JPH041013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、架橋できる有機物質の架橋により形
成される重合体層で固体または基体を被覆する方
法に関する。 多くの生物医学及び生物工学の分野において
は、物体／基体が意図する応用にさらに好適とな
るように、及び／又は未処理基体の表面特性によ
り可能なものよりもさらに他の目的に使用できる
ように、固体もしくは基体の表面特性を変換させ
うることが望まれている。表面特性の変換が望ま
れうる技術分野の数例は、各種タイプのクロマト
グラフイー、受容体と配位子との間（例えば、抗
体と抗原もしくはハプテンとの間）の生体特異親
和反応からなる決定方法、（酵素、補酵素、補助
因子（co−factors）などのための）酵素的検定
方法、電気泳動のための、一般には生体適合表面
を形成するための、また“生化学工学”のための
支持相、などに意図される固型基体と関連してい
る。 これらの分野に用いられる物体または基体は、
従来は表面被覆により、すなわちまずヒドロキシ
ル基またはアミノ基を含有する化合物（例えば、
多糖類またはタンパク質）を固型基体上に吸着さ
せ、次いで吸着された化合物を架橋せしめること
で提供されていた。他の公知の方法は、反応構造
体を固型基体の表面に共有結合的に結合せしめ、
その後高分子化合物を表面に結合させるために上
記反応構造体を用いるというものである。 他の技術分野における表面改質のための技術状
況の簡単な要約は、Tatzuke Ｓら、Makromol
Chem.179（1978）P.2603−04に見られる。 従つて、表面被覆とは、新規な特性が固型基体
の表面に提供されるということを意味している。
しばしば、施された表面層の特性を強調し、それ
と同時に、基体もしくは物体の当初の表面特性の
全ゆる効力（効果）を隠すことが望まれる。すな
わち、前記応用分野においては、施された層に存
在する特性を使用せしめることがまたしばしば望
まれる。多孔質で親水性であり、またゲル状に膨
潤されうる層を形成することにより、多種生体高
分子がそれらの生物学的活性を損なうことなく上
記層を容易に浸透できる。多孔性はまた、未被覆
物体または単分子層でのみ被覆された物体の表面
積よりも、有効面積を著しく大きくする。当然の
ことながら、浸透能力は架橋度に依存する。 本発明は、このような表面の新規かつ改良され
た製造方法に関するものであつて、本発明方法は
施された表面層の架橋度をコントロール可能とす
るものであり、これにより下層に存在する基体表
面の特性は“隠匿”でき、表面層の特性は望みの
ままに変えられる。この新規な施工方法によつ
て、表面層は、非常に再現性よくまたコントロー
ル可能な様式で形成できる。本方法は特に、例え
ば架橋度を基体から外方に向けて減じることによ
り、異方性層、すなわち層の一側面から他側面に
かけて架橋度従つて物理的／化学的特性などが変
化する層を形成可能とする。 本発明に係る新規な方法は、特許請求の範囲に
示しまた以下に詳細に説明するような特徴を有す
る。 本発明の方法においては、従つて、その表面が
改質されるべき固型基体上に、架橋されうる有機
物質の架橋によつて重合体表面層が形成される。
本発明によれば、架橋は、被覆されるべき基体と
周囲溶液との間の境界層において、架橋反応をコ
ントロールする少なくとも１種の成分の濃度勾配
が生じるように行なわれ、濃度勾配は架橋が周囲
溶液中ではなく上記境界層において起こるように
調整される。従つて、層は常に基体表面に近い架
橋により形成される。新しく形成された層は、順
次、本発明に従つて被覆される基体とみなしう
る。 ここにおいて、“架橋反応をコントロールする
成分”、“架橋反応に必要な成分”などという表現
は、架橋されるべき有機物質及び架橋剤のみでな
く、上述したように架橋反応を起こせしめるに必
要な他の因子をも意味する。このような因子は、
“調整剤”という用語で以下にさらに説明する。 本方法の好適な態様によれば、基体と周囲溶液
との間の境界層における上記濃度勾配は、架橋反
応に必要でありまた上記溶液と接してそれに拡散
する傾向を有する少なくとも１種の成分で基体を
予備含浸させることによつて提供される。例え
ば、基体は上記溶液と接してそれに拡散する架橋
剤で含浸でき、ここでの条件は、例えば架橋剤が
溶液中で不活性化され、あるいは架橋反応が他の
方法により妨げられることのために架橋が生起で
きないように設定する。それ故、架橋は境界層に
おいてのみ生起し、そこで通常は基体に最近接し
て架橋はより強くなり、周囲溶液に向つて架橋は
減じてくる。他の例は、調整剤例えばヒドロキシ
ルイオンを基体に含浸させることであり、該調整
物質は溶液中に拡散し、境界層において他の架橋
成分と接触し、正にその場所で共に架橋条件を決
定し、その反面、然るべき溶液（この場合、通常
架橋剤を含有する）中での条件は変化せず、従つ
て架橋を許容しない。同様に、例えば架橋されう
る有機物質を、特に糖アルコールなどの低分子で
ある場合に基体中に含浸できる。 ここにおいて、“基体中に含浸される”とは、
含浸された架橋成分が基体により捕捉され、つい
で含浸された基体が上記溶液と接触せしめられる
ときに指示された様式で解放されることを意味す
る。基体は、通常は含浸されるべき成分のための
固体溶媒、好ましくは有機の固体溶媒であるが、
本発明はまた各種態様での含浸、例えば多孔質基
体の孔中への捕捉をも含む。基体はまた、含浸さ
れた成分の捕捉及び解放に影響を及ぼす溶媒で予
備含浸することもできる。このような溶媒は、コ
ーテイング操作の間、周囲溶液中に輸送されるこ
とができ、境界層における架橋に影響を及ぼす。 前記した“周囲溶液”は好ましくは水性であ
り、この表現は例えばコロイド溶液や実質的に均
質な反応媒体を形成する溶液などをも包含しよう
とするものである。 層特性の理論的説明は今だ充分に明らかにされ
ているとは言えないが、おそらく層が架橋勾配を
有しているということに依存している。このよう
な勾配の創造の一つの説明は、架橋速度が、架橋
反応に影響を及ぼす少なくとも１種の成分の物体
表面に近い局部濃度の関数であり、これによつて
架橋勾配を生ずるということである。 各種成分、架橋剤、調整剤、基体、架橋されう
る有機物質（反応体）及び溶媒について、以下に
さらに説明する。 架橋剤 Ｔ： 架橋剤としては、反応体Ｒのヒドロキシル基及
び／又はアミノ基と不可逆的に反応する少なくと
も２つの親電子性基を有する化合物が使用でき
る。ここで、“不可逆的に反応する”とは、直接
的に形成された親電子性基とアミノもしくはヒド
ロキシル基との間の反応生成物が安定であること
を意味するが、安定化される不安定生成物の形成
をもこの用語で包含するものとする。アミノ基の
中でも第一、第二、もしくは第三アミノ基が好適
である。架橋剤は、２つのヒドロキシル基もしく
は２つのアミノ基または２つの異なるこれらの基
とのそれらの反応において直接的に安定な生成物
を生ずる２つの激しい親電子性基を含有すること
が好ましい。架橋剤は、従つて二官能性のものが
好ましい。架橋剤の官能基は、この場合反応体分
子が、形成された層において主としてアミド、ア
ミン及び／又はエーテル結合を介して互いに結合
されるように選択されるが、同じ加水分解安定性
のエステル結合もまた同様に受け入れることがで
きる。後者の例としては、イミドカルボネート構
造を挙げることができる。同様に、相当するチオ
同類体（thio congeners）も使用できる。 本発明に従つて使用できる二官能性架橋剤は、
以下の二つのグループに分けることができる。 ａ 構造的に一つの官能基のみを含有するが、あ
たかも二つの官能基を含有するように反応する
もの。 この場合、架橋剤とアミノもしくはヒドロキシ
ル基との間の反応において反応構造体が形成さ
れ、この反応構造体が他のアミノもしくはヒドロ
キシル基とさらに反応する。このタイプの架橋剤
の例は、ハロゲン化シアン好ましくは臭化シア
ン、低級アルキルもしくはアリールスルホニルク
ロライド、並びにカルボン酸誘導体、フオスゲン
及びＮ，N′−ジイミダゾールカルボニルなどで
ある。 ｂ 構造的にヒドロキシル及び／又はアミノ基と
反応できる２つの官能基を含有するもの。 一般に、このタイプはＸ−Ａ−Ｚと表わすこと
ができる。ここで、Ａは炭素原数10未満、好まし
くは７未満の低級アルキルもしくはアリール鎖で
あり得る。Ａは常に架橋条件下で破壊されない炭
化水素鎖である。炭化水素鎖は通常二官能性架橋
剤であり、おそらく好ましくは１〜３のヒドロキ
シル基で置換され、またおそらく１〜３のエーテ
ルもしくはエステル結合により遮断（中断）され
る。Ｘ及びＺは通常は同じものであるが、幾つか
の場合には異なつてもよい。Ｘ及びＺの例として
は、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ，−COY（ここでＹはハロゲン、
Ｓ−２−チオピリジルもしくはニトロあるいはこ
のようなピリジル基置換カルボキシルである）、−
CNHOR′または相当する酸付加塩（ここで、
R′は好ましくは炭素原子数３未満の低級アルキ
ルまたはアリール基である）、

【式】または相当するハロゲンヒドリン が挙げられる。これらの場合において、Ｘがオキ
シランまたはハロゲンヒドリンであり、Ａがメチ
レンである場合には、Ｚは有利にはハロゲン好ま
しくは塩素が選択される。 上記架橋剤の多くは、ヒドロキシル及び／又は
アミノ基含有反応体Ｒと形成された表面層におい
て炭化水素橋（ブリツヂ）を介して互いに連絡さ
れる。以下の例においては、橋が形成された場合
の相応する結合構造を示す。

【表】 する場合には
ヒドロキシア
ルキレン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架橋されうる有機物質の架橋によつて固型基
   体上に重合体層、特に異方性重合体層を形成する
   方法において、架橋を、被覆されるべき基体と周
   囲溶液間の境界層において、架橋度をコントロー
   ルする少なくとも１種の成分の濃度勾配が形成さ
   れるようにして行ない、架橋が上記境界層では起
   きうるが周囲溶液中では起きないように上記濃度
   勾配を調節することを特徴とする重合体層の形成
   方法。 ２ 架橋反応をコントロールしかつ前記溶液と接
   した際に溶液中に拡散する傾向を有する少なくと
   も１種の成分を基体に含浸させることにより、濃
   度勾配を達成することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ３ 基体が少なくとも架橋剤で含浸されることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 架橋剤が前記溶液中に存在し、基体が少なく
   とも１種の物質で含浸され、その濃度が、周囲溶
   液への拡散の際に前記境界層で架橋可能とはする
   が、その溶液中の濃度は溶液中での架橋を妨げる
   濃度であることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の方法。 ５ PH依存性架橋系が選ばれ、溶液のPHが架橋を
   妨げる値に維持され、一方、境界層におけるPHは
   架橋を可能とする値であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の
   方法。 ６ 周囲溶液が、水性であつて、基体に近接する
   境界層においてPH勾配が実質的に生成できないよ
   うに、その中に溶けている緩衝剤、好ましくは高
   い緩衝能力を有する緩衝剤を含有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれ
   かに記載の方法。 ７ 固型基体が、できれば多孔質有機重合体、好
   ましくはポリメチルメタクリレート、ポリスチレ
   ン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポ
   リエチレンなどのプラスチツク、あるいは架橋デ
   キストランもしくは架橋ポリ（ヒドロキシアルキ
   ルメタクリレート）などのゲルクロマトグラフイ
   ー用材料であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第６項のいずれかに記載の方法。 ８ 架橋されうる有機物質が、アミノ基及び／又
   はヒドロキシル基である少なくとも３つの求核性
   官能基を有し、親電子性二官能架橋試薬である架
   橋剤と反応でき、ゲルに膨潤できる三次元親水性
   網状構造体を形成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の方
   法。 ９ 架橋されうる有機物質が、できれば置換され
   た多糖類もしくは水不溶性多糖類の水溶性誘導
   体、糖アルコール、又は単糖類、二糖類もしくは
   少糖類、あるいはタンパク質であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか
   に記載の方法。 １０ 実質的にアミド、エーテル、アミンもしく
   は加水分解安定性のあるエステル結合、あるいは
   相当する安定なチオアミド、チオエーテルまたは
   チオエステル結合を介して、架橋されうる有機物
   質の分子を互いに結合するような架橋剤を選択す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ９項のいずれかに記載の方法。 １１ 前記境界層外での架橋の予防を、架橋され
   うる有機物質及び／又は架橋剤の架橋能力の破壊
   によつて行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第１０項のいずれかに記載の方法。