JP2009521570A - 官能化されたブロックコポリマー - Google Patents

Abstract

強化コポリマーを生成させるために、無機成分と反応押し出し加工を受ける官能化されたコポリマーから生成された強化コポリマー。ブロックおよび／またはグラフトコポリマー形態の官能化されたコポリマーは、硬質セグメントおよび軟質セグメントを含み、ここで、軟質セグメントは、硬質セグメントと共重合の前または後のいずれかに、カップリング剤で共有結合する。本開示の強化コポリマーは、生体材料としておよび／または医療機器での使用に好適であることができる。

Description

拡張カテーテルは、障害物または狭窄によって塞がれた血管または体内の他の通路を開くために使用される。拡張カテーテルは、カテーテルの管腔を通してバルーンに伝達された流体の圧力で膨らませることができるカテーテルの遠位端または遠位端近傍に膨張式バルーンを有する薄く、柔軟な管で一般的に形成されている。典型的な血管形成手順では、バルーン動脈中の狭窄位置に血管を通して拡張カテーテルを入らせ、そして塞がった動脈を開くために、バルーンを所定のサイズおよび形に膨らませる。

塞がった血管を開くために、バルーン拡張カテーテルのバルーンは、それらの膨張していない直径を、典型的には数倍まで膨張できることが望ましい。そうしたバルーン拡張カテーテル用バルーンの他の望ましい特性は、強度、柔軟性、可撓性および薄さ、非膨張状態で折りたたみ性能特性を達成するのに重要である扁平性、血管中の障害物または狭窄範囲を、非膨張状態で探知すること、クロスすることおよび再クロスすることを含む。さらに、破裂強度、追従、および疲労の特性は、閉塞した血管中のますます狭い通路を探知し、クロスし、そして再クロスできる能力を有する拡張カテーテル用のより薄く、より扁平なバルーンを作るための継続的な努力において、ますます重要である。

医療機器、カテーテル、拡張カテーテル、および拡張カテーテル用バルーンを製造するために使用されてきたポリマー材料は、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリビニルクロライド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリウレタン、およびその同類のものを含む。柔軟なポリオレフィンまたはエチレンコポリマー材料でできたバルーンは、多くの場合１回以上使用でき、そして複数の病巣をクロスできるために使用できるように、典型的には折り畳め、そして良好に探知しそしてクロスできる。しかし、そうしたバルーンはまた、普通高いバルーン追従性と低い破裂強度とを有する。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からできたバルーンは、より高率の破裂圧力を有し、普通より強靱である。しかし、ＰＥＴでできた拡張カテーテルバルーンは、一般的に堅く、容易に折り畳めずそして再び折り畳めず、そして機械的な取り扱いで欠陥を生じやすい。

薄さ、扁平性、疲労への高い耐性、低追従性、および高破裂強度を有し、良好な可撓性、折りたたみ性、追跡性、クロスおよび再クロスを含む、より柔軟なバルーン材料とより強靱なバルーン材料との最良の特徴の組み合わせを有するバルーン拡張カテーテルのバルーン用ポリマーの混合物を提供することが望ましいであろう。

本開示は、医療機器において一般的に望ましい、ある特徴を有する強化コポリマーから形成された医療カテーテル用カテーテルおよびバルーンに関する。本明細書中に記載された強化コポリマーは、カテーテル、拡張カテーテル、および拡張カテーテルのバルーン等の医療製品の形成での使用に特に好適である。

本開示の強化コポリマーは、強化コポリマーを生成するために、無機成分との反応押し出し加工を受ける官能化されたコポリマーから生成される。ブロックおよび／またはグラフトコポリマー形態の官能化されたコポリマーは、硬質セグメントおよび軟質セグメントを含み、ここで、硬質セグメントとの共重合の前または後のいずれかにおいて、軟質セグメントは、カップリング剤と共有結合する。一態様では、カップリング剤は、強化コポリマーを生成するために、反応押し出し加工の間に、無機成分と共有結合できる。あるいは、官能化されたコポリマーは、官能化されたコポリマーと、他のポリマーとの混合を促進する親和剤として機能できる。

本開示の強化コポリマーは、生体材料としての使用および／または医療機器における使用に好適であることができる。強化コポリマーは、圧縮強度、直径引っ張り強度、曲げ強度、破壊靱性、穿刺抵抗、硬度、疎水性の変化、接着性、非接着性、摩擦性、デバイスの特別な用途による患者の体の１種または２種以上の組織表面と、デバイスとの開存性または生体一体性、（例えば、圧縮強度および直径引っ張り強度により特徴付けられる）耐摩耗性、耐久力、熱膨張、肉眼不透明性、Ｘ線不透明性、衝撃強度、化学的耐久性、電気伝導度、生体適合性、弾性率、保存期間、患者の安心、使いやすさ、および強化コポリマーの生成に使用される無機成分のないポリマーと比較した構造的無欠陥性、を含む医療機器用途で重要な多くの特徴で優れた性能を示す。

さらに、本開示の強化コポリマーは、体液および組織中で実質的に不溶性であることができること、そして体内もしくは体の上に配置され、または体液もしくは人体組織に接触する様に設計され、そして組み立てられることに特徴を有することができる。理想的には、強化コポリマーは、生体安定的、生体適合的であろうし、そして血液凝固、組織死、腫瘍形成、アレルギー反応、異物反応（拒絶）または炎症性反応等の反応を体内で引き起こさないであろうし；意図された目的のための機能に必要な強度、弾性、透過性および可撓性等の物理的特性を有するであろうし；浄化、処理および殺菌可能であり；そして、体に埋め込まれ、または接触し続ける間、その物理的特性および機能を実質的に保つであろう。"生体適合性"材料が、体によって拒絶されないものである一方で、"生体安定的"材料は、体によって分解されないものである。

本明細書中で使用される場合、"医療機器"は、それらの作業の過程で血液または他の体液および／または組織と接触する表面を有するデバイスとして定義できる。これは、例えば、血液酸素付加装置、血液ポンプ、血液センサー、輸血に使用される管、および次に患者に戻される血液と接触するその同類のもの等の、手術で使用するための体外デバイスを含むことができる。
代用血管、ステント、電気刺激導線、心臓系で使用される弁（例えば、心臓弁）、矯正装置、カテーテル、カテーテルシャフトの構成部分、フィルター、ガイドワイヤー、シャント、センサー、膜、バルーン、髄核用再配置デバイス、蝸牛または中耳インプラント、眼内レンズ、そうしたデバイスのための被膜、およびその同類のもの等の移植可能デバイスを含むことができる。
これは、代用血管、ステント、電気刺激導線、心臓系で使用される弁（例えば、心臓弁）、矯正装置、体内または体外デバイス（例えば、カテーテル、カテーテルシャフトの構成部分、フィルター、ガイドワイヤー、シャント、クランプ、センサー、膜、バルーン（例えば、拡張バルーン）、吻合デバイス、動脈瘤修復デバイス、塞栓症デバイス、移植可能デバイス（例えば、整形外科用インプラント）、髄核用再配置デバイス、蝸牛または中耳インプラント、眼内レンズ、そうしたデバイス用の被膜、および強化コポリマーを含むその同類のもの等のデバイスを含むことができる。

本開示の強化コポリマーは、医療機器、および非医療機器で使用できる。既に述べたように、これらは医療機器内で使用でき、そして生体材料として好適である。医療機器の例を本明細書中に挙げる。非医療機器の例は、発泡体、絶縁体、衣類、履物、塗料、被膜、接着剤、および建築構造用材料、その他を含む。

本明細書中で使用される場合、"ａｎ"、"ｔｈｅ"、"１種または２種以上の、"および"少なくとも１種の"の語は、置き換え可能で使用され、そして内容が明確に記載されない限り、複数の指示対象を含む。特に規定しない限り、すべての科学的および技術上の用語は、それらに関係する分野で普通に使用されるのと同じ意味を有すると理解される。本開示の目的のためには、さらなる具体的な語が記載を通して定義される。

本明細書中で使用される場合、"強化コポリマー"は、官能化されたコポリマーに共有結合した無機成分および任意の所望のフィラーおよび／または助剤を少なくとも部分的に含む官能性コポリマーをいう。一態様では、官能化されたコポリマーを生成するために使用されるコポリマーは、ブロックコポリマーおよび／またはグラフトコポリマー配列を有する熱可塑性物質である。コポリマーは、本明細書中に既に記載したようなブロックコポリマーおよび／またはグラフトコポリマー配列のいずれかのために、各１つまたは２つ以上のＡブロックおよびＢブロックを含むことができる。

本開示では、Ａブロックは、軟質セグメントポリマーであり、そしてＢブロックは、Ａブロックに比較して、硬質のセグメントポリマーである。"硬質"セグメントは、使用温度で結晶（すなわち、規則領域を有する）または使用温度より上のガラス転移点を有するアモルファス（すなわち、ガラス質）のいずれかの大部分を含むものであり、そして"軟質"セグメントは、使用温度より下のガラス転移点を有するアモルファス（すなわち、ゴム状）の大部分を含むものである。典型的には、硬質セグメントは、相当な強度およびより高い弾性率をコポリマーに追加する。同様に、軟質セグメントは、柔軟性とより低い弾性率とを追加するが、しかし、例えば歪んだ結晶化を受ける場合、特に強度を追加することができる。コポリマーは、硬質かつ剛体から軟質かつ柔軟まで変化できる。ある例では、コポリマーは、エラストマーである。"エラストマー"は、その元の長さの約２倍に伸ばされ、そして開放するとほぼその元の長さまで戻ることができるポリマーである。

Ａブロックのための軟質セグメントポリマーは、ポリオキシエチレン（ＰＥＯ）等のポリオキシアルケングリコールおよび／またはポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ、テトラタン（Ｔｅｒａｔｈａｎｅ：商標））、ポリエチレンオクテンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリ（オキシプロピレン）（ＰＯＰ）、およびポリエチレンブテンエラストマー、または他のモノマー類と任意選択的に重合した他の好適な脂肪族軟質ポリマー部分からなる群から選択できる。軟質セグメントポリマーの組み合わせもまた可能である。他の軟質セグメントポリマーもまた可能である。

Ｂブロックのための硬質セグメントポリマーの例は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル、ポリプロピレン、またはＢブロック中に、ウレタン基、尿素基、エーテル基、エステル基、またはそれらの組み合わせ（例えば、ポリウレタン、ポリ尿素、またはポリウレタン尿素）を含む他の好適な脂肪族硬質ポリマーの長鎖有機単位から選択できる。他の硬質セグメントポリマーもまた可能である。

本明細書中で使用される場合、"長鎖"は、２０原子以上（好ましくは、２０炭素原子以上）を含む有機接続（すなわち、Ａブロックを接続する）単位をいう。本明細書中で使用される場合、"有機単位"の語は、炭素および／または水素原子を任意選択的に置き換えた他の原子（例えば、ヘテロ原子）または基（例えば、官能基）を含む（脂肪族および／または芳香族の）ヒドロカルビル基をいう。"脂肪族基"の語は、飽和または不飽和の直線（すなわち、直鎖）または分枝鎖の炭化水素基を意味する。この用語は、例えば、アルキル（例えば、−ＣＨ_３）（または−ＣＨ_２−等の鎖の中にある場合アルキレン）、アルケニル（または鎖の中にある場合アルケニレン）、およびアルキニル（または鎖の中にある場合アルキニレン）基を含むために使用される。"アルキル基"の語は、例えば、メチル、エチル、イソプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル、ドデシル、オクタデシル、アミル、２−エチルヘキシル、およびその同類のものを含む飽和の直鎖または分枝鎖の炭化水素基を意味する。
"アルケニル基"の語は、ビニル基等の１つまたは２つ以上の炭素炭素二重結合を有する不飽和の、直鎖または分枝鎖の炭化水素基を意味する。"アルキニル基"の語は、１つまたは２つ以上の炭素炭素三重結合を有する不飽和の、直鎖または分枝鎖の炭化水素基を意味する。"芳香族基"または"アリール基"の語は、単核または多核芳香族炭化水素基を意味する。これらの炭化水素基は、官能基の形態であることができるヘテロ原子で置換可能である。"ヘテロ原子"の語は、炭素以外の元素（例えば、フッ素、窒素、酸素、硫黄、塩素等）を意味する。

ＡブロックおよびＢブロックを生成するために使用されるポリマーは、重合可能な化合物（例えば、モノマー、オリゴマー、またはポリマー）から種々の技術を使用して調製できる。そうした化合物は、例えば、ジオール、ジアミン、二酸、ジイソシアネート、またはそれらの組み合わせを含む。ブロックおよび／またはグラフトコポリマーの調製方法は、ブロックおよび／またはグラフト重合で一般的に公知の方法のいずれかによって可能である。コポリマーの態様は、ジブロック、トリブロックまたはマルチブロックコポリマーを含むことができる。トリブロックまたはマルチブロックコポリマーの場合、ブロック配列の異なる配置が本開示に含まれる。さらに、種々のブロックの分子量（すなわち、平均分子量）は、加工特性および本開示で使用されるコポリマーの最終用途性能特性の決定を助けるために、改変および調整可能である。ブロックコポリマーの分子量は、強化コポリマーに使用されるコポリマーの分子量が所望の特性および用途によって変化できる周知の合成技術によって制御できる。

同一のブロックアーキテクチャーを有するポリマーを組み立てるために他の方法が使用できるにもかかわらず、典型的には、Ａ−Ｂブロックコポリマーは、前駆体ポリマー（すなわち、プレポリマー）から調製される。一態様では、Ｂブロックは、酸性官能性プレコポリマー（例えば、単官能性および／または２官能性カルボン酸ポリアミド（ＨＯＯＣ−ＰＡ−−ＣＯＯＨ）またはポリイミド（ＨＯＯＣ−−ＰＩ−−ＣＯＯＨ））から生成され、そしてＡブロックは、ヒドロキシル官能性プレコポリマー（例えば、単官能性および／または２官能性ポリオキシエチレン（ＨＯ−−ＰＥＯ−−ＯＨ））から生成されており、そして、すべてＦｏｙらによる、米国特許第４,２３０,８３８号明細書、米国特許第４,３３１,７８６号明細書および米国特許第４,３３２,９２０号明細書（参照によりそれらの全てを本明細書中取り込む）中に、既に述べられているように、共重合反応は、真空下で、且つ触媒としてテトラアルキルオルトチタンを用いて行われる。

あるいは、Ｂブロックは、酸性官能性プレコポリマー（例えば、単官能性および／または２官能性カルボン酸ポリアミド（ＨＯＯＣ−−ＰＡ−−ＣＯＯＨ）またはポリイミド（ＨＯＯＣ−−ＰＩ−−ＣＯＯＨ））から生成され、そしてＡブロックは、アミン官能性プレコポリマー（例えば、単官能性および／または２官能性ポリメチレンジアミン（Ｈ_２Ｎ−−（ＣＨ_２）_ｎ−−ＮＨ_２））（式中、ｎはポリマーの範囲内にある）から生成できる。さらなる態様では、Ｂブロックは、イソシアネート官能性プレコポリマー（例えば、単官能性および／または２官能性イソシアネートポリアミド（ＯＣＮ−ＰＡ−−ＮＣＯ）またはポリイミド（ＯＣＮ−−ＰＩ−−ＮＣＯ））から生成され、そしてＡブロックは、ヒドロキシル官能性プレコポリマー（例えば、単官能性および／または２官能性ポリオキシエチレン（ＨＯ−−ＰＥＯ−−ＯＨ））から生成されている。

あるポリマーが本明細書中に記載されているが、本開示のＡ−ＢブロックコポリマーのＢブロックを生成させるために使用されるポリマーは、ポリアミド基、ポリイミド基、またはそれらの組み合わせを含む広範なポリマーからであることができる。そうしたポリマーは、ポリカルボン酸（例えば、ジカルボン酸）等の酸を含有する化合物、およびポリアミン（例えば、ジアミン）等の酸基と反応性である少なくとも２つの水素原子を有する化合物から調製される。

個々のＡブロックおよびＢブロックのそれぞれ、ならびに得られたコポリマーは、得られたポリマーが熱可塑性でないほど著しい分枝鎖ではないが、直鎖または分枝鎖であってもよい。Ｂブロックは、分枝鎖であることができるので、Ａ−Ｂブロックコポリマーが例えば、星形ブロックコポリマーであることが想定される。

本開示によるコポリマーは、Ａブロックポリマーと、Ｂブロックポリマーとを含む混合物を反応加工すること、本明細書中に既に記載したように、溶融混合加工、すなわち、内部ミキサー、単一スクリュー押出機、共または反回転２軸スクリュー押出機、オープン粉砕機または好適且つ該技術分野で知られている任意の他のタイプ装置内でポリマーを共に反応加工することによって、手に入れることができる。Ａ−Ｂブロックコポリマーを生成させるための好ましい条件は、不活性雰囲気（例えば、窒素またはアルゴン）、約２０℃〜約１５０℃の温度、および約１時間〜約３日の反応時間の使用を含む。ＡブロックおよびＢブロック前駆体は、本開示のＡ−Ｂブロックコポリマーを生成させるために、典型的にはそうした条件下で混合される。他の反応スキームもまた可能である。

さらなる態様では、本開示での使用に好適なさらなるブロックコポリマーは、Ｅｌｆ Ａｔｏｃｈｅｍによって商標名"ＰＥＢＡＸ"で販売されているもの等のポリアミド/ポリエーテルブロックコポリマーを含むがこれらに限られない。

本開示は、Ａブロックを生成する軟質セグメントポリマーを、カップリング剤で官能化できることをさらに提供する。一態様では、Ａブロックポリマーは、多くの方法により、カップリング剤で官能化できる。例えば、Ａブロックポリマーは、Ａブロックポリマーと、環状無水物等のカップリング剤、または他の好適な類似の材料とを反応させることによって官能化できる。さらに、カップリング剤は、Ｂブロックポリマー硬質セグメントと共有結合しない。生じた官能化されたコポリマー（すなわち、Ｂブロックポリマーと、共有結合したカップリング剤を有するＡブロックポリマーとのコポリマー）は、次に、反応押し出し加工の間に無機成分と反応でき、本開示の強化コポリマーを生成する。

あるいは、本開示の官能化されたコポリマーは、１種または２種以上の追加のポリマーとの混合および／または反応のための相溶化剤として使用できる。相溶化剤として使用される場合、官能化されたコポリマーは、例えば、極性/非極性熱可塑性エラストマー、非極性ポリオレフィン/極性熱可塑性エラストマーおよび非極性熱可塑性エラストマー/エンジニアリング樹脂から選択される、極性ポリマーと非極性ポリマーとの混合に使用できる。

本開示によれば、Ａブロックポリマーは、Ｂブロックポリマーと共重合される前にカップリング剤で官能化できる。あるいは、カップリング剤での官能化は、ＡブロックとＢブロックとの共重合の後で起こることができる。次に、本開示の官能化されたコポリマーは、本明細書中に記載されるように、本開示の強化コポリマーを生成するために、無機成分と官能化されたコポリマーとを反応押し出し加工で反応させることによって、無機成分で改質できる。反応押し出し加工は、単一スクリュー押出機、２軸スクリュー押出機、２ロール粉砕機、またはＨｅｎｓｃｈｅｌタイプ混合機、およびその同類のもの等の従来のポリマー加工装置で行うことができる。

典型的には、ポリマー（例えば、Ａブロック単独で、またはＡ−Ｂブロックコポリマー）が融解し、そして混合された後で、Ａブロックポリマーにカップリング剤を加えることができる。反応温度は、ポリマーの融点に依存し、そして典型的には１５０℃〜２５０℃である。本開示の工程での使用に好適なフリーラジカル源は、そうしたポリマーに使用される典型的な溶融加工範囲で、フリーラジカルの生成を示す本明細書中に記載のＡブロックポリマーに使用される材料である。具体例は、ベンゾイル過酸化物；ジベンゾイル過酸化物等のアシル過酸化物、ジ−ｔ−ブチル過酸化物等のジアルキル、ジアリール、またはアラルキル過酸化物、；ジクミル過酸化物；クミルブチル過酸化物；１,１−ジ−ｔ−ブチルペルオキシ−３,５,５−トリメチルシクロヘキサン；２,５−ジメチル−２,５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン；２,５−ジメチル−２,５−ビス−（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３およびビス（ａ−ｔ−ブチルペルオキシイソプロピルベンゼン）；ｔ−ブチルペルオキシピバレート；ｔ−ブチルパーオクテート；ｔ−ブチルパーベンゾエート；２,５−ジメチルヘキシル−２,５−ジ（パーベンゾエート）ｔ−ブチルジ（パーフタレート）；ジアルキルペルオキシモノカーボネートおよびペルオキシジカーボネート等のペルオキシエステル；ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｐ−メタンヒドロペルオキシド、ピナンヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド、およびシクロヘキサノン過酸化物、メチルエチルケトン過酸化物等のケトン過酸化物、およびその同類のものを含む。

フリーラジカル源は、一般的にカップリング剤の結合の達成を可能にするのに充分な量で、本開示による工程中で使用される。さらに、あらゆる過剰のラジカル発生は、コポリマーの劣化となる場合があり、そして／またはコポリマーの望ましくない架橋を生成する場合があるので、量は、必要最小量を越えないことが望ましい。

本開示による強化コポリマーのための官能化されたコポリマーを生成する上で有用な環状無水物の例は、無水マレイン酸、無水コハク酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ドデシル無水コハク酸、無水フタル酸、無水ナド酸、無水ピロメリット酸、およびそれらの混合物からなる群から選択される。本開示のある態様において特に有用な環状無水物は、無水マレイン酸である。強化コポリマーを製造するために有用な環状無水物の分子量は、所望の特性および用途によって変わってもよい。

本明細書中で使用される場合、無機成分は、強化コポリマー中で強化剤としての機能を果たす。強化剤は、コポリマーの強度を改善するために、本開示の官能化されたコポリマーに加えられる材料と単純に定義できる。認識されているように、種々の成分の相対量は、特別な最終用途および特別な最終用途のために選択される特別な強化コポリマーに、部分的に依存するであろう。

大部分の強化材料は、高分子量の無機生成物である。種々の例は、ガラス繊維、ホウ素繊維、炭素およびグラファイト繊維、ウィスカー、石英およびシリカ繊維、セラミック繊維、および金属繊維を含む。官能化されたコポリマーと共に天然有機繊維、および合成有機繊維等の有機強化材を使用することも可能である。

本開示の強化コポリマーのための有用な強化材は、少なくとも１種のケイ素アルコキシドのゾルゲル調製物から生成される無機成分である。生じるゾルゲル調製物は、反応押し出し加工中にカップリング剤との反応で、官能化されたコポリマーに結合できる。一態様では、ゾルゲル調製物は、次式（式Ｉ）の少なくとも１種のケイ素アルコキシドから生成されている：
Ｓｉ（ＯＲ）_４

（式中、Ｒは、有機基である）。そうした有機基の例は、直鎖または分枝鎖のアルキル基、直鎖または分枝鎖のアルキレン基を含み、ここで、Ｒは、官能基中にあるような有機基の鎖中に、または官能基にあるようなペンダント中にあることができるヘテロ原子を任意選択的に含む。

さらなる態様では、ゾルゲル調製は、金属アルコキシドをさらに含むことができる。これらは、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、バリウム（Ｂａ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、ストロンチウム（Ｓｒ）の、ｎ−および分枝した、ブトキシド、プロポキシド、エトキシド、およびメトキシド、およびそれらの混合物を含むことができる。

本明細書中で使用される場合、"有機基"の語は、脂肪族基として分類される炭化水素基を意味するために、この開示の目的に使用される。本開示との関連で、本開示のケイ素アルコキシドに好適な有機基は、ゾルゲル調製物の生成を妨げないものである。

一態様では、それぞれのＲは、独立して窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖アルキル基である。ヘテロ原子は、Ｒの主鎖またはＲの主鎖からのペンダントにあることができ、そしてそれらは、例えば、保護されているかまたは保護されていないかに関わらず、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含むヘテロ原子含有基（例えば、官能基）等の官能基を生成できる。一態様では、Ｒは、ヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、それぞれのＲは、独立して１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキル基である。さらなる態様では、それぞれのＲは、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ_２〜Ｃ_８）アルキル基である。他の態様において、それぞれのＲは、独立して直鎖または分枝鎖の（Ｃ_２〜Ｃ_４）アルキル基（例えば、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、またはブチル）である。ある例では、Ｒは、Ｃ_２アルキル基である。

内容からわかるように、式Ｉでは、Ｒは、任意の１種のゾルゲル調製物内で変化できる。例えば、それぞれのＳｉ（ＯＲ）_４内のそれぞれのＲが同一または相違することに加えて、任意の１種のゾルゲル調製物中でＯＲ基は、同一または相違することができる。

あるゾルゲル調製が本明細書中に記載されるが、本開示中で使用されるゾルゲル調製物は、式Ｉの広範なケイ素アルコキシドから架橋工程で生成できる。例えば、ゾルゲル調製物の調製方法は、ゾルゲル反応条件下で、ゾルゲル調製物を反応混合物中で生成できる反応混合物を生成する式Ｉの少なくとも１種のケイ素アルコキシドの組み合わせを含む。

ゾルゲル法は、例えば、"Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ"（Ｂｒｉｎｋｅｒら、 Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９９０）中に、一般的に記載されている。本明細書中で使用される場合、"ゾルゲル"は、前駆体の少なくとも１種が水性または有機分散体、ゾル、または溶液であるステップを含むゾルゲル調製物を合成する任意の方法をいう。

３つの反応：加水分解、アルコール縮合、および水縮合がゾルゲル法を記載するために一般的に使用される。式Ｉの化合物とゾルゲル法を通して生成されるゾルゲル調製物の特徴および特性は、反応のｐＨ、温度および時間、試薬濃度、触媒の性質および濃度、エージング温度および時間、ならびに乾燥等の加水分解および縮合反応の速度に影響する多くの因子と関係できる。これらの因子を制御することは、ゾルゲル調製物の構造および特性が所望のように変わることを可能にする。

ゾルゲル法を通して、本開示のためのゾルゲル調製物を調製する方法は、（１）式Ｉの化合物の混合物と（２）ゾルゲル反応が生じるための条件下で提供される少なくとも１種のアルコールおよび触媒を含む試薬の水性または有機分散体またはゾルとを組み合わせることを含む。式Ｉのケイ素アルコキシドの例は、ケイ素（Ｓｉ）のｎ−および分枝の、ブトキシド、プロポキシド、エトキシド、およびメトキシドおよびそれらの混合物を含む。式Ｉの好適なケイ素アルコキシドの具体例は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、およびその同類のものを含む。

好適な触媒の例は、塩酸（ＨＣｌ）等の鉱酸、アンモニア、酢酸、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、アミン、ＫＦ、およびＨＦを含む。さらに、加水分解反応の速度および程度は、酸または塩基触媒の強度および濃度に最も影響されることが観察された。一態様では、酸または塩基触媒の濃度は、０.０１Ｍ〜７Ｍであることができる。さらに、ゾルゲル反応の性質は、酸または塩基触媒の選択によって影響でき、酸触媒条件下では、ゾルゲル反応は、主として直鎖の、またはゲル化を生じる絡みそして追加の枝を生成するランダムな分枝鎖ポリマーを与える。他方では、塩基触媒条件下で誘導されたゾルゲル反応は、離散したクラスターのように振舞うさらに高度に分枝したクラスターを与える。

好適なアルコール類の例は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール等の無水アルコール、およびそれらの混合物を含む。好適なアルコール類は、約１ｗｔ％未満、特に約０.５ｗｔ％未満または約０.１ｗｔ％未満の含水量を有する。他の成分と混和性である他の有機溶媒（または溶媒の混合物）もまた使用できる。

本開示により、ゾルゲル反応は、液相および／またはガス相のいずれか中で試薬と起こることができる。ゾルゲル反応のための典型的な反応条件は、２０℃〜１００℃の温度範囲であることができる。他の温度範囲も可能である。

次に、医療機器および／または医療機器の構成要素の生成方法は、（１）官能化されたコポリマーおよびゾルゲル調製物を用いた反応押し出し加工で強化コポリマーを調製すること、および（２）所定の形の医療機器構成要素に押し出しで調製された強化コポリマーを生成させることを含むことができる。本明細書中に既に記載したように、反応押し出し加工で強化コポリマーを調製することは、強化コポリマーを生成させるために、溶融加工の間にゾルゲル調製物と、官能化されたコポリマーとを組み合わせることを含む。強化コポリマーは、強化されたポリマーのゾルゲル調製および／または加工のいずれかを妨げない、質量％で充分な量のゾルゲル調製物を含むことができる。

本開示の強化コポリマーは、（１）それ自体で、（２）強化コポリマーの最終特性を変えるために、１種または２種以上の追加の熱可塑性樹脂（共ブロックポリマーＰＥＢＡＸ（商標）、ポリアミド）、ＰＥＴ等と混合してといったように、幾つかの異なる方法で利用できる。さらに最終の材料特性を高めるために、該技術分野で知られている他の成分を、この開示のグラフトポリマーにさらに加えてもよい。最終の組成物の質量％と比較して、全てのこれらの添加物は、一般的に比較的少量で使用される。本開示によって生成された反応押し出し強化コポリマーのための用途は、フィルム、射出成形品（例えば、拡張バルーン）、押し出されたプロファイル（ｅｘｔｒｕｄｅｄ ｐｒｏｆｉｌｅｓ）、繊維添加物、及びバリアー容器を含む。

本開示は、強化コポリマーを生成させるために、官能化されたコポリマーおよび無機成分の反応押し出し加工を提供する。本明細書中で使用される場合、"反応押し出し加工"は、所望の生成物を生成させるための、ポリマー押し出し加工中の化学反応の使用である。特に、本開示は、Ａ−ＢブロックコポリマーのＡブロックポリマーの上へ環状無水物の結合に続く、反応押し出し加工中のカップリング剤による無機成分の共有結合を提供する。

フリーラジカル開始剤、架橋剤、および他の反応性添加物を、本明細書に記載されたカップリング反応を起こし、そして／または促進させるために、反応押し出し加工に注入できる。さらに、反応押し出し加工が同種製品の生成を生じる場合、多少異質である製品は、この開示の範囲内にある。そうした工程および／または技術の例は、（１軸のまたは２軸シリンダーの）スクリュー押し出しをとりわけ含む混合工程を含むがこれらに限られない。

本開示の反応押し出し加工で使用される溶融押出機は、溶融反応押し出しの調製の間に幾つかの作業を行うように設計される。本開示の強化コポリマーは、反応押し出し加工で生成される。一態様では、混合を確実にするための適当な温度およびせん断/圧力条件下で、１軸または２軸押出機等の押出機で、Ａ−Ｂブロックコポリマー、カップリング剤（例えば、環状無水物）、フリーラジカル源、およびゾルゲル調製物を融合又は混合させるために、本開示によることが望ましい。

特に望ましい反応デバイスは、１つまたは２つ以上のポートを有する押出機である。例えば、反応デバイスは、複数の供給および放出ポートを可能とし、そして均一組成の官能化されたコポリマーおよび官能化されたコポリマー中でのゾルゲル調製物の均質分布を生成させるために不可欠である高度の配分性および分散性混合を提供する共回転、２軸押出機である。反応は、望ましくはポリマー溶融相；すなわち、バルク溶媒の不存在下で行われる。溶媒除去ステップが工程中に必要ないので、これは効率的な工程である。

一態様では、Ａ−Ｂブロックコポリマーが、溶融押出機に供給され、そして溶解される。Ａ−Ｂブロックコポリマーが溶融した後で、溶融押出機中に、カップリング剤（例えば、環状無水物）が供給され、そして溶融混合され、そしてさらに押出機シリンダーの下流で、官能化されたコポリマーを生成させるカップリング剤の改善された結合効率を与えるために、過酸化物等のフリーラジカル源が押出機に供給される。カップリング剤の結合を達成させるのに充分な長さの押し出しすなわち、充分な時間の後で、ゾルゲル調製物は、融解した官能化されたコポリマー流にペレットまたは粉末のいずれかで、押出機へのオープンスロート（ｏｐｅｎ ｔｈｒｏａｔ）を通して、またはサイドストリーム（ｓｉｄｅ ｓｔｒｅａｍ）押出機を通して供給される融解流として供給される。官能化されたコポリマーとゾルゲル調製物との溶融統合の後で、非グラフト化または未反応のカップリング剤（例えば、環状無水物）を除くために真空ポートを任意選択的に使用できる。

Ａ−Ｂブロックコポリマーの上へカップリング剤を結合させることによって、生じる官能化されたコポリマーは、ゾルゲル調製物とさらに相溶性かつ反応性となる。ゾルゲル調製物と本開示の官能化されたコポリマーとの相溶性は、カップリング剤の選択、結合のレベルおよび混合工程の条件によって、制御できる。ゾルゲル調製物と官能化されたコポリマーとの相溶性を設計することで、生じる強化コポリマーのより良好な加工性および改善された物理的特性となる。

次に、生じる強化コポリマーを、所定の形に多くの方法で加工できる。強化コポリマーに有用な加工は、射出成形、圧縮成形、オーバーモールディング、ディッピング、押し出し、回転成形、スラッシュ成型、紡糸、ブロー成形、高分子修飾、キャストフィルム製造、インフレーションフィルム製造および発泡を含むがこれらに限られない。さらに、生じる強化コポリマーはまた、医療機器の構成要素を形成させるために、基材上に被覆できまたは基材と共押し出しできる。

所定の形に含まれるのは、公知のバルーン拡張カテーテルおよび拡張バルーンの両方である。本発明の強化コポリマーを、フリーブローイング（ｆｒｅｅ− ｂｌｏｗｉｎｇ）等の公知技術によってまたは成形技術によって、拡張バルーンを形成するために使用できる。公知であるが、成形技術は、ブロー成形装置内に、本開示の強化コポリマーから生成されたポジショニング管を含むことができる。次に、型を越えて伸びる管の他端は、管の加圧の間に、クランプ、またはさもなければ密閉可能である一方で、管の一端は、加圧ガス源に接続できる。管はまた、引っ張りデバイスに固定できる。型内の管は、次に例えば材料が変形するまで等の、管の結晶の融点より低い所望の温度まで加熱される。加熱の間、または加熱後任意選択的に、バルーンが形成されるまで加圧ガスが管に適用され、そして任意選択的に管にも引っ張り力がかかり、型の所望の内部形状を満たす。バルーンおよび管は、次に室温まで冷まされる。次に、バルーンが鋳型から除去され、そして拡張カテーテルを組み立てるために、さらに加工できる。

本開示の強化コポリマーは、強化コポリマーの特性に悪影響のない他の成分と混ぜ合わせ可能である。追加成分として使用可能な例示的材料は、制限無く、顔料、抗酸化剤、安定剤、界面活性剤、加工用滑剤、イメージングエンハンサー、フィラー、およびその同類のものを含むであろう。

本開示は、種々の態様を参照して記載された。しかし、本開示の基本的な主題には、本開示の精神および範囲内にある、詳細な説明で説明されたものを超える多くの延長、変化、および改変があることが理解される。

本明細書中で引用された特許、特許文献、および出版物の完全な開示は、参照することによって、あたかもそれぞれの個々が取り込まれるように、それらの全てを取り込む。本開示の種々の改変および変更は、本開示の範囲および精神を離れることなく、当業者に明らかであろう。当然のことながら本開示が、本明細書中で説明した態様を具体的に説明することによって、必要以上に限定されることを目的とせず、そしてそうした態様は、以下の請求項によってのみ制限されることを意図する開示の範囲で、例としてのみ示される。

Claims (25)

1. 軟質セグメントおよび硬質セグメントを有するコポリマーと、
   該軟質セグメントに共有結合したカップリング剤と、
   強化コポリマーを生成するために、該コポリマーの該軟質セグメントに結合した無機成分と、
   を含んで成る強化コポリマー。
2. 該カップリング剤が、該硬質セグメントに共有結合していない、請求項１の強化コポリマー。
3. 該強化コポリマーが、該強化コポリマーを生成するために、該無機成分と反応押し出し加工を受ける官能化されたコポリマーから生成されている、請求項１または２のいずれか一項の強化コポリマー。
4. 該コポリマーが、該軟質セグメントのためのＡブロックおよび該硬質セグメントのためのＢブロックを有する、ブロックコポリマーおよびグラフトコポリマーの少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか一項の強化コポリマー。
5. 該Ａブロックのための該軟質セグメントポリマーが、ポリオキシアルケングリコール、ポリエチレンオクテンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリ（オキシプロピレン）（ＰＯＰ）、ポリエチレンブテンエラストマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求項４の強化コポリマー。
6. 該Ｂブロックのための該硬質セグメントポリマーが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項４の強化コポリマー。
7. 該Ｂブロックが、酸性官能性プレコポリマーおよびポリイミド官能性プレコポリマーの少なくとも１種から生成され、そして該Ａブロックが、ヒドロキシル官能性プレコポリマーから生成されて、前駆体ポリマーから該コポリマーが調製される、請求項４の強化コポリマー。
8. 該Ｂブロックが、酸性官能性プレコポリマーおよびポリイミド官能性プレコポリマーの少なくとも１種から生成され、そして該Ａブロックが、アミン官能性プレコポリマーから生成されて、前駆体ポリマーから該コポリマーが調製される、請求項４の強化コポリマー。
9. 該Ｂブロックが、イソシアネート官能性プレコポリマーおよびポリイミド官能性プレコポリマーの少なくとも１種から生成され、そして該Ａブロックが、ヒドロキシル官能性プレコポリマーから生成されて、前駆体ポリマーから該コポリマーが調製される、請求項４の強化コポリマー。
10. 該コポリマーが、ポリアミド/ポリエーテルブロックコポリマーである請求項１の強化コポリマー。
11. 該カップリング剤が、無水マレイン酸、無水コハク酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ドデシル無水コハク酸、無水フタル酸、無水ナド酸、無水ピロメリット酸、およびそれらの混合物からなる群から選択される環状無水物である、請求項１〜１０のいずれか一項の強化コポリマー。
12. 該無機成分が、ガラス繊維、ホウ素繊維、炭素およびグラファイト繊維、ウィスカー、石英およびシリカ繊維、セラミック繊維、金属繊維、ならびにゾルゲル調製物からなる群から選択される強化材料である、請求項１〜１１のいずれか一項の強化コポリマー。
13. 該無機成分が、少なくとも１種の金属アルコキシドから生成されたゾルゲル調製物である、請求項１〜１２のいずれか一項の強化コポリマー。
14. 該強化コポリマーが、拡張カテーテル用の拡張バルーンを形成させるために使用される、請求項１〜１３のいずれか一項の強化コポリマー。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項の強化コポリマーで調製された医療機器。
16. 官能化されたコポリマーを用意すること、
    無機成分を用意すること、
    該強化コポリマーを生成するために、反応押し出し加工中に官能化されたコポリマーと該無機成分とを反応させること、
    を含んで成る、強化コポリマーの調製方法。
17. 該官能化されたコポリマーが、硬質セグメントおよび軟質セグメントを含み、該軟質セグメントが、該軟質セグメントに共有結合したカップリング剤を有する、請求項１６の方法。
18. 該官能化されたコポリマーが、該軟質セグメントのためのＡブロックおよび該硬質セグメントのためのＢブロックを有する、ブロックコポリマーおよびグラフトコポリマーの少なくとも１種である、請求項１７の方法。
19. 該軟質セグメントポリマーを、環状無水物で官能化することを含む、請求項１７〜１８のいずれか一項の方法。
20. 該環状無水物で官能化された該軟質セグメントポリマーが、該反応押し出し加工において該無機成分と反応して、該強化コポリマーを生成する、請求項１９の方法。
21. 該軟質セグメントポリマーの官能化が、該軟質セグメントポリマーと該硬質セグメントポリマーとを共重合する前に起こり、該官能化されたコポリマーを生成する、請求項１７〜１９のいずれか一項の方法。
22. 該軟質セグメントポリマーの官能化が、該軟質セグメントポリマーと該硬質セグメントポリマーとを共重合した後で起こり、該官能化されたコポリマーを生成する、請求項１７〜１９のいずれか一項の方法。
23. 該無機成分を用意することが、ガラス繊維、ホウ素繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、ウィスカー、石英およびシリカ繊維、セラミック繊維、金属繊維、およびそれらの混合物からなる群から該無機成分を選択することを含む、請求項１６〜２２のいずれか一項の方法。
24. 該無機成分を用意することが、少なくとも１種の金属アルコキシドから生成されたゾルゲル調製物から該無機成分を生成することを含む、請求項１６〜２３のいずれか一項の方法。
25. 請求項１６〜２４のいずれか一項の方法から形成された、拡張カテーテルバルーン。