JP2004538132A - Process for depositing strongly adhered polymer coatings on conductive surfaces - Google Patents

Abstract

A process of electrografting a strongly adhered polymer coating on a conductive surface, comprising an active monomer for forming a primer P on said surface and having the general formula: (meth) acrylic acid X0 ester Performing an electrochemical graft on said surface, wherein X is part of a preformed polymer or is an intermediate agent for a polyaddition reaction, or at least one complementary reactive group A process that is an anchor group for the attachment of a molecule having Such a process allows the formation of a new primer by one-step electrografting of a reactive polymer called a macromonomer. Such processes can also be used to increase the coating thickness by the so-called graft-from method, i.e. the polymerization of a second monomer, or by covalent bonding through the X-ester group between the undercoat and the overcoat by the so-called graft-on-to method. Allows the further modification of the initially electrografted polymer (called undercoat) to introduce another type of polymer (also called overcoat) via the. Such processes also allow compounds such as functional polymers, peptides, proteins, oligonucleotides, dyes, drugs, antimicrobial compounds to be grafted onto the primer.

Description

【００１７】
（式中、Ｒは、水素又はメチルを表す）
を有する活性モノマーで上記表面に電気化学的グラフトを行うことを含み、且つモノマーは、Ｘ基（これはあらかじめ形成されたポリマーの一部分であるか
又は重付加反応のための中間作用物質であるか
又は少なくとも１つの相補反応基を有する分子の結合のためのアンカー基である）を含む。
【００１８】
Ｘがあらかじめ形成されたポリマーの一部分である場合、モノマーは、少なくとも１つの活性化ビニル懸垂基、例えばアクリル酸又はメタクリル酸官能基を有するマクロモノマーになる。そのようなアプローチは、マクロモノマーと呼ばれる反応性ポリマーの１段階電気グラフトによる新規下塗りの形成を可能にする。
【００１９】
そのようなプロセスはまた、最初に電気グラフトされたポリマーコーティング（下塗りＰと呼ぶ）をさらに修飾して、いわゆるグラフトフロム（grafting-from）法すなわち第二モノマー（図２でＭと呼ぶ）の重合によりコーティングの厚さを増加させるか、又はいわゆるグラフトオントゥ（grafting-onto）法によりＸエステル基を通じて下塗りと上塗りとの間の共有結合により他の型のポリマー（上塗りとも呼ぶ）を導入することを可能にする。
【００２０】
そのようなプロセスはまた、官能性ポリマー、ペプチド、タンパク質、オリゴヌクレオチド、染料、薬物、抗菌化合物のような化合物を下塗り上にグラフトすることも可能にする。
【００２１】
電気グラフトとは、図１に図示されるように（ここでＡは溶媒であり、そしてＢは導電性塩である）、導電性表面Ｓにモノマーを電気グラフトして下塗りの電気グラフトされたポリマーコーティングＰを形成することを意味する。そのような電気化学的プロセスにおいて、モノマーは電気化学的に重合され、そして同時にそのように形成されたポリマーがＳ上に電気グラフトされる。
【００２２】
マクロモノマーとは、図３に図示されるように、少なくとも１つのアクリル酸又はメタクリル酸官能基を有するあらかじめ形成されたポリマーを意味する。
【００２３】
グラフトフロムとは、図２（Ｉ）に図示されるように、グラフトされたモノマー（これはグラフトされたマクロ開始剤又は転移剤として働く）の基Ｘからの第二モノマーＭの重合の開始を意味する。
【００２４】
グラフトオントゥとは、図２（II）に図示されるように、Ｙ相補反応基を通じた、あらかじめ形成されたポリマー又は任意の反応性分子もしくは高分子と、モノマーのＸ基と、の導電面上のＯ−Ｙ結合を意味する。
【００２５】
中間作用物質とは、重付加反応のための開始剤又は転移剤を意味する。
【００２６】
本発明による導電性表面とは、例えば、鋼、ステンレス鋼、Ｉｎｏｘ３１６Ｌ、タンタル、チタン、ニチノール、炭素、ＩＴＯガラス、遷移金属（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、など）、金属ドープしたポリマーなどである。
【００２７】
表面での電気化学的グラフトは、既知の条件下、導電性塩Ｂを含有する非プロトン性溶媒Ａ中、モノマー溶液から行われる。モノマー溶液は、反応、例えば、陰極反応を起こすように電気分解にかけられ、この場合コーティングされるべき導電性表面は、モノマーの陰極反応の阻害ピークに対応する値と等しいか又はそれに近いが、溶液での重合及びポリマーコーティングの脱グラフト（degrafting）に対応する第二還元ピークよりも負ではない値を持つモノマーと、導電性表面との間の電子移動の範囲にある電位で、陰極として使用される。
【００２８】
上記に記載される問題を解決するための第一のアプローチは、電気グラフト法を重合反応と組み合わせることである。
【００２９】
その第一の態様において、本発明は、導電性表面上にポリマーコーティングを電気グラフトにより堆積させるプロセスを提供し、本プロセスは、上記表面上に下塗りＰを形成するための、且つ次の一般式：
【００３０】
【化２】

【００３１】
（式中、Ｒは、水素又はメチルを表す）
を有する活性モノマーで上記表面に電気化学的グラフトを行うことを含み、且つＸ基は重付加反応のための中間作用物質である。
モノマーは、エステル基Ｘで重合の中間作用物質を有し、そして固体表面上に電気グラフトされる。
【００３２】
中間作用物質は、開環重合（ＲＯＰ）、ニトロキシドラジカルを介した重合（ＮＭＰ）、原子移動重合（ＡＴＲＰ）のための開始剤、又は可逆的付加−開裂（reversible-addition-fragmentation）（ＲＡＦＴ）を介した重合のための転移剤であってよい。
【００３３】
この型のアプローチは、モノマーが電気グラフトに厳密に適格であるポリマーの限定された一覧よりもはるかに多い様々なポリマーを導電性表面上に全体的に共有結合グラフトさせることを可能にするので、とくに関心がもたれる。後者の一覧は、陰極の電気グラフトの上述の制約、すなわち不安定プロトンの不在及び電子吸引基によるビニル二重結合の活性化により影響されるものである。例えば、この新規な型のアプローチは、ポリアクリル酸エステル又はポリメタクリル酸エステル以外のポリマーのコーティングを可能にする。そのような新規アプローチは、導電性基材に堆積する、例えば、ポリスチレン、又はポリヒドロキシ−エチルアクリレートのようなポリマーに強い接着力及び増加した厚さと整調できる厚さを持ったコーティングを可能にする。
【００３４】
本発明による重付加は、制御されていてもいなくてもよい。これは、開環重合（ＲＯＰ）［P; Dubois et al. in Makromol. Chem., Macromol. Symp. 42/43, 1991, 103に記載されるとおり］、例えば、原子移動重合（ＡＴＲＰ）のようなラジカル重合［Matyjaszewski, Curr. Org. Chem., 2002, 6, 67に記載されるとおり］、ニトロキシドラジカルを介した重合（ＮＭＰ）［Chem. Rev., 2001, 101, 3661に記載されるとおり］、可逆的付加−開裂を介した重合（ＲＡＦＴ）［Moad et al., polym. Int., 49, 993, 2000に記載されるとおり］、又はＡＴＲＰとＲＯＰのような２種の異なる制御された重付加の組合せであってよい。
【００３５】
開環重合（ＲＯＰ）は、（ε−カプロラクトン）のようなラクトン及びラクチド、及びγ−ブロモ−ε−カプロラクトンのような官能性カプロラクトン、又はＤ，Ｌ−ラクチドなどのようなラクチド、或いは炭酸トリメチレン、環状無水物、グリコリドなどのような任意の他の重合可能な環状モノマーに適用されてよい。
【００３６】
ＲＯＰにおいて、Ｘは、カルボン酸アルミニウムのようなカルボン酸金属塩又はアルミニウムアルコキシド、スズアルコキシド、チタンアルコキシド、マグネシウムアルコキシド、又は亜鉛アルコキシドのような金属アルコキシドであってもよい。
ＲＯＰプロセスの前駆体として使用されるモノマーは、例えば、トリメチルシリルヒドロキシ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、アクリル酸エチルである。ＲＯＰ実験条件は、当業者に既知である。
【００３７】
ラジカル重合は、広範な及びあらかじめ定められた分子量のビニルポリマーの獲得に適用されてよい。
ラジカル重合の例として、ＡＴＲＰ、ＮＭＰ、ＲＡＦＴがある。
【００３８】
ＮＭＰにおいて、アルコキシアミンは、開始剤及びメディエータとして使用される：アルコキシルアミンのＣ−Ｏ結合は、熱的に均一開裂して２つのフリーラジカル、すなわち、重合を開始させる炭素中心ラジカル、及びラジカル重合を調節するニトロキシドラジカルになる。Ｃ−Ｏ結合の開裂は、４０℃〜１６０℃、好ましくは１１０℃の温度で加熱することにより起る。
【００３９】
ＡＴＲＰにおいて、Ｘは、ハロアルカン、ハロケトン、ハロエステル、ハロニトリル、ハロアルキルベンゼン、又はスルホニルクロリド、或いは原子移動ラジカル重合を開始させ得る任意の他の官能基であってもよい。このプロセスについては、さらなる金属錯体が重合を触媒するためにモノマーに加えられなければならない。そのような触媒の金属は、表面と適合性であるように選択されなければならない。鉄のように容易に酸化し得る表面では、一般的に使用される銅触媒は、より安定なルテニウムベースの触媒に置換されなければならない。
【００４０】
可逆的付加−開裂（ＲＡＦＴ）を介した制御された重合は、LeeらによりＷＯ９８０１４７８Ａ１号に記載されるように、ビニルポリマーを得るために適用されてよい。ＲＡＦＴにおいて、Ｘは、例えば、ジチオエステル、ジチオカルバメート、トリチオ炭酸塩、又は可逆的付加−開裂重合を制御し得る任意の他の官能基であってもよい。
【００４１】
全ての重付加は、当業者に既知の一般条件下で行われる。
【００４２】
本発明の第一の態様で記載されたような電気グラフト法と重合反応の組合せは、表面でのコーティングの厚さの制御可能な増加及びポリマーコーティングのより良好な接着を可能にする。
【００４３】
上記の問題を解決するための第二のアプローチは、モノマーのかわりにマクロモノマーを使用することである。
【００４４】
その第二の態様において、本発明は、導電性表面上にポリマーコーティングを電気グラフトにより堆積させるプロセスを提供し、本プロセスは、上記表面上に下塗りを形成するための、且つ次の一般式：
【００４５】
【化３】

【００４６】
（式中、Ｒは、水素又はメチルを表す）
を有する活性モノマーで上記表面に電気化学的グラフトを行うことを含み、且つＸ基はあらかじめ形成されたポリマーの一部分である。
【００４７】
そのようなアプローチにおいて、モノマーは、図３に図示されるように、表面Ｓに電気グラフトされる少なくとも１つのアクリル酸又はメタクリル酸官能基を有するマクロモノマーになる。
【００４８】
あらかじめ形成されたポリマーは、任意の型の重合法により、例えば制御された／リビング重合により得られてもいいし、そうでなくてもよい。あらかじめ形成されたポリマーは、例えば、アニオン性、カチオン性、協調性（coordinative）、又はラジカル開始での重付加プロセスにより、又は重縮合プロセスにより得られてもよい。
【００４９】
マクロモノマーは、α−又はα−、ω−アクリル酸又はメタクリル酸置換ポリマー、不規則なアクリル酸又はメタクリル酸官能基化共重合体、アクリル酸又はメタクリル酸基を有する１つのブロックを持つジブロック共重合体、或いは活性アクリル酸又はメタクリル酸基を含む任意の種類の高分子構造（スター、グラフト、テーパー共重合体のような）であってもよい。
図３は、マクロモノマーの異なる例を図示する。
マクロモノマー（１）は、懸垂アクリル酸又はメタクリル酸基を持つポリマーであり、マクロモノマー（２）はα官能基化ポリマー、そして（３）は、α−ω官能基化ポリマーである。
【００５０】
マクロモノマーは電極分極と適合性がなければならないので、アクリル酸又はメタクリル酸基を除いて、電気グラフト電位の範囲で他の電気活性官能基は高分子構造に存在しない。例えば、保護されていないアルコール、カルボン酸、アミン、ブロミドは、ポリマー鎖に沿って存在しないはずである。マクロモノマーはまた、電気化学浴、すなわちジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、アセトニトリル、ヘキサメチルホスホルアミドなどのような極性溶媒に可溶性でなければならない。
【００５１】
本発明の第二の態様で記載されるように、マクロモノマーで電気グラフトするプロセスは、電気グラフトにより直接得られてよい有機ポリマーコーティングの一覧を大幅に拡大し、モノマーレベルでのコーティングの化学的エンジニアリングを可能にする。これはまた、表面でのポリマーコーティングのより良好な接着を可能にする。
【００５２】
上記の問題を解決するための第三のアプローチは、電気グラフトをグラフトオントゥ法と組み合わせることである。
【００５３】
その第三の態様において、本発明は、導電性表面上にポリマーコーティングを電気グラフトにより堆積させるプロセスを提供し、本プロセスは、上記表面上に下塗りＰを形成するための、且つ次の一般式：
【００５４】
【化４】

【００５５】
（式中、Ｒは、水素又はメチルを表す）
を有する活性モノマーで上記表面に電気化学的グラフトを行うことを含み、且つＸ基は少なくとも１つの相補反応基を有する分子の結合のためのアンカー基である。
【００５６】
そのようなアプローチにおいて、Ｘとして求核化合物に向かう活性化エステル官能基がある。
Ｘは、例えば、特にアミンに対して反応性のスクシンイミジル基であってもよい。これはまた、エポキシ、ビニル、アリル、アリール、塩素基、又はそれらの組合せであってもよい。
【００５７】
そのようなモノマーの電気グラフトは、図２（II）に図示されるように、下塗りＰの上に新たな上塗り（ＴＣ）を形成する非常に広範な分子又は高分子のさらなる「グラフトオントゥ」プロセスに適した、薄い有機下塗りＰで修飾された表面を提供する。
【００５８】
「グラフトオントゥ」工程の主要な必要条件は、あらかじめコーティングされた表面Ｐ上にグラフトされる分子又は高分子に少なくとも１つの相補反応基が存在することである。それゆえ、本発明のそのような態様に従って使用される分子又は高分子は、重縮合又は重付加反応のいずれかにより得られる様々な構造のものであり、且つ少なくとも１つの相補反応基を有するものであってよい。それらは、（例えば、アミノポリスチレン、アミノポリイミド、アミノポリジメチルシロキサンなど）、タンパク質、酵素、オリゴヌクレオチド、薬物、染料、又は電気活性分子（アミノフェロセン）、ビタミン（ビオチン）、リガンドなどのような特に関心のある小さな有機分子であってもよい。
【００５９】
本発明の第三の態様に記載されるような、電気グラフト法と非常に広範囲の分子又は高分子のグラフトオントゥプロセスの組合せはまた、コーティング厚さを増加させること、及び上塗りの強力な接着を得ることに有利である。
【００６０】
そのようなアプローチは、コーティングされた表面をその生物学的環境において生体適合性化及び生体安定化する、タンパク質のような生体ポリマーを導入する医薬的応用に特に有用である。
【００６１】
３つのアプローチ全ての１つのさらなる利点は、コーティングされたポリマーが生体活性な分子（Ｄ）を捕捉又は免疫化するために使用されてよいことである。これらのコーティングが、生体適合性であり、且つ本質的に又は生体活性分子の貯蔵器(reservior)として機能することによるかのいずれかで生体機能を果たすように設計される場合、それらは、生体活性分子が、局所的放出又は隣接する組織と接触することにより生体機能を果たすことを可能にする。そういうわけで、ポリマーコーティングは、機械的圧力及び滅菌プロセスに耐え得る。冠(coronary)ステントという特殊な場合において、ポリマーコーティングは、最適なステント配備のためのバルーンの膨張によって誘導されるような変形に耐え得る。
特に、この生体活性分子は、ステント生体適合性を改善するその能力で選択される。この活性分子は、ステント移植後の新生内膜(neointima)形成、血栓症、又は炎症性応答を、予防するか、制限するか、又は抑制してよい。或いは、この活性分子は、ステント移植後の正常内皮細胞再生を加速してよい。そのような薬剤は、明らかな抗増殖性、又は抗血栓性、又は抗凝固性、又は内皮成長促進能力を有さなければならない。そのような薬剤の１つは、キレート化剤と錯形成しており、そして予定されるコーティングに組込まれてよいβ、α、又はγ同位体である。血管壁のステント置換の際には、この活性分子は、ゆっくり放出され、そして金属ステント表面に対する組織の反応に干渉してよい。キレート化剤は、親水性でも疎水性でもよい。キレート化剤の例としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）及びその類似体Ｎ−［２−アミノ−３−（ρ−ニトロフェニル）プロピル］−トランス−シクロヘキサン−１，２−ジアミン−Ｎ，Ｎ'，Ｎ''−五酢酸（ニトロ−ＣＨＸ−Ａ−ＤＴＰＡ）又は２−メチル−６−（ρ−ニトロベンジル）−１，４，７−トリアザヘプタン−Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ''，Ｎ''−五酢酸（ニトロ−１Ｂ４Ｍ−ＤＴＰＡ又はニトロ−ＭＸ−ＤＴＰＡ）、又はデフェロキサミン（ＤＦＯ）及び誘導体、ヒドロキシエチルデンプン共役デフェロキサミン（ＨＥＳ−ＤＦＯ）、４−アミノベンジル誘導体トリエチレンテトラアミノ六酢酸（ＴＴＨＡ）、１，１−ビス［（１１−Ｎ−ヒドロキシ）−２，５，１１−トリアザ−１，６１０−トリオキソドデカニル］エタン（ＫＤ）、（（＋）−３−ヒドロキシ−１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ヒドロキシフェニル−メチル−１Ｈ−ピリジン−４−オン）（ＣＧＰ ６５０１５）、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＮａＤＤＣ）、２−（ρ−ニトロベンジル）−１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ'，Ｎ''，Ｎ'''−四酢酸（ニトロ−ＤＯＴＡ）、α−（２−（ρ−ニトロフェニル）エチル）−１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１−酢酸−４，７，１０−トリス（メチル酢酸）（ニトロ−ＰＡＤＯＴＡ）、２−（ρ−ニトロベンジル）−１，４，７，１０−テトラアザシクロトリデカン−Ｎ，Ｎ'，Ｎ''，Ｎ'''−四酢酸（ニトロ−ＴＲＩＴＡ）、６，６''−ビス［［Ｎ，Ｎ，Ｎ''，Ｎ''−テトラ（カルボキシメチル）アミノ］メチル］−４'−（３−アミノ−４−メトキシフェニル）−２，２'：６'，２''−テルピリジン（ＴＭＴ−アミン）、ピリドキサールイソニコチノイルヒドラゾン（ＰＩＨ）の類似体、デスフェリチオシン（desferrithiocin）（ＤＦＴ）、システイン、Ｏ−フェナントロリン、２−ヒドロキシ−４−メトキシピリジン−１−オキシド、マルトール、１，２−ジメチル−３−ヒドロキシピリド−４−オン、ｓａｒ、ｄｉａｍｓａｒ、３−コレステリル−６−［Ｎ'−イミノビス（エチレントリロ）−四酢酸］ヘキシルエーテル（Ｃｈｏｌ−ＤＴＴＡ），Ｎ，Ｎ'−ビス（３，４，５−トリメトキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ'−二酢酸、サリチルアルデヒドイソニコチノイルヒドラゾン（ＳＩＨ）、ネオクプロイン、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、８−ヒドロキノリン（８ＨＱ）、ホスファチジルエタノールアミン−ジエチレントリアミン四酢酸（ＰＥ−ＤＴＴＡ）、ジパルミトイル−ホスファチジル−エタノールアミン−モノメトキシポリエチレングリコール５０００（ＰＥ−ＭＰＥＧ）、ドコシル−トリエチレンテトラミン五酢酸（Ｃ２２ＴＴ）、１，１０−フェナントロリン（ＯＰ）がある。キレート化剤はまた、細胞内又は細胞外治療薬として機能し、そして特定の生体機能と干渉してよい。例えば、そのようなキレート剤は、抗酸化性又は抗増殖性を有してよい。
この型のカプセル化はまた、タンパク質及びオリゴヌクレオチドを局所的に放出し得るコーティングを設計するのに有用であり、そして一般に、任意の生体反応で役割を担ってよい任意の分子又は高分子が、ポリマー層がグラフトされた表面上の対象物の生理学的受け入れで役割を担うようになる。
【００６２】
本発明の３つのアプローチにおける別の利点は、任意の混和性ポリマーが、コーティングポリマーと、両ポリマーについて溶媒中の溶液から、溶媒キャスティング(casting)又はスピンコーティングにより混合してもよい。そのような混合は、コーティング厚さを増加させるための別の方法である。
【００６３】
以下の実施例は、本発明を例示する。他に記載されない限り、全ての実施例について、スペクトル条件は同一である。
【実施例】
【００６４】
［実施例１］
ステンレス鋼上に電着したポリアクリル酸エチル（本明細書中以下、ＰＥＡと呼ぶ）からのε−カプロラクトンの開環重合によるポリ（ε−カプロラクトン）コーティング。スキーム１。
鋼板、Ｂｅ（登録商標）ステント（ステンレス鋼３１６Ｌ製）、及びＷｉｋｔｏｒ（登録商標）ステント（タンタル製）のような、複数の金属デバイスでプロセスを試験した。金属デバイス上での電解重合を以下のように行った。金属デバイスをヘプタン及びアセトンで洗浄し、一晩減圧下で乾燥した。使用前に、アセトニトリル（Aldrich）／過塩素酸テトラエチルアンモニウム（Merck）で残留オキシドを電気化学的に還元した。金属デバイスを、モノマーとしてのアクリル酸エチル（ＥＡ、１Ｍ、Acros）、過塩素酸テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡＰ、０．０５Ｍ）を含有するジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、Aldrich）溶液に浸漬した。２本の白金陽極、及び擬似リファレンスとして使用される白金箔をこの溶液に浸漬し、曲線をＥＧ＆Ｇポテンシオスタット／ガルバノスタット（Ｍ２７３Ａ）で記録した。陰極としての役割を果たす金属デバイスに適用される電位は、２０ｍＶ／ｓの速度で下方走査され、第一還元波の値で一定に保たれた（図４、Ｅ＝−２．２Ｖ／Ｐｔ ｖ＝２０ｍＶ／ｓ、ＤＭＦ＋ＴＥＡＰ中ＡＥ１Ｍ：ａ）１回目の走査、ｂ）２回目の走査）。電位は、ポリ（アクリル酸エチル）コーティング（ＰＥＡ）による金属デバイスの不動態化により電流が減少するまでこの値に保たれた。この不動態化は、２回目の電位走査の間に還元がなかったことにより確認された。ＰＥＡコーティングされた金属デバイスをＤＭＦ及びアセトニトリルで繰り返し洗浄した。１００ｎｍに及ばない厚さを有する薄いＰＥＡコーティングを、ＩＲ−ＲＡＳ分光法により特徴付けた。ＩＲ−ＲＡＳスペクトルを、表面で光を反射する修飾電極上で直接、反射吸収法（Brucker分光光度計）により記録した。ＩＲ−ＲＡＳスペクトルは、１７３９ｃｍ^-1にＣ＝Ｏエステル結合を示した。
この第一工程は、スキーム１、工程１に記載される。
【００６５】
ＰＥＡで修飾された電極（図１のＰ）を、トルエンの共沸蒸留を繰り返すことにより乾燥させた。ヘキサン中の水素化ジイソブチルアルミニウム（ＤｉＢＡｌＨ）（Aldrich）（１ １０^-3ｍｏｌ／ｌ）の１ｍｌの量を、トルエンに浸漬したＰＥＡコーティングした金属デバイスに滴下し、１６時間反応させた。その結果、エチルエステルは、ε−カプロラクトン（Aldrich）のＲＴでの開環重合の開始剤であるアルミニウムアルコキシドへ変換された（スキーム１、工程２）。エチルエステルの還元を、ＩＲ−ＲＡＳ分光法により確認した。（ＩＲ−ＲＡＳスペクトルは、空気下で、表面が光を反射するように修飾された鋼電極上で直接、反射吸収法（Brucker分光光度計）により記録した；透過シグナルの強度は、膜の厚さに依存する）。アルミニウムアルコキシドは空気中で不安定なため、スペクトル特性決定を容易にするために、還元されたＰＥＡを、アルコールへのアルコキシド基の加水分解を促進する乾燥していないトルエンで洗浄する。３３８０ｃｍ^-1での大きなバンドは、アルコール基に特徴的なものであり、これは、アルコキシドが先に形成されていたことを意味する。１７３９ｃｍ^-1のエステルカルボニル結合のバンドは、１６時間の還元後に強度が減少し、２４時間後には消滅しており、このことは開始剤の結合を明確に示す。
【００６６】
ε−カプロラクトン（Aldrich）の開環重合の前に、未反応のＤｉＢＡｌＨを除去するために、金属デバイスを窒素下にてトルエンで完全に洗浄した。室温で、ε−カプロラクトン（図２のＭ）（９ １０^-3ｍｏｌ）１ｍｌのトルエン溶液４０ｍｌを撹拌しながら、これに金属デバイスを入れた（スキーム１、工程３）。ε−カプロラクトンの重合を、１２時間後から４日間後まで、過剰なＨＣｌを加えることにより停止した。未反応のモノマー及びグラフトしていないポリマーがもしあればそれを除去するために、金属デバイスを多数回トルエンで洗浄し（ソックスレー抽出機、４日間〜１週間）、次いで減圧下で乾燥した。ポリ（ε−カプロラクトン）コーティング（ＰＣＬ）をＩＲ−ＲＡＳにより確認した。ＰＣＬ主鎖のカルボニル基の特徴的なバンドは、１７２８ｃｍ^-1で観測された。シグナル強度は重合の時間に依存し、このことは、ポリマーの厚さが重合の時間とともに増加することを意味する。数μｍを超える厚さに達した。ラマンスペクトルもまた、ＰＣＬによる金属デバイスのコーティングを確認にした。ラマン拡散分光法を、液体窒素で冷却された８００−２０００ＣＣＤ検出器及び顕微鏡を備えたＤｉｌｏｒ分光計（ＳｕｐｅｒＬａｂｒａｍ型）で行った。スペクトル分解能は、２ｃｍ^-1であった。励起レーザー光線の焦点を試料に合わせ、プローブされる表面積は、約１μｍ²（１００倍レンズ）であった。接触角は、静止滴下法（sessile drop technique）により測定した。蒸留水の小滴１０μｌを、マイクロシリンジで、ポリマー表面上に落とし、静的接触角を測定した。報告されるデータは全て、ポリマー表面の異なる領域で集められた１０回の測定値の平均であった。接触角は、ＰＥＡよりもＰＥＡ−ＰＣＬでコーティングされた金属板で、より小さかった。ＰＥＡ−ＰＣＬでコーティングされた金属板で測定された角度（７８°）は、ＰＥＡ（９２°）よりも小さく、還元されたＰＥＡ（５６°）よりも大きく、ステンレス鋼でのＰＣＬの溶媒キャスティングにより得られる膜と同様であり、このことは、ＰＣＬが下層の還元されたＰＥＡを完全にコーティングすることを実証する。剥離測定を、ＡＳＴＭ標準Ｄ３３３０Ｍ−９０に従って行った。接着テープ（Ａｃｒｙｌｉｃ ｆｏａｍ４９３０、３Ｍ）をポリマーコーティングに２４時間接着させておいた。次いで、これをはがし、テープとＰＣＬ膜表面との間の引張り強度をＩｎｓｔｒｏｎ引張り試験機で測定した。１０７０Ｎ／ｍより高い接着強度が得られ（上塗り上のテープの接着強度）、且つＰＣＬ上塗りは剥離後も金属デバイス上に接着したままだった。それと比較して、クロロホルム溶液からのＰＣＬキャスト膜の接着強度値は、ＰＣＬが鋼に電解重合した還元ＰＥＡ上の溶媒キャストである場合に８３０Ｎ／ｍ、ＰＣＬが鋼に電解重合したＰＥＡ上の溶媒キャストである場合に７０Ｎ／ｍであった。これら両方の場合において、ＰＣＬ上塗りは表面から完全にはがれてしまった。
【００６７】
［実施例２］
鋼に電着したＰＥＡからのＤ，Ｌ−ラクチドの開環重合によるポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）（本明細書中以下、ＰＬＡと呼ぶ）コーティング
実施例１におけるのと同じ手順に従って、ただしε−カプロラクトン（図２のＭ）をＤ，Ｌラクチドで置換して、Ｄ，Ｌ−ラクチド（Aldrich、１．３ｇ、トルエン中０．４Ｍ）の開環重合を、鋼に電着したＰＥＡのアルミニウムアルコキシド基により開始して、ＤｉＢＡｌＨで還元した。４０ｍｌのトルエン中７０℃で重合が起こり、７２時間後、過剰のＨＣｌを加えることにより停止した。ＰＬＡコーティングを、ラマン分光法により、１４５０ｃｍ^-1及び１７５０ｃｍ^-1に現れる特徴的なバンドで確認した。ＰＣＬの場合（実施例１）と同様な厚さ及び接着強度が、これらのサンプルで得られた。
【００６８】
［実施例３］
鋼に電着したＰＥＡからのγ−ブロモ−ε−カプロラクトンとε−カプロラクトンの混合物の開環共重合によるポリ（γ−ブロモ−ε−カプロラクトン）コーティング
実施例１におけるのと同じ手順に従って、純粋なγ−ブロモ−ε−カプロラクトン又はε−カプロラクトンとの混合物（５０：５０ｍｏｌ／ｍｏｌ、１．３ｇ、合計濃度＝トルエン中０．２５Ｍ、０．５Ｍ、又は０．７５Ｍ）の開環重合を、鋼に電着したＰＥＡのアルミニウムアルコキシド基（先に、図１及び２でＸと称した開始剤）により開始して、ＤｉＢＡｌＨで還元した。（純粋なγ−ブロモ−ε−カプロラクトンは、M.MazzaらによりMacromolecules 2000, 33, 14に記載されるように調製する。）
【００６９】
４０ｍｌのトルエン中７０℃で重合が起こり、７２時間から４日間の期間後、過剰のＨＣｌを加えることにより停止した。コーティングにおいて臭素原子の存在がＸ−線蛍光スペクトルにより確認され、ここで臭素原子のＫα及びＫβピークの特徴である強いシグナルが明らかに見られる。ここでも、重合時間が長い（４日間）と、厚さは数ミクロンまで増加する。上塗りへのテープの接着強度は、純粋なポリカプロラクトン（実施例１を参照）について測定されたものの範囲内にあり、この膜もまた、剥離後にはがれなかった。
【００７０】
［実施例４］
１−アクリルオキシ−２フェニル−２−（２'，２'，６'，６'−テトラメチル−１'−ピペリジニルオキシ）エタンの電気グラフト及び続くニトロキシド媒介ラジカル重合（ＮＭＰ）によるスチレンの開始。スキーム２。
ａ）１−アクリルオキシ−２−フェニル−２−（２'，２'，６'，６'−テトラメチル−１'−ピペリジニルオキシ）エタンの電気グラフト。
鋼又はニッケル板を、１−アクリルオキシ−２−フェニル−２−（２'，２'，６'，６'−テトラメチル−１'−ピペリジニルオキシ）エタン（モノマー、本明細書中以下、ＡＴＥＭＰＯと呼び、ここでＸはニトロキシド型ラジカルを有する基である）の乾燥ＤＭＦ溶液に浸漬した。モノマーを実施例１と同じ実験条件で電気グラフトするが、ただしアクリル酸エチルをＡＴＥＭＰＯモノマーで置換する。
図５ａは、ＴＥＡＰのＤＭＦ溶液（０．０５Ｍ）中、電位をＥ＝−１．８Ｖ／Ｐｔへ走査することによるＡＴＥＭＰＯ（１Ｍ）の電気化学的グラフトに特徴的なボルタモグラムを示す。電流強度の減少（曲線ｂ：２回目の走査）は、ポリマーコーティングの形成による電極の不動態化のサインである。そのようなサンプルでＸ−線光電子分光法を行った（ＸＰＳは、超高真空（ＵＨＶ）下、ＶＧ−ＥＳＣＡＬＡＢ２２０ｉＸＬ分光計及び１４８６．６ｅＶでの単色（monochromatised）Ａｌ Ｋα照射を用いて行った）。各元素についての感度因子を、定量分析のために考慮した。炭素原子、酸素原子、及び窒素原子は、表面のＸＰＳ分析により検出された。ＸＰＳスペクトルから導き出されたこれらの原子の比率は、Ｃ／Ｏ＝７．６、及びＯ／Ｎ＝３．７５であり、これは理論値Ｃ／Ｏ＝６．７及びＯ／Ｎ＝３と合致する。下層の金属基材からのシグナルの検出は、グラフトされた膜が１０ｎｍより薄いことを示唆している。
この第一工程は、スキーム２、工程１に図示される。
【００７１】
ｂ）電気グラフトされたコーティングからのスチレン重合の開始。
スキーム２工程２
ポリ［１−アクリルオキシ−２−フェニル−２−（２'，２'，６'，６'−テトラメチル−１'−ピペリジニルオキシ）エタン］でコーティングされた鋼又はニッケル板を、蒸留したスチレン（Aldrich、１０ｍｌ）（図２のモノマーＭ）に浸漬し、温度を２４時間１２０℃に上げた。グラフトしていないポリスチレンを、２週間トルエンでソックスレー抽出により除去した。ポリスチレンコーティングを、ラマン分光法により、１００１ｃｍ^-1、１６０１ｃｍ^-1、３０５３ｃｍ^-1の特に強いバンドで確認した。図６に示されるように、分子量及び同じくポリマーコーティングの厚さは、遊離アルコキシアミン（５ｍｌのスチレンに対して、０．２５ｍｍｏｌまでの２−フェニル−２−（２'，２'，６'，６'−テトラメチル−１'−ピペリジニルオキシ）エチルの安息香酸）を媒質へ加えることにより制御されてよい。実際、ＰＳ鎖は、エステル結合によって下塗り（図２でＰと呼ばれる）を電気グラフトしたポリ［１−アクリルオキシ−２−フェニル−２−（２'，２'，６'，６'−テトラメチル−１'−ピペリジニルオキシ）エタン]に結合しており、これは高いｐＨで加水分解され得る（ＴＨＦ中１０ＭのＮａＯＨ、室温で３時間〜２４時間）。したがって、ＰＳを放出すること及びそれをサイズ排除クロマトグラフィーにより特徴づけることが可能である（ＳＥＣ測定は、１０３７Ａ屈折率検出器を備えたＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ １０９０液体クロマトグラフ（カラムＨＰ ＰＬ ｇｅｌ ５μ（１０⁵Å、１０⁴Å、１０³Å、１００Å））及び４１０屈折率検出器を備えたＷａｔｅｒｓ ６００液体クロマトグラフ（カラムｓｔｙｒａｇｅｌ ＨＲ（ＨＲ１：１００−５０００、ＨＲ２：５００−２００００、ＨＲ４：５０００−６０００００））を使用して、ＴＨＦ中４０℃で行った。カラムは、ＰＳ標準で較正(calibrate)した。ラマン分光法のプローブ深度が有機膜の厚さを上回るため、ラマンシグナルの強度は膜厚に比例する。この予想は、１０００ｃｍ^-1でのＰＳの芳香族単位のラマンシグナルの強度がグラフトされたＰＳ鎖の分子質量Ｍｎとともに線形に変化することを示す図６で確認される。全ての実験条件は、上記のものと同様である。レーザー出力、開口(aperture)、走査数などは、一定のままである。遊離アルコキシアミンがスチレンに加えられない場合、鎖成長の制御は行われず、これは、鎖の多分散性はより高くなる（上記２）が、依然として薄い接着ポリスチレン膜（５μｍ未満の厚さ）が得られることを意味する。
【００７２】
［実施例５］
ポリ（２−クロロプロピオン酸アクリル酸エチルの電気グラフトと続くスチレンの開始（ＡＴＲＰ）。スキーム３。
鋼又は炭素板を、実施例１のように処理し、ただしＥＡを０．１５Ｍ濃度の２−クロロプロピオン酸アクリル酸エチルで置換する（クロロプロピオン酸基は開始剤としてのＸである）（図７、Ｅ＝−１．８Ｖ／Ｐｔ、ＤＭＦ＋ＴＥＡＰ中：ａ）１回目の走査、ｂ）２回目の走査）。電流強度の減少は、ポリマーコーティングの形成による電極不動態化のサインであった。Ｘ−線光電子分光法により得られた化学組成は、理論値（Ｃ＝５８．３％、Ｏ＝２８．４％、Ｃｌ＝８．３％）とほぼ合致する：Ｃ＝６２％、Ｏ＝３１％、Ｃｌ＝７％。極少量のＣｌ原子が、電気グラフト工程中のＣ−Ｃｌ結合の部分的還元により失われる。この工程は、スキーム３工程１に図示される。
【００７３】
ｂ）電気グラフトされたコーティングからのスチレン重合の開始
ポリ（ｃＰＥＡ）により、又はポリ（ｃＰＥＡ−ｃｏ−ＥＡ）によりコーティングされた鋼又は炭素板を、スチレン及びＡＴＲＰ触媒のトルエン溶液に浸漬した。鋼板については、リガンドとしてヘキサメチルトリエチレンテトラアミン（ＨＭＴＥＴＡ）との銅触媒が炭素物質の修飾に使用され得るものの、Ｇｒｕｂｂｓ触媒（ＲｕＣｌ₂（＝ＣＨＰｈ）（ＰＣｙ₃）₂）が使用された。様々な長さの時間（４〜２４時間）で、温度が１１０℃に上げられた。グラフトしていないポリスチレンを、２週間トルエンでソックスレー抽出により除去した。ポリスチレンコーティングをラマン分光法により確認した。分子量及び同じくポリマーコーティングの厚さは、遊離開始剤を媒質へ加えることにより制御され得る。実施例４のように、分子量及び同じくポリマーコーティングの厚さは、ラマン及びＳＥＣにより確認されるとおり、遊離開始剤（ベンジルブロミド）を媒質へ加えることにより制御されてもよい（図８）。膜の厚さは、遊離開始剤の添加なしに、１〜５μｍの範囲に達する。剥離試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３３０Ｍ−９０）により、ＰＳコーティングの堆積が確認された。接着強度は２３４０Ｎ／ｍを超える。ＰＳは、剥離後も表面上に残っている。
この工程は、スキーム３工程２に図示される。
【００７４】
［実施例６］
ε−カプロラクトンと４−アクリロイルオキシ−ε−カプロラクトンとの共重合体の鋼上への電気グラフトによるポリ（ε−カプロラクトン）コーティング。
高分子アプローチ。スキーム４。
ポリ（４−アクリロイルオキシ−ε−カプロラクトン）（ポリ（ＡＣＬ））及びポリ（４−アクリロイルオキシ−ε−カプロラクトン−ｃｏ−ε−カプロラクトン）（ポリ（ＡＣＬ−ｃｏ−ＣＬ））は、ポリマー主鎖に沿って懸垂アクリロイル基を有する直鎖ポリエステルであり、本明細書中ではマクロモノマーと呼ぶ。Ｍ_n＝１２０００及びＭ_w／Ｍ_n＝１．２５であるポリ（ＡＣＬ）、及びＭ_n＝１５０００、Ｍ_w／Ｍ_n＝１．２０、及びＡＣＬ／ＣＬ４１：５９（ｍｏｌ／ｍｏｌ）であるポリ（ＡＣＬ−ｃｏ−ＣＬ）を、開始剤としてアルミニウムトリイソプロポキシドを用いて開環重合により合成した。マクロモノマーは、X. LouらによりLangmuir 2002, 18, 2785に記載されるように合成する。
【００７５】
鋼デバイスを、実施例１のように処理し、ただしＥＡをアクリル酸基の濃度が１Ｍのポリ（ＡＣＬ）又はポリ（ＡＣＬ−ｃｏ−ＣＬ）で置換する。マクロモノマー（図９でアクリル酸官能(function)１Ｍ）を含有する浴中、電位（ｖ：２０ｍＶ／ｓ）を第一還元ピーク（Ｅ：−１．８Ｖ／Ｐｔ、図９、曲線ａ）頂部へ走査することにより電気グラフトを行った。なお、その他の条件は全て実施例１と同様にした。不動態化は、２回目の走査の間の非常に低い電流により明らかに証明される（図９曲線ｂ）。ポリマーコーティングされたデバイスを、ＤＭＦ及びアセトンで繰り返し洗浄した。水の接触角、ＩＲ−ＲＡＳ（アルキル及びカルボニル吸収バンドとして２９４５ｃｍ^-1及び１７４３ｃｍ^-1のバンドで）、及び剥離試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３３０Ｍ−９０）により、接着ＰＣＬコーティングの堆積が確認された。接着強度は、ＰＡＣＬでは２８００Ｎ／ｍを上回り、ＰＡＣＬ−ｃｏ−ＣＬでは３７０Ｎ／ｍを上回る。ＩＲ−ＲＡＳ測定のように、走査型電子顕微鏡観察は、ポリ（ＡＣＬ−ｃｏ−ＣＬ）コーティングがポリ（ＡＣＬ）コーティング（これは高濃度で調製した場合、約３５０ｎｍ）よりも厚かったことを示唆した。
【００７６】
［実施例７］
鋼上へのジエチレングリコールジメタクリレート（ＤＭＡＤＥＧ）の電気グラフトによるポリ（エチレングリコール）網状組織。
高分子アプローチ。スキーム５。
実施例１と同様な条件で、鋼板を、アクリル酸エチルではなくジエチレングリコールジメタクリレート（ＤＭＡＤＥＧ、濃度＝０．２〜１Ｍを有する、Polyscience）（本明細書中、マクロモノマーと呼ぶ）を含有する溶液に浸漬した。第一還元波を、前に０．２ＭのＤＭＡＤＥＧ濃度で観測しておいた。０．５Ｍ濃度で形成されたコーティングのほうが厚かった。１Ｍ濃度では、第一還元波はより小さくなるが、２回目の電位走査中に還元ピークの不在により電極不動態化を確認し得た。ＰＥＧコーティングを、ＩＲ−ＲＡＳによって１１１４ｃｍ^-1でのＣ−Ｏ結合の特徴的なピークで確認した。
【００７７】
［実施例８］
ＰＣＬ−コーティングされた鋼上へのポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）の上塗りのスピンコーティング
ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）はＰＣＬと適合性があるので、ＰＶＣのＴＨＦ溶液を、実施例４に従って調製されたポリ（ＡＣＬ）及びポリ（ＡＣＬ−ｃｏ−ＣＬ）コーティング上にスピンコーティングした。ＰＣＶの上塗りを、ＩＲ−ＲＡＳによってアルキル基及びカルボニル基の吸収に対する２９１０ｃｍ^-1及び１７２１ｃｍ^-1のバンドで確認した。剥離試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３３０Ｍ−９０）は、ＰＶＣコーティングがポリ（ＡＣＬ−ｃｏ−ＣＬ）に強力に接着している（ＰＶＣ膜は、３７００Ｎ／ｍを超える接着強度での剥離後もはがれなかった）が、ポリ（ＡＣＬ）には強力には接着していない（ＰＶＣ膜は、１００Ｎ／ｍの接着強度での剥離によりはがれた）ことを示した。
【００７８】
［実施例９］
Ｎ−アクリロイルオキシスクシンイミドの電気グラフトと続く第一級アミン基を含有するポリスチレンのグラフト。「グラフトオントゥ」アプローチ。スキーム６。
ａ）Ｎ−アクリロイルオキシスクシンイミドのグラフト。
電気グラフトを、実施例１に記載される条件で行ったが、ここでアクリル酸エチルはＮ−アクリロイルオキシスクシンイミド（濃度範囲０．１〜３Ｍ）で置換されているので、モノマーはスクシンイミジル官能基をアンカー基として有する。このモノマーは、２００ｍｌの乾燥ＣＨ₂Ｃ１₂中、１２．１ｍｌのトリエチルアミン（８６．９ｍｍｏｌ）の存在下で、１０ｇのＮ−ヒドロキシスクシンイミド（８６．９ｍｍｏｌ）を７．１ｍｌの塩化アクリロイル（８６．９ｍｍｏｌ）と反応させることにより調製した。反応は、室温で一晩行われ、精製後の収率は９５％である。モノマー構造を、ＲＭＮ¹Ｈ（ＣＤＣＩ₃）：＿（ｐｐｍ）：２．８４（ｓ、４Ｈ、ＣＨ ₂ ＣＨ ₂ ）、６．１４（ｄ、１Ｈ、ＣＨ ₂ ＝ＣＨ）、６．２６（ｑ、ＣＨＣＯ）と、６．６８（ｄ、１Ｈ、ＣＨ ₂ ＝ＣＨ）、及びＩＲ（ＫＢｒ）： （ｃｍ^-1）：３０８３、３００７（Ｃ−Ｈオレフィン族）、２９５５（Ｃ−Ｈ脂肪族）、１８０９−１７７７−１７３２（Ｃ＝Ｏ）、１４０５（Ｃ−Ｎ）と、１２１３（Ｃ−Ｏ）により確認した。
【００７９】
剥離試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３３０Ｍ−９０）により、コーティングの鋼上での接着エネルギーは、ニート鋼に対する１８５０Ｎ／ｍと比較して、３０７０Ｎ／ｍより高かった。下塗りの膜厚は薄く（ＸＰＳによる測定では１０ｎｍ）、モノマー濃度が０．１Ｍから３Ｍまで増加するにつれて少し増加する。
【００８０】
ｂ）鋼に電着したポリ（アクリレートスクシンイミド）上へのポリ［メタ−（イソプロピル−２−アミノ）スチレン−コ−スチレン）］のグラフト
スチレン及びメタ−（イソプロピル−２−アミノ）スチレン９８．５：１．５（ｍｏｌ／ｍｏｌ）（Ｍｎ＝４００００）のランダム共重合体を、ポリ（アクリレートスクシンイミド）でコーティングされた鋼板にスピンコーティングした。スチレン主鎖が保有するアミノ基は、Ｘ、すなわちスクシンイミジル活性化エステルと反応し得る相補的反応基である。次いで、電極を真空下で２４時間、１５０℃で加熱した。未反応のポリスチレンを、２週間ＴＨＦでソックスレー抽出により除去した。修飾された電極のＦＴＩＲ−ＲＡＳスペクトルから、ポリスチレンの堆積を確認した（スチレン単位に典型的な、３０８６ｃｍ^-1、３０６４ｃｍ^-1、３０２８ｃｍ^-1、２９２７ｃｍ^-1、及び１６０１ｃｍ^-1、１４８７ｃｍ^-1、１４４４ｃｍ^-1、及び１００１ｃｍ^-1でのバンド）。その上、グラフトされたポリスチレン膜は、剥離試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３３０Ｍ−９０）で分離しなかった。
【００８１】
ｃ）鋼に電着したポリ（アクリレートスクシンイミド）上へのフェロセンアミンのグラフト
フェロセンアミンを、グラフトオントゥ法によりポリアクリレートスクシンイミド（図１のＰ）上にグラフトした（図２ｂ）。この目的のため、修飾された炭素板又は金板を、０．１ｇのアミノフェロセン（Van Leusen D. et al, Organometallics, 2001, 20, 224-226に従って合成した）及び触媒量のジメチルアミノピリジンを含有する５ｍｌのＤＭＦ溶液に、室温で６日間浸漬した。ＤＭＦ及びアセトニトリルでリンスした後、フェロセンの表面への結合を、様々な走査速度（１００、５０、及び２０ｍＶ／秒）の陽極電位範囲でフェロセンの電気活性（electroactivity）を示すサイクリックボルタンメトリー（図１０）により証明した。
【００８２】
ｄ）鋼に電着したポリ（アクリレートスクシンイミド）上へのビオチン（biotine）−カダベリンのグラフト
ビオチン−カダベリン（Aldrich）を、グラフトオントゥ法によりポリアクリレートスクシンイミド（図１のＰ）上にグラフトした（図２ｂ）。この目的のため、グラフトしたポリアクリレートスクシンイミドをもつ修飾された白金板、金板、又はＩＴＯ−ガラス（以下を参照）板を、２．５ｍｌの乾燥ＤＭＦに溶解した１２．５ｍｇのビオチン−カダベリン（ｎ−（５−アミノペンチル）ビオチンアミド）（ＭＭ４４２．５０ ｎ＝２、８３．１０^-5ｍｏｌ）及び２．８５ｍｇのトリエチルアミン（ＭＭ１０１．１９ ｎ＝２、８３．１０^-5ｍｏｌ）及び触媒量のジメチルアミノピリジンに、室温で４日間浸漬した。反応後、物質をＤＭＦ及びアセトニトリルでリンスした。ビオチン−カダベリンのデバイスへの効率的な結合は、ジメチルアミノシンナムアルデヒドを使用する比色試験（Vanwetswinkel S., et al., Bioorganic & Medicinal Chemistry, 1995, 3(7), 907-915に従う）により証明した。図１１は、色素なし（曲線ｂ）と比較した、色素により顕示されたコーティングの吸光度（曲線ａ）を示す。このスペクトルは、インジウム−スズ酸化物の薄い導電膜でコーティングされたガラス（ＩＴＯ−ガラス）からなる、電気グラフトされた透明な基材を使用してＵＶ−ＶＩＳ分光光度計（Ｈｉｔａｃｈｉ Ｕ３３００）で記録された。
【００８３】
［実施例１０］
グラフトされたＰＥＡ−ＰＣＬコーティングにキャストされたＰＣＬ膜内への、蛍光分子、ローダミン−６Ｇの組み込み、及び水性媒質への放出
ＰＣＬを、実施例１に記載されるように、鋼（２０×１０×１ｍｍ−板）上に電気グラフトされたＰＥＡ下塗りからグラフトした。クロロホルム中ＰＣＬ（１０ｗｔ％、Ｍ_n＝５．８ １０³）及びローダミン−６Ｇ（１１．２ｗｔ％、３３６ｕｇ）の３ｍｌの溶液を、ＰＥＡ−ＰＣＬコーティングされた板上にキャストし、続いてＰＣＬのみのクロロホルム溶液で先のローダミンとＰＣＬの上塗りを覆った。次いで、板を、３７℃で、１ｍｌのリン酸緩衝液（０．１３Ｍ、ｐＨ７．４）に浸漬した。水性体積全体を、標準回で回収して、新鮮な緩衝液と交換した。分取量のローダミン−６Ｇの濃度を、蛍光分光法により測定した（励起波長５２６ｎｍ、発光波長５５０ｎｍ）。発光研究の最後（６．７５日）には、ＰＣＬ上塗りはもはや接着しておらず、表面から分離していた。しかしながら、低角度ＩＲ分光法により、表面はおそらく電気グラフトされたＰＥＡ−ＰＣＬコーティング由来のＰＣＬで覆われたままであったことが証明された。ローダミン−６Ｇは、初期の時点では、おそらくＰＣＬ上塗りによる限定された破裂効果で、定期的にＰＣＬコーティングから放出された（図１２）。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】電気グラフトによる導電性表面ＳへのポリマーコーティングＰの形成方法を示す図である。
【図２】グラフトフロム（Ｉ）及びグラフトオントゥ（II）によるポリマーコーティングＰの形成方法を示す図である。
【図３】電気グラフトされるマクロモノマーの例を示す図である。
【図４】実施例１における電流と電圧との関係を示す図である。
【図５】実施例４における電流と電圧との関係を示す図である。
【図６】実施例４におけるグラフトされたＰＳ鎖の分子質量Ｍｎとラマンシグナルの強度との関係を示す図である。
【図７】実施例５における電流と電圧との関係を示す図である。
【図８】実施例５におけるグラフトされたＰＳ鎖の分子質量Ｍｎとラマンシグナルの強度との関係を示す図である。
【図９】実施例６における電流と電圧との関係を示す図である。
【図１０】実施例９における電流と電圧との関係を示す図である。
【図１１】実施例９における吸光度と波長との関係を示す図である。
【図１２】実施例１０にけるＰＣＬコーティングから放出されたローダミン−６Ｇと時間との関係を示す図である。
【図１３】実施例１に係るスキーム１である。
【図１４】実施例４に係るスキーム２である。
【図１５】実施例５に係るスキーム３である。
【図１６】実施例６に係るスキーム４である。
【図１７】実施例７に係るスキーム５である。
【図１８】実施例９に係るスキーム６である。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a process for depositing a polymer coating on a conductive surface by electro-grafting.
[Background Art]
[0002]
Surfaces of various organic and inorganic substrates are given special properties (eg, adhesive, hydrophilic or hydrophobic, low friction, resistance to environmental effects, biocompatibility, etc.) It is known to coat with synthetic polymers. These coating surfaces are just examples of compositions comprising components having a layered structure. In such an area, a major problem that must be solved is that the adhesion between completely different substrates such as metals, glass, carbon and organic polymers is usually weak and short-lived. Covalent bonding at the interface is often considered a goal to be reached. In this regard, electropolymerisation of acrylic or methacrylic esters has been shown to be a powerful means of depositing polymers that adhere strongly to conductive substrates. Delamar et al., In Carbon 1997, 35, 801, describe that the electroreduction of these acrylate or methacrylate monomers at the appropriate potential can be carried out in any shape (plate, fiber) and property (alloy, carbon, indium tin oxide). (E.g., solid glass) has been demonstrated to result in rapid formation of a uniform polymer coating thereon.
[0003]
However, several problems limit the practical use of the electropolymerization process: the film thickness is small (<100 nm) due to the rapid termination of the graft polymer brush, and the electrograftable monomer is activated vinyl-based. It is limited to one (albeit the largest) family of monomers (e.g., acrylates, cyano, cyano-acrylates, pyridine, and other compounds). As a rule, the carbon-carbon double bond must react at the cathode and be activated thereon, preferably by a solvent, by means of an electron-withdrawing substituent of the monomer to be adsorbed. Furthermore, any functional groups such as alcohols, protic amines, and carboxylic acids that are reduced at a lower cathodic potential than the monomers are unacceptable.
[0004]
These serious limitations reduce the list of eligible monomers, and therefore the list of strongly adherent coatings that can be achieved on conductive surfaces via electrografting, and greatly reduce the usefulness of electrografted coatings in practice. are doing.
[0005]
In particular, if the surface of the substrate belongs to a metal prosthesis such as a bone plate, a bone screw, a femoral head, a stent, a structural support implant of a dental implant, for example, biostability and biostability Compatibility issues are important.
[0006]
For example, when applied to stents that serve as scaffolds to the vessel wall after percutaneous vasodilation, a known limitation to existing stents is their limited blood and histocompatibility. After stent implantation, an inflammatory response occurs, which may in turn promote local thrombotic activation and / or migration and proliferation of smooth muscle cells and myofibroblasts. Stent implantation can also delay normal endothelial regeneration following vascular injury. This can ultimately result in additional lumen obstructions that disrupt normal blood flow to the heart. This process has been called restenosis. Therefore, there is a need to develop more biocompatible stents that may have the ability to release bioactive compounds that modify tissue response to metal stent implantation. Previous attempts to coat metal stents with polymers have failed in part because of improper bonding between the polymer matrix and the stent surface. Indeed, with previous coating techniques, stent deployment and / or sterilization resulted in cracks, cracks, or peeling of the coating from the stent surface in the polymer. In addition, prior results on the release of restenosis-inhibiting drugs such as sirolimus or taxol show that a suitable overall average release rate can reach 100 to hundreds of micrograms of drug in months. Seems to be. Alternatively, it is known that the encapsulating polymer allows the release kinetics to remain controlled as long as the drug content of the polymer matrix is less than about 10-20%. This also demonstrates the need for better adhesion and increased thickness of the drug release polymer layer for this type of application.
[0007]
A certain number of applications are the corrosion of underlying metals (automobiles and medical devices such as stents, artificial roots, guidewires, etc.) or surfaces when contacted and / or implanted with biological fluids Protective coatings that can prevent any of the undesirable adsorption of biomolecules on the surface Such problems include, for example, biochips (non-specific adsorption that affects the signal-to-noise detection ratio), and generally the active range of physical or chemical sensors (eg, protein adsorption in pressure sensors, glucose sensors, etc.), and Encountered in packaging applications on microsystems, which may or may not be ported. In these cases, the polymers resulting from the electrograftable monomers often provide good durable protective coatings, either because of their structure or because of their low thickness, or both. Fail. In addition, very thin thickness is also synonymous with being very sensitive to scratching: the thickness of conventional electrografted polymers is higher than the wrinkles on the surface of most objects It is also much thinner, so the object makes a hole in the spontaneous layer in contact with the electrografted layer, destroying the temporary protective features of the layer.
[0008]
The thickness of the intermediate (ie, on the order of microns or a few microns) may also be due to mechanical contact, insertion / ejection or friction cycles (computers, cell phones, etc.) as in a connector, metal parts contacting a polymer coating It is desirable to obtain an insulating layer that can withstand the general micromechanics and electrical devices that are placed in a rugged state. As a rule, the amount of wrinkles in metal parts is higher than 1 micrometer (since special treatment is required to reduce the amount of wrinkles), and therefore the durable coating must be thicker than 1 micron .
[0009]
Thus, there is a clear need for a polymer coating that adheres strongly to a conductive surface to a thickness of about one micrometer or even a few micrometers.
[0010]
One definite advantage of electrografting is the ability to drive the formation of interfacial-presumably covalent-carbon / metal bonds at high graft ratios: the parameters of the electrochemical protocol can be attributed to the formation of grafted polymer brushes. It can be defined to be advantageous, in which controlling the thickness is equivalent to controlling the molecular weight of the graft chains. As outlined above, polymer chain growth is hampered and arrested, possibly at an early stage, resulting in fairly short chains, or in any case, easily controlled based on conventional polymer strategies. Results in chains of unacceptable length. Thus, the primary strategy for obtaining thicker polymer films is that high molecular weight polymer chain grafting can be achieved.
[0011]
In addition to the physical properties of the polymer layer (thickness, compactness, etc.), the very chemistry of the polymer layer to be grafted is also important.
[0012]
Micromachines designed for biomedical applications are packaged with a polymeric biocompatible coating such as, for example, parylene (which is deposited by chemical vapor deposition, CVD) or PDMS (polydimethylsiloxane). Enables correct biocompatibility as well as interesting chemical resistance. High-performance lubricating ability—ie, a low coefficient of friction—is provided, for example, by a perfluoropolyether layer of a connector or a mechanical part. None of these polymers can be obtained as a result of an electro-initiated growth reaction. Similarly, for example, electrografted polyimides, polyamides (which provide good low-k dielectric layers and thus are good candidates for highly insulating polymers in microelectronics), and the general ones obtained by polycondensation reactions Cannot be obtained directly. Rather than considering which vinyl-based polymers may provide the same properties as these materials, consider a process to thank that these polymers can nevertheless be grafted onto conductive surfaces. There is a great need to offer.
[0013]
Due to the relatively short list of functional groups, activated vinyl monomers can withstand qualification for electrografting, and the electrografted polymer can be used, for example, for solid phase synthesis of peptides, immobilization of olinucleotides ( It provides a limited catalog of functionalities for immobilizing additional layers by conventional chemical methods, such as those used in the immobilization of DNA chips or proteins (protein chips). Thus, there remains a need to expand the list of molecules that can provide a reactive coating by electrografting, even in a limited domain of activated vinyl-based monomers.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Means for Solving the Problems]
[0014]
We have now found a process for electrografting a new type of polymer coating that adheres strongly to conductive surfaces, which solves the problems described above.
[0015]
Accordingly, the present invention provides a process for depositing a strongly adhered polymer coating on a conductive surface by electrografting, the process for forming a primer P on said surface, and having the general formula:
[0016]
Embedded image

[0017]
(Wherein, R represents hydrogen or methyl)
Electrochemically grafting the surface with an active monomer having the formula: wherein the monomer is an X group (which is part of a preformed polymer)
Or is it an intermediate agent for the polyaddition reaction?
Or an anchor group for attachment of a molecule having at least one complementary reactive group).
[0018]
When X is part of a preformed polymer, the monomer will be a macromonomer having at least one activated vinyl pendant group, for example, an acrylic or methacrylic acid functionality. Such an approach allows the formation of a new primer by one-step electrografting of a reactive polymer called a macromonomer.
[0019]
Such a process also further modifies the initially electrografted polymer coating (called priming P), the so-called grafting-from method, ie the polymerization of a second monomer (called M in FIG. 2). To increase the thickness of the coating, or to introduce another type of polymer (also referred to as a topcoat) by covalent bonding between the basecoat and the topcoat through the X ester group by the so-called graft-onto method Enable.
[0020]
Such a process also allows compounds such as functional polymers, peptides, proteins, oligonucleotides, dyes, drugs, antimicrobial compounds to be grafted onto the primer.
[0021]
Electrografting refers to a subbed electrografted polymer obtained by electrografting a monomer onto a conductive surface S, as illustrated in FIG. 1 (where A is a solvent and B is a conductive salt). It means forming the coating P. In such an electrochemical process, the monomers are polymerized electrochemically, and at the same time the polymer so formed is electrografted onto S.
[0022]
By macromonomer is meant a preformed polymer having at least one acrylic or methacrylic acid functionality, as illustrated in FIG.
[0023]
Graft from refers to the initiation of the polymerization of a second monomer M from a group X of a grafted monomer, which acts as a grafted macroinitiator or transfer agent, as illustrated in FIG. 2 (I). means.
[0024]
As shown in FIG. 2 (II), the graft-on-to is a conductive surface of a preformed polymer or any reactive molecule or polymer and a X group of a monomer through a Y-complementary reactive group. Means the OY bond above.
[0025]
By intermediate agent is meant an initiator or transfer agent for the polyaddition reaction.
[0026]
The conductive surface according to the present invention includes, for example, steel, stainless steel, Inox 316L, tantalum, titanium, nitinol, carbon, ITO glass, transition metals (Fe, Ni, Cu, Au, Ag, etc.), metal-doped polymers, etc. It is.
[0027]
Electrochemical grafting at the surface is performed under known conditions from a monomer solution in an aprotic solvent A containing a conductive salt B. The monomer solution is subjected to electrolysis to cause a reaction, for example, a cathodic reaction, in which case the conductive surface to be coated is equal to or close to the value corresponding to the inhibition peak of the cathodic reaction of the monomer, but the solution Used as a cathode at a potential in the range of electron transfer between a monomer having a non-negative value than the second reduction peak corresponding to polymerization and degrafting of the polymer coating and a conductive surface. You.
[0028]
A first approach to solving the problems described above is to combine electrografting with a polymerization reaction.
[0029]
In its first aspect, the present invention provides a process for electrografting a polymer coating on a conductive surface, the process comprising forming a primer P on said surface and having the general formula :
[0030]
Embedded image

[0031]
(Wherein, R represents hydrogen or methyl)
And electrochemically grafting the surface with an active monomer having the formula: wherein the X group is an intermediate agent for the polyaddition reaction.
The monomers have an intermediate agent of polymerization at the ester group X and are electrografted onto the solid surface.
[0032]
Intermediate agents may be initiators for ring opening polymerization (ROP), polymerization via nitroxide radicals (NMP), atom transfer polymerization (ATRP), or reversible-addition-fragmentation (RAFT). May be a transfer agent for polymerization via
[0033]
This type of approach allows for a much larger variety of polymers to be globally covalently grafted onto conductive surfaces than the limited list of polymers whose monomers are strictly eligible for electrografting, Of particular interest. The latter list is influenced by the aforementioned limitations of cathodic electrografting, namely the absence of labile protons and activation of vinyl double bonds by electron withdrawing groups. For example, this new type of approach allows for the coating of polymers other than polyacrylates or polymethacrylates. Such a novel approach allows coatings to be deposited on conductive substrates, for example, with strong adhesion to polymers such as polystyrene or polyhydroxy-ethyl acrylate, and increased thickness and tunable thickness. .
[0034]
The polyaddition according to the invention may or may not be controlled. This includes ring opening polymerization (ROP) [P; as described in Dubois et al. In Makromol. Chem., Macromol. Symp. 42/43, 1991, 103], for example, atom transfer polymerization (ATRP). Radical polymerization [as described in Matyjaszewski, Curr. Org. Chem., 2002, 6, 67], polymerization via nitroxide radical (NMP) [as described in Chem. Rev., 2001, 101, 3661] ], Reversible addition-cleavage-mediated polymerization (RAFT) [as described in Moad et al., Polym. Int., 49, 993, 2000], or two different controlled species such as ATRP and ROP. Or a combination of multiple additions.
[0035]
Ring opening polymerization (ROP) involves lactones and lactides such as (ε-caprolactone) and functional caprolactones such as γ-bromo-ε-caprolactone, or lactides such as D, L-lactide, or trimethylene carbonate. , Cyclic anhydrides, glycolides and the like.
[0036]
In ROP, X may be a metal carboxylate such as aluminum carboxylate or a metal alkoxide such as aluminum alkoxide, tin alkoxide, titanium alkoxide, magnesium alkoxide, or zinc alkoxide.
Monomers used as precursors in the ROP process are, for example, trimethylsilylhydroxy (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, ethyl acrylate. ROP experimental conditions are known to those skilled in the art.
[0037]
Radical polymerization may be applied to obtain vinyl polymers of a wide range and predetermined molecular weight.
Examples of radical polymerization include ATRP, NMP, and RAFT.
[0038]
In NMP, alkoxyamines are used as initiators and mediators: the C—O bond of the alkoxylamine is thermally homogeneously cleaved into two free radicals, a carbon-centered radical that initiates polymerization, and radical polymerization. Regulates the nitroxide radical. Cleavage of the C—O bond occurs by heating at a temperature of 40 ° C. to 160 ° C., preferably 110 ° C.
[0039]
In ATRP, X may be a haloalkane, haloketone, haloester, halonitrile, haloalkylbenzene, or sulfonyl chloride, or any other functional group capable of initiating atom transfer radical polymerization. For this process, an additional metal complex must be added to the monomer to catalyze the polymerization. The metal of such a catalyst must be selected to be compatible with the surface. On surfaces that can be easily oxidized, such as iron, commonly used copper catalysts must be replaced by more stable ruthenium-based catalysts.
[0040]
Controlled polymerization via reversible addition-cleavage (RAFT) may be applied to obtain vinyl polymers, as described by Lee et al. In WO9801478A1. In RAFT, X can be, for example, a dithioester, dithiocarbamate, trithiocarbonate, or any other functional group that can control reversible addition-cleavage polymerization.
[0041]
All polyadditions are performed under general conditions known to those skilled in the art.
[0042]
The combination of the electrografting method and the polymerization reaction as described in the first aspect of the present invention allows for a controllable increase in the thickness of the coating on the surface and better adhesion of the polymer coating.
[0043]
A second approach to solving the above problem is to use macromonomers instead of monomers.
[0044]
In its second aspect, the present invention provides a process for electrografting a polymer coating on a conductive surface, the process comprising forming a primer on said surface and having the general formula:
[0045]
Embedded image

[0046]
(Wherein, R represents hydrogen or methyl)
And electrochemically grafting the surface with an active monomer having the formula: wherein the X group is part of a preformed polymer.
[0047]
In such an approach, the monomer becomes a macromonomer having at least one acrylic or methacrylic acid functionality that is electrografted to the surface S, as illustrated in FIG.
[0048]
The preformed polymer may or may not be obtained by any type of polymerization method, for example by controlled / living polymerization. The preformed polymer may be obtained, for example, by a polyaddition process with anionic, cationic, coordinative, or radical initiation, or by a polycondensation process.
[0049]
The macromonomer may be an α- or α-, ω-acrylic or methacrylic acid substituted polymer, an irregular acrylic or methacrylic acid functionalized copolymer, a diblock having one block with acrylic or methacrylic acid groups. It may be a copolymer or any type of polymeric structure containing active acrylic or methacrylic acid groups (such as star, graft, tapered copolymers).
FIG. 3 illustrates different examples of macromonomers.
Macromonomer (1) is a polymer having pendant acrylic or methacrylic acid groups, macromonomer (2) is an α-functionalized polymer, and (3) is an α-ω functionalized polymer.
[0050]
Since the macromonomer must be compatible with the electrode polarization, no other electroactive functional groups are present in the polymer structure in the range of the electrografting potential, except for acrylic acid or methacrylic acid groups. For example, unprotected alcohols, carboxylic acids, amines, bromides should not be along the polymer chain. The macromonomer must also be soluble in an electrochemical bath, ie, a polar solvent such as dimethylformamide, dimethylsulfoxide, pyridine, acetonitrile, hexamethylphosphoramide, and the like.
[0051]
As described in the second aspect of the present invention, the process of electrografting with macromonomers greatly expands the list of organic polymer coatings that may be obtained directly by electrografting, and the chemical Enable engineering. This also allows for better adhesion of the polymer coating on the surface.
[0052]
A third approach to solving the above problem is to combine electrografting with a graft-on-to method.
[0053]
In its third aspect, the present invention provides a process for electrografting a polymer coating on a conductive surface, the process comprising forming a primer P on said surface and having the general formula :
[0054]
Embedded image

[0055]
(Wherein, R represents hydrogen or methyl)
And electrochemically grafting the surface with an active monomer having the formula: wherein the X group is an anchor group for attachment of a molecule having at least one complementary reactive group.
[0056]
In such an approach, X is an activated ester function toward a nucleophile.
X may be, for example, a succinimidyl group that is particularly reactive with amines. It may also be an epoxy, vinyl, allyl, aryl, chlorine group, or a combination thereof.
[0057]
Electrografting of such a monomer can result in a further "graft-on-to" of a very wide range of molecules or macromolecules that form a new topcoat (TC) over the basecoat P, as illustrated in FIG. 2 (II). Provides a thin organic primer P-modified surface suitable for the process.
[0058]
A major requirement of the "graft-on-to" process is that there be at least one complementary reactive group on the molecule or polymer grafted onto the pre-coated surface P. Therefore, the molecules or macromolecules used according to such aspects of the present invention are of various structures obtained by either polycondensation or polyaddition reactions and have at least one complementary reactive group It may be. They are particularly suitable for proteins (eg, aminopolystyrene, aminopolyimide, aminopolydimethylsiloxane, etc.), proteins, enzymes, oligonucleotides, drugs, dyes or electroactive molecules (aminoferrocene), vitamins (biotin), ligands and the like. It may be a small organic molecule of interest.
[0059]
The combination of electrografting and a very wide range of molecular or polymeric graft-on-to-process, as described in the third aspect of the invention, also increases the coating thickness and the strong adhesion of the topcoat It is advantageous to obtain
[0060]
Such an approach is particularly useful for pharmaceutical applications that introduce biopolymers, such as proteins, that make the coated surface biocompatible and biostable in its biological environment.
[0061]
One further advantage of all three approaches is that the coated polymer may be used to capture or immunize a bioactive molecule (D). When these coatings are biocompatible and are designed to perform biofunctions either intrinsically or by functioning as a reservoir of bioactive molecules, they are biocompatible. Enables the active molecule to perform a biological function by local release or by contact with adjacent tissue. As such, the polymer coating can withstand mechanical pressure and sterilization processes. In the special case of a coronary stent, the polymer coating can withstand deformation as induced by inflation of the balloon for optimal stent deployment.
In particular, the bioactive molecule is selected for its ability to improve stent biocompatibility. The active molecule may prevent, limit, or suppress neointima formation, thrombosis, or inflammatory response after stent implantation. Alternatively, the active molecule may accelerate normal endothelial cell regeneration after stent implantation. Such agents must have obvious antiproliferative, or antithrombotic, or anticoagulant, or endothelial growth promoting ability. One such agent is a beta, alpha, or gamma isotope that is complexed with the chelating agent and may be incorporated into the intended coating. Upon stent replacement of the vessel wall, the active molecule is released slowly and may interfere with the response of the tissue to the metal stent surface. Chelating agents may be hydrophilic or hydrophobic. Examples of chelating agents include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and its analog N- [2-amino-3- (ρ-nitrophenyl) propyl] -trans-cyclohexane-1,2. -Diamine-N, N ′, N ″ -pentaacetic acid (nitro-CHX-A-DTPA) or 2-methyl-6- (ρ-nitrobenzyl) -1,4,7-triazaheptane-N, N , N ', N ", N" -pentaacetic acid (nitro-1B4M-DTPA or nitro-MX-DTPA), or deferoxamine (DFO) and derivatives, hydroxyethyl starch conjugated deferoxamine (HES-DFO), 4-amino Benzyl derivative triethylenetetraamino hexaacetic acid (TTHA), 1,1-bis [(11-N-hydroxy) -2,5,11-triaza-1 610-trioxododecanyl] ethane (KD), ((+)-3-hydroxy-1- (2-hydroxyethyl) -2-hydroxyphenyl-methyl-1H-pyridin-4-one) (CGP 65015), Sodium diethyldithiocarbamate (NaDDC), 2- (ρ-nitrobenzyl) -1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N ′, N ″, N ′ ″-tetraacetic acid (nitro-DOTA), α- (2- (ρ-nitrophenyl) ethyl) -1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1-acetic acid-4,7,10-tris (methylacetic acid) (nitro-PADOTA), 2- (Ρ-nitrobenzyl) -1,4,7,10-tetraazacyclotridecane-N, N ′, N ″, N ′ ″-tetraacetic acid (nitro-TRITA), 6,6 ″ -bis [[N, N, N ", N"- Tora (carboxymethyl) amino] methyl] -4 ′-(3-amino-4-methoxyphenyl) -2,2 ′: 6 ′, 2 ″ -terpyridine (TMT-amine), pyridoxal isonicotinoyl hydrazone (PIH ), Desferrithiocin (DFT), cysteine, O-phenanthroline, 2-hydroxy-4-methoxypyridine-1-oxide, maltol, 1,2-dimethyl-3-hydroxypyrido-4 -One, sar, diamondsar, 3-cholesteryl-6- [N'-iminobis (ethylenetrilo) -tetraacetic acid] hexyl ether (Chol-DTTA), N, N'-bis (3,4,5-trimethoxybenzyl) ) Ethylenediamine-N, N′-diacetic acid, salicylaldehyde isonicotinoyl hydrazone (SIH), neocup Loin, nitrilotriacetic acid (NTA), 8-hydroquinoline (8HQ), phosphatidylethanolamine-diethylenetriaminetetraacetic acid (PE-DTTA), dipalmitoyl-phosphatidyl-ethanolamine-monomethoxy polyethylene glycol 5000 (PE-MPEG), docosyl -Triethylenetetraminepentaacetic acid (C22TT), 1,10-phenanthroline (OP). Chelating agents also function as intracellular or extracellular therapeutics and may interfere with certain biological functions. For example, such chelators may have antioxidant or antiproliferative properties.
This type of encapsulation is also useful for designing coatings that can release proteins and oligonucleotides locally, and generally any molecule or macromolecule that may play a role in any bioreaction, The polymer layer plays a role in the physiological acceptance of the object on the grafted surface.
[0062]
Another advantage of the three approaches of the present invention is that any miscible polymer may be mixed with the coating polymer from a solution in a solvent for both polymers by solvent casting or spin coating. Such mixing is another way to increase the coating thickness.
[0063]
The following examples illustrate the invention. Unless otherwise stated, the spectral conditions are the same for all examples.
【Example】
[0064]
[Example 1]
Poly (ε-caprolactone) coating by ring-opening polymerization of ε-caprolactone from polyethyl acrylate (hereinafter referred to as PEA) electrodeposited on stainless steel. Scheme 1.
The process was tested on multiple metal devices, such as steel plates, Be® stents (made of stainless steel 316L), and Wiktor® stents (made of tantalum). Electropolymerization on the metal device was performed as follows. The metal device was washed with heptane and acetone and dried under reduced pressure overnight. Prior to use, the residual oxide was electrochemically reduced with acetonitrile (Aldrich) / tetraethylammonium perchlorate (Merck). The metal device was immersed in a dimethylformamide (DMF, Aldrich) solution containing ethyl acrylate (EA, 1M, Acros) and tetraethylammonium perchlorate (TEAP, 0.05M) as monomers. Two platinum anodes, and a platinum foil used as a pseudo reference, were immersed in this solution and the curves were recorded on an EG & G potentiostat / galvanostat (M273A). The potential applied to the metal device acting as a cathode was scanned down at a speed of 20 mV / s and kept constant at the value of the first reduction wave (FIG. 4, E = −2.2 V / Ptv). = 20 mV / s, AE1M in DMF + TEAP: a) first scan, b) second scan). The potential was maintained at this value until the current was reduced by passivation of the metal device with a poly (ethyl acrylate) coating (PEA). This passivation was confirmed by the absence of reduction during the second potential scan. The PEA coated metal device was repeatedly washed with DMF and acetonitrile. Thin PEA coatings with thicknesses below 100 nm were characterized by IR-RAS spectroscopy. IR-RAS spectra were recorded by reflection absorption (Brucker spectrophotometer) directly on the modified electrode reflecting light at the surface. IR-RAS spectrum is 1739 cm^-1Shows a C ＝ O ester bond.
This first step is described in Scheme 1, Step 1.
[0065]
The PEA-modified electrode (P in FIG. 1) was dried by repeated azeotropic distillation of toluene. Diisobutylaluminum hydride (DiBAlH) in hexane (Aldrich) (110)^-3(mol / l) was dropped onto a PEA-coated metal device immersed in toluene and allowed to react for 16 hours. As a result, the ethyl ester was converted to an aluminum alkoxide that was the initiator of the ring-opening polymerization of ε-caprolactone (Aldrich) at RT (Scheme 1, Step 2). Reduction of the ethyl ester was confirmed by IR-RAS spectroscopy. (IR-RAS spectra were recorded by reflection and absorption (Brucker spectrophotometer) under air directly on a steel electrode, the surface of which has been modified to reflect light; the intensity of the transmitted signal was determined by the thickness of the film. Depends). Since aluminum alkoxides are unstable in air, the reduced PEA is washed with non-dried toluene to facilitate hydrolysis of the alkoxide groups to alcohols to facilitate spectral characterization. 3380cm^-1The large band at is characteristic of the alcohol group, which means that the alkoxide had previously been formed. 1739cm^-1The band of the ester carbonyl bond of decreases in intensity after 16 hours of reduction and disappears after 24 hours, clearly indicating the binding of the initiator.
[0066]
Prior to the ring opening polymerization of ε-caprolactone (Aldrich), the metal device was thoroughly washed with toluene under nitrogen to remove unreacted DiBAlH. At room temperature, ε-caprolactone (M in FIG. 2) (910^-3(mol) While stirring a 1 ml toluene solution (40 ml), a metal device was placed therein (scheme 1, step 3). The polymerization of ε-caprolactone was stopped by adding excess HCl from 12 hours to 4 days. To remove any unreacted monomer and ungrafted polymer, the metal device was washed multiple times with toluene (Soxhlet extractor, 4 days to 1 week) and then dried under reduced pressure. The poly (ε-caprolactone) coating (PCL) was confirmed by IR-RAS. The characteristic band of the carbonyl group of the PCL main chain is 1728 cm.^-1Observed at The signal intensity depends on the time of the polymerization, which means that the thickness of the polymer increases with the time of the polymerization. A thickness of more than a few μm was reached. Raman spectra also confirmed the coating of the metal device with PCL. Raman diffusion spectroscopy was performed on a Dilor spectrometer (SuperLabram type) equipped with a liquid nitrogen cooled 800-2000 CCD detector and microscope. 2 cm spectral resolution^-1Met. The excitation laser beam is focused on the sample and the surface area probed is about 1 μm^Two(100 × lens). Contact angles were measured by the sessile drop technique. A 10 μl droplet of distilled water was dropped on the polymer surface with a microsyringe and the static contact angle was measured. All data reported were the average of 10 measurements collected at different areas of the polymer surface. The contact angle was smaller for PEA-PCL coated metal plates than for PEA. The angle (78 °) measured on a metal plate coated with PEA-PCL is smaller than PEA (92 °) and larger than reduced PEA (56 °), due to solvent casting of PCL on stainless steel. Similar to the resulting membrane, which demonstrates that PCL completely coats the underlying reduced PEA. Peel measurements were made according to ASTM standard D3330M-90. An adhesive tape (Acrylic foam4930, 3M) was allowed to adhere to the polymer coating for 24 hours. This was then peeled off and the tensile strength between the tape and the PCL film surface was measured with an Instron tensile tester. An adhesive strength higher than 1070 N / m was obtained (adhesive strength of the tape on the overcoat) and the PCL overcoat remained adhered to the metal device after peeling. In comparison, the adhesive strength value of the PCL cast film from the chloroform solution was 830 N / m when PCL was a solvent cast on reduced PEA electropolymerized on steel, and the solvent strength value on PCA electropolymerized on steel was PCL. In the case of a cast, it was 70 N / m. In both of these cases, the PCL topcoat was completely removed from the surface.
[0067]
[Example 2]
Poly (D, L-lactide) (hereinafter PLA) coating by ring-opening polymerization of D, L-lactide from PEA electrodeposited on steel
Following the same procedure as in Example 1, but replacing ε-caprolactone (M in FIG. 2) with D, L lactide, opening D, L-lactide (Aldrich, 1.3 g, 0.4M in toluene). Ring polymerization was initiated with the aluminum alkoxide group of PEA electrodeposited on steel and reduced with DiBAlH. Polymerization occurred at 70 ° C. in 40 ml of toluene and was stopped after 72 hours by adding excess HCl. PLA coating was 1450 cm by Raman spectroscopy^-1And 1750cm^-1Was confirmed by the characteristic band that appears in Thickness and adhesive strength similar to those of PCL (Example 1) were obtained for these samples.
[0068]
[Example 3]
Poly (γ-bromo-ε-caprolactone) coating by ring-opening copolymerization of a mixture of γ-bromo-ε-caprolactone and ε-caprolactone from PEA electrodeposited on steel
Following the same procedure as in Example 1, pure γ-bromo-ε-caprolactone or a mixture with ε-caprolactone (50:50 mol / mol, 1.3 g, total concentration = 0.25 M in toluene, 0.5 M, Or 0.75M) was initiated with the aluminum alkoxide group of PEA electrodeposited on steel (initiator previously referred to as X in FIGS. 1 and 2) and reduced with DiBAlH. (Pure γ-bromo-ε-caprolactone is prepared as described in Macromolecules 2000, 33, 14 by M. Mazza et al.)
[0069]
Polymerization occurred at 70 ° C. in 40 ml of toluene and was stopped after a period of 72 hours to 4 days by adding excess HCl. The presence of bromine atoms in the coating is confirmed by the X-ray fluorescence spectrum, where strong signals characteristic of the Kα and Kβ peaks of the bromine atoms are clearly visible. Again, long polymerization times (4 days) increase the thickness to a few microns. The adhesive strength of the tape to the overcoat was in the range measured for pure polycaprolactone (see Example 1), and this film also did not peel after peeling.
[0070]
[Example 4]
Electrografting of 1-acryloxy-2phenyl-2- (2 ', 2', 6 ', 6'-tetramethyl-1'-piperidinyloxy) ethane followed by nitroxide-mediated radical polymerization (NMP) of styrene start. Scheme 2.
a) Electrografting of 1-acryloxy-2-phenyl-2- (2 ', 2', 6 ', 6'-tetramethyl-1'-piperidinyloxy) ethane.
A steel or nickel plate was treated with 1-acryloxy-2-phenyl-2- (2 ′, 2 ′, 6 ′, 6′-tetramethyl-1′-piperidinyloxy) ethane (monomer, hereinafter referred to as “monomer”). , ATEMPO, where X is a group having a nitroxide type radical) in a dry DMF solution. The monomers are electrografted under the same experimental conditions as in Example 1, except that the ethyl acrylate is replaced by the ATEMPO monomer.
FIG. 5a shows a voltammogram characteristic of an electrochemical grafting of ATEMPO (1M) in TEAP solution (0.05M) by scanning the potential to E = -1.8V / Pt. The decrease in current intensity (curve b: second scan) is a sign of electrode passivation due to the formation of the polymer coating. X-ray photoelectron spectroscopy was performed on such samples (XPS was performed under ultra-high vacuum (UHV) using a VG-ESCALAB 220iXL spectrometer and monochromatised Al Kα irradiation at 1486.6 eV). . Sensitivity factors for each element were considered for quantitative analysis. Carbon, oxygen, and nitrogen atoms were detected by XPS analysis of the surface. The ratio of these atoms derived from the XPS spectrum is C / O = 7.6 and O / N = 3.75, which is the theoretical value of C / O = 6.7 and O / N = 3. Match. Detection of the signal from the underlying metal substrate suggests that the grafted film is thinner than 10 nm.
This first step is illustrated in Scheme 2, Step 1.
[0071]
b) Initiation of styrene polymerization from the electrografted coating.
Scheme 2 Step 2
A steel or nickel plate coated with poly [1-acryloxy-2-phenyl-2- (2 ′, 2 ′, 6 ′, 6′-tetramethyl-1′-piperidinyloxy) ethane] is distilled. The polymer was immersed in styrene (Aldrich, 10 ml) (monomer M in FIG. 2), and the temperature was raised to 120 ° C. for 24 hours. Ungrafted polystyrene was removed by Soxhlet extraction with toluene for 2 weeks. The polystyrene coating is 1001 cm by Raman spectroscopy^-1, 1601cm^-1, 3053cm^-1Confirmed by a particularly strong band. As shown in FIG. 6, the molecular weight and also the thickness of the polymer coating were determined for free alkoxyamine (up to 0.25 mmol of 2-phenyl-2- (2 ′, 2 ′, 6 ′, 5 ml of styrene). It may be controlled by adding 6'-tetramethyl-1'-piperidinyloxy) ethyl benzoate to the medium. Indeed, the PS chain is a poly [1-acryloxy-2-phenyl-2- (2 ′, 2 ′, 6 ′, 6′-tetramethyl) electrografted undercoat (called P in FIG. 2) with an ester bond. -1'-piperidinyloxy) ethane], which can be hydrolyzed at high pH (10 M NaOH in THF, 3 h to 24 h at room temperature). Thus, it is possible to release PS and characterize it by size exclusion chromatography (SEC measurement is a Hewlett-Packard 1090 liquid chromatograph equipped with a 1037A refractive index detector (column HP PL gel 5μ (10^FiveÅ10^FourÅ10^Three{100}) and a Waters 600 liquid chromatograph equipped with a 410 refractive index detector (column styrgel HR (HR1: 100-5000, HR2: 500-20000, HR4: 5000-600000)) in THF. Performed at 40 ° C. The column was calibrated with PS standards. Since the probe depth of Raman spectroscopy exceeds the thickness of the organic film, the intensity of the Raman signal is proportional to the film thickness. This expectation is 1000cm^-1FIG. 6 shows that the intensity of the Raman signal of the aromatic unit of PS at the time varies linearly with the molecular mass Mn of the grafted PS chain. All experimental conditions are as described above. Laser power, aperture, number of scans, etc., remain constant. If no free alkoxyamine is added to the styrene, there is no control over chain growth, which results in higher chain polydispersity (2 above), but still thin adhesive polystyrene films (thickness less than 5 μm). Means to be obtained.
[0072]
[Example 5]
Electrograft of poly (ethyl acrylate 2-chloropropionate) followed by initiation of styrene (ATRP) Scheme 3.
The steel or carbon plate is treated as in Example 1, but the EA is replaced by a 0.15 M concentration of ethyl 2-chloropropionate acrylate (chloropropionate group is X as initiator) 7, E = -1.8 V / Pt, in DMF + TEAP: a) first scan, b) second scan). The decrease in current intensity was a sign of electrode passivation due to the formation of the polymer coating. The chemical composition obtained by X-ray photoelectron spectroscopy almost coincides with the theoretical values (C = 58.3%, O = 28.4%, Cl = 8.3%): C = 62%, O = 31%, Cl = 7%. Very small amounts of Cl atoms are lost due to the partial reduction of C-Cl bonds during the electrografting process. This step is illustrated in Scheme 3, Step 1.
[0073]
b) Initiation of styrene polymerization from electrografted coating
Steel or carbon plates coated with poly (cPEA) or poly (cPEA-co-EA) were immersed in a toluene solution of styrene and ATRP catalyst. For steel sheets, while a copper catalyst with hexamethyltriethylenetetraamine (HMMETA) as a ligand can be used to modify the carbon material, Grubbs catalyst (RuCl_Two(= CHPh) (PCy_Three)_Two) Was used. For various lengths of time (4-24 hours), the temperature was raised to 110 ° C. Ungrafted polystyrene was removed by Soxhlet extraction with toluene for 2 weeks. The polystyrene coating was confirmed by Raman spectroscopy. The molecular weight and also the thickness of the polymer coating can be controlled by adding a free initiator to the medium. As in Example 4, the molecular weight and also the thickness of the polymer coating may be controlled by adding a free initiator (benzyl bromide) to the medium, as confirmed by Raman and SEC (FIG. 8). The thickness of the membrane reaches the range of 1 to 5 μm without the addition of a free initiator. The peel test (ASTM D3330M-90) confirmed the deposition of the PS coating. The adhesive strength exceeds 2340 N / m. PS remains on the surface after peeling.
This step is illustrated in Scheme 3, Step 2.
[0074]
[Example 6]
Poly (ε-caprolactone) coating by electrografting a copolymer of ε-caprolactone and 4-acryloyloxy-ε-caprolactone onto steel.
Polymer approach. Scheme 4.
Poly (4-acryloyloxy-ε-caprolactone) (poly (ACL)) and poly (4-acryloyloxy-ε-caprolactone-co-ε-caprolactone) (poly (ACL-co-CL)) have a polymer backbone. Is a linear polyester having pendant acryloyl groups along the line, and is referred to herein as a macromonomer. M_n= 12000 and M_w/ M_n= 1.25 poly (ACL) and M_n= 15000, M_w/ M_nPoly (ACL-co-CL) having a ratio of 1.20 and ACL / CL 41:59 (mol / mol) was synthesized by ring-opening polymerization using aluminum triisopropoxide as an initiator. The macromonomer is synthesized as described by X. Lou et al. In Langmuir 2002, 18, 2785.
[0075]
The steel device is treated as in Example 1, except that the EA is replaced by poly (ACL) or poly (ACL-co-CL) with a concentration of acrylic acid groups of 1M. In a bath containing a macromonomer (acrylic acid function 1M in FIG. 9), the potential (v: 20 mV / s) was measured at the top of the first reduction peak (E: -1.8 V / Pt, FIG. 9, curve a). To perform electrografting. All other conditions were the same as in Example 1. Passivation is clearly evidenced by the very low current during the second scan (FIG. 9 curve b). The polymer coated device was repeatedly washed with DMF and acetone. Water contact angle, IR-RAS (2945 cm as alkyl and carbonyl absorption bands)^-1And 1743cm^-1Band) and a peel test (ASTM D3330M-90) confirmed the deposition of the adhesive PCL coating. The adhesive strength is more than 2800 N / m for PACL and more than 370 N / m for PACL-co-CL. Scanning electron microscopy observations, like IR-RAS measurements, suggest that the poly (ACL-co-CL) coating was thicker than the poly (ACL) coating, which was prepared at high concentration, about 350 nm. did.
[0076]
[Example 7]
Poly (ethylene glycol) network by electrografting diethylene glycol dimethacrylate (DMADEG) onto steel.
Polymer approach. Scheme 5.
Under the same conditions as in Example 1, a steel sheet was prepared using a solution containing diethylene glycol dimethacrylate (DMADEG, having a concentration of 0.2-1 M, Polyscience) (herein referred to as macromonomer) instead of ethyl acrylate. Immersion. The first reduction wave has been previously observed at a DMADEG concentration of 0.2M. The coating formed at 0.5M concentration was thicker. At 1 M concentration, the first reduction wave was smaller, but the absence of a reduction peak during the second potential scan could confirm electrode passivation. PEG coating is 1114 cm by IR-RAS^-1At the characteristic peak of the C—O bond.
[0077]
Example 8
PCL-Spin coating of poly (vinyl chloride) (PVC) overcoat on coated steel
Since poly (vinyl chloride) (PVC) is compatible with PCL, a solution of PVC in THF was spin-coated on poly (ACL) and poly (ACL-co-CL) coatings prepared according to Example 4. The top coat of PCV was measured by IR-RAS at 2910 cm for absorption of alkyl and carbonyl groups.^-1And 1721 cm^-1The band was confirmed. The peel test (ASTM D3330M-90) shows that the PVC coating adheres strongly to the poly (ACL-co-CL) (the PVC film did not peel off after peeling with an adhesive strength above 3700 N / m). Poly (ACL) was not strongly adhered (the PVC film was peeled off by peeling at an adhesive strength of 100 N / m).
[0078]
[Example 9]
Electrografting of N-acryloyloxysuccinimide followed by grafting of polystyrene containing primary amine groups. A “graft-on-to” approach. Scheme 6.
a) N-acryloyloxysuccinimide grafting.
Electrografting was carried out under the conditions described in Example 1, where the ethyl acrylate was replaced with N-acryloyloxysuccinimide (concentration range 0.1-3M), so that the monomer had a succinimidyl functional group. Has as an anchor group. This monomer is made up of 200 ml of dry CH._TwoC1_TwoPrepared by reacting 10 g of N-hydroxysuccinimide (86.9 mmol) with 7.1 ml of acryloyl chloride (86.9 mmol) in the presence of 12.1 ml of triethylamine (86.9 mmol). The reaction is carried out at room temperature overnight and the yield after purification is 95%. The monomer structure is represented by RMN¹H (CDCI_Three): _ (Ppm): 2.84 (s, 4H, CH _Two CH _Two ), 6.14 (d, 1H, CH _Two = CH), 6.26 (q, CHCO) and 6.68 (d, 1H, CH _Two = CH), and IR (KBr): (Cm^-1): 3083, 3007 (C-H olefin group), 2955 (C-H aliphatic group), 1809-1777-1732 (C = O), 1405 (C-N), and 1213 (C-O). .
[0079]
According to the peel test (ASTM D3330M-90), the adhesive energy on steel of the coating was higher than 3070 N / m compared to 1850 N / m for neat steel. The thickness of the undercoat is thin (10 nm as measured by XPS) and increases slightly as the monomer concentration increases from 0.1M to 3M.
[0080]
b) Grafting of poly [meta- (isopropyl-2-amino) styrene-co-styrene)] onto poly (acrylate succinimide) electrodeposited on steel
A random copolymer of styrene and meta- (isopropyl-2-amino) styrene 98.5: 1.5 (mol / mol) (Mn = 40000) was spin-coated on a poly (acrylate succinimide) -coated steel plate. . The amino group in the styrene backbone is X, a complementary reactive group capable of reacting with succinimidyl activated ester. The electrode was then heated at 150 ° C. under vacuum for 24 hours. Unreacted polystyrene was removed by Soxhlet extraction with THF for 2 weeks. The FTIR-RAS spectrum of the modified electrode confirmed the deposition of polystyrene (typical of styrene units, 3086 cm^-1, 3064cm^-1, 3028cm^-1, 2927cm^-1, And 1601cm^-1, 1487cm^-1, 1444cm^-1, And 1001cm^-1Band). Moreover, the grafted polystyrene membrane did not separate in the peel test (ASTM D3330M-90).
[0081]
c) Grafting of ferroceneamine onto poly (acrylate succinimide) electrodeposited on steel
Ferroceneamine was grafted onto polyacrylate succinimide (P in FIG. 1) by the graft-on-to method (FIG. 2b). For this purpose, a modified carbon or metal plate was prepared by combining 0.1 g of aminoferrocene (synthesized according to Van Leusen D. et al, Organometallics, 2001, 20, 224-226) and a catalytic amount of dimethylaminopyridine. The plate was immersed in the contained 5 ml DMF solution at room temperature for 6 days. After rinsing with DMF and acetonitrile, binding of ferrocene to the surface was determined by cyclic voltammetry showing the electroactivity of ferrocene over a range of anodic potentials at various scan rates (100, 50, and 20 mV / sec) (FIG. 10). ).
[0082]
d) Grafting of biotin-cadaverine onto poly (acrylate succinimide) electrodeposited on steel
Biotin-cadaverine (Aldrich) was grafted onto polyacrylate succinimide (P in FIG. 1) by the graft-on-to method (FIG. 2b). For this purpose, a modified platinum plate, gold plate or ITO-glass (see below) plate with grafted polyacrylate succinimide was prepared by dissolving 12.5 mg of biotin-cadaverine (2.5 ml) in dry DMF. n- (5-Aminopentyl) biotinamide) (MM442.50 n = 2, 83.10)^-Fivemol) and 2.85 mg of triethylamine (MM101.19 n = 2, 83.10)^-Fivemol.) and a catalytic amount of dimethylaminopyridine at room temperature for 4 days. After the reaction, the material was rinsed with DMF and acetonitrile. Efficient binding of biotin-cadaverine to the device is determined by a colorimetric test using dimethylaminocinnamaldehyde (according to Vanwetswinkel S., et al., Bioorganic & Medicinal Chemistry, 1995, 3 (7), 907-915). certified. FIG. 11 shows the absorbance of the coating revealed by the dye (curve a) compared to no dye (curve b). This spectrum was recorded on a UV-VIS spectrophotometer (Hitachi U3300) using a transparent electrografted substrate consisting of glass (ITO-glass) coated with a thin conductive film of indium-tin oxide. Was done.
[0083]
[Example 10]
Incorporation of Fluorescent Molecules, Rhodamine-6G, into PCL Membranes Cast on Grafted PEA-PCL Coatings and Release into Aqueous Media
PCL was grafted from a PEA primer electrografted onto steel (20 × 10 × 1 mm-plate) as described in Example 1. PCL in chloroform (10 wt%, M_n= 5.8 10^Three) And Rhodamine-6G (11.2 wt%, 336 ug) were cast on PEA-PCL coated boards, followed by a chloroform solution of PCL only over the rhodamine and PCL topcoat. The plate was then immersed in 1 ml of phosphate buffer (0.13 M, pH 7.4) at 37 ° C. The entire aqueous volume was collected on a standard cycle and replaced with fresh buffer. The concentration of an aliquot of rhodamine-6G was measured by fluorescence spectroscopy (excitation wavelength 526 nm, emission wavelength 550 nm). At the end of the luminescence study (6.75 days), the PCL topcoat was no longer adhered and had separated from the surface. However, low angle IR spectroscopy demonstrated that the surface remained covered with PCL, probably from the electrografted PEA-PCL coating. Rhodamine-6G was periodically released from the PCL coating at an early time, probably with a limited burst effect due to the PCL overcoat (FIG. 12).
[Brief description of the drawings]
[0084]
FIG. 1 shows a method for forming a polymer coating P on a conductive surface S by electrografting.
FIG. 2 is a diagram showing a method of forming a polymer coating P by using a graft from (I) and a graft on (II).
FIG. 3 is a diagram showing an example of a macromonomer to be electrografted.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a current and a voltage in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between current and voltage in a fourth embodiment.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the molecular mass Mn of a grafted PS chain and the intensity of a Raman signal in Example 4.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between current and voltage in a fifth embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the molecular mass Mn of a grafted PS chain and the intensity of a Raman signal in Example 5.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between current and voltage in a sixth embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between current and voltage in a ninth embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between absorbance and wavelength in Example 9.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between rhodamine-6G released from the PCL coating and time in Example 10.
FIG. 13 is a scheme 1 according to the first embodiment.
FIG. 14 is a scheme 2 according to the fourth embodiment.
FIG. 15 is a scheme 3 according to the fifth embodiment.
FIG. 16 is a scheme 4 according to the sixth embodiment.
FIG. 17 is a scheme 5 according to the seventh embodiment.
FIG. 18 is a scheme 6 according to the ninth embodiment.

Claims (33)

A process of electrografting a strongly adhered polymer coating on a conductive surface, for forming a primer P on said surface, and having the general formula:

(Wherein, R represents hydrogen or methyl)
Electrochemically grafting the surface with an active monomer having the formula: wherein the monomer is an X group (which is part of a preformed polymer or is an intermediate agent for a polyaddition reaction) Or an anchor group for attachment of a molecule having at least one complementary reactive group). 2. The process of claim 1, wherein X is a polyaddition intermediate agent. The process of claim 2, wherein the intermediate agent is an initiator of radical polymerization (NMP) via nitroxide radicals that reacts with a second monomer forming a polymer overcoat TC. The process of claim 3, wherein the initiator is an alkoxyamine for initiating styrene polymerization. The process according to claim 4, wherein the monomer is 1-acryloxy-2phenyl-2- (2 ', 2', 6 ', 6'-tetramethyl-1'-piperidinyloxy) ethane. The process of claim 2, wherein the intermediate agent is an initiator of radical polymerization via atom transfer polymerization (ATRP) that reacts with a second monomer to form a polymer overcoat TC. 7. The process of claim 6, wherein the monomer is a 2-chloropropionic acid ester of ethyl acrylate which forms poly (2-chloropropionic acid) ethyl acrylate as a primer P. The process according to claim 6 or 7, further comprising a metal complex catalyzing the atom transfer polymerization to form a polymer overcoat TC. 9. The process of claim 8, wherein said polymer overcoat is a polyester. 3. The process of claim 2, wherein the intermediate agent is a reversible addition-cleavage (RAFT) initiator or transfer agent that forms a polymeric overcoat TC. The process of claim 1 wherein the intermediate agent is a ring opening polymerization (ROP) initiator that reacts with a second monomer to form a polymer overcoat TC. The process according to claim 11, wherein X is an alkoxide, preferably an aluminum alkoxide. 13. The process of claim 12, wherein said monomer is ethyl acrylate. 14. The process of claim 13, wherein the second monomer is ε-caprolactone to form poly (ε-caprolactone) as a polymer overcoat. 13. The process of claim 12, wherein the second monomer is D, L-lactide, which forms poly (D, L-lactide) as a polymer overcoat. The process of claim 1 wherein X is a portion of a preformed polymer. 17. The process of claim 16, wherein the preformed polymer is biocompatible and / or biodegradable. The process of claim 17, wherein the preformed polymer is homopoly (4- (acryloyloxy) -ε-caprolactone) (poly ACL). 15. The process of claim 14, wherein said preformed polymer is polyethylene oxide diacrylate. The process according to claim 1, wherein X is an anchor group for binding a molecule or polymer having at least one complementary reactive group. 21. The process of claim 20, for binding of a polymer to form a polymer overcoat. 22. The process according to claim 20, wherein the complementary reactive group is an amino group. 23. The process according to any one of claims 20 to 22, wherein X is N-acryloyloxysuccinimide. 24. The process according to claim 23, wherein the polymer is polystyrene containing amino groups. The process of claim 24, wherein the overcoat is poly (meta- (isopropyl-2-amino) styrene-co-styrene). A polymer coating on a conductive surface obtained by the process according to any one of claims 1 to 25. 27. The polymer coating according to claim 26, having an adhesive strength greater than 3700 N / m. 27. The polymer coating of claim 26, having a thickness greater than 1 micron. Use of a polymer coating obtained by the process according to any one of claims 1 to 25 for a metal prosthesis. 30. Use according to claim 29 for a stent. Use of a polymer coating obtained by the process according to any one of claims 1 to 25 as a protective coating. Use of a polymer coating obtained by the process according to any one of claims 1 to 25 as an insulating layer. Use of a polymer coating obtained by the process according to any one of claims 1 to 25 as an anti-scratch material.

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