ポリスルホベタイングラフト粒子で作製した防汚コーティング表面における生体の付着力の測定

Measurement of the Adhesion Force of a Living Sessile Organism on Antifouling Coating Surfaces Prepared with Polysulfobetaine-Grafted Particles.

抄録

スルホベタインにシリカナノ粒子（SiNP）とアルキルジヨージド架橋剤をグラフト共重合させ、簡便で汎用性の高いディップコーティング法により防汚ポリマーブラシ状構造体を作製した。3-(-2-メタクリロイルオキシエチル--ジメチル)アンモナトプロパンスルホネート(MAPS)と-ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)の表面開始原子移動ラジカル共重合を開始剤固定化SiNPから行い、直径150-170nmのポリ(MAPS--DMAEMA)-グラフトSiNP(MAPS/DMAEMA=9/1, mol/mol)を得た。このSiNP--コポリマー/2,2,2-トリフルオロエタノール溶液をシリコンおよびガラス基板上にディップコートした。メタノール中の1,4-ジヨードブタンで処理すると、SiNP--コポリマーに親水性の架橋コーティング膜が得られた。架橋された粒子ブラシは、基板表面にSiNP--コポリマーが単純に物理的に吸着しているにもかかわらず、超音波洗浄機で水洗しても基板から剥離しなかった。架橋されたSiNP--コポリマーで覆われたガラス表面上の生きたフジツボ稚貝の触手の付着力を、海水中で走査型プローブ顕微鏡によって直接測定した。このコーティング膜は、海水中でイトマキガイ幼生に対する極めて低い付着力を示し、これが効果的な防汚特性であることが期待された。

An antifouling polymer brush-like structure was fabricated by a simple and versatile dip-coating method of sulfobetaine containing copolymer-grafted silica nanoparticles (SiNPs) and alkyl diiodide cross-linkers. Surface-initiated atom transfer radical copolymerization of 3-(-2-methacryloyloxyethyl--dimethyl)ammonatopropanesulfonate (MAPS) and -dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) was carried out from initiator-immobilized SiNPs to give poly(MAPS--DMAEMA)-grafted SiNPs (MAPS/DMAEMA = 9/1, mol/mol) with diameters of 150-170 nm. The SiNP--copolymer/2,2,2-trifluoroethanol solution was dip-coated on silicon and glass substrates. Successive treatment with 1,4-diiodobutane in methanol gave a hydrophilic cross-linked coating film for the SiNP--copolymer. The cross-linked particle brushes did not peel off from the substrate even after washing with water in an ultrasonic cleaner despite the simple physical absorption of the SiNP--copolymer on the substrate surface. The adhesion force of the tentacle of a living barnacle cyprid on a glass surface covered with the cross-linked SiNP--copolymer was directly measured by scanning probe microscopy in seawater. The coating film exhibited extremely low adhesion to the cypris larva in the seawater, expecting this to be an effective antifouling property.