JP2007068696A - Sterilization method and biocompatible material - Google Patents

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Kan Takehisa
敢 武久
Kazutoshi Haraguchi
和敏 原口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for sterilizing a hydrogel having a good shape/a dynamical property without deteriorating the physical property thereof and a biocompatible material obtained by being sterilized by the sterilization method. <P>SOLUTION: A hydrogel containing water can be safely sterilized while maintaining an original property without deterioration of the physical property thereof water absorbing property like by radiation sterilization, without leaving toxic substances like by ethylene oxide gas sterilization by the sterilization method for sterilizing a polymer hydrogel having a stereoscopic net structure constituted of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral by a high-pressure steam processing. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの滅菌方法、及び該滅菌方法により滅菌された生体適合性材料に関する。   The present invention relates to a method for sterilizing a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral, and a biocompatible material sterilized by the sterilization method.

注射器やカテーテル及び創傷被覆材等の医療用具は安全性が重要であり、細菌やウイルスによる汚染を防止するため、通常は、使用前にそれら医療用具を滅菌して用いられている。また、細胞培養等の生物を扱う際に用いられる、理化学材料や生化学材料に対しても、滅菌された材料が用いられている。これら医療用具、理化学材料、及び生化学材料(以下、これらを総称して医療用材料という)は、金属、プラスチック等の合成高分子、ガラス、天然高分子等様々な素材から構成されており、それぞれに適した滅菌方法が行われている。ここで言う滅菌とは、医療用材料から菌類等の微生物を死滅させることである。   Safety is important for medical devices such as syringes, catheters, and wound dressings, and in order to prevent contamination by bacteria and viruses, these medical devices are usually used after sterilization before use. In addition, sterilized materials are also used for physicochemical materials and biochemical materials used when handling living organisms such as cell culture. These medical devices, physicochemical materials, and biochemical materials (hereinafter collectively referred to as medical materials) are composed of various materials such as metals, synthetic polymers such as plastic, glass, natural polymers, Sterilization methods suitable for each are performed. As used herein, sterilization refers to killing microorganisms such as fungi from medical materials.

一方、医療用材料のうち、生体と接触させることを目的とする生体適合性材料、特に生体内へ抱埋するような材料には、その使用目的から、優れた柔軟性や伸縮性等の高い諸物性を有する材料が望まれている。このような優れた物性を有する材料として、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目を有する高分子ヒドロゲルが開示されている(特許文献1参照)。該高分子ヒドロゲルは、優れた吸水性や極めて高い伸張性などの特徴を有し、生体適合性材料として有望視されるものであるが(特許文献2及び3参照)、実際に生体適合性材料として適用するための滅菌方法は開示されていなかった。   On the other hand, among medical materials, biocompatible materials intended to be brought into contact with the living body, particularly materials that are embedded in the living body, have excellent flexibility and stretchability because of their intended use. Materials having various physical properties are desired. As a material having such excellent physical properties, a polymer hydrogel having a three-dimensional network composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral has been disclosed (see Patent Document 1). The polymer hydrogel has characteristics such as excellent water absorption and extremely high extensibility, and is regarded as a promising biocompatible material (see Patent Documents 2 and 3). No sterilization method for application as was disclosed.

従来、滅菌方法としては、ガンマ線や電子線照射による放射線滅菌や、エチレンオキサイドガス滅菌などが用いられている。これらのうちエチレンオキサイドガス滅菌は、有毒なエチレンオキサイドガスを使用しており、かなり強力に微生物を死滅させることが出来るが、エチレンオキサイドガスは、水への溶解性が非常に高いため、含水材料である上記高分子ヒドロゲルに適用した場合には、エチレンオキサイドガスが溶存してしまうという問題があり、適用は不可能であった。   Conventionally, as a sterilization method, radiation sterilization by gamma ray or electron beam irradiation, ethylene oxide gas sterilization, or the like is used. Among these, ethylene oxide gas sterilization uses toxic ethylene oxide gas and can kill microorganisms quite powerfully. However, ethylene oxide gas has a very high solubility in water. When applied to the above-described polymer hydrogel, there is a problem that the ethylene oxide gas is dissolved, and the application is impossible.

放射線滅菌は、物質透過性の高いガンマ線や電子線を使用するので、積層されている材料や、複雑な形状の材料にも適用でき、また滅菌を非常に短時間に行うことが出来るというような利点を持っているが、放射線を扱うため、装置が大掛かりになる問題に加えて、微生物を死滅させる程の放射線線量を上記高分子ヒドロゲルに照射すると、水溶性有機モノマーの重合体間において多量の架橋反応が生じてしまい、高分子ヒドロゲルが有する優れた諸物性が低下する問題があった。   Radiation sterilization uses highly permeable gamma rays and electron beams, so it can be applied to laminated materials and materials with complex shapes, and sterilization can be performed in a very short time. Although it has an advantage, in addition to the problem of handling the radiation, the device becomes large, and when the above-mentioned polymer hydrogel is irradiated with a radiation dose that kills the microorganism, a large amount of water-soluble organic monomer is polymerized. There was a problem that a cross-linking reaction occurred and the excellent physical properties of the polymer hydrogel were lowered.

特開2002−53629号公報JP 2002-53629 A 特開2005−182号公報JP-A-2005-182 特開2005−110604号公報JP 2005-110604 A

本発明が解決しようとする課題は、良好な形状・力学物性を有するヒドロゲルの物性を低下させることなく滅菌する方法と、該滅菌方法により滅菌されることによって得られる生体適合性材料を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a method for sterilization without deteriorating the physical properties of a hydrogel having good shape and mechanical properties, and a biocompatible material obtained by sterilization by the sterilization method. It is in.

本発明においては、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルを高圧蒸気により滅菌することにより、該高分子ヒドロゲルの有する柔軟且つ強靭な優れた物性の低下や有害物質の残存を生じることなく該高分子ヒドロゲルを滅菌でき、これにより、滅菌された生体適合性材料を得ることができる。   In the present invention, a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral is sterilized with high-pressure steam so that the polymer hydrogel has a flexible and The polymer hydrogel can be sterilized without causing a decrease in tough and excellent physical properties or the remaining of harmful substances, and thus a sterilized biocompatible material can be obtained.

即ち本発明は、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルを高圧蒸気処理により滅菌することを特徴とする、高分子ヒドロゲルの滅菌方法、及び該滅菌方法により滅菌された高分子ヒドロゲルからなる生体適合性材料を提供する。   That is, the present invention provides a polymer hydrogel characterized by sterilizing a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral by high-pressure steam treatment. A sterilization method and a biocompatible material comprising a polymer hydrogel sterilized by the sterilization method are provided.

さらに、また、該高分子ヒドロゲル中の水溶性有機モノマーの重合体同士を、一部共有結合による架橋させることにより、さらに効果的に滅菌時の該高分子ヒドロゲルの変形や気泡の発生を抑制して、滅菌することが可能となる。   Furthermore, the polymer hydrogel polymer in the polymer hydrogel is partially partially crosslinked by covalent bonds to further effectively suppress the deformation of the polymer hydrogel and the generation of bubbles during sterilization. Can be sterilized.

本発明の滅菌方法は、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルを用いて、高圧蒸気処理が行われることにより、含水物であるヒドロゲルに対して、放射線滅菌のように物性が低下したり、吸水性が低下したり、またエチレンオキサイドガス滅菌のように、毒性物質が残留したりすることなく、安全で元の物性を保った状態で滅菌することが可能となる。また、柔軟でかつ強靱な物性を有する高分子ヒドロゲルを、元の状態や物性を保持したまま、医療用材料等で使用するために必要な滅菌された状態で提供することが可能となる。   The sterilization method of the present invention comprises a hydrous material by performing high-pressure steam treatment using a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral. Hydrogels that are safe and have no physical properties, such as radiation sterilization, low water absorption, and no toxic substances remain, such as ethylene oxide gas sterilization. It becomes possible to sterilize while keeping. In addition, it is possible to provide a polymer hydrogel having flexible and tough physical properties in a sterilized state necessary for use with medical materials and the like while maintaining the original state and physical properties.

本発明の滅菌方法は、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルを高圧蒸気処理により滅菌する方法である。   The sterilization method of the present invention is a method for sterilizing a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral by high-pressure steam treatment.

[高分子ヒドロゲル]
本発明に用いる高分子ヒドロゲルは、水溶性有機モノマーの重合体と水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲル(以下、該三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルを単に高分子ヒドロゲルと略記する。)である。
[Polymer hydrogel]
The polymer hydrogel used in the present invention is a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral (hereinafter referred to as a polymer hydrogel having the three-dimensional network structure). It is simply abbreviated as polymer hydrogel).

本発明に用いる高分子ヒドロゲル中の水溶性有機モノマーは、水に溶解する性質を有し、水に均一分散可能な水膨潤性の粘土鉱物と相互作用を有するものであればよく、例えば、粘土鉱物と水素結合、イオン結合、配位結合、共有結合等を形成できる官能基を有するものが好ましい。これらの官能基を有する水溶性有機モノマーとしては、具体的には、アミド基、アミノ基、エステル基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する水溶性有機モノマーが挙げられ、なかでもアミド基やエステル基を有する水溶性有機モノマーが好ましく、特にアミド基を有するものは最も好ましい。   The water-soluble organic monomer in the polymer hydrogel used in the present invention is not limited as long as it has the property of dissolving in water and interacts with a water-swellable clay mineral that can be uniformly dispersed in water. Those having a functional group capable of forming a hydrogen bond, an ionic bond, a coordination bond, a covalent bond and the like with a mineral are preferable. Specific examples of water-soluble organic monomers having these functional groups include water-soluble organic monomers having an amide group, amino group, ester group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group, and the like. Of these, water-soluble organic monomers having an amide group or an ester group are preferred, and those having an amide group are most preferred.

アミド基を有する重合性不飽和基含有水溶性有機モノマーの具体例としては、N−アルキルアクリルアミド、N,N−ジアルキルアクリルアミド、アクリルアミド等のアクリルアミド類、または、N−アルキルメタクリルアミド、N,N−ジアルキルメタクリルアミド、メタクリルアミド等のメタクリルアミド類が挙げられる。ここでアルキル基としては炭素数が1〜4のものが特に好ましく選択される。またエステル基を有する重合性不飽和基含有水溶性有機モノマーの具体例としては、メトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエチルメタクリレートなどがあげられる。   Specific examples of the polymerizable unsaturated group-containing water-soluble organic monomer having an amide group include acrylamides such as N-alkylacrylamide, N, N-dialkylacrylamide, and acrylamide, or N-alkylmethacrylamide, N, N- And methacrylamides such as dialkylmethacrylamide and methacrylamide. Here, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferably selected. Specific examples of the polymerizable unsaturated group-containing water-soluble organic monomer having an ester group include methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl methacrylate, and ethoxyethyl methacrylate.

かかる水溶性有機モノマーの重合体としては、例えば、ポリ(N−メチルアクリルアミド)、ポリ(N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(アクリロイルモルフォリン)、ポリ(メタクリルアミド)、ポリ(N−メチルメタクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピルメタクリルアミド)、ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジエチルアクリルアミド)、ポリ(N−アクリロイルピロリディン)、ポリ(N−アクリロイルピペリディン)、ポリ(N−アクリロイルメチルホモピペラディン)、ポリ(N−アクリロイルメチルピペラディン)、ポリ(アクリルアミド)、ポリ(メトキシエチルアクリレート)、ポリ(エトキシエチルアクリレート)、ポリ(メトキシエチルメタクリレート)、ポリ(エトキシエチルメタクリレート)が例示される。また水溶性有機モノマーの重合体としては、以上のような単一の重合性不飽和基含有水溶性有機モノマーからの重合体の他、これらから選ばれる複数の異なる重合性不飽和基含有水溶性有機モノマーを重合して得られる共重合体を用いることも有効である。また上記水溶性有機モノマーとそれ以外の有機溶媒可溶性重合性不飽和基含有有機モノマーとの共重合体も、得られた重合体が高分子ヒドロゲルを形成出来るものであれば使用することができる。   Examples of the polymer of the water-soluble organic monomer include poly (N-methylacrylamide), poly (N-ethylacrylamide), poly (N-cyclopropylacrylamide), poly (N-isopropylacrylamide), poly (acryloyl morpholine). Phosphorus), poly (methacrylamide), poly (N-methylmethacrylamide), poly (N-cyclopropylmethacrylamide), poly (N-isopropylmethacrylamide), poly (N, N-dimethylacrylamide), poly (N , N-dimethylaminopropylacrylamide), poly (N-methyl-N-ethylacrylamide), poly (N-methyl-N-isopropylacrylamide), poly (N-methyl-Nn-propylacrylamide), poly (N N-diethylacrylamide), poly (N-acryloylpyrrolidine), poly (N-acryloylpiperidine), poly (N-acryloylmethylhomopiperadine), poly (N-acryloylmethylpiperazine), poly (acrylamide), poly (methoxyethyl acrylate) , Poly (ethoxyethyl acrylate), poly (methoxyethyl methacrylate), and poly (ethoxyethyl methacrylate). As the polymer of the water-soluble organic monomer, in addition to the polymer from the single polymerizable unsaturated group-containing water-soluble organic monomer as described above, a plurality of different polymerizable unsaturated group-containing water-soluble substances selected from these It is also effective to use a copolymer obtained by polymerizing organic monomers. A copolymer of the water-soluble organic monomer and other organic solvent-soluble polymerizable unsaturated group-containing organic monomer can also be used as long as the obtained polymer can form a polymer hydrogel.

本発明における水溶性有機モノマーの重合体は、水溶性または水を吸湿する性質を有する親水性(両親媒性を含む)を有するものが好ましく、その内、熱、pHや光に応答する等といった機能性や、生体吸収性を含む生体適合性や生分解性などの特性を有しているものは、用途に応じてより好ましく用いられる。例えば、水溶液中でのポリマー物性(例えば親水性と疎水性)が下限臨界共溶温度(Lower Critical Solution Temperature:LCST)前後のわずかな温度変化により大きく変化する特性を有する水溶性有機モノマー重合体などであり、具体的にはポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)やポリ(N,N−ジエチルアクリルアミド)などが挙げられる。また特に生体適合性に優れたものとしては、ポリ(メトキシエチルアクリレート)やポリ(2−高分子キシエチルメタクリレート)などがあげられる。   The polymer of the water-soluble organic monomer in the present invention is preferably water-soluble or hydrophilic (including amphiphilic) having a property of absorbing water, and among them, it responds to heat, pH, light, etc. Those having properties such as functionality, biocompatibility including bioabsorbability, biodegradability, and the like are more preferably used depending on the application. For example, water-soluble organic monomer polymers that have characteristics that polymer properties in aqueous solution (for example, hydrophilicity and hydrophobicity) vary greatly with slight temperature changes before and after the lower critical solution temperature (LCST) Specific examples thereof include poly (N-isopropylacrylamide) and poly (N, N-diethylacrylamide). Examples of particularly excellent biocompatibility include poly (methoxyethyl acrylate) and poly (2-polymer xylethyl methacrylate).

本発明に用いる高分子ヒドロゲルに用いられる粘土鉱物は、水又は水溶液中で層間が膨潤する性質を有することが必要である。より好ましくは少なくとも一部が水中で層状に剥離して分散できるものであり、更に好ましくは水中で1ないし10層以内の厚みに、特に好ましくは水中で1ないし3層以内の厚みに層状に剥離して均一分散できる層状粘土鉱物である。例えば、水膨潤性スメクタイトや水膨潤性雲母などを用いることができ、具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母が挙げられる。   The clay mineral used in the polymer hydrogel used in the present invention needs to have a property of swelling between layers in water or an aqueous solution. More preferably, at least a part can be peeled and dispersed in layers in water, more preferably in water to a thickness of 1 to 10 layers, particularly preferably in water to a thickness of 1 to 3 layers. It is a layered clay mineral that can be dispersed uniformly. For example, water-swellable smectite and water-swellable mica can be used. Specifically, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, water-swellable synthetic mica Is mentioned.

本発明に用いる高分子ヒドロゲルを構成する水溶性有機モノマーと粘土鉱物との比率は、用いる水溶性有機モノマーや粘土鉱物の種類により適宜選択されるが、溶媒の中で両者が三次元網目を形成する範囲が好ましく、膨潤性粘土鉱物/水溶性有機モノマーの重合体の質量比として好ましくは0.01〜3、より好ましくは0.1〜3、特に好ましくは0.3〜2.5である。かかる質量比の範囲であれば、調製が容易であり、高分子ヒドロゲルの特性が十分に発揮される、高い強度のものが得られる。   The ratio of the water-soluble organic monomer and clay mineral constituting the polymer hydrogel used in the present invention is appropriately selected depending on the type of the water-soluble organic monomer and clay mineral used, but both form a three-dimensional network in the solvent. The mass ratio of the swellable clay mineral / water-soluble organic monomer polymer is preferably 0.01 to 3, more preferably 0.1 to 3, particularly preferably 0.3 to 2.5. . When the mass ratio is within this range, preparation is easy, and a high-strength material that exhibits the characteristics of the polymer hydrogel can be obtained.

本発明に用いる高分子ヒドロゲルは、水溶性有機モノマーの重合体と水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有することから、1kPa以上の引っ張り弾性率、20kPa以上の引っ張り強度、および50%以上の破断伸びといった優れた物性を実現できる柔軟且つ強靭な材料であり、好適には、引っ張り弾性率が5kPa以上、引っ張り強度が50kPa以上、破断伸びが50%以上、さらに好適には引っ張り弾性率が10kPa以上、引っ張り強度が80kPa以上、破断伸びが100%以上の物性を有する材料である。   Since the polymer hydrogel used in the present invention has a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral, a tensile elastic modulus of 1 kPa or more, a tensile strength of 20 kPa or more, and It is a flexible and tough material that can realize excellent physical properties such as a breaking elongation of 50% or more, preferably a tensile elastic modulus of 5 kPa or more, a tensile strength of 50 kPa or more, a breaking elongation of 50% or more, and more preferably a tensile A material having physical properties of an elastic modulus of 10 kPa or more, a tensile strength of 80 kPa or more, and an elongation at break of 100% or more.

本発明に用いる高分子ヒドロゲルには、溶媒として水以外にも水と混和する有機溶媒との混合溶媒を含んでいるものも含まれる。   The polymer hydrogel used in the present invention includes those containing a mixed solvent of water and an organic solvent miscible with water in addition to water.

本発明に用いる高分子ヒドロゲルの製造方法は、水溶性有機モノマーを粘土鉱物共存下での重合反応によって行われる。重合反応は、過酸化物の存在、加熱または紫外線照射など慣用の方法を用いたラジカル重合により行わせることが出来る。   The method for producing a polymer hydrogel used in the present invention is carried out by a polymerization reaction of a water-soluble organic monomer in the presence of clay minerals. The polymerization reaction can be carried out by radical polymerization using a conventional method such as the presence of peroxide, heating or ultraviolet irradiation.

具体的には、まず、水溶性有機モノマーと水膨潤性粘土鉱物と水を含む均一分散液を調製した後、水膨潤性粘土鉱物共存下で水溶性有機モノマーを重合させることにより、高分子ヒドロゲルを調製する。ここで層状に剥離した粘土鉱物が架橋剤の働きをすることにより水溶性有機モノマー重合体と粘土鉱物との三次元網目を形成した高分子ヒドロゲルが得られる。該高分子ヒドロゲルはこのように形成された三次元網目構造を有することにより、その内部に水又は水と有機溶媒の混合溶媒を保持することができると共に、上記の優れた物性を有する。   Specifically, first, after preparing a uniform dispersion containing a water-soluble organic monomer, a water-swellable clay mineral, and water, the polymer hydrogel is polymerized in the presence of the water-swellable clay mineral. To prepare. Here, a polymer hydrogel in which a three-dimensional network of a water-soluble organic monomer polymer and a clay mineral is formed can be obtained by the layered exfoliated clay mineral acting as a crosslinking agent. The polymer hydrogel has a three-dimensional network structure formed as described above, so that water or a mixed solvent of water and an organic solvent can be held therein, and has the above-described excellent physical properties.

水膨潤性粘土鉱物共存下での水溶性有機モノマーの重合反応は例えば、過酸化物を重合開始剤として使用して重合させる方法、加熱または活性エネルギー線照射などの慣用の方法を用いたラジカル重合により行わせることが出来る。ラジカル重合開始剤及び重合促進剤としては、慣用のラジカル重合開始剤及び重合促進剤のうちから適宜選択して用いることが出来、好ましくは水に分散性を有し、系全体に均一に含まれるものを用いることができる。特に好ましくは層状に剥離した粘土鉱物と強い相互作用を有するラジカル重合開始剤である。重合開始剤としては水溶性の過酸化物、例えばペルオキソ二硫酸カリウムやペルオキソ二硫酸アンモニウム、水溶性のアゾ化合物などを好ましく使用でき、具体的には、和光純薬工業株式会社製のVA−044、V−50、V−501などが好ましく使用できる。その他、ポリエチレンオキシド鎖を有する水溶性ラジカル開始剤なども使用できる。また重合促進剤としては、3級アミン化合物であるN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンやβ−ジメチルアミノプロピオニトリルなどを好適に使用できる。   Polymerization reaction of water-soluble organic monomers in the presence of water-swellable clay minerals is, for example, radical polymerization using conventional methods such as polymerization using peroxide as a polymerization initiator, heating or irradiation of active energy rays. Can be done. The radical polymerization initiator and the polymerization accelerator can be appropriately selected from conventional radical polymerization initiators and polymerization accelerators, preferably have water dispersibility and are uniformly contained in the entire system. Things can be used. Particularly preferred is a radical polymerization initiator having a strong interaction with the layered clay mineral. As the polymerization initiator, water-soluble peroxides such as potassium peroxodisulfate and ammonium peroxodisulfate, water-soluble azo compounds and the like can be preferably used. Specifically, VA-044 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. V-50, V-501 and the like can be preferably used. In addition, a water-soluble radical initiator having a polyethylene oxide chain can also be used. As the polymerization accelerator, tertiary amine compounds such as N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine and β-dimethylaminopropionitrile can be preferably used.

上記重合反応時の温度は、用いる水溶性有機モノマー、重合促進剤及び開始剤の種類などに合わせて適宜選択すればよく、例えば0℃〜100℃の範囲に設定出来る。   What is necessary is just to select the temperature at the time of the said polymerization reaction suitably according to the kind etc. of the water-soluble organic monomer to be used, a polymerization accelerator, and an initiator, for example, it can set to the range of 0 to 100 degreeC.

重合時間は重合促進剤、開始剤、重合温度、重合溶液量(厚み)などの重合条件によって異なり、一概に規定できないが、一般に数十秒〜十数時間の間で調整すればよい。   The polymerization time varies depending on polymerization conditions such as a polymerization accelerator, an initiator, a polymerization temperature, and a polymerization solution amount (thickness) and cannot be generally defined, but generally may be adjusted between several tens of seconds to several tens of hours.

[高圧蒸気処理]
本発明の滅菌方法は、上記高分子ヒドロゲルを高圧蒸気処理により滅菌する方法である。上記高分子ヒドロゲルは、水溶性有機モノマーの重合体と水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有することにより、その内部に水又は水と有機溶媒の混合溶媒を保持すると共に、柔軟且つ強靭な優れた物性を有する材料である。このような高分子ヒドロゲルを生体適合性材料として使用できるまで滅菌するためには、高圧蒸気処理を行う必要があり、これにより有毒ガスの溶存や、優れた物性を変化させる多量の架橋反応を生じさせることなく好適に滅菌することができる。
[High pressure steam treatment]
The sterilization method of the present invention is a method of sterilizing the polymer hydrogel by high-pressure steam treatment. The polymer hydrogel has a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral, thereby holding water or a mixed solvent of water and an organic solvent therein, It is a flexible and tough material with excellent physical properties. In order to sterilize such a polymer hydrogel until it can be used as a biocompatible material, it is necessary to perform high-pressure steam treatment, which causes dissolution of toxic gases and a large amount of cross-linking reaction that changes excellent physical properties. It can sterilize suitably, without letting it.

本発明における高圧蒸気処理による滅菌とは、一般に高温高圧蒸気滅菌装置(オートクレーブ)を使用して行われるものであり、被滅菌物である高分子ヒドロゲルを装置内に入れて、容器内を高温高圧にすることにより、水蒸気を1気圧以上の圧力下で発生させ、高温蒸気が高分子ヒドロゲルの表面や内部を通過することにより、付着する微生物を死滅させる方法である。この際、好ましくは高分子ヒドロゲルを、あらかじめ蒸気透過性の滅菌袋内に密封し、これを装置の密閉容器内に入れて滅菌する方法が用いられる。この高圧蒸気処理による滅菌は、高分子ヒドロゲルの微生物死滅を確実に行うために、100℃〜150℃の温度範囲内で行われ、より確実な微生物の死滅のためには、好ましくは121℃または132℃で行われる。また高分子ヒドロゲルの物性保持等を考慮して、115℃程度での処理を行うことも可能である。   Sterilization by high-pressure steam treatment in the present invention is generally performed using a high-temperature and high-pressure steam sterilizer (autoclave). A polymer hydrogel, which is an object to be sterilized, is placed in the apparatus, and the inside of the container is subjected to high-temperature and high-pressure. In this method, water vapor is generated under a pressure of 1 atm or higher, and high temperature vapor passes through the surface and the inside of the polymer hydrogel, thereby killing attached microorganisms. At this time, it is preferable to use a method in which the polymer hydrogel is sealed in a vapor-permeable sterilization bag in advance and sterilized by placing it in an airtight container of the apparatus. This sterilization by high-pressure steam treatment is performed within a temperature range of 100 ° C. to 150 ° C. in order to surely kill the microorganisms of the polymer hydrogel, and preferably 121 ° C. or Performed at 132 ° C. In consideration of maintaining the physical properties of the polymer hydrogel, the treatment at about 115 ° C. can be performed.

本発明の滅菌方法によれば上記高分子ヒドロゲルを極めて好適に滅菌することが可能であるが、高分子ヒドロゲルの組成や、高温上記処理の条件によっては、高分子ヒドロゲルの変形や、気泡の発生などが生じるおそれがある。この場合には、高圧蒸気処理による変形や気泡発生をより確実に抑制するために、該高分子ヒドロゲル中の有機モノマーの重合体の一部を共有結合により架橋させることが好ましい。   According to the sterilization method of the present invention, the polymer hydrogel can be sterilized very suitably. However, depending on the composition of the polymer hydrogel and the conditions of the high temperature treatment, deformation of the polymer hydrogel or generation of bubbles may occur. May occur. In this case, in order to more reliably suppress deformation and bubble generation due to the high-pressure steam treatment, it is preferable to crosslink a part of the polymer of the organic monomer in the polymer hydrogel by a covalent bond.

この場合、該高分子ヒドロゲル中に含まれる共有結合によって架橋している有機モノマーの重合体の割合は、用いる水溶性有機モノマーや粘土鉱物、及び架橋方法の種類によっても異なり必ずしも限定されないが、水溶性有機モノマーの0.001〜10モル%が好ましく、より好ましくは0.002〜1モル%であり、特に好ましくは0.005〜0.3モル%である。0.001モル%以上であれば、変形や気泡発生の抑制が効果的に現れ、また、10モル%以下であれば、該高分子ヒドロゲルの柔軟性や強靱性といった物性が保持される。   In this case, the ratio of the organic monomer polymer crosslinked by the covalent bond contained in the polymer hydrogel varies depending on the water-soluble organic monomer and clay mineral used and the type of crosslinking method, but is not necessarily limited. 0.001 to 10 mol% of the organic organic monomer is preferable, more preferably 0.002 to 1 mol%, and particularly preferably 0.005 to 0.3 mol%. If it is 0.001 mol% or more, the suppression of deformation and bubble generation is effectively exhibited, and if it is 10 mol% or less, physical properties such as flexibility and toughness of the polymer hydrogel are maintained.

有機モノマーの重合体の一部を共有結合によって架橋させる方法は、該高分子ヒドロゲルの柔軟性や強靱性を保持できる限り、特に方法が限定されるわけではないが、例えば、有機架橋剤を用いる方法や該高分子ヒドロゲルに活性エネルギー線を照射して、有機モノマーの重合体相互で共有結合させる方法が挙げられる。   The method for crosslinking a part of the polymer of the organic monomer by a covalent bond is not particularly limited as long as the flexibility and toughness of the polymer hydrogel can be maintained. For example, an organic crosslinking agent is used. And a method of irradiating the polymer hydrogel with active energy rays to covalently bond the organic monomer polymers to each other.

有機架橋剤による場合に使用する有機架橋剤は、多官能性であり、水または有機モノマーに溶解する性質を有するものであればよく、例えば、アミド基、アミノ基、エステル基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する有機架橋剤が挙げられ、なかでもアミド基を有する有機架橋剤が好ましい。ここで、有機架橋剤とは高分子ヒドロゲルを構成する有機モノマー間を共有結合により架橋させる働きをする架橋剤である。   The organic cross-linking agent used in the case of using an organic cross-linking agent may be any polyfunctional and has a property of being dissolved in water or an organic monomer. For example, amide group, amino group, ester group, hydroxyl group, tetramethyl An organic crosslinking agent having an ammonium group, a silanol group, an epoxy group, or the like can be given. Among them, an organic crosslinking agent having an amide group is preferable. Here, the organic crosslinking agent is a crosslinking agent that functions to crosslink organic monomers constituting the polymer hydrogel by covalent bonds.

このような有機架橋剤の例としては、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−プロピレンビスアクリルアミド、ジ(アクリルアミドメチル)エーテル、1,2−ジアクリルアミドエチレングリコール、1,3−ジアクリロイルエチレンウレア、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、N,N’−ジアリルタータルジアミド、N,N’−ビスアクリリルシスタミンなどの二官能性化合物や、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどの三官能性化合物が例示される。   Examples of such organic crosslinking agents include N, N′-methylenebisacrylamide, N, N′-propylenebisacrylamide, di (acrylamidomethyl) ether, 1,2-diacrylamide ethylene glycol, 1,3-di Bifunctional compounds such as acryloyl ethylene urea, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, N, N'-diallyl tartardiamide, N, N'-bisacrylyl cystamine, triallyl cyanurate, triallyl isocyania Examples are trifunctional compounds such as nurate.

本発明において、これら有機架橋剤を高分子ヒドロゲル中に導入する時期としては、目的とする共有結合の導入が得られるのであれば良く、さらに有機架橋剤の種類により異なるため、必ずしも限定されないが、重合性の有機架橋剤については、重合反応により高分子ヒドロゲルを形成する前の時期が好ましい。   In the present invention, the timing for introducing these organic crosslinking agents into the polymer hydrogel is not limited as long as the introduction of the desired covalent bond can be obtained and further varies depending on the type of the organic crosslinking agent, With respect to the polymerizable organic crosslinking agent, a period before the formation of the polymer hydrogel by a polymerization reaction is preferable.

活性エネルギー線による架橋を行う際に、高分子ヒドロゲルに照射する活性エネルギー線としては、電子線、ガンマ線、X線、紫外線、可視光などを用いることができるが、好適に有機モノマーの重合体の架橋反応を起こすことが可能な、電子線、またはガンマ線などの放射線を用いることが好ましい。放射線の線量は、有機モノマーの重合体に導入される共有結合の程度により任意に調節可能であるが、上で述べた該高分子ヒドロゲル中に含まれる共有結合によって架橋している有機モノマーの重合体の割合の範囲に適合させるためには、好ましくは0.1kGy〜20kGyの範囲であり、より好ましくは1kGy〜10kGyの範囲である。0.1kGy以上の線量で照射することにより、高分子ヒドロゲルの内部まで架橋反応が起こり、変形や気泡発生抑制の効果が現れるようになり、また20kGy以下の線量であれば、高分子ヒドロゲルの放射線照射による物性劣化を抑制することが可能となる。   As the active energy ray irradiated to the polymer hydrogel when performing the crosslinking by the active energy ray, an electron beam, gamma ray, X-ray, ultraviolet ray, visible light, etc. can be used. It is preferable to use a radiation such as an electron beam or a gamma ray capable of causing a crosslinking reaction. The dose of radiation can be arbitrarily adjusted by the degree of covalent bonding introduced into the polymer of the organic monomer, but the weight of the organic monomer crosslinked by the covalent bond contained in the polymer hydrogel described above. In order to adapt to the range of the ratio of coalescence, it is preferably in the range of 0.1 kGy to 20 kGy, more preferably in the range of 1 kGy to 10 kGy. By irradiating with a dose of 0.1 kGy or more, a crosslinking reaction occurs to the inside of the polymer hydrogel, and an effect of suppressing deformation and bubble generation appears. When the dose is 20 kGy or less, the radiation of the polymer hydrogel It becomes possible to suppress deterioration of physical properties due to irradiation.

本発明において高分子ヒドロゲルに対して共有結合による架橋を導入する際の活性エネルギー線照射を行う時期としては、目的とする共有結合の導入が十分に得られるのであれば良く、必ずしも限定されないが、好ましくは重合反応による該高分子ヒドロゲルの形成の途中または形成後に行われる。かかる時期に活性エネルギー線照射を行うことによって、該高分子ヒドロゲルの形成に影響を与えることなく、共有結合の導入を行うことが出来る。   In the present invention, the time of performing active energy ray irradiation when introducing a crosslink by covalent bond to the polymer hydrogel is not limited as long as the introduction of the target covalent bond can be sufficiently obtained. Preferably, it is performed during or after the formation of the polymer hydrogel by a polymerization reaction. By performing active energy ray irradiation at such a time, a covalent bond can be introduced without affecting the formation of the polymer hydrogel.

また、高圧蒸気処理による変形や気泡発生をより確実に抑制するために、該高分子ヒドロゲルの少なくとも一部をフィルムで被覆することも有効である。フィルムで被覆することによって、高温蒸気の高分子ヒドロゲルに与える影響を軽減することによって、変形や気泡発生を確実に抑制することが出来る。   It is also effective to cover at least a part of the polymer hydrogel with a film in order to more reliably suppress deformation and bubble generation due to high-pressure steam treatment. By covering with a film, deformation and bubble generation can be reliably suppressed by reducing the influence of high temperature steam on the polymer hydrogel.

高分子ヒドロゲルを被覆するフィルムとしては、高圧蒸気処理に対して耐性を有しておれば、該高分子ヒドロゲルと密着性を有するもの及び剥離製を有するもののいずれもが使用可能であり、特に種類には限定されない。フィルムの素材を例示すると、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、及びこれらの2種以上の積層フィルムが挙げられる。またこれらフィルムの厚さについては、取り扱い上差し支えない範囲で、任意の厚さのフィルム用いることが可能である。また、これらのフィルムをプラズマやオゾン等で表面処理したものは好ましく用いられる。   As the film covering the polymer hydrogel, any one having adhesion to the polymer hydrogel and one having a peel-off property can be used as long as it has resistance to high-pressure steam treatment. It is not limited to. Examples of film materials include polyester, nylon, polyurethane, polypropylene, polyvinyl alcohol, polytetrafluoroethylene, and a laminate film of two or more of these. Moreover, about the thickness of these films, it is possible to use a film of arbitrary thickness in the range which does not interfere with handling. Moreover, those obtained by surface-treating these films with plasma, ozone or the like are preferably used.

本発明の高圧蒸気滅菌処理時に用いられる滅菌袋は、市販のオートクレーブ用滅菌袋が使用できる。オートクレーブ用滅菌袋は、通常、素材のことなるフィルムを2枚貼り合わせて袋状にしたものが用いられ、片面はポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、及びこれらの2種以上の積層フィルムなどのガス遮断性フィルムが用いられる。またもう一方の面には、紙や不織布等のガス及び水蒸気透過性のフィルムが用いられる。   As the sterilization bag used in the high-pressure steam sterilization treatment of the present invention, a commercially available sterilization bag for autoclave can be used. The sterilization bag for autoclave is usually a bag made by laminating two different films, and one side is polyester, nylon, polyurethane, polypropylene, polyvinyl alcohol, polytetrafluoroethylene, and 2 of these. A gas barrier film such as a laminate film of more than one kind is used. On the other side, a gas and water vapor permeable film such as paper or nonwoven fabric is used.

本発明に用いる高分子ヒドロゲルにおいて、少なくとも一部がフィルムにより被覆されている場合、高圧蒸気滅菌処理時には、高分子ヒドロゲルのフィルムによって被覆されている部分を滅菌袋の紙及び不織布側に接するように入れることによって、滅菌袋の紙及び不織布面を通過してくる高温蒸気が高分子ヒドロゲルに与える影響が軽減される。   In the polymer hydrogel used in the present invention, when at least a part is covered with a film, at the time of high-pressure steam sterilization, the part covered with the film of the polymer hydrogel is brought into contact with the paper and the nonwoven fabric side of the sterilization bag. By putting in, the influence which the high temperature vapor | steam which passes the paper and nonwoven fabric surface of a sterilization bag has on a polymer hydrogel is reduced.

[生体適合性材料]
本発明の高分子ヒドロゲルの滅菌方法によって滅菌された高分子ヒドロゲルは、柔軟性や強靱性に優れ、且つ、充分に滅菌されたものであるため、生体に対する安全性が高い。
[Biocompatible material]
The polymer hydrogel sterilized by the polymer hydrogel sterilization method of the present invention is excellent in flexibility and toughness, and is sufficiently sterilized, and thus has high safety to living bodies.

さらに、該高分子ヒドロゲルは、重合時に重合容器の形状を変化させたり、重合後のゲルを切削加工したりすることにより種々の大きさや形状に調製でき、例えば、繊維状、棒状、平板状、円柱状、中空状、らせん状、あるいは球状など任意の形状とすることができる。また重合反応時に慣用の界面活性剤を共存させる等の方法で、微粒子形態とすることも可能である。   Further, the polymer hydrogel can be prepared in various sizes and shapes by changing the shape of the polymerization vessel during polymerization or by cutting the polymerized gel, for example, fibrous, rod-like, flat plate, The shape may be any shape such as a columnar shape, a hollow shape, a spiral shape, or a spherical shape. It is also possible to form fine particles by a method of coexisting a conventional surfactant during the polymerization reaction.

このように本発明の滅菌方法により滅菌された高分子ヒドロゲルは、生体に対する高い安全性と、柔軟且つ強靭な物性を有すると共に、優れた加工性を有することから、生体適合性材料として極めて有用な材料である。   Thus, the polymer hydrogel sterilized by the sterilization method of the present invention is extremely useful as a biocompatible material because it has high safety to living bodies, flexible and tough physical properties, and excellent processability. Material.

次いで本発明を実施例により、より具体的に説明するが、もとより本発明は、以下に示す実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention more concretely, naturally this invention is not limited only to the Example shown below.

(実施例1)
粘土鉱物には、[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する水膨潤性合成ヘクトライト(Rockwood Ltd.製「ラポナイトXLG」)を真空乾燥して用いた。有機モノマーは、N,N−ジメチルアクリルアミド(興人株式会社製:以下、DMAAと略記。)を既知の方法により精製して、重合禁止剤を取り除いてから使用した。重合開始剤は、ペルオキソ二硫酸カリウム(関東化学株式会社製:以下、KPSと略記。)を脱酸素した超純水中に溶解し、水溶液にして使用した。重合促進剤は、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社製:以下、TEMEDと略記。)を使用した。超純水は、全て微粒子除去用フィルターを通した高純度窒素をあらかじめ充分にバブリングさせ、含有酸素を除去してから使用した。
Example 1
For the clay mineral, water-swellable synthetic hectorite (“Laponite XLG” manufactured by Rockwood Ltd.) having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na + 0.66 is vacuumed. Used after drying. As the organic monomer, N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd .: hereinafter abbreviated as DMAA) was purified by a known method and used after removing the polymerization inhibitor. As a polymerization initiator, potassium peroxodisulfate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc .: hereinafter abbreviated as KPS) was dissolved in deoxygenated ultrapure water and used as an aqueous solution. As the polymerization accelerator, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: hereinafter abbreviated as TEMED) was used. The ultrapure water was used after thoroughly bubbling high-purity nitrogen through a particulate removal filter in advance to remove the oxygen contained therein.

20℃の恒温室において、内部を窒素置換した平底ガラス容器に、超純水57.06gとテフロン(登録商標)製攪拌子を入れ、攪拌しながら1.44gのラポナイトXLGを加え、無色透明の溶液を調製した。これにDMAA5.94gを加え、窒素雰囲気内で撹拌して無色透明溶液(a)を得た。さらにKPS水溶液とTEMED加えた。この溶液をあらかじめ窒素雰囲気中に静置して容器内の酸素を除去しておいた蓋付きのポリスチレン製容器(9cm×15cm)3枚にそれぞれ酸素にふれないようにして移した後、密栓をし、20℃の恒温水槽中で20時間静置して重合を行った。なお、これらの溶液調製から重合までの操作は、全て酸素を遮断した窒素雰囲気下で行った。重合開始から20時間後に、ポリスチレン製容器内にほぼ無色透明で均一なシート状のヒドロゲル(A)が得られた。   In a constant temperature room at 20 ° C., 57.06 g of ultrapure water and a Teflon (registered trademark) stirrer were placed in a flat bottom glass container purged with nitrogen, and 1.44 g of Laponite XLG was added while stirring, A solution was prepared. DMAA 5.94g was added to this, and it stirred in nitrogen atmosphere, and obtained the colorless and transparent solution (a). Furthermore, KPS aqueous solution and TEMED were added. This solution was placed in a nitrogen atmosphere in advance and transferred to three polystyrene containers (9 cm × 15 cm) with lids from which oxygen in the container had been removed. Then, the polymerization was carried out by standing in a constant temperature water bath at 20 ° C. for 20 hours. The operations from preparation of the solution to polymerization were all performed in a nitrogen atmosphere in which oxygen was blocked. 20 hours after the start of polymerization, a substantially colorless and transparent uniform sheet-like hydrogel (A) was obtained in a polystyrene container.

次にこのシート状のヒドロゲル(A)を5cm×5cmの大きさに切断し、オートクレーブ用滅菌袋(商品名:オートクレーブ用ロールバッグ,(株)ホギメディカル製)に入れて、ヒートシーラーにより密封した。このヒドロゲル(A)の入った滅菌袋をオートクレーブ装置(装置名:オートクレーブSX−700,(株)トミー精工製)内にセットして、高圧蒸気処理を行った。処理条件は、121℃で20分間とした。また、滅菌袋内には、滅菌の指標菌であるBacillus Stearothermophilusの芽胞が入った生物学的指標製品(Raven Biological Laboratories,Inc.社製、以下BIと記す)をヒドロゲルと共に同封しておいた。   Next, this sheet-like hydrogel (A) was cut into a size of 5 cm × 5 cm, put into a sterilization bag for autoclave (trade name: roll bag for autoclave, manufactured by Hogi Medical Co., Ltd.), and sealed with a heat sealer. . The sterilized bag containing the hydrogel (A) was set in an autoclave apparatus (apparatus name: Autoclave SX-700, manufactured by Tommy Seiko Co., Ltd.) and subjected to high-pressure steam treatment. The treatment conditions were 121 ° C. for 20 minutes. Further, in the sterilization bag, a biological indicator product (Raven Biological Laboratories, Inc., hereinafter referred to as BI) containing spores of Bacillus stearothermophilus which is a sterilization indicator bacterium was enclosed with hydrogel.

処理後、装置から滅菌袋に入った滅菌済みヒドロゲル(A’)を取り出し、BI中の生存菌を確認したところ、菌が死滅していることが確認された。   After the treatment, the sterilized hydrogel (A ′) contained in the sterilization bag was taken out from the apparatus, and when the viable bacteria in the BI were confirmed, it was confirmed that the bacteria were dead.

また、ヒドロゲル(A’)の外観を観察したところ、ヒドロゲル(A’)について特に変形や気泡の発生は認められなかった。この高圧蒸気処理前のヒドロゲル(A)と、処理後のヒドロゲル(A’)について、引っ張り試験装置(株式会社島津製作所製、卓上型万能試験機AGS−H)により引っ張り試験を行い力学物性の比較を行ったところ、破断伸び及び破断強度において両者ともほとんど変わらず、高圧蒸気処理によって、ヒドロゲルの柔軟性や強靱性が変化せず、保持されていることが確認できた。   Further, when the appearance of the hydrogel (A ′) was observed, no particular deformation or generation of bubbles was observed in the hydrogel (A ′). The hydrogel (A) before the high-pressure steam treatment and the hydrogel (A ′) after the treatment were subjected to a tensile test using a tensile test device (manufactured by Shimadzu Corporation, tabletop universal testing machine AGS-H) to compare mechanical properties. As a result, it was confirmed that both the elongation at break and the strength at break were almost unchanged, and the flexibility and toughness of the hydrogel were not changed and maintained by the high-pressure steam treatment.

(実施例2)
実施例1において、無色透明溶液(a)に、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(和光純薬工業株式会社性:以下BISと略記。)を0.84mg加えること以外は実施例1と同様にして、無色透明なシート状のヒドロゲル(B)を得た。
(Example 2)
In Example 1, the same procedure as in Example 1 was conducted except that 0.84 mg of N, N′-methylenebisacrylamide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: hereinafter abbreviated as BIS) was added to the colorless transparent solution (a). Thus, a colorless and transparent sheet-like hydrogel (B) was obtained.

次に、このシート状のヒドロゲル(B)を5cm×5cmの大きさに切断し、実施例1で使用したものと同様のBIと共にオートクレーブ用滅菌袋に入れて、ヒートシーラーにより密封した。この滅菌袋に入ったヒドロゲル(B)について、実施例1と同様の方法で高圧蒸気処理を行った。   Next, this sheet-like hydrogel (B) was cut into a size of 5 cm × 5 cm, placed in a sterilization bag for autoclave together with the same BI used in Example 1, and sealed with a heat sealer. The hydrogel (B) contained in the sterilized bag was subjected to high-pressure steam treatment in the same manner as in Example 1.

処理後、装置から滅菌袋に入った滅菌済みヒドロゲル(B’)を取り出し、BI中の生存菌を確認したところ、菌が死滅していることが確認された。   After the treatment, the sterilized hydrogel (B ′) contained in the sterilization bag was taken out from the apparatus, and when the viable bacteria in the BI were confirmed, it was confirmed that the bacteria were dead.

また、ヒドロゲル(B’)の外観を観察したところ、ヒドロゲル(B’)について変形や気泡の発生は全く見られなかった。この高圧蒸気処理前のヒドロゲル(B)と、処理後のヒドロゲル(B’)について、実施例1と同様の引っ張り試験を行い力学物性の比較を行ったところ、破断伸び及び破断強度において両者ともほとんど変わらず、高圧蒸気処理によって、ヒドロゲルの柔軟性や強靱性が変化せず、保持されていることが確認できた。   Further, when the appearance of the hydrogel (B ′) was observed, no deformation or generation of bubbles was observed in the hydrogel (B ′). When the hydrogel (B) before the high-pressure steam treatment and the hydrogel (B ′) after the treatment were subjected to the same tensile test as in Example 1 and the mechanical properties were compared, both the breaking elongation and breaking strength were almost the same. It was confirmed that the flexibility and toughness of the hydrogel were not changed and maintained by the high-pressure steam treatment.

(実施例3)
実施例1と同様の方法で得られたシート状のヒドロゲル(C)をガス遮断ポリ袋に入れて密封し、ガンマ線照射を行った。放射線源は、コバルト60を使用し、照射線量は5kGyとした。照射後のシート状のヒドロゲル(C)は、特に変色や変形、収縮等は見られなかった。
(Example 3)
The sheet-like hydrogel (C) obtained by the same method as in Example 1 was sealed in a gas-blocking plastic bag and irradiated with gamma rays. Cobalt 60 was used as the radiation source, and the irradiation dose was 5 kGy. The sheet-like hydrogel (C) after irradiation was not particularly discolored, deformed, or contracted.

次に、このシート状のガンマ線照射ヒドロゲル(C)を5cm×5cmの大きさに切断し、実施例1で使用したものと同様のBIと共にオートクレーブ用滅菌袋に入れて、ヒートシーラーにより密封した。この滅菌袋に入ったヒドロゲル(C)について、実施例1と同様の方法で高圧蒸気処理を行った。   Next, this sheet-like gamma-irradiated hydrogel (C) was cut into a size of 5 cm × 5 cm, placed in a sterilization bag for autoclave together with the same BI used in Example 1, and sealed with a heat sealer. The hydrogel (C) contained in the sterilized bag was subjected to high-pressure steam treatment in the same manner as in Example 1.

処理後、装置から滅菌袋に入った滅菌済みヒドロゲル(C’)を取り出し、BI中の生存菌を確認したところ、菌が死滅していることが確認された。   After the treatment, the sterilized hydrogel (C ′) contained in the sterilization bag was taken out from the apparatus, and when the viable bacteria in the BI were confirmed, it was confirmed that the bacteria were dead.

また、ヒドロゲル(C’)の外観を観察したところ、ヒドロゲル(C’)について変形や気泡の発生は全く見られなかった。この高圧蒸気処理前のガンマ線照射ヒドロゲル(C)と、処理後のヒドロゲル(C’)について、実施例1と同様の引っ張り試験を行い力学物性の比較を行ったところ、破断伸び及び破断強度において両者ともほとんど変わらず、高圧蒸気処理によって、ヒドロゲルの柔軟性や強靱性が変化せず、保持されていることが確認できた。   Further, when the appearance of the hydrogel (C ′) was observed, no deformation or generation of bubbles was observed in the hydrogel (C ′). The gamma-irradiated hydrogel (C) before the high-pressure steam treatment and the hydrogel (C ′) after the treatment were subjected to the same tensile test as in Example 1, and the mechanical properties were compared. In both cases, it was confirmed that the hydrogel flexibility and toughness were not changed by the high-pressure steam treatment and maintained.

(実施例4)
実施例1と同様の方法で得られたシート状のヒドロゲル(D)を5cm×5cmの大きさに切断し、7cm×7cmのポリエステルフィルム(商品名:ルミラーS10,東レ(株)製)の上に載せて密着させた。反対側の面はそのまま何も載せないようにした。そのポリエステルフィルムに載せたヒドロゲル(D)をオートクレーブ用滅菌袋に入れて、ヒートシーラーにより密封した。この時、滅菌袋の紙側の面に、ポリエステルフィルムが乗るようにした。また、滅菌袋内には、実施例1で使用したものと同様のBIを同封した。この滅菌袋に入ったヒドロゲル(D)について、実施例1と同様の方法で高圧蒸気処理を行った。
Example 4
A sheet-like hydrogel (D) obtained by the same method as in Example 1 was cut into a size of 5 cm × 5 cm, and a 7 cm × 7 cm polyester film (trade name: Lumirror S10, manufactured by Toray Industries, Inc.) And placed on top of each other. The other side was left untouched. The hydrogel (D) placed on the polyester film was placed in a sterilization bag for autoclave and sealed with a heat sealer. At this time, the polyester film was placed on the paper side surface of the sterilization bag. Further, the same BI as that used in Example 1 was enclosed in the sterilization bag. The hydrogel (D) contained in the sterilized bag was subjected to high-pressure steam treatment in the same manner as in Example 1.

処理後、装置から滅菌袋に入った滅菌済みヒドロゲル(D’)を取り出し、BI中の生存菌を確認したところ、菌が死滅していることが確認された。   After the treatment, the sterilized hydrogel (D ') contained in the sterilization bag was taken out from the apparatus, and when the viable bacteria in the BI were confirmed, it was confirmed that the bacteria were dead.

またヒドロゲル(D’)の外観を観察したところ、ヒドロゲル(D’)について変形や気泡の発生は全く見られなかった。この高圧蒸気処理前のヒドロゲル(D)と、処理後のヒドロゲル(D’)について、実施例1と同様の引っ張り試験を行い力学物性の比較を行ったところ、破断伸び及び破断強度において両者ともほとんど変わらず、高圧蒸気処理によって、ヒドロゲルの柔軟性や強靱性が変化せず、保持されていることが確認できた。   Further, when the appearance of the hydrogel (D ′) was observed, no deformation or generation of bubbles was observed in the hydrogel (D ′). When the hydrogel (D) before the high-pressure steam treatment and the hydrogel (D ′) after the treatment were subjected to the same tensile test as in Example 1 and the mechanical properties were compared, both the breaking elongation and breaking strength were almost the same. It was confirmed that the flexibility and toughness of the hydrogel were not changed and maintained by the high-pressure steam treatment.

(実施例5)
実施例2と同様の方法で得られたシート状のヒドロゲル(E)を5cm×5cmの大きさに切断し、7cm×7cmのポリエステルフィルムの上に載せて密着させた。反対側の面はそのまま何も載せないようにした。そのポリエステルフィルムに載せたヒドロゲル(E)を実施例1で使用したものと同様のBIと共にオートクレーブ用滅菌袋に入れて、ヒートシーラーにより密封した。この時、滅菌袋の紙側の面に、ポリエステルフィルムが乗るようにした。この滅菌袋に入ったヒドロゲル(E)について、実施例1と同様の方法で高圧蒸気処理を行った。
(Example 5)
The sheet-like hydrogel (E) obtained by the same method as in Example 2 was cut into a size of 5 cm × 5 cm, and placed on and adhered to a 7 cm × 7 cm polyester film. The other side was left untouched. The hydrogel (E) placed on the polyester film was placed in a sterilization bag for autoclave together with the same BI used in Example 1, and sealed with a heat sealer. At this time, the polyester film was placed on the paper side surface of the sterilization bag. The hydrogel (E) contained in the sterilized bag was subjected to high-pressure steam treatment in the same manner as in Example 1.

処理後、装置から滅菌袋に入った滅菌済みヒドロゲル(E’)を取り出し、BI中の生存菌を確認したところ、菌が死滅していることが確認された。   After the treatment, the sterilized hydrogel (E ') contained in the sterilization bag was taken out from the apparatus, and when the viable bacteria in the BI were confirmed, it was confirmed that the bacteria were dead.

また、ヒドロゲル(E’)の外観を観察したところ、ヒドロゲル(E’)について変形や気泡の発生は全く見られなかった。この高圧蒸気処理前のヒドロゲル(E)と、処理後のヒドロゲル(E’)について、実施例1と同様の引っ張り試験を行い力学物性の比較を行ったところ、破断伸び及び破断強度において両者ともほとんど変わらず、高圧蒸気処理によって、ヒドロゲルの柔軟性や強靱性が変化せず、保持されていることが確認できた。   Further, when the appearance of the hydrogel (E ′) was observed, no deformation or generation of bubbles was observed in the hydrogel (E ′). When the hydrogel (E) before the high-pressure steam treatment and the hydrogel (E ′) after the treatment were subjected to the same tensile test as in Example 1 and the mechanical properties were compared, both the elongation at break and the strength at break were almost the same. It was confirmed that the flexibility and toughness of the hydrogel were not changed and maintained by the high-pressure steam treatment.

(実施例6)
実施例1と同様の方法によって得られた、滅菌済みのヒドロゲル(F)を用いてウサギへの短期埋植試験を行った。クラス100のクリーンブース内で、滅菌済みのヒドロゲル(F)を1mm×3cmの大きさに切断し、ステンレス製スタイレットの内部に充填した。これを4本調製し、埋植試験試料(F’)とした。次に日本白色種の健康なオスウサギを固定台に腹臥位の状態で固定して、電気バリカンで刈毛後、背部を電気メスにより長さ約5cmに正中切開して、筋層を露出させた。滅菌した15ゲージの移植針内に、試験試料(F’)を埋入し、ウサギの片側の背筋肉へ、脊柱から約3.5cm離して約2.5cm間隔で、4枚の試験試料(F’)をスタイレットから埋植した。また、同様の方法で、脊柱の反対側の背筋肉に同じ大きさの対照試料(高密度ポリエチレン)を2本埋植した。埋植72時間後にウサギを犠死させて、試験試料(F’)及び対照試料を囲む筋組織を観察したところ、試験試料(F’)を囲む筋組織に出血や被包の形成は見られず、ヒドロゲルの生体適合性の高いことが確認された。
(Example 6)
A short-term implantation test on rabbits was performed using a sterilized hydrogel (F) obtained by the same method as in Example 1. In a Class 100 clean booth, the sterilized hydrogel (F) was cut into a size of 1 mm × 3 cm and filled into a stainless steel stylet. Four of these were prepared and used as an implantation test sample (F ′). Next, a Japanese white male healthy male rabbit was fixed on a fixed base in a prone position, and after shaving with an electric clipper, a midline incision was made about 5 cm in length with an electric knife to expose the muscle layer. It was. A test sample (F ′) is embedded in a sterile 15-gauge transplant needle, and placed on one side of the rabbit into the dorsal muscle of the four test samples (approximately 3.5 cm apart from the spinal column at about 2.5 cm intervals). F ′) was implanted from the stylet. In the same manner, two control samples (high density polyethylene) of the same size were implanted in the dorsal muscle on the opposite side of the spinal column. After 72 hours of implantation, the rabbit was sacrificed and the muscle tissue surrounding the test sample (F ′) and the control sample was observed. As a result, bleeding and encapsulated formation were observed in the muscle tissue surrounding the test sample (F ′). It was confirmed that the hydrogel was highly biocompatible.

(比較例)
実施例1と同様の方法で得られたシート状のヒドロゲル(F)をガス遮断ポリ袋に入れて密封し、ガンマ線照射による滅菌を行った。放射線量は50kGyとした。ガンマ線照射を行ったヒドロゲル(F’)と照射前のヒドロゲル(F)について実施例1と同様の引っ張り試験を行ったところ、ガンマ線照射ヒドロゲル(F’)は、照射前のヒドロゲル(F)と比較して、破断伸びは1/10に、また破断強度は1/8になり、柔軟性及び強靱性が共に大きく低下してしまった。


(Comparative example)
The sheet-like hydrogel (F) obtained by the same method as in Example 1 was sealed in a gas-blocking plastic bag and sterilized by gamma irradiation. The radiation dose was 50 kGy. When the same tensile test as in Example 1 was performed on the hydrogel (F ′) subjected to gamma irradiation and the hydrogel (F) before irradiation, the gamma-irradiated hydrogel (F ′) was compared with the hydrogel (F) before irradiation. Thus, the elongation at break became 1/10 and the break strength became 1/8, and both the flexibility and toughness were greatly reduced.


Claims (7)

水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルを高圧蒸気処理により滅菌することを特徴とするヒドロゲルの滅菌方法。 A hydrogel sterilization method comprising sterilizing a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral by high-pressure steam treatment. 前記高圧蒸気処理が、100℃〜150℃の条件下での処理である請求項1に記載のヒドロゲルの滅菌方法。 The hydrogel sterilization method according to claim 1, wherein the high-pressure steam treatment is treatment under conditions of 100 ° C to 150 ° C. 前記高分子ヒドロゲルが、高分子ヒドロゲル中の有機モノマーの重合体の0.001〜10モル%が共有結合により架橋したものである請求項1又は2に記載のヒドロゲルの滅菌方法。 The method for sterilizing a hydrogel according to claim 1 or 2, wherein 0.001 to 10 mol% of the polymer of the organic monomer in the polymer hydrogel is crosslinked by a covalent bond. 前記共有結合が有機架橋剤によるものである請求項3に記載のヒドロゲルの滅菌方法。 The hydrogel sterilization method according to claim 3, wherein the covalent bond is due to an organic crosslinking agent. 前記共有結合が、活性エネルギー線照射による有機モノマーの重合体相互の共有結合である請求項3に記載のヒドロゲルの滅菌方法。 The method for sterilizing a hydrogel according to claim 3, wherein the covalent bond is a covalent bond between polymers of organic monomers by irradiation with active energy rays. 前記高分子ヒドロゲルの少なくとも一部がフィルムで被覆されている請求項1〜5のいずれかに記載のヒドロゲルの滅菌方法。 The hydrogel sterilization method according to claim 1, wherein at least a part of the polymer hydrogel is coated with a film. 請求項1〜6のいずれかに記載のヒドロゲルの滅菌方法により滅菌された高分子ヒドロゲルからなる生体適合性材料。
A biocompatible material comprising a polymer hydrogel sterilized by the hydrogel sterilization method according to claim 1.
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