JP5196684B2 - 刺激応答性ナノ繊維 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、刺激応答性ナノ繊維および刺激応答性ナノ繊維改質表面に関する。より特定すれば、本発明は、熱応答性ポリマー、多官能架橋剤、および場合により、生物活性物質、または生物活性物質と反応性のある官能性ポリマーを含むナノ繊維を対象とする。刺激応答性ナノ繊維は、細胞培養器具などの基材の表面を改質するために使用することができる。

ナノ繊維は、高い表面積、小さい繊維径、層の薄さ、高い透過性および低い基礎重量を含む独特な性質のために、多様な用途について検討されている。とりわけ、創傷包帯、バイオセンサーおよび組織工学用足場などの生物医学用途において、活性化学物質を組み入れる能力を有する機能化ナノ繊維に対して、より多くの関心が集まってきた。

ナノ繊維は、静電紡糸（電気紡糸とも称する）により作製し得る。繊維を形成できる液体および／または溶液の電気紡糸技法は、よく知られており、例えば、特許文献１および特許文献２などの多くの特許に記載されている。電気紡糸法は、溶液または液体に繊維を生成させるために、電場中への溶液または液体の導入を一般に伴う。こうした繊維は、一般に、収集用の引力電位で導体に引き寄せられる。溶液または液体が繊維に変換される間に、繊維は硬化および／または乾燥する。この硬化および／または乾燥は、液体の冷却、即ち液体が室温では通常固体になることにより、溶媒の蒸発、例えば脱水（物理的誘発硬化）により、または硬化機構（化学的誘発硬化）により起こし得る。

静電紡糸法は、例えば、特許文献１に開示されているように、マットまたは他の不織材料を創製するための繊維の使用を通常対象としてきた。直径範囲が５０ｎｍ〜５μｍのナノ繊維は、不織布またはナノ繊維配列メッシュに電気紡糸することができる。小さい繊維径のために、電気紡糸テキスタイルは、非常に高い表面積および小さい孔径を元来有する。こうした性質のために、電気紡糸布地は、膜、組織足場および他の生物医学用途を含む多くの用途に対して、有力な候補となる。

ナノ繊維は、基材の表面を改質して所望の表面特性を実現するために、使用することができる。大部分のナノ繊維表面は、生体分子を固定化する能力を得るために、処理されなければならない。生体適合性の改良を意図した合成生体用材料の表面改質は、広範に研究されてきており、多くの汎用技法が、ポリマーナノ繊維の改質に対して検討されてきた。例えば、Ｓａｎｄｅｒｓらは、非特許文献１において、電気紡糸ポリウレタン（ＰＵ）繊維表面上に、負荷電または正荷電モノマーのプラズマ誘発表面重合により異なる表面電荷を導入した。表面荷電ＰＵ繊維メッシュを５週間ラット皮下背面に埋め込み、組織適合性を評価したところ、負荷電表面は、繊維多孔性メッシュの生体用材料中に血管の内方成長を促進し得ることが判明した。Ｍａらは、非特許文献２において、グラフト化ポリメタクリル酸スペーサーを介して、ホルムアルデヒド前処理されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ナノ繊維上にゼラチンをコンジュゲートしたところ、ゼラチン改質は、ＰＥＴナノ繊維上における内皮細胞（ＥＣ）の伸展および増殖を改善し、ＥＣの表現型を保持することも判明した。Ｃｈｕａらは、非特許文献３において、繊維表面上にＵＶグラフト化したポリ（アクリル酸）スペーサーに対する共役結合性のコンジュゲーションにより、ポリ（ｅ−カプロラクトン−ｃｏ−エチルエチレンホスフェート）（ＰＣＬＥＥＰ）のナノ繊維足場上にガラクトースリガンドを導入した。ガラクトシル化ＰＣＬＥＥＰナノ繊維の３Ｄ足場、ならびに機能性２Ｄ膜基材上で、肝細胞の付着、アンモニアの代謝、アルブミンの分泌、およびシトクロームＰ４５０の酵素活性を調べた。

米国特許第４０４３３３１号明細書 米国特許第５５２２８７９号明細書

「Ｆｉｂｒｏ−Ｐｏｒｏｕｓ Ｍｅｓｈｅｓ Ｍａｄｅ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｍｉｃｒｏ−Ｆｉｂｅｒｓ： Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ ｏｎ Ｔｉｓｓｕｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ」、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２６巻、８１３〜８１８頁（２００５年） 「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｒｒｉｎｇ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｏｓｐｕｎ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ （ＰＥＴ） Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ Ｔｏｗａｒｄｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ Ｂｌｏｏｄ Ｖｅｓｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２６巻、２５２７〜２５３６頁（２００５年） 「Ｓｔａｂｌｅ Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｔ Ｈｅｐａｔｏｃｙｔｅ Ｓｐｈｅｒｏｉｄｓ ｏｎ Ｇａｌａｃｔｏｓｙｌａｔｅｄ Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ Ｓｃａｆｆｏｌｄ」、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２６巻、２５３７〜２５４７頁（２００５年）

上記にまとめた方法および技法は、コストがかかり、複雑で、または材料特異的である。したがって、より一般的で使い易く、温和な条件下で幅広い種類のナノ繊維に応用できる、表面改質手法に対する必要性が存在する。

本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
刺激応答性ポリマー、少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤、および場合により生物活性物質を含む、ナノ繊維または被覆表面。
（項目２）
約１ｎｍ〜１００ミクロンの範囲の直径を有する、項目１に記載のナノ繊維。
（項目３）
少なくとも１０から少なくとも約１００の範囲のアスペクト比を有する、項目１に記載のナノ繊維。
（項目４）
上記刺激応答性ポリマーが、応力、温度、水分、ｐＨ、印加電場もしくは磁場、イオン強度、または生体分子に応答するポリマーを含む、項目１に記載のナノ繊維。
（項目５）
上記刺激応答性ポリマーが、熱応答性ポリマーである、項目１に記載のナノ繊維。
（項目６）
上記熱応答性ポリマーが、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコールおよびポリ（イソプロピルアクリルアミド）のグラフトコポリマー、またはそれらの混合物を含む、項目５に記載のナノ繊維。
（項目７）
上記熱応答性ポリマーが、第１の所定温度範囲で第１の物理的性質、および第２の所定温度範囲で第２の物理的性質を有する、項目５に記載のナノ繊維。
（項目８）
少なくとも１個の潜在反応性・活性化可能基を活性化したときに、基材の表面と共有結合するように適合されている、項目１に記載のナノ繊維。
（項目９）
刺激応答性ポリマーを、少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤、および場合により生物活性物質と組み合わせて、組合せを形成するステップ、ならびに該組合せから少なくとも１本のナノ繊維を形成するステップを含む、潜在反応性材料を生成する方法であって、該ナノ繊維が、１ｎｍ〜１００ミクロンの範囲の直径、および少なくとも約１０から少なくとも約１００の範囲のアスペクト比を有する、方法。
（項目１０）
上記刺激応答性ポリマーが、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコールおよびポリ（イソプロピルアクリルアミド）のグラフトコポリマー、またはそれらの混合物を含む、項目９に記載の方法。
（項目１１）
基材の表面を処理する方法であって、
（ａ）刺激応答性ポリマー、および少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤、および場合により生物活性物質と組み合わせて、組合せを形成するステップ、
（ｂ）該組合せから少なくとも１本のナノ繊維を形成するステップであって、該ナノ繊維が、約１ｎｍ〜１００ミクロンの範囲の直径、および少なくとも約１０から少なくとも１００の範囲のアスペクト比を有するステップ、
（ｃ）該表面を該ナノ繊維と接触させるステップ、ならびに
（ｄ）該ナノ繊維と該表面との間に結合を形成するステップ
を含む方法。
（項目１２）
上記ナノ繊維と上記表面との間に上記結合を形成するステップが、上記潜在反応性・活性化可能基の少なくとも１個をエネルギー源で活性化して、上記ナノ繊維を上記表面に結合するステップを含む、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
上記潜在反応性・活性化可能基の少なくとも１個を活性化して、上記ナノ繊維を生物活性物質に結合するステップを更に含む、項目１１に記載の方法。
（項目１４）
上記ナノ繊維を上記表面に結合するために、第１の潜在反応性・活性化可能基を、そして上記ナノ繊維を生物活性物質に共有結合するために、第２の潜在反応性・活性化可能基を、同時に活性化するステップを更に含む、項目１１に記載の方法。
（項目１５）
上記刺激応答性ポリマーが、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコールおよびポリ（イソプロピルアクリルアミド）のグラフトコポリマー、またはそれらの混合物を含む、項目１１に記載の方法。
（項目１６）
生物活性物質を熱応答性ポリマーおよび上記架橋剤と組み合わせるステップを更に含む、項目１１に記載の方法。
（項目１７）
生物活性物質を上記表面に付着させるステップを更に含む、項目１１に記載の方法。
（項目１８）
熱を加えることによって、熱応答性ナノ繊維の物理的性質を、第１の所定温度範囲での第１の物理的性質から、第２の所定温度範囲での第２の物理的性質へ転移させるステップを更に含む、項目１１に記載の方法。
（項目１９）
熱を除くことによって、熱応答性ナノ繊維の物理的性質を、第２の所定温度範囲での第２の物理的性質から、第１の所定温度範囲での第１の物理的性質へ転移させるステップを更に含む、項目１１に記載の方法。
（項目２０）
熱応答性ナノ繊維を含む表面被膜。
（項目２１）
上記熱応答性ナノ繊維が、少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤、および場合により生物活性物質を更に含む、項目２０に記載の表面被膜。
（項目２２）
熱応答性ポリマーが、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコールおよびポリ（イソプロピルアクリルアミド）のグラフトコポリマー、またはそれらの混合物を含む、項目２０に記載の表面被膜。
（項目２３）
熱応答性ナノ繊維を含む表面被膜を有する物品。
（項目２４）
上記熱応答性ナノ繊維が、熱応答性ポリマー、少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤、および場合により生物活性物質で被覆されたナノ繊維を含む、項目２３に記載の物品。
（項目２５）
上記表面被膜の物理的性質が、上記物品の温度を変化させることにより変化する、項目２３に記載の物品。
（項目２６）
上記ナノ繊維が、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコールおよびポリ（イソプロピルアクリルアミド）のグラフトコポリマー、またはそれらの混合物を含む、項目２３に記載の物品。
（項目２７）
上記ナノ繊維が、上記物品の表面に共有結合している、項目２３に記載の物品。
（項目２８）
尿カテーテル、血管カテーテル、創傷排液チューブ、動脈移植片、軟組織用パッチ、手袋、シャント、ステント、気管カテーテル、ペースメーカー、除細動器、人工心臓代替弁、人工心臓または埋込型バイオセンサーである、項目２３に記載の物品。
（項目２９）
スライド、マルチウェルプレート、ペトリ皿、組織培養スライド、組織培養プレート、細胞培養器具、組織培養フラスコ、またはクロマトグラフィーおよびバイオリアクター用マトリックスである、項目２３に記載の物品。
（項目３０）
熱応答性ナノ繊維を含んだ表面被膜を含む細胞培養器具。
（項目３１）
上記ナノ繊維が、熱応答性ポリマーおよび生物活性物質を含む、項目３０に記載の細胞培養器具。
（項目３２）
上記ナノ繊維が、熱応答性ポリマー、少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤、および場合により生物活性物質を含む、項目３０に記載の細胞培養器具。
（項目３３）
熱応答性ポリマーが、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコールおよびポリ（イソプロピルアクリルアミド）のグラフトコポリマー、またはそれらの混合物を含む、項目３０に記載の細胞培養器具。
（項目３４）
上記熱応答性繊維が、第１の所定温度範囲で第１の物理的性質、および第２の所定温度範囲で第２の物理的性質を有する、項目３０に記載の細胞培養器具。
（項目３５）
項目１から３４のいずれか一項に記載の架橋剤であって、次式ａ〜ｆ：
ａ）Ｌ−（（Ｄ−Ｔ−Ｃ（Ｒ ^１ ）（ＸＰ）ＣＨＲ ^２ ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｄは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^５ またはＣＲ ^６ Ｒ ^７ であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ または（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ ^８ Ｒ ^９ であり、
Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ ^８ Ｒ ^９ であるときは、Ｐは存在せず、
Ｒ ^２ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^５ およびＲ ^１０ は、各々独立に水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒ ^６ およびＲ ^７ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキル基であり、
Ｒ ^８ およびＲ ^９ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）、
ｂ）Ｌ−（（Ｔ−Ｃ（Ｒ ^１ ）（ＸＰ）ＣＨＲ ^２ ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ または（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ ^８ Ｒ ^９ であり、
Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ ^８ Ｒ ^９ であるときは、Ｐは存在せず、
Ｒ ^２ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒ ^８ およびＲ ^９ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）、
ｃ）Ｌ−（（ＧＴＺＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であるか、または結合を形成しており、Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｚは、Ｃ＝Ｏ、ＣＯＯ、またはＴが（−ＣＨ _２ −） _ｘ である場合、ＣＯＮＨであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）、
ｄ）Ｌ−（（ＴＧＱＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であり、または結合を形成しており、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｑは、（−ＣＨ _２ −） _ｐ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｐ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｐ または（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｐ であり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｐは、１から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）、
ｅ）Ｌ−（（−ＣＨ _２ −） _ｘｘ Ｃ（Ｒ ^１ ）（（Ｇ）Ｒ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _２ ） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
各Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
各Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、各Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、各Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
各ｑは、１から約７までの整数であり、
各ｒは、０から約３までの整数であり、
各ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
各ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘｘは、１から約１０までの整数である）、ならびに
ｆ）Ｌ−（（−Ｃ（Ｒ ^１ ）（ＸＰ）ＣＨＲ ^２ ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ ^８ Ｒ ^９ であり、
Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ ^８ Ｒ ^９ であるときは、Ｐは存在せず、
Ｒ ^２ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^８ およびＲ ^９ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数である）
の化合物である架橋剤。
（項目３６）
項目１から３４のいずれか一項に記載の架橋剤であって、次式：
Ｌ−（（Ｄ−Ｔ−Ｃ（Ｒ ^１ ）（ＸＰ）ＣＨＲ ^２ ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｄは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^５ またはＣＲ ^６ Ｒ ^７ であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ または（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ ^８ Ｒ ^９ であり、
Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ ^８ Ｒ ^９ であるときは、Ｐは存在せず、
Ｒ ^２ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^５ およびＲ ^１０ は、各々独立に水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒ ^６ およびＲ ^７ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキル基であり、
Ｒ ^８ およびＲ ^９ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）
の化合物である架橋剤。
（項目３７）
Ｌが、約２〜約１０個の間の炭素原子を有する分岐または非分岐アルキル鎖である、項目３６に記載の架橋剤。
（項目３８）
Ｌが

であり、ＤがＯであり、Ｔが（−ＣＨ _２ −） _ｘ であり、Ｒ ^１ が水素原子であり、ＸがＯであり、Ｐが水素原子であり、Ｒ ^２ が水素原子であり、ＧがＯであり、Ｒ ^３ およびＲ ^４ がフェニル基であり、ｍが３であり、ｘが１である、項目３６に記載の架橋剤。
（項目３９）
Ｌが（−ＣＨ _２ −） _ｙ であり、ＤがＯであり、Ｔが（−ＣＨ _２ −） _ｘ であり、Ｒ ^１ が水素原子であり、ＸがＯであり、Ｐが水素原子であり、Ｒ ^２ が水素原子であり、ＧがＯであり、Ｒ ^３ およびＲ ^４ がフェニル基であり、ｍが２であり、ｘが１であり、ｙが２から約６までの整数である、項目３６に記載の光化学架橋剤。
（項目４０）
項目１から３４のいずれか一項に記載の架橋剤であって、次式：
Ｌ−（（Ｔ−Ｃ（Ｒ ^１ ）（ＸＰ）ＣＨＲ ^２ ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ または（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ ^８ Ｒ ^９ であり、
Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ ^８ Ｒ ^９ であるときは、Ｐは存在せず、
Ｒ ^２ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒ ^８ およびＲ ^９ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）
の化合物である架橋剤。
（項目４１）
項目４０に記載の架橋剤であって、Ｌが、構造（Ｉ）：

（式中ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＢと共に環式環を形成し、但し、ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基またはアリール基である場合は、Ｂは存在しておらず、
Ｂは、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であり、
但し、Ａ、ＢおよびＪが環を形成する場合は、ＡおよびＪが、（−ＣＨ _２ −） _ｚ またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^１１ は、水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＴとの結合を表しており、
各ｚは、独立に０から３までの整数であり、
但し、ＡまたはＪのいずれかがＣ＝Ｏである場合は、Ｂが、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であって、ｚは、少なくとも１でなければならない）
に従った式を有する架橋剤。
（項目４２）
項目１から３４のいずれか一項に記載の光化学架橋剤であって、次式：
Ｌ−（（ＧＴＺＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であり、または結合を形成しており、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｚは、Ｃ＝Ｏ、ＣＯＯ、またはＴが（−ＣＨ _２ −） _ｘ である場合、ＣＯＮＨであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）
の化合物である光化学架橋剤。
（項目４３）
項目４２に記載の架橋剤であって、Ｌが、構造（Ｉ）：

（式中ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＢと共に環式環を形成し、但し、ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基またはアリール基である場合は、Ｂは存在しておらず、
Ｂは、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であり、
但し、Ａ、ＢおよびＪが環を形成する場合は、ＡおよびＪが、（−ＣＨ _２ −） _ｚ またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^１１ は、水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＴとの結合を表しており、
各ｚは、独立に０から３までの整数であり、但し、ＡまたはＪのいずれかがＣ＝Ｏである場合は、Ｂが、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であって、ｚは、少なくとも１でなければならない）
に従った式を有する架橋剤。
（項目４４）
項目４２に記載の架橋剤であって、Ｌが、構造（ＩＩ）：

（式中Ｒ ^１２ 、Ｒ ^１３ 、Ｒ ^１４ 、Ｒ ^１５ 、Ｒ ^１６ 、Ｒ ^１７ が、各々独立に水素原子、アルキルもしくはアリール基であるか、またはＴとの結合を表し、但し、Ｒ ^１２ 、Ｒ ^１３ 、Ｒ ^１４ 、Ｒ ^１５ 、Ｒ ^１６ 、Ｒ ^１７ の少なくとも２つは、Ｔと結合しており、各Ｋが、独立にＣＨまたはＮである）
に従った式を有する架橋剤。
（項目４５）
項目１から３４のいずれか一項に記載の架橋剤であって、次式：
Ｌ−（（ＴＧＱＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｔは、（−ＣＨ _２ −） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｘ であり、または結合を形成しており、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｑは、（−ＣＨ _２ −） _ｐ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｐ 、（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｐ または（−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＨ _２ −Ｏ−） _ｐ であり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｐは、１から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘは、１から約５００までの整数である）
の化合物である架橋剤。
（項目４６）
項目４５に記載の架橋剤であって、Ｌが、構造（Ｉ）：

（式中ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＢと共に環式環を形成し、但し、ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基またはアリール基である場合は、Ｂは存在しておらず、
Ｂは、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であり、
但し、Ａ、ＢおよびＪが環を形成する場合は、ＡおよびＪが、（−ＣＨ _２ −） _ｚ またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^１１ は、水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＴとの結合を表しており、
各ｚは、独立に０から３までの整数であり、
但し、ＡまたはＪのいずれかがＣ＝Ｏである場合は、Ｂが、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であって、ｚは、少なくとも１でなければならない）
に従った式を有する架橋剤。
（項目４７）
項目４５に記載の架橋剤であって、Ｌが、構造（ＩＩ）：

（式中Ｒ ^１２ 、Ｒ ^１３ 、Ｒ ^１４ 、Ｒ ^１５ 、Ｒ ^１６ 、Ｒ ^１７ が、各々独立に水素原子、アルキルもしくはアリール基であるか、またはＴとの結合を表し、但し、Ｒ ^１２ 、Ｒ ^１３ 、Ｒ ^１４ 、Ｒ ^１５ 、Ｒ ^１６ 、Ｒ ^１７ の少なくとも２つは、Ｔと結合しており、各Ｋが、独立にＣＨまたはＮである）
に従った式を有する架橋剤。
（項目４８）
項目１から３４のいずれか一項に記載の架橋剤であって、次式：
Ｌ−（（−ＣＨ _２ −） _ｘｘ Ｃ（Ｒ ^１ ）（（Ｇ）Ｒ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _２ ） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
各Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
各Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、各Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、各Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
各ｑは、１から約７までの整数であり、
各ｒは、０から約３までの整数であり、
各ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
各ｔは、１から約１０までの整数であり、
ｘｘは、１から約１０までの整数である）
の化合物である架橋剤。
（項目４９）
項目４８に記載の架橋剤であって、Ｌが、構造（Ｉ）：

（式中ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＢと共に環式環を形成し、但し、ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基またはアリール基である場合は、Ｂは存在しておらず、
Ｂは、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であり、
但し、Ａ、ＢおよびＪが環を形成する場合は、ＡおよびＪが、（−ＣＨ _２ −） _ｚ またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^１１ は、水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＴとの結合を表しており、
各ｚは、独立に０から３までの整数であり、
但し、ＡまたはＪのいずれかがＣ＝Ｏである場合は、Ｂが、ＮＲ ^１１ 、Ｏまたは（−ＣＨ _２ −） _ｚ であって、ｚは、少なくとも１でなければならない）
に従った式を有する架橋剤。
（項目５０）
項目１から３４のいずれか一項に記載の架橋剤であって、次式：
Ｌ−（（−Ｃ（Ｒ ^１ ）（ＸＰ）ＣＨＲ ^２ ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中、Ｌは連結基であり、
Ｒ ^１ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ ^８ Ｒ ^９ であり、
Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ ^８ Ｒ ^９ であるときは、Ｐは存在せず、
Ｒ ^２ は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^８ およびＲ ^９ は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数である）
の化合物である架橋剤。
（項目５１）
Ｌが

であり、Ｒ ^２０ およびＲ ^２１ が、各々個別に水素原子、アルキル基またはアリール基である、項目５０に記載の架橋剤。
（項目５２）
項目１から３４のいずれか一項に記載の架橋剤であって、次式：
Ｌ−（（ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ）） _ｍ
（式中Ｌは連結基であり、
Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされており、
Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
ｑは、１から約７までの整数であり、
ｒは、０から約３までの整数であり、
ｓは、０から約３までの整数であり、
ｍは、２から約１０までの整数であり、
ｔは、１から約１０までの整数である）
の化合物である架橋剤。
一実施形態によれば、本発明は、刺激応答性ポリマーを含む刺激応答性ナノ繊維である。刺激応答性ナノ繊維の一例は、熱応答性ポリマーを含む熱応答性ナノ繊維である。こうした実施形態のいずれにおいても、刺激応答性ナノ繊維は、少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤を含み得る。使用時に、光化学的、電気化学的または熱的な潜在反応基は、エネルギー源に曝されると共有結合を形成することになろう。適切なエネルギー源には、放射線、電気および熱のエネルギーが挙げられる。幾つかの実施形態では、放射エネルギーは、可視光線、紫外線、赤外線、Ｘ線またはマイクロ波の電磁放射線である。

架橋剤は、少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有し得る。これらの潜在反応基は、同一でもよく、異なっていてもよい。例えば、潜在反応基は全て、光化学反応基でもよい。あるいは、本発明の他の実施形態では、架橋剤は、光化学的、熱的双方の反応基を含んでもよい。更に、架橋剤は、モノマー物質もしくはポリマー物質でもよく、またはモノマー、ポリマー双方の物質の混合物でもよい。

本発明の更なる実施形態によれば、熱応答性ポリマーは、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ならびにポリエチレングリコール誘導体とのグラフトコポリマー誘導体などのポリ（イソプロピルアクリルアミド）の誘導体である。

別の実施形態によれば、本発明は、基材の表面を処理する方法であって、熱応答性ポリマーなどの刺激応答性ポリマー、および少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤を組み合わせるステップ、組み合わせた混合物から少なくとも１本のナノ繊維を形成するステップ、表面をナノ繊維と接触させるステップ、ならびにナノ繊維と表面との結合を形成するステップを含む方法である。

別の実施形態によれば、本発明は、物品の表面に対する表面被膜である。表面被膜は、熱応答性ポリマーなどの刺激応答性ポリマー、および少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤でコーティングされたナノ繊維を含んだ、刺激応答性ナノ繊維を含む。場合によって、被覆ナノ繊維または被覆表面は、生物活性物質、あるいは官能性ポリマーを含み得る。

更に別の実施形態によれば、本発明は、熱応答性ナノ繊維を有する表面被膜を含む物品である。更なる実施形態によれば、その熱応答性ナノ繊維は、熱応答性ポリマー、および少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤を含む。

更にまた別の実施形態によれば、本発明は、熱応答性ナノ繊維を有する表面被膜を含む細胞培養器具である。その熱応答性ナノ繊維は、熱応答性ポリマー、および少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤、および生物活性物質を含む。

本発明の他の実施形態によれば、刺激応答性ナノ繊維は、１〜１００ミクロンの範囲の直径を有し得るものであり、更に他の実施形態は、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の直径を有し得る。刺激応答性ナノ繊維は、少なくとも１０から少なくとも１００の範囲のアスペクト比を有し得る。

本発明のまた更なる実施形態によれば、熱応答性ナノ繊維は、第１の所定温度範囲で第１の物理的性質、および第２の所定温度範囲で第２の物理的性質を有する。熱応答性ナノ繊維は、その系へ熱を加え、またはその系から熱を除いた際に、第１の物理的性質から第２の物理的性質へ転移することができる。

考察した例示的実施形態に、本発明の範囲から逸脱せずに、多様な改変および追加を行い得る。例えば、上記の実施形態は特定の特徴に言及しているが、本発明の範囲は、特徴の異なる組合せを有する実施形態、および上記特徴の全ては含んでいない実施形態も包含する。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲内に入るような全ての代替形態、改変形態および変形形態を、それらの全ての等価形態と共に包含することを意図している。

図１は、実施例１に記載のポリカプロラクトンナノ繊維の電子的な画像を示す図である。 図２は、実施例３に記載のポリイソプロピルアクリルアミドナノ繊維の電子的な画像を示す図である。 図３は、実施例４に記載のポリイソプロピルアクリルアミド被覆ポリスチレンおよびポリイソプロピルアクリルアミドのナノ繊維に関するタンパク質吸着プロファイルを示す図である。 図４は、実施例４に記載のポリイソプロピルアクリルアミド被覆ポリスチレンおよびポリイソプロピルアクリルアミドのナノ繊維に関するタンパク質吸着プロファイルを示す図である。 図５は、実施例５に記載の各種表面からの細胞のリフトオフ時間に関する電子的な画像を示す図である。 図６は、実施例５に記載の各種表面からの細胞のリフトオフ時時間に関する電子的な画像を示す図である。 図７は、ナノ繊維表面および平坦表面上で培養したＴ４７−Ｄ細胞の電子的な画像を示す図である。 図８は、播種し直したＢＡＥＣ細胞の電子的な画像を示す図である。

刺激応答性または「スマート」材料は、応力、温度、水分、ｐＨ、印加電場もしくは磁場、イオン強度、またはグルコースもしくは抗原などの生体分子などの外部刺激を加えることにより、制御した様式で変えることのできる１種または複数の性質を有する材料である。代表的な刺激応答性の材料およびポリマー、ならびにそれらの物理的特性は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｇｉｌら、「Ｓｔｉｍｕｌｉ−ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ」、Ｐｒｏｇ． Ｐｏｌｙｍ． Ｓｃｉ．、２９巻、１１７３〜１２２２頁（２００４年）に報告されている。熱応答性ポリマーは、こうした材料の一例である。熱応答性材料は、周囲の環境または系の温度変化に応じて物理的性質を変える材料である。熱応答性ポリマーは、系またはその周囲の温度が、下部臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）を超えて上昇すると、親水性状態から疎水性状態へ変化し得る。親水性状態にあるとき、ポリマー鎖は膨潤する。逆に疎水性状態にあるとき、ポリマー鎖は折り畳まれ、該ポリマーは、水に不溶となる。大抵の場合、この過程は可逆的になり得る。

本発明の一実施形態は、熱応答性ナノ繊維を対象とする。熱応答性ナノ繊維は、基材の表面を改質して機能化表面を得るために、使用することができる。より特定すれば、熱応答性ナノ繊維は、基材上に熱応答性表面を得るために、使用することができる。基材の熱応答性ナノ繊維改質表面の物理的性質は、系内温度の変化に応じて変化する。生物活性物質は、その基材の表面上で接触できる、またはその上に露出した官能基と反応することによって、ナノ繊維改質表面上に固定化することができる。通常、生物活性物質は、熱応答性ナノ繊維改質表面上に固定化された後、生物活性の全てまたは一部を保持している。生物活性物質の基材表面と結合する能力は、その改質表面の物理的状態に応じて影響を受け得る。したがって、改質表面の温度を制御することにより、生物活性物質に結合する能力を制御することができる。

本発明の一実施形態によれば、熱応答性ナノ繊維は、熱応答性ポリマー、生物活性物質、および少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤を含む。熱応答性ナノ繊維は、基材表面とナノ繊維との共有結合の形成により、その表面にナノ繊維を結合することによって、基材表面を改質するために使用することができる。潜在反応性・活性化可能基の少なくとも１個は、適切なエネルギー源に曝されたとき活性化を受けて、基材表面と熱応答性ナノ繊維との間に共有結合を形成する。残りの潜在反応基（複数可）は、基材表面上に接触可能に、または露出して残される。ナノ繊維中に含まれる生物活性物質、または該表面上の接触可能なもしくは露出した潜在反応基は、基材の更なる表面改質に使用し得る。

延伸、鋳型合成、相分離、自己集合または電気紡糸などの多くの加工技術が、ナノ繊維の調製に使用されてきた。

例えば、熱応答性ナノ繊維は、熱応答性ポリマー、生物活性物質、および少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する架橋剤を含む、繊維形成性組合せの電気紡糸により形成することができる。電気紡糸は、溶液または液体に繊維を生成させるために、ポリマーまたは他の繊維形成性の溶液または液体を電場中へ導入することを一般に伴う。毛管出口を有するシリンジ中に保持された繊維形成性組合せに、強い静電場を印加すると、毛管出口からの繊維形成性混合物の懸垂液滴が、Ｔａｙｌｏｒコーンに変形する。電圧が閾値を超えると、電気力が液滴上の表面張力に打ち勝ち、溶液または液体の荷電ジェットが、Ｔａｙｌｏｒコーンの先端から放出される。次いで、放出ジェットは、低電位の対電極として作用する収集金属スクリーンへと移動する。そのジェットは、小さい荷電繊維または細繊維に分割され、存在する溶媒は全て蒸発して、後にはスクリーン上に形成された不織布マットが残される。

一実施形態では、静電紡糸繊維は、非常に細い直径を有するように生成することができる。電気紡糸繊維の直径、粘稠度および均一性に影響するパラメーターには、熱応答性ポリマー、そのポリマーの分子量、繊維形成性混合物中の架橋剤濃度（添加量）、ポリマー溶液の流速、印加電圧、および針・収集具間距離が挙げられる。本発明の一実施形態によれば、刺激応答性ナノ繊維は、約１ｎｍ〜約１００μｍの範囲の直径を有する。他の実施形態では、刺激応答性ナノ繊維は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の直径を有する。更に、該ナノ繊維は、少なくとも約１０から少なくとも約１００の範囲のアスペクト比を有し得る。微小な繊維径のために、該繊維は、質量単位当たり高い表面積を有することが理解されよう。この高い表面積対質量比のために、繊維形成性物質溶液は、溶媒和繊維形成性物質から固体ナノ繊維へ１秒にも満たないうちに変換されることが可能である。

ナノ繊維の形成に使用される刺激応答性ポリマーは、架橋剤と適合性のある任意の刺激応答性繊維形成性物質から選択され得る。一実施形態では、選択された熱応答性ポリマーは、系の温度が下部臨界溶液温度を超えて上昇したとき、第１の物理的性質から第２の物理的性質への急速な変化を受けることができるべきである。例示的な熱応答性繊維形成ポリマーには、それだけに限らないが、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）ならびにその混合物およびコポリマーが挙げられる。他の熱応答性ポリマーには、２−（２−メトキシエトキシ）エチルメタクリレートおよびオリゴ（エチレングリコール）メタクリレートのランダムコポリマーが含まれる。

本発明の一実施形態によれば、熱応答性ポリマーはポリ（イソプロピルアクリルアミド）である。ポリ（イソプロピルアクリルアミド）は、およそ２０〜３２℃の下方臨界溶解温度に達すると、主に親水性状態から主に疎水性状態へ変化する。ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＰＩＰＡＡｍ）は、これまでで最も研究された熱応答性ポリマーの１つであるが、その理由は、体温に近い３２℃付近の下部臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）を示すからだけでなく、そのＬＣＳＴが、環境条件に相対的に非感応性であるからでもある。ｐＨ、濃度または化学環境のわずかな変化は、ＬＣＳＴに、ほんのわずかな程度しか影響しない。ＰＩＰＡＡｍの水性相分離の主たる機構は、ポリマーのイソプロピル側鎖基に結合している水分子の熱誘発放出であり、ＬＣＳＴを超えると、イソプロピル基同士の間で分子内および分子間疎水相互作用が起こることである。

熱応答性ナノ繊維を形成する組成物内に架橋剤を含めると、熱応答性ナノ繊維が、広範囲の支持体表面に適合することが可能になる。潜在反応性架橋剤は、所望の表面特性を付与するために、単独または他の物質と組み合わせて使用することができる。

適切な架橋剤には、放射線、電気エネルギーおよび熱エネルギーなどのエネルギー源に曝されると、他の物質と共有結合を形成できる少なくとも２個の潜在反応性・活性化可能基を有する、モノマー物質（低分子物質）またはポリマー物質のいずれかが挙げられる。一般に、潜在反応性・活性化可能基は、加えられた特定の外部エネルギーまたは刺激に応答して、活性種を生成する結果、隣接化学構造と共有結合を形成する化学実体である。潜在反応基は、保存条件下ではその共有結合を保持するが、外部エネルギー源で活性化されると、他の分子と共有結合を形成するような基である。幾つかの実施形態では、潜在反応基は、フリーラジカルなどの活性種を形成する。こうしたフリーラジカルには、外部から加えた電気、電磁または熱エネルギーを吸収した際のナイトレン、カルベン（ｃａｒｂｉｎｅ）または励起状態ケトンを含み得る。既知の潜在反応基の多様な例が、米国特許第４９７３４９３号、米国特許第５２５８０４１号および米国特許第５５６３０５６号、米国特許第５６３７４６０号および米国特許第６２７８０１８号に報告されている。

トリクロロメチルトリアジンに基づく８種の市販多官能光架橋剤が、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｐｒｏｄｕｉｔｓ Ｃｈｉｍｉｑｕｅｓ Ａｕｘｉｌｉａｉｒｅｓ ｅｔ ｄｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ （Ｌｏｎｇｊｕｍｅａｕ， Ｆｒａｎｃｅ）、Ｓｈｉｎ−Ｎａｋａｍａｒａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｏｒｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． またはＰａｎｃｈｉｍ Ｓ． Ａ． （Ｆｒａｎｃｅ）から入手できる。その８種の化合物には、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−１，３，５トリアジン、２−（メチル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、２−（４−メトキシナフチル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、２−（４−エトキシナフチル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、４−（４−カルボキシフェニル）−２，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、２−（４−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、２−（１−エテン−２−２’−フリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジンおよび２−（４−メトキシスチリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジンが含まれる。

幾つかの実施形態では、潜在反応基は同じであるが、他の実施形態では、潜在反応基は異なり得る。例えば、潜在反応基は、放射線で共に活性化される２種の異なる基でもよい。他の実施形態では、１つの潜在反応基は放射線で活性化し得るが、もう１つの潜在反応基は熱で活性化し得る。適切な架橋剤には、二官能性、三官能性および多官能性モノマーおよびポリマー物質が含まれる。

熱的または熱エネルギーに反応する潜在反応基は、多様な反応性部分を包含し、熱分解して反応種を形成した後、共有結合を形成することになる既知の化合物を包含し得る。その共有結合により、架橋が隣接物質に結合することが可能になる。適切な熱反応基は、通常、熱感受性の、または熱不安定な結合をもつ一対の原子を有する。熱不安定な結合には、過酸化物結合などの酸素−酸素結合、窒素−酸素結合、および窒素−窒素結合が含まれる。このような結合は、８０〜２００℃を超えない範囲の温度で反応または分解することになろう。

熱発生したカルベンおよびナイトレンは共に、炭素結合挿入、移動、水素引抜きおよびダイマー形成を含む、多様な化学反応を受ける。カルベン発生剤の例には、ジアジリンおよびジアゾ化合物が含まれる。ナイトレン発生剤の例には、アリールアジド、特に過フッ化アリールアジド、アシルアジドおよびトリアゾリウムイリドが含まれる。それに加え、加熱した際に反応性三重項状態を形成する、ジオキセタンなどの基、またはラジカルアニオンおよびラジカルカチオンも、熱反応基の形成に使用され得る。

一実施形態では、架橋剤の熱反応基は、過酸化物の−（Ｏ−Ｏ）−基を含む。熱反応性の過酸化物含有基には、例えば、熱反応性ジアシル過酸化基、熱反応性パーオキシジカーボネート基、熱反応性ジアルキル過酸化基、熱反応性パーオキシエステル基、熱反応性パーオキシケタール基、および熱反応性ジオキセタン基が挙げられる。

ジオキセタンは、分子の環歪みのために、標準的な過酸化物と比較して低い温度で反応または分解する、４員環状過酸化物である。ジオキセタンの分解における初期段階は、Ｏ−Ｏ結合の切断であり、第２段階では、Ｃ−Ｃ結合を破壊して、励起三重項状態のカルボニルを１個、および励起一重項状態のカルボニルを１個創出する。励起三重項状態のカルボニルは、隣接物質から水素を引き抜き、２個のラジカル種を隣接物質上に１個および酸素の付いたそのカルボニルの炭素上に１個形成することができ、熱反応性ジオキセタンと隣接物質との間に新たな共有結合を形成することになろう。

代表的な熱反応性部分は、米国特許出願公開第２００６００３０６６９号に報告されており、他の代表的な熱潜在反応基は、米国特許第５２５８０４１号に報告されている。これらの文書は共に、参照により本明細書に組み込まれる。

紫外線または可視線などの電磁線に反応する潜在反応基は、通常、光化学反応基と呼称される。

潜在反応性・活性化可能なアリールケトンの形態をした潜在反応性・活性化可能種の使用は、有用である。例示的な潜在反応性・活性化可能なアリールケトンには、アセトフェノン、ベンゾフェノン、アントラキノン、アントロン、アントロン様ヘテロ環（即ち、１０位にＮ、ＯまたはＳを有するものなどのアントロンのヘテロ環類縁体）、およびそれらの置換（例えば、環置換）誘導体が挙げられる。アリールケトンの例には、アクリドン、キサントンおよびチオキサントンを含むアントロンのヘテロ環誘導体、ならびにそれらの環置換誘導体が挙げられる。特に、約３６０ｎｍより大きい励起エネルギーを有するチオキサントンおよびその誘導体は、有用である。

このようなケトンの官能基は、活性化／不活性化／再活性化サイクルを容易に受けることができるので、適している。ベンゾフェノンは、三重項状態への系間交差を受ける励起一重項状態の初期形成により、光化学的に励起できるので、例示的な光化学反応性・活性化可能基である。励起三重項状態は、水素原子の引抜き（例えば、支持体表面から）により炭素−水素結合中に挿入し、したがってラジカル対を創出することができる。ラジカル対のその後の崩壊によって、新たな炭素−炭素結合が形成される。反応性結合（例えば、炭素−水素）が結合するために利用できない場合、ベンゾフェノン基の紫外光誘発励起は可逆的であり、その分子は、エネルギー源を除いたときに基底状態エネルギー準位に戻る。ベンゾフェノンおよびアセトフェノンなどの光化学反応性・活性化可能なアリールケトンは、これらの基が、水中で多数回の再活性化を受け、そのためコーティング効率を増加させるため、特に重要である。

本発明の幾つかの実施形態では、光化学反応性架橋剤は、異なる３種の分子ファミリーに由来し得る。幾つかのファミリーは、１つまたは複数の親水性部分、即ちヒドロキシ基（保護されていることもある）、アミン、アルコキシ基などを含む。他のファミリーは、疎水性および両親媒性部分を含み得る。一実施形態では、そのファミリーは、次式：
Ｌ−（（Ｄ−Ｔ−Ｃ（Ｒ^１）（ＸＰ）ＣＨＲ^２ＧＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４））_ｍ
を有する。

Ｌは連結基である。Ｄは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^５またはＣＲ^６Ｒ^７である。Ｔは、（−ＣＨ_２−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘまたは（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘである。Ｒ^１は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基である。Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ^８Ｒ^９である。Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ^８Ｒ^９であるときは、存在しない。Ｒ^２は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基である。Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏである。Ｒ^３およびＲ^４は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされている。Ｒ^５およびＲ^１０は、各々独立に水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基である。Ｒ^６およびＲ^７は、各々独立に水素原子、アルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキル基である。Ｒ^８およびＲ^９は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、ｑは、１から約７までの整数であり、ｒは、０から約３までの整数であり、ｓは、０から約３までの整数であり、ｍは、２から約１０までの整数であり、ｔは、１から約１０までの整数であり、ｘは、１から約５００までの整数である。

一実施形態では、Ｌは、約２〜約１０の間の炭素原子を有する分岐または非分岐アルキル鎖である。

別の実施形態では、Ｄは、酸素原子（Ｏ）である。

更に別の実施形態では、Ｔは、（−ＣＨ_２−）_ｘまたは（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘであり、ｘは、１または２である。

更にまた別の実施形態では、Ｒ^１は、水素原子である。

また別の実施形態では、Ｘは酸素原子Ｏであり、Ｐは水素原子である。

別の実施形態では、Ｒ^２は、水素原子である。

更に別の実施形態では、Ｇは、酸素原子Ｏである。

更にまた別の実施形態では、Ｒ^３およびＲ^４は、各々個別に、更に置換することができるアリール基であり、ｍは３である。

特定の一実施形態では、Ｌは

であり、ＤはＯであり、Ｔは（−ＣＨ_２−）_ｘであり、Ｒ^１は水素原子であり、ＸはＯであり、Ｐは水素原子であり、Ｒ^２は水素原子であり、ＧはＯであり、Ｒ^３およびＲ^４はフェニル基であり、ｍは３であり、ｘは１である。

また別の特定の実施形態では、Ｌは（−ＣＨ_２−）_ｙであり、ＤはＯであり、Ｔは（−ＣＨ_２−）_ｘであり、Ｒ^１は水素原子であり、ＸはＯであり、Ｐは水素原子であり、Ｒ^２は水素原子であり、ＧはＯであり、Ｒ^３およびＲ^４はフェニル基であり、ｍは２であり、ｘは１であり、ｙは２から約６までの整数であり、特にｙは２、４または６である。

ある種の実施形態では、ｘは、約１〜約５００、より特定すれば約１〜約４００、約１〜約２５０、約１〜約２００、約１〜約１５０、約１〜約１００、約１〜約５０、約１〜約２５または約１〜約１０までの整数である。

別の実施形態では、そのファミリーは、次式：
Ｌ−（（Ｔ−Ｃ（Ｒ^１）（ＸＰ）ＣＨＲ^２ＧＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４））_ｍ
を有し、Ｌ、Ｔ、Ｒ^１、Ｘ、Ｐ、Ｒ^２、Ｇ、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ、ｑ、ｒ、ｓ、ｍ、ｔおよびｘは、上記に定義した通りである。

一実施形態では、Ｌは、構造（Ｉ）：

に従った式を有する。

ＡおよびＪは、各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＢと共に環式環を形成し、但し、ＡおよびＪが、各々独立に水素原子、アルキル基またはアリール基である場合は、Ｂは存在しておらず、Ｂは、ＮＲ^１１、Ｏまたは（−ＣＨ_２−）_ｚであり、但し、Ａ、ＢおよびＪが環を形成する場合は、ＡおよびＪが、（−ＣＨ_２−）_ｚまたはＣ＝Ｏであり、Ｒ^１１は、水素原子、アルキル基、アリール基であるか、またはＴとの結合を表しており、各ｚは、独立に０から３までの整数であり、但し、ＡまたはＪのいずれかがＣ＝Ｏである場合は、Ｂが、ＮＲ^１１、Ｏまたは（−ＣＨ_２−）_ｚであって、ｚは、少なくとも１でなければならない。

別の実施形態では、Ｔは、−ＣＨ_２−である。

別の実施形態では、そのファミリーは、次式：Ｌ−（（ＧＴＺＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４））_ｍを有し、Ｌ、Ｔ、Ｇ、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^１０、Ｒ、ｑ、ｒ、ｓ、ｍ、ｔおよびｘは、上記に定義した通りである。Ｚは、Ｔが（−ＣＨ_２−）_ｘである場合、Ｃ＝Ｏ、ＣＯＯまたはＣＯＮＨでもよい。

一実施形態では、Ｌは、構造（Ｉ）：

に従った式を有し、Ａ、Ｂ、Ｊ、Ｒ^１１およびｚは、上記に定義した通りである。

別の実施形態では、Ｌは、構造（ＩＩ）：

に従った式を有する。Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７は、各々独立に水素原子、アルキルもしくはアリール基であるか、またはＴとの結合を表し、但し、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７の少なくとも２つは、Ｔと結合しており、各Ｋは、独立にＣＨまたはＮである。

別の実施形態では、そのファミリーは、次式：
Ｌ−（（ＴＧＱＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４））_ｍ
を有する。Ｌ、Ｇ、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^１０、Ｒ、ｑ、ｒ、ｓ、ｍ、ｔおよびｘは、上記に定義した通りである。Ｔは、（−ＣＨ_２−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘであるか、または結合を形成する。Ｑは、（−ＣＨ_２−）_ｐ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｐ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｐまたは（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｐであり、ｐは、１から約１０までの整数である。

一実施形態では、Ｌは、構造（Ｉ）：

に従った式を有する。Ａ、Ｂ、Ｊ、Ｒ^１１およびｚは、上記に定義した通りである。

別の実施形態では、Ｌは、構造（ＩＩ）：

に従った式を有する。Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７は、各々独立に水素原子、アルキルもしくはアリール基であるか、またはＴとの結合を表し、但し、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７の少なくとも２つは、Ｔと結合しており、各Ｋは、独立にＣＨまたはＮである。

更にまた別の実施形態では、本発明の化合物は、Ｒ^３およびＲ^４が、共にフェニル基であり、ＣＯ、ＳまたはＣＨ_２を介して一緒に繋ぎ合わされていることを条件とする。

また別の実施形態では、本発明の化合物は、Ｒ^３およびＲ^４が、共にフェニル基であるとき、そのフェニル基は、各々独立に、ＣＨ_３Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−）_ｎ−またはＣＨ_３Ｏ（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−）_ｎ−などの少なくとも１個のアルキルオキシアルキル基、ＨＯ−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−、ＨＯ（−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−）_ｎ−またはＨＯ（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−）_ｎ−などのヒドロキシル化アルコキシ基などで置換することができ、式中ｎは、１から約１０までの整数であることを条件とする。

別の実施形態では、そのファミリーは、次式：
Ｌ−（（（−ＣＨ_２−）_ｘｘＣ（Ｒ^１）（（Ｇ）Ｒ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４）_２）_ｍ
を有する。

Ｌ、各Ｒ、Ｒ^１、各Ｇ、各Ｒ^３、各Ｒ^４、各Ｒ^１０、各ｑ、各ｒ、各ｓ、各ｔおよびｍは、上記に定義した通りであり、ｘｘは、１から約１０までの整数である。

一実施形態では、Ｌは、構造（Ｉ）：

に従った式を有する。Ａ、Ｂ、Ｊ、Ｒ^１１およびｚは、上記に定義した通りである。

別の実施形態では、ＡおよびＢは、共に水素原子である。

更に別の実施形態では、ｘｘは、１である。

また別の実施形態では、Ｒ^１は、Ｈである。

更にまた別の実施形態では、Ｇは（−ＣＨ_２−）_ｔＯ−であり、ｔは１である。

別の実施形態では、Ｒ^３およびＲ^４は、各々個別にアリール基である。

更にまた別の実施形態では、ｘｘは１であり、Ｒ^１はＨであり、各Ｇは（−ＣＨ_２−）_ｔＯ−であり、ｔは１であり、Ｒ^３およびＲ^４の各々は、各々個別にアリール基である。

本発明の別の実施形態では、そのファミリーは、次式：
Ｌ−（（−Ｃ（Ｒ^１）（ＸＰ）ＣＨＲ^２ＧＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４）_ｍ
を有する。Ｌ、Ｒ、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｘ、Ｐ、Ｇ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔおよびｍは、上記に定義した通りである。

一実施形態では、Ｌは

であり、Ｒ^２０およびＲ^２１は、各々個別に水素原子、アルキル基またはアリール基である。

別の実施形態では、Ｒ^１は、Ｈである。

更に別の実施形態では、Ｘは、Ｏである。

また別の実施形態では、Ｐは、Ｈである。

更にまた別の実施形態では、Ｒ^２は、Ｈである。

別の実施形態では、Ｇは（−ＣＨ_２−）_ｔＯ−であり、ｔは１である。

更に別の実施形態では、Ｒ^３およびＲ^４は、各々個別にアリール基である。

また別の実施形態では、Ｒ^１はＨであり、ＸはＯであり、ＰはＨであり、Ｒ^２はＨであり、Ｇは（−ＣＨ_２−）_ｔＯ−であり、ｔは１であり、Ｒ^３およびＲ^４は、各々個別にアリール基であり、Ｒ^２０およびＲ^２１は、共にメチル基である。

また別の実施形態では、本発明は、次式：
Ｌ−（（ＧＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４））_ｍ
を有する化合物のファミリーを提供する。Ｌは連結基であり、Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、Ｒ^３およびＲ^４は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、またはＲ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされており、Ｒ^１０は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、Ｒは、水素原子、アルキルまたはアリール基であり、ｑは、１から約７までの整数であり、ｒは、０から約３までの整数であり、ｓは、０から約３までの整数であり、ｍは、２から約１０までの整数であり、ｔは、１から約１０までの整数である。

一実施形態では、Ｌは、

である。

別の実施形態では、Ｇは、Ｃ＝Ｏである。

更に別の実施形態では、Ｒ^３およびＲ^４は、各々個別にアリール基である。

また別の実施形態では、ＧはＣ＝Ｏであり、Ｒ^３およびＲ^４は、各々個別にアリール基である。

「アルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、明示した数の炭素原子（即ち、Ｃ_１〜Ｃ_６は、１〜６個の炭素原子を意味する）を有し、親のアルカン、アルケンまたはアルキンの単一炭素原子から、１個の水素原子を除くことにより誘導される、飽和または不飽和で、分岐、直鎖または環状の１価炭化水素基を指す。典型的なアルキル基には、それだけに限らないが、メチル；エタニル、エテニル、エチニルなどのエチル；プロパン−１−イル、プロパン−２−イル、シクロプロパン−１−イル、プロパ−１−エン−１−イル、プロパ−１−エン−２−イル、プロパ−２−エン−１−イル、シクロプロパ−１−エン−１−イル、シクロプロパ−２−エン−１−イル、プロパ−１−イン−１−イル、プロパ−２−イン−１−イルなどのプロピル；ブタン−１−イル、ブタン−２−イル、２−メチル−プロパン−１−イル、２−メチル−プロパン−２−イル、シクロブタン−１−イル、ブタ−１−エン−１−イル、ブタ−１−エン−２−イル、２−メチル−プロパ−１−エン−１−イル、ブタ−２−エン−１−イル、ブタ−２−エン−２−イル、ブタ−１，３−ジエン−１−イル、ブタ−１，３−ジエン−２−イル、シクロブタ−１−エン−１−イル、シクロブタ−１−エン−３−イル、シクロブタ−１，３−ジエン−１−イル、ブタ−１−イン−１−イル、ブタ−１−イン−３−イル、ブタ−３−イン−１−イルなどのブチルなどが挙げられる。特定の飽和度を意図する場合、以下に定義するように、術語「アルカニル」、「アルケニル」および／または「アルキニル」が使用される。「低級アルキル」とは、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を指す。

「アルカニル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、親アルカンの単一炭素原子から１個の水素原子を除くことにより誘導される、分岐、直鎖または環状の飽和アルキルを指す。典型的なアルカニル基には、それだけに限らないが、メタニル；エタニル；プロパン−１−イル、プロパン−２−イル（イソプロピル）、シクロプロパン−１−イルなどのプロパニル；ブタン−１−イル、ブタン−２−イル（ｓｅｃ−ブチル）、２−メチル−プロパン−１−イル（イソブチル）、２−メチル−プロパン−２−イル（ｔ−ブチル）、シクロブタン−１−イルなどのブタニルなどが挙げられる。

「アルケニル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、親アルケンの単一炭素原子から１個の水素原子を除くことにより誘導される、少なくとも１個の炭素−炭素二重結合を有する分岐、直鎖または環状の不飽和アルキルを指す。この基は、二重結合（複数可）に関してシスまたはトランスのいずれかの配座を取り得る。典型的なアルケニル基には、それだけに限らないが、エテニル；プロパ−１−エン−１−イル、プロパ−１−エン−２−イル、プロパ−２−エン−１−イル、プロパ−２−エン−２−イル、シクロプロパ−１−エン−１−イル、シクロプロパ−２−エン−１−イルなどのプロペニル；ブタ−１−エン−１−イル、ブタ−１−エン−２−イル、２−メチル−プロパ−１−エン−１−イル、ブタ−２−エン−１−イル、ブタ−２−エン−２−イル、ブタ−１，３−ジエン−１−イル、ブタ−１，３−ジエン−２−イル、シクロブタ−１−エン−１−イル、シクロブタ−１−エン−３−イル、シクロブタ−１，３−ジエン−１−イルなどのブテニルなどが挙げられる。

「アルキルオキシアルキル」とは、酸素原子を介して一緒に繋ぎ合わされた２個のアルキル基を有する部分を指す。適切なアルキルオキシアルキル基には、メチル基などのアルキル基を末端とする、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどのポリオキシアルキレンが挙げられる。このような化合物の一般式は、Ｒ’−（ＯＲ”）_ｎまたは（Ｒ’Ｏ）_ｎ−Ｒ”と表すことができ、式中ｎは、１から約１０までの整数であり、Ｒ’およびＲ”は、アルキルまたはアルキレン基である。

「アルキニル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、親アルキンの単一炭素原子から１個の水素原子を除くことにより誘導される、少なくとも１個の炭素−炭素三重結合を有する分岐、直鎖または環状の不飽和アルキルを指す。典型的なアルキニル基には、それだけに限らないが、エチニル；プロパ−１−イン−１−イル、プロパ−２−イン−１−イルなどのプロピニル；ブタ−１−イン−１−イル、ブタ−１−イン−３−イル、ブタ−３−イン−１−イルなどのブチニルなどが挙げられる。

「アルキルジイル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、明示した数の炭素原子（即ち、Ｃ_１〜Ｃ_６は、１〜６個の炭素原子を意味する）を有し、親のアルカン、アルケンもしくはアルキンの異なる２個の各炭素原子から、１個の水素原子を除くことにより、または親のアルカン、アルケンもしくはアルキンの単一炭素原子から、２個の水素原子を除くことにより誘導される、飽和または不飽和で、分岐、直鎖または環状の２価炭化水素基を指す。２個の１価基中心、または２価基中心の各価標（ｖａｌｅｎｃｙ）は、同じまたは異なる原子との結合を形成することができる。典型的なアルキルジイル基には、それだけに限らないが、メタンジイル；エタン−１，１−ジイル、エタン−１，２−ジイル、エテン−１，１−ジイル、エテン−１，２−ジイルなどのエチルジイル；プロパン−１，１−ジイル、プロパン−１，２−ジイル、プロパン−２，２−ジイル、プロパン−１，３−ジイル、シクロプロパン−１，１−ジイル、シクロプロパン−１，２−ジイル、プロパ−１−エン−１，１−ジイル、プロパ−１−エン−１，２−ジイル、プロパ−２−エン−１，２−ジイル、プロパ−１−エン−１，３−ジイル、シクロプロパ−１−エン−１，２−ジイル、シクロプロパ−２−エン−１，２−ジイル、シクロプロパ−２−エン−１，１−ジイル、プロパ−１−イン−１，３−ジイルなどのプロピルジイル；ブタン−１，１−ジイル、ブタン−１，２−ジイル、ブタン−１，３−ジイル、ブタン−１，４−ジイル、ブタン−２，２−ジイル、２−メチル−プロパン−１，１−ジイル、２−メチル−プロパン−１，２−ジイル、シクロブタン−１，１−ジイル、シクロブタン−１，２−ジイル、シクロブタン−１，３−ジイル、ブタ−１−エン−１，１−ジイル、ブタ−１−エン−１，２−ジイル、ブタ−１−エン−１，３−ジイル、ブタ−１−エン−１，４−ジイル、２−メチル−プロパ−１−エン−１，１−ジイル、２−メタニリデン−プロパン−１，１−ジイル、ブタ−１，３−ジエン−１，１−ジイル、ブタ−１，３−ジエン−１，２−ジイル、ブタ−１，３−ジエン−１，３−ジイル、ブタ−１，３−ジエン−１，４−ジイル、シクロブタ−１−エン−１，２−ジイル、シクロブタ−１−エン−１，３−ジイル、シクロブタ−２−エン−１，２−ジイル、シクロブタ−１，３−ジエン−１，２−ジイル、シクロブタ−１，３−ジエン−１，３−ジイル、ブタ−１−イン−１，３−ジイル、ブタ−１−イン−１，４−ジイル、ブタ−１，３−ジイン−１，４−ジイルなどのブチルジイルなどが挙げられる。特定の飽和度を意図する場合、術語のアルカニルジイル、アルケニルジイルおよび／またはアルキニルジイルが、使用される。２個の価標が同じ炭素原子上にあることを特に意図する場合、術語「アルキリデン」が使用される。「低級アルキルジイル」は、１〜６個の炭素原子を有するアルキルジイル基である。幾つかの実施形態では、アルキルジイル基は、基の中心が末端炭素にある、非環状の飽和アルカニルジイル基、例えば、メタンジイル（メタノ）、エタン−１，２−ジイル（エタノ）、プロパン−１，３−ジイル（プロパノ）、ブタン−１，４−ジイル（ブタノ）などである（下記に定義するアルキレンとも称する）。

「アルキレン」とは、それ自体または別の置換基の一部として、親の直鎖アルカン、アルケンまたはアルキンの２個の各末端炭素原子から、１個の水素原子を除くことにより誘導される、飽和または不飽和の直鎖アルキルジイル基を指す。特定のアルキレン中に二重結合または三重結合が存在する場合、その位置は鉤括弧で示す。典型的なアルキレン基には、それだけに限らないが、メチレン（メタノ）；エタノ、エテノ、エチノなどのエチレン；プロパノ、プロパ［１］エノ、プロパ［１，２］ジエノ、プロパ［１］イノなどのプロピレン；ブタノ、ブタ［１］エノ、ブタ［２］エノ、ブタ［１，３］ジエノ、ブタ［１］イノ、ブタ［２］イノ、ブタ［１，３］ジイノなどのブチレンなどが挙げられる。特定の飽和度を意図する場合、術語のアルカノ、アルケノおよび／またはアルキノが使用される。幾つかの実施形態では、アルキレン基は、（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキレンまたは（Ｃ_１〜Ｃ_３）アルキレンである。他の実施形態は、直鎖飽和アルカノ基、例えば、メタノ、エタノ、プロパノ、ブタノなどを包含する。

「アリール」とは、それ自体または別の置換基の一部として、明示した数の炭素原子（即ち、Ｃ_５〜Ｃ_１５は、５〜１５個の炭素原子を意味する）を有し、親芳香環系の単一炭素原子から１個の水素原子を除くことにより誘導される、１価芳香族炭化水素基を指す。典型的なアリール基には、それだけに限らないが、アセアントリレン、アセナフチレン、アセフェナントリレン、アントラセン、アズレン、ベンゼン、クリセン、コロネン、フルオランテン、フルオレン、ヘキサセン、ヘキサフェン、ヘキサレン、ａｓ−インダセン、ｓ−インダセン、インダン、インデン、ナフタレン、オクタセン、オクタフェン、オクタレン、オバレン、ペンタ−２，４−ジエン、ペンタセン、ペンタレン、ペンタフェン、ペリレン、フェナレン、フェナントレン、ピセン、プレイアデン、ピレン、ピラントレン、ルビセン、トリフェニレン、トリナフタレンなどに、ならびにそれらの水素化異性体に由来する基が挙げられる。幾つかの実施形態では、アリール基は、（Ｃ_５〜Ｃ_１５）アリール、あるいは（Ｃ_５〜Ｃ_１０）アリールである。他の実施形態は、フェニルおよびナフチルを包含する。

「アリールアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、炭素原子、通常は末端またはｓｐ^３炭素原子に結合した水素原子の１つが、アリール基で置き換えられている非環式アルキル基を指す。典型的なアリールアルキル基には、それだけに限らないが、ベンジル、２−フェニルエタン−１−イル、２−フェニルエテン−１−イル、ナフチルメチル、２−ナフチルエタン−１−イル、２−ナフチルエテン−１−イル、ナフトベンジル、２−ナフトフェニルエタン−１−イルなどが挙げられる。特定のアルキル部を意図する場合、術語のアリールアルカニル、アリールアルケニルおよび／またはアリールアルキニルが使用される。幾つかの実施形態では、アリールアルキル基は、（Ｃ_７〜Ｃ_３０）アリールアルキルであり、例えば、アリールアルキル基のアルカニル、アルケニルまたはアルキニル部は、（Ｃ_１〜Ｃ_１０）であり、アリール部は（Ｃ_６〜Ｃ_２０）である、あるいはアリールアルキル基は、（Ｃ_７〜Ｃ_２０）アリールアルキルであり、例えば、アリールアルキル基のアルカニル、アルケニルまたはアルキニル部は、（Ｃ_１〜Ｃ_８）であり、アリール部は（Ｃ_６〜Ｃ_１２）である。

「アリールオキシアルキル」とは、アリール基およびアルキル基が酸素結合を介して一緒に繋ぎ合わされている部分を指す。適切なアリールオキシアルキル基には、メトキシフェニルまたはエトキシフェニルなどのフェニルオキシアルキレンが挙げられる。

「シクロアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、「アルキル」基の環状型を指す。典型的なシクロアルキル基には、それだけに限らないが、シクロプロピル；シクロブタニルおよびシクロブテニルなどのシクロブチル；シクロペンタニルおよびシクロアルケニルなどのシクロペンチル；シクロヘキサニルおよびシクロヘキセニルなどのシクロヘキシルなどが挙げられる。

「シクロヘテロアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、１個または複数の炭素原子（および付随する任意の水素原子）が、同じまたは異なるヘテロ原子で独立に置換えられている、飽和または不飽和の環式アルキル基を指す。炭素原子（複数可）に置き換わる典型的なヘテロ原子には、それだけに限らないが、Ｎ、Ｐ、Ｏ、ＳまたはＳｉが挙げられる。特定の飽和度を意図する場合、術語「シクロヘテロアルカニル」または「シクロヘテロアルケニル」が使用される。典型的なシクロヘテロアルキル基には、それだけに限らないが、エポキシド、イミダゾリジン、モルホリン、ピペラジン、ピペリジン、ピラゾリジン、ピロリジン、キヌクリジンなどに由来する基が挙げられる。

「ハロゲン」または「ハロ」とは、それ自体または別の置換基の一部として、別途明記しない限り、フルオロ、クロロ、ブロモおよびヨードを指す。

「ハロアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、水素原子の１個または複数が、ハロゲンで置換えられているアルキル基を指す。したがって、用語「ハロアルキル」は、モノハロアルキル、ジハロアルキル、トリハロアルキルなどパーハロアルキルまでを包含することを意図している。例えば、「（Ｃ_１〜Ｃ_２）ハロアルキル」という表現は、フロオロメチル、ジフロオロメチル、トリフロオロメチル、１−フルオロエチル、１，１−ジフルオロエチル、１，２−ジフルオロエチル、１，１，１−トリフルオロエチルまたはパーフルオロエチルを包含する。

「ヘテロアルキル、ヘテロアルカニル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、１個または複数の炭素原子（および付随する任意の水素原子）が、同じまたは異なるヘテロ原子基で各々独立に置換えられている、アルキル、アルカニル、アルケニルおよびアルキニル基をそれぞれ指している。典型的なヘテロ原子基には、それだけに限らないが、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｏ−Ｏ−、−Ｓ−Ｓ−、−Ｏ−Ｓ−、−ＮＲ’− 、＝Ｎ−Ｎ＝、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−ＮＲ’−、−ＰＨ−、−Ｐ（Ｏ）_２−、−Ｏ−Ｐ（Ｏ）_２−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−ＳｎＨ_２−などが挙げられ、式中Ｒ’は、水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アリールまたは置換アリールである。

「ヘテロアリール」とは、それ自体または別の置換基の一部として、親ヘテロ芳香環系の単一原子から１個の水素原子を除くことにより誘導される、１価ヘテロ芳香族基を指す。典型的なヘテロアリール基には、それだけに限らないが、アクリジン、アルシンドール、カルバゾール、β−カルボリン、ベンゾオキサジン、ベンズイミダゾール、クロマン、クロメン、シンノリン、フラン、イミダゾール、インダゾール、インドール、インドリン、インドリジン、イソベンゾフラン、イソクロメン、イソインドール、イソインドリン、イソキノリン、イソチアゾール、イソオキサゾール、ナフチリジン、オキサジアゾール、オキサゾール、ペリミジン、フェナントリジン、フェナントロリン、フェナジン、フタラジン、プテリジン、プリン、ピラン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、ピリジン、ピリミジン、ピロール、ピロリジン、キナゾリン、キノリン、キノリジン、キノキサリン、テトラゾール、チアジアゾール、チアゾール、チオフェン、トリアゾール、キサンテンなどに由来する基が挙げられる。ヘテロアリール基は、５〜２０員ヘテロアリール、あるいは５〜１０員ヘテロアリールでもよい。幾つかの実施形態では、ヘテロアリール基は、チオフェン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ピリジン、キノリン、イミダゾール、オキサゾールおよびピラジンに由来する基である。

「ヘテロアリールアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、炭素原子、通常は末端またはｓｐ^３炭素原子に結合した水素原子の１つが、ヘテロアリール基で置き換えられている非環式アルキル基を指す。特定のアルキル基を意図する場合、術語「ヘテロアリールアルカニル」「ヘテロアリールアルケニル」および／または「ヘテロアリールアルキニル」が使用される。幾つかの実施形態では、ヘテロアリールアルキル基は、６〜２１員ヘテロアリールアルキルであり、例えば、ヘテロアリールアルキルのアルカニル、アルケニルまたはアルキニル部は、（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキルであり、ヘテロアリール部は、５〜１５員ヘテロアリールである。他の実施形態では、ヘテロアリールアルキルは、６〜１３員ヘテロアリールアルキルであり、例えば、アルカニル、アルケニルまたはアルキニル部は、（Ｃ_１〜Ｃ_３）アルキルであり、ヘテロアリール部は、５〜１０員ヘテロアリールである。

「ヒドロキシアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、水素原子の１つまたは複数が、ヒドロキシ置換基で置き換えられているアルキル基を指す。したがって、用語「ヒドロキシアルキル」は、モノヒドロキシアルキル、ジヒドロキシアルキルまたはトリヒドロキシアルキルを包含することを意図している。

「親芳香環系」とは、共役π電子系を有する環式または多環式不飽和環系を指す。「親芳香環系」の定義内に具体的に含まれるものは、１個または複数の環が芳香族であり、１個または複数の環が飽和または不飽和である、例えば、フルオレン、インダン、インデン、フェナレン、テトラヒドロナフタレンなどの縮合環系である。典型的な親芳香環系には、それだけに限らないが、アセアントリレン、アセナフチレン、アセフェナントリレン、アントラセン、アズレン、ベンゼン、クリセン、コロネン、フルオランテン、フルオレン、ヘキサセン、ヘキサフェン、ヘキサレン、インダセン、ｓ−インダセン、インダン、インデン、ナフタレン、オクタセン、オクタフェン、オクタレン、オバレン、ペンタ−２，４−ジエン、ペンタセン、ペンタレン、ペンタフェン、ペリレン、フェナレン、フェナントレン、ピセン、プレイアデン、ピレン、ピラントレン、ルビセン、テトラヒドロナフタレン、トリフェニレン、トリナフタレンなど、ならびにそれらの多様な水素化異性体が挙げられる。

「親ヘテロ芳香環系」とは、１個または複数の炭素原子（および付随する任意の水素原子）が、同じまたは異なるヘテロ原子で独立に置き換えられている親芳香環系を指す。炭素原子に置き換わる典型的なヘテロ原子には、それだけに限らないが、Ｎ、Ｐ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉなどが挙げられる。「親ヘテロ芳香環系」の定義内に具体的に含まれるものは、１個または複数の環が芳香族であり、１個または複数の環が飽和または不飽和である、例えば、アルシンドール、ベンゾジオキサン、ベンゾフラン、クロマン、クロメン、インドール、インドリン、キサンテンなどの縮合環系である。典型的な親ヘテロ芳香環系には、それだけに限らないが、アルシンドール、カルバゾール、β−カルボリン、クロマン、クロメン、シンノリン、フラン、イミダゾール、インダゾール、インドール、インドリン、インドリジン、イソベンゾフラン、イソクロメン、イソインドール、イソインドリン、イソキノリン、イソチアゾール、イソオキサゾール、ナフチリジン、オキサジアゾール、オキサゾール、ペリミジン、フェナントリジン、フェナントロリン、フェナジン、フタラジン、プテリジン、プリン、ピラン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、ピリジン、ピリミジン、ピロール、ピロリジン、キナゾリン、キノリン、キノリジン、キノキサリン、テトラゾール、チアジアゾール、チアゾール、チオフェン、トリアゾール、キサンテンなどが挙げられる。

「脱離基」は、反応中に求核試薬により置き換えられる基である。適切な脱離基には、Ｓ（Ｏ）_２Ｍｅ、−ＳＭｅまたはハロ（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）が挙げられる。

「連結基」は、２個以上の末端基間の中間部位として働く基である。連結基の性質は、広範に変化でき、１つの分子部分を別の部分から隔てるために有用な、原子または基の事実上任意の組合せを包含することができる。例えば、リンカーは、非環式炭化水素架橋（例えば、メタノ、エタノ、エテノ、プロパノ、プロパ［１］エノ、ブタノ、ブタ［１］エノ、ブタ［２］エノ、ブタ［１，３］ジエノなどの飽和または不飽和アルキレノ）、単環式もしくは多環式炭化水素架橋（例えば、［１，２］ベンゼノ、［２，３］ナフタレノなど）、単純な非環式ヘテロ原子もしくはヘテロアルキルジイル架橋（例えば、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＰＨ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）ＮＨ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｓ（Ｏ）ＮＨ−、−Ｓ（Ｏ）_２ＮＨ−、−Ｏ−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２−Ｏ−ＣＨ_２−、−Ｏ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ_２−など）、単環式もしくは多環式ヘテロアリール架橋（例えば、［３，４］フラノ、ピリジノ、チオフェノ、ピペリジノ、ピペラジノ、ピラジジノ、ピロリジノなど）、またはこのような架橋の組合せでもよい。

「保護基」は、例えば、不安定な水素原子に代わってヒドロキシ酸素に付加される基である。適切なヒドロキシ保護基（複数可）には、エステル（アセテート、エチルアセテート）、エーテル（メチル、エチル）、エトキシル化誘導体（エチレングリコール、プロピレングリコール）などが挙げられ、保護基が除かれ、水素原子で置き換えられるように、酸性または塩基性いずれかの条件下で除くことができる。適当な保護基の選択、ならびにその結合および除去の合成戦略に対する指針は、例えば、Ｇｒｅｅｎｅ ＆ Ｗｕｔｓ， Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、３版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ， Ｉｎｃ．， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９９９年）およびその中に引用された参考文献（以後では「Ｇｒｅｅｎｅ ＆ Ｗｕｔｓ」）に見出し得る。

ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ（メチル）メタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ塩化ビニルなどの塩素含有ポリマー、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、フェノール樹脂、アミノエポキシ樹脂、ポリエステル、シリコーン、セルロース系プラスチック、フルオロポリマーおよびゴム様プラスチックなどのプラスチックまたは多孔膜は、本明細書に記載するように改質できる表面を与える支持体として、全て使用することができる。それに加え、熱分解炭素、パリレン被覆表面、およびガラス、セラミックまたは金属のシリル化表面で形成されたような支持体も、表面改質に適切である。

本発明の方法では、支持体表面への生物活性物質の結合を伴ってもよい。例えば、架橋剤を含む熱応答性ナノ繊維は、支持体表面の存在下で２個以上の潜在反応性・活性化可能基を有するように供給される。代替的な実施形態では、該ナノ繊維は、生物活性物質、または生物活性物質と反応する官能性ポリマーも含み得る。潜在反応基の少なくとも１個は、活性化され、その表面に共有結合する。残りの潜在反応基は、不活性状態で残ることが可能であり、後に活性化されることにより、生物活性物質または官能性ポリマーに結合し、基材表面へ生物活性物質を結合させる。

官能性ポリマーは、生物活性物質と反応する、１個または複数の官能基を有するポリマーである。代表的な官能基には、生物活性物質と反応する、カルボキシ、エステル、エポキシ、ヒドロキシ、アミド、アミノ、チオＮ−ヒドロキシスクシンイミド、イソシアネート、酸無水物、アジド、アルデヒド、塩化シアヌリルまたはホスフィンの各基が挙げられる。

あるいは、熱応答性ナノ繊維組成物中に提供された生物活性物質または官能性ポリマーは、第２の生物学的物質に結合することにより、例えば、系への加熱または系からの除熱による支持体表面の物理的性質を操作することによって、基材表面へ第２の生物学的物質を結合させてもよい。

この方法の各ステップは、適切な任意の順序で行うことができる。例えば、本明細書に記載するような、熱応答性ポリマーおよび架橋剤を含む熱応答性ナノ繊維は、疎水相互作用によって物理的に、適切な支持体表面中に吸収またはその表面へ吸着させてもよい。光活性化すると、光活性化可能基（例えば、ベンゾフェノン基）の少なくとも１個は、支持体表面で共有結合の形成を受ける。残りの未結合の光活性化可能基（複数可）の近傍に引抜き可能な水素が存在しない場合、光活性化源が除かれることにより、その光活性化可能基は、励起状態から基底状態へ戻る。その後、こうした残りの光活性化可能基は、固定化するつもりの生物活性物質が存在し、処理済み表面が次回の照射に曝された場合、再活性化することができる。この方法は、「２段階」手法と表現することができ、第１ステップでは、熱応答性ナノ繊維を施して潜在反応表面を創出し、第２ステップでは、生物活性物質を添加して、活性化された表面に結合させる。

あるいは、「１段階」法と表現される方法は、本発明の熱応答性ナノ繊維を生物活性物質と共に混合し、組成物を形成することを条件とする。生成する組成物は、単一の光活性化ステップで物質を表面改質するために、使用される。この場合、光活性化は、少なくとも１個の光活性化可能基の基材表面との共有結合形成を誘発するだけでなく、その表面上に存在する任意の隣接生物活性物質との共有結合形成も同時に誘発する。

代替的な実施形態では、熱応答性ナノ繊維が、熱応答性ポリマー、少なくとも２個の潜在性・活性化可能基を有する架橋剤、および生物活性物質を含む組合せまたは混合物から形成される。潜在反応基の少なくとも１個は、支持体表面で共有結合形成を受け、ナノ繊維をその基材表面に結合させる。残りの潜在反応基（複数可）は、光活性化を受けて、第２の生物活性物質と反応することができる。あるいは、ナノ繊維中に組み入れた生物活性物質自体が、第２の生物活性物質と反応し、基材を更に機能化することができる。

別の代替法では、本発明の熱応答性ナノ繊維は、潜在反応基でそれ自体が官能化された分子の適用および結合の前に、基材表面の前処理に使用される。この方法は、特に困難な基材が最大限の被膜耐久性を必要とする状況において、有用である。このようにして、基材表面と潜在反応基で誘導体化した標的分子との間に形成される共有結合の数は、所望の潜在反応基含有標的分子だけによる表面改質と比較して、通常、増加させることができる。

基材表面を本発明の熱応答性ナノ繊維でコーティングまたは処理した後、その熱応答性表面は、系への加熱または除熱により、対象とする生物学的物質を選択的に結合させ、放出することによって、微調整することができる。熱を系に加えることにより、表面に結合している熱応答性ナノ繊維を親水性状態から疎水性状態へ変化させることができる。ＬＣＳＴより高い温度の疎水性状態では、ポリマー鎖は折り畳まれ、表面が疎水性になる。この状態では、熱応答性ナノ繊維は、選択標的分子を引き付けることも、反発することもある。あるいは、基材をＬＣＳＴ未満に冷却することにより、系から熱を除くこともできる。冷却された後、熱応答性ナノ繊維は、最初の親水性状態に戻り、特定の標的分子に対する変化した親和性を再び示し得る。

本発明で使用する適切な生物活性分子または標的分子は、多様な一群の材料または物質を包含する。こうした物質は、非誘導体形態で使用してもよく、または予め誘導体としてもよい。その上、標的分子は、単独で、または他種の標的分子と組み合わせて固定化することもできる。

標的分子は、当該表面を本発明の熱応答性ナノ繊維で下塗りした後に（例えば、逐次に）、表面に固定化することができる。あるいは、標的分子は、基材の表面に熱応答性ナノ繊維を付着させる間に（例えば、と同時に）固定化される。

通常、標的分子は、その表面および／またはその表面を有する器具もしくは物品に、特定の所望の性質を付与するように選択される。本発明の一実施形態によれば、標的の分子または物質は、生物活性物質である。ナノ繊維改質基材の表面上に固定化され得る、またはナノ繊維組成物の一部として供給され得る生物活性物質には、一般に、それだけに限らないが、以下のもの：酵素、タンパク質、炭水化物、核酸およびそれらの混合物が挙げられる。生物活性物質を含めた適切な標的分子の更なる例、およびそれらを通常使用して付与される表面性質は、以下の非限定的な一覧によって表される。

本発明の熱応答性ナノ繊維は、フィルター、組織工学用足場、保護着、複合材料の強化およびセンサー技術を含む、多種多様な用途で使用することができる。

本発明の熱応答性ナノ繊維から作製し、またはそれをコーティングし、またはそれで処理することができる医療品には、それだけに限らないが、以下のもの：尿カテーテルおよび血管カテーテル（例えば、末梢および中心血管カテーテル）を含むカテーテル、創傷排液チューブ、動脈移植片、軟組織用パッチ、手袋、シャント、ステント、気管カテーテル、創傷包帯、縫合糸、ガイドワイヤーおよび補綴装具（例えば、心弁およびＬＶＡＤ）を挙げることができる。本発明に従って調製できる血管カテーテルには、それだけに限らないが、単腔および多腔中心静脈カテーテル、末梢挿入中心静脈カテーテル、救急注入カテーテル、経皮的シース導入システム、熱希釈カテーテルが挙げられ、それらには、このような血管カテーテルのハブおよびポート、ペースメーカー、除細動器、人工心臓および埋込型バイオセンサーなどの電子装置へのリードが含まれる。

本発明の熱応答性ナノ繊維から作製できる、またはそれでコーティングもしくは処理できる表面を有する、追加の物品には、それだけに限らないが、以下のもの：スライド、マルチウェルプレート、ペトリ皿、組織培養スライド、組織培養プレート、組織培養フラスコ、細胞培養器具、あるいはカラム支持体および／またはクロマトグラフィー媒体を挙げることができる。

別の実施形態では、本発明の熱応答性ナノ繊維は、生体分子固定化用の顕微鏡スライドまたは「チップ」に適用することができる。

また別の実施形態では、本発明の熱応答性ナノ繊維は、熱応答性表面を得るために、細胞培養器具の表面に適用することができる。

各種の哺乳類細胞を、ポリイソプロピルアクリルアミド（ＰＩＰＡＡｍ）でコーティングした組織培養ポリスチレン（ＴＣＰＳ）上に播種した。その細胞は、未被覆ＴＣＰＳと同様に接着し、増殖し、分化した。裸ＴＣＰＳ上の細胞については、トリプシン消化処理を実施して、細胞外マトリックスを溶解し、Ｃａイオンをキレート化し、除去することにより、細胞を放出させるが、その過程で、細胞は、細胞表面の受容体、ギャップ結合および基礎の細胞外マトリックスを失う。細胞放出のための別の代替法は、その機械的使用により、形状不規則な組織断片が生成する細胞スクレーパーの使用である。熱応答性ポリマー被覆皿を用いると、細胞は、２０°〜３２℃のポリマーが水和する温度に培養温度を下げることだけで、非侵襲的に剥離される。酵素的消化とは対照的に、接着タンパク質も、集密細胞間の細胞間結合も、保持されるので、足場の全くない三次元機能組織の生成が可能になる。

細胞シート工学は、細胞培養基材として熱応答性ポリマーを使用することから生じた独特の技法である。３７℃では、ＰＩＰＡＡｍは、疎水性になり、タンパク質吸着およびそれに伴う細胞接着を促進する。その温度を２０°〜３２℃へ下げることにより、細胞は、基礎の基材から遊離することができる。この転移に亘る疎水性から親水性への変化が、培養基材からのタンパク質および接着細胞の遊離を起こす。この技法により、細胞間接触、ギャップ結合および表面受容体、ならびに基礎の細胞外マトリックス（ＥＣＭ）が、維持される。完全状態のＥＣＭは、細胞シートを多層化して、均一な組織移植片、例えば高拍動性の心臓組織移植片、または異なる各種細胞型、例えば内皮細胞および肝細胞からシートを多層化することにより、不均一な組織移植片を形成するための糊塗剤として役立つ。こうして生成した細胞シートは、動物移植試験に大いに適用可能であった。移植実験は、解離細胞対細胞シートの注射による応答を比較するために行った。４層細胞シート相当の解離心筋細胞を、左側の皮下背部組織中に注射し、熱応答性ポリマーを介した低温リフトオフで得られた４層細胞シートを、右側の皮下背部組織中に移植した。分離状態の細胞が、皮下に塊を形成する一方、シート移植部位は、滑らかなままであった。移植から１週間後、各々の部位を開放したところ、右側の断面図では、壊死が見られない、平坦で四角い心移植片が示され、コネキシン４３（ギャップ結合マーカー）の染色により、多数のギャップ結合の存在が明らかになった。

左側では、無細胞中心区域のある細胞緻密な移植片表面帯域が示され、コネキシン４３を染色したところ、ほんの少数の沈着物しか見えなかった。組織培養ポリスチレン上へのＰＩＰＡＡｍのグラフト化、ならびに様々な細胞型の培養および採集のそれによる成功の結果、Ｃｅｌｌ Ｓｅｅｄ Ｉｎｃ．（東京、日本）により市販される組織培養ポリスチレン皿の開発に到った。こうした表面の使用によって、培養温度を下げることで剥離が実現するため、細胞の収集時におけるトリプシンの使用は全く不要となる。こうして、面倒なピペッティングの使用が除かれ、労力、時間および細胞／組織損傷が軽減される。

培養表面も、ＰＩＰＡＡｍと、その類縁カルボキシレート誘導体の２−カルボキシイソプロピルアクリルアミド（ＣＩＰＡＡｍ）との共重合によって、官能化することができる。インスリンは、ＣＩＰＡＡｍのカルボキシレート基との標準的なアミド結合形成により、培養表面上に固定化した。インスリンを固定化した表面は、血清を添加せずとも、ウシ頸動脈内皮（ＢＡＥＣ）細胞の増殖の増加を示した。同様に、ＣＩＰＡＡｍ配列上のカルボキシ基は、培地中にウシ胎児血清を添加せずにＢＡＥＣ細胞の接着および増殖を促進する、ＲＧＤＳなどの細胞接着配列の固定化に使用することができる。したがって、細胞の培養およびその低温リフトオフにより、コストおよび安全性（プリオンおよびウシ海綿状脳症）の双方の使用に関わる懸念のある、血清を使用する必要性が回避される。こうした表面は、組織工学および移植の各種用途で後に使用できる、細胞および細胞シートの無血清培養に有用となろう。

ＰＩＰＡＡｍグラフト化ＴＣＰＳからの自発的な細胞シート生成は、相対的に遅い過程であり、シート周辺から内部に向かって徐々に起こる。したがって、無傷の生細胞シートを完全に引き上げるために、相当なインキュベーション時間が必要である。細胞シートの迅速な回収は、回収細胞シートの生物学的機能および生存性の維持にとって、ならびに組織構造の実用的組立にとっても重要であると考えられる。細胞回収の律速段階は、細胞シートと相互作用する疎水化ＰＩＰＡＡｍセグメントの水和であり、水透過性の高い基材を細胞シートと熱応答性表面との間の界面に組み込むことが望ましい。これに関しては、細胞シートの剥離過程を速めるために、幾つかの手法を試みてきた。２０℃で１時間インキュベートした、集密状態のＭａｄｉｎ−Ｄａｒｂｙイヌ腎（ＭＤＣＫ）細胞上に親水化したＰＶＤＦ膜を置くことが、細胞の容易な引上げに役立つことが示された。別の１組の実験では、ＰＩＰＡＡｍでグラフトした多孔膜（ＰＥＴ）を利用した。既述のように、ＰＩＰＡＡｍグラフト化ＴＣＰＳ皿上では、より低い温度でＰＩＰＡＡｍに水和するのに必要な水は、各細胞の周辺だけから、細胞とグラフト化ＰＩＰＡＡｍ鎖との間の界面へと培養マトリックスを容易に浸透することができる。多孔膜上では、ＰＩＰＡＡｍの水和は、接着細胞下の孔から、ならびに各細胞の周辺から供給される。付着細胞下の孔からＰＩＰＡＡｍグラフトへ水塊が容易に迅速に到達することにより、単独細胞および細胞シートの剥離が加速される。膜の孔径は、細胞の接着および増殖を決定する上で重要な要因である。一般に、細胞は、その偽足より大きな孔径を有する表面上では増殖しない。孔径が５μｍより大きい膜上では、線維芽細胞の接着および抑制が、著しく低下することが判明した。

電気紡糸工程を介して生成したナノ繊維は、前例のない多孔度（＞７０％）、高い表面積対体積比、ならびに広範囲の孔径分布および高い相互接続性を有し得るが、これら物理的性質は全て、細胞の付着および増殖の促進に理想的である。更に、電気紡糸ナノ繊維のナノトポグラフィーは、ＥＣＭおよび基底膜のナノ線維およびナノ多孔の３Ｄ外形に酷似している。表面積の増加によって、細胞付着率（％）の増加、ならびにナノサイズの繊維径による様々な繊維上での多点の接着斑が可能になる。ナノ繊維の直径は、細胞サイズより数桁小さいので、細胞は、組織化され、伸展し、または多点斑で吸着タンパク質に付着することができる。

電気紡糸ナノ繊維は、多種多様な細胞型を支持することができる。ヒト臍帯内皮細胞は、７μｍのマイクロ繊維と比較して、直径３００ｎｍの５０：５０ポリ（Ｌ−乳酸−ｃｏ−ε−カプロラクトン）（ＰＬＣＬ）繊維上に播種した際、良好に付着し、増殖した。マイクロ繊維に付着した細胞は、形状が丸く、非増殖性であったのに対し、ナノ繊維上では、細胞は、多重繊維上で見事に伸展し、固定された。Ｅｌｉａｓおよび共同研究者は、炭素ナノ繊維上での骨芽細胞の接着、増殖、アルカリホスファターゼ活性およびＥＣＭ分泌が、６０〜２００ｎｍの範囲で繊維径が減少すると共に増加したと報告した。ナノ溝付き表面は、ヒト角膜上皮細胞の接触誘導を引き起こし、該細胞が、その位相的特徴に沿って伸長し、細胞骨格を配列するようにすることができる。液液相分離を用いて創製されたナノスケール孔を有する、高多孔性ＰＬＬＡ足場は、神経幹細胞の培養に使用されてきており、神経突起の伸出しに正の効果を及ぼすことが示された。最近の研究は、ポリアミドナノ繊維表面上でのＮＩＨ ３Ｔ３繊維芽細胞および正常ラット腎細胞の増殖が、形態、アクチン編成、接着斑集合、フィブロネクチン分泌および細胞増殖速度の変化を起こしたことを示しているが、こうした変化は、インビボでの繊維芽細胞の表現型をより良く表している。同じ表面上の乳房上皮細胞は、形態形成を受けて、ガラス上で培養した同じ細胞とは異なり、多細胞球状体を形成した。市販のポリアミドナノ繊維は、接着性の弱い細胞系、例えばＰＣ１２神経細胞系にとって、細胞付着のより良好な基材となることも示された。ポリアミド電気紡糸ナノ繊維は、マウス胚性幹細胞（ＥＳ−Ｄ３）の付着および増殖を支持することも示された。こうした細胞は、選択した培地に基づいてニューロン、乏突起膠細胞および星状細胞に分化した。ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）ナノ繊維足場上に播種したウシ胎児軟骨細胞は、３週間の培養中に軟骨細胞の表現型を維持し、具体的には、成熟軟骨細胞の表現型を示すＩＩＢ型コラーゲン発現を上方調節することができた。こうした研究は、ナノ繊維足場が、細胞適合性であるだけでなく、細胞増殖および表現型挙動を刺激し、促進するために使用することもできることを実証している。

付着細胞から特異的な生物学的応答を誘発するために、ナノ繊維を、生物活性分子を用いて機能化することもなし得る。機能化は、通常、ナノ繊維表面への該分子のコンジュゲーション、または紡糸溶液中への生物活性分子の導入のいずれかにより、実施される。ポリ（ε−カプロラクトン−ｃｏ−エチルエチレンホスフェート）（ＰＣＬＥＥＰ）上へグラフトしたポリアクリル酸（ＰＡＡ）は、肝細胞の付着を媒介するガラクトースリガンドのコンジュゲーションを可能にする。こうしたＰＣＬＥＥＰ機能化ナノ繊維足場上で培養した肝細胞は、ナノ繊維を取り込んだ２０〜１００μｍの球状凝集体を形成した。培養基材の重要性を強調するために、アミノ化ナノ繊維メッシュは、アミノ化フィルムと比較して、造血幹／前駆細胞の接着および増殖を高度に支持したことが、他の人たちにより示された。同様に、キトサンナノ繊維上への骨形態形成タンパク質２（ＢＭＰ−２）のコンジュゲーションによって、骨芽細胞の増殖、アルカリホスファターゼ活性およびカルシウム沈着が改善された。

まとめると、電気紡糸ポリマーナノ繊維のナノスケールという特質は、天然のＥＣＭを模倣している。ナノ繊維のＥＣＭ類似性質は、細胞の増殖および分化を刺激し、促進するために使用することができる。その上、細胞は、インビボ類似の形態および機能を維持することができる。したがって、繊維の組成、形態、配列と、生物活性分子または増殖因子を組み込む能力との組合せは、天然ＥＣＭの機能の再現に役立つ。

以下の非限定的な実施例に関して、本発明を更に説明する。本発明の範囲から逸脱せずに、上記の実施形態に多くの変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、本出願に記載の実施形態に限定せずに、特許請求の範囲の言葉で表現した実施形態、およびそうした実施形態の均等物によってのみ限定すべきである。別途指示しない限り、全てのパーセンテージは重量基準である。

（実施例１）
ＰＣＬおよびＰＳナノ繊維の電気紡糸
平均分子量８０ｋＤａのポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）およびポリスチレン（３５００００Ｄａ）をＡｌｄｒｉｃｈ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ， ＷＩ）から購入した。ＰＣＬまたはＰＳ１４ｇを、テトラヒドロフラン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）およびＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ， Ｗａｒｄ Ｈｉｌｌ， ＭＡ）からなる有機溶媒混合物（１：１）１００ｍｌ中に溶解し、室温で２４時間混合物を振盪してよく混合することにより、０．１４ｇ／ｍｌの溶液を調製した。そのポリマー溶液を、２７Ｇの鈍い針（Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｉｎｃ．， Ｌｉｂｅｒｔｙｖｉｌｌｅ， ＩＬ）をはめたプラスチック製シリンジに入れた。シリンジポンプ（ＫＤ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， ＵＳＡ）を用いて、針先端にポリマー溶液を供給した。高電圧電源（Ｇａｍｍａ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ＵＳＡ）を用いた電気紡糸により、ナノ繊維メッシュを作製した。針先端から一定の距離にある接地アルミホイル上に、ナノ繊維を収集した。次いでそのメッシュを取り除き、真空チャンバー中に少なくとも４８時間入れて、残存有機溶媒を除いた後、デシケーター中に保存した。ナノ繊維は、顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ ＢＸ ６０）で評価した。

ＰＣＬおよびＰＳ電気紡糸繊維の直径、粘稠度および均一性に有意に影響するパラメーターは、ポリマー濃度、印加電圧、溶液供給速度および針・コレクター間距離であった。玉のない均一な繊維が、針詰まりなく連続的に紡糸されるまで、これらのパラメーターを最適化した。ポリマー濃度を３段階（０．１０ｇ／ｍｌ、０．１２ｇ／ｍｌおよび０．１４ｇ／ｍｌ）、電圧を２段階（１７ｋｖ、２０ｋｖ）、および針・コレクター間距離を３段階（８ｃｍ、１２ｃｍ、１５ｃｍ）で調べて、無欠陥ナノ繊維を得た。最適化した条件を表１に示す。

図１は、ＰＣＬナノ繊維の典型的なＳＥＭ像を示す。ナノ繊維の平均繊維径は、４５３±１４６ｎｍである。試験した配合物では、高度に多孔性の構造を観察した。液体置換法で測定した多孔度は、０．９０であった。

（実施例２）
ナノ繊維メッシュの（ＰＩＰＡＡｍ）によるコーティング
各種のコーティング手法を用いて、様々な培養基材上に熱応答性ポリマーの薄い被膜を得た。そうした基材には、ＴＣＰＳ、Ｔｈｅｒｍａｎｏｘカバーグラス（Ｎｕｎｃ）、市販ナノ繊維メッシュ（Ｓｕｒｍｏｄｉｃｓ Ｉｎｃ．、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．）および自社製ＰＣＬナノ繊維が含まれていた。Ｔｈｅｒｍａｎｏｘカバーグラスおよびナノ繊維挿入片を、２０ｍｇ／ｍｌのＰＩＰＡＡｍ（ポリイソプロピルアクリルアミド Ａｌｄｒｉｃｈ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｍｗ＋ ２０〜２５ＫＤａ、ＷＩ）および０．８ｍｇ／ｍｌのＴｒｉＬｉｔｅ（トリス［２−ヒドロキシ−３−（４−ベンゾイルフェノキシ）プロピル］イソシアヌレートのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液中でディップコーティングした。小片は、コーティング溶液中に１０秒間浸漬してディップコーティングし、次いで０．５ｃｍ／秒の速度で抜き出した。そのメッシュは、風乾した後、５分間ＵＶで照射した（３００〜４００ｎｍ、Ｈａｒｌａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ ＵＶＭ４００， ＭＮ）。多様なディップ速度、濃度、ディップ回数および浸漬時間を試みた。被覆表面の有効性は、それぞれ３７℃および２０℃でのＢＡＥＣ細胞（Ｌｏｎｚａ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ， ＮＪ， ＵＳＡ）の付着および脱着挙動により、試験した。上記の条件は細胞の付着および脱着に有効であったが、このディップ法では、組織培養形式の表面（例えば、マルチウェル皿または１００ｍｍ皿）をコーティングすることができなかった。そのため、マルチウェル皿、ナノ繊維挿入片、市販ナノ繊維、９６ウェルおよび１００ｍｍの皿を、先ず０．８ｍｇ／ｍｌのＴｒｉＬｉｔｅ溶液でコーティングする、別の手法を試みた。ＴｒｉＬｉｔｅ溶液を直ちに除き、３０秒間ＵＶで照射した。次いで、ＰＩＰＡＡｍ溶液（ＩＰＡ中２０ｍｇ／ｍｌ）をウェルに添加し、直ちに除き、２．０分間ＵＶで照射した。処理済み表面は、ＩＰＡおよび組織培養等級の滅菌水で濯ぎ洗った後、細胞を播種した。

（実施例３）
スマートポリマーナノ繊維
スマートポリマー光反応性ナノ繊維を合成するために、１．０ｗｔ％のＴｒｉＬｉｔｅを含有する４種の配合物を調製した。これらの配合物は、（ＤＭＦ／ＴＨＦ）中ＰＳ、（ＤＭＦ／ＴＨＦ）中ＰＣＬ、（ＩＰＡ／ＤＭＦ）中ＰＩＰＡＡｍ、水中ＰＩＰＡＡｍ−ｃｏ−ＰＥＧ（１％）であった。ナノ繊維を、実施例２の電気紡糸法により作製した。ポリマー濃度、溶媒比、印加電圧および針・コレクター間距離などのパラメーターは、玉のない、平均直径５００ｎｍ未満の均一な繊維を、針詰まりなく連続的に紡糸できるまで、最適化した。最適化した条件を表２に示す。乾燥後、ＰＳおよびＰＣＬを除く全てのナノ繊維は、ＵＶランプ（Ｈａｒｌａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ ＵＶＭ４００， Ｅｄｅｎ Ｐｒａｉｒｉｅ， ＭＮ）下で５分間照射した。ナノ繊維は、顕微鏡下で評価した。ＰＥＧ−ＰＩＰＡＡｍは、開始剤として過硫酸アンモニウム（Ｓｉｇｍａ）および触媒としてＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（Ａｌｄｒｉｃｈ）を用いる、水中でのＮ−イソプロピルアクリルアミド（Ａｌｄｒｉｃｈ）とポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（Ｍｗ２０００、Ａｌｄｒｉｃｈ）とのフリーラジカル共重合により、合成した。

（実施例４）
ＰＩＰＡＡｍ被覆ナノ繊維の表面特性決定およびスクリーニング
被覆ナノ繊維メッシュが完成した際、それらの表面トポグラフィー、タンパク質吸着および接触角を調べた。最初に、それらのスクリーニングを、顕微鏡検査による均一性（孔径の変化、および明白な剥離または非被覆区域を捜す）および接触角について自社内で行った。バルクＰＩＰＡＡｍ、被覆および非被覆ナノ繊維メッシュ、ならびに疎水性ポリスチレンコアの間で比較すれば、表面変化の証拠が得られよう。被覆ナノ繊維の顕微鏡検査では、非被覆ナノ繊維と比較して、明白な剥離も形態の変化も何ら示されなかった。

最初のスクリーニングに合格した被膜は、タンパク質吸着について評価した。３７℃のＰＩＰＡＡｍ表面は、相転移のために２５℃の場合よりかなり多量のタンパク質を吸着するはずである。被覆および非被覆ＴＣＰＳカバーグラスを、３７℃および４℃の１×ＰＢＳ緩衝液中で２時間インキュベートし、次いで素早く取り出し、３７℃および４℃の１ｍｇ／ｍｌのＢＳＡ溶液中に６時間入れた。この期間は、タンパク質の吸着が起こるのに十分なはずである。ＢＳＡインキュベーションの後、小片を１×ＰＢＳで３回濯ぎ洗い、ＨＲＰ標識抗ＢＳＡ抗体（Ｓｉｇｍａ）中で３０分間入れた後、標準的な濯ぎ洗いおよびＨＲＰ比色アッセイを行った。３７℃および２５℃でインキュベートした被覆片間のタンパク質吸着の差が、標準偏差の１倍を超え、非被覆片の対応値と有意に異なれば、小片は、熱応答性ポリマーで被覆されていると見なした。

代替として、細胞接着タンパク質のフィブロネクチン（ＦＮ）も吸着させた。ウシ血漿ＦＮ（Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ， ＭＡ）は、３７℃および２５℃のＰＢＳ溶液中で１０μｇ／ｍｌのＦＮを６時間インキュベーションすることにより、ナノ繊維表面上に吸着させた。次いで、その被覆片をＰＢＳで５回勢いよく洗浄した。それを、ＰＢＳ中の０．１％ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）で１時間ブロッキングし、２．０ｍｇ／ｍｌのウサギポリクローナル抗ウシＦＮ抗体（Ｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓ， Ｉｎｃ， ＵＫ）と、希釈率１：２００（最終濃度１０μｇ／ｍｌ）で２時間、それぞれ３７℃および２５℃で反応させた。０．１％ＢＳＡを含有するＰＢＳで５回洗浄した後、それを、抗ウサギＩｇＧ−ＨＲＰ抗体（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， ＣＡ）と、希釈率１：１０００（最終濃度１５μｇ／ｍｌ）で更に１時間インキュベートし、ＨＲＰ基質と１０分間インキュベートした。発色を１．０Ｎ Ｈ２ＳＯ４で停止し、吸光度の測定を分光計（Ｓｐｅｃｔｒａｍａｘ Ｍ２）により４５０ｎｍで行った。

タンパク質吸着の１０倍の差が、それぞれ３７℃および２５℃でインキュベートしたＰＩＰＡＡｍ被覆表面において認められた。３７℃および２５℃でタンパク質吸着の差を示した表面は、様々な細胞系を播種することにより、細胞の接着および脱着プロファイルについて更に評価した。

（実施例５）
ウシおよびヒトの培養細胞
ウシ大動脈内皮細胞（ＢＡＥＣ）およびＴ４７−Ｄ細胞を、７５ｃｍ^２のフラスコでＤＭＥＭ−Ｆ１２＋１０％ＦＢＳ中で予備培養した。細胞をトリプシン処理し、ＰＩＰＡＡｍ被覆ナノ繊維およびＴＣＰＳの表面上に播種した。市販のＰＩＰＡＡｍ被覆ＴＣＰＳ表面（Ｃｅｌｌ Ｓｅｅｄ Ｉｎｃ）上にも、細胞を播種した。両細胞系は、ＰＩＰＡＡｍ被覆６ウェル皿中に１０００００細胞／ウェルの密度で播種した。裸ＴＣＰＳおよびＣｅｌｌ Ｓｅｅｄの表面を対照表面として用い、類似数の細胞をそれらの上に播種した。細胞は、５％ＣＯ２の加湿雰囲気中、３７℃で４８時間の期間培養した。両細胞系は、被覆表面に良好に付着し、その被膜が、細胞を付着させるのに十分に薄いことを示している。４８時間後、細胞を室温に移した。ＰＩＰＡＡｍ被覆ナノ繊維、ＴＣＰＳおよびＣｅｌｌ ｓｅｅｄの表面上に播種したＢＡＥＣ細胞は、約１５〜２０分で持ち上がり始めた。およそ、約３５分後に、完全な細胞シートが持ち上がった（図４）。Ｔ４７−Ｄ細胞では、結果がより劇的であった。室温での２５分間のインキュベーション後、細胞は、ＰＩＰＡＡｍ／ＴｒｉＬｉｔｅ被覆ナノ繊維およびＴＣＰＳの表面からシートとして剥がれ始めたが、Ｃｅｌｌ Ｓｅｅｄ表面上に播種した細胞は、室温での１２０分間のインキュベーション後でも、持ち上がることができなかった。Ｃｅｌｌ Ｓｅｅｄ表面上では、細胞の脱着が起こらないが、ＰＩＰＡＡｍ／ＴｒｉＬｉｔｅ被覆表面からは、細胞の５０〜７０％が、約半分の時間で持ち上がることが認められた（図５）。

（実施例６）
培養したヒト上皮細胞
ナノ繊維表面上で増殖する細胞は、よりインビボ類似の形態を形成することが示された。こうした表面は、上皮細胞が形態形成を受けることも可能にする。本発明者らは、スマートポリマー表面上の本被膜が、マトリックスのナノ繊維的性質を妨害せず、細胞が、単なる温度低下で脱着する上に、依然として形態形成を受ける、またはよりインビボ類似の構造を形成することを示した。

形態形成試験のために、Ｔ４７−Ｄ乳房上皮細胞を、ＰＩＰＡＡｍ／ＴｒｉＬｉｔｅで被覆したナノ繊維および平坦表面上で培養した。対照は、裸のナノ繊維およびＴＣＰＳであった。細胞は、３７℃で５％ＣＯ_２、９５％空気の雰囲気中で、ＤＭＥＭ＋１０％ウシ胎児血清（ＦＢＳ）の中で培養した。この特定の細胞系は、コラーゲンまたはマトリゲルとの三次元相互作用を促進する条件下で、管状および球状構造を取ることを示したので選択した。１０日間の培養後、細胞を４％パラホルムアルデヒドで固定し、Ｐｈａｌｌｏｉｄｉｎ Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５９４（１：５００、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ， ＯＲ）と室温で３０分間インキュベートした。細胞を、ＰＢＳで３回濯ぎ洗い、倒立蛍光顕微鏡（Ｚｅｉｓｓ Ａｘｉｏｖｅｒｔ ２００Ｍ）下で観察した。ファロイジンは、フィラメント状アクチン（Ｆアクチン）に結合し、細胞の細胞骨格構成を可視化する。５日間の培養後、球状体および管状細胞の混合集団が、ナノ繊維上に観察された。８日目までに、多細胞球状体が支配的になっていたが、一部の管状体もなお存在していた。対照的に、平坦表面上でＴ４７−Ｄ細胞を増殖させると、一群のストレスファイバーがある単層が示された。本発明者らは、ナノ繊維表面上の熱応答性ポリマーによる本被膜は、ナノ繊維の位相に影響せず、したがってＴ４７−Ｄ細胞の形態形成、またはよりインビボ類似の細胞を、単なる温度低下でこうした表面上に得ることができることを示した。脱着細胞が、新たな表面上で素早く回復し、温度の低下後もその形態をなおも保持していることを示すために、第２組の細胞を、３７℃で約５〜１０日間、集密するまで増殖させた。次いで、細胞を室温に約１５〜４０分間移した。脱着した細胞シートを、１０．０ｍｌのピペットの補助で静かに取り出し、新たな組織培養表面へ移した。細胞を沈着させ、次いで、３７℃で３０分間インキュベーションしてから、４％パラホルムアルデヒドで固定した。再播種した細胞をファロイジンＦアクチンで染色することにより、熱応答性ナノ繊維表面上で細胞を増殖させる利点は、平坦な熱応答性表面と異なり、よりインビボ類似の形態を実現し、保持できることであることを示した（Ｄ）。

図７Ａは、ＰＩＰＡＡｍ／ＴｒｉＬｉｔｅ被覆ナノ繊維上で１０日間の期間培養し、ファロイジンＦアクチンで染色したＴ４７−Ｄ細胞を示している。多細胞球状体の存在、および周辺でのアクチンフィラメントの組織化に注目されたい。図７Ｂの球状体の拡大図（４００μｍ）は、球状体を通して延びる内腔を示す。ＰＩＰＡＡｍ／ＴｒｉＬｉｔｅ被覆ＴＣＰＳ上で１０日間の期間培養したＴ４７−Ｄ細胞も、固定し、ファロイジンＦアクチンで染色した。図７Ｃの細胞では、伸展形態およびストレスファイバーの組織化に注目されたい。温度低下により持ち上がったＴ４７−Ｄ細胞を、新たなナノ繊維上に再播種した。図７Ｄは、Ｔ４７−Ｄ再播種細胞が、管状および球状形態、ならびに周辺でのアクチンの組織化（２００μｍ）を維持していることを示す。

再播種細胞シートに対して、ギャップ結合チャンネルの主成分と見なされているコネキシン４３の発現も分析した。ＢＡＥＣ細胞を、５００００細胞／２２ｍｍウェルの密度で播種した。細胞を集密するまで培養した後、その皿を２０℃へ１５分間移すことにより、細胞を持ち上げた。そのシートを、１０ｍｌのピペットの補助で新たなナノ繊維表面上へ移し、まくれ上がった縁部のカールを、シート上に培地１滴を添加することによりカールを除いた。次いで、シートを３７℃の５％ＣＯ_２加湿インキュベーターへ移し、付着させた。３０分後、細胞を４％パラホルムアルデヒドで固定し、抗コネキシン４３（Ｓｉｇｍａ）の１：１０００希釈液で染色した。コネキシン４３を染色した結果、シート全体に亘りコネキシン４３が拡散して発現しており、無傷のギャップ結合が存在することを示唆した（図８）。

Claims (11)

1. 表面および熱応答性ポリマーを含む細胞培養物品であって、該熱応答性ポリマーは、少なくとも２個の潜在反応性基を有する架橋剤を介して該表面に結合している、物品。
2. 前記潜在反応性基のうちの少なくとも１つが、光化学反応基を含む、請求項１に記載の物品。
3. 前記潜在反応性基のうちの少なくとも１つが、熱反応性基を含む、請求項１に記載の物品。
4. 前記架橋剤がモノマー物質である、請求項１に記載の物品。
5. 前記架橋剤が、（ａ）〜（ｇ）
   （ａ）Ｌ−（Ｄ−Ｔ−Ｃ（Ｒ^１）（ＸＰ）ＣＨＲ^２ＧＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４ ） _ｍ
   （式中、Ｌは連結基であり、
   Ｄは、ＣＲ^６Ｒ^７であり、
   Ｔは、（−ＣＨ_２−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘまたは（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘであるか、あるいは結合を形成しており、
   Ｒ^１は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
   Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ^８Ｒ^９であり、
   Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ^８Ｒ^９であるときは、Ｐは存在せず、
   Ｒ^２は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
   Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
   Ｒ^３およびＲ^４は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、または必要に応じて、Ｒ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされ得、
   Ｒ^１０は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
   Ｒ^６およびＲ^７は、各々独立に水素原子、アルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキル基であり、
   Ｒ^８およびＲ^９は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
   Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
   ｑは、１から約７までの整数であり、
   ｒは、０から約３までの整数であり、
   ｓは、０から約３までの整数であり、
   ｍは、２から約１０までの整数であり、
   ｔは、１から約１０までの整数であり、
   ｘは、１から約５００までの整数である）、
   （ｂ）Ｌ−（Ｔ−Ｃ（Ｒ^１）（ＸＰ）ＣＨＲ^２ＧＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４ ） _ｍ
   （式中、Ｌは連結基であり、
   Ｔは、（−ＣＨ_２−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘまたは（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘであるか、あるいは結合を形成しており、
   Ｒ^１は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
   Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ^８Ｒ^９であり、
   Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ^８Ｒ^９であるときは、Ｐは存在せず、
   Ｒ^２は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
   Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
   Ｒ^３およびＲ^４は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、または必要に応じて、Ｒ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされ得、
   Ｒ^１０は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
   Ｒ^８およびＲ^９は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
   Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
   ｑは、１から約７までの整数であり、
   ｒは、０から約３までの整数であり、
   ｓは、０から約３までの整数であり、
   ｍは、２から約１０までの整数であり、
   ｔは、１から約１０までの整数であり、
   ｘは、１から約５００までの整数である）、
   （ｃ）Ｌ−（ＧＴＺＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４ ） _ｍ
   （式中、Ｌは連結基であり、
   Ｔは、（−ＣＨ_２−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘであるか、または結合を形成しており、
   Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
   Ｚは、Ｃ＝Ｏ、ＣＯＯ、またはＴが（−ＣＨ_２−）_ｘである場合、ＣＯＮＨであり、
   Ｒ^３およびＲ^４は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、または必要に応じて、Ｒ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされ得、
   Ｒ^１０は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
   Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
   ｑは、１から約７までの整数であり、
   ｒは、０から約３までの整数であり、
   ｓは、０から約３までの整数であり、
   ｍは、２から約１０までの整数であり、
   ｔは、１から約１０までの整数であり、
   ｘは、１から約５００までの整数である）、
   （ｄ）Ｌ−（ＴＧＱＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４ ） _ｍ
   （式中、Ｌは連結基であり、
   Ｔは、（−ＣＨ_２−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｘであり、または結合を形成しており、
   Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
   Ｑは、（−ＣＨ_２−）_ｐ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｐ、（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｐまたは（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）_ｐであり、
   Ｒ^３およびＲ^４は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、または必要に応じて、Ｒ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされ得、
   Ｒ^１０は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
   Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
   ｑは、１から約７までの整数であり、
   ｒは、０から約３までの整数であり、
   ｓは、０から約３までの整数であり、
   ｍは、２から約１０までの整数であり、
   ｐは、１から約１０までの整数であり、
   ｔは、１から約１０までの整数であり、
   ｘは、１から約５００までの整数である）、
   （ｅ）Ｌ−（−ＣＨ_２−）_ｘｘＣ（Ｒ^１）（（Ｇ）Ｒ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４ ） _２）_ｍ
   （式中、Ｌは連結基であり、
   Ｒ^１は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
   各Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
   各Ｒ^３およびＲ^４は、独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、または必要に応じて、Ｒ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされ得、
   各Ｒ^１０は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
   各Ｒは、水素原子、またはアルキル基もしくはアリール基であり、
   各ｑは、１から約７までの整数であり、
   各ｒは、０から約３までの整数であり、
   各ｓは、０から約３までの整数であり、
   ｍは、２から約１０までの整数であり、
   各ｔは、１から約１０までの整数であり、
   ｘｘは、１から約１０までの整数である）、ならびに
   （ｆ）Ｌ−（−Ｃ（Ｒ^１）（ＸＰ）ＣＨＲ^２ＧＲ^３Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^４ ） _ｍ
   （式中、Ｌは連結基であり、
   Ｒ^１は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
   Ｘは、Ｏ、ＳまたはＮＲ^８Ｒ^９であり、
   Ｐは、水素原子または保護基であるが、但し、ＸがＮＲ^８Ｒ^９であるときは、Ｐは存在せず、
   Ｒ^２は、水素原子、アルキル、アルキルオキシアルキル、アリール、アリールオキシアルキルまたはアリールオキシアリール基であり、
   Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１０、（ＣＨ_２）_ｔ−Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
   Ｒ^３およびＲ^４は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、または必要に応じて、Ｒ^３およびＲ^４は、（−ＣＨ_２−）_ｑ、（−ＣＨ_２−）_ｒＣ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＳ＝Ｏ（−ＣＨ_２−）_ｓもしくは（−ＣＨ_２−）_ｒＳ（Ｏ）_２（−ＣＨ_２−）_ｓ、（−ＣＨ_２−）_ｒＮＲ（−ＣＨ_２−）_ｓを介して一緒に繋ぎ合わされ得、
   Ｒ^８およびＲ^９は、各々独立に水素原子、アルキル、アリールまたはアリールアルキル基であり、
   Ｒ^１０は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
   Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
   ｑは、１から約７までの整数であり、
   ｒは、０から約３までの整数であり、
   ｓは、０から約３までの整数であり、
   ｍは、２から約１０までの整数であり、
   ｔは、１から約１０までの整数である）；ならびに
   （ｇ）Ｌ−（ＧＲ ^３ Ｃ（＝Ｏ）Ｒ ^４ ） _ｍ
   （式中Ｌは連結基であり、
   Ｇは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ _２ 、ＮＲ ^１０ 、（ＣＨ _２ ） _ｔ −Ｏ−またはＣ＝Ｏであり、
   Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、各々独立にアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールアルキル基であり、または必要に応じて、Ｒ ^３ およびＲ ^４ は、（−ＣＨ _２ −） _ｑ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｃ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ＝Ｏ（−ＣＨ _２ −） _ｓ もしくは（−ＣＨ _２ −） _ｒ Ｓ（Ｏ） _２ （−ＣＨ _２ −） _ｓ 、（−ＣＨ _２ −） _ｒ ＮＲ（−ＣＨ _２ −） _ｓ を介して一緒に繋ぎ合わされ得、
   Ｒ ^１０ は、水素原子、またはアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基であり、
   Ｒは、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
   ｑは、１から約７までの整数であり、
   ｒは、０から約３までの整数であり、
   ｓは、０から約３までの整数であり、
   ｍは、２から約１０までの整数であり、
   ｔは、１から約１０までの整数である）
   から選択される式を有する化合物である、請求項１に記載の物品。
6. 前記架橋剤が、式：
   の化合物である、請求項５に記載の物品。
7. 前記細胞培養物品がナノ繊維またはナノ繊維メッシュを備える、請求項１に記載の物品。
8. 前記細胞培養物品が、スライド、マルチウェルプレート、ペトリ皿、組織培養プレート、組織培養フラスコ、またはカバーグラスから選択される、請求項１に記載の物品。
9. 前記熱応答性ポリマーが、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコールおよびポリ（イソプロピルアクリルアミド）のコポリマー、またはそれらの混合物を含む、請求項１に記載の物品。
10. 表面および刺激応答性ポリマーを含む細胞培養物品であって、該刺激応答性ポリマーは、外部刺激に曝されると物理変化または化学変化を起こし、該刺激応答性ポリマーは、少なくとも２個の潜在反応性基を有する架橋剤を介して該表面に結合している、物品。
11. 細胞培養物品を調製するためのキットであって、該キットは、
    細胞培養に適した刺激応答性ポリマーであって、該刺激応答性ポリマーは、外部刺激に曝されると物理変化または化学変化を起こす、刺激応答性ポリマー；および
    少なくとも２個の潜在反応性基を有する架橋剤であって、該架橋剤は、該刺激応答性ポリマーを細胞培養物品の表面に結合させるために適合されている、架橋剤、
    を備える、キット。