JP2018153441A - Artificial joint material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人工関節用材料に関する。より詳しくは、人工関節の摺動部の材料として好適に用いることができる人工関節用材料に関する。 The present invention relates to an artificial joint material. More specifically, the present invention relates to an artificial joint material that can be suitably used as a material for a sliding portion of an artificial joint.
近年、肩、肘、股関節、膝関節等の関節部位の重度の障害の治療法の１つとして、関節部位を人工物（人工関節）に置き換える処置が行われている。生体の関節は摩擦係数が０．０１以下で非常に滑り性が良好なのに対し、現在、実用に供されている人工関節は摺動部の摩擦係数は生体のそれに比べて１桁から２桁も大きいのが現状である。
このような現状に対し、より高性能な材料を目指した開発が行われており、摺動部に超高分子量ポリエチレンを用いることが提案されている（非特許文献１参照）。
In recent years, as one of the treatment methods for severe disorders of joint parts such as the shoulder, elbow, hip joint, and knee joint, a treatment for replacing the joint part with an artificial object (artificial joint) has been performed. The joints of living bodies have a friction coefficient of 0.01 or less and very good sliding properties, whereas the artificial joints currently in practical use have a friction coefficient of one to two digits compared to that of living bodies. The current situation is large.
In response to this situation, development aimed at higher performance materials has been carried out, and it has been proposed to use ultrahigh molecular weight polyethylene for the sliding portion (see Non-Patent Document 1).
上記のとおり、人工関節は摩擦係数の点で生体の関節に及ばないのが現状である。体内に埋め込んで使用される人工関節は、より生体の関節に近い滑らかな動きを実現するものが望ましいため、より摩擦係数が低い人工関節用材料の開発が求められている。 As described above, the present situation is that artificial joints do not reach biological joints in terms of friction coefficient. Since it is desirable that the artificial joint used by being implanted in the body realizes a smooth movement closer to that of a living body, development of a material for an artificial joint having a lower friction coefficient is demanded.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れた摺動性を有する人工関節用材料を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said present condition, and aims at providing the material for artificial joints which has the outstanding slidability.
本発明者は、優れた摺動性を有する人工関節用材料について検討したところ、グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体が、生体内の体液が存在する環境下において摩擦係数が低く、これにより摺動性に優れる人工関節の材料として適していることを見出し、本発明に到達したものである。 The present inventor examined an artificial joint material having excellent slidability. As a result, a polymer having a structural unit derived from a glycerol group-containing monomer has a coefficient of friction in an environment where bodily fluids exist in vivo. It has been found that it is suitable as a material for an artificial joint that is low and excellent in slidability. Thus, the present invention has been achieved.
すなわち本発明は、グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体を含むことを特徴とする人工関節用材料である。 That is, the present invention is an artificial joint material comprising a polymer having a structural unit derived from a glycerol group-containing monomer.
本発明の人工関節用材料は、生体内の体液が存在する環境下での摩擦係数が低いことから、摺動性に優れる人工関節の材料として好適に用いることができる。 Since the artificial joint material of the present invention has a low coefficient of friction in an environment where bodily fluids exist in the living body, it can be suitably used as a material for an artificial joint having excellent slidability.
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を２つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
The present invention is described in detail below.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.
＜グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体＞
本発明の人工関節用材料は、グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体（以下においては、グリセロール基含有重合体とも記載する）を含むことを特徴とする。
生体関節の潤滑機構では、体液による流体潤滑機構が働いていると考えられ、このため、人工関節の摺動面表面を親水性にすることで安定な流体潤滑面を形成することが摺動性を高めるうえで有利であると考えられる。
グリセロール基含有重合体は、非常に親水性に優れた重合体であることから、グリセロール基含有重合体で人工関節の摺動部を形成することで摩擦係数が低く摺動性に優れた人工関節とすることができる。
<Polymer having structural unit derived from glycerol group-containing monomer>
The artificial joint material of the present invention includes a polymer having a structural unit derived from a glycerol group-containing monomer (hereinafter also referred to as a glycerol group-containing polymer).
It is considered that the fluid lubrication mechanism using body fluids is working in the lubrication mechanism for living joints. It is considered to be advantageous in increasing
Glycerol group-containing polymers are very hydrophilic polymers, so the artificial joints with a low coefficient of friction and excellent slidability by forming sliding parts of artificial joints with glycerol group-containing polymers. It can be.
上記グリセロール基含有単量体由来の構造単位としては、グリセロール基とエチレン性不飽和結合部位とを有する単量体由来の構造単位であれば特に制限されないが、下記式（１−１）及び／又は（１−２）； The structural unit derived from the glycerol group-containing monomer is not particularly limited as long as it is a structural unit derived from a monomer having a glycerol group and an ethylenically unsaturated bond site, but the following formula (1-1) and / or Or (1-2);
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、又は、＊−Ｒ３−Ｙを表す。Ｒ３は−ＣＨ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−を表す。Ｘ１、Ｙは、下記式（２）で表される基、もしくは＊−ＣＯ−Ｏ−Ｒ４（Ｒ４は炭素数１〜２４の有機基）を表し、Ｘ１、Ｙの少なくともいずれか１つは下記式（２）で表される基である。Ｘ２は、下記式（２）で表される基を表す。） (In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or * —R 3 —Y. R 3 represents —CH 2 — or —CH 2 CH 2 —. X 1 and Y represent the following formulae. Represents a group represented by (2) or * —CO—O—R 4 (R 4 is an organic group having 1 to 24 carbon atoms), and at least one of X 1 and Y is represented by the following formula (2): X 2 represents a group represented by the following formula (2).)
（式中、Ｒ２は、−ＣＨ２−、−ＣＯ−又は直接結合を表す、ｎは、０〜２０の数を表す。）で表される構造単位であることが好ましい。なお、＊を付けた炭素原子は、結合先の炭素原子を表す。例えば、＊−Ｒ３−Ｙは、Ｒ３が式（１−１）で表される構造単位の主鎖の炭素原子に結合することを表す。＊の意味は以下の式においても同様である。
上記式（１−１）におけるＲ４の有機基としては、炭化水素基が好ましく、より好ましくは、アルキル基である。
上記式（２）において、ｎは、０〜１５であることが好ましい。より好ましくは、０〜１０であり、更に好ましくは、０〜５である。
これらの中でも、上記グリセロール基含有単量体由来の構造単位がグリセロール（メタ）アクリレート又はその誘導体由来の構造単位を有することが好ましい。
(Wherein R 2 represents —CH 2 —, —CO—, or a direct bond, and n represents a number of 0 to 20). In addition, the carbon atom with * represents the carbon atom of a bond destination. For example, * —R 3 —Y represents that R 3 is bonded to the carbon atom of the main chain of the structural unit represented by the formula (1-1). The meaning of * is the same in the following formula.
As an organic group of R 4 in the above formula (1-1), a hydrocarbon group is preferable, and an alkyl group is more preferable.
In the above formula (2), n is preferably 0-15. More preferably, it is 0-10, More preferably, it is 0-5.
Among these, it is preferable that the structural unit derived from the glycerol group-containing monomer has a structural unit derived from glycerol (meth) acrylate or a derivative thereof.
上記グリセロール基含有重合体は、グリセロール基含有単量体由来の構造単位のみからなるものであってもよく、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有するものであってもよい。なお、「グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位」とは、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体が重合して形成される構造を有する構造単位を表し（ただし、実際に重合された構造単位に限定されず、同一の構造を有する構造単位であればよい）、例えばアクリル酸ブチルＣＨ２＝ＣＨ（ＣＯＯＣ４Ｈ９）に由来する構造単位であれば、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＯＯＣ４Ｈ９）−で表すことができる。また、２つ以上の不飽和結合を有する単量体については、環が形成された構造であってもよい。
また、グリセロール基含有重合体は架橋構造を有する重合体であってもよく、ゲル状の形態のものであってもよい。グリセロール基含有重合体が架橋構造を有すると、本発明の人工関節用材料がより耐摩耗性に優れたものとなる。
グリセロール基含有重合体が、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有する重合体である場合、ランダム重合、ブロック重合、交互重合、グラフト重合のいずれの形態のものであってもよい。
The glycerol group-containing polymer may be composed only of structural units derived from glycerol group-containing monomers, and has structural units derived from ethylenically unsaturated monomers other than glycerol group-containing monomers. It may be. The “structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer other than a glycerol group-containing monomer” refers to a structure formed by polymerization of an ethylenically unsaturated monomer other than a glycerol group-containing monomer. (However, the structural unit is not limited to the actually polymerized structural unit and may be a structural unit having the same structure), for example, derived from butyl acrylate CH 2 ═CH (COOC 4 H 9 ). A structural unit can be represented by —CH 2 —CH (COOC 4 H 9 ) —. Moreover, about the monomer which has two or more unsaturated bonds, the structure in which the ring was formed may be sufficient.
The glycerol group-containing polymer may be a polymer having a cross-linked structure or may be in a gel form. When the glycerol group-containing polymer has a crosslinked structure, the artificial joint material of the present invention is more excellent in wear resistance.
When the glycerol group-containing polymer is a polymer having a structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer other than the glycerol group-containing monomer, any of random polymerization, block polymerization, alternating polymerization, and graft polymerization may be used. It may be a thing.
上記グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｉ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｓ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｎ−アミル、（メタ）アクリル酸ｓ−アミル、（メタ）アクリル酸ｔ−アミル、（メタ）アクリル酸ｎ−ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸イソデシル、（メタ）アクリル酸トリデシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシルメチル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸アダマンチル、（メタ）アクリル酸トリシクロデカニル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸２−メトキシエチル、（メタ）アクリル酸２−エトキシエチル、（メタ）アクリル酸フェノキシエチル、（メタ）アクリル酸テトラヒドロフルフリル、（メタ）アクリル酸グリシジル、（メタ）アクリル酸β−メチルグリシジル、（メタ）アクリル酸β−エチルグリシジル、（メタ）アクリル酸（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチル、（メタ）アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸エチル等の炭素数４〜２０の（メタ）アクリル酸エステル類；スチレン、α−メチルスチレン、α−クロロスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｏ−クロロスチレン、２，５−ジクロロスチレン、３，４−ジクロロスチレン、ビニルトルエン、メトキシスチレン等の炭素数８〜２０の芳香族ビニル類；メチルマレイミド、エチルマレイミド、イソプロピルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、ベンジルマレイミド、ナフチルマレイミドなどの炭素数４〜２０のＮ置換マレイミド類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等の炭素数３〜２０のカルボン酸ビニルエステル類；ブチルビニルエーテル、２−エチルヘキシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、トリエチレングリコールビニルエーテル等の炭素数２〜２０のビニルエーテル類；Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルモルホリン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルカルバゾール等の炭素数２〜２０のＮ−ビニル類などが挙げられる。これらのエチレン性不飽和単量体は、単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも、（メタ）アクリル酸エステル類が好ましい。より好ましくは、（メタ）アクリル酸アルキルエステルである。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer other than the glycerol group-containing monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, and i-propyl (meth) acrylate. , N-butyl (meth) acrylate, s-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, s-amyl (meth) acrylate, (meth) acryl T-amyl acid, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate Methyl, octyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Benzyl acid, phenyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2 -Hydroxypropyl, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2 -Methoxyethyl, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, β-methylglycidyl (meth) acrylate, (meth ) Β-ethylglycidyl acrylate, (meth) acrylic (Meth) acrylic having 4 to 20 carbon atoms such as (3,4-epoxycyclohexyl) methyl, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, methyl α-hydroxymethyl acrylate, ethyl α-hydroxymethyl acrylate, etc. Acid esters; styrene, α-methylstyrene, α-chlorostyrene, pt-butylstyrene, p-methylstyrene, p-chlorostyrene, o-chlorostyrene, 2,5-dichlorostyrene, 3,4-dichloro Aromatic vinyls having 8 to 20 carbon atoms such as styrene, vinyltoluene and methoxystyrene; N substitution having 4 to 20 carbon atoms such as methylmaleimide, ethylmaleimide, isopropylmaleimide, cyclohexylmaleimide, phenylmaleimide, benzylmaleimide and naphthylmaleimide Maleimides; vinyl acetate, plastic C3-C20 carboxylic acid vinyl esters such as vinyl ropionate and vinyl butyrate; C2-C20 vinyl ethers such as butyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, stearyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, triethylene glycol vinyl ether N-vinyl pyrrolidone, N-vinyl morpholine, N-vinyl caprolactam, N-vinyls having 2 to 20 carbon atoms such as N-vinyl carbazole and the like. These ethylenically unsaturated monomers can be used alone or in combination of two or more. Among these, (meth) acrylic acid esters are preferable. More preferably, it is a (meth) acrylic acid alkyl ester.
上記グリセロール基含有重合体がグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有する場合、疎水性のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有することは本発明の好適な実施形態の１つである。
後述するように本発明の人工関節用材料を他の材料にコーティングして人工関節を作成する場合、グリセロール基含有重合体が疎水性の単量体由来の構造単位を有することで、コーティング層が体液に対する耐溶解性に優れたものとなり、人工関節がより耐久性の高いものとなる。
なお、後述するように本発明の人工関節用材料を他の材料にグラフト重合させる又は他の材料の表面の官能基と人工関節用材料とを反応させて結合させることにより人工関節を作成する場合は、グリセロール基含有重合体の重合鎖が他の材料に結合することで体液に容易に溶解しなくなるため、グリセロール基含有重合体がグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有さないものであってもよい。したがって、グリセロール基含有重合体がグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有さないものであることも本発明の好適な実施形態の１つである。
In the case where the glycerol group-containing polymer has a structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer other than the glycerol group-containing monomer, the present invention has a structural unit derived from a hydrophobic ethylenically unsaturated monomer. This is one of the preferred embodiments.
As described later, when the artificial joint material of the present invention is coated on another material to create an artificial joint, the glycerol group-containing polymer has a structural unit derived from a hydrophobic monomer, so that the coating layer is It becomes superior in resistance to body fluids, and the artificial joint becomes more durable.
In addition, as described later, when the artificial joint material of the present invention is graft-polymerized to another material, or the artificial group is made by reacting and bonding the functional group on the surface of the other material with the artificial joint material Since the polymer chain of the glycerol group-containing polymer is not easily dissolved in body fluids by binding to other materials, the glycerol group-containing polymer is derived from an ethylenically unsaturated monomer other than the glycerol group-containing monomer. The structure unit may not be included. Therefore, it is also a preferred embodiment of the present invention that the glycerol group-containing polymer does not have a structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer other than the glycerol group-containing monomer.
上記疎水性のエチレン性不飽和単量体としては、エチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体が好ましい。そのような不飽和単量体としては、上述したグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体の具体例の中で、そのような不飽和単量体に該当するものを用いることができる。
より好ましくは、（メタ）アクリル酸エステル類であって、エステル構造部分の炭素数が４以上のものであり、更に好ましくは、（メタ）アクリル酸アルキルエステルであって、アルキルエステル構造部分の炭素数が４以上のものである。
The hydrophobic ethylenically unsaturated monomer is preferably an unsaturated monomer having a structure in which a hydrophobic organic group having 4 or more carbon atoms is bonded to an ethylenically unsaturated group. As such an unsaturated monomer, among those specific examples of ethylenically unsaturated monomers other than the glycerol group-containing monomers described above, those corresponding to such unsaturated monomers should be used. Can do.
More preferably, it is a (meth) acrylic acid ester, and the ester structure part has 4 or more carbon atoms, and more preferably a (meth) acrylic acid alkyl ester, the carbon of the alkyl ester structure part. The number is 4 or more.
上記グリセロール基含有重合体において、グリセロール基含有単量体由来の構造単位の割合は、重合体が有する全構造単位１００質量％に対して、１０質量％以上であることが好ましい。このような割合で有することで、本発明の人工関節用材料の生体内の環境下における摩擦係数がより低くなり、人工関節が摺動性により優れたものとなる。
本発明の人工関節用材料を他の材料にグラフト重合させる又は他の材料の表面の官能基と人工関節用材料とを反応させて結合させることにより人工関節を作成する場合、他の材料に結合するグリセロール基含有重合体におけるグリセロール基含有単量体由来の構造単位の割合は、より好ましくは、全構造単位１００質量％に対して、１０〜１００質量％であり、更に好ましくは、３０〜１００質量％であり、特に好ましくは、５０〜１００質量％である。
本発明の人工関節用材料を他の材料にコーティングして人工関節を作成する場合、他の材料にコーティングするグリセロール基含有重合体におけるグリセロール基含有単量体由来の構造単位の割合は、より好ましくは、全構造単位１００質量％に対して、１０〜１００質量％であり、更に好ましくは、２０〜９５質量％であり、特に好ましくは、３０〜８０質量％である。
In the glycerol group-containing polymer, the proportion of structural units derived from the glycerol group-containing monomer is preferably 10% by mass or more with respect to 100% by mass of all the structural units of the polymer. By having such a ratio, the coefficient of friction of the artificial joint material of the present invention in the environment in the living body becomes lower and the artificial joint becomes more slidable.
When the artificial joint material of the present invention is graft-polymerized to another material or the artificial group is made by reacting and bonding the functional group on the surface of the other material with the artificial joint material, the artificial joint material is bonded to the other material. The ratio of the structural unit derived from the glycerol group-containing monomer in the glycerol group-containing polymer is more preferably 10 to 100% by mass, and still more preferably 30 to 100% with respect to 100% by mass of all structural units. It is mass%, Most preferably, it is 50-100 mass%.
When an artificial joint is prepared by coating the artificial joint material of the present invention on another material, the proportion of structural units derived from the glycerol group-containing monomer in the glycerol group-containing polymer coated on the other material is more preferable. Is 10 to 100% by mass, more preferably 20 to 95% by mass, and particularly preferably 30 to 80% by mass with respect to 100% by mass of all structural units.
上記グリセロール基含有重合体が、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位としてエチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体由来の構造単位を有する場合、その割合は重合体が有する全構造単位１００質量％に対して、５〜９０質量％であることが好ましい。より好ましくは、１０〜８０質量％であり、更に好ましくは、２０〜７０質量％である。 The glycerol group-containing polymer has a structure in which a hydrophobic organic group having 4 or more carbon atoms is bonded to an ethylenically unsaturated group as a structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer other than the glycerol group-containing monomer. When it has a structural unit derived from an unsaturated monomer, it is preferable that the ratio is 5-90 mass% with respect to 100 mass% of all the structural units which a polymer has. More preferably, it is 10-80 mass%, More preferably, it is 20-70 mass%.
上記グリセロール基含有重合体が、グリセロール基含有単量体やエチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体以外のその他の単量体由来の構造単位を有する場合、その割合は重合体が有する全構造単位１００質量％に対して、９０質量％以下であることが好ましい。より好ましくは、８０質量％以下であり、更に好ましくは、７０質量％以下である。
グリセロール基含有単量体やエチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体以外のその他の単量体としては、上述したグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体の具体例の中で、そのような不飽和単量体に該当するものが挙げられる。
The glycerol group-containing polymer is derived from a glycerol group-containing monomer or another monomer other than an unsaturated monomer having a structure in which a hydrophobic organic group having 4 or more carbon atoms is bonded to an ethylenically unsaturated group The proportion is preferably 90% by mass or less with respect to 100% by mass of all the structural units of the polymer. More preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less.
Other monomers other than the glycerol group-containing monomer and the unsaturated monomer having a structure in which a hydrophobic organic group having 4 or more carbon atoms is bonded to the ethylenically unsaturated group include the glycerol group-containing monomer described above. Among the specific examples of the ethylenically unsaturated monomer other than the monomer, those corresponding to such an unsaturated monomer can be mentioned.
上記グリセロール基含有重合体は、重量平均分子量が１，０００〜１，０００，０００であることが好ましい。重量平均分子量がこのような範囲であると、耐久性に優れた材料となり好ましい。重量平均分子量は、より好ましくは、５，０００〜５００，０００であり、更に好ましくは、１０，０００〜３００，０００である。
重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、実施例に記載の測定条件で測定することができる。
The glycerol group-containing polymer preferably has a weight average molecular weight of 1,000 to 1,000,000. When the weight average molecular weight is in such a range, a material having excellent durability is preferable. The weight average molecular weight is more preferably 5,000 to 500,000, and still more preferably 10,000 to 300,000.
The weight average molecular weight of the polymer can be measured by gel permeation chromatography (GPC) under the measurement conditions described in the examples.
また、上記グリセロール基含有重合体は、分子量が５０００以下の成分の割合が重合体全体の５．０％以下であることが好ましい。分子量５０００以下の成分の割合が重合体全体の５．０％以下であると、長期の使用によっても血液中への低分子量成分の溶出を抑制することができ、不具合の発生を抑制することができる。分子量５０００以下の成分の割合は、より好ましくは、重合体全体の１．０％以下であり、更に好ましくは、重合体全体の０．５％以下である。
重合体の重量平均分子量、及び、分子量５０００以下の成分の割合は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、実施例に記載の測定条件で測定することができる。
In the glycerol group-containing polymer, the proportion of components having a molecular weight of 5000 or less is preferably 5.0% or less of the entire polymer. When the proportion of the component having a molecular weight of 5000 or less is 5.0% or less of the entire polymer, elution of low molecular components into the blood can be suppressed even with long-term use, and the occurrence of defects can be suppressed. it can. The proportion of the component having a molecular weight of 5000 or less is more preferably 1.0% or less of the whole polymer, and still more preferably 0.5% or less of the whole polymer.
The weight average molecular weight of the polymer and the proportion of components having a molecular weight of 5000 or less can be measured by gel permeation chromatography (GPC) under the measurement conditions described in the examples.
＜グリセロール基含有単量体の製造方法＞
上記式（１−１）で表される構造単位のうち、Ｒ１が水素原子又はメチル基であるものを形成する下記式（３）；
<Method for producing glycerol group-containing monomer>
Of the structural units represented by the above formula (1-1), the following formula (3) that forms one in which R 1 is a hydrogen atom or a methyl group;
（式中、Ｒ１は、水素原子又はメチル基を表す。Ｒ２は、−ＣＨ２−、−Ｃ２Ｈ４−、−ＣＯ−又は直接結合を表す。ｎは、０〜２０の数を表す。）で表されるグリセロール基含有単量体の製造方法は特に制限されないが、下記式（４）； (In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —CO—, or a direct bond. N represents a number of 0 to 20. Although the production method of the glycerol group-containing monomer represented by the formula (4) is not particularly limited, the following formula (4);
（式中、Ｒ１は、式（３）と同様である。Ｘは、＊−Ｒ５−Ｚ（Ｒ５は、直接結合又は炭素数１〜８のアルキレン基を表し、Ｚは、ハロゲン原子を表す。）、又は、＊−Ｒ２−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｒ６（Ｒ２、ｎは式（３）と同様である。Ｒ６は、水素原子、アルカリ金属原子、アンモニウム基又は炭素数１〜３０の炭化水素基を表す。）を表す。）で表されるビニル化合物と下記式（５）； (In the formula, R 1 is the same as in formula (3). X represents * —R 5 —Z (R 5 represents a direct bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and Z represents a halogen atom) Or * —R 2 —O— (CH 2 CH 2 O) n —R 6 (wherein R 2 and n are the same as those in formula (3), R 6 represents a hydrogen atom or an alkali metal atom) Represents an ammonium group or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.)) And a vinyl compound represented by the following formula (5);
で表されるグリセロール保護化合物（式中、Ｒは、メチル基またはエチル基を表す。）またはエピクロルヒドリンとを反応させた後、得られた生成物に水を反応させる方法が好適である。なお、上記式（４）におけるＸが＊−Ｒ２−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｒ６のとき、式（５）で表されるグリセロール保護化合物は、上記式（４）におけるＲ２が−ＣＯ−の場合に限って使用される。エピクロルヒドリンは、上記式（４）におけるＸが＊−Ｒ２−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｒ６の場合に限って使用される。
上記式（４）で表される化合物（ｎが０の化合物を除く）は、下記式（６）；
A method of reacting the resulting product with water after reacting with a glycerol-protected compound represented by the formula (wherein R represents a methyl group or an ethyl group) or epichlorohydrin is preferred. In addition, when X in the above formula (4) is * —R 2 —O— (CH 2 CH 2 O) n —R 6 , the glycerol-protected compound represented by the formula (5) is represented by the above formula (4). Used only when R 2 is —CO—. Epichlorohydrin is used only when X in the above formula (4) is * —R 2 —O— (CH 2 CH 2 O) n —R 6 .
Compounds represented by the above formula (4) (excluding compounds where n is 0) are represented by the following formula (6);
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、式（３）と同様である。）で表されるビニル化合物とエチレンオキサイドとを反応させること等により製造することができる。
上記式（１−１）で表される構造単位のうち、Ｒ１が＊−Ｒ３−Ｙであるものについても、上記反応を参考に、ビニル化合物を適宜選択することで製造することができる。
(In formula, R < 1 >, R < 2 > is the same as that of Formula (3).) It can manufacture by making the vinyl compound and ethylene oxide represented by etc. react.
Among the structural units represented by the formula (1-1), those in which R 1 is * —R 3 —Y can also be produced by appropriately selecting a vinyl compound with reference to the above reaction. .
また、上記式（１−２）で表される構造単位は、下記式（７）； Moreover, the structural unit represented by the above formula (1-2) is represented by the following formula (7);
（式中、Ｒ２は、−ＣＨ２−、−ＣＯ−又は直接結合を表す。ｎは、０〜２０の数を表す。）で表される化合物を用いること等により形成することができる。また、上記式（７）で表される化合物は、グリセロール（メタ）アクリレートの誘導体の１種である。上記式（７）で表される化合物は、上記式（６）で表されるビニル化合物の代わりに、下記式（８）； (Wherein R 2 represents —CH 2 —, —CO—, or a direct bond. N represents a number of 0 to 20). The compound represented by the above formula (7) is one kind of glycerol (meth) acrylate derivative. The compound represented by the above formula (7) is represented by the following formula (8) instead of the vinyl compound represented by the above formula (6);
（式中、Ｒ２は、式（７）と同様である。）で表される化合物を用いることの他は、上記式（３）で表されるグリセロール基含有単量体の製造方法と同様にして製造することができる。
上記式（８）で表される化合物の具体例としては、アリルオキシメチルアクリル酸等が挙げられる。
(Wherein R 2 is the same as in formula (7)), except that the compound represented by formula (3) is used, except that the compound represented by formula (7) is used. Can be manufactured.
Specific examples of the compound represented by the above formula (8) include allyloxymethyl acrylic acid.
上記式（４）で表されるビニル化合物と上記式（５）で表されるグリセロール化合物またはエピクロルヒドリンとの反応は−１０〜１５０℃の範囲で適宜設定して行うことができ、常圧、加圧、減圧のいずれの条件下で行ってもよい。
上記反応のうち、式（４）で表されるビニル化合物と式（５）で表されるグリセロール化合物またはエピクロルヒドリンの反応生成物に水を反応させる際には、塩酸、硫酸等の酸の他、無機固体酸、カチオン交換樹脂等の酸触媒の１種又は２種以上の触媒を用いて行うことが好ましい。
また上記反応においては、ビニル化合物の重合を抑制するために、重合禁止剤を使用することや、酸素を含むガスを反応液中にバブリングしながら反応を行うことのいずれか又は両方を行うことが好ましい。
The reaction between the vinyl compound represented by the above formula (4) and the glycerol compound or epichlorohydrin represented by the above formula (5) can be carried out by appropriately setting in the range of −10 to 150 ° C. You may carry out on either pressure or pressure reduction conditions.
Among the above reactions, when water is reacted with the reaction product of the vinyl compound represented by formula (4) and the glycerol compound represented by formula (5) or epichlorohydrin, in addition to acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, It is preferable to use one or two or more types of acid catalysts such as inorganic solid acids and cation exchange resins.
In the above reaction, in order to suppress the polymerization of the vinyl compound, either or both of using a polymerization inhibitor and performing the reaction while bubbling a gas containing oxygen into the reaction solution may be performed. preferable.
＜グリセロール基含有重合体の製造方法＞
本発明におけるグリセロール基含有重合体は、上述した特徴を有するものとなるように単量体を適宜選択して重合反応を行うことにより製造することができる。
重合体の原料中におけるそれらの単量体の好ましい使用量は、本発明におけるグリセロール基含有重合体の全単量体単位におけるこれらの単量体由来の構造単位の好ましい割合と同様である。
<Method for producing glycerol group-containing polymer>
The glycerol group-containing polymer in the present invention can be produced by performing a polymerization reaction by appropriately selecting monomers so as to have the above-described characteristics.
The preferred use amount of these monomers in the raw material of the polymer is the same as the preferred ratio of the structural units derived from these monomers in the total monomer units of the glycerol group-containing polymer in the present invention.
上記グリセロール基含有重合体の製造方法における重合反応は、重合開始剤の存在下で重合反応を行うことが好ましい。重合開始剤としては、例えば、過酸化水素；過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩；ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）等のアゾ系化合物；過酸化ベンゾイル、過酢酸、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物等が好適である。これらの重合開始剤は、単独で使用されてもよく、２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
重合開始剤の使用量としては、重合反応に使用される単量体の使用量１モルに対して、０．０１ｇ以上、１０ｇ以下であることが好ましく、０．１ｇ以上、５ｇ以下であることがより好ましい。
The polymerization reaction in the method for producing a glycerol group-containing polymer is preferably performed in the presence of a polymerization initiator. Examples of the polymerization initiator include hydrogen peroxide; persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate), 2,2′-azobis. Preferred are azo compounds such as (isobutyronitrile); organic peroxides such as benzoyl peroxide, peracetic acid, and di-t-butyl peroxide. These polymerization initiators may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.01 g or more and 10 g or less, and preferably 0.1 g or more and 5 g or less with respect to 1 mol of the monomer used for the polymerization reaction. Is more preferable.
上記重合反応は、溶媒を使用せずに行っても良いが、溶媒を使用することが好ましい。溶媒としては、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
溶媒の使用量としては、重合反応に使用される単量体１００質量％に対して４０〜２５０質量％が好ましい。
The polymerization reaction may be performed without using a solvent, but it is preferable to use a solvent. Examples of the solvent include acetonitrile, tetrahydrofuran, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like. These solvents may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
As a usage-amount of a solvent, 40-250 mass% is preferable with respect to 100 mass% of monomers used for a polymerization reaction.
上記重合反応は、通常、０℃以上で行われることが好ましく、また、１５０℃以下で行われることが好ましい。より好ましくは、４０℃以上であり、更に好ましくは、６０℃以上であり、特に好ましくは、８０℃以上である。また、より好ましくは、１２０℃以下であり、更に好ましくは、１１０℃以下である。上記重合温度は、重合反応において、常にほぼ一定に保持する必要はなく、一度または二度以上変動（加温または冷却）しても良い。
重合反応は、常圧、加圧、減圧のいずれの条件下で行ってもよい。
The polymerization reaction is usually preferably carried out at 0 ° C. or higher, and is preferably carried out at 150 ° C. or lower. More preferably, it is 40 degreeC or more, More preferably, it is 60 degreeC or more, Most preferably, it is 80 degreeC or more. Moreover, More preferably, it is 120 degrees C or less, More preferably, it is 110 degrees C or less. The polymerization temperature does not always need to be kept substantially constant in the polymerization reaction, and may vary (warming or cooling) once or twice or more.
The polymerization reaction may be performed under normal pressure, increased pressure, or reduced pressure.
上記重合反応において、グリセロール基含有重合体の原料となる単量体や、重合開始剤等は、それぞれ反応器に一括で添加しても良く、逐次的に添加しても良い。 In the above polymerization reaction, the monomer used as the raw material for the glycerol group-containing polymer, the polymerization initiator, and the like may be added to the reactor in a batch or sequentially.
上記グリセロール基含有重合体の製造方法は、上記重合反応工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、熟成工程、中和工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。 The method for producing the glycerol group-containing polymer may include steps other than the polymerization reaction step. For example, an aging step, a neutralization step, a deactivation step of a polymerization initiator or a chain transfer agent, a dilution step, a drying step, a concentration step, a purification step, and the like can be mentioned.
＜人工関節用材料＞
本発明の人工関節用材料は摺動性に優れ、人工関節の材料として好適に用いることができる。このような本発明の人工関節用材料を用いて作成された人工関節もまた、本発明の１つである。
<Artificial joint materials>
The artificial joint material of the present invention is excellent in slidability and can be suitably used as a material for an artificial joint. An artificial joint created using the artificial joint material of the present invention is also one aspect of the present invention.
本発明の人工関節用材料を用いて人工関節を作成する場合、人工関節用材料単独で又は必要に応じて他の材料と混合したうえで人工関節の形状に成形してもよく、他の材料に人工関節用材料を保持させることで人工関節を作成してもよい。
グリセロール基含有重合体を含む人工関節用材料を他の材料に保持させる場合、他の材料の表面の少なくとも一部が本発明の人工関節用材料で覆われていればよいが、人工関節の摺動面の面積の５０％以上が本発明の人工関節用材料で覆われていることが好ましく、８０％以上覆われていることがより好ましく、人工関節の摺動面の全てが本発明の人工関節用材料で覆われていることが最も好ましい。
When an artificial joint is prepared using the artificial joint material of the present invention, the artificial joint material may be molded into the shape of the artificial joint by mixing with other materials alone or as necessary. The artificial joint may be created by holding the artificial joint material.
When the artificial joint material containing the glycerol group-containing polymer is held by another material, it is sufficient that at least a part of the surface of the other material is covered with the artificial joint material of the present invention. It is preferable that 50% or more of the area of the moving surface is covered with the artificial joint material of the present invention, more preferably 80% or more, and all the sliding surfaces of the artificial joint are covered with the artificial joint of the present invention. Most preferably, it is covered with a joint material.
本発明の人工関節用材料を他の材料の表面に保持させることで人工関節を作成する場合、保持させる方法としては、他の材料の表面を人工関節用材料でコーティングする方法、放射線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線によるグラフト重合を利用して他の材料の表面と人工関節用材料とを結合させる方法、他の材料の表面の官能基と人工関節用材料とを反応させて結合させる方法等、種々の方法を用いることができる。コーティング法を用いる場合、人工関節用材料をコーティングする方法として、塗布法、スプレー法、ディップ法等のいずれの方法を用いてもよい。なお、本発明の人工関節用材料の原料となる単量体組成物を必須とする組成物を用いて、塗布法、スプレー法、ディップ法等でコーティングした後、加熱・活性エネルギー線の照射等により重合反応を行い、他の材料の表面に本発明の人工関節用材料層を形成させることによりコーティングしても良い。また他の材料の表面に本発明の人工関節用材料層を形成させた後に加熱・活性エネルギー線の照射等により重合体に架橋構造を形成させてもよい。
本発明の人工関節用材料を他の材料の表面に保持させる方法として上記方法を用いる場合、本発明の人工関節用材料を溶媒に溶解する場合があるが、本発明の人工関節用材料は、含まれるグリセロール基含有重合体の構造を適切に選択することで、アルコールに溶解する材料とすることが可能である。このように、人体に対して安全性の高いアルコールを溶媒としてコーティングやグラフト重合を行うことができる点は、本発明の人工関節用材料の有利な点の１つである。
When an artificial joint is prepared by holding the artificial joint material of the present invention on the surface of another material, a method for holding the artificial joint material is a method of coating the surface of the other material with the artificial joint material, radiation, or electron beam. , A method of bonding the surface of another material and the artificial joint material by using graft polymerization by an active energy ray such as ultraviolet rays, and reacting the functional group of the surface of the other material with the artificial joint material Various methods such as a method can be used. When the coating method is used, any method such as an application method, a spray method, or a dip method may be used as a method for coating the artificial joint material. In addition, after coating with a coating method, a spray method, a dip method, etc., using a composition that essentially comprises a monomer composition that is a raw material for the artificial joint material of the present invention, heating, irradiation with active energy rays, etc. The material may be coated by performing a polymerization reaction by forming the material layer for an artificial joint of the present invention on the surface of another material. Further, after forming the artificial joint material layer of the present invention on the surface of another material, a crosslinked structure may be formed in the polymer by heating, irradiation with active energy rays, or the like.
When the above method is used as a method for holding the artificial joint material of the present invention on the surface of another material, the artificial joint material of the present invention may be dissolved in a solvent. By appropriately selecting the structure of the contained glycerol group-containing polymer, it is possible to obtain a material that dissolves in alcohol. Thus, one of the advantages of the prosthetic joint material of the present invention is that coating and graft polymerization can be carried out using alcohol, which is highly safe for the human body, as a solvent.
本発明の人工関節用材料を保持させる他の材料の材質は特に制限されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、アクリル樹脂、スチロール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セルロース、セルロースアセテート等のいずれの材質のものであってもよい。また、金属、セラミックス及びこれらの複合材料等も例示でき、複数の基体より基材が構成されていてもよい。 金属としては、金、銀等の貴金属、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、チタン等の卑金属、及びこれらの金属の合金並びにこれらの表面が金めっきされたものが例示できるがこれらに限定されるものではない。金属は単体で用いてもよく、機能性を付与するために他の金属との合金又は金属の酸化物として用いてもよい。価格や入手の容易さの観点から、ニッケル、銅及びこれらを主成分とする金属を用いることが好ましい。ここで、主成分とは、上記基体を形成する材料のうち５０重量％以上を占める成分をいう。 The material of the other material for holding the artificial joint material of the present invention is not particularly limited, and polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, halogenated polyolefin, polyethylene terephthalate, polycarbonate Polyamide, acrylic resin, styrene resin, polyurethane resin, silicone resin, polysulfone, polyethersulfone, cellulose, cellulose acetate, and the like may be used. Moreover, a metal, ceramics, these composite materials, etc. can be illustrated and the base material may be comprised from the several base | substrate. Examples of the metal include noble metals such as gold and silver, base metals such as copper, aluminum, tungsten, nickel, chromium and titanium, alloys of these metals, and those whose surfaces are plated with gold, but are not limited thereto. It is not something. The metal may be used alone, or may be used as an alloy with another metal or an oxide of a metal in order to impart functionality. From the viewpoint of price and availability, it is preferable to use nickel, copper, and metals containing these as main components. Here, the main component refers to a component occupying 50% by weight or more of the material forming the substrate.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.
以下の実施例における分子量測定は、以下のように行った。
＜重量平均分子量、分子量分布、分子量５０００以下の成分の割合＞
重合体をテトラヒドロフランで溶解・希釈し孔径０．４５μｍのフィルター（クラボウ社製クロマトディスク非水系タイプ）で濾過したものを、下記ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）装置、及び条件で測定した。
・装置：ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ（東ソー社製）
・溶出溶媒：テトラヒドロフラン
・標準物質：標準ポリスチレン（東ソー社製）
・分離カラム：ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨ５０００，ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨ４０００，ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨ３０００（東ソー社製）
The molecular weight measurement in the following examples was performed as follows.
<Weight average molecular weight, molecular weight distribution, ratio of components having a molecular weight of 5000 or less>
The polymer was dissolved / diluted with tetrahydrofuran and filtered through a filter having a pore size of 0.45 μm (chromato disk non-aqueous type manufactured by Kurabo Industries Co., Ltd.), and the measurement was performed using the following gel permeation chromatography (GPC) apparatus and conditions.
・ Device: HLC-8320GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
・ Elution solvent: Tetrahydrofuran ・ Standard material: Standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
Separation columns: TSKgel SuperH5000, TSKgel SuperH4000, TSKgel SuperH3000 (manufactured by Tosoh Corporation)
実施例１（ＧＬＭＡ／ＢＡ共重合体）
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、温度計、冷却管を付し、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）２５ｇ、ブチルアクリレート（ＢＡ）２５ｇ、溶媒としてエタノール３３ｇ、アゾ系ラジカル重合開始剤０．００５ｇ（和光純薬社製、商品名：Ｖ−６０１）を仕込み、窒素ガスを流しながら攪拌と昇温を開始した。内温８０℃で重合を開始し、７ｈｒ反応を行った。途中、開始剤０．００５ｇをエタノール１ｇに溶解し、重合開始から２ｈｒ後と４ｈｒ後にて追加投入した。
得られた反応液をアセトンで希釈し、大量のｎ−ヘキサン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、８０℃で３時間減圧乾燥し、固体の重合体１を得た。得られた重合体１は、重量平均分子量が５．７万であり、分子量分布が２．７、分子量５０００以下の成分の含有量が０．５％以下であった。
Example 1 (GLMA / BA copolymer)
A reaction vessel containing a stirrer is equipped with a gas introduction tube, a thermometer, and a cooling tube, 25 g of glycerol monoacrylate (GLMA) and 25 g of butyl acrylate (BA) as monomers, 33 g of ethanol as a solvent, and start of azo radical polymerization 0.005 g of agent (trade name: V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was charged, and stirring and temperature increase were started while flowing nitrogen gas. Polymerization was started at an internal temperature of 80 ° C., and a reaction was carried out for 7 hours. In the middle, 0.005 g of the initiator was dissolved in 1 g of ethanol, and added after 2 hours and 4 hours from the start of polymerization.
The obtained reaction solution was diluted with acetone and re-precipitated by being poured into a large amount of n-hexane with stirring. The precipitate was dried under reduced pressure at 80 ° C. under reduced pressure for 3 hours with a vacuum dryer to obtain a solid polymer 1. The obtained polymer 1 had a weight average molecular weight of 57,000, a molecular weight distribution of 2.7, and a content of a component having a molecular weight of 5000 or less was 0.5% or less.
実施例２（ＧＬＭＡ／２ＥＨＡ共重合体）
撹拌子を入れた反応容器に、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）０．７５ｇ、２−エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）０．７５ｇ、溶媒としてエタノール１．５ｇ、アゾ系ラジカル重合開始剤０．０００７５ｇを仕込み、容器内を窒素ガスで２分間置換した後、密栓し、内温８０℃で重合を開始し、７ｈｒ反応を行った。途中、開始剤０．０００７５ｇをエタノール０．１ｇに溶解し、重合開始から３ｈｒ後に追加投入した。
得られた反応液をアセトンで希釈し、大量のｎ−ヘキサン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、８０℃で４時間減圧乾燥し、固体の重合体２を得た。得られた重合体２は、重合平均分子量が４．０万であり、分子量分布が２．５、分子量５０００以下の成分の含有量が０．５％以下であった。
Example 2 (GLMA / 2EHA copolymer)
In a reaction vessel containing a stir bar, 0.75 g of glycerol monoacrylate (GLMA) and 0.75 g of 2-ethylhexyl acrylate (2EHA) as monomers, 1.5 g of ethanol as a solvent, 0.00075 g of an azo radical polymerization initiator After replacing the inside of the container with nitrogen gas for 2 minutes, the container was sealed, polymerization was started at an internal temperature of 80 ° C., and a reaction was carried out for 7 hours. On the way, 0.00075 g of the initiator was dissolved in 0.1 g of ethanol, and added 3 hours after the start of polymerization.
The obtained reaction solution was diluted with acetone and re-precipitated by being poured into a large amount of n-hexane with stirring. The precipitate was dried under reduced pressure at 80 ° C. under reduced pressure for 4 hours with a vacuum dryer to obtain a solid polymer 2. The obtained polymer 2 had a polymerization average molecular weight of 40,000, a molecular weight distribution of 2.5, and a content of a component having a molecular weight of 5000 or less was 0.5% or less.
実施例３（ＧＬＭＡ／ＢＭＡ共重合体）
撹拌子を入れた反応容器にガス導入管、温度計、冷却管を付し、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）４．８ｇ、ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）１．２ｇ、溶媒としてエタノール４．０ｇ、アゾ系ラジカル重合開始剤０．００１２ｇ（和光純薬社製、商品名：Ｖ−６０１）を仕込み、窒素ガスを流しながら攪拌と昇温を開始した。内温８０℃で重合を開始し、５ｈｒ反応を行った。
得られた反応液をメタノールで希釈し、大量のアセトン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、８０℃で３時間減圧乾燥し、固体の重合体３を得た。得られた重合体３は、テトラヒドロフランに不溶であるため、溶出溶媒をＤＭＦに変更して分子量を取得した。重量平均分子量が３８万であり、分子量分布が４．０、分子量５０００以下の成分の含有量が０．５％以下であった。
Example 3 (GLMA / BMA copolymer)
A reaction vessel containing a stirrer is provided with a gas introduction tube, a thermometer, and a cooling tube, 4.8 g of glycerol monoacrylate (GLMA) as a monomer, 1.2 g of butyl methacrylate (BMA), and 4.0 g of ethanol as a solvent. Then, 0.0012 g of an azo radical polymerization initiator (trade name: V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was charged, and stirring and heating were started while flowing nitrogen gas. Polymerization was started at an internal temperature of 80 ° C., and a reaction was carried out for 5 hours.
The obtained reaction solution was diluted with methanol and re-precipitated by adding it to a large amount of acetone with stirring. The precipitate was dried under reduced pressure in a vacuum dryer at 80 ° C. for 3 hours under reduced pressure to obtain a solid polymer 3. Since the obtained polymer 3 was insoluble in tetrahydrofuran, the elution solvent was changed to DMF to obtain the molecular weight. The weight average molecular weight was 380,000, the molecular weight distribution was 4.0, and the content of components having a molecular weight of 5000 or less was 0.5% or less.
実施例４（ＧＬＭＡ／ＢＡマクロモノマー共重合体）
撹拌子を入れた反応容器にガス導入管、温度計、冷却管を付し、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）１．２ｇ、ブチルアクリレートマクロモノマー（東亞合成社製、商品名：ＡＢ−６）２．８ｇ、溶媒として１，４−ジオキサン４．０ｇ、有機過酸化物系ラジカル重合開始剤０．０１ｇ（アルケマ吉富社製、商品名：Ｒ−５７５）を仕込み、窒素ガスを流しながら撹拌と昇温を開始した。内温９０℃で重合を開始し、６ｈｒ反応を行った。
得られた反応液をアセトンで希釈し、大量のｎ−ヘキサン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、６０℃で３時間減圧乾燥し、固体の重合体４を得た。得られた重合体４は、ＧＰＣ展開溶媒に溶解しなかったため、分子量は取得していない。
Example 4 (GLMA / BA macromonomer copolymer)
A reaction vessel containing a stirrer is equipped with a gas introduction tube, a thermometer, and a cooling tube, and 1.2 g of glycerol monoacrylate (GLMA) as a monomer and butyl acrylate macromonomer (trade name: AB- 6) 2.8 g, 4.0 g of 1,4-dioxane as a solvent, 0.01 g of organic peroxide radical polymerization initiator (manufactured by Arkema Yoshitomi, trade name: R-575), while flowing nitrogen gas Stirring and heating were started. Polymerization was started at an internal temperature of 90 ° C., and a 6 hr reaction was carried out.
The obtained reaction solution was diluted with acetone and re-precipitated by being poured into a large amount of n-hexane with stirring. The precipitate was dried under reduced pressure at 60 ° C. under reduced pressure for 3 hours with a vacuum dryer to obtain a solid polymer 4. Since the obtained polymer 4 was not dissolved in the GPC developing solvent, the molecular weight was not acquired.
実施例１〜４で得られた重合体１〜４を用いて、以下の方法により動摩擦係数、ぬれ性の評価を行った。これらの評価はＰＥＴ基材のみ及びポリエチレン（ＰＥ）板のみ（ブランク）の場合についても行った。結果を表１に示す。
＜動摩擦係数＞
摺動性は、動摩擦係数で評価した。試験を行う材料をそれぞれ、５．０％溶液として、ＰＥＴフィルム上にスピンコートによって塗布、乾燥したものを試料とした。試料上にリン酸緩衝液を介し、摩擦係数計（トリニティーラボ社製、Ｔｙｐｅ：ＴＬ２０１Ｔｓ）を用いて動摩擦係数を測定した。
接触子は付属の金属製、面接触子を使用し、荷重１０ｇ、速度１０ｍｍ／秒で移動幅３０ｍｍの条件で動摩擦係数を求めた。
＜ぬれ性＞
ぬれ性は、接触角で評価した。動摩擦係数の評価と同様の条件で調整したポリマーコーティングＰＥＴフィルムを接触角計（協和界面科学社製、Ｔｙｐｅ：ＤＭ５００）の水中接触角測定用のサンプル台に固定し、水中で試料面に付着した気泡の角度を測定した。気泡の角度が１８０°に近いほど試料面が親水的であることを表している。
Using the polymers 1 to 4 obtained in Examples 1 to 4, dynamic friction coefficient and wettability were evaluated by the following methods. These evaluations were also performed for the case of only the PET substrate and the polyethylene (PE) plate only (blank). The results are shown in Table 1.
<Dynamic friction coefficient>
The slidability was evaluated by a dynamic friction coefficient. Each of the materials to be tested was a 5.0% solution, which was applied to a PET film by spin coating and dried. The dynamic friction coefficient was measured using a friction coefficient meter (manufactured by Trinity Labs, Type: TL201Ts) via a phosphate buffer on the sample.
The contact was made of an attached metal surface contact, and the dynamic friction coefficient was determined under the conditions of a load of 10 g, a speed of 10 mm / sec and a moving width of 30 mm.
<Wettability>
Wettability was evaluated by contact angle. A polymer-coated PET film prepared under the same conditions as in the evaluation of the dynamic friction coefficient was fixed to a sample table for measuring the contact angle in water of a contact angle meter (Type: DM500, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) and adhered to the sample surface in water. The bubble angle was measured. The closer the bubble angle is to 180 °, the more hydrophilic the sample surface.
表１に示した通り、本発明のグリセロール基含有単量体の構造単位を有する重合体は、良好な動摩擦係数を有することから、生体内における摺動性に優れ、人工関節材料として好ましく使用できることが明らかとなった。 As shown in Table 1, the polymer having the structural unit of the glycerol group-containing monomer of the present invention has a good dynamic friction coefficient, and therefore has excellent in-slidability and can be preferably used as an artificial joint material. Became clear.
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