JP2005211681A - 伸縮性の（エラスティックな）性質を有する生分解性材料およびこの材料から形成される人工血管 - Google Patents

Abstract

【課題】 引っ張った時に戻る性質である伸縮性の（エラスティックな）材料を開発し、エラスティックな特定の形状を有する物体（特に人工血管）の造形および造形技術方法。
【解決手段】 本発明は、結晶性の異なる２つ以上の材料を共有結合で結合させることによって柔軟な性質を有する基本構成単位を形成し、その後、さらに強い結合で柔軟な基本構成単位を結合しポリマーが３次元的な形に成形されることによって板状、ブロック状、スポンジ状、糸状などの各種造形物が作成される。
【選択図】 なし

Description

本発明は、自然界で分解されるという生分解性を有しながら、伸縮性を有する素材、およびそのような素材からなる物品、特に人工血管に関するものである。

ポリ乳酸に代表される生分解性の材料が既に報告されている。これらの材料は土壌中で分解されて土に戻るために、環境に配慮した素材として、近年各種の製品に加工する試みが検討されている。しかしながら、今までに開発されてきた材料は、引っ張りや圧縮に対して戻る能力が全くないと言ってもいいくらい著しく伸縮性が低く、そのために、従来の材料の応用範囲は非常に限定されたものになっていた。

また、医療の分野でも、生体内で永久的に残る材料は、発ガン、炎症など多くの２次的な疾患を引き起こすことが既にわかっており、生体内で吸収されてなくなる材料を誘導基盤材料として、多くの人工臓器が設計、開発されてきている。

さらに、医療の分野では、生分解性の人工臓器用の材料として、生体内の臓器と同様の力学的な特性を有する材料の開発が期待されていた。すなわち、生体内の臓器と異なる力学的な特性を有する人工臓器を生体内に移植すると、生体内で力学的な性質の違いに帰因する連鎖反応が起こることがわかっていた。例えば、人工血管の場合、生体内の血管は血圧によって、血管が伸びたり、縮んだりするが、従来の生分解性材料による人工血管では、伸縮性のあるものがなかったために、人工血管と血管との間の吻合部で生ずるひずみが２次的な反応を惹起することがわかっており、血管と同様の伸縮性を有する生分解性の材料の開発が切望されていた。その他の臓器でも同様の現象が起こるために、伸縮性のある性質を有する生分解性の材料の開発が期待されていた。

今までに、引っ張りまたは圧縮時に戻る性質である伸縮性の（エラスティックな）性質を有する生分解性の材料は報告されていない。したがって、たとえば人工血管のようにゴムやクッションのような働きをもつ生分解性の材料の開発が大きな問題として残されていた。

以上のような情況の下で、本発明者らは、生分解性の材料について鋭意研究した結果、カプロラクトンと乳酸および／またはグリコール酸の共重合体（ブロックまたはランダムコポリマー）からなる生分解性材料の共重合体末端に光重合性のアクリレートなどの基をつけて硬化させると伸縮性のある素材が得られることを見出した。

すなわち、本発明は、生分解性材料からなる伸縮性の素材を提供する。この生分解性材料は、ポリエステル系の有機のポリマーからなり、特にカプロラクトンと乳酸および／またはグリコール酸のブロックコポリマーからなるのが好ましい。このような伸縮性の生分解性材料からなる素材から作成された物品は、引っ張りまたは圧縮に対して、もとに戻る性質を有するため、ゴムのような性質を有する一般的な造形物の作製が可能となる。

以下に詳細に説明するように、本発明によって、引っ張りまたは圧縮に対してもとに戻
る性質を有する生分解性材料が得られる。この材料を用いると、ゴムのような性質を有する一般的な造形物、スポンジ状の生分解性成型物、生分解性の糸、さらには生体内埋入型の人工臓器、たとえば人工血管の開発が可能となる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、生分解性材料からなる伸縮性の素材に係る。本発明で、「生分解性材料」とは、土壌中で分解されて土に戻り、また、生体内で吸収されてなくなるという生分解性を有する材料をいい、ポリエステル系有機ポリマーがその代表例であり、たとえばカプロラクトン（特にε−カプロラクトン）と、乳酸（特にＬ−乳酸）および／またはグリコール酸との共重合体がある。

本発明で有用な前記共重合体はランダムコポリマーでもブロックコポリマーでもよいが、カプロラクトン由来のブロックと乳酸および／またはグリコール酸由来のブロックとからなるブロックコポリマーが特に好ましい。また、必要に応じ、カプロラクトンと乳酸および／またはグリコール酸の共重合体鎖を複数個有するいわゆる星型ブロックコポリマーを用いることができ、好ましい結果が得られる。

さらに、適度な力学的特性を引き出すために、ポリマーの分子量を目的に合わせて調整することができる。たとえば、コポリマーの分子量は５００〜１００，０００の範囲、好ましくは１，０００〜５０，０００の範囲とすることができる。また、ブロックコポリマーの場合、カプロラクトン由来のブロックの分子量は５００〜１００，０００が好ましく、乳酸および／またはグリコール酸由来のブロックの分子量は１，０００〜５０，０００が好ましい。

このようなコポリマーは市販されているものでもよいし、公知の手法で製造されたものでもよい。たとえば、特開平６−１６７９９号公報参照。

本発明においては、このようなコポリマーの末端に光反応性の基、たとえばアクリレート基および／またはメタクリレート基を共有結合させる。これにより、この光重合性コポリマーは適当な放射線、たとえば可視光やＵＶ光により硬化させることができる。この末端基の導入は当業者に公知の方法で実施することができる。

本発明により伸縮性の素材が得られる理由は完全に解明されているわけではないが、たとえば後述の実施例に示す素材の場合、結晶性の異なる２つ以上のポリマーブロックを共有結合で結合させることによって最小単位の柔軟な構成単位を形成し、これらをより強い結合でつなぐことにより星型コポリマーが得られ、こうしてエラスティックな構成単位が結合したポリマーを３次元的な形に成形すると、引っ張りや圧縮によってもとに戻る性質を有する材料および成型物が作製されるものと考えることができる。

このような生分解性材料からなる本発明の素材およびそれから作成される物品は、板状、ブロック状、スポンジ状、糸状などのさまざまな形状を有することができ、硬いものから柔らかい造形物、さらには元に戻る性質であるエラスティックな性質を有する生分解性の造形物とすることができる。たとえば、医療材料および医療製品、電化製品、家具に代表される一般的な造形物、プラスチックボトル、惣菜用容器に代表される一般的な飲食業界に関わる容器、また伸縮性の紐、パッキン、クッションなどの一般家庭品として有用である。また、このような物品は、人工臓器、特に人工血管、治療器具を含む医療分野などに有用である。

以下、実施例により、本発明を例示して詳細に説明するが、本発明はいかなる意味でもこれらの実施例に限定されるものではない。

結晶性の異なるＬ−乳酸とε−カプロラクトンの共重合体（分子量１０，０００、Ｌ−乳酸とε−カプロラクトンの仕込モル比５０：５０、触媒：２−エチルヘキサン酸スズ、９０℃で重合）をペンタエリトリトールと４０℃で反応させてペンタエリトリトールの先端に共有結合させた。ポリ（Ｌ−乳酸）ブロックとポリ（ε−カプロラクトン）ブロックからなる共重合体鎖が４個結合した星型のポリマーが得られた。Ｌ−乳酸／カプロラクトン共重合体鎖の先端に光重合性のアクリレート基をつけ、光重合性のポリマーを完成させた。その分子量はゲルクロマトグラフィーによると１０，０００であった。

その後、板状の鋳型に液体状の材料を入れ、ＵＶ光を１０分間照射することによって最終的に板状の材料を成形した（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．０ｍｍ）。この板状の材料を短冊状に切断し（１．０ｍｍ×２０ｍｍ×１．０ｍｍ）、２０％に相当する引っ張りを加えた後に、テンションを除いたところほぼ完全に元の長さに戻ることがわかった。

実施例１と同様にして液状のポリマーを得た。その後、炭酸水素アンモニウムを完全に均一に混合した後に、筒状の鋳型に液体状の材料を入れ、ＵＶ光を１０分間照射することによって最終的に筒状の人工血管を成形した。その後、９０℃のお湯で１０分間に亘り炭酸水素アンモニウムを溶出させた。乾燥後、ＳＥＭ写真によって、この人工血管はエラスティックであるポーラスな３次元担体であることが確認された。

Claims (8)

1. ポリエステル系生分解性材料からなる伸縮性の素材。
2. 生分解性材料がカプロラクトンと乳酸および／またはグリコール酸との共重合体からなる、請求項１記載の素材。
3. 前記共重合体が星型ブロックコポリマーである、請求項２記載の素材。
4. 生分解性材料がアクリレート基および／またはメタクリレート基を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の素材。
5. 前記共重合体の分子量が５００〜１００，０００である、請求項２〜４のいずれかに記載の素材。
6. 前記共重合体の分子量が１，０００〜５０，０００である、請求項５に記載の素材。
7. アクリレート末端基を有する分子量１０，０００のカプロラクトン／乳酸星型ブロックコポリマーからなる伸縮性を有する生分解性の素材。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の素材を硬化させてなる物品。