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JP5567337B2 - ポリマー被膜及びそれらを形成させる方法 - Google Patents

ポリマー被膜及びそれらを形成させる方法 Download PDF

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JP5567337B2
JP5567337B2 JP2009524048A JP2009524048A JP5567337B2 JP 5567337 B2 JP5567337 B2 JP 5567337B2 JP 2009524048 A JP2009524048 A JP 2009524048A JP 2009524048 A JP2009524048 A JP 2009524048A JP 5567337 B2 JP5567337 B2 JP 5567337B2
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Description

本発明は、様々な基材材料（有機及び無機基材を含めて）の表面を改質する方法及びプロセスに関する。一層特には、本発明は、基材の表面をポリマーで少なくとも部分的に被覆して、基材の残部の機能性質とは異なる機能性質を基材の表面に付与するようにすることに関する。たとえば、医療用途において、基材の表面に付与された機能性質は、特定の生物学的応答を誘起するべき能力であり得る。
多くの用途において、材料又は器具のバルク性質とその材料又は器具の表面性質の間に差異を設けることが重要である。バルク材料つまり基材材料は、機械的性質又は屈折性質のような予定用途に適したバルク性質のセットを与える。しかしながら、多くの用途において、基材材料の表面性質は、予定用途に適していないか又は理想的でない。従って、これらの基材材料について、基材の使用の妨げとなり得るところの基材の表面性質を遮蔽するために、表面改質が要求される。
たとえば、バルク材料の性質を遮蔽するための表面改質は、医療用途において有用である。ポリマー製角膜アンレー又は金属製股関節インプラントのようなインプラントのバルク材料は、屈折性質及び／又は機械的性質について選択される。しかしながら、バルク材料の表面性質は細胞付着のような所望の生物学的応答を妨害し得、あるいはタンパク質ファウリングのような不所望な生物学的応答を引き起こし得る。更に、表面改質は、バルク材料それ自体の性質により達成され得ないところの材料又は器具に対する生物学的応答に関して、ある程度の制御を達成するために用いられ得る。生物学的応答に関しての制御を達成し得るやり方の例は、器具の表面上のペプチド若しくは薬物のような特異性の生理活性シグナルの表示又は器具の表面と周囲の生物学的媒質の間の非特異的相互作用の防止を包含する。
バルク材料の表面性質を遮蔽するために開発された一つの表面改質技法は、基材表面上におけるポリマーの固定化である。これは、一般的に、吸着又は共有結合型結合により、様々な度合いの成功及び完全さでもって達成されてきた。
吸着は、表面上に高分子を固定化する最も簡単な方法である。しかしながら、吸着被膜は或る条件下で脱着し得、しかして様々な医療用途における表面改質技法として、吸着の適切さを限定する。たとえば、インプラントのような長期間生理的条件下にとどまるようにもくろまれた器具は、それらの機能表面被膜を失い得、しかしてそれらの環境中にポリマーを浸出させる。更に、単純吸着は広く様々な基材材料に容易には適用可能でなく、何故なら基材の性質は被膜ポリマーを引きつけそして保持するのに適していないからである。基材の性質が適切であるかどうかはまた、施用されることになっているポリマーのタイプに依存するであろう。
国際公開第０３／０４２７２４号パンフレットは、吸着に基づいて材料表面を被覆するためのより精巧なプロセスであって、ａ）無機又は有機バルク材料を用意し、ｂ）１種又はそれ以上のポリイオン性分子を用意し、しかもそれらの少なくとも一つはラジカル重合のための共有結合で結合されたペンダントイニシエーター部分を有し、ｃ）工程ｂ）のポリイオン性物質を工程ａ）のバルク材料に施用し、それによりバルク材料表面上に親水性層を形成させ、そしてｄ）このポリイオン性物質に親水性モノマー又はマクロモノマーをグラフト重合させる工程を含むプロセスを記載する。この手法の不利は、吸着表面改質技法について記載されたような被膜の脱着の可能性を含む。更に、グラフトポリマー被膜のアーキテクチャーに関しての制御は限定される。
その代わりに、ポリマーが基材の表面上に共有結合型結合により固定化される。充実基材上のグラフトポリマー被膜を得るための様々な種々のプロセスが記載されてきた。この技法のいくつかの例は、次のものを包含する。
１）欧州特許出願公開第１，０９５，７１１号明細書は、医療用基材材料の被覆のために用いられ得るところの慣用のラジカル重合イニシエーターの基材への共有結合型付着を記載する。この手法は、典型的には、基材の表面の全面にわたってのイニシエーターの不確定で一貫しない密度（しばしば望ましくない）に通じる。更に、不利なことに、この手順で達成され得るイニシエーター密度は限定される。最後に、引き続いてグラフトされる被膜のアーキテクチャーに関して、限定された制御があるにすぎない。
２）イニシエーターを含有する自己集合単分子層も用いられてきた。たとえば、Boven等［Boven,G.、Folkersma,R.、Challa,G.、Schouten,A.J.，Polym. Commun.，３２（１９９１），５０］は、ガラスビーズを３−アミノプロピルトリエトキシシランで処理して表面上にアミノ官能基を得た。次いで、このｇ−ＡＰＳ改質表面と酸塩化物官能基化アゾイニシエーターとの間のアミド結合の形成を通じて、アゾイニシエーターが表面上に固定化された。引き続く表面開始ラジカル重合は、つながれたＰＭＭＡ鎖を生成させた。この手法の不利もまた、基材の表面の全面にわたってのイニシエーターの不確定で一貫しない且つ限定された密度及びグラフト被膜のアーキテクチャーに関しての限定された制御を含む。更に、この手法は、その適用性及び有用性をシリカタイプの材料に限定する多工程表面被覆手法を用いる。
３）Sugawara,T.、Matsuda,T.，Macromolecules，２７（１９９４），７８０９は、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）基材上にポリ（アクリルアミド）をグラフトさせることを記載する。最初に、基材は、光反応性フェニルアジド基で部分的に誘導体化されたポリ（アリルアミン）で被覆される。次いで、このアミノ化ポリマーは、ＵＶ照射によりＰＥＴ基材の表面に結合された。次いで、このポリアミン改質表面上に、カルボキシル化アゾイニシエーターが縮合反応を通じて固定化された。最後に、モノマー溶液中でのラジカル重合により、つながれたポリマーがもたらされた。やはり、この技法は、その適用性を限定する多工程表面被覆手法を用いる。この手法の他の不利もまた、基材の表面の全面にわたってのイニシエーターの不確定で一貫しない且つ限定された密度及びグラフト被膜のアーキテクチャーに関しての限定された制御を含む。
４）グラフト重合イニシエーターもまた、イニシエーターを含有する溶液中における単純膨潤及びイニシエーターを含有する溶液中における引き続くグラフト重合により、充実基材上に固定化されてきた。米国特許第６，３５８，５５７号明細書は、この概念を開示する。更に、国際公開第０３／０８３０４０号パンフレットは、イニシエーターが組み込まれているプライマー層の使用を教示する。この方法はまた、膨潤することが可能でない充実基材に対して用いられ得る。基材依存性問題は別として、この手法の不利もまた、基材の表面の全面にわたってのイニシエーターの不確定で一貫しない且つ限定された密度及びグラフト被膜のアーキテクチャーに関しての限定された制御を含む。更に、共有結合型付着の欠如は、被膜の部分脱着に通じ得る。
ＡＴＲＰイニシエーターは、表面ヒドロキシル基とのシラン反応によってシリカ表面に及びチオール基を含有するＡＴＲＰイニシエーターと金表面との反応により金表面に共有結合で付着されてきた［Pyun,J.、Kowalewski,T.、Matyjaszewski,K.，Macromolecular Rapid Communications，２４（２００３），１０４３］。しかしながら、シリカ及び金のような基材の使用への依存性は、この技術の適用性を限定する。加えて、更なる不利は、シランから形成された自己集合層はいくぶん不安定である［Wang,A.等，Journal of Colloid and Interface Science，２９１（２００５），４３８］及び非再現性である［Halliwell,C.M.、Cass,A.E.G.，Analytical Chemistry，７３（２００１），２４７６］と示されてきたこと、並びに金とチオールの間（非共有結合型相互作用）で形成された自己集合層は経時的に不安定である［Willey,T.M.等，Surface Science，５７６（２００５），１８８］と示されてきたことを含む。更に、かかる改質表面の形成は比較的複雑であり（基材は入念に清浄に且つ乾燥されているという要件を伴う）、また表面被膜は基材上に均一に分配されていないことがあり得る。イニファーターのような他のイニシエーターの共有結合型付着もまた、シリカ（シランによって）［Lee,H.J.、Nakayama,Y.、Masuda,T.，Macromolecules，３２（１９９９），６９８９］及びポリスチレン（誘導体化反応によって）［Nakayama,Y.、Matsuda,T.，Langmuir，１５（１９９９），５５６０、Kawaguchi,H.、Isono,Y.、Tsugi,S.，Macromolecular Symposia，１７９（２００２），７５］のような基材上にグラフトポリマー層を形成させるために用いられてきた。しかしながら、先に論考されたように、シリカ及びポリスチレンのような特定の基材についてもくろまれた表面改質スキームは、その技術の適用性を厳しく限定する。
本明細書におけるいずれの先行技術への言及も、この先行技術がオーストラリア国若しくはどこかの他の法域において一般常識の一部を成す又はこの先行技術が当業者により関連があると確認される、理解される若しくはみなされると合理的に予期され得るという認諾又は何らかの示唆形態ではなく、そしてそのようにとられるべきでない。
本発明は、基材の表面上にポリマー被膜を形成させる代替の安定で広く適用可能な方法に関する。
有利には、本発明は、密度、均一性及び厚さのような前もって決定された表面被膜特性を信頼可能に達成するところのポリマー表面被膜を形成させる方法に関する。この利点は、第１レベルにおいて基材の表面に共有結合で結合された高分子（ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ）における重合イニシエーターの密度及び分布に関しての制御により、そして第２レベルにおいて重合イニシエーターからのグラフトによるペンダントポリマーの形成に関しての制御により達成される。
従って、第１の側面において、本発明は、基材の表面上に重合イニシエーターを制御可能に定着させる方法であって、該方法は高分子（ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ）を該表面に共有結合で結合させることを含み、しかも該高分子は複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基を含む方法を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
更なる側面において、本発明は、基材の表面上に重合イニシエーターを制御可能に定着させる方法であって、該方法は高分子を該表面に複数個の共有結合によって共有結合で結合させることを含み、しかも該高分子は複数個の重合イニシエーターを含む方法を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
更に更なる側面において、本発明は、基材の表面上に重合イニシエーターを制御可能に定着させる方法であって、該方法は前もって決定されたモル比の重合イニシエーターが共有結合で結合されている高分子を該基材の表面に共有結合で結合させることを含む方法を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを有する。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
本明細書及び請求項において用いられる場合、表面上に重合イニシエーターを定着させることに関しての用語「制御可能に」は、イニシエーターの均一性、密度及び利用可能性のような該表面上における該イニシエーターの定着又は相対定着の特性を指図するように本方法を適用するべき能力を指す。これらのような因子を調整する又は調節するべき能力の限界は、基材の改善表面改質のために、当該技術において共通限界である。これらの因子はある程度（より低い密度又は利用可能性の意味で）制御され得るけれども、これは最終製品の生じる性質を低減する傾向がある。本発明は、最終製品の改善性質のためにこれらの因子を積極的に調節することに向けられる。
本明細書及び請求項において用いられる場合、用語「重合イニシエーター」又は「イニシエーター」は、重合を開始させるところの又は重合を開始させる反応性化学種を生成することが可能であるところの任意の化合物を意味する。
本明細書及び請求項において用いられる場合、用語「前もって決定された」は、基材の表面に共有結合で結合された高分子における重合イニシエーターの所望の密度及び分布を達成するのに十分なモル比の重合イニシエーターの選択を指す。前もって決定されたモル比は、イニシエーターの比率が制御可能でありそして諸例において示されているように変動され得る且つあらかじめ決定され得ることを表す。
用語「モル比」は、高分子における重合イニシエーターの密度の尺度である。この用語は、高分子中の希釈剤モノマー単位当たりの重合イニシエーターの数の比率を指すために用いられる。
高分子中のイニシエーター基のモル比の制御は、高分子被膜を担持する基材上のイニシエーターの表面密度に関しての制御を可能にする。従って、高分子被膜中のイニシエーターの密度は、高分子中のイニシエーター基の前もって決定されたモル比により制御される。このことは有利であり、何故なら引き続くポリマー被膜に関してより大きいレベルの制御を提供し、しかしてポリマー被膜の密度はイニシエーターの予測可能な表面密度から信頼可能にもたらされることができるからである。その代わりに、基材の表面上に存在するイニシエーター基の密度は、表面に付着された高分子の量を基材の全面にわたってあるグラジエントにて変動させる（これはペンダントポリマー分子の引き続く性質に影響を与えることになる）ことにより制御され得る。
高分子は、基材の表面に複数個の共有結合によって付着され得る。高分子を基材の表面に結合させるための複数個の共有結合の使用は、高分子被膜の安定性を改善し得る。共有結合は、一つの具体的態様において、基材表面における官能基と高分子における相補的官能基との反応により形成され得る。その代わりに、高分子はレイヤー・バイ・レイヤー技術を用いて基材に施用され得、しかして引き続いて架橋されてこれらの層間の共有結合及びまた基材表面との共有結合が形成される。かかるプロセスは、単純なレイヤー・バイ・レイヤー施用と比較して、高分子被膜の安定性及び不溶性を増加する。
高分子は、基材の予定最終用途に及び高分子を施用する選ばれた方法に適した任意の高分子であり得る。
重合イニシエーターは、アニオン性、カチオン性又はフリーラジカルイニシエーターであり得る。好ましくは、イニシエーターは、リビング重合イニシエーターである。一層好ましくは、イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。かかるイニシエーターは、イニファーター、ＲＡＦＴ剤由来、ＡＴＲＰ、トリアリールメタン及びアルコキシアミン（ニトロキシド媒介）イニシエーターを包含する。
重合イニシエーターは、希釈剤モノマーとの共重合によるような重合中、組込みにより高分子に共有結合で結合され得る。その代わりに、イニシエーターは、共有結合を形成すべき予備形成高分子における官能ペンダント基と反応され得る。イニシエーターの組込みは、高分子が基材の表面に共有結合で結合される前に遂行される。
随意に、本方法は、更に、１つ又はそれ以上の重合イニシエーター定着特性を決定するという最初の工程を含む。例えば、高分子被膜中のイニシエーターの所望の密度が決定され得、しかしてこれは次いで高分子中の重合イニシエーターの適切なモル比の決定を指図することになる。
本発明の更に更なる側面は、基材の表面上に制御可能なポリマー表面被膜を作製する方法であって、該方法は高分子を該表面に共有結合で結合させ、しかも該高分子は複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基を含み、そして該重合イニシエーターの少なくともいくつかからペンダントポリマーをグラフトさせることを含む方法を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる。
一つの具体的態様において、この方法は、更に、ペンダントポリマーにグラフトされる追加的ポリマーを与えることを含む。
本発明の更に更なる側面は、基材の表面上に制御可能なポリマー表面被膜を作製する方法であって、該方法は高分子を該表面に複数個の共有結合によって共有結合で結合させ、しかも該高分子は複数個の重合イニシエーターを含み、そして該重合イニシエーターの少なくともいくつかからペンダントポリマーをグラフトさせることを含む方法を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる。
一つの具体的態様において、この方法は、更に、ペンダントポリマーにグラフトされる追加的ポリマーを与えることを含む。
本発明の更に更なる側面は、基材の表面上に制御可能なポリマー表面被膜を作製する方法であって、該方法は前もって決定されたモル比の重合イニシエーターが共有結合で結合されている高分子を該基材の表面に共有結合で結合させ、そして該重合イニシエーターの少なくともいくつかからペンダントポリマーをグラフトさせることを含む方法を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを有する。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる。
一つの具体的態様において、この方法は、更に、ペンダントポリマーにグラフトされる追加的ポリマーを与えることを含む。
本明細書及び請求項において用いられる場合、基材の表面上のポリマー表面被膜に関しての用語「制御可能な」は、上記に論考されたように該表面上におけるイニシエーターの定着を指図し、そして密度、厚さ、均一性、化学的性質及びアーキテクチャーのようなペンダントポリマー及び生じる被膜層の特性を指図することにより、ポリマー表面被膜の特性を指図するように本方法を適用するべき能力を指す。これらのような因子を調整する又は調節するべき能力の限界は、当該技術において共通限界である。本発明は、最終製品のポリマー被膜の改善性質のためにこれらの因子を積極的に調節することに向けられる。
好ましくは、重合イニシエーターはリビング重合イニシエーターであり、そして重合イニシエーターからグラフトさせるための重合プロセスはリビング重合プロセスである。そして一層好ましくは、重合イニシエーターは制御フリーラジカル重合イニシエーターであり、そして重合イニシエーターからペンダントポリマーをグラフトさせるための重合プロセスは制御フリーラジカルリビング重合プロセスである。有利なことに、リビング重合の使用は、リビング重合の特性の結果として、生じるポリマー被膜に関してのより大きい度合いの制御でもって本方法を用いることを提供する。例えば、リビング重合は、ペンダントポリマーの多分散性に関してのより大きい制御を提供する。これは、基材表面上のイニシエーターからグラフトさせることと組み合わされて、下にある基材のバルク性質を遮蔽するのに十分である制御厚さを有する均一な緻密被膜を指図するべき能力を与える。リビング重合はまた、ペンダントポリマー層のアーキテクチャーを積極的に調節する又は調整することを可能にする。例えば、リビング重合は、ペンダントポリマー層に諸ブロック又は諸グラジエントを生じさせて多数の性質又は特性を単一被膜に付与するために用いられ得る。従って、基材からペンダントポリマーをグラフトさせる際のリビング重合の使用は、制御ペンダントポリマーアーキテクチャーを含めて高制御被膜を作製するべき能力を提供する。
随意に、本方法は、更に、１つ又はそれ以上のポリマー表面被膜特性例えばポリマー被膜の所望の密度、密度グラジエント（すなわち、ある域についての密度の変動）又は被膜厚を決定するという最初の工程を含む。
更に更なる側面において、本発明は、制御可能なポリマー表面被膜であって、基材の表面に共有結合で結合される高分子であってしかも複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基を含む高分子と、該重合イニシエーターの少なくともいくつかからグラフトされたペンダントポリマーとを含む制御可能なポリマー表面被膜を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる。
制御可能なポリマー表面は、更に、ペンダントポリマーにグラフトされた追加的ポリマーを含み得る。
制御可能なポリマー表面被膜は、更に、ペンダントポリマーに付着された少なくとも１つの生物学的活性成分を含み得る。１つより多い生物学的活性成分がペンダントポリマーに付着される場合、これらの生物学的活性成分は相乗効果又は相補効果を有し得る。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御アーキテクチャーを有する。
好ましくは、ペンダントポリマーは、生物学的応答を調節する。最も好ましくは、ペンダントポリマーは、細胞接着を調節する。
好ましくは、制御可能なポリマー表面被膜は、貯蔵を含めて使用環境において長期間にわたって安定である。用語「安定」は表面被膜の使用環境に関して用いられ、そして当業者により理解されるように、表面被膜が無期限に安定であることを必ずしも意味しない。
更に更なる側面において、本発明は、制御可能なポリマー表面被膜であって、基材の表面に複数個の共有結合によって共有結合で結合される高分子であってしかも複数個の重合イニシエーターを含む高分子と、該重合イニシエーターの少なくともいくつかからグラフトされたペンダントポリマーとを含む制御可能なポリマー表面被膜を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる。
制御可能なポリマー表面は、更に、ペンダントポリマーにグラフトされた追加的ポリマーを含み得る。
制御可能なポリマー表面被膜は、更に、ペンダントポリマーに付着された少なくとも１つの生物学的活性成分を含み得る。１つより多い生物学的活性成分がペンダントポリマーに付着される場合、これらの生物学的活性成分は相乗効果又は相補効果を有し得る。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御アーキテクチャーを有する。
好ましくは、ペンダントポリマーは、生物学的応答を調節する。最も好ましくは、ペンダントポリマーは、細胞接着を調節する。
好ましくは、制御可能なポリマー表面被膜は、貯蔵を含めて使用環境において長期間にわたって安定である。用語「安定」は表面被膜の使用環境に関して用いられ、そして当業者により理解されるように、表面被膜が無期限に安定であることを必ずしも意味しない。
更に更なる側面において、本発明は、制御可能なポリマー表面被膜であって、前もって決定されたモル比の重合イニシエーターが共有結合で結合されている高分子であってしかも基材の表面に共有結合で結合される高分子と、該重合イニシエーターによって該高分子に共有結合で付着されたペンダントポリマーであってしかも均一な、緻密な及び／又は厚い層を形成するペンダントポリマーとを含む制御可能なポリマー表面被膜を提供する。
好ましくは、高分子は、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを有する。
好ましくは、重合イニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターである。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる。
制御可能なポリマー表面は、更に、ペンダントポリマーにグラフトされた追加的ポリマーを含み得る。
制御可能なポリマー表面被膜は、更に、ペンダントポリマーに付着された少なくとも１つの生物学的活性成分を含み得る。１つより多い生物学的活性成分がペンダントポリマーに付着される場合、これらの生物学的活性成分は相乗効果又は相補効果を有し得る。
好ましくは、ペンダントポリマーは、制御アーキテクチャーを有する。
好ましくは、ペンダントポリマーは、生物学的応答を調節する。最も好ましくは、ペンダントポリマーは、細胞接着を調節する。
好ましくは、制御可能なポリマー表面被膜は、貯蔵を含めて使用環境において長期間にわたって安定である。用語「安定」は表面被膜の使用環境に関して用いられ、そして当業者により理解されるように、表面被膜が無期限に安定であることを必ずしも意味しない。
用語「制御アーキテクチャー」は、重合の制御を通じて種々のタイプのポリマーを形成するべき能力を指す。当業者により知られているように、制御アーキテクチャーを備えたポリマーは、モルホロジーにおける様々なタイプ若しくは変型（線状、分枝状、星形、結合網状構造を包含するが、しかしそれらに限定されない）、組成における変型（ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、ホモポリマー、グラフトコポリマー、テーパー状又はグラジエントコポリマーを包含するが、しかしそれらに限定されない）、架橋密度における変型及び／又は官能基における変型（末端、部位、特異性、テレケリック、多官能性及びマクロモノマーを包含するが、しかしそれらに限定されない）に関して設計され得る。
本明細書及び請求項において用いられる場合、用語「生物学的応答」は、生物学的応答を調節するべき制御ポリマー表面中のペンダントポリマーの性質を指す。かかる応答は、抗生応答、抗菌応答、細胞付着の促進又は阻止、タンパク質吸着の促進又は阻止を包含するが、しかしそれらに限定されない。
随意に、制御可能なポリマー表面被膜は、少なくとも１つの前もって決定された生物学的効果を奏する。
用語「制御フリーラジカル重合イニシエーター」は、制御フリーラジカル重合つまりリビングフリーラジカル重合を開始させるところの又は制御フリーラジカル重合つまりリビングフリーラジカル重合を開始させる反応性化学種を生成することが可能であるところの任意の化合物を意味する。
更に更なる側面において、本発明は、制御可能なポリマー表面被膜であって、基材の表面に複数個の共有結合によって共有結合で結合されることができる高分子であってしかも複数個の重合イニシエーターを含む高分子と、該重合イニシエーターの少なくともいくつかからグラフトされたペンダントポリマーとを含む制御可能なポリマー表面被膜を提供する。
用語「からグラフトさせる」は、つながれた重合イニシエーターからポリマー鎖を成長させることを意味する。「からグラフトさせる」は、「にグラフトさせる」（この用語は、基材の表面上の官能基への予備形成ポリマーの結合を包含する）から区別されるべきである。
次の論考において、用語「ポリマー被膜」は、重合イニシエーター及びそれらからグラフトされたペンダントポリマーを有する高分子の層を含む被膜を指す。対照的に、用語「高分子被膜」は、単に、基材に施用されそして該基材の表面に共有結合で結合されたところの重合イニシエーターを有する高分子の層であって、ペンダントポリマーのグラフトが行われる前の高分子の層を指す。
本明細書の全体を通じて、用語「リビング重合」と「制御重合」は、互換的に用いられる。リビング重合及び制御重合は、技術用語である。この重合様式に関する有用な参考文献は、Moad,G.、Solomon,D.H.，The Chemistry of Radical Polymerisation，第２版（完全改訂），Elsevier：ボストン，２００６である。
本明細書及び請求項において用いられる場合、用語「含む」（又はその文法的変形）は、他の要素又は特徴の存在を排除するととられるべきでない。
諸具体的態様の詳細な記載
さて、本発明は、特定の諸具体的態様及び諸例に関して記載される。次の論考において、本発明の範囲を限定するよう意図されているものはない。
本発明のポリマー被膜は、広範囲の基材に施用され得る。適当な基材の例は、ガラス、石英、セラミック、シリカ鉱物、シリカゲル、金属、金属酸化物、木材炭素材料（グラファイト又はガラス状カーボンのような）、天然又は合成有機ポリマーのような無機又は有機基材を包含するが、しかしそれらに限定されない。ポリマー基材は、連鎖成長又は段階成長重合により作られたものを包含するが、しかしそれらに限定されない。連鎖成長ポリマーは、フリーラジカル法、基移動法、カチオン法又はアニオン法により作られたものを包含するが、しかしそれらに限定されない。連鎖成長ポリマーの例は、アクリレート、メタクリレート、ビニル若しくはスチレンタイプのモノマー又はそれらの混合物から作られたものである。段階成長ポリマーは、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、チオール−エンポリマー及びポリウレタンを包含するが、しかしそれらに限定されない。これらの有機ポリマーは、シロキサンの形態のケイ素のような有意な無機成分を含有し得る。基材は、上記の材料の複合物又は積層物又は配合物であり得る。
被覆されるべき基材は、広範囲内の任意の形態をとり得る。例えば、基材は、医療用成形物若しくは工業用成形物のようなあらゆる種類及びサイズの成形物、ビーズ、顆粒、粒子（ナノ粒子及びミクロ粒子を含めて）、カプセル、チューブ、繊維、フィルム又はメンブランであり得る。基材はまた、スカフォールド、織布若しくは不織布、多孔質ポリマーモノリス又は架橋ヒドロゲルのような多孔質材料であり得る。基材の表面は、平坦状、非平坦状又は湾曲状であり得る。
ポリマー被膜は、基材に共有結合で付着される。基材上に存在する官能基は、高分子における相補官能基と反応するために用いられ得る。基材が適当な表面官能基を有していないならば、基材の表面は、官能基を導入するために当該技術において知られた方法により官能基化され得る。かかるプロセスは、プラズマ処理及びプラズマ重合を包含する。かかるプロセスにより表面に導入された官能基は、随意に、高分子における官能基を基材の表面における官能基と共有結合で結合する（直接的に又は別の分子によって）ようにするために、必要に応じて変性され得る。
本発明において用いるのに適した高分子化合物は、共有結合で結合された重合イニシエーターを含む。高分子はまた、希釈剤モノマー、及び高分子を基材の表面に共有結合で結合させるための官能基を含み得る。重合イニシエーターは、高分子が基材の表面に共有結合で結合される前に高分子に共有結合で結合される。
高分子中に存在する場合の希釈剤モノマーは、アルキル（メト）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メト）アクリレート、ハロアルキル（メト）アクリレート、アルコキシアルキル（メト）アクリレート、随意にモノ−Ｎ−置換された又はジ−Ｎ−置換されたアミノアルキル（メト）アクリレート、シクロアルキル（メト）アクリレート、フェノキシ（メト）アクリレート、アルキレングリコール（メト）アクリレート、ポリアルキレングリコール（メト）アクリレート、（メト）アクリルアミド、（メト）アクリルアミドの誘導体、フマル酸のエステル、マレイン酸及びマレイン酸無水物及びマレイン酸のエステル、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、並びにそれらの二つ又はそれ以上のコポリマーであり得る。用語（メト）アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートの両方を包含する。
適当な希釈剤モノマーは、アクリル酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、イソヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、アリルアクリレート、アクロレイン、アクリルアミド、アクリロイルクロライド、ポリ（エチレングリコール）アクリレート、メタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、イソヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、エトキシエチルメタクリレート、メタクリルアミド、メタクリロイルクロライド、アリルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロデシルメタクリレート（及び他のフッ素化アルキルメタクリレート）、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロデシルメタクリレート、４，４，５，５，６，６，７，７，８，９，９，９−ドデカフルオロ−２−ヒドロキシ−８−（トリフルオロメチル）ノニルメタクリレート、３，３，４，４，５，５，６，６，７，８，８，８−ドデカフルオロ−７−（トリフルオロメチル）オクチルメタクリレート、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１２，１２，１２−エイコサフルオロ−１１−（トリフルオロメチル）ドデシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２−ブトキシエチルメタクリレート、２−（tert−ブチルアミノ）エチルメタクリレート、ブチル３−ブトキシメタクリレート、９Ｈ−カルバゾール−９−エチルメタクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、３−（ジエトキシメチルシリル）プロピルメタクリレート、２−（ジエチルアミノ）エチルメタクリレート、２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、３−（ジメチルクロロシリル）プロピルメタクリレート、ディスパースレッド１メタクリレート、ディスパースレッド１３メタクリレート、ディスパースイエロー７メタクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリレート、エチレングリコールメタクリレートホスフェート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールモノアセトアセテートモノメタクリレート、フルオレセイン−Ｏ−メタクリレート、グリシジルメタクリレート、３−［（３，５，７，９，１１，１３，１５−ヘプタシクロペンチルペンタシクロ［９．５．１．１3,9．１5,15．１7,13］オクタシロキサン−１−イルオキシ）−ジメチルシリル］プロピルメタクリレート（ジメチルシリルオキシ（プロピル）メタクリレート−ＰＯＳＳ）、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、２−（メタクリロイルオキシ）エチルアセトアセテート、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］ジメチル−（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド、２−ナフチルメタクリレート、２−（４−ニトロフェノキシ）エチルメタクリレート、ペンタブロモベンジルメタクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、３−スルホプロピルメタクリレートカリウム塩、２−（tert−ブチルアミノ）−エチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、２，４，６−トリブロモフェニルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート、３，３，５−トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、トリメチルシリルメタクリレート、３−［トリス（トリメチルシロキシ）シリル］プロピルメタクリレート、３−［トリス（トリメチルシロキシ）シリル］プロピルメタクリレート、ZONYL（登録商標）ＴＭフルオロモノマー、２−メチルアクリルアミド、メタクロレイン、ビニルメチルケトン、３−メチル−ブテン−２−オン、２−メチルアクリロイルクロライド、（ポリエチレングリコール）ベヘニルエーテルメタクリレート、（ポリエチレングリコール）メタクリレート、（ポリエチレングリコール）メチルエーテル、マレイミド、スチレン、スチレン系誘導体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジメチルアクリルアミド、マレイン酸無水物、及びそれらの二つ又はそれ以上のコポリマーを包含する。
本発明で用いるのに適した重合イニシエーターは、フリーラジカル、アニオン又はカチオン伝搬段階をもたらすことになるものを包含するが、しかしそれらに限定されない。更に、重合イニシエーターは、開始が光化学刺激、化学刺激又は熱刺激により誘発されるところの化合物を包含するが、しかしそれらに限定されない。好ましくは、重合イニシエーターは、フリーラジカルイニシエーターである。一層好ましくは、フリーラジカルイニシエーターは、制御フリーラジカル重合イニシエーターつまりリビングフリーラジカル重合イニシエーターである。制御フリーラジカル重合イニシエーターは、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）イニシエーター、ＲＡＦＴ剤由来イニシエーター、イニファーター、トリアリールメタン及びアルコキシアミン（ニトロキシド媒介）制御剤を包含する。イニファーターは、ジチオエステル、トリチオカーボネート、チオカルバメート、ジチオカルバメート（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバメート三水和物のような）及びキサンテートのようなチオカルボニル化合物を包含する。制御フリーラジカルイニシエーターは、有利には、規定条件下で活性化される。例えば、イニファーターは、ＵＶ光での照射により始動される光イニシエーターである。ＡＴＲＰイニシエーターは、銅触媒系により始動される。かかるイニシエーターは、当該技術において知られている。
重合イニシエーターは、重合により高分子中に共有結合で組み込まれ得る。この手法において、重合イニシエーターはエチレン不飽和基のような重合性基にカップリングされ、そしてこの変性モノマーは希釈剤モノマーとの共重合により高分子中に組み込まれる。重合イニシエーターは、かかる目的に適した上記に列挙された希釈剤モノマーに、共反応性官能基によって共有結合で結合され得る。例えば、イニファーターは、メタクリレート又はアクリレート基に付着され得る。イニシエーターコモノマーを高分子中に組み込むために、当該技術において知られた重合プロセスが、イニシエーターコモノマーを希釈剤モノマーと及び随意に表面に共有結合で結合させるための官能基を担持するモノマーと共重合させるために用いられ得る。例えば、イニファーター−メタクリレートモノマーとアクリレート希釈剤モノマーの重合は、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）イニシエーターを用いて、熱的に開始され得る。
重合イニシエーターがこの態様で組み込まれる場合、好ましくは、ペンダント重合イニシエーターは、高分子の重合条件で活性化されない。例えば、高分子が熱開始により合成されることになっている場合は、選択されたペンダントイニシエーターは熱安定性である。その代わりに、高分子の重合が光開始によってである場合、ペンダント重合イニシエーターは光不活性である。制御フリーラジカルイニシエーターを活性化する規定条件は、高分子を重合させる時にイニシエーターの活性化を回避するのを助ける。例えば、重合イニシエーターがＡＩＢＮを用いて温和な条件下でメタクリル酸と共重合される場合は、適当な重合イニシエーターは、たいていのＲＡＦＴ剤由来イニシエーターよりも、ＡＴＲＰ、アルコキシアミン及びイニファーターを包含する。その場合に、生じるポリマーは、高分子主鎖に沿って分布されたリビング重合イニシエーターを含むことになる。
その代わりに、高分子の重合条件は、ペンダント重合イニシエーターが活性化されるように選ばれ得る。かかる条件は、分枝構造を有する高分子をもたらすことになる。かかる手法は、伝統的イニシエーターの場合によりもペンダントリビング重合イニシエーターの場合に一層適している。その場合において、ペンダントイニシエーターが高分子の重合中反応するとしても、高分子被膜の最終機能性は影響されるはずはなく、何故なら高分子が合成されると、イニシエーターは大部分高分子に付着し直されそしてかくして引き続く活性化のために依然として利用可能になるからである。
重合イニシエーターを高分子中に組み込むためのこの手法を用いる場合、高分子中のイニシエーターのモル比は、典型的共重合技法により制御され得る。好ましくは、高分子の化学量論は、高分子鎖における１から５０ｍｏｌ％のペンダント基がイニシエーター部分により置換される。この化学量論は、一層好ましくは１から２５ｍｏｌ％そして更に一層好ましくは２から１５ｍｏｌ％である。
共有結合で結合されるイニシエーターを高分子中に組み込むための代替手法は、重合イニシエーター結合部位を有する高分子を合成することである。これらの部位は、典型的には、重合イニシエーターにおける相補官能基に対して反応性であるペンダント官能基である。予備形成高分子における官能基を重合イニシエーターと反応させることにより、イニシエーターは高分子に共有結合で付着され得る。この手法を用いる場合、高分子中のイニシエーター基のモル比は、高分子の重合中官能基を有するモノマーのモル比を制御することにより制御され得る。
高分子はまた、基材の表面に高分子を共有結合で付着させるための官能基を含有し得る。これらの官能基は、希釈剤モノマーに又は高分子中に組み込まれる追加的モノマーに存在し得る。基材に高分子を共有結合で付着させるための適当な官能基は、アミノ、カルボキシ、ヒドロキシ、フェニルアジド、スルホ、ハロゲン化、活性化カルボン酸エステル（Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルのような）、イソシアネート、イソチオシアネート、グリシジル、アルキン、アルデヒド若しくはケトン基又はそれらの誘導体、あるいは「クリック（click）」型反応に参加し得る基を包含するが、しかしそれらに限定されない。かかる官能基は、カルボジイミドのような追加的カップリング剤と共に利用され得る。その代わりに、基材に高分子を結合させるのを助けるために、触媒が用いられ得る。
高分子は、線状、星形又は分枝状ポリマーとして合成され得る。それは、異なるブロックにおいて高分子とイニシエーターを結合させるための官能基を備えたランダムコポリマー又はブロックコポリマーであり得る。
高分子は、基材に複数個の共有結合により共有結合で付着され得る。基材と高分子の間の複数個の共有結合の存在は、高分子被膜の安定性を増加させる。高分子と基材の間の共有結合は、わざわざその目的のための特異的反応中形成され得る。
基材に高分子を施用するための適当なプロセスの例は、アジド活性化ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ−Ａ）及びポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル）コポリマーを用いての多層被膜の構築である。レイヤー・バイ・レイヤー（ＬＢＬ）被膜は、暗所において充実ポリマー基材材料上に、ＰＥＩ−Ａでもって始めそして次いでポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル）コポリマーでもって続けることにより構築される。多層被膜の構築後、基材材料は、アジド−ニトロ安息香酸残基の光分解に因り架橋並びにＬＢＬ層の共有結合型表面固定化を誘起するがしかし高分子中に組み込まれたイニファーター分子を活性化しない波長において照射され得る。
同じ手法についての更なる例は、ＬＢＬ被膜の構築の最後の被覆工程においてイニシエーター変性高分子のみの使用を含む。
その代わりに、高分子は、ペンダントポリマーの形成と同時に基材に共有結合で結合され得る。例えば、特定モル比の制御フリーラジカル重合イニシエーターを担持する誘導体化高分子（ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ）又はポリ（アクリル酸）（ＰＡＡＣ）のような）はまた、それらが特定モル比の光反応性基を担持するように誘導体化される。後者の誘導体化についての例は、ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ）と５−アジド−２−ニトロ安息香酸Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルとの反応（アジド活性化ＰＥＩ（ＰＥＩ−Ａ）をもたらす）又はフェニルアジドアニリンでのＰＡＡＣの誘導体化である。暗所において充実基材上におけるかかる高分子の吸着及び引き続く洗浄工程後、高分子被覆基材材料はモノマー溶液中に移され、そしてこのプロセスにおいて発生されるニトレン基によっての高分子の共有結合型表面固定化を誘起する波長において照射される。加えて、照射は、基材表面からの制御フリーラジカル重合に通じる。
高分子への重合イニシエーターの結合そして引き続いて基材への付着により、基材上の官能基とイニシエーターとの１：１の比率の必要性が除かれる。高分子における基材への多数の付着点は、数多くのイニシエーターを基材に結合させ得る。この利点により、イニシエーターでもっての基材のよりよい被覆が可能にされる。更に、高分子は細孔及び他の表面凹凸を横断し得る故、一貫した且つ均一な被膜が、多孔質基材の全面にわたってさえ得られ得る。
高分子被膜が上記に論考された様々な態様で施用されると、高分子に結合された重合イニシエーターからグラフトさせることにより、ペンダントポリマーが形成され得る。つながれたイニシエーターからグラフトさせるという技法は、表面上の官能基にグラフトさせることと比較して、より緻密でより厚いポリマー被膜が得られることを可能にし、何故ならイニシエーターからグラフトさせることは増加する密度のポリマー皮膜を通じての予備形成ポリマーの拡散を要しないからである。
従って、「からグラフトさせる」技法の使用は、生じるポリマー被膜に関して増加度合いの制御を提供する。
好ましくは、ポリマー被膜の最終構造は、低多分散性のポリマーブラシの構造であるであろう。その代わりに、多官能性モノマーがグラフト重合溶液中に用いられ得、しかしてそれらはペンダントポリマーの架橋をもたらすことになる。
ペンダントポリマーの平均分子量は、好ましくは、１，０００から２，０００，０００である。しかしながら、ペンダントポリマーの最も好ましい平均分子量は、ポリマー被覆基材の最終用途に依存するであろう。３，０００から１，０００，０００又は３，０００から５００，０００の平均分子量が、典型的には有用であるであろう。
ポリマー被膜の平均厚さは、乾燥状態で２ｎｍから１μｍであるであろう。しかしながらやはり、ポリマー被膜の最も好ましい平均厚さは、基材の最終用途に依存するであろう。乾燥状態で３ｎｍから５００ｎｍ又は乾燥状態で５ｎｍから１００ｎｍの平均厚さが、典型的には有用であるであろう。
リビング重合イニシエーターが高分子に共有結合で結合される適用において、分子重量対分子数の比率（Ｍw／Ｍn）により定義されるペンダントポリマー鎖の多分散性は、好ましくは、５より小さい。多分散性は、一層好ましくは３より小さくそして最も好ましくは１．５より小さい。
高分子被膜からペンダントポリマーをグラフトさせるためのリビング重合の使用が好ましい。ペンダントポリマーを成長させる際のリビング重合の使用は、ペンダントポリマーの分子量及び多分散性に関してのより大きいレベルの制御を可能にするので有利である。リビング重合はまた、ペンダントポリマー鎖の末端基に関しての制御を可能にする。リビング重合において、末端基は、イニシエーター（又はＲＡＦＴ剤由来イニシエーター）の構造により定められる。末端基に関しての制御は、ポリマー被膜の特定アーキテクチャーに関しての制御を提供するリビング重合技法をもたらすことになる。例えば、多ブロック被膜好ましくは３つ又はそれ以下のブロックの被膜は、ペンダントポリマー鎖の端から追加的ポリマーブロックを成長させることにより合成され得る。かかる構造は、多機能性被膜アーキテクチャーが基材に施用されるのを可能にする。例えば、多ブロック被膜は、タンパク質吸着及び細胞付着を防止するところの基材に隣接した第１ブロックと特異性の生物学的活性部分の提示を可能にする第２ブロックとを含む被膜の構築を可能にする。その代わりに、グラジエントコポリマーが合成され得る。
制御フリーラジカル重合イニシエーターの更なる利点は、特異性分子がそれらに共有結合でカップリングされ得ることである。イニシエーターはペンダントポリマーの端に存在するので、生物学的活性化合物は、基材表面から遠位のペンダントポリマー鎖の端にて組み込まれる。
ペンダントポリマーを形成させる際に用いるためのモノマーの選択は、被覆基材の最終用途により指定される所望の被膜特性及び活性に依存する。
本発明の一つの適用は、基材の三次元又は二次元パターン化を適用することである。例えば、不透明基材の表面の化学的性質の三次元パターン化は、不透明な多孔質３Ｄ材料を用い、そしてこの３Ｄ構造体の全体にわたって又は表面上においてのみのどちらかにての照射によりイニシエーター含有高分子を該３Ｄ構造体の表面に共有結合で係留することにより行われ得る。引き続いてモノマー中に浸漬しそして照射するだけで、３Ｄ器具の外面上におけるポリマー被膜の形成がもたらされることになる。
フォトマスクを用いての基材の表面の化学的性質の二次元又は三次元パターン化が当該技術において知られており、そして本発明のポリマー被膜に関連して用いられ得る。フォトマスクを用いての一つのかかる適用は、二次元基材上でそれらをｘ方向に及びｙ方向にそれぞれ移動させることによることであり、しかして引き続くフリーラジカルグラフト反応中に種々のモノマー又はコモノマーを用いると、二次元グラジエント表面が生成され得る。
本発明の方法はまた、基材にグラジエント被膜を施用するために用いられ得る。基材表面上における共有結合型係留のための適当な官能基及び引き続く制御フリーラジカル重合のためのペンダントイニシエーターを有する高分子で表面改質される基材材料は、引き続いて、グラジエントポリマー被膜のグラフトを可能にする条件下でモノマーの共重合を受け得る。かかる条件は、ポリマー鎖が基材材料のより近くにおいてある組成に富みそして被膜の外面において別の組成に富むように、重合中モノマー浴の組成を変動させることを含む。かかる適用は、表面被膜内にグラジエント架橋密度を適用するために用いられ得る。かかる適用において、コモノマーの少なくとも一つは、引き続く架橋反応において利用され得る官能基を担持し、しかして基材表面に垂直な架橋密度におけるグラジエントを備えた被膜の生成をもたらすことになる。
本発明の更に更なる適用は、細胞付着を表面固定化シグナル伝達分子によって制御することにある。活性エステル基又はエポキシ基のような反応性官能基を含有するモノマーの重合又は共重合が、これらの官能基を担持する被膜をもたらすために行われ得る。引き続く工程において、共有結合型連結の形成のための適切な官能基を担持するペプチド、タンパク質及び他の生体分子が、被膜中に存在する反応性官能基と反応され得る。その代わりに、生体分子は、重合性基を含みそして共重合中ペンダントポリマー中に組み込まれるように化学的に変性され得る（例えば重合性ビオチン誘導体が、諸例において例示されている）。この場合において、生体分子の活性は、重合性基と生体分子の間における共有結合で連結されたスペーサー分子の具備により高められ得る。
生体分子は、所望の生物学的効果をもたらす分子である。一つの具体的態様において、生体分子は、ペプチド分子、抗生分子、抗菌分子又は細胞シグナル伝達分子である。
更なる適用は、重合性ビオチン被膜の生成である。基材材料は、共有結合型係留のための適当な官能基及び引き続く制御フリーラジカル重合のためのペンダントイニシエーターを有する高分子で表面改質される。ビオチンのような別の分子との高い結合定数により特徴づけられる基を含有するモノマーの引き続く重合／共重合は、これらの基を担持する被膜をもたらす。引き続く工程において、マッチング化合物が、安定な連結を形成するように被膜と共に定温放置される。一例は、ビオチニル化被膜とストレプトアビジンの間の連結の形成である。被膜への特異性分子の結合は、マッチング化合物（ストレプトアビジンのような）におけるこれらの特異性分子の固定化による又は表面に結合されたマッチング化合物（ストレプトアビジンのような）に結合し得るビオチニル化された特異性化合物を用いることによるのどちらかにより可能である。被膜は、ガラス器内で、表面に結合されたマッチング化合物（アビジンのような）又は特異性化合物の定量化により特徴づけられ得る。これは、例えば、マッチング化合物（ストレプトアビジンのような）のユウロピウム標識付け又はビオチニル化特異性化合物のユウロピウム標識付けにより達成される。
次の諸例は、本発明の更なる非制限的例示を提供する。
簡単に言えば、例１は、高分子の付着のために表面を調整するべき基材上への官能基の蒸着を示す。例２は、例３において希釈剤モノマーと共重合されて高分子にされるところの、共有結合で結合された重合性基を有するイニシエーター（イニファーター）の合成である。例４は、例３の高分子を例１の官能基化基材上に共有結合で付着させることを示す。
例５から８は、例４の高分子被覆基材から種々のホモポリマーをグラフトさせることを例示する。生じた被覆基材は、次いで、制御生物学的応答を与えるべき被膜の能力すなわち低減細胞付着の能力を示すために、例９において用いられる。
例１０から１４は、例４の高分子被覆基材から種々のコポリマーをグラフトさせることを例示する。特に、これらの例は、本発明を用いて達成され得る制御アーキテクチャーを示す。
例１５は、被膜を作製する際に用いるための重合性ビオチン誘導体の合成を含めて、共重合ビオチンを含有する代替被膜を示す。
例１６は、共重合により高分子中に組み込まれるＡＴＲＰイニシエーターを用いて、本発明のある具体的態様に従って被膜を作製する方法を例示する。
例１７は、共重合Ｎ−アクリルオキシスクシンイミドを含有する代替被膜の合成、及び被覆基材の細胞結合性質を調節するためにペンタペプチドを結合させるためのかかる被膜の使用を示す。
例１８は、種々の密度のイニシエーター部分を含有する高分子被膜から合成されたポリマー被膜の間の比較を提供する。
例１９は、本発明に従って作製された被膜の安定性を示す。
例２０は、高分子被膜を形成させるために基材に高分子を結合させるための代替方法を例示する。
例２１は、可逆的付加開裂型連鎖移動（ＲＡＦＴ）重合を用いての代替被膜の合成を示す。
例２２は、星形ポリマーイニシエーターを用いての代替被膜の合成を示す。
例２３は、クリック型化学を用いて分子を接合させるために有用な代替被膜の合成を示す。
例２４は、グラフト重合を行う間サンプルをマスクする効果を示す。
例２５は、架橋結合が組み込まれている被膜の合成を示す。
例２６は、共重合オリゴペプチドを含有する代替被膜の合成を示す。
例２７は、本発明に従って作製された被膜の一様性及び均一性を示す。
例２８は、共重合ビオチンを含有する被膜、及びＥＬＩＳＡ実験におけるかかる被膜の使用を示す。
例２９は、表面グラジエントグラフトポリマー被膜の合成を示す。
Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＮ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（グルコシドＭＡ）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（quat−アミンＭＡ）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
培養における２４時間後の、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（グルコシドＭＡ）表面へのＨｅＬａ細胞付着を示す代表的視野。 培養における２４時間後の、ＴＣＰＳ対照表面へのＨｅＬａ細胞付着を示す代表的視野。
（―）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプル及び（---）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプル及び（---）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））−ｂ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）被覆サンプル及び（---）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−ｂ−ＰＥＧＭＡ（４７５））被覆サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプル及び（---）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−ｂ−quat−アミンＭＡ）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプル及び（---）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））−ｂ−（Ｐ（アクリルアミド）−コ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）））サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＡＬＡＰＰサンプル及び（---）Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプル、（−−−）Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−Ｐ（アクリルアミド−コ−５％ビオチンＭＡ）サンプル、（・・・・・・）Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）サンプル、並びに（---）NeutrAvidinTM（ＮＡ）ビオチン結合タンパク質の溶液（ＨＥＰＥＳ緩衝液中５０μｇ／ｍＬ）への夜通しの暴露後のＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 （―）暴露前の、（---）ヒト血清アルブミンの溶液への暴露（ＨＳＡ，ＰＢＳ中１００μｇ／ｍＬ，３７℃２時間）後の及び（・・・・・）NeutrAvidinTMの溶液への暴露（ＨＥＰＥＳ緩衝液中５０μｇ／ｍＬ，室温にて夜通し）後のＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）のサンプルについて得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプル、（−−−）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩサンプル及び（---）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルの表面から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
（―）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（ＰＩ）（この曲線の下の点線は、曲線の当てはめがなされた成分を表す）、（・・・・・・）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）（ＰＡＡｍ）、（−−−）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ＮＨＳ Ａ）（１０％ＮＨＳ）及び（---）Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）の表面から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。表示Ａ及びＢは、それぞれＣ＝Ｏ／Ｎ−Ｃ＝Ｏ及びＯ−Ｃ＝Ｏと関連した結合エネルギーを指す。
培養における２４時間後の、共有結合でカップリングされたＫＤＧＥＡペプチドを備えたＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）表面へのＢＣＥｐ細胞付着を示す代表的視野。 培養における２４時間後の、共有結合でカップリングされたＫＤＧＡＡペプチドを備えたＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）表面へのＢＣＥｐ細胞付着を示す代表的視野。 培養における２４時間後の、加水分解後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）表面へのＢＣＥｐ細胞付着を示す代表的視野。 培養における２４時間後の、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）表面へのＢＣＥｐ細胞付着を示す代表的視野。
培養における２４時間後の、ＴＣＰＳ対照表面へのＢＣＥｐ細胞付着を示す代表的視野。
（―）オートクレーブ滅菌前の及び（---）オートクレーブ滅菌後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。（・・・・・・）オートクレーブ滅菌されなかったサンプルについて得られたところの曲線の当てはめがなされた成分も含められている。
ＰＥＴサンプルについて得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−星形ＰＥＧ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）−ＴＦＡＢサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ被覆ガラス顕微鏡スライド上のＰＴＦＥ円形マスク（ハッチングされた円）の位置を指摘する略図。
ＰＴＦＥ半球の下の領域から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 ＰＴＦＥ半球を取り囲む領域から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ被覆ガラススライドの表面からのＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））の
Figure 0005567337
 のＨｅＬａ細胞付着を示す代表的視野（４×対物倍率）。正方形は、全スライドと比較された画像の領域を指摘する。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）サンプルの表面から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）−ＨＤＩサンプルの表面から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルの表面からの代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ＭＡ−ＧｌｙＧｌｙ）サンプルの表面からの代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰサンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルの表面から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
ＰＳサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 ＰＳ−ＡＬＡＰＰサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。 ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）−ＮＡサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル。
（ｉ）NeutrAvidinTMビオチン結合タンパク質、ビオチニル化ＩｇＧ及びＩｇ−ＨＲＰ接合体（＋ＮＡ，＋１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）、（ｉｉ）ビオチニル化ＩｇＧ及びＩｇ−ＨＲＰ接合体（−ＮＡ，＋１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）、並びに（ｉｉｉ）Ｉｇ−ＨＲＰ接合体のみ（−ＮＡ，−１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）が添加されたＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）を含有するウェルのＡＢＴＳ発色溶液について得られた吸光度値（４０５ｎｍ）。
ＵＶ照射期間のＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ被覆ガラス顕微鏡スライド（透明）上のＵＶ不透明マスク（ハッチングされた長方形）の位置を指摘する略図。矢印は、引き続くＵＶ照射工程のためにマスクが移動された方向を指摘する。
ＵＶ照射時間の関数としてのグラジエントポリマー被覆Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））顕微鏡スライドのＸＰＳ分析から決定された元素比率（○）Ｏ／Ｃ及び（●）Ｎ／Ｃ。
ＵＶ照射を受けなかったスライドの領域（７ｃｍ）から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 １０分のＵＶ照射を受けたところのＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））のグラジエントグラフト重合被膜を含有するスライドの領域（５ｃｍ）から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。 １５分のＵＶ照射を受けたところのＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））のグラジエントグラフト重合被膜を含有するスライドの領域（４ｃｍ）から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル。
図３４： 細胞培養における１８時間後の、グラジエントグラフト重合Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））表面へのＨｅＬａ細胞付着を示す代表的視野（４×対物倍率）。
視野は、ＵＶ照射に５分間暴露された領域を表す。 視野は、ＵＶ照射に１０分間暴露された領域を表す。 視野は、ＵＶ照射に２０分間暴露された領域を表す。 視野は、ＴＣＰＳ対照表面を表す。
実施例
例１
シリコンウェハー基板上におけるｎ−ヘプチルアミン高周波グロー放電（ＲＦＧＤ）薄膜の蒸着
１ｃｍ×１ｃｍのサイズを備えたシリコンウェハー（Ｓｉ）を、２％ＲＢＳ界面活性剤溶液中における３０分間の音波処理そして次いでMilli-QTM水及びエタノール中での完全なすすぎにより清浄にした。高速精製Ｎ2流で乾燥した後、これらのウェハーを他の所に記載された高周波グロー放電プラズマ反応器［Griesser HJ.，Vacuum，３９（１９８９），４８５］中に直ちに導入した。ｎ−ヘプチルアミンプラズマポリマー（ＨＡＰＰ）薄膜の蒸着を、２０Ｗの電力、２００ＫＨｚの周波数及び０．１５０Ｔｏｒｒの初期モノマー圧にて３０秒間行った。ＨＡＰＰ薄膜の蒸着の前及び後の元素比率データが、表１に示されている。これらの元素比率は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて得られた当該二つのサンプルの表面組成から算出された。第１の関心のある点は、Ｓｉ／Ｃ比率が表面改質後に１２．１０から０．００に減少されたことであり、しかしてＨＡＰＰ薄膜がＸＰＳサンプリング深さ（おおよそ１０ｎｍ）と少なくとも同じくらい厚かったこと及び被膜にピンホールがなかったことを指摘する。窒素が薄膜中に存在しており（０．０８６のＮ／Ｃ比率）、またプラズマ室からの取出し時におけるラジカルのクエンチングに因り少量の酸素も存在していた。Ｏ／Ｃ比率は、改質前のＳｉウェハーの表面上の自生酸化物被膜中に存在するＯ／Ｃ比率と比較して、薄膜中の小さい酸素原子百分率に因り、表面改質後に低減された。ＨＡＰＰ薄膜は特質上大部分炭素質であり、そしてその炭素はほとんど脂肪族であった（主成分が２８５ｅＶの結合エネルギーに集中されていた高分解能Ｃ１ｓスペクトル（図１（ａ）参照）から推定された）。この膜中に存在する窒素は、ほぼ完全に表面アミン基の存在に因った。これは、高分解能Ｎ１ｓスペクトルの結合エネルギーすなわち３９９．３９ｅＶ（図１（ｂ）参照）から推定され得る。ＨＡＰＰの表面上のアミン基の存在は、引き続く高分子の共有結合型付着のために有用である。
Figure 0005567337
例２
ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステルの合成
攪拌機、滴下漏斗及び還流凝縮器を備えたフラスコに、２０ｍＬのエタノール中のナトリウムジエチルジチオカルバメート三水和物（３．５ｇ，１．５５×１０-2ｍｏｌ）の溶液を添加した。この溶液に０℃の温度にて０．５ｈの期間にわたって、４−ビニルベンジルクロライド（３．０ｇ，１．９６×１０-2ｍｏｌ）とエタノール（５ｍＬ）の溶液を滴下的に添加した。生じた溶液を室温にて２４時間撹拌してから大容量の水中に注ぎ、そしてジエチルエーテルで抽出した。エーテル相を水で３回洗浄し、そして硫酸ナトリウムで乾燥してから、最後に蒸発によりジエチルエーテルを除去した。残渣をメタノールから３回再結晶して、２．６グラム（８３％）の収量がもたらされた。1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ７．３６（ｓ，４Ｈ，Ｃ6Ｈ4）、６．７０（ｄｄ，Ｊ＝１１．６及び１７．５Ｈｚ，１Ｈ，ＣＨ＝ＣＨ2）、５．７３（ｄ，Ｊ＝１７．５Ｈｚ，１Ｈ，ＣＨ＝ＣＨ 2）、５．２４（ｄ，Ｊ＝１１．５Ｈｚ，１Ｈ，ＣＨ＝ＣＨ 2）、４．５４（ｓ，２Ｈ，ＣＨ 2Ｓ）、４．０４（ｑ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＮＣＨ 2）、３．７３（ｑ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，２Ｈ，ＮＣＨ 2）、１．１９（ｔ，Ｊ＝約７．０Ｈｚ，６Ｈ ＣＨ2ＣＨ 3）。
例３
カルボン酸部分及びイニファーター部分を含有するポリマーの合成
アクリル酸（３．０ｇ，４．１６×１０-2ｍｏｌ，無水，Fluka）を６ｍＬのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（BDH Chemicals）中に溶解し、そして次いでインヒビター・リムーバー（Inhibitor Remover）（Aldrich）を含有するカラムにこの溶液を通すことにより抑制剤を除去した。このアクリル酸溶液に１．１ｇのジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステル（４．３８×１０-3ｍｏｌ）（例２から）及び１５０ｍｇのＡＩＢＮを添加し、そしてその後この溶液を窒素で１０分間パージしそして密封した。６０℃にて夜通し加熱すると、不透明な粘稠ゲルの形成がもたらされ、そしてこの粘稠ゲルを２０ｍＬのＤＭＦの更なる添加により希釈した。次いで、コポリマーを含有するこの溶液をＤＭＦで夜通し透析した（スペクトラム・スペクトラ／ポル（Spectrum Spectra／Por）１モレキュラーポーラスメンブランチューブ，ＭＷカットオフ６０００〜８０００）。透析中、ＤＭＦを２回交換した。次いで、透析チューブの内容物をフラスコに移し、そして５０ｍＬの最終容量に作り上げた。
この最終ポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル）コポリマー（ＰＩ）を定量13Ｃ−ＮＭＲにより特性決定した（13Ｃ−ＮＭＲ（ＤＭＦＨ7／ＤＭＦＤ7，５００ＭＨｚ，δ１０．７、１１．４、３２．７、３９．７８、４０．６６、４１．０１、４１．４４、４６．０３、４８．５９、１２７．４１、１２８．６１、１３３．５、１４２．６、１６９．７（Ｃ＝Ｏ）、１７１．５５（Ｃ＝Ｏ）、１７３．７９（Ｃ＝Ｏ）、１７５．６７（Ｃ＝Ｏ）、１９３．６６（Ｃ＝Ｓ））。ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステル残基対アクリル酸残基の相対割合を、Ｃ＝Ｓ（ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステルから）残基及びＣ＝Ｏ（アクリル酸から）残基に対応するピークを積分することにより得た。この手順により、Ｃ＝Ｓ：Ｃ＝Ｏについて１．０：１０．７の比率が得られ、しかしてこれは８．５：９１．５ｍｏｌ％のジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステル：アクリル酸を含有するポリマーに相当した。
例４
ＨＡＰＰ改質シリコンウェハーへのポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル）の共有結合型カップリング（Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ）
約９：９１ｍｏｌ％のジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステル：アクリル酸の前もって決定されたモル比を有するように合成された例３からのＰＩコポリマーの共有結合型固定化を、ＰＩコポリマーの溶液と共に例１のＨＡＰＰ被覆シリコンウェハーの定温放置により行った（下記参照）。６ｍＬのＤＭＦ及び１ｍＬのMilli-QTM水を含有する混合物に、８．２％（ｗ／ｖ）のコポリマー（ＰＩ）を含有する２ｍＬののＤＭＦ溶液を添加した。次いで、この溶液中に１００ｍｇのＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミド塩酸塩（Sigma）（ＥＤＣ）を溶解し、そして新たにＨＡＰＰで被覆されたシリコンウェハーを添加した。室温における夜通しの定温放置に続いて、ＤＭＦ及びMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
ＰＩコポリマーの共有結合型固定化後のＨＡＰＰ改質シリコンウェハーのＸＰＳ分析によって得られた元素比率が、ＨＡＰＰ改質シリコンウェハーと比較されるように表２に示されている。Ｏ／Ｃ比率は、ＨＡＰＰ改質シリコンウェハーについて得られたものよりも有意に高かった。これは、部分的にはＨＡＰＰ層の酸化に及びまた共有結合でカップリングされたＰＩコポリマー内に含有されたアクリル酸残基の存在に因った。更に、Ｎ／Ｃ比率は低減され、またＰＩコポリマー層からの硫黄が検出された。
Figure 0005567337
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトルもまた図２に示されており、しかしてそれは下にあるＨＡＰＰ基材及び共有結合で固定化されたＰＩコポリマー層の両方の典型的特徴、特にカルボン酸残基の存在に因るＣ１ｓスペクトルの明確な成分（２８９．２ｅＶの結合エネルギー）を含有する。
例５
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰＥＧＭＡ（４７５）モノマーのグラフト重合
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、例４のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。Milli-QTM水中の４７５の分子量を備えたポリ（エチレングリコール）メタクリレート（ＰＥＧＭＡ（４７５））の１０％（ｖ／ｖ）溶液（この溶液から抑制剤が除去されていた）でこの室を満たし、そしてこのモノマー溶液から酸素を除去するために精製窒素をセルに流し通した。次いで、このセルをエレクトロ−ライト（Electro-lite）ＥＬ−Ｃ８００紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を３０分間行った（３０ｍＷ・ｃｍ-2の強度，主として３６５ｎｍの波長）。照射後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。表面からのＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））のグラフトの前及び後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルのＸＰＳ分析によって得られた元素比率が、表３に示されている。ここで、グラフト後のＯ／Ｃ比率は、Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））の組成における多量のＯ（理論Ｏ／Ｃ＝０．６６７）に因り有意に増加された。Ｎ／Ｃ比率もまた、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ基材の上のＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））層の存在に因り減少された。
Figure 0005567337
Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜（この場合におけるその厚さはＸＰＳサンプリング深さと非常に似ていた）の存在は、高分解能Ｃ１ｓスペクトルにおけるエーテル（Ｃ−Ｏ）炭素の大きい寄与（２８６．６ｅＶの結合エネルギーにおける図３が参照される）により確認された。
例６
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面からのアクリルアミドモノマーのグラフト重合
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、例４のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。Milli-QTM水中のアクリルアミドの５％（ｖ／ｖ）溶液でこの室を満たした。次いで、このセルをスペクトロライン（Spectroline）ＳＢ−１００Ｃ／Ｆ紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を２０分間行った（おおよそ２８０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Figure 0005567337
例７
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面からのグルコシドＭＡモノマーのグラフト重合
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、例４のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。Milli-QTM水中の２−メタクリルオキシエチルグルコシド（グルコシドＭＡ，Polysciences）の１０％（ｖ／ｖ）溶液（この溶液から抑制剤が除去されていた）でこの室を満たした。次いで、このセルをスペクトロライン（Spectroline）ＳＢ−１００Ｃ／Ｆ紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を２０分間行った（おおよそ２８０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Figure 0005567337
Ｐ（グルコシドＭＡ）グラフトによっての表面改質の前及び後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた元素比率が、表５に示されている。
表面の元素比率に対するグラフト反応の影響は、Ｏ／Ｃ比率が劇的に増加された（被膜中の各グルコース残基における多数のヒドロキシル基に因り）及びＮ／Ｃ比率がＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ基材の上のＰ（グルコシドＭＡ）被膜の存在に因り低減されたことにおいて明らかである。この被覆手順の成功は、高分解能Ｃ１ｓスペクトル（その代表例は、図５に示されている）を得ることにより確認された。このスペクトルは、２８６．７ｅＶの結合エネルギーにおけるところのヒドロキシル基に結合された炭素に因る特有の成分を含有する。
例８
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面からのquat−アミンＭＡモノマーのグラフト重合
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、例４のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを置いた。Milli-QTM水中の［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］−トリメチルアンモニウムクロライド（quat−アミンＭＡ，Aldrich）の１０％（ｗ／ｖ）溶液（この溶液から抑制剤が除去されていた）でこの室を満たした。窒素ガスで１０分間パージしてこのモノマー溶液から溶存酸素を除去した後、このセルをスペクトロライン（Spectroline）ＳＢ−１００Ｃ／Ｆ紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を２０分間行った（おおよそ２８０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Ｐ（quat−アミンＭＡ）グラフトによっての表面改質の前及び後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた元素比率が、表６に示されている。表面の元素比率に対するグラフト反応の影響は、Ｏ／Ｃ比率が劇的に低減された及びＮ／Ｃ比率がＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ基材の上のＰ（quat−アミンＭＡ）被膜内の窒素の存在に因り増加されたことにおいて明らかである。
Figure 0005567337
この被覆手順の成功は、高分解能Ｃ１ｓスペクトル（その代表例は、図６に示されている）を得ることにより確認された。このスペクトルは２８６．６ｅＶの結合エネルギーにおけるところのグラフト層内のＣ−Ｎ結合に因る特有の成分を含有し、並びにＮ１ｓスペクトル（データは示されていない）において、四級化アミンについて特有である高結合エネルギー成分を含有する。
例９
細胞培養実験
１ｃｍ×１ｃｍのサイズを備えた一連のＳｉウェハー上に、ＨｅＬａ細胞を播種した。表面改質当たり３つの反復試験片を用いた。細胞付着実験に先だって、サンプルを２４ウェル型組織培養トレーの個々のウェルにおいて、２×ペニシリン／ストレプトマイシン（１００／２００μｇ／ｍＬ）中に４℃にて夜通し浸漬した。次いで、ＨｅＬａ細胞をウェル当たり２×１０5細胞の密度にて播種し、そして２４時間培養した。これらの３つの反復試験片は、培養の最後の４時間ＭＴＴで代謝的に標識付けした。細胞付着結果は、標準細胞培養基材である組織培養ポリスチレン（ＴＣＰＳ）に関して表される。
ＴＣＰＳ対照表面と比較して、細胞付着の有意な低減という所望の制御生物学的応答が、表７に示されているように、すべてのグラフトポリマーについて達成された。細胞数がグラフトポリマーにおいて低減されたのみならず、付着されたままにあった細胞は、それらの丸いモルホロジーにより指摘されているように（図７）、効果的に伸展することができなかった。更に、Ｓｉ、Ｓｉ−ＨＡＰＰ及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ対照表面はすべて、高い細胞付着（ＴＣＰＳに関して７５．２％と８６．５％の間）を示した、ということが注目されるべきである。
Figure 0005567337
例１０
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）コポリマー被膜の作製
パートＡ： 重合性ワルファリン誘導体（コハク酸２−［２−（２−｛２−［２−（２−メチル−アクリロイルオキシ）−エトキシ］−エトキシ｝−エトキシ）−エトキシ］−エチルエステル２−オキソ−３−（３−オキソ−１−フェニル−ブチル）−２Ｈ−クロメン−４−イルエステル）（ワルファリンＭＡ）の合成
ワルファリン（３．９３ｇ，１２．８ｍｍｏｌ）をジクロロメタン（５０ｍＬ）中に室温にて懸濁した。トリエチルアミン（１．９ｍＬ，１．４ｇ，１３．９ｍｍｏｌ）の添加により、ワルファリンの溶解がもたらされた。このワルファリン溶液にジクロロメタン（約１０〜１５ｍＬ）中のポリ（エチレングリコール（３６０））メタクリレートスクシネートの酸塩化物（５．４３ｇ，１１．６ｍｍｏｌ）を室温にて滴下的に添加し、そして約１時間撹拌した。この反応混合物を水で（未反応ワルファリンを除去するために）、希塩酸でそしてブラインで洗浄してから、乾燥（硫酸マグネシウム）した。
溶媒を蒸発によって除去すると、淡色油生成物（９．１ｇ）が得られた。これは、微量の未反応ワルファリン及びジクロロメタンを有するように思われた。この油をエーテル及び最小限のジクロロメタン中に溶解し、そして１Ｍ水酸化ナトリウムで２回、希塩酸で２回そしてブラインで１回洗浄してから乾燥し、そして蒸発によって溶媒を除去して透明な油が得られた。1Ｈ−ＭＮＲ（ＣＤＣｌ3，２００ＭＨｚ）δ１．９３（ｓ，メタクリレートメチル，３個のＨ）、２．１４（ｓ，メチル，３個のＨ）、２．８２（多重，２個のＨ）、３．０６（多重，２個のＨ）、３．４４（ｄ，Ｊ７．３Ｈｚ，ワルファリンＣＨ2，２個のＨ）、３．６２（ｓ，ＰＥＧのＣＨ2群）、３．７２（幅広いｓ，ＰＥＧのＣＨ2，２個のＨ）、４．２６（見掛けのｔ，Ｊ約５Ｈｚ，ＰＥＧのＣＨ2，２個のＨ）、４．８０（幅広いｓ，１個のＨ）、５．５４（幅広いｓ，＝ＣＨ，１個のＨ）、６．１０（幅広いｓ，＝ＣＨ，１個のＨ）、７．１６〜７．４０（多重，芳香族）、７．４３〜７．５３（多重，芳香族）ｐｐｍ。
パートＢ： Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰＥＧＭＡ（４７５）とワルファリンＭＡの混合物のグラフト重合
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。２０ｍＬのＤＭＦ中の１．０６ｇ（２．２３×１０-3ｍｏｌ）のＰＥＧＭＡ（４７５）及び０．４１ｇ（５．６６×１０-4ｍｏｌ）のワルファリンＭＡを含有する溶液（ＰＥＧＭＡ（４７５）対ワルファリンＭＡのモル比は８：２であった）でこの室を満たした。窒素で１５分間パージした後、このセルをエレクトロ−ライト（Electro-lite）ＥＬ−Ｃ８００紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ照射（３０ｍＷ・ｃｍ-2，主として３６５ｎｍ）を用いて、重合を３０分間行った。次いで、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Figure 0005567337
表面からＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）の被膜をグラフトする前及び後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルのＸＰＳ分析から得られた元素比率が、表８に示されている。比較のために、グラフトＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））ホモポリマー被膜から得られたデータも含められている。得られたＯ／Ｃ比率は、ＰＥＧＭＡ（４７５）（理論Ｏ／Ｃ＝０．４７７）及びワルファリンＭＡ（理論Ｏ／Ｃ＝０．３５９）の両方を含有するグラフトコポリマー層について予期され得たように、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）サンプルについて得られたＯ／Ｃ比率の中間にあった。Ｎ／Ｃ比率に基づくと、Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）層の脱水された厚さは、Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）
）層よりわずかに小さいように思えた。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）サンプルの表面から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルが、図８に示されている。Ｏ／Ｃ比率の場合のように、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）サンプルから得られたＣ１ｓスペクトルのプロフィールは、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルから得られたプロフィールとＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプル（例４参照）から得られたプロフィールの中間にあるはずである。図７に示されたスペクトルを区別する特徴は、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ワルファリンＭＡ）サンプルから得られたスペクトルへの脂肪族炭化水素寄与とエステル寄与の相対強さの増加であった。該スペクトルへの様々な寄与の一層詳細な解析により、ＰＥＧＭＡ（４７５）対ワルファリンＭＡのモル比はモノマー供給物中に存在するモル比と似ていたことが指摘された。
例１１
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−ｂ−アクリルアミド）ジブロックコポリマー被膜の作製
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。Milli-QTM水中のＰＥＧＭＡ（４７５）の１０％（ｖ／ｖ）溶液（この溶液から抑制剤が除去されていた）でこの室を満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルをエレクトロ−ライト（Electro-lite）ＥＬ−Ｃ８００紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を３０分間行った（おおよそ３０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。第２段階の重合のために、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルを再び清浄な室中に置き、そしてMilli-QTM水中のアクリルアミドの５％（ｗ／ｖ）溶液で満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルを再びエレクトロ−ライト（Electro-lite）ＥＬ−Ｃ８００紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を３０分間行った（おおよそ３０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。最後に、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Figure 0005567337
ＸＰＳ分析により決定された場合のサンプルの表面組成から算出された元素比率が、表９に示されている。ここで、我々は、この二段階被覆手順が予備的Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜（増加Ｏ／Ｃ，低減Ｎ／Ｃ）及びそれに続く第２の成功的Ｐ（アクリルアミド）被膜（減少Ｏ／Ｃ及び増加Ｎ／Ｃ）をもたらしたことが分かり得る。第１ポリマー層の上に第２ポリマー層を生成させるべき能力は、この場合における重合のリビング特質（すなわち、イニシエーターが、被覆手順の第１段階においてＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））鎖の端に存在しそして第２段階においてＰ（アクリルアミド）鎖の重合を開始させるのに利用可能である）を示す。代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルが、純Ｐ（ＰＥＧＭＡ）ホモポリマー被膜と比較されるように図９に示されている。ここで、我々は、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−ｂ−ＡＡｍ）被膜から得られたスペクトルが合理的にＰ（アクリルアミド）被膜を表していたが、しかしその下のＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜からの特徴（エーテル炭素）が依然として現れていた（これは、ＸＰＳがＰ（アクリルアミド）層の下のＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜をサンプリングしていたことを指摘する）ことが分かり得る。
例１２
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−ｂ−ＰＥＧＭＡ（４７５））ジブロックポリマー被膜の作製
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。Milli-QTM水中のアクリルアミドの５％（ｖ／ｖ）溶液でこの室を満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルをスペクトロライン（Spectroline）ＳＢ−１００Ｃ／Ｆ紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を２０分間行った（おおよそ２８０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。第２段階の重合のために、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルを清浄な室中に置き、そしてMilli-QTM水中のＰＥＧＭＡ（４７５）の１０％（ｗ／ｖ）溶液（この溶液から抑制剤が除去されていた）で満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルをスペクトロライン（Spectroline）ＳＢ−１００Ｃ／Ｆ紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を２０分間行った（おおよそ２８０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Figure 0005567337
上記の例１１に示された態様に類似した態様で、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−ｂ−ＰＥＧＭＡ（４７５））ジブロックポリマー被膜の作製に通じる二段階被覆手順のＸＰＳ分析によって決定された元素比率が、表１０に示されている。この場合において、被覆手順の順序は、例１１に示されたものの逆である。アクリルアミドモノマー溶液中での表面開始重合は、第１Ｐ（アクリルアミド）被膜（低減Ｏ／Ｃ及び増加Ｎ／Ｃ）をもたらした。Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））での第２段階被覆は、増加Ｏ／Ｃ値及び低減Ｎ／Ｃ値をもたらした。第１ポリマー層の上に第２ポリマー層を生成させるべき能力は、この場合における重合のリビング特質（すなわち、イニシエーターが、被覆手順の第１段階においてＰ（アクリルアミド）鎖の端に存在しそして第２段階においてＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））鎖の重合を開始させるのに利用可能であった）を示す。Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−ｂ−ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜から得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルが図１０に示されており、そしてＰ（アクリルアミド）被膜のそれと比較される。ここで、我々は、そのスペクトルが合理的にＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜を表していたが、しかしその下のＰ（アクリルアミド）被膜からの特徴（より高い結合エネルギーの脂肪族炭素成分及びアミド炭素成分）が依然として現れていた（これは、ＸＰＳがＰ（ＰＥＧＭＡ）層の下のＰ（アクリルアミド）被膜をサンプリングしていたことを指摘する）ことが分かり得る。
例１３
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−ｂ−quat−アミンＭＡ）ジブロックポリマー被膜の作製
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。Milli-QTM水中のアクリルアミドの５％（ｖ／ｖ）溶液でこの室を満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルをスペクトロライン（Spectroline）ＳＢ−１００Ｃ／Ｆ紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を２０分間行った（おおよそ２８０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。第２段階の重合のために、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルを再び清浄な室中に置き、そしてMilli-QTM水中の［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］−トリメチルアンモニウムクロライド（quat−アミンＭＡ，Aldrich）の１０％（ｗ／ｖ）溶液で満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルを再びスペクトロライン（Spectroline）ＳＢ−１００Ｃ／Ｆ紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を再び２０分間行った（おおよそ２８０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Figure 0005567337
Ｐ（アクリルアミド）の成功的グラフトは、第１工程における１０ｎｍの程度の脱水された層厚（０．０５５から０．２２８へのＮ／Ｃの増加により指摘される）並びにグラフト後のＯ／Ｃ値の低減でもって達成された、ということが表１１に示されたデータの考察により示唆される。ポリ（quat−アミンＭＡ）の層の第２段階ポリマーグラフトもまた、減少されたＯ／Ｃ比率及びＮ／Ｃ比率に基づくと成功であった。しかしながら、元素比率は、Ｐ（quat−アミンＭＡ）の脱水された層厚が１０ｎｍより小さかったことを示唆する。図１１に示されたようなＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−ｂ−quat−アミンＭＡ）表面のＣ１ｓの高分解能スペクトルは、Ｐ（アクリルアミド）層及びＰ（quat−アミンＭＡ）層の両方の成分が存在していた（アミド及びＣ−Ｎ炭素）ので、様々な表面被覆段階について得られた元素比率に基づいた結論を支持する。更なる証拠は、アミド（Ｐ（アクリルアミド）層から）成分及び四級化アミン（Ｐ（quat−アミンＭＡ）層から）成分の両方を含有する高分解能ＸＰＳのＮ１ｓスペクトル（示されていない）により与えられる。
例１４
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−ｂ−（アクリルアミド−コ−ＰＥＧＭＡ（４７５）））ジブロックコポリマー被膜の作製
石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルを移した。Milli-QTM水中のＰＥＧＭＡ（４７５）の１０％（ｖ／ｖ）溶液（この溶液から抑制剤が除去されていた）でこの室を満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルをエレクトロ−ライト（Electro-lite）ＥＬ−Ｃ８００紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を３０分間行った（おおよそ３０ｍＷ・ｃｍ-2の強度，主として３６５ｎｍの波長）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。第２段階の重合のために、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルを清浄な室中に置き、そしてMilli-QTM水中の８：２のモル比のアクリルアミド及びＰＥＧＭＡ（４７５）の５％（ｗ／ｖ）溶液で満たした。窒素で１０分間パージした後、このセルを再びエレクトロ−ライト（Electro-lite）ＥＬ−Ｃ８００紫外／可視光源の下に１０ｃｍの距離にて置いた。ＵＶ重合を再び３０分間行った（おおよそ３０ｍＷ・ｃｍ-2の強度，主として３６５ｎｍの波長）。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で完全に洗浄した。
Figure 0005567337
グラフト重合による表面改質の二つの段階からのサンプルのＸＰＳ分析によって得られた原子比率が、表１２に示されている。第１段階すなわちＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））ホモポリマー被膜の作製について、得られたＯ／Ｃ比率及びＮ／Ｃ比率は、Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜がＸＰＳサンプリング深さの程度の脱水された厚さでもって得られたことを示唆する。第２段階は、８０：２０のモル比のアクリルアミドとＰＥＧＭＡ（４７５）の共重合であった。得られたＮ／Ｃ比率の増加及びＯ／Ｃ比率の減少は、第１Ｐ（ＰＥＧＭＡ）層の上における第２ブロックの成功的重合及びこの層にアクリルアミドが組み込まれたことを示唆する。両方の層中におけるＰＥＧＭＡの存在に因り、第２ブロックの厚さを査定することは可能でない。元素比率データに基づいた結論は、当該二つのサンプルからの高分解能Ｃ１ｓスペクトル（図１２参照）の比較により確認された。第２段階から得られたスペクトルは、明らかに、ＰＥＧＭＡ（強いエーテル寄与）及びアクリルアミド（増加された脂肪族炭化水素及びアミド寄与）から予期される特徴を含有する。
例１５
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）コポリマー被膜の作製
パートＡ： 重合性ビオチン誘導体（２−メチル−アクリル酸２−｛２−［５−（２−オキソ−ヘキサヒドロ−チエノ［３，４−ｄ］イミダゾル−４−イル）−ペンタノイルアミノ］−エトキシ｝−エチルエステル）（ビオチンＭＡ）の合成
６−（５−エチル−２−オキソ−イミダゾリジン−４−イル）−６−メルカプト−ヘキサン酸［２−（２−ヒドロキシ−エトキシ）−エチル］−アミド（ビオチニル化アルコール）を、文献（Qi,K等，J. Am. Chem. Soc.，２００４，１２６，６５９９，支持情報セクション）に報告された態様で合成した。この化合物（１．６０ｇ，４．８５ｍｍｏｌ）、メタクリル酸（０．９２７ｇ，１０．７７ｍｍｏｌ）、４−（ジメチルアミノ）ピリジン（１．３４７ｇ，１１．０２ｍｍｏｌ）、１，３−ジシクロヘキシルカルボジイミド（４．０５６ｇ，１５．２９ｍｍｏｌ）（ＤＣＣ）及びジクロロメタン（１２５ｍＬ）を、磁気攪拌機を備えた２５０ｍＬ丸底フラスコ中に入れた。この反応物を３５℃にてＮ2下で５日間撹拌した。この反応混合物を濾過し、そして濾液をクロロホルム（２００ｍＬ）とブライン（２００ｍＬ）の間で分配した。クロロホルム層を分離し、乾燥（ＭｇＳＯ4）し、そして蒸発乾固して白色ペーストが得られた。この白色ペーストをジエチルエーテルでよく洗浄し、そして洗液を捨てた。残存する固体は、当該生成物及びいくらかのＤＣＣ−尿素副生成物を含有していた。次いで、この固体生成物を最小限の量のジクロロメタン中に溶解し、そしてクロロホルム中５％メタノールで予備調整されていたシリカゲル（シリカ９３８５）を含有するクロマトグラフィーカラムに通した。ＤＣＣ−尿素副生成物が最初にそして次いで所望の重合性ビオチン誘導体が流され出た。用いられた溶離溶媒系は、クロロホルム中５％メタノールであった。集められたすべての画分を薄層クロマトグラフィー（シリカ，重合性ビオチンを含有する画分はヨウ素で明褐色に着色する）により分析した。純度について検査するためにすべての個々の画分について1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを得てから、精製生成物を含有する画分を一緒にした。この段階における純生成物に安定剤（４−メトキシフェノール，ジクロロメタン中２ｍｇ）を添加してから、蒸発乾固して白色固体（１．３０ｇ，収率６６．４％）が得られた。1Ｈ−ＮＭＲ（ＭｅＯＤ，４００ＭＨｚ）δ１．３９〜１．７８（ｍ，６Ｈ，ＣＨ 2ＣＨ 2ＣＨ 2ＣＨ2ＣＯＮ）、１．９４（ｓ，３Ｈ，ＣＨ 3）、２．２０（ｔ，Ｊ＝７．２７Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ 2ＣＯＮ）、２．７０（ｄ，Ｊ＝１２．７３Ｈｚ，１Ｈ，ビオチン単位のＣＨ 2Ｓの一つ）、２．９０（ｄｄ，Ｊ＝４．６０Ｈｚ及び１２．７３Ｈｚ，１Ｈ，ビオチン単位のＣＨ 2Ｓの一つ）、３．１７３〜３．２２１（ｍ，１Ｈ，ビオチン単位のＣＨＳ）、３．３４〜３．３７（ｍ，２Ｈ，ＣＨ 2Ｎ）、３．５５〜３．５７（ｍ，２Ｈ，ＣＨ 2Ｏ）、３．７０〜３．７３（ｍ，２Ｈ，ＣＨ 2Ｏ）、４．２７〜４．３１（ｍ，３Ｈ，ビオチン単位のＣＨＣＨＳ及びＣＨ 2Ｏ）、４．４７〜４．５０（ｍ，１Ｈ，ビオチン単位のＣＨＣＨ2Ｓ）、５．６３（幅広いｓ，１Ｈ，ＣＨ ビニル）、６．１１（幅広いｓ，１Ｈ，ＣＨ ビニル）ｐｐｍ。13Ｃ−ＮＭＲ（ＭｅＯＤ，４００ＭＨｚ）δ１８．５９、２６．９９、２９．６４、２９．８９、３６．８８、４０．４６、４１．１８、４８．５１、４８．７３、４８．９４、４９．１５、４９．３６、４９．５８、４９．７９、５７．１４、６１．７８、６３．５２、６５．２３、７０．０６、７０．７７ｐｐｍ。
パートＢ： Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのアクリルアミドとビオチンＭＡの混合物のグラフト重合
アリルアミンをｎ−ヘプチルアミンの代わりに用いたこと以外は例１（Ｓｉ−ＨＡＰＰについて）によってのようにして、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面を作製した。アリルアミンプラズマポリマー（ＡＬＡＰＰ）薄膜の蒸着を、２０Ｗの電力、２００ｋＨｚの周波数及び０．２５Ｔｏｒｒの初期モノマー圧にて３０秒間行った。ＰＩコポリマーの共有結合型固定化を例４によってのように行って、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面を生成させた。石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、これらを置いた。この室に、（ｉ）８２ｍｇの重合性ビオチン、３００ｍｇのアクリルアミド及び６ｍＬのＤＭＦを含有する溶液（５ｍｏｌ％，Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−５％ビオチンＭＡ））又は（ｉｉ）１７４ｍｇの重合性ビオチン、３００ｍｇのアクリルアミド及び６ｍＬのＤＭＦを含有する溶液（１０ｍｏｌ％，Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ））を添加した。各場合におけるこのモノマー溶液を純窒素ガスで１０分間パージして溶存酸素を除去した。パージした後、入口弁及び出口弁を閉じ、そしてエクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、サンプルをＵＶ線（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）に暴露した。照射後、サンプルを取り出し、そしてＤＭＦ中で２時間３回洗浄し、新鮮なＤＭＦ中に夜通しそして次いで新鮮なＤＭＦ中に２日間、時々振とうしながら浸漬した。最後に、サンプルをMilli-QTM水中で５時間の期間にわたって５回洗浄した。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）サンプルはまた、NeutrAvidinTMビオチン結合タンパク質の溶液（ＨＥＰＥＳ緩衝液中５０μｇ／ｍＬ）に室温にて夜通し暴露し、次いで１Ｍ−ＮａＣｌ中ですすぎ（２時間にわたって２回、次いで夜通し）そしてＨＥＰＥＳ緩衝液中ですすぎ（２時間にわたって３回）、そして最後にMilli-QTM水中で半時間の期間にわたって５回すすいでから乾燥した。ＨＥＰＥＳ緩衝液は１５０ｍＭのＮａＣｌ及び２０ｍＭの［４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンエタンスルホン酸ナトリウム塩］（ＨＥＰＥＳ）を含有し、そして１Ｍ−ＮａＯＨ溶液を用いてｐＨ７．２に調整された。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰサンプル及びＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルについてＸＰＳ分析によって得られた元素比率が、表１３に示されている。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰサンプルはＣ、Ｏ及びＮしか含有していなかったこと及び得られたＯ／Ｃ比率は非常に低かったことが、観察され得る。Ｓｉ−ＡＬＰＰ表面へのイニファーター部分を含有する高分子（ポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル））の共有結合型カップリングは、有意により多い酸素（Ｏ／Ｃ＝０．１８６）の組込み、低減窒素含有率、及びイニファーター部分の存在から硫黄の組込みをもたらした。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−５％ビオチンＭＡ）表面及びＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）表面について得られたＯ／Ｃ元素比率及びＮ／Ｃ元素比率は、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面について得られたものより有意に高く、しかして重合反応が両方の場合において成功であったことを示唆する。加えて、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）について得られたＮ／Ｃ比率は、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−５％ビオチンＭＡ）について得られたものより低く、しかして予期されたように、より少ないアクリルアミドが重合中ポリマー鎖中に組み込まれたことを示唆する。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−５％ビオチンＭＡ）表面及びＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）表面について得られた元素比率は、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）表面について得られたものとは有意に異なっており、しかしてビオチンが被膜中に成功的に組み込まれたことを示唆する。NeutrAvidinTMであるビオチン結合タンパク質への暴露後のＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）表面について得られた元素比率もまた、表１３に含められている。グラフトポリマー鎖中に組み込まれたビオチン部分が生物学的に活性である（すなわち、リガンド受容体相互作用によってNeutrAvidinTM分子と相互作用し得る）ならば、その場合にはNeutrAvidinTM分子はＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）表面に非常に強く結合されることになる。NeutrAvidinTMと共に定温放置された前と後のＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）サンプルについて得られた元素比率の比較（増加Ｏ／Ｃ、Ｎ／Ｃ及び低減Ｓ／Ｃ）は、明らかに、有意量のNeutrAvidinTMがポリマー被膜に結合されていた（おびただしいすすぎ手順後依然として存在していた）ことを示唆する。
追加情報が、サンプルの高分解能ＸＰＳ分析から得られ得る。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰサンプル及びＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトルが、図１３に示されている。得られたピーク形は、これらの二つのサンプルについて非常に異なっていた。特に、カルボン酸に典型であるより高い結合エネルギー成分がＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩからのスペクトルに存在しており、しかしてＳｉ−ＡＬＡＰＰ表面へのイニファーター部分を含有する高分子（ＰＩコポリマー）のカップリングが、上記に示された低分解能分析（表１３参照）の解釈の支持で、成功であったことを指摘する。更に、様々な高分解能Ｃ１ｓスペクトルの間の差異を、曲線の当てはめのルーチンによっての様々なスペクトル成分の解析により定量化した（表１４参照）。この表において、様々なスペクトル寄与は、Ｃ１＋Ｃ２／Ｃ（炭化水素）、Ｃ３（Ｃ−Ｏ／Ｃ−Ｎ）、Ｃ４（Ｃ＝Ｏ）及びＣ５（Ｏ−Ｃ＝Ｏ）（対応的により高い結合エネルギーを備える）と称される。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプル、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−Ｐ（アクリルアミド−コ−５％ビオチンＭＡ）サンプル、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）サンプル、並びにNeutrAvidinTM（ＮＡ）ビオチンＭＡ結合タンパク質の溶液（ＨＥＰＥＳ緩衝液中５０μｇ／ｍＬ）への夜通しの暴露後のＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）サンプルから得られた高分解能スペクトルの比較が、図１４（ａ）に示されている。
Figure 0005567337
これらのサンプルの各々について得られたそして図１４（ａ）に示されたスペクトルの形において、明らかな相違がある。たとえば、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルは、２８５及び２８８．２ｅＶにおける２つの主成分を有する。ビオチン部分の組込みはＣ３成分の増加をもたらし、しかしてこれは、組込みビオチンの量が５から１０ｍｏｌ％へ増加された場合により顕著になった。NeutrAvidinTMの溶液へのＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ビオチンＭＡ）サンプルの暴露は、Ｃ３成分及びＣ４成分の両方の増加をもたらした（この結果は、タンパク質の存在に典型である）。これらの差異を曲線の当てはめのルーチンにより定量化し、そして比較の目的のために表１４に示されている。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）のサンプルについて、NeutrAvidinTMの溶液への暴露（ＨＥＰＥＳ緩衝液中５０μｇ／ｍＬ，室温にて夜通し）は、高分解能Ｃ１ｓスペクトルを有意には変化させず（図１４（ｂ）参照）、しかしてNeutrAvidinTMの結合をもたらすことになるのは被膜中のビオチン部分の存在であることを指摘する。加えて、更に、タンパク質吸着に対するＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）の抵抗を、ヒト血清アルブミンの溶液への暴露（ＨＳＡ，リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中１００μｇ／ｍＬ，３７℃２時間）により例示した。三つのスペクトル（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）のサンプル、ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）への暴露の前及び後のサンプル、並びにNeutrAvidinTMへの暴露の前及び後のサンプル）はほとんど完全に重なり、しかしてタンパク質吸着はＸＰＳ技法で検出可能でなかった（＜約１０ｎｇ／ｃｍ2）ことを指摘する、ということが図１４（ｂ）から分かり得る。
Figure 0005567337
例１６
ＡＴＲＰ開始を用いてのＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜の作製
パートＡ： 重合性ＡＴＲＰイニシエーター（２−メチル−アクリル酸−（２−ブロモ−２−メチル−プロピオニルオキシ）−エチルエステルの合成
エチルアセテート（１５ｍＬ）中の２−ブロモイソブチリルブロマイド（５．７９ｇ，０．０２５２ｍｏｌ，１．１モル当量（ＭＥ））を、約０℃に予備冷却されたところの三つ口丸底フラスコ中におけるエチルアセテート（５０ｍＬ）中の２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）（２．９７８ｇ，０．０２２８９ｍｏｌ，１ＭＥ）及びトリエチルアミン（２．７７ｇ，０．０２７５ｍｏｌ，１．２ＭＥ）の溶液に、Ｎ2下で滴下的に添加した。この反応混合物を室温に温め、そして夜通し撹拌した。次いで、この反応混合物を蒸発乾固し、ジクロロメタン（５０ｍＬ）中に溶解し、洗浄（２％Ｋ2ＣＯ3）し、そしてシリカゲル（１．０９３８５．１０００，Merck）の充填物に通した。濾液を蒸発乾固して、透明な無色油生成物（４．３ｇ，６７．４％の収率）が得られた。４−メトキシフェノール（ＭＥＨＱ）（１ｍｇ）を抑制剤として添加した。1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，４００ＭＨｚ）δ１．９１（ｓ，６Ｈ，（ＣＨ 3）2Ｃ（Ｂｒ）ＣＯＯ−）、１．９３（ｓ，３Ｈ，ＣＨ 3Ｃ（ＣＨ2）ＣＯＯ−）、４．４０（幅広いｓ，４Ｈ，−ＯＣＨ 2ＣＨ 2Ｏ−）、５．５７（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）、６．１２（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）ｐｐｍ。13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，４００ＭＨｚ）１８．１７、３０．５９、３０．６８、５５．２９、６１．８４、６３．４６、１２６．０６、１３５．８１、１６６．９０、１７１．３４ｐｐｍ。
部分Ｂ： カルボン酸部分及びＡＴＲＰイニシエーター部分を含有するコポリマー（ＰＡＴＲＰＩコポリマー）の合成
アクリル酸（１．５ｇ，２．０８×１０-2ｍｏｌ，無水）を５ｍＬのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に添加し、そして次いでインヒビター・リムーバー（Inhibitor Remover）（Aldrich）を含有するカラムにこの溶液を通すことにより抑制剤を除去した。０．５８１ｇ（２．０８１５×１０-3ｍｏｌ）の２−メチル−アクリル酸−（２−ブロモ−２−メチル−プロピオニルオキシ）−エチルエステル（１０ｍｏｌ％）及び７５ｍｇの２，２′−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）の添加後、この溶液を窒素で１０分間パージしそして密封した。６０℃にて夜通し加熱すると、白色沈殿物がもたらされ、そしてこの沈殿物を更なる１０ｍＬのＤＭＦの添加により溶解した。次いで、コポリマーを含有するこの溶液をＤＭＦで夜通し透析した（スペクトラム・スペクトラ／ポル（Spectrum Spectra／Por）１モレキュラーポーラスメンブランチューブ，ＭＷカットオフ６０００〜８０００）。透析中、ＤＭＦを２回交換した。次いで、透析チューブの内容物をフラスコに移し、そして２５ｍＬの最終容量に作り上げた。生じたコポリマーの定量13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを得た。13Ｃ−ＮＭＲ（ＤＭＦＨ7／ＤＭＦＤ7，５００ＭＨｚ）δ１８．１０、１９．４４、４１．３２、４５．９１、５６．９４、６０．１５、６２．０３、６３．６５、１７１．０７、１７１．８７、１７６．０５。１７１．８７（Ｏ＝Ｃ−Ｏ）と１７６．０５（Ｏ＝Ｃ−ＯＨ）ｐｐｍにおけるカルボニルピークの積分の比率を得ることにより、このコポリマーの化学量論は、９２．８：７．２のアクリル酸：ＡＴＲＰイニシエーターであると分かった。
パートＣ： Ｓｉ−ＨＡＰＰ表面上へのポリ（アクリル酸−コ−ＡＴＲＰイニシエーター）の共有結合型カップリング（Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ）
２０：７０のＨ2Ｏ（ｐＨ５）：ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及び２ｍｇ／ｍＬのＰＡＴＲＰＩコポリマーを含有する溶液を作製し、そして一連の清浄にされたガラスバイアル中に分与した。各バイアル中に、２．０７ｍｇ／ｍＬの溶液濃度を作るのに適切な量の１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）を量り取った。これらのバイアルを穏やかに振とうして、ＥＤＣが完全に溶解されるのを確実にし、そしてＳｉ−ＨＡＰＰサンプル（例１参照）をバイエル中に置いた（ＨＡＰＰ薄膜は新たに蒸着された）。これらのバイアルを夜通し穏やかに振とうし、そして次いで２：７のＨ2Ｏ：ＤＭＦ（ｖ／ｖ）の溶液で６回すすぎ（すすぎ間を少なくとも１５分にして）、次いで４のｐＨにおけるMilli-QTM精製水ですすぎ、そして最後にMilli-QTM水で３回すすいだ。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩのＸＰＳ分析の結果は、表１５に示されている。ここで、Ｓｉ−ＨＡＰＰ表面上へのＰＡＴＲＰＩコポリマーのグラフトは多量の酸素（Ｏ／Ｃは０．１８８から０．３９４に変動した）並びに臭素の組込みをもたらしたことが明らかであり、しかして組み込まれた酸素の大部分はポリマー中のアクリル酸残基に由来し、そして臭素はＡＴＲＰイニシエーターに由来する。Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩサンプルから得られた代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルの例が、図１５に示されている。ここで、Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩサンプルからのスペクトルの形の相違、特に、表面上へのアクリル酸残基の導入に対応する高結合エネルギースペクトル成分（結合エネルギーおおよそ２８９ｅＶ）の存在（これによりカップリング反応が成功であったことが確認される）が明らかに分かり得る。
パートＤ： Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ表面からのポリ（ポリ（エチレングリコールメタクリレート）（４７５））のグラフト重合
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ表面の表面からのポリ（ポリ（エチレングリコールメタクリレート）（４７５））のグラフトのための手順を、少数の若干の改変でもって大部分文献（Feng,W.等，Macromol. Rapid Commun.，２００５，２６，１３８３）から採用した。ＰＥＧＭＡ（４７５）は受け取られたまま用いられたが、しかし抑制剤を除去する樹脂（Aldrich）を含有するクロマトグラフィーカラムに通すことにより抑制剤は除去された。２３．０ｍｇのＣｕ（Ｉ）Ｂｒ（０．１６ｍｍｏｌ）及び４．６ｍｇの２，２′−ビピリジン（０．０３ｍｍｏｌ）を含有するところのメタノール中のＰＥＧＭＡ（４７５）の溶液（２Ｍ）（全体で１６ｍＬ）を作製した。この溶液中の酸素を２０分間のＮ2の通気により除去してから、高純度Ｎ2で満たされたグローブバッグに移した。この溶液に、穏やかに混合しながら、窒素で飽和されたエチル２−ブロモイソブチレート（２３．５ｍＬ，０．１６ｍｍｏｌ）を添加した。この溶液のアリコートを、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ表面を含有するガラス管に移し、これらの管を施栓し、そしてグラフト反応を室温にて２時間進行させた。これらの管をグローブバッグから取り出しそしてこれらの管中にＯ2が導入されるようにすることにより、反応を停止させた。ＸＰＳ分析のために、これらのサンプルをメタノールで４回そしてMilli-QTM水で４回すすいでから、高純度Ｎ2流で乾燥した。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルについてＸＰＳ分析によって得られた元素比率及び高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルもまた、表１５及び図１５に示されている。観察されたＯ／Ｃ比率の増加及びＮ／Ｃ比率の減少に基づくと、グラフト反応は成功であった。しかしながら、窒素シグナルの存在により、生成された被膜が真空中で脱水された時に１０ｎｍより小さい厚さであったことが指摘された。Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩサンプルについて得られたスペクトルと比較される場合、被膜中のＣ−Ｏ基の存在に因る有意な成分（結合エネルギー２８６．６ｅＶ）が導入されているところのＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＡＴＲＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルからの高分解能Ｃ１ｓスペクトルの形により、この解釈は確認された。
Figure 0005567337
例１７
重合性ＮＨＳエステルを用いてのＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ＮＨＳ Ａ）被膜の作製
パートＡ： Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面からのポリ（アクリルアミド−コ−ＮＨＳ Ａ）のグラフト重合
例１によってのようにして、Ｓｉ−ＨＡＰＰ表面を作製した。ＰＩコポリマー（例３から）の共有結合型固定化を例４によってのように行って、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面を生成させた。石英ガラス上蓋を備えた注文設計ＰＶＤＦセル中に、これらを置いた。この室に、（ｉ）５９ｍｇのＮ−アクリルオキシスクシンイミド（ＮＨＳ Ａ）、２５０ｍｇのアクリルアミド及び５ｍＬのＤＭＦを含有する溶液（１０ｍｏｌ％，Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ＮＨＳ Ａ））又は（ｉｉ）１２０ｍｇのＮＨＳ Ａ、２５０ｍｇのアクリルアミド及び５ｍＬのＤＭＦを含有する溶液（２０ｍｏｌ％，Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ））を添加した。各場合におけるこのモノマー溶液を純窒素ガスで１０分間パージして溶存酸素を除去した。パージした後、入口弁及び出口弁を閉じ、そしてエクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、サンプルをＵＶ線（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）に暴露した。照射後、サンプルを取り出し、そしてＤＭＦ中で２時間３回洗浄し、新鮮なＤＭＦ中に夜通しそして次いで新鮮なＤＭＦ中にもう１日間、時々振とうしながら浸漬した。最後に、サンプルをＸＰＳ分析及び細胞培養実験（パートＢ参照）のために乾燥した。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプル、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ＮＨＳ Ａ）サンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）サンプル、並びにＸＰＳ分析及び細胞培養実験の両方のための対照として供するＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）ホモポリマーサンプルについてＸＰＳ分析によって得られた元素比率が、表１６に示されている。２種のＮＨＳ Ａ被膜について得られた元素比率とＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルについて得られたものとの比較により、サンプルのグラフト被覆は成功であったことが指摘され、たとえばＮ／Ｃ比率は増加された（Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルについての０．０５５から１０及び２０％ＮＨＳ Ａの場合についてのそれぞれ０．２２０及び０．２０２並びにアクリルアミドホモポリマーの場合についての０．２７４へ）。Ｎ／Ｃ値はまた１０％の場合により高く、しかしてその被膜が２０％ＮＨＳ Ａサンプルより多いアクリルアミドを含有していたことを示唆し、またＮＨＳ Ａを含有する被膜は両方共ポリ（アクリルアミド）ホモポリマーより低いＮ／Ｃ比率を有していた。
Figure 0005567337
被膜に関して追加情報を得るために、高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルも得た。Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプル、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−１０％ＮＨＳ Ａ）サンプル、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）サンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルから得られた代表的スペクトルが、図１５に示されている。Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩスペクトルの場合において、曲線の当てはめのルーチンによって得られた解析スペクトル成分も含められている。これらのスペクトル成分は、結合エネルギーの増加と共にＣ１からＣ５と表される。図１６において、様々なスペクトルの形の明確な相違が観察され得る。たとえば、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩサンプルは、Ｏ−Ｃ＝Ｏ基に対応する非常に明確な高結合エネルギー成分（Ｃ５，ＢＥ＝２８９．２５ｅＶ）を有する。他方、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）スペクトルは、Ｃ＝Ｏ／Ｎ−Ｃ＝Ｏ基（後者は、ポリ（アクリルアミド）について一層重要である）に対応する明確な成分（Ｃ４，ＢＥ＝２８８．１ｅＶ）を有する。２種のＮＨＳ Ａ被膜は、無論、両タイプの官能基の元素を含有する。ＮＨＳ Ａ被膜からのスペクトルにおいて、Ｃ４とＣ５成分の相対強さは、被膜中により多い又はより少ないアクリルアミド又はＮＨＳ Ａがあるかどうかに依存して変わる、ということが観察され得る。高分解能Ｃ１ｓスペクトルのスペクトル成分の定量化が、表１７に含められている。
Figure 0005567337
制御非特異的吸着性質並びに制御されたグラフト密度、分子量及びアーキテクチャーのポリマーを備えたポリマー被膜内におけるＮＨＳ反応性基の具備が、ペプチドのようなアミン含有化合物の固定化を可能にする。被膜中におけるかかるペプチドの包含は、表面と共に培養された細胞の応答に関しての制御を提供し得る（パートＢ参照）。
パートＢ： 細胞培養実験
Ｐ（アクリルアミド）被膜中へのＮ−アクリルオキシスクシンイミド（ＮＨＳ Ａ）の共重合後のＮＨＳ部分の反応性の効力を検査するために、ペンタペプチドＬｙｓ−Ａｓｐ−Ｇｌｙ−Ｇｌｕ−Ａｌａ（ＫＤＧＥＡ）を選んだ。ＫＤＧＥＡはＩ型及びＩＶ型コラーゲン中に見出されるα２β１インテグリンについての細胞結合認識配列であり、そしてコラーゲン擬似表面へのウシ角膜上皮（ＢＣＥｐ）細胞の付着を効果的に阻止すると示されてきた。細胞付着の不良な支持体であるＰ（アクリルアミド）表面にＫＤＧＥＡを固定化するためにＮＨＳ部分を利用することにより、該表面上に播種されたＢＣＥｐ細胞は係留ペンタペプチドによって付着しそして伸展することができると予期された。Ｌｙｓ−Ａｓｐ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ａｌａ（ＫＤＧＡＡ）であるＫＤＧＥＡの非細胞支持性類似体も、比較のために用いた。細胞付着に対するＫＤＧＥＡペプチドとＫＤＧＡＡペプチドの効果を識別するために、ポリマースカフォールド上における付着は低くなければならない、ということが特に重要である。これは、ポリマー鎖のグラフト密度、分子量、多分散性、組成、及びポリマー鎖のコンホメーションが容易に制御される方法論を用いてスカフォールドを製作することにより最良に達成される。本明細書内に記載された方法論は、この制御を達成するように理想的に適合される。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）のサンプルを組織培養ポリスチレン培養平板（ＴＣＰＳ，２４ウェル）に移し、そして次のやり方の一つでの処理後にウシ角膜上皮（ＢＣＥｐ）細胞の２４時間の付着及び伸展を支持するべきそれらの能力について検査した。すなわち、（ａ）５００μｇ／ｍＬのペンタペプチドＬｙｓ−Ａｓｐ−Ｇｌｙ−Ｇｌｕ−Ａｌａ（ＫＤＧＥＡ）を含有するリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ，ｐＨ７．４）の溶液中に３７℃にて１時間浸漬する、（ｂ）５００μｇ／ｍＬのペンタペプチドＬｙｓ−Ａｓｐ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ａｌａ（ＫＤＧＡＡ）を含有するＰＢＳ（ｐＨ７．４）の溶液中に３７℃にて１時間浸漬する、（ｃ）ＰＢＳ（ｐＨ８．０）の溶液中に３７℃にて１時間浸漬してＮＨＳ部分を不活性化する、及び（ｄ）ＴＣＰＳを基準対照表面として用いる一方、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）対照サンプルもまたｐＨ７．４又はｐＨ８．０におけるＰＢＳ中に３７℃にて１時間浸漬した。
これらの様々な浸漬処理後、溶液を除去し、そして各サンプルを無菌のＰＢＳ（ｐＨ７．４）で洗浄した。次いで、ＢＣＥｐ細胞を２×１０5細胞／ウェルの濃度にて各サンプルウェルに、１０％（ｖ／ｖ）のウシ胎児血清（ＦＢＳ）が補充されたところのダルベッコの改変イーグル培地／ハムのＦ１２（ＤＭＥＭ／Ｆ１２，５０：５０）で構成された培地にて添加した。次いで、これらの細胞を、空気中５％ＣＯ2の加湿雰囲気中において、３７℃にて２４時間定温放置した。
不透明Ｓｉウェハーをベースとしたサンプル上のこれらの細胞を視覚化するために、それらは、定温放置の最後の１時間、CellTrackerTMグリーン（Invitrogen Corp.）で標識付けした。次いで、細胞を４％ホルモル−食塩水の溶液で固定化してから、４８８ｎｍの吸光波長を用いて蛍光顕微鏡法により目視検査した。各サンプルタイプに関して、細胞の代表画像をディジタル式で記録した。
よく伸展したモルホロジーと共に優秀な細胞付着が、ＴＣＰＳ対照表面（図１８（ａ）及び（ｂ））と同様に、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）−ＫＤＧＥＡ（図１７（ａ），ＫＤＧＥＡ）に関して観察された。ＫＤＧＥＡサンプルと比較してＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）−ＫＤＧＡＡサンプル（図１７（ｂ），ＫＤＧＡＡ）に関して、最小細胞付着が、しかしペプチドが用いられなかった対照表面（図１７（ｃ）及び（ｄ））よりわずかに多い細胞数でもって観察された。しかしながら、存在していたそれらの細胞はすべて、丸いモルホロジーを示した。これは予期されないことではなく、何故なら配列中のただ一つのアミノ酸の変更では、ＢＣＥｐ細胞膜α２β１インテグリンによるＫＤＧＡＡに対する弱い親和力が依然としてあり得るからである。非常に低い細胞付着が、ｐＨ８．０において加水分解されたＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）サンプル（図１７（ｃ），ＮＨＳ ｐＨ８．０）に関して観察された。最小細胞付着は、ｐＨ８．０にてＰＢＳに暴露されていたＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）対照表面（図１７（ｄ），ｐＡＡｍ ｐＨ［８．０］）に関して見出された。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）表面の表面密度及びコンホメーション健全性が、該表面への良好な細胞付着をもたらすような様式でＫＤＧＥＡペプチドを共有結合で固定化するのに十分であった、ということをこれらの結果は指摘する。ＢＣＥｐが高い数で付着したのみならず、培養における２４時間後によく伸展したモルホロジーを保留しながらそうした。非細胞結合類似体ＫＤＧＡＡは、ＢＣＥｐ細胞付着のための同様な係留点を提供せず、そして非支持性の加水分解Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−２０％ＮＨＳ Ａ）及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）対照と効果上同等であった。
例１８
カルボン酸部分及びイニファーター部分を含むところの異なる組成の共有結合でカップリングされた高分子からのＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）被膜の作製
パートＡ： 異なるモル比のジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステルとアクリル酸（例３と比較して）を備えたポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル）コポリマーの合成
例３に概略されたものと比較してより低いモル比のアクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステルを備えたポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル）コポリマーを、例３に概略された方法に従って合成した（ＰＩ（２））。アクリル酸（４．０ｇ，５．５５×１０-2ｍｏｌ，無水，Fluka）を８ｍＬのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（BDH Chemicals）中に溶解し、そして次いでインヒビター・リムーバー（Inhibitor Remover）（Aldrich）を含有するカラムにこの溶液を通すことにより抑制剤を除去した。このアクリル酸溶液に０．６０ｇのジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステル（２．２６×１０-3ｍｏｌ）（例２から）及び２００ｍｇのＡＩＢＮを添加し、そしてその後この溶液を窒素で１０分間パージしそして密封した。６０℃にて夜通し加熱すると、不透明な粘稠ゲルの形成がもたらされ、そしてこの粘稠ゲルを２０ｍＬのＤＭＦの更なる添加により希釈した。次いで、コポリマーを含有するこの溶液をＤＭＦで夜通し透析した（スペクトラム・スペクトラ／ポル（Spectrum Spectra／Por）１モレキュラーポーラスメンブランチューブ，ＭＷカットオフ６０００〜８０００）。透析中、ＤＭＦを２回交換した。次いで、透析チューブの内容物をフラスコに移し、そして１００ｍＬの最終容量に作り上げた。
ＰＩ（２）コポリマーを定量13Ｃ−ＮＭＲにより特性決定した。その組成は、３．４：９６．６ｍｏｌ％のジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステル：アクリル酸を含有するコポリマーに相当していた。この組成は、組成が８．５：９１．５ｍｏｌ％のジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−フェニルエステル：アクリル酸であると分かったところの例３において合成されたコポリマー（ＰＩ（１））と比較され得る。
パートＢ： ＨＡＰＰ改質シリコンウェハーへのポリ（アクリル酸−コ−ジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステル）コポリマーの共有結合型カップリング（Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ）
例１のＨＡＰＰ被覆シリコンウェハーへのＰＩ（２）コポリマーのカップリングを、例４に概略された方法に従って行った。
Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプル、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）（例４から）サンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）サンプルのＸＰＳ分析によって決定された元素比率が、表１８に示されている。このコポリマーの共有結合型カップリングは、増加Ｏ／Ｃ比率及び低減Ｎ／Ｃ比率（Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプルと比較して）、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）サンプルと同様なＮ／Ｃ並びに硫黄の存在（Ｓ／Ｃ比率により指摘されるように）により指摘されるように成功であった。得られたＳ／Ｃ比率は、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）サンプルについて得られたものよりもＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）について低く、しかして共有結合でグラフトされた層がより少量の組込みイニファーター部分を含有していたことを指摘する。Ｓｉ−ＨＡＰＰサンプルの表面上におけるこれらの２種のコポリマーの被覆が一様であるとすると、共有結合でカップリングされたコポリマー中のジエチル−ジチオカルバミン酸４−ビニル−ベンジルエステルの低減モル比は、グラフト重合のための開始部位の間のより大きい間隔をもたらすことになる。
パートＣ： Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）表面及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）表面からのアクリルアミドモノマーのグラフト重合
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）サンプルの表面からのポリ（アクリルアミド）のグラフト重合を例６に概略された方法に従って行ったが、しかしモノマー溶液を窒素流でパージした後、入口弁及び出口弁を閉じ、そしてエクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、サンプルをＵＶ線（５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度における３２０〜５００ｎｍの波長）に３０分間暴露した。
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルのＸＰＳ分析により得られた元素比率もまた、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られたものと比較されるように、表１８に示されている。上記に概略されたように、これらの２種のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）サンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）サンプルは、グラフト重合のための開始部位の間の異なる間隔を有するであろう。重合反応が同様な分子量のポリマーを生成させる及びグラフト鎖間の距離がＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについてよりもＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルの場合において小さいとすると、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）にグラフトされたポリ（アクリルアミド）の質量は、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）サンプルから得られたものより小さくなる。サンプルを乾燥しそしてＸＰＳ機器の超高真空室中に置いた後、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）サンプル上のグラフト層の厚さは、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）サンプル上にグラフトされたものより小さくなる。この効果は、表１８に示されたＸＰＳ元素比率結果の解析により示される。ここで、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られたＯ／Ｃ比率及びＮ／Ｃ比率はＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られたものより低く、しかしてＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（２）サンプル上のポリ（アクリルアミド）グラフト層の厚さはＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ（１）サンプルについて得られたものより実際に低いことと一致する、ということが分かり得る。
Figure 0005567337
例１９
被膜安定性： オートクレーブ滅菌の効果
Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）被膜を、例６に記載された方法によってのようにして作製した。これらの被覆表面のサンプルをオートクレーブ中に置き、そしてこのオートクレーブを通常の滅菌サイクルに付した。ＸＰＳ分析のために、サンプルを取り出し、そしてMilli-QTM水で８回すすいでから乾燥した。比較のために、Milli-QTM水でおびただしくすすがれていたところのオートクレーブ滅菌されなかったサンプルもまた乾燥し、そしてＸＰＳで分析した。オートクレーブ滅菌の前と後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）表面について得られた元素比率は非常に似ていた、ということが表１９に示されたデータから明らかである。サンプルはオートクレーブ滅菌中高められた温度及び圧力に組成の変化を伴うことなく付されたので、これは、被膜が安定でありそしてたとえば滅菌時に離層しないというよい証拠である。
Figure 0005567337
オートクレーブ滅菌の前及び後のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルが、図１９に示されている。得られたスペクトルは両方の場合において非常に似ており、しかしてこれによりサンプルがオートクレーブ滅菌プロセスに安定であったことが確認される。オートクレーブ滅菌前のＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られたＣ１ｓスペクトルの曲線の当てはめがなされたスペクトル成分もまた、図１９に含められている。この手順は、種々の官能基又は化学環境と関連した化学シフトから生じるところの全スペクトルへの寄与の定量化を可能にする。オートクレーブ滅菌後のサンプルについて得られたＣ１ｓスペクトルの曲線の当てはめがなされた成分は、明瞭さの理由のために図１９に含められなかった。しかしながら、それらは、両方のサンプルについて表２０に掲げられている。やはり、両方のサンプルについてのそれぞれの成分は非常に似ており、しかしてこれによりオートクレーブ滅菌された場合の被膜の安定性が示された。
Figure 0005567337
例２０
ポリマー基材の被覆： アジドを基剤とした表面固定化
パートＡ： アジドアニリン塩酸塩でのＰＩコポリマーの誘導体化
暗室条件を働かせながら、４．１％のＰＩコポリマー（例３に記載された）を含有する５．０ｍＬのＤＭＦ溶液を０．５ｍＬのＰＢＳ緩衝剤溶液と混合した。この溶液に、１００ｍｇのアジドアニリン塩酸塩及び２００ｍｇのＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）を添加した。次いで、この反応混合物を、磁気撹拌機を用いて、暗室条件下で室温にて１時間撹拌した。生じたアジドアニリン変性ＰＩ［ＰＩ（アジド）］コポリマー溶液を、引き続く実験において、更なる精製なしに用いた。
パートＢ： ＰＩ（アジド）コポリマーの表面固定化
ＰＩ（アジド）コポリマーの表面固定化のための基材として、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルムを用いた。ＰＥＴフィルムを受け取られたまま用い、そして１ｃｍ×１．５ｃｍのサイズに切り取った。次いで、例１５ｂに記載された手順に従って、アリルアミンプラズマポリマーを蒸着させた。
次いで、サンプルを、上記に記載されたＰＩ（アジド）含有溶液と共に、暗所において室温にて３０ｍｉｎにわたって定温放置した。共有結合型固定化［ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）］のために、サンプルを９：１（ｖ／ｖ）のＤＭＦ／水の溶液で短時間洗浄し、乾燥し、そして照射（エクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００，４００〜５００ｎｍフィルター，５０Ｗ）に１０秒間暴露した。ＵＶ暴露中、ＰＩ（アジド）ポリマーは、高反応性ニトレン基の形成及びＰＥＴ基材ポリマーとのそれらの反応に因り、基材表面上に共有結合で係留された。
対照サンプルは、上記に記載されたようなＰＩ（アジド）吸着後に９：１（ｖ／ｖ）のＤＭＦ／水の溶液で（３０分間５回）及び加えて水で（３０分間５回）繰り返し洗浄されそして次いで乾燥されたサンプル［ＰＥＴ−吸着ＰＩ（アジド）］を含んでいた。
パートＣ： ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）表面からのアクリルアミドモノマーのグラフト重合
ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）サンプルを、次いで、５％（ｗ／ｖ）アクリルアミド水溶液で満たされた重合室（前の諸例に記載されたような）中に導入した。次いで、表面に結合されたイニファーター部分からのアクリルアミドのグラフト重合を、ＵＶ照射（エクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００，４００〜５００ｎｍフィルター，５０Ｗ）により３０分間行った。ＵＶ重合後、サンプルを水で洗浄（３０分間３回及び加えて１６時間）してから、（ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）−Ｐ（アクリルアミド））を乾燥した。
これらのサンプルについてＸＰＳにより得られた元素比率が、表２１に示されている。
Figure 0005567337
これらの結果はＰＥＴの典型的組成を示し、またサンプルが照射されなかった場合に吸着ＰＩ（アジド）が完全に洗い流されたことを明らかに示す。比較すると、ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）サンプルは、ＰＩ（アジド）コポリマーの構造から予期されたように、Ｎ／Ｃ比率の有意な増加及びＯ／Ｃ比率の有意な減少を示した。このサンプルについての硫黄の出現は、ＰＩ（アジド）コポリマーの成功的共有結合型固定化についての更なる証拠を与える。ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて得られた分析結果は、高いＯ／Ｃ比率及びＮ／Ｃ比率並びに硫黄シグナルの不存在により指摘されるように、１０ｎｍ（ＸＰＳ方法の分析深さ）より大きい被膜厚さでもってのＰ（アクリルアミド）の成功的グラフトを指摘した。
この結果は、更に、上記に列挙されたサンプルのＣ１ｓの高分解能ＸＰＳスペクトルにより支持される。ＰＥＴ−共有結合ＰＩ（アジド）−Ｐ（アクリルアミド）サンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトル（図２０（ａ）に示されている）は、厚いＰ（アクリルアミド）被膜の典型的特徴を示した。比較のために、ＰＥＴについて得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトルもまた、図２０（ｂ）に示されている。
アクリルアミド溶液中のＰＥＴサンプル及びＰＥＴ−吸着ＰＩ（アジド）サンプルの照射により行われた対照実験（データはここに示されていない）は、０．０１６又はそれ以下のＮ／Ｃ比率により指摘されるように、有意なグラフトをもたらさなかった。
例２１
可逆的付加開裂型連鎖移動（ＲＡＦＴ）重合を用いてのＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴ−Ｐ（アクリルアミド）グラフト被膜の作製
パートＡ： カルボン酸部分及び４−クロロメチルスチレン部分を含有するコポリマーの合成
アクリル酸（４．０ｇ，５．６×１０-2ｍｏｌ，無水，Fluka）を１２ｍＬのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ，BDH Chemicals）中に溶解し、そして次いでインヒビター・リムーバー（Inhibitor Remover）樹脂（Aldrich）を含有するカラムにこの溶液を通した。これに１−（クロロメチル）−４−ビニルベンゼン（ＣＭＶＢ，０．８４ｇ，５．５×１０-3ｍｏｌ，Aldrich）を添加した。この溶液を乾燥窒素ガスで１０分間パージし、そして次いで０．２ｇのアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を添加した。この反応混合物を含有するフラスコをゴムセプタムで密封し、乾燥窒素ガスで更に５分間パージし、そして最後に６０℃にて夜通し加熱した。この重合溶液を冷却した後、透析チューブ（スペクトラム・スペクトラ／ポル（Spectrum Spectra／Por）１，分子量カットオフ６〜８ｋＤａ）に移し。そしてＤＭＦで２日間、ＤＭＦの多数回の交換をしながら透析した。次いで、この溶液を１０ｍｍのＮＭＲ管中に入れ、そして定量13Ｃスペクトルを得た。13Ｃ−ＮＭＲ（１２５．７７ＭＨｚ，ＤＭＦ−ｈ7）δ１７７．９〜１７２．２（８．３Ｃ，Ｃ＝Ｏ）、１４５．３〜１４３．８（１Ｃ，ＡｒＣ）、１３６．２（１Ｈ，ＡｒＣ）、１２９．２（２Ｃ，ＡｒＣＨ）、１２８．５（２Ｃ，ＡｒＣＨ）、４６．６（１Ｃ，ＣＨ2Ｃｌ）、４２．４〜４０．９（９．３，ＶＢＣ主鎖ＣＨ，ＡＡ主鎖ＣＨ2）、３８．５〜３４．８（ＡＡ主鎖ＣＨ，ＶＢＣ主鎖ＣＨ2，ＤＭＦにより部分的に不明瞭にされた）。様々なピークについて得られた積分の解析により、ポリマーのモル組成はアクリル酸残基：ＣＭＶＢ残基について８９：１１（用いられたモノマー供給物の比率とよく一致して）であったことが指摘された。
パートＢ： エチルトリチオカルバメートアニオンの合成
窒素雰囲気下で、エタンチオール（１．４６ｇ，２３．５×１０-3ｍｏｌ，Aldrich）及び二硫化炭素（２．６９ｇ，３５．４×１０-3ｍｏｌ，Ajax Chemicals）を、丸底フラスコ中の２０ｍＬのクロロホルムに添加した。この溶液に、トリエチルアミン（２．８０ｇ，２７．７×１０-3ｍｏｌ，Aldrich）を滴下的に添加した。この反応混合物を２時間撹拌し、次いで室温にて夜通し放置して反応させた。
パートＣ： カルボン酸部分及び可逆的付加開裂型連鎖移動剤部分を含有するコポリマー（ＰＲＡＦＴコポリマー）の合成
上記のパートＡにおいて形成されたコポリマー溶液に、１４ｍＬの上記のパートＢにおいて形成されたエチルトリチオカルバメート塩溶液を添加した。この反応混合物を室温にて２時間撹拌してから、透析膜（スペクトラム・スペクトラ／ポル（Spectrum Spectra／Por）１，分子量カットオフ６〜８ｋＤａ）に移し、そしてＤＭＦで２日間、ＤＭＦの多数回の交換をしながら透析した。透析チューブ内のポリマー溶液は、色が黄であった。この色は透析の期間にわたって維持された。透析期間の終わりに、黄の色は透析液において認められなかった。次いで、透析チューブ内のポリマー溶液を取り出し、そしてその容量を追加のＤＭＦで４０ｍＬの総容量に作り上げた。定量13Ｃ−ＮＭＲ分析のために、このポリマー溶液のサンプルを取り出した。13Ｃ−ＮＭＲ（１２５．７７ＭＨｚ，ＤＭＦ−ｈ7）δ２２５．２（１Ｃ，Ｃ＝Ｓ）、１７８．２〜１７３．４（９．３Ｃ，Ｃ＝Ｏ）、１４６．４〜１４４．０（１Ｃ，ＡｒＣ）、１３３．６（１Ｈ，ＡｒＣ）、１３０．２（２Ｃ，ＡｒＣＨ）、１２９．１（２Ｃ，ＡｒＣＨ）、４６．６（１Ｃ，ＣＨ2Ｃｌ）、４３．４〜４１．２（ＶＢＲ主鎖ＣＨ，ＡＡ主鎖ＣＨ2，ＣＨ2ＣＨ3）、３８〜３５（ＡＡ主鎖ＣＨ，ＶＢＲ主鎖ＣＨ2，ＤＭＦにより部分的に不明瞭にされた）、１３．７（１Ｃ，ＣＨ3）。
スペクトルから得られた積分の解析により、（ｉ）コポリマー鎖におけるＣＭＶＢ部分とエチルトリチオカルバメートアニオンとの間の反応は本質的に定量的であったこと、及び（ｉｉ）コポリマー鎖におけるアクリル酸残基とエチルトリチオカルバメート残基の間の化学量論はパートＡにおいて得られたアクリル酸残基：ＣＭＶＢ残基の比率について得られたものと同じであったことが指摘された。
パートＤ： ＡＬＡＰＰ改質シリコンウェハーへのＰＲＡＦＴコポリマーの共有結合型カップリング（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴ）
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面を例１５によってのようにして作製し、そしてこれらのＳｉ−ＡＬＡＰＰ表面上へのＰＲＡＦＴコポリマーの共有結合型カップリングを例４によってのように行った。手短に言うと、５片のＡＬＡＰＰ処理シリコンウェハー（おおよそ１ｃｍ×１ｃｍ）を、ＤＭＦ（４．５ｍＬ）、Ｈ2Ｏ（０．８ｍＬ）及びＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ，０．０７５ｇ，Sigma）と共に１．５ｍＬのパートＣにおいて作製されたＰＲＡＦＴコポリマーの溶液を含む溶液中に置いた。反応を夜通し進行させ、そしてその後これらのシリコンウェハー片をＤＭＦ中で洗浄（１日にわたって２回そして次いで夜通しの洗浄）しそして精製水中で洗浄（１日にわたって３回）してから、層流型キャビネット中で乾燥した。
ＰＲＡＦＴコポリマーがＳｉ−ＡＬＡＰＰ基材に共有結合でカップリングされたという確認は、ＸＰＳ分析によって得られた。表２２において、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴサンプルについて得られたＯ／Ｃ比率はＳｉ−ＡＬＡＰＰ対照サンプルについて得られたものよりも有意に高かった（ＰＲＡＦＴコポリマー中の高割合のカルボン酸残基の存在から生じる）ことが分かり得る。加えて、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴサンプルについてのＮ／Ｃ比率の低減（Ｎを含有しないところのＳｉ−ＡＬＡＰＰ表面の上の上層の存在を指摘する）、並びにＳの存在（コポリマー中のトリチオカルバメートから）が分かり得る。更に、ＸＰＳの高分解能分光分析は、アクリル酸基を含有する高分子被膜の存在と一致して、表面上のカルボン酸基の存在を指摘した。
パートＥ： Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴ表面からのアクリルアミドのグラフト重合（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴ−Ｐ（アクリルアミド））
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴ処理シリコンウェハーを、１０ｍＬの５ｗｔ％アクリルアミドモノマー溶液を含有するバイアル中に置いた。これを窒素で５分間脱気してから、２，２′−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩（Vaso（登録商標）５０，０．０２５ｇ）を添加した。この溶液を窒素で更に５分間パージしてから、このバイアルを密封しそして３５℃にて３０分間加熱した。これらのサンプルを水で３回洗浄し、水に２日間浸漬し、そして次いでMilli-QTM精製水中で最終すすぎをした。最後に、これらのサンプルを、窒素の乾性の濾過された高速流を用いて、層流型キャビネット中で乾燥してから、ＸＰＳでの分析をした。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルのＸＰＳ分析によって得られた結果が、表２２に示されている。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴサンプルの表面からのポリ（アクリルアミド）の成功的グラフトは、０．０４６から０．１１４の値へのＮ／Ｃ原子比率の増加により確証された。ポリ（アクリルアミド）のグラフトの前と後で、得られたＳ／Ｃ比率は非常に似ており、しかしてこれは同様な量のＳが被膜中に依然として存在していたことを指摘する、ということも注目されるべきである。これにより重合反応がＲＡＦＴメカニズムによって起こったことが確証され、何故なら活性ＲＡＦＴ基をポリマー鎖の末端に残すようにアクリルアミドモノマーがポリマー鎖に付加されるからである。ＸＰＳ分析中遊離された光電子の強さは上層の存在により弱められるので、Ｓはポリマー鎖の端に（すなわち、ポリ（アクリルアミド）被膜の極端に）あるに違いない。
Figure 0005567337
ポリ（アクリルアミド）グラフト反応が成功であったという更なる証拠は、高分解能ＸＰＳ分析から得られた。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルについて、高分解能の１ＣｓのＸＰＳスペクトルは、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＲＡＦＴサンプルについて得られたスペクトルに存在しなかったところのアミド官能基の存在に因る成分を含有していた。ポリ（アクリルアミド）グラフト被膜の厚さは、ＸＰＳサンプリング深さの厚さより小さかった（イニファーター（例６参照）と比較してＲＡＦＴ重合のより遅い速度論に因り得る）、ということが注目されるべきである。
例２２
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）被膜の作製
パートＡ： １−（（ジエチルカルバモチオイルチオ）メチル）安息香酸の合成
４−クロロメチル安息香酸（４ｇ，０．０２３４ｍｏｌ，１．０当量）を温エタノール（２０ｍＬ）中に溶解した。ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム塩三水和物（７．９２ｇ，０．０３２８ｍｏｌ，１．５当量）もまた、温エタノール（２０ｍＬ）中に別個に溶解した。次いで、カルバミン酸の該溶液をカルボン酸の該溶液に添加した。次いで、生じた混合物を４０〜５０℃にて２時間撹拌し、次いで室温にて夜通し撹拌した。次いで、この反応混合物を蒸発乾固し、そしてジクロロメタンとブラインの間で分離した。水性層を分離し、そして濃ＨＣｌで２のｐＨ値に酸性化した。酸性化で形成した沈殿物を濾過しそして風乾して、４．１ｇ（収率６２％）の白色固体が得られた。1Ｈ−ＮＭＲ（アセトン−ｄ6，４００ＭＨｚ）δ１．２６，幅広いｓ，６Ｈ，２×ＣＨ3；３．８２，幅広いｓ，２Ｈ，ＣＨ2Ｎ；４．５，幅広いｓ，２Ｈ，ＣＨ2Ｎ；４．６７，ｓ，２Ｈ，ＣＨ2Ｓ；７．５６（ｄ，Ｊ＝８Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）；７．９８（ｄ，Ｊ＝８Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）ｐｐｍ。13Ｃ−ＮＭＲ（アセトン−ｄ6，４００ＭＨｚ）δ１１．７８、１２．９８、４１．５３、４７．５５、５０．４５、１３０．２６、１３０．４５、１３０．６９、１４３．７４、１６７．４０、１９４．９４ｐｐｍ。
パートＢ： １−（（ジエチルカルバモチオイルチオ）メチル）安息香酸クロライドの合成
１−（（ジエチルカルバモチオイルチオ）メチル）安息香酸（０．１ｇ）を、チオニルクロライド（１ｍＬ，過剰）とジクロロメタン（１０ｍＬ）の溶液中で２時間還流させた。次いで、この反応物を蒸発乾固し、しかして生成物が淡黄色液体（収率１００％）として得られた。ＯＨ末端星形ＰＥＧ（ＭＷ１１６，０００）との引き続く反応（下記参照）のために、この生成物をジクロロメタンで１．００ｍＬの容量に希釈した（０．３５３Ｍの標準溶液）。更に、出発物質がジクロロメタンに部分的に不溶であった白色固体であったのに対して、生成物はジクロロメタンに完全に可溶であった淡黄色液体であったという観察により、当該カルボン酸の当該酸塩化物への転化が確証された。1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ2Ｃｌ2，４００ＭＨｚ）δ１．２７〜１．２９（幅広いｍ，６Ｈ，２×ＣＨ3）、３．７６（幅広いｑ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ2Ｎ）、４．０４（幅広いｑ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ2Ｎ）、４．６６（ｓ，２Ｈ，ＣＨ2Ｓ）、７．５３（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）、８．０４（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）ｐｐｍ。13Ｃ（ＣＤ2Ｃｌ2，４００ＭＨｚ）δ１１．８、１２．９、４１．３、４７．５、５０．５、５３．５、５３．７、５４．０、５４．３、５４．５、１３０．４、１３２．０、１３２．５、１４６．６、１６８．４、１９４．３ｐｐｍ。
パートＣ： イニファーター部分を組み込むべきＯＨ末端星形ＰＥＧの化学的変性（星形ＰＥＧ−ＰＩ）
ＭＷ１１６，０００のヒドロキシ末端星形ＰＥＧ（スター（Star）−４６２，２４本の腕，Shearwater Polymers, Inc.）（０．５ｇ，０．００４３ｍｍｏｌのポリマー）をジクロロメタン（１５ｍＬ）中にＮ2雰囲気下で溶解した。生じた溶液を氷浴中で冷却し、そしてトリエチルアミン（０．００５３ｇ，１２．６当量）を添加した。次いで、この反応容器に、１−（（ジエチルカルバモチオイルチオ）メチル）安息香酸クロライド（０．００１７１ｇを含有する１６０．５μＬの０．０３５３Ｍ溶液）を滴下的に添加した。この反応物を夜通し撹拌しそして蒸発乾固して、淡橙色粉末が得られた。この粉末をＦＴＩＲにより分析して、星形ＰＥＧの末端ＯＨ基と酸塩化物の間の反応が反応生成物のスペクトルにおけるエステルＣ＝Ｏ伸縮吸収帯（１７２０ｃｍ-1）のみの存在により確認された。星形ＰＥＧ中のヒドロキシル基のモル数に関して、おおよそ０．５当量の１−（（ジエチルカルバモチオイルチオ）メチル）安息香酸クロライドが反応混合物に添加され、しかして利用可能な末端ヒドロキシル基のおおよそ半分を更なる反応（下記参照）のために残した、ということが注目されるべきである。
パートＤ： Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩ表面からのアクリルアミドモノマーのグラフト重合（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド））
１ｃｍ×１ｃｍのサイズを備えたシリコンウェハー（Ｓｉ）を、例１５Ｂ（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ）によってのようにしてＡＬＡＰＰ薄膜で被覆した。ＡＬＡＰＰの蒸着の前及び後のサンプルのＸＰＳ分析からのデータ（元素比率として）が、比較の目的のために表２３に示されている。Ｓｉ／Ｃ比率が表面改質後に１２．１０から０．００に減少され、しかしてＡＬＡＰＰ薄膜がＸＰＳサンプリング深さ（おおよそ１０ｎｍ）と少なくとも同じくらい厚かったこと及び被膜にピンホールがなかったことを指摘する、ということが注目されるべきである。窒素が薄膜中に存在しており（０．１４９のＮ／Ｃ比率）、またプラズマ室からの取出し時におけるラジカルのクエンチングに因り酸素も存在していた。Ｏ／Ｃ比率は、改質前のＳｉウェハーの表面上の自生酸化物被膜中に存在するＯ／Ｃ比率と比較して、薄膜中の小さい酸素原子百分率に因り、表面改質後に低減された。ＡＬＡＰＰ薄膜は特質上大部分炭素質であり、そしてその炭素はほとんど脂肪族であった（主成分が２８５．０ｅＶの結合エネルギーに集中されていた高分解能Ｃ１ｓスペクトル（図２１（ａ）参照）から推定された）。この膜中に存在する窒素は、ほぼ完全に表面アミン基の存在に因った。これは、高分解能Ｎ１ｓのピーク（３９９．４ｅＶにおける）（データは示されていない）の結合エネルギーから推定された。
この方法論におけるその次の段階は、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面における遊離アミン基並びにイニファーター変性星形ＰＥＧ（星形ＰＥＧ−ＰＩ）におけるヒドロキシル基の両方と反応し得る官能基を備えた分子を共有結合で付着させることであった。この目的のために、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰサンプルを生成直後に、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ，Fluka）中に置いた。これらのサンプルを、水の存在を排除する密封容器中で、室温にて夜通し放置した。引き続いて、これらのサンプルを乾燥アセトニトリル（Merck）中で１０分間３回洗浄し、そして窒素の流れ下で乾燥した。このＨＤＩ改質Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ基材（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ）のＸＰＳ分析によって決定された元素比率により、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面へのＨＤＩの成功的共有結合型カップリングが示された。たとえば、Ｎ／Ｃ比率の小さい増加（０．１４９から０．１６０へ）が観察された。表面上に存在するＨＤＩの層は薄い層にすぎない故、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面とＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ表面から得られたＸＰＳのＣ１ｓ高分解能スペクトル（図２１（ａ）及び２１（ｂ）参照）が比較された場合、変化はほとんど検出されなかった。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩサンプルの表面上へのパートＣからの星形ＰＥＧ−ＰＩの共有結合型表面固定化を、新たに作製されたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ表面と共にアセトニトリル（Merck）中の星形ＰＥＧ−ＰＩポリマー（４ｍｇ／ｍＬ）を含有する溶液を４５℃にて１６時間定温放置することにより行った。未結合ポリマーを洗い流すために、サンプルを引き続いてMill-QＴＭ精製水で１時間２回及び加えて夜通し洗浄してから、窒素の流れ下で乾燥した。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩ表面のＸＰＳ分析によって得られた元素組成から算出された元素比率（表２３）は、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ表面と比較してＯ／Ｃ比率の有意な増加（０．１５５から０．２２２へ）及びＮ／Ｃ比率の有意な減少（０．１６０から０．１０８へ）を例示し、しかして星形ＰＥＧ−ＰＩポリマーの成功的表面固定化を指摘する。（ｉ）星形ＰＥＧが実際にイニファーター部分で化学的に官能基化されそして（ｉｉ）星形ＰＥＧ−ＰＩがＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩサンプルの表面上に共有結合で固定化されたという更なる証拠は、星形ＰＥＧ−ＰＩの固定化後の表面上におけるＳの存在（０．００３のＳ／Ｃ比率）により与えられた。
Figure 0005567337
また、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩサンプルの表面から得られた代表的な高分解能Ｃ１ｓスペクトルにより、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩサンプルの表面上への星形ＰＥＧ−ＰＩポリマーの共有結合型固定化が確認され（図２１（ｃ））、特にＣ−Ｏ成分（２８６．５ｅＶの結合エネルギー）の有意な増加が示された。
上記からのＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩサンプルを、次いで、Ｏリングで密封された且つ石英ガラス上蓋を備えた注文設計ステンレス鋼セル中に移した。Milli-QTM水中のアクリルアミド（ＡＡＭ）の５％（ｗ／ｖ）溶液でこの室を満たした。次いで、このモノマー溶液から溶存酸素を除去するために、この溶液を窒素ガスで１５分間パージし、そして入口弁及び出口弁を閉じた。次いで、セル内のサンプルをＵＶ照射（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）に３０分間暴露した。ＸＰＳ分析に先だって、この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてMilli-QTM水中で３回そして最後にMilli-QTM水中で夜通し洗浄して未結合ポリマー及び残留モノマーを除去してから、窒素流で乾燥した。
ＸＰＳ分析によって得られたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプルの表面組成から算出された元素比率もまた、表２３に示されている。Ｓｉ−ＡＬＡ−ＨＤＩ−星形ＰＥＧ−ＰＩサンプルの表面からのＰ（アクリルアミド）のグラフト重合後、Ｎ／Ｃ比率は増加され（０．１０８から０．１６９へ）そしてＯ／Ｃ比率も増加され（０．２２２から０．２９６へ）、しかして成功的グラフト重合を指摘した。更なる証拠はまた、高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル（図２１（ｄ）参照）から得られた。ここで、Ｐ（アクリルアミド）グラフト層の存在は、Ｃ−Ｏピーク（結合エネルギー２８６．５ｅＶ）の強さの低減、並びにグラフト重合反応前に存在しなかったところのアミドに対応するピーク（結合エネルギー２８８ｅＶ）の存在により指摘された。
例２３
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）被膜の作製
パートＡ： ４−（２−（メタクリロイルオキシ）エトキシ）−４−オキソブタン酸の合成
２−ヒドロキシエチルメタクリレート（２５ｇ，０．１９５ｍｏｌ）及びコハク酸無水物（１９．５ｇ，０．１９５ｍｏｌ）をジクロロメタン（２００ｍＬ）に、窒素下で添加した。次いで、トリエチルアミン（２８．５ｍＬ，２０．７２ｇ，１．０５当量）を２０分にわたって滴下的に添加し、そしてこの反応混合物を１．５時間還流させた。次いで、この反応混合物をジクロロメタン（２００ｍＬ）で希釈し、２Ｍ−ＨＣｌ（１５０ｍＬ）で洗浄し、そして次いで最後にブライン（１００ｍＬ）で洗浄した。有機相を水性相から分離し、乾燥（ＭｇＳＯ4及びＮａ2ＳＯ4）しそして蒸発乾固して、粘稠な無色液体（３４．９ｇ，７７．８％の収率）が得られた。1Ｈ−ＮＭＲ δ１．８９（ｓ，３Ｈ，ＣＨ 3）、２．５９〜２．６７（ｍ，４Ｈ，２×ＣＨ 2ＣＯ）、４．３１（幅広いｓ，４Ｈ，２×ＣＨ 2ＯＣＯ）、５．５５（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）、６．０８（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）。13Ｃ−ＮＭＲ δ１７．９６．２８．６４、２８．７３、６２．１５、６２．２９、１２６．１２、１３５．７９、１６７．１１、１７１．９０、１７７．７３。
パートＢ： ２−（メタクリロイルオキシ）エチル４−クロロ−４−オキソブタノエートの合成
上記のパートＡにおいて得られたこの油生成物（４−（２−（メタクリロイルオキシ）エトキシ）−４−オキソブタン酸）をチオニルクロライド（５４ｇ，３３ｍＬ，０．４５４ｍｏｌ，３当量）と共に、ジクロロメタン（２００ｍＬ）中で２時間還流させた。この反応混合物を蒸発乾固して、透明な淡黄色液体（３７．５ｇ，９９．６％の収率）が得られた。1Ｈ−ＮＭＲ δ１．９２（ｓ，３Ｈ，ＣＨ 3）、２．６８（ｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ 2ＣＯＯ）、３．２０（ｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ 2ＯＣｌ）、４．３３（幅広いｓ，４Ｈ，２×ＣＨ 2Ｏ）、５．５８（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）、６．１０（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）。13Ｃ−ＮＭＲ δ１８．１２、２９．１６、４１．６０、６２．１１、６２．７４、１２６．０６、１３５．７９、１６６．９６、１７０．５９、１７２．８２ｐｐｍ。
パートＣ： ２−（メタクリロイルオキシ）エチルプロパ−２−イニルスクシネート（クリック型ＭＡ）の合成
プロパルギルアルコール（０．９０３ｇ，１．０当量，０．９３７ｍＬ）をジクロロメタン（３０ｍＬ）中に溶解した。次いで、この溶液に、トリエチルアミン（１．７９５ｇ，１．１当量，２．４７ｍＬ）を添加した。この溶液を＜０℃に冷却し、そして次いでこの溶液にＣＨ2Ｃｌ2（１０ｍＬ）中の２−（メタクリロイルオキシ）エチル４−クロロ−４−オキソブタノエート（４．０ｇ，０．０１６１３ｍｏｌ，１当量）を滴下的に添加した。この反応混合物を室温にて夜通し撹拌し、しかも薄層クロマトグラフィーを用いて反応の進行を監視した。次いで、得られた粗製反応混合物を濾過し、そして濾液を蒸発乾固した。生じた暗黄色油をＣＨ2Ｃｌ2中に溶解し、水（２×２０ｍＬ）、希ＨＣｌ（２×２０ｍＬ）及びブライン（２×２０ｍＬ）で洗浄し、乾燥（Ｎａ2ＳＯ4）しそして蒸発乾固して、透明な無色油が得られた。この油を更にラジアルクロマトグラフィー（シリカ）によって精製して、所望生成物が透明な無色油（２．５ｇ）として得られた。1Ｈ−ＮＭＲ δ１．９１（ｓ，３Ｈ，ＣＨ3）、２．４６（ｔ，Ｊ＝２．４Ｈｚ，１Ｈ，アルキンＣＨ）、２．６５（ｓ，４Ｈ，２×（ＣＨ2ＣＯ）、４．３２（ｓ，４Ｈ，２×ＣＨ2ＯＣＯ）、４．６６（ｄ，Ｊ＝２．４Ｈｚ，２Ｈ，ＯＣＨ2ＣＣＨ）、５．５６（幅広いｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）、６．０９（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）。13Ｃ−ＮＭＲ δ１８．１９、２８．７６、２８．７８、５２．１６、６２．２６、６２．４１、７４．９９、７７．４０、１２０．０１、１３５．８７、１６７．０２、１７１．３１、１７１．７４ｐｐｍ。
パートＤ： トリフルオロ−４−（アジドメチル）ベンゾエート（ＴＦＡＢ）の合成
トリフルオロエタノール（１．０１ｇ，０．７２ｍＬ，０．０１０ｍｏｌ，１当量）をジクロロメタン（２０ｍＬ）中に、Ｎ2雰囲気下で溶解した。この溶液を０℃に冷却し、そしてトリエチルアミン（１．０７ｇ，１．４８ｍＬ）を添加した。次いで、ジクロロメタン（１０ｍＬ）中の４−（クロロメチル）ベンゾイルクロライド（２．０ｇ，０．０１０６ｍｏｌ，１．０５当量）を滴下的に添加し、そしてこの反応物を夜通し撹拌した。次いで、この反応混合物を水（２０ｍＬ）及びブライン（２０ｍＬ）で洗浄した。有機層を分離し、乾燥（ＭｇＳＯ4）しそして蒸発乾固して、白色固体（２．４０ｇ）が得られた（この白色固体は、1Ｈ−ＮＭＲにより９５％純度である決定された）。1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，４００ＭＨｚ）δ４．６２（ｓ，２Ｈ，ＣＨ2Ｃｌ）、４．７０（ｑ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ2Ｏ）、７．５０（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）、８．０７（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）ｐｐｍ。13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，４００ＭＨｚ）δ４５．４１（ＣＨ2Ｃｌ）、６１．１２（ｑ，ＪCF＝３７．２３Ｈｚ，ＣＨ2Ｏ）、１２３．３３（ｑ，ＪCF＝２７６．７２Ｈｚ，ＣＦ3）、１２８．５７（芳香族）、１２８．９４（芳香族）、１３０．７０（芳香族）、１４３．５９（芳香族）、１６４．６８（−ＣＯＯ−）ｐｐｍ。
上記で得られた白色固体をＤＭＳＯ（３０ｍＬ）中に溶解し、そしてＫＩ（０．００５ｇ）を添加した。この反応物を室温にて撹拌し、そしてアジ化ナトリウム（２．１８ｇ，０．０３３６ｍｏｌ）を少しずつ添加した。次いで、この反応物を夜通し撹拌した。この反応物を水（２００ｍＬ）の添加により仕上げた。有機成分をジクロロメタン（３×５０ｍＬ）で抽出し、乾燥（ＭｇＳＯ4）しそして溶媒を蒸発させて、透明な無色油が得られた。この油を更にラジアルクロマトグラフィー（シリカゲル，石油スピリット：ジクロロメタン１：１）により精製して、透明な無色油が得られた。この油を最後にラジアルクロマトグラフィー（溶媒傾斜，１：１の石油スピリット４０〜６０°：ジクロロメタンから始めてジクロロメタン（１００％）で終わる）によって精製した。得られた生成物は、透明な無色液体（２．０５ｇ）であった。1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，４００ＭＨｚ）δ４．４４（ｓ，２Ｈ，ＣＨ2Ｎ3）、４．７１（ｑ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ2Ｏ）、７．４３（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）、８．１０（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，芳香族）。13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，４００ＭＨｚ）δ５４．１６（−ＣＨ2Ｎ3）、６０．８３（ｑ，ＪCF＝３６．７４，−ＣＨ2Ｏ−）、１２３．０４（ｑ，ＪCF＝２７７．３１，−ＣＦ3）、１２８．０６（芳香族）、１２８．２４（芳香族）、１３０．５２（芳香族）、１４１．８２（芳香族）、１６４．７４（−ＣＯＯ−）ｐｐｍ。
パートＥ： Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのクリック型ＭＡモノマーのグラフト重合（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ））
１ｃｍ×１ｃｍのサイズを備えたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面を、例１５によってのようにして作製した。新たに作製されたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルを、Ｏリングで密封された且つ石英ガラス上蓋を備えた注文設計ステンレス鋼セル中に移した。ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中のクリック型ＭＡモノマーの１０％（ｗ／ｖ）溶液でこの室を満たした。次いで、このモノマー溶液から溶存酸素を除去するために、この溶液を窒素ガスで１５分間パージし、そして入口弁及び出口弁を閉じた。次いで、セル内のサンプルをＵＶ照射（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）に３０分間暴露した。この時間後、サンプルをセルから取り出し、そしてＤＭＳＯ中で３回洗浄し、次いでMilli-QTM水で２回洗浄しそして最後にMilli-QTM水中で夜通し洗浄して未結合ポリマー及び残留モノマーを除去してから、窒素流で乾燥した。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）表面のＸＰＳ分析から得られた元素組成から算出された元素比率（表２４）は、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面と比較してＯ／Ｃ比率の有意な増加（０．１６１から０．３９０へ）及びＮ／Ｃ比率の有意な減少（０．１３３から０．０３４へ）を例示し、しかしてクリック型ＭＡモノマーの成功的グラフト重合を指摘する。
クリック型ＭＡモノマーの成功的グラフト重合についての更なる証拠は、高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル（図２２（ａ）参照）から得られた。ここで、グラフトポリマー層の存在は、Ｃ−Ｏピーク（結合エネルギー２８６．７ｅＶ）並びにＯ−Ｃ＝Ｏ（エステル）ピーク（結合エネルギー２８９．１ｅＶ）（それらの両方共、グラフト重合反応前に存在しなかった）の存在により指摘された。
Figure 0005567337
パートＦ： Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）表面上におけるＴＦＡＢの表面固定化（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）−ＴＦＡＢ）
新たなＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）サンプルを、上記に記載されたようにして作製した。アスコルビン酸ナトリウム（４０ｍＭ）、硫酸銅（ＩＩ）（２０ｍＭ）及びまたトリフルオロ−４−（アジドメチル）ベンゾエート（ＴＦＡＢ）を含有するところの４：１（ｖ／ｖ）のMilli-QTM水：ＤＭＳＯの溶液中に、これらのサンプルを浸漬した。溶存酸素を除去するためにこの溶液を窒素ガスで１５分間パージした後、この反応容器を密封し、そして暗所において５０℃の温度にて４８時間定温放置した。この反応後、サンプルを４：１（ｖ／ｖ）のMilli-QTM水：ＤＭＳＯの溶液中で各回２時間３回洗浄し、Milli-QTM水で３０分間２回洗浄しそして最後にMilli-QTM水中で夜通し洗浄してから、窒素流で乾燥した。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）−ＴＦＡＢ表面のＸＰＳ分析によって得られた元素組成から算出された元素比率（表２４）は、明らかに、溶解状態のトリフルオロ−４−（アジドメチル）ベンゾエートのアジド基での表面上における末端アルキンの成功的銅媒介１，３−双極付加環化を例示する。この成功的反応は、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（クリック型ＭＡ）表面と比較してＮ／Ｃ比率の有意な増加（０．０３４から０．１０５へ）及びＦ／Ｃ比率の有意な増加（０．０００から０．１１８へ）により例示される。
この成功的付加環化反応についての更なる証拠は、高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル（図２２（ｂ）参照）から得られた。表面固定化ＴＦＡＢのトリフルオロ基が高い結合エネルギーにおいて現れるという事実に因り、この基はＸＰＳのＣ１ｓ高分解能スペクトルにおいて明らかに視認でき、そして表面固定化反応を分析するための標識として用いられ得る。ここで、ＴＦＡＢ標識の表面固定化は、固定化反応前に存在しなかったＣＦ3ピーク（結合エネルギー２９３．２ｅＶ）の存在により明らかに指摘された。
例２４
マスクされた及びマスクされていないＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰＥＧＭＡ（４７５）のグラフト重合
パートＡ： マスクされた及びマスクされていないＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰＥＧＭＡ（４７５）のグラフト重合
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面を例１５によってのようにして作製し、そしてこれらのＳｉ−ＡＬＡＰＰ表面上へのＰＩコポリマーの共有結合型カップリングを例４によってのように行った。しかしながら、この例において、清浄なガラス顕微鏡スライドをシリコンウェハー片の代わりに基材として用いた。手短に言うと、６枚のＡＬＡＰＰ処理ガラス顕微鏡スライドを、９ｍＬのＰＩ溶液（例３参照）、ＤＭＦ（２７ｍＬ）、Milli-QTM精製Ｈ2Ｏ（４．５ｍＬ）及びＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ，０．４５ｇ，Sigma）を含む溶液中に置いた。反応を室温にて夜通し進行させ、そしてその後これらのガラス顕微鏡スライドをＤＭＦ中で洗浄（１日にわたって２回そして次いで夜通しの洗浄）しそして精製水中で洗浄（１日にわたって３回）してから、層流型キャビネット中で乾燥した。
上記で作製されたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩスライドを、次いで、Ｏリングで密封された石英ガラス上蓋を備えた注文設計ステンレス鋼セル中に置いた。窒素で３０分間脱気されていたモノマー溶液（脱抑制化ＰＥＧＭＡ（４７５），１０％ｗ／ｖ）をこのセルに添加した。次いで、図２３に指摘されているように、各顕微鏡スライドの中心に、清浄なＰＴＦＥ（１８ｍｍの直径）円形マスク（下にある表面のＵＶ照射を防ぐのに適している）を置いた。次いで、セルを密封し、そしてエクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、サンプルをＵＶ線（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）に３０分間暴露した。照射後、サンプルを取り出し、Milli-QTM精製水でおびただしく洗浄し、間欠的に交換しながらMilli-QTM精製水中に２日間浸漬し、そして最後にMilli-QTM精製水で再びすすいだ。次いで、これらのサンプルを層流型キャビネット中で乾燥してから、ＸＰＳ分析をした。
円形ＰＴＦＥマスクの真下の領域のＸＰＳ分析によって決定された元素比率、並びに円形ＰＴＦＥマスクを取り囲む領域から得られたものが、表２５に示されている。得られた元素比率はこれらの二つの域において非常に異なっていた（すなわち、マスクの下の領域及びマスクを取り囲む領域についてそれぞれ０．２０２対０．４４７のＯ／Ｃ、０．１２２対０．０１３のＮ／Ｃ）ということが、このデータから明らかである。加えて、マスクの下の領域及びマスクを取り囲む領域について得られた元素比率は、予期されたように、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ（例１５から）サンプル及びＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））（例５から）サンプルについて得られたものと非常に似ていた、ということが分かり得る。
Figure 0005567337
かくして、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））のグラフト重合は、ＰＴＦＥマスクを取り囲む領域においてのみ起こった、ということが結論され得る。更に、グラフト重合が起こるのにＵＶ照射が必要とされ、しかしてこれにより、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面に共有結合で付着されたＰＩコポリマーにおけるイニファーター基の存在がグラフト重合反応を開始させるための原因であったことが確証される、ということが結論され得る。グラフト重合がこれらの領域においてのみ起こったという更なる証拠は、サンプルの当該二つの異なる域における高分解能ＸＰＳ分析から得られた。半球ＰＴＦＥマスクの下の領域及び取り囲む領域から得られた高分解能Ｃ１ｓスペクトルが、それぞれ図２４（ａ）及び（ｂ）に示されている。得られたＣ１ｓプロフィールの比較から、それらが非常に異なっていることが容易に観察され得る。特に、マスクを取り囲む領域からのスペクトルは、グラフト重合被膜中の高割合のＣ−Ｏ官能基（すなわち、Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））からのエーテル）の存在に対応するところの２８６．５ｅＶの結合エネルギーにおけるスペクトル寄与が優勢であった。他方、マスクの下の域から得られたスペクトルは、主としてＡＬＡＰＰ被膜の炭化水素分から生じるところの２８５．０ｅＶの結合エネルギーを中心としたスペクトル寄与が優勢であった。
パートＢ： マスクされていた及びマスクされていなかったＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））表面の領域におけるＨｅＬａ細胞付着の相違の決定
マスクされていた領域及びマスクされていなかった領域の両方を含有するグラフトポリマー被覆ガラススライド（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）））を４室型培養トレー（デンマーク国ロスキレのNunc）に移し、そしてペニシリン及びストレプトマイシン（それぞれ１２０μｇ／ｍＬ及び２００μｇ／ｍＬ）を含有するリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ，ｐＨ７．４）の無菌溶液中に各スライドを室温にて４時間浸漬した。
上記の工程からの無菌溶液を除去し、そしてＨｅＬａ細胞を１×１０6細胞／室の密度で、１０％（ｖ／ｖ）のウシ胎児血清（ＦＢＳ）が補充されたダルベッコの改変イーグル培地／ハムのＦ１２（ＤＭＥＭ／Ｆ１２，５０：５０）で構成された培地にて播種した。５％のＣＯ2を含有する加湿空気中において、細胞を３７℃にて２４時間定温放置した。
ＨｅＬａ細胞を１８及び２４時間の定温放置後に位相差顕微鏡法（日本国のオリンパスのオリンパス（Olympus）ＩＸ８１）により目視検査し、そして代表画像をディジタル式で記録した。
（ａ）円形ＰＴＦＥマスクの下の領域における及び（ｂ）該マスクを取り囲む領域からの１８時間の細胞培養後の細胞ＨｅＬａの細胞付着を示す代表的視野が、図２５に示されている。Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）のグラフト重合中マスクされたガラススライドの領域において高い細胞付着密度であったこと、並びにグラフト重合反応中マスクされなかった域において非常に低い細胞付着であったということが、これらの画像から明らかである。マスクされた領域における細胞付着及びモルホロジーは、ＴＣＰＳ対照の場合（図Ｗ（ｄ） − グラジエントグラフトポリマーの例２９参照）に得られたものと非常に似ていた。グラフト重合中マスクの下の表面はＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面と非常に似た組成及び高分解能Ｃ１ｓスペクトルであったこと並びにグラフト重合中マスクを取り囲む域の組成及び高分解能Ｃ１ｓスペクトルはＳｉ−ＡＬＡＰＰ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））表面と最も似ていたことが、パートＡにおいて様々な領域のＸＰＳ分析によって示された、ということが思い起こされる。加えて、ＨｅＬａ細胞がＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面上に付着しそして容易に伸展した並びにＳｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））グラフトポリマー表面上に付着又は伸展しなかったことが、例９において先に示された。かくして、ＨｅＬａ細胞はグラフトＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜の欠如の故にマスクされていた域において付着しそして伸展する並びに厚い（乾燥状態で約１０ｎｍ）グラフトＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜の存在の故にマスクされていなかった域において付着しそして伸展することはしない、ということが結論され得る。
例２５
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）コポリマー被膜の作製及び被膜における架橋の組込み
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面を例１５によってのようにして作製し、そしてこれらのＳｉ−ＡＬＡＰＰ表面上へのＰＩコポリマーの共有結合型カップリングを例４によってのように行った。ＡＬＡＰＰ被覆シリコンウェハー片（１ｃｍ×１ｃｍ）を、６ｍＬのＰＩ溶液（例３参照）、ＤＭＦ（１８ｍＬ）、Mill-QTM精製Ｈ2Ｏ（３ｍＬ）及びＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ，０．３０ｇ，Sigma）を含む溶液中に置いた。反応を室温にて夜通し進行させ、そしてその後これらのシリコンウェハー片をＤＭＦ中で洗浄（１日にわたって２回そして次いで夜通しの洗浄）しそして精製水中で洗浄（１日にわたって３回）してから、層流型キャビネット中で乾燥した。
上記で作製されたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルを、次いで、Ｏリングで密封された石英ガラス上蓋を備えた注文設計ステンレス鋼セル中に置いた。モノマー（アクリルアミド及びアクリル酸，全体で５％ｗ／ｖ，モル比アクリルアミド：アクリル酸９０：１０）の溶液をこのセルに添加した。次いで、これらのモノマー溶液を窒素ガスで１５分間脱酸素し、入口弁及び出口弁を閉じ、そしてエクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、これらのサンプルのＵＶ照射を１５分間行った（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2）。照射後、これらのサンプルを取り出し、Milli-QTM精製水でおびただしく洗浄し、間欠的に交換しながらMilli-QTM精製水中に２日間浸漬し、そして最後にMilli-QTM精製水で再びすすいだ。グラフトコポリマー鎖間に架橋を形成させるために、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）サンプルの一部を更にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）（Fluka）と反応させた。上記からのサンプル（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸））を乾燥ＤＭＦ（サンプル当たり最終容量１ｍＬ）中に入れ替え、ＨＤＩを添加し（０．５ｍＬ）、そして反応を４５℃にて夜通し進行させた。ＨＤＩが添加されていたサンプルを次いでＤＭＦ中で洗浄（×３）し、そして次いで時々掻き混ぜながらＤＭＦ中に８時間浸漬した。最後に、これらのサンプルを水中でおびただしく洗浄した。次いで、これらのサンプルを層流型キャビネット中で乾燥してから、ＸＰＳ分析をした。
Figure 0005567337
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）及びＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）−ＨＤＩのＸＰＳ分析によって決定された元素比率が、表２６に示されている。これらの元素比率の解析により、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面からのＰ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）のグラフト重合が成功であったという確認が可能にされた。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルについて得られた値（Ｏ／Ｃ０．１５８，Ｎ／Ｃ０．１３２）と比較して、増加Ｏ／Ｃ値及びＮ／Ｃ値（それぞれ０．２８４及び０．２５１）が、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）サンプルについて得られた。成功的グラフト重合の更なる証拠が、高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルの解析から得られた。この場合において、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルに関して存在しなかった（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルについての代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルについての図１３参照）ところのアミド官能基の存在に因るスペクトル成分が観察された（図２６（ａ）参照）。
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）サンプルへのＨＤＩの付加後、Ｎ／Ｃ比率の小さい増加が認められた（ＨＤＩの付加前に得られた値すなわち０．２５１の値と比較して、０．２７５の値）。この観察された増加は、ＨＤＩのイソシアネート基とグラフトコポリマー鎖中のアクリル酸残基の酸基との反応からの被膜へのＮの追加と一致している。Ｏ／Ｃ比率の小さい減少も認められ、しかしてこれは被膜中への追加の中性炭素（ＨＤＩのヘキサメチレン鎖から）の組込みと一致している。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）−ＨＤＩサンプルについて得られた高分解能Ｃ１ｓスペクトルは、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）について得られたものと非常に似ており、何故ならＨＤＩとの架橋後にアミド及び炭化水素のみしか被膜中に組み込まれず、しかもそれらの両方共が先の被膜中に存在していたからである。
例２６
オリゴペプチドモノマーを用いて形成されるＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−オリゴペプチド）グラフト被膜の作製
パートＡ： オリゴペプチドモノマー（メタクリロイル−ｇｌｙｇｌｙつまりＭＡ−ｇｌｙｇｌｙ）の合成
Drobnik等の方法（Drobnik,J等，Makromol. Chem.，１９７６，１７７，２８３３）を用いて、重合性オリゴペプチドを合成した。手短に言うと、水酸化ナトリウム（０．１５１５ｇ，０．００３８ｍｏｌ，１．０当量）を、水（３ｍＬ）中のグリシルグリシン（ｇｌｙｇｌｙ）（０．５０ｇ，０．００３８ｍｏｌ，１．０当量）の溶液に添加した。生じた溶液を０℃に冷却した。次いで、この冷却溶液に、メタクリロイルクロライド（０．３９６ｇ，０．００３８ｍｏｌ，１．０当量）と水酸化ナトリウム（３ｍＬの水中０．１５１５ｇ，０．００３８ｍｏｌ，１．０当量）を同時に滴下的に添加した。この反応混合物を室温にて更に１時間撹拌し、そして次いで濃ＨＣｌで２のｐＨ値に滴下的に酸性化した。エチルアセテート（２０ｍＬ）及び水（１０ｍＬ）を添加し、そしてこの混合物を分液漏斗中で振とうした。この分液漏斗中において、無色結晶が溶液から二相の界面に沈殿した。これらの結晶を濾過し、水で洗浄し、そして風乾した。少量の所望生成物（０．０６ｇ）が得られた（収率８％）。水性相から未反応グリシルグリシンを回収した。1Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ6，２００ＭＨｚ）δ１．８６（ｓ，３Ｈ，ＣＨ3）、３．７３（ｓ，２Ｈ，ＣＨ2）、３．７６（ｓ，２Ｈ，ＣＨ2）、５．３６（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）、５．７２（ｓ，１Ｈ，ビニルＣＨ）、８．０５〜８．１７（幅広いｓ，２Ｈ，２×ＮＨ）、１２．５３（幅広いｓ，１Ｈ，ＣＯＯＨ）ｐｐｍ。13Ｃ（ＤＭＳＯ−ｄ6，２００ＭＨｚ）δ１８．９７、４１．０４、４２．５６、１２０．１５、１３９．８９、１６８．００、１６９．７７、１７１．５８ｐｐｍ。
パートＢ： Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−メタクリロイル−ｇｌｙｇｌｙ）コポリマー被膜のグラフト重合（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ＭＡ−ｇｌｙｇｌｙ）
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面を例１５によってのようにして作製し、そしてＰＩコポリマーの共有結合型カップリングを例４によってのように行った。次いで、生じたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面を、Ｏリングで密封された石英ガラス上蓋を備えた注文設計ステンレス鋼セル中に移した。この室に、生じるモノマーモル比が１０：９０のＭＡ−ｇｌｙｇｌｙ：ＰＥＧＭＡ（４７５）になるように、４２ｍｇのＭＡ−ｇｌｙｇｌｙ、９００ｍｇの脱抑制化ＰＥＧＭＡ（４７５）、１０ｍＬの精製水及び１ｍＬのＤＭＦを含有する溶液を添加した。このモノマー溶液を作り上げそしてＵＶ重合セルに添加する前、ＰＥＧＭＡ（４７５）モノマーは、インヒビター・リムーバー（Inhibitor Remover）樹脂（Aldrich）を含有するカラムに通すことによって脱抑制化された。該モノマー溶液を高純度窒素ガスで１５分間パージして溶存酸素を除去した。パージした後、入口弁及び出口弁を閉じ、そしてエクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、これらのサンプルをＵＶ照射（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）に３０分間暴露した。照射後、これらのサンプルをモノマー溶液から取り出し、そして精製水で洗浄（×３）し、水中に夜通し浸漬し、そして最後に更に３回すすいだ。洗浄後、これらのサンプルを、高速の濾過された高純度Ｎ2流を用いて吹きかけて乾かし、そして層流型キャビネット中に保管してから、ＸＰＳ分析をした。加えて、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））の対照サンプルを、すなわちＭＡ−ｇｌｙｇｌｙモノマーを用いることなく、上記のようにして作製した。
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表２７に示された元素比率の解析により、両方のグラフト重合が成功であったという確認が可能にされた。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））対照サンプルの場合において、得られたＯ／Ｃ比率及びＮ／Ｃ比率は、他の例（たとえば例５参照）において得られたものと非常に似ており、しかして乾燥状態でＸＰＳサンプリング深さより大きかったグラフトポリマー被膜を指摘する。加えて、得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル（図２７（ａ）参照）は先に得られたものと非常に似ており、そして１０ｎｍより大きい厚さ（乾燥状態で）のＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜を示していた。特に、２８６．５ｅＶの結合エネルギーにおける優勢なスペクトル成分は、高割合のＣ−Ｏを含有する被膜を示していた。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ＭＡ−ｇｌｙｇｌｙ）グラフトコポリマー被覆サンプルについて得られた元素比率は、Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））グラフトホモポリマー被覆サンプルについて得られたものとは異なっており、Ｎ／Ｃ比率の有意な増加があった。これは、ペプチドモノマー（ＭＡ−ｇｌｙｇｌｙ）がグラフト重合反応中ポリマー鎖中に組み込まれたという証拠である。Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）−コ−ＭＡ−ｇｌｙｇｌｙ）グラフトコポリマー被覆サンプルについて得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル（図２７（ｂ）参照）は、元素の組成及び比率に基づいて予期されたように、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜から得られたものと非常に似ていた。中性炭化水素領域におけるスペクトル（２８５ｅＶにおいて）間に、いくつかの小さい相違があった。
例２７
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面及びＳｉ−ＡＬＡＰＰ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））表面の作製： 一様性及び均一性の検討
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面を例１５によってのようにして作製し、そしてこれらのＳｉ−ＡＬＡＰＰ表面上へのＰＩコポリマーの共有結合型カップリングを例４によってのように行った。手短に言うと、シリコンウェハー片を界面活性剤溶液（２％ＲＢＳ３５，Pierce Biotechnology, Inc.）中で１時間超音波処理により清浄にし、Milli-QTM精製水でおびただしく洗浄し、そして高速の濾過された窒素流を用いて吹きかけて乾かした。次いで、これらのシリコンウェハー片を、例１５ＢによってのようにしてＡＬＡＰＰ薄膜で被覆した。次いで、３．６ｍＬのＰＩ溶液（例３参照）、ＤＭＦ（１０．８ｍＬ）、Milli-QTM精製Ｈ2Ｏ（１．８ｍＬ）及びＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ，０．１８ｇ，Sigma）を含む溶液のアリコート（小さいウェハー片について２ｍＬ，より大きいウェハー片について４ｍＬ）の入った清浄なテフロン（登録商標）バイアル中に、各シリコンウェハー片を置いた。室温にて穏やかに振とうしながら反応を進行させ、その後これらのシリコンウェハー片をＤＭＦ中で洗浄（１日にわたって２回そして次いで夜通しの洗浄）し、そして精製水中で洗浄（１日にわたって３回）してから、層流型キャビネット中で乾燥した。上記に概略されたのと同じ手順を用いて、ＡＬＡＰＰ被覆対照サンプルを上記の溶液しかしＥＤＣ又はＰＩを有さない溶液中に置きそして洗浄した。
上記で作製されたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルのサブセットを、次いで、Ｏリングで密封された石英ガラス上蓋を備えた注文設計ステンレス鋼セル中に置いた。このセルにモノマー溶液（脱抑制化ＰＥＧＭＡ（４７５），１０％ｗ／ｖ）を添加し、そしてこのセルを密封した。窒素をこのモノマー溶液に１５分間通すことにより、このモノマー溶液から酸素を除去した。次いで、このセルの入口及び出口の口を密封し、そしてエクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、サンプルをＵＶ線（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2の強度）に３０分間暴露した。照射後、これらのサンプルを取り出し、Milli-QTM精製水でおびただしく洗浄し、間欠的に交換しながらMilli-QTM精製水中に夜通し浸漬し、そして最後にMilli-QTM精製水で再びすすいだ。次いで、これらのサンプルを層流型キャビネット中で乾燥してから、ＸＰＳ分析をした。
Figure 0005567337
表２８に示された元素比率及び標準偏差の大きさの解析により、生成サンプルが組成において均一で且つ一様であったことが示される。代表的な高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルが、図２８に示されている。
本明細書に示された諸例の全体を通じて、示された元素比率においていくつかの小さい相違があった、ということが指摘されるべきである。これらの小さい相違は、ＸＰＳにより決定された元素組成が相対的であるという事実から生じる。すなわち、元素のすべてからの原子百分率は、合計して１００パーセントにならなければならない。それ故、たとえば、ＡＬＡＰＰ薄膜の酸化における変動は、その他の元素のすべてについて原子濃度に影響を及ぼすことになる。加えて、実験条件における変動は、たとえばＳ／Ｃ比率に影響があり得る。
例２８
９６ウェル型平板におけるＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）コポリマー被膜の作製並びに酵素結合イムノソルベント検定法における使用
パートＡ： ＡＬＡＰＰ−ＰＩで被覆されたポリ（スチレン）表面（ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ）からのアクリルアミド及びアクリルアミドとビオチン−ＭＡの混合物のグラフト重合
９６ウェル型の形態の組織培養ポリスチレン（ＰＳ）平板（Nunc，NunclonTMΔ処理済み，＃１６７００８）を、例１５Ｄに示された方法に従ってＡＬＡＰＰ薄層で被覆した。ＸＰＳ分析によってＰＳサンプル及びＰＳ−ＡＬＡＰＰサンプルについて得られた典型的元素比率は、表２９に示されている。ＰＳウェルの表面は特質上炭化水素質であったが、これらの平板の製造の際に用いられた表面改質から酸素が組み込まれていた（Ｏ／Ｃ＝０．１５２）。ＡＬＡＰＰ薄膜でのＰＳ表面の被覆は、Ｎの導入（Ｎ／Ｃ０．１５５）（ＡＬＡＰＰ層中の窒素含有基から生じた）をもたらした。加えて、Ｏ／Ｃ比率が、ＰＳ表面と比較して、ＡＬＡＰＰ薄膜のより低い酸化度に因り低減された（０．１５２から０．０９９へ）。ポリスチレン特質（普通の酸化度を備えた）は、高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルの解析により確認された（図２９（ａ）参照，より高い結合エネルギーにおける芳香族の「シェークアップ」ピークの存在が注目される）。ＰＳ表面上におけるＡＬＡＰＰ薄膜の蒸着は、数多くのＣ、Ｎ及びＯ化学種の存在に因り、より幅広い高分解能Ｃ１ｓスペクトルをもたらした。ＡＬＡＰＰ上層によってのより高い結合エネルギーにおける芳香族の「シェークアップ」ピークの消失により、ＸＰＳサンプリング深さ（１０ｎｍ）の被膜全厚が確証された。
次いで、溶媒としてＤＭＳＯをＤＭＦの代わりに用いそして共溶媒として水を添加しなかったこと以外は例１５Ｂによってのようにして、ＰＩコポリマーをＰＳ−ＡＬＡＰＰサンプルの表面に共有結合でカップリングした。ＸＰＳ分析によって得られたＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルについての典型的元素比率もまた、表２９に示されている。ここで、ＰＳ−ＡＬＡＰＰサンプルと比較して、Ｏ／Ｃ比率が増加されそしてＮ／Ｃ比率が減少された（ＰＳ−ＡＬＡＰＰ表面に共有結合でグラフトされたＰＩコポリマーの上層の存在と一致して）、ということが観察され得る。加えて、ＰＩコポリマー中のセミチオカルバメート部分からのＳもＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルに存在していたが、しかしＰＳ−ＡＬＡＰＰサンプルに存在せず、しかしてこれにより共有結合型付着が確認される。ＰＳ−ＡＬＡＰＰサンプルの表面上へのＰＩコポリマーの成功的共有結合型カップリングの更なる証拠は、高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトル（図２９（ｃ）参照）の解析によって得られ、しかして関心のある主特徴は、共有結合で付着されたＰＩ上層からのカルボン酸残基の存在に因るところのスペクトルへの高結合エネルギー寄与の存在である。このスペクトル成分は、ＰＳ−ＡＬＡＰＰサンプルについて得られた高分解能Ｃ１ｓスペクトル（図２９（ｂ）参照）において存在しなかった。
９６ウェル型形態のＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ被覆平板を、上記のようにして作製した。３ｍＬのＤＭＳＯ中の（ｉ）アクリルアミドモノマーの溶液（１０％ｗ／ｖ，３ｍＬのＤＭＳＯ中３００ｍｇ）並びに（ｉｉ）アクリルアミドモノマー（１５０ｍｇ）及びビオチン−ＭＡ（８７ｍｇ，例１５Ｂに示された方法に従って合成された）の溶液を作製し、そして窒素ガスを用いて２０分間脱酸素した。次いで、これらのモノマー溶液を含有するフラスコを密封し、そして注文設計ＵＶ重合セル（Ｏリングで密封された石英ガラス蓋を備えたステンレス鋼セル）及びＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ被覆９６ウェル型平板と共にグローブボックス中に移した。次いで、これらのモノマー溶液のアリコート（１００μＬ）を、ピペットによりＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ被覆９６ウェル型平板のウェル中に移した。次いで、モノマー溶液を含有するこれらの９６ウェル型平板をＵＶ重合セル中に移し、このセルを密封しそしてグローブボックスから取り出した。次いで、このＵＶ重合セル中のＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ被覆９６ウェル型平板（それらのウェルはモノマー溶液で部分的に満たされていた）の各四半分（該平板の残りの三つの四半分にマスクが置かれた）を、エクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、ＵＶ光（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2）で３０分間順次に照射した。平板の四つの四半分のすべてがＵＶ光で照射された後、セルを開き、そして９６ウェル型平板を取り出した。次いで、この平板の各ウェルをＤＭＳＯで２回洗浄（各洗浄について２５０μＬのＤＭＳＯで１から１．５時間）し、そして次いでＤＭＳＯ中に夜通し浸漬（各ウェル中に２５０μＬ）した。最後に、これらのウェルをMilli-QTM精製水で完全に洗浄（１〜１．５時間３回）した。次いで、これらの平板を層流型キャビネット中で乾燥してから、ＸＰＳ分析をした。いくつかの場合において、ウェルをNeutrAvidinTMビオチン結合タンパク質（Pierce Biotechnology Inc.）の溶液（ＨＥＰＥＳ緩衝液中５０μｇ／ｍＬ）で部分的に満たし（１００μＬ）、そして室温にて夜通し定温放置した。次いで、これらのウェルを１Ｍ−ＮａＣｌ中で（２時間にわたって２回、次いで夜通し）そしてＨＥＰＥＳ緩衝液中で（２時間にわたって３回）すすぎ、そして最後にMilli-QTM精製水中で３０分の期間にわたって５回すすいでから乾燥した。該ＨＥＰＥＳ緩衝液は、１５０ｍＭのＮａＣｌ及び２０ｍＭの［Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジン−Ｎ′−２−エタンスルホン酸ナトリウム塩］（ＨＥＰＥＳ）を含有し、そして１Ｍ−ＮａＯＨ溶液を用いてｐＨ７．２に調整された。ＸＰＳ分析のために、特別設計ステンレス鋼工具を用いて（平板の下から）、各ウェルの底部を平板から取り去り（汚染することなく）、そしてサンプルの帯電が避けられる特別設計ＸＰＳサンプルホルダー中に取り付けた。
ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプル及びＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）サンプルのＸＰＳ分析から算出された元素比率が、表２９に示されている。ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面からのＰ（アクリルアミド）のグラフト重合は、Ｐ（アクリルアミド）の薄い被膜の存在と一致して、Ｏ／Ｃ比率及びＮ／Ｃ比率の両方の増加をもたらした。ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面からのＰ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）のグラフト重合は、やはり薄いグラフトコポリマー被膜の存在と一致して、Ｎ／Ｃ原子比率の増加をもたらした。加えて、Ｓ／Ｃ比率はグラフト重合反応後に増加し、しかしてこれは被膜中へのビオチン−ＭＡモノマーからのビオチンの組込みを指摘する。グラフトポリマー被膜はＸＰＳサンプリング深さより薄かった、ということが注目されるべきである。これは、シリコンウェハー基板上の同様な被膜のＸＰＳ分析により得られた組成（例１５参照）との比較により確認された。これは、平坦なシリコンウェハー基板と比較して９６ウェル型平板のウェル内のＵＶ照射の低減強度に因り予期され得る。上記に記載されたグラフト重合反応が成功であったという確認は、高分解能ＸＰＳ分光分析によって得られた。ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）サンプル及びＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）サンプルの表面から得られた高分解能のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルが図２９（ｄ）及び（ｅ）に示されている。両方のスペクトルは、グラフト重合被膜中のアミドの存在と一致した特徴（２８８ｅＶの結合エネルギーにおいてアクリルアミドモノマーの重合から）を含有する。アミドピークは、被膜中のビオチンＭＡの存在に因り、ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド）からのスペクトルにおいてよりもＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）サンプルからのスペクトルにおいて顕著さが小さい。この傾向は、例１５においても観察された。
ＮＡ溶液中における定温放置後のＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）サンプルの表面のＸＰＳ分析から得られた元素比率もまた、表２９に含められている。ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）サンプル上へのNeutraAvidinTM（ＮＡ）の結合と一致して、Ｏ／Ｃ比率及びＮ／Ｃ比率の顕著な増加が観察された。図２９（ｆ）に示されているところのこのサンプルの高分解能Ｃ１ｓスペクトルに存在する特徴は、その表面におけるタンパク質（すなわちＮＡ）の存在に特有である。
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パートＢ： ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）被覆９６ウェル型平板を用いての酵素結合イムノソルベント検定法（ＥＬＩＳＡ）
ウェルがＰ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）で被覆されているところの９６ウェル型形態のマイクロタイター平板を、上記に記載されたようにして作製した。検査された１１のウェルのうちの三つにおいて、NeutrAvidinTMビオチン結合タンパク質（Pierce Biotechnology, Inc.）（ＮＡ）もまた、パートＡにおいて記載されたように添加した。次いで、検査されるべきウェルのすべてを遮断した。ＴＢＳ緩衝液（２５ｍＭの２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、１３６ｍＭのＮａＣｌ、２．７ｍＭのＫＣｌ，１Ｍ−ＨＣｌで８に調整されたｐＨ）中のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）遮断溶液（１％ＢＳＡ）のアリコート（２００μＬ）を該平板のウェル中に入れ、そして４℃における夜通しの定温放置を行った。
結合ＮＡを含有するウェル及びＮＡを含有していない四つの他のウェル（ビオチニル化ＩｇＧ（１°Ａｂ）対照）に対して、ＢＳＡ遮断溶液を除去し、そして１００μＬのビオチン−ＳＰ接合ヤギ抗マウスＩｇＧ（Jackson ImmunoResearch，＃１１５−０６６−０７２）（１°Ａｂ）溶液（トゥイーン２０（０．０５ｗｔ％）を含有するＴＢＳ緩衝液（ＴＢＳＴ緩衝液）中の１ｗｔ％ＢＳＡの溶液で２μｇ／ｍＬの濃度へ１０００分の１に希釈されていた）を添加し、すなわち平板のウェルのいくつかに添加した。ビオチニル化ＩｇＧ（１°Ａｂ）を含有するウェルにカバーをし、そして室温にて４時間定温放置した。次いで、ビオチニル化ＩｇＧ溶液、及び残りの四つのウェル（１°Ａｂが添加されていない）からＢＳＡ遮断溶液を除去し、そしてこれらのウェルをＴＢＳＴ緩衝液で３回洗浄した。
次いで、１１のウェルのすべてに、１００μＬのロバ抗ヤギＩｇ−ＨＲＰ接合体（Silenus，＃ＵＡＨ）溶液（１ｗｔ％ＢＳＡを含有するＴＢＳＴ緩衝液中に１対５００にて希釈されていた）を添加した。１．５時間の定温放置後、ロバ抗ヤギＩｇ−ＨＲＰ接合体溶液を除去し、そしてこれらのウェルをＴＢＳＴ緩衝液で３回洗浄した。次いで、発色試薬（ＡＢＴＳ）のアリコート（１００μＬ）を、検査される１１のウェルのすべてに添加した。ＡＢＴＳ溶液は、２０μＬの過酸化水素が添加されたクエン酸緩衝液（１０ｍＬ）中に溶解された２，２′−アジノ−ビス（３−エチルベンズチアゾリン−６−スルホン酸）（５ｍｇ）を含んでいた。この溶液は、作製後直ちに用いられた。１５分後、ＡＢＴＳ溶液をすべてのウェルから取り出し、そして４０５ｎｍの波長においてバイオテック（Biotek）ＥＬＩＳＡ平板読取り機で読み取るために、新たなマイクロタイター９６ウェル型平板に移した。
検査されたウェルを、次のように表示した。
（ｉ）ＮＡが結合され且つ１°Ａｂ及び２°Ａｂが添加されたウェル（＋ＮＡ，＋１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）。
（ｉｉ）ＮＡを含有しない且つ１°Ａｂ及び２°Ａｂが添加されたウェル（−ＮＡ，＋１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）。
（ｉｉｉ）ＮＡを含有しない且つ１°Ａｂが添加されなかったがしかし２°Ａｂが添加されたウェル（−ＮＡ，−１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）。
結合ＮＡを含有するウェルは、ビオチニル化ＩｇＧ（１°Ａｂ）を結合する及びＨＲＰ接合体（発色された溶液の吸光度をＥＬＩＳＡ平板読取り機で測定することにより検出され得る）を形成すると予期される。検査されたウェルについて得られたデータは、図３０に示されている。ここで、測定吸光度は、Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）被膜上へ結合されたＮＡを含有するウェル（＋ＮＡ，＋１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）についてのみ高かった（１．０５）。ビオチニル化ＩｇＧ（１°Ａｂ）の低い非特異的吸着は、結合ＮＡを含有しないがしかし１°Ａｂが添加されたウェル（−ＮＡ，＋１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）について得られた低い吸光度（０．０８９）により確証された。このデータは、ＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）被膜がＮＡを結合した、このＮＡがＥＬＩＳＡ検定法で検出可能であった及び１°Ａｂの非特異的吸着が低かったという明らかな証拠である。加えて、２°Ａｂ対照（−ＮＡ，−１°Ａｂ，＋２°Ａｂ）について得られた吸光度もまた低く（０．０８４）、しかしてこれはＰＳ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（アクリルアミド−コ−ビオチンＭＡ）被膜上への２°Ａｂの非特異的吸着もまた低かったことを指摘する。
例２９
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰＥＧＭＡ（４７５）のグラジエントグラフト重合
パートＡ： Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面からのＰＥＧＭＡ（４７５）のグラジエントグラフト重合
Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ表面を例１５によってのようにして作製し、そしてこれらのＳｉ−ＡＬＡＰＰ表面上へのＰＩコポリマーの共有結合型カップリングを例４によってのように行った。しかしながら、この例において、清浄なガラス顕微鏡スライドをシリコンウェハー片の代わりに基材として用いた。手短に言うと、６枚のＡＬＡＰＰ処理ガラス顕微鏡スライドを、９ｍＬのＰＩ溶液（例３参照）、ＤＭＦ（２７ｍＬ）、Milli-QTM精製Ｈ2Ｏ（４．５ｍＬ）及びＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ，０．４５ｇ，Sigma）を含む溶液中に置いた。反応を室温にて夜通し進行させ、そしてその後これらのガラス顕微鏡スライドをＤＭＦ中で洗浄（１日にわたって２回そして次いで夜通しの洗浄）しそして精製水中で洗浄（１日にわたって３回）してから、層流型キャビネット中で乾燥した。
上記で作製されたＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩスライドを、次いで、Ｏリングで密封された石英ガラス上蓋を備えた注文設計ステンレス鋼セル中に置いた。窒素で３０分間脱気されていたモノマー溶液（脱抑制化ＰＥＧＭＡ（４７５），１０％ｗ／ｖ）をこのセルに添加した。次いで、ガラススライド域のほとんどを覆う（その長さの１．５ｃｍが露出されたままにされる）ＵＶ不透明マスクを石英ガラス窓の上に置いた。マスクとＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩサンプルの表面との間の距離は１ｃｍであった。エクスフォ・アーティキュア（EXFO Articure）４００ランプを用いて、ガラススライドの露出域のＵＶ照射を５分間行った（３２０〜５００ｎｍの波長，５０ｍＷ・ｃｍ-2）。５分間の照射後、マスクをガラススライドに沿って１ｃｍ移動させそして更に５分のＵＶ照射を行い、等により、異なる照射時間の合計７つの域が得られた（図３１参照）。スライドの端において、１ｃｍの領域は、ＵＶ照射を受けなかった。かくして、スライドの中心において、総ＵＶ照射は１５分であった。照射処理のすべてが行われた後、サンプルを取り出し、Milli-QTM精製水でおびただしく洗浄し、間欠的に交換しながらMilli-QTM精製水中に２日間浸漬し、そして最後にMilli-QTM精製水で再びすすいだ。次いで、これらのサンプルを層流型キャビネット中で乾燥してから、ＸＰＳ分析をした。
スライドに沿って７ｃｍにおけるＵＶ照射に暴露されなかった対照域及び例５からの全厚Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））サンプルと比較されるように、Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被覆スライドに沿っての諸領域のＸＰＳ分析によって決定された元素比率が、表３０に示されている。ここで、スライドに沿って６、５及び４ｃｍは、それぞれ５、１０及び１５分のＵＶ照射を表す。得られた元素比率は、分析された４つの領域において非常に異なっていた、ということがこれらのデータから明らかである。照射時間が増加するにつれて、Ｏ／Ｃ比率は増加しそしてＮ／Ｃ比率は減少した。これらの傾向は、照射時間が増加するにつれて増加する厚さのＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））グラフト層の存在について予期されたとおりである。これらの傾向はまた、図３２（白丸はＯ／Ｃ比率をそして黒丸はＮ／Ｃ比率を表す）に示されている。１５分までの照射のスライドに沿ってのすべての点におけるＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜の厚さは、ＸＰＳサンプリング深さ（１０ｎｍ）より小さかった、ということが指摘されるべきである（表３０における例５からの全厚データとの比較が参照される）。照射時間と共にＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜の変動する厚さの更なる証拠はまた、高分解能Ｃ１ｓスペクトル（図３３（ａ）から（ｃ）参照）の解析により得られた。ここで、Ｃ１ｓプロフィールの形は、ゼロのＵＶ照射時間におけるＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ表面について予期されたもの（図３３（ａ）参照）から、増加するＵＶ照射時間と共に徐々の態様で（図３３（ｂ）及び（ｃ）参照）、ＸＰＳサンプリング深さより小さいＳｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜について予期されたものへ変わった、ということが分かり得る。特に注目されることは、照射時間がゼロ（７ｃｍにおいて）から１５分（４ｃｍにおいて）に増加されるにつれてＣ−Ｏ（結合エネルギー２８６．５）の割合の増加であった。ＵＶ照射を中止し、マスクを移動しそして次いでＵＶ照射を続けることによりＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜の厚さを増加することが可能であったという事実は、このグラフト重合反応が（ｉ）ＵＶ照射により開始された及び（ｉｉ）特質上リビングであったという直接証拠である。
Figure 0005567337
パートＢ： グラジエント重合Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））表面の諸領域におけるＨｅＬａ細胞付着の相違の決定
マスクされていた領域及びマスクされていなかった領域の両方を含有するグラフトポリマー被覆ガラススライド（Ｓｉ−ＡＬＡＰＰ−ＰＩ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５）））を４室型培養トレー（デンマーク国ロスキレのNunc）に移し、そしてペニシリン及びストレプトマイシン（それぞれ１２０μｇ／ｍＬ及び２００μｇ／ｍＬ）を含有するリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ，ｐＨ７．４）無血清培地（ＳＦＭ，ダルベッコの改変イーグル培地／ハムのＦ１２（５０：５０））の無菌溶液中に各スライドを室温にて３時間半浸漬した。
上記の工程からの無菌溶液を除去し、そしてＨｅＬａ細胞を１×１０6細胞／室の密度で、１０％（ｖ／ｖ）のウシ胎児血清（ＦＢＳ）が補充されたところのＳＦＭで構成された培地にて播種した。５％のＣＯ2を含有する加湿空気中において、細胞を３７℃にて２４時間定温放置した。
ＨｅＬａ細胞を１８及び２４時間の定温放置後に位相差顕微鏡法（日本国のオリンパスのオリンパス（Olympus）ＩＸ８１）により目視検査し、そして代表画像をディジタル式で記録した。
先の例９においてように、ＨｅＬａ細胞は、Ｓｉ−ＨＡＰＰ−ＰＩ表面上でよく付着しそして伸展する並びに厚いＳｉ−ＨＡＰＰ−Ｐ（ＰＥＧＭＡ（４７５））表面上でよく付着しそして伸展することはしない。この相違は、ＨｅＬａ細胞の付着に抵抗するグラフトＰ（ＰＥＧＭＡ（４６５））層の存在に帰せられ得る。図Ｗ（ａ）から（ｅ）における細胞付着を示す画像から、低照射時間（図３４（ａ））及びそれ故薄いＰ（ＰＥＧＭＡ（４７５））被膜について、ＰＳ対照（図３４（ｅ））よりわずかに低い密度でもって有意量の細胞付着があった、ということが明らかである。更に、観察された細胞伸展は、スライドの５分のＵＶ照射領域の両方において、ＰＳ対照と非常に似ていた。しかしながら、照射時間が増加する及びそれ故被膜の厚さが増加するにつれて、細胞付着の度合いは予期されたように減少した。更に、細胞伸展の量は、２０分のＵＶ照射領域（図３４（ｄ））上に付着された少数細胞が非常に丸いモルホロジーを有するという時点まで、照射時間が増加されるにつれて顕著に減少した。
本明細書に開示されそして定められた本発明は、本文若しくは図面に挙げられた又は本文若しくは図面から明白な個々の特徴の二つ又はそれ以上のあらゆる代替的組合わせに及ぶ、ということが理解されるであろう。これらの種々の組合わせはすべて、本発明の様々な代替的側面を構成する。
本発明に関連する発明の実施形態を、以下に列挙する。
［実施形態１］
制御可能なポリマー表面被膜であって、基材の表面に共有結合で結合される高分子（ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ）であってしかも複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基を含む高分子と、該重合イニシエーターの少なくともいくつかからグラフトされたペンダントポリマーとを含む制御可能なポリマー表面被膜。
［実施形態２］
高分子が、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む、請求項１に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
［実施形態３］
重合イニシエーターが、制御フリーラジカル重合イニシエーターである、請求項１又は２に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
［実施形態４］
ペンダントポリマーが、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる、実施形態１〜３のいずれか一項に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
［実施形態５］
制御可能なポリマー表面被膜が、更に、ペンダントポリマーにグラフトされた追加的ポリマーを含む、実施形態１〜４のいずれか一項に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
［実施形態６］
制御可能なポリマー表面被膜が、更に、ペンダントポリマーに付着された少なくとも１つの生物学的活性成分を含む、実施形態１〜４のいずれか一項に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
［実施形態７］
ペンダントポリマーが、制御アーキテクチャーを有する、実施形態１〜６のいずれか一項に記載の制御可能な重合表面被膜。
［実施形態８］
ペンダントポリマーが、生物学的応答を調節する、実施形態１〜７のいずれか一項に記載の制御重合表面被膜。
［実施形態９］
ペンダントポリマーが、細胞付着を調節する、実施形態８に記載の制御重合表面被膜。
［実施形態１０］
基材の表面上に重合イニシエーターを制御可能に定着させる方法であって、該方法は高分子を該表面に共有結合で結合させることを含み、しかも該高分子は複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基を含む方法。
［実施形態１１］
基材の表面上に制御可能なポリマー表面被膜を作製する方法であって、該方法は高分子を該表面に共有結合で結合させ、しかも該高分子は複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基を含み、そして該重合イニシエーターの少なくともいくつかからペンダントポリマーをグラフトさせることを含む方法。
［実施形態１２］
高分子が、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む、実施形態１０又は１１に記載の方法。
［実施形態１３］
重合イニシエーターが、制御フリーラジカル重合イニシエーターである、実施形態１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
［実施形態１４］
制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからペンダントポリマーをグラフトさせる、実施形態１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
［実施形態１５］
方法が、更に、ペンダントポリマーにグラフトされる追加的ポリマーを与えることを含む、実施形態１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。

Claims (13)

  1. 予備形成高分子（ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ）とペンダントポリマーとを含み、ここで、前記予備形成高分子は、複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基が予め組み込まれており、前記予備形成高分子は前記表面結合基を介して基材表面へ共有結合され、前記ペンダントポリマーは、前記複数個の重合イニシエーターの少なくともいくつかからグラフトされる、制御可能なポリマー表面被膜であって、前記重合イニシエーターが、制御フリーラジカル重合イニシエーターである、制御可能なポリマー表面被膜。
  2. 予備形成高分子が、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む、請求項１に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
  3. ペンダントポリマーが、制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからグラフトされる、請求項１又は２に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
  4. 制御可能なポリマー表面被膜が、更に、ペンダントポリマーにグラフトされた追加的ポリマーを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
  5. 制御可能なポリマー表面被膜が、更に、ペンダントポリマーに付着された少なくとも１つの生物学的活性成分を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
  6. ペンダントポリマーが、制御アーキテクチャーを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
  7. ペンダントポリマーが、生物学的応答を調節する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
  8. ペンダントポリマーが、細胞付着を調節する、請求項７に記載の制御可能なポリマー表面被膜。
  9. 基材の表面上に重合イニシエーターを制御可能に定着させる方法であって、複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基が予め組み込まれた予備形成高分子を形成し、前記予備形成高分子を前記複数個の表面結合基の少なくともいくつかを介して前記基材表面に共有結合で結合させることを含み、そして前記重合イニシエーターが、制御フリーラジカル重合イニシエーターである、方法。
  10. 基材の表面上に制御可能なポリマー表面被膜を作製する方法であって、複数個の重合イニシエーター及び複数個の表面結合基が予め組み込まれた予備形成高分子を形成し、前記予備形成高分子を前記複数個の表面結合基の少なくともいくつかを介して前記基材表面に共有結合で結合させることを含み、そして前記重合イニシエーターが、制御フリーラジカル重合イニシエーターであり、また前記複数個の重合イニシエーターの少なくともいくつかからペンダントポリマーをグラフトさせることを含む方法。
  11. 予備形成高分子が、少なくとも１％の前もって決定されたモル比の重合イニシエーターを含む、請求項９又は１０に記載の方法。
  12. 制御フリーラジカルリビング重合により重合イニシエーターからペンダントポリマーをグラフトさせる、請求項１０又は１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 方法が、更に、ペンダントポリマーにグラフトされる追加的ポリマーを与えることを含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
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