JP2005171045A - Segmented polyurethane urea - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は医療用途の血液適合性に優れた材料に関する。特に高い抗血栓性能を有し、かつ、加工性、取り扱い性に優れたセグメント化ポリウレタンウレアに関するものである。本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは特定の構成成分と特定の合成方法によって得られる。 The present invention relates to a material excellent in blood compatibility for medical use. In particular, the present invention relates to a segmented polyurethane urea having high antithrombotic performance and excellent workability and handleability. The segmented polyurethaneurea of the present invention is obtained by specific components and specific synthesis methods.
カテーテル、ステント、医療用チューブ、血液回路、血液貯蔵用容器など様々な医療用具は、現在臨床で頻繁に使用され、臨床現場では欠かせないものとなってきている。このような生体に半永久的に埋め込んだり、一定期間留置したり、血液などの生体組織と接触したりする医療用材料の開発においては、材料の強度や耐久性、また生体に合わせた複雑な形状にするための加工性、血液や生体組織との適合性などが、重要なポイントである。 Various medical devices such as catheters, stents, medical tubes, blood circuits, and blood storage containers are now frequently used in clinical practice and are indispensable in clinical settings. In the development of medical materials that are semi-permanently embedded in a living body, indwelled for a certain period of time, or in contact with living tissue such as blood, the strength and durability of the material and the complex shape that matches the living body Processability to make it, compatibility with blood and biological tissues, etc. are important points.
また、当然のことながら、医療用材料は直接生体組織と接触するのであるから、高い安全性が要求される。しかしながら、医療用材料の安全性を含めた生化学的特性については、使用条件に応じた評価が十分には確立されていない。特に体液接触によって引き起こされる、材料の分解反応により生成するオリゴマーや残留原料、添加剤、副生成物などの溶出物の有無やその量については十分に考慮されているとは言い難い状況である。 Naturally, since the medical material is in direct contact with the living tissue, high safety is required. However, for biochemical characteristics including safety of medical materials, evaluation according to use conditions has not been sufficiently established. In particular, it is difficult to say that sufficient consideration has been given to the presence or amount of oligomers, residual raw materials, additives, by-products, and other eluates caused by contact with body fluids.
例えば、医療用高分子材料として広く利用されている、ポリ塩化ビニル(PVC)には物理的性質を改善するための可塑剤が添加されている場合がほとんどである。添加される可塑剤として代表的なものはフタル酸エステルであり、この化合物を添加した医療用PVCは長年にわたり利用されてきた。しかし、近年、フタル酸エステルが生物に対して深刻な影響を与えることがわかり、PVC使用時の可塑剤溶出の可能性とその影響について懸念されている。 For example, in most cases, polyvinyl chloride (PVC) widely used as a medical polymer material is added with a plasticizer for improving physical properties. A typical plasticizer to be added is a phthalate ester, and medical PVC added with this compound has been used for many years. However, in recent years, it has been found that phthalate esters have a serious impact on living organisms, and there is concern about the possibility of elution of plasticizers when PVC is used and its effects.
シリコーンもまた医療用エラストマーとして各種カテーテルやチューブとして利用され、気体透過性から人工肺の膜素材としても応用されているが、長期間体内に留置した場合には、溶出物として放出されるシリコーンの毒性が懸念されている。 Silicone is also used as a medical elastomer for various catheters and tubes, and is also used as a membrane material for artificial lungs due to its gas permeability. However, when it is left in the body for a long time, silicone is released as an eluate. There are concerns about toxicity.
ポリウレタンおよび/またはポリウレアおよび/またはポリウレタンウレア(以下ポリウレタン類と略記する場合がある)は、ソフトセグメントとなるマクログリコール、ハードセグメントとなるジイソシアネートや鎖延長剤の配合比を適当に設定することで、添加剤を使用することなく好ましい強度の材料を調製することが可能である。また、セグメント化ポリウレタンはミクロ相分離構造を形成し、それによって優れた血液適合性を発揮することが知られている。また、例えば、アミノ基含有ジオールを原料の一つとして使用することで、アミノ基含有ポリウレタンが調製できるなど、好ましい官能基を有する材料を調製するのも比較的容易に行える。このような長所から、ポリウレタンは医療用材料として好んで使われる高分子材料のひとつである。しかし、一方で、滅菌処理や生体内での使用時の加水分解反応などによって強度低下や溶出物の生成が報告されており、安全性の点で問題となる可能性がある。 Polyurethane and / or polyurea and / or polyurethaneurea (hereinafter may be abbreviated as polyurethanes), by appropriately setting the compounding ratio of macroglycol as a soft segment, diisocyanate as a hard segment and chain extender, It is possible to prepare a material having a preferable strength without using an additive. In addition, segmented polyurethane is known to form a microphase-separated structure, thereby exhibiting excellent blood compatibility. In addition, for example, by using an amino group-containing diol as one of the raw materials, it is relatively easy to prepare a material having a preferable functional group, such as an amino group-containing polyurethane. Due to these advantages, polyurethane is one of polymer materials that are favorably used as medical materials. However, on the other hand, strength reduction and generation of eluate have been reported due to sterilization treatment or hydrolysis reaction during use in vivo, which may be a problem in terms of safety.
本発明者らは、安全性の高い高分子組成物として、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4を出願した。これらの技術においては、生体適合性や血液適合性に優れた高分子材料や医療用具からの溶出物に着目し、徹底した精製工程もしくは洗浄工程を経ることにより、一定条件で抽出した抽出液中の溶出物量を低く抑えることが開示されている。しかし、これらの材料は、加工性や物理的特性について問題があった。
材料として求められる種々の物性を改善する目的で、脂肪族ジイソシアネートと芳香族ジイソシアネートを併用したポリウレタンおよび/またはポリウレタンウレアおよび/またはポリウレアを利用する技術については、既に報告されている。明確な意図を持って、脂肪族ジイソシアネートと芳香族ジイソシアネートを併用したポリウレタン類を開示したものとして、例えば、特許文献5〜特許文献13などが挙げられる。
これらのうち、特許文献5、特許文献6、特許文献11、特許文献12、特許文献13では、ジイソシアネートをイソシアヌレート基形成によって、ポリイソシアネート化し、これを用いて調製した架橋性ポリウレタンが開示されている。これらのポリウレタン類は明らかに架橋構造をとっているので、本願の目的とする加工性、取り扱い性を満足することができない。なお、本発明において、加工性、取り扱い性とは、得られたポリウレタン類の溶剤への溶解性、基剤ポリマーとの相溶性、熱安定性などを意味する。また、これらは、塗料や接着剤としての用途を想定しているため、医療用途を想定した生体に対する安全性に関する配慮はなされていない。 Among these, Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 11, Patent Document 12, and Patent Document 13 disclose a crosslinkable polyurethane prepared by using a diisocyanate to form a polyisocyanate by forming an isocyanurate group and using this. Yes. Since these polyurethanes clearly have a cross-linked structure, the processability and handleability intended in the present application cannot be satisfied. In the present invention, processability and handleability mean solubility of the obtained polyurethane in a solvent, compatibility with a base polymer, thermal stability, and the like. Moreover, since these are assumed to be used as paints and adhesives, no consideration is given to the safety of living bodies assuming medical use.
特許文献9では、アロファネート基を含有するポリイソシアネートが開示され、そのポリイソシアネートは芳香族ジイソシアネートおよび脂肪族ジイソシアネートから誘導されるとの記載があるが、アロファネート基を積極的に導入することは、すなわち、得られる材料に積極的に架橋構造を導入することとなり、イソシアヌレート基形成によるポリイソシアネートを使用する場合と同様、加工性、取り扱い性を満足することが困難である。 Patent Document 9 discloses a polyisocyanate containing an allophanate group, and it is described that the polyisocyanate is derived from an aromatic diisocyanate and an aliphatic diisocyanate. Thus, a crosslinked structure is positively introduced into the obtained material, and it is difficult to satisfy processability and handleability as in the case of using a polyisocyanate by isocyanurate group formation.
さらに特許文献7、特許文献8では、それぞれ接着剤としての使用、帯電部材としての使用を想定した芳香族ジイソシアネートと脂肪族ジイソシアネートを併用したポリウレタンが開示されているが、いずれも医療用途を想定した安全性は配慮されていない。 Furthermore, Patent Document 7 and Patent Document 8 disclose polyurethanes in which aromatic diisocyanate and aliphatic diisocyanate are used in combination, each assuming use as an adhesive and charging member, both of which are assumed for medical use. Safety is not considered.
特許文献10では脂肪族系ジイソシアネートおよび/または脂環式系ジイソシアネートと芳香族系ジイソシアネートの混合ジイソシアネートを原料にしたポリウレタン樹脂を一成分とする樹脂組成物が開示されている。これは、耐黄変性、耐薬品性、溶媒への溶解性、耐スクラッチ性が改善されたポリウレタン類であり、医療用途に適した安全性を意図したものではなく、特に加水分解を生成しやすいポリカプロラクトンポリオールを必須の成分としている点で、材料の安全性に問題がある。 Patent Document 10 discloses a resin composition containing, as a component, a polyurethane resin using as a raw material an aliphatic diisocyanate and / or a mixed diisocyanate of an alicyclic diisocyanate and an aromatic diisocyanate. These are polyurethanes with improved yellowing resistance, chemical resistance, solvent solubility, and scratch resistance, and are not intended for safety suitable for medical use, and are particularly susceptible to hydrolysis. There is a problem in material safety in that polycaprolactone polyol is an essential component.
また本発明者らは生体適合性および抗血栓性材料として、特許文献14、特許文献15、特許文献16などを出願している。これらの技術においては、生体適合性、抗血栓性の向上を目的として、ホスホリルコリン構造を有するジオールを少なくともジオールの成分の一部として用いて得られるポリウレタンまたはポリウレタンウレアが開示されている。特許文献15、特許文献16では、二種以上のジイソシアネート、特に二種以上の脂肪族系ジイソシアネート(脂環族系も含む)を用いることで材料のセグメント化が促進され、ミクロ相分離構造を形成することで、抗血栓性が向上することが開示されている。しかしながら、これらの材料は医療用に使用することを主目的にしながら、溶出物が多いことや、加工性、取り扱い性に欠ける欠点があった。
特許文献17には物理的物性、とくに、弾性や柔軟性の改善を目的としてポリエーテルポリウレタンが開示されている。この技術においては、原料の一つであるポリオキシテトラメチレングリコールの特性を限定することで物性向上を目指しているが、しかしながら、これらの材料は医療用途を想定した生体に対する安全性を考慮していない。
本発明は、従来の技術において、問題のあった加工性、取り扱い性、物理的特性を改善し、かつ、好ましいその他の特性を同時に実現することのできる、医療用途のセグメント化ポリウレタンウレアを提供することを目的とする。 The present invention provides a segmented polyurethane urea for medical use, which can improve the processability, handleability and physical properties that have been problematic in the prior art, and can simultaneously achieve other desirable properties. For the purpose.
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは、
1.構成成分として、少なくとも(1)〜(6)の全てを含み、
(1)分子内に荷電性基を含む構造を有する成分、または、荷電性基導入可能な構造を有する成分より選ばれる少なくとも1種の成分
(2)芳香族系ジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のジイソシアネート
(3)脂肪族系ジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のジイソシアネート
(4)ポリエーテルポリオール
(5)低分子量ジオールからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤
(6)低分子量ジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤
かつ、(7)(8)(9)を有することを特徴とするセグメント化ポリウレタンウレア。
(7)構成成分の全てのジオールの含水率が2%未満である
(8)低分子量ジオールと低分子量ジアミンを段階的に反応する
(9)保存安定性に優れる
2.荷電性基を含む成分が、下記化学式(1)の構造を有する1記載のセグメント化ポリウレタンウレア。
4.荷電性基を含む成分が、下記化学式(3)もしくは化学式(4)の構造を有する1〜3記載のセグメント化ポリウレタンウレア。
5.1記載のセグメント化ポリウレタンウレアを含有する医療用材料。
The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies in order to solve the above problems. That is, the segmented polyurethane urea of the present invention is
1. As a component, at least all of (1) to (6) are included,
(1) At least one component selected from a component having a structure containing a charged group in the molecule, or a component having a structure capable of introducing a charged group (2) At least selected from the group consisting of aromatic diisocyanates At least one diisocyanate (3) at least one diisocyanate selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates (4) polyether polyol (5) at least one chain extender selected from the group consisting of low molecular weight diols (6) A segmented polyurethane urea comprising at least one chain extender selected from the group consisting of low molecular weight diamines and (7), (8) and (9).
(7) The water content of all the diols of the constituent components is less than 2% (8) The low molecular weight diol and the low molecular weight diamine are reacted stepwise (9) Excellent storage stability 2. The segmented polyurethane urea according to 1, wherein the component containing a chargeable group has a structure represented by the following chemical formula (1).
4). The segmented polyurethane urea according to 1 to 3, wherein the component containing a chargeable group has a structure represented by the following chemical formula (3) or chemical formula (4).
A medical material containing the segmented polyurethaneurea according to 5.1.
医療用途を目的としたセグメント化ポリウレタンウレアであって、特定の構成成分を特定の合成方法で合成することにより、本来の特性である生体適合性や抗血栓性、安全性を損なうことなく、さらに加工性、取り扱い性、物理的特性に優れたセグメント化ポリウレタンウレアを得ることが可能となった。 It is a segmented polyurethane urea for medical purposes, and by synthesizing specific components with specific synthesis methods, without sacrificing the original characteristics of biocompatibility, antithrombogenicity, and safety It became possible to obtain segmented polyurethaneurea excellent in processability, handleability and physical properties.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは主として、ジイソシアネート、ソフトセグメントとなるマクロポリオール、鎖延長剤の3成分から調製される。 The segmented polyurethane urea of the present invention is mainly prepared from three components: a diisocyanate, a macro polyol serving as a soft segment, and a chain extender.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアの構成成分の1つである分子内に荷電性基を含む構造を有する成分とは、分子内にイオン性の官能基を1つ以上有する化合物である。イオン性の官能基としては、第四級アンモニウム、カルボキシル基などがあるが、第四級アンモニウムを分子構造に含む成分がポリウレタン合成反応の妨げになり難いため好ましい。また荷電性基導入可能な構造を有する成分とは、分子内に簡単な反応によりイオン性の官能基に変換できる官能基を一つ以上有する化合物のことを意味し、具体的には第三級アンモニウムを分子内に含有する成分が好ましい。これら、分子内に荷電性基を持つ成分、または、分子内に荷電性基導入可能な構造を持つ成分が、該セグメント化ポリウレタンウレアの構成成分として1種類以上含まれていることを特徴とする。分子内に荷電性基を持つ成分、または、分子内に荷電性基導入可能な構造を持つ成分は2種類以上使用してもよい。分子内に荷電性基を持つ成分、または、分子内に荷電性基導入可能な構造を持つ成分をセグメント化ポリウレタンウレアの構成成分の1つとすることで、特殊な構造の化合物をポリウレタンウレアの側鎖に導入することが可能となる。 The component having a structure containing a charged group in the molecule, which is one of the components of the segmented polyurethane urea of the present invention, is a compound having one or more ionic functional groups in the molecule. Examples of ionic functional groups include quaternary ammonium and carboxyl groups, but components containing quaternary ammonium in the molecular structure are preferable because they do not easily interfere with the polyurethane synthesis reaction. The component having a structure capable of introducing a chargeable group means a compound having at least one functional group that can be converted into an ionic functional group by a simple reaction in the molecule. A component containing ammonium in the molecule is preferred. One or more of these components having a chargeable group in the molecule or a component having a structure capable of introducing a chargeable group in the molecule is included as a component of the segmented polyurethaneurea. . Two or more kinds of components having a charged group in the molecule or components having a structure capable of introducing a charged group into the molecule may be used. A component having a charged group in the molecule or a component having a structure capable of introducing a charged group in the molecule is one of the components of the segmented polyurethane urea, so that a compound with a special structure is placed on the side of the polyurethane urea. It becomes possible to introduce into the chain.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアの構成成分の1つである芳香族系ジイソシアネートは、比較的反応性が高いので、ポリウレタンおよびポリウレタンウレア調製時に、得られるポリウレタンおよびポリウレタンウレアの分子量が向上するため好ましい。しかしながら、その半面、重合反応のコントロールが難しく、しばしば反応中にゲル化することがある。 The aromatic diisocyanate, which is one of the constituent components of the segmented polyurethane urea of the present invention, is preferable because the molecular weight of the resulting polyurethane and polyurethane urea is improved during preparation of the polyurethane and polyurethane urea because of relatively high reactivity. However, on the other hand, it is difficult to control the polymerization reaction, and often gels during the reaction.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアの構成成分の1つである脂肪族系ジイソシアネートを原料とし、合成したポリウレタンは、着色の可能性が低い。ところが、反応性は芳香族系ジイソシアネートよりもやや劣り、ポリマー調製時には、より過酷な条件や、触媒の添加が必要となることがある。 A polyurethane synthesized from an aliphatic diisocyanate, which is one of the components of the segmented polyurethane urea of the present invention, has a low possibility of coloring. However, the reactivity is slightly inferior to that of aromatic diisocyanate, and more severe conditions or addition of a catalyst may be required when preparing a polymer.
本発明においては、ジイソシアネート成分として芳香族系ジイソシアネートと脂肪族系ジイソシアネートを併用することが好ましい。芳香族系ジイソシアネートと脂肪族系ジイソシアネートを併用することにより、セグメント化ポリウレタンの合成反応がスムーズに進行し、得られたセグメント化ポリウレタンは物理的特性に優れ、調製後の精製も効率よく行える。 In the present invention, it is preferable to use an aromatic diisocyanate and an aliphatic diisocyanate in combination as the diisocyanate component. By using an aromatic diisocyanate and an aliphatic diisocyanate together, the synthetic reaction of the segmented polyurethane proceeds smoothly, and the obtained segmented polyurethane is excellent in physical properties and can be efficiently purified after preparation.
本発明でいう芳香族系ジイソシアネートは、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、イソシアナトベンジルイソシアネート、4,4'−メチレンビス(フェニルイソシアネート)などが例示されるが、これらに限定されない。また、ジイソシアネートを形成する炭化水素骨格の水素原子が他の原子や官能基などで置換されていてもよい。これらのうち、4,4’−メチレンビス(フェニルイソシアネート)が入手が容易で、かつ、比較的反応性が良いので、特に好ましい。本発明に使用される芳香族系ジイソシアネートは二種類以上を混合して使用してもよい。 Examples of the aromatic diisocyanate in the present invention include tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, isocyanatobenzyl isocyanate, 4,4′-methylenebis (phenyl isocyanate), and the like. It is not limited. Moreover, the hydrogen atom of the hydrocarbon skeleton forming the diisocyanate may be substituted with another atom or a functional group. Of these, 4,4'-methylenebis (phenylisocyanate) is particularly preferred because it is readily available and relatively reactive. Two or more kinds of aromatic diisocyanates used in the present invention may be mixed and used.
本発明でいう脂肪族系ジイソシアネートとは、例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、3,3’−ジイソシアナトプロピルエーテル、シクロペンタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)などが例示されるが、これらに限定されない。また、ジイソシアネートを形成する炭化水素骨格の水素原子が他の原子や官能基などで置換されていてもよい。本発明のセグメント化ポリウレタンウレアの成分である脂肪族ジイソシアネートは、両末端にイソシアネート基を有する直鎖炭化水素ジイソシアネートであることが好ましい。具体的には例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネートが例示されるが、これらに限定されない。ジイソシアネートを形成する炭化水素骨格の水素原子が他の原子や官能基などで置換されていてもよい。これらのうち、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネートが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネートが入手が容易で、かつ反応性に優れていて特に好ましい。本発明に使用される脂肪族系ジイソシアネートは二種類以上を混合して使用してもよい。 The aliphatic diisocyanate referred to in the present invention is, for example, ethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 3,3′-diisyl. Examples include, but are not limited to, isocyanatopropyl ether, cyclopentane diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, 4,4′-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) and the like. Moreover, the hydrogen atom of the hydrocarbon skeleton forming the diisocyanate may be substituted with another atom or a functional group. The aliphatic diisocyanate that is a component of the segmented polyurethane urea of the present invention is preferably a linear hydrocarbon diisocyanate having isocyanate groups at both ends. Specific examples include, but are not limited to, ethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, and dodecamethylene diisocyanate. The hydrogen atom of the hydrocarbon skeleton forming the diisocyanate may be substituted with another atom or a functional group. Among these, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and octamethylene diisocyanate are preferable, and hexamethylene diisocyanate is particularly preferable because it is easily available and has excellent reactivity. Two or more kinds of the aliphatic diisocyanates used in the present invention may be mixed and used.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアのソフトセグメント成分となるポリエーテルポリオールについては、一般的なポリウレタン類に使用されるポリエーテルポリオールが広く利用可能であるが、具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリエーテルジオールが例示される。これらのうち、ポリテトラメチレングリコールが医療用ポリウレタンとして実績があるので好ましい。また、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアのソフトセグメント成分となるポリエーテルポリオールは、分子量分布が狭いこと、分子量が一定の範囲内であること、極端に高分子量の成分の含有率が低いこと、含水率が低いことが好ましい。具体的には、後記する条件のGPCで分析した数平均分子量Mnが1000〜3000が好ましく、1300〜2800がより好ましい。1500〜2500がさらに好ましい。数平均分子量が1000未満では、ミクロ相分離が形成されにくいため、抗血栓性が劣ることがある。数平均分子量3000超ではセグメント化ウレタンウレアの収率が低くなったり、精製効率が低下することがある。分子量分布(Mw/Mn)は2.0以下が好ましく、1.7以下がより好ましく、1.5以下がさらに好ましい。分子量分布が2.0超ではセグメント化ポリウレタンの精製効率が悪く、相分離も曖昧で抗血栓性に劣る可能性がある。分子量分布の下限は理論的には1.0であるが、実用面で問題のないレベルで、かつ製造コストを抑える意味で1.1以上が好ましい。極端に高分子の成分とは分子量が10000以上の成分のことを指す。GPCで測定した際の分子量が10000以上のエリアの割合が2%未満であることが好ましい。より好ましくは1%未満である。分子量10000以上のポリマーの含有率が2%以上有る場合は、セグメント化ポリウレタンの精製効率が低下し、安全性に問題が生じる可能性がある。このような特性を有するポリテトラメチレングリコールとして、例えば、保土谷化学社製PTG2000、BASF社製ポリテトラメチレングリコール2000、デュポン社製ポリテトラメチレングリコール2000、三菱化学社製ポリテトラメチレングリコール2000などの商品名で市販されているポリテトラメチレングリコールを使用するのが好ましい実施態様である。 As the polyether polyol which is a soft segment component of the segmented polyurethane urea of the present invention, polyether polyols used in general polyurethanes can be widely used. Specifically, polyethylene glycol, polypropylene glycol, Examples include polyether diols such as tetramethylene glycol. Of these, polytetramethylene glycol is preferred because it has a track record as a medical polyurethane. In addition, the polyether polyol which is the soft segment component of the segmented polyurethane urea of the present invention has a narrow molecular weight distribution, a molecular weight within a certain range, an extremely low content of a high molecular weight component, A low rate is preferred. Specifically, the number average molecular weight Mn analyzed by GPC under the conditions described later is preferably 1000 to 3000, and more preferably 1300 to 2800. 1500 to 2500 is more preferable. When the number average molecular weight is less than 1000, microphase separation is hardly formed, and thus antithrombogenicity may be inferior. If the number average molecular weight exceeds 3000, the yield of segmented urethane urea may be lowered, or the purification efficiency may be lowered. The molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably 2.0 or less, more preferably 1.7 or less, and even more preferably 1.5 or less. If the molecular weight distribution exceeds 2.0, the purification efficiency of the segmented polyurethane is poor, the phase separation is ambiguous, and the antithrombogenicity may be poor. The lower limit of the molecular weight distribution is theoretically 1.0, but 1.1 or more is preferable because it is at a level that does not cause a problem in practical use and suppresses the manufacturing cost. The extremely high molecular component means a component having a molecular weight of 10,000 or more. It is preferable that the ratio of the area having a molecular weight of 10,000 or more when measured by GPC is less than 2%. More preferably, it is less than 1%. If the content of the polymer having a molecular weight of 10,000 or more is 2% or more, the purification efficiency of the segmented polyurethane is lowered, which may cause a problem in safety. Examples of polytetramethylene glycol having such characteristics include PTG2000 manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd., polytetramethylene glycol 2000 manufactured by BASF, polytetramethylene glycol 2000 manufactured by DuPont, and polytetramethylene glycol 2000 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. The preferred embodiment is to use polytetramethylene glycol which is commercially available under the trade name.
加えて、ポリエーテルポリオール中の含水率は2質量%未満が好ましい。より好ましくは1.5質量%未満、さらに好ましくは1.0質量%未満である。特にウレタン調製時の水分の混入はウレタン結合の枝分れや反応停止の原因になり、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアの安全性や保存安定性に不利となることがあるため、低く抑えることが好ましい。このような分子量が狭い範囲にあり、かつ含水率が低いポリエーテルポリオールを用いて調製したポリウレタンウレアは、ミクロ相分離形成がより規則正しく起こり、また、ウレタン結合が3次元的に複雑にならず、相溶性が良く取り扱い性が向上する。また構造が直線的であることから精製効率がよく、生体への安全性が高く、特に血液適合性により優れた性能を発揮するという特徴を発現できるのである。本発明に使用されるポリエーテルポリオールは、例えば、脱水処理、蒸留、カラムクロマトや相分離など一般的方法で精製を行っても良い。 In addition, the water content in the polyether polyol is preferably less than 2% by mass. More preferably, it is less than 1.5 mass%, More preferably, it is less than 1.0 mass%. In particular, the mixing of moisture during urethane preparation may cause branching of urethane bonds and reaction termination, which may be disadvantageous for the safety and storage stability of the segmented polyurethane urea of the present invention, so it should be kept low. preferable. Polyurethane urea prepared using a polyether polyol having such a narrow molecular weight and low water content is more regular in microphase separation, and the urethane bond is not complicated three-dimensionally. Good compatibility and improved handling. In addition, since the structure is linear, the purification efficiency is high, the safety to the living body is high, and the characteristics of exhibiting superior performance due to blood compatibility can be expressed. The polyether polyol used in the present invention may be purified by a general method such as dehydration, distillation, column chromatography, or phase separation.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアの鎖延長剤としては、低分子量ジオールからなる群、低分子量ジアミンからなる群よりそれぞれ1種ずつ以上選ばれることが好ましい。使用される低分子量ジオール、低分子量ジアミンは一般的なポリウレタン類に使用される鎖延長剤、および今後開発されるであろう鎖延長剤が広く利用可能である。具体的には、低分子量ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、オクタメチレングリコール、デカメチレングリコール、2,2−ジメチルトリメチレングリコール、1,4−ジヒドロキシシクロヘキサン、1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン、ジエチレングリコール、トリメチレングリコールなどが挙げられる。低分子量ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、キシリレンジアミン、フェニレンジアミン、4,4’−メチレンビス(フェニルアミン)など、さらには、ジヒドラジド(例えば、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド)など広義のジアミンなどが例示される。これらに限られず、低分子量ジオール、ジアミンとしては公知、新規あるいはポリウレタン類への適用例の有無に関わらず、全て適用することができる。低分子量ジオール、低分子量ジアミンそれぞれは単独で使用しても、2種以上混合して使用しても良い。 The chain extender of the segmented polyurethane urea of the present invention is preferably selected one or more from the group consisting of low molecular weight diols and the group consisting of low molecular weight diamines. As the low molecular weight diol and low molecular weight diamine used, chain extenders used for general polyurethanes and chain extenders that will be developed in the future are widely available. Specifically, examples of the low molecular weight diol include ethylene glycol, propylene glycol, tetramethylene glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, octamethylene glycol, decamethylene glycol, 2,2-dimethyltrimethylene glycol, 1, Examples include 4-dihydroxycyclohexane, 1,4-dihydroxymethylcyclohexane, diethylene glycol, and trimethylene glycol. Examples of the low molecular weight diamine include ethylene diamine, propylene diamine, butylene diamine, hexamethylene diamine, xylylene diamine, phenylene diamine, 4,4′-methylene bis (phenylamine), and further dihydrazide (for example, oxalic acid dihydrazide, Examples thereof include diamines in a broad sense such as malonic acid dihydrazide, succinic acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, and isophthalic acid dihydrazide. The low molecular weight diols and diamines are not limited to these, and can be all applied regardless of whether they are publicly known, novel or applied to polyurethanes. Each of the low molecular weight diol and the low molecular weight diamine may be used alone or in combination of two or more.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは鎖延長剤として上記、低分子量ジオールと低分子量ジアミンを少なくとも一種ずつ用いることを特徴とする。さらに低分子量ジオールと低分子量ジアミンは、各々分割して添加することを特徴とする。添加の順序は、低分子量ジオールを添加し反応を進行させた後、続いて低分子量ジアミンの順序で鎖延長を段階的に添加して得ることを特徴とする。低分子量ジオールによって鎖延長されることで、生成した相互作用が比較的穏やかなウレタン結合が、高分子鎖中にあって局在化し、低分子量ジアミンによって鎖延長されることで生成した相互作用の強いウレア結合が分散して存在する構造をとることで、高分子鎖間の相互作用はウレア結合が局在化する場合や、ウレタン結合とウレア結合がランダムに存在する場合に比べて、穏やかになる。そのため機械的強度や耐分解性の他、他の基剤への相溶性も改善され、医療用材料への応用にはより好ましい特性を実現できる。 The segmented polyurethaneurea of the present invention is characterized in that at least one of the low molecular weight diol and the low molecular weight diamine is used as a chain extender. Further, the low molecular weight diol and the low molecular weight diamine are each added separately. The order of addition is characterized by being obtained by adding a low molecular weight diol and allowing the reaction to proceed, followed by stepwise addition of chain extension in the order of low molecular weight diamine. Due to the chain extension by the low molecular weight diol, a urethane bond with a relatively gentle interaction is localized in the polymer chain, and the interaction generated by the chain extension by the low molecular weight diamine is By adopting a structure in which strong urea bonds are dispersed, the interaction between polymer chains is gentler than when urea bonds are localized or when urethane bonds and urea bonds exist randomly. Become. Therefore, in addition to mechanical strength and decomposition resistance, compatibility with other bases is also improved, and more favorable characteristics can be realized for application to medical materials.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアに使用されるジオールの含水率は十分に低いことが好ましい。ジオール化合物には、吸湿性のものがあり、秤量時の容器の開閉やその回数、実験室の湿度、保存期間、保存場所に影響して、十分な管理を怠ると含水率が高くなり、このような原料を使用すると、目的の反応が進行せず、低分子量化やゲル化を招く結果となる。特に吸湿性の原料の含水率の管理が目的とするセグメント化ポリウレタンウレアを得るために重要なポイントとなる。原料への吸湿を防止するには、保存環境を低湿度にすることや、窒素雰囲気下にすることが好ましい。また容器の開閉時や秤量時、反応は窒素雰囲気下で行うことが好ましい。含水率の高くなった原料は、例えば、モレキュラーシーヴなどで脱水した後、蒸留するなどの再精製を行うことで、含水率を低くすることが可能である。具体的には、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアに使用されるジオールの含水率は2質量%未満であることが好ましい。より好ましくは1.5質量%未満、さらには1.0質量%未満が好ましい。含水率が2質量%以上である場合には、イソシアネート基と水が反応し、ウレア結合を形成し、さらにこのウレア結合にイソシアネートが反応するという副反応により、ゲル化し、取り扱い性、安全性や安定性が低下する原因となる。 The water content of the diol used in the segmented polyurethane urea of the present invention is preferably sufficiently low. Some diol compounds are hygroscopic, which affects the opening and closing of containers during weighing, the humidity in the laboratory, the storage period, and the storage location. When such a raw material is used, the target reaction does not proceed, resulting in a decrease in molecular weight or gelation. In particular, this is an important point for obtaining segmented polyurethane urea, which is intended to control the moisture content of the hygroscopic raw material. In order to prevent moisture absorption to the raw material, it is preferable that the storage environment is low humidity or a nitrogen atmosphere. The reaction is preferably carried out in a nitrogen atmosphere when the container is opened and closed or weighed. The raw material having a high water content can be made to have a low water content by, for example, re-refining such as distillation after dehydration with a molecular sieve. Specifically, the water content of the diol used in the segmented polyurethane urea of the present invention is preferably less than 2% by mass. More preferably, it is less than 1.5 mass%, Furthermore, less than 1.0 mass% is preferable. When the water content is 2% by mass or more, the isocyanate group and water react to form a urea bond, and gelation occurs due to a side reaction in which the isocyanate reacts with this urea bond. It causes the stability to decrease.
本発明においては、ジイソシアネート、ポリエーテルポリオール、鎖延長剤以外の成分を添加してセグメント化ポリウレタンウレアを調製してもよい。例えば、医療用材料への応用を念頭に、ヘパリン固定化用に第3級アミノ基含有ジオールを添加する方法、細胞膜構成成分であるホスホリルコリン類次構造を有するジオールを添加する方法、さらに、気体透過性材料への応用を念頭にポリジメチルシロキサンジオールを添加する方法などが例示される。 In the present invention, a segmented polyurethane urea may be prepared by adding components other than diisocyanate, polyether polyol, and chain extender. For example, with application to medical materials in mind, a method of adding a tertiary amino group-containing diol for immobilizing heparin, a method of adding a diol having a phosphorylcholine secondary structure, which is a cell membrane component, and gas permeation Examples include a method of adding polydimethylsiloxane diol in consideration of application to a functional material.
特に、下記化学式(7)もしくは、下記化学式(8)に示したホスホリルコリン類似構造含有ジオールを原料の一つとして使用する方法は、得られる材料の血液適合性を向上させるのに有効である。
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアの重合方法は、先に記述した鎖延長反応以外については、特に限定されないが、例えば、次のような方法が例示される。分子中に第四級アンモニウムを含有するジオールと脂肪族系ジイソシアネートとを適当な溶媒中で混合して反応させ、これに芳香族系ジイソシアネートを続いて反応させたのち、ポリエーテルポリオールを反応させプレポリマーを調製する。ここに、低分子量ジオールを少量ずつ添加し、ある程度まで高分子量化した後、さらに低分子量ジアミンを添加して高分子量のポリウレタンウレアを得る。この際、ジオールと脂肪族系ジイソシアネートとの反応と、その後の芳香族系ジイソシアネートの反応とでは、一般に芳香族系ジイソシアネートは脂肪族系ジイソシアネートよりも活性が高いので、脂肪族系ジイソシアネートの反応温度を芳香族ジイソシアネートの反応温度よりも高く設定することが好ましい。脂肪族系ジイソシアネートの反応に好適な温度のまま、芳香族系ジイソシアネートを添加すると反応が急激に進行しゲル化を招く恐れがある。芳香族系ジイソシアネートの反応に好適な温度で脂肪族系ジイソシアネートの反応を行うと反応が十分に進行せず、得られるポリウレタンウレアの収率が著しく低く、また、材料として利用し難い物性になってしまう可能性がある。また、使用する原料や溶媒はより純度が高いものが好ましく、特に含水量は全ての原料、溶媒について低い方が好ましい。さらに、原料の秤量、添加、反応中は吸湿を避けるため、窒素雰囲気下で行い、空気とできるだけ接触しないことが好ましい条件である。 The method for polymerizing the segmented polyurethane urea of the present invention is not particularly limited except for the chain extension reaction described above. For example, the following method is exemplified. A diol containing quaternary ammonium in the molecule and an aliphatic diisocyanate are mixed and reacted in an appropriate solvent, and this is subsequently reacted with an aromatic diisocyanate, followed by a reaction with a polyether polyol. A polymer is prepared. Here, a low molecular weight diol is added little by little to increase the molecular weight to a certain extent, and then a low molecular weight diamine is further added to obtain a high molecular weight polyurethane urea. In this case, the reaction between the diol and the aliphatic diisocyanate and the subsequent reaction with the aromatic diisocyanate are generally more active than the aliphatic diisocyanate, and therefore the reaction temperature of the aliphatic diisocyanate is increased. It is preferable to set it higher than the reaction temperature of the aromatic diisocyanate. If an aromatic diisocyanate is added at a temperature suitable for the reaction of the aliphatic diisocyanate, the reaction proceeds rapidly and may cause gelation. When the reaction of the aliphatic diisocyanate is carried out at a temperature suitable for the reaction of the aromatic diisocyanate, the reaction does not proceed sufficiently, the yield of the resulting polyurethaneurea is remarkably low, and the physical properties are difficult to use as a material. There is a possibility. Moreover, the raw material and solvent to be used preferably have higher purity, and the water content is particularly preferably low for all raw materials and solvents. Furthermore, in order to avoid moisture absorption during weighing, addition and reaction of the raw materials, it is preferable to carry out in a nitrogen atmosphere and to make contact with air as little as possible.
製造方法を具体的に示すが、以下の条件は本発明を制限するものではない。脂肪族系ジイソシアネートと芳香族系ジイソシアネートの使用比率は、モル比で脂肪族系ジイソシアネート/芳香族系ジイソシアネート=9/1〜1/9、より好ましくは2/8〜7/3、さらに好ましくは2/8〜6/4である。脂肪族系ジイソシアネートと芳香族系ジイソシアネートを適度な比率で併用することにより、速やかな反応進行と着色の回避が両立できる。脂肪族系ジイソシアネートを反応させる時の反応温度は40℃〜120℃、より好ましくは50℃〜110℃である。芳香族ジイソシアネートを反応させるときの反応温度は20℃〜100℃、より好ましくは30℃〜80℃であり、脂肪族系ジイソシアネートとの反応温度よりも低いことが好ましい。 Although a manufacturing method is shown concretely, the following conditions do not restrict | limit this invention. The use ratio of the aliphatic diisocyanate and the aromatic diisocyanate is a molar ratio of aliphatic diisocyanate / aromatic diisocyanate = 9/1 to 1/9, more preferably 2/8 to 7/3, and even more preferably 2. / 8 to 6/4. By using an aliphatic diisocyanate and an aromatic diisocyanate together in an appropriate ratio, both rapid reaction progress and avoidance of coloring can be achieved. The reaction temperature when the aliphatic diisocyanate is reacted is 40 ° C to 120 ° C, more preferably 50 ° C to 110 ° C. The reaction temperature when the aromatic diisocyanate is reacted is 20 ° C. to 100 ° C., more preferably 30 ° C. to 80 ° C., and preferably lower than the reaction temperature with the aliphatic diisocyanate.
鎖延長剤として使用される低分子量ジオールと低分子量ジアミンの比率は、モル比で低分子量ジオール/低分子量ジアミン=99/1〜50/50、より好ましくは98/2〜60/40、さらに好ましくは、97/3〜70/30である。低分子量ジオールがこれ以上少ないとポリウレタンウレアの溶媒への溶解性や他の材料への相溶性が悪化する可能性があり、これよりも多いと反応中にゲル化を招き、機械的強度や耐分解性が低下したり、精製工程での生成効率が低下する可能性がある。 The ratio of the low molecular weight diol and the low molecular weight diamine used as the chain extender is low molecular weight diol / low molecular weight diamine = 99/1 to 50/50 in molar ratio, more preferably 98/2 to 60/40, still more preferably. Is 97/3 to 70/30. If the amount of the low molecular weight diol is too small, the solubility of the polyurethane urea in the solvent and the compatibility with other materials may be deteriorated, and if it is more than this, gelation will occur during the reaction, resulting in mechanical strength and resistance. There is a possibility that the decomposability is lowered and the production efficiency in the purification process is lowered.
反応に使用される溶媒も特に限定されないが、原料に対して不活性であり、原料の溶解性に優れるものが好ましい。具体的には、例えば、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)、ヘキサメチルリン酸トリアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、トルエンなどが例示され、なかでも、DMF、DMAc、NMPが好ましい。溶媒は単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。脱水処理、蒸留などの精製過程を経たのもでも良い。また無溶媒で反応を行う方法も適用できる。 The solvent used for the reaction is also not particularly limited, but a solvent that is inert to the raw material and excellent in solubility of the raw material is preferable. Specifically, for example, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (NMP), hexamethylphosphoric triamide, tetrahydrofuran, dioxane, Examples thereof include dimethyl sulfoxide and toluene, and among them, DMF, DMAc, and NMP are preferable. A solvent may be used individually or may be used in mixture of 2 or more types. It may be subjected to a purification process such as dehydration and distillation. Moreover, the method of reacting without a solvent is also applicable.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアを合成する際には、重合反応を効率よく進めるために重合触媒を使用してもよい。重合触媒としては、例えば、ジブチルジラウリン酸スズなどのスズ系触媒、テトラブトキシチタンなどのチタン系触媒などが例示される。 When synthesizing the segmented polyurethane urea of the present invention, a polymerization catalyst may be used in order to advance the polymerization reaction efficiently. Examples of the polymerization catalyst include a tin-based catalyst such as tin dibutyldilaurate and a titanium-based catalyst such as tetrabutoxy titanium.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアをより安全なポリマーとするには、ポリマーを調製後、十分な洗浄を行うことが有効な手法の一つである。具体的には、例えば、温水中に浸漬、撹拌しながら不純物を除去する手法が採用され得る。この際、温水の温度は40℃〜95℃、より好ましくは50℃〜90℃、さらに好ましくは60℃〜80℃であり、洗浄時間は30分〜48時間、より好ましくは60分〜24時間、さらに好ましくは90分〜12時間である。また、ポリマーの洗浄温水に対する浴比は1g/10ml〜1g/500ml、好ましくは1g/20ml〜1g/400ml、さらに好ましくは1g/50ml〜1g/200mlである。これ以下の低温、短時間の洗浄では不純物の除去効果が十分でなく、これ以上の高温、長時間の洗浄ではポリマーの分解、劣化を招く恐れがある。また、これ以下の浴比ではポリマーが洗浄温水に十分に浸かりにくいため効果が十分に得られにくく、これ以上の浴比では多量の洗浄温水を使用することになり効率的でない。洗浄に有機溶媒を用いる手法も利用し得るが、溶媒残存の可能性や洗浄溶媒の処理などの観点から、上記の通り温水で洗浄することがより好ましい。このような洗浄工程によって、未反応のモノマー、オリゴマー、反応溶媒が除去される。 In order to make the segmented polyurethane urea of the present invention a safer polymer, it is one of effective techniques to perform sufficient washing after the polymer is prepared. Specifically, for example, a technique of removing impurities while being immersed and stirred in warm water can be employed. Under the present circumstances, the temperature of warm water is 40 to 95 degreeC, More preferably, it is 50 to 90 degreeC, More preferably, it is 60 to 80 degreeC, Cleaning time is 30 minutes to 48 hours, More preferably, it is 60 minutes to 24 hours More preferably, it is 90 minutes to 12 hours. The ratio of the polymer to the washing water is 1 g / 10 ml to 1 g / 500 ml, preferably 1 g / 20 ml to 1 g / 400 ml, and more preferably 1 g / 50 ml to 1 g / 200 ml. Cleaning at a lower temperature and shorter time than this is not sufficient to remove impurities, and cleaning at a higher temperature and longer time may cause degradation and degradation of the polymer. Also, if the bath ratio is less than this, the polymer is not sufficiently soaked in the washing hot water, so that it is difficult to obtain the effect. If the bath ratio is higher than this, a large amount of washing hot water is used, which is not efficient. Although a method using an organic solvent can be used for washing, washing with warm water as described above is more preferable from the viewpoint of the possibility of remaining solvent and the treatment of the washing solvent. By such a washing step, unreacted monomers, oligomers and reaction solvent are removed.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは単独で使用してもよく、また、ブレンド、コーティング、グラフト化、共重合などの方法で他の素材に添加することも可能である。また本発明のセグメント化ポリウレタンウレアを基剤としてブレンド、コーティング、グラフト化、共重合などの方法により改質することも可能である。 The segmented polyurethaneurea of the present invention may be used alone or added to other materials by methods such as blending, coating, grafting, and copolymerization. Further, the segmented polyurethane urea of the present invention can be used as a base for modification by blending, coating, grafting, copolymerization or the like.
ポリウレタン類はPVCなどとは異なり、特に添加剤を加えることなく、求める機械的特性を実現できるのが大きな特徴であるが、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは敢えて添加剤を加えることも制限されない。例えば、材料に抗菌性を付与する目的で抗菌剤をブレンドすることも可能である。抗菌剤の種類は特に限定なく、例えば、無機系や有機系のものが使用できる。 Polyurethanes are different from PVC and the like in that they have a great feature that they can realize the required mechanical properties without adding any additives, but the segmented polyurethaneurea of the present invention is not limited to add additives. For example, an antibacterial agent can be blended for the purpose of imparting antibacterial properties to the material. The type of antibacterial agent is not particularly limited, and for example, an inorganic or organic type can be used.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは、保存安定性に優れていることが特徴である。ここでいう保存安定性とは、セグメント化ポリウレタンウレアを開封状態で、40℃、相対湿度75%の条件で半年間保存した後のセグメント化ポリウレタンウレア4.00gを生理食塩水20.00mlに浸漬し50℃にて72時間の抽出操作を行い、この抽出液中の総有機炭素量(TOC)を、測定することで評価する。保存安定性に優れている場合は、保存期間中のポリウレタン中の分子鎖の分解が見られず、上記抽出条件で抽出されるモノマーやオリゴマーが生成しないので、TOC値は低値を示す。逆に保存安定性に優れていない場合は、保存中に分子鎖が切断されることにより、TOC値は保存前と比較して極端に大きな値となる。生体への安全性を考慮した上で、保存後のTOC値は400ppm以下であることが好ましい。より好ましくは350ppm以下、さらに好ましくは300ppm以下である。 The segmented polyurethaneurea of the present invention is characterized by excellent storage stability. Storage stability as used herein means that segmented polyurethane urea is immersed in 20.00 ml of physiological saline after opening the segmented polyurethane urea in an unsealed state for 40 months at a relative humidity of 75% and storing it for 6 months. Then, an extraction operation is performed at 50 ° C. for 72 hours, and the total organic carbon content (TOC) in the extract is measured and evaluated. When the storage stability is excellent, the molecular chain in the polyurethane during the storage period is not decomposed, and the monomer or oligomer extracted under the above extraction conditions is not generated, so the TOC value is low. On the other hand, when the storage stability is not excellent, the molecular chain is cleaved during storage, so that the TOC value becomes an extremely large value compared with that before storage. In consideration of safety to the living body, the TOC value after storage is preferably 400 ppm or less. More preferably, it is 350 ppm or less, More preferably, it is 300 ppm or less.
長期間の保存安定性は、以下の理由で達成できたと考えられる。すなわち、セグメント化ポリウレタンウレア重合反応において、原料を段階的に添加することで目的の反応を序々に進行させるという反応条件の最適化により副反応を抑制できること、さらに、原料の含水率の管理により、水による副反応を抑制できること、重合反応後のセグメント化ポリウレタンウレアの精製条件を最適化し、未反応のモノマー、オリゴマー、反応溶媒などを除去することである。セグメント化ポリウレタンウレアの安定性が悪いということは、保存中にポリマーの分子鎖が切断されているということを意味している。ポリマーの分子の切断反応は空気中の水分やポリマー中に含まれる水分、未反応物質、溶剤などが原因で起こると考えられる。またポリマー分子の切断反応は、分子鎖末端からと、分子鎖中からの両方が考えられるが、より起こり易い反応は分子鎖末端からと考えられる。従って、分子鎖末端からのポリマーの分解を防ぐには、ポリマー中の分子鎖末端の数を減らすことが効果的であり、すなわち、オリゴマーや、枝分れ構造の存在は分子鎖末端を増やす方向に影響するので、オリゴマーや枝分れ構造生成などの副反応を抑制することは、ポリマーの分子鎖末端からのポリマー分解を抑制することにつながる。また、分子鎖中の分解反応については、高分子よりも低分子の方が容易に起こると考えられるので、生成物中のオリゴマーを除去することはポリマー鎖中の分解を抑制することに効果があると考えられる。得られたセグメント化ポリウレタンウレアの精製を強化することは、ポリマーの分解反応の原因となる未反応のモノマー、オリゴマー、反応溶媒を取り除くことを意味するので、ポリマーの分解反応を抑制することにつながる。 Long-term storage stability can be achieved for the following reasons. That is, in the segmented polyurethane urea polymerization reaction, the side reaction can be suppressed by optimizing the reaction condition that the target reaction gradually proceeds by adding the raw material stepwise, and further, by managing the water content of the raw material, It is possible to suppress side reactions caused by water, optimize the purification conditions of the segmented polyurethane urea after the polymerization reaction, and remove unreacted monomers, oligomers, reaction solvents, and the like. The poor stability of segmented polyurethaneurea means that the polymer molecular chains are cleaved during storage. It is considered that the polymer molecular cleavage reaction occurs due to moisture in the air, moisture contained in the polymer, unreacted substances, solvents, and the like. The polymer molecule cleavage reaction may be from both the molecular chain end and from the molecular chain end, but the more likely reaction is thought to be from the molecular chain end. Therefore, in order to prevent degradation of the polymer from the end of the molecular chain, it is effective to reduce the number of molecular chain ends in the polymer, that is, the presence of oligomers or branched structures tends to increase the end of the molecular chain. Therefore, suppressing side reactions such as formation of oligomers and branched structures leads to suppression of polymer degradation from the end of the molecular chain of the polymer. In addition, regarding the decomposition reaction in the molecular chain, it is considered that a low molecular weight occurs more easily than a high molecular weight. Therefore, removing the oligomer in the product is effective in suppressing the decomposition in the polymer chain. It is believed that there is. Strengthening the purification of the resulting segmented polyurethane urea means removing unreacted monomers, oligomers, and reaction solvents that cause the polymer decomposition reaction, leading to suppression of the polymer decomposition reaction. .
通常、セグメント化ポリウレタンウレアは精製後、目的に応じて成形加工され、製品とする。これらの製品は使用されるまでに、不特定の保存期間や使用期間が存在すると考えられる。
セグメント化ポリウレタンウレアの保存安定性が良くなると、長期間保存しても、ポリマーが分解しないということであるので、保存による物性の変化がないと考えられる。物性は、強度や弾性などの物理的な性質、血液適合性などの生化学的な性質の両方のことであり、保存により、これらの性質が変化しないということは、製品の強度や生体組織への適合性に対して信頼が高いことを意味する。またポリマーが分解しないということは、使用した際の溶出物量が保存前と変わらないということであるので安全性が高いということを意味する。
Usually, segmented polyurethane urea is refined and then processed according to the purpose to obtain a product. These products are considered to have an unspecified storage period or use period before being used.
If the storage stability of the segmented polyurethane urea is improved, it means that the polymer does not decompose even when stored for a long period of time, and it is considered that there is no change in physical properties due to storage. Physical properties are both physical properties such as strength and elasticity, and biochemical properties such as blood compatibility. The fact that these properties do not change by storage means that the strength of the product and biological tissues Means high confidence in the suitability of In addition, the fact that the polymer does not decompose means that the amount of eluate when used is the same as that before storage, so that the safety is high.
本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは、高分子鎖中に荷電性基を含む構造もしくは荷電性基導入可能な構造を持つ。荷電性基導入可能な構造はポリウレタンウレア調製時もしくは調製後に荷電性基に化学反応により変換することができる。荷電性基にはポリウレタンウレア調製時もしくは調製後に化学反応により置換基を導入することが可能となる。例えば、イオン結合でヘパリンを結合させたり、ホスホリルコリン構造を導入することができ、生体適合性、血液適合性、抗血栓性を積極的に持たせることができる。また、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールを併用して調製されることから、速やかに反応できるとともに、着色問題が回避できる。さらに、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは低分子量ジオールによって、鎖延長されることで生成した相互作用が比較的穏やかなウレタン結合が高分子鎖中に局在化して、比較的長いポリウレタン鎖に適度に分散してウレア結合が導入されている。この構造をとることで、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアには、機械的特性、易加工性などポリウレタン類が本来有する特性の他、成形加工時の熱に対して安定で分解物が少なく、より優れた安定性、安全性を実現することが可能である。本発明のセグメント化ポリウレタンウレアのソフトセグメントを構成する特定の範囲の分子量のポリエーテルポリオールは、血液適合性と安全性とを飛躍的に向上させる。これは、特定の範囲の分子量のポリエーテルポリオールを使用することで、ウレタン重合反応の副反応の抑制、ミクロ相分離がより規則正しくなることや、洗浄工程の効率が向上するためと考えられる。また、原料であるジオールの含水率を低くすることにより、反応効率を向上させ、安全性面においてもより高いセグメント化ポリウレタンウレアが得られる。 The segmented polyurethaneurea of the present invention has a structure containing a charged group in the polymer chain or a structure capable of introducing a charged group. A structure into which a chargeable group can be introduced can be converted into a chargeable group by chemical reaction during or after preparation of polyurethaneurea. It becomes possible to introduce a substituent into the charged group by a chemical reaction during or after the preparation of the polyurethane urea. For example, heparin can be bound by ionic bonding or a phosphorylcholine structure can be introduced, and biocompatibility, blood compatibility, and antithrombogenicity can be positively provided. Moreover, since the segmented polyurethane urea of the present invention is prepared by using an aliphatic diol and an aromatic diol together, it can react quickly and avoid the coloring problem. Furthermore, the segmented polyurethaneurea of the present invention is suitable for relatively long polyurethane chains because urethane bonds with relatively mild interactions generated by chain extension by low molecular weight diol are localized in the polymer chain. The urea bond is introduced in a dispersed manner. By taking this structure, the segmented polyurethane urea of the present invention is stable against heat during molding and has few decomposition products in addition to the properties inherent to polyurethanes such as mechanical properties and easy processability. It is possible to achieve excellent stability and safety. The polyether polyol having a specific range of molecular weight constituting the soft segment of the segmented polyurethane urea of the present invention dramatically improves blood compatibility and safety. This is presumably because by using a polyether polyol having a molecular weight in a specific range, the side reaction of the urethane polymerization reaction is suppressed, the microphase separation becomes more regular, and the efficiency of the washing process is improved. Moreover, by reducing the water content of the diol as a raw material, the reaction efficiency is improved, and a segmented polyurethane urea having a higher safety can be obtained.
このような利点を生かして、本発明のセグメント化ポリウレタンウレアは、従来ポリウレタン類が応用されていたあらゆる用途はもちろんのこと、特に医療用材料として広く利用される。具体的には、例えば、血液透析膜や血漿分離膜、血液中老廃物の吸着材、人工肺用膜、血管内バルーン、血液バッグ、カテーテル、カニューレ、シャント、血液回路などの医療用具の主基材、改質用添加剤、積層材、コーティング材などが例示される。 Taking advantage of such advantages, the segmented polyurethane urea of the present invention is widely used as a medical material as well as various uses to which conventional polyurethanes have been applied. Specifically, the main base of medical devices such as hemodialysis membranes, plasma separation membranes, blood waste adsorbents, artificial lung membranes, intravascular balloons, blood bags, catheters, cannulas, shunts, blood circuits, etc. Examples thereof include materials, modifying additives, laminate materials, coating materials, and the like.
以下、本発明の有効性を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the effectiveness of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(分子量測定)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、島津製作所製)により分子量を測定した。カラムはShodex AD−803/S、AD−804/S、AD−806/S、AD−802/Sを直列に連結した。カラムオーブンの温度を50℃に設定し、臭化リチウム0.1%を添加したDMFを移動相とし1ml/minの流速で測定した。サンプルは5mg〜10mgの濃度になるように移動層と同じ溶媒で溶解した。検出器は示差屈折計、試料注入量は50μlである。分子量はポリエチレングリコール分子量マーカーで作成した検量線により算出した。
(Molecular weight measurement)
The molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC, manufactured by Shimadzu Corporation). As for the column, Shodex AD-803 / S, AD-804 / S, AD-806 / S, and AD-802 / S were connected in series. The temperature of the column oven was set to 50 ° C., and measurement was performed at a flow rate of 1 ml / min using DMF added with lithium bromide 0.1% as a mobile phase. The sample was dissolved in the same solvent as the moving bed so as to have a concentration of 5 mg to 10 mg. The detector is a differential refractometer, and the sample injection volume is 50 μl. The molecular weight was calculated from a calibration curve created with a polyethylene glycol molecular weight marker.
(含水率の測定)
含水率はカールフィッシャー水分計(京都電子工業製MKA−210)で測定した。脱水剤としてクロロホルム、メタノール混合液を使用した。
(Measurement of moisture content)
The water content was measured with a Karl Fischer moisture meter (MKA-210, manufactured by Kyoto Electronics Industry). A chloroform / methanol mixture was used as a dehydrating agent.
(溶出物試験)
「透析型人工腎臓装置承認基準」昭和58年6月20日厚生省薬務局長通知に記載された透析膜の溶出物試験にある抽出条件に準拠して、サンプル1.5gを注射用蒸留水150mlに浸漬し70℃にて1時間の溶出操作を行った。この溶出液を用いて、血液回路の品質及び試験にある溶出物試験の項目のうち、紫外吸収スペクトル(UV)について評価した。なお人工腎臓装置承認基準では、本条件での規格を0.1以下としている。
(Eluate test)
In accordance with the extraction conditions in the dialysis membrane eluate test described in the “Dialyzed Artificial Kidney Approval Criteria” June 20, 1983, Notification of the Director of Pharmacy, Ministry of Health and Welfare, 1.5 ml of sample was added to 150 ml of distilled water for injection. And the elution operation was performed at 70 ° C. for 1 hour. Using this eluate, the ultraviolet absorption spectrum (UV) was evaluated among the items of the eluate test in the quality of the blood circuit and the test. In the artificial kidney device approval criteria, the standard under this condition is 0.1 or less.
(抽出液のTOC測定)
ASTM F750−82に記載された、急性全身毒性試験の方法に準拠して、ポリマーA4.00gを生理食塩水20.00mlに浸漬し50℃にて72時間の抽出操作を行った。この抽出液中の総有機炭素量(TOC)を、島津製作所製全有機体炭素計TOC−5050Aにより測定した。
(TOC measurement of extract)
In accordance with the method of acute systemic toxicity test described in ASTM F750-82, 4.00 g of polymer A was immersed in 20.00 ml of physiological saline and extracted at 50 ° C. for 72 hours. The total organic carbon content (TOC) in the extract was measured with a total organic carbon meter TOC-5050A manufactured by Shimadzu Corporation.
(保存安定性試験)
合成したサンプルを紙製の封筒に入れ、40℃、相対湿度75%の高温恒湿器内で6ヶ月保存したものについて、上記溶出液のTOCと同様の方法で抽出液のTOCを測定した。
(Storage stability test)
The synthesized sample was put in a paper envelope and stored for 6 months in a high-temperature humidity chamber at 40 ° C. and a relative humidity of 75%, and the TOC of the extract was measured in the same manner as the TOC of the eluate.
(溶解性評価)
セグメント化ポリウレタンを0.5質量%の濃度になるようにNMPに溶解する。溶解温度は100℃に設定し、撹拌する。4時間後、完全に溶解するかどうかを調べた。溶解の判定基準は濁度測定にて行い、O.D.が0.3以下を溶解とした。
(Solubility evaluation)
Segmented polyurethane is dissolved in NMP to a concentration of 0.5% by weight. The dissolution temperature is set to 100 ° C. and stirred. After 4 hours, it was examined whether or not it was completely dissolved. The criterion for dissolution is turbidity measurement. D. Was 0.3 or less.
(相溶性評価)
セグメント化ポリウレタン0.6g、ポリエーテルスルホン20gにNMP:トリエチレングリコール(TEG)比を6:4とし、全体を100mlとした。この混合液を100℃で8時間撹拌し、室温に冷却後、濁度を測定した。O.D.が0.3未満で○、0.3以上で×とした。
(Compatibility evaluation)
The NMP: triethylene glycol (TEG) ratio was 6: 4 to 0.6 g of segmented polyurethane and 20 g of polyethersulfone, and the total was 100 ml. The mixture was stirred at 100 ° C. for 8 hours, cooled to room temperature, and turbidity was measured. O. D. Is less than 0.3, and is 0.3 or more.
(着色評価)
精製、乾燥したセグメント化ポリウレタン、および、40℃、相対湿度75%下で3ヶ月保存したセグメント化ポリウレタンの色調を目視で調べた。同サンプルの−20℃冷凍保存品と比較して明らかに変色している場合のみを着色性有りと判定した。
(Coloring evaluation)
The color tone of the purified and dried segmented polyurethane and the segmented polyurethane stored for 3 months at 40 ° C. and 75% relative humidity were examined visually. Only when the sample was clearly discolored compared to the -20 ° C frozen storage product of the same sample, it was determined that there was coloring.
(抗血血栓性(抗血漿凝固性)の評価)
市販ポリウレタン(Pellethane(商品名)、以下PUと略記する)をNMPに溶解して5%溶液とした。このPU溶液1000gに対し、セグメント化ポリウレタン5.00gを加えて、一様な懸濁液とした。このブレンド溶液20gを水平に保った12cm×12cmのガラス板上に均一に載せ、40℃で8時間窒素気流下で乾燥後、40℃で減圧乾燥を15時間行い、厚さ約60μmのフィルムを得た。フィルムをガラスシャーレ上に乗せ、37℃の恒温水槽に設置した。このフィルム上にクエン酸加牛血漿100μlを滴下し、0.025mol/lの塩化カルシウム水溶液100μlを加えて、液が混和するように穏やかに振盪した。塩化カルシウム水溶液を添加した時点から血漿が凝固(血漿が動かなくなる時点)までの経過時間を測定し、同様の操作をガラス上で行った場合の血漿凝固に要した時間で割り、相対凝固時間として表した。
(Evaluation of anti-thrombogenicity (anti-plasma coagulability))
Commercially available polyurethane (Pellethane (trade name), hereinafter abbreviated as PU) was dissolved in NMP to form a 5% solution. To 1000 g of this PU solution, 5.00 g of segmented polyurethane was added to obtain a uniform suspension. 20 g of this blend solution was placed evenly on a 12 cm × 12 cm glass plate kept horizontally, dried at 40 ° C. for 8 hours under a nitrogen stream, and then dried at 40 ° C. under reduced pressure for 15 hours to form a film having a thickness of about 60 μm. Obtained. The film was placed on a glass petri dish and placed in a constant temperature water bath at 37 ° C. On this film, 100 μl of citrated beef plasma was dropped, and 100 μl of 0.025 mol / l calcium chloride aqueous solution was added, and gently shaken so that the solution was mixed. Measure the elapsed time from the time when calcium chloride aqueous solution is added until the plasma clots (when plasma stops moving), and divide by the time required for plasma clotting when the same operation is performed on glass, as the relative clotting time expressed.
(中空糸膜の破断強力、降伏強力の測定)
(1)乾燥中空糸膜の場合
有効試料長10cmの中空糸膜試験片をクロスヘッドを10cm/分で引張試験を実施し測定した。測定には、東洋ボールドウイン製テンシロンUTMIIを用いた。中空糸は1本のモジュールから30本をランダムにサンプリングして測定し、最低値を評価結果とした。
(2)湿潤中空糸膜の場合
引張特性の測定はインストロンエンジニアリングコーポレーション社製インストロン(モデルNo.TM)で、37℃の水中で行った。チャック間距離は5cm、引張速度は5cm/分とした。中空糸は1本のモジュールから30本をランダムにサンプリングし測定し、最低値を評価結果とした。
(Measurement of breaking strength and yield strength of hollow fiber membranes)
(1) In the case of a dry hollow fiber membrane A hollow fiber membrane test piece having an effective sample length of 10 cm was measured by carrying out a tensile test at a crosshead of 10 cm / min. For the measurement, Tensilon UTMII manufactured by Toyo Baldwin was used. 30 hollow fibers were sampled and measured at random from one module, and the lowest value was taken as the evaluation result.
(2) In the case of a wet hollow fiber membrane The tensile properties were measured in Instron (Model No. TM) manufactured by Instron Engineering Corporation in water at 37 ° C. The distance between chucks was 5 cm, and the tensile speed was 5 cm / min. 30 hollow fibers were sampled and measured at random from one module, and the lowest value was taken as the evaluation result.
(中空糸膜の曲げ強度(剛直性)の測定)
中空糸膜24本について、曲率0.5/cmまで屈曲した際の応力を測定した。曲げモーメントは糸一本あたりに換算した。測定にはKES(KAWABATA'S EVALUATION SYSTEM)曲げ試験機(KATO IRON WORKS CO. LTD.製)を使用した。
(Measurement of bending strength (rigidity) of hollow fiber membrane)
About 24 hollow fiber membranes, the stress at the time of bending to a curvature of 0.5 / cm was measured. The bending moment was converted per yarn. A KES (KAWABATA'S EVALUATION SYSTEM) bending tester (manufactured by KATO IRON WORKS CO. LTD.) Was used for the measurement.
(中空糸膜の内径、膜厚の測定)
中空糸膜を長さ方向に対して垂直に鋭利な剃刀でカットし、断面を倍率200倍で顕微鏡で観察した。内径値と外径値をそれぞれn=5で測定し、平均値を算出した。
膜厚[μm]={(外径)−(内径)}/2
(Measurement of inner diameter and film thickness of hollow fiber membrane)
The hollow fiber membrane was cut with a sharp razor perpendicular to the length direction, and the cross section was observed with a microscope at a magnification of 200 times. The inner diameter value and the outer diameter value were measured at n = 5, and the average value was calculated.
Film thickness [μm] = {(outer diameter) − (inner diameter)} / 2
(ダイアライザーの血液循環試験)
膜面積1.5m2のダイアライザーを生理食塩水1Lで洗浄した後、ACD添加牛血液(ヘマトクリット30%、総タンパク質濃度6.5g/dL、37℃)2Lを200ml/minで流し、20mlの条件で濾過、ダイアライザーからの流出血液と濾液をリザーバーに戻す循環テストを4時間実施した。血液循環前、循環終了後で血小板数を計測するとともに、循環試験終了後のダイアライザー中の残血中空糸の本数を計測した。循環後の血小板減少率を循環前の血小板数=100%として算出した。
(Dialyzer blood circulation test)
After washing the dialyzer with a membrane area of 1.5 m 2 with 1 L of physiological saline, 2 L of ACD-added bovine blood (hematocrit 30%, total protein concentration 6.5 g / dL, 37 ° C.) was flowed at 200 ml / min, and the condition of 20 ml And a circulation test was conducted for 4 hours to return the blood outflow from the dialyzer and the filtrate to the reservoir. The number of platelets was measured before and after the circulation, and the number of residual blood hollow fibers in the dialyzer after the circulation test was measured. The platelet reduction rate after circulation was calculated as the number of platelets before circulation = 100%.
(チューブのはさみ試験)
市販ポリウレタン(Pellethane(商品名))をNMPに溶解して5%に調製した溶液1000gに対し、セグメント化ポリウレタン5.00gを加えて、一様な懸濁液とした。このブレンド溶液を内面にコーティングし、減圧乾燥したチューブを鉗子ではさみ、10分経過後のコーティング層を観察した。接着性、剥離、傷、ひび割れなどの状態を調べた。
(Tube scissor test)
To 1000 g of a solution prepared by dissolving commercially available polyurethane (Pellethane (trade name)) in NMP to 5%, 5.00 g of segmented polyurethane was added to obtain a uniform suspension. The blend solution was coated on the inner surface, and the tube dried under reduced pressure was sandwiched with forceps, and the coating layer after 10 minutes was observed. The state of adhesiveness, peeling, scratches, cracks, etc. was examined.
実施例1(セグメント化ポリウレタンウレアの調製(高分子A))
下記化学式(11)に示す化合物(以下コリンジオールと略記する):5.0g(含水率0.7%)をセパラブルフラスコに窒素雰囲気下で秤量し、蒸留したNMP(三菱化学製):125.0mlに溶解させた。以下の反応工程は全て窒素雰囲気下で行った。溶液を75℃に加熱し、HDI(和光純薬製):27.2gを加え1時間撹拌した。反応温度を40℃に下げた後、MDI(日本ポリウレタン製):94.4gを加え、40℃で1時間撹拌した。このときの、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールのモル比は、3:7であった。数平均分子量1930のPTMG(三菱化学社製ポリテトラメチレンエーテルグリコール2000 分子量分布:1.29、分子量10000以上のポリマーの含有率:0.5%未満、含水率:0.1%以下)17.2gをNMP:55mlに溶解してから添加、40℃で1時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、BD(ナカライテスク製):39.0g(含水率:0.15%)をNMP:400mlに溶解し、4時間かけて添加した。反応液にNMP:600ml添加、撹拌し、PDA(ナカライテスク製):2.0gをNMP:200mlに溶解して30分かけて添加した。この時のBDとPDAの比は95:5であった。反応液を室温にもどし、さらにNMP:200mlを加えて希釈した。反応液を水中で回収し、70℃の温水で6時間、精製した。この時の高分子と洗浄水との浴比は1:50であった。固形分を濾過し60℃で減圧乾燥し、高分子Aを得た。収率は49.1%であった。
A compound represented by the following chemical formula (11) (hereinafter abbreviated as choline diol): 5.0 g (water content 0.7%) was weighed in a separable flask in a nitrogen atmosphere and distilled NMP (manufactured by Mitsubishi Chemical): 125 Dissolved in 0.0 ml. The following reaction steps were all performed under a nitrogen atmosphere. The solution was heated to 75 ° C., 27.2 g of HDI (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and stirred for 1 hour. After lowering the reaction temperature to 40 ° C., 94.4 g of MDI (manufactured by Nippon Polyurethane) was added and stirred at 40 ° C. for 1 hour. At this time, the molar ratio of the aliphatic diol to the aromatic diol was 3: 7. 18. PTMG having a number average molecular weight of 1930 (polytetramethylene ether glycol 2000, molecular weight distribution: 1.29, content of polymer having a molecular weight of 10,000 or more: less than 0.5%, moisture content: 0.1% or less) 2 g was dissolved in NMP: 55 ml, added, and stirred at 40 ° C. for 1 hour. The reaction solution was cooled to 0 ° C., BD (manufactured by Nacalai Tesque): 39.0 g (water content: 0.15%) was dissolved in 400 ml of NMP, and added over 4 hours. NMP: 600 ml was added to the reaction liquid and stirred, and PDA (manufactured by Nacalai Tesque): 2.0 g was dissolved in NMP: 200 ml and added over 30 minutes. At this time, the ratio of BD to PDA was 95: 5. The reaction solution was returned to room temperature and further diluted by adding 200 ml of NMP. The reaction solution was collected in water and purified with warm water at 70 ° C. for 6 hours. The bath ratio of the polymer to the washing water at this time was 1:50. The solid content was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer A. The yield was 49.1%.
得られた高分子Aについて、分子量測定、溶出物試験、TOC測定、溶解性、相溶性、着色を調べた。結果を表1に示す。 About the obtained polymer A, molecular weight measurement, eluate test, TOC measurement, solubility, compatibility, and coloring were examined. The results are shown in Table 1.
得られた高分子Aについて、フィルムを作製し抗血栓性評価を行った。結果を表2に示す。 About the obtained polymer A, the film was produced and antithrombogenicity evaluation was performed. The results are shown in Table 2.
(ポリマーAを含む医療用具(ダイアライザー)の作製)
高分子体としてポリエーテルスルホン(住化ケムテックス社製、スミカエクセル4800P)18wt%、溶媒としてNMP(三菱化学製)63.8wt%、非溶媒としてトリエチレングリコール(三井化学社製)16wt%、親水化剤としてポリビニルピロリドン(BASF社製、コリドンK90)1wt%にリン含有ポリマーB 0.18wt%を添加し50℃にて3時間撹拌溶解し、1時間静置脱泡した後、焼結フィルターにて、未溶解物を除去し紡糸原液を得た。スリット外径300μm、スリット内径200μm、内液吐出孔径100μmのチューブインオリフィス型のノズルの外側スリットより紡糸原液を、内液吐出孔より水50wt%、NMP40wt%、トリエチレングリコール10wt%の内液を吐出した。ノズルから吐出した紡糸原液は30cmの空中走行を経て、ノズル直下の凝固浴に導いた。凝固液は水80wt%、NMP16wt%、トリエチレングリコール4wt%で温度は60℃とした。紡糸した中空糸膜は水洗後、乾燥し、ワインダーにて巻き取った。巻き取り速度は15m/minであった。得られた中空糸膜を約10000本束ね、膜面積1.5m2の血液浄化用ダイアライザーを組み立てた。
(Production of medical device (dialyzer) containing polymer A)
Polyethersulfone (manufactured by Sumika Chemtex Co., Ltd., Sumika Excel 4800P) as a polymer 18 wt%, NMP (manufactured by Mitsubishi Chemical) 63.8 wt% as a solvent, triethylene glycol (manufactured by Mitsui Chemicals) 16 wt% as a non-solvent, hydrophilic After adding 0.18 wt% of phosphorus-containing polymer B to 1 wt% of polyvinylpyrrolidone (BASF Co., Ltd., Kollidon K90) as an agent, stirring and dissolving at 50 ° C. for 3 hours, standing for 1 hour and degassing, The undissolved material was removed to obtain a spinning dope. Spinning stock solution from the outer slit of a tube-in-orifice nozzle with a slit outer diameter of 300 μm, a slit inner diameter of 200 μm, and an inner liquid discharge hole diameter of 100 μm, and an internal liquid of 50 wt% water, NMP 40 wt% and triethylene glycol 10 wt% from the inner liquid discharge hole. Discharged. The spinning dope discharged from the nozzle passed through 30 cm in air and led to a coagulation bath directly under the nozzle. The coagulation liquid was 80 wt% water, 16 wt% NMP, 4 wt% triethylene glycol, and the temperature was 60 ° C. The spun hollow fiber membrane was washed with water, dried, and wound up with a winder. The winding speed was 15 m / min. About 10,000 obtained hollow fiber membranes were bundled to assemble a blood purification dialyzer having a membrane area of 1.5 m 2 .
得られた中空糸膜について、破断強力、降伏強力、曲げ強度、内径、膜厚を測定した。結果を表3に示す。 About the obtained hollow fiber membrane, breaking strength, yield strength, bending strength, inner diameter, and film thickness were measured. The results are shown in Table 3.
得られたダイアライザーについて、血液循環試験を実施した。結果を表3に示す。 A blood circulation test was performed on the obtained dialyzer. The results are shown in Table 3.
(リン含有ポリマーAを含む医療用具の作製)
高分子体として市販の医療用ポリウレタン(Tecoflex)5重量部、溶媒としてNMP500重量部、リン含有ポリマーA 0.5重量部を加え100℃にて3時間撹拌溶解した。1時間静置して脱泡した後、リン含有ポリマー−高分子体混合溶液を得た。この混合溶液をPVC製の医療用チューブの内側に均一に塗布し、減圧乾燥にて溶媒を完全に除去した。得られたコーティングチューブを50℃の温水で1時間洗浄後、再び減圧乾燥して医療用具(チューブ)を得た。
(Production of medical device containing phosphorus-containing polymer A)
5 parts by weight of commercially available medical polyurethane (Tecoflex) as a polymer, 500 parts by weight of NMP and 0.5 part by weight of phosphorus-containing polymer A as a solvent were added and dissolved by stirring at 100 ° C. for 3 hours. After degassing by standing for 1 hour, a phosphorus-containing polymer-polymer mixed solution was obtained. This mixed solution was uniformly applied to the inside of a medical tube made of PVC, and the solvent was completely removed by drying under reduced pressure. The obtained coating tube was washed with warm water at 50 ° C. for 1 hour and then dried again under reduced pressure to obtain a medical device (tube).
得られたコーティングチューブについて、はさみ試験を実施した。結果を表4に示す。 A scissor test was performed on the resulting coated tube. The results are shown in Table 4.
実施例2(セグメント化ポリウレタンウレアの調製(高分子B))
コリンジオール:5.0g(含水率0.8質量%)をセパラブルフラスコに窒素雰囲気下で秤量し、蒸留したNMP:125.0mlに溶解させた。以下の反応工程は全て窒素雰囲気下で行った。溶液を75℃に加熱し、HDI:45.3gを加え1時間撹拌した。反応温度を40℃に下げた後、MDI:67.5gを加え、40℃で1時間撹拌した。このときの、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールのモル比は、5:5であった。数平均分子量1790のPTMG(保土谷化学社製PTG2000 分子量分布:1.26、分子量10000以上のポリマーの含有率:0.5質量%未満、含水率:0.1質量%以下)36.3gをNMP:55mlに溶解してから添加、40℃で1時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、BD:37.9g(含水率:0.15質量%)をNMP:400mlに溶解し、4時間かけて添加した。反応液にNMP:600ml添加、撹拌し、PDA:2.0gをNMP:200mlに溶解して30分かけて添加した。この時のBDとPDAの比は95:5であった。反応液を室温にもどし、さらにNMP:200mlを加えて希釈した。反応液を水中で回収し、70℃の温水で6時間、精製した。この時の高分子と洗浄水との浴比は1:50であった。固形分を濾過し60℃で減圧乾燥し、高分子Bを得た。収率は52.3%であった。
Example 2 (Preparation of segmented polyurethane urea (polymer B))
Cholinediol: 5.0 g (water content: 0.8% by mass) was weighed into a separable flask under a nitrogen atmosphere and dissolved in distilled NMP: 125.0 ml. The following reaction steps were all performed under a nitrogen atmosphere. The solution was heated to 75 ° C., 45.3 g of HDI was added and stirred for 1 hour. After lowering the reaction temperature to 40 ° C., 67.5 g of MDI was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour. At this time, the molar ratio of the aliphatic diol to the aromatic diol was 5: 5. 36.3 g of PTMG having a number average molecular weight of 1790 (PTG2000 molecular weight distribution by Hodogaya Chemical Co., Ltd .: 1.26, content of polymer having molecular weight of 10,000 or more: less than 0.5% by mass, water content: 0.1% by mass or less) NMP: dissolved in 55 ml, added, and stirred at 40 ° C. for 1 hour. The reaction solution was cooled to 0 ° C., BD: 37.9 g (water content: 0.15% by mass) was dissolved in NMP: 400 ml, and added over 4 hours. NMP: 600 ml was added to the reaction solution and stirred, and PDA: 2.0 g was dissolved in NMP: 200 ml and added over 30 minutes. At this time, the ratio of BD to PDA was 95: 5. The reaction solution was returned to room temperature and further diluted by adding 200 ml of NMP. The reaction solution was collected in water and purified with warm water at 70 ° C. for 6 hours. The bath ratio of the polymer to the washing water at this time was 1:50. The solid content was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer B. The yield was 52.3%.
得られた高分子Bについて、実施例1同様の評価を行った。結果を表1〜4に示す。 The obtained polymer B was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1-4.
実施例3(セグメント化ポリウレタンウレアの調製(高分子C))
コリンジオール:5.0g(含水率0.7質量%)をセパラブルフラスコに窒素雰囲気下で秤量し、蒸留精製したNMP:125.0mlに溶解させた。以下の反応工程は全て窒素雰囲気下で行った。溶液を75℃に加熱し、HDI:36.3gを加え1時間撹拌した。反応温度を40℃に下げた後、MDI:80.9gを加え、40℃で1時間撹拌した。このときの、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールのモル比は、4:6であった。数平均分子量1980のPTMG(BASF社製ポリテトラメチレンエーテルグリコール2000 分子量分布:1.27、分子量10000以上のポリマーの含有率:0.5質量%未満、含水率:0.1質量%以下)63.5gをNMP:55mlに溶解してから添加、40℃で1時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、BD:36.9g(含水率:0.15質量%)をNMP:400mlに溶解し、4時間かけて添加した。反応液にNMP:600ml添加、撹拌し、PDA:1.9gをNMP:200mlに溶解して30分かけて添加した。この時のBDとPDAの比は95:5であった。反応液を室温にもどし、さらにNMP:200mlを加えて希釈した。反応液を水中で回収し、70℃の温水で6時間、精製した。この時の高分子と洗浄水との浴比は1:50であった。固形分を濾過し60℃で減圧乾燥し、高分子Cを得た。収率は52.7%であった。
Example 3 (Preparation of segmented polyurethane urea (polymer C))
Cholinediol: 5.0 g (water content: 0.7% by mass) was weighed in a separable flask under a nitrogen atmosphere and dissolved in 125.0 ml of distilled and purified NMP. The following reaction steps were all performed under a nitrogen atmosphere. The solution was heated to 75 ° C., 36.3 g of HDI was added, and the mixture was stirred for 1 hour. After the reaction temperature was lowered to 40 ° C., 80.9 g of MDI was added and stirred at 40 ° C. for 1 hour. At this time, the molar ratio of the aliphatic diol to the aromatic diol was 4: 6. PTMG having a number average molecular weight of 1980 (polytetramethylene ether glycol 2000, molecular weight distribution: 1.27, content of polymer having molecular weight of 10,000 or more: less than 0.5% by mass, water content: 0.1% by mass or less) 63 .5 g was dissolved in 55 ml of NMP, added, and stirred at 40 ° C. for 1 hour. The reaction solution was cooled to 0 ° C., and 36.9 g of BD (water content: 0.15% by mass) was dissolved in 400 ml of NMP and added over 4 hours. NMP: 600 ml was added to the reaction liquid and stirred, PDA: 1.9 g was dissolved in NMP: 200 ml and added over 30 minutes. At this time, the ratio of BD to PDA was 95: 5. The reaction solution was returned to room temperature and further diluted by adding 200 ml of NMP. The reaction solution was collected in water and purified with warm water at 70 ° C. for 6 hours. The bath ratio of the polymer to the washing water at this time was 1:50. The solid content was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer C. The yield was 52.7%.
得られた高分子Cについて、実施例1同様の評価を行った。結果を表1〜4に示す。 About the obtained polymer C, evaluation similar to Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1-4.
比較例1(セグメント化ポリウレタンウレアの調製(高分子D))
数平均分子量1790のPTMG(保土谷化学社製 PTG2000 分子量分布:1.26、分子量10000以上のポリマーの含有率:0.5質量%未満、含水率:0.1質量%以下):18.7gをセパラブルフラスコに秤量し、NMP:50mlを加えて溶解させた。以下の操作は全て窒素雰囲気下で行った。溶液を75℃に加熱し、HDI:7.3gを加え1時間撹拌した。反応温度を55℃に下げ、MDI:25.4g加え55℃で1時間撹拌した。このときの、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールのモル比は、3:7であった。NMP80mlを加え、希釈したBD(含水率:0.15質量%):10.0gを1時間かけて加えた。反応液を0℃まで冷却し、NMP50mlに溶解したPDA:0.9gを30分かけて添加し、さらにNMP:50mlで反応液を希釈した。反応液を室温に戻し、一晩撹拌した。反応液を水中から回収し、70℃の温水で6時間洗浄を行った。固形分を濾過で回収し、60℃で減圧乾燥しポリマーCを得た。この時の高分子と洗浄水との浴比は約1:80であった。固形分を濾過し60℃で減圧乾燥し、高分子Dを得た。収率は74.1%であった。
Comparative Example 1 (Preparation of segmented polyurethane urea (polymer D))
PTMG having a number average molecular weight of 1790 (PTG2000 molecular weight distribution by Hodogaya Chemical Co., Ltd .: 1.26, content of polymer having a molecular weight of 10,000 or more: less than 0.5% by mass, moisture content: 0.1% by mass or less): 18.7 g Was weighed into a separable flask, and NMP: 50 ml was added and dissolved. The following operations were all performed under a nitrogen atmosphere. The solution was heated to 75 ° C., 7.3 g of HDI was added and stirred for 1 hour. The reaction temperature was lowered to 55 ° C., 25.4 g of MDI was added, and the mixture was stirred at 55 ° C. for 1 hour. At this time, the molar ratio of the aliphatic diol to the aromatic diol was 3: 7. NMP (80 ml) was added, and diluted BD (water content: 0.15% by mass): 10.0 g was added over 1 hour. The reaction solution was cooled to 0 ° C., 0.9 g of PDA dissolved in 50 ml of NMP was added over 30 minutes, and the reaction solution was further diluted with 50 ml of NMP. The reaction was returned to room temperature and stirred overnight. The reaction solution was recovered from water and washed with warm water at 70 ° C. for 6 hours. The solid content was collected by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer C. The bath ratio of the polymer to the washing water at this time was about 1:80. The solid content was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer D. The yield was 74.1%.
得られた高分子Dについて、実施例1同様の評価を行った。結果を表1〜4に示す。 About the obtained polymer D, evaluation similar to Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1-4.
実施例と比較して、ポリウレタン側鎖に抗血栓性を発揮する構造がないことから、血液凝固に関する、相対凝固時間が短く、血液灌流試験においても血小板吸着率が高く、従って残血糸本数も多く、血液適合性が比較的低い結果であった。 Compared to the examples, since there is no structure that exhibits antithrombogenicity in the polyurethane side chain, the relative coagulation time for blood coagulation is short, and the platelet adsorption rate is high even in the blood perfusion test, so the number of residual blood threads is also high. In many cases, the blood compatibility was relatively low.
比較例2(セグメント化ポリウレタンの調製(高分子E))
コリンジオール:1.3g(含水率0.8質量%)をセパラブルフラスコに窒素雰囲気下で秤量し、蒸留したNMP:17.0mlに溶解させた。以下の反応工程は全て窒素雰囲気下で行った。溶液を75℃に加熱し、HDI:22.7gを加え3時間撹拌した。このときの、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールのモル比は、10:0であった。数平均分子量1700のPTMG(和光純薬社製 ポリテトラメチレンオキシド2000 分子量分布:1.22、分子量10000以上のポリマーの含有率:0.5質量%未満、含水率:0.1質量%以下)3.5gをNMP:19mlに溶解してから添加、40℃で1時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、BD:10.3g(含水率:0.15質量%)をNMP:100mlに溶解し、4時間かけて添加した。反応液にNMP:150ml添加、撹拌した。この時のBDとPDAの比は100:0であった。反応液を室温にもどし、さらにNMP:50mlを加えて希釈した。反応液を水中で回収し、70℃の温水で3時間、精製した。この時の高分子と洗浄水との浴比は約1:50であった。固形分を濾過し60℃で減圧乾燥し、高分子Eを得た。収率は35.6%であった。
Comparative Example 2 (Preparation of segmented polyurethane (polymer E))
Cholinediol: 1.3 g (water content: 0.8% by mass) was weighed in a separable flask under a nitrogen atmosphere and dissolved in distilled NMP: 17.0 ml. The following reaction steps were all performed under a nitrogen atmosphere. The solution was heated to 75 ° C., 22.7 g of HDI was added, and the mixture was stirred for 3 hours. At this time, the molar ratio of the aliphatic diol to the aromatic diol was 10: 0. PTMG having a number average molecular weight of 1700 (polytetramethylene oxide 2000, molecular weight distribution: 1.22, content of polymer having a molecular weight of 10,000 or more: less than 0.5% by mass, water content: 0.1% by mass or less) 3.5 g was dissolved in 19 ml of NMP and then added and stirred at 40 ° C. for 1 hour. The reaction solution was cooled to 0 ° C., BD: 10.3 g (water content: 0.15% by mass) was dissolved in NMP: 100 ml and added over 4 hours. To the reaction solution, 150 ml of NMP was added and stirred. At this time, the ratio of BD to PDA was 100: 0. The reaction solution was returned to room temperature, and further diluted with NMP (50 ml). The reaction solution was collected in water and purified with warm water at 70 ° C. for 3 hours. At this time, the ratio of the polymer to the washing water was about 1:50. The solid content was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer E. The yield was 35.6%.
得られた高分子Eについて、実施例1同様の評価を行った。結果を表1〜4に示す。 About the obtained polymer E, evaluation similar to Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1-4.
ジオール成分が脂肪族系の1種類、鎖延長剤も1種類であったため、反応のコントロールが困難であり、収率が極めて低く、ポリマーの保存中に黄変するなど、保存安定性に問題があった。また、ポリマーが三次元的に複雑な構造になっているためか、精製効率が悪く、TOC値が高く、すなわち、溶出物が多く医療用途として安全性に欠けるものと考えられる。また、中空糸にした際に物理的強度が低かったことから、相溶性が十分でないと考えられる。 Since the diol component was one type of aliphatic and one type of chain extender, the reaction was difficult to control, the yield was very low, and yellowing occurred during storage of the polymer, which caused problems in storage stability. there were. Moreover, it is considered that the purification efficiency is poor and the TOC value is high because the polymer has a three-dimensionally complicated structure, that is, there are many effluents and it is considered to be unsafe for medical use. Moreover, since the physical strength was low when the hollow fiber was formed, it is considered that the compatibility is not sufficient.
比較例3(セグメント化ポリウレタンウレアの調製(高分子F))
コリンジオール:5.0g(含水率2.1質量%)をセパラブルフラスコに窒素雰囲気下で秤量し、蒸留したNMP:125.0mlに溶解させた。以下の反応工程は全て窒素雰囲気下で行った。溶液を75℃に加熱し、HDI:27.2gを加え1時間撹拌した。反応温度を40℃に下げた後、MDI:94.4gを加え、40℃で1時間撹拌した。このときの、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールのモル比は、3:7であった。数平均分子量1700のPTMG(和光純薬社製 ポリテトラメチレンオキシド2000 分子量分布:1.22、分子量10000以上のポリマーの含有率:0.5質量%未満、含水率:0.1質量%以下)17.1gをNMP:55mlに溶解してから添加、40℃で1時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、BD:39.1g(含水率:0.5質量%)をNMP:400mlに溶解し、4時間かけて添加した。反応液にNMP:600ml添加、撹拌し、PDA:2.1gをNMP:200mlに溶解して30分かけて添加した。この時のBDとPDAの比は95:5であった。反応液を室温にもどし、さらにNMP:200mlを加えて希釈した。反応液を水中で回収し、70℃の温水で6時間、精製した。この時の高分子と洗浄水との浴比は約1:50であった。固形分を濾過し60℃で減圧乾燥し、高分子Fを得た。収率は42.7%であった。
Comparative Example 3 (Preparation of segmented polyurethane urea (polymer F))
Cholinediol: 5.0 g (water content: 2.1 mass%) was weighed into a separable flask under a nitrogen atmosphere and dissolved in distilled NMP: 125.0 ml. The following reaction steps were all performed under a nitrogen atmosphere. The solution was heated to 75 ° C., 27.2 g of HDI was added, and the mixture was stirred for 1 hour. After lowering the reaction temperature to 40 ° C., 94.4 g of MDI was added and stirred at 40 ° C. for 1 hour. At this time, the molar ratio of the aliphatic diol to the aromatic diol was 3: 7. PTMG having a number average molecular weight of 1700 (polytetramethylene oxide 2000, molecular weight distribution: 1.22, content of polymer having a molecular weight of 10,000 or more: less than 0.5% by mass, water content: 0.1% by mass or less) 17.1 g was dissolved in NMP: 55 ml, added, and stirred at 40 ° C. for 1 hour. The reaction solution was cooled to 0 ° C., BD: 39.1 g (water content: 0.5 mass%) was dissolved in NMP: 400 ml and added over 4 hours. NMP: 600 ml was added to the reaction liquid and stirred, and PDA: 2.1 g was dissolved in NMP: 200 ml and added over 30 minutes. At this time, the ratio of BD to PDA was 95: 5. The reaction solution was returned to room temperature and further diluted by adding 200 ml of NMP. The reaction solution was collected in water and purified with warm water at 70 ° C. for 6 hours. At this time, the ratio of the polymer to the washing water was about 1:50. The solid content was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer F. The yield was 42.7%.
得られた高分子Fについて、分子量測定、溶出物試験、TOC測定、溶解性、相溶性、着色を調べた。結果を表1に示す。 The obtained polymer F was examined for molecular weight measurement, eluate test, TOC measurement, solubility, compatibility, and coloring. The results are shown in Table 1.
ジオール成分特にコリンジオールの含水率が高く、ポリウレタン重合反応が阻害されたと考えられる。水の影響により、ゲル化するなど、ポリマー構造が3次元的に複雑になったり、反応が途中で停止したりしたため、生成物の精製が十分に行えず、溶出物量が多く、安全性に欠けるものとなった。また、構造の複雑化のためか、ポリマーの相溶性は極めて悪く、加工性に欠けた。 The water content of the diol component, particularly choline diol, is high, and it is considered that the polyurethane polymerization reaction was inhibited. Due to the influence of water, the polymer structure becomes three-dimensionally complicated, such as gelation, or the reaction has stopped midway. Therefore, the product cannot be sufficiently purified, the amount of eluate is large, and safety is lacking. It became a thing. Also, due to the complexity of the structure, the compatibility of the polymer was extremely poor and the workability was lacking.
比較例4(セグメント化ポリウレタンウレアの調製(高分子G))
コリンジオール:1.3g(含水率0.7質量%)をセパラブルフラスコに窒素雰囲気下で秤量し、蒸留したNMP:24mlに溶解させた。以下の反応工程は全て窒素雰囲気下で行った。溶液を75℃に加熱し、HDI:6.8gを加え1時間撹拌した。反応温度を40℃に下げた後、MDI:23.6gを加え、40℃で1時間撹拌した。このときの、脂肪族系ジオールと芳香族系ジオールのモル比は、3:7であった。数平均分子量925のPTMG(保土谷化学社製 PTG1000 分子量分布:1.15、分子量10000以上のポリマーの含有率:0.5質量%未満、含水率:0.1質量%以下)4.3gをNMP:21mlに溶解してから添加、40℃で1時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、BD:9.5g(含水率:0.16質量%)をNMP:100mlに溶解し、4時間かけて添加した。反応液にNMP:150ml添加、撹拌し、PDA:0.5gをNMP:50mlに溶解して30分かけて添加した。この時のBDとPDAの比は95:5であった。反応液を室温にもどし、さらにNMP:50mlを加えて希釈した。反応液を水中で回収し、70℃の温水で4時間、精製した。この時の高分子と洗浄水との浴比は約1:50であった。固形分を濾過し60℃で減圧乾燥し、高分子Gを得た。収率は43.1%であった。
Comparative Example 4 (Preparation of segmented polyurethane urea (polymer G))
Cholinediol: 1.3 g (water content: 0.7 mass%) was weighed in a separable flask under a nitrogen atmosphere and dissolved in distilled NMP: 24 ml. The following reaction steps were all performed under a nitrogen atmosphere. The solution was heated to 75 ° C., 6.8 g of HDI was added, and the mixture was stirred for 1 hour. After lowering the reaction temperature to 40 ° C., 23.6 g of MDI was added and stirred at 40 ° C. for 1 hour. At this time, the molar ratio of the aliphatic diol to the aromatic diol was 3: 7. PTMG having a number average molecular weight of 925 (PTG1000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd., molecular weight distribution: 1.15, content of polymer having a molecular weight of 10,000 or more: less than 0.5 mass%, moisture content: 0.1 mass% or less) 4.3 g NMP: Dissolved in 21 ml, added, and stirred at 40 ° C. for 1 hour. The reaction solution was cooled to 0 ° C., BD: 9.5 g (water content: 0.16% by mass) was dissolved in NMP: 100 ml, and added over 4 hours. To the reaction solution, 150 ml of NMP was added and stirred, and 0.5 g of PDA was dissolved in 50 ml of NMP and added over 30 minutes. At this time, the ratio of BD to PDA was 95: 5. The reaction solution was returned to room temperature, and further diluted with NMP (50 ml). The reaction solution was recovered in water and purified with warm water at 70 ° C. for 4 hours. At this time, the ratio of the polymer to the washing water was about 1:50. The solid content was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer G. The yield was 43.1%.
得られた高分子Gについて、実施例1同様の評価を行った。結果を表1〜4に示す。 The obtained polymer G was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1-4.
ソフトセグメントを構成するPTMGの分子量を低くしたため、ミクロ相分離構造が形成されにくく、実施例と比較して血液適合性に劣る結果となった。中空糸膜にブレンドした際の物理的強度も不十分であり、中空糸原料との相溶性が十分でなかったと考えられる。 Since the molecular weight of PTMG constituting the soft segment was lowered, a microphase separation structure was hardly formed, resulting in inferior blood compatibility as compared with Examples. The physical strength when blended with the hollow fiber membrane is also insufficient, and it is considered that the compatibility with the hollow fiber raw material was not sufficient.
参考例1(市販の医療用ポリウレタン)
市販ポリウレタン(Pellethane(商品名))のフィルムを作製し抗血栓性(抗血漿凝固性)を評価した。結果を表2に示す。
Reference Example 1 (Commercially available medical polyurethane)
A film of commercially available polyurethane (Pellethane (trade name)) was prepared and evaluated for antithrombogenicity (antiplasma coagulability). The results are shown in Table 2.
参考例2(ダイアライザー)
実施例1で作製した方法で、セグメント化ポリウレタンウレアを添加しないダイアライザーを作製した。中空糸膜とダイアライザーについて、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
Reference example 2 (dialyzer)
The dialyzer which does not add segmented polyurethane urea by the method produced in Example 1 was produced. The hollow fiber membrane and dialyzer were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
医療用途を目的としたセグメント化ポリウレタンウレアにおいて、血液適合性や安全性を損なわずに、加工性、取り扱い性、物理的特性を改善した。このセグメント化ポリウレタンウレアは、医療用具として、単独で使用しても、他の素材とブレンドしても、表面にコーティングしてもその性能を発揮できる。 In segmented polyurethane urea for medical applications, processability, handleability, and physical properties were improved without compromising blood compatibility and safety. This segmented polyurethane urea can exhibit its performance as a medical device when used alone, blended with other materials, or coated on a surface.
Claims (5)
(1)分子内に荷電性基を含む構造を有する成分、または、荷電性基導入可能な構造を有する成分より選ばれる少なくとも1種の成分
(2)芳香族系ジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のジイソシアネート
(3)脂肪族系ジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のジイソシアネート
(4)ポリエーテルポリオール
(5)低分子量ジオールからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤
(6)低分子量ジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤
かつ、(7)(8)(9)を有することを特徴とするセグメント化ポリウレタンウレア。
(7)構成成分の全てのジオールの含水率が2%未満である
(8)低分子量ジオールと低分子量ジアミンを段階的に反応する
(9)保存安定性に優れる As a component, at least all of (1) to (6) are included,
(1) At least one component selected from a component having a structure containing a charged group in the molecule, or a component having a structure capable of introducing a charged group (2) At least selected from the group consisting of aromatic diisocyanates At least one diisocyanate (3) at least one diisocyanate selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates (4) polyether polyol (5) at least one chain extender selected from the group consisting of low molecular weight diols (6) A segmented polyurethane urea comprising at least one chain extender selected from the group consisting of low molecular weight diamines and (7), (8) and (9).
(7) Moisture content of all diols constituting the component is less than 2% (8) Reacting low molecular weight diol and low molecular weight diamine stepwise (9) Excellent storage stability
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