JP2005132877A - Hydrophilic material and its manufacturing process - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrophilic material which is used as a material for medical equipment and its manufacturing process. <P>SOLUTION: The manufacturing process for the hydrophilic material comprises a step in which chitosan is introduced to the surface of the material via a spacer, a step in which the chitosan is treated with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid or sulfuric anhydride, or a step in which the chitosan is treated with phosphorus oxychloride or phosphoric acid, and a step in which the treated material is neutralized with ammonia or an amine compound. Also the invention relates to a manufacturing process for the hydrophilic material which comprises a step in which chitosan is treated with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid or sulfuric anhydride, or a step in which the chitosan is treated with phosphorus oxychloride or phosphoric acid, a step in which the chitosan is introduced to the surface of the material via a spacer, and a step in which the treated material is neutralized with ammonia or an amine compound. Also the invention relates to a hydrophilic material to the surface of which an ammonium salt of sulfated or phosphorylated chitosan is chemically bonded. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基材表面に、硫酸化またはリン酸化されたキトサンのアンモニウム塩が化学的に結合した親水性基材およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a hydrophilic substrate in which a sulfated or phosphorylated ammonium salt of chitosan is chemically bonded to the surface of the substrate and a method for producing the same.

医療現場で利用されている器具は、それぞれに必要な機能を持ち合わせているが、長期間の留置や手技に応え得る持続性については不充分なものが多い。たとえば、体腔内部を観察する機器である内視鏡や腹腔鏡はさまざまな手技に用いられ、場合によっては30分以上も生体内に挿入されたまま使用される。しかし、体内が高温多湿であるうえに、レーザーメスなどにより発生する様々な飛沫や油煙などが存在し、内視鏡や腹腔鏡のレンズは曇りやすく、また、胃液などによっても汚れやすい。このため、手技を中断して体外に取り出すこともあり、医師や患者に負担が生じている。   The instruments used in the medical field have the necessary functions, but many of them are insufficient in sustainability for long-term indwelling and procedures. For example, an endoscope or a laparoscope, which is a device for observing the inside of a body cavity, is used for various procedures, and in some cases, it is used while inserted into a living body for 30 minutes or more. However, the inside of the body is hot and humid, and there are various splashes and oily smoke generated by a laser scalpel, etc., and the endoscope and laparoscopic lenses are easily clouded, and are also easily contaminated by gastric juice. For this reason, the procedure may be interrupted and taken out of the body, causing a burden on doctors and patients.

医療機器用などの材料に化学的な修飾を行なうことにより、材料の表面特性を向上させる方法がこれまでに提案されている。しかし、とくに、材料表面の親水性については必ずしも充分なレベルに達してはいない。たとえば、医療機器用材料がガラス、シリカなどの無機材料、フッ素樹脂、ポリビニルアルコールなどの有機材料の場合には、超親水性(水との接触角が5度以下)を達成することが実質的にできず、医療機器としてかなりの問題があった。   There have been proposed methods for improving the surface characteristics of materials by chemically modifying materials for medical devices and the like. However, in particular, the hydrophilicity of the material surface does not necessarily reach a sufficient level. For example, when the medical device material is an inorganic material such as glass or silica, or an organic material such as fluororesin or polyvinyl alcohol, it is practical to achieve super hydrophilicity (contact angle with water of 5 degrees or less). There was a considerable problem as a medical device.

たとえば、親水基−撥水基−接合基−の順に並んだコーティング物質を含むコーティング膜を表面に有するガラス製品が開示されている(特許文献1参照)。しかし、親水化処理剤として、(RO)2PO−で示されるリン化合物が開示されているものの、Rとしてエチル基しか用いられておらず、親水化処理後のガラス製品表面の構造は、生体適合性が少なく医療機器に用いられる基材の親水性処理方法としては好ましくないものであった。 For example, a glass product having a coating film including a coating substance arranged in the order of hydrophilic group-water repellent group-bonding group on the surface is disclosed (see Patent Document 1). However, although a phosphorus compound represented by (RO) 2 PO— is disclosed as a hydrophilic treatment agent, only an ethyl group is used as R, and the structure of the glass product surface after the hydrophilic treatment is biological It is not preferable as a hydrophilic treatment method for a base material used for medical devices because of its low compatibility.

また、リン酸および/またはその塩、溶解性のアルミニウム化合物、水溶性ケイ酸塩、ノニオン系界面活性剤ならびに溶媒からなる表面処理剤が塗布され、次いで300〜700℃で熱処理されて成形された親水性膜が開示されている(特許文献2参照)。さらに、リン酸、溶解性のアルミニウム化合物、水溶性ケイ酸塩および溶媒からなる表面処理剤を塗布し、その後200〜600℃で熱処理する親水性被膜も開示されている(特許文献3参照)。しかし、いずれも、親水化処理剤として、リン酸アンモニウム塩を使用することが記載されているが、アルミニウム化合物とケイ酸塩とを併用して物品表面に塗布、その後焼成して物品表面にフォスフォアルミナシリケートの三次元架橋構造を形成させたものであり、親水化処理後のガラス製品表面の構造は、生体適合性が少なく医療機器に用いられる基材の親水性処理方法としては好ましくないものであった。   Moreover, the surface treatment agent which consists of phosphoric acid and / or its salt, a soluble aluminum compound, water-soluble silicate, a nonionic surfactant, and a solvent was apply | coated, and it heat-processed at 300-700 degreeC, and was shape | molded then. A hydrophilic membrane is disclosed (see Patent Document 2). Furthermore, a hydrophilic coating is also disclosed in which a surface treatment agent composed of phosphoric acid, a soluble aluminum compound, a water-soluble silicate and a solvent is applied and then heat treated at 200 to 600 ° C. (see Patent Document 3). However, in both cases, it is described that ammonium phosphate is used as a hydrophilic treatment agent. However, an aluminum compound and a silicate are used together and applied to the surface of the article, and then baked to phosphate on the surface of the article. A three-dimensional cross-linked structure of foralumina silicate is formed, and the structure of the glass product surface after hydrophilization treatment is not preferable as a hydrophilic treatment method for a base material used in medical devices due to low biocompatibility. Met.

一方、キトサンを、親水性コート剤として用いる方法も検討されている。たとえば、ガラス、合成樹脂などの非導電性物質表面にめっき層を密着させるために、非導電性物質の表面に、キトサン、カルボキシメチルキトサン、グリコールキトサンなどのキトサン誘導体溶液を塗布、乾燥させて親水性皮膜を形成させる方法が開示されている(特許文献4参照)。また、フィルム表面にキトサン有機酸塩溶液を塗布、乾燥させて、抗菌性および親水性を有する医療用、食品用フィルムを製造する方法についても開示されている(特許文献5参照)。キトサンは生体適合性に優れた物質であるが、これら従来のキトサンからなる親水性コート剤を医療機器用基材に用いても、充分な親水性を得ることができなかった。   On the other hand, a method of using chitosan as a hydrophilic coating agent has been studied. For example, a chitosan derivative solution such as chitosan, carboxymethyl chitosan, or glycol chitosan is applied to the surface of a non-conductive substance and dried to make the plating layer adhere to the surface of the non-conductive substance such as glass or synthetic resin. A method for forming a conductive film is disclosed (see Patent Document 4). Also disclosed is a method for producing a medical or food film having antibacterial and hydrophilic properties by applying and drying a chitosan organic acid salt solution on the film surface (see Patent Document 5). Chitosan is a substance excellent in biocompatibility, but even when these conventional hydrophilic coating agents comprising chitosan are used as a medical device substrate, sufficient hydrophilicity cannot be obtained.

特開2002−12450号公報JP 2002-12450 A 特開平9−278431号公報JP-A-9-278431 特開平9−194234号公報JP-A-9-194234 特開平3−271375号公報JP-A-3-271375 特開平10−306167号公報JP-A-10-306167

本発明は、医療機器用に用いることのできる親水性基材およびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the hydrophilic base material which can be used for medical devices, and its manufacturing method.

本発明は、基材表面にスペーサーを介してキトサンを導入する工程、キトサンを濃硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物または無水硫酸で処理する工程、もしくはキトサンをオキシ塩化リンまたはリン酸で処理する工程、ならびに該処理基材をアンモニアまたはアミン化合物で中和する工程からなる親水性基材の製造方法に関する。   The present invention includes a step of introducing chitosan to a substrate surface via a spacer, a step of treating chitosan with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid or sulfuric anhydride, or chitosan with phosphorus oxychloride or The present invention relates to a method for producing a hydrophilic substrate comprising a step of treating with phosphoric acid and a step of neutralizing the treated substrate with ammonia or an amine compound.

また、本発明は、キトサンを濃硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物または無水硫酸で処理する工程、もしくはキトサンをオキシ塩化リンまたはリン酸で処理する工程、基材表面にスペーサーを介して該キトサンを導入する工程、ならびに該処理基材をアンモニアまたはアミン化合物で中和する工程からなる親水性基材の製造方法に関する。   The present invention also includes a step of treating chitosan with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid or sulfuric anhydride, a step of treating chitosan with phosphorus oxychloride or phosphoric acid, a spacer on the surface of the substrate. The present invention relates to a method for producing a hydrophilic base material comprising a step of introducing the chitosan via a base and a step of neutralizing the treated base material with ammonia or an amine compound.

前記製造方法において、スペーサーはジイソシアナートであることが好ましい。   In the production method, the spacer is preferably diisocyanate.

また、本発明は、基材表面に、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩またはリン酸化されたキトサンのアンモニウム塩を有する親水性基材に関する。   The present invention also relates to a hydrophilic substrate having a sulfated chitosan ammonium salt or a phosphorylated ammonium salt of chitosan on the surface of the substrate.

さらに、本発明は、前記親水性基材からなる医療機器。   Furthermore, the present invention is a medical device comprising the hydrophilic substrate.

本発明の製造方法によれば、基材表面に硫酸化またはリン酸化されたキトサンのアンモニウム塩が化学的に結合した親水性基材を、容易に確実に製造することができる。得られる基材は、内視鏡、腹腔鏡、カテーテルおよびステントなどの医療機器、人工血管、人工臓器、人工皮膚、人工器官などの医療機器用材料として用いることができる。   According to the production method of the present invention, a hydrophilic substrate in which a sulfated or phosphorylated ammonium salt of chitosan is chemically bonded to the substrate surface can be easily and reliably produced. The obtained base material can be used as a medical device material such as an endoscope, a laparoscope, a catheter and a stent, an artificial blood vessel, an artificial organ, an artificial skin, and an artificial organ.

本発明の第1の親水性基材の製造方法は、基材表面にスペーサーを介してキトサンを導入する工程、キトサンを濃硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物または無水硫酸で処理する工程、もしくはキトサンをオキシ塩化リンまたはリン酸で処理する工程、ならびに該処理基材をアンモニアまたはアミン化合物で中和する工程からなる。   The first method for producing a hydrophilic substrate of the present invention comprises a step of introducing chitosan to the substrate surface via a spacer, the chitosan is concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid, or sulfuric anhydride. It comprises a step of treating, a step of treating chitosan with phosphorus oxychloride or phosphoric acid, and a step of neutralizing the treated substrate with ammonia or an amine compound.

基材としては、ガラス、シリカ;キチン、キトサンなどの多糖;四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂(ETFE)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)などのフッ素樹脂;ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステルなどの汎用ポリマーやエンプラなどを用いることが可能である。この中でも、基材を医療機器用に用いる場合には、とくにガラス、フッ素樹脂が好ましい。   Base materials include glass, silica; polysaccharides such as chitin and chitosan; fluorine resins such as tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin (ETFE) and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA); polyvinyl General-purpose polymers and engineering plastics such as alcohol, polylactic acid, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyurethane, polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid, and polymethacrylic acid ester can be used. Among these, when using a base material for medical equipment, especially glass and a fluororesin are preferable.

基材は、表面をエッチングしておくことが好ましい。エッチングすることにより、基材表面に活性基が存在することになる。基材表面のエッチング方法は、とくに限定されないが、たとえば、基材がフッ素樹脂の場合には、ナトリウムナフタレンのテトラヒドロフラン(THF)溶液を、また、基材がガラスの場合には、フッ化水素酸を用いて処理することができる。   The substrate is preferably etched on the surface. By etching, an active group is present on the surface of the substrate. The etching method of the substrate surface is not particularly limited. For example, when the substrate is a fluororesin, a solution of sodium naphthalene in tetrahydrofuran (THF) is used. When the substrate is glass, hydrofluoric acid is used. Can be processed.

スペーサーとしては、ヘキサメチレンジイソシアナート、トリレンジイソシアナートなどのジイソシアナート化合物やグルタルアルデヒドなどのジアルデヒドなどを用いることができる。なかでも、生体内で安全性が高い点で、ヘキサメチレンジイソシアナートが好ましい。   As the spacer, diisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate and tolylene diisocyanate, dialdehydes such as glutaraldehyde, and the like can be used. Of these, hexamethylene diisocyanate is preferred because of its high safety in vivo.

キトサンとしては、重量平均分子量が10000〜300000であるものが好ましく、20000〜200000であるものがより好ましく、100000〜150000であるものがさらに好ましい。重量平均分子量が10000未満では親水性がやや低下し、300000をこえると硫酸基またはリン酸基などの親水性基の導入が不均一となる。また、キトサンの脱アセチル化度は65〜100%であることが好ましく、70〜100%であることがより好ましく、80〜100%であることがさらに好ましい。脱アセチル化度が65%未満では硫酸基またはリン酸基などの親水性基の導入が不均一となる。   Chitosan preferably has a weight average molecular weight of 10,000 to 300,000, more preferably 20,000 to 200,000, and even more preferably 100,000 to 150,000. If the weight average molecular weight is less than 10,000, the hydrophilicity is slightly lowered, and if it exceeds 300,000, introduction of hydrophilic groups such as sulfate groups or phosphate groups becomes uneven. The degree of deacetylation of chitosan is preferably 65 to 100%, more preferably 70 to 100%, and still more preferably 80 to 100%. When the degree of deacetylation is less than 65%, the introduction of hydrophilic groups such as sulfate groups or phosphate groups becomes non-uniform.

基材表面にスペーサーを導入させるときの反応条件は、基材の種類やスペーサーの種類によって、適宜選択することができる。通常、反応溶媒としては、ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、THF、アセトンなどが用いられるが、とくに、極性の大きさや溶解度などの点より、ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミドを用いることが好ましい。反応温度は、10〜60℃であることが好ましく、30〜50℃であることがより好ましい。反応温度が低い場合には基材表面にスペーサーを導入するのに時間がかかりすぎ、反応温度が高い場合には、スペーサーの両末端が基材表面と反応してしまう可能性が高くなる。反応時間は1〜4時間であることが好ましく、2〜3時間であることがより好ましい。反応時間が短い場合には基材表面へのスペーサーの導入が不充分となり、反応時間が長い場合にはスペーサーの両末端が基材表面と反応してしまう可能性が高くなる。   The reaction conditions for introducing the spacer onto the substrate surface can be appropriately selected depending on the type of the substrate and the type of the spacer. Usually, as a reaction solvent, formamide, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, THF, acetone and the like are used, but formamide, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethyl are particularly preferred from the viewpoint of polarity and solubility. It is preferable to use formamide. The reaction temperature is preferably 10 to 60 ° C, and more preferably 30 to 50 ° C. When the reaction temperature is low, it takes too much time to introduce the spacer to the surface of the substrate, and when the reaction temperature is high, there is a high possibility that both ends of the spacer will react with the surface of the substrate. The reaction time is preferably 1 to 4 hours, and more preferably 2 to 3 hours. When the reaction time is short, the introduction of the spacer to the substrate surface becomes insufficient, and when the reaction time is long, the possibility that both ends of the spacer react with the substrate surface increases.

基材表面に導入したスペーサーとキトサンとの反応条件は、スペーサーの種類によって、適宜選択することができる。通常、反応溶媒としては、ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、THF、アセトンなどが用いられる。とくに極性の大きさや溶解度などの点より、ホルムアミドを用いることが好ましい。反応温度は、10〜60℃であることが好ましく、30〜50℃であることが、より好ましい。反応温度が低い場合には、反応に時間がかかりすぎ、反応温度が高い場合には、溶媒の蒸発や分解が心配される。反応時間は、5〜10時間であることが好ましく、6〜8時間であることが、より好ましい。反応時間が短い場合にはスペーサーとキトサンとの反応が不充分で、未反応のスペーサーが存在し、反応時間が長い場合には処理工程に不便が生じる可能性がある。   The reaction conditions between the spacer introduced into the substrate surface and chitosan can be appropriately selected depending on the type of spacer. Usually, as a reaction solvent, formamide, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, THF, acetone or the like is used. In particular, formamide is preferably used from the viewpoints of polarity, solubility, and the like. The reaction temperature is preferably 10 to 60 ° C, and more preferably 30 to 50 ° C. If the reaction temperature is low, the reaction takes too much time, and if the reaction temperature is high, the solvent may evaporate or decompose. The reaction time is preferably 5 to 10 hours, and more preferably 6 to 8 hours. When the reaction time is short, the reaction between the spacer and chitosan is insufficient, there is an unreacted spacer, and when the reaction time is long, the treatment process may be inconvenient.

スペーサーを介して基材表面に導入されたキトサンの導入量は、基材1cm2あたり0.01〜200μgであることが好ましい。導入量が0.01μg未満では基材をカバーする量が不足し、親水性が現れなかったり、持続性が不足する傾向がある。200μgをこえると表面の滑らかさが不充分で透明性が不充分となる傾向がある。 The amount of chitosan introduced to the surface of the base material via the spacer is preferably 0.01 to 200 μg per 1 cm 2 of the base material. If the introduction amount is less than 0.01 μg, the amount covering the substrate is insufficient, and hydrophilicity does not appear or the sustainability tends to be insufficient. If it exceeds 200 μg, the surface tends to be insufficiently smooth and the transparency tends to be insufficient.

キトサンの導入量は、スペーサーを介してキトサンを導入した基材を、飽和ヨウ素水に30分間浸漬させ、その後、ヨウ素水の吸光度(452nm)を測定して、予め作成した検量線と照らし合わせることにより、定量することができる。   The amount of chitosan introduced is that the substrate into which chitosan is introduced via a spacer is immersed in saturated iodine water for 30 minutes, and then the absorbance (452 nm) of iodine water is measured and compared with a calibration curve prepared in advance. Can be quantified.

スペーサーを介して基材表面に導入されたキトサンは、硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物、または無水硫酸を用いて処理されるか、あるいは、オキシ塩化リンまたはリン酸を用いて処理される。   Chitosan introduced to the substrate surface via a spacer is treated with sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid, or anhydrous sulfuric acid, or with phosphorus oxychloride or phosphoric acid. Processed.

硫酸化処理をする際には、キトサンを処理液に浸漬してもよいし、キトサンに処理液をスプレーまたは塗布してもよい。硫酸化処理時間は、0.5〜3時間であることが好ましく、1〜2時間であることがより好ましい。また、処理温度は、−20〜30℃であることが好ましく、−10〜20℃であることがより好ましい。処理時間が短い場合や処理温度が低い場合には、未反応部分が多くなり、生成物の親水性が不充分となる傾向がある。一方、処理時間が長い場合や処理温度が高い場合には、キトサンの腐食や分解により、強度が低下したり、分子量が小さくなったり、処理表面が凹凸となる傾向がある。   When performing the sulfation treatment, chitosan may be immersed in the treatment liquid, or the treatment liquid may be sprayed or applied to the chitosan. The sulfation treatment time is preferably 0.5 to 3 hours, and more preferably 1 to 2 hours. Moreover, it is preferable that processing temperature is -20-30 degreeC, and it is more preferable that it is -10-20 degreeC. When the treatment time is short or the treatment temperature is low, there are many unreacted parts and the hydrophilicity of the product tends to be insufficient. On the other hand, when the treatment time is long or the treatment temperature is high, the strength or the molecular weight tends to be reduced due to the corrosion or decomposition of chitosan, and the treatment surface tends to be uneven.

リン酸化処理に用いるリン酸やオキシ塩化リンは、濃度が20重量%以上の水溶液として用いることが好ましい。濃度が低い場合には、反応時間が長くなったり、生成物の親水性が不充分となる傾向がある。リン酸化処理をする際には、キトサンを処理液に浸漬してもよいし、キトサンに処理液をスプレーまたは塗布してもよい。リン酸化処理時間は、0.1〜10時間であることが好ましい。また、処理温度は、室温〜170℃であることが好ましい。処理時間が短い場合や処理温度が低い場合には、未反応部分が多くなり、生成物の親水性が不充分となる傾向がある。一方、処理時間が長い場合や処理温度が高い場合には、キトサンの腐食や分解により、強度が低下したり、分子量が小さくなったり、処理表面が凹凸となる傾向がある。   The phosphoric acid and phosphorus oxychloride used for the phosphorylation treatment are preferably used as an aqueous solution having a concentration of 20% by weight or more. When the concentration is low, the reaction time tends to be long or the hydrophilicity of the product tends to be insufficient. When performing the phosphorylation treatment, chitosan may be immersed in the treatment liquid, or the treatment liquid may be sprayed or applied to the chitosan. The phosphorylation treatment time is preferably 0.1 to 10 hours. Moreover, it is preferable that processing temperature is room temperature-170 degreeC. When the treatment time is short or the treatment temperature is low, there are many unreacted parts and the hydrophilicity of the product tends to be insufficient. On the other hand, when the treatment time is long or the treatment temperature is high, the strength or the molecular weight tends to be reduced due to the corrosion or decomposition of chitosan, and the treatment surface tends to be uneven.

硫酸化またはリン酸化処理後の中和反応には、アンモニアやアミン化合物が用いられる。アミン化合物としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンなどの炭素数が1〜10の脂肪族一級アミン;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミンなどの炭素数1〜10の脂肪族二級アミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミンなどの炭素数1〜10の脂肪族アミン;アニリン、ジエチルアニリンなどの芳香族アミン類;グリシン、アラニン、セリン、グルタミン酸、リジン、アルギニンなどのアミノ酸があげられる。アンモニアやアミン化合物は、濃度が10重量%以上の水溶液として用いることが好ましい。濃度が低い場合には、処理に用いるアンモニア水溶液やアミン化合物水溶液の量が多くなり、また、生成物の親水性や収量が不充分となる傾向がある。中和処理時間は、0.1分〜10時間が好ましい。処理時間が0.1分より短いと反応が不充分で、得られるキトサンの親水性や親水性の持続性が不充分となる傾向がある。一方、10時間をこえると処理工程に不便が生じる可能性がある。また、中和処理温度は、−5〜50℃であることが好ましい。処理温度が−5℃未満では溶液が固化する傾向があり、50℃をこえると沸点の低いアンモニアまたはアミン化合物が気化する傾向がある。   Ammonia or an amine compound is used for the neutralization reaction after the sulfation or phosphorylation treatment. Examples of the amine compound include aliphatic primary amines having 1 to 10 carbon atoms such as methylamine, ethylamine, and propylamine; aliphatic secondary amines having 1 to 10 carbon atoms such as dimethylamine, diethylamine, and dipropylamine; trimethylamine, Examples thereof include aliphatic amines having 1 to 10 carbon atoms such as triethylamine and tripropylamine; aromatic amines such as aniline and diethylaniline; and amino acids such as glycine, alanine, serine, glutamic acid, lysine and arginine. Ammonia and amine compounds are preferably used as an aqueous solution having a concentration of 10% by weight or more. When the concentration is low, the amount of aqueous ammonia solution or aqueous amine compound used for the treatment increases, and the hydrophilicity and yield of the product tend to be insufficient. The neutralization treatment time is preferably from 0.1 minute to 10 hours. When the treatment time is shorter than 0.1 minutes, the reaction is insufficient and the resulting chitosan tends to be insufficient in hydrophilicity or hydrophilicity sustainability. On the other hand, if it exceeds 10 hours, inconvenience may occur in the treatment process. Moreover, it is preferable that the neutralization process temperature is -5-50 degreeC. If the treatment temperature is less than −5 ° C., the solution tends to solidify, and if it exceeds 50 ° C., ammonia or amine compound having a low boiling point tends to vaporize.

キトサン分子中、硫酸化またはリン酸化反応の反応点になるのは、C2位のアミノ基、ならびにC3位およびC6位の水酸基である。本発明では、これら3カ所のいずれの官能基が硫酸化またはリン酸化されてもよいが、とくにC6位のみが硫酸化された場合に、高い親水性を得ることができる。硫酸とクロロスルホン酸の2:1混合物を用いて、C2位のアミノ基およびC3位の水酸基を保護しながら硫酸化することにより、C6位のみで選択的に硫酸化反応が起こるようにすることができる。   In the chitosan molecule, the reaction sites for sulfation or phosphorylation are the amino group at the C2 position and the hydroxyl groups at the C3 and C6 positions. In the present invention, any of these three functional groups may be sulfated or phosphorylated, but high hydrophilicity can be obtained particularly when only the C6 position is sulfated. Using a 2: 1 mixture of sulfuric acid and chlorosulfonic acid, sulfation is carried out selectively only at the C6 position by sulfating while protecting the amino group at the C2 position and the hydroxyl group at the C3 position. Can do.

キトサン中の硫酸化またはリン酸化が可能な官能基全数に対する、実際に硫酸化またはリン酸化されたのち中和された官能基数の割合(導入率)は、10〜100%であることが好ましい。導入率が10%未満では、生成物の親水性および親水性の持続性が不充分となる傾向がある。   The ratio (introduction rate) of the number of functional groups actually neutralized after sulfation or phosphorylation to the total number of functional groups capable of sulfation or phosphorylation in chitosan is preferably 10 to 100%. If the introduction rate is less than 10%, the hydrophilicity and hydrophilicity of the product tend to be insufficient.

本発明の第2の親水性基材の製造方法は、キトサンを濃硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物または無水硫酸で処理する工程、もしくはキトサンをオキシ塩化リンまたはリン酸で処理する工程、基材表面にスペーサーを介して該キトサンを導入する工程、ならびに該処理基材をアンモニアまたはアミン化合物で中和する工程からなる。   The second hydrophilic substrate production method of the present invention comprises a step of treating chitosan with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid or sulfuric anhydride, or chitosan with phosphorus oxychloride or phosphoric acid. It comprises a treatment step, a step of introducing the chitosan to the surface of the substrate via a spacer, and a step of neutralizing the treatment substrate with ammonia or an amine compound.

基材、スペーサーおよびキトサンは、いずれも第1の親水性基材の製造方法と同様のものを用いることができる。また、基材表面へのスペーサーの導入も、第1の親水性基材の製造方法と同様に行なうことができる。   As the base material, the spacer and the chitosan, any of the same methods as those for producing the first hydrophilic base material can be used. In addition, the introduction of the spacer onto the surface of the substrate can be performed in the same manner as in the first method for producing a hydrophilic substrate.

キトサンは、硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物、または無水硫酸を用いて処理されるか、あるいは、オキシ塩化リンまたはリン酸を用いて処理される。   Chitosan is treated with sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid, or sulfuric anhydride, or with phosphorous oxychloride or phosphoric acid.

硫酸化処理をする際には、キトサンを処理液に浸漬してもよいし、キトサンに処理液をスプレーまたは塗布してもよい。硫酸化処理時間は、0.5〜3時間であることが好ましく、1〜2時間であることがより好ましい。また、処理温度は、−20〜30℃であることが好ましく、−10〜20℃であることがより好ましい。処理時間が短い場合や処理温度が低い場合には、未反応部分が多くなり、生成物の親水性が不充分となる傾向がある。一方、処理時間が長い場合や処理温度が高い場合には、キトサンの腐食や分解により、強度が低下したり、分子量が小さくなったり、処理表面が凹凸となる傾向がある。   When performing the sulfation treatment, chitosan may be immersed in the treatment liquid, or the treatment liquid may be sprayed or applied to the chitosan. The sulfation treatment time is preferably 0.5 to 3 hours, and more preferably 1 to 2 hours. Moreover, it is preferable that processing temperature is -20-30 degreeC, and it is more preferable that it is -10-20 degreeC. When the treatment time is short or the treatment temperature is low, there are many unreacted parts and the hydrophilicity of the product tends to be insufficient. On the other hand, when the treatment time is long or the treatment temperature is high, the strength or the molecular weight tends to be reduced due to the corrosion or decomposition of chitosan, and the treatment surface tends to be uneven.

リン酸化処理に用いるリン酸やオキシ塩化リンは、濃度が20重量%以上の水溶液として用いることが好ましい。濃度が低い場合には、反応時間が長くなったり、生成物の親水性が不充分となる傾向がある。リン酸化処理をする際には、キトサンを処理液に浸漬してもよいし、キトサンに処理液をスプレーまたは塗布してもよい。リン酸化処理時間は、0.1〜10時間であることが好ましい。また、処理温度は、室温〜170℃であることが好ましい。処理時間が短い場合や処理温度が低い場合には、未反応部分が多くなり、生成物の親水性が不充分となる傾向がある。一方、処理時間が長い場合や処理温度が高い場合には、キトサンの腐食や分解により、強度が低下したり、分子量が小さくなったり、処理表面が凹凸となる傾向がある。   The phosphoric acid and phosphorus oxychloride used for the phosphorylation treatment are preferably used as an aqueous solution having a concentration of 20% by weight or more. When the concentration is low, the reaction time tends to be long or the hydrophilicity of the product tends to be insufficient. When performing the phosphorylation treatment, chitosan may be immersed in the treatment liquid, or the treatment liquid may be sprayed or applied to the chitosan. The phosphorylation treatment time is preferably 0.1 to 10 hours. Moreover, it is preferable that processing temperature is room temperature-170 degreeC. When the treatment time is short or the treatment temperature is low, there are many unreacted parts and the hydrophilicity of the product tends to be insufficient. On the other hand, when the treatment time is long or the treatment temperature is high, the strength or the molecular weight tends to be reduced due to the corrosion or decomposition of chitosan, and the treatment surface tends to be uneven.

キトサン分子中、硫酸化またはリン酸化反応の反応点になるのは、C2位およびC6位の水酸基、ならびにC3位のアミノ基である。本発明では、これら3カ所のいずれの官能基が硫酸化またはリン酸化されてもよいが、とくに、C6位のみが硫酸化された場合に、高い親水性を得ることができる。硫酸とクロロスルホン酸の2:1混合物を用いて、C2位のアミノ基およびC3位の水酸基を保護しながら硫酸化することにより、C6位のみで選択的に硫酸化反応が起こるようにすることができる。   In the chitosan molecule, the reaction sites for sulfation or phosphorylation are the hydroxyl groups at the C2 and C6 positions and the amino group at the C3 position. In the present invention, any of these three functional groups may be sulfated or phosphorylated, but high hydrophilicity can be obtained particularly when only the C6 position is sulfated. Use a 2: 1 mixture of sulfuric acid and chlorosulfonic acid to protect the amino group at the C2 position and the hydroxyl group at the C3 position while protecting them so that the sulfation reaction occurs selectively only at the C6 position. Can do.

キトサン中の硫酸化またはリン酸化が可能なキトサン中の官能基全数に対する、実際に硫酸化またはリン酸化されたのち中和された官能基数の割合(導入率)は、20〜100%であることが好ましい。導入率が20%未満では、生成物の親水性および親水性の持続性が不充分となる傾向がある。   The ratio (introduction rate) of the number of functional groups neutralized after actual sulfation or phosphorylation to the total number of functional groups in chitosan capable of sulfation or phosphorylation in chitosan is 20 to 100% Is preferred. If the introduction rate is less than 20%, the hydrophilicity and hydrophilicity of the product tend to be insufficient.

基材表面に導入されたスペーサーと、濃硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物または無水硫酸で処理されたキトサン、もしくはリン酸やオキシ塩化リンで処理されたキトサンとの反応条件は、スペーサーの種類によって、適宜選択することができる。通常、反応溶媒としては、ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、THF、アセトンなどが用いられる。とくに極性の大きさや溶解度などの点より、ホルムアミドを用いることが好ましい。反応温度は、10〜60℃であることが好ましく、30〜50℃であることが、より好ましい。反応温度が低い場合には、反応に時間がかかりすぎ、反応温度が高い場合には、溶媒の蒸発や分解が心配される。反応時間は、5〜10時間であることが好ましく、6〜8時間であることが、より好ましい。反応時間が短い場合にはスペーサーとキトサン誘導体の反応が不充分で、未反応のスペーサーが存在し、反応時間が長い場合には処理工程に不便が生じる可能性がある。   Reaction conditions between the spacer introduced on the substrate surface and chitosan treated with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid or sulfuric anhydride, or chitosan treated with phosphoric acid or phosphorus oxychloride Can be appropriately selected depending on the type of spacer. Usually, as a reaction solvent, formamide, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, THF, acetone or the like is used. In particular, formamide is preferably used from the viewpoints of polarity, solubility, and the like. The reaction temperature is preferably 10 to 60 ° C, and more preferably 30 to 50 ° C. If the reaction temperature is low, the reaction takes too much time, and if the reaction temperature is high, the solvent may evaporate or decompose. The reaction time is preferably 5 to 10 hours, and more preferably 6 to 8 hours. When the reaction time is short, the reaction between the spacer and the chitosan derivative is insufficient, there is an unreacted spacer, and when the reaction time is long, the treatment process may be inconvenient.

スペーサーを介して基材表面に導入された硫酸化またはリン酸化されたキトサンの導入量は、基材1cm2あたり0.01〜200μgであることが好ましい。導入量が0.01μg未満では機材をカバーする量が不足し、親水性が現れなかったり、持続性が不足する傾向がある。200μgをこえると表面の滑らかさが不充分で透明性が不充分となる傾向がある。 The amount of the sulfated or phosphorylated chitosan introduced to the substrate surface via the spacer is preferably 0.01 to 200 μg per 1 cm 2 of the substrate. If the introduction amount is less than 0.01 μg, the amount covering the equipment is insufficient, and there is a tendency that hydrophilicity does not appear or sustainability is insufficient. If it exceeds 200 μg, the surface tends to be insufficiently smooth and the transparency tends to be insufficient.

スペーサーを介して基材表面に導入された硫酸化またはリン酸化されたキトサンの中和反応は、第1の親水性基材の製造方法と同様に行なうことができる。   The neutralization reaction of the sulfated or phosphorylated chitosan introduced to the substrate surface through the spacer can be performed in the same manner as in the first method for producing a hydrophilic substrate.

第1および第2の製造方法で得られる本発明の親水性基材は、基材表面に硫酸化またはリン酸化処理されたキトサンのアンモニウム塩が化学的に結合しており、高い親水性を示す。本発明の親水性基材表面に水滴を滴下した場合、水滴と親水性基材表面との接触角は5℃以下となることが好ましい。接触角が5度をこえると、親水性基材を医療機器などに用いる場合、親水性や曇り止め防止性が不充分となる傾向がある。   The hydrophilic base material of the present invention obtained by the first and second production methods has a high hydrophilicity because the sulfated or phosphorylated ammonium salt of chitosan is chemically bonded to the surface of the base material. . When a water droplet is dropped on the hydrophilic substrate surface of the present invention, the contact angle between the water droplet and the hydrophilic substrate surface is preferably 5 ° C. or less. When the contact angle exceeds 5 degrees, the hydrophilicity and anti-fogging property tend to be insufficient when a hydrophilic substrate is used for a medical device or the like.

基材表面に硫酸化またはリン酸化されたキトサンのアンモニウム塩が化学的に結合した本発明の親水性基材は、血管内皮(生体膜)と類似した構造を有し、血液適合性があるために、内視鏡、腹腔鏡、カテーテル、ステントなどの医療機器、人工血管、人工臓器、人工皮膚、人工器官などの医療材料に好適に用いることができる。   The hydrophilic base material of the present invention, in which sulfated or phosphorylated ammonium salt of chitosan is chemically bonded to the base material surface, has a structure similar to that of vascular endothelium (biological membrane) and is blood compatible. Furthermore, it can be suitably used for medical materials such as endoscopes, laparoscopes, catheters, stents, and other medical devices, artificial blood vessels, artificial organs, artificial skins, and artificial organs.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples.

実施例1
<ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムの活性化>
テトラエッチ(商品名、(株)潤工社製、ナトリウムナフタレンのテトロヒドロフラン溶液)に、PTFEフィルム(サイズ:厚さ1mm、15mm×15mm角)を120秒間漬した。エタノールで2回、イオン交換水で1回洗浄したのち、乾燥させて、活性化PTFEフィルムを得た。
Example 1
<Activation of polytetrafluoroethylene (PTFE) film>
A PTFE film (size: 1 mm thick, 15 mm × 15 mm square) was soaked for 120 seconds in Tetra Etch (trade name, manufactured by Junkosha Co., Ltd., sodium naphthalene in tetrohydrofuran solution). After washing twice with ethanol and once with ion-exchanged water, it was dried to obtain an activated PTFE film.

<ヘキサメチレンジイソシアナートの導入>
活性化PTFEフィルムをヘキサメチレンジイソシアナート(98%)10mlに入れ、50℃で2時間撹拌し、反応させた。反応液中のフィルムを取り出し、ジエチルエーテル20mlで洗浄することにより、ヘキサメチレンジイソシアナートが導入されたPTFEフィルムを得た。
<Introduction of hexamethylene diisocyanate>
The activated PTFE film was put into 10 ml of hexamethylene diisocyanate (98%) and stirred at 50 ° C. for 2 hours to be reacted. The film in the reaction solution was taken out and washed with 20 ml of diethyl ether to obtain a PTFE film introduced with hexamethylene diisocyanate.

<キトサンの導入>
ヘキサメチレンジイソシアナートが導入されたPTFEフィルムを、水溶性キトサン(重量平均分子量30000、脱アセチル化度95%)0.05gを溶かしたホルムアミド10mlに入れ、50℃で一晩撹拌して反応させた。反応液中のフィルムを取り出し、イオン交換水で洗浄することにより、キトサンが導入されたPTFEフィルムを得た。
得られたフィルムを、飽和ヨウ素水に30分間浸漬させ、その後、ヨウ素水の吸光度(452nm)を測定して、予め作成した検量線と照らし合わせることにより、キトサンの導入量を測定した。キトサンの導入量は、7.04μg/cm2であった。
<Introduction of chitosan>
A PTFE film in which hexamethylene diisocyanate was introduced was placed in 10 ml of formamide in which 0.05 g of water-soluble chitosan (weight average molecular weight 30000, deacetylation degree 95%) was dissolved, and the mixture was stirred at 50 ° C. overnight to be reacted. It was. The film in the reaction solution was taken out and washed with ion exchange water to obtain a PTFE film into which chitosan was introduced.
The obtained film was immersed in saturated iodine water for 30 minutes, and then the absorbance (452 nm) of iodine water was measured, and the amount of chitosan introduced was measured by comparing with a calibration curve prepared in advance. The amount of chitosan introduced was 7.04 μg / cm 2 .

<硫酸化反応および中和反応>
18mlの氷冷ピリジン中にクロロスルホン酸4.2mlを滴下して、クロロスルホン酸ピリジン塩を生成させた。生成したクロロスルホン酸ピリジン塩を65℃に加熱して溶解させ、キトサンが導入されたPTFEフィルムを入れて、2時間、65℃で反応させた。フィルムを取り出してイオン交換水で洗浄したのち、アンモニア水10ml中、25℃で撹拌し、反応させることにより、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩が導入されたPTFEフィルムが得られた。
得られたフィルムに導入されたキトサンのC2位、C3位およびC6位において、硫酸化反応および中和反応が起きていることを、FT−IR測定や元素分析などにより確認した。また、キトサン中の硫酸化可能な官能基全数に対する、硫酸化および中和された官能基数の割合(導入率)を試料に硝酸を加えて完全に分解したのち、硫酸バリウム(BaSo4)とする方法により求めたところ、導入率は15%であった。
水の滴下後、横からデジタルカメラで撮影し、接触角を測定することにより、得られたフィルムの親水性を、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
◎:5°以下
○:10°以下
×:15°以下
<Sulphation reaction and neutralization reaction>
In 18 ml of ice-cold pyridine, 4.2 ml of chlorosulfonic acid was added dropwise to form chlorosulfonic acid pyridine salt. The produced pyridine salt of chlorosulfonic acid was dissolved by heating to 65 ° C., and a PTFE film into which chitosan was introduced was added and reacted at 65 ° C. for 2 hours. The film was taken out and washed with ion-exchanged water, and then stirred at 25 ° C. in 10 ml of aqueous ammonia to react to obtain a PTFE film into which the sulfated ammonium salt of chitosan was introduced.
It was confirmed by FT-IR measurement, elemental analysis, and the like that sulfation reaction and neutralization reaction occurred at C2, C3 and C6 positions of chitosan introduced into the obtained film. Further, the ratio (introduction rate) of the number of functional groups that were sulfated and neutralized to the total number of functional groups capable of being sulfated in chitosan was completely decomposed by adding nitric acid to the sample, and then barium sulfate (BaSo 4 ). When determined by the method, the introduction rate was 15%.
After dripping water, the film was photographed from the side and measured for contact angle, and the hydrophilicity of the obtained film was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
◎: 5 ° or less ○: 10 ° or less ×: 15 ° or less

実施例2
<キトサンの硫酸化>
粉末キトサン(重量平均分子量150000、脱アセチル化度85%)0.4gを濃硫酸8mlに加え、−20℃で2時間撹拌したところ、混合物はゼラチン状になった。−20℃で撹拌しながら、冷エーテル10mlを加えた。沈殿物を遠心分離により回収し、数回エーテルで洗浄したのち、真空乾燥して硫酸化されたキトサンを得た。
Example 2
<Sulfation of chitosan>
When 0.4 g of powdered chitosan (weight average molecular weight 150,000, deacetylation degree 85%) was added to 8 ml of concentrated sulfuric acid and stirred at −20 ° C. for 2 hours, the mixture became gelatinous. While stirring at −20 ° C., 10 ml of cold ether was added. The precipitate was collected by centrifugation, washed several times with ether, and then vacuum dried to obtain sulfated chitosan.

<硫酸化されたキトサンの導入>
硫酸化されたキトサン0.1gをホルムアミド10mlに溶解させ、実施例1と同様にして得られたヘキサメチレンジイソシアナートを導入したPTFEフィルムを入れ、室温で一晩撹拌して反応させた。反応液中のフィルムを取り出し、イオン交換水で洗浄することにより、硫酸化されたキトサンが導入されたフィルムが得られた。
フィルムへのキトサンの導入量は、2.32μg/cm2であった。
<Introduction of sulfated chitosan>
0.1 g of sulfated chitosan was dissolved in 10 ml of formamide, a PTFE film into which hexamethylene diisocyanate obtained in the same manner as in Example 1 was introduced, and stirred at room temperature overnight to react. The film in the reaction solution was taken out and washed with ion exchange water to obtain a film into which sulfated chitosan was introduced.
The amount of chitosan introduced into the film was 2.32 μg / cm 2 .

<中和反応>
得られたフィルム0.56gをアンモニア水10ml中に入れて25℃で撹拌し、反応させることにより、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩構造が導入されたPTFEフィルムを得た。
キトサンのC2位、C3位およびC6位において、硫酸化反応および中和反応が起きていることが確認された。また、キトサン中の硫酸化可能な官能基全数に対する、硫酸化および中和された官能基数の割合(導入率)は15%であった。
得られたフィルムの親水性を、実施例1と同様にして評価した。結果を、表1に示す。
<Neutralization reaction>
0.56 g of the obtained film was placed in 10 ml of aqueous ammonia, stirred at 25 ° C., and reacted to obtain a PTFE film into which the ammonium salt structure of sulfated chitosan was introduced.
It was confirmed that sulfation reaction and neutralization reaction occurred at C2, C3 and C6 positions of chitosan. Further, the ratio (introduction ratio) of the number of functional groups that were sulfated and neutralized to the total number of functional groups capable of being sulfated in chitosan was 15%.
The hydrophilicity of the obtained film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例3
<キトサンの硫酸化>
粉末キトサン(重量平均分子量150000、脱アセチル化度85%)0.2gを0〜4℃で、濃硫酸8mlとクロロスルホン酸4mlとの混合溶液に加え、溶液を60分間、室温に戻しながら撹拌した。冷エーテルを滴下することにより、生成物を沈殿させ、沈殿物を遠心分離により回収したのち、数回エーテルで洗浄し、真空乾燥させた。
Example 3
<Sulfation of chitosan>
Powdered chitosan (weight average molecular weight 150,000, deacetylation degree 85%) 0.2 g was added at 0-4 ° C. to a mixed solution of concentrated sulfuric acid 8 ml and chlorosulfonic acid 4 ml, and the solution was stirred for 60 minutes while returning to room temperature. did. The product was precipitated by dropwise addition of cold ether, and the precipitate was collected by centrifugation, then washed several times with ether and vacuum dried.

<硫酸化キトサンの導入>
硫酸化されたキトサン0.1gをホルムアミド10mlに溶解させ、実施例1と同様にして得られたヘキサメチレンジイソシアナートを導入したPTFEフィルムを入れ、室温で一晩撹拌して反応させた。反応液中のフィルムを取り出し、イオン交換水で洗浄することにより、硫酸化されたキトサンが導入されたフィルムが得られた。
フィルムへのキトサンの導入量は、4.68μg/cm2であった。
<Introduction of sulfated chitosan>
0.1 g of sulfated chitosan was dissolved in 10 ml of formamide, a PTFE film into which hexamethylene diisocyanate obtained in the same manner as in Example 1 was introduced, and stirred at room temperature overnight to react. The film in the reaction solution was taken out and washed with ion exchange water to obtain a film into which sulfated chitosan was introduced.
The amount of chitosan introduced into the film was 4.68 μg / cm 2 .

<中和反応>
得られたフィルム0.56gをアンモニア水10ml中に入れて25℃で撹拌し、反応させることにより、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩構造が導入されたPTFEフィルムを得た。
キトサンのC6位において、硫酸化反応および中和反応が起きていることが確認された。また、キトサン中の硫酸化可能な官能基全数に対する、硫酸化および中和された官能基数の割合(導入率)は15%であった。
得られた親水性基材の親水性を、実施例1と同様にして評価した。結果を、表1に示す。
<Neutralization reaction>
0.56 g of the obtained film was placed in 10 ml of aqueous ammonia, stirred at 25 ° C., and reacted to obtain a PTFE film into which the ammonium salt structure of sulfated chitosan was introduced.
It was confirmed that a sulfation reaction and a neutralization reaction occurred at the C6 position of chitosan. Further, the ratio (introduction ratio) of the number of functional groups that were sulfated and neutralized to the total number of functional groups capable of being sulfated in chitosan was 15%.
The hydrophilicity of the obtained hydrophilic substrate was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例4
<ガラスの活性化>
5%のフッ化水素酸20mlにガラス(サイズ:厚さ1mm、15mm×15mm角)を60秒間漬した。イオン交換水で2回洗浄したのち、乾燥させて、表面活性化ガラスを得た。
Example 4
<Activation of glass>
Glass (size: thickness 1 mm, 15 mm × 15 mm square) was immersed in 20 ml of 5% hydrofluoric acid for 60 seconds. After washing twice with ion exchange water, it was dried to obtain surface activated glass.

<ヘキサメチレンジイソシアナートの導入>
表面活性化ガラスをヘキサメチレンジイソシアナート(98%)10mlに入れ、室温で2時間撹拌し、反応させた。反応液中のガラスを取り出し、ジエチルエーテル20mlで洗浄し、ヘキサメチレンジイソシアナートが導入されたガラスを得た。
<Introduction of hexamethylene diisocyanate>
The surface activated glass was put into 10 ml of hexamethylene diisocyanate (98%) and stirred at room temperature for 2 hours to be reacted. The glass in the reaction solution was taken out and washed with 20 ml of diethyl ether to obtain a glass into which hexamethylene diisocyanate was introduced.

<キトサンの導入>
ヘキサメチレンジイソシアナートが導入されたガラスを、水溶性キトサン(重量平均分子量30000、脱アセチル化度95%)0.05gを溶解したホルムアミド10mlに入れ、室温で一晩撹拌して反応させた。反応液中のガラスを取り出し、イオン交換水で洗浄して、キトサンが導入されたガラスを得た。
ガラスへのキトサンの導入量は、6.84μg/cm2であった。
<Introduction of chitosan>
The glass into which hexamethylene diisocyanate was introduced was placed in 10 ml of formamide in which 0.05 g of water-soluble chitosan (weight average molecular weight 30000, deacetylation degree 95%) was dissolved, and the mixture was allowed to react at room temperature overnight with stirring. The glass in the reaction solution was taken out and washed with ion exchange water to obtain a glass into which chitosan was introduced.
The amount of chitosan introduced into the glass was 6.84 μg / cm 2 .

<硫酸化反応および中和反応>
18mlの氷冷ピリジン中にクロロスルホン酸4.2mlを滴下して、クロロスルホン酸ピリジン塩を生成させた。生成したクロロスルホン酸ピリジン塩を65℃に加熱して溶解させ、キトサンが導入されたガラスを入れて、2時間、65℃で反応させた。ガラスを取り出してイオン交換水で洗浄したのち、アンモニア水10ml中、25℃で撹拌し、反応させることにより、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩構造が導入されたガラスが得られた。
得られたガラスに導入されたキトサンのC2位、C3位およびC6位において、硫酸化反応および中和反応が起きていることを、FT−IR測定や元素分析などにより確認した。また、キトサン中の硫酸化可能な官能基全数に対する、硫酸化および中和された官能基数の割合(導入率)は15%であった。
得られたフィルムの親水性を、実施例1と同様にして評価した。評価結果を、表1に示す。
<Sulphation reaction and neutralization reaction>
In 18 ml of ice-cold pyridine, 4.2 ml of chlorosulfonic acid was added dropwise to form chlorosulfonic acid pyridine salt. The produced pyridine salt of chlorosulfonic acid was dissolved by heating to 65 ° C., and a glass into which chitosan was introduced was added and reacted at 65 ° C. for 2 hours. The glass was taken out and washed with ion-exchanged water, and then stirred at 25 ° C. in 10 ml of aqueous ammonia to cause a reaction, whereby a glass into which a sulfated ammonium salt structure of chitosan was introduced was obtained.
It was confirmed by FT-IR measurement, elemental analysis, and the like that sulfation reaction and neutralization reaction occurred at C2, C3, and C6 positions of chitosan introduced into the obtained glass. Further, the ratio (introduction ratio) of the number of functional groups that were sulfated and neutralized to the total number of functional groups capable of being sulfated in chitosan was 15%.
The hydrophilicity of the obtained film was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例5
<キトサンの硫酸化>
粉末キトサン(重量平均分子量150000、脱アセチル化度85%)0.4gを濃硫酸8mlに加え、−20℃で2時間撹拌したところ、混合物はゼラチン状になった。−20℃で撹拌しながら、冷エーテル10mlを加えた。沈殿物を遠心分離により回収し、数回エーテルで洗浄したのち、真空乾燥させた。
Example 5
<Sulfation of chitosan>
When 0.4 g of powdered chitosan (weight average molecular weight 150,000, deacetylation degree 85%) was added to 8 ml of concentrated sulfuric acid and stirred at −20 ° C. for 2 hours, the mixture became gelatinous. While stirring at −20 ° C., 10 ml of cold ether was added. The precipitate was collected by centrifugation, washed several times with ether, and then vacuum dried.

<硫酸化キトサンの導入>
硫酸化されたキトサン0.1gをホルムアミド10mlに溶解させ、実施例4と同様にして得られたヘキサメチレンジイソシアナートを導入したガラスを入れ、室温で一晩撹拌して反応させた。反応液中のガラスを取り出し、イオン交換水で洗浄することにより、硫酸化されたキトサンが導入されたガラスが得られた。
ガラスへのキトサンの導入量は、2.12μg/cm2であった。
<Introduction of sulfated chitosan>
0.1 g of sulfated chitosan was dissolved in 10 ml of formamide, and a glass into which hexamethylene diisocyanate obtained in the same manner as in Example 4 was introduced was stirred and reacted at room temperature overnight. The glass in which the sulfated chitosan was introduced was obtained by taking out the glass from the reaction solution and washing with ion exchange water.
The amount of chitosan introduced into the glass was 2.12 μg / cm 2 .

<中和反応>
得られたガラスをアンモニア水10ml中に入れて25℃で撹拌し、反応させることにより、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩構造を導入したガラスを得た。
キトサンのC2位、C3位およびC6位において、硫酸化反応および中和反応が起きていることが確認された。また、キトサン中の硫酸化可能な官能基全数に対する、硫酸化および中和された官能基数の割合(導入率)は15%であった。
得られたフィルムの親水性を、実施例1と同様にして評価した。結果を、表1に示す。
<Neutralization reaction>
The obtained glass was put into 10 ml of aqueous ammonia and stirred at 25 ° C. to cause a reaction, thereby obtaining a glass into which a sulfated chitosan ammonium salt structure was introduced.
It was confirmed that sulfation reaction and neutralization reaction occurred at C2, C3 and C6 positions of chitosan. Further, the ratio (introduction ratio) of the number of functional groups that were sulfated and neutralized to the total number of functional groups capable of being sulfated in chitosan was 15%.
The hydrophilicity of the obtained film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例6
<キトサンの硫酸化>
粉末キトサン(重量平均分子量150000、脱アセチル化度85%)0.2gを0〜4℃で、濃硫酸8mlとクロロスルホン酸4mlとの混合溶液に加え、溶液を60分間、室温に戻しながら撹拌した。冷エーテルを滴下することにより、生成物を沈殿させ、沈殿物を遠心分離により回収したのち、数回エーテルで洗浄し、真空乾燥させた。
Example 6
<Sulfation of chitosan>
Powdered chitosan (weight average molecular weight 150,000, deacetylation degree 85%) 0.2 g was added at 0-4 ° C. to a mixed solution of concentrated sulfuric acid 8 ml and chlorosulfonic acid 4 ml, and the solution was stirred for 60 minutes while returning to room temperature. did. The product was precipitated by dropwise addition of cold ether, and the precipitate was collected by centrifugation, then washed several times with ether and vacuum dried.

<硫酸化キトサンの導入>
硫酸化されたキトサン0.1gをホルムアミド10mlに溶解させ、実施例4と同様にして得られたヘキサメチレンジイソシアナートを導入したガラスを入れ、室温で一晩撹拌して反応させた。反応液中のガラスを取り出し、イオン交換水で洗浄することにより、硫酸化されたキトサンが導入されたガラスが得られた。
ガラスへのキトサンの導入量は、4.48μg/cm2であった。
<Introduction of sulfated chitosan>
0.1 g of sulfated chitosan was dissolved in 10 ml of formamide, and a glass into which hexamethylene diisocyanate obtained in the same manner as in Example 4 was introduced was stirred and reacted at room temperature overnight. The glass in which the sulfated chitosan was introduced was obtained by taking out the glass from the reaction solution and washing with ion exchange water.
The amount of chitosan introduced into the glass was 4.48 μg / cm 2 .

<中和反応>
得られたガラスをアンモニア水10ml中に入れて25℃で撹拌し、反応させることにより、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩構造を導入したガラスを得た。
キトサンのC6位において、硫酸化反応および中和反応が起きていることが確認された。また、キトサン中の硫酸化可能な官能基全数に対する、硫酸化および中和された官能基数の割合(導入率)は15%であった。
得られたフィルムの親水性を、実施例1と同様にして評価した。結果を、表1に示す。
<Neutralization reaction>
The obtained glass was put into 10 ml of aqueous ammonia and stirred at 25 ° C. to cause a reaction, thereby obtaining a glass into which a sulfated chitosan ammonium salt structure was introduced.
It was confirmed that a sulfation reaction and a neutralization reaction occurred at the C6 position of chitosan. Further, the ratio (introduction ratio) of the number of functional groups that were sulfated and neutralized to the total number of functional groups capable of being sulfated in chitosan was 15%.
The hydrophilicity of the obtained film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2005132877
Figure 2005132877

Claims (5)

基材表面にスペーサーを介してキトサンを導入する工程、キトサンを濃硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物または無水硫酸で処理する工程、もしくはキトサンをオキシ塩化リンまたはリン酸で処理する工程、ならびに該処理基材をアンモニアまたはアミン化合物で中和する工程からなる親水性基材の製造方法。 Introducing chitosan to the substrate surface via a spacer, treating chitosan with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid, or anhydrous sulfuric acid, or treating chitosan with phosphorus oxychloride or phosphoric acid And a method for producing a hydrophilic substrate comprising a step of neutralizing the treated substrate with ammonia or an amine compound. キトサンを濃硫酸、クロロスルホン酸、濃硫酸およびクロロスルホン酸の混合物または無水硫酸で処理する工程、もしくはキトサンをオキシ塩化リンまたはリン酸で処理する工程、基材表面にスペーサーを介して該キトサンを導入する工程、ならびに該処理基材をアンモニアまたはアミン化合物で中和する工程からなる親水性基材の製造方法。 Treating chitosan with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, a mixture of concentrated sulfuric acid and chlorosulfonic acid, or anhydrous sulfuric acid, or treating chitosan with phosphorous oxychloride or phosphoric acid; A method for producing a hydrophilic substrate comprising a step of introducing, and a step of neutralizing the treated substrate with ammonia or an amine compound. スペーサーがジイソシアナートである請求項1または2記載の親水性基材の製造方法。 The method for producing a hydrophilic substrate according to claim 1 or 2, wherein the spacer is diisocyanate. 基材表面に、硫酸化されたキトサンのアンモニウム塩またはリン酸化されたキトサンのアンモニウム塩を有する親水性基材。 A hydrophilic substrate having an ammonium salt of sulfated chitosan or an ammonium salt of phosphorylated chitosan on the surface of the substrate. 請求項4記載の親水性基材からなる医療機器。 A medical device comprising the hydrophilic substrate according to claim 4.
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