JP3521090B2 - 耐熱性ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 - Google Patents
耐熱性ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法Info
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Description
ルアルコールを製造する方法に関する。
状物質の総称である。ハイドロゲルは生体親和性に富む
ので、医用材料や機能性材料への応用が期待されてい
る。代表的な親水性ポリマーであるポリビニルアルコー
ル(以下、「PVA」ともいう)は、耐薬品性、ガス透
過性、耐バクテリア性等に優れた材料であるので、血液
透折膜等に使用されている。しかしながら、ハイドロゲ
ルへの応用には幾つかの問題があり、実用例がない。
射線の線量と共にPVAの粘度が上昇し、プリン状のハ
イドロゲルとなることは古くから知られている。このハ
イドロゲルは、単にPVA水溶液に放射線を照射するだ
けで製造でき、しかも他の化合物を使用しないので、生
体的に極めて安全であり、且つ透明性に優れているとい
う特徴を有する。しかしながら、このハイドロゲルは脆
くて壊れ易いという欠点を有する。
射線を照射する方法も知られている。しかしながら、こ
の方法で調製したハイドロゲルは、沸騰水中での耐熱性
や機械的性質が不十分である。
イドロゲルの製造は実用的なものではないと考えられて
いた。
て、PVA水溶液の凍結低温結晶化法、反復凍結・解凍
法、凍結・部分脱水法、凍結乾燥法等の放射線を用いな
いハイドロゲルの製造方法が提案された。
は、PVA濃厚水溶液を凍結させた後に、5℃程度の低
温でPVAの微結晶を徐々に成長させる方法である。こ
の場合、水溶液の凍結結晶化は物理橋かけによるもので
あり、PVA分子鎖間に化学結合がないので、70℃以
上の高温で融解するという欠点があった。更に、得られ
るハイドロゲルは、白濁した不透明なものであった。透
明性を改善する方法として、水の代わりにジメチルスル
ホキシドの混合溶媒を使用する方法が提案されたが、こ
の場合にも水溶液の凍結結晶化は本質的には物理橋かけ
によるものであるので、高温では融解してしまう。従っ
て、PVAハイドロゲルを例えばソフトコンタクトレン
ズへ応用する場合には、熱水で滅菌することが出来なか
った。これに加えて、ジメチルスルホキシドを用いてい
るので、その除去のために長時間水と置換する必要があ
り、且つ凍結・結晶化にも多大のエネルギーと時間を要
するという欠点を有する。
発明は沸騰水中で溶解せず、機械的特性と透明性に優
れ、且つ不純物を含有しない極めて安全なPVAハイド
ロゲルの製造方法を提供することを目的とする。
射線法によるPVAハイドロゲルの問題点である沸騰水
処理後のPVAハイドロゲルの機械的性質について鋭意
研究した結果、PVAをホルマリンによってホルマール
化したハイドロゲルに放射線を照射する方法と、放射線
を照射したハイドロゲルをホルマリンによってホルマー
ル化する方法の二つの方法のいずれによっても、強靭な
弾力性のあるハイドロゲルを得ることができ、このよう
にして得たハイドロゲルが、ゲル分率がほぼ100%に
て耐熱性に優れていることを見い出し、本発明を完成す
るに至った。
0〜3,000でありケン化率が98%以上であるポリ
ビニルアルコールをホルマリンによりホルマール化した
後に、放射線を照射することから成る、耐熱性ポリビニ
ルアルコールハイドロゲルの製造方法が提供される。
0〜3,000でありケン化率が98%以上であるポリ
ビニルアルコールに放射線を照射した後に、ホルマリン
によりホルマール化することから成る、耐熱性ポリビニ
ルアルコールハイドロゲルの製造方法が提供される。
は、1,000〜3,000である。本発明の方法によ
って製造されるPVAハイドロゲルは、ホルマール化と
放射線の照射によってPVA分子間に化学的な橋かけが
生成し、該橋かけはPVAの重合度が大きい程効率良く
進行するので、重合度が1,000以下の低分子量PV
Aでは、ホルマール化に長時間を要し、しかも大量の放
射線を照射する必要があるので経済性に欠ける。一方、
PVA水溶液の粘度はPVAの重合度と共に増加するの
で、重合度が3,000以上のPVAでは水溶液の粘度
が高く取り扱いに不便である。またケン化率が98%以
上のPVAを使用する。
VAを水に溶解する。PVAは室温では水に溶解しにく
い場合もあるが、そのような場合にはオートクレーブ等
を用いて加熱しながら溶解する。
マール化時のPVAの含水率が最終的に得られるPVA
ハイドロゲルの耐熱性に著しく影響する。従って、PV
Aハイドロゲルの耐熱性を高めるためには10〜20%
の含水率のPVAをホルマール化することが好ましい。
ホルマール化完了後に、ハイドロゲルをよく水洗して未
反応のホルマリンを除去する。
しかしながら、温度が低いとホルマール化の速度が遅く
なる。一方、温度が高すぎるとホルマリンが蒸発してし
まう。従って、温度は約20〜80℃であることが好ま
しく、更に好ましくは約60℃である。
うとする試料の厚みに依存する。薄い試料は短時間でホ
ルマール化が終了するが、試料の厚みが約1mm以上の
ものではホルマール化に長時間を要する。一般に、厚み
が約0.5mm以下の試料では約15時間程度ホルマー
ル化すればよいが、約0.5mm以上の試料では約20
時間以上ホルマール化することが望ましい。
リンに硫酸及び無水硫酸ナトリウムを添加することが好
ましい。場合によっては、ホルマール化を穏やかな条件
下で行うために他の添加剤を添加してもよい。
販の40%濃度のものを使用することができる。ホルマ
ール化の速度はホルマリンの濃度にも依存する。反応液
のホルマリン濃度は、約1〜20%であり、好ましくは
約2〜5%である。
ち放射線を照射するか又はホルマール化後に放射線を照
射するかにも依存するが、一般に5〜200kGyであ
る。放射線の照射時の温度には特に制限はないが、PV
Aが凍結する温度以上であることが望ましく、例えば1
0〜30℃であることが好ましい。放射線の線量率につ
いては、低線量率であるほど低線量で耐熱性のあるPV
Aハイドロゲルが得られる。従って、低線量率で放射線
を照射することが好ましい。放射線の照射時の雰囲気に
は特に制限はないが、酸素濃度が低いほど放射線の照射
線量を小さくすることができる。放射線源としては、α
線、β線、γ線、X線、電子線、紫外線等を使用するこ
とができる。コバルト60からのγ線、電子線、X線を
使用することが実用的である。
まで行うことができる。つまり、PVAを特定の形状を
した容器にいれ、ホルマール化した後に放射線を照射す
るか、又は放射線を照射した後にホルマール化すること
によって、該容器の形状に対応する形状のPVAハイド
ロゲルが得られる。このように、容器の形状を適宜選択
することによってPVAハイドロゲルの成形品、例えば
チューブ等を容易に製造することができる。このように
PVAの形状は如何なるものでもよく、上記の形状に加
えて、例えばシート状、繊維状又は粒子状等の形状でも
よい。
は、上記の特徴を生かして、ソフトコンタクトレンズ、
カテーテル、細胞培養器材、血液回路、各種分離膜、衛
生材料等の生体・医用材料の他、植物・土壌保水剤等の
製造に用いることができる。
ハイドロゲルを乾燥し、殺菌剤等の医薬品水溶液中に浸
漬すると、該医薬品がPVAハイドロゲル中に取り込ま
れ、医薬品を含むPVAハイドロゲルが得られる。この
ようなPVAハイドロゲルは、薬物をPVAハイドロゲ
ル中から徐々に放出する徐放性PVAハイドロゲルとし
て医薬の分野等にも利用し得る。
細に説明する。
PVA−117、重合度1,700、ケン化率98〜9
9%)20グラムと水80グラムとを30mlの三角フ
ラスコに入れ、これをオートクレーブ中に入れた。12
1℃で20分間加熱してPVAを水に溶解せしめた。加
熱を止めてPVA水溶液を冷却し、その温度が約80℃
になったら、PVA水溶液を、周囲をガラスで囲んだガ
ラス板上に厚さ2.5mmになるように流延し、室温で
一晩放置した。その結果、含水率が15%であるPVA
フィルムを得た。
無水硫酸ナトリウム混合水溶液(60:50:300グ
ラム/1リットル)から成るホルマール化液中に浸漬
し、60℃で24時間ホルマール化した。その後直ちに
PVAフィルムを水洗して未反応のホルマール化液を除
去した。次いで、ホルマール化PVAフィルムをポリエ
チレン製の袋に封入して、電子線(コッククロフトウオ
ルトン型)を100kGy照射した。電子線の加速電圧
は2MVであり、ビーム電流は1mAであった。照射後
のPVAフィルムを蒸留水中に一晩浸漬し、透明性に優
れたPVAハイドロゲルを得た。
ルの耐熱性を、煮沸処理及び121℃におけるオートク
レーブ滅菌処理をそれぞれ15分間行った場合の機械的
特性により評価した。その結果を表1に示す。引張強度
の測定には引張試験機を用い、蒸留水から取り出したP
VAハイドロゲルを直ちに、温度25℃、湿度65%の
条件下で、引張速度100mm/分で行った。含水率は
PVAハイドロゲルを真空乾燥器で乾燥し、次式から求
めた。
量を表す) また、ゲル分率は、乾燥したPVAハイドロゲルを20
0メッシュのステンレス網で包み、水を抽出溶媒とした
ソックスレー抽出装置で24時間抽出し、次式から求め
た。
の乾燥重量を表す) このようにして得られたPVAハイドロゲルの光線透過
率は約96%以上であり、極めて透明性に優れたもので
あった。
ルマール化後の電子線の照射は行わなかった。その結果
を表1に示す。
%のPVAフィルムを得た。これを蒸留水に浸漬してP
VAハイドロゲルとした。次いで、表面の水を拭い取っ
た後に、ポリエチレン製の袋に封入して電子線を100
kGy照射した。照射後のPVAハイドロゲルをホルマ
リン・硫酸・無水硫酸ナトリウム混合水溶液(60:5
0:300グラム/1リットル)から成るホルマール化
液中に浸漬し、60℃で24時間ホルマール化した。そ
の後直ちにPVAハイドロゲルを水洗してホルマール化
液を除去した。このようにして得られたPVAハイドロ
ゲルの機械的特性を表1に示す。
ドロゲルの光線透過率は約96%以上であり、極めて透
明性に優れたものであった。
子線の照射は行わずにホリマール化を行った。その結果
を表1に示す。
ドロゲルは、沸騰水(100℃)やオートクレーブ滅菌
(121℃)に溶解せず、かつ機械的特性と透明性に優
れている。更に、本発明の方法により得られたPVAハ
イドロゲルは水とPVAから構成されており、他の不純
物を一切含まないので、極めて安全且つ衛生的である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重合度が1,000〜3,000であり
ケン化率が98%以上であるポリビニルアルコールをホ
ルマリンによりホルマール化した後に、放射線を照射す
ることから成る、耐熱性ポリビニルアルコールハイドロ
ゲルの製造方法。 - 【請求項2】 重合度が1,000〜3,000であり
ケン化率が98%以上であるポリビニルアルコールに放
射線を照射した後に、ホルマリンによりホルマール化す
ることから成る、耐熱性ポリビニルアルコールハイドロ
ゲルの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17530893A JP3521090B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 耐熱性ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17530893A JP3521090B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 耐熱性ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0725941A JPH0725941A (ja) | 1995-01-27 |
JP3521090B2 true JP3521090B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=15993828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP17530893A Expired - Lifetime JP3521090B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 耐熱性ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3521090B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3612138B2 (ja) * | 1996-03-29 | 2005-01-19 | 日本原子力研究所 | Pvaハイドロゲル積層体およびその製造方法 |
JP2007068696A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Kawamura Inst Of Chem Res | 滅菌方法及び生体適合性材料 |
-
1993
- 1993-07-15 JP JP17530893A patent/JP3521090B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0725941A (ja) | 1995-01-27 |
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