CN105611951A - 抗氧化性人造假体构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在角鲨烯存在下也难以产生机械性能的降低的人造假体及其制造方法。本发明的人造假体构件(1)是抗氧化性优异的构件，其特征在于，包含含有抗氧化剂和高分子材料的基材(2)、和覆盖所述基材(2)的表面(20)的包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜(40)。另外，本发明的人造假体构件(1)的制造方法包括：形成含有抗氧化剂和高分子材料的基材(2)的工序、用清洗液清洗所述基材(2)的表面(20)的工序、用包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜(40)覆盖清洗了的所述基材(2)的表面(20)的工序。

Description

抗氧化性人造假体构件
技术领域
本发明涉及一种抗氧化性优异的人造假体，特别涉及被用于头盖骨、关节等的修复中的抗氧化性优异的人造假体。
背景技术
以往，利用头盖骨用的人造假体(头盖骨片)来进行头盖骨的缺损部的修复。头盖骨片由生物体安全性的材料形成，例如已知有由陶瓷材料(磷灰石系陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等)、金属材料(钛、钛合金、钴-铬合金、不锈钢等)、高分子材料(聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚乙烯等)形成的头盖骨片(例如专利文献1～2)。
特别是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于具备轻量、高强度、优异的抗冲击性、良好的成形性等优异的物性，因此作为头盖骨片用的材料很有前途。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-89842号公报
专利文献2:日本实用新型登记第3181095号公报
发明内容
发明所要解决的问题
头盖骨片等人造假体由于长时间处于与体液接触的状态，因此会与体液中所含的物质接触，有可能吸附或吸收这些物质。已经得到如下的研究结果，即，如果不含有自由基的UHMWPE吸附或吸收体液中所含的角鲨烯、胆固醇或酯型脂肪酸，则压缩强度及弹性模量等机械性能就会降低(EvanS.Greenbaum等,"EffectoflipidabsorptiononwearandcompressivepropertiesofunirradiatedandhighlycrosslinkedUHMWPE:Aninvitroexperimentalmodel",Biomaterials25(2004)p.4479-4484)。
即，在含有包含UHMWPE等高分子材料的基材的人造假体的情况下，通过移植到体内，即使是不含有自由基的基材，也有可能吸附或吸收体液中的角鲨烯等而使机械性能降低。如果机械性能降低到无法容许的程度，就需要将所移植的人造假体置换为新的人造假体。
因而，本发明的目的在于，提供即使在角鲨烯存在下也难以产生机械性能的降低的人造假体及其制造方法。
用于解决问题的方法
本发明人等为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果发现，人造假体的机械性能的降低是由氧化引起，角鲨烯具有促进该氧化反应的性质，因此在角鲨烯存在下机械性能的降低变得明显，从而完成了本发明。
即，本发明的人造假体构件的特征在于，是抗氧化性优异的构件，包含含有抗氧化剂和高分子材料的基材、以及
覆盖所述基材的表面的包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜。
另外，本发明的抗氧化性优异的人造假体构件的制造方法包括：
形成含有抗氧化剂和高分子材料的基材的工序、
用清洗液清洗所述基材的表面的工序、
用包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜覆盖清洗了的所述基材的表面的工序。
发明效果
根据本发明的人造假体构件，通过使基材含有抗氧化剂，可以获得抗氧化性优异的人造假体材料。而且，通过将基材表面用(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜覆盖，可以抑制角鲨烯的吸附或吸收，其结果是，可以抑制由角鲨烯造成的氧化反应促进效果。由此，可以有效地提高人造假体构件的抗氧化性。即，通过同时具备含有抗氧化剂的基材、和覆盖该基材表面的高分子膜，可以获得即使在角鲨烯存在下也难以产生机械性能的降低的人造假体。
另外，根据本发明的人造假体构件的制造方法，通过包含清洗工序，可以提高高分子膜对于基材的密合性，获得抗氧化性优异的人造假体构件。
如此所述，利用本发明，可以抑制角鲨烯等由人造假体的基材吸附或吸收。
附图说明
图1是用于说明实施方式1的头盖骨片被固定于头盖骨的缺损部的样子的示意图。
图2是实施方式1的头盖骨片的示意图，图2(a)是主视图，图2(b)是图2(a)的从箭头(b)方向观看的侧视图，图2(c)是图2(a)的从箭头(c)方向观看的侧视图。
图3(a)～(b)是图2(a)的α-α线的示意剖面图。
图4是实施方式2的人造股关节的局部剖面图。
图5是用于说明实施例1的FTIR的测定方法的图，图5(a)是测定用试样的示意立体图，图5(b)是测定用试样片的主视图。
图6是表示根据实施例1的FTIR的测定结果算出的角鲨烯指数的曲线图。
图7是表示根据实施例1的FTIR的测定结果算出的角鲨烯指数的条形图。
图8是表示实施例2的氧化诱导实验的结果的曲线图。
图9是表示实施例2的氧化诱导实验的结果的条形图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。而且，在以下的说明中，根据需要使用表示特定的方向、位置的术语(例如“上”、“下”、“右”、“左”及包含这些术语的其他的术语)。这些术语的使用是为了使得参照附图的发明易于理解，而并非利用这些术语的意味来限定本发明的技术范围。另外，多个附图中显示的相同符号的部分表示相同的部分或构件。
＜实施方式1＞
本实施方式中，以头盖骨片1为例，对本发明的人造假体构件进行详述。
图1所示的本实施方式的头盖骨片1是用于填塞因脑手术或头盖骨折等而产生的头盖骨1100的缺损部1101的人造假体构件。利用头盖骨片1，可以保护位于头盖骨1100的内部的脑90。图1所示的头盖骨1100由头皮覆盖。
如图1～图2所示，头盖骨片1具有配置于头皮侧的外表面21、配置于脑90侧的内表面22、和在头盖骨片1的外周3中将内表面22与外表面21相连的外周面23。另外，在头盖骨片1中，形成有从内表面22贯穿到外表面21的2种孔(贯穿孔26、螺孔27)。螺孔27形成于头盖骨片1的外周3的附近，在将头盖骨片1固定于头盖骨1100时使用。贯穿孔26形成于螺孔27的内侧，在将延伸于脑90与头盖骨1100之间而包覆脑90的硬膜固定于头盖骨片1中时使用。
图3是本实施方式的头盖骨片1的剖面图。而且，图3中，为了使各构成容易理解，将各构成的厚度等加以强调地显示。
图3(a)中显示的头盖骨片1包括基材2、和覆盖基材2的表面20(外表面21、内表面22)的高分子膜40。
头盖骨片1中所使用的基材2含有高分子材料和抗氧化剂。本说明书中所谓“抗氧化剂”是用于提高高分子材料的抗氧化性的添加物，具有使引起氧化的起源物质(活性氧等)惰性化的能力等。作为基材2中所利用的高分子材料，例如可以使用PE系的材料。
基材2可以含有高分子材料及抗氧化剂以外的物质，然而也可以仅由高分子材料和抗氧化剂形成。
形成头盖骨片1的基材2的“基材用材料”由于含有高分子材料和抗氧化剂，因此可以对高分子材料的机械性能赋予由抗氧化剂所致的抗氧化性。由此，在将头盖骨片1移植到体内后，在头盖骨片1的基材2与氧化的起源物质(活性氧等)接触时，可以使这些起源物质惰性化。由此，就可以抑制基材2发生氧化劣化。
覆盖基材2的表面20的高分子膜40包含高分子，所述高分子包含(甲基)丙烯酸酯化合物。具体而言，该高分子膜40是将包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子链在表面排列而得的结构。
而且，本说明书中所谓“包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子”、“包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜”及“包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子链”应当理解为，不仅包括仅包含(甲基)丙烯酸酯化合物的物质，而且还广义地包括包含(甲基)丙烯酸酯化合物和其他的聚合性化合物的物质。
如上所述，根据研究结果可知，UHMWPE的机械特性因存在于生物体内的体液中所含的角鲨烯、胆固醇或酯型脂肪酸等而降低。本申请发明人等发现，其原因在于角鲨烯等促进高分子材料的氧化反应。此外发现，通过将基材2的表面用包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子的高分子膜40覆盖，可以抑制由角鲨烯等所致的促进氧化反应的效果。可以推测，通过将基材2的表面20用高分子膜40覆盖，就会阻碍角鲨烯等吸附或吸收于基材2的表面20，其结果是，角鲨烯难以向基材2内扩散，因此可以抑制由角鲨烯等所致的氧化反应促进效果。
将(甲基)丙烯酸酯化合物聚合物化而形成的高分子相对于角鲨烯等难溶。由此，通过在基材2的表面形成包含(甲基)丙烯酸酯化合物构成的高分子膜40，在头盖骨片1与角鲨烯接触时，高分子膜40因溶解于角鲨烯中而被除去的可能性小。由此，可以长时间获得抑制角鲨烯等向基材2内扩散的效果。
特别是在包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜40中，优选相对于角鲨烯等的溶解度低的高分子膜40，具体而言，优选相对于浓度100％的角鲨烯而言难溶(相对于浓度100％的角鲨烯的溶解度为3g/100g～0.01g/100g)、极为难溶(相对于浓度100％的角鲨烯的溶解度为0.1g/100g～0.01g/100g)或不溶(相对于浓度100％的角鲨烯的溶解度为0.01g/100g以下)的高分子膜40，特别优选极为难溶或不溶，最优选不溶性的高分子膜40。
作为本发明中所使用的(甲基)丙烯酸酯化合物，适合为确认了生物体安全性的(甲基)丙烯酸酯化合物。
另外，优选为显示出亲水性的(甲基)丙烯酸酯化合物，从如下所示的理由考虑可以认为，可以提高抑制角鲨烯等向基材2中渗透的效果。在(甲基)丙烯酸酯化合物显示出亲水性的情况下(例如末端基具有亲水基的情况等)，由(甲基)丙烯酸酯化合物形成的高分子膜40也显示出亲水性。由于亲水性的高分子膜40在生物体内保持水，因此在高分子膜40的表面形成水的层。该水的层可以抑制显示出疏水性的角鲨烯、胆固醇或酯型脂肪酸等脂质的渗透。即，如果设于头盖骨片1中的高分子膜40是含有亲水性的(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜40，则抑制角鲨烯等脂质向基材2中渗透的效果提高，因此优选。
此外，在含有磷酸胆碱基的情况下，由于与生物体膜的结构类似(石原：外科61卷132页(1999))，因此特别优选含有具有磷酸胆碱基的化合物。作为所述具有磷酸胆碱基的(甲基)丙烯酸酯化合物，例如可以举出2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2-丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、4-甲基丙烯酰氧丁基磷酸胆碱、6-甲基丙烯酰氧己基磷酸胆碱、ω-甲基丙烯酰氧基乙烯磷酸胆碱、4-苯乙烯基氧基丁基磷酸胆碱等。特别是可以举出2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(称作MPC)。特别优选2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)。
关于角鲨烯向UHMWPE中的吸收，有Oral等人的文献(EbruOral等,"Anewmechanismofoxidationinultrahighmolecularweightpolyethylenecausedbysqualeneabsorption",JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartB:AppliedBiomaterials100(2012)p.742-751)。在该文献中，规定有规定角鲨烯向UHMWPE材料中的吸收的程度的“角鲨烯指数(squaleneindex)”。该角鲨烯指数是根据FTIR的测定谱图，求出归属于聚乙烯的峰(峰位置1895cm-1)的面积、和归属于角鲨烯的峰(峰位置1145cm-1)的面积，由其比来相对地表示角鲨烯的吸收量。具体而言，聚乙烯的峰面积(A1895)是根据1850cm-1～1985cm-1的范围的FTIR谱图的面积求出，角鲨烯峰面积(A1145)是根据1134cm-1～1168cm-1的范围的FTIR谱图的面积求出。此后，作为“角鲨烯指数＝(角鲨烯峰面积A1145/聚乙烯峰面积A1895)”，算出角鲨烯指数。
根据Oral等人的结果，在角鲨烯中在120℃浸渍2小时的情况下，UHMWPE试样的表面的角鲨烯指数约为0.2～0.25。与之不同，本发明在角鲨烯中在120℃浸渍2小时后的头盖骨片1的表面20的角鲨烯指数优选为0.15以下。由此，就可以抑制角鲨烯的吸收量，抑制由角鲨烯吸收引起的基材2的氧化反应。
然而，作为高分子材料等的氧化容易度的指标，已知有“氧化诱导时间(OIT)”(ASTMD3895-07)。所谓诱导氧化时间，是利用差示扫描热量仪(DSC)从将气氛气体从氮气(N2)切换为氧气(O2)到看到由试样的氧化开始造成的放热的时间。可知OIT越长，则是越难以被氧化的(即抗氧化性越高的)材料。
本申请发明的头盖骨片1中，没有浸渍到角鲨烯液中的(未浸渍的)头盖骨片1的氧化诱导时间(T0)优选为2分钟以上。通常的UHMWPE的氧化诱导时间非常短，约为0.5分钟。与之不同，头盖骨片1具有2分钟以上的氧化诱导时间，因此与通常相比高4倍，可以具备极为优异的抗氧化性。
在借助向高浓度的角鲨烯液中的浸渍的加速实验中，在浓度100％的角鲨烯液中浸渍0.5小时后的头盖骨片1的氧化诱导时间(T0.5)优选为未浸渍时的氧化诱导时间T0的50％以上(即，T0.5为1分钟以上)，更优选在角鲨烯液中浸渍2小时后的头盖骨片1的氧化诱导时间(T2)为未浸渍时的氧化诱导时间T0的30％以上(即，T2为0.6分钟以上)。
如此所述，通过使T0.5为T0的50％以上、和/或T2为T0的30％以上，即使在长时间的体内设置后，也可以维持较高的氧化诱导时间。特别是，即使在浸渍2小时后，也可以维持高于通常的UHMWPE的氧化诱导时间(约0.5分钟)的氧化诱导时间。
而且，即使抗氧化性变低，也不会以与之相同的比率产生强度降低。即，即使头盖骨片1的抗氧化性相对于使用前的抗氧化性变为50％或30％，头盖骨片1的机械特性也不会变为50％或30％。由此，即使在抗氧化性变为50％或30％的情况下，也不会因氧化劣化而使UHMWPE崩溃，可以将机械特性维持足够高不变。
图3(b)所示的头盖骨片1中，如果高分子膜40不仅覆盖了基材2的表面20(外表面21、内表面22)，而且还覆盖了外周面23，则更加优选。
如上所述，推测高分子膜40具有抑制基材2吸附或吸收角鲨烯等的作用。由此，最好将面积大、且容易受到角鲨烯吸附或吸收的影响的内表面22及外表面21用高分子膜40覆盖。此外，如果将外周面23也用高分子膜40覆盖，则可以进一步抑制角鲨烯吸附或吸收的影响，因此更加优选。
此外，对于设于头盖骨片1的贯穿孔26的内侧面26a及螺孔27的内侧面(未图示)也是，如果用高分子膜40覆盖，则可以更进一步抑制角鲨烯吸附的影响，由此优选。
此处，对设于头盖骨片1的多个孔(贯穿孔26、螺孔27)的功能进行说明。
螺孔27是在将头盖骨片1固定于头盖骨1100时被用于将螺钉旋入。如图1所示，在头盖骨片1的固定时，可以使用固定用的金属片80。图1中例示的金属片80包括2个固定部81、82、和连结它们的带状构件83。在各固定部81、82中，形成有用于插入螺钉的孔。
为了利用金属片80将头盖骨片1固定于头盖骨1100中，将第一固定部81用骨螺钉810固定于头盖骨1100，将第二固定部82用螺钉820固定在头盖骨片1的螺孔27。由此，将头盖骨1100与头盖骨片1利用金属片80的带状构件83连接。
通过使用多个此种固定用金属片80，将头盖骨片1与头盖骨1100连接，就可以将头盖骨片1稳定地固定于头盖骨1100。
贯穿孔26是为了将覆盖脑90的硬膜固定于头盖骨片1中而使用的。硬膜是包覆脑90的硬质的膜，通常粘连在头盖骨1100的内表面。然而，由于嵌入缺损部1101的头盖骨片1不与硬膜粘连，因此硬膜就会松垂。因而，为了将硬膜吊起，需要将硬膜固定于头盖骨片1中。一般而言，使用缝合线，将硬膜固定于头盖骨片1。
在进行脑90的手术时，在头盖骨1100的缺损部1101的范围中，将从头盖骨1100剥离的硬膜切开而使脑90露出。手术结束后，将硬膜的切开部用缝合线85缝合，将缺损部1101用头盖骨片1覆盖。此时，将缝合了硬膜的缝合线85的两端从内表面22侧向外表面21侧地插穿设于头盖骨片1的多个贯穿孔26中的相邻的2个贯穿孔26。将头盖骨片1固定于头盖骨1100后，将缝合线85的两端在头盖骨片1的外表面21侧结扎。由此，就可以将硬膜固定于头盖骨片1，将硬膜吊起。
接着，对本发明的人造假体构件(头盖骨片1)的制造方法进行说明。
头盖骨片1的制造方法包括：
工序1.将基材2成形的工序、
工序2.清洗基材2的表面20的工序、
工序3.在表面20形成高分子膜40的工序。
而且，也可以在工序1与工序2之间，包括将基材2中所含的高分子材料交联的交联工序(交联工序1-A、1-B)。
以下，对各工序进行详述。
(工序1.将基材2成形的工序)
该工序1中，将含有抗氧化剂和高分子材料的基材2成形。作为成形方法，可以利用如下的加工法，即，准备含有抗氧化剂和高分子材料的基材用材料的块材，切削加工该块状的基材用材料，成形为基材2的形状。块状的基材用材料例如可以将粉末状、粒状或颗粒状的高分子材料(例如超高分子量PE(UHMWPE)材料)和抗氧化剂(液状或粉末状)混合，将所得的混合物利用压缩成型、挤出成型或注射成型来制造。在作为高分子材料使用UHMWPE的情况下，UHMWPE为热塑性树脂，然而由于即使在熔融温度以上流动性也低，因此最好将固体状(特别是粉末状或粒状)的UHMWPE投入模具中在高热高压条件下成型。
此处压缩成型例如可以包括常温压缩阶段、压力下降温度升高阶段、高温高压维持阶段、和冷却阶段。
常温压缩阶段中，将包含UHMWPE和抗氧化剂的混合物的原料粉末投入成形模具中，在压力200～250MPa、温度25℃(常温)下进行1～10分钟压缩(压制)。
在压力下降温度升高阶段中，将压力从常温压缩阶段中设定的值降低至20～35MPa，将温度从25℃升高至140～275℃，保持10～40分钟。
在高温高压维持阶段中，在将温度以压力下降温度升高阶段中设定的高温保持的状态下，将压力从压力下降温度升高阶段中设定的值升高至100～180MPa，保持1～10分钟。
冷却阶段中，在将压力以高温高压维持阶段中设定的值保持的状态下，用10～50分钟，将温度从高温高压维持阶段中设定的值慢慢地冷却至25℃(常温)。
最后释放压力而从模具中取出，得到压缩成型体。在此处得到的压缩成型体中，含有维生素E类等抗氧化剂。
利用压缩成型、挤出成型或注射成型得到的基材用材料可以在利用切削加工整理好形状后用于高分子膜形成工序。
而且，也可以使用将混合粉末以基材2的形状压缩成型或注射成型的成形方法(所谓的近净成型法)。由于利用近净成型法成形的基材2不需要切削加工，或只需要轻微地切削即可，因此可以减少切削加工中花费的费用和工夫。
而且，头盖骨片1可以与依患者而不同的缺损部的形状、尺寸匹配地定制形成。在手术之前，利用计算机断层扫描(CT)等取得头盖骨患部的三维数据，基于该三维数据进行头盖骨片1的形状设计。基于该形状设计，对基材用材料利用计算机控制加工进行加工，就可以制作所需的尺寸形状的头盖骨片1。
(交联工序1-A：高能射线照射工序)
为了提高基材2的耐磨损性，也可以对构成基材2的高分子材料进行交联处理(crosslink处理：CL)。例如，对成形前的块状的基材用材料照射高能射线(例如X射线、γ射线或电子束)，使基材用材料中所含的高分子材料(例如PE)交联，由此制造“被交联了的块状的基材用材料(例如含有被交联了的UHMWPE(CLPE)等交联高分子材料)”，对所得的“被交联了的块状的基材用材料”进行切削加工就可以得到基材2。
交联处理中，通过对基材用材料照射高能射线，而使基材用材料中所含的高分子材料内产生自由基。利用该自由基，在高分子材料的分子链间产生键合，使高分子材料变为网状结构。由于该网状结构，高分子材料内的分子链间的结合力提高，高分子材料的机械特性(例如耐磨损性、抗冲击性等)提高。
在其他例子中，也可以首先准备含有高分子材料(例如PE)的基材2，向该基材2照射高能射线而对高分子材料进行交联处理。
在像本发明那样含有抗氧化剂的基材2的情况下，由于基材2内产生的自由基中的一部分被抗氧化剂捕捉，因此难以推进交联反应。由此，为了在含有抗氧化剂的基材2内推进充分的交联反应，需要以较高的剂量(例如为75kGy～200kGy、更优选为100kGy～150kGy)照射高能射线。而且，在不含有抗氧化剂的PE中，通过照射50～100kGy的高能射线，就可以推进充分的交联反应。
(交联工序1-B：热处理工序)
也可以在照射高能射线后，对高分子材料进行热处理。通过进行热处理，因高能射线照射而在高分子材料内产生的自由基就会更加有效地引起交联反应，因此可以促进交联反应。热处理的温度范围优选为110～130℃，热处理的处理时间优选为2～12小时的范围。
如此所述，交联处理无论是在成形加工之前还是之后都可以进行。然而，基于以下的理由，最好在成形加工之前进行交联处理。由于交联处理中所必需的高能射线照射有可能使基材2的尺寸改变，因此在成形加工之后进行交联处理不理想。另外，基于以下的理由，最好在“工序2.清洗表面20的工序”之前进行交联处理。
本发明中，在“工序2.清洗表面20的工序”之后进行“工序3.形成高分子膜的工序”。由于表面20的清洗效果随时间推移而降低，因此在这些工序期间进行其他处理(例如交联处理)是不理想的。另外，由于交联处理中所必需的高能射线照射对于高分子膜40而言不利，因此在“工序3.形成高分子膜的工序”之后进行交联处理不理想。从这些理由考虑，优选在清洗工序之前进行交联处理。
而且，高分子材料的交联处理也可以通过向基材用材料中添加交联剂而进行。然而，由于人造关节中所用的头盖骨片1被长时间地设置于生物体内，因此使用生物体安全性不确定的交联剂是优选的。
(工序2.清洗表面20的工序)
该工序中，利用清洗液清洗基材2的表面的至少一部分(具体而言是表面20)。利用该工序，在其后的“工序3.形成高分子膜40的工序”中，可以在表面20形成缺陷少的高分子膜40。
为了形成高分子膜40，将构成高分子膜40的高分子链接枝结合在基材2的表面20。利用接枝结合，可以将高分子链稳定地固定化在基材2的表面20。此外，通过控制接枝结合时的条件(例如增强紫外线照射强度、提高聚合引发剂浓度、延长紫外线照射时间等)，可以增多聚合引发点。其结果是，可以在基材2的表面20形成多个接枝高分子链，可以提高高分子膜的密度。
然而，如果在基材2的表面20存在有抗氧化剂，则可以看到难以在表面20接枝结合高分子链的趋势。对此可以认为是因为，抗氧化剂夹设于形成高分子膜40的单体与表面20之间，单体无法接近表面20，其结果是，无法在该附近区域接枝结合高分子链。由此，在表面20的附近区域中，在高分子膜40中产生孔，和/或在高分子膜40与表面20之间产生间隙。
另外，构成高分子膜40的高分子链是借助使用了在表面20表面产生的自由基的表面引发接枝聚合反应形成。然而，根据高分子材料中所含的抗氧化剂的种类，会捕捉该自由基聚合中所必需的自由基而使之惰性化，因此可能阻碍表面引发接枝聚合反应。该情况也被认为是产生高分子膜40的孔及间隙的原因之一。
因而，在形成高分子膜40之前清洗表面20，仅从表面20除去抗氧化剂，由此就可以使形成高分子膜40的单体接近整个表面20。其结果是，可以形成不具有孔或间隙等缺陷或缺陷少的高分子膜40。
如上所述，在清洗的工序中，目的在于清洗表面20的抗氧化剂。因此，所使用的清洗液适合为抗氧化剂的清洗效果高的清洗液。另一方面，如果作为清洗液使用能够溶解构成基材2的高分子材料的有机溶剂，就有可能对表面20的表面造成损伤，因此不优选。另外，还会使高分子材料的内部所含的抗氧化剂的浓度降低而有可能降低头盖骨片1的抗氧化能力，因此不优选。因此，作为清洗液，优选使用含有表面活性剂的水溶液。亲油性的抗氧化剂可以利用表面活性剂的清洗效果除去，亲水性的抗氧化剂可以利用作为溶剂的水除去。另外，含有表面活性剂的水溶液还有对包含有机材料的基材2造成损伤的可能性极低的优点。
清洗工序中，可以在使基材浸渍于含有表面活性剂的清洗液中的状态下，以清洗温度40～80℃、更优选70～80℃、清洗时间6～48小时、更优选12～48小时进行。如果在该条件下进行清洗，则在其后的工序中形成高分子膜40时，可以形成孔或间隙等缺陷极少的高分子膜40。例如，如果以清洗温度70℃、清洗时间6小时进行清洗，则可以形成缺陷少的高分子膜40。而且，在清洗温度低于70℃时，通过使清洗时间多于6小时，则可以获得相同的效果。在清洗温度高于70℃时，使清洗时间少于6小时，也可以获得相同的效果。
(工序3.形成高分子膜40的工序)
该工序中，通过在清洗后的基材2的表面的至少一部分(具体而言是表面20)利用接枝结合固定利用(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子链，而在基材2的表面20形成高分子膜40。
在制造本发明的头盖骨片1时，需要将高分子膜40固定在头盖骨片1的表面20。以往已知有几个固定方法，而本发明中通过利用从表面20表面引发的接枝聚合反应，使作为(甲基)丙烯酸酯化合物的聚合性单体结合在表面20而将高分子膜40固定。该方法具有如下优点，即，可以不使构成头盖骨片1的高分子材料的强度等性能劣化地仅对表面20进行修饰，并且结合部分在化学上稳定，此外，可以在基材2的表面20形成大量的聚(甲基)丙烯酸酯而提高高分子膜40的密度。
形成高分子膜40的具体的步骤包括在使(甲基)丙烯酸酯化合物单体与表面20接触的状态下照射紫外线。紫外线强度优选为0.5mW/cm2以上，可以在表面20形成高分子膜40。照射强度更优选为1.0mW/cm2～13.0mW/cm2，可以形成缺陷少的高分子膜40。照射强度更优选为1.0mW/cm2～9.5mW/cm2，特别优选为2.0mW/cm2～9.5mW/cm2，可以形成缺陷更少的高分子膜40。从制造效率的观点考虑，照射强度最优选为2.0mW/cm2～5.0mW/cm2。如果是该照射强度的范围，则可以形成缺陷非常少的高分子膜40。
另外，紫外线的照射时间优选为0.5小时～24小时，例如在紫外线照射强度为0.5mW/cm2以上的范围中，可以在表面20形成连续的高分子膜40。照射时间更优选为0.5小时～12小时，例如在紫外线照射强度为1.0mW/cm2以上的范围中，可以在表面20形成连续的高分子膜40。照射时间进一步优选为0.5小时～6小时，例如在紫外线照射强度为2.0mW/cm2以上的范围中，可以在表面20形成连续的高分子膜40。照射时间特别优选为0.5小时～3小时，例如在紫外线照射强度为5.0mW/cm2以上的范围中，可以在表面20形成连续的高分子膜40。另外，从制造效率的观点考虑，照射时间优选为3小时以下。
在将形成高分子膜40时照射的紫外线换算为总能量(＝强度(mW/cm2)×时间(秒))时，总能量优选为6000mJ/cm2～70000mJ/cm2，可以在表面20形成连续的高分子膜40。总能量更优选为7000mJ/cm2～50000mJ/cm2，可以形成缺陷少的高分子膜40。总能量进一步优选为10000mJ/cm2～45000mJ/cm2，可以形成缺陷更少的高分子膜40。
为了使(甲基)丙烯酸酯化合物单体与表面20接触，例如也可以将头盖骨片1的表面20浸渍于含有聚合性单体的溶液中。通过在浸渍于溶液中的状态下，向表面20照射紫外线，就可以在表面20形成高分子膜40。
如果像这样在浸渍于溶液中的状态下形成高分子膜40，则可以容易地形成不仅覆盖基材2的表面20(外表面21、内表面22)、而且还将外周面23、贯穿孔26的内侧面26a及螺孔27的内侧面全都覆盖的高分子膜40。
作为本发明中合适的溶液，可以举出水以及醇类及该醇类的水溶液。所使用的溶液需要至少可以将(甲基)丙烯酸酯化合物单体溶解或分散，另外优选难以侵蚀或溶解基材的溶液。
溶液中的聚合性单体的浓度优选为0.15mol/L～1.0mol/L，可以在表面20形成高分子膜40。聚合性单体的浓度更优选为0.27mol/L～1.0mol/L，可以形成连续的高分子膜40。聚合性单体的浓度进一步优选为0.27mol/L～0.8mol/L，特别优选为0.27mol/L～0.55mol/L，可以形成缺陷少的高分子膜40。
而且，从形成优选的高分子膜40的观点考虑，聚合性单体的浓度也可以大于1.0mol/L。然而，在制备大于1.0mol/L的浓度的溶液的情况下，使聚合性单体溶解于溶剂中就会极为困难。另外，由于在聚合性单体中还含有价格高的物质，因此如果使用浓度大于1.0mol/L的溶液，制造成本就有可能增加。
另外，也可以在所述紫外线的照射之前，将光聚合引发剂涂布于基材2的表面的至少一部分(具体而言是表面20)。所谓光聚合引发剂，是通过以激发所必需的强度照射激发所必需的波长的光(例如紫外线等)而被激发产生自由基的化合物。当向涂布于表面20的光聚合引发剂照射紫外线等时，首先就会在光聚合引发剂中产生自由基。接下来，该产生出的自由基迁移到表面20，迁移来的表面20表面的自由基与溶液中的聚合性单体反应，引发接枝聚合。溶液中的聚合性单体连续不断地聚合，形成高分子链。由覆盖表面20的高分子链的集合体构成高分子膜40。
如果考虑此种高分子链的生长过程，则可以推测高分子膜40的厚度受到溶液中的聚合性单体的浓度的影响。
在高分子链的生长过程中，一旦溶液中的聚合性单体接触到位于高分子链的末端的自由基，自由基就会攻击聚合性单体而进行聚合。为了使高分子链长增长，就需要以使聚合性单体在发生自由基的停止反应之前与自由基接触的方式提高接触概率。
溶液的聚合性单体浓度及溶液的温度被认为对聚合性单体与自由基接触的概率造成影响。例如，如果聚合性单体浓度过低，则自由基遇到聚合性单体的概率变低，在与聚合性单体接触之间发生惰性化的自由基将会增加。另外，如果溶液的温度过低，则溶液中的单体的运动性降低，自由基遇到聚合性单体的概率变低，在与聚合性单体接触之前发生惰性化的自由基将会增加。其结果是，将会形成长度短的高分子链(即厚度薄的高分子膜40)。其结果是，将会形成长度短的高分子链(即厚度薄的高分子膜40)。由此认为，要延长高分子链(即，要增厚高分子膜40)，就应当使用一定的浓度以上及一定的温度以上的聚合性单体溶液。
聚合性单体溶液的合适浓度可能随着其他的聚合条件而变动，例如也可以是0.15mol/L以上。聚合性单体溶液的合适温度可能随着其他的聚合条件而变动，例如也可以是40℃以上。
所得的高分子膜40的密度可能随着紫外线的强度、照射时间而改变。
另外，在高分子膜形成工序后，优选进行借助γ射线照射的杀菌处理。例如，可以利用25kGy～75kGy的γ射线照射进行杀菌处理。
以下，对适于本发明的人造假体构件1及其制造方法的材料进行详述。
(基材2)
人造假体构件1的基材2由含有高分子材料和抗氧化剂的基材用的材料成形。
(高分子材料)
作为基材2中所含的高分子材料，例如可以使用PE系的材料。PE系材料与可以用于人造假体构件中的其他的高分子材料(聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮)不同，在分子内具有双键。因此，当向PE系材料照射高能射线时，该双键就会断裂而产生自由基，可以生成分子间交联。
PE系材料当中，特别优选使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。UHMWPE在PE系材料当中耐磨损性、耐变形性等机械特性优异，因此适合于基材2。由于UHMWPE的分子量越大则耐磨损性越高，因此优选使用至少分子量为1×106g/mol(100万g/mol)以上、优选分子量为3×106g/mol(300万g/mol)以上、更优选为3×106g/mol(300万g/mol)～7×106g/mol(700万g/mol)、特别优选为3×106g/mol(300万g/mol)～4×106g/mol(400万g/mol)的UHMWPE。
此处，构成基材的UHMWPE的分子量是在135℃下利用十氢化萘(decalin)溶液的粘度测定以下述式(1)确定的值。
[数1]
分子量＝5.37×104×(固有粘度)1.49…(1)
特别是在作为头盖骨片1等人造假体构件使用的情况下，未交联的UHMWPE的一方的机械特性(例如抗冲击性、拉伸强度等)比使UHMWPE交联而得的交联聚乙烯(crosslinkpolyethylene：CLPE)优异，因此适合。另一方面，在用于滑动构件中的情况下，CLPE的一方的耐磨损特性比未交联的UHMWPE优异，因此适合。
(抗氧化剂)
作为基材2中所含的抗氧化剂，可以利用具有酚性羟基或生育三烯酚基的抗氧化剂。具体而言，可以使用受阻胺系抗氧化剂、受阻酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、脂溶性维生素E类(生育酚类)等。
作为受阻胺系抗氧化剂，例如可以举出1，2，2，6，6-五甲基哌啶基甲基丙烯酸酯、2，2，6，6-四甲基哌啶基甲基丙烯酸酯、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)癸二酸酯、琥珀酸二甲酯与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物、N，N’，N”，N”’-四-(4，6-双(丁基-(N-甲基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)氨基)-三嗪-2-基)-4，7-二氮杂癸烷-1，10-二胺、双(2，2，6，6-四甲基-1-(辛氧基)-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)[[3，5-双(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸酯、环己烷与过氧化N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺-2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的反应产物与2-氨基乙醇的反应产物、双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯、1，2，3，4-丁四羧酸四(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯等。
作为受阻酚系抗氧化剂，例如可以举出2-叔丁基-4-甲氧基苯酚、3-叔丁基-4-甲氧基苯酚、2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯及四[亚甲基-3-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等。
作为磷系抗氧化剂，例如可以举出亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基异癸基酯、亚磷酸苯基二异癸基酯、亚磷酸4，4’-亚丁基-双(3-甲基-6-叔丁基苯基二(十三烷基))酯、环状新戊烷四基双(壬基苯基)亚磷酸酯、环状新戊烷四基双(二壬基苯基)亚磷酸酯、环状新戊烷四基三(壬基苯基)亚磷酸酯、环状新戊烷四基三(二壬基苯基)亚磷酸酯、10-(2，5-二羟基苯基)-10H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯及亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯等。
作为硫系抗氧化剂，例如可以举出二月桂基3，3’-硫代二丙酸酯、二硬脂基3，3’-硫代二丙酸酯、N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺及N-正丁基苯磺酰胺等。
作为脂溶性维生素E类(生育酚类)的抗氧化剂，例如包括生育酚及生育三烯酚以及它们的衍生物等，可以举出α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚、dl-α-生育酚、dl-β-生育酚、dl-γ-生育酚、dl-δ-生育酚、乙酸dl-α-生育酚、烟酸-dl-α-生育酚、亚油酸-dl-α生育酚、琥珀酸dl-α-生育酚等生育酚及其衍生物、α-生育三烯酚、β-生育三烯酚、γ-生育三烯酚、δ-生育三烯酚等。它们可以单独使用，也可以并用多种，然而优选以混合物的状态使用的情况，作为混合物的状态的物质包括被称作萃取生育酚、混合生育酚等的物质。
这些抗氧化剂当中，维生素E由于生物体安全性高、另外对脑90的不良影响少，因此优选用于生物体内使用的人造假体构件中。
而且，在上述的抗氧化剂以外，维生素A、维生素C等维生素类、芳香族胺类、具有醛基或酮基的胺类、氨基苯酚的盐及缩合物也可以作为抗氧化剂使用。另外，如果使用难溶于角鲨烯中的抗氧化剂，则可以期待进一步抑制角鲨烯的吸收、扩散的效果，因此更加优选。
对于抗氧化剂的含量，从氧化防止效果的观点考虑，相对于构成基材2的高分子材料优选为0.01～5重量％，更优选为0.05～0.7重量％，特别优选为0.05～0.15重量％。
而且，抗氧化剂还可以消灭在使基材2交联反应时产生的自由基。然而，如果抗氧化剂的含量为0.01～5重量％的范围内，则可以使交联反应进行，可以获得含有CLPE的基材2。
(高分子膜40)
在高分子膜40的形成时，使用利用(甲基)丙烯酸酯化合物的聚合性单体，然而特别是通过选择在角鲨烯中难溶、极为难溶或不溶、且具有能够与构成基材2的高分子材料接枝聚合的官能团的单体，就可以在头盖骨片1的表面20接枝结合高分子膜40。(甲基)丙烯酸酯化合物优选为(甲基)丙烯酸酯。
作为适于本发明的(甲基)丙烯酸酯化合物，例如有(甲基)丙烯酸；(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯；(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯；(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁酯等(甲基)丙烯酸烷氧基酯；(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯；(甲基)丙烯酸缩水甘油酯；(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、包括γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)三甲氧基硅烷等硅烷化合物的(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酸的环氧乙烷加成物；(甲基)丙烯酸三氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-三氟甲基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基-2-全氟丁基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟甲酯、(甲基)丙烯酸二全氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-全氟甲基-2-全氟乙基甲酯、(甲基)丙烯酸2-全氟己基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟癸基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟十六烷基乙酯等含有氟基的(甲基)丙烯酸酯；甲基丙烯酸2-(膦酰氧基)乙酯；甲氧基低聚乙二醇甲基丙烯酸酯等含有低聚乙二醇的(甲基)丙烯酸酯化合物等。
高分子膜40可以是由1种(甲基)丙烯酸酯化合物形成的聚合物(polymer)的膜，或者也可以是由2种以上的(甲基)丙烯酸酯化合物形成的共聚物(copolymer)。
MPC单体具有如下所示的化学结构式，具备磷酸胆碱基和聚合性的甲基丙烯酸单元。MPC单体具有可以利用自由基聚合容易地形成高分子量的MPC聚合物的特征(Ishihara等人：PolymerJournal杂志22卷355页(1990))。因此，如果由MPC单体来合成高分子膜40，则可以在较为缓和的条件下进行高分子膜40与表面20的接枝结合，此外可以形成密度更高的高分子膜40，在表面20形成大量的不溶于角鲨烯中的基于(甲基)丙烯酸酯的高分子链。
[化1]
而且，本发明中可以使用的高分子膜40不仅可以利用由1种或2种以上的(甲基)丙烯酸酯化合物单体构成的聚合物形成，也可以利用包含上述的1种或2种以上的(甲基)丙烯酸酯化合物单体、和具有抗感染性、抗血栓性和/或良好的与骨的结合性等功能的单体(例如甲基丙烯酸丁酯单体、甲基丙烯酸丙基三甲氧基硅烷单体等)的共聚物形成。由此，也可以对高分子膜40附加抗感染性、抗血栓性、与骨的结合性的提高等功能。
(清洗液)
本发明的制造方法中所使用的清洗液可以是含有有机溶剂或水的清洗液。清洗液特别优选在水中溶解有表面活性剂的清洗液。抗氧化剂中的脂溶性的物质(例如维生素E类)可以利用表面活性剂的水溶液容易地除去。
表面活性剂只要根据作为除去对象的抗氧化剂适当地选择即可，可以使用阳离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂及两性表面活性剂的任意一种表面活性剂。在作为抗氧化剂使用了维生素E类的情况下，优选非离子性表面活性剂。
表面活性剂的例子为非离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、两性表面活性剂。特别优选非离子性表面活性剂。
作为非离子性表面活性剂，优选HLB值10～18(特别是HLB值13～18)的聚氧乙烯系表面活性剂。作为聚氧乙烯系表面活性剂，可以使用聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(Tween20(注册商标))、聚氧乙烯辛基苯基醚(例如聚氧乙烯对叔辛基苯基醚)、聚氧乙烯壬基苯基醚(例如聚氧乙烯对叔壬基苯基醚)等。由于Tween20(注册商标)是食品添加物的1种，因此人体安全性高，适于作为清洗液中使用的表面活性剂。
非离子性表面活性剂既可以单独使用，也可以混合使用2种以上。非离子性表面活性剂的浓度只要是可以除去基材表面的抗氧化剂的浓度即可，优选为0.01～10.0重量％，更优选为0.1～5.0重量％，进一步优选为0.1～1.0重量％，特别优选为0.3～1.0重量％。
(紫外线照射用的光源)
作为紫外线(例如波长300～400nm)的照射用的光源，可以使用各种光源。例如可以使用高压水银灯(理工科学产业株式会社制UVL-400HA)、LED(株式会社YEV制MeV365-P601JMM)等。
(交联处理用的高能射线源)
作为交联处理中使用的高能射线源，可以使用各种射线源装置。例如，作为γ射线源，可以使用以Co(钴)60作为放射线源的放射装置，作为电子束源，可以使用放射电子束的加速器。
＜实施方式2＞
本发明是被长时间移植到体内的人造假体构件，可以适用于在基材中使用高分子材料的全部构件。本实施方式中，对可以应用本发明的人造假体构件的例子进行说明。
(人造关节)
如图4所示的人造股关节中，由固定于髋骨103的臼盖104中的臼杯100、和固定于股骨105中的股骨柄120构成。该臼杯100可以使用本发明的人造假体构件。臼杯100包含含有高分子材料和抗氧化剂的基材102、和覆盖基材102的表面的高分子膜140。高分子膜140可以在臼杯100的表面当中至少覆盖容易发生氧化的区域(例如，高分子膜140覆盖在将臼杯100固定于臼盖104后与体液接触的表面的区域)，抑制角鲨烯等脂质的浸渍。具体而言，由于臼杯100的内表面116(股骨柄120的骨头122滑动的面)和端面115与体液接触，因此优选由高分子膜40覆盖。而且，当将臼杯100固定于臼盖104时，则臼杯100的外表面114基本上不会与体液接触，因此也可以不形成高分子膜140。
本发明的人造假体构件在人造股关节以外，还可以作为人造肩关节、人造肘关节、人造膝关节、人造足关节、人造指关节等人造关节中所含的滑动构件等使用。
实施例1
(角鲨烯指数的测定)
为了研究角鲨烯向本申请的人造假体构件1的吸附或吸收，准备了长方体状的试样(i)～(iv)。各试样的制造条件如下所示。
·试样(i)：交联聚乙烯试样(CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射50kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应。从所得的CLPE中切出长方体状的试样块(纵10mm×横6mm×高20mm)，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(i)。
·试样(ii)：由高分子膜覆盖了的CLPE试样(PMPC-接枝CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射50kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应，从所得的CLPE中切出长方体状的试样块(纵10mm×横6mm×高20mm)。将所得的CLPE试样块浸渍于清洗液(浓度1.0重量％Tween20(注册商标)水溶液)中，一边搅拌一边清洗12小时。清洗温度设为70℃。清洗后，将CLPE试样块在二苯甲酮(光聚合引发剂)的丙酮溶液(浓度10mg/mL)中浸渍30秒后，立即提起，除去CLPE试样块的表面的溶剂。在将CLPE试样块浸渍于MPC水溶液(浓度0.5mol/L、水溶液温度60℃)中的状态下，向CLPE试样块的表面照射强度5.0mW/cm2的紫外线(波长300～400nm)90分钟(1.5小时)。由此，形成与CLPE试样块的表面接枝结合了的高分子膜(MPC聚合物膜)40，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(ii)。
·试样(iii)：含有抗氧化剂的交联聚乙烯试样(HD-CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末与抗氧化剂(维生素E：α-生育酚)的液体混合而制备出混合粉末。维生素E的含量相对于UHMWPE为0.1重量％。将混合粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射100kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应。而且，由于维生素E具有消灭用于引发交联反应的自由基的特性，因此含有维生素E的UHMWPE与不含有维生素E的UHMWPE相比，难以引起交联反应。因而，在试样(iii)及(iv)中，将γ射线的照射线量设为试样(i)及(ii)的2倍。而且，所谓“HD-CLPE”，是指提高照射剂量而使之交联的(即high-dose，高剂量)CLPE。从所得的HD-CLPE中切出长方体状(纵10mm×横6mm×高20mm)试样块，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(iii)。
·试样(iv)：由高分子膜覆盖了的抗氧化剂CLPE试样(PMPC-接枝HD-CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末、和抗氧化剂(维生素E：α-生育酚)的液体混合而制备出混合粉末。维生素E的含量相对于UHMWPE为0.1重量％。将混合粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射100kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应，从所得的HD-CLPE中切出长方体状的试样块(纵10mm×横6mm×高20mm)。将所得的HD-CLPE盘浸渍于清洗液(浓度1.0重量％Tween20(注册商标)水溶液)中，一边搅拌一边清洗12小时。清洗温度设为70℃。清洗后，将CLPE试样块在二苯甲酮(光聚合引发剂)的丙酮溶液(浓度10mg/mL)中浸渍30秒后，立即提起，除去HD-CLPE试样块表面的溶剂。在将HD-CLPE试样块浸渍于MPC水溶液(浓度0.5mol/L、水溶液温度60℃)中的状态下，向HD-CLPE试样块的表面照射强度5.0mW/cm2的紫外线(波长300～400nm)90分钟(1.5小时)。由此，形成与HD-CLPE试样块的表面接枝结合了的高分子膜(MPC聚合物膜)40，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(iv)。
参考Oral等人的文献(EbruOral等,"Anewmechanismofoxidationinultrahighmolecularweightpolyethylenecausedbysqualeneabsorption",JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartB:AppliedBiomaterials100(2012)p.742-751)，将试样(i)～(iv)分别准备多个而浸渍到角鲨烯液中，以吸附在试样表面或由试样表面吸收的角鲨烯的量作为角鲨烯指数进行了评价。
首先，将各试样在水中浸渍1.0小时，接下来，在浓度100％的角鲨烯液(液温120℃)中浸渍2.0小时。从浸渍于角鲨烯中的各试样块B中，在高度方向(z方向)的中间位置(从试样块B的顶面S6算起约10mm)的位置，用与z方向正交的面(xy平面)切断(图5(a))，再在从该断面CS沿z方向移动200μm的位置用xy平面再次切断。由此，切出膜状的试样片P(纵10mm×横6mm×厚200μm)，准备了角鲨烯指数的测定用试样(图5(b))。由于该试样片P被从z方向的尺寸(高度)的大致中央位置切出，因此不会受到从底面S5及顶面S6吸收到试样内的角鲨烯的影响。另一方面，由于长方形的试样片P的4边相当于试样块B的状态下的4个侧面S1～S4，因此从4个侧面S1～S4朝向试样内部吸收的角鲨烯作为从试样片P的4边朝向中央c吸收的角鲨烯残留于试样片P中。
对各试样片P，使用透射型显微傅立叶红外分光(FT-IR)分析进行了测定。在测定时，使用PerkinElmer公司制显微FT-IR分析装置(Spectrumonespotlight300)，以分辨率4cm-1、积分次数100次、波数800～4000cm-1利用透射法进行了测定。测定时的红外线的束斑BS的束径设为约100μm(约0.1mm)。
FTIR测定是在沿着连结长方形的试样片P的长边(图5(b)的S4)的中点与试样片P的中央c的直线上(图5(b)的虚线)，一边改变该长边与束斑BS的中心之间的距离D(相当于试样块B的角鲨烯的浸入深度)一边进行测定。在距离(深度)D＝0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、1.0mm及3.0mm处进行测定。而且，所谓“D＝0.05mm”，表示束斑BS的外缘与长边一致的位置处的测定，相当于本发明中的“表面”的测定。
由所得的FT-IR谱图，求出归属于PE的峰(1895cm-1附近)的面积A1895、和因角鲨烯的吸附或吸收而产生的峰(1145cm-1附近)的面积A1145，根据它们的比算出相对的角鲨烯指数(A1145/A1895)。将测定结果表示于图6中。而且，对于距离(深度)D＝0.05mm的测定结果，从曲线图的作图上的理由考虑，绘制在D＝0的位置。以下只要没有特别的记载，所谓“深度D＝0mm”及“表面”，就是指图5(b)中的距离D＝0.05mm。
没有由高分子膜40覆盖的试样(i)及试样(iii)是大致相同的曲线图，角鲨烯被从基材2的表面吸收至D＝1.0mm。而且，试样(i)及试样(iii)的曲线图与Oral等人的文献中所示的曲线图(没有设置高分子膜的CLPE的试样)相似，可知是稳妥的结果。
由高分子膜40覆盖了的试样(ii)及试样(iv)也是角鲨烯被从基材2的表面吸收到深度D＝1.0mm。
角鲨烯的吸收量与曲线图的积分值(即由x轴、y轴和曲线图包围的面积)成比例。根据积分值的比较可知，没有被高分子膜40覆盖的试样(i)及试样(iii)的角鲨烯吸收量是由高分子膜40覆盖了的试样(ii)及试样(iv)的角鲨烯吸收量的大约2倍。
将各试样(i)～(iv)的表面的角鲨烯指数集中表示于图7中。对于表面的角鲨烯指数，试样(i)为0.21、试样(iii)为0.245这样高的值，而试样(ii)为0.095、试样(iii)为0.12这样低的值。从该结果也可以清楚地知道，没有被高分子膜40覆盖的试样(i)及试样(iii)的角鲨烯指数为0.2以上，是与Oral等人的文献中记载的没有被高分子膜覆盖的CLPE试样表面的角鲨烯指数(大约0.20～0.25)相同的程度。与之不同，由高分子膜覆盖了的试样(ii)及试样(iv)的角鲨烯指数约为0.1，可知通过用高分子膜覆盖，可以将角鲨烯吸收性降低到接近一半。
而且，含有维生素E(抗氧化剂)的试样(iii)的角鲨烯指数约为0.25，而不含有维生素E的试样(i)的角鲨烯指数约为0.2。即，含有维生素E的试样的一方与不含有维生素E的试样相比，角鲨烯指数约为1.3倍。由于维生素E可溶于角鲨烯中，因此可以推测在浸渍于角鲨烯液中时，维生素E与角鲨烯发生了积极的交换。
由实施例1的结果可知，通过用高分子膜40覆盖，试样的抗角鲨烯吸收性(角鲨烯的吸收难度)明显提高。另外可知，特别是在含有维生素E等抗氧化剂的试样中，通过将基材2的表面20用高分子膜40覆盖，即使在与角鲨烯接触的环境中，也可以抑制抗氧化性的降低。
实施例2
(氧化诱导时间的测定)
为了研究本申请的人造假体构件1的抗氧化性，准备了盘状的试样(i)～(iv)。各试样的制造条件如下所示。
·试样(i)：交联聚乙烯试样(CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射50kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应。从所得的CLPE中切出盘状(直径2.5mm、厚1.0mm)试样片，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(i)。
·试样(ii)：由高分子膜覆盖了的CLPE试样(PMPC-接枝CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射50kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应，从所得的CLPE中切出盘状(直径2.5mm、厚1.0mm)试样片。将所得的CLPE盘浸渍于清洗液(浓度1.0重量％Tween20(注册商标)水溶液)中，一边搅拌一边清洗12小时。将清洗温度设为70℃。清洗后，将CLPE盘在二苯甲酮(光聚合引发剂)的丙酮溶液(浓度10mg/mL)中浸渍30秒后，立即提起，除去CLPE盘表面的溶剂。在将CLPE盘浸渍于MPC水溶液(浓度0.5mol/L、水溶液温度60℃)中的状态下，向CLPE盘的表面照射强度5.0mW/cm2的紫外线(波长300～400nm)90分钟(1.5小时)。由此，形成与CLPE盘的表面接枝结合了的高分子膜(MPC聚合物膜)40，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(ii)。
·试样(iii)：含有抗氧化剂的交联聚乙烯试样(HD-CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末、和抗氧化剂(维生素E：α-生育酚)的液体混合而制备出混合粉末。维生素E的含量相对于UHMWPE为0.1重量％。将混合粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射100kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应。从所得的HD-CLPE中切出盘状(直径2.5mm、厚1.0mm)试样片，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(iii)。
·试样(iv)：由高分子膜覆盖了的抗氧化剂CLPE试样(PMPC-接枝HD-CLPE)
将分子量约350万的UHMWPE粉末、和抗氧化剂(维生素E：α-生育酚)的液体混合而制备出混合粉末。维生素E的含量相对于UHMWPE为0.1重量％。将混合粉末压缩成型。向所得的压缩成型体照射100kGy的γ射线，再在123℃进行12小时的热处理，由此使PE交联反应，从所得的HD-CLPE中切出盘状(直径2.5mm、厚1.0mm)试样片。将所得的HD-CLPE盘浸渍于清洗液(浓度1.0重量％Tween20(注册商标)水溶液)中，一边搅拌一边清洗12小时。将清洗温度设为70℃。清洗后，将CLPE盘在二苯甲酮(光聚合引发剂)的丙酮溶液(浓度10mg/mL)中浸渍30秒后，立即提起，除去HD-CLPE盘表面的溶剂。在将HD-CLPE盘浸渍于MPC水溶液(浓度0.5mol/L、水溶液温度60℃)中的状态下，向HD-CLPE盘的表面照射强度5.0mW/cm2的紫外线(波长300～400nm)90分钟(1.5小时)。由此，形成与HD-CLPE盘的表面接枝结合了的高分子膜(MPC聚合物膜)40，最后，在氮气气氛下进行借助25kGy的γ射线照射的杀菌，作为试样(iv)。
将试样(i)～(iv)分别准备多个，研究了向角鲨烯液中的浸渍时间与氧化诱导时间(OIT)的关系。而且，在浸渍于角鲨烯液中时，在角鲨烯液的液温120℃的温度条件下进行。
首先，将各试样在浓度100％的角鲨烯液浸渍中浸渍规定时间，准备了氧化诱导时间(OIT)的测定用试样。然后，对各试样进行了氧化诱导时间(OIT)的测定。氧化诱导时间(OIT)的测定是基于ASTMD3895-07进行。具体而言，在氮气(N2)气氛中，将试样快速地升温到200℃后，停止氮气而切换为氧气(O2)。利用差示扫描量热仪(DSC)，确认由氧化造成的放热峰的上升部分，测定出从切换为氧气时到放热峰的上升部分的时间(氧化诱导时间)。
将测定结果表示于表1及图8～图9中。
[表1]
表1氧化诱导时间(OIT)
·关于角鲨烯浸渍时间为0.0小时(未浸渍)的试样
从表1及图8可以清楚地看到，不含有抗氧化剂的试样(i)及试样(ii)即使没有浸渍于角鲨烯中，氧化诱导时间也为0.3分钟，显示出低抗氧化性。
含有抗氧化剂的试样(iii)及试样(iv)在没有浸渍于角鲨烯中(＝浸渍时间为0.0小时)时，氧化诱导时间T0分别为8.3分钟和7.8分钟，显示出高抗氧化性。
如果比较本发明的人造假体构件(相当于试样(iv))和现在临床所使用的CLPE(相当于试样(i))的抗氧化性，则试样(i)的氧化诱导时间＝0.3分钟，而试样(iv)的氧化诱导时间＝7.8分钟，抗氧化性提高了约2.6倍。根据该结果可知，本发明的人造假体构件与现在临床所使用的CLPE相比可以期待2.6倍的抗氧化效果。
·关于角鲨烯浸渍时间为0.5小时的试样
不含有抗氧化剂的试样(i)及试样(ii)在角鲨烯的浸渍时间为0.5小时的情况下，氧化诱导时间为0.5分钟，显示出低抗氧化性。
不具有高分子膜的试样(iii)的氧化诱导时间T0.5＝3.7分钟。相对于未浸渍角鲨烯的试样的抗氧化性为T0.5/T0＝3.7分钟/8.3分钟＝约45％，降低到一半以下。
具有高分子膜的试样(iv)的氧化诱导时间T0.5＝5.0分钟。相对于未浸渍角鲨烯的试样的抗氧化性为T0.5/T0＝5.0分钟/7.8分钟＝约64％，可以维持50％以上的抗氧化性。
另外，试样(i)的氧化诱导时间＝0.5分钟，而试样(iv)的氧化诱导时间＝5.0分钟，抗氧化性提高了约10倍。根据该结果可知，本发明的人造假体构件(相当于试样(iv))与现在临床所使用的CLPE(相当于试样(i))相比可以期待10倍的抗氧化效果。
·关于角鲨烯浸渍时间为1.0小时的试样
不含有抗氧化剂的试样(i)及试样(ii)即使在角鲨烯的浸渍时间为1.0小时的情况下，氧化诱导时间也都为0.5分钟以下(0.45分钟和0.35分钟)，显示出低抗氧化性。
不具有高分子膜的试样(iii)的氧化诱导时间T1.0＝3.2分钟。相对于未浸渍角鲨烯的试样的抗氧化性降低到T1.0/T0＝3.2分钟/8.3分钟＝约38％。
具有高分子膜的试样(iv)的氧化诱导时间T1.0＝4.0分钟。相对于未浸渍角鲨烯的试样的抗氧化性为T1.0/T0＝4.0分钟/7.8分钟＝约51％，可以维持50％以上的抗氧化性。
另外，试样(i)的氧化诱导时间T1.0＝0.45分钟，而试样(iv)的氧化诱导时间T1.0＝4.0分钟，抗氧化性提高了约8.9倍。根据该结果可知，本发明的人造假体构件(相当于试样(iv))与现在临床所使用的CLPE(相当于试样(i))相比可以期待8.9倍的抗氧化效果。
·关于角鲨烯浸渍时间为2.0小时的试样
不含有抗氧化剂的试样(i)及试样(ii)即使在角鲨烯的浸渍时间为2.0小时的情况下，氧化诱导时间也为1分钟以下(0.45分钟和0.55分钟)，显示出低抗氧化性。
不具有高分子膜的试样(iii)的氧化诱导时间T2.0＝2.0分钟。相对于未浸渍角鲨烯的试样的抗氧化性降低到T2.0/T0＝2.0分钟/8.3＝约24％。
具有高分子膜的试样(iv)的氧化诱导时间T1.0＝3.3分钟。相对于未浸渍角鲨烯的试样的抗氧化性为T1.0/T0＝3.3分钟/7.8分钟＝约42％，可以维持接近一半的抗氧化性。
另外，试样(i)的氧化诱导时间＝0.45分钟，而试样(iv)的氧化诱导时间＝3.3分钟，抗氧化性提高了约7.3倍。根据该结果可知，本发明的人造假体构件(相当于试样(iv))与现在临床所使用的CLPE(相当于试样(i))相比可以期待7.3倍的抗氧化效果。
将角鲨烯的浸渍时间为2小时的各试样(i)～(iv)的氧化诱导时间集中表示于图9中。从该图中可以清楚地看到，不含有抗氧化剂的试样(i)及试样(ii)的氧化诱导时间约为0.5分钟，而含有抗氧化剂的试样(iii)的氧化诱导时间为2分钟，可知通过含有抗氧化剂，抗氧化性变为约4倍。此外可知，在含有抗氧化剂的试样中，具有高分子膜的试样(iv)的氧化诱导时间为3.25分钟，与不具有高分子膜的试样(iii)相比具有1.6倍以上的抗氧化性。
根据实施例2的结果可知，通过含有抗氧化剂，试样的抗氧化性明显地提高。另外可知，在含有抗氧化剂的试样中，通过将表面用高分子膜覆盖，对由角鲨烯吸附或吸收引起的氧化促进效果的抵抗性提高，因此即使在与角鲨烯接触的环境中，也可以抑制抗氧化性的降低。
符号的说明
1人造假体构件(头盖骨片)，
2基材，
20基材的表面，
40高分子膜，
1100头盖骨，
1101缺损部

Claims (14)

1.一种人造假体构件，是抗氧化性优异的人造假体构件，其特征在于，
包含：
含有抗氧化剂和高分子材料的基材、以及
覆盖所述基材的表面的基于(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜。
2.根据权利要求1所述的人造假体构件，其特征在于，
所述高分子膜含有亲水性的(甲基)丙烯酸酯化合物。
3.根据权利要求1或2所述的人造假体构件，其特征在于，
在角鲨烯中浸渍2小时后的所述人造假体构件的表面的角鲨烯指数为0.15以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的人造假体构件，其特征在于，
氧化诱导时间为2分钟以上。
5.根据权利要求4所述的人造假体构件，其特征在于，
在角鲨烯中浸渍0.5小时后的所述人造假体构件的氧化诱导时间为角鲨烯浸渍前的所述人造假体构件的氧化诱导时间的50％以上。
6.根据权利要求4或5所述的人造假体构件，其特征在于，
在角鲨烯中浸渍2小时后的所述人造假体构件的氧化诱导时间为角鲨烯浸渍前的所述人造假体构件的氧化诱导时间的30％以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的人造假体构件，其特征在于，
所述高分子材料是分子量3×106g/mol以上的超高分子量聚乙烯。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的人造假体构件，其特征在于，
所述高分子材料是使分子量3×106g/mol以上的超高分子量聚乙烯交联而得的交联聚乙烯。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的人造假体构件，其特征在于，
所述抗氧化剂为脂溶性维生素E类。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的人造假体构件，其特征在于，
所述抗氧化剂的添加量为0.01～5重量％。
11.一种人造假体构件的制造方法，是制造抗氧化性优异的人造假体构件的方法，
包括：
形成含有抗氧化剂和高分子材料的基材的工序、
用清洗液清洗所述基材的表面的工序、
用包含(甲基)丙烯酸酯化合物的高分子膜覆盖清洗了的所述基材的表面的工序。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，
所述清洗液为含有表面活性剂的水溶液。
13.根据权利要求11或12所述的制造方法，其特征在于，
所述高分子材料为分子量3×106g/mol以上的超高分子量聚乙烯。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的制造方法，其特征在于，
在所述清洗的工序之前，还包括使所述高分子材料交联的工序。
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