ポリスルホベタイン

ポリスルホベタインは、1つの構成繰り返し単位内に正に帯電した第4級アンモニウムと負に帯電したスルホン酸基を含む両性イオンポリマーです。 ^{[1] [2]}近年、ポリスルホベタインは、優れた生体耐性と表面に対する極めて低い汚染挙動により、ますます注目を集めています。これらの特性は主に、各両性イオン基の周囲にしっかりと結合した水和層に関係しており、タンパク質の吸着を効果的に抑制し、それによって防汚挙動を改善します。^{[3] [4]}そのため、ポリスルホベタインは、通常、限外濾過膜、^[4]血液接触デバイス、^[5]および薬物送達材料として使用されています。^[3]

ポリスルホベタインの化学構造はいくつかのサブグループに分けられます。最も普及しているのは、（メタ）アクリル酸のアミド（「PSPP」）または第四級エステル（「PSPE」）です。また、ポリ（ビニルピリジニウム）、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、または第四級ポリ（ピロリジニウム）からの化合物や、両性イオン性イオネンもよく見られます。^{[2] [6] [7] [8] [9] [10]}

ポリスルホベタインは通常、フリーラジカル重合によって合成されます。^{[6] [11]}しかし、ポリスルホベタインの合成は、ほとんどの溶媒に対する溶解性が低いために制限されることが多く、現在、フリーラジカル重合に適したスルホベタインモノマーはごくわずかしか市販されていません。最も人気のあるものは、親水性と重合性の優れた組み合わせを提供するSPEとSPPです。^[11]

ほとんどすべてのポリスルホベタインは低温では水に不溶性ですが、多くのポリスルホベタインは水溶液中で上限臨界溶解温度（UCST）を特徴としています。これは、冷却するとコイルから球状への崩壊転移を起こすことを意味します。 ^{[12] [13]}このような挙動は非常に珍しいもので、他の両性イオン性ポリマー、例えばポリ（ホスファチジルコリン）やポリ（カルボキシベタイン）は一般に温度刺激に対する応答挙動を示さないためです。^{[14] [15] [16]}

ポリスルホベタインの溶液中でのUCST型挙動の理由は、電気的に中性な挙動、すなわち広いpH範囲（約2～14）にわたって全体の電荷がゼロであることに基づいています。電荷の中和により、個々のポリマー鎖間に反発および引力相互作用が存在し、内部塩が形成されます。多数の荷電基と水および荷電基自体との相互作用のこの複雑な相互作用のバランスは、ポリスルホベタインの水中での溶解度に大きく影響し、最終的にはUCST型転移をもたらします。この相転移の温度は、しばしば透明点と呼ばれ、モル質量、ポリマー構造、溶媒同位体（例：H ₂ O/D ₂ O）、特に溶液への塩の添加に非常に敏感です。^{[17] [18] [19] [20] [21] [22]}

水溶液中に塩添加物が存在すると、引力と反発力の相互作用のバランスが変化し、溶解度も変化します。特に、塩アニオンの性質はポリスルホベタインの溶解度に強い影響を及ぼします。カオトロピックアニオンは溶解度を向上させますが（塩析効果）、コスモトロピックアニオンはポリスルホベタインの沈殿を引き起こします（塩析効果）。^{[23] [24] [25]}

ポリスルホベタインから作られた薄膜も熱応答性を備えていますが、相転移は大きくシフトしており、これは主にポリマー濃度の増加とポリマー間およびポリマーと水の相互作用の変化に関係しています。^{[12] [26] [27]}さらに、水溶液と同様に、異なる水同位体（H ₂ O / D ₂ O）と塩添加物も相転移に影響を与えることがわかりました。^{[20] [28]}興味深いことに、ポリスルホベタイン薄膜は混合水/メタノール蒸気で共非溶解効果を特徴としますが、これは水/メタノール溶液では見られません。どうやら、ポリスルホベタインは、状態図の物質が豊富な側で低級アルコールと混和することを特徴としています。^{[29] [30]}