# Fileset

[Ver4_PSBBA-HighDurability_ResarchArticle_ENG.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/03175fce-4f47-4955-8707-e4a1493d1567/download)

## Creator

Ryoma Takagi, Ayaka Moroto, Toshikazu Yamamoto, Tadashi Nakaji-Hirabayashi, Tatsuya Ishiyama, [Chiaki Yoshikawa](https://orcid.org/0000-0002-6589-387X), Hiromi Kitano, Shinpei Yamamoto, Yoshiyuki Saruwatari

## Rights

[In Copyright](http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/)

## Other metadata

[Branched sulfoisobutylbetaine acrylamide polymers with hydrolytically stable amide linkages for long-term durable anti-biofouling surfaces](https://mdr.nims.go.jp/datasets/ef2d181f-29d8-4cb8-bde4-5c619ec2e58b)

## Fulltext

Microsoft Word - Ver4_PSBBA-HighDurability_ResarchArticle_ENG.docxJournal of Materials Chemistry B   ARTICLE This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025  J. Mater. Chem. B, 2025, 00, ??‐?? | 1    Received 00th January 20xx, Accepted 00th January 20xx DOI: 10.1039/x0xx00000x www.rsc.org/ Novel zwitterionic polymer for the construction of highly durable anti-biofouling materials and surfaces Ryoma Takagi a, Ayaka Moroto b, Toshikazu Yamamoto, Tadashi Nakaji-Hirabayashi a,b,c,*, Tatsuya Ichiyama a,b, Chiaki Yoshikawa c, Hiromi Kitano d, Shinpei Yamamoto e, Yoshiyuki Saruwatari e Functional materials coated with zwitterionic polymers can significantly suppress the interactions with biological materials. However,  the bio‐inactivity of existing  zwitterionic polymers  lacks  long‐term durability, partly owing  to  the  cleavage of zwitterionic  side  chains  by  the  hydrolysis  of  ester  bonds.  To  address  this,  a  novel  zwitterionic  monomer, "sulfoisobutylbetaine acrylamide (SBBAm)” whose side chain is linked by an amide bond, was synthesized. A copolymer with SBBAm and a monomer with a silane‐coupling side chain was synthesized and used to modify a glass substrate to analyze the  resultant bio‐inactivity and  its  long‐term durability. The performance of  the SBBAm  copolymer was  compared with copolymers comprising existing zwitterionic monomers. The results  indicated that the surface modified with the SBBAm copolymer maintained bio‐inactivity even after 1 year of  incubation  in PBS at 37 °C, whereas that of the copolymer with existing zwitterionic monomers mostly deteriorated after 1 week of  incubation. Furthermore, the positive effects of the isobutyl  linker between the anion and cation units  in the SBBAm side chain were demonstrated  in comparison with the sulfopropylbetaine polymer. The molecular design of the SBBAm helps to overcome the water‐insolubility of sulfobetaine‐type polymers, that is, these polymers become water‐insoluble with an increase in molecular weight. The results presented here can drive the development of a novel zwitterionic polymer material that causes bio‐inactivity with long‐term durability. Keywords: anti-biofouling property, bio-inactive material, bioinert surface, biomaterial design, zwitterionic polymer. Introduction  Functional materials  have  been  developed  using  zwitterionic polymers  owing  to  their  anti‐biofouling  properties  against various  biological  materials,  including  proteins,  cells,  and bacteria.1–5  For  example,  surfaces modified with  zwitterionic polymers  have  been  applied  to  culture  well  plates  for  the preparation  of  embryoid  bodies.6  Furthermore,  several different  types  of  zwitterionic  polymers  have  been  used  as surface  coatings  to  suppress  thrombus  formation.7–9 Furthermore, zwitterionic polymers10,11 and plastics conjugated with  zwitterionic polymers12,13 have been used as coatings  to suppress  bacterial  adsorption  and  proliferation  in  a  natural environment.  Consequently,  zwitterionic  polymer‐based materials are expected to be of great value across fields such as biomaterial  development,  environmental  technology,  cell biology, and biomedical devices.  The  most  well‐known  zwitterionic  monomer  is methacryloyloxyethyl phosphorylcholine  (MPC)14,15, and MPC‐based  polymers  are  practically  used  in  medical  fields.16 Additionally,  various  zwitterionic  polymers  based  on carboxymethylbetaine  methacrylate  (CMBMA)  and sulfopropylbetaine  methacrylate  (SPBMA)  have  also  been developed.  They  are  reported  to  have  the  same  or  similar abilities  to  MPC‐based  polymers.1,17  Zwitterionic  polymer‐induced bio‐inactivity occurs because  they do not disturb  the water  structures  in  their  vicinity,  as  described  previously  by Kitano, Takahara and Ishihara et al.18–22 Additionally, it has also been  demonstrated  previously  that  the  existence  of zwitterionic groups as well as the mechanical property caused by  polymer  chains,  that  is,  “soft material”,  is  important  for establishing and maintaining bio‐inactivity.1,10,18 Recently, studies have focused on developing coating methods for catheters to enable prolonged use within the body, as well as  for marine materials  that  can  suppress  the  adsorption  of a. Graduate School of Innovative Life Science, University of Toyama, 3190 Gofuku, Toyama‐shi, Toyama 930‐8555, Japan b. Graduate School of Science and Engineering, University of Toyama, 3190 Gofuku, Toyama‐shi, Toyama 930‐8555, Japan c. International Center for Materials Nanoarchitectnics, National Institute for Materials Science, 1‐1 Namiki Tsukuba, Ibaraki 305‐0044, Japan d. R & D Research Head Office, Institute for Polymer‐Water Interfaces, 84 Fukujima, Yatsuo, Toyama‐shi, Toyama 939‐2376, Japan  e. R & D Laboratory, Osaka Organic Chemical Industries, 1‐7‐20 Azuchi‐cho, Chuoh‐ku, Osaka‐shi, Osaka 582‐0020, Japan. f. * Corresponding Author: T. Nakaji‐Hirabayashi, nakaji@eng.u‐toyama.ac.jp †  Electronic  Supplementary  Information  (ESI)  available.  See  DOI: 10.1039/b000000x/ ARTICLE  Journal of Materials Chemistry B 2 | J.  Mater.  Chem. B, 2025, 00, ??‐??   This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025   bacteria  and  marine  organisms  for  several  years.  However, investigations have shown that surfaces modified with existing zwitterionic  polymers  cannot  maintain  their  induced  bio‐inactivity  for  longer  periods.  This  study  aimed  to  develop  a novel  zwitterionic  polymer with  high  durability  by  improving monomer  design,  focusing  on  the  ester  side‐chain  bond  of existing  zwitterionic  monomers.  This  is  because  the  lack  of durable bio‐inactivity is ascribed to the hydrolysis of ester bonds and the cleavage of side chains. Therefore, the focus was on an extremely  slow  hydrolysis  of  the  amide  bonds  compared  to ester bonds, which  is caused by  the difference  in polarization between  ester  and  amide  bonds.23  Additionally,  a  polymer synthesized using a zwitterionic monomer based on acrylamide was  considered  to  inhibit  hydrolysis  partly  because  of  the formation of hydrogen bonding between the amide units in the side  chain.  Therefore,  we  have  aimed  to  develop  a  novel zwitterionic monomer comprising acrylamide. Considering  the  potential  industrial  applications, sulfoisobutylbetaine  acrylamide  (SBBAm),  which  is  a  novel zwitterionic monomer, was synthesized using a simple method and purification step (Scheme 1A). An isobutyl linker between the  anion  and  cation  in  the  zwitterionic  unit was  introduced because  of  the  inhibition  of  association  between  the zwitterionic side chains by  the steric hindrance of  the methyl group,  which  is  a  special  feature  of  the  monomer  design. Therefore,  it  is  presumed  that  the  assembly  of  zwitterionic groups  between  the  side  chains  or  polymers  could  be suppressed in water, resulting in the dissolution of the SBBAm polymer in water despite its high molecular weight.24,25 This  study  investigated  the  bio‐inactivity  and  long‐term durability  of  surfaces modified with  the  SBBAm  polymer.  To chemically immobilize the SBBAm polymer on a glass substrate, a copolymer comprising SBBAm and a monomer having a silane coupling side chain was synthesized. Additionally, copolymers comprising existing  zwitterionic monomers,  including SPBMA, CMBMA,  and  MPC  (Scheme  1B–1D),  were  synthesized  as controls  for  comparison  with  the  SBBAm  copolymer  and  to determine  its  effectiveness.  The  surfaces modified  with  the SBBAm polymer and  incubated  in phosphate buffer saline (pH 7.40) at 37 °C maintained their bio‐inactivity for 1 year, whereas the  bio‐inactivity  of  the  other  zwitterionic  polymers  was maintained only for 1 week, indicating that the SBBAm polymer could maintain long‐term bio‐inactivity. Moreover, the effect of the  isobutyl  linker  in  the  zwitterionic  unit  of  SBBAm  was investigated  by  comparing  with  the  copolymer  comprising sulfopropylbetaine  acrylamine  (SPBAm)  (Scheme  1E), synthesized using a similar process as that of SBBAm.  To  the  best  of  our  knowledge,  the  zwitterionic  monomer developed in this investigation, which is durable over the long term, is a first of its kind in scientific literature. We consider that MPC  and CMB  polymers  are  excellent materials  to  construct surfaces with bio‐inactivity  in  the  short  term; however,  long‐term  bio‐inactivity  will  be  required  in  the  near  future.  The findings  of  this  study  are  expected  to  improve  the  design choices for biomaterials using zwitterionic polymers.   Experimental Synthesis and characterization of sulfoisobutylbetaine acrylamide (SBBAm) Dimethylaminopropyl  acrylamide  (DMAPAm,  9.52  g,  60.0 mmol; TCI Co., Ltd., Tokyo, Japan) was dissolved in dry acetone (41.6 mL; Wako Pure Chemical  Industries, Osaka,  Japan)  and stirred  vigorously using  a magnetic  stirrer  at 0  °C. Then, 2,4‐butanesultone  (BSu,  6.34 mL,  63.0 mmol;  TCI  Co.,  Ltd.) was slowly added (1.27 mL/min) to the acetone solution containing DMAPAm.  After  completely  adding  BSu,  the  mixture  was incubated for 1.5 h at 0 °C. The temperature of the solution was then increased to 25 °C, and the reaction was continued for 24 h. Consequently, a white precipitate was obtained, which was filtered  and  carefully washed with  acetone  (300–400 mL)  to remove  the  unreacted  BSu  and DMAPAm  completely.  It was then  dissolved  in  methanol  (15  mL),  and  the  precipitation process was repeated twice using acetone (500 mL) and dried using a vacuum  in  the dark. The white SBBAm product had a yield of 16.4 g (92.1%) (Scheme S1).26 The SBBAm was  characterized using  1H NMR  (400 MHz;  JEOL Ltd.,  Tokyo,  Japan).  The  chemical  shift  and  integral  strength were as follows: δ 1.24 ppm (3H), 1.92 ppm (3H), 2.13 ppm (1H), Scheme 1. Chemical structures of zwitterionic monomers. (A) Sulfoisobutylbetaine acrylamide  (SBBAm),  (B)  sulfopropylbetaine  methacrylate  (SPBMA),  (C) carboxymethylbetaine  methacrylate  (CMBMA),  (D)  methacryloyloxyethyl phosphorylcoline (MPC), and (E) sulfopropylbetaine acrylamide (SPBAm). Journal of Materials Chemistry B   ARTICLE This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025  J. Mater. Chem. B, 2025, 00, 1‐9 | 3   2.75 ppm (1H), 3.05 ppm (6H), 3.26 ppm (4H), 3.38 ppm (1H), 3.57 ppm (1H), 5.60 ppm (1H), and 6.15 ppm (2H) (Figure S1). Synthesis of zwitterionic polymers with a silane coupling agent as the side chain   To investigate the potential of the SBBAm polymer in detail, a glass  substrate  chemically modified with  the SBBAm polymer was fabricated. To achieve this, a copolymer with zwitterionic monomer  and  3‐methacryloyloxypropyl  trimethoxysilane Table 1. Reaction conditions and characterization of copolymers comprising zwitterionic monomers and MPTMS. Copolymer Zwitterionic monomer (ZIM) MPTMS AIBN (a) Composition ratio (ZIM:MPTMS) Mv mol mol mol feed product (b) PSBBAm50 1.91 × 10-3 1.91 × 10-3 2.55 × 10-4 and 5.11 × 10-5 50:50 no data (c) no data (c) PSBBAm60 2.30 × 10-3 1.53 × 10-3 60:40 61:39 1.7 × 104 (d) PSBBAm70 2.68 × 10-3 1.15 × 10-3 70:30 74:26 1.6 × 104 (d) PSBBAm80 3.06 × 10-3 7.66 × 10-4 80:20 83:17 3.2 × 104 (d) PSBBAm90 3.45 × 10-3 3.83 × 10-4 90:10 92:8.2 2.3 × 104 (d) PSBBAm95 3.64 × 10-3 1.92 × 10-4 95:5 96:3.8 2.5 × 104 (d) PSBBAm99 3.79 × 10-3 3.83 × 10-5 99:1 99:0.97 2.6 × 104 (d) PSPB90 3.45 × 10-3 3.83 × 10-5 90:10 89:11 2.4 × 104 (d) PCMB90 3.45 × 10-3 3.83 × 10-5 90:10 91:9 1.8 × 104 (e) PMPC90 3.45 × 10-3 3.83 × 10-5 90:10 90:10 5.5 × 104 (e) PSPBAm70 2.68 × 10-3 1.15 × 10-3 70:30 71:29 2.7 × 104 (d) (a) AIBN at a concentration of 2.55 × 10-4 mol was added in the monomer solution and the solution was reacted for 4 h. After 4 h, AIBN (5.11 × 10-5 mol) was further added in the reaction solution, and the reaction was continued for 4 h. The total reaction time was 8 h. (b) The composition ratio of the polymers was determined using 1H NMR. (c) A polymer solution of PSBBAm50 could not be obtained as it formed a gel during polymerization. This is probably owing to the increase of the silane coupling groups in the side chain. (d) The viscometric average molecular weight (Mv) of PSBBAmXs, PSPB90, and PSPBAm70, was determined using the K (6.88 × 10-3 mL/g) and α (0.627) values of the SPBMA homopolymer. (e) The viscometric average molecular weight (Mv) of PCMB90 and PMPC90 was determined using the K (1.31 × 10-3 mL/g) and α (0.454) values of the CMBMA homopolymer. Scheme 2. Synthesis of a copolymer comprising a zwitterionic monomer and MPTMS. (A) Copolymer of SBBAm and MPTMS (PSBBAmX; X represents the composition ratio of SBBAm). (B) Copolymer of an existing zwitterionic monomer (R = side chain of SPBMA, CMBMA, and MPC) and MPTMS. The composition ratio of these zwitterionic polymers was determined by referencing our previous report. ARTICLE  Journal of Materials Chemistry B 4 | J.  Mater.  Chem. B, 2025, 00, ??‐??   This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025   (MPTMS,  TCI Co.,  Ltd.) with  a  silane  coupling  side  chain was synthesized as described in previous studies (Scheme 2).1,10,27 Additionally,  copolymers with  different  SBBAm  compositions (SBBAmX,  where  X  is  the  composition  of  SBBAm)  were synthesized to determine the optimum composition. SBBAm and MPTMS with molar ratios shown  in Table 1 were dissolved in dry trifluoroethanol (TFE, 10 mL; TCI Co., Ltd.). After purging with N2  gas  for  15 min,  azobisisobutyronitrile  (AIBN, 2.55 × 10‐4 mmol) was added to the solution and purged with N2 gas for 30 min to remove oxygen. The solution containing the monomers and the initiator was reacted at 70 °C for 4 h. AIBN (5.11 × 10‐5 mol) was further added and continuously reacted for another 4 h. The control copolymers comprising SPBMA, CMBMA, and MPC, which  are  P(SPBMA90‐MPTMS10;  PSPB90),  P(CMBMA90‐MPTMS10;  PCMB90),  and  P(MPC90‐MPTMS10;  PMPC90), were synthesized as described previously.1,17 All  the  copolymers  were  used  as  coating  solutions  without purification,  as  they  were  crosslinked  between  the  silane coupling groups and aggregated during the purification process, resulting in precipitation. The viscosity average molecular weight  (Mv) of each polymer was determined using  the Mark–Houwink‐Sakurada's  formula (1),  and  the  intrinsic  viscosity  [η]  was  obtained  from  the viscosity measurement.1  𝜂 𝐾𝑀           1   The  [η]  was  measured  using  a  Ubbelohde  viscometer (viscometer  constant  =  0.001  cSt/s;  SIBATA  Scientific Technology,  Ltd.,  Saitama,  Japan)  in  a  water  bath  (VB‐3T; SIBATA Scientific Technology, Ltd.) at a constant  temperature (37  °C). The viscosity of PSBBAmX and PSPB90 was measured using trifluoroethanol as a solvent, whereas ethanol was used for PCMB90 and PMPC90. The values of K (6.88 × 10‐3 mL/g) and α (0.627) for PSBBAmX and PSPB90 were determined from the viscosity measurements  of  the  SPBMA  homopolymer with  a known molecular  weight  (Mw  =  3.31  ×  104, Mw/Mn  =  2.42; determined by the GPC measurement), whereas the values of K (1.31 × 10‐3 mL/g) and α  (0.454) were used  for PCMB90  and PMPC90.1 Preparation of surfaces chemically modified with zwitterionic polymers   The  glass  substrate  and  silicon  wafer  washed  with  Piranha solution (sulfuric acid:hydrogen peroxide = 7:3) were incubated for 24 h in 1 w/v % PSBBAmX solution (solvent: trifluoroethanol) at  25  °C.  The  substrates  were  then  carefully  washed  with trifluoroethanol  and  ethanol  and  blow‐dried  with  N2  gas. Subsequently,  the polymer‐coated substrates were  treated at 80  °C  for  12  h  to  ensure  complete  reaction with  the  silane coupling  unit  (Scheme  S2).  The  surface  modifications  with existing  zwitterionic  copolymers  were  performed  in trifluoroethanol (PSPB90) or ethanol (PCMB90 and PMPC90) as a solvent.  The glass  substrate  (20 × 20 mm; Matsunami Glass  Ind.  Ltd., Osaka,  Japan)  modified  with  the  polymers  was  used  to investigate  the  contact  angle  and  cell  adhesion, whereas  the silicon wafer (20 × 20 mm; Shin‐Etsu Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan) modified with  the  polymers was  used  to  analyze  the ellipsometry, ATR‐IR, and AFM measurements. In contrast, for protein adsorption measurement using the microBCA method, a large slide glass substrate (76 × 26 mm; Matsunami Glass Ind. Ltd.) was  used  to  increase  the  detection  limit  by  increasing surface area. A1 w/v % copolymer solution was used during the preparation  because  a  previous  study  has  indicated  that  the surface coated with PCMB90 and PMPC90 can be coated with a very high coverage rate and that it exhibits non‐responsiveness to biological substances .1 Water and air bubble contact angle measurements  Water and air bubble contact angles of the copolymer‐coated surfaces were measured using a contact angle meter (DMs‐401; Kyowa Interface Science Co., Ltd., Saitama, Japan) to determine the surface wettability. A water droplet (1 μL) was placed on the surface modified with  the  copolymer and  incubated  for 30  s, and  the  contact  angle was measured  at  ten  points  selected randomly,  and  the  data  were  averaged.  Furthermore,  five different  samples were measured  to  evaluate  the  significant differences. Attenuated total reflection‐infrared spectroscopy The  surfaces  chemically  modified  with  the  zwitterionic polymers  were  analyzed  using  an  infrared  spectrometer equipped with an attenuated  total  reflection  (ATR) accessory (Nicolet  iS50  FT‐IR;  Thermo  Fisher  Scientific, Waltham, MA, USA). The measuring conditions were as follows: detector, TGS; scan iterations, 512; resolution, 2 cm‐1; measuring range, 750–4000 cm‐1. The OMNIC software (Thermo Fisher Scientific) was used for peak analyses. Ellipsometry measurement The thickness of the zwitterionic copolymers immobilized to the silicon wafer substrates (25 mm × 25 mm) was measured under dry conditions using an ellipsometer (MARY‐102SM‐TR; Five Lab Co.  Ltd.,  Saitama,  Japan).  The  thickness  was  determined through  curve  fitting,  which  used  the  Cauchy method  for  a multi‐layered  model  with  reflectivity  ratio  (ψ)  and  phase difference (Δ) plots against the incident light (wavelength: 632.8 nm, HeNe  laser). The  refractive  index of  the  copolymer  layer was  defined  using  the  same method  as  that  of  the  PMMA (1.491).1,10  The  data  obtained  from  nine  randomly  selected points  on  the  substrate  were  averaged,  and measurements from three  independent substrates were used to evaluate the significant differences. Atomic force microscopy The  surfaces  modified  with  zwitterionic  copolymers  were observed using atomic force microscopy (AFM, Nano Wizard II; JPK  Instruments  AG,  Berlin,  Germany)  to  evaluate  the roughness  and  coverage  of  the  copolymer  layer.  The measurement conditions of the tapping mode were as follows: Journal of Materials Chemistry B   ARTICLE This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025  J. Mater. Chem. B, 2025, 00, 1‐9 | 5   cantilever,  FORT‐20  (Spring  constant  k  =  1.6  N/m;  Applied Nanostructures Inc., CA, USA); scan rate, 100 nm/s; scan range, 30 × 30 μm. Investigation of anti‐biofouling properties The  anti‐biofouling  properties  of  the  zwitterionic  copolymer‐modified  surfaces  were  investigated  through  protein adsorption with bovine serum albumin (BSA; Sigma‐Aldrich Inc., St. Loui, MO, USA) as a model protein and fibroblast adhesion using NIH3T3 cells (passage 154) as a model cell. The  protein  adsorption  was  measured  using  the  microBCA method on each substrate, which was previously developed by the authors,28 and its detection limit is 22.4 ng/cm2. The average amount of protein adsorption was determined from the results of ten independent substrates. The detailed procedures were in accordance with previous reports.1,10,28,29 To determine cell adhesion, the copolymer‐modified substrates, sterilized using 70% ethanol solution, were immersed in PBS for 10 min  for priming, and  in minimal essential medium  (MEM; Sigma‐Aldrich  Co.), which was  supplemented with  10%  fetal bovine serum (Nichirei Bioscience Inc., Tokyo, Japan) for 30 min. The NIH3T3 cells were seeded on the substrate at a density of 5 × 104 cells/cm2 and incubated for 24 h at 37 °C and 5% CO2 in an incubator.  After  removing  the  non‐adhered  and  weakly‐adhered  cells  by  washing  with  the  culture  medium,  the adherent  cells  were  observed  through  a  phase  contrast microscope  (IX‐71;  Olympus  Corporation,  Tokyo,  Japan). Furthermore,  the  adherent  cells  were  stained  with Hoechst33342 (1 μL/mL medium) for 30 min and observed using a  fluorescence microscope  (IX‐71;  Olympus  Corporation)  for quantitative  investigation. The  cells  in  the  randomly  selected ten areas were counted and averaged. Investigation of long‐term durability To  investigate  the  long‐term  durability  of  the  zwitterionic copolymers  in  aqueous  solution,  the  substrate modified with zwitterionic  copolymer  was  immersed  in  phosphate  buffer saline (PBS) at 37 °C for 1, 2, 8, and 12 weeks, 1 year, and 2 years.  Thereafter, the anti‐biofouling property of the substrates was investigated  through  cell  adhesion.10  Particularly,  the substrates immersed in PBS were carefully washed with water, ethanol,  and  acetone,  and  the  cells  were  seeded  on  the substrates  and  incubated  for  24  h  using  the  previously described method.  Furthermore,  the  substrates  immersed  in PBS at 70 °C were also investigated using a cell adhesion assay, as  it  was  considered  that  the  long‐term  durability  of  the copolymers could be inferred by a short‐term evaluation under harsh conditions. The quantitative evaluation of cell adhesion was performed using the previously described method. Statistical analysis The  data  for  the  contact  angle,  polymer  thickness,  protein adsorption, and adherent cell density were all expressed as the mean  ±  standard  deviation.  One‐way  analysis  of  variance (ANOVA) was  used  to  assess  the  statistical  significance,  and Turkey–Kramer’s honestly significant difference (HSD) test was used for multiple comparisons. The difference was considered significant at *p < 0.05 and **p < 0.01. All the statistical analyses were performed using the JMP Pro 15.2 software (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Results and Discussion Synthesis and characterization of sulfoisobutylbetaine acrylamide  This  study  aimed  to  synthesize  a  sulfoisobutylbetaine acrylamide (SBBAm) as a novel zwitterionic monomer, because acrylamide‐based monomers can suppress hydrolytic side chain cleavage.  Various  biomaterials  were  developed  using  a zwitterionic  monomer,  carboxymethylbetaine  methacrylate (CMBMA).1,10,12,17,27  Although  a  methacrylamide  monomer possessing a carboxymethylbetaine side chain (CMBMAm) was first attempted to be synthesized, the synthesis and purification of SBBAm was found to be simpler than that of CMBMAm, and therefore  more  suitable  for  industrial  applications.  For  the reaction,  dimethylaminopropyl  acrylamide  (DAPAm)  and  2,4‐butanesultone (BuS) were dissolved in acetone, and SBBAm was precipitated owing to its insolubility in acetone. Therefore, the purification  of  SBBAm was  relatively  easy  as  it  only  required simple washing with acetone.  Sulfopropylbetaine  methacrylate  (SPBMA)  is  a  zwitterionic monomer with a  sulfobetaine  side chain. SBBAm  is  similar  to SPBMA; however, it has an isobutyl linker between the sulfonyl and  quaternary  ammonium  groups.  This  is  because  of  the promotion of charge proximity  in the side chain based on the steric hindrance of the methyl groups of the linker. The effects of  the  isobutyl  linker  are discussed  in  the  last  section of  the Results and Discussion (refer to section Effectiveness of 2‐butyl group in sulfoisobutylbetaine side chain).  The  reaction  of  DAPAm  and  BuS  progressed  explosively  and generated  heat;  therefore,  BuS  was  slowly  added  into  the acetone  solution  containing DAPAm, maintained  under  0  °C, while  stirring  vigorously.  Although  the white  precipitate was carefully  washed  with  acetone  after  the  reaction,  1H  NMR analysis  indicated  that  some  unreacted  BuS  remained  in  the precipitate. Therefore, the product dissolved  in methanol was reprecipitated by acetone. The results of 1H NMR indicated that the  purity  of  the  SBBAm was  satisfactorily  high  (over  98 %; Figure S1), as was its yield (92.4 ± 2.2 %). These results indicate that SBBAm could be synthesized simply and easily and that this procedure could be adapted for industrial applications. Synthesis of zwitterionic polymers with silane coupling agents Surfaces modified with a copolymer of SBBAm and MPTMS with a silane coupling side chain were evaluated to investigate their anti‐biofouling  property  and  long‐term  durability.  The composition of  the  SBBAm  and MPTMS was  varied  from  the feeding ratio of the polymerization because of the differences in the polymerization behavior of acrylamide in the SBBAm and the  methacrylate  in  MPTMS.  Therefore,  seven  types  of copolymers  with  SBBAm  and  MPTMS  (PSBBAmX;  X  is  the feeding  ratio of  SBBAm) were  synthesized, and  the optimum composition for the PSBBAm copolymer for surface coating was determined (Table 1). PSBBAm50 formed a gel in the middle of the polymerization process, probably owing to the crosslinking between the silane coupling groups in the side chains; therefore, ARTICLE  Journal of Materials Chemistry B 6 | J.  Mater.  Chem. B, 2025, 00, ??‐??   This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025   it  was  excluded  from  the  evaluation.  The  control  samples against PSBBAmX, PSPB90, PCMB90, and PMPC90 containing 10 mol %  of MPTMS were  used  in  this  study  because  previous investigations indicated that PSPB90, PCMB90, and PMPC90 are the optimum composition.1 The molecular weights of these polymers were evaluated using viscosity measurements  with  the  Ubbelohde  viscometer.  As these copolymers possess silane coupling side chains, they can bind  to  the  column  packing  materials  for  the  GPC measurements. The  viscosity average molecular weights  (Mv) for all the copolymers were determined to be similar. Therefore, it was  inferred  that  no  differences  existed  in  the  thickness, coverage,  and  roughness  that  resulted  from  the  molecular weight of the copolymers. Characterization of surfaces modified with zwitterionic copolymers At  first,  the  average  thickness  of  each  copolymer  layer immobilized on the substrate was evaluated using ellipsometry (Figure  1).  Furthermore,  the  roughness  and  coverage  of  the zwitterionic  copolymer‐modified  surfaces  were  investigated using AFM (Figure 2 and Figure S1 in Supporting Information).  The  thickness  of  the  PSBBAmX  increased  as  the  SBBAm composition in the polymer chain decreased. In particular, the thickness of the surface with PSBBAm60 was significantly larger than that of the other zwitterionic copolymer‐modified surfaces. The  thickness  of  PSBBAm90,  PCMB90,  PSPB90,  and  PMPC90 was almost the same, approximately 3 nm, and these data are in agreement with previous literature [Nishida]. Conversely, the thickness of  the  surface with PSBBAm95 and PSBBAm99 was very  thin,  below  2  nm.  On  copolymer‐modified  surfaces measured  by  AFM,  the  surfaces  modified  with  PSBBAm60 (Figure  2a),  PSBBAm70  (Figure  2b),  PSBBAm80  (Figure  S1a), PSBBAm90 (Figure S1b), PSPB90 (Figure S1d), PCMB90 (Figure S1e),  and  PMPC90  (Figure  S1f)  exhibited  a  dense  roughness compared with bare silicon surface (Figure 2d), indicating that their  surfaces were densely  covered with  the  copolymers.  In contrast,  on  the  surfaces  with  PSBBAm95  (Figure  2c)  and PSBBAm99  (Figure  S1c),  the  roughness  derived  from  the copolymers was scattered, indicating that the glass surface was partially exposed.  From the results of ellipsometry and AFM measurements, the following was determined. The surface modified by copolymers with  a  high  MPTMS  content,  particularly  PSBBAm60,  was completely  covered;  however,  it  was  multi‐layered.  This  is probably owing to the crosslinking between the silane coupling side chains  that remain unreacted  to  the glass substrate.  In a previous work12,  the  surface of  the CMB‐polymer monolayer was  constructed  by  modifying  the  titanium  surface  with Phosmer  PE  (methacrylic  penta(ethylene  glycol)  phosphate) and polymerizing CMB on its surface. It was indicated that the thickness of this surface was 4.4 ± 1.0 nm and had high coverage. Considering  the  difference  in  the  linker  length  between Phosmer PE and MPTMS,  if the copolymer surface comprising MPTMS  is monolayered,  it  is  presumed  that  the  thickness  is approximately  3–4  nm.  In  fact,  the  thickness  of  the  surfaces modified  with  PSBBAm70,  PSBBAm80,  PSBBAm90,  PCMB90, PSPB90, and PMPC90 was 2.9–4.6 nm, and these surfaces were assumed to be covered by a monolayer. Furthermore, the AFM measurements  indicated  that  the  surface  coverage  of copolymer‐modified surfaces possessing a  thickness of over 3 nm was  really high. Conversely,  the  thickness measurements and  AFM  image  clearly  indicated  that  the  surface  with PSBBAm95 and 99 had low coverage, probably owing to the low contents of silane coupling side chains.         Figure 1. Thickness of the surfaces modified with various zwitterionic polymers that have silane‐coupling agents as side chains. Significant difference: * p < 0.05, **p < 0.01. Figure 2. AFM images of zwitterionic polymer‐modified surfaces. (a) PSBBAm60, (b) PSBBAm70,  (c)  PSBBAm80,  (d)  PSBBAm90,  (e)  PSBBAm95,  (f)  PSBBAm99,  (g) PSPB90, (h) PCMB90, (i) PMPC90, and (j) bare glass.  Journal of Materials Chemistry B   ARTICLE This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025  J. Mater. Chem. B, 2025, 00, 1‐9 | 7   The  wettability  of  the  surface modified  with  PSBBAmX  was investigated by measuring the water and air contact angles. The water  contact angle decreased as  the  composition of SBBAm increased  in  the  copolymer,  indicating  that  the  copolymer surfaces with  high  SBBAm  content  exhibited  high wettability (Figure 3A). In particular, the wettability of the surface modified with PSBBAm90  (14.6 ± 2.2°) was similar  to that with PSPB90 (13.8  ±  2.3°).  Additionally,  the  water  contact  angles  on  the surfaces modified with PSBBAm95 and PSBBAm98 were small and demonstrated a similar tendency as those of PCMB90 and PMPC90.1,17 The water contact angles of the surfaces modified with copolymers having low SBBAm content increased because the  silane  coupling  groups, which  did  not  react  to  the  glass substrate, remained on the surface. Next,  the  sum  of  the  water  and  air  contact  angles  of  the copolymer‐modified  surfaces  (Figure  3B) was  evaluated.  The sum  of  the  contact  angles  of  the  surface  modified  with PSBBAm60,  PSBBAm70,  and  PSBBAm80  was  significantly greater  than  180°,  indicating  that  the  structure  of  the copolymer  layer  changed  under  the  dry  and wet  conditions. That is, it is inferred that the zwitterionic groups are exposed to water  on  the  surface  with  PSBBAm60,  PSBBAm70,  and PSBBAm80.     The chemical composition of the polymer‐modified surface was also  evaluated  using  ATR‐IR  spectroscopy.  The  peak  of  the stretching vibrations derived from S=O (peak top: 1078 cm‐1, * in Figure 4) in the SBBAm side chain increased with increasing SBBAm  composition  (Figure  4  spectra  a–d).  Conversely,  the peak  derived  from  S=O  on  the  surface with  PSBBAm95  and PSBBAm98 drastically decreased despite the increase in SBBAm composition in the copolymer (Figure 4 spectra e–f). The results are  in good agreement with  those of  the surface  thickness of the copolymer layer, as the PSBBAm95 and PSBBAm98 surfaces are  suggested  to  have  a  negligible  amount  of  polymers immobilized  on  their  surfaces. Moreover,  the  surfaces  with PBSP90  (spectrum g) and PCMB90  (spectrum h) exhibited the peak of the stretching vibrations derived from S=O (peak top = 1078 cm‐1, *  in Figure 4) and C=O (peak top = 1108 cm‐1, #  in Figure 4), respectively. Furthermore, the surface with PMPC90 demonstrated the peak of P=O stretching vibration (peak top = 1153  and  1228  cm‐1,  $  in  Figure  2B).  These  were  in  good agreement  with  previous  results,1,30,31  indicating  that  the surfaces of the control samples were covered with the existing zwitterionic copolymers.    Anti‐biofouling property of zwitterionic polymer‐modified surfaces in the short term  Protein  adsorption  to  the  zwitterionic  copolymer‐modified surfaces  was  evaluated  using  the  microBCA  method.  The surfaces  with  PSBBAm60  and  PSBBAm70  significantly suppressed  the  adsorption  of  proteins,  and  the  level  of suppression was higher compared with PSPB90, PCMB90, and PMPC90 (Figure 5). This was probably because of the thickness of the PSBBAm60 and PSBBAm70 layers, which was greater than Figure 3. (A) Water contact angles and (B) sum of the water and air bubble contact angles for the surfaces chemically‐modified with various zwitterionic copolymers. Significant difference: * p < 0.05, **p < 0.01. Figure 4.  IR spectra of the surfaces modified with PSBBAm60 (a), PSBBAm70 (b), PSBBAm80 (c), PSBBAm90 (d), PSBBAm95 (e), PSBBAm99 (f), PSPB90 (g), PCMB90 (h),  and  PMPC90  (i).  (red  *)  The  peak  1070–1150  cm‐1  (peak  top  =  1110  cm‐1) represents the S=O stretching vibration of sulfonate groups in PSBBAm and PSPB. (blue  #)  The  peak  1064–1150  cm‐1  (peak  top  =  1105  cm‐1)  represents  the  C=O stretching vibration of the carbonyl group in PCMB. (green $) The peaks 1100–1290 cm‐1 (peak tops = 1162 and 1242 cm‐1) represent the P=O stretching vibration of the phosphoryl group in PMPC. ARTICLE  Journal of Materials Chemistry B 8 | J.  Mater.  Chem. B, 2025, 00, ??‐??   This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025   that of  the  surface  layers of PSPB90, PCMB90,  and PMPC90. That  is,  the surfaces with PSBBAm60 and PSBBAm70 had soft interfaces. Notably, the thickness of the surface with PSBBAm90 was  almost  the  same  as  that  of  the  surfaces  with  PSPB90, PCMB90,  and  PMPC90,  whereas  the  amount  of  protein adsorption to the surface with PSBBAm90 was larger than that with  PSPB90,  PCMB90,  and  PMPC90‐modified  surfaces.  We hypothesized that this is because the surfaces with the PSBBAm copolymer  were  relatively  hard,  due  to  hydrogen  bonding between the amide groups.  Additionally,  the  anti‐biofouling  property  of  the  SBBAm copolymers was  investigated using fibroblast adhesion (Figure 6). The cell adhesion to the surfaces modified with PSBBAm60–80 was  suppressed  to an extent equal  to or higher  than  that with  PSPB90,  PCMB90,  and  PMPC90.  In  contrast, most  cells adhered  to  the  surfaces  with  PSBBAm95  and  PSBBAm99, compared  to  the  surfaces  with  the  other  zwitterionic copolymers. The trend of this result  is consistent with that of the protein adsorption results. However, the amount of protein adsorption on the surfaces with PSBBAm95 and PSBBAm99 was similar to that with the glass substrate, whereas cell adhesion on  these  surfaces significantly decreased compared with  that on  the  bare  glass  surface.  This  is  because  of  the  excluded volume effect of polymers partially immobilized on the surface. The results of the protein adsorption and cell adhesion analyses showed  that  the  surfaces  with  PSBBAm60  and  PSBBAm70 possess high levels of the anti‐biofouling property. Although the optimum composition  for  the existing zwitterionic monomers (PSPB,  PCMB,  and  PMPC)  and  MPTMS  was  90:10,  for  the copolymer of SBBAm and MPTMS, the copolymer with a slightly larger MPTMS ratio exhibited excellent anti‐biofouling property. It  was  inferred  that  the  high  levels  of  the  anti‐biofouling property on the PSBBAm60‐ and PSBBAm70‐modified surfaces were because “their chemical properties were derived from the zwitterionic units” and “their physical properties were derived from  a  large  thickness”.  In  previous  works,10,18  the  authors indicated that the anti‐biofouling property disappeared on hard surfaces  even  though  they  were  covered  with  zwitterionic groups.  PSBBAm  is  an  acrylamide‐based  polymer,  and  the amide groups in the polymer chains form hydrogen bonds with the neighboring amide groups. Therefore, it is inferred that the main chains of the acrylamide‐based polymer are comparatively harder  than  those  of  the  methacrylate‐based  polymers. Consequently,  the PSBBAm‐modified  surface becomes a hard interface compared with the surfaces of the PSPB, PCMB, and PMPC.  The  PSBBAm‐modified  surfaces  require  sufficient thickness  to express  the anti‐biofouling property. To evaluate the  long‐term durability of the PSBBAm‐modified surface, the SBBAm70‐modified surface was used as an optimum, because the  silane  coupling  groups  that  remain  on  the  SBBAm60‐modified surface may affect the anti‐biofouling property.      Figure 5. Quantitative evaluation of protein adsorption  to  surfaces modified with PSBBAm60,  PSBBAm70,  PSBBAm80,  PSBBAm90,  PSBBAm95,  PSBBAm99,  PSPB90, PCMB90. and PMPC90  (n = 9). Significant difference: *p < 0.05, **p < 0.01. As a positive control, the protein adsorption to bare glass surface was also investigated in this evaluation. Figure 6. (A) Phase contrast images of cells cultured for 3 days on (a) a bare glass surface and surfaces modified with (b) PSBBAm60, (c) PSBBAm70, (d) PSBBAm80, (e) PSBBAm90, (f) PSBBAm95, (g) PSBBAm99, (h) PSPB90, (i) PCMB90, and (j) PMPC. Scale bar: 500 μm. (B) The number of cells adhered to bare glass and zwitterionic polymer‐modified surfaces (n = 6). Significant difference: *p < 0.05, **p < 0.01.  Journal of Materials Chemistry B   ARTICLE This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025  J. Mater. Chem. B, 2025, 00, 1‐9 | 9   Long‐term durability of anti‐biofouling property in zwitterionic polymers The  long‐term durability of surfaces modified with PSBBAm70 was evaluated by  incubating for various durations  in PBS. The surfaces modified with  PSPB90,  PCMB90,  and  PMPC90 were used as the control samples. The substrates were immersed for 1,  2,  4,  12,  52,  and  104  weeks  in  PBS  at  37  °C,  and  the maintenance  of  the  anti‐biofouling  properties  of  these substrates was investigated using a cell adhesion assay (Figure 7).  The  results  indicated  that  the  cells  adhered  to  PSPB90‐, PCMB90‐, and PMPC90‐modified surfaces incubated for 1 week in PBS. For  these  three samples, cell adhesion  increased with increasing incubation period in PBS. Almost all the cells seeded on  the  substrate  adhered  to  the  PSPB90‐,  PCMB90‐,  and PMPC90‐modified  surfaces  incubated  for  52  weeks  in  PBS. Conversely,  the  anti‐biofouling  property  of  the  PSBBAm70‐modified surface was maintained when incubated for 1 year in PBS.  This  was  because  the  hydrolytic  cleavage  of  the zwitterionic side chains was suppressed by (1) extremely slow hydrolysis of amide groups compared to the ester groups23 and (2)  the  formation  of  hydrogen  bonding  between  the  amide Figure 7. Durability evaluation of PSBBAm70‐, PSPB90‐, PCMB90‐, and PMPC90‐modified surfaces. Substrates modified with PSBBAm70, PSPB90, PCMB90, and PMC90 were incubated for 1, 2, 4, 8, and 12 weeks in PBS at 37 °C. The cells were then seeded on the substrates and cultured for 1 day. (A) Phase contrast images of cells cultured for 1 day on (a) PSBBAm70‐, (b) PSPB90‐, (c) PCMB90‐ and (d) PMPC‐modified surfaces incubated in PBS at 37 °C. (B) The number of cells adhered to the surfaces with (●) PSBBAm70‐, (■) PSPB90‐, (△) PCMB90‐ and (◊) PMPC90‐incubated in PBS at 37 °C (n = 6).  ARTICLE  Journal of Materials Chemistry B 10 | J.  Mater.  Chem. B, 2025, 00, ??‐??   This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025   groups in the acrylamide backbone. However, the cells slightly adhered to the surface with PSBBAm70 when  incubated for 1 year and 2 years in PBS (Average cell density: (1 year) 339 ± 129 cells/cm2,  and  (2  years)  5603  ±  3581  cells/cm2).  This  is presumably because a part of the SBBAm copolymer detached from the surface because of the hydrolysis of the ester groups in the MPTMS. To support our speculation, the disappearance of  copolymers  was  investigated  using  XPS  and  ATR‐IR measurements.  Unfortunately,  the  data  for  the  PSBBAm70‐modified surface incubated for 1 year were almost the same as those for the fresh surface with PSBBAm70, indicating that our surmise  could  not  be  confirmed.  Although  we  tried  to synthesize  an  acrylamide monomer with  the  silane  coupling side  chain,  the  target  monomer  could  not  be  obtained. Therefore,  the above consideration  is a  topic  for speculation. Nevertheless,  this  study  clarifies  that  the  SBBAm  polymer maintained the anti‐biofouling property over a long period.  We aimed to develop a novel coating material that maintains its anti‐biofouling  properties  for  several  years.  Consequently,  a method was evaluated to reduce the overall time required to assess the long‐term durability of the anti‐biofouling property. Particularly,  the  substrates  modified  with  zwitterionic copolymers were incubated in PBS at 70 °C, and these samples were then investigated using a cell adhesion assay (Figure S2). Low  levels  of  cell  adhesion  were  observed  on  the  surfaces modified with PSBBAm70 incubated in PBS at 70 °C for 4 weeks. Additionally,  the number of cells  that adhered  to  the  surface modified with PSBBAm70 incubated in PBS at 70 °C for 12 weeks (Figure S2, average cell density: 268 ± 26 cells/cm2) was similar to that of the PSBBAm70‐modified surface incubated in PBS at 37 °C for 1 year. From these results, it was estimated that the time  required  to  investigate  the  long‐term  durability  of zwitterionic  copolymers  could  be  reduced  by  approximately 2.5–3 times. Future studies will focus on investigating the long‐term  durability  for  a  few  years  using  high‐temperature incubations.  The current results clearly  indicate that the novel zwitterionic polymer  with  an  acrylamide  backbone  could  continuously express the anti‐biofouling property over a long period. To the best of our knowledge, SBBAm is the first zwitterionic monomer ever  reported  to have bio‐inactivity and  long‐term durability, and will contribute to the further development of biomaterials and anti‐biofouling materials. The currently used MPC and CMB monomers  are  excellent  and  important  for  manufacturing materials  that  require  anti‐biofouling  properties.  This  was evidenced by  this  investigation, which demonstrated  that  the surfaces modified with  PMPC  and  PCMB  exhibited  high  anti‐biofouling  property  levels  for  short  periods  (Figure  5–7). However,  the  findings  indicate  that  a  better  choice  of zwitterionic monomers  could  also  be  developed  to  cater  to application needs and  incorporate  factors  such as  fabrication cost,  characterization  of  the  coating  surfaces  (e.g.,  thickness and stiffness), and stability and duration of the anti‐biofouling property.  Effectiveness of the 2‐methyl group in the sulfoisobutylbetaine side chain A  sulfopropylbetaine  polymer  (PSPB)  becomes  insoluble  in water depending on the increase in molecular weight, and only dissolves  in  salt  solution.  Furthermore,  PSPB  with  high molecular weight  cannot  be  dissolved  in  salt  solution.  It  has often been highlighted that this is owing to the aggregation of polymers  with  associations  between  the  zwitterionic groups.24,25,32  To  suppress  the  ionic  association  between neighboring zwitterionic groups, SBBAm with an isobutyl group between  the  sulfonyl and quaternary ammonium groups was designed.  To  clarify  the  validity  of  the  design  concept  for  SBBAm,  the water solubility of the SBBAm homopolymer was  investigated by  comparing  it with  that of a  sulfopropylbetaine acrylamide (SPBAm) homopolymer. SPBAm was synthesized using a similar method as  that of SBBAm, with propanesultone  instead of 2‐butanesultone  (Figure  S3).  The  viscosity  average  molecular weight for the SBBAm and SPBAm homopolymers synthesized with the free radical polymerization was 5.0 × 104 and 3.6 × 104, respectively. The SBBAm homopolymer completely dissolved in water, whereas  the  aqueous  solution  containing  the  SPBAm homopolymer  became  clouded  (Figure  S4).  Consequently,  it was  inferred  that  the  water  solubility  of  the  SBBAm homopolymer  was  enhanced,  probably  because  of  (1)  the difference in conformation of the zwitterionic group associated with the existence of the methyl group and (2) the suppression of the interaction between the neighboring zwitterionic groups ascribable  to  the  steric  hindrance  of  the  methyl  group.  To support our assumption of  (1),  the distance between sulfonyl and  quaternary  ammonium  groups  was  evaluated  using  a molecular model  (Figure  S7).  The  results  indicated  that  the distance  between  the  sulfonyl  and  quaternary  ammonium groups of SBBAm became shorter compared with that of SPBAm. Additionally,  to  demonstrate  the  enhancement  of  the  anti‐biofouling property by the proximity of oppositely charged ions and steric hindrance in the side chain, the cell adhesion on the PSBBAm70‐modified  surfaces  was  compared  with  that  of PSPBAm70‐modified  surfaces,  which  was  polymerized  with SPBAm  and  MPTMS  at  a  molar  ratio  of  7:3.  The  surface conditions  for  PSPBAm70  were  the  same  as  those  for PSBBAm70,  as  shown  in  Figure  S5.  For  the  PSBBAm70‐  and PSPBAm70‐modified substrates incubated for 1–4 weeks in PBS at  37  °C,  cell  adhesion  was  investigated  by  evaluating  the maintenance of the anti‐biofouling property. Cell adhesion was significantly  suppressed  on  both  copolymer‐coated  surfaces, and  the anti‐biofouling property was maintained  for 4 weeks (Figure  S6).  However,  a  few  cells  adhered  to  the  surface modified with PSPBAm70. This indicates that the anti‐biofouling property on  the  surface with  the PSPBAm  copolymer  slightly disappeared,  partly  because  of  the  aggregation  of  the copolymer chains, depending on  the association between  the sulfopropylbetaine groups.24,25,32 These results clearly  indicate that  the  steric  hindrance  of  the  branched  methyl  group  is important for the suppression of the proximity and aggregation between  the  zwitterionic  side  chains.  Therefore,  it  was Journal of Materials Chemistry B   ARTICLE This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025  J. Mater. Chem. B, 2025, 00, 1‐9 | 11   demonstrated that the design concept used for the SBBAm was reasonable.  Finally,  the  construction  of  the  carboxymethylbetaine methacrylamide  (CMBAm,  Figure  S8) was  evaluated  as well, which  required  a  complicated purification process  and had  a low yield. The expression of  the anti‐biofouling property was investigated  using  the  PCMBAm70‐modified  substrate, which was polymerized with CMBAm and MPTMS at a molar ratio of 7:3. The preliminary results showed that the PCMBAm‐modified surface  possessed  anti‐biofouling  property  (Figure  S9).  If  an easy method for the synthesis of CMBAm can be developed, it can be expected as another  zwitterionic monomer  for use  in novel biomaterial manufacturing. Conclusions We  developed  a  novel  zwitterionic  monomer, sulfoisobutylbetaine  acrylamide  (SBBAm),  for  use  in  the construction  of  anti‐biofouling materials,  as  it  enables  their functional  properties  to  be  maintained  over  a  long  period. Surfaces  chemically  modified  with  SBBAm  copolymer demonstrated both anti‐biofouling property  in the short term and  a  yearly high durability.  This was because  the hydrolytic cleavage of  zwitterionic  side chains was  suppressed owing  to the introduction of an acrylamide backbone. Furthermore, the steric hindrance of the methyl group derived from an  isobutyl linker between the sulfonyl and quaternary ammonium groups promoted both the proximity of positive and negative charges in  the  zwitterionic  side  chains  and  the  suppression  of neighboring sulfobetaine side group aggregation, which are also considered  to  contribute  significantly  to  the  anti‐biofouling property and high durability. Although MPC and CMB polymers are  excellent  anti‐biofouling  materials,  the  SBBAm‐based polymer is a new candidate that expands the current options for designing  and  customizing  anti‐biofouling  materials  to  fit specific  objectives,  applications,  and  cost‐performance  aims. The  results  of  this  investigation will  likely  have  a  significant impact  on  academic  and  industrial  fields,  as  SBBAm  and  its polymer  can  be  used  to  generate  bio‐inactive materials with long‐term durability, which was previously not possible.  Author Contributions Ryoma  Takagi:  Methodology,  Validation,  Investigation,  Formal analysis, Data curation, Writing – original draft, Visualization. Ayaka  Moroto:  Investigation,  Formal  analysis,  Validation,  Data curation. Toshikazu  Yamamoto:  Methodology,  Investigation,  Validation, Formal analysis. Tadashi  Nakaji‐Hirabayashi:  Conceptualization,  Project administration,  Supervision,  Formal  analysis, Writing  –  review  & editing, Funding acquisition. Chiaki Yoshikawa: Conceptualization, Methodology, Writing – review & editing. Hiromi Kitano: Conceptualization,  Supervision, Writing –  review & editing. Shinpei Yamamoto: Conceptualization, Investigation. Yoshiyuki  Saruwatari:  Conceptualization,  Investigation,  Writing  – review & editing. Data Availability Statement All data supporting the findings of this study are available within the article and its Supplementary Information files. Conflicts of interest In this research, there are no conflicts to declare. Acknowledgements This  study  was  supported  by  the  Grant‐in‐Aid  (17KK01130, 18K19907, 22H03951) from the Ministry of Education, Culture, Sports,  Science  and  Technology  (MEXT),  Tokyo,  Japan;  the Hisaharu AME Charitable Research Foundation, Toyama, Japan; the Academic Research Grant from the Yamaguchi Educational and Scholarship Foundation; and THE HOKURIKU BANK Grant‐in‐Aid for Young Scientists. Additional support was provided by the  Joint Research Hub Program of  the National  Institute  for Materials  Science  (NIMS)  and  by  JST  SPRING  (Grant Number JPMJSP2145).  The  authors  are  also  grateful  to  Editage  for English language editing. References 1 M. Nishida, T. Nakaji‐Hirabayashi, H. Kitano, K. Matsuoka and Y. Saruwatari, J. Biomed. Mater. Res. A, 2016, 104(8), 2029–2036. 2 K. Ishihara, T. Kitagawa and Y. Inoue, ACS Biomater. Sci. Eng., 2015, 1(2), 103–109. 3 W. Zhao, Y. Zhu, J. Zhang, T. Xu, Q. Li, H. Guo, J. Zhang, C. Lin and L. Zhang, J. Mater. Sci., 2018, 53(19), 13813–13825. 4 Y. Wei, J. Zhang, X. Feng and D. Liu, J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 2017, 28(18), 2101–2116. 5 Y. Higaki, K. Hatae, T.  Ishikawa, T. Takanohashi, J.‐I. Hayashi and  A.  Takahara,  ACS  Appl. Mater.  Interfaces,  2014,  6(22), 20385–20389. 6 T. Nakano, S. Ando, N. Takata, M. Kawada, K. Muguruma, K. Sekiguchi, K. Saito, S. Yonemura, M. Eiraku and Y. Sasai, Cell Stem Cell, 2012, 10(6), 771–785. 7 S. Tada, C. Inaba, K. Mizukami, S. Fujishita, M. Gemmei‐Ide, H. Kitano, A. Mochizuki, M. Tanaka and T. Matsunaga, Macromol. Biosci., 2009, 9(1), 63–70. 8 X. Lin, K. Fukazawa and K. Ishihara, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7(31), 17489–17498. 9 S. Fujishita, C. Inaba, S. Tada, M. Gemmei‐Ide, H. Kitano and Y. Saruwatari, Biol. Pharm. Bull., 2008, 31(12), 2309–2315. 10 Y. Yamazawa, H. Kato, T. Nakaji‐Hirabayashi, C. Yoshikawa, H. Kitano,  K. Ohno,  Y.  Saruwatari  and  K. Matsuoka,  J. Mater. Chem. B, 2019, 7(27), 4280–4291. 11 K. Ishihara, K. Mitera, Y. Inoue and K. Fukazawa, Colloids Surf. B Biointerfaces, 2020, 194, 111205. 12 M. Nishida, T. Nakaji‐Hirabayashi and H. Kitano, Colloids Surf. B Biointerfaces, 2017, 152, 302–310. 13 I. Dueramae, M. Nishida, T. Nakaji‐Hirabayashi, K. Matsumura and H. Kitano, J. Mater. Chem. B, 2016, 4(32), 5394–5404. ARTICLE  Journal of Materials Chemistry B 12 | J.  Mater.  Chem. B, 2025, 00, ??‐??   This journal is © The Royal Society of Chemistry 2025   14 K. Ishihara, N. P. Ziats, B. P. Tierney, N. Nakabayashi and J. M. Anderson, J. Biomed. Mater. Res., 1991, 25(11), 1397–1407. 15 T.  Ueda,  A. Watanabe,  K.  Ishihara  and  N.  Nakabayashi,  J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 1991, 3(2), 185–194. 16 T. Moro, Y. Takatori, M. Kyomoto, K. Ishihara, M. Hashimoto, H.  Ito, T. Tanaka, H. Oshima, S. Tanaka and H. Kawaguchi, J. Orthop. Res., 2014, 32(3), 369–376. 17 H. Suzuki, L. Li, T. Nakaji‐Hirabayashi, H. Kitano, K. Ohno, K. Matsuoka  and  Y.  Saruwatari,  Colloids  Surf.  B  Biointerfaces, 2012, 94, 107–113. 18 K. Nomura, S. Mikuni, T. Nakaji‐Hirabayashi, M. Gemmei‐Ide, H.  Kitano,  H.  Noguchi  and  K.  Uosaki,  Colloids  Surf.  B Biointerfaces, 2015, 135, 267–273. 19 H. Kitano, H. Suzuki, K. Matsuura and K. Ohno, Langmuir, 2010, 26(9), 6767–6774. 20 T. Kondo, K. Nomura, M. Gemmei‐Ide, H. Kitano, H. Noguchi, K.  Uosaki  and  Y.  Saruwatari,  Colloids  Surf.  B  Biointerfaces, 2014, 113, 361–367. 21 K.  Ishihara, M. Mu,  T. Konno,  Y.  Inoue  and K.  Fukazawa,  J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 2017, 28(10–12), 884–899. 22 M. Mukai, D. Ihara, C.‐W. Chu, C.‐H. Cheng and A. Takahara, Biomacromolecules, 2020, 21(6), 2125–2131. 23 M. L. Bender, Chem. Rev., 1960, 60, 53–113. 24 L. Xu, P. Ma, Q. Chen, S. Lin and J. Shen, Prog. Chem., 2014, 26(2–3), 366–374. 25 G. T. M. Silva and F. H. Quina, Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 2019, 44, 168–176. 26 T.  Nakaji‐Hirabayashi,  Y.  Saruwatari,  K.  Matsuoka  and  S. Yamamoto, JP Patent, 2020‐108234, 2020. 27 L. Li, T. Nakaji‐Hirabayashi, H. Kitano, K. Ohno, T. Kishioka and Y. Usui, Colloids Surf. B Biointerfaces, 2016, 144, 180–187. 28 T.  Nakaji‐Hirabayashi,  K.  Kato,  Y.  Arima  and  H.  Iwata, Biomaterials, 2007, 28(24), 3517–3529. 29 T.  Nakaji‐Hirabayashi,  K.  Kato  and  H.  Iwata,  Bioconjugate Chem., 2009, 20(1), 102–110. 30 S. Tone, M. Hasegawa, L. Puppulin, G. Pezzotti and A. Sudo, Acta Biomater., 2018, 66, 157–165. 31 Y. Zhu, R. Batchelor, A. B. Lowe and P. J. Roth, Macromolecules, 2016, 49(2), 672–680. 32 Z. Li, B. Hao, Y. Tang, H. Li, T. C. Lee, A. Feng, L. Zhang and S. H. Thang, Eur. Polym. J., 2020, 132, 109704.