JP2024064699A - Medical device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】抗菌性を比較的長期間に渡って発揮することが可能な医療器具を提供する。【解決手段】基体（１）と、前記基体の表面に形成された中間層（２）と、前記中間層の前記基体と反対側の表面に積層された表層（３）と、を備えた医療器具であり、前記中間層は、抗菌性金属微粒子と、シランカップリング剤に由来する化合物とを含み、前記表層は、親水性ポリマーを含む、医療器具（１０）。前記中間層は、前記抗菌性金属微粒子及び前記シランカップリング剤に由来する化合物のみによって形成されていることが好ましい。【選択図】図１[Problem] To provide a medical device capable of exerting antibacterial properties for a relatively long period of time. [Solution] A medical device (10) comprising a substrate (1), an intermediate layer (2) formed on the surface of the substrate, and a surface layer (3) laminated on the surface of the intermediate layer opposite the substrate, the intermediate layer containing antibacterial metal particles and a compound derived from a silane coupling agent, and the surface layer containing a hydrophilic polymer. The intermediate layer is preferably formed only from the antibacterial metal particles and the compound derived from the silane coupling agent. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、親水性と抗菌性を兼ね備えたコーティングを有する医療器具及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a medical device having a coating that is both hydrophilic and antibacterial, and a method for manufacturing the same.
従来、血管、消化器官、泌尿器官等に挿入するカテーテルの表面に親水性や抗菌性を付与するためのコーティングを施すことが行われている。例えば尿道に挿入する尿道カテーテルの表面には、水で膨潤して滑りやすくなる表層が形成されており、尿道への挿入が容易になっている。しかしながら、尿道カテーテルの挿入時に尿道に多少の傷が発生することもあるので、親水性だけでなく、抗菌性を付与することも重要である。 Conventionally, the surface of catheters inserted into blood vessels, digestive organs, urinary organs, etc. has been coated to impart hydrophilicity and antibacterial properties. For example, a urethral catheter inserted into the urethra has a surface layer that swells with water and becomes slippery, making it easier to insert into the urethra. However, since some damage may occur to the urethra when the urethral catheter is inserted, it is important to impart not only hydrophilicity but also antibacterial properties.
特許文献１にはカテーテル基体の表面をクロム酸で前処理し、スズイオン含有塩を含む水溶液に浸漬した後、銀含有塩を含む水溶液に浸漬し、さらに希酸中に白金及び金の塩を含む安定化溶液に浸漬し、乾燥することによって、抗菌層を形成する方法が開示されている。同文献では、続けて、抗菌層の表面にＰＶＰ及びポリ尿素ネットワークからなる親水性の表層を形成し、２層構造からなるコーティングを形成する方法が開示されている。
特許文献１の医療デバイスにあっては、抗菌層に含まれる銀などの微量作用金属イオンが親水性表層を透過して外部へ浸出することにより抗菌性を発揮する。抗菌層に含まれる微量作用金属の量は限られているので、浸出速度が速いと、抗菌作用は一過性のものとなり、長期間に渡る抗菌性を発揮することはできない。特許文献１の実験では最大３００秒後の銀の浸出量を測定しているが、尿道カテーテルは数日から数週間に渡って尿道に留置することがあるので、一過性の抗菌作用では不十分である。
In the medical device of
本発明は、抗菌性を比較的長期間に渡って発揮することが可能な医療器具及びその製造方法を提供する。 The present invention provides a medical device that can maintain antibacterial properties for a relatively long period of time, and a method for manufacturing the same.
［１］基体と、前記基体の表面に形成された中間層と、前記中間層の前記基体と反対側の表面に積層された表層と、を備えた医療器具であり、前記中間層は、抗菌性金属微粒子と、シランカップリング剤に由来する化合物とを含み、前記表層は、親水性ポリマーを含む、医療器具。
［２］ 前記中間層は、前記抗菌性金属微粒子及び前記シランカップリング剤に由来する化合物のみによって形成されている、［１］に記載の医療器具。
［３］ 前記シランカップリング剤に由来する化合物は、前記表層の官能基と化学結合を形成している、［１］又は［２］に記載の医療器具。
［４］ 前記シランカップリング剤に由来する化合物は、前記基体の表面の官能基と化学結合を形成している、［１］～［３］の何れか一項に記載の医療器具。
［５］ 前記抗菌性金属微粒子は少なくとも銀粒子を含む、［１］～［４］の何れか一項に記載の医療器具。
［６］ 前記基体がシリコーンゴム製である、［１］～［５］の何れか一項に記載の医療器具。
［７］ 前記医療器具は尿道カテーテルである、［１］～［６］の何れか一項に記載の医療器具。
［８］ 基体の表面に、抗菌性金属微粒子及びシランカップリング剤を含む溶液を塗布し、前記シランカップリング剤が有する第１の官能基と前記基体の表面の官能基とが反応することにより化学結合させ、前記シランカップリング剤に由来する化合物が前記基体の表面に結合し、かつ前記抗菌性金属微粒子を含む中間層を形成する工程と、前記中間層の表面に、イソシアネート化合物、ポリオール及び親水性ポリマーを含む溶液を塗布することにより、前記イソシアネート化合物又は前記ポリオールと、前記中間層を構成する前記シランカップリング剤に由来する化合物が有する第２の官能基とを反応させて結合させ、前記親水性ポリマーを含む３次元架橋ネットワークを有する表層を形成する工程と、を含む、医療器具の製造方法。
［９］ 前記シランカップリング剤の前記第１の官能基がアルコキシ基又はアルコキシ基が加水分解してなる水酸基であり、前記第２の官能基がイソシアネート基である、［８］に記載の医療器具の製造方法。
[1] A medical device comprising a substrate, an intermediate layer formed on a surface of the substrate, and a surface layer laminated on a surface of the intermediate layer opposite the substrate, the intermediate layer containing antibacterial metal microparticles and a compound derived from a silane coupling agent, and the surface layer containing a hydrophilic polymer.
[2] The medical device according to [1], wherein the intermediate layer is formed only from the antibacterial metal fine particles and a compound derived from the silane coupling agent.
[3] The medical device according to [1] or [2], wherein the compound derived from the silane coupling agent forms a chemical bond with the functional group of the surface layer.
[4] The medical device according to any one of [1] to [3], wherein the compound derived from the silane coupling agent forms a chemical bond with a functional group on the surface of the substrate.
[5] The medical device according to any one of [1] to [4], wherein the antibacterial metal microparticles contain at least silver particles.
[6] The medical device according to any one of [1] to [5], wherein the base is made of silicone rubber.
[7] The medical device according to any one of [1] to [6], wherein the medical device is a urethral catheter.
[8] A method for manufacturing a medical device, comprising: applying a solution containing antibacterial metal fine particles and a silane coupling agent to a surface of a substrate, and chemically bonding the first functional group of the silane coupling agent with a functional group on the surface of the substrate, thereby forming an intermediate layer in which a compound derived from the silane coupling agent is bonded to the surface of the substrate and the antibacterial metal fine particles are formed; and applying a solution containing an isocyanate compound, a polyol, and a hydrophilic polymer to the surface of the intermediate layer, thereby reacting and bonding the isocyanate compound or the polyol with a second functional group of the compound derived from the silane coupling agent constituting the intermediate layer, thereby forming a surface layer having a three-dimensional crosslinked network containing the hydrophilic polymer.
[9] The method for producing a medical device according to [8], wherein the first functional group of the silane coupling agent is an alkoxy group or a hydroxyl group formed by hydrolysis of an alkoxy group, and the second functional group is an isocyanate group.
本発明の医療器具が備える抗菌層は、少なくとも数日間に渡って抗菌性金属微粒子のイオンを浸出し、抗菌性を発揮し続けることができる。また、本発明の医療器具の表層は、抗菌層に対して高い密着性を示し、表層を水中で擦っても容易には剥がれない強度を示し得る。 The antibacterial layer of the medical device of the present invention can continue to exude ions of antibacterial metal particles and exhibit antibacterial properties for at least several days. In addition, the surface layer of the medical device of the present invention exhibits high adhesion to the antibacterial layer and is strong enough that it does not easily peel off even when the surface layer is rubbed in water.
≪医療器具≫
本発明の第一態様は、基体と、前記基体の表面に形成された中間層と、前記中間層の前記基体と反対側の表面に積層された表層と、を備えた医療器具であり、前記中間層は、抗菌性金属微粒子と、シランカップリング剤に由来する化合物とを含み、前記表層は、親水性ポリマーを含む、医療器具である。
<Medical equipment>
A first aspect of the present invention is a medical device comprising a substrate, an intermediate layer formed on a surface of the substrate, and a surface layer laminated on the surface of the intermediate layer opposite the substrate, wherein the intermediate layer contains antibacterial metal microparticles and a compound derived from a silane coupling agent, and the surface layer contains a hydrophilic polymer.
本態様の一例として、以下ではカテーテルの場合を説明する。図１に例示するカテーテル１０は、シリコーンゴム製のチューブであるカテーテル基体１と、カテーテル基体１の外周面１ａに形成された中間層２と、中間層２の外周面２ａに形成された表層３とを有する。
As an example of this embodiment, the case of a catheter will be described below. The
中間層２は、抗菌性金属微粒子と、シランカップリング剤に由来する化合物とを含む。シランカップリング剤は中間層２の形成時の材料である。シランカップリング剤は反応性に優れた官能基を有するので、通常、中間層２に接するカテーテル基体１及び表層３のうち少なくとも一方の表面の官能基と反応している。本態様では、この反応後の物質（反応生成物）をシランカップリング剤に由来する化合物という。
The
抗菌性金属微粒子は、従来から抗菌性が知られている金属イオンを発生する微粒子であればよく、例えば、銀、銀塩、金、亜鉛、銅、セリウム等が挙げられる。これらの金属は抗菌性を発揮するのであれば酸化されていてもよく、他の元素との化合物を形成していてもよい（例えば銀化合物、銅化合物等）。抗菌性金属微粒子を構成する金属の種類は１種類であってもよく、２種類以上を任意に組み合わせてもよい。 The antibacterial metal microparticles may be any microparticle that generates metal ions that are conventionally known to have antibacterial properties, such as silver, silver salts, gold, zinc, copper, and cerium. These metals may be oxidized or form compounds with other elements (e.g., silver compounds, copper compounds, etc.) as long as they exhibit antibacterial properties. The antibacterial metal microparticles may be made up of one type of metal, or two or more types may be combined in any desired manner.
抗菌性金属微粒子の一次粒子径としては、１～１００ｎｍが好ましく、１～５０ｎｍがより好ましく、１～３０ｎｍがさらに好ましい。上記範囲であると中間層からの金属イオンの浸出が一過性で終わらず、数十日間に渡って穏やかに浸出を継続させることができる。
抗菌性金属微粒子の一次粒子径は、電子顕微鏡（ＳＥＭ若しくはＴＥＭ）で中間層に含まれる抗菌性金属微粒子の１０個以上の長径を測定した平均値とする。
The primary particle size of the antibacterial metal fine particles is preferably 1 to 100 nm, more preferably 1 to 50 nm, and even more preferably 1 to 30 nm. Within the above range, the leaching of metal ions from the intermediate layer does not end in a transient state, but can continue gently for several tens of days.
The primary particle size of the antibacterial metal particles is the average value of the major axes of at least 10 antibacterial metal particles contained in the intermediate layer measured with an electron microscope (SEM or TEM).
中間層２はシランカップリング剤に由来する化合物を含むので、抗菌性金属微粒子からの金属イオンの浸出が穏やかに継続する。このメカニズムとしては、シランカップリング剤に由来する化合物がカテーテル基体１又は表層３に結合し、アンカーした状態であるため、中間層２における抗菌性金属微粒子からの金属イオンの拡散や運動が中間層２内において低減されていることが要因として考えられる。
Because the
中間層２は穏やかに抗菌性金属微粒子から金属イオンを浸出させることができるので、中間層２は大量の抗菌性金属微粒子を含有する必要がない。浸出量が単位時間当たり一定であると仮定すれば、中間層２が大量の抗菌性金属微粒子を含有すれば、浸出可能な期間を延ばすことは原理的に可能である。しかし、大量の抗菌性金属微粒子を含有した中間層２は、カテーテル基体１の外周面１ａから剥離しやすく、金属粒子によって光が遮断されるため、カテーテル基体１の流路１ｂを流通する液体等を視認しづらくなる。また、金属粒子の酸化等により、黄変等の変色を起こす問題もある。
Because the
中間層２に含まれる抗菌性金属微粒子の含有量は、中間層２に含まれるシランカップリング剤に由来する化合物の含有量１００質量部に対して、０．１～２０質量部が好ましく、０．５～１５質量部がより好ましく、１．０～１０質量部がさらに好ましい。
上記範囲であると、抗菌性金属微粒子から金属イオンを数十日間に渡って穏やかに浸出させ続けることができ、中間層２を通してカテーテル基体１の流路１ｂ内を視認することができ、金属の変色による外観不良を目立たなくすることができる。
The content of the antibacterial metal microparticles in the
Within the above range, metal ions can be allowed to continue to leach gently from the antibacterial metal microparticles for several tens of days, the inside of the
中間層２を形成する１種以上のシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２‐（３，４‐エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３‐グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３‐グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３‐グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ‐スチリルトリメトキシシラン、３‐メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３‐メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３‐メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３‐アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ‐２-（アミノエチル）-３‐アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ‐２‐（アミノエチル）‐３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、３‐アミノプロピルトリエトキシシラン、３‐トリエトキシシリル‐Ｎ‐（１，３‐ジメチル‐ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ‐フェニル‐３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ‐（ビニルベンジル）－２－アミノエチル‐３‐アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、３‐ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、３‐メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３‐メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３‐イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらのなかでも、Ｎ‐２-（アミノエチル）-３‐アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ‐２‐（アミノエチル）‐３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、３‐アミノプロピルトリエトキシシラン、３‐トリエトキシシリル‐Ｎ‐（１，３‐ジメチル‐ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ‐フェニル‐３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ‐（ビニルベンジル）－２－アミノエチル‐３‐アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、３‐イソシアネートプロピルトリエトキシシランが特に好ましい。
なかでも、活性水素基を形成するアルコキシ基及びイソシアネート基を有するシランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤が有するアルコキシ基が加水分解して形成される水酸基等の活性水素基は、例えばカテーテル基体１の外周面１ａに存在する水酸基と脱水縮合することにより化学結合を形成することができる。また、シランカップリング剤が有するイソシアネート基やアミノ基は、例えば表層３を構成するイソシアネート化合物、ポリオール又は親水性ポリマーが有する官能基と反応して化学結合を形成することができる。つまり、中間層２を構成するシランカップリング剤がカテーテル基体１と表層３を化学的に架橋することができる。
上記の化学結合を形成することにより、中間層２とカテーテル基体１の接着性や、中間層２と表層３の接着性を格段に向上させることができる。
Examples of the one or more silane coupling agents that form the
Among them, silane coupling agents having alkoxy groups and isocyanate groups that form active hydrogen groups are preferred. The active hydrogen groups, such as hydroxyl groups, formed by hydrolysis of the alkoxy groups of the silane coupling agent can form chemical bonds, for example, by dehydration condensation with hydroxyl groups present on the outer
By forming the above-mentioned chemical bond, the adhesiveness between the
中間層２の乾燥時の厚さは、０．０５～５．０μｍが好ましく、０．０５～１．０μｍがより好ましく、０．０５～０．５μｍがさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、充分な量の抗菌性金属微粒子を含有することができ、比較的長期間に渡って浸出を続けて抗菌性を発揮することができる。
上記範囲の上限値以下であると、中間層２の強度が向上し、中間層２を介在したカテーテル基体１と表層３の接着性をより高めることができる。また、中間層２の透明性が高まり、カテーテル１の流路１ｂの内部を視認することが容易になる。
中間層２の厚さは、厚さ方向の断面を電子顕微鏡等の拡大観察手段で観察し、代表的な任意の５カ所について測定した平均値とする。
The thickness of the
When the content is equal to or greater than the lower limit of the above range, a sufficient amount of antibacterial metal particles can be contained, and antibacterial properties can be exhibited by continuing to leach out for a relatively long period of time.
When the thickness is equal to or less than the upper limit of the above range, the strength of the
The thickness of the
中間層２における抗菌性金属微粒子からの金属イオンの浸出の程度の制御を容易にする観点から、中間層２は前記抗菌性金属微粒子及び前記シランカップリング剤に由来する化合物のみによって形成されていることが好ましい。
From the viewpoint of easily controlling the degree of leaching of metal ions from the antibacterial metal particles in the
表層３に含まれる１種以上の親水性ポリマーとしては、例えば、ポリビニル化合物、ポリ（ビニルアルコール）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ヘパリン、デキストラン、キサンタンガム、多糖類、誘導体化多糖類、セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリヒドロキシアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアルキレンオキシド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアクリル酸、上記ポリマーのコポリマー、ビニル化合物とアクリレート又は無水物とのコポリマー、ビニルピロリドンとヒドロキシエチルメチルアクリレートとのコポリマー、ポリビニルピロリドンのカチオン性コポリマー、及びポリメチルビニルエーテルとマレイン酸無水物とのコポリマー、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ヒアルロン酸及びその塩と誘導体、アルギン酸ナトリウム、コンドロイチン硫酸、キチン、キトサン、アガロース、キサンタン、デルマタン硫酸、ケラチン硫酸、エミルザン、ジェラン、カードラン、アミロース、カラギーナン、アミロペクチン、デキストラン、グリコーゲン、デンプン、ヘパリン硫酸、及び限界デキストリンならびにそれらの断片、合成親水性ポリマー等が挙げられる。最も好ましい親水性ポリマーは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）である。
The one or more hydrophilic polymers contained in the
表層３は親水性ポリマーを保持し得る３次元架橋ネットワークを有することが好ましい。３次元架橋ネットワークとは、表層の厚みを保持し、表層の全体に架橋構造が存在する張り巡らされた構造をいう。３次元架橋ネットワークの少なくとも一部には、ポリウレタン又はポリ尿素のネットワークを有することが好ましい。ポリウレタン又はポリ尿素のネットワークは、例えば多官能イソシアネート化合物を、水酸基又はアミノ基を有する多官能化合物と反応させて形成することができる。ポリウレタン又はポリ尿素のネットワークを形成するイソシアネート化合物の一部のイソシアネート基は中間層２を構成するシランカップリング剤が有する官能基と反応し、化学結合を形成し得る。
The
表層３の乾燥時の総質量に対する親水性ポリマーの含有量は、例えば、５０～９５質量％が好ましく、７０～９５質量％がより好ましく、８５～９５質量％がさらに好ましい。ここで、残部はポリウレタン又はポリ尿素のネットワークであることが好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、良好な親水性が得られ、水で膨潤したときの滑らかさがより向上する。
上記範囲の上限値以下であると、ポリウレタン又はポリ尿素のネットワークの含有量が相対的に増加し、結果として、中間層２に含まれる抗菌性金属微粒子からの金属イオンが表層３を透過しやすくなる。
The content of the hydrophilic polymer relative to the total mass of the
When it is at least the lower limit of the above range, good hydrophilicity is obtained, and smoothness when swollen with water is further improved.
When it is equal to or less than the upper limit of the above range, the content of the polyurethane or polyurea network relatively increases, and as a result, metal ions from the antibacterial fine metal particles contained in the
表層３の乾燥時の厚さは、５μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好ましい。厚さの下限は特に制限されず、例えば０．５μｍが挙げられる。
上記範囲の下限値以上であると、充分な親水性が得られるとともに、抗菌性金属微粒子からの金属イオンの浸出を穏やかにすることができ、比較的長期間に渡って浸出を続けて抗菌性を発揮することができる。
上記範囲の上限値以下であると、抗菌性金属微粒子からの金属イオンの浸出が極度に低下することを防止でき、充分な抗菌性を発揮することができる。
表層３の厚さは、厚さ方向の断面を電子顕微鏡等の拡大観察手段で観察し、代表的な任意の５カ所について測定した平均値とする。
The thickness of the
When the content is equal to or greater than the lower limit of the above range, sufficient hydrophilicity is obtained, and the leaching of metal ions from the antibacterial metal particles can be made gentle, allowing the leaching to continue for a relatively long period of time to exhibit antibacterial properties.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, it is possible to prevent the leaching of metal ions from the antibacterial metal particles from being extremely reduced, and sufficient antibacterial properties can be exhibited.
The thickness of the
カテーテル基体１の構成材料は特に制限されず、公知の材料を適用でき、例えばシリコーンゴム、ラテックスゴム、熱可塑性エラストマー、その他のゴム、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリオレフィン、その他のビニルポリマー、ポリエステル、ポリアミド、スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）等が挙げられる。
The material of which the
カテーテル基体１の中間層２が接する外周面１ａには、水酸基等の活性水素基を形成する目的で、コロナ処理、低圧水銀ＵＶ照射処理、エキシマＵＶ照射処理、プラズマ処理等の公知の表面処理を行ってもよい。
The
以上ではカテーテルの表面に中間層及び表層が備えられている場合を説明したが、本発明はカテーテル以外の医療器具の全般に渡って適用することができる。その他の医療器具としては、内視鏡及び喉頭鏡、栄養補給又はドレナージ若しくは気管内使用のための管、避妊具、創傷包帯、コンタクトレンズ、移植片（implantates）、体外血液導管（extracorporeal blood conduits）、膜（例えば透折用膜）、血液フィルター、循環補助機器等が挙げられる。
本態様の基体の構成材料は樹脂成形品に制限されず、SUS等の金属であってもよい。
Although the above describes the case where the surface of the catheter is provided with an intermediate layer and a surface layer, the present invention can be applied to all medical devices other than catheters, including endoscopes and laryngoscopes, tubes for feeding or drainage or for intratracheal use, contraceptives, wound dressings, contact lenses, implantates, extracorporeal blood conduits, membranes (e.g., dialysis membranes), blood filters, and circulatory support devices.
The material of the substrate in this embodiment is not limited to a resin molded product, but may be a metal such as SUS.
≪医療器具の製造方法≫
本発明の第二態様は、医療器具の製造方法であり、下記の工程の少なくとも１つを有する。本態様により、第一態様の医療器具を容易に製造することができる。
本態様の一例の実施形態は、表面処理工程と、中間層形成工程と、表層形成工程と、を有する。
<Medical device manufacturing method>
A second aspect of the present invention is a method for producing a medical device, comprising at least one of the following steps: According to this aspect, the medical device of the first aspect can be easily produced.
An embodiment of this aspect includes a surface treatment step, an intermediate layer formation step, and a surface layer formation step.
表面処理工程は、基体の表面に水酸基を形成する表面処理を行う工程である。表面処理の方法としては、基体の材料に応じて公知方法を適用すればよい。例えば基体材料がシリコーンゴムである場合には、エキシマＵＶ照射が好ましい。基体の表面に水酸基を形成することにより、次工程で中間層形成用の溶液の濡れ性が高まり、中間層の形成が容易になる。また、基体表面の水酸基は中間層形成用の溶液に含まれるシランカップリング剤と反応し得る。 The surface treatment process is a process of performing a surface treatment to form hydroxyl groups on the surface of the substrate. A known method may be applied as the surface treatment method depending on the material of the substrate. For example, when the substrate material is silicone rubber, excimer UV irradiation is preferred. By forming hydroxyl groups on the substrate surface, the wettability of the solution for forming the intermediate layer in the next process is increased, making it easier to form the intermediate layer. In addition, the hydroxyl groups on the substrate surface can react with a silane coupling agent contained in the solution for forming the intermediate layer.
中間層形成工程は、前記基体の表面に、抗菌性金属微粒子及びシランカップリング剤を含む溶液（以下、溶液Ａということがある。）を塗布し、前記シランカップリング剤が有する第１の官能基（例えばアルコキシ基から形成される水酸基）と前記基体の表面の官能基とが反応することにより化学結合させ、前記シランカップリング剤に由来する化合物が前記基体の表面に結合し、かつ前記抗菌性金属微粒子を含む中間層を形成する工程である。
抗菌性金属微粒子及びシランカップリング剤の説明は第一態様と同じ説明であるので、ここで重複する説明は省略する。
The intermediate layer formation process is a process in which a solution containing antibacterial metal particles and a silane coupling agent (hereinafter sometimes referred to as solution A) is applied to the surface of the substrate, and a first functional group of the silane coupling agent (e.g., a hydroxyl group formed from an alkoxy group) reacts with a functional group on the surface of the substrate to form a chemical bond, and a compound derived from the silane coupling agent bonds to the surface of the substrate, forming an intermediate layer containing the antibacterial metal particles.
The explanations regarding the antibacterial metal particles and the silane coupling agent are the same as those in the first embodiment, and therefore will not be repeated here.
溶液Ａは、抗菌性金属微粒子及びシランカップリング剤を分散し得る分散媒を含むことが好ましい。分散媒としては、塗布する基体表面に対する濡れ性が良好であるものを適宜選択すればよく、例えば、トルエン等の非極性溶媒が挙げられる。 Solution A preferably contains a dispersion medium capable of dispersing the antibacterial metal particles and the silane coupling agent. The dispersion medium may be appropriately selected from those that have good wettability with respect to the substrate surface to be coated, and examples of such dispersion medium include non-polar solvents such as toluene.
溶液Ａに含まれる抗菌性金属微粒子の含有量は、溶液Ａの総質量に対して、５０～５０００ｐｐｍが好ましく、１００～３０００ｐｐｍがより好ましく、５００～３０００ｐｐｍがさらに好ましい。
上記好適な範囲であると、前述の好適な厚さの中間層を形成することが容易であり、比較的長期間に渡って抗菌性金属微粒子を浸出可能な中間層を形成しやすい。
The content of the antibacterial fine metal particles in solution A is preferably 50 to 5,000 ppm, more preferably 100 to 3,000 ppm, and even more preferably 500 to 3,000 ppm, based on the total mass of solution A.
When the thickness falls within the above preferred range, it is easy to form an intermediate layer having the preferred thickness described above, and it is easy to form an intermediate layer that is capable of leaching antibacterial metal fine particles for a relatively long period of time.
溶液Ａに含まれるシランカップリング剤の含有量は、溶液Ａの総質量に対して、０．５～１０質量％が好ましく、１．０～７．０質量％がより好ましく、２．０～４．０質量％がさらに好ましい。
上記好適な範囲であると、前述の好適な厚さの中間層を形成することが容易であり、比較的長期間に渡って抗菌性金属微粒子から金属イオンを浸出可能な中間層を形成しやすい。
The content of the silane coupling agent contained in solution A is preferably 0.5 to 10 mass %, more preferably 1.0 to 7.0 mass %, and even more preferably 2.0 to 4.0 mass %, based on the total mass of solution A.
When the thickness falls within the above preferred range, it is easy to form an intermediate layer having the preferred thickness described above, and it is easy to form an intermediate layer that is capable of leaching metal ions from the antibacterial metal fine particles over a relatively long period of time.
中間層形成工程において、基体に溶液Ａを塗布する方法は特に制限されず、公知方法が適用でき、溶液Ａに基体を浸漬してもよいし、コーター等で塗り付けてもよいし、エアスプレー等で吹き付けてもよい。 In the intermediate layer forming process, the method for applying solution A to the substrate is not particularly limited, and any known method can be used. The substrate can be immersed in solution A, or the solution can be applied using a coater or the like, or the solution can be sprayed using an air spray or the like.
基体に溶液Ａを塗布した後、基体表面の官能基とシランカップリング剤が反応するための反応時間を確保してもよい。 After applying solution A to the substrate, a reaction time may be allowed for the functional groups on the substrate surface to react with the silane coupling agent.
基体に溶液Ａを塗布し、必要に応じて反応時間を確保した後、基体Ａの表面から溶液Ａの溶媒を除去し、乾燥させることにより、抗菌性金属微粒子及びシランカップリング剤に由来する化合物を含む中間層を基体表面に形成することができる。
乾燥方法は特に制限されず、自然乾燥でもよいし、温風を吹き付ける風乾でもよいし、高温の乾燥室内に置いてもよい。
Solution A is applied to a substrate, and a reaction time is allowed as necessary. After that, the solvent of solution A is removed from the surface of substrate A, and the substrate is dried, thereby forming an intermediate layer containing antibacterial metal particles and a compound derived from a silane coupling agent on the substrate surface.
The drying method is not particularly limited, and may be natural drying, air drying by blowing hot air, or placing in a high-temperature drying chamber.
表層形成工程は、前段で形成した中間層の表面に、イソシアネート化合物、ポリオール及び親水性ポリマーを含む溶液（以下、溶液Ｂということがある。）を塗布することにより、これらの成分と前記中間層を構成する前記シランカップリング剤に由来する化合物が有する第２の官能基（例えばイソシアネート基、アミノ基等）とを反応させて結合させ、前記親水性ポリマーを含む３次元架橋ネットワークを有する表層を形成する工程である。
具体的には例えば、ポリオール、ポリイソシアネート、親水性ポリマー及び有機溶媒を含む溶液Ｂを塗布した後、架橋及び乾燥させることにより形成することができる。これから形成された表層は、親水性ポリマー及び３次元架橋ネットワーク（例えば架橋ポリウレタン網状体）を含有するものとなる。このような構造を有すると、表層の表面が長期に亘って潤滑性を有することできる。
The surface layer formation process is a process in which a solution containing an isocyanate compound, a polyol, and a hydrophilic polymer (hereinafter sometimes referred to as solution B) is applied to the surface of the intermediate layer formed in the previous step, and these components are reacted and bonded with a second functional group (e.g., an isocyanate group, an amino group, etc.) possessed by a compound derived from the silane coupling agent that constitutes the intermediate layer, thereby forming a surface layer having a three-dimensional crosslinked network containing the hydrophilic polymer.
Specifically, for example, the surface layer can be formed by applying a solution B containing a polyol, a polyisocyanate, a hydrophilic polymer, and an organic solvent, followed by crosslinking and drying. The surface layer formed from this contains a hydrophilic polymer and a three-dimensional crosslinked network (e.g., a crosslinked polyurethane network). With such a structure, the surface of the surface layer can have lubricity for a long period of time.
親水性ポリマーの説明は第一態様と同じ説明であるので、ここで重複する説明は省略する。 The explanation of the hydrophilic polymer is the same as that in the first embodiment, so we will omit the overlapping explanation here.
溶液Ｂに含まれる１種以上のイソシアネート化合物は、分子当たり少なくとも２つの未反応のイソシアネート基を含むポリイソシアネートが好ましく、例えば、ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体などが挙げられる。
ポリイソシアネート単量体としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（２，４－又は２，６－トリレンジイソシアネートもしくはその混合物）（ＴＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ｍ－、ｐ－フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物）、４，４’－ジフェニルジイソシアネート、１，５－ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシネート（４，４’－、２，４’－または２，２’－ジフェニルメタンジイソシネートもしくはその混合物）（ＭＤＩ）、４，４’－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、４，４’－ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート（１，３－または１，４－キシリレンジイソシアネートもしくはその混合物）（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（１，３－または１，４－テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物）（ＴＭＸＤＩ）、ω，ω’－ジイソシアネート－１，４－ジエチルベンゼンなどの芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
また、脂肪族イソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、リジンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアナートメチル（ＮＢＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等を挙げることができる。さらに、脂環式イソシアネートとしては、例えば、トランスシクロヘキサン－１，４－ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、Ｈ６ＸＤＩ（水添ＸＤＩ）、Ｈ１２ＭＤＩ（水添ＭＤＩ）、４，４’－ジシクロへキシルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３－シクロペンタンジイソシアネート、１，３－シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート（１，４－シクロヘキサンジイソシアネート、１，３－シクロヘキサンジイソシアネート）、３－イソシアナトメチル－３，５，５－トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（イソホロンジイソシアネート）（ＩＰＤＩ）、メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）（４，４’－、２，４’－または２，２’－メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート、これらのＴｒａｎｓ，Ｔｒａｎｓ－体、Ｔｒａｎｓ，Ｃｉｓ－体、Ｃｉｓ，Ｃｉｓ－体、もしくはその混合物））（Ｈ１２ＭＤＩ）、メチルシクロヘキサンジイソシアネート（メチル－２，４－シクロヘキサンジイソシアネート、メチル－２，６－シクロヘキサンジイソシアネート）、ノルボルナンジイソシアネート（各種異性体もしくはその混合物）（ＮＢＤＩ）、ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン（１，３－または１，４－ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサンもしくはその混合物）（Ｈ６ＸＤＩ）などの脂環族ジイソシアネートが挙げられる。これらポリイソシアネート単量体は、単独使用または２種類以上併用することができる。
ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記したポリイソシアネート単量体の多量体（例えば、２量体、３量体（例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体）、５量体、７量体など）、アロファネート変性体（例えば、上記したポリイソシアネート単量体と、後述する低分子量ポリオールとの反応より生成するアロファネート変性体など）、ポリオール変性体（例えば、ポリイソシアネート単量体と後述する低分子量ポリオールとの反応より生成するポリオール変性体（アルコール付加体）など）、ビウレット変性体（例えば、上記したポリイソシアネート単量体と、水やアミン類との反応により生成するビウレット変性体など）、ウレア変性体（例えば、上記したポリイソシアネート単量体とジアミンとの反応により生成するウレア変性体など）、オキサジアジントリオン変性体（例えば、上記したポリイソシアネート単量体と炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど）、カルボジイミド変性体（上記したポリイソシアネート単量体の脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など）、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体などが挙げられる。
さらに、ポリイソシアネート誘導体として、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（クルードＭＤＩ、ポリメリックＭＤＩ）なども挙げられる。
これらポリイソシアネート誘導体は、単独使用または２種類以上併用することができる。また、上記ポリイソシアネート化合物は、単独使用または２種類以上併用することができる。さらに、本発明において用いられるポリイソシアネートは、ブロックポリイソシアネートであってもよい。
The one or more isocyanate compounds contained in solution B are preferably polyisocyanates containing at least two unreacted isocyanate groups per molecule, and examples thereof include polyisocyanate monomers and polyisocyanate derivatives.
Examples of the polyisocyanate monomer include aromatic polyisocyanates, araliphatic polyisocyanates, aliphatic polyisocyanates, and alicyclic polyisocyanates.
Examples of aromatic polyisocyanates include aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate (2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate or a mixture thereof) (TDI), phenylene diisocyanate (m-, p-phenylene diisocyanate or a mixture thereof), 4,4'-diphenyl diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), diphenylmethane diisocyanate (4,4'-, 2,4'-, or 2,2'-diphenylmethane diisocyanate or a mixture thereof) (MDI), 4,4'-toluidine diisocyanate (TODI), and 4,4'-diphenyl ether diisocyanate.
Examples of the araliphatic polyisocyanate include araliphatic diisocyanates such as xylylene diisocyanate (1,3- or 1,4-xylylene diisocyanate or a mixture thereof) (XDI), tetramethyl xylylene diisocyanate (1,3- or 1,4-tetramethyl xylylene diisocyanate or a mixture thereof) (TMXDI), and ω,ω'-diisocyanato-1,4-diethylbenzene.
Examples of the aliphatic isocyanate compound include hexamethylene diisocyanate (HDI), trimethylhexamethylene diisocyanate (TMHDI), lysine diisocyanate, norbornene diisocyanate methyl (NBDI), xylylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), etc. Examples of the alicyclic isocyanate include transcyclohexane-1,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), H6XDI (hydrogenated XDI), H12MDI (hydrogenated MDI), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, etc.
Examples of alicyclic polyisocyanates include 1,3-cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclopentene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate (1,4-cyclohexane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate), 3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (isophorone diisocyanate) (IPDI), methylene bis(cyclohexyl isocyanate) (4,4'-, 2,4'- or 2,2'-methylene bis(cyclohexyl isocyanate, their Trans,Trans-isomer, Trans,Cis-isomer, Cis,Cis-isomer, or a mixture thereof)) (H 12 Examples of the polyisocyanate monomer include alicyclic diisocyanates such as methylcyclohexane diisocyanate (methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate), norbornane diisocyanate (various isomers or mixtures thereof) (NBDI), and bis(isocyanatomethyl)cyclohexane (1,3- or 1,4-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane or mixtures thereof) (H 6 XDI). These polyisocyanate monomers can be used alone or in combination of two or more kinds.
Examples of the polyisocyanate derivative include polymers of the above-mentioned polyisocyanate monomers (e.g., dimers, trimers (e.g., isocyanurate-modified products, iminooxadiazinedione-modified products), pentamers, heptamers, etc.), allophanate-modified products (e.g., allophanate-modified products produced by the reaction of the above-mentioned polyisocyanate monomers with low-molecular-weight polyols described below), polyol-modified products (e.g., polyol-modified products (alcohol adducts) produced by the reaction of polyisocyanate monomers with low-molecular-weight polyols described below), biuret-modified products (e.g., , biuret modified products produced by the reaction of the above-mentioned polyisocyanate monomer with water or amines), urea modified products (for example, urea modified products produced by the reaction of the above-mentioned polyisocyanate monomer with diamine, etc.), oxadiazinetrione modified products (for example, oxadiazinetrione produced by the reaction of the above-mentioned polyisocyanate monomer with carbon dioxide gas, etc.), carbodiimide modified products (carbodiimide modified products produced by the decarboxylation condensation reaction of the above-mentioned polyisocyanate monomer, etc.), uretdione modified products, uretonimine modified products, etc.
Further, examples of polyisocyanate derivatives include polymethylene polyphenyl polyisocyanate (crude MDI, polymeric MDI).
These polyisocyanate derivatives can be used alone or in combination of two or more kinds. The above polyisocyanate compounds can be used alone or in combination of two or more kinds. Furthermore, the polyisocyanate used in the present invention may be a blocked polyisocyanate.
溶液Ｂに含まれるポリオールは、前記親水性ポリマーとは異なる化合物であり、ヒドロキシ基を分子内に少なくとも２つ有する化合物である。具体的には、ポリウレタンの調製に通常使用される各種のポリオールが適用でき、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリカーボネートポリオールから選択された少なくとも１種のポリオールであることが好ましい。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール－エチレングリコール等のポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合ポリオール、これらの各種変性体、これらの混合物等が挙げられる。
ポリエステルポリオールは、分子内に２つ以上のエステル結合と、２つ以上のヒドロキシ基を有する。ポリエステルポリオールとしては、例えば、ジカルボン酸と本明細書で例示している他のポリオールとの縮合反応物等が挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。
ポリアクリレートポリオールとしては、例えば、ヒドロキシ基含有モノマーと他のオレフィン系不飽和モノマー、例えば（メタ）アクリル酸のエステル、スチレン、α－メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル及びマレイン酸ジアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル及びフマル酸ジアルキルエステル、α－オレフィン並びに他の不飽和オリゴマー及び不飽和ポリマーとのコポリマーが挙げられる。
ポリカーボネートポリオールは、分子内に２つ以上のカーボネート結合と、２つ以上のヒドロキシ基を有する。ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、後述のポリオールとカーボネート化合物との縮合反応物等が挙げられる。また、カーボネート化合物としては、例えば、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、アルキレンカーボネート等が挙げられる。ポリカーボネートポリオールの原料として用いられるポリオールとしては、例えば、ヘキサンジオール、ブタンジオール等のジオール、２，４－ブタントリオール等のトリオールなどが挙げられる。
ポリオールの数平均分子量は、イソシアネートとの相溶性に優れる点で、１０００～８０００が好ましく、１０００～５０００がより好ましい。ここで数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による標準ポリスチレンに換算したときの分子量である。
The polyol contained in solution B is a compound different from the hydrophilic polymer and has at least two hydroxyl groups in the molecule. Specifically, various polyols that are usually used in the preparation of polyurethanes can be used, and for example, at least one polyol selected from polyether polyols, polyester polyols, polyacrylate polyols, and polycarbonate polyols is preferable.
Examples of polyether polyols include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polypropylene glycol-ethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, copolymer polyols of tetrahydrofuran and alkylene oxide, various modified products thereof, and mixtures thereof.
The polyester polyol has two or more ester bonds and two or more hydroxyl groups in the molecule. Examples of the polyester polyol include condensation products of dicarboxylic acids and other polyols exemplified in this specification. Examples of the dicarboxylic acid include aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, and aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid.
Polyacrylate polyols include, for example, copolymers of hydroxy group-containing monomers with other olefinically unsaturated monomers, such as esters of (meth)acrylic acid, styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, vinyl esters, mono- and dialkyl maleates, mono- and dialkyl fumarate esters, α-olefins, and other unsaturated oligomers and polymers.
Polycarbonate polyol has two or more carbonate bonds and two or more hydroxyl groups in a molecule. Examples of polycarbonate polyols include condensation reaction products between polyols and carbonate compounds described below. Examples of carbonate compounds include dialkyl carbonates, diaryl carbonates, and alkylene carbonates. Examples of polyols used as raw materials for polycarbonate polyols include diols such as hexanediol and butanediol, and triols such as 2,4-butanetriol.
The number average molecular weight of the polyol is preferably from 1,000 to 8,000, and more preferably from 1,000 to 5,000, in terms of excellent compatibility with isocyanates. Here, the number average molecular weight is a molecular weight calculated in terms of standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC).
溶液Ｂには、ポリオールとポリイソシアネートとの反応に通常使用される助剤や触媒を添加してもよい。助剤としては、例えば、鎖延長剤、架橋剤等が挙げられる。鎖延長剤、架橋剤としては、例えば、グリコール類、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、アミン類等が挙げられる。触媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエタノール、Ｎ，Ｎ－ジメチル－シクロヘキサミン－ビス（２－ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ－エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”－ペンタメチル－ジエチレン－トリアミン、および１－２（ヒドロキシプロピル）イミダゾール等の第３級アミン、スズ、オクタン酸スズ、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズメルカプチド、アセチルアセトン第二鉄、オクタン酸鉛、ジブチルスズジリシノレエート、炭酸カルシウム、鉄（ＩＩＩ）アセチルアセトネート等の金属触媒が挙げられる。 Solution B may contain an auxiliary or catalyst that is normally used in the reaction between polyol and polyisocyanate. Examples of auxiliary agents include chain extenders and crosslinking agents. Examples of chain extenders and crosslinking agents include glycols, hexanetriol, trimethylolpropane, and amines. Examples of catalysts include tertiary amines such as N,N-dimethylaminoethanol, N,N-dimethyl-cyclohexamine-bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N-ethylmorpholine, N,N,N',N',N"-pentamethyl-diethylene-triamine, and 1-2(hydroxypropyl)imidazole, and metal catalysts such as tin, tin octanoate, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin mercaptide, ferric acetylacetonate, lead octanoate, dibutyltin diricinoleate, calcium carbonate, and iron(III) acetylacetonate.
溶液Ｂを構成する溶媒としては、イソシアネート基と反応しないものが好ましく、例えば、塩化メチレン、臭化メチレン、ジブロモメタン、ジブロモエタン、ジクロロエタン、ジクロロエチレン、臭化ｎ－プロピル、酢酸エチル、アセトン、クロロホルム、メチルエチルケトン、アセトニトリル、メチルベンキソエート、酢酸ベンジル、シクロヘキサノン、１，３－ジオキソラン及びＮ－メチルピロリドン等が挙げられる。 The solvent constituting solution B is preferably one that does not react with isocyanate groups, such as methylene chloride, methylene bromide, dibromomethane, dibromoethane, dichloroethane, dichloroethylene, n-propyl bromide, ethyl acetate, acetone, chloroform, methyl ethyl ketone, acetonitrile, methyl benzyl acetate, cyclohexanone, 1,3-dioxolane, and N-methylpyrrolidone.
溶液Ｂにおけるポリオールとポリイソシアネートとの混合割合は、ポリオールに含まれる水酸基（ＯＨ）と、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）とのモル比［ＮＣＯ／ＯＨ］が０．７以上１．１５以下であるのが好ましい。このモル比は、ポリウレタンの加水分解を防止することができる点で、０．８５以上１．１０以下であるのがより好ましい。 The mixing ratio of polyol and polyisocyanate in solution B is preferably such that the molar ratio [NCO/OH] of the hydroxyl group (OH) contained in the polyol to the isocyanate group (NCO) contained in the polyisocyanate is 0.7 or more and 1.15 or less. This molar ratio is more preferably 0.85 or more and 1.10 or less in terms of preventing hydrolysis of polyurethane.
溶液Ｂに含まれるイソシアネート化合物の含有量は、溶液Ｂの総質量に対して、０．０１～０．８０質量％が好ましく、０．０５～０．４０質量％がより好ましく、０．１０～０．２０質量％がさらに好ましい。
上記好適な範囲であると、親水性ポリマーを保持しやすく、比較的長期間に渡って抗菌性金属微粒子からの金属イオンを浸出可能な表層を形成しやすい。
The content of the isocyanate compound contained in solution B is preferably 0.01 to 0.80 mass %, more preferably 0.05 to 0.40 mass %, and even more preferably 0.10 to 0.20 mass %, relative to the total mass of solution B.
When the content is within the above preferred range, the hydrophilic polymer is easily retained, and a surface layer capable of leaching metal ions from the antibacterial metal particles over a relatively long period of time is easily formed.
溶液Ｂに含まれる親水性ポリマーの含有量は、溶液の総質量に対して、０．１～５．０質量％が好ましく、０．５～３．０質量％がより好ましく、１．０～２．０質量％がさらに好ましい。
上記好適な範囲であると、前述の好適な厚さの表層を形成することが容易であり、比較的長期間に渡って抗菌性金属微粒子からの金属イオンを浸出可能な表層を形成しやすい。
The content of the hydrophilic polymer in solution B is preferably from 0.1 to 5.0% by mass, more preferably from 0.5 to 3.0% by mass, and even more preferably from 1.0 to 2.0% by mass, based on the total mass of the solution.
When the thickness falls within the above preferred range, it is easy to form a surface layer having the above preferred thickness, and it is easy to form a surface layer that is capable of leaching metal ions from the antibacterial metal particles for a relatively long period of time.
表層形成工程において、溶液Ｂを中間層の表面に塗布する方法は特に制限されず、公知方法が適用でき、溶液Ｂに基体を浸漬してもよいし、コーター等で塗り付けてもよいし、エアスプレー等で吹き付けてもよい。 In the surface layer forming process, the method for applying solution B to the surface of the intermediate layer is not particularly limited, and any known method can be used. The substrate may be immersed in solution B, or the solution may be applied using a coater or the like, or the solution may be sprayed using an air spray or the like.
溶液Ｂを塗布した後、中間層の表面や３次元架橋ネットワークの中で親水性ポリマーが反応したり吸着したりするための時間を確保してもよい。通常、数分～数時間で反応や吸着を完了させることができる。 After applying solution B, time may be allowed for the hydrophilic polymer to react or adsorb on the surface of the intermediate layer or within the three-dimensional crosslinked network. Usually, the reaction or adsorption can be completed within a few minutes to a few hours.
溶液Ｂを塗布し、必要に応じて反応時間を確保した後、中間層の表面から溶液Ｂの溶媒を除去し、乾燥させることにより、親水性ポリマーを含む３次元架橋ネットワークを含む表層を形成することができる。
乾燥方法は特に制限されず、自然乾燥でもよいし、温風を吹き付ける風乾でもよいし、高温の乾燥室内に置いてもよい。
After applying solution B and allowing a reaction time as necessary, the solvent of solution B is removed from the surface of the intermediate layer, followed by drying, thereby forming a surface layer including a three-dimensional crosslinked network containing a hydrophilic polymer.
The drying method is not particularly limited, and may be natural drying, air drying by blowing hot air, or placing in a high-temperature drying chamber.
［実施例１］
本発明の医療器具の一例として第一態様で説明したカテーテルを次の方法によって製造した。
＜中間層の形成＞
シリコーンゴム製の外径１４Ｆｒ、長さ４００ｍｍのカテーテルシャフト（基体）を準備し、その外周面にエキシマＵＶを照射して表面に水酸基を形成した。
中間層形成用溶液（溶液Ａ）として、銀粒子（平均粒子径：１０ｎｍ）を１０００ｐｐｍ、シランカップリング剤（化合物名：３－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン）を６質量％で溶媒（トルエン）に分散したものを準備した。この溶液Ａにカテーテルシャフトを浸漬した後、取り出し、自然乾燥させ、中間層を形成した。
[Example 1]
As an example of the medical device of the present invention, the catheter described in the first embodiment was produced by the following method.
<Formation of intermediate layer>
A catheter shaft (base) made of silicone rubber having an outer diameter of 14 Fr and a length of 400 mm was prepared, and its outer peripheral surface was irradiated with excimer UV to form hydroxyl groups on the surface.
A solution for forming an intermediate layer (Solution A) was prepared by dispersing 1000 ppm of silver particles (average particle size: 10 nm) and 6% by mass of a silane coupling agent (compound name: 3-isocyanatepropyltriethoxysilane) in a solvent (toluene). The catheter shaft was immersed in Solution A, then taken out and naturally dried to form an intermediate layer.
＜表層：架橋ポリウレタン網状体の形成＞
以下の原料を混合し、表層形成用組成物（架橋ポリウレタン網状体形成用組成物：溶液Ｂ）を調製した。
（１）ポリエチレングリコール（分子量１０００）：１００質量部
（２）ポリイソシアネート（商品名「ミリオネートＭＲ－２００」、東ソー株式会社製）：３０質量部
（３）ポリビニルピロリドン（商品名「Ｋ－９０」、株式会社日本触媒社製）：３００質量部
（４）触媒：ジブチルスズラウレート：０．６質量部
（５）溶媒：ジブロモメタン：２００００質量部
ここで、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）とポリエチレングリコールに含まれる水酸基（ＯＨ）とのモル比［ＮＣＯ／ＯＨ］＝１．１／１であった。
ディッピング法によりカテーテルチューブの表面に表層形成用組成物を塗布し、架橋及び乾燥させてポリビニルピロリドンを含む架橋ポリウレタン網状体からなる表層を形成した。
<Surface layer: formation of crosslinked polyurethane network>
The following raw materials were mixed to prepare a composition for forming a surface layer (composition for forming a crosslinked polyurethane network: solution B).
(1) Polyethylene glycol (molecular weight 1000): 100 parts by weight (2) Polyisocyanate (product name "Millionate MR-200", manufactured by Tosoh Corporation): 30 parts by weight (3) Polyvinylpyrrolidone (product name "K-90", manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.): 300 parts by weight (4) Catalyst: dibutyltin laurate: 0.6 parts by weight (5) Solvent: dibromomethane: 20,000 parts by weight Here, the molar ratio [NCO/OH] of the isocyanate group (NCO) contained in the polyisocyanate to the hydroxyl group (OH) contained in the polyethylene glycol was 1.1/1.
The surface layer-forming composition was applied to the surface of the catheter tube by dipping, followed by crosslinking and drying to form a surface layer made of a crosslinked polyurethane network containing polyvinylpyrrolidone.
実施例１で作製したカテーテルの中間層および表層の厚さは、それぞれ０．５μｍ、２μｍであった。中間層及び表層は透明であり、カテーテル内部の流路を通過する液体を視認することができた。
実施例１で作製したカテーテルの表層を水で膨潤させた後、指で擦っても、表層は容易には剥離せず、潤滑な表面状態を維持した。
The thicknesses of the intermediate layer and the surface layer of the catheter produced in Example 1 were 0.5 μm and 2 μm, respectively. The intermediate layer and the surface layer were transparent, and the liquid passing through the flow path inside the catheter could be visually observed.
Even when the surface layer of the catheter prepared in Example 1 was swelled with water and then rubbed with a finger, the surface layer did not easily peel off and maintained a smooth surface state.
［実施例２］
溶液Ａに含まれる銀粒子濃度を５００ｐｐｍに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、中間層及び表層を備えたカテーテルを作製した。
[Example 2]
A catheter having an intermediate layer and a surface layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the silver particle concentration in solution A was changed to 500 ppm.
［実施例３］
溶液Ａに含まれる銀粒子濃度を２０００ｐｐｍに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、中間層及び表層を備えたカテーテルを作製した。
[Example 3]
A catheter having an intermediate layer and a surface layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the silver particle concentration in solution A was changed to 2000 ppm.
＜抗菌性の評価＞
実施例１～３で作製したカテーテルを所定量の人工尿に２４時間浸漬し、この浸漬中にカテーテルから人工尿中に銀イオンを溶出させた。このようにして得た人工尿に含まれる銀イオンを定量した後（人工尿１ｇ当たりの銀イオン含有量の測定後）、大腸菌、緑膿菌又は腸球菌を接種し、公知のシェーク法抗菌試験を実施し、測定した生菌数から各人工尿の抗菌活性を算出した。その結果を「人工尿浸漬日数 ０日」の結果として、図２～５に示す。図中、Ｃ１０００が実施例１の結果、Ｃ５００が実施例２の結果、Ｃ２０００が実施例３の結果である。抗菌活性値が高いほど、抗菌性が高いことを意味する。
同様に、新品の各カテーテルを所定量の人工尿に１４日間浸漬した後、これらのカテーテルをそれぞれ新しい別の所定量の人工尿に２４時間浸漬した。このようにして得た人工尿に含まれる銀イオンを定量した後、各菌を接種し、シェーク法にて抗菌活性を算出した。その結果を「人工尿浸漬日数 １４日」の結果として、図２～５に示す。
同様に、新品の各カテーテルを所定量の人工尿に３１日間浸漬した後、これらのカテーテルをそれぞれ新しい別の所定量の人工尿に２４時間浸漬した。このようにして得た人工尿に含まれる銀イオンを定量した後、各菌を接種し、シェーク法にて抗菌活性を算出した。その結果を「人工尿浸漬日数 ３１日」の結果として、図２～５に示す。
本試験において、「人工尿浸漬日数 ３１日」の抗菌活性が概ね２以上であることが好ましく、２超であることがより好ましい結果であると評価した。
<Antibacterial property evaluation>
The catheters prepared in Examples 1 to 3 were immersed in a predetermined amount of artificial urine for 24 hours, and silver ions were eluted from the catheter into the artificial urine during this immersion. After quantifying the amount of silver ions contained in the artificial urine thus obtained (after measuring the silver ion content per gram of artificial urine), Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, or Enterococcus were inoculated and a known shake method antibacterial test was performed, and the antibacterial activity of each artificial urine was calculated from the measured viable cell count. The results are shown in Figures 2 to 5 as the results for "0 days of artificial urine immersion." In the figures, C1000 is the result of Example 1, C500 is the result of Example 2, and C2000 is the result of Example 3. The higher the antibacterial activity value, the higher the antibacterial property.
Similarly, each new catheter was immersed in a given amount of artificial urine for 14 days, and then each of these catheters was immersed in a different, fresh, given amount of artificial urine for 24 hours. After quantifying the amount of silver ions contained in the artificial urine thus obtained, each bacterium was inoculated and the antibacterial activity was calculated by the shake method. The results are shown in Figures 2 to 5 as the results for "14 days of artificial urine immersion."
Similarly, each new catheter was immersed in a predetermined amount of artificial urine for 31 days, and then each of these catheters was immersed in a new, different, predetermined amount of artificial urine for 24 hours. After quantifying the amount of silver ions contained in the artificial urine thus obtained, each bacterium was inoculated and the antibacterial activity was calculated by the shake method. The results are shown in Figures 2 to 5 as the results for "31 days of artificial urine immersion."
In this test, it was evaluated that an antibacterial activity of approximately 2 or more after "artificial urine immersion for 31 days" is preferable, and that a result of more than 2 is more preferable.
以上の結果から、本発明に係る実施例１～３のカテーテルにあっては、中間層にシランカップリング剤に由来する化合物を含むので、中間層から抗菌性の銀イオンが３１日以上に渡って浸出し、抗菌性を発揮することが明らかである。また、中間層及び表層を通してカテーテル内を流通する液体を視認することができ、表層の中間層に対する密着性が優れていることも確認できた。 From the above results, it is clear that in the catheters of Examples 1 to 3 according to the present invention, the intermediate layer contains a compound derived from a silane coupling agent, and therefore antibacterial silver ions leach out from the intermediate layer for more than 31 days, thereby exerting antibacterial properties. In addition, it was possible to visually confirm the liquid flowing through the catheter through the intermediate layer and the surface layer, and it was also confirmed that the surface layer has excellent adhesion to the intermediate layer.
１…カテーテル基体、２…中間層、３…表層。 1...catheter base, 2...middle layer, 3...surface layer.
Claims (9)
前記中間層は、抗菌性金属微粒子と、シランカップリング剤に由来する化合物とを含み、
前記表層は、親水性ポリマーを含む、医療器具。 A medical device comprising a base, an intermediate layer formed on a surface of the base, and a surface layer laminated on a surface of the intermediate layer opposite to the base,
the intermediate layer contains antibacterial metal particles and a compound derived from a silane coupling agent,
The medical device, wherein the surface layer comprises a hydrophilic polymer.
前記中間層の表面に、イソシアネート化合物、ポリオール及び親水性ポリマーを含む溶液を塗布することにより、前記イソシアネート化合物又は前記ポリオールと、前記中間層を構成する前記シランカップリング剤に由来する化合物が有する第２の官能基とを反応させて結合させ、前記親水性ポリマーを含む３次元架橋ネットワークを有する表層を形成する工程と、を含む、医療器具の製造方法。 a step of applying a solution containing antibacterial metal particles and a silane coupling agent to a surface of a substrate, and chemically bonding a first functional group of the silane coupling agent with a functional group on the surface of the substrate by reaction, so that a compound derived from the silane coupling agent is bonded to the surface of the substrate and an intermediate layer containing the antibacterial metal particles is formed;
and applying a solution containing an isocyanate compound, a polyol and a hydrophilic polymer to a surface of the intermediate layer, thereby reacting and bonding the isocyanate compound or the polyol with a second functional group of a compound derived from the silane coupling agent that constitutes the intermediate layer, thereby forming a surface layer having a three-dimensional crosslinked network containing the hydrophilic polymer.
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