JP2017093908A - 金属医療用具及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性、及びこれらの性能の耐久性(摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の悪化抑制性)に優れた金属医療用具、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより形成されたプライマー層と、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により形成された該プライマー層上の機能層とを有する表面処理層が、金属表面の少なくとも一部に形成された金属医療用具。
【選択図】なし

Description

本発明は、金属医療用具及びその製造方法に関する。
ガイドワイヤーやステント等は、血管、気道、尿道、その他体腔又は組織内に挿入したり、挿入した後に留置して使用されているが、挿入時に、体内の組織等を損傷して炎症を引き起こしたり、患者に苦痛を与える懸念があるため、体内への挿入時における医療用具の摺動性の向上が求められている。また、体内に長期間留置されるステント等の表面にタンパク質や細胞が吸着すると、血栓になって血管が塞がる、等の問題も生じるため、吸着を極力抑制することも望まれている。
このような問題に対し、例えば、ガイドワイヤーやステント等の医療用具の表面を親水性樹脂やフッ素樹脂などでコーティングして表面に潤滑性を付与し、医療用具の摺動性を向上する方法、等が提案されている。
しかしながら、このような表面への樹脂コーティングや、更にコーティング後に硬化する方法では、特に、金属製医療用具の場合、コーティング樹脂が表面から容易に剥離、脱離して摺動性が低下する、医療用具の体内への留置中にタンパク質や細胞が徐々に付着する、等の問題がある。従って、摺動性、タンパク質や細胞の低吸着性の他、これらの性能の悪化抑制性も良好な金属医療用具の提供が望まれている。
本発明は、前記課題を解決し、摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性、及びこれらの性能の耐久性(摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の悪化抑制性)に優れた金属医療用具、及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより形成されたプライマー層と、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により形成された該プライマー層上の機能層とを有する表面処理層が、金属表面の少なくとも一部に形成された金属医療用具に関する。
前記金属塩含有親水性基は、アルカリ金属塩含有親水性基又はアルカリ土類金属塩含有親水性基であることが好ましい。
前記ハロゲン塩含有親水性基は、塩素塩含有親水性基であることが好ましい。
前記フッ素含有疎水性基は、パーフルオロオキシアルキレン基であることが好ましい。
本発明はまた、アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより金属表面をプライマー処理する工程1と、前記プライマー処理を施した表面を、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により機能化処理する工程2とを含む前述の金属医療用具の製造方法に関する。
前記工程2は、pH5以下の条件で行われることが好ましい。
前記製造方法は、前記工程2で得られた処理物を湿度50%以上の条件下で保持する工程3を含むことが好ましい。
本発明によれば、アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより形成されたプライマー層と、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により形成された該プライマー層上の機能層とを有する表面処理層が、金属表面の少なくとも一部に形成された金属医療用具であるので、当該金属医療用具は、摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性、及びこれらの性能の耐久性(摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の悪化抑制性)に優れたものである。
本発明の金属医療用具は、アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより形成されたプライマー層と、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により形成された該プライマー層上の機能層とを有する表面処理層が、金属表面の少なくとも一部に形成されたものである。
従来の表面処理、すなわち表面への樹脂コーティング等の手法で作製された金属医療用具は、金属表面と樹脂コーティング層(潤滑層)の間に化学的な結合が形成されていない等の理由により、手でこするなど、応力がかかると容易に剥離、脱離し、摺動性の維持特性(耐久性)に問題がある。更に、長期間留置する間に潤滑層が流れて取れていき、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の悪化という問題もある。
これに対し、本発明の金属医療用具は、金属表面に、アルコキシシランや置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランのプライマーにより形成されたプライマー層が存在すると共に、更に該プライマー層上にポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基やフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により形成された機能層が存在するものであるため、該シラン化合物がプライマーを介して金属表面に強固に固定化される。従って、摺動性や、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の性能に優れた機能層(潤滑層)が形成されるだけでなく、応力等による該機能層の剥離や脱離、長期間留置時の脱落等も抑制される結果、これらの性能の悪化も防止され、優れた耐久性も得ることが可能になる。
加えて、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基又はハロゲン塩含有親水性基を有するシラン化合物を用いると、これらの官能基が水との親和性が特に高いことに起因して、周りにより多くの水分子が保持され、当該水分子により流体潤滑が起こる。従って、これらのシラン化合物で機能化処理することで、金属医療用具の摺動性を顕著に向上できる。更に、長期間留置時に潤滑層が流れて取れていくことも充分に抑制されるため、低タンパク質吸着性や低細胞吸着性の悪化も防止できる。
一方、フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物を用いた場合、当該官能基により表面張力が著しく下がるため、金属医療用具の表面とその表面と接するもの(例えば、金属医療用具がガイドワイヤーである場合の、カテーテル内面や体細胞など)との間の分子の凝着力が大きく下がる。従って、金属医療用具の摺動性を大きく向上できる。更に、そのようなシラン化合物を用いた場合でも、長期間留置時に潤滑層が流れて取れていくことが充分に抑制されるので、同様に低タンパク質吸着性や低細胞吸着性の悪化も防止できる。
本発明の金属医療用具は、例えば、アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより金属表面をプライマー処理する工程1と、前記プライマー処理を施した表面を、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により機能化処理する工程2とを含む製造方法により作製できる。
工程1では、アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランを用いて、金属表面がプライマー処理される。前記アルコキシシラン及び前記変性アルコキシシランの少なくとも1種のプライマーを用いて、未処理の金属医療用具の金属表面を処理することで、該金属表面がプライマーにより形成されたプライマー層で被覆される。
工程1のプライマー処理は、未処理の金属医療用具の金属表面と前記プライマーを接触させることが可能な任意の方法で実施できる。例えば、前記金属表面への液状のプライマーやプライマーの溶液の塗布、噴霧(吹き付け)、液状のプライマーやプライマーの溶液への未処理の金属医療用具の浸漬、等の方法が挙げられる。処理後、公知の手法で、洗浄、乾燥等を適宜行ってもよい。なお、プライマーの溶液は、その種類に応じて、溶媒、濃度等を適宜選択して調製すればよい。
なお、工程1の前において、未処理の金属医療用具に、アセトン、エタノール等を用いた洗浄、乾燥等を必要に応じて行ってもよい。洗浄、乾燥条件は、適宜設定できる。
前記プライマーのアルコキシシラン、置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランは、プライマー層上を被覆するポリオキシアルキレン基等を有するシラン化合物との接着性等を考慮して適宜選択すればよいが、該アルコキシシラン、該変性アルコキシシランの炭素数は、本発明の効果が良好に得られるという点から、好ましくは1〜22、より好ましくは1〜16である。また、前記アルコキシシラン、前記変性アルコキシシランとして、公知のアルコキシ基や変性アルコキシ基を有する任意の化合物を使用できるが、同様の観点で、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びブトキシ基からなる群より選択される少なくとも1種を有するものが好ましい。なかでも、エトキシ基及び/又はブトキシ基を有するものがより好ましく、エトキシ基及びブトキシ基を有するものが更に好ましい。
前記アルコキシシランとしては、1個のアルコキシ基を有するモノアルコキシシラン、2個のアルコキシ基を有するジアルコキシシラン、3個のアルコキシ基を有するトリアルコキシシラン、4個のアルコキシ基を有するテトラアルコキシシランが挙げられ、下記式(I)で示される化合物等を使用できる。
11 Si(OR124−k (I)
(式中、各々のR11、R12は、同一若しくは異なって、炭素数1〜8の飽和又は不飽和炭化水素基を表し、R11とR12は同一の基でも異なる基でもよい。kは0〜3の整数を表す。)
なかでも、2個以上のアルコキシ基を有する化合物が好ましく、3個以上のアルコキシ基を有する化合物がより好ましい。
11、R12の炭素数は、好ましくは1〜6、より好ましくは1〜4である。R11、R12は、飽和炭化水素基であることが好ましい。
具体的なモノアルコキシシランとしては、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルプロポキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリプロピルプロポキシシランなどが挙げられる。ジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、ジプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。トリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシランなどが挙げられる。テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジブトキシジエトキシシラン、ブトキシトリエトキシシラン、エトキシトリエトキシシランなどが挙げられる。
本発明では、前記アルコキシシランとして、下記式(II)で示される化合物も好適に使用できる。
(R21O)Si(OR22 (II)
(式中、R21及びR22は、同一若しくは異なって、炭素数1〜8の飽和又は不飽和炭化水素基を表す。平均値として、m+n=4、m≧n≧0である。)
21、R22の炭素数は、好ましくは1〜6、より好ましくは1〜4である。また、R21、R22は、飽和炭化水素基であることが好ましい。
前記式(II)で示されるシラン化合物としては、例えば、下記式(II−1)で示されるブトキシ/エトキシ系テトラアルコキシシラン(フロロテクノロジー製「プライマーコートPC−3B」)を使用できる。
式(II−1)
(HC−CH−CH−CH−O−)−Si−(O−CH−CH
(式中、平均値として、m+n=4、m>n>0である。)
前記置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランとしては、モノアルコキシシラン等の前記アルコキシシランを構成するアルコキシ基(−OR)中の炭化水素基(R)がアミノ基、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基等の置換基で置換された化合物、等が挙げられる。なお、前記変性アルコキシシランとして、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基、フッ素含有疎水性基を有さない化合物を使用してもよい。
工程2では、工程1のプライマー処理を施した表面(プライマー層が形成された金属医療用具の該プライマー層表面)に、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物を用いて、更に機能化処理が施される。所定のシラン化合物を用いてプライマー層上に更に処理を施すことで、プライマー層上が当該シラン化合物により形成された機能層で被覆される。これにより、該シラン化合物がプライマーを介して金属表面に強固に固定化され、摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の他、これらの性能の耐久性等、種々の機能性を付与できる。
工程2の機能化処理は、プライマー層を形成した金属医療用具の該プライマー層表面と所定のシラン化合物を接触させることが可能な任意の方法で実施できる。例えば、前記プライマー層表面への液状のシラン化合物やシラン化合物の溶液の塗布、噴霧(吹き付け)、液状のシラン化合物やシラン化合物の溶液へのプライマー層を形成した金属医療用具の浸漬、等の方法が挙げられる。処理後、公知の手法で、洗浄、乾燥等を適宜行ってもよい。なお、シラン化合物の溶液は、その種類に応じて、溶媒、濃度等を適宜選択して調製すればよい。
工程2の機能化処理は、加水分解反応の促進の観点から、液状のシラン化合物やシラン化合物の溶液をpH5以下の条件に調整して実施することが好ましく、pH2〜4に調整することがより好ましい。pHの調整は、酸、アルカリの添加など、従来公知の方法で調整すればよく、酸としては、硫酸、硝酸、塩酸などの無機酸、酢酸などの有機酸等、アルカリとしては、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等、が挙げられる。
工程2のポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物は、これらの官能基を少なくとも1個有するシラン化合物であれば特に限定されない。
ポリオキシアルキレン基を有するシラン化合物としては、例えば、加水分解性基及びポリオキシアルキレン基を有するシラン化合物(1分子内)を使用できる。加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基など、ポリオキシアルキレン基としては、ポリオキシメチレン基、ポリオキシエチレン基等の直鎖状又は分岐鎖状のポリアルキレンエーテル構造を有する2価の基など、が挙げられる。
上記ポリオキシアルキレン基を有するシラン化合物として、例えば、下記一般式(1)、(2)で表されるシラン化合物を好適に使用できる。
Figure 2017093908
(式(1)中、Aは、水素原子、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアシル基を表す。Raは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基を表す。Rbは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基を表す。Rc、Rd及びReは、同一又は異なって、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。ただし、Rc、Rd及びReの少なくとも1つは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基である。xは、RaOで表されるオキシアルキレン基の繰り返し単位数を表し、2〜500の整数である。)
水との親和性の観点から、Aは、水素原子、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜2のアルキル基、又は直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜2のアシル基が好ましい。同様の観点から、Raは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基が好ましく、Rbは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基が好ましい。
水との親和性の観点から、Rc、Rd、Reは、ハロゲン原子、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基が好ましい。なかでも、Rc、Rd、Reの少なくとも1つが、塩素原子等のハロゲン原子、直鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基であることがより好ましく、塩素原子、直鎖状の炭素数1〜2のアルコキシ基であることが更に好ましい。同様の観点から、xは、4〜200が好ましく、5〜200がより好ましい。
Figure 2017093908
(式(2)中、Rfは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基を表す。Rg及びRhは、同一又は異なって、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基を表す。Ri、Rj、Rk、Rl、Rm及びRnは、同一又は異なって、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。ただし、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm及びRnの少なくとも1つは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基である。yは、RfOで表されるオキシアルキレン基の繰り返し単位数を表し、2〜500の整数である。)
分子の回転運動性又は屈曲性の観点から、Rfは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数2〜3のアルキレン基が好ましい。親水性又は加水分解性の観点から、Rg及びRhは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基が好ましい。
親水性又は加水分解性の観点から、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rnは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基が好ましい。なかでも、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rnの少なくとも1つが、直鎖状の炭素数1〜2のアルコキシ基であることがより好ましい。分子の回転運動性又は屈曲性の観点から、yは、4〜200が好ましく、5〜200がより好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物の好適例としては、下記式(1−1)〜(1−3)で表される化合物、上記一般式(2)で表される化合物の好適例としては、下記式(2−1)〜(2−2)で表される化合物、等が挙げられる。
Figure 2017093908
Figure 2017093908
上記ポリオキシアルキレン基を有するシラン化合物の市販品としては、Gelest社製のSIA0078.0(上記式(1−1)で表される化合物)、SIH6188.0(上記式(1−2)で表される化合物)、SIM6492.57(上記式(1−3)で表される化合物)、SIB1824.84(上記式(2−1)で表される化合物)、SIB1660.0(上記式(2−2)で表される化合物)などが挙げられる。
金属塩含有親水性基を有するシラン化合物としては、例えば、加水分解性基及び金属塩含有親水性基を有するシラン化合物(1分子内)を使用できる。加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基など、金属塩含有親水性基としては、カルボン酸金属塩、ホスホン酸エステル金属塩、スルホン酸金属塩など、が挙げられる。金属塩含有親水性基における金属は特に限定されないが、水の保持性が向上する点から、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属が好ましい。
上記金属塩含有親水性基を有するシラン化合物は、メトキシシリル基(トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリヒドロキシシリル基等)、エトキシシリル基等の加水分解性基を有するアルコキシシリル基;ヒドロキシシリル基、特にアルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。
なかでも、上記金属塩含有親水性基を有するシラン化合物として、例えば、下記一般式(3)、(4)で表されるシラン化合物を好適に使用できる。
Figure 2017093908
(式(3)中、Ro、Rp及びRqは、同一又は異なって、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。ただし、Ro、Rp及びRqの少なくとも1つは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基である。Rr及びRsは、同一又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜7のアルキレン基を表す。Xは、同一又は異なって、金属塩含有親水性基を表す。rは、0又は1である。)
水との親和性の観点から、Ro、Rp、Rqの少なくとも1つが、直鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基、ヒドロキシ基であることが好ましい。同様の観点から、Rr、Rsは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキレン基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基が更に好ましい。
X(金属塩含有親水性基)は、下記一般式で表される3つの官能基などが挙げられる。なかでも、潤滑性、摺動性の観点からは、最下段の官能基(スルホン酸基金属塩含有基)が好ましい。
Figure 2017093908
(式中、Ryは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基を表す。Rzは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基を表す。Zは、1価の金属イオンを表す。*は、結合手を表す。)
Figure 2017093908
(式(4)中、Rt、Ru及びRvは、同一又は異なって、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。ただし、Rt、Ru及びRvの少なくとも1つは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基である。Rwは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基を表す。Rxは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基を表す。Xは、同一又は異なって、金属塩含有親水性基を表す。zは、RxOで表されるオキシアルキレン基の繰り返し単位数を表し、0〜500の整数である。)
水との親和性の観点から、Rt、Ru、Rvの少なくとも1つが、直鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基、ヒドロキシ基であることが好ましい。同様の観点から、Rwは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基がより好ましい。同様の観点から、Rxは、炭素数1〜2のアルキレン基が好ましい。
X(金属塩含有親水性基)は、上記一般式(3)におけるXと同様である。同様の観点から、RxOで表されるオキシアルキレン基を含む場合、zは、2〜500が好ましく、5〜200がより好ましく、7〜200が更に好ましい。
上記一般式(3)、(4)で表される化合物の好適例としては、下記式(3−1)、(4−1)、(4−2)で表される化合物、等が挙げられる。
Figure 2017093908
上記金属塩含有親水性基を有するシラン化合物の市販品としては、Gelest社製のSIT8402.0(上記式(3−1)で表される化合物)、SIT8378.5(上記式(4−1)で表される化合物)、SIT8192.2(上記式(4−2)で表される化合物)などが挙げられる。
上記ハロゲン塩含有親水性基を有するシラン化合物としては、加水分解性基及びハロゲン塩含有親水性基を有するシラン化合物(1分子内)を使用できる。加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基など、ハロゲン塩含有親水性基としては、アンモニウムハロゲン塩など、が挙げられる。ハロゲン塩含有親水性基におけるハロゲンは特に限定されないが、水の保持性が向上する点から、塩素、臭素が好ましく、塩素がより好ましい。
上記ハロゲン塩含有親水性基を有するシラン化合物は、メトキシシリル基(トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリヒドロキシシリル基等)、エトキシシリル基等の加水分解性基を有するアルコキシシリル基;ヒドロキシシリル基、特にアルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。
なかでも、上記ハロゲン塩含有親水性基を有するシラン化合物としては、例えば、下記一般式(5)で表されるシラン化合物、下記一般式(6A)で表される結合単位6Aと下記一般式(6B)で表される結合単位6Bとを含むシラン化合物を好適に使用できる。なかでも、潤滑性、摺動性の観点からは、下記一般式(6A)で表される結合単位6Aと下記一般式(6B)で表される結合単位6Bとを含むシラン化合物が好ましい。
Figure 2017093908
(式中、R101、R102及びR103は、同一又は異なって、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。ただし、R101、R102及びR103の少なくとも1つは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基である。R104は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜7のアルキレン基を表す。R105、R106及びR107は、同一又は異なって、水素原子、又は、エーテル結合を有していてもよい直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキル基を表す。X′は、ハロゲン原子を表す。)
水との親和性の観点から、R101、R102、R103の少なくとも1つが、直鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基であることが好ましい。同様の観点から、R104は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキレン基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基が更に好ましい。
水との親和性の観点から、R105、R106、R107は、水素原子、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基、イソブチル基等)、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルコキシアルキル基(メトキシメチル基、メトキシエチル基、メトキシプロピル基、メトキシイソプロピル基等)が好ましい。なお、R105、R106、R107の直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキル基がエーテル結合を有する場合、エーテル結合の挿入位置は特に制限されず、また、アルキル基1つ当たりエーテル結合は1つ挿入されていてもよいし、2つ以上挿入されていてもよい。
水の保持性の観点から、X′は、塩素原子、臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。
Figure 2017093908
(式中、R111、R112及びR113は、同一又は異なって、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキル基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。ただし、R111、R112及びR113の少なくとも1つは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基である。R114は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜7のアルキレン基を表す。R115は、水素原子、又は、エーテル結合を有していてもよい直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキル基を表す。R116は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基を表す。X′は、ハロゲン原子を表す。naは1以上の整数である。)
Figure 2017093908
(式中、R117は、水素原子、又は、エーテル結合を有していてもよい直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキル基を表す。R118は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基を表す。nbは1以上の整数である。)
上記一般式(6A)におけるR111、R112、R113の少なくとも1つが、直鎖状の炭素数1〜3のアルコキシ基であることが好ましい。同様の観点から、R114は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキレン基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基が更に好ましい。
水との親和性の観点から、上記一般式(6A)におけるR115は、水素原子、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキル基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルコキシアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。なお、R115の直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜5のアルキル基がエーテル結合を有する場合、エーテル結合の挿入位置は特に制限されず、また、アルキル基1つ当たりエーテル結合は1つ挿入されていてもよいし、2つ以上挿入されていてもよい。
水との親和性の観点から、上記一般式(6A)におけるR116は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜3のアルキレン基がより好ましい。上記一般式(6A)におけるX′は、上記一般式(5)におけるX′と同様である。naは、好ましくは2〜500、より好ましくは3〜100、更に好ましくは3〜50である。
上記一般式(6B)におけるR117は、上記一般式(6A)におけるR115と同様である。R118は、上記一般式(6A)におけるR116と同様である。nbは、好ましくは2〜500、より好ましくは3〜100、更に好ましくは3〜50である。
上記結合単位6Aと結合単位6Bとを含むシラン化合物において、結合単位6Aの繰り返し数(na)と結合単位6Bの繰り返し数(nb)の合計の繰り返し数(na+nb)は、2〜1000の範囲が好ましく、5〜200の範囲がより好ましい。
上記結合単位6Aと結合単位6Bとを含むシラン化合物において、結合単位6Aの含有量は、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上であり、また、好ましくは75モル%以下、より好ましくは50モル%以下、更に好ましくは40モル%以下である。他方、結合単位6Bの含有量は、好ましくは25モル%以上、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは60モル%以上であり、また、好ましくは95モル%以下、より好ましくは90モル%以下である。これにより、本発明の効果がより好適に得られる。
なお、上記結合単位6A、6Bの含有量は、結合単位6A、6Bがシラン化合物の末端に位置する場合も含む量である。結合単位6A、6Bがシラン化合物の末端に位置する場合の形態は特に限定されず、結合単位6A、6Bを表す上記一般式(6A)、(6B)に対応するユニットを形成していればよい。
上記結合単位6Aと結合単位6Bとを含むシラン化合物は、その他の結合単位を含んでいてもよいが、結合単位6A及び6Bの合計含有量は、好ましくは95モル%以上、より好ましくは98モル%以上、特に好ましくは100モル%である。なお、上記結合単位6Aと結合単位6Bとを含むシラン化合物における各結合単位の結合順序は特に制限されず、ランダム状であってもよいし、ブロック状であってもよいし、交互であってもよい。
上記結合単位6Aと結合単位6Bとを含むシラン化合物の重量平均分子量は、1000〜10000の範囲が好ましい。これにより、本発明の効果をより好適に得られる。
なお、本発明において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用い、標準ポリスチレン換算により測定できる。
上記一般式(5)で表されるシラン化合物、上記一般式(6A)で表される結合単位6Aと上記一般式(6B)で表される結合単位6Bとを含むシラン化合物の好適例としては、下記式(5−1)、(5−2)で表される化合物、下記式(6A−1)で表される結合単位6A−1と下記式(6B−1)で表される結合単位6B−1とを含む化合物、等が挙げられる。
Figure 2017093908
上記ハロゲン塩含有親水性基を有するシラン化合物の市販品としては、Gelest社製のSIB1500.0(上記式(5−1)で表される化合物)、SIT8415.0(上記式(5−2)で表される化合物)、SSP−060(上記式(6A-1)で表される結合単位と上記式(6B−1)で表される結合単位とを有する化合物)などが挙げられる。
上記フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物としては、例えば、パーフルオロエーテル構造を持つシラン化合物が好ましく、具体的には、加水分解性基及びパーフルオロポリエーテル基を持つシラン化合物(1分子内)などが挙げられる。加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基など、上記パーフルオロエーテル基(パーフルオロオキシアルキレン基)としては、直鎖状のパーフルオロポリアルキレンエーテル構造を有する2価の基など、が挙げられる。また、上記フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物は、パーフルオロアルキル基などのフルオロアルキル基を有することが好ましい。
上記フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物としては、下記一般式(7)、(8)で表されるシラン化合物を好適に使用できる。
Figure 2017093908
(式中、Rfは、パーフルオロアルキル基を表す。Zは、フッ素又はトリフルオロメチル基を表す。a、b、c、d、eは、同一若しくは異なって、0又は1以上の整数を表し、a+b+c+d+eは、1以上であり、a、b、c、d、eで括られた各繰り返し単位の存在順序は、式中で限定されない。Yは、水素又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Xは、水素、臭素又はヨウ素を表す。Rは、水酸基又は加水分解可能な置換基を表す。Rは、水素又は1価の炭化水素基を表す。lは、0、1又は2を表す。mは1、2又は3を表す。nは、1以上の整数を表す。なお、2つの*は、当該箇所同士で直接結合していることを表している。)
Rfは、一般的な有機含有フッ素ポリマーを構成するパーフルオロアルキル基であれば特に限定されず、例えば、炭素数1〜16の直鎖状又は分岐鎖状のものが挙げられる。なかでも、CF−、C−、C−が好ましい。
a、b、c、d、eは、上記フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物の主骨格を構成するパーフルオロポリエーテル鎖の繰り返し単位数を表し、それぞれ独立して0〜200が好ましく、0〜50がより好ましい。また、a+b+c+d+e(a〜eの合計)は、好ましくは、1〜100である。なお、a、b、c、d、eで括られた各繰り返し単位の存在順序は、上記一般式(7)ではこの順で記載しているが、この順に限定されず、順序は任意である。
Yで示される炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。Xが臭素又はヨウ素である場合、上記フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物は、化学結合が生成され易い。
で示される加水分解可能な置換基は特に限定されないが、ハロゲン、−OR201、−OCOR201、−OC(R201)=C(R202、−ON=C(R201、−ON=CR203等が好ましい。ここで、R201は脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基、R202は水素又は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基、R203は炭素数3〜6の2価の脂肪族炭化水素基を表す。より好ましくは、塩素、−OCH、−OCである。
で示される1価の炭化水素基は特に限定されないが、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が好ましく、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。
lは、パーフルオロポリエーテル鎖を構成する炭素とこれに結合するケイ素との間に存在するアルキレン基の炭素数を表し、好ましくは0である。mは、ケイ素に結合する置換基Rの結合数を表し、該Rが結合していない部分の該ケイ素にはRが結合する。nの上限は特に限定されないが、好ましくは1〜10の整数である。
Figure 2017093908
(式中、Rfは、−(C2k)O−(kは1〜6の整数)で表される単位を含み、分岐を有しない直鎖状のパーフルオロポリアルキレンエーテル構造を有する2価の基を表す。Rは、同一若しくは異なって炭素原子数1〜8の1価炭化水素基を表す。Xは、同一若しくは異なって加水分解性基又はハロゲン原子を表す。sは、同一若しくは異なって0〜2の整数を表す。tは、同一若しくは異なって1〜5の整数を表す。h、iは、同一若しくは異なって2又は3を表す。)
Rfで示される基は特に限定されないが、sが各々0である場合、上記一般式(8)中の酸素原子に結合するRf基の末端は、酸素原子でないことが好ましい。また、Rfにおけるkとしては、1〜4の整数が好ましい。このRfで示される基としては、具体的には、−CFCFO(CFCFCFO)CFCF−(式中、jは1以上、好ましくは1〜50、より好ましくは10〜40の整数である)、−CF(OC−(OCF−(式中、p及びqは、それぞれ、1以上、好ましくは1〜50、より好ましくは10〜40の整数で、かつp+qの和は、10〜100、好ましくは20〜90、より好ましくは40〜80の整数であり、式中の繰り返し単位の(OC)及び(OCF)の配列はランダムである)などが挙げられる。
は、好ましくは炭素原子数1〜3の1価炭化水素基であり、具体的には、メチル基等が挙げられる。
で示される加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基;メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基等のアルコキシアルコキシ基;アリロキシ基、イソプロペノキシ基等のアルケニルオキシ基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基等のアシロキシ基;ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基等のケトオキシム基;N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N−プロピルアミノ基、N−ブチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基等のアミノ基;N−メチルアセトアミド基、N−エチルアセトアミド基等のアミド基;N,N−ジメチルアミノオキシ基、N,N−ジエチルアミノオキシ基等のアミノオキシ基などが挙げられる。また、Xで示されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。なかでも、メトキシ基、エトキシ基、イソプロペノキシ基、塩素原子が好ましい。
sは1が好ましく、tは3が好ましい。h、iは、加水分解性の観点から、3が好ましい。
上記フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物の重量平均分子量は、離型作用の持続性の点から、1000〜10000の範囲が好ましい。
上記フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物の市販品としては、オプツールDSX(ダイキン工業(株)製)、KY−130(信越化学工業(株)製)などが挙げられる。
上記製造方法では、前記工程2の後、更に該工程2で得られた処理物(表面処理済の金属医療用具)を湿度50%以上の条件下で保持する工程3が行われることが好ましい。これにより、機能層(潤滑層)の耐久性が更に向上するため、本発明の効果が顕著に得られる。前記湿度は、60%以上がより好ましく、80%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、例えば、100%が好ましい。
湿度50%以上の条件下に保持する時間、温度は、本発明の効果が考慮して適宜設定すればよく、例えば、20〜60時間保持することが好ましく、また、20〜60℃で保持することが好ましい。
以上の製造方法等により作製された本発明の金属医療用具は、潤滑性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の他、これらの耐久性も好適に付与される。前記金属医療用具は、前記プライマー層と前記機能層とを有する前記表面処理層を金属表面の一部に形成したものでも、全部に形成したものでもよい。
金属医療用具の用途としては、ガイドワイヤー、ステント、針、スタイレット、金属管などが挙げられる。特にガイドワイヤーの場合、潤滑性の付与、表面の潤滑層の耐久性向上、摺動性の低下抑制効果が有効に働くため、体腔や組織内での挿入性、押し込み性、摺動性やそれらの持続性が向上し、本発明の効果が顕著に発揮される。他方、ステントの場合、低タンパク質吸着性や低細胞吸着性の付与、表面の潤滑層の耐久性向上(低タンパク質吸着性や低細胞吸着性の悪化抑制効果)が有効に働くため、長期間体内に留置する間に潤滑層が流れて取れていくのを防ぎ、ステント表面にタンパク質や細胞が付着するのを妨げる効果が持続し、本発明の効果が顕著に発揮される。
金属医療用具の構成材料として、例えば、ステンレス、ニッケル−チタン合金、鉄、チタン、アルミニウム、スズ、亜鉛−タングステン合金などの金属が挙げられる。なかでも、ステンレス、ニッケル−チタン合金が好適である。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
(実施例1)
SUS製のガイドワイヤー(芯線)をアセトンで洗浄し、乾燥した。乾燥したガイドワイヤーをプライマーコートPC−3B((株)フロロテクノロジー製、上記式(II−1)で表されるブトキシ/エトキシ系テトラアルコキシシラン)に浸漬し、引き上げて、乾燥させた。
次に、プライマー処理して乾燥したガイドワイヤーを10質量%に調整したSIM6492.57(Gelest社製、上記式(1−3)で表される化合物)水溶液中に30分浸漬した後、取り出して室温(25℃)、湿度90%の湿潤下で24時間放置した。そののち水で洗浄して乾燥し、表面処理ガイドワイヤーを得た。
(実施例2)
SIM6492.57水溶液に代えて、SIB1824.84(Gelest社製、上記式(2−1)で表される化合物)水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例3)
SIM6492.57水溶液に代えて、SIT8402.0(Gelest社製、上記式(3−1)で表される化合物)水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例4)
SIM6492.57水溶液に代えて、SIT8378.5(Gelest社製、上記式(4−1)で表される化合物)水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例5)
SIM6492.57水溶液に代えて、0.1質量%に調整したオプツールDSX(ダイキン工業(株)製、フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物)のパーフルオロヘキサン溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例6)
SUS製のガイドワイヤー(芯線)に代えて、ニッケル−チタン合金製のガイドワイヤー(芯線)を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例7)
SUS製のガイドワイヤー(芯線)に代えて、ニッケル−チタン合金製のガイドワイヤー(芯線)を用いた以外は、実施例2と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例8)
SUS製のガイドワイヤー(芯線)に代えて、ニッケル−チタン合金製のガイドワイヤー(芯線)を用いた以外は、実施例3と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例9)
SUS製のガイドワイヤー(芯線)に代えて、ニッケル−チタン合金製のガイドワイヤー(芯線)を用いた以外は、実施例4と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例10)
SUS製のガイドワイヤー(芯線)に代えて、ニッケル−チタン合金製のガイドワイヤー(芯線)を用いた以外は、実施例5と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例11)
SIM6492.57水溶液に代えて、SIT8192.2(Gelest社製、上記式(4−2)で表される化合物)水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例12)
SIM6492.57水溶液に代えて、SIB1500.0(Gelest社製、上記式(5−1)で表される化合物)水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例13)
SIM6492.57水溶液に代えて、SIB1500.0(Gelest社製、上記式(5−1)で表される化合物)水溶液(酢酸でpH4に調整したもの)を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(実施例14)
SIM6492.57水溶液に代えて、SSP−060(Gelest社製、上記式(6A−1)で表される結合単位と上記式(6B−1)で表される結合単位とを有する化合物)水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面処理ガイドワイヤーを作製した。
(比較例1)
SUS製のガイドワイヤー(芯線)をアセトンで洗浄し、乾燥しただけのものを使用した。
(比較例2)
ニッケル−チタン合金製のガイドワイヤー(芯線)をアセトンで洗浄し、乾燥しただけのものを使用した。
実施例、比較例で作製した表面処理ガイドワイヤー又はガイドワイヤーを以下の方法で評価した。
<摺動性評価>
表面処理ガイドワイヤー又はガイドワイヤーに水をつけて手で擦る手法により、摺動性を官能評価した。
(評価結果)
SUS製のガイドワイヤーについて、比較例1のガイドワイヤーに比べ、実施例1〜5及び実施例11〜14の表面処理ガイドワイヤーはつるつる感があり、摺動性が良好であった。特に実施例11と実施例14のつるつる感が高かった。更に、100回擦った後でも、つるつる感に変化がなく、摺動性の低下抑制性にも優れていた。ニッケル−チタン合金製のガイドワイヤーも同様に、比較例2のガイドワイヤーに比べ、実施例6〜10の表面処理ガイドワイヤーは、摺動性が良好で、その低下抑制性に優れていた。
<タンパク質吸着性・細胞吸着性>
表面処理ガイドワイヤー又はガイドワイヤーに対するタンパク質の吸着性、細胞の吸着性を評価した。
(評価結果)
プライマー層上の機能層を、ポリオキシアルキレン基を有するシラン化合物により形成した実施例1、2、6、7は、タンパク質や細胞の吸着量が少なく、金属塩含有親水性基を有するシラン化合物を用いた実施例3、4、8、9、11は、更に吸着量が少なかった。ハロゲン塩含有親水性基を有するシラン化合物を用いた実施例12〜14は、金属塩含有親水性基を有するシラン化合物を用いたケースより若干吸着量が多いものの、比較例1〜2の非処理ガイドワイヤー(金属)に比べ、吸着量がかなり少なかった。フッ素含有疎水性基を有するシラン化合物を用いた実施例5、10も吸着量が少なかった。更に、実施例は、タンパク質や細胞の吸着、洗浄を繰り返しても、低吸着性が維持されていた。
以上から、所定のプライマー層、所定のシラン化合物層からなる表面処理層を金属表面に形成することで、摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性、及びこれらの性能の耐久性(摺動性、低タンパク質吸着性、低細胞吸着性の悪化抑制性)に優れた金属医療用具を提供できることが明らかとなった。

Claims (7)

  1. アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより形成されたプライマー層と、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により形成された該プライマー層上の機能層とを有する表面処理層が、金属表面の少なくとも一部に形成された金属医療用具。
  2. 前記金属塩含有親水性基がアルカリ金属塩含有親水性基又はアルカリ土類金属塩含有親水性基である請求項1記載の金属医療用具。
  3. 前記ハロゲン塩含有親水性基が塩素塩含有親水性基である請求項1記載の金属医療用具。
  4. 前記フッ素含有疎水性基がパーフルオロオキシアルキレン基である請求項1記載の金属医療用具。
  5. アルコキシシラン又は置換アルコキシ基を有する変性アルコキシシランにより金属表面をプライマー処理する工程1と、
    前記プライマー処理を施した表面を、ポリオキシアルキレン基、金属塩含有親水性基、ハロゲン塩含有親水性基又はフッ素含有疎水性基を有するシラン化合物により機能化処理する工程2とを含む請求項1〜4のいずれかに記載の金属医療用具の製造方法。
  6. 前記工程2がpH5以下の条件で行われる請求項5記載の金属医療用具の製造方法。
  7. 前記工程2で得られた処理物を湿度50%以上の条件下で保持する工程3を含む請求項5又は6記載の金属医療用具の製造方法。
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