新規組成物、ならびに関連する方法、コーティング、および物品
物品（１００）に適用されるコーティング（１２０）に関する組成物および方法が開示される。組成物を対象の表面上に適用することができ、当該組成物はポリマーおよび金属アルコキシド前駆体を含む。金属酸化物は、金属酸化物前駆体を加水分解した後に、コートされた物品を加熱することを含むプロセスによって、金属酸化物前駆体から形成される。コートされた物品は、医療インプラントを含めた医療デバイスを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、本明細書に組み込まれる特許文献である、先の２００７年１０月１９日に出願した米国仮特許出願第６０／９８１，２６３号に関連し、その優先権を主張するものである。
【０００２】
連邦支援の研究に関する陳述
本発明は、退役軍人局によって付与された助成金Ｖ００２４１Ｐ−００４４５およびＶ６５０Ｐ−３９５５の下、政府支援によってなされたものである。政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、新規組成物、ならびに関連する方法、コーティング、および物品に関する。
【背景技術】
【０００４】
酸化チタンは金属酸化物半導体であり、そのバンドギャップより高い光子エネルギーを用いた照射下で、伝導帯および価電子帯においてそれぞれ電子および正孔を生成する。こうした光で生じる電子および正孔は、表面吸着種（例えば、水および酸素）と結合して高反応性のラジカル種、例えばヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）およびスーパーオキサイドアニオン（・Ｏ２−）を形成することができる。これらの反応種は強い酸化力を有し、大部分の有機化合物を酸化することができる。結果として、これらの反応種の存在は、酸化チタン粒子の表面に光触媒活性を与える。これらの反応種は、通常、酸化チタンがＵＶ光（例えば、３８０ｎｍ未満の波長を有する）によって照射されるときのみ生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／９８１，２６３号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｊ．Ｈ．Ｐａｒｋら、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２００２年、２３：１７９７〜１８０８頁
【非特許文献２】Ｊ．Ｈ．Ｐａｒｋら、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．、２００３年、８９：１５０５〜１５１４頁
【非特許文献３】Ｊ．Ｈ．Ｐａｒｋら、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、２００３年、６４Ａ：３０３〜３１９頁
【非特許文献４】Ａ．Ｊ．Ｇａｒｃｉａ、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．２００３年、６７Ａ（１）：３２８〜３３３頁
【非特許文献５】Ｊ Ｂｉｏｍｅｄ Ｍａｔｅｒ Ｒｅｓ Ａ ２００７年；８３Ａ（３）：８５３〜８６０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、新規組成物、ならびに関連する方法、コーティング、および物品に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において、本発明は、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含有する組成物を対象の表面上に適用すること、および対象の表面上に組成物を適用した後に金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法を特徴とする。
【０００９】
別の態様において、本発明は、金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に少なくとも約１時間曝すことによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含有する組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法と特徴とする。
【００１０】
別の態様において、本発明は、金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すことと金属酸化物前駆体を当該気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないこととによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含有する組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法を特徴とする。
【００１１】
別の態様において、本発明は上記方法によって製造される物品を特徴とする。
【００１２】
別の態様において、本発明は、ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する組成物を特徴とする。
【００１３】
別の態様において、本発明は、ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長を有する光による約１時間の照射下で、メチレンブルー溶液の６６４ｎｍにおける光学密度を少なくとも約２０％低下させる組成物を特徴とする。
【００１４】
なお別の態様において、本発明は、対象および当該対象の表面によって支持されたコーティングを含む物品を特徴とする。コーティングは、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む。金属酸化物前駆体は、金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である。
【００１５】
実施形態は、１つまたは複数の以下の特徴を含むことができる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することは、金属酸化物前駆体を加水分解することを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを、約４５℃以下（例えば、約３０℃以下）の温度で実施する。
【００１８】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを、少なくとも約１時間実施する。
【００１９】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することは、組成物を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すこと、ならびに／または金属酸化物前駆体を気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないことを含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、気体は空気を含む。
【００２１】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む。例えば、金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含むことができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、金属酸化物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀または酸化タンタルを含む。
【００２４】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む。例えば、ポリマーは、ポリ（ジメチルシロキサン）、例えば官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含むことができる。一定の実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成する間に、官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する。
【００２５】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下（例えば、約６０％以上約９７％以下）である。
【００２６】
いくつかの実施形態において、組成物は、溶媒をさらに含むことができる。一定の実施形態において、上記方法は、組成物を対象の表面上に適用した後、または金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成する前に溶媒を除去することをさらに含むことができる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、組成物は、約５００ｎｍ以上約１，１００ｎｍ以下（例えば、約６００ｎｍ以上約１，０００ｎｍ以下）の波長において最大吸収ピークを有する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、組成物は、対象の表面上のコーティングの形態である。一定の実施形態において、対象は、医療デバイス、例えば医療インプラントである。
【００２９】
いくつかの実施形態において、物品は、医療デバイス、例えば医療インプラントであってよい。
【００３０】
実施形態は、１つまたは複数の以下の利点を含むことができる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、上記コーティングは、紫外（ＵＶ）光（例えば、約１０ｎｍ〜約３８０ｎｍの波長を有する）に加えて、可視光および赤外（ＩＲ）光（例えば、約３８０ｎｍ〜約１，２００ｎｍの波長を有する）ならびにＸ線（例えば、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍの波長を有する）の照射下においても光触媒活性を予想外にも示す。一定の実施形態において、上記コーティングは、人体の光透過性について最適波長範囲である約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍの波長を有する光の照射下で光触媒活性を示す。結果として、そのようなコーティングは、当該コーティングを有する医療デバイスが人体に埋め込まれているとき、骨、皮膚、筋肉、および他の軟組織に対して効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。一定の実施形態において、上記コーティングは、人体に有害でない線量、例えば、一般的なＣＴスキャナに用いられる線量での、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍの波長を有するＸ線の照射下において、光触媒活性を示す。結果として、そのようなコーティングは、当該コーティングを含有する医療インプラントを有する患者が、一般的なＣＴスキャナによってスキャンされるとき、骨、皮膚、筋肉、および他の軟組織に対して効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。一定の実施形態において、上記コーティングは、ＵＶ光照射下で低い光触媒活性を示すが、可視またはＩＲ光照射下では高い光触媒活性を維持する。結果として、そのようなコーティングは、ＵＶ光照射が望ましくなくフィルタリングによって除去されているとき、効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。
【００３２】
いくつかの実施形態において、上記コーティングは、コーティングからの酸化バナジウムの送達プロファイルを大幅に改善する。例えば、酸化バナジウムが、酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティングに配合されているとき、予想外に高い割合の酸化バナジウムが生理条件下でコーティングから放出される。コーティングから放出される酸化バナジウムの割合は、例えば、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングから放出される酸化バナジウムの割合よりもはるかに高い。結果として、そのようなコーティングが配置されている（例えば、人体に埋め込まれている）とき、酸化バナジウムは治療効果を達成するのに十分な量を人体に送達することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、上記コーティングは、コーティングからの酸化銀の送達プロファイルを大幅に改善する。例えば、（ネオデカン酸銀からの）少量の酸化銀が酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティングに配合されているときには、銀は生理条件下でコーティングから放出されて予想より高い抗菌作用を与える。例えば、酸化チタンコーティングによって抗菌活性を与えるには、酸化チタンとポリ（ジメチルシロキサン）との混合物を含有するコーティングと比較して、より高い銀の配合量が要求される。こうしたより低い銀の有効量は、ヒト細胞（例えば、線維芽細胞）の成長を支えながら、細菌成長を抑制するコーティングの作製を可能にする。酸化銀配合量が多いほど、これらのコーティングに、より長い持続性の抗菌力が与えられる。結果として、そのようなコーティングが配置されている（例えば、人体に埋め込まれている）とき、銀は抗菌治療効果を達成するのに十分な量を人体に送達され得る。
【００３４】
他の特徴および利点は、詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】コートされた物品の実施形態の断面図である。
【図２】コートされたカテーテルの実施形態の断面図である。
【図３】実施例５に記載のアッセイから得られる結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
種々の図面において、同じ参照記号は同じ要素を示す。
【００３７】
図１は、対象１１０および対象１１０の表面１１１に支持されたコーティング１２０を含むコートされた物品１００の断面図を示す。
【００３８】
概して、コーティング１２０は、金属酸化物およびポリマーを含む。
【００３９】
コーティング１２０に用いることができる金属酸化物は、一般に、一定の条件下で１つまたは複数の治療効果を示す酸化物を含む。いくつかの実施形態において、コーティング１２０における金属酸化物は、遷移金属酸化物である。コーティング１２０での使用に好適な金属酸化物の例として、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀、酸化タンタル、またはこれらの組合せを含む。
【００４０】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、酸化チタンを含む。理論に拘束されることを望まないが、酸化チタンが一定の波長の光照射下で光触媒活性を有することにより、抗微生物特性および抗炎症特性を有するコーティングを得ると考えられる。例えば、ＵＶ光照射下で、酸化チタンは、有機物（例えば、細菌）を分解することができる反応性酸素種（例えば、ヒドロキシルラジカルおよびスーパーオキサイドアニオンラジカル）をもたらす電荷を生成することができる。光子照射は、化学反応を触媒して生物活性および治療活性に影響を及ぼしかつ刺激し（例えば、炎症、細菌活性および細胞活性を制御する）、また、隣接する帯電体（例えば、細菌、ヒト細胞、イオン、タンパク質、ペプチド、成長因子）を引きつけるまたは遠ざけることができる、正および負の電荷を生成することができる。いくつかの実施形態において、コーティング１２０が一定量の酸化チタンを含むとき、ＵＶ光（例えば、約１０ｎｍ〜約３８０ｎｍの波長を有する）に加えて、可視光およびＩＲ光（例えば、約３８０ｎｍ〜約１，２００ｎｍの波長を有する）ならびにＸ線（例えば、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍ、例えば、約０．０６ｎｍ〜約０．２ｎｍの波長を有する）による照射下で光触媒活性を予想外にも示す。
【００４１】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、酸化バナジウムおよび酸化チタンの組合せを含む。酸化バナジウムは公知のインスリン模倣体であり、これを用いて、局所および全身糖尿病状態を処置すること、慢性糖尿病を寛解すること、創傷組織および軟組織の治癒を改善すること、ならびに虚血からの細胞損傷を抑制することができる。理論に拘束されることを望まないが、コーティング１２０中のポリマーの存在は、コーティングからの酸化バナジウムの送達プロファイルを大幅に改善すると考えられる。いくつかの実施形態において、例えば、酸化バナジウムが酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティング１２０に配合されているとき、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングからよりもはるかに高い割合の酸化バナジウムが生理条件下でコーティング１２０から予想外にも放出される。
【００４２】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、酸化銀（例えば、ネオデカン酸銀に由来する）および酸化チタンの組合せを含む。酸化チタンは、他のインプラント材料（例えば、ステンレス鋼および銀）に比べて、接触する組織の炎症反応を低下させることが見出されているが、銀は、抗菌特性を有することが知られている。理論に拘束されることを望まないが、コーティング１２０中のポリマーの存在は、コーティングからの酸化銀の送達プロファイルを大幅に改善すると考えられる。いくつかの実施形態において、例えば、酸化銀が酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティング１２０に配合されているとき、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングからよりも高い抗菌活性が生理条件下でコーティング１２０によって達成される。ポリ（ジメチルシロキサン）中の酸化チタンおよび酸化銀の特有の組合せは、細菌成長を抑制しながら、ヒト細胞成長を予想外にも支える。
【００４３】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０中の金属酸化物（例えば、酸化チタン）の重量パーセントは、少なくとも約０．１１％（例えば、少なくとも約２２％、少なくとも約３０％、少なくとも約４１％、少なくとも約９１％、または少なくとも約９９％）であってよい。
【００４４】
コーティング１２０に用いることができるポリマーとして、一般に、対象１１０上に金属酸化物含有コーティングの形成を促進することができるポリマーが含まれる。本明細書における「ポリマー」とは、少なくとも２つ（例えば、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも５００、少なくとも１，０００）のモノマー繰り返し単位を有する化合物をいう。
【００４５】
コーティング１２０中のポリマーは、無機ポリマーまたは有機ポリマーのいずれであってもよい。例えば無機ポリマーとして、ポリシロキサンまたはポリシランを含む。例えば有機ポリマーとして、ポリ（アルキレンオキサイド）（例えば、ポリエチレンオキサイド）、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、ポリペプチド（例えば、コラーゲン）、または多糖（例えば、アガロースまたはアルギン酸塩）を含む。
【００４６】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０はポリ（ジメチルシロキサン）を含む。特定の実施形態において、ポリ（ジメチルシロキサン）は、非官能化ポリ（ジメチルシロキサン）、すなわち、反応性官能基を含有しないものであってよい。反応性官能基は、当技術分野で周知であり、例として、限定されないが、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、ヒドロキシル、チオール、ハロ、シアノ、ニトロ、アミノ、アミド、イミド、エステル、エーテル、およびカルボニル基が含まれる。例えば、市販には非官能化ポリ（ジメチルシロキサン）（ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ２００ ＦＬＵＩＤ ２０ ＣＳＴ、ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ製）がある。他の実施形態において、ポリ（ジメチルシロキサン）は、官能化ポリ（ジメチルシロキサン）（すなわち、アミノ基、ヒドロキシル基、またはアルコキシ基などの少なくとも１種の反応性官能基を含有する）であってよい。例えば、市販には官能化ポリ（ジメチルシロキサン）（ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＭＤＸ４−４１５９、ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ製）がある。理論に拘束されることを望まないが、ポリマー（例えば、ポリシロキサンまたはポリウレタン）を含有するコーティングに金属酸化物（例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび酸化銀）を含むことが、ポリマーのみを含有するコーティングに比べて改善された生体適合性、細胞増殖、抗菌特性および光触媒活性をもたらすことができると考えられる。さらに、理論に拘束されることを望まないが、金属酸化物を含有するコーティングにポリマーを含むことにより、金属酸化物のみを含有するコーティングと比較して改善された接着性および機械的特性をもたらすことができると考えられる。
【００４７】
概して、コーティング１２０中のポリマーは、ホモポリマーまたはコポリマー（例えば、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、または交互コポリマー）のいずれであってもよい。コーティング１２０に用いられ得るコポリマーの例は、ポリ（エチレンオキサイド）コポリ（ジメチルシロキサン）、例えば、非特許文献１、非特許文献２および非特許文献３に記載されているコポリマーである。理論に拘束されることを望まないが、ポリ（エチレンオキサイド）の存在は、ヒドロゲルの形成を容易にし、ヒドロゲルは、コーティングにおいて、水を保持し、水溶性生体材料の分解を促進させると考えられる。他の例示的なコポリマーとして、ポリカーボネートコポリウレタン、ポリアクリル酸コポリウレタン、およびポリエーテルコポリウレタンが含まれる。
【００４８】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、２種以上のポリマーのブレンド、例えば、ポリウレタンおよびポリシロキサンのブレンドを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドが２種のポリマーを含むとき、その２種のポリマーの重量比は、少なくとも約１：２０（例えば、少なくとも約１：１５、少なくとも約１：１０、少なくとも約１：５、少なくとも約１：２、少なくとも約１：１）の範囲であってよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、約３８０ｎｍ〜約１，２００ｎｍ（例えば、約５００ｎｍ〜約１，１００ｎｍまたは約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍ）の波長に最大吸収ピークを有する。いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍ（例えば、約０．０３ｎｍ〜約１ｎｍまたは約０．０６ｎｍ〜約０．２ｎｍ）の波長において最大吸収ピークを有する。
【００５０】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０の材料は非晶質である。理論に拘束されることを望まないが、そのような実施形態においては、コーティング１２０は、光触媒活性を示すために、結晶質材料を形成するための加熱は必要ないと考えられる。そのようなコーティングは、光触媒活性を依然として維持しながら、加熱することなく、感熱物、例えば織物に、適用されることができる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、分離相を含む。一定の実施形態において、分離相は、少なくとも約１０ｎｍ（例えば、少なくとも約３０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約８０ｎｍ、もしくは少なくとも約１００ｎｍ）および／または最大で約５００ｎｍ（例えば、最大で約４００ｎｍ、最大で約３００ｎｍ、最大で約２００ｎｍ、もしくは最大で約１００ｎｍ）の平均径を有する。いくつかの実施形態において、分離相は、ナノサイズのドメインを含む。一定の実施形態において、ナノサイズのドメインは、少なくとも約０．５ｎｍ（例えば、少なくとも約１ｎｍもしくは少なくとも約５ｎｍ）および／または最大で約１０ｎｍ（例えば、最大で約５ｎｍもしくは最大で約１ｎｍ）の平均長を有する。一定の実施形態において、ナノサイズのドメインは、少なくとも約０．１ｎｍ（例えば、少なくとも約０．２ｎｍ、少なくとも約０．５ｎｍ、もしくは少なくとも約１ｎｍ）および／または最大で約２ｎｍ（例えば、最大で約１ｎｍ、最大で約０．５ｎｍ、もしくは最大で約０．２ｎｍ）の平均幅を有する。
【００５２】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、他の治療剤を含んでいてよい。治療剤の例として、タンパク質、ペプチド、成長因子、ビタミン、ミネラル、薬物、有機金属、および金属塩が含まれる。いくつかの実施形態において、そのような治療剤は、生理条件下（例えば、血液のような体液中）でコーティング１２０から放出されて標的部位に送達され得る。
【００５３】
コーティング１２０は、一般に、液体系コーティングプロセスによって製造することができる。本明細書における「液体系コーティングプロセス」とは、液体系コーティング組成物を用いるプロセスをいう。液体系コーティング組成物の例として、溶液、分散液および懸濁液が含まれる。コーティング組成物が対象１１０の表面１１１に塗布された後、通常、組成物は乾燥され、次いで空気中で加水分解されてコーティング１２０を形成する。
【００５４】
概して、液体系コーティング組成物は、金属酸化物前駆体、ポリマー、および溶媒を含んでいてよい。
【００５５】
本明細書における「金属酸化物前駆体」とは、金属酸化物を形成することができる任意の化合物をいう。いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は金属アルコキシドである。例示的な金属アルコキシドとして、チタンアルコキシド（例えば、チタンテトライソプロポキシド）、バナジウムアルコキシド（例えば、バナジウムオキシトリプロポキシド）、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドが含まれる。いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、金属ジケトネート（例えば、チタニウムビス（エチルアセトアセタト）ジイソプロポキシド）または金属塩（例えば、四塩化チタンもしくは塩化銀）である。
【００５６】
概して、コーティング組成物中のポリマーは、コーティング１２０中のポリマーと同一または異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、ポリマー分子がいずれの官能基も含まないとき、コーティング１２０中のポリマーは、コーティング組成物中のポリマーと一般には同一である。いくつかの実施形態において、ポリマー分子が官能基（例えば、アミノ基、アルコキシ基、またはヒドロキシル基）を含むとき、ポリマー分子は、乾燥工程および加水分解工程の間に別のポリマー分子または金属酸化物前駆体分子と反応して、より高分子量のポリマー分子または金属酸化物分子と共有結合したポリマー分子を形成することができる。いくつかの実施形態において、ポリマー分子が２以上の官能基を含むとき、上述の形成された化学種に加えて架橋したポリマー分子が形成され得る。
【００５７】
金属酸化物前駆体およびポリマーの体積比は、所望により変動してよい。金属酸化物前駆体が酸化チタン前駆体であり、ポリマーがポリ（ジメチルシロキサン）であるとき、コーティング組成物は、概して、その物理的特性および生物学的特性に応じて４つの異なる分類に分けることができる。
【００５８】
第１分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約０．４％（すなわち、コーティング中、約０．１１重量％の酸化チタンに相当する）〜約５０％（すなわち、コーティング中、約２２重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。この分類の組成物から形成されるコーティングは、改善された線維芽細胞接着および増殖、ならびにコーティングと生体組織との接触の際の低下した軟組織炎症を示す。加えて、酸化バナジウムがそのようなコーティング内に配合されているとき、同一の溶出条件下で、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングからよりもはるかに高い割合の酸化バナジウムが当該コーティングから溶出され得る。この分類の組成物から形成されるコーティングは、一般に、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングの光触媒活性と類似する光触媒活性（例えば、以下の実施例５または６に記載されているメチレンブルーアッセイによって測定される）を示す。
【００５９】
第２分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約５０％〜約９７．５％（すなわち、コーティング中、約９１重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。第１分類の組成物から形成されるコーティングの改善された生物学的特性に加えて、この分類の組成物から形成されるコーティングは、広域スペクトルの光、例えば、Ｘ線（例えば、約０．０６〜約０．２ｎｍ）、ＵＶ光（例えば、約３８８ｎｍ）、可視光（例えば、約４２０ｎｍ、約５４０ｎｍ、または約６００ｎｍ）、およびＩＲ光（例えば、約７２０ｎｍまたは約１，０００ｎｍ）の照射下で光触媒活性（例えば、以下の実施例５または６に記載されているメチレンブルーアッセイによって測定される）を予想外にも示す。特に、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約６０％（すなわち、コーティング中、約３０重量％の酸化チタンに相当する）〜約９７．５％である酸化チタン前駆体を含有する組成物から形成されるコーティングは、人体の光透過性について最適波長範囲である約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍの波長を有する光の照射下で光触媒活性を示す。結果として、そのようなコーティングは、当該コーティングを有する医療デバイスが人体に埋め込まれているとき、骨、皮膚、筋肉、および他の軟組織に対して効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。そのようなコーティングは、ＵＶ光照射が望ましくなくフィルタリングによって除去されているとき、効果的な治療的処置を与えることができる。一方で、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンから形成されるコーティングは、ＵＶ光（例えば、約３８０ｎｍ未満の波長を有する）の照射下においてのみ光触媒活性を示す。加えて、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約７１％（すなわち、コーティング中、約４１重量％の酸化チタンに相当する）〜約９７．５％である酸化チタン前駆体を含有する組成物から形成されるコーティングは、約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍの波長を有する光による照射下で、ＵＶ光よりもはるかに高い光触媒活性を示し、したがって、こうした用途に特に有用である。
【００６０】
第３分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約９７．５％〜約９９．７％（すなわち、コーティング中、約９９重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。この分類の組成物から形成されるコーティングは、第２分類の組成物から形成されるコーティングと同様の改善された細胞増殖特性および接着特性を示すが、低下した光触媒活性を示す。特に、ＵＶ光照射下での光触媒活性の低下は、可視またはＩＲ光照射下での光触媒活性の低下よりも速い。結果として、この分類の組成物から形成されるコーティングは、ＵＶ光照射下で、可視またはＩＲ光照射下より低い光触媒活性を示す。
【００６１】
第４分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約９９．７％〜約９９．９％（すなわち、コーティング中、約９９．６重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。第１分類の組成物から形成されるコーティングと同様に、この分類の組成物から形成されるコーティングは、改善された線維芽細胞接着および増殖、ならびにコーティングと生体組織との接触の際の低下した軟組織炎症を示すが、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングの光触媒活性と同様の光触媒活性を示す。
【００６２】
コーティング組成物において用いられ得る溶媒は、一般に、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を溶解または分散することができるいずれの溶媒であってもよい。いくつかの実施形態において、コーティング組成物中の溶媒は有機溶媒である。いくつかの実施形態において、溶媒は、低沸点（例えば、最大で約１５０℃、最大で約１２０℃、最大で約１００℃、または最大で約８０℃）を有する。理論に拘束されることを望まないが、低沸点を有する溶媒の使用は、乾燥工程時の溶媒除去を促進し、コーティング１２０の形成を促進すると考えられる。例示的な溶媒として、アルコール（例えば、イソプロパノール）および脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサンまたはミネラルスピリット）が含まれる。いくつかの実施形態において、コーティング組成物中の溶媒は、２種以上の溶媒の混合物を含む。
【００６３】
概して、コーティング１２０は、液体系コーティングプロセスによって製造することができ、当該プロセスは、一般的に、（１）金属酸化物前駆体およびポリマーを溶媒中で混合してコーティング組成物（例えば、溶液または分散液）を形成する工程、（２）対象の表面に組成物をコートする工程、（３）コートされた組成物を乾燥する工程、（４）金属酸化物前駆体から金属酸化物を（例えば、金属酸化物前駆体を加水分解することによって）形成する工程、を含む。
【００６４】
いくつかの実施形態において、混合工程は、金属酸化物前駆体およびポリマーを溶媒に直接添加してコーティング組成物を形成することによって実施され得る。いくつかの実施形態において、混合工程はまた、金属酸化物前駆体を溶媒中に溶解または分散して第１組成物を形成すること、ポリマーを溶媒中に溶解または分散して第２組成物を形成すること、第１および第２組成物を混合してコーティング組成物を形成することによって実施することもできる。混合工程において、金属酸化物前駆体を加水分解するために、一般的には、コーティング組成物は水、酸（すなわち、無機酸もしくは有機酸）、または塩基（すなわち、無機塩基もしくは有機塩基）によって処理しない。したがって、コーティング組成物を対象の表面に塗布する前は、コーティング組成物中の実質的に全て（例えば、少なくとも約８０重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、少なくとも約９８重量％、または少なくとも約９９重量％）の金属酸化物前駆体は前駆体の形態であり、金属酸化物を形成するために加水分解されない。
【００６５】
コートする工程は、任意の好適なコーティング方法によって一般に実施され得る。いくつかの実施形態において、溶液コーティング、インクジェット印刷、スピンコーティング、ディップコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、スプレーコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷、またはスクリーン印刷のプロセスの少なくとも１種を用いることによって実施され得る。一定の例において、対象をコーティング組成物に浸漬させて、次いで対象を組成物から引き上げることによるディップコーティングによって、対象上にコーティング組成物をコートする。
【００６６】
概して、組成物を対象の表面にコートした後、組成物を乾燥することによって組成物中の溶媒を除去する。いくつかの実施形態において、乾燥工程を、約４５℃未満（例えば、約４０℃未満、約３５℃未満、または約３０℃未満）の温度で実施する。いくつかの実施形態において、乾燥工程を、室温、例えば、約２４℃〜約２６℃の温度で実施する。いくつかの実施形態において、乾燥工程を、生理的温度、例えば約３５℃〜約４０℃で実施する。一定の実施形態において、乾燥工程を、生体組織、例えば、表皮、真皮、軟骨および骨との接触の間に実施する。一定の実施形態において、乾燥工程を、高温（例えば、約３０℃〜約１００℃）で実施して、残存溶媒の除去を確実にし、および／またはコートされた対象を消毒する。
【００６７】
金属酸化物は、一般的に、金属酸化物前駆体を加水分解することによって金属酸化物前駆体から形成される。加水分解工程は、一般的に、金属酸化物前駆体が気体中の水分と接触して金属酸化物を形成するように、含水気体（例えば、空気）にコートされた組成物を曝すことによって実施され得る。一般的には、コートされた組成物は、金属酸化物前駆体を加水分解するために、気体中の水分加えて、水、酸（すなわち、無機酸もしくは有機酸）、または塩基（すなわち、無機塩基もしくは有機塩基）によっては処理されない。いくつかの実施形態において、当該気体は、約４０％〜約７０％（例えば、約５０％〜約６０％）の湿度レベルを有する。
【００６８】
いくつかの実施形態において、加水分解工程は、乾燥工程と同一条件下で実施する。乾燥工程を室温で実施する実施形態においては、加水分解工程の少なくとも一部は乾燥工程と同時に行う。乾燥工程を高温で実施する実施形態においては、実質的に、加水分解工程の全ては乾燥工程の後（すなわち、溶媒を除去した後）で行う。
【００６９】
いくつかの実施形態において、加水分解工程は、少なくとも約１時間（例えば、少なくとも約２時間、少なくとも約４時間、少なくとも約８時間、少なくとも約１２時間、少なくとも約２４時間）実施され得る。
【００７０】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、加水分解工程の後に高温（例えば、約９０℃〜約４００℃、例えば、２５０℃）で加熱する。加熱は、任意の好適な方法、例えば、コーティング１２０をホットプレート上に置くこと、炉内に置くこと、またはオートクレーブ内の高温蒸気内に置くことによって実施され得る。理論に拘束されることを望まないが、（例えば、高温蒸気による）加熱は、コーティングを消毒することができると考えられる。理論に拘束されることを望まないが、（例えば、約４００℃の炉での）加熱は、ポリマー等の有機成分を減少させ、コーティングの表面形態を（例えば、平坦から網状および多孔質）変化させることができ、生体組織のコーティングへの反応を改善する（例えば、組織内部成長、細胞成長および接着を改善する）ことができると考えられる。
【００７１】
次に物品１００の他の構成要素を検討すると、対象１１０は、一般に、任意の好適な材料でできていてよい。対象１１０を製造するのに好適な材料の例として、金属（例えば、金属合金）、ガラス、セラミックス、ポリマー（例えば、プラスチックまたはエラストマー）、複合材料、ゲル（例えば、ヒドロゲル）、タンパク質（例えば、コラーゲン）、および多糖（例えば、アガロースまたはアルギン酸塩）が含まれる。対象１１０は、矩形状を有するように図１に示されているが、一般には、任意の所望の形状（例えば、正方形、円形、半円形、三角形、菱形、楕円形、台形、不規則な形状）を有してよい。いくつかの実施形態において、対象１１０の異なる領域は異なる形状を有していてよい。
【００７２】
いくつかの実施形態において、物品１００は、医療デバイスであってよい。そのような実施形態において、コーティング１２０は、光子活性化消毒（ｐｈｏｔｏｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ）、および生物活性化合物（例えば、酸化銀および酸化バナジウム）の制御送達を、医療デバイスに与えることができる。医療デバイスの例として、医療インプラント、創傷包帯または救急絆、創縫合デバイス、ブレード、ニードル、鉗子、ドリル、骨鋸、および手術室機器が含まれる。例示的な医療インプラントとして、経上皮インプラント、歯科インプラント、顔面再構成インプラント、美容／形成手術インプラント、皮下インプラント、経皮インプラント、骨インプラント（例えば、骨ねじ、プレート、または外部固定装置）、人工関節（例えば、膝関節、股関節、または足関節）、カテーテル（例えば、腹膜カテーテル、または気管および胃のポートもしくはカテーテル）、橋脚歯（例えば、経皮機器用橋脚歯、人工装具装着橋脚歯、または骨固定橋脚歯）、血液接触装置（例えば、血管グラフ、小口径血管装置、心臓弁要素、ペースメーカーハウジングおよび電極、ＰＯＲＴ−Ａ−ＣＡＴＨ装置、完全埋込型静脈アクセスシステム装置、またはヘパリンロック）、髄内装置（例えば、髄内ロッドまたはオッセオインテグレーテッド人工装具装着具）、ならびに培養組織（例えば、組織足場、骨足場、人工皮膚足場もしくは皮膚足場、インサイチュで形成されたフォーム足場、コラーゲン足場、または吸収性足場）が含まれる。例示的な創傷包帯または救急絆として、慢性または糖尿病性の潰瘍および創傷包帯、熱傷被覆材、治療用ローションまたはゲル、ならびに創傷処置が含まれる。例示的な創縫合デバイスとして、縫合糸（例えば、吸収性縫合糸）およびステープルが含まれる。
【００７３】
上記の１つまたは複数のコーティングを有する医療デバイスの例は、コートされたカテーテルである。具体的には、図２に示すように、カテーテル２００は、カテーテル本体２１０、カテーテル本体２１０の外表面によって支持されたコーティング２２０、およびカテーテル本体２１０の内表面によって支持されたコーティング２３０を含む。いくつかの実施形態において、コーティング２２０および２３０の両方が、金属酸化物（例えば、酸化チタン）およびポリマーを含んでいてよい。いくつかの実施形態において、コーティング２２０および２３０は、異なる組成物（例えば、異なる金属酸化物および／または異なるポリマー）を有していてよい。
【００７４】
いくつかの実施形態において、コーティング２２０および２３０は、治療効果（例えば、抗炎症活性および／または抗菌活性）をカテーテル２００に与えることができる。例えば、コーティング２２０または２３０が、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）を含む組成物であって、酸化チタン前駆体がこれら２成分の合計の体積の約５０％〜約９７．５％である組成物から製造されるとき、当該コーティングは、カテーテル２００が人体に埋め込まれているときにカテーテル２００に抗炎症特性を与え、近ＩＲまたはＩＲ光（例えば、人体を容易に透過することができる、８２０ｎｍまたは９２０ｎｍの波長を有する光）の照射下で反応性酸素種を生成することによって抗菌特性を与えることができる。そのような実施形態において、例えば、埋め込まれたカテーテル２００は、近ＩＲまたはＩＲ光に日常的に（例えば、毎週または毎月）曝されて、カテーテル２００およびその周辺における細菌の発生を阻害することができる。したがって、カテーテル２００は、長いインプラント期間を必要とする応用に特に有利である。
【００７５】
いくつかの実施形態において、上記物品は、繊維、呼吸マスクもしくはフィルタリングマスク、フィルタ（例えば、エアフィルタ、水フィルタ、もしくはこれらの要素）、または建築構造物（例えば、部屋内部、部屋外部または建造物の表面）であってよい。いくつかの実施形態において、上記物品は、広域スペクトル透過フィルタ、光学フィルタ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置のための要素（例えば、太陽電池の要素）、または水素生成装置のための要素（例えば、太陽光の水素発生器の要素）であってよい。
【００７６】
一定の実施形態が開示されたが、他の実施形態も可能である。
【００７７】
コーティングの形態でポリマーおよび金属酸化物を含有する組成物を上記に記載したが、いくつかの実施形態において、当該組成物は、別の形態であってよい。いくつかの実施形態において、そのような組成物は、物品（例えば、ゲルまたはオイル）に均一に分散されていてよい。例えば、組成物は、皮膚もしくは創傷に直接適用され得るローションまたはゲルに、または消毒スプレーとして用いられ得る溶液もしくは分散液に、包含されていてよい。別の例として、組成物は、薬物送達（例えば、局所薬物送達）のキャリアに包含されていてよい。いくつかの実施形態において、物品全体は、モールドまたはキャストなどの方法によって、本明細書に記載されている１つまたは複数の金属酸化物およびポリマー組成物から形成されていてよい。
【００７８】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、ＵＶ光、可視光、およびＩＲ光以外の電離放射線源による照射下で光触媒活性を示す。他の電離放射線源の例として、Ｘ線源、例えば、医療Ｘ線またはＣＴスキャナが含まれる。一定の実施形態において、コーティング１２０は、（例えば、医療用ＭＲＩスキャナからの）パルス磁場による照射下で光触媒活性を示すことができる。
【００７９】
以下に、実施例を示し、これらは限定されない。
【実施例１】
【００８０】
酸化チタン含有コーティングの製造
以下の手順では、金属アルコキシド（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ製）を用いた。
【００８１】
１ｍｌのチタンテトライソプロポキシドを１０ｍｌのイソプロパノールに分散させることによって、チタンテトライソプロポキシドの原液を調製した。同様の方法でチタンテトラ（ｎ−ブトキシド）の原液を調製した。ポリマーの原液は、１ｍｌのポリ（ジメチルシロキサン）（以下、ＰＤＭＳ）（ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＭＤＸ４−４１５９、５０％ ＭＥＤＩＣＡＬ ＧＲＡＤＥ ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ製）を１０ｍｌの７０％ヘキサン／３０％イソプロパノール（体積比）に添加し、室温で短時間攪拌することによって調製した。全ての原液を１５分間室温でエージングさせ、これらを用いて、短時間攪拌して、異なる体積比の酸化チタン前駆体およびＰＤＭＳを含有するコーティング組成物を形成した。
【００８２】
酸化バナジウムの溶出プロファイルを測定するために、０．２ｍｌのバナジウムオキシトリプロポキシドを上記チタンテトライソプロポキシド原液に添加することによって、酸化バナジウムを含有する原液を調製した。この原液を用いて、チタンテトライソプロポキシドの体積が２０％〜０．１５６％の範囲の、８種類のバナジウムオキシトリプロポキシド濃度の溶液を連続希釈によって調製した。コーティング組成物を調製するために、等体積の金属酸化物前駆体混合原液をポリマー原液に添加した。これにより、チタンテトライソプロポキシド、バナジウムオキシトリプロポキシド、およびＰＤＭＳを含有する組成物を製造し、チタンテトライソプロポキシドはチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の６６％であった。
【００８３】
細胞増殖アッセイおよび接着アッセイならびにメチレンブルーアッセイのために、９６ウェルマイクロプレートの底面に形成されるコーティングを以下の手順で調製した。ポリスチレン９６ウェル組織培養マイクロプレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ製）をドラフト下に置いた。８チャンネルピペットを用いて、２５μｌのコーティング溶液をマイクロプレートカラムの各ウェルに添加した。次いでプレートを反転させ、短時間振った後、コーティング溶液を次のウェルのカラムに添加した。各カラムは異なる組成物の溶液でコートした。酸化チタンキセロゲルおよびコートされていない細胞培養処理されたポリスチレンを、各マイクロプレートに対照として用いた。次いでマイクロプレートを、表を上にして蓋をせずに、１２〜２４時間ドラフトにおいて空気乾燥させた。続いてこれらをホットプレート（Ｄａｔａｐｌａｔｅ、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ／Ｔｈｅｒｍｏｌｙｔｅ製）に置いて、空気中９５℃で１時間、蓋をして熱処理した。
【００８４】
短時間の溶出アッセイのために、全体で５０μｌ／ウェルの金属酸化物溶液または金属酸化物およびＰＤＭＳの両方を含有する１００μｌ／ウェル溶液を用いて、１２ウェルマイクロプレート上にコーティングを調製した。これにより、金属酸化物のみを含有するコーティングならびに金属酸化物およびＰＤＭＳの両方を含有するコーティングの間で同じ総量の酸化バナジウムの装填をもたらした。チタンテトラ（ｎ−ブトキシド）、チタンテトライソプロポキシド、および６６％チタンテトライソプロポキシド−ＰＤＭＳ中２０、１０、５、１．２５および０体積％のバナジウムオキシトリプロポキシドを含有する溶液で４つの複製ウェルをコートした。投与間に１分間空気乾燥させながら、１ウェルあたり２５μｌ用量の溶液を２または４回投与した。マイクロプレートを、表を上にして蓋をせずに、ドラフトにおいて１２〜２４時間空気乾燥させた。続いて、これらをホットプレートに置いて空気中９５℃で１時間、蓋をして熱処理した。
【実施例２】
【００８５】
細胞増殖アッセイおよび細胞生死判別アッセイ
ヒト皮膚線維芽細胞は新生児包皮由来であり、Ｗｏｍｅｎ ＆ Ｉｎｆａｎｔｓ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｒｈｏｄｅ Ｉｓｌａｎｄ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ、ＲＩ、ＵＳＡ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂｏａｒｄによって承認されており、Ｄｅｃｌａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅｌｓｉｎｋｉ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓに従う）から得た。包皮をハサミで切り取り、余分な脂肪組織を除去し、無菌リン酸緩衝生理食塩水（以下、ＰＢＳ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）で繰り返しリンスし、小さい断片に切断した。断片を組織培養プレートの底面に、１０％ＣＯ２の加湿雰囲気において３７℃で１時間付着させ、１００Ｕのペニシリンおよび１００μｇ／ｍｌのストレプトマイシンを含有する２０％ウシ胎仔血清で補充されたダルベッコ変法イーグル培地（ＤＭＥＭ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）で覆った。１４日間にわたって、線維芽細胞が組織断片から移動し、培養プレート上にコンフルエント層を形成した。線維芽細胞を０．０５％トリプシン／０．５３ｍＭのエチレンジアミン四酢酸（以下、ＥＤＴＡ）溶液を用いて採取し、高グルコース、Ｌ−グルタミン、ピルビン酸塩および塩酸ピリドキシンを含有するＤＭＥＭからなるヒト線維芽細胞培地（ＨＦＭ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）において、１０％ウシ胎仔血清および１％ペニシリン−ストレプトマイシンを添加して、コンフルエンス近くまで二次培養した。細胞を０．０５％トリプシン／０．５３ｍＭのＥＤＴＡを用いて３分間剥がし、血清含有培地に再懸濁させた。次いで細胞を１００μｌのＨＦＭ中に１ウェルあたり５，０００細胞の密度で９６ウェルマイクロプレートに播種した。
【００８６】
細胞増殖を測定するために、マイクロプレートを、初めに、３７℃において１０％のＣＯ２によって４８時間インキュベートした。１０μｌの細胞増殖試薬（以下、ＷＳＴ−１、Ｒｏｃｈｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ製）を各ウェルに添加した後、マイクロプレートを３７℃でさらに３時間インキュベートした。細胞増殖をマイクロプレートリーダー（ＳＯＦＴＭＡＸ ＰＲＯソフトウェアを備えたＳＰＥＣＴＲＡＭＡＸ ＰＬＵＳ ３８４マイクロプレート分光光度計、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いて約４４０ｎｍの吸光度を測定することによって定量化し、プロットした。３種の細胞不含対照を含む５種の複製を各種コーティングおよびポリスチレンプレート底面に用いた。プレートは細胞拡散および形態について光学顕微鏡下でも検査した。ポリスチレンにおける細胞数対光学密度についての検量線を先に確立した。細胞型の播種密度を検量線の直線部分内で選択した。
【００８７】
以下の組成物から製造されるコーティングを上記細胞増殖アッセイにおいて試験した。つまり、（１）チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の０％、６．０６％、１１．７６％、２２．２２％、４０％、６６％、および１００％であるチタンテトライソプロポキシドとＰＤＭＳとを含有する組成物、（２）バナジウムオキシトリプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の０％、３．０７％、６．０６％、１１．７６％、２２．２２％、４０％、６６％、および１００％であるバナジウムオキシトリプロポキシドとＰＤＭＳとを含有する組成物、ならびに（３）バナジウムオキシトリプロポキシドおよびチタンテトライソプロポキシドの合計の体積の０％、０．１５％、０．３１％、０．６２％、１．２５％、２．５％、５％、１０％、および２０％であるバナジウムオキシトリプロポキシドと、バナジウムオキシトリプロポキシドおよびＰＤＭＳならびにチタンテトライソプロポキシドの合計の体積の３３％であるＰＤＭＳと、チタンテトライソプロポキシドとを含有する組成物である。結果から、組成物（１）から製造されたコーティングの全てがＰＤＭＳのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示すこと、ならびにチタンテトライソプロポキシドがチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の１１．７６％、２２．２２％、４０％、および６６％である組成物から製造されたコーティングが、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示すことが明らかになった。また、結果から、バナジウムオキシトリプロポキシドがバナジウムオキシトリプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の２２．２２％、４０％、および６６％である組成物から製造されたコーティングを除く、組成物（２）から製造されたコーティングの全てが、ＰＤＭＳのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示し、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて同様または僅かに改善された細胞増殖を示すことも明らかになった。最後に、結果から、バナジウムオキシトリプロポキシドがバナジウムオキシトリプロポキシドおよびチタンテトライソプロポキシドの合計の体積の５％、１０％、および２０％であるコーティングを除く、組成物（３）から製造されたコーティングの全てが、ＰＤＭＳのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示し、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて同様または僅かに改善された細胞増殖を示すことが明らかになった。
【実施例３】
【００８８】
細胞接着および細胞粘着の併用アッセイ
初期の細胞接着（播種効率）および細胞粘着を明らかにするために、既に報告されている方法（例えば、非特許文献４を参照）の改良方法を用いた。正常なヒト線維芽細胞を５００ｃｍ２の三角フラスコ内のＨＦＭ溶液中でコンフルエンス近くまで成長させた。細胞をコンプリートＰＢＳでリンスし、２ｍＭデキストロースを有するコンプリートＰＢＳの４５ｍｌ中、１μｇ／ｍｌカルセインＡＭによって３０分間３７℃でインキュベートした。細胞を０．０５％トリプシンおよび０．５３ｍＭのＥＤＴＡを用いて３分間剥がし、血清含有培地に再懸濁させた。続いて細胞を５００ｒｐｍで５分間遠心分離し、ＰＢＳデキストロースに再懸濁させ、再び遠心分離し、ＰＢＳデキストロースに再懸濁させた。次いで、コートされたマイクロプレート上に１ウェルあたり１０，０００細胞の密度で細胞を播種し、２２℃で１時間コーティングに接着させた。ポリスチレンにおける細胞数対蛍光についての検量線を先に確立し、これを用いて検量線の直線部分内で播種密度を選択し、プレートリーダーのシグナル対ノイズ応答を最大にした。
【００８９】
コートされたウェルに粘着した細胞数を、上記で得たマイクロプレートを用いて以下のように決定した。各ウェルをＰＢＳ−デキストロースで完全に満たし、（４８５ｎｍ励起および５３５ｎｍ発光を用いて）蛍光ベースラインを記録した。ウェルを反転し、浮遊細胞を除去し、ＰＢＳ−デキストロースで再び満たし、蛍光ベースラインを再び記録した。マイクロプレートをシーリングテープ（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｓｔａｒ製）で覆い、マイクロプレートバケットを用いて８００ｒｐｍで５分間、Ｃｅｎｔｒａ−ＧＰ８Ｒ冷凍遠心分離機（Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）で逆さまに遠心分離した。マイクロプレートを再び反転し、ＰＢＳ−デキストロースで再び満たし、三回目の蛍光を記録した。１回目および２回目の蛍光読み取り値を比較して、播種後１時間でマイクロプレートに接着した細胞の分画を決定した。これは、１時間の細胞播種効率に相当する。遠心分離後の蛍光（３回目）読み取り値を遠心分離前（２回目）の読み取り値と比較して、遠心分離に基づく法線方向の力に曝された後に残った粘着細胞の分画を決定した。
【００９０】
上記アッセイを用いて、細胞がどれだけ容易に表面に接着するか（播種効率）を特定して、粘着強度（粘着分画）を定量することができる。遠心分離速度を選択して、細胞培養処理したポリスチレンウェルから細胞の約５０％を除去した。３種の細胞不含対照を含む５種の複製を各種コーティングおよびポリスチレンプレート底面に用いた。
【００９１】
種々の体積比のチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳを含有する組成物、ならびに種々の体積比のチタンテトライソプロポキシドおよびポリウレタンを含有する組成物から製造されたコーティングを上記細胞粘着アッセイにおいて試験した。結果から、チタンテトライソプロポキシドおよびポリマー（すなわち、ＰＤＭＳまたはポリウレタン）を含有する全ての組成物から製造されたコーティングは、ポリマーのみを含有するコーティングに比べて同様または改善された細胞粘着を示すが、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて劣った細胞粘着を示すことが明らかになった。
【実施例４】
【００９２】
短時間の酸化バナジウム放出アッセイ
酸化チタンキセロゲルマトリクスからの酸化バナジウムの短時間送達を明らかにするために、コートされた１２ウェルプレートを上記実施例１に記載の方法と同様の方法で製造した。プレートを１ウェルあたり１ｍｌのＰＢＳで満たし、１または２層のシーリングテープ（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｓｔａｒ製）で覆い、９０ｒｐｍ、３７℃に設定した加熱式オービタルシェーカー（ＴｈｅｒｍｏＦｏｒｍａ Ｍｏｄｅｌ ４２０、Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）に置いた。０．２５、１．３、４、７、１４および２８日目に、ＰＢＳを各ウェルから除去し、別々の１５ｍｌの遠心分離バイアルに添加し、新しいＰＢＳで再び満たした。各バイアルに三重脱イオン化した水１０ｍｌを添加し、バナジウムおよびチタンについてのＩＣＰの元素分析に付した。各コーティングの４つの複製を用いた。酸化チタンのみからなるコートおよび非コートのポリスチレンウェルを対照に用いた。酸化バナジウム溶出についての結果をｍｇ／Ｌで示し、コーティング中の最初の全酸化バナジウムおよびコーティングの表面積を基準に放出された酸化バナジウムのマイクログラムの割合に変換した。溶出アッセイの後、表面を、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）と併用して走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ）で検査した。
【００９３】
実施例１に記載の組成物から製造されたコーティングを試験した。結果から、２０、１０、５、および１．２５体積％のバナジウムオキシトリプロポキシドを含有する組成物から製造されたコーティングは、コーティングの表面積を基準に放出された酸化バナジウムの全量およびコーティング中の全酸化バナジウムの割合の観点からはるかに高い酸化バナジウムの溶出を示すことが示された。
【実施例５】
【００９４】
メチレンブルーマイクロプレートアッセイ
酸化チタンおよびＰＤＭＳを含有するコーティングによってメチレンブルー（以下、ＭＢ）の室温での色の脱色を測定するために、コートされた９６ウェルマイクロプレートおよび光学マイクロプレートリーダーを用いて迅速なスクリーニングアッセイを展開した。ＭＢは一般に使用されている光触媒指示薬であり、その色は光触媒反応の間のレドックス反応または無機化によって脱色する。ＭＢ原液は１００ｍｌの脱イオン水あたり３ｍｇのＭＢを用いることによって調製し、ホイルに包まれたボトルに貯蔵した。マイクロピペットを用いて２０μｌのＭＢ原液および１８０μｌの脱イオン水を１つのマイクロプレートカラムの各ウェルに分配し、６６４ｎｍの波長で約０．５の光学密度（以下、ＯＤ）を有する溶液を得た。マイクロプレートの蓋を除去して、ＭＢ溶液の６６４ｎｍでの吸光度を光学プレートリーダー（ＳＯＦＴＭＡＸ ＰＲＯ ソフトウェアを備えたＳＰＥＣＴＲＡＭＡＸ ＰＬＵＳ ３８４マイクロプレート分光光度計、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いて先行読取りした。続いて同一のプレートリーダーの動的モードで用いて、ウェルを選択した波長である１６１ｎｍの単色フラッシュに曝した（フラッシュ間は５秒間隔）。動的光照射の終わりに、２回目の吸光度読み取りを６６４ｎｍで測定し、ＭＢ溶液の単色の触媒作用による脱色を定量した。
【００９５】
異なる重量比の酸化チタンおよびＰＤＭＳを含有するコーティング組成物を３８８ｎｍ、４２０ｎｍ、５４０ｎｍ、７２０ｎｍ、および１，０００ｎｍで照射した。各コーティングにつき３〜４種類の複製の実験を行った。６６４ｎｍ波長でのＯＤの変化を照射波長およびコーティング組成物の関数として測定し、図３にまとめた。
【００９６】
図３に示すように、５つの照射波長全てにおいて、ＭＢ溶液のＯＤは、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約５０％未満のチタンテトライソプロポキシドを含有する組成物から製造されたコーティングと接触したとき、実質的に変化しないままであり、当該コーティングがこれらの波長では有意な光触媒活性を示さないことを示唆した。図３はまた、５つの照射波長全てにおいて、ＭＢ溶液のＯＤは、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約６０％〜約９７．５％であるチタンテトライソプロポキシドから製造されたコーティングと接触したとき、大幅に低下し、当該ＯＤは、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約７０％〜約９５％であるチタンテトライソプロポキシドから製造されたコーティングと接触したとき、ピークに低下したことを示す。最大のＯＤ低下は７２０ｎｍの照射下で達成された。すなわち、これらのコーティングは、上記５つの波長における照射下で強い光触媒活性を示し、７２０ｎｍにおける照射下で最大の光触媒活性を示した。これらの結果は、一般的にＵＶ照射（３８０ｎｍ未満の波長）下でのみ光触媒活性を示すＰＤＭＳを含まないが酸化チタンを含有するコーティングに比べて、これらのコーティングの予想外の利点を示した。また、図３から、５つの全ての照射波長において、ＭＢ溶液のＯＤの低下は、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約９７．５％〜約９９．７％であるチタンテトライソプロポキシドから製造されたコーティングと接触したとき、大幅に減少し、当該ＯＤの低下は、他の波長での照射に比べて３８８ｎｍでの照射でより急激に減少したことが明らかである。すなわち、これらの結果から、これらのコーティングでの光触媒活性の低下、および、当該低下が、可視光またはＩＲ光照射下よりもＵＶ光照射下でより進むことが明らかになった。結果として、これらのコーティングは、可視光またはＩＲ光照射下よりもＵＶ光照射下でより低い光触媒活性を示した。最後に、図３から、ＭＢ溶液のＯＤは、７２０ｎｍ光で照射した場合を除いて、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約９９．７％を超えるチタンテトライソプロポキシドを含有する組成物から製造されたコーティングと接触したとき、実質的に変化しないままであり、ＭＢ溶液は低い水準でのＯＤの低下の減少を依然として示したことが明らかである。これらの結果は、７２０ｎｍの光で照射した場合を除いて、これらのコーティングが実質的に光触媒活性を示さないことを示唆した。
【実施例６】
【００９７】
メチレンブルーシンチレーションバイアルアッセイ
実施例５に示したＭＢマイクロプレートアッセイの結果を確認するために、比較の光触媒アッセイを以下のように製造した。つまり、２０ｍｌのシンチレーションバイアルを、３００μｌの（１）チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約７５％であるチタンテトライソプロポキシドを含有するコーティング組成物、ならびに（２）イソプロパノール中に懸濁した同じチタン原子濃度の二酸化チタン（Ｐ２５、Ｄｅｇｕｓｓａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）でコートした。バイアルを室温で一晩空気乾燥させた。１０ｍｌのＭＢ原液および１０ｍｌの脱イオン水を、小型の磁気撹拌棒を有する２つの同様にコートしたシンチレーションバイアルの各々に分配し、３５０ｒｐｍに設定した撹拌プレート（Ｄａｔａｐｌａｔｅ、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ／Ｔｈｅｒｍｏｌｙｔｅ製）上に置いた。アルミホイルに包んだビーカーで１つのバイアルを覆い、光照射無しの対照とした。１５０Ｗ、２１Ｖのハロゲン球およびダブルグースネック光ファイバを有する高強度可視光源（Ｆｏｓｔｅｃ製）を用いて、ＵＶおよび可視光の広域スペクトルでもう一方のバイアルを照射した。全出力の照射を確実にするために、各光ファイバ線の先端をバイアルの対向側に直接接触させて配置した。次いで、１分間撹拌した後に１００μｌのＭＢサンプルを各バイアルから採取し、クリーンなマイクロプレートのウェルにピペットを介して添加し、プレートリーダーに置いて、６６４ｎｍのＯＤのベースライン測定値を得た。その後、３通りのサンプルを１時間ごと８時間照射した間にバイアルから採取し、ＭＢ色の脱色速度を決定するためのデータ点を確立した。
【００９８】
結果から、コーティング（１）が、照射後１時間で約６２％のＭＢ色の脱色、および照射後３時間で約８５％のＭＢ色の脱色を示したことが明らかになった。一方で、コーティング（２）は、照射後３時間で僅か約２０％のＭＢ色の脱色、および照射後８時間で僅か約５７％のＭＢ色の脱色を示した。
【実施例７】
【００９９】
Ｘ線によるメチレンブルーアッセイ
Ｘ線がポリマーおよび金属酸化物を含有するコーティングからの反応性酸素種の生成に及ぼす影響を測定するために、放射線分解アッセイを展開した。
【０１００】
細胞培養マイクロプレートにおけるウェルの底面を、チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳを含有する種々の組成物でコートし、次いで実施例５に記載と同様の方法で２００μｌのＭＢ溶液で満たした。溶液のＯＤを６６４ｎｍの波長においてプレートリーダーで読み取った。３〜４種類の複製を各コーティングについて作製した。コートしていないポリスチレンウェルおよびＰ２５二酸化チタンでコートしたポリスチレンウェルを対照として用いた。マイクロプレートを、１１０ｋＶｐ、１５０ｍＡ、および０．４０秒の露光（すなわち、６０．０ｍＡ／フラッシュ）で動作して少なくとも約０．１１ｎｍの波長を有するＸ線を放射する医療（獣医）Ｘ線ユニット（Ｂｅｎｎｅｔｔ Ｘ−ｒａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製）からの放射線フラッシュに曝した。第１セットのフラッシュ露光では、６９ｋＶｐ、１５０ｍＡおよび０．０４５秒の露光を用いた。マイクロプレートのＯＤは種々の繰返し露光の後に６６４ｎｍで読み取った。ＭＢのＯＤの変化をｍＡの放射線露光の関数としてプロットした。６９ｋＶｐで６．８ｍＡの単一のイヌの骨盤側面のＸ線露光を、この装置およびＸ線源作動距離のリファレンスとして用いた。
【０１０１】
チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計体積の約６６．６％、９４．７％、または９７．４％である、チタンテトライソプロポキシドとＰＤＭＳとを含有する組成物から製造されたコーティングを、このアッセイにおいて試験した。結果から、チタンテトライソプロポキシドの含有量が６６．６〜９７．４体積％に増大するにつれて、フラッシュ放射線分解によるＭＳ色の脱色は増大することが明らかになった。一方で、コートされていないポリスチレンウェルおよびＰ２５二酸化チタンによってコートしたウェルについては感知され得るＭＢ脱色は観察されなかった。
【実施例８】
【０１０２】
細菌成長アッセイ、線維芽細胞成長アッセイならびに表面形態アッセイ
アッセイを展開して、約１３％の追加のＰＤＭＳを有する場合および有さない場合の、細菌プランクトンの成長に及ぼす酸化チタンコーティングの銀ドープの影響を定量した。チタン合金インプラントに適用されたコーティングの表面形態に及ぼす熱処理の影響をＳＥＭによって評価した。
【０１０３】
チタンアルコキシドをドープした官能化ＰＤＭＳおよびキシレン中２５％ネオデカン酸銀を含んでおよび含まずにコーティングを作製し、極性および非極性溶媒の混合物に懸濁した。こうして調整した１０％溶液を用いて上記の９６ウェル細胞培養マイクロプレートの底面をコートした（非特許文献５）。
【０１０４】
細菌成長アッセイは以下のように実施した。つまり、コーティングの抗菌特性を測定するために、黄色ブドウ球菌を接種した２００μｌのＬＢ培地（１．２×１０４ＣＦＵ／ｍｌ）で満たしたマイクロプレート内でのＯＤの変化を１５分ごとに２０時間測定し、成長曲線を確立した。発症時間は５７８ｎｍで０．２のＯＤとして指数増殖期で定義した。ポリスチレン、酸化チタンおよび純銀のコーティングならびにＰ２５二酸化チタン光触媒を対照として用いた。
【０１０５】
ヒト細胞成長アッセイは以下のように実施した。つまり、ヒト皮膚線維芽細胞増殖に及ぼすコーティングの影響を測定するために、播種されたマイクロプレートを３７℃で１０％のＣＯ２を用いて４８時間インキュベートした後に１０μｌのＷＳＴ−１を各ウェルに添加して３７℃で３時間インキュベートした。テトラゾリウム塩の細胞代謝から得られる各ウェル内のＯＤは、４４０ｎｍの吸光度についてマイクロプレートリーダーを用いて定量して、プロットした。
【０１０６】
表面分析は以下のように実施した。つまり、コートしたマイクロプレートを光学顕微鏡によって特徴付けた。最適化されたコーティング（例えば、約０．２重量％の銀）を生物応答結果から選択し、これを用いて医療グレードのチタン合金棒ストック（ＡＳＴＭ Ｆ１３６Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ Ｅｌｉ Ｇｒａｄｅ５、ティー・アンド・アイ製）にディップコートし、空気乾燥させた。減少した有機性の表面組成物を有するサンプルを製造するために、ハイブリッドコートしたインプラントを空気中ホットプレートにて４００℃で２時間加熱した。ＳＥＭを用いてコーティングおよびインプラントの表面形態を確立させた。
【０１０７】
プランクトン様細菌の成長は、ハイブリッドについて０．０５重量％を超えるＡｇ濃度で中断した（図１）。２０時間の間、０．０９％を超えるＡｇ濃度では細菌成長は検出されなかった。ポリマーを含まないコーティングは、細菌の成長を抑制するためにより高い濃度のＡｇを必要とした。線維芽細胞の成長は約０．２％のＡｇ濃度では大幅には低下しなかったため、この濃度をインプラントコーティングの最適化されたハイブリッドとして選択した。最適化されたコーティングは、相分離した微細構造を有した。ハイブリッドコートしたインプラントは、微細孔組織を伴う平坦な外観を有したが、加熱により、有機基が分解されるに従って、網状形態が見られるようになった。
【０１０８】
他の実施形態は、特許請求の範囲内である。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、本明細書に組み込まれる特許文献である、先の２００７年１０月１９日に出願した米国仮特許出願第６０／９８１，２６３号に関連し、その優先権を主張するものである。
【０００２】
連邦支援の研究に関する陳述
本発明は、退役軍人局によって付与された助成金Ｖ００２４１Ｐ−００４４５およびＶ６５０Ｐ−３９５５の下、政府支援によってなされたものである。政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、新規組成物、ならびに関連する方法、コーティング、および物品に関する。
【背景技術】
【０００４】
酸化チタンは金属酸化物半導体であり、そのバンドギャップより高い光子エネルギーを用いた照射下で、伝導帯および価電子帯においてそれぞれ電子および正孔を生成する。こうした光で生じる電子および正孔は、表面吸着種（例えば、水および酸素）と結合して高反応性のラジカル種、例えばヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）およびスーパーオキサイドアニオン（・Ｏ２−）を形成することができる。これらの反応種は強い酸化力を有し、大部分の有機化合物を酸化することができる。結果として、これらの反応種の存在は、酸化チタン粒子の表面に光触媒活性を与える。これらの反応種は、通常、酸化チタンがＵＶ光（例えば、３８０ｎｍ未満の波長を有する）によって照射されるときのみ生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／９８１，２６３号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｊ．Ｈ．Ｐａｒｋら、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２００２年、２３：１７９７〜１８０８頁
【非特許文献２】Ｊ．Ｈ．Ｐａｒｋら、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．、２００３年、８９：１５０５〜１５１４頁
【非特許文献３】Ｊ．Ｈ．Ｐａｒｋら、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、２００３年、６４Ａ：３０３〜３１９頁
【非特許文献４】Ａ．Ｊ．Ｇａｒｃｉａ、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．２００３年、６７Ａ（１）：３２８〜３３３頁
【非特許文献５】Ｊ Ｂｉｏｍｅｄ Ｍａｔｅｒ Ｒｅｓ Ａ ２００７年；８３Ａ（３）：８５３〜８６０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、新規組成物、ならびに関連する方法、コーティング、および物品に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において、本発明は、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含有する組成物を対象の表面上に適用すること、および対象の表面上に組成物を適用した後に金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法を特徴とする。
【０００９】
別の態様において、本発明は、金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に少なくとも約１時間曝すことによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含有する組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法と特徴とする。
【００１０】
別の態様において、本発明は、金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すことと金属酸化物前駆体を当該気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないこととによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含有する組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法を特徴とする。
【００１１】
別の態様において、本発明は上記方法によって製造される物品を特徴とする。
【００１２】
別の態様において、本発明は、ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する組成物を特徴とする。
【００１３】
別の態様において、本発明は、ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長を有する光による約１時間の照射下で、メチレンブルー溶液の６６４ｎｍにおける光学密度を少なくとも約２０％低下させる組成物を特徴とする。
【００１４】
なお別の態様において、本発明は、対象および当該対象の表面によって支持されたコーティングを含む物品を特徴とする。コーティングは、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む。金属酸化物前駆体は、金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である。
【００１５】
実施形態は、１つまたは複数の以下の特徴を含むことができる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することは、金属酸化物前駆体を加水分解することを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを、約４５℃以下（例えば、約３０℃以下）の温度で実施する。
【００１８】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを、少なくとも約１時間実施する。
【００１９】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することは、組成物を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すこと、ならびに／または金属酸化物前駆体を気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないことを含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、気体は空気を含む。
【００２１】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む。例えば、金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含むことができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、金属酸化物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀または酸化タンタルを含む。
【００２４】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む。例えば、ポリマーは、ポリ（ジメチルシロキサン）、例えば官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含むことができる。一定の実施形態において、金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成する間に、官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する。
【００２５】
いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下（例えば、約６０％以上約９７％以下）である。
【００２６】
いくつかの実施形態において、組成物は、溶媒をさらに含むことができる。一定の実施形態において、上記方法は、組成物を対象の表面上に適用した後、または金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成する前に溶媒を除去することをさらに含むことができる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、組成物は、約５００ｎｍ以上約１，１００ｎｍ以下（例えば、約６００ｎｍ以上約１，０００ｎｍ以下）の波長において最大吸収ピークを有する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、組成物は、対象の表面上のコーティングの形態である。一定の実施形態において、対象は、医療デバイス、例えば医療インプラントである。
【００２９】
いくつかの実施形態において、物品は、医療デバイス、例えば医療インプラントであってよい。
【００３０】
実施形態は、１つまたは複数の以下の利点を含むことができる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、上記コーティングは、紫外（ＵＶ）光（例えば、約１０ｎｍ〜約３８０ｎｍの波長を有する）に加えて、可視光および赤外（ＩＲ）光（例えば、約３８０ｎｍ〜約１，２００ｎｍの波長を有する）ならびにＸ線（例えば、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍの波長を有する）の照射下においても光触媒活性を予想外にも示す。一定の実施形態において、上記コーティングは、人体の光透過性について最適波長範囲である約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍの波長を有する光の照射下で光触媒活性を示す。結果として、そのようなコーティングは、当該コーティングを有する医療デバイスが人体に埋め込まれているとき、骨、皮膚、筋肉、および他の軟組織に対して効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。一定の実施形態において、上記コーティングは、人体に有害でない線量、例えば、一般的なＣＴスキャナに用いられる線量での、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍの波長を有するＸ線の照射下において、光触媒活性を示す。結果として、そのようなコーティングは、当該コーティングを含有する医療インプラントを有する患者が、一般的なＣＴスキャナによってスキャンされるとき、骨、皮膚、筋肉、および他の軟組織に対して効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。一定の実施形態において、上記コーティングは、ＵＶ光照射下で低い光触媒活性を示すが、可視またはＩＲ光照射下では高い光触媒活性を維持する。結果として、そのようなコーティングは、ＵＶ光照射が望ましくなくフィルタリングによって除去されているとき、効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。
【００３２】
いくつかの実施形態において、上記コーティングは、コーティングからの酸化バナジウムの送達プロファイルを大幅に改善する。例えば、酸化バナジウムが、酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティングに配合されているとき、予想外に高い割合の酸化バナジウムが生理条件下でコーティングから放出される。コーティングから放出される酸化バナジウムの割合は、例えば、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングから放出される酸化バナジウムの割合よりもはるかに高い。結果として、そのようなコーティングが配置されている（例えば、人体に埋め込まれている）とき、酸化バナジウムは治療効果を達成するのに十分な量を人体に送達することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、上記コーティングは、コーティングからの酸化銀の送達プロファイルを大幅に改善する。例えば、（ネオデカン酸銀からの）少量の酸化銀が酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティングに配合されているときには、銀は生理条件下でコーティングから放出されて予想より高い抗菌作用を与える。例えば、酸化チタンコーティングによって抗菌活性を与えるには、酸化チタンとポリ（ジメチルシロキサン）との混合物を含有するコーティングと比較して、より高い銀の配合量が要求される。こうしたより低い銀の有効量は、ヒト細胞（例えば、線維芽細胞）の成長を支えながら、細菌成長を抑制するコーティングの作製を可能にする。酸化銀配合量が多いほど、これらのコーティングに、より長い持続性の抗菌力が与えられる。結果として、そのようなコーティングが配置されている（例えば、人体に埋め込まれている）とき、銀は抗菌治療効果を達成するのに十分な量を人体に送達され得る。
【００３４】
他の特徴および利点は、詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】コートされた物品の実施形態の断面図である。
【図２】コートされたカテーテルの実施形態の断面図である。
【図３】実施例５に記載のアッセイから得られる結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
種々の図面において、同じ参照記号は同じ要素を示す。
【００３７】
図１は、対象１１０および対象１１０の表面１１１に支持されたコーティング１２０を含むコートされた物品１００の断面図を示す。
【００３８】
概して、コーティング１２０は、金属酸化物およびポリマーを含む。
【００３９】
コーティング１２０に用いることができる金属酸化物は、一般に、一定の条件下で１つまたは複数の治療効果を示す酸化物を含む。いくつかの実施形態において、コーティング１２０における金属酸化物は、遷移金属酸化物である。コーティング１２０での使用に好適な金属酸化物の例として、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀、酸化タンタル、またはこれらの組合せを含む。
【００４０】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、酸化チタンを含む。理論に拘束されることを望まないが、酸化チタンが一定の波長の光照射下で光触媒活性を有することにより、抗微生物特性および抗炎症特性を有するコーティングを得ると考えられる。例えば、ＵＶ光照射下で、酸化チタンは、有機物（例えば、細菌）を分解することができる反応性酸素種（例えば、ヒドロキシルラジカルおよびスーパーオキサイドアニオンラジカル）をもたらす電荷を生成することができる。光子照射は、化学反応を触媒して生物活性および治療活性に影響を及ぼしかつ刺激し（例えば、炎症、細菌活性および細胞活性を制御する）、また、隣接する帯電体（例えば、細菌、ヒト細胞、イオン、タンパク質、ペプチド、成長因子）を引きつけるまたは遠ざけることができる、正および負の電荷を生成することができる。いくつかの実施形態において、コーティング１２０が一定量の酸化チタンを含むとき、ＵＶ光（例えば、約１０ｎｍ〜約３８０ｎｍの波長を有する）に加えて、可視光およびＩＲ光（例えば、約３８０ｎｍ〜約１，２００ｎｍの波長を有する）ならびにＸ線（例えば、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍ、例えば、約０．０６ｎｍ〜約０．２ｎｍの波長を有する）による照射下で光触媒活性を予想外にも示す。
【００４１】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、酸化バナジウムおよび酸化チタンの組合せを含む。酸化バナジウムは公知のインスリン模倣体であり、これを用いて、局所および全身糖尿病状態を処置すること、慢性糖尿病を寛解すること、創傷組織および軟組織の治癒を改善すること、ならびに虚血からの細胞損傷を抑制することができる。理論に拘束されることを望まないが、コーティング１２０中のポリマーの存在は、コーティングからの酸化バナジウムの送達プロファイルを大幅に改善すると考えられる。いくつかの実施形態において、例えば、酸化バナジウムが酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティング１２０に配合されているとき、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングからよりもはるかに高い割合の酸化バナジウムが生理条件下でコーティング１２０から予想外にも放出される。
【００４２】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、酸化銀（例えば、ネオデカン酸銀に由来する）および酸化チタンの組合せを含む。酸化チタンは、他のインプラント材料（例えば、ステンレス鋼および銀）に比べて、接触する組織の炎症反応を低下させることが見出されているが、銀は、抗菌特性を有することが知られている。理論に拘束されることを望まないが、コーティング１２０中のポリマーの存在は、コーティングからの酸化銀の送達プロファイルを大幅に改善すると考えられる。いくつかの実施形態において、例えば、酸化銀が酸化チタンおよびポリ（ジメチルシロキサン）を含むコーティング１２０に配合されているとき、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングからよりも高い抗菌活性が生理条件下でコーティング１２０によって達成される。ポリ（ジメチルシロキサン）中の酸化チタンおよび酸化銀の特有の組合せは、細菌成長を抑制しながら、ヒト細胞成長を予想外にも支える。
【００４３】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０中の金属酸化物（例えば、酸化チタン）の重量パーセントは、少なくとも約０．１１％（例えば、少なくとも約２２％、少なくとも約３０％、少なくとも約４１％、少なくとも約９１％、または少なくとも約９９％）であってよい。
【００４４】
コーティング１２０に用いることができるポリマーとして、一般に、対象１１０上に金属酸化物含有コーティングの形成を促進することができるポリマーが含まれる。本明細書における「ポリマー」とは、少なくとも２つ（例えば、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも５００、少なくとも１，０００）のモノマー繰り返し単位を有する化合物をいう。
【００４５】
コーティング１２０中のポリマーは、無機ポリマーまたは有機ポリマーのいずれであってもよい。例えば無機ポリマーとして、ポリシロキサンまたはポリシランを含む。例えば有機ポリマーとして、ポリ（アルキレンオキサイド）（例えば、ポリエチレンオキサイド）、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、ポリペプチド（例えば、コラーゲン）、または多糖（例えば、アガロースまたはアルギン酸塩）を含む。
【００４６】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０はポリ（ジメチルシロキサン）を含む。特定の実施形態において、ポリ（ジメチルシロキサン）は、非官能化ポリ（ジメチルシロキサン）、すなわち、反応性官能基を含有しないものであってよい。反応性官能基は、当技術分野で周知であり、例として、限定されないが、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、ヒドロキシル、チオール、ハロ、シアノ、ニトロ、アミノ、アミド、イミド、エステル、エーテル、およびカルボニル基が含まれる。例えば、市販には非官能化ポリ（ジメチルシロキサン）（ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ２００ ＦＬＵＩＤ ２０ ＣＳＴ、ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ製）がある。他の実施形態において、ポリ（ジメチルシロキサン）は、官能化ポリ（ジメチルシロキサン）（すなわち、アミノ基、ヒドロキシル基、またはアルコキシ基などの少なくとも１種の反応性官能基を含有する）であってよい。例えば、市販には官能化ポリ（ジメチルシロキサン）（ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＭＤＸ４−４１５９、ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ製）がある。理論に拘束されることを望まないが、ポリマー（例えば、ポリシロキサンまたはポリウレタン）を含有するコーティングに金属酸化物（例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび酸化銀）を含むことが、ポリマーのみを含有するコーティングに比べて改善された生体適合性、細胞増殖、抗菌特性および光触媒活性をもたらすことができると考えられる。さらに、理論に拘束されることを望まないが、金属酸化物を含有するコーティングにポリマーを含むことにより、金属酸化物のみを含有するコーティングと比較して改善された接着性および機械的特性をもたらすことができると考えられる。
【００４７】
概して、コーティング１２０中のポリマーは、ホモポリマーまたはコポリマー（例えば、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、または交互コポリマー）のいずれであってもよい。コーティング１２０に用いられ得るコポリマーの例は、ポリ（エチレンオキサイド）コポリ（ジメチルシロキサン）、例えば、非特許文献１、非特許文献２および非特許文献３に記載されているコポリマーである。理論に拘束されることを望まないが、ポリ（エチレンオキサイド）の存在は、ヒドロゲルの形成を容易にし、ヒドロゲルは、コーティングにおいて、水を保持し、水溶性生体材料の分解を促進させると考えられる。他の例示的なコポリマーとして、ポリカーボネートコポリウレタン、ポリアクリル酸コポリウレタン、およびポリエーテルコポリウレタンが含まれる。
【００４８】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、２種以上のポリマーのブレンド、例えば、ポリウレタンおよびポリシロキサンのブレンドを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドが２種のポリマーを含むとき、その２種のポリマーの重量比は、少なくとも約１：２０（例えば、少なくとも約１：１５、少なくとも約１：１０、少なくとも約１：５、少なくとも約１：２、少なくとも約１：１）の範囲であってよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、約３８０ｎｍ〜約１，２００ｎｍ（例えば、約５００ｎｍ〜約１，１００ｎｍまたは約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍ）の波長に最大吸収ピークを有する。いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、約０．０１ｎｍ〜約１０ｎｍ（例えば、約０．０３ｎｍ〜約１ｎｍまたは約０．０６ｎｍ〜約０．２ｎｍ）の波長において最大吸収ピークを有する。
【００５０】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０の材料は非晶質である。理論に拘束されることを望まないが、そのような実施形態においては、コーティング１２０は、光触媒活性を示すために、結晶質材料を形成するための加熱は必要ないと考えられる。そのようなコーティングは、光触媒活性を依然として維持しながら、加熱することなく、感熱物、例えば織物に、適用されることができる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、分離相を含む。一定の実施形態において、分離相は、少なくとも約１０ｎｍ（例えば、少なくとも約３０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約８０ｎｍ、もしくは少なくとも約１００ｎｍ）および／または最大で約５００ｎｍ（例えば、最大で約４００ｎｍ、最大で約３００ｎｍ、最大で約２００ｎｍ、もしくは最大で約１００ｎｍ）の平均径を有する。いくつかの実施形態において、分離相は、ナノサイズのドメインを含む。一定の実施形態において、ナノサイズのドメインは、少なくとも約０．５ｎｍ（例えば、少なくとも約１ｎｍもしくは少なくとも約５ｎｍ）および／または最大で約１０ｎｍ（例えば、最大で約５ｎｍもしくは最大で約１ｎｍ）の平均長を有する。一定の実施形態において、ナノサイズのドメインは、少なくとも約０．１ｎｍ（例えば、少なくとも約０．２ｎｍ、少なくとも約０．５ｎｍ、もしくは少なくとも約１ｎｍ）および／または最大で約２ｎｍ（例えば、最大で約１ｎｍ、最大で約０．５ｎｍ、もしくは最大で約０．２ｎｍ）の平均幅を有する。
【００５２】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、他の治療剤を含んでいてよい。治療剤の例として、タンパク質、ペプチド、成長因子、ビタミン、ミネラル、薬物、有機金属、および金属塩が含まれる。いくつかの実施形態において、そのような治療剤は、生理条件下（例えば、血液のような体液中）でコーティング１２０から放出されて標的部位に送達され得る。
【００５３】
コーティング１２０は、一般に、液体系コーティングプロセスによって製造することができる。本明細書における「液体系コーティングプロセス」とは、液体系コーティング組成物を用いるプロセスをいう。液体系コーティング組成物の例として、溶液、分散液および懸濁液が含まれる。コーティング組成物が対象１１０の表面１１１に塗布された後、通常、組成物は乾燥され、次いで空気中で加水分解されてコーティング１２０を形成する。
【００５４】
概して、液体系コーティング組成物は、金属酸化物前駆体、ポリマー、および溶媒を含んでいてよい。
【００５５】
本明細書における「金属酸化物前駆体」とは、金属酸化物を形成することができる任意の化合物をいう。いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は金属アルコキシドである。例示的な金属アルコキシドとして、チタンアルコキシド（例えば、チタンテトライソプロポキシド）、バナジウムアルコキシド（例えば、バナジウムオキシトリプロポキシド）、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドが含まれる。いくつかの実施形態において、金属酸化物前駆体は、金属ジケトネート（例えば、チタニウムビス（エチルアセトアセタト）ジイソプロポキシド）または金属塩（例えば、四塩化チタンもしくは塩化銀）である。
【００５６】
概して、コーティング組成物中のポリマーは、コーティング１２０中のポリマーと同一または異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、ポリマー分子がいずれの官能基も含まないとき、コーティング１２０中のポリマーは、コーティング組成物中のポリマーと一般には同一である。いくつかの実施形態において、ポリマー分子が官能基（例えば、アミノ基、アルコキシ基、またはヒドロキシル基）を含むとき、ポリマー分子は、乾燥工程および加水分解工程の間に別のポリマー分子または金属酸化物前駆体分子と反応して、より高分子量のポリマー分子または金属酸化物分子と共有結合したポリマー分子を形成することができる。いくつかの実施形態において、ポリマー分子が２以上の官能基を含むとき、上述の形成された化学種に加えて架橋したポリマー分子が形成され得る。
【００５７】
金属酸化物前駆体およびポリマーの体積比は、所望により変動してよい。金属酸化物前駆体が酸化チタン前駆体であり、ポリマーがポリ（ジメチルシロキサン）であるとき、コーティング組成物は、概して、その物理的特性および生物学的特性に応じて４つの異なる分類に分けることができる。
【００５８】
第１分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約０．４％（すなわち、コーティング中、約０．１１重量％の酸化チタンに相当する）〜約５０％（すなわち、コーティング中、約２２重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。この分類の組成物から形成されるコーティングは、改善された線維芽細胞接着および増殖、ならびにコーティングと生体組織との接触の際の低下した軟組織炎症を示す。加えて、酸化バナジウムがそのようなコーティング内に配合されているとき、同一の溶出条件下で、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングからよりもはるかに高い割合の酸化バナジウムが当該コーティングから溶出され得る。この分類の組成物から形成されるコーティングは、一般に、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングの光触媒活性と類似する光触媒活性（例えば、以下の実施例５または６に記載されているメチレンブルーアッセイによって測定される）を示す。
【００５９】
第２分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約５０％〜約９７．５％（すなわち、コーティング中、約９１重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。第１分類の組成物から形成されるコーティングの改善された生物学的特性に加えて、この分類の組成物から形成されるコーティングは、広域スペクトルの光、例えば、Ｘ線（例えば、約０．０６〜約０．２ｎｍ）、ＵＶ光（例えば、約３８８ｎｍ）、可視光（例えば、約４２０ｎｍ、約５４０ｎｍ、または約６００ｎｍ）、およびＩＲ光（例えば、約７２０ｎｍまたは約１，０００ｎｍ）の照射下で光触媒活性（例えば、以下の実施例５または６に記載されているメチレンブルーアッセイによって測定される）を予想外にも示す。特に、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約６０％（すなわち、コーティング中、約３０重量％の酸化チタンに相当する）〜約９７．５％である酸化チタン前駆体を含有する組成物から形成されるコーティングは、人体の光透過性について最適波長範囲である約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍの波長を有する光の照射下で光触媒活性を示す。結果として、そのようなコーティングは、当該コーティングを有する医療デバイスが人体に埋め込まれているとき、骨、皮膚、筋肉、および他の軟組織に対して効果的な治療的処置（例えば、抗炎症活性または抗菌活性）を与えることができる。そのようなコーティングは、ＵＶ光照射が望ましくなくフィルタリングによって除去されているとき、効果的な治療的処置を与えることができる。一方で、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンから形成されるコーティングは、ＵＶ光（例えば、約３８０ｎｍ未満の波長を有する）の照射下においてのみ光触媒活性を示す。加えて、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約７１％（すなわち、コーティング中、約４１重量％の酸化チタンに相当する）〜約９７．５％である酸化チタン前駆体を含有する組成物から形成されるコーティングは、約６００ｎｍ〜約１，０００ｎｍの波長を有する光による照射下で、ＵＶ光よりもはるかに高い光触媒活性を示し、したがって、こうした用途に特に有用である。
【００６０】
第３分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約９７．５％〜約９９．７％（すなわち、コーティング中、約９９重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。この分類の組成物から形成されるコーティングは、第２分類の組成物から形成されるコーティングと同様の改善された細胞増殖特性および接着特性を示すが、低下した光触媒活性を示す。特に、ＵＶ光照射下での光触媒活性の低下は、可視またはＩＲ光照射下での光触媒活性の低下よりも速い。結果として、この分類の組成物から形成されるコーティングは、ＵＶ光照射下で、可視またはＩＲ光照射下より低い光触媒活性を示す。
【００６１】
第４分類において、コーティング組成物は、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）の合計の体積の約９９．７％〜約９９．９％（すなわち、コーティング中、約９９．６重量％の酸化チタンに相当する）である酸化チタン前駆体を含有する。第１分類の組成物から形成されるコーティングと同様に、この分類の組成物から形成されるコーティングは、改善された線維芽細胞接着および増殖、ならびにコーティングと生体組織との接触の際の低下した軟組織炎症を示すが、ポリ（ジメチルシロキサン）を含まず酸化チタンを含有するコーティングの光触媒活性と同様の光触媒活性を示す。
【００６２】
コーティング組成物において用いられ得る溶媒は、一般に、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を溶解または分散することができるいずれの溶媒であってもよい。いくつかの実施形態において、コーティング組成物中の溶媒は有機溶媒である。いくつかの実施形態において、溶媒は、低沸点（例えば、最大で約１５０℃、最大で約１２０℃、最大で約１００℃、または最大で約８０℃）を有する。理論に拘束されることを望まないが、低沸点を有する溶媒の使用は、乾燥工程時の溶媒除去を促進し、コーティング１２０の形成を促進すると考えられる。例示的な溶媒として、アルコール（例えば、イソプロパノール）および脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサンまたはミネラルスピリット）が含まれる。いくつかの実施形態において、コーティング組成物中の溶媒は、２種以上の溶媒の混合物を含む。
【００６３】
概して、コーティング１２０は、液体系コーティングプロセスによって製造することができ、当該プロセスは、一般的に、（１）金属酸化物前駆体およびポリマーを溶媒中で混合してコーティング組成物（例えば、溶液または分散液）を形成する工程、（２）対象の表面に組成物をコートする工程、（３）コートされた組成物を乾燥する工程、（４）金属酸化物前駆体から金属酸化物を（例えば、金属酸化物前駆体を加水分解することによって）形成する工程、を含む。
【００６４】
いくつかの実施形態において、混合工程は、金属酸化物前駆体およびポリマーを溶媒に直接添加してコーティング組成物を形成することによって実施され得る。いくつかの実施形態において、混合工程はまた、金属酸化物前駆体を溶媒中に溶解または分散して第１組成物を形成すること、ポリマーを溶媒中に溶解または分散して第２組成物を形成すること、第１および第２組成物を混合してコーティング組成物を形成することによって実施することもできる。混合工程において、金属酸化物前駆体を加水分解するために、一般的には、コーティング組成物は水、酸（すなわち、無機酸もしくは有機酸）、または塩基（すなわち、無機塩基もしくは有機塩基）によって処理しない。したがって、コーティング組成物を対象の表面に塗布する前は、コーティング組成物中の実質的に全て（例えば、少なくとも約８０重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、少なくとも約９８重量％、または少なくとも約９９重量％）の金属酸化物前駆体は前駆体の形態であり、金属酸化物を形成するために加水分解されない。
【００６５】
コートする工程は、任意の好適なコーティング方法によって一般に実施され得る。いくつかの実施形態において、溶液コーティング、インクジェット印刷、スピンコーティング、ディップコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、スプレーコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷、またはスクリーン印刷のプロセスの少なくとも１種を用いることによって実施され得る。一定の例において、対象をコーティング組成物に浸漬させて、次いで対象を組成物から引き上げることによるディップコーティングによって、対象上にコーティング組成物をコートする。
【００６６】
概して、組成物を対象の表面にコートした後、組成物を乾燥することによって組成物中の溶媒を除去する。いくつかの実施形態において、乾燥工程を、約４５℃未満（例えば、約４０℃未満、約３５℃未満、または約３０℃未満）の温度で実施する。いくつかの実施形態において、乾燥工程を、室温、例えば、約２４℃〜約２６℃の温度で実施する。いくつかの実施形態において、乾燥工程を、生理的温度、例えば約３５℃〜約４０℃で実施する。一定の実施形態において、乾燥工程を、生体組織、例えば、表皮、真皮、軟骨および骨との接触の間に実施する。一定の実施形態において、乾燥工程を、高温（例えば、約３０℃〜約１００℃）で実施して、残存溶媒の除去を確実にし、および／またはコートされた対象を消毒する。
【００６７】
金属酸化物は、一般的に、金属酸化物前駆体を加水分解することによって金属酸化物前駆体から形成される。加水分解工程は、一般的に、金属酸化物前駆体が気体中の水分と接触して金属酸化物を形成するように、含水気体（例えば、空気）にコートされた組成物を曝すことによって実施され得る。一般的には、コートされた組成物は、金属酸化物前駆体を加水分解するために、気体中の水分加えて、水、酸（すなわち、無機酸もしくは有機酸）、または塩基（すなわち、無機塩基もしくは有機塩基）によっては処理されない。いくつかの実施形態において、当該気体は、約４０％〜約７０％（例えば、約５０％〜約６０％）の湿度レベルを有する。
【００６８】
いくつかの実施形態において、加水分解工程は、乾燥工程と同一条件下で実施する。乾燥工程を室温で実施する実施形態においては、加水分解工程の少なくとも一部は乾燥工程と同時に行う。乾燥工程を高温で実施する実施形態においては、実質的に、加水分解工程の全ては乾燥工程の後（すなわち、溶媒を除去した後）で行う。
【００６９】
いくつかの実施形態において、加水分解工程は、少なくとも約１時間（例えば、少なくとも約２時間、少なくとも約４時間、少なくとも約８時間、少なくとも約１２時間、少なくとも約２４時間）実施され得る。
【００７０】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、加水分解工程の後に高温（例えば、約９０℃〜約４００℃、例えば、２５０℃）で加熱する。加熱は、任意の好適な方法、例えば、コーティング１２０をホットプレート上に置くこと、炉内に置くこと、またはオートクレーブ内の高温蒸気内に置くことによって実施され得る。理論に拘束されることを望まないが、（例えば、高温蒸気による）加熱は、コーティングを消毒することができると考えられる。理論に拘束されることを望まないが、（例えば、約４００℃の炉での）加熱は、ポリマー等の有機成分を減少させ、コーティングの表面形態を（例えば、平坦から網状および多孔質）変化させることができ、生体組織のコーティングへの反応を改善する（例えば、組織内部成長、細胞成長および接着を改善する）ことができると考えられる。
【００７１】
次に物品１００の他の構成要素を検討すると、対象１１０は、一般に、任意の好適な材料でできていてよい。対象１１０を製造するのに好適な材料の例として、金属（例えば、金属合金）、ガラス、セラミックス、ポリマー（例えば、プラスチックまたはエラストマー）、複合材料、ゲル（例えば、ヒドロゲル）、タンパク質（例えば、コラーゲン）、および多糖（例えば、アガロースまたはアルギン酸塩）が含まれる。対象１１０は、矩形状を有するように図１に示されているが、一般には、任意の所望の形状（例えば、正方形、円形、半円形、三角形、菱形、楕円形、台形、不規則な形状）を有してよい。いくつかの実施形態において、対象１１０の異なる領域は異なる形状を有していてよい。
【００７２】
いくつかの実施形態において、物品１００は、医療デバイスであってよい。そのような実施形態において、コーティング１２０は、光子活性化消毒（ｐｈｏｔｏｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ）、および生物活性化合物（例えば、酸化銀および酸化バナジウム）の制御送達を、医療デバイスに与えることができる。医療デバイスの例として、医療インプラント、創傷包帯または救急絆、創縫合デバイス、ブレード、ニードル、鉗子、ドリル、骨鋸、および手術室機器が含まれる。例示的な医療インプラントとして、経上皮インプラント、歯科インプラント、顔面再構成インプラント、美容／形成手術インプラント、皮下インプラント、経皮インプラント、骨インプラント（例えば、骨ねじ、プレート、または外部固定装置）、人工関節（例えば、膝関節、股関節、または足関節）、カテーテル（例えば、腹膜カテーテル、または気管および胃のポートもしくはカテーテル）、橋脚歯（例えば、経皮機器用橋脚歯、人工装具装着橋脚歯、または骨固定橋脚歯）、血液接触装置（例えば、血管グラフ、小口径血管装置、心臓弁要素、ペースメーカーハウジングおよび電極、ＰＯＲＴ−Ａ−ＣＡＴＨ装置、完全埋込型静脈アクセスシステム装置、またはヘパリンロック）、髄内装置（例えば、髄内ロッドまたはオッセオインテグレーテッド人工装具装着具）、ならびに培養組織（例えば、組織足場、骨足場、人工皮膚足場もしくは皮膚足場、インサイチュで形成されたフォーム足場、コラーゲン足場、または吸収性足場）が含まれる。例示的な創傷包帯または救急絆として、慢性または糖尿病性の潰瘍および創傷包帯、熱傷被覆材、治療用ローションまたはゲル、ならびに創傷処置が含まれる。例示的な創縫合デバイスとして、縫合糸（例えば、吸収性縫合糸）およびステープルが含まれる。
【００７３】
上記の１つまたは複数のコーティングを有する医療デバイスの例は、コートされたカテーテルである。具体的には、図２に示すように、カテーテル２００は、カテーテル本体２１０、カテーテル本体２１０の外表面によって支持されたコーティング２２０、およびカテーテル本体２１０の内表面によって支持されたコーティング２３０を含む。いくつかの実施形態において、コーティング２２０および２３０の両方が、金属酸化物（例えば、酸化チタン）およびポリマーを含んでいてよい。いくつかの実施形態において、コーティング２２０および２３０は、異なる組成物（例えば、異なる金属酸化物および／または異なるポリマー）を有していてよい。
【００７４】
いくつかの実施形態において、コーティング２２０および２３０は、治療効果（例えば、抗炎症活性および／または抗菌活性）をカテーテル２００に与えることができる。例えば、コーティング２２０または２３０が、酸化チタン前駆体およびポリ（ジメチルシロキサン）を含む組成物であって、酸化チタン前駆体がこれら２成分の合計の体積の約５０％〜約９７．５％である組成物から製造されるとき、当該コーティングは、カテーテル２００が人体に埋め込まれているときにカテーテル２００に抗炎症特性を与え、近ＩＲまたはＩＲ光（例えば、人体を容易に透過することができる、８２０ｎｍまたは９２０ｎｍの波長を有する光）の照射下で反応性酸素種を生成することによって抗菌特性を与えることができる。そのような実施形態において、例えば、埋め込まれたカテーテル２００は、近ＩＲまたはＩＲ光に日常的に（例えば、毎週または毎月）曝されて、カテーテル２００およびその周辺における細菌の発生を阻害することができる。したがって、カテーテル２００は、長いインプラント期間を必要とする応用に特に有利である。
【００７５】
いくつかの実施形態において、上記物品は、繊維、呼吸マスクもしくはフィルタリングマスク、フィルタ（例えば、エアフィルタ、水フィルタ、もしくはこれらの要素）、または建築構造物（例えば、部屋内部、部屋外部または建造物の表面）であってよい。いくつかの実施形態において、上記物品は、広域スペクトル透過フィルタ、光学フィルタ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置のための要素（例えば、太陽電池の要素）、または水素生成装置のための要素（例えば、太陽光の水素発生器の要素）であってよい。
【００７６】
一定の実施形態が開示されたが、他の実施形態も可能である。
【００７７】
コーティングの形態でポリマーおよび金属酸化物を含有する組成物を上記に記載したが、いくつかの実施形態において、当該組成物は、別の形態であってよい。いくつかの実施形態において、そのような組成物は、物品（例えば、ゲルまたはオイル）に均一に分散されていてよい。例えば、組成物は、皮膚もしくは創傷に直接適用され得るローションまたはゲルに、または消毒スプレーとして用いられ得る溶液もしくは分散液に、包含されていてよい。別の例として、組成物は、薬物送達（例えば、局所薬物送達）のキャリアに包含されていてよい。いくつかの実施形態において、物品全体は、モールドまたはキャストなどの方法によって、本明細書に記載されている１つまたは複数の金属酸化物およびポリマー組成物から形成されていてよい。
【００７８】
いくつかの実施形態において、コーティング１２０は、ＵＶ光、可視光、およびＩＲ光以外の電離放射線源による照射下で光触媒活性を示す。他の電離放射線源の例として、Ｘ線源、例えば、医療Ｘ線またはＣＴスキャナが含まれる。一定の実施形態において、コーティング１２０は、（例えば、医療用ＭＲＩスキャナからの）パルス磁場による照射下で光触媒活性を示すことができる。
【００７９】
以下に、実施例を示し、これらは限定されない。
【実施例１】
【００８０】
酸化チタン含有コーティングの製造
以下の手順では、金属アルコキシド（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ製）を用いた。
【００８１】
１ｍｌのチタンテトライソプロポキシドを１０ｍｌのイソプロパノールに分散させることによって、チタンテトライソプロポキシドの原液を調製した。同様の方法でチタンテトラ（ｎ−ブトキシド）の原液を調製した。ポリマーの原液は、１ｍｌのポリ（ジメチルシロキサン）（以下、ＰＤＭＳ）（ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＭＤＸ４−４１５９、５０％ ＭＥＤＩＣＡＬ ＧＲＡＤＥ ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ製）を１０ｍｌの７０％ヘキサン／３０％イソプロパノール（体積比）に添加し、室温で短時間攪拌することによって調製した。全ての原液を１５分間室温でエージングさせ、これらを用いて、短時間攪拌して、異なる体積比の酸化チタン前駆体およびＰＤＭＳを含有するコーティング組成物を形成した。
【００８２】
酸化バナジウムの溶出プロファイルを測定するために、０．２ｍｌのバナジウムオキシトリプロポキシドを上記チタンテトライソプロポキシド原液に添加することによって、酸化バナジウムを含有する原液を調製した。この原液を用いて、チタンテトライソプロポキシドの体積が２０％〜０．１５６％の範囲の、８種類のバナジウムオキシトリプロポキシド濃度の溶液を連続希釈によって調製した。コーティング組成物を調製するために、等体積の金属酸化物前駆体混合原液をポリマー原液に添加した。これにより、チタンテトライソプロポキシド、バナジウムオキシトリプロポキシド、およびＰＤＭＳを含有する組成物を製造し、チタンテトライソプロポキシドはチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の６６％であった。
【００８３】
細胞増殖アッセイおよび接着アッセイならびにメチレンブルーアッセイのために、９６ウェルマイクロプレートの底面に形成されるコーティングを以下の手順で調製した。ポリスチレン９６ウェル組織培養マイクロプレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ製）をドラフト下に置いた。８チャンネルピペットを用いて、２５μｌのコーティング溶液をマイクロプレートカラムの各ウェルに添加した。次いでプレートを反転させ、短時間振った後、コーティング溶液を次のウェルのカラムに添加した。各カラムは異なる組成物の溶液でコートした。酸化チタンキセロゲルおよびコートされていない細胞培養処理されたポリスチレンを、各マイクロプレートに対照として用いた。次いでマイクロプレートを、表を上にして蓋をせずに、１２〜２４時間ドラフトにおいて空気乾燥させた。続いてこれらをホットプレート（Ｄａｔａｐｌａｔｅ、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ／Ｔｈｅｒｍｏｌｙｔｅ製）に置いて、空気中９５℃で１時間、蓋をして熱処理した。
【００８４】
短時間の溶出アッセイのために、全体で５０μｌ／ウェルの金属酸化物溶液または金属酸化物およびＰＤＭＳの両方を含有する１００μｌ／ウェル溶液を用いて、１２ウェルマイクロプレート上にコーティングを調製した。これにより、金属酸化物のみを含有するコーティングならびに金属酸化物およびＰＤＭＳの両方を含有するコーティングの間で同じ総量の酸化バナジウムの装填をもたらした。チタンテトラ（ｎ−ブトキシド）、チタンテトライソプロポキシド、および６６％チタンテトライソプロポキシド−ＰＤＭＳ中２０、１０、５、１．２５および０体積％のバナジウムオキシトリプロポキシドを含有する溶液で４つの複製ウェルをコートした。投与間に１分間空気乾燥させながら、１ウェルあたり２５μｌ用量の溶液を２または４回投与した。マイクロプレートを、表を上にして蓋をせずに、ドラフトにおいて１２〜２４時間空気乾燥させた。続いて、これらをホットプレートに置いて空気中９５℃で１時間、蓋をして熱処理した。
【実施例２】
【００８５】
細胞増殖アッセイおよび細胞生死判別アッセイ
ヒト皮膚線維芽細胞は新生児包皮由来であり、Ｗｏｍｅｎ ＆ Ｉｎｆａｎｔｓ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｒｈｏｄｅ Ｉｓｌａｎｄ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ、ＲＩ、ＵＳＡ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂｏａｒｄによって承認されており、Ｄｅｃｌａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅｌｓｉｎｋｉ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓに従う）から得た。包皮をハサミで切り取り、余分な脂肪組織を除去し、無菌リン酸緩衝生理食塩水（以下、ＰＢＳ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）で繰り返しリンスし、小さい断片に切断した。断片を組織培養プレートの底面に、１０％ＣＯ２の加湿雰囲気において３７℃で１時間付着させ、１００Ｕのペニシリンおよび１００μｇ／ｍｌのストレプトマイシンを含有する２０％ウシ胎仔血清で補充されたダルベッコ変法イーグル培地（ＤＭＥＭ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）で覆った。１４日間にわたって、線維芽細胞が組織断片から移動し、培養プレート上にコンフルエント層を形成した。線維芽細胞を０．０５％トリプシン／０．５３ｍＭのエチレンジアミン四酢酸（以下、ＥＤＴＡ）溶液を用いて採取し、高グルコース、Ｌ−グルタミン、ピルビン酸塩および塩酸ピリドキシンを含有するＤＭＥＭからなるヒト線維芽細胞培地（ＨＦＭ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）において、１０％ウシ胎仔血清および１％ペニシリン−ストレプトマイシンを添加して、コンフルエンス近くまで二次培養した。細胞を０．０５％トリプシン／０．５３ｍＭのＥＤＴＡを用いて３分間剥がし、血清含有培地に再懸濁させた。次いで細胞を１００μｌのＨＦＭ中に１ウェルあたり５，０００細胞の密度で９６ウェルマイクロプレートに播種した。
【００８６】
細胞増殖を測定するために、マイクロプレートを、初めに、３７℃において１０％のＣＯ２によって４８時間インキュベートした。１０μｌの細胞増殖試薬（以下、ＷＳＴ−１、Ｒｏｃｈｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ製）を各ウェルに添加した後、マイクロプレートを３７℃でさらに３時間インキュベートした。細胞増殖をマイクロプレートリーダー（ＳＯＦＴＭＡＸ ＰＲＯソフトウェアを備えたＳＰＥＣＴＲＡＭＡＸ ＰＬＵＳ ３８４マイクロプレート分光光度計、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いて約４４０ｎｍの吸光度を測定することによって定量化し、プロットした。３種の細胞不含対照を含む５種の複製を各種コーティングおよびポリスチレンプレート底面に用いた。プレートは細胞拡散および形態について光学顕微鏡下でも検査した。ポリスチレンにおける細胞数対光学密度についての検量線を先に確立した。細胞型の播種密度を検量線の直線部分内で選択した。
【００８７】
以下の組成物から製造されるコーティングを上記細胞増殖アッセイにおいて試験した。つまり、（１）チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の０％、６．０６％、１１．７６％、２２．２２％、４０％、６６％、および１００％であるチタンテトライソプロポキシドとＰＤＭＳとを含有する組成物、（２）バナジウムオキシトリプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の０％、３．０７％、６．０６％、１１．７６％、２２．２２％、４０％、６６％、および１００％であるバナジウムオキシトリプロポキシドとＰＤＭＳとを含有する組成物、ならびに（３）バナジウムオキシトリプロポキシドおよびチタンテトライソプロポキシドの合計の体積の０％、０．１５％、０．３１％、０．６２％、１．２５％、２．５％、５％、１０％、および２０％であるバナジウムオキシトリプロポキシドと、バナジウムオキシトリプロポキシドおよびＰＤＭＳならびにチタンテトライソプロポキシドの合計の体積の３３％であるＰＤＭＳと、チタンテトライソプロポキシドとを含有する組成物である。結果から、組成物（１）から製造されたコーティングの全てがＰＤＭＳのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示すこと、ならびにチタンテトライソプロポキシドがチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の１１．７６％、２２．２２％、４０％、および６６％である組成物から製造されたコーティングが、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示すことが明らかになった。また、結果から、バナジウムオキシトリプロポキシドがバナジウムオキシトリプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の２２．２２％、４０％、および６６％である組成物から製造されたコーティングを除く、組成物（２）から製造されたコーティングの全てが、ＰＤＭＳのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示し、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて同様または僅かに改善された細胞増殖を示すことも明らかになった。最後に、結果から、バナジウムオキシトリプロポキシドがバナジウムオキシトリプロポキシドおよびチタンテトライソプロポキシドの合計の体積の５％、１０％、および２０％であるコーティングを除く、組成物（３）から製造されたコーティングの全てが、ＰＤＭＳのみを含有するコーティングに比べて改善された細胞増殖を示し、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて同様または僅かに改善された細胞増殖を示すことが明らかになった。
【実施例３】
【００８８】
細胞接着および細胞粘着の併用アッセイ
初期の細胞接着（播種効率）および細胞粘着を明らかにするために、既に報告されている方法（例えば、非特許文献４を参照）の改良方法を用いた。正常なヒト線維芽細胞を５００ｃｍ２の三角フラスコ内のＨＦＭ溶液中でコンフルエンス近くまで成長させた。細胞をコンプリートＰＢＳでリンスし、２ｍＭデキストロースを有するコンプリートＰＢＳの４５ｍｌ中、１μｇ／ｍｌカルセインＡＭによって３０分間３７℃でインキュベートした。細胞を０．０５％トリプシンおよび０．５３ｍＭのＥＤＴＡを用いて３分間剥がし、血清含有培地に再懸濁させた。続いて細胞を５００ｒｐｍで５分間遠心分離し、ＰＢＳデキストロースに再懸濁させ、再び遠心分離し、ＰＢＳデキストロースに再懸濁させた。次いで、コートされたマイクロプレート上に１ウェルあたり１０，０００細胞の密度で細胞を播種し、２２℃で１時間コーティングに接着させた。ポリスチレンにおける細胞数対蛍光についての検量線を先に確立し、これを用いて検量線の直線部分内で播種密度を選択し、プレートリーダーのシグナル対ノイズ応答を最大にした。
【００８９】
コートされたウェルに粘着した細胞数を、上記で得たマイクロプレートを用いて以下のように決定した。各ウェルをＰＢＳ−デキストロースで完全に満たし、（４８５ｎｍ励起および５３５ｎｍ発光を用いて）蛍光ベースラインを記録した。ウェルを反転し、浮遊細胞を除去し、ＰＢＳ−デキストロースで再び満たし、蛍光ベースラインを再び記録した。マイクロプレートをシーリングテープ（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｓｔａｒ製）で覆い、マイクロプレートバケットを用いて８００ｒｐｍで５分間、Ｃｅｎｔｒａ−ＧＰ８Ｒ冷凍遠心分離機（Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）で逆さまに遠心分離した。マイクロプレートを再び反転し、ＰＢＳ−デキストロースで再び満たし、三回目の蛍光を記録した。１回目および２回目の蛍光読み取り値を比較して、播種後１時間でマイクロプレートに接着した細胞の分画を決定した。これは、１時間の細胞播種効率に相当する。遠心分離後の蛍光（３回目）読み取り値を遠心分離前（２回目）の読み取り値と比較して、遠心分離に基づく法線方向の力に曝された後に残った粘着細胞の分画を決定した。
【００９０】
上記アッセイを用いて、細胞がどれだけ容易に表面に接着するか（播種効率）を特定して、粘着強度（粘着分画）を定量することができる。遠心分離速度を選択して、細胞培養処理したポリスチレンウェルから細胞の約５０％を除去した。３種の細胞不含対照を含む５種の複製を各種コーティングおよびポリスチレンプレート底面に用いた。
【００９１】
種々の体積比のチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳを含有する組成物、ならびに種々の体積比のチタンテトライソプロポキシドおよびポリウレタンを含有する組成物から製造されたコーティングを上記細胞粘着アッセイにおいて試験した。結果から、チタンテトライソプロポキシドおよびポリマー（すなわち、ＰＤＭＳまたはポリウレタン）を含有する全ての組成物から製造されたコーティングは、ポリマーのみを含有するコーティングに比べて同様または改善された細胞粘着を示すが、酸化チタンのみを含有するコーティングに比べて劣った細胞粘着を示すことが明らかになった。
【実施例４】
【００９２】
短時間の酸化バナジウム放出アッセイ
酸化チタンキセロゲルマトリクスからの酸化バナジウムの短時間送達を明らかにするために、コートされた１２ウェルプレートを上記実施例１に記載の方法と同様の方法で製造した。プレートを１ウェルあたり１ｍｌのＰＢＳで満たし、１または２層のシーリングテープ（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｓｔａｒ製）で覆い、９０ｒｐｍ、３７℃に設定した加熱式オービタルシェーカー（ＴｈｅｒｍｏＦｏｒｍａ Ｍｏｄｅｌ ４２０、Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）に置いた。０．２５、１．３、４、７、１４および２８日目に、ＰＢＳを各ウェルから除去し、別々の１５ｍｌの遠心分離バイアルに添加し、新しいＰＢＳで再び満たした。各バイアルに三重脱イオン化した水１０ｍｌを添加し、バナジウムおよびチタンについてのＩＣＰの元素分析に付した。各コーティングの４つの複製を用いた。酸化チタンのみからなるコートおよび非コートのポリスチレンウェルを対照に用いた。酸化バナジウム溶出についての結果をｍｇ／Ｌで示し、コーティング中の最初の全酸化バナジウムおよびコーティングの表面積を基準に放出された酸化バナジウムのマイクログラムの割合に変換した。溶出アッセイの後、表面を、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）と併用して走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ）で検査した。
【００９３】
実施例１に記載の組成物から製造されたコーティングを試験した。結果から、２０、１０、５、および１．２５体積％のバナジウムオキシトリプロポキシドを含有する組成物から製造されたコーティングは、コーティングの表面積を基準に放出された酸化バナジウムの全量およびコーティング中の全酸化バナジウムの割合の観点からはるかに高い酸化バナジウムの溶出を示すことが示された。
【実施例５】
【００９４】
メチレンブルーマイクロプレートアッセイ
酸化チタンおよびＰＤＭＳを含有するコーティングによってメチレンブルー（以下、ＭＢ）の室温での色の脱色を測定するために、コートされた９６ウェルマイクロプレートおよび光学マイクロプレートリーダーを用いて迅速なスクリーニングアッセイを展開した。ＭＢは一般に使用されている光触媒指示薬であり、その色は光触媒反応の間のレドックス反応または無機化によって脱色する。ＭＢ原液は１００ｍｌの脱イオン水あたり３ｍｇのＭＢを用いることによって調製し、ホイルに包まれたボトルに貯蔵した。マイクロピペットを用いて２０μｌのＭＢ原液および１８０μｌの脱イオン水を１つのマイクロプレートカラムの各ウェルに分配し、６６４ｎｍの波長で約０．５の光学密度（以下、ＯＤ）を有する溶液を得た。マイクロプレートの蓋を除去して、ＭＢ溶液の６６４ｎｍでの吸光度を光学プレートリーダー（ＳＯＦＴＭＡＸ ＰＲＯ ソフトウェアを備えたＳＰＥＣＴＲＡＭＡＸ ＰＬＵＳ ３８４マイクロプレート分光光度計、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いて先行読取りした。続いて同一のプレートリーダーの動的モードで用いて、ウェルを選択した波長である１６１ｎｍの単色フラッシュに曝した（フラッシュ間は５秒間隔）。動的光照射の終わりに、２回目の吸光度読み取りを６６４ｎｍで測定し、ＭＢ溶液の単色の触媒作用による脱色を定量した。
【００９５】
異なる重量比の酸化チタンおよびＰＤＭＳを含有するコーティング組成物を３８８ｎｍ、４２０ｎｍ、５４０ｎｍ、７２０ｎｍ、および１，０００ｎｍで照射した。各コーティングにつき３〜４種類の複製の実験を行った。６６４ｎｍ波長でのＯＤの変化を照射波長およびコーティング組成物の関数として測定し、図３にまとめた。
【００９６】
図３に示すように、５つの照射波長全てにおいて、ＭＢ溶液のＯＤは、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約５０％未満のチタンテトライソプロポキシドを含有する組成物から製造されたコーティングと接触したとき、実質的に変化しないままであり、当該コーティングがこれらの波長では有意な光触媒活性を示さないことを示唆した。図３はまた、５つの照射波長全てにおいて、ＭＢ溶液のＯＤは、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約６０％〜約９７．５％であるチタンテトライソプロポキシドから製造されたコーティングと接触したとき、大幅に低下し、当該ＯＤは、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約７０％〜約９５％であるチタンテトライソプロポキシドから製造されたコーティングと接触したとき、ピークに低下したことを示す。最大のＯＤ低下は７２０ｎｍの照射下で達成された。すなわち、これらのコーティングは、上記５つの波長における照射下で強い光触媒活性を示し、７２０ｎｍにおける照射下で最大の光触媒活性を示した。これらの結果は、一般的にＵＶ照射（３８０ｎｍ未満の波長）下でのみ光触媒活性を示すＰＤＭＳを含まないが酸化チタンを含有するコーティングに比べて、これらのコーティングの予想外の利点を示した。また、図３から、５つの全ての照射波長において、ＭＢ溶液のＯＤの低下は、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約９７．５％〜約９９．７％であるチタンテトライソプロポキシドから製造されたコーティングと接触したとき、大幅に減少し、当該ＯＤの低下は、他の波長での照射に比べて３８８ｎｍでの照射でより急激に減少したことが明らかである。すなわち、これらの結果から、これらのコーティングでの光触媒活性の低下、および、当該低下が、可視光またはＩＲ光照射下よりもＵＶ光照射下でより進むことが明らかになった。結果として、これらのコーティングは、可視光またはＩＲ光照射下よりもＵＶ光照射下でより低い光触媒活性を示した。最後に、図３から、ＭＢ溶液のＯＤは、７２０ｎｍ光で照射した場合を除いて、ＭＢ溶液がチタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約９９．７％を超えるチタンテトライソプロポキシドを含有する組成物から製造されたコーティングと接触したとき、実質的に変化しないままであり、ＭＢ溶液は低い水準でのＯＤの低下の減少を依然として示したことが明らかである。これらの結果は、７２０ｎｍの光で照射した場合を除いて、これらのコーティングが実質的に光触媒活性を示さないことを示唆した。
【実施例６】
【００９７】
メチレンブルーシンチレーションバイアルアッセイ
実施例５に示したＭＢマイクロプレートアッセイの結果を確認するために、比較の光触媒アッセイを以下のように製造した。つまり、２０ｍｌのシンチレーションバイアルを、３００μｌの（１）チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計の体積の約７５％であるチタンテトライソプロポキシドを含有するコーティング組成物、ならびに（２）イソプロパノール中に懸濁した同じチタン原子濃度の二酸化チタン（Ｐ２５、Ｄｅｇｕｓｓａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）でコートした。バイアルを室温で一晩空気乾燥させた。１０ｍｌのＭＢ原液および１０ｍｌの脱イオン水を、小型の磁気撹拌棒を有する２つの同様にコートしたシンチレーションバイアルの各々に分配し、３５０ｒｐｍに設定した撹拌プレート（Ｄａｔａｐｌａｔｅ、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ／Ｔｈｅｒｍｏｌｙｔｅ製）上に置いた。アルミホイルに包んだビーカーで１つのバイアルを覆い、光照射無しの対照とした。１５０Ｗ、２１Ｖのハロゲン球およびダブルグースネック光ファイバを有する高強度可視光源（Ｆｏｓｔｅｃ製）を用いて、ＵＶおよび可視光の広域スペクトルでもう一方のバイアルを照射した。全出力の照射を確実にするために、各光ファイバ線の先端をバイアルの対向側に直接接触させて配置した。次いで、１分間撹拌した後に１００μｌのＭＢサンプルを各バイアルから採取し、クリーンなマイクロプレートのウェルにピペットを介して添加し、プレートリーダーに置いて、６６４ｎｍのＯＤのベースライン測定値を得た。その後、３通りのサンプルを１時間ごと８時間照射した間にバイアルから採取し、ＭＢ色の脱色速度を決定するためのデータ点を確立した。
【００９８】
結果から、コーティング（１）が、照射後１時間で約６２％のＭＢ色の脱色、および照射後３時間で約８５％のＭＢ色の脱色を示したことが明らかになった。一方で、コーティング（２）は、照射後３時間で僅か約２０％のＭＢ色の脱色、および照射後８時間で僅か約５７％のＭＢ色の脱色を示した。
【実施例７】
【００９９】
Ｘ線によるメチレンブルーアッセイ
Ｘ線がポリマーおよび金属酸化物を含有するコーティングからの反応性酸素種の生成に及ぼす影響を測定するために、放射線分解アッセイを展開した。
【０１００】
細胞培養マイクロプレートにおけるウェルの底面を、チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳを含有する種々の組成物でコートし、次いで実施例５に記載と同様の方法で２００μｌのＭＢ溶液で満たした。溶液のＯＤを６６４ｎｍの波長においてプレートリーダーで読み取った。３〜４種類の複製を各コーティングについて作製した。コートしていないポリスチレンウェルおよびＰ２５二酸化チタンでコートしたポリスチレンウェルを対照として用いた。マイクロプレートを、１１０ｋＶｐ、１５０ｍＡ、および０．４０秒の露光（すなわち、６０．０ｍＡ／フラッシュ）で動作して少なくとも約０．１１ｎｍの波長を有するＸ線を放射する医療（獣医）Ｘ線ユニット（Ｂｅｎｎｅｔｔ Ｘ−ｒａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製）からの放射線フラッシュに曝した。第１セットのフラッシュ露光では、６９ｋＶｐ、１５０ｍＡおよび０．０４５秒の露光を用いた。マイクロプレートのＯＤは種々の繰返し露光の後に６６４ｎｍで読み取った。ＭＢのＯＤの変化をｍＡの放射線露光の関数としてプロットした。６９ｋＶｐで６．８ｍＡの単一のイヌの骨盤側面のＸ線露光を、この装置およびＸ線源作動距離のリファレンスとして用いた。
【０１０１】
チタンテトライソプロポキシドおよびＰＤＭＳの合計体積の約６６．６％、９４．７％、または９７．４％である、チタンテトライソプロポキシドとＰＤＭＳとを含有する組成物から製造されたコーティングを、このアッセイにおいて試験した。結果から、チタンテトライソプロポキシドの含有量が６６．６〜９７．４体積％に増大するにつれて、フラッシュ放射線分解によるＭＳ色の脱色は増大することが明らかになった。一方で、コートされていないポリスチレンウェルおよびＰ２５二酸化チタンによってコートしたウェルについては感知され得るＭＢ脱色は観察されなかった。
【実施例８】
【０１０２】
細菌成長アッセイ、線維芽細胞成長アッセイならびに表面形態アッセイ
アッセイを展開して、約１３％の追加のＰＤＭＳを有する場合および有さない場合の、細菌プランクトンの成長に及ぼす酸化チタンコーティングの銀ドープの影響を定量した。チタン合金インプラントに適用されたコーティングの表面形態に及ぼす熱処理の影響をＳＥＭによって評価した。
【０１０３】
チタンアルコキシドをドープした官能化ＰＤＭＳおよびキシレン中２５％ネオデカン酸銀を含んでおよび含まずにコーティングを作製し、極性および非極性溶媒の混合物に懸濁した。こうして調整した１０％溶液を用いて上記の９６ウェル細胞培養マイクロプレートの底面をコートした（非特許文献５）。
【０１０４】
細菌成長アッセイは以下のように実施した。つまり、コーティングの抗菌特性を測定するために、黄色ブドウ球菌を接種した２００μｌのＬＢ培地（１．２×１０４ＣＦＵ／ｍｌ）で満たしたマイクロプレート内でのＯＤの変化を１５分ごとに２０時間測定し、成長曲線を確立した。発症時間は５７８ｎｍで０．２のＯＤとして指数増殖期で定義した。ポリスチレン、酸化チタンおよび純銀のコーティングならびにＰ２５二酸化チタン光触媒を対照として用いた。
【０１０５】
ヒト細胞成長アッセイは以下のように実施した。つまり、ヒト皮膚線維芽細胞増殖に及ぼすコーティングの影響を測定するために、播種されたマイクロプレートを３７℃で１０％のＣＯ２を用いて４８時間インキュベートした後に１０μｌのＷＳＴ−１を各ウェルに添加して３７℃で３時間インキュベートした。テトラゾリウム塩の細胞代謝から得られる各ウェル内のＯＤは、４４０ｎｍの吸光度についてマイクロプレートリーダーを用いて定量して、プロットした。
【０１０６】
表面分析は以下のように実施した。つまり、コートしたマイクロプレートを光学顕微鏡によって特徴付けた。最適化されたコーティング（例えば、約０．２重量％の銀）を生物応答結果から選択し、これを用いて医療グレードのチタン合金棒ストック（ＡＳＴＭ Ｆ１３６Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ Ｅｌｉ Ｇｒａｄｅ５、ティー・アンド・アイ製）にディップコートし、空気乾燥させた。減少した有機性の表面組成物を有するサンプルを製造するために、ハイブリッドコートしたインプラントを空気中ホットプレートにて４００℃で２時間加熱した。ＳＥＭを用いてコーティングおよびインプラントの表面形態を確立させた。
【０１０７】
プランクトン様細菌の成長は、ハイブリッドについて０．０５重量％を超えるＡｇ濃度で中断した（図１）。２０時間の間、０．０９％を超えるＡｇ濃度では細菌成長は検出されなかった。ポリマーを含まないコーティングは、細菌の成長を抑制するためにより高い濃度のＡｇを必要とした。線維芽細胞の成長は約０．２％のＡｇ濃度では大幅には低下しなかったため、この濃度をインプラントコーティングの最適化されたハイブリッドとして選択した。最適化されたコーティングは、相分離した微細構造を有した。ハイブリッドコートしたインプラントは、微細孔組織を伴う平坦な外観を有したが、加熱により、有機基が分解されるに従って、網状形態が見られるようになった。
【０１０８】
他の実施形態は、特許請求の範囲内である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む組成物を対象の表面上に適用すること、および前記対象の表面上に前記組成物を適用した後に前記金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法。
【請求項２】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは前記金属酸化物前駆体を加水分解することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは約４５℃以下の温度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは少なくとも約１時間実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは、前記組成物を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すこと、および前記金属酸化物前駆体を前記気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記気体は空気を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀、または酸化タンタルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記組成物は、溶媒をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記対象の表面上に前記組成物を適用した後に前記溶媒を除去することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法によって製造される物品。
【請求項２０】
前記物品は医療デバイスである、請求項１９に記載の物品。
【請求項２１】
前記物品は医療インプラントである、請求項１９に記載の物品。
【請求項２２】
金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に少なくとも約１時間曝すことによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法。
【請求項２３】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは前記金属酸化物前駆体を加水分解することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記気体は空気を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは、前記金属酸化物前駆体を前記気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは約４５℃以下の温度で実施される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３６】
前記組成物は、溶媒をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３７】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する前に前記溶媒を除去することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すことと金属酸化物前駆体を気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないこととによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法。
【請求項３９】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは前記金属酸化物前駆体を加水分解することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記気体は空気を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは約４５℃以下の温度で実施される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記金属酸化物前駆体は金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
前記金属酸化物前駆体は金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
前記組成物は、溶媒をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する前に前記溶媒を除去することをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する組成物。
【請求項５４】
約５００ｎｍ以上約１，１００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５５】
約６００ｎｍ以上約１，０００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５６】
前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀、または酸化タンタルを含む、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５７】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５８】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項５７に記載の組成物。
【請求項５９】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項５８に記載の組成物。
【請求項６０】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項５９に記載の組成物。
【請求項６１】
前記組成物は対象の表面上のコーティングの形態である、請求項５３に記載の組成物。
【請求項６２】
前記対象は医療デバイスである、請求項６１に記載の組成物。
【請求項６３】
前記対象は医療インプラントである、請求項６１に記載の組成物。
【請求項６４】
ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長を有する光による約１時間の照射下で、メチレンブルー溶液の６６４ｎｍにおける光学密度を少なくとも約２０％低下させる組成物。
【請求項６５】
前記組成物は対象の表面上のコーティングの形態である、請求項６４に記載の組成物。
【請求項６６】
前記対象は医療デバイスである、請求項６５に記載の組成物。
【請求項６７】
前記対象は医療インプラントである、請求項６５に記載の組成物。
【請求項６８】
対象と、前記対象の表面に支持された、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含むコーティングとを含む物品であって、前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、物品。
【請求項６９】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項６８に記載の物品。
【請求項７０】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項６９に記載の物品。
【請求項７１】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項７０に記載の物品。
【請求項７２】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項６８に記載の物品。
【請求項７３】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項７２に記載の物品。
【請求項７４】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項７３に記載の物品。
【請求項７５】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項６８に記載の物品。
【請求項７６】
前記物品は医療デバイスである、請求項６８に記載の物品。
【請求項７７】
前記物品は医療インプラントである、請求項６８に記載の物品。
【請求項１】
ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む組成物を対象の表面上に適用すること、および前記対象の表面上に前記組成物を適用した後に前記金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法。
【請求項２】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは前記金属酸化物前駆体を加水分解することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは約４５℃以下の温度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは少なくとも約１時間実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは、前記組成物を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すこと、および前記金属酸化物前駆体を前記気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記気体は空気を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀、または酸化タンタルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記組成物は、溶媒をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記対象の表面上に前記組成物を適用した後に前記溶媒を除去することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法によって製造される物品。
【請求項２０】
前記物品は医療デバイスである、請求項１９に記載の物品。
【請求項２１】
前記物品は医療インプラントである、請求項１９に記載の物品。
【請求項２２】
金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に少なくとも約１時間曝すことによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法。
【請求項２３】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは前記金属酸化物前駆体を加水分解することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記気体は空気を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは、前記金属酸化物前駆体を前記気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは約４５℃以下の温度で実施される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３６】
前記組成物は、溶媒をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３７】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する前に前記溶媒を除去することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
金属酸化物前駆体を約４０％以上約７０％以下の湿度の気体に曝すことと金属酸化物前駆体を気体に存在する水、酸および塩基以外の水、酸または塩基と実質的に接触させないこととによって、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含む組成物中の金属酸化物前駆体から金属酸化物を形成することを含む方法。
【請求項３９】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは前記金属酸化物前駆体を加水分解することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記気体は空気を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成することは約４５℃以下の温度で実施される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記金属酸化物前駆体は金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
前記金属酸化物前駆体は金属酸化物前駆体およびポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
前記組成物は、溶媒をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する前に前記溶媒を除去することをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する組成物。
【請求項５４】
約５００ｎｍ以上約１，１００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５５】
約６００ｎｍ以上約１，０００ｎｍ以下の波長において最大吸収ピークを有する、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５６】
前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化銀、または酸化タンタルを含む、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５７】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項５３に記載の組成物。
【請求項５８】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項５７に記載の組成物。
【請求項５９】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項５８に記載の組成物。
【請求項６０】
前記金属酸化物前駆体から前記金属酸化物を形成する間に、前記官能化ポリ（ジメチルシロキサン）の少なくとも一部が架橋する、請求項５９に記載の組成物。
【請求項６１】
前記組成物は対象の表面上のコーティングの形態である、請求項５３に記載の組成物。
【請求項６２】
前記対象は医療デバイスである、請求項６１に記載の組成物。
【請求項６３】
前記対象は医療インプラントである、請求項６１に記載の組成物。
【請求項６４】
ポリマーおよび金属酸化物を含む組成物であって、約３８０ｎｍ以上約１，２００ｎｍ以下の波長を有する光による約１時間の照射下で、メチレンブルー溶液の６６４ｎｍにおける光学密度を少なくとも約２０％低下させる組成物。
【請求項６５】
前記組成物は対象の表面上のコーティングの形態である、請求項６４に記載の組成物。
【請求項６６】
前記対象は医療デバイスである、請求項６５に記載の組成物。
【請求項６７】
前記対象は医療インプラントである、請求項６５に記載の組成物。
【請求項６８】
対象と、前記対象の表面に支持された、ポリマーおよび金属酸化物前駆体を含むコーティングとを含む物品であって、前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約５０％以上約９９％以下である、物品。
【請求項６９】
前記金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属ジケトネート、または金属塩を含む、請求項６８に記載の物品。
【請求項７０】
前記金属酸化物前駆体は、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、銀アルコキシド、またはタンタルアルコキシドを含む、請求項６９に記載の物品。
【請求項７１】
前記金属酸化物前駆体は、チタンテトライソプロポキシドまたはバナジウムオキシトリプロポキシドを含む、請求項７０に記載の物品。
【請求項７２】
前記ポリマーは、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、多糖、またはこれらの組合せもしくはコポリマーを含む、請求項６８に記載の物品。
【請求項７３】
前記ポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項７２に記載の物品。
【請求項７４】
前記ポリマーは官能化ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項７３に記載の物品。
【請求項７５】
前記金属酸化物前駆体は前記金属酸化物前駆体および前記ポリマーの合計の体積の約６０％以上約９７％以下である、請求項６８に記載の物品。
【請求項７６】
前記物品は医療デバイスである、請求項６８に記載の物品。
【請求項７７】
前記物品は医療インプラントである、請求項６８に記載の物品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１１−５００５００（Ｐ２０１１−５００５００Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３０１５８（Ｐ２０１０−５３０１５８）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８０３７１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５２４２９
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５１０１０８９９５）バイオイントラフェイス，インク． (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８０３７１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５２４２９
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５１０１０８９９５）バイオイントラフェイス，インク． (1)
【Ｆターム（参考）】
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