JP2022036146A - 親水性共重合体および医療用具 - Google Patents
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Abstract
Description
具に関する。
め、カテーテルと生体管腔内面との間のクリアランスが極めて小さくなり、カテーテル表
面に高い摩擦抵抗が生じる。そのため、カテーテル表面に潤滑性および耐久性(潤滑維持
性)を付与するコーティングが求められている。
の面から、溶剤としては水、アルコール、水/アルコール混合溶媒等の毒性の低い溶剤を
選択する必要がある。そのため、コーティングの構成成分は、かような溶剤に溶解あるい
は分散すること(溶剤溶解性)が求められている。
7489-17498(非特許文献1)には、生体材料向けの表面修飾剤として、ホスホ
ベタイン構造を有する重合性単量体である2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコ
リン(MPC)と、光反応性基を有する重合性単量体である4-メタクリロイルオキシベ
ンゾフェノン(MBP)との共重合体が開示されている。
31),pp17489-17498に記載の共重合体を含む表面潤滑層は、十分な潤滑
性および耐久性(潤滑維持性)を発揮することができない。
面潤滑層を形成できる親水性共重合体を提供することにある。また、本発明の他の目的は
、良好な溶剤溶解性を有する親水性共重合体を提供することにある。
構造を有する重合性単量体(A)由来の構成単位と、スルホン酸基(-SO3H)、硫酸
基(-OSO3H)および亜硫酸基(-OSO2H)ならびにこれらの塩の基からなる群
より選択される少なくとも1つの基を有する重合性単量体(B)由来の構成単位と、光反
応性基を有する重合性単量体(C)由来の構成単位とを含む親水性共重合体によって、上
記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
の実施の形態のみには限定されない。また、本明細書において、範囲を示す「X~Y」は
、XおよびYを含み、「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および
物性等の測定は室温(20~25℃)/相対湿度40~60%の条件で測定する。
を包含する。よって、例えば、「(メタ)アクリル酸」との語は、アクリル酸およびメタ
クリル酸の双方を包含する。同様に、「(メタ)アクリロイル」との語は、アクリロイル
およびメタクリロイルの双方を包含する。よって、例えば、「(メタ)アクリロイル基」
との語は、アクリロイル基およびメタクリロイル基の双方を包含する。
、C2~C30アルケニル基、C2~C30アルキニル基、C1~C30アルコキシ基、
アルコキシカルボニル基(-COOR、RはC1~C30アルキル基)、ハロゲン原子(
F、Cl、BrまたはI原子)、C6~C30アリール基、C6~C30アリールオキシ
基、アミノ基、C1~C30アルキルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、チオール基、C1
~C30アルキルチオ基またはヒドロキシル基で置換されていることを指す。なお、ある
基が置換される場合、置換された構造がさらに置換される前の定義に含まれるような置換
の形態は除外される。例えば、置換基がアルキル基である場合、置換基としてのこのアル
キル基はさらにアルキル基で置換されることはない。
、当該構成単位が、対応する単量体の有する重合性不飽和二重結合の一方の結合の切断に
より生じる2価の構成単位であることを意味する。
本発明に係る親水性共重合体は、スルホベタイン構造を有する重合性単量体(A)(以
下、「単量体A」とも称する)由来の構成単位と、スルホン酸基(-SO3H)、硫酸基
(-OSO3H)および亜硫酸基(-OSO2H)ならびにこれらの塩の基からなる群よ
り選択される少なくとも1つの基を有する重合性単量体(B)(以下、「単量体B」とも
称する)由来の構成単位と、光反応性基を有する重合性単量体(C)(以下、「単量体C
」とも称する)由来の構成単位と、を含むことを特徴とする。当該親水性共重合体は、優
れた潤滑性および耐久性(潤滑維持性)を発揮する表面潤滑層を形成することができる。
また、当該親水性共重合体は、良好な溶剤溶解性を有する。かような効果が奏されるメカ
ニズムについては完全には明らかではないが、以下のメカニズムが推定されている。
活性種を生成し、基材層表面と反応して化学結合を形成する。ゆえに、本発明に係る親水
性共重合体を含む表面潤滑層は、基材層上に強固に固定化されるため、耐久性(潤滑維持
性)に優れる。
等の他のベタイン構造に比べて、潤滑性付与効果に優れる。ゆえに、本発明に係る親水性
共重合体を含む表面潤滑層(実施例1-2)は、上記ACS Appl.Mater.I
nterface,2015,7(31),pp17489-17498に記載の共重合
体を含む表面潤滑層(比較例9-2)と比較して、優れた潤滑性を発揮することができる
(図4)。さらに、ホスホベタイン構造を有する単量体の単独重合体は水に可溶であるこ
とが知られている一方、本発明者らの検討によれば、単量体Aの単独重合体はNaCl水
溶液には可溶であるが、水や低級アルコールには溶解しないまたは溶解しにくいことが判
明した。この水に対する溶解性の違いから、スルホベタイン構造は、ホスホベタイン構造
に比べて静電相互作用が強い可能性が示唆される。そのため、本発明に係る親水性共重合
体を含む表面潤滑層の内部には、強い凝集力が働く。これにより、表面潤滑層の強度が向
上し、繰り返し摺動しても表面潤滑層の剥がれが生じにくく、初期の潤滑性を維持するこ
とができる。ゆえに、本発明に係る親水性共重合体を含む表面潤滑層(実施例1-2)は
、ACS Appl.Mater.Interface,2015,7(31),pp1
7489-17498に記載の共重合体を含む表面潤滑層(比較例9-2)と比較して、
優れた耐久性(潤滑維持性)をも発揮することができる(図4)。
量体)との共重合体は、水、NaCl水溶液、低級アルコール、水/低級アルコール等の
種々の溶媒に対してほとんど溶解あるいは分散せず(すなわち溶剤溶解性がきわめて低く
)、コーティングへの適用が困難であるとの課題に直面した。これについて、本発明者ら
は、重合体間でスルホベタイン構造同士の静電相互作用および光反応性基同士の疎水性相
互作用の双方が働いていることが原因ではないかと考察し、第三の共重合成分として単量
体Bに着目した。単量体B由来の構成単位に含まれるスルホン酸基、硫酸基もしくは亜硫
酸基またはこれらの塩の基は、水系溶剤中で容易にアニオン化する。これにより、重合体
間で静電反発が生じ、上記の相互作用が低減され、重合体は水系溶剤中に溶解あるいは分
散されやすくなる。ゆえに、本発明に係る親水性共重合体は、優れた溶剤溶解性を有する
。この単量体Bによる溶剤溶解性の向上効果は、単量体Cの光反応性基がベンゾフェノン
基である場合において特に顕著である。ベンゾフェノン基は芳香環を複数有するためπ-
π相互作用によって会合しやすく、これによりベンゾフェノン基を含む重合体は凝集して
不溶化しやすい。そこで、単量体B由来の構成単位を導入することで、上記のように静電
反発が生じ、ベンゾフェノン基同士の会合が抑制されるため、重合体の溶解性あるいは分
散性が飛躍的に向上する。
(単量体A)
単量体Aは、スルホベタイン構造を有する重合性単量体である。ここで、「スルホベタ
イン構造」とは、正電荷と硫黄元素を含む負電荷とが隣り合わない位置に存在し、正電荷
を有する原子には解離しうる水素原子が結合しておらず、電荷の総和がゼロである構造を
指す。
れる。
~30のアルキレン基または置換されてもよい炭素原子数6~30のアリーレン基であっ
てもよく、RbおよびRcは、それぞれ独立して、置換されてもよい炭素原子数1~30
のアルキル基または置換されてもよい炭素原子数6~30のアリール基であってもよく、
Yは、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基等のエチレン性不飽和基であっても
よい。但し、上記一般式中、正電荷および負電荷の総和はゼロである。
レン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、sec-ブチ
レン基、tert-ブチレン基、ペンチレン基等が挙げられる。
トラセニレン基、フェナントレニレン基、ピレニレン基、ペリレニレン基、フルオレニレ
ン基、ビフェニレン基等が挙げられる。
、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル
基、n-ペンチル基、iso-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、n
-へキシル基等が挙げられる。
ニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、
ビフェニレニル基等が挙げられる。
下記式(1)で表される化合物であることが好ましい。
(-O-)または-NH-であり、好ましくは酸素原子(-O-)である。
さらなる向上の観点から、それぞれ独立して、炭素原子数1~20の直鎖または分岐鎖の
アルキレン基であり、好ましくは炭素数1~12の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であ
り、より好ましくは炭素数1~8の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、さらにより
好ましくは炭素数1~6の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、特に好ましくは炭素
数1~3の直鎖のアルキレン基(メチレン基、エチレン基またはトリメチレン基)である
。
る向上の観点から、それぞれ独立して、炭素原子数1~20の直鎖または分岐鎖のアルキ
ル基であり、好ましくは炭素数1~12の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、より好
ましくは炭素数1~8の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、さらにより好ましくは炭
素数1~4の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。
エチル}ジメチル-(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、{2-[(メタ
)アクリロイルオキシ]エチル}ジメチル-(2-スルホエチル)アンモニウムヒドロキ
シド、{2-[(メタ)アクリロイルオキシ]エチル}ジエチル-(2-スルホエチル)
アンモニウムヒドロキシド、{2-[(メタ)アクリロイルオキシ]エチル}ジエチル-
(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、{3-[(メタ)アクリロイルオキ
シ]プロピル}ジメチル-(2-スルホエチル)アンモニウムヒドロキシド、{3-[(
メタ)アクリロイルオキシ]プロピル}ジメチル-(3-スルホプロピル)アンモニウム
ヒドロキシド、{3-[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピル}ジエチル-(2-スル
ホエチル)アンモニウムヒドロキシド、{3-[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピル
}ジエチル-(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド等が挙げられ、中でも、
{2-[(メタ)アクリロイルオキシ]エチル}ジメチル-(3-スルホプロピル)アン
モニウムヒドロキシド、[3-(メタクリロイルアミノ)プロピル]ジメチル(3-スル
ホプロピル)アンモニウムヒドロキシドが好ましい。上記の化合物は、単独で用いてもよ
いし2種以上併用してもよい。
ルドリッチ株式会社等より入手することができる。また、合成する場合は、A.Lasc
hewsky,polymers,6,1544-1601(2014)等を参照するこ
とができる。
る形態を有する化合物であってもよい。
の構成単位の合計を100モル%としたとき、好ましくは0.05~99モル%であり、
より好ましくは0.1~98モル%であり、さらにより好ましくは0.1~95モル%で
あり、特に好ましくは0.1~90モル%である。かような範囲であれば、潤滑性および
溶剤溶解性のバランスが良好となる。なお、当該モル%は、重合体を製造する際の全単量
体の合計仕込み量(モル)に対する単量体Aの仕込み量(モル)の割合と実質的に同等で
ある。
単量体Bは、スルホン酸基(-SO3H)、硫酸基(-OSO3H)および亜硫酸基(
-OSO2H)ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される少なくとも1つの基を
有する重合性単量体である。かような基を導入することで、親水性共重合体間で静電反発
が生じる。ゆえに、当該共重合体の溶剤溶解性が向上する。この向上効果は、単量体Cの
光反応性基がベンゾフェノン基である場合において特に顕著である。あるいは、単量体C
がエステル基を含む場合においても、上記の向上効果は良好に得られる。また、単量体B
は、上記基以外に、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和
基を有することが好ましい。
たは(4)で表される化合物であることが好ましく、下記式(2)で表される化合物であ
ることがより好ましい。
(-O-)または-NH-であり、好ましくは-NH-である。
0の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、好ましくは炭素原子数1~12の直鎖また
は分岐鎖のアルキレン基であり、より好ましくは炭素原子数1~8の直鎖または分岐鎖の
アルキレン基であり、さらにより好ましくは炭素原子数1~6の直鎖または分岐鎖のアル
キレン基であり、特に好ましくは炭素原子数3~5の分岐鎖のアルキレン基である。炭素
原子数3~5の分岐鎖のアルキレン基は、-CH(CH3)-CH2-、-C(CH3)
2-CH2-、-CH(CH3)-CH(CH3)-、-C(CH3)2-CH2-CH
2-、-CH(CH3)-CH(CH3)-CH2-、-CH(CH3)-CH2-CH
(CH3)-、-CH2-C(CH3)2-CH2-、-C(CH3)2-CH(CH3
)-等で表される基であり(但し、上記式(2)における上記基の連結順序は特に制限さ
れない)、中でも、-C(CH3)2-CH2-で表される基が特に好ましい。
亜硫酸基(-OSO2H)ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される基であり、
酸の解離度(すなわちアニオン化のし易さ)ひいては共重合体の溶剤溶解性の観点から、
好ましくはスルホン酸基および硫酸基ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される
基であり、モノマーの入手のし易さという点で、より好ましくはスルホン酸基またはその
塩の基である。
ル-1-プロパンスルホン酸、1-[(メタ)アクリロイルオキシメチル]-1-プロパ
ンスルホン酸、2-[(メタ)アクリロイルオキシ]-2-プロパンスルホン酸、3-[
(メタ)アクリロイルオキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸、2-スルホエチ
ル(メタ)アクリレート、3-スルホプロピル(メタ)アクリレートおよびこれらの塩等
が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
品としては、東京化成工業株式会社等より入手することができる。
アルキレン基であり、好ましくは単結合または炭素原子数1~12の直鎖もしくは分岐鎖
のアルキレン基であり、より好ましくは単結合または炭素原子数1~8の直鎖もしくは分
岐鎖のアルキレン基であり、さらにより好ましくは単結合または炭素原子数1~4の直鎖
もしくは分岐鎖のアルキレン基であり、特に好ましくは単結合である。ここで、アルキレ
ン基の具体的な例示は、上記式(2)と同様であるため、ここでは説明を省略する。
亜硫酸基(-OSO2H)ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される基であり、
酸の解離度(すなわちアニオン化のし易さ)ひいては共重合体の溶剤溶解性の観点から、
好ましくはスルホン酸基および硫酸基ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される
基であり、モノマーの入手のし易さという点で、より好ましくはスルホン酸基またはその
塩の基である。
メタリルスルホン酸、およびこれらの塩等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用い
てもよいし2種以上併用してもよい。
品としては、旭化成ファインケム株式会社、東京化成工業株式会社等より入手することが
できる。
あり、好ましくは炭素原子数1~12の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、より好
ましく炭素原子数1~8の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、さらにより好ましく
は炭素原子数1~6の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基である。ここで、アルキレン基
の具体的な例示は、上記式(2)と同様であるため、ここでは説明を省略する。
亜硫酸基(-OSO2H)ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される基であり、
酸の解離度(すなわちアニオン化のし易さ)ひいては共重合体の溶剤溶解性の観点から、
好ましくはスルホン酸基および硫酸基ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される
基であり、モノマーの入手のし易さという点で、より好ましくはスルホン酸基またはその
塩の基である。
3-スルホキシ-n-プロピルビニルエーテル、2-プロペン-1-スルホン酸、2-メ
チル-2-プロペン-1-スルホン酸、およびこれらの塩等が挙げられる。これらの化合
物は、単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
品としては、東京化成工業株式会社製の2-メチル-2-プロペン-1-スルホン酸ナト
リウム塩等を用いることができる。
の構成単位の合計を100モル%としたとき、好ましくは0.1~99モル%であり、よ
り好ましくは0.2~99モル%であり、さらにより好ましくは0.5~99モル%であ
り、特に好ましくは1~99モル%であり、中でも好ましくは20~99モル%であり、
とりわけ中でも好ましくは25~99モル%であり、中でも最も好ましくは28~99モ
ル%である。かような範囲であれば、潤滑性および溶剤溶解性のバランスが良好となる。
なお、当該モル%は、重合体を製造する際の全単量体の合計仕込み量(モル)に対する単
量体Bの仕込み量(モル)の割合と実質的に同等である。
単量体Cは、光反応性基を有する重合性単量体である。ここで、「光反応性基」は、活
性エネルギー線を照射することで、ラジカル、ナイトレン、カルベン等の反応活性種を生
成し、基材層と反応して化学結合を形成しうる基をいう。これにより、本発明に係る親水
性共重合体を含む表面潤滑層は、基材表面に強固に固定化することができる。ゆえに、当
該表面潤滑層は、優れた耐久性(潤滑維持性)を発揮することができる。また、単量体C
は、上記光反応性基以外に、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン
性不飽和基を有することが好ましい。
が挙げられる。
ド等のアリールアジド基;ベンゾイルアジド、p-メチルベンゾイルアジド等のアシルア
ジド基;エチルアジドホルメート、フェニルアジドホルメート等のアジドホルメート基;
ベンゼンスルホニルアジド等のスルホニルアジド基;ジフェニルホスホリルアジド、ジエ
チルホスホリルアジド等のホスホリルアジド基;等が挙げられる。
ン;ジアゾアセトフェノン、1-トリフルオロメチル-1-ジアゾ-2-ペンタノン等の
ジアゾケトン;t-ブチルジアゾアセテート、フェニルジアゾアセテート等のジアゾアセ
テート;t-ブチル-α-ジアゾアセトアセテート等のβ-ケト-α-ジアゾアセタトア
セテート;等から誘導される基等が挙げられる。
から誘導される基等が挙げられる。
ン、チオキサントン等の構造を有する基等が挙げられる。
ば、基材層がポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン
樹脂、ポリエステル樹脂等から形成される場合には、ケトン基またはフェニルアジド基で
あることが好ましく、モノマーの入手のし易さの点で、ベンゾフェノン構造を有する基(
ベンゾフェノン基)であることがより好ましい。
(メタ)アクリレート、3-アジドプロピル(メタ)アクリレート、4-アジドブチル(
メタ)アクリレート、4-(メタ)アクリロイルオキシベンゾフェノン、4-(メタ)ア
クリロイルオキシエトキシベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシ-4’-メ
トキシベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ-4’-メトキシベン
ゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシ-4’-ブロモベンゾフェノン、4-(メ
タ)アクリロイルオキシエトキシ-4’-ブロモベンゾフェノン、4-スチリルメトキシ
ベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシチオキサントン等が挙げられる。
ニテック株式会社等より入手することができる。
の構成単位の合計を100モル%としたとき、好ましくは0.1~40モル%であり、よ
り好ましくは0.1~30モル%であり、さらにより好ましくは0.1~25モル%であ
り、特に好ましくは0.1~20モル%であり、中でも好ましくは0.5~15モル%で
あり、とりわけ中でも好ましくは0.8~12モル%であり、中でも最も好ましくは1~
10モル%である。かような範囲であれば、親水性共重合体は基材層と十分に結合できる
ため、当該親水性共重合体を含む表面潤滑層は、基材層により強固に固定化されうる。ま
た、かような範囲であれば、他の単量体(単量体A及びB)が十分量存在できるため、親
水性共重合体は、単量体Aによる十分な潤滑性および耐久性、ならびに単量体Bによる溶
剤溶解性をより有効に向上することができる。なお、当該モル%は、重合体を製造する際
の全単量体の合計仕込み量(モル)に対する単量体Cの仕込み量(モル)の割合と実質的
に同等である。
体Bおよび単量体C以外の重合性単量体(以下、「その他の単量体」とも称する)に由来
する構成単位を含んでもよい。本発明の親水性共重合体において、その他の単量体に由来
する構成単位の含有量は、全単量体由来の構成単位の合計量100モル%に対して、好ま
しくは10モル%未満、より好ましくは5モル%未満、さらにより好ましくは1モル%未
満である(下限値:0モル%)。好ましくは、本発明の親水性共重合体は、単量体A、単
量体Bおよび単量体Cから構成される。なお、当該モル%は、重合体を製造する際の全単
量体の合計仕込み量(モル)に対するその他の単量体の仕込み量(モル)の割合と実質的
に同等である。
適宜規定されるが、通常、水素原子である。共重合体の構造も特に制限されず、ランダム
共重合体、交互共重合体、周期的共重合体、ブロック共重合体のいずれであってもよい。
本発明に係る親水性共重合体は、溶剤溶解性に優れ、特に、水、低級アルコール、また
は水および低級アルコールの混合溶媒に対する溶解性に優れる。ここで、「低級アルコー
ル」とは、炭素原子数1~3のアルコール、すなわち、メタノール、エタノール、n-プ
ロパノールまたはイソプロパノールを指す。これにより、毒性の低い上記溶剤をコート液
に適用できるため、作業者の安全を確保することができる。さらに、低級アルコールを含
有する溶剤は、蒸発速度が高いため、コートした被膜から速やかに除去される。ゆえに、
医療用具のコーティングにおいて乾燥工程を簡略化でき、コーティング作業を迅速に行う
ことができる。なお、「溶剤溶解性に優れる」とは、上記の溶剤に対して好ましくは1重
量%以上溶解または分散することをいう。この際、溶解または分散に要する時間は2時間
以内であることが好ましい。
量平均分子量」は、ポリエチレングリコールを標準物質とするゲル浸透クロマトグラフィ
ー(Gel Permeation Chromatography、GPC)により測
定した値を採用するものとする。
本発明に係る親水性共重合体の製造方法は、特に制限されず、ラジカル重合、アニオン
重合、カチオン重合などの公知の重合方法が採用でき、好ましくは製造が容易なラジカル
重合を使用する。
の単量体を、重合溶媒中で重合開始剤と共に撹拌および加熱することにより共重合させる
方法が採用される。
30~80℃である。重合時間も、特に制限されないが、好ましくは30分~24時間で
あり、より好ましくは1~5時間である。
,2,2-トリフルオロエタノール等のアルコール類;エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール類;な
どの水性溶媒であることが好ましい。重合に用いる原料を溶解させる観点から、これらを
1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
体の合計固形分量(g)として、好ましくは0.05~1g/mLであり、より好ましく
は0.1~0.5g/mLである。また、全単量体の合計仕込み量(モル)に対する各単
量体の好ましい仕込み量(モル)の割合は、上述したとおりである。
脱気処理は、例えば、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスにて、反応溶液を0.5~
5時間程度バブリングすればよい。脱気処理の際は、反応溶液を30~100℃程度に加
温しても良い。
はないが、例えば2、2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(4-メ
トキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)
、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系重合開始剤;過硫
酸カリウム(KPS)、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水
素、t-ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド等の過酸化物等の酸化剤
に、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、アスコルビン酸等の還元剤を組み合わせ
たレドックス系重合開始剤等が使用できる。
~10モル%であり、より好ましくは0.1~5モル%である。
加剤を、重合の際に適宜使用してもよい。
ゴンガス等の不活性ガス雰囲気等で行うこともできる。また、重合反応中は、反応液を攪
拌しても良い。
限外濾過法、抽出法など一般的な精製法により精製することができる。
によって乾燥することもできるが、重合体の物性に与える影響が小さいという観点から、
凍結乾燥または減圧乾燥が好ましい。
公知の手段を用い、各構成単位に含まれる基のピーク強度を分析することで確認すること
ができる。
下であることが好ましい。未反応単量体は少ないほど好ましい(下限値:0重量%)。残
留する単量体の含量は、高速液体クロマトグラフィー等公知の手段で測定できる。
本発明は、基材層と、前記基材層表面の少なくとも一部に形成され、上記の親水性共重
合体を含む表面潤滑層とを有する医療用具をも提供する。
明する。
形態の表面の積層構造を模式的に表した部分断面図である。図2は、本実施形態の応用例
として、表面の積層構造の異なる構成例を模式的に表した部分断面図である。なお、図1
および図2中、1は基材層を、1aは基材層コア部を、1bは基材表面層を、2は表面潤
滑層を、10は医療用具を、それぞれ表す。
層1の少なくとも一部に固定化された(図中では、図面内の基材層1表面の全体(全面)
に固定化された例を示す)親水性共重合体を含む表面潤滑層2と、を備える。表面潤滑層
2は、親水性共重合体の光反応性基を介して基材層1に結合している。
本実施形態で用いられる基材層としては、上記の親水性共重合体に含まれる光反応性基
と反応して化学結合を形成しうるものであれば、いずれの材料から構成されてもよい。具
体的には、基材層1を構成(形成)する材料は、金属材料、高分子材料、セラミックス等
が挙げられる。ここで、基材層1は、図1に示されるように、基材層1全体(全部)が上
記いずれかの材料で構成(形成)されても、または、図2に示されるように、上記いずれ
かの材料で構成(形成)された基材層コア部1aの表面に他の上記いずれかの材料を適当
な方法で被覆(コーティング)して、基材表面層1bを構成(形成)した構造を有してい
てもよい。後者の場合の例としては、樹脂材料等で形成された基材層コア部1aの表面に
金属材料が適当な方法(メッキ、金属蒸着、スパッタ等従来公知の方法)で被覆(コーテ
ィング)されて、基材表面層1bを形成してなるもの;金属材料やセラミックス材料等の
硬い補強材料で形成された基材層コア部1aの表面に、金属材料等の補強材料に比して柔
軟な高分子材料が適当な方法(浸漬(ディッピング)、噴霧(スプレー)、塗布・印刷等
の従来公知の方法)で被覆(コーティング)あるいは基材層コア部1aの補強材料と基材
表面層1bの高分子材料とが複合化(適当な反応処理)されて、基材表面層1bを形成し
てなるもの等が挙げられる。よって、基材層コア部1aが、異なる材料を多層に積層して
なる多層構造体、あるいは医療用具の部分ごとに異なる材料で形成された部材を繋ぎ合わ
せた構造(複合体)などであってもよい。また、基材層コア部1aと基材表面層1bとの
間に、さらに別のミドル層(図示せず)が形成されていてもよい。さらに、基材表面層1
bに関しても異なる材料を多層に積層してなる多層構造体、あるいは医療用具の部分ごと
に異なる材料で形成された部材を繋ぎ合わせた構造(複合体)などであってもよい。
ではなく、カテーテル、ステント、ガイドワイヤ等の医療用具に一般的に使用される金属
材料が使用される。具体的には、SUS304、SUS316、SUS316L、SUS
420J2、SUS630等の各種ステンレス鋼(SUS)、金、白金、銀、銅、ニッケ
ル、コバルト、チタン、鉄、アルミニウム、スズあるいはニッケル-チタン(Ni-Ti
)合金、ニッケル-コバルト(Ni-Co)合金、コバルト-クロム(Co-Cr)合金
、亜鉛-タングステン(Zn-W)合金等の各種合金が挙げられる。これらは1種単独で
使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。上記金属材料には、使用用途であるカテ
ーテル、ステント、ガイドワイヤ等の基材層として最適な金属材料を適宜選択すればよい
。
れるものではなく、カテーテル、ステント、ガイドワイヤ等の医療用具に一般的に使用さ
れる高分子材料が使用される。具体的には、ポリアミド樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン
(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)等
のポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート
等のポリエステル樹脂、ポリスチレン等のスチロール樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、変
性ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂(アリル
樹脂)、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、アミノ樹脂(ユリア樹脂、メラミン樹脂、
ベンゾグアナミン樹脂)、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノ
ール樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂(ケイ素樹脂)、ポリエーテル樹脂、ポリイ
ミド樹脂などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して
もよい。上記高分子材料には、使用用途であるカテーテル、ステント、ガイドワイヤ等の
基材層として最適な高分子材料を適宜選択すればよい。
管状など使用態様により適宜選択される。
本発明に係る医療用具の製造方法(基材層上への表面潤滑層の形成方法)は、上記の親
水性共重合体を使用すること以外は特に制限されず、公知の方法を同様にしてあるいは適
宜改変して適用できる。例えば、本発明に係る親水性共重合体を溶剤に溶解してコート液
を調製し、このコート液を医療用具の基材層上にコーティングする方法が好ましい。この
ような方法により、医療用具表面に潤滑性および耐久性(潤滑維持性)を付与することが
できる。
上記方法において、親水性共重合体を溶解するのに使用される溶剤としては、作業安全
性(毒性の低さ)の観点から、上記[親水性共重合体の物性]の項において記載したもの
が好適である。
1~50重量%であり、より好ましくは0.05~40重量%であり、さらにより好まし
くは0.1~30重量%である。かような範囲であれば、コート液の塗工性が良好であり
、得られる表面潤滑層は潤滑性および耐久性(潤滑維持性)に優れる。また、1回のコー
ティングで所望の厚みの均一な表面潤滑層を容易に得ることができ、生産効率の点で好ま
しい。なお、親水性共重合体の濃度が0.01重量%未満の場合、基材層表面に十分な量
の親水性共重合体を固定できない場合がある。また、親水性共重合体の濃度が30重量%
を超える場合、コート液の粘度が高くなりすぎて、均一な厚さの表面潤滑層を得られない
場合がある。但し、上記範囲を外れても、本発明の作用効果に影響を及ぼさない範囲であ
れば、十分に利用可能である。
、酸化処理、シランカップリング処理、リン酸カップリング処理等により基材層表面を予
め処理してもよい。コート液の溶剤が水のみである場合、疎水性の基材層表面に塗布する
ことは困難であるが、基材層表面をプラズマ処理することで基材層表面が親水化する。こ
れにより、コート液の基材層表面への濡れ性が向上し、均一な表面潤滑層を形成すること
ができる。また、金属やフッ素系樹脂等のC-H結合を持たない基材層表面に上記処理を
施すことで、親水性共重合体の光反応性基との共有結合の形成が可能となる。
印刷法、浸漬法(ディッピング法、ディップコート法)、噴霧法(スプレー法)、スピン
コート法、混合溶液含浸スポンジコート法など、従来公知の方法を適用することができる
。これらのうち、浸漬法(ディッピング法、ディップコート法)が好ましい。
る場合、コート液中に基材層を浸漬して、系内を減圧にして脱泡させてもよい。減圧にし
て脱泡させることにより、細く狭い内面に素早く溶液を浸透させ、表面潤滑層の形成を促
進できる。
ト液中に浸漬して、コート液を基材層の一部にコーティングすることで、基材層の所望の
表面部位に、表面潤滑層を形成することができる。
する必要のない基材層の表面部分を着脱(装脱着)可能な適当な部材や材料で保護(被覆
等)した上で、基材層をコート液中に浸漬して、コート液を基材層にコーティングした後
、表面潤滑層を形成する必要のない基材層の表面部分の保護部材(材料)を取り外し、そ
の後、加熱操作等により反応させることで、基材層の所望の表面部位に表面潤滑層を形成
することができる。ただし、本発明では、これらの形成法に何ら制限されるものではなく
、従来公知の方法を適宜利用して、表面潤滑層を形成することができる。例えば、基材層
の一部のみを混合溶液中に浸漬するのが困難な場合には、浸漬法に代えて、他のコーティ
ング手法(例えば、医療用具の所定の表面部分に、コート液を、スプレー装置、バーコー
ター、ダイコーター、リバースコーター、コンマコーター、グラビアコーター、スプレー
コーター、ドクターナイフなどの塗布装置を用いて、塗布する方法など)を適用してもよ
い。なお、医療用具の構造上、円筒状の用具の外表面と内表面の双方が、表面潤滑層を有
する必要があるような場合には、一度に外表面と内表面の双方をコーティングすることが
できる点で、浸漬法(ディッピング法)が好ましく使用される。
上記のように本発明の親水性共重合体を含むコート液中に基材層を浸漬した後、コート
液から基材層を取り出して、被膜を乾燥させることが好ましい。乾燥条件は、被膜から溶
媒を除去できれば特に制限されず、ドライヤー等を用いて温風処理を行ってもよいし、自
然乾燥させてもよい。また、乾燥時の圧力条件も何ら制限されるものではなく、常圧(大
気圧)下で行うことができるほか、加圧下または減圧下で行ってもよい。乾燥手段(装置
)としては、例えば、オーブン、減圧乾燥機などを利用することができるが、自然乾燥の
場合には、特に乾燥手段(装置)は不要である。
上記乾燥工程後の被膜に対し、活性エネルギー線を照射する。これにより、被膜中の親
水性共重合体の光反応性基が活性化し、光反応性基と基材層との間で化学結合が形成され
る。より具体的に、ベンゾフェノン構造を有する光反応性基と、ポリエチレン基材層との
組み合わせの場合について説明する。親水性共重合体がベンゾフェノン構造を有する光反
応性基を含む場合、紫外線を照射することで光反応性基内に2個のラジカルが生成する。
このうち1個のラジカルがポリエチレン基材層から水素原子を引き抜き、代わりにポリエ
チレン基材層上に1個のラジカルが生成する。その後、光反応性基内の残りのラジカルと
ポリエチレン基材層上のラジカルとが結合することにより、光反応性基とポリエチレン基
材層との間で共有結合が形成される。かような機構により、光反応性基を有する親水性共
重合体を含む表面潤滑層は、基材層表面に強固に固定化される。ゆえに、当該表面潤滑層
は、優れた耐久性(潤滑維持性)を発揮することができる。
紫外線または電子線であり、人体への影響を考慮すると、より好ましくは紫外線である。
紫外線を用いる場合、照射波長としては、光反応性基が活性化しうる波長を適宜選択する
ことができる。紫外線の照射強度は、特に制限されないが、好ましくは1~5000mW
/cm2である。また、紫外線の積算光量も、特に制限されないが、好ましくは50~5
000mJ/cm2であり、より好ましくは100~1000mJ/cm2である。紫外
線を照射する装置としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノン
ランプ、ハロゲンランプ等を例示することができる。
で基材層表面を洗浄し、未反応の親水性共重合体を除去してもよい。
用いて確認することができる。例えば、活性エネルギー線の照射前後でFT-IR測定を
行い、活性エネルギー線照射によって形成される結合のピークと不変である結合のピーク
との比を比較することにより、確認することができる。
が表面に形成される。これにより、本発明に係る医療用具は、優れた潤滑性および耐久性
(潤滑維持性)を発揮することができる。
本発明に係る医療用具10は、体液や血液などと接触して用いられ、体液や生理食塩水
などの水系液体中において表面が潤滑性を有し、操作性の向上や組織粘膜の損傷の低減を
なしうる。具体的には、血管内で使用されるカテーテル、ステント、ガイドワイヤ等が挙
げられる。すなわち、本発明の一実施形態に係る医療用具は、カテーテル、ステントまた
はガイドワイヤである。その他にも以下の医療用具が示される。
的に消化器官内に挿入ないし留置されるカテーテル類
(b)酸素カテーテル、酸素カヌラ、気管内チューブのチューブやカフ、気管切開チュ
ーブのチューブやカフ、気管内吸引カテーテルなどの経口または経鼻的に気道ないし気管
内に挿入ないし留置されるカテーテル類
(c)尿道カテーテル、導尿カテーテル、尿道バルーンカテーテルのカテーテルやバル
ーンなどの尿道ないし尿管内に挿入ないし留置されるカテーテル類
(d)吸引カテーテル、排液カテーテル、直腸カテーテルなどの各種体腔、臓器、組織
内に挿入ないし留置されるカテーテル類
(e)留置針、IVHカテーテル、サーモダイリューションカテーテル、血管造影用カ
テーテル、血管拡張用カテーテルおよびダイレーターあるいはイントロデューサーなどの
血管内に挿入ないし留置されるカテーテル類、あるいは、これらのカテーテル用のガイド
ワイヤ、スタイレットなど
(f)人工気管、人工気管支など
(g)体外循環治療用の医療用具(人工肺、人工心臓、人工腎臓など)やその回路類。
限定されるものではない。なお、各例中の部および%はいずれも重量基準である。以下、
特に規定のない室温放置条件は全て、23℃/55%RHである。
[製造例1]
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.95g(7.0mmol)、
東京化成工業株式会社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸(A
MPS)0.410g(2.0mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタク
リロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.266g(1.0mmol)をメタノール
/水(9/1 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて、反応液を調製した。次に、この
反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除き、
重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)31
mg(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、50℃の水浴で2時間重合を行
った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈殿した。次に、デカンテーションにより
溶媒を除去し、得られた不溶物をメタノール/水(7/3 v/v)混合溶媒1mLに溶
解し、溶解液をアセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらに
メタノールで2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.251g(0.9mmol)
およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)
0.027g(0.1mmol)をメタノール/水(9/1 v/v)混合溶媒1mLに
溶解させて反応液を調製した。次に、この反応液を15mLの遠沈管に入れ、十分な窒素
バブリングによって酸素を除き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4
-ジメチルバレロニトリル)3.1mg(0.01mmol)を添加した後、素早く密閉
し、50℃の水浴で2時間重合を行った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈殿し
た。次に、デカンテーションにより溶媒を除去し、不溶物(共重合体)を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.276g(0.99mmol
)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP
)0.003g(0.01mmol)をメタノール/水(9/1 v/v)混合溶媒1m
Lに溶解させて反応液を調製した。次に、この反応液を15mLの遠沈管に入れ、十分な
窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2
,4-ジメチルバレロニトリル)3.1mg(0.01mmol)を添加した後、素早く
密閉し、50℃の水浴で2時間重合を行った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈
殿した。次に、デカンテーションにより溶媒を除去し、不溶物(共重合体)を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.167g(0.6mmol)
、東京化成工業株式会社製メタクリル酸ブチル(BMA)0.043g(0.3mmol
)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP
)0.027g(0.1mmol)をメタノールの1mLに溶解させて反応液を調製した
。次に、この反応液を15mLの遠沈管に入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除
き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)
3.1mg(0.01mmol)を添加した後、素早く密閉し、50℃の水浴で2時間重
合を行った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈殿した。次に、デカンテーション
により溶媒を除去し、不溶物(共重合体)を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.167g(0.6mmol)
、和光純薬工業株式会社製アクリル酸2-メトキシエチル(MEA)0.039g(0.
3mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノ
ン(MBP)0.027g(0.1mmol)をメタノールの1mLに溶解させて、反応
液を調製した。次に、この反応液を15mLの遠沈管に入れ、十分な窒素バブリングによ
って酸素を除き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレ
ロニトリル)3.1mg(0.01mmol)を添加した後、素早く密閉し、50℃の水
浴で2時間重合を行った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈殿した。次に、デカ
ンテーションにより溶媒を除去し、不溶物(共重合体)を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.167g(0.6mmol)
、和光純薬工業株式会社製N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)0.034
g(0.3mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベン
ゾフェノン(MBP)0.027g(0.1mmol)をメタノールの1mLに溶解させ
、反応液を調製した。次に、この反応液を15mLの遠沈管に入れ、十分な窒素バブリン
グによって酸素を除き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチ
ルバレロニトリル)3.1mg(0.01mmol)を添加した後、素早く密閉し、50
℃の水浴で2時間重合を行った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈殿した。次に
、デカンテーションにより溶媒を除去し、不溶物(共重合体)を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.167g(0.6mmol)
、東京化成工業株式会社製N,N-ジメチルアクリルアミド(DMAAm)0.030g
(0.3mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾ
フェノン(MBP)0.027g(0.1mmol)をメタノールの1mLに溶解させ、
反応液を調製した。次に、この反応液を15mLの遠沈管に入れ、十分な窒素バブリング
によって酸素を除き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチル
バレロニトリル)3.1mg(0.01mmol)を添加した後、素早く密閉し、50℃
の水浴で2時間重合を行った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈殿した。次に、
デカンテーションにより溶媒を除去し、不溶物(共重合体)を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.167g(0.6mmol)
、シグマアルドリッチ社製ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート(
PEGMEA、数平均分子量300)0.090g(0.3mmol)およびMRCユニ
テック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.027g(0
.1mmol)をメタノールの1mLに溶解させ、反応液を調製した。次に、この反応液
を15mLの遠沈管に入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤2,
2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)3.1mg(0.0
1mmol)を添加した後、素早く密閉し、50℃の水浴で2時間重合を行った。重合が
進むにつれて、不溶物が析出して沈殿した。次に、デカンテーションにより溶媒を除去し
、不溶物(共重合体)を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.167g(0.6mmol)
、東京化成工業株式会社製N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド(HEAAm)
0.035g(0.3mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイル
オキシベンゾフェノン(MBP)0.027g(0.1mmol)をメタノールの1mL
に溶解させて、反応液を調製した。次に、この反応液を15mLの遠沈管に入れ、十分な
窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2
,4-ジメチルバレロニトリル)3.1mg(0.01mmol)を添加した後、素早く
密閉し、50℃の水浴で2時間重合を行った。重合が進むにつれて、不溶物が析出して沈
殿した。次に、デカンテーションにより溶媒を除去し、不溶物(共重合体)を得た。
東京化成工業株式会社製2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)
2.07g(7.0mmol)、東京化成工業株式会社製2-アクリルアミド-2-メチ
ル-1-プロパンスルホン酸(AMPS)0.414g(2.0mmol)およびMRC
ユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.266g
(1.0mmol)をメタノール/水(9/1 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて
、反応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素
バブリングによって酸素を除き、重合開始剤2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4
-ジメチルバレロニトリル)の31mg(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉
し、50℃の水浴で2時間重合を行った。次に得られた重合液を5倍量のTHF/メタノ
ール(9/1 v/v)中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらに
THF/メタノール(9/1 v/v)で2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[3-(メタクリロイルアミノ)プロピル]ジメチル(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPBa)1.95g(7.0mmol)
、東京化成工業株式会社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸(
AMPS)0.580g(2.8mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタ
クリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.053g(0.2mmol)を2,2,
2-トリフルオロエタノール/水(9/1 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて、反
応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素バブ
リングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業株式会社製V-501)28mg
(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時間重合を行った
。次に、アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらにメタノ
ールで2回洗浄を行い、共重合体を得た。
東京化成工業株式会社製2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)
2.07g(7.0mmol)、東京化成工業株式会社製2-アクリルアミド-2-メチ
ル-1-プロパンスルホン酸(AMPS)0.580g(2.8mmol)およびMRC
ユニテック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.053g
(0.2mmol)を2,2,2-トリフルオロエタノール/水(9/1 v/v)混合
溶媒10mLに溶解させて、反応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フ
ラスコに入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社
製V-501)28mg(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水
浴で2時間重合を行った。次に、アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除
去した後、さらにメタノールで2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.95g(7.0mmol)、
東京化成工業株式会社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸(A
MPS)0.580g(2.8mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタク
リロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.053g(0.2mmol)を2,2,2
-トリフルオロエタノール/水(9/1 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて、反応
液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素バブリ
ングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V-501)28mg(0.1
0mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時間重合を行った。次に、
アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらにメタノールで2
回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)2.76g(9.89mmol)
、シグマアルドリッチ社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸
ナトリウム塩(AMPS(Na))0.023g(0.1mmol)およびMRCユニテ
ック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.003g(0.
01mmol)を2,2,2-トリフルオロエタノール/水(8/2 v/v)混合溶媒
10mLに溶解させて、反応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラス
コに入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V
-501)28mg(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で
2時間重合を行った。次に、アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去し
た後、さらにメタノールで2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.96g(7.0mmol)、
シグマアルドリッチ社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸 ナ
トリウム塩(AMPS(Na))0.458g(2.0mmol)およびMRCユニテッ
ク株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.266g(1.0
mmol)を2,2,2-トリフルオロエタノール/水(8/2 v/v)混合溶媒10
mLに溶解させて、反応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに
入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V-5
01)28mg(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時
間重合を行った。次に、アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後
、さらにメタノールで2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.68g(6.0mmol)、
シグマアルドリッチ社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸 ナ
トリウム塩(AMPS(Na))0.458g(2.0mmol)およびMRCユニテッ
ク株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.532g(2.0
mmol)を2,2,2-トリフルオロエタノール/水(8/2 v/v)混合溶媒10
mLに溶解させて、反応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに
入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V-5
01)28mg(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時
間重合を行った。次に、アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後
、さらにメタノールで2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)0.003g(0.01mmol
)、東京化成工業株式会社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸
(AMPS)2.05g(9.89mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メ
タクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.027g(0.1mmol)を2,2
,2-トリフルオロエタノール/水(9/1 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて、
反応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素バ
ブリングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V-501)28mg(0
.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時間重合を行った。次
に、アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらにメタノール
で2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.96g(7.0mmol)、
シグマアルドリッチ社製2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸 ナ
トリウム塩(AMPS(Na))0.685g(2.99mmol)およびMRCユニテ
ック株式会社製4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(MBP)0.003g(0.
01mmol)を2,2,2-トリフルオロエタノール/水(8/2 v/v)混合溶媒
10mLに溶解させて、反応液を調製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラス
コに入れ、十分な窒素バブリングによって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V
-501)28mg(0.10mmol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で
2時間重合を行った。次に、アセトン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去し
た後、さらにメタノールで2回洗浄を行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.96g(7.0mmol)、
東京化成工業株式会社製3-スルホプロピルアクリラート カリウム塩(SPA(K))
0.465g(2.0mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイル
オキシベンゾフェノン(MBP)0.266g(1.0mmol)を2,2,2-トリフ
ルオロエタノール/水(8/2 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて、反応液を調製
した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素バブリングによ
って酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V-501)28mg(0.10mmo
l)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時間重合を行った。次に、アセトン
中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらにメタノールで2回洗浄を
行い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.96g(7.0mmol)、
東京化成工業株式会社製3-スルホプロピルアクリレートカリウム塩(SPA(K))0
.465g(2.0mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイルオ
キシベンゾフェノン(MBP)0.266g(1.0mmol)を2,2,2-トリフル
オロエタノール/水(8/2 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて、反応液を調製し
た。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素バブリングによっ
て酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V-501)28mg(0.10mmol
)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時間重合を行った。次に、アセトン中
で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらにメタノールで2回洗浄を行
い、共重合体を得た。
シグマアルドリッチ社製[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-ス
ルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(MSPB)1.96g(7.0mmol)、
シグマアルドリッチ社製3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩(SPMA(K)
)0.493g(2.0mmol)およびMRCユニテック株式会社製4-メタクリロイ
ルオキシベンゾフェノン(MBP)0.266g(1.0mmol)を2,2,2-トリ
フルオロエタノール/水(8/2 v/v)混合溶媒10mLに溶解させて、反応液を調
製した。次に、この反応液を30mLのナス型フラスコに入れ、十分な窒素バブリングに
よって酸素を除き、重合開始剤(和光純薬工業社製V-501)28mg(0.10mm
ol)を添加した後、素早く密閉し、80℃の水浴で2時間重合を行った。次に、アセト
ン中で再沈殿し、デカンテーションで上澄みを除去した後、さらにメタノールで2回洗浄
を行い、共重合体を得た。
で、製造例1、11、および13~20の共重合体は本発明に係る親水性共重合体に相当
し、製造例10および12の共重合体はACS Appl.Mater.Interfa
ce,2015,7(31),pp17489-17498で開示されている共重合体に
相当する。
MSPB:[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル-(3-スルホプロピル
)アンモニウムヒドロキシド(単量体Aに相当)
MSPBa:[3-(メタクリロイルアミノ)プロピル]ジメチル(3-スルホプロピ
ル)アンモニウムヒドロキシド(単量体Aに相当)
MPC:2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン
AMPS:2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸(単量体Bに相
当)
AMPS(Na):2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸ナトリ
ウム塩(単量体Bに相当)
SPA(K):3-スルホプロピルアクリレートカリウム塩(単量体Bに相当)
SPMA(K):3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩(単量体Bに相当)
BMA:メタクリル酸ブチル
MEA:アクリル酸2-メトキシエチル
NIPAAm:N-イソプロピルアクリルアミド
DMAAm:N,N-ジメチルアクリルアミド
PEGMA:ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート
HEAAm:N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド
MBP:4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン(単量体Cに相当)。
[実施例1-1~10-1、比較例1-1~10-1]
上記製造例1~20で得られた各共重合体について、水、メタノール、および混合比率
の異なる水/メタノール混合溶媒に対する溶解性を評価した。具体的には、温度25℃、
濃度1重量%、試験時間2時間の条件で溶解性試験を行い、下記の判定基準に従い目視に
て判定した:
○:溶解あるいは分散する
×:溶解も分散もしない。
共重合体に相当)は、水あるいは水/メタノール混合溶媒に対して良好な溶解性を示した
(実施例1-1~実施例10-1)。一方、単量体B(AMPS)由来の構成単位を含ま
ない製造例2~9の共重合体は、水/メタノールの混合比率によらず溶解しなかった(比
較例1-1~8-1)。この結果より、単量体B由来の構成単位が共重合体の溶剤溶解性
向上に寄与することが考察される。これは、単量体B由来の構成単位に含まれるスルホン
酸基同士の静電反発が、共重合体の分散に寄与している可能性が考えられる。なお、製造
例10、12の共重合体(ACS Appl.Mater.Interface,201
5,7(31),pp17489-17498で開示されている共重合体に相当)は、水
/メタノールの混合比率によらず溶解性を示した(比較例9-1、比較例10-1)。
[実施例1-2]
製造例1で得られた共重合体(本発明に係る親水性共重合体に相当)を10重量%にな
るように、メタノール/水(7/3 v/v)に溶解し、コート液を調製した。次にHD
PEのシート(12.5mm×100mm)を上記コート液にディップし、15mm/s
ecの速度で引き上げた。次に、HDPEシートをドライヤーで30秒間乾燥させ、溶媒
を除去した。次に、HDPEシートに波長365nm、ランプ電力1kWのUVを照射距
離200mm、サンプル搬送速度2m/minの条件で照射した(積算光量:230mJ
/cm2)。UV照射装置はウシオ電機株式会社のUVC-1212/1MNLC3-A
A04(高圧水銀ランプ)を使用した。
(トリニティーラボ社製、ハンディートライボマスターTL201)20を用いて、潤滑
性および耐久性(潤滑維持性)を評価した。
の水17中に浸漬した。このシャーレ12を、図3に示される摩擦測定機20の移動テー
ブル15に載置した。HDPE端子(φ10mm、R1mm)13をシートに接触させ、
端子上に450gの荷重14をかけた。摺動距離20mm、摺動速度16.7mm/se
cの設定で、移動テーブル15を水平に50回往復移動させた際の摺動抵抗値(gf)を
測定した。1往復目から50往復目までの往路時における摺動抵抗値を往復回数毎に平均
し、試験力としてグラフにプロットすることにより、50回の繰り返し摺動に対する摺動
抵抗値の変化を評価した。
製造例13で得られた共重合体(本発明に係る親水性共重合体に相当)を10重量%に
なるように、メタノール/水(7/3 v/v)に溶解し、コート液を調製した。次にナ
イロンのシート(12.5mm×100mm)を上記コート液にディップし、5mm/s
ecの速度で引き上げた。次に、ナイロンシートをドライヤーで30秒間乾燥させ、溶媒
を除去した。次に、ナイロンシートに波長365nm、ランプ電力1kWのUVを照射距
離200mm、サンプル搬送速度250m/minの条件で照射した(積算光量:100
0mJ/cm2)。UV照射装置はウシオ電機株式会社のUVC-1212/1MNLC
3-AA04(高圧水銀ランプ)を使用した。
(トリニティーラボ社製、ハンディートライボマスターTL201)20を用いて、潤滑
性および耐久性(潤滑維持性)を評価した。
の水17中に浸漬した。このシャーレ12を、図3に示される摩擦測定機20の移動テー
ブル15に載置した。HDPE端子(φ10mm、R1mm)13をシートに接触させ、
端子上に450gの荷重14をかけた。摺動距離20mm、摺動速度16.7mm/se
cの設定で、移動テーブル15を水平に100回往復移動させた際の摺動抵抗値(gf)
を測定した。1往復目から50往復目までの往路時における摺動抵抗値を往復回数毎に平
均し、試験力としてグラフにプロットすることにより、100回の繰り返し摺動に対する
摺動抵抗値の変化を評価した。
製造例13で得られた共重合体の代わりに製造例15で得られた共重合体を用いた以外
は実施例3-2と同様にして、サンプルの作製および摺動抵抗値の測定を行った。
製造例13で得られた共重合体の代わりに製造例17で得られた共重合体を用いた以外
は実施例3-2と同様にして、サンプルの作製および摺動抵抗値の測定を行った。
製造例1で得られた共重合体の代わりに製造例10で得られた共重合体(ACS Ap
pl.Mater.Interface,2015,7(31),pp17489-17
498で開示されている共重合体に相当)を用いた以外は実施例1-2と同様にして、サ
ンプルの作製および摺動抵抗値の測定を行った。
較例9-2のサンプルに比べて、初期摺動値が有意に低かった。また、比較例9-2のサ
ンプルは、摺動回数0~10回にかけて摺動抵抗値が上昇しており、表面潤滑層の表面が
摩耗した可能性が示唆される。一方、実施例1-2のサンプルは、そのような摺動回数に
応じて摺動抵抗値が上昇する現象は見られなかった。このことから、ACS Appl.
Mater.Interface,2015,7(31),pp17489-17498
で開示されている共重合体を用いて形成された表面潤滑層に比べて、本発明に係る親水性
共重合体を用いて形成された表面潤滑層は膜強度が強いと考えられ、これはスルホベタイ
ン構造の強い静電相互作用に起因するものと示唆される。
び耐久性(潤滑維持性)を発揮できることがわかった。
製造例13で得られた共重合体の代わりに製造例12で得られた共重合体(ACS A
ppl.Mater.Interface,2015,7(31),pp17489-1
7498で開示されている共重合体に相当)を用いた以外は実施例3-2と同様にして、
サンプルの作製および摺動抵抗値の測定を行った。
較例9-2のサンプルに比べて、初期摺動値が有意に低かった。また、比較例9-2のサ
ンプルは、摺動回数0~10回にかけて摺動抵抗値が上昇しており、表面潤滑層の表面が
摩耗した可能性が示唆される。一方、実施例1-2のサンプルは、そのような摺動回数に
応じて摺動抵抗値が上昇する現象は見られなかった。このことから、ACS Appl.
Mater.Interface,2015,7(31),pp17489-17498
で開示されている共重合体を用いて形成された表面潤滑層に比べて、本発明に係る親水性
共重合体を用いて形成された表面潤滑層は膜強度が強いと考えられ、これはスルホベタイ
ン構造の強い静電相互作用に起因するものと示唆される。
5に示す。実施例3-2、実施例5-2および実施例7-2のサンプルは、比較例10-
2のサンプルに比べて、初期摺動値が有意に低かった。このことから、ACS Appl
.Mater.Interface,2015,7(31),pp17489-1749
8で開示されている共重合体を用いて形成された表面潤滑層に比べて、本発明に係る親水
性共重合体を用いて形成された表面潤滑層は摺動性と耐久性に優れると考えられる。
び耐久性(潤滑維持性)を発揮できることがわかった。
号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。
Claims (7)
- スルホベタイン構造を有する重合性単量体(A)由来の構成単位と、スルホン酸基(-
SO3H)、硫酸基(-OSO3H)および亜硫酸基(-OSO2H)ならびにこれらの
塩の基からなる群より選択される少なくとも1つの基を有する重合性単量体(B)由来の
構成単位と、光反応性基を有する重合性単量体(C)由来の構成単位とから構成され、
前記重合性単量体(A)は、下記式(1)で表され、
R11は、水素原子またはメチル基であり、
Z1は、酸素原子または-NH-であり、
R12およびR15は、それぞれ独立して、炭素原子数1~20の直鎖または分岐鎖の
アルキレン基であり、
R13およびR14は、それぞれ独立して、炭素原子数1~20の直鎖または分岐鎖の
アルキル基である、
前記重合性単量体(B)は、下記式(2)、(3)または(4)で表され、
R21は、水素原子またはメチル基であり、
Z2は、酸素原子または-NH-であり、
R22は、炭素原子数1~20の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、
Xは、スルホン酸基(-SO3H)、硫酸基(-OSO3H)および亜硫酸基(-OS
O2H)ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される基である;
R31は、水素原子またはメチル基であり、
R32は、単結合または炭素数1~20の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基であり、
Xは、スルホン酸基(-SO3H)、硫酸基(-OSO3H)および亜硫酸基(-OS
O2H)ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される基である;
R41は、水素原子またはメチル基であり、
R42は、炭素原子数1~20の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、
Xは、スルホン酸基(-SO3H)、硫酸基(-OSO3H)および亜硫酸基(-OS
O2H)ならびにこれらの塩の基からなる群より選択される基である、
前記重合性単量体(C)は、(メタ)アクリロイル基、ビニル基およびアリル基からな
る群より選択されるエチレン性不飽和基ならびにアジド基、ジアゾ基、ジアジリン基、ケ
トン基およびキノン基からなる群より選択される光反応性基を有し、
前記重合性単量体(A)由来の構成単位の含有量は、全単量体由来の構成単位の合計を
100モル%としたとき、0.05~99モル%であり、
前記重合性単量体(B)由来の構成単位の含有量は、全単量体由来の構成単位の合計を
100モル%としたとき、0.5~99モル%であり、
前記重合性単量体(C)由来の構成単位の含有量は、全単量体由来の構成単位の合計を
100モル%としたとき、0.1~30モル%である、親水性共重合体。 - 前記光反応性基は、アセトフェノンの構造を有する基、ベンゾフェノンの構造を有する
基、アントロンの構造を有する基、キサンチンの構造を有する基またはチオキサントンの
構造を有する基である、請求項1に記載の親水性共重合体。 - 前記重合性単量体(C)は、4-(メタ)アクリロイルオキシベンゾフェノン、4-(
メタ)アクリロイルオキシエトキシベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシ-
4’-メトキシベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ-4’-メト
キシベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシ-4’-ブロモベンゾフェノン、
4-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ-4’-ブロモベンゾフェノンおよび4-スチ
リルメトキシベンゾフェノンからなる群より選択される、請求項1に記載の親水性共重合
体。 - 前記重合性単量体(A)は、{2-[(メタ)アクリロイルオキシ]エチル}ジメチル
-(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、{2-[(メタ)アクリロイルオ
キシ]エチル}ジメチル-(2-スルホエチル)アンモニウムヒドロキシド、{2-[(
メタ)アクリロイルオキシ]エチル}ジエチル-(2-スルホエチル)アンモニウムヒド
ロキシド、{2-[(メタ)アクリロイルオキシ]エチル}ジエチル-(3-スルホプロ
ピル)アンモニウムヒドロキシド、{3-[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピル}ジ
メチル-(2-スルホエチル)アンモニウムヒドロキシド、{3-[(メタ)アクリロイ
ルオキシ]プロピル}ジメチル-(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、{
3-[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピル}ジエチル-(2-スルホエチル)アンモ
ニウムヒドロキシドおよび{3-[(メタ)アクリロイルオキシ]プロピル}ジエチル-
(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシドからなる群より選択される少なくとも
1種である、請求項1~3のいずれか1項に記載の親水性共重合体。 - 前記重合性単量体(B)は、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチル-1-プロパン
スルホン酸、1-[(メタ)アクリロイルオキシメチル]-1-プロパンスルホン酸、2
-[(メタ)アクリロイルオキシ]-2-プロパンスルホン酸、3-[(メタ)アクリロ
イルオキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリ
レートおよび3-スルホプロピル(メタ)アクリレートならびにこれらの塩からなる群よ
り選択される少なくとも1種である、請求項1~4のいずれか1項に記載の親水性共重合
体。 - 基材層と、
前記基材層表面の少なくとも一部に形成され、請求項1~5のいずれか1項に記載の親
水性共重合体を含む表面潤滑層と、を有する医療用具。 - 前記医療用具は、カテーテル、ステントまたはガイドワイヤである、請求項6に記載の
医療用具。
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