高次構造の制御により優れた抗血栓性を発現する固体状ポリマーコーティング材料を開発~高分子の高次構造制御が拓く新たな材料設計指針~

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2025-12-24 東京科学大学

東京科学大学の研究グループは、高分子の高次構造制御により、従来の抗血栓性ポリマーPMEAを上回る性能と高いコーティング安定性を併せ持つ新規ポリマー「st-PMECM」を開発した。st-PMECMは高い立体規則性を持つシンジオタクチックポリ置換メチレンで、主鎖が剛直ならせん構造を形成し、液晶性の高次構造をとる。この構造により、側鎖末端のメトキシ基が表面に高密度かつ安定に露出し、水との界面で抗血栓性に寄与する中間水を多く含む水和層を形成する。血小板付着試験では、PMEAの約4分の1の付着数に抑制され、脱濡れのない高いコーティング安定性も確認された。本成果は、医療デバイス表面材料において一次構造だけでなく高次構造制御が機能発現に重要であることを示し、医療機器の安全性と長寿命化に貢献する新たな材料設計指針を提示する。

高次構造の制御により優れた抗血栓性を発現する固体状ポリマーコーティング材料を開発~高分子の高次構造制御が拓く新たな材料設計指針~
図1. 血小板付着試験後の走査型電子顕微鏡画像と活性化度ごとに計測された血小板付着数。血小板の活性化度はIが最も低い球状形態、IIIが最も高い扁平状態である。本試験ではポリカーボネート(PC)をネガティブコントロール(陰性の対照実験)として用いた。

<関連情報>

固体フィルム表面に高度に伸長した側鎖のメトキシエチル末端を高密度に充填した、優れた抗血栓性シンジオタクチックポリ(置換メチレン) Superior Antithrombogenic Syndiotactic Poly(Substituted Methylene) with Densely Packed Methoxyethyl Ends of Highly Extended Side Chains at the Solid Film Surface

Naruki Kurokawa,Masamichi Kiyoura,Hidetoshi Matsumoto,Masatoshi Tokita
ACS Applied Bio Materials  Published: October 26, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acsabm.5c01687

Abstract

A syndiotactic poly(substituted methylene) (st-PM) featuring (2-methoxyethoxy)carbonyl side chains (st-PMECM) exhibited considerably superior antithrombogenicity compared to a typical conventional antithrombogenic polyacrylate comprising the same side chain (i.e., poly(2-methoxyethyl acrylate); PMEA). The number of adherent platelets on the surface of the st-PMECM films was 0.8 × 103 mm–2, which was one-fourth of that on the PMEA films (3.2 × 103 mm–2), and 75% of these platelets were in the lowest activation state. During the platelet adhesion test, the st-PMECM films maintained surface wettability on the substrates, addressing the commonly observed dewetting issue in the practical applications of conventional antithrombogenic polyacrylates. In addition, the st-PMECM films retained their surface structure upon exposure to plasma, as indicated by the unchanged water contact angle over time, unlike in the case of polyacrylates. These characteristics of st-PMECM are attributed to the formation of liquid crystal structure, with the backbone arranged into a two-dimensional lattice and with the side chains stretched at an angle to the backbone axis. Owing to this structure, the methoxy moieties at the ends of the side chains were exposed to the outermost surface and hydrated with water, enabling the st-PMECM films to possess a larger amount of intermediate water on the surface than the PMEA films. The results demonstrate that st-PMs more effectively enhance the functionality of the side chains than polyacrylates featuring the same side chains, enabling st-PMECM to exhibit superior antithrombogenicity attributed to methoxy moieties. To the best of our knowledge, st-PMECM is the first inherently solid-like polymer that simultaneously exhibits outstanding antithrombogenicity.

生物工学一般
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