(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材にカテコールおよび／またはキノン官能化層を付着させる方法であって、
（ａ）基材を用意するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのモノマーと、未保護のカテコール基を有する分子とを含む前駆体を用意するステップと、
（ｃ）前記前駆体および前記基材に対してプラズマを照射し、前記基材上に、カテコールおよびキノン官能化層を含むコーティングを形成するステップとを有し、
前記モノマーは、ビニルアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチル、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロオクタシロキサン、ポリジメチルシロキサンおよび/またはポリジメチルシロキサンの誘導体であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）の前に実施される、前記基材を超音波洗浄によりクリーニングするステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基材が、有機基材または無機基材であり、前記無機基材は、ステンレス鋼基材、チタン基材、またはアルミニウム基材であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｃ）の前、または前記ステップ（ｃ）において実施される、前記前駆体に重合開始剤を注入するステップをさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記重合開始剤が、フリーラジカル開始剤であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記フリーラジカル開始剤が、４，４'−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド］、２，２'−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２'−アゾビス（イソブチルアミジン）塩酸塩、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−エチル）−プロピオンアミド］、２，２'−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩酸塩、２，２'−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）−２−メチルプロピオンアミジン］水和物、２，２'−アゾビス｛２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾリン−２−イル］プロパン｝二塩酸塩、２，２'−アゾビス（１−イミノ−１−ピロリジノ−２−エチルプロパン）二塩酸塩、２，２'−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−プロピオンアミド］、２，２'−アゾビス（イソブチルアミド）二水和物、またはポリエチレングリコール単位を有するアゾ開始剤から選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｃ）の前記プラズマが、大気圧下で実施される非平衡プラズマであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｃ）の前記プラズマは、電気的励起により生成され、
前記電気的励起は、パルス波形で送達される電気信号を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記未保護のカテコール基を有する分子が、下記の分子のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし８いずれかに記載の方法。
【化５】
0006683692.tif 000047
【化６】
0006683692.tif 000048
【化７】
0006683692.tif 000049
【化８】
0006683692.tif 000050
【化９】
0006683692.tif 000051
【化１２】
0006683692.tif 000052
【化１３】
0006683692.tif 000053
【化１４】
0006683692.tif 000054
【化１６】
0006683692.tif 000055
【化１７】
0006683692.tif 000056
【化１８】
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【化１９】
0006683692.tif 000058
タンニン、
【化２７】
0006683692.tif 000059
Ｒ２およびＲ３は、互いに独立して、水素原子、飽和Ｃ１−４炭化水素基を表す。Ｐ１は、互いに独立して、−ＮＨ２、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＨを表す。
【化２１】
0006683692.tif 000060
Ｒ２およびＲ３は、互いに独立して、水素原子、飽和Ｃ１−４炭化水素基、水素を表す。
【化２２】
0006683692.tif 000061
各Ａ１およびＡ２は、互いに独立して、水素原子を表す。
【化２９】
0006683692.tif 000062
ＬＧは、結合基を表し、化学構造式−［Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）］ｘ−Ｐ２を有するオリゴマーから選択される。Ｒ２およびＲ３は、互いに独立して、水素原子、飽和Ｃ１−４炭化水素基を表す。Ｐ２は、−ＮＨ２、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＨ、ハロゲン、−ＮＨ−Ａ５−、−Ｃ（Ｏ）Ａ６、−ＣＨ（ＮＨＡ５）−Ｃ（Ｏ）−Ａ６を表す。Ａ５は、−Ｈ、−Ｃを表し、Ａ６は、−ＯＨ、−ＮＨ２を表す。
【請求項１０】
少なくとも１つの生体分子を、カテコールおよびキノン官能化層を有する基材上に固定化する方法であって、
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法と、
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法によって得られたコーティングされた基材を、少なくとも１つの生体分子を含む緩衝溶液中に浸漬させるステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの生体分子が、ナタマイシンおよび／または抗微生物ペプチドであり、
前記抗微生物ペプチドが、ナイシン、リゾチーム、および／またはメラミンペプチドであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面にカテコール／キノン官能化層を形成するためのプラズマ堆積法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カテコール基がイガイ（mussel）の付着において役割を果たすことが発見されたので、カテコール基を含有するコーティングは大きな注目を集めている。ヨーロッパイガイ（Mytilus edulis）の足タンパク質において発見された３，４−ジヒドロキシフェニルアラニン（ＤＯＰＡ）またはそのジヒドロキシフェニル誘導体（ＤＨＰＤ）中に存在するカテコール基は、湿潤、乱流または塩分環境において、無機面および有機面の両方に付着することがよく知られている。このような注目すべき挙動の詳細なメカニズムは、まだ完全に解明されていない。しかし、カテコール基の、キノンに酸化する能力、または金属原子と配位結合を形成する能力に起因して、カテコール基と他の化合物との間で、共有結合および強力な非共有結合が生じることが分かっている。このような性質により、この分野における研究の関心が高まっており、カテコール／キノン基を含有する薄膜コーティングを作製するための様々な技術が開発されている。
【０００３】
カテコール／キノン官能化層は、それらの高反応性官能基に関連する化学的性質が豊富であるために、材料系の科学者および企業からますます注目されている。
【０００４】
カテコール／キノンを含有するコーティングを得るための様々なストラテジーが知られている。一般的に、湿式化学法が、カテコールベースの層を形成するための通常の方法として用いられる。その主要なプロセスは、非特許文献１に記載されている。コーティングにカテコール基を組み込む方法は、主に２つある。第１の方法は、カテコール基で置換された分子を、水溶液または有機溶液に溶かして、基材上に堆積させる方法である。分子は、小さな有機性の分子または高分子であり得る。高分子は、合成ポリマーまたは天然ポリマーであり、その鎖末端にまたは側鎖等の鎖に沿って、少なくとも１つのカテコール基を有する。これらは、非特許文献１に要約された様々な合成経路により作製することができる。堆積は、浸漬コーティング、スプレー、ロールコーティングなどの従来の湿式堆積技術により実施される。第２の方法は、アルカリ溶液中でのドーパミンの２４時間のまたは酸化剤（例えば過ヨウ素酸ナトリウムや酵素）を使用した自家重合を含む。特許文献１には、低温プラズマを使用して、低摩擦係数を有するプラズマ重合された膜を作製する方法が開示されている。特許文献２には、基材上に吸着層を形成するための溶媒ベースの方法であって、付着させる化合物を水中に溶解させるステップと、溶液中に基材を室温で１時間浸漬させるステップとを有する方法が開示されている。
【０００５】
カテコール／キノン官能化層を堆積させるための現在のストラテジーは、一般的に溶媒の使用を必要とする湿式化学技術に基づいており、膜堆積速度が遅く、時間がかかるものであった。この問題を改善するための方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第ＵＳ４６９３７９９号明細書
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００７／０２２６４５号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】E. Faure, C. Falentin-Daudre, C. Jerome, J. Lyskawa, D. Fournier, P. Woisel, C. Detrembleur. Prog. Pol. Sci. 2013, 38, 236-270
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、基材にカテコールおよび／またはキノン官能化層を付着させる方法であって、（ａ）基材を用意するステップと、（ｂ）キノン基、保護もしくは未保護のカテコール基、キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール基で置換された分子、および／または、カテコール基および／またはキノン基の天然もしくは合成誘導体を少なくとも含み、前記キノン基が１，２−ベンゾキノン基であり、かつ前記カテコール基が１，２−ジヒドロキシベンゼン基である前駆体を用意するステップと、（ｃ）前記前駆体および前記基材に対してプラズマを照射し、前記基材上に、カテコールおよび／またはキノン官能化層を含むコーティングを形成するステップとを有することを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、実質的に無溶媒下でコーティングが形成された基材であって、前記コーティングが、カテコールおよび／またはキノン官能化層を含むことを特徴とする基材が提供される。
【００１０】
本発明は、カテコール／キノン官能化層を付着させるためにプラズマによりアシストされた、化学気相堆積法を提供する。カテコール／キノン表面成分、層の架橋および厚さ、並びに、合成有機層の分子量は、プラズマパラメータに従って調節することができる。
【００１１】
本発明により形成された、高化学反応性コーティングは、下記の（ａ）−（ｄ）により、様々な用途に有用である。
（ａ）２つの異種面間の付着を促進する能力。例えば、水性、湿潤性、または非水性環境下で、有機（例えば、タンパク質、酵素、合成ポリマー、天然ポリマー）または無機（金属（酸化物）（ナノ）粒子、ガラス、シリカ）の異種基材、表面、化合物、または粒子に結合または付着する能力。
（ｂ）他のカテコール／キノン基、他の官能基（例えば、アミン、チオール、ヒドロキシル、カルボキシル基）または他の反応基のいずれかと、不可逆的（共有結合）または可逆的（水素結合、電子π−π相互作用）な化学架橋を形成する能力。
（ｃ）治療、分析または環境的な用途において、アニオン種またはカチオン種、とりわけ、ＦｅＩＩＩなどの遷移金属を効率的にコーディネート（coordinate）する能力。
（ｄ）可逆的な酸化還元能力。他の分子または金属に結合する優れた能力と共に、デバイス用途の刺激制御スイッチとして使用される。
【００１２】
本発明に係るコーティングされた基材の好適な用途は、（ａ）接着コーティング、（ｂ）防汚コーティング、および（ｃ）生体分子を有するコーティングを含む。（ａ）の用途については、接着コーティング用の好適な基材は、いくつかの実施形態では、テープ、絆創膏、パッチ、創傷被覆材、または医療器具（例えば電極）であり得る。（ｂ）の用途については、防汚コーティング用の好適な基材は、いくつかの実施形態では、医療器具、コンタクトおよび／または眼内レンズ、血液接触器具、医療用インプラント、外科器具、または組織スキャフォールドインプラントであり得る。
【００１３】
従来の湿潤技術と比較して、プラズマ堆積法は下記の利点を提供する。
（ａ）単純な１ステップの処理であり、溶媒を使用しないで乾燥状態で行われる。
（ｂ）最小限の物質を使用し、最小源の排水を生成し、環境修復プロセスを必要とせず、工業用途に利用可能なので、環境に優しい方法であると考えられる。
（ｃ）非基材特異性の表面処理方法であると考えられる。
（ｄ）改変は頂面層に限定されるので、材料のバルク性には影響を与えない。
（ｅ）一般的に、改変は、基材の全体に渡って均一になされる。
（ｆ）堆積層の化学的性質、とくに、分子結合を制御するのに有用な官能基の密度は、プロセスパラメータを調節することによって細かく調整することができる。
（ｇ）例えば無水物、カルボン酸、アミン、エポキシ、水酸基、ブロモ基などの様々な一般的な官能基を含むコーティングを、適切な有機前駆体を使用して堆積させることができる。
（ｈ）堆積層が、湿潤化学法で使用される溶媒または可塑剤に関連する不純物を含まない。
【００１４】
（ａ）の利点に関しては、プラズマ堆積法が、重合させるモノマーに加えて液体溶媒を必要とする浸漬またはスプレーなどの湿潤化学法とは異なることは、当業者であれば理解できるであろう。湿潤化学法とは対照的に、プラズマ堆積法は、液体の有機溶媒を用いることなく気相で反応が行われるため、溶媒を使用しないで乾燥状態で行われる。
【００１５】
例えば自発ＣＶＤ（ｉＣＶＤ）などの低圧化学蒸気堆積技術と比較して、プラズマの使用は、大気圧下で実施できるため既存の製造ラインに組み込むことを可能にする、および、製造部品の大きい面積または局所面積上に官能化層の高堆積速度を実現する、という利点を提供する。
【００１６】
本発明では、１，２−ベンゾキノン基であるキノン基および／または１，２−ジヒドロキシベンゼン基であるカテコール基を使用することにより、産業的に有用なコーティングが得られることが見出された。このコーティングのメカニズムは完全には解明されていないが、キノン基およびカテコール基の両方が１，２−官能基を有することにより、カテコール基が容易に酸化してキノン基になり、キノン基も同様に還元してカテコール基になると考えられる。いくつかの実施形態では、前駆体は、１または複数のキノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール、および／または、カテコールおよび／またはキノンの天然もしくは合成誘導体で置換されたビニル系もしくは非ビニル系分子を少なくとも含む。いくつかの実施形態では、キノン基は、１，２−ベンゾキノン基である。いくつかの実施形態では、前駆体は、下記の化学式（ＶＩＩ）の１または複数の化合物、および／または化学式（ＶＩＩ）の化合物の天然もしくは合成誘導体で置換されたビニル系もしくは非ビニル系分子を少なくとも含む。
【００１７】
【化１】
0006683692.tif 000002
【００１８】
両方のＲ８置換基は、任意選択で保護された水酸基またはカルボニル基を表し、
両方のＲ８置換基が、カルボニル基である場合は、Ｒ８で置換された各炭素原子間の結合は単結合であり、
両方のＲ８置換基が、任意選択で保護された水酸基である場合は、Ｒ８で置換された各炭素原子間の結合は二重結合である。
【００１９】
いくつかの実施形態では、前駆体は、キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコールで置換されたビニル系もしくは非ビニル系分子、および／または、少なくともキノン基および／または保護もしくは未保護のカテコールで置換されたポリマーである。このような前駆体は、本発明の他のビニル系もしくは非ビニル系のコモノマーと共に使用することができる。いくつかの実施形態では、前駆体は、下記のうちの１または複数である。
キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール基で置換されたビニル系モノマー
キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール基で置換された非ビニル系分子
キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール基で置換された天然もしくは合成ポリマー
キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール基で置換されたビニル系モノマー、およびビニル系もしくは非ビニル系のコモノマー
キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール基で置換された非ビニル系モノマー、およびビニル系もしくは非ビニル系のコモノマー
キノン基および／または保護もしくは未保護のカテコール基で置換された天然もしくは合成ポリマー、およびビニル系もしくは非ビニル系のコモノマー
【００２０】
いくつかの実施形態では、本発明において前駆体として使用するのに好適な、カテコール基で置換されたビニル系モノマーは、下記の化学式（Ｉ）の化合物である。
【００２１】
【化２】
0006683692.tif 000003
【００２２】
Ｙは、共有結合、または、任意選択でアルキル、アミドまたはエステル基で置換される結合基を表す。Ｘは、アルキル基または水素を表す。いくつかの実施形態では、Ｙの任意選択の置換基は、アルキル、アミドまたはエステル基である。いくつかの実施形態では、Ｙで表されるアミド基は、
【００２３】
【化３】
0006683692.tif 000004
【００２４】
である。Ｒ１は、アルキル基を表す。いくつかの実施形態では、Ｙで表されるエステル基は、
【００２５】
【化４】
0006683692.tif 000005
【００２６】
である。Ｒ１は、アルキル基を表す。いくつかの実施形態では、Ｘは、メチルまたは水素を表す。いくつかの実施形態では、アルキル基は、直鎖または分岐鎖の、１−６個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、本発明において前駆体として使用するのに好適な、カテコール基を有するビニル系モノマーは、下記の化学式の化合物である。
【００２８】
【化５】
0006683692.tif 000006
【００２９】
【化６】
0006683692.tif 000007
【００３０】
【化７】
0006683692.tif 000008
【００３１】
【化８】
0006683692.tif 000009
【００３２】
【化９】
0006683692.tif 000010
【００３３】
いくつかの実施形態では、化学式（Ｉ）のカテコール基で置換されたビニル系モノマーは、単独で、または追加的なビニル系コモノマーと共に使用される。好適なビニル系モノマーは、プラズマによる（共）重合が可能な任意のビニル系モノマーであり得る。代表例としては、アクリレート、メタクリルレート、スチレンおよびその誘導体、ビニルエステル、ビニルアミド、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミド、不飽和植物油、脂肪酸、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、および／または、エチレンが挙げられる。特に、ビニル系コモノマーが液体である場合、液体ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（Ｉ）のカテコール基で置換された固体ビニル系モノマーを溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、化学式（Ｉ）のカテコール基で置換されたビニル系モノマーは、単独で、または追加的な非ビニル系コモノマーと共に使用される。非ビニル系コモノマーの例としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチル、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロオクタシロキサン、および／またはポリジメチルシロキサンおよびその誘導体などのシロキサン形成材料が挙げられる。特に、非ビニル系コモノマーが液体である場合、液体非ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（Ｉ）のカテコール基で置換された固体ビニル系モノマーを溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。この非ビニル系モノマーの使用により、カテコール／キノン官能基を含むマトリクスの形成が可能となる。このマトリクスは、膜が物理的および化学的安定性を有することを確実にし、これにより、耐劣化性を向上させることができる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、本発明において前駆体として使用するのに好適な、キノン基で置換されたビニル系モノマーは、下記の化学式（ＩＩ）の化合物である。
【００３６】
【化１０】
0006683692.tif 000011
【００３７】
ＹおよびＸは、上記の化学式（Ｉ）における定義と同一である。
【００３８】
いくつかの実施形態では、化学式（ＩＩ）のキノン基で置換されたビニル系モノマーは、単独で、または追加的なビニル系コモノマーと共に使用される。好適なビニル系モノマーは、プラズマによる（共）重合が可能な任意のビニル系モノマーであり得る。代表例としては、アクリレート、メタクリルレート、スチレンおよびその誘導体、ビニルエステル、ビニルアミド、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミド、不飽和植物油、脂肪酸、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、および／またはエチレンが挙げられる。特に、ビニル系コモノマーが液体である場合、液体ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（ＩＩＩ）のキノン基で置換された固体ビニル系モノマーを溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、化学式（ＩＩ）のキノン基で置換されたビニル系モノマーは、単独で、または追加的な非ビニル系コモノマーと共に使用される。非ビニル系コモノマーの例としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチル、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロオクタシロキサン、および／またはポリジメチルシロキサンおよびその誘導体などのシロキサン形成材料が挙げられる。特に、非ビニル系コモノマーが液体である場合、液体非ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（ＩＩ）のキノン基で置換された固体ビニル系モノマーを溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。この非ビニル系モノマーの使用により、カテコール／キノン官能基を含むマトリクスの形成が可能となる。このマトリクスは、膜が物理的および化学的安定性を有することを確実にし、これにより、耐劣化性を向上させることができる。
【００４０】
一般的に、カテコール基で置換された非ビニル系分子は、少なくとも１つのカテコール基を有し、かつ重合可能な二重結合を持たない分子である。いくつかの実施形態では、本発明において前駆体として使用するのに好適な、カテコール基で置換されたビニル系分子は、下記の化学式（ＩＩＩ）の化合物である。
【００４１】
【化１１】
0006683692.tif 000012
【００４２】
Ｒ８は、１または複数の任意選択で置換された、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、および／または芳香族基を表す。また、２以上のＲ８置換基の組み合わせは、多環シクロアルキル、ヘテロシクロアルキ、および／または芳香族基を表す。好適な置換基は、水素またはハロゲン原子、あるいは、水酸基、アミン、アミド、エステル、エーテル、および／またはカルボン酸基である。
【００４３】
いくつかの実施形態では、本発明において前駆体として使用するのに好適な、カテコール基で置換された非ビニル系分子は、下記の化学式の化合物である。
【００４４】
【化１２】
0006683692.tif 000013
【００４５】
【化１３】
0006683692.tif 000014
【００４６】
【化１４】
0006683692.tif 000015
【００４７】
【化１５】
0006683692.tif 000016
【００４８】
【化１６】
0006683692.tif 000017
【００４９】
【化１７】
0006683692.tif 000018
【００５０】
【化１８】
0006683692.tif 000019
【００５１】
【化１９】
0006683692.tif 000020
【００５２】
いくつかの実施形態では、カテコールで置換された分子は、ドーパミン、１，２−ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシフェニル誘導体（ＤＨＰＤ）、および／または、例えばタンニンなどのポリフェノールであり得る。
【００５３】
本発明における使用に好適なＤＨＰＤ分子は、ＷＯ２００８／０１９３５２に記載されている。いくつかの実施形態では、好適なＤＨＰＤ分子は、下記の化学式（ＩＶ）の化合物である。
【００５４】
【化２０】
0006683692.tif 000021
【００５５】
Ｒ２およびＲ３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子、または飽和または不飽和、分鎖または非分鎖、置換または非置換のＣ１−４炭化水素基である。Ｐ１は、別々に独立して、−ＮＨ２、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＨを表す。
【００５６】
【化２１】
0006683692.tif 000022
【００５７】
Ｒ２およびＲ３は、上記に定義した通りであり、
単結合、ハロゲン、
【００５８】
【化２２】
0006683692.tif 000023
【００５９】
各Ａ１およびＡ２は、互いに独立的に水素原子を表す。
保護基、
実質的にポリ（アルキレン酸化物）
【００６０】
【化２３】
0006683692.tif 000024
【００６１】
ｎは、１−３の整数を表し、Ａ９は、水素原子、または、アルキル、エステル、エーテル、またはアミド基を表し、Ａ３は、
【００６２】
【化２４】
0006683692.tif 000025
【００６３】
（ただし、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−６低アルキルを表す）、または
【００６４】
【化２５】
0006683692.tif 000026
【００６５】
（ただし、Ｒ５は、水素原子、または飽和もしくは未飽和、分鎖もしくは非分鎖、飽和もしくは非飽和のＣ１−４炭化水素基を表す）を表し、
Ｄは、１−５０の値を有する。
【００６６】
いくつかの実施形態では、Ｄは、１−２５の値を有する。いくつかの実施形態では、Ｄは、整数の値を有する。いくつかの実施形態では、ポリ（アルキレン酸化物）置換基は、下記の構造を有する。
【００６７】
【化２６】
0006683692.tif 000027
【００６８】
Ｒ６およびＲ７は、互いに独立して、水素原子または−ＣＨ３を表し、ｍは、１−２５０の値を有し、Ａ４は、−ＮＨ２、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＨ、−Ｈ、または保護基を表す。
【００６９】
いくつかの実施形態では、化学式（ＩＶ）の好適な化合物は、
【００７０】
【化２７】
0006683692.tif 000028
【００７１】
である。Ｒ２、Ｒ３、およびＰ１は、上記に定義した通りである。
【００７２】
いくつかの実施形態では、化学式（ＩＶ）の好適な化合物は、
【００７３】
【化２８】
0006683692.tif 000029
【００７４】
である。ＬＧは、結合基を表し、実質的にポリ（アルキレン酸化物）、アクリレート、メタクリルレート、ビニル基、およびそれらの誘導体のオリゴマーから選択されるか、または、化学構造式−［Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）］ｘ−Ｐ２を有する。Ｒ２およびＲ３は、上記に定義した通りである。Ｐ２は、−ＮＨ２、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＨ、単結合、ハロゲン、−ＮＨ−Ａ５−、−Ｃ（Ｏ）Ａ６、−ＣＨ（ＮＨＡ５）−Ｃ（Ｏ）−Ａ６を表す。Ａ５は、−Ｈ、−Ｃ、単結合、保護基、実質的にアルキル、ポリ（アルキレン酸化物）、ペプチジル、アクリレーテッド、および／またはメタクリルレーテッド基を表すか、またはＡ１およびＡ２について定義した通りである。Ａ６は、−ＯＨ、−ＮＨ２を表すか、またはＡ１およびＡ２について定義した通りである。
【００７５】
いくつかの実施形態では、化学式（ＩＶ）の好適な化合物は、
【００７６】
【化２９】
0006683692.tif 000030
【００７７】
である。ＬＧは、上記に定義した通りである。
【００７８】
いくつかの実施形態では、カテコールおよび／またはキノンの誘導体として使用されるＤＨＰＤは、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニン（ＤＯＰＡ）、ドーパミン、３，４−ジヒドロキシドロケイ皮酸（ＤＯＨＡ）、前駆体、およびそれらを誘導体化した形態であり得る。前駆体の例としては、これに限定されないが、チロシン、チラミン、ヒドロケイ皮酸、フェニルアラニン、ベンゼンプロパン酸、ベンジルエタミン、２，４，５‐トリヒドロキシフェニルアラニン、および、水酸化または脱水酸化してＤＨＰＤを形成することができる他のフェノールまたはベンジルが挙げられる。ＤＨＰＤのさらなる誘導体化形態の例としては、保護基を有するＤＨＰＤ、水酸基上の金属イオンへのＤＨＰＤ結合、または、アクリレート、メタクリルレート、実質的なポリ（アルキレン酸化物）で修飾したＤＨＰＤ、ＰＨＰＤを含有するペプチドまたはオリゴマーおよびその前駆体、並びにそれらの組み合わせが挙げられる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、上記の化学式（ＩＩＩ）の化合物や化学式（ＩＶ）の化合物などのカテコール基を有する非ビニル系分子は、単独で、またはビニル系コモノマーと共に使用される。好適なビニル系モノマーは、プラズマによる（共）重合が可能な任意のビニル系モノマーであり得る。代表例としては、アクリレート、メタクリルレート、スチレンおよびその誘導体、ビニルエステル、ビニルアミド、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミド、不飽和植物油、脂肪酸、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、および／またはエチレンが挙げられる。特に、ビニル系コモノマーが液体である場合、液体ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（ＩＩＩ）の化合物または化学式（ＩＶ）の化合物を溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。
【００８０】
いくつかの実施形態では、上記の化学式（ＩＩＩ）の化合物や化学式（ＩＶ）の化合物を含む非ビニル系分子は、単独で、または追加的な非ビニル系コモノマーと共に使用される。非ビニル系コモノマーの例としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチル、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロオクタシロキサン、および／またはポリジメチルシロキサンおよびその誘導体などのシロキサン形成材料が挙げられる。特に、非ビニル系コモノマーが液体である場合、液体非ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（ＩＩＩ）の化合物または化学式（ＩＶ）の化合物を溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。この非ビニル系モノマーの使用により、カテコール／キノン官能基を含むマトリクスの形成が可能となる。このマトリクスは、膜が物理的および化学的安定性を有することを確実にし、これにより、耐劣化性を向上させることができる。
【００８１】
一般的に、キノン基で置換された非ビニル系分子は、少なくとも１つのキノン基を有し、かつ重合可能な炭素−炭素二重結合を持たない分子である。いくつかの実施形態では、本発明において前駆体として使用するのに好適な、キノン基で置換された非ビニル系分子は、下記の化学式（Ｖ）の化合物である。
【００８２】
【化３０】
0006683692.tif 000031
【００８３】
任意選択可能な置換基Ｒ２は、上記に定義した通りである。代表的な例は、１，２−キノンである。
【００８４】
いくつかの実施形態では、化学式（Ｖ）の非ビニル系化合物は、単独で、または追加的なビニル系コモノマーと共に使用される。好適なビニル系モノマーは、プラズマによる（共）重合が可能な任意のビニル系モノマーであり得る。代表例としては、アクリレート、メタクリルレート、スチレンおよびその誘導体、ビニルエステル、ビニルアミド、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミド、不飽和植物油、脂肪酸、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、および／またはエチレンが挙げられる。特に、ビニル系コモノマーが液体である場合、液体ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（Ｖ）の化合物を溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、化学式（Ｖ）の非ビニル系化合物は、単独で、または非ビニル系コモノマーと共に使用される。非ビニル系コモノマーの例としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチル、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロオクタシロキサン、および／またはポリジメチルシロキサンおよびその誘導体などのシロキサン形成材料が挙げられる。特に、非ビニル系コモノマーが液体である場合、液体非ビニル系コモノマーは、コモノマーと、化学式（Ｖ）の化合物を溶解させるための溶剤との両方として使用することができる。この非ビニル系モノマーの使用により、カテコール／キノン官能基を含むマトリクスの形成が可能となる。このマトリクスは、膜が物理的および化学的安定性を有することを確実にし、これにより、耐劣化性を向上させることができる。
【００８６】
本発明において使用される、カテコールを含むポリマーは、鎖末端および／または鎖に沿って少なくとも１つのカテコール基で置換された、合成または非合成の任意のポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、本発明において使用することができる、カテコールを含むポリマーは、化学式（ＶＩａ）のポリ（ドーパミン）、化学式（ＶＩｂ）のポリ（コーヒー酸）、化学式（ＶＩｃ）のポリマー（Ｒはアルキル基または水素を表し（一般的にＲはメチルまたは水素を表す）、
【００８７】
【化３１】
0006683692.tif 000032
【００８８】
がポリマーの主骨格とカテコール基との間のリンカーを表す）、化学式（ＶＩｄ）のポリ（ドーパミンアクリルアミド）、化学式（ＶＩｅ）の酸化ポリ（ドーパミンアクリルアミド）、および化学式（ＶＩｆ）のタンニンを含む。
【００８９】
【化３２】
0006683692.tif 000033
【００９０】
【化３３】
0006683692.tif 000034
【００９１】
【化３４】
0006683692.tif 000035
【００９２】
【化３５】
0006683692.tif 000036
【００９３】
いくつかの実施形態では、上記したカテコールを含むポリマーは、水溶液または有機溶液に溶かして堆積させることができ、単独で、または、追加的なビニル系コモノマーと混合して使用することができる。ビニル系コモノマーは、プラズマによる（共）重合が可能な任意のビニル系モノマーであり得る。その代表例としては、アクリレート、メタクリルレート、スチレンおよびその誘導体、ビニルエステル、ビニルアミド、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミド、不飽和植物油、脂肪酸、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、および／またはエチレンが挙げられる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、上記したカテコールを含むポリマーは、単独で、または、追加的な非ビニル系コモノマーと混合して使用することができる。非ビニル系コモノマーの例としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチル、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロオクタシロキサン、および／またはポリジメチルシロキサンおよびその誘導体などのシロキサン形成材料が挙げられる。
【００９５】
本発明において使用される、キノンを含むポリマーは、鎖末端および／または鎖に沿って少なくとも１つのキノン基で置換された、合成または非合成の任意のポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、本発明において使用することができる、キノンを含むポリマーは、化学式（ＶＩｅ）のポリ（コーヒー酸）、および／または化学式（ＶＩｆ）の酸化ポリ（ドーパミンアクリルアミド）であり得る。
【００９６】
【化３６】
0006683692.tif 000037
【００９７】
【化３７】
0006683692.tif 000038
【００９８】
いくつかの実施形態では、上記の化学式（ＶＩｅ）または（ＶＩｆ）で定義されたキノンを含むポリマーは、水溶液または有機溶液に溶かして堆積させることができ、単独で、または、追加的なビニル系コモノマーと混合して使用することができる。ビニル系コモノマーは、プラズマによる（共）重合が可能な任意のビニル系モノマーであり得る。その代表例としては、アクリレート、メタクリルレート、スチレンおよびその誘導体、ビニルエステル、ビニルアミド、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミド、不飽和植物油、脂肪酸、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルアルコキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、および／またはエチレンが挙げられる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、上記の化学式（ＶＩｅ）または化学式（ＶＩｆ）で定義されたキノンを含むポリマーは、単独で、または、追加的な非ビニル系コモノマーと混合して使用することができる。非ビニル系コモノマーの例としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチル、テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロオクタシロキサン、および／またはポリジメチルシロキサンおよびその誘導体などのシロキサン形成材料が挙げられる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、前駆体として使用される、カテコールまたはキノンを含むポリマーのモル質量は、１０００ｇ／ｍｏｌから１０×１０６ｇ／ｍｏｌの範囲、好ましくは２０００ｇ／ｍｏｌから５ｘ１０６ｇ／ｍｏｌの範囲であり得る。
【０１０１】
本発明において使用される、カテコールおよび／またはキノン基で置換されたポリマーは、直鎖状、分鎖状、多分鎖状、星型であり得る。本発明において使用される、カテコールおよび／またはキノン基で置換されたポリマーは、ランダム、またはブロック様構造であり得る。前記ポリマーは、下記のスキ−ムに示す合成コポリマー、またはカテコールを含むペプチドであり得る。前記（コ）ポリマーの電荷は、中性、負、または正であり得る。
【０１０２】
【化３８】
0006683692.tif 000039
【０１０３】
いくつかの実施形態では、カテコールで置換された分子またはポリマーは保護され得る。保護されたカテコール置換分子またはポリマーは、本発明において、単独で、またはビニル系もしくは非ビニル系のコモノマーと混合して使用することができる。好適な保護基の例としては、アルキル基またはシラン基が挙げられる。当業者に公知の別の保護基は、例えば、「Greene's protective groups in organic synthesis, 4th edition, P.G.M. Wuts, T.W. Greene; Wiley-lnterscience, 2007, John Wiley & Sons, Inc.」に記載されている。保護されたカテコールを含むビニル系モノマーとしては、下記の化合物が挙げられる。
【０１０４】
【化３９】
0006683692.tif 000040
【０１０５】
【化４０】
0006683692.tif 000041
【０１０６】
いくつかの実施形態では、ステップ（ｂ）において、無機および／または有機（ナノ）粒子、例えば金属（ナノ）粒子を、本発明のプラズマ重合（ステップ（ｃ））に使用する前駆体に加えてもよい。金属（ナノ）粒子は、例えば、元素金属（ＡｇまたはＡｕ）、金属酸化物（Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、および／またはＦｅ３Ｏ４）、金属ハロゲン化物（ＡｇＣｌまたはＡｇＢｒ）、金属硫化物（ＰｂＳ、ＣｄＳ、および／またはＡｇ２Ｓ）などであり得る。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、ステップ（ｃ）の前に、前駆体に重合開始剤を注入するステップ（ｂ１）をさらに有する。
【０１０８】
あるいは、本発明の方法のいくつかの実施形態では、重合開始剤は、ステップ（ｃ）の開始時またはステップ（ｃ）の実施中に、堆積チャンバ内に注入される。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、重合開始剤は、フリーラジカル開始剤であり得る。フリーラジカル開始剤は、フリーラジカル、例えば、加熱分解、光分解またはプラズマ照射によりラジカルを生成する前駆体（アゾ化合物、過酸化物またはペルオキシエステル）を作製する物質である。フリーラジカルは、光学系および／または高エネルギー放射線（例えばＸ線またはガンマ線）により生成することもできる。
【０１１０】
好適なフリーラジカル開始剤の例としては、４，４'−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−ヒドロキシエチルプロピオンアミド］、２，２'−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２'−アゾビス（イソブチルアミジン）塩酸塩、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−エチル）−プロピオンアミド］、２，２'−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩酸塩、２，２'−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）−２−メチルプロピオンアミジン］水和物、２，２'−アゾビス｛２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾリン−２−イル］プロパン｝二塩酸塩、２，２'−アゾビス（１−イミノ−１−ピロリジノ−２−エチルプロパン）二塩酸塩、２，２'−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、２，２'−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−プロピオンアミド］、２，２'−アゾビス（イソブチルアミド）二水和物、ポリエチレングリコール単位を有するアゾ開始剤（ドイツ国のWako Chemicals GmbH社から、VPE 0201、VPE 0401、VPE 0601の商品名で販売されている）が挙げられる。ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ジ次亜硝酸−ｔｅｒｔ−ブチル、次亜硝酸ジクミル、および過酸化水素を使用することもできるが、それらは、ジヒドロキシフェニル部分を酸化してキノン形態に誘導する可能性がある。酸化の程度は、プラズマ重合中に導入する開始剤の割合に依存する。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、例えばベンゾイン誘導体、ベンゾフェノン、アシルホスフィンオキシドおよび／または光酸化還元系などの光分解によりラジカルを生成する開始剤が、ステップ（ｂ）で使用され得る。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、例えば酸化剤と還元剤との組み合わせなどの酸化還元反応によりラジカルを生成する開始剤が、ステップ（ｂ）で使用され得る。好適な酸化剤は、例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシドである。好適な還元剤は、例えば、Ｆｅ（ＩＩ）塩、Ｔｉ（ＩＩＩ）塩、チオ硫酸カリウム、亜硫酸水素カリウム、アスコルビン酸およびその塩、シュウ酸およびその塩、Ｄ型グルコース、およびロンガリッド（登録商標）（ドイツ国ルートウィヒスハーフェン、ＢＡＳＦ  ＡＧ社製のホルムアルデヒド・スルホキシル酸ナトリウム）である。いくつかの実施形態では、還元剤は、酸化剤によるジヒドロキシフェニル部分の酸化を制限するために慎重に選択されるべきである。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）で使用されるプラズマは、低圧、中圧または大気圧下で実施される非平衡プラズマである。いくつかの実施形態では、本発明に係る方法は、プラズマ堆積チャンバにおいて実施される。いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ａ）は、プラズマ堆積チャンバを用意するステップを含む。いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、基材における前駆体と接触する表面部分に官能化層を形成するステップを含む。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、プラズマの生成のために、ステップ（ｃ）において電気的励起が使用され得る。いくつかの実施形態では、電気的励起は、１−５００ＫＨｚ（低周波数）および０．１−２．４５ＧＨｚ（マイクロ波）の範囲の周波数を有する電気信号を含む。いくつかの実施形態では、電気的励起は、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、または８１．３６ＭＨｚの無線周波数信号を含む。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、電気信号は、連続波形またはパルス波形で送達される。いくつかの実施形態では、プラズマ放電は、オン期間（ｔｏｎ）とオフ期間（ｔｏｆｆ）とが繰り返されるパスルモードで行われる。これらの条件下で、コーティングを形成するための荷電種に干渉することなく、オン期間（ｔｏｎ）ではモノマーの活性化および／または分離、並びに表面の活性部位の生成が行われ、オフ期間（ｔｏｆｆ）では重合が行われる。いくつかの実施形態では、界面反応に利用可能な多数のカテコール／キノン基を含む付着層を得るために、プラズマのオフ期間の長さは、オン期間よりも重要となる。したがって、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、低いまたは極端に低いデューティサイクル（ＤＣ）を有する。デューティサイクルは、下記の式により算出することができる。
ＤＣ，％＝ｔｏｎ／（ｔｏｎ＋ｔｏｆｆ）＊１００
【０１１６】
いくつかの実施形態では、デューティサイクルは、使用される発電機のタイプに依存する。例えば、正弦波チョップ型の発電機では、デューティサイクルは、１−５０％であり、オン期間は、例えば１ｍｓ−３０ｍｓであり得る。短矩形パルス型の発電機では、デューティサイクルは、０．０１−１％であり、オン期間は、例えば１−５０μｓおよび／または１００−５００ｎｓであり得る。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、ガスの使用を含む。いくつかの実施形態では、不活性ガス（例えば窒素）または希ガス（例えばアルゴンやヘリウム）を使用することができる。いくつかの実施形態では、不活性ガスまたは希ガスと、酸化ガス（例えばＯ２やＨ２Ｏ蒸気）または還元ガス（例えばＨ２やアンモニア）との混合物などのガス混合物が使用される。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、前駆体（ステップｂ）を堆積チャンバに導入して基材（ステップａ）およびプラズマと接触させるために、前駆体導入装置の使用を必要とする。選択された前駆体の物理的特性に応じて、様々な前駆体導入装置を使用することができる。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、大気圧プラズマ法を用いて実施することができる。この場合、前駆体は、高蒸気圧を有する液体であり、堆積チャンバへの前駆体の導入は、気泡曝気装置（bubbler system）を使用して実施することができる。前駆体が非熱過敏性の液体である場合、加熱気泡曝気装置を使用することにより、堆積チャンバへの前駆体の導入を向上させることができる。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、大気圧プラズマ法を用いて実施することができる。この場合、前駆体は、低蒸気圧を有する液体であり、堆積チャンバへの前駆体の導入は、噴霧装置を使用して実施することができる。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、大気圧プラズマ法を用いて実施することができる。この場合、前駆体は、非熱敏感性の固体であり、堆積チャンバへの前駆体の導入は、前駆体の溶融装置と、噴霧装置または超音波噴霧スプレーノズルを使用して実施することができる。あるいは、前駆体が非熱敏感性であり昇華温度が高い場合は、前駆体の導入は、加熱制御装置および蒸気流制御装置をそれぞれ使用して実施することができる。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、低圧プラズマ法を用いて行うことができる。この場合、前駆体は、容器内に収容された固体であり、堆積チャンバへの前駆体の導入は、昇華した前駆体の流動を制御するために前駆体ラインに設置された質量流量制御装置またはマイクロリーク弁を使用して制御することができる。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法のステップ（ｃ）は、低圧プラズマ法を用いて行うことができる。この場合、前駆体は、容器内に収容された液体であり、堆積チャンバへの前駆体の導入は、噴霧装置または超音波噴霧スプレーノズルを使用して実施することができる。
【０１２４】
上記した前駆体導入装置は、一例であり、他の種類の前駆体導入装置の使用を排除するものではない。上記した前駆体導入装置は、カテコールおよび／またはキノン基を含むポリマーのプラズマ堆積のために使用することもできる。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、プラズマ堆積チャンバへの前駆体の導入位置は、選択することができる。いくつかの実施形態では、下記の３つの前駆体導入位置のうちの１つを用いることができる。
（ａ）プラズマ放電帯域への導入
（ｂ）プラズマ放電後帯域への導入
（ｃ）プラズマ放電またはプラズマ放電後帯域と接触する前の基材表面上への堆積
【０１２６】
いくつかの実施形態では、コーティングは、例えば１×１０１１ないし１×１０１８／ｃｍ２の多数のカテコールおよび／またはキノン置換基を有する高官能化コーティングであり得る。いくつかの実施形態では、コーティングは、基材の表面の全体または一部に形成され得る。いくつかの実施形態では、本発明に係る、基材に形成された実質的に溶剤を含まないコーティングは、検出可能な量の溶剤（本発明に係る方法における使用に好適であるとして本明細書中に説明した化合物ではない）を含まない。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、本発明に使用される基材は、無機基材または有機基材であり得る。好適な無機基材は、例えばニッケル、チタン、スチール、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属基材、または、例えばガラスやシリコンウエハーなどのセラミック基材であり得る。好適な有機基材は、例えばナイロン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリマー系基材であり得る。いくつかの実施形態では、基材は、メッシュの形態であり得る。いくつかの実施形態では、基材は、金属化ポリマー、金属化ガラス、塗装ポリマー、塗装された金属などの予めコーティングされた基材であり得る。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、カテコールおよび／またはキノン官能化面は、他の官能基（例えば、アミン、チオール、ヒドロキシル、カルボキシル基）または他の反応基のいずれかと、不可逆的（共有結合）または可逆的（水素結合、電子π−π相互作用）な化学架橋を形成する能力を有する。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、本発明に係る方法により得られる付着性コーティングは、カテコールおよび／またはキノン官能化層である。本発明に係るコーティングされた基材は、生体分子との相互作用に有用である。コーティングが界面接着剤としての役割を果たすと考えられるからである。いくつかの実施形態では、本発明に係るコーティングされた基材は、生体分子を含む。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、生体分子は、生理活性分子および／または天然もしくは合成ペプチドまたはタンパク質（例えば酵素）であり得る。いくつかの実施形態では、生体分子は、その自由形態（すなわち、コーティングされた基材に固定化される前）において、少なくとも１つの官能基（少なくとも１つのアミノ基および／または少なくとも１つのチオール基であり得る）を含む。この官能基は、非常に緩やかな反応条件下（例えば室温および水溶液）で、本発明に係るコーティングされた基材中に含まれる酸化ジヒドロキシフェニル基のキノン形態との容易な反応を可能にすると考えられる。生体分子は、その１または複数のアミノ基および／またはチノール基が、コーティングされた基材におけるコーティングのキノン官能基と反応することにより、コーティングされた基材に対して化学的に、一般的には共有結合的に結合される。生体分子は、コーティングに追加的な官能性を付与するように選択される。例えば、抗微生物活性が所望される場合、細菌、真菌、植物、動物、人間に由来する、または、de novoデザインおよび化学合成により得られた類似化学構造体などの抗微生物ペプチドおよび／またはタンパク質を使用することができる。同様に、抗微生物物質を使用することもできる。抗微生物物質の例としては、ナイシン、リゾチーム、ナタマイシンおよび／またはメラミンペプチドが挙げられる。抗微生物有機分子のさらなる例は、キトサンまたは当分野で公知の他の抗微生物性分子、例えばトリクロサンやイソチアゾリノンなどである。対象となる生体分子の他の例は多糖類であり、抗微生物多糖類の一例は、キトサンである。同様に、例えばディスパーシンＢなどの抗バイオフィルム生体分子または合成基材を使用することができる。いくつかの実施形態では、コーティングされた基材は、例えば銀ナノ粒子などの抗微生物性金属ナノ粒子を含むことができ、コーティングのカテコール基は、コーティングの形成および安定化に利用される。
【０１３１】
例えば構成物質の分解などの水汚染除去が目的とされる場合、生体分子は、これに限定されないが、β−ラクタマーゼを含む酵素であり得る。コーティングされた基材の使用目的に応じて、他の生体分子を選択してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明に使用される第１の大気圧プラズマ堆積チャンバの概略断面図
【図２】（ａ）スプレーされたＤＯＡ−ＶＴＭＯＳ溶液、（ｂ）スプレーされたＶＴＭＯＳ由来のプラズマ堆積層、（ｃ）スプレーされたＤＯＡ−ＶＴＭＯＳ溶液由来のプラズマ堆積層の各々のＦＴ−ＩＲスペクトル
【図３】（ａ）ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＯＳ）溶液中の０．５ｍｇ／ｍＬのドーパミンアクリルアミド（ＤＯＡ）、（ｂ）金属基材上にスプレーされた溶液（ａ）、（ｃ）溶液（ａ）由来のプラズマ堆積層の各々のＵＶ可視スペクトル
【図４】遊離および固定化β−ラクタマーゼによるアモキシンリンの分解を示す棒グラフ
【図５】本発明に使用される第２の大気圧プラズマ堆積チャンバの概略断面図
【図６】本発明に使用される低圧プラズマ堆積チャンバの概略断面図
【図７】本発明に係るコーティングされた基材の第１の実施例の概略断面図
【図８】本発明に係る部分的にコーティングされた基材の第２の実施例の概略断面図
【発明を実施するための形態】
【０１３３】
図１は、第１の大気圧プラズマ堆積チャンバ１００を示す。チャンバ１００は、スプレー装置１０５と、プラズマ生成装置１０７と、可動テーブル１１０と、無機または有機基材１２０とを含む。スプレー装置１０５は、前駆体入口１３０と超音波スプレー装置１４０とを有する。超音波スプレー装置１４０は、ステップ２００において基材１２０に堆積して初期コーティング層１５２を形成する微小液滴１５０を生成する。いくつかの実施形態では、超音波スプレー装置１４０は、４８ＫＨｚの超音波噴霧ノズル（Sono-Tek社製）であり得る。プラズマ生成装置１０７は、一対の電極１６０、１６０と、ガス流入口１７０と、高電圧回路１８０と、ガス出口１９０とを有する。プラズマ生成装置１０７は、可動テーブル１１０の垂直方向上方に、基材１２０から離間して配置されている。ステップ３００においてプラズマが生成されたとき、基材１２０Ａ上に官能化された付着有機コーティング層１５２Ｂが形成される。官能化された付着有機コーティング層１５２Ｂは、官能化されたカテコールおよび／またはキノン基１５４を有する。
【０１３４】
図５は、第２の第１の大気圧プラズマ堆積チャンバ５００を示す。チャンバ５００は、プラズマ生成装置５０７と、可動テーブル５１０と、無機または有機基材５２０とを含む。プラズマ生成装置５０７は、一対の電極５６０、５６０と、ガスおよび前駆体入口５７０と、高電圧回路５８０と、ガスおよび前駆体出口５９０とを有する。プラズマ生成装置５０７は、可動テーブル５１０の垂直方向上方に、基材５２０から離間して配置されている。出口５９０から導入されたガスおよび前駆体並びに基材５２０に対して、その後、プラズマ重合ステップ３００を施される。これにより、付着コーティング５５２Ｂを有する、有機または無機材料製の基材５２０Ａが得られる。コーティング５５２Ｂは、キノン基５５４およびカテコール基５５５を有する官能化された有機層である。
【０１３５】
図６は、低圧プラズマ堆積チャンバ６００を示す。チャンバ６００は、堆積チャンバ６０５と、高圧電極６０２と、接地電極６０１と、生成されたプラズマ６０３と、プラズマガスおよび前駆体の入口６０４と、ポンプに接続された出口６０６と、基材６２０と、官能化層６５２とを含む。
【０１３６】
図７は、本発明の第１実施形態に係るコーティングされた基材７００を示す。コーティングされた基材７００は、基材７０４と、溶剤を含まない付着コーティング７０２とを含む。図８は、本発明の第２実施形態に係るコーティングされた基材８００を示す。コーティングされた基材８００は、基材８０４と、基材８０４を部分的に覆う溶剤を含まない付着コーティング８０２Ａおよび８０２Ｂとを含む。
【０１３７】
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照してさらに説明される。
【０１３８】
（準備的な実施例１）
この準備的な実施例１では、Ｎ−（３，４−ジヒドロキシフェネチル）アクリルアミド（ＤＯＡ分子（２））の合成を説明する。
【０１３９】
この合成は、Leeらの手法（Lee, B. P.; Huang, K.; Nunalee, F. N.; Shull, K. .; Messersmith, P. B. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2004, 15, 449-464.参照）を改良した手法を使用した。２口丸底フラスコに、１２．１ｇ（３１．６ｍｍｏｌ）のＮａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏと、５．０ｇのＮａ２ＣＯ３と、４７５ｍＬのＭｉｌｌｉ−Ｑ水（１８．２ＭΩ．ｃｍ、Millipore社製）を充填した。この塩基性水溶液を、超音波処理槽（Branson 2510、１００Ｗ、４２ＫＨｚ）中で１時間脱気し、軽い真空を印加し、アルゴンで２時間バブリングした。３ｇ（１５．８ｍｍｏｌ）のドーパミン塩酸塩（分子１）をアルゴン雰囲気下で添加し、３０分間撹拌した。そして、フラスコを０℃で冷却した後、５．１ｍＬ（６３．２ｍｍｏｌ）の塩化アクリルを滴下し撹拌した。反応中の水溶液のｐＨを９以上に維持するために、９．０ｇのＮａ２ＣＯ３をさらに添加した。室温で１２時間撹拌した後、６ＮのＨＣｌにより水溶液をｐＨ１−２に酸性化し、開放容器内で１時間撹拌を継続した。酢酸エチルにより混合物を５回抽出し、０．１ＭのＨＣｌで洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。溶剤を真空で除去し、生の灰色のペーストを得た。ペーストをフラッシュシリカゲルカラムクロマトグラフィにより精製すると、ジクロロメタン／メタノール（９：１）混合物（８０％収率）が溶出した。
【０１４０】
【化４１】
0006683692.tif 000042
【０１４１】
（実施例２）
この例では、バイオインスバイアード抗微生物面の作製を説明する。
【０１４２】
堆積に使用される基材は、１ｍｍの厚さを有する、鏡面研磨３０４されたステンレス鋼ディスクまたはアルミニウムホイルである。ステンレス鋼ディスクを、まず、ブタン（５分）、アセトン（１分）および無水エタノール（１分）中で連続的に超音波洗浄し、その後、窒素流下で乾燥させた。ニワトリ卵白由来のリゾチーム（凍結乾燥粉末、タンパク質≧９０％、≧４０，０００ユニット／ｍｇタンパク質、アルドリッチ社製）を入手し、そのまま使用した。
【０１４３】
プラズマ堆積前に、前記金属基材をプラズマ洗浄し、１．６Ｗ／ｃｍ２、３０秒間の連続波（ＣＷ）放電モードでのＡｒ／Ｏ２プラズマ処理（１９ｓｌｍ／１ｓｌｍ（１分間当たりの１標準リットル））により活性化させた。
【０１４４】
準備的な実施例１で説明したように作製した、実験室で合成したドーパミンアクリルアミド（ＤＯＡ、分子（２））を、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＯＳ、９８％、Sigma-Aldrich社製）中に、０．５ｍｇ／ｍＬの最終濃度で、周囲室温で１０時間溶解させた。
【０１４５】
まず、調製した溶液を、図１に示した装置を使用して、４８ｋＨｚの超音波噴霧ノズル１４０（Sono-Tek Corporation社製）により噴霧した。生成されたミスト１５０は、４０マイクロメートルの中央径および５−２００マイクロメートルのサイズを有する液滴からなった。シリンジポンプを使用して、溶液を０．２５ｍＬ／分でノズルに注入した。ミスト１５０を生成するために、超音波噴霧ノズル生成器１４０を２Ｗに設定した。ノズル１４０の出力では、窒素流が、ミスト１５０を形成し、基材１２０上に導くために使用された。その後、高電圧回路１８０に接続され、平坦アルミナで覆われた２つの電極１６０、１６０を有し、１８．７２ｃｍ２の効率的なプラズマ表面領域を確保する誘電体バリア放電反応器１０７により、アルゴン中でのプラズマ硬化を行った。サンプルを、動的堆積モードを確実にする可動テーブル１１０（すなわち、グランド電極）上に載置した。テーブル１１０の速度と電極１６０との距離は、１００ｍｍ／ｓと１ｍｍにそれぞれ固定した。プラズマ放電は、１０ｋＨｚでの正弦波信号で発生させ、１６６７Ｈｚの矩形信号でチョップした。電力密度は、１．６Ｗ／ｃｍ２に設定した。
【０１４６】
その後、リゾチーム（抗微生物ペプチド）の形態の生体分子を、コーティングされた表面上に、下記のようにして固定化させた。カテコール／キノン官能化層でコーティングされた基材を、５ｍｇ／ｍｌのリゾチームを含有する１０ｍＭのリン酸緩衝液中に、ｐＨ１１、室温で１時間浸漬し、緩やかに機械撹拌した。その後、サンプルを、ＭｉｌｌｉＱ浄水で５分間、５回洗浄した。
【０１４７】
金属化ステップの後、Hitachi SU-70 FE-SEMを使用して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察を実施した。
【０１４８】
ＭＣＴ検出機を備えたBruker Hyperion 2000分光器を使用して、ＦＴ−ＩＲ分析を実施した。コーティングされたステンレス鋼またはアルミニウム基材を分析するために、グレージング（grazing angle）またはＡＴ対象をそれぞれ使用した。
【０１４９】
単色Ａｌ?ＫαラインＸ線源（１４８６．６ｅＶ）、および２０ｅＶの通過エネルギーを用いて、Kratos Axis-Ultra DLD装置によりＸ線光電子分光（ＸＰＳ）を実施した。積分球を備えたPerkinElmer Lambda 950 UV-vis-NIR（ＩｎＧａＡｓ）分光器を使用して、ＵＶ可視分光分析を実施した。
【０１５０】
堆積層の枯草菌、グラム陽性細菌に対する抗微生物性を、ISO 22196抗微生物試験法により調べた。生存細菌の対数減少が２を超えた場合に、表面が抗微生物性を有すると見なした。この試験は、産業分野で幅広く用いられており、JISZ2801プロトコル２７に由来する。この方法の詳細な説明は、JISZ2801プロトコル２８に記載されている。
【０１５１】
生成されたコーティングは、基材に良好に付着し、かつ粉末を含まなかった。ＳＥＭ分析により、堆積が滑らかであり、表面全体を均等に被覆していることが明らかになった。後者は、ＸＰＳ分析によっても確認され、ＡｌおよびＦｅは検出されなかった。
【０１５２】
官能基を含む完全に覆われた層を得るために、サンプルをプラズマに１５秒未満で露出させた。全ての既存の方法は約１時間かかるが、この方法は数秒程度で済む。したがって、本発明に係る方法は、既存の方法と比較して、堆積速度は、少なくとも２００倍速い。
【０１５３】
接触形状測定器で測定したところ、堆積速度は、約５−１０ｎｍ／ｓ２９と推定された。したがって、本発明は、カテコール／キノン官能化層を、既に報告されている従来の湿式化学方法よりも少なくとも２００倍速い速度で堆積させることができる。
【０１５４】
図２に報告されたＦＴ−ＩＲ分析によれば、ドーパミンアクリルアミドおよびＶＴＭＯＳのいくつかの特徴的なピークが検出されたので、プラズマ堆積層（スペクトルｃ）は、明らかに、ＤＯＡとＶＴＭＯＳモノマーとの組み合わせによるものである。したがって、３３４５ｃｍ−１での広帯域は、カテコール由来のＯＨ基と、ドーパミンアクリルアミドモノマーのアミド結合由来のＮＨ基であり得る。＝Ｃ−Ｈ伸縮に相当する３８００ｃｍ−１でのわずかなショルダーは、芳香族化合物の存在を裏付ける。平面Ｃ−Ｈのたわみ振動から出る芳香族化合物が、８３０ｃｍ−１で見られる。２９２０ｃｍ−１でのショルダーは、芳香族のＣＨ基の伸縮に起因する。多くのピークが、１５００−１６００ｃｍ間−１で重なり合っている。アミノＩＩ由来のＮＨ曲げが、１５００ｃｍ−１でのピークに存在し、芳香族Ｃ＝Ｃが１５２０ｃｍ−１で存在する。１４５０ｃｍ−１でのピークは、ＣＮ伸縮に起因する。１７４０−１７２０ｃｍ−１の帯域は、キノン由来のＣ＝ＯまたはＣ＝Ｏ伸縮だと思われる。１６５０ｃｍ−１でのピークは、キノン基３０由来のＣ＝Ｏ曲げに起因し、ドーパミンアクリルアミドモノマーのアミド結合にも起因すると思われる。ＤＯＡおよびＶＴＭＯＳ由来のビニルピーク（１６５０ｃｍ−１）が存在しないことは、ビニル系モノマー基の全体に渡ってプラズマ重合が生じたことを示唆する。１２００−１０００ｃｍ−１、９４０ｃｍ−１、１２８０ｃｍ−１でのＳｉ−Ｏ伸縮ピーク、Ｓｉ−ＯＨピーク、Ｓｉ−Ｏ−ＣＨ３ピークの存在を考慮すると、カテコール／キノン官能化層は、ＶＴＭＯＳの使用により生成されるシリカネットワークから構成されていると結論付けることができる。最後に、１１００ｃｍ−１でのピークは、Ｅ．Ｆａｕｒｅのレビュー３１において推測されているように、カテコールとラジカル間の反応により生成されたＣ−Ｃ／Ｃ−０ネットワークに由来するＳｉ−Ｏ−ＳｉピークとＣ−Ｃ／Ｃ−０ピークとの間に、重複が存在すると思われる。
【０１５５】
カテコールは、ＵＶ帯域で吸収する発色団化合物である。透過率ＵＶ可視分析により、ＶＴＭＯＳ溶液中のドーパミンアクリルアミドが、２９０ｎｍ付近で吸光度ピークを示すことが分かった（図３のａ）。プラズマ堆積層のＵＶ可視分析により、このピークから２７６ｎｍに向かって小さなシフトを有するカテコール遊離基の存在が裏付けられた（図３のｃ）。この小さなシフトは、表面にスプレーされたＤＯＡ／ＶＴＭＯＳ溶液のＵＶ可視分析により観察された（図３のｂ）。プラズマ堆積層における、３２０ｎｍでの帯域の形成と、４２０ｎｍでのピークの出現を気付くであろう。前者のピークは、ドーパミン誘導体による高分子量のポリマーの形成に起因すると思われる。４２０ｎｍでのピークは、カテコールの酸化およびフェノール結合生成物の蓄積であり得る。
【０１５６】
同一の堆積工程条件におけるＶＴＭＯＳ溶液由来のプラズマ堆積層と、ＤＯＡ／ＶＴＭＯＳ溶液由来のプラズマ堆積層とのＸＰＳ分析（表１）を比較すると、層内の両コモノマーの成功裏な統合が見られた。実際、ＤＯＡ／ＶＴＭＯＳ由来のプラズマ堆積層は、最大で２％の窒素元素を含む。
【０１５７】
ＸＰＳ分析によれば、窒素量の増加（２％から１３％へ増加）、および生体分子の「証拠」である硫黄の存在が検出されたことにより、プラズマ堆積されたカテコール／キノン官能化層上にリゾチームが成功裏に固定化されたと結論付けることができる（表１のｃ）。
【０１５８】
【表１】
0006683692.tif 000043
【０１５９】
リゾチーム固定化ステップの後に、プラズマ堆積層に対してＪＩＳＺ２８０１抗微生物試験を実施した。金属グラフト化されたサンプルは、微生物集団の総数の減少を示した。抗微生物試験で設定された効果限界である２対数減少をはるかに上回る、微生物の６．９の対数減少が達成された。
【０１６０】
（実施例３）
この例では、市販のカテコール分子をモノマーとして使用した、バイオインスパイアされた抗微生物表面の作製について説明する。
【０１６１】
堆積に使用される基材は、１ｍｍの厚さを有する、鏡面研磨３０４されたステンレス鋼ディスクである。プラズマ堆積の前に、ステンレス鋼ディスクを、ブタノン（５分）、アセトン（１分）、および無水エタノール（１分）中で連続的に超音波洗浄した後、窒素流下で乾燥させた。その後、前記金属基材をプラズマ洗浄し、１．６Ｗ／ｃｍ２、３０秒間の連続波（ＣＷ）放電モードでのＡｒ／Ｏ２プラズマ処理（１９ｓｌｍ／１ｓｌｍ（標準リットル／分））により活性化させた。
【０１６２】
カテコール分子（１，２−ジヒドロキシベンゼン、Sigma-Aldrich社製、＞９９％）を、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＯＳ、９８％、Sigma-Aldrich社製）中に、５ｍｇ／ｍＬの最終濃度で、周囲温度で溶解させた。
【０１６３】
実施例２で説明したプラズマ堆積法を用いた。
【０１６４】
この例では、ナイシン（抗微生物ペプチド）を生体分子として使用した。ナイシン（抗微生物ペプチド）の固定化の条件は、次の通りである。カテコール／キノン・プラズマ官能化層を、５ｍｇのナイシンを含有する１ｍＬ溶液中に浸漬し、一定撹拌下で、周囲温度で１時間反応させた。ナイシンの固定化は、ｐＨ６．８の１０ｍＭリン酸緩衝液中で実施した。その後、ナイシンを固定化させた表面を、５００ｒｐｍの撹拌下で、脱イオン水で５分間４回洗浄し、未反応ペプチドを除去した。
【０１６５】
ＩＳ０２２１９６抗微生物試験を実施して、表面の抗微生物活性を調べた。
【０１６６】
本発明に係る官能化カテコール／キノン層のプラズマ堆積により活性化され、抗微生物性ナイシンと反応させた表面における生存微生物は、最大で５の対数減少を示した。
【０１６７】
（実施例４）
この例では、バイオインスパイアされた抗生体膜の作製について説明する。材料は、Kaplanらにより発表された手法（Kaplan, J.B. agunath, C. Ramasubbu N. Fine D.H, J. Bacteriol. 2005, 185, 4693）に従って製造したディスパーシンＢ（DispersinB、抗生体膜酵素）を生体分子として使用すること以外は、実施例２と同じ材料を使用した。実施例２と同一のプラズマ堆積法を用いた。
【０１６８】
ディスパーシンＢ（抗生体膜酵素）の固定化は、次のようにして行った。カテコール／キノン・プラズマ官能化層で被覆された基材を、１ｍｇ／ｍｌのディスパーシンＢを含有するｐＨ７の１０ｍＭリン酸緩衝液中に浸漬し、一定撹拌下で、室温で１時間、緩やかに機械的に撹拌した。その後、サンプルを、５００ｒｐｍの撹拌下で、ＭｉｌｌｉＱ浄水で５分間、５回洗浄した。
【０１６９】
ディスパーシンＢの作製についての補足的なデータは、次の通りである。ｐＥＴ−２８ａ／ＤｓｐＢを発現する大腸菌（Escherichia coli）を、５０μｇ／ｍｌのカナマイシンが添加された５０ｍＬのＬＢ培地中で撹拌しながら、３７℃で一晩培養した。微生物の懸濁液を、カナマイシンを添加した２ＬのＬＢ中で、１００倍に希釈した。そして、培養物が０．６のＡ６００に達したら、イソプロピル−β−Ｄ−オガラクトピラノシド（最終濃度は０．５ｍＭ）によってディスパーシンＢの発現を誘導した。誘導培養物を、撹拌しながら、３７℃でさらに４時間培養した。前述したようにして（Faure et al., Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 5271-5282）、ニッケル親和性クロマトグラフィによりディスパーシンＢを精製した。その断片を、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、および、発現基質４−ニトロフェニル−Ｎ−アセチル−β−Ｄ−ガラクタサミニド（Sigma-Aldrich社製）を加水分解する能力により分析した。ディスパーシンＢを含有している断片を、貯蔵し、１０ｍＭのＰＯ４（ｐＨ５．９）、１００ｍＭのＮａＣｌに対して、４℃で一晩透過させた。ＢＣＡキット（Pierce社製）を使用して、タンパク質を定量化した。
【０１７０】
インビトロの抵接着性試験を次のようにして実施した。表皮ブドウ球菌（S. epidermidis ATCC35984）を形成する生体膜の前培養物を、ＬＢ（３ｍｌ）で、３７℃で一晩培養し、翌朝、ＬＢ（５０ｍＬ）に新鮮な培養物を撒いた。試験接種材料の微生物濃度を、グルコースおよびカザミノ酸を添加したＭ６３培地中において約１０７細胞／ｍＬとなるように調節した。高接着性膜で被覆した金属基材を、吸取紙を含むペトリ皿内に配置した。試験接種材料（２００μＬ）を、各基材上にピペットで滴下させた。接種されたクーポンを含むペトリ皿を閉じ、３７℃で２４時間培養した。処理した基材を、脱イオン水（１０ｍＬ）で２回洗浄し、接着していない微生物を除去した。その後、下向きにして、５００倍に希釈したＬＢ（２０ｍＬ）および４ｍｍのガラスビーズを含んでいるガラスビン内に配置した。ビンを水平方向に１０分間シェイクし、その後、ビンの内容物を水槽内で２分間超音波分解した（５０−６０ｋＨｚ）。１０倍希釈をＬＢ寒天上にプレーティングし、生存微生物をカウントした。プレートを３７℃で一晩培養し、その後、コロニー形成単位をカウントした。
【０１７１】
生物活性の評価は次のようにして行った。表２に示すように、本発明により形成した表面により実現された生物活性を要約すると、表面は、再現可能な方法により形成され、最大で９７％の微生物数減少を示す強力な抗生物付着性を有すると結論付けることができる。
【０１７２】
【表２】
0006683692.tif 000044
【０１７３】
（実施例５）
この例では、バイオインスパイアされた、水の汚染除去用（以降、抗生物質の分解用）の表面の作製について説明する。
【０１７４】
金属および有機物の合成基材、すなわち、１ｍｍの厚さを有する、鏡面研磨３０４されたステンレス鋼ディスクとナイロン膜とからなる合成基材を使用する。この例では、抗生物質を分解できる酵素であるβ−ラクタマーゼも、生体分子として使用する。プラズマ堆積法については、実施例１を参照されたい。
【０１７５】
生体分子固定化の条件は、次の通りである。ｐＨ７．５の１００ｍＭリン酸緩衝液中の１ｍｇ／ｍｌの生体分子濃度を使用して、β−ラクタマーゼ生体分子を、プラズマ堆積されたカテコール／キノン官能化層上に固定化した。
【０１７６】
アモキシリンの分解を経時的にモニタすることにより、酵素活性を推定した。酵素を、０．２２μｍでろ過された水道水、ＨＥＰＥＳ（１２．５ｍＭ）、ＢＳＡ（１０μｇ／ｍＬ）、およびアモキシンリン（１００μｇ／ｍＬ）から成る２ｍＬの分解培地中で培養した。２４時間毎に、Synergy 2マイクロプレートリーダ（Biotek社製）を用いた２１０ｎｍでの吸光度測定により、分解されたアモキシンリンの濃度を推定した。２４時間毎に培地を除去し、ろ過した水道水によりウェルを３回洗浄し、ウェルに新しい分解培地を充填した。
【０１７７】
溶液中の遊離酵素の酵素活性を分析した。最初の測定（Ｔ＝２４時間）に使用されたウェルでは、酵素は、１００μｇ／ｍＬのアモキシンリンを含有する２ｍＬの分解培地中に、直接的に溶解した。時間Ｔ０での他の全てのウェルでは、酵素は、２０ｍｇ／ｍＬのアモキシンリンを含有する３００μＬ溶液中に溶解した。全てのウェルには、２４時間毎に、この同じ量が充填された。吸光度測定の２４時間前に、ウェルに１００μｇ／ｍＬの抗生物質を補充し、２ｍＬの最終体積を実現した。
【０１７８】
生物活性の評価結果を図４に示す。図４は、遊離または固定化β−ラクタマーゼによるアモキシンリンの分解を示す棒グラフである。ｙ軸は、アモキシンリンの分解の割合（パーセンテージ）を示す。ｘ軸は、測定時間（時間）を示す。２４時間、４８時間、７２時間、９６時間では、アモキシンリンの分解の割合は、固定化β−ラクタマーゼ（左側の棒）と遊離β−ラクタマーゼ（右側の棒）との両方について示す。１４４時間、１９２時間、２４０時間、２８８時間、３１２時間では、固定化β−ラクタマーゼによるアモキシンリンの分解の割合だけを示す。
【０１７９】
図４に示すように、固定化された酵素は、１３日間に渡って、抗生物質を高い割合で分解できることが明確に観察された。また、２４時間以降は、固定化酵素の生物学的性能は、遊離酵素よりも明らかに優れていることが分かった。
【０１８０】
本発明に係る官能化ディスクの浸食に対する抵抗性を、基材をBiofilm Reactor Annular U 1320（Biosurface Technologies Corporation）内に配置することにより調べた。被覆された基材を、３０ｋｍ／ｈの水流に曝した。４８時間および６日後に、酵素活性を調べた。興味深いことに、この侵食試験後の固定化された酵素の活性は変化しなかった。このことは、強力な酵素が、官能化された面に固定されていることを示す。
【０１８１】
（実施例６）
この例では、キノン基を有する予め形成されたポリマーのプラズマ堆積に基づく、バイオインスパイアされた抗生体膜面の作製について説明する。
【０１８２】
堆積に使用される基材は、１ｍｍの厚さを有する、鏡面研磨３０４されたステンレス鋼ディスクまたはアルミニウム箔である。まず、ステンレス鋼ディスクを、ブタノン（５分）、アセトン（１分）、および無水エタノール（１分）中で超音波連続洗浄し、その後、窒素流下で乾燥させた。プラズマ堆積の前に、金属基材を、プラズマ洗浄し、１．６Ｗ／ｃｍ２、３０秒間の連続波（ＣＷ）放電モードでのＡｒ／Ｏ２プラズマ処理（１９ｓｌｍ／１ｓｌｍ（標準リットル／分））により活性化させた。
【０１８３】
３，４−ジヒドロキシ−Ｌ−フェニルアラニン（Ｐ（ｍＤＯＰＡ）：分子１）を有するメタアクリルアミドのホモポリマーを、「J. Mater. Chem. 2011, 21, 7901-7904」記載された手法に従って作製し、塩基性媒体内で酸化させた。そして、２０ｍｇのＰ（ｍＤＯＰＡ）を１０ｍＬの蒸留水中に溶解させ、その後、ｐＨが１０を超えるようにＮａＯＨ溶液（０．１Ｍ）をゆっくりと添加した。この酸化ステップを、空気中で、少なくとも一晩続けた。この反応の最後には、ポリマー溶液はピンク色を呈した。このことは、酸化されたＰ（ｍＤＯＰＡ）ポリマー（分子２）が得られたことを示す。
【０１８４】
【化４２】
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【０１８５】
プラズマ堆積法および条件は、実施例２に説明した通りである。したがって、０．５ｍＬのＰ（ｍＤＯＰＡ）溶液を、シリンジドライバを使用してノズルに注入した。
【０１８６】
使用した抗生体膜生体分子は、ディスパーシンＢである。ディスパーシンＢの作製および条件は、実施例４で説明した通りである。
【０１８７】
生物活性の評価は、次のようにして行った。表３に示すように、本発明により形成された表面により実現された生物活性を要約すると、表面は、再現可能な方法により形成され、最大で８５％の微生物数の平均減少を示す強力な抗生物付着性を有すると結論付けることができる。
【０１８８】
【表３】
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【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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