン（ＩＶ）ブトキシド（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）、モノアミン官能化トリアルコキシシランおよびホスホネート（Ｇｅｌｅｓｔ，  Ｓｉｋｅｍｉａ）、ヘパリンナトリウム塩（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）が挙げられる。
【００９０】
ステンレス鋼（ＳＳ）試験片を両側で酸素プラズマ酸化し、３％（ｖ／ｖ）の濃度のトルエン中のチタン（ＩＶ）ブトキシドの溶液に浸漬した。試料を、３５０ｒｐｍで一定に撹拌しながら、溶液中に１５分間浸漬したままにした。Ｔｉ（ＩＶ）ブトキシド処理試験片を溶液から取り出し、化学フード内で５分間乾燥させた。次いで、試料を１３０℃のオーブンに１０分間入れ、次いで試薬アルコールで１０分間超音波処理し（２回）、１０分間真空乾燥した。この時点での試験片は、対照ＳＳ試験片と比較した場合、表面上に目に見える灰色の濃淡を有していた。試料はヘパリン官能化ホスホネートまたはシラン前分子（ヘパリンＰＵＬまたはヘパリンシラン）の１．５〜１５ｍＭエタノール溶液中に置き、この溶液中で２４〜３７℃の温度範囲で一晩保持した。試験片をリンスし、試薬アルコール中で１０分間（２回）超音波処理し、１０分間真空乾燥した。試験片表面の外観は、この手順の間に変化しなかった。Ｘ線光子分光分析は、ステンレス鋼表面上のヘパリン分子の天然形と一致する元素組成パターンを示した（図２）。ヘパリンは、異なる分子量の分布を構成するために何度も繰り返す糖二量体である。ダイマーは、５つの化学元素から構成される。これらの元素のうちの４つ（炭素、酸素、硫黄、および窒素）は、ＸＰＳによって検出することができる。加えて、ヘパリン中のこれらの元素の理論的パーセント組成を計算し、ＸＰＳによって決定された実験的に観察された元素パーセント組成値と相関させることができる。我々は、非共有結合天然ヘパリン、陰性対照（熱変性共有結合ヘパリン、温度＞１００℃）、およびステンレス鋼上の共有結合ヘパリン官能化ホスホネートを用いた、天然および変性ヘパリンに関するＸＰＳ分析によって、非共有結合天然ヘパリンおよび共有結合ヘパリン官能化ホスホネートの元素パーセント組成パターンがヘパリン二量体の理論パーセント元素組成に匹敵することを見出した。熱変性共有結合ヘパリン基と共有結合ヘパリン官能化ホスホネートとの間のヘパリンパーセント元素組成の最大の変化は、元素パーセント炭素、酸素、硫黄、および窒素の有意な損失であった。
【００９１】
Ｘ線光子分光法．Ｘ線光子分光法（ＸＰＳ）は、１０ｎｍの深さプロフィール内の分子中の既知の官能基内の特定の元素の存在を同定することによって、表面結合分子の元素パーセント組成を測定する技術である。この同じ技術は天然の元素パーセント組成値からの偏差を測定することに加えて、機能領域内の元素の存在を決定するために、表面結合分子に適用され得る。この場合、ＸＰＳはヘパリンをステンレス鋼に結合させるために使用される異なるストラテジーに起因して、成功した表面調製を評価し、そしてヘパリン中の重要なドメインの分解をモニターし得る。理論的には、ヘパリン中の繰り返し二量体単位が炭素（３３％）、酸素（５５％）、硫黄（８．０％）、および窒素（２．８％）の元素パーセント組成パターンを有する。ヘパリンの天然の元素組成は、抗トロンビンの構造変化および血栓形成を防止するその活性をもたらすキーロック相互作用に起因する、ヘパリンと抗トロンビンとの相互作用をサポートする。硫黄の元素パーセント組成の有意な変化は、ヘパリンが表面でその天然形であるか変性形態であるかを診断するものと理解される。
【００９２】
上記で調製された共有結合ヘパリンの形態は、その元素パーセント組成を天然ヘパリンの実験的に測定された元素パーセント組成値と比較することによって、天然であることが示された；統計的に有意な差異はなく、それによって、天然の共有結合形態を確認した。
【００９３】
他の実施形態
上記の説明から、当業者は本発明の本質的な特徴を容易に確認することができ、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明を様々な用途および条件に適応させるために、本発明の様々な変更および修正を行うことができる。したがって、他の実施形態も本特許請求の範囲内である。
【００９４】
本明細書に引用される全ての刊行物は全ての目的のために、その全体が参照により組み込まれる。
【図１】
2021504096.tif 000007
【図２】
2021504096.tif 000008
【国際調査報告】
2021504096.tif 000009
2021504096.tif 000010