JP3825513B2

JP3825513B2 - 親水性樹脂及び医用材料

Info

Publication number: JP3825513B2
Application number: JP31210296A
Authority: JP
Inventors: 康美鯉沼; 潔猪又; 宣男中林; 一彦石原
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; NOF Corp; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; NOF Corp; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: JPH10152533A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は親水性樹脂及び医用材料に関する。さらに詳細には、親水性、防汚性生体適合性及び機械的強度に優れた親水性樹脂及び該親水性樹脂を含む医用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より高分子材料に防曇性、帯電防止性、印刷性、着色性や接着性等の特性を付与するかまたは前記性能を向上する目的で、高分子材料を親水化する技術が開発されている。例えば、材料に界面活性剤等の親水性材料を添加する方法、高分子中にカルボン酸基、ヒドロキシル基、アミノ基等の官能基を有する単量体を共重合し導入する方法等が知られている。
しかしながら、界面活性剤等の親水性材料を添加する方法では親水性材料が高分子材料から移行し、耐久性を損なう等の問題点がある。官能基を有する単量体を共重合する方法では耐久性に関しては改善されてはいるが、親水性以外の汚染性、生体適合性等の生理学的性能を付与する目的には適するものではない。
一方、高分子材料の表面のみを改善し、親水性化等の性能を付与する方法として、プラズマ、コロナ、紫外線（ＵＶ）、電子線、放射線等による処理等があり、親水基の出現や表面グラフト化による表面親水化に利用されている。特にプラズマ処理では、生体適合性の改良に利用した例が多く、表面第１８巻第４号第１９５頁（１９８０）や工業材料第２５巻第６８頁（１９７７）に例示されている。しかし、これらの処理方法は、高価な処理設備を必要とすること、あるいは表面層の改質深度に限界があること等の問題点がある。
【０００３】
これらの問題点を改良する目的で、親水性ポリマーや生体適合性ポリマーを基材の高分子にコーティングする方法が提案されている。例えば、特開昭４９−４４５９０号公報には、親水性モノマーをグラフトした樹脂をコーティングする方法が開示されており、特表平７−５０２０５３号公報には、特定の両性イオン基と材料表面への結合基からなるポリマーを表面コーティングする方法が開示されているが、これらコーティングによる方法では、表面層の改良には適するものの、材料からの剥離や耐久性の点では問題を残している。
また、他の方法としては、特表平７−５０４４５９号公報では、双性イオン基を有する高分子と他の高分子材料との配合物の例が挙げられているが、配合する材料との相溶性の違いや配合量により高分子物質間の分散性が悪くなり、親水性、生体適合性、機械的強度、耐熱性等が必ずしも十分ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、親水性、防汚性及び生体適合性に優れ、さらに耐熱性、機械的強度及び耐久性を有する親水性樹脂を提供することにある。
本発明の別の目的は、該親水性樹脂を含む医用材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点に鑑み鋭意検討した結果、特定の（メタ）アクリル酸エステルの重合体と特定の重合性化合物とを混合した後にラジカル重合法による反応を行うと、前記の性能を改善することを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明によれば、Ａ成分としての、下記一般式（１）
【化２】

（式中Ｒ¹及びＲ²は水素原子又はメチル基を表し、ｎは１〜１０の数を表す。）で表される（メタ）アクリル酸エステル単位を有する単量体(a)の単独重合体１〜９９重量％と、
Ｂ成分としての、アルキルメタクリレート、フタル酸ジアリルから選択される室温で液状の重合性化合物９９〜１重量％とを、前記Ａ成分が、前記Ｂ成分に溶解した状態又は分散している状態の混合物としてから、ラジカル重合法による反応を行って得た親水性樹脂が提供される。
また、本発明によれば、前記親水性樹脂を含む医用材料が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の親水性樹脂は、Ａ成分としての（メタ）アクリル酸エステル単位を有する単量体(a)の単独重合体と、Ｂ成分としての、特定の室温で液状の重合性化合物との混合物に対してラジカル重合法により反応を行って得られる。
前記単量体(a)は、前記一般式（１）で表されるホスホリルコリン基を含有する（メタ）アクリル酸エステル単位を有する。本発明の親水性樹脂は、親水性、防汚性及び生体適合性等を兼ね備えることができる。前記一般式（１）中、ｎが１０を越えると重合体の強度、加工性が低下する。
【０００７】
単量体 (a)としては、具体的には例えば２−（メタ）アクリロイルオキシエチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシプロピル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエトキシエチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシエチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシトリエトキシエチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート等を挙げることができる。これらのうちでも、経済性や入手の容易さの点から２−（メタ）アクリロイルオキシエチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェートが特に好ましい。
【０００８】
前記Ａ成分の調製方法としては、特に限定されないが、例えば単量体 (a) を、公知のラジカル重合法、好ましくは溶液重合法により、連鎖移動剤の存在下又は不存在下でラジカル重合を行なう方法が挙げられる。
前記Ａ成分の分子量は、特に限定されないが、数平均分子量で２０００〜２０００００の範囲であることが好ましい。
【０００９】
前記Ｂ成分は、室温で液状であり、アルキルメタクリレート、フタル酸ジアリル、から選択される。
【００１０】
本発明の親水性樹脂において、前記Ａ成分とＢ成分との混合物を調製する際の配合割合は、Ａ成分とＢ成分との合計中、Ａ成分１〜９９重量％に対しＢ成分９９〜１重量％であり、好ましくはＡ成分が５〜７０重量％、さらに好ましくは１０〜５０重量％の範囲内である。前記Ａ成分の割合が１重量％未満では親水性や生体適合性等の本発明の効果が十分に発現しない。またＡ成分が９９重量％を越えると、得られる親水性樹脂に本発明の効果としての物理的・化学的性質を付与することができない。
【００１１】
前記Ａ成分とＢ成分との混合物は、前記Ａ成分が、Ｂ成分に溶解した状態又は分散している状態の混合物である。また、この混合物には、必要に応じて前記Ａ成分のＢ成分に対する溶解性を調整する目的で適当な溶媒を加えることができる。該溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、塩化メチレン、クロロホルム、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルスルフォキシド、ジメチルフォルムアミド、又はこれらの混合物等が挙げられる。該溶媒の使用量は、前記Ａ成分とＢ成分との合計量１００重量部に対して、０〜９０重量部の範囲で用いることができる。
【００１２】
前記Ａ成分とＢ成分との混合物に対して行う反応は、ラジカル重合法により行う。
ラジカル重合法による反応は、開始剤として例えば、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、ｔ−ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルペルオキシピバレート、ｔ−ブチルペルオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル等が用いられる。さらに必要に応じてアミン類、アンモニウム類等の重合促進剤を併用してもよい。前記重合開始剤の添加量は、前記Ａ成分とＢ成分との合計量１００重量部に対して１０重量部以下とすることができる。また、重合条件は、重合開始剤の種類により異なるが、重合温度は２０〜１５０℃、重合時間は６〜１２０時間であることが好ましい。
【００１４】
前記重合に際して、酸化安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、可塑剤、充填剤、難燃剤等の添加剤を、さらに添加することができる。
前記Ａ成分とＢ成分との混合物に対する反応は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスで空気を置換したこれらのガス雰囲気下又は大気下にて、一般的重合反応容器や金属、ガラス、プラスチック製等の所望の型中であるいは他材料に塗布した状態で、加熱又は光照射を行なうことができる。前記他材料に塗布した状態で反応を行なった場合、得られた重合硬化物をそのまま本発明の親水性樹脂として使用することができる。あるいは、例えば溶液、懸濁液、粉末等の状態で得られた重合体を、そのまま本発明の親水性樹脂として、または適当な溶剤による沈殿や洗浄操作により精製して粉末として、若しくはさらに該粉末を適当な溶媒等に溶解、分散、乳化等して溶液等の形態として、本発明の親水性樹脂として用いることができる。
【００１５】
本発明の医用材料は、本発明の親水性樹脂を含む。具体的には、例えば前述の重合硬化物として得られた本発明の親水性樹脂をそのまま本発明の医用材料として使用することができ、または、本発明の親水性樹脂単独若しくは本発明の親水性樹脂に酸化安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、可塑剤等の添加物を混合したものを、溶融成型法、溶媒キャスト法等により、シート、フィルム、チューブ等の所望の形状に成型して得られた成型品を本発明の医用材料として用いることもできる。さらに、必要に応じて前記成型品を粉砕、切削加工、研磨等してさらに成型して用いてもよい。また、本発明の親水性樹脂にその他の樹脂をブレンドあるいはコーティングして所望の製品形態を得、本発明の医用材料として用いることもできる。
【００１６】
本発明の親水性樹脂は、その表面層のみならず、１μｍ以上の樹脂の内部にわたって親水性、防汚性や生体適合性を保持するため、樹脂の切削、研磨、加工等によって、それらの性質を損なうことがない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の親水性樹脂は、ホスホリルコリン基を含有する特定の（メタ）アクリル酸エステル単位と特定の重合性化合物との混合物に対して、ラジカル重合法により反応を行って得た親水性樹脂であるので、親水性、防汚性及び生体適合性に優れ、さらに耐熱性、機械的強度及び耐久性を有する。このため、本発明の親水性樹脂は、防曇性・帯電防止性樹脂、塗料、光学材料、化粧用材料等の一般的用途、具体的には例えば有機ガラス、衣料用化学繊維、船舶用塗料、漁網陽防汚塗料、サングラス、ファウンデーション、マニキュア等に広く用いることができる他、特に医用材料用の親水性樹脂として有用である。
また、本発明の医用材料は、前記親水性樹脂を含有するので、親水性、防汚性及び生体適合性に優れ、さらに耐熱性、機械的強度及び耐久性を有し、カテーテル、透析膜、人工臓器、血液回路、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ等の材料として有用である。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例および比較例により詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（合成例１）
２−メタクリロイルオキシエチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート（以下ＭＰＣと略す）２０ｇとアゾビスイソブチロニトリル０．２ｇ（触媒として単量体(a)１００重量部に対して１重量部）とエタノール８０ｇとからなる混合液を、かき混ぜ機、温度計、還流器、窒素導入管を備えた容量２００ｍｌの４つ口フラスコに仕込み、恒温槽中で５０℃、１０時間加熱重合させた。重合後、大量のジイソプロピルエーテル中に重合液を投入し、重合物を沈殿させた後、濾別、真空乾燥させた。得られた重合体（以下、重合体Ｃと称す）は白色粉末で収率９２％であり、ＧＰＣ測定法によるその数平均分子量は５５，８００であった。
【００１９】
（合成例２）
ＭＰＣ１０ｇとメタクリル酸２−ヒドロキシエチル（以下２−ＨＥＭＡと略す）１０ｇとの混合物を用いた以外合成例１と同様に操作して重合体（以下、重合体Ｄと称す）１７ｇを得た。重合体Ｄは白色粉末で収率８５％であり、ＧＰＣ測定法によるその数平均分子量は６３，７００であった。
【００２０】
（合成例３）
ＭＰＣ３ｇとスチレン５ｇとメタクリル酸グリシジル（以下、ＧＭＡと略す）２ｇとの混合物を用いた以外合成例１と同様に操作して重合体（以下、重合体Ｅと称す）１７．８ｇを得た。重合体Ｅは白色粉末で収率８９％であり、ＧＰＣ測定法によるその数平均分子量は４５，６００であった。
【００２１】
（実施例１）
合成例１で得られた重合体Ｃ５ｇ（Ａ成分として、Ａ成分とＢ成分との合計中３３．３重量％）、メタクリル酸メチル（以下ＭＭＡと略す）１０ｇ（Ｂ成分として、Ａ成分とＢ成分との合計中６６．７重量％）、及びエタノール５０ｇ（溶媒として、Ａ成分とＢ成分との合計１重量部に対して３．３３重量部）からなる混合液にアゾビスイソブチロニトリル０．１ｇを添加し、かき混ぜ機、温度計、還流器、窒素導入管を備えた容量２００ｍｌの４つ口フラスコに仕込み、恒温槽中で６０℃、２０時間加熱重合させた。重合後、大量のジイソプロピルエーテル中に重合液を投入し、重合物を沈殿させた後、濾別、真空乾燥させた。得られた重合物をさらにエタノールに溶解し、５０〜１００℃でホットプレート上でキャストシートを作成し、これについて後述の接触角、防汚性及び抗血栓性の評価試験を行なった。試験結果を表２に示す。
【００２２】
（比較例１）
合成例２で得られた重合体Ｄ５ｇ、不飽和ポリエステル（無水マレイン酸、無水フタル酸及びプロピレングリコールの、重量比７８：１７８：１６７の重合物）６ｇ、及びスチレン４ｇからなる混合物に、ナフテン酸コバルト（II）塩の１０％スチレン溶液０．１５ｍｌとメチルエチルケトンペルオキシドのフタル酸ジブチル溶液０．４ｍｌを加えて混合し、テフロンシャーレに流し込んだ。３時間放置後、５０℃の乾燥器中で１時間加熱処理し、硬化物のシートを得た。得られたシートについて実施例１と同様に評価試験を行なった。試験結果を表２に示す。
【００２３】
（比較例２）
合成例２で得られた重合体Ｄ５ｇ、ｍ−キシレンジイソシアナート１０ｇ、及びブタンジオール５ｇからなる混合物にＤＢＵ０．０１ｇを添加し、テフロンシャーレに流し込んだ。室温下に２時間放置した後、６０℃で１５時間保持し、硬化物のシートを得た。得られたシートについて実施例１と同様に評価試験を行なった。試験結果を表２に示す。
【００２４】
（比較例３）
合成例２で得た重合体Ｄ５ｇ、無水フタル酸１５ｇ及びグリセリン６ｇをガラス管中、窒素気流下、撹拌しながら２００℃で２時間加熱した。その後、テフロンシャーレに移し、さらに乾燥器中、２００℃で３時間加熱し、硬化物のシートを得た。得られたシートについて実施例１と同様に評価試験を行なった。試験結果を表２に示す。
【００２５】
（比較例４）
合成例３で得られた重合体Ｅ５ｇ及びエポキシ樹脂（分子量１４００、軟化点約１００℃、エポキシ当量９７１）１０ｇを１０ｍｌのキシレン・酢酸エチル（１：１）の混合溶媒に溶解した。一方、同一の混合溶媒５ｍｌにベンジルジメチルアミン１ｇを溶解した。２つの溶液を混合してテフロンシャーレ上に流し、これを空気中で乾燥して溶媒を蒸発させた後、１００℃で３０分間加熱し、硬化物のシートを得た。得られたシートについて実施例１と同様に評価試験を行なった。試験結果を表２に示す。
【００２６】
（比較例５〜９）
合成例１〜３で得られた重合体を加えない以外は実施例１、比較例１〜４と同様に操作して重合体のシートを調製し、評価試験を行なった。試験結果を表２に示す。
【００２７】
（比較例１０〜１４）
放電装置（電極間６ｃｍ、電極間電圧２７０Ｖ、周波数６０Ｈｚ）に比較例５〜９で得た重合体のシートを設置して、０．０４Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気中で５秒グロー放電処理をした。放電処理したシートを空気中にさらした後試験管に入れ、１０重量％アクリルアミド水溶液を加え、アルゴンガスで置換した後、減圧封管した。前記封管した試験管を８０℃の恒温槽中に１時間静置し、その後メタノールで表面を洗浄し、真空乾燥してグラフト処理重合体シートを得た。これらについて、実施例１と同様の操作により接触角及び防汚性の評価試験を行なった。試験結果を表２に示す。
【００２８】
（比較例１５〜１９）
合成例１〜３で得られた重合体Ｃ〜Ｅそれぞれの１０重量％エタノール溶液１０ｍｌと比較例５〜９の各種重合体それぞれの粉末１ｇとを、それぞれ表１に示す組み合わせで室温にて混合し、ポリマーブレンドを行ない、５０〜１００℃でホットプレート上でキャストシートを作成しようとしたが、重合体の混和性が悪く、いずれも均質なシートが得られず、評価試験は行なえなかった。
【００２９】
【表１】

【００３０】
評価試験の具体的操作を、以下に詳述する。
試料の作成；
１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの試験片、及び表面の耐久性を調べるためにこの試験片をラッピングペーパー（粒径３ミクロン）で１０回擦り操作を行ない表面研磨したものを各々作成し、下記の試験を行なった。
接触角の測定；
協和化学（株）製接触角測定機を用いて水液滴法により、表面研磨しないものとしたものとの両方の試験片について、接触角を測定した。
防汚性試験；
蛋白質を汚染物質として、表面研磨しないものとしたものとの両方の試験片について、防汚性を調べた。即ち、アルブミン６ｍｇ／ｍｌ含有リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に、調製したそれぞれの重合体試験片を入れて３７℃、３時間浸漬後、重合体を取り出し、生理食塩水で軽くリンスし、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの０．５％水溶液で試験片から吸着した蛋白質を分離した。分離蛋白質は、蛋白質定量用の試薬を注入しＵＶ測定法により定量した。
抗血栓性試験；
試験片をガラス管の底に入れ、そこにウサギの血小板多血漿を注ぎ、３７℃で１時間静置した後、試験片を取り出して、粘着血小板挙動を電子顕微鏡で調べ評価した。表中の記号はそれぞれ、
×；粘着血小板が多いもの
△；粘着血小板が若干認められるもの
〇；粘着血小板が殆ど認められないもの
であることを示す。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２の結果より、本発明の親水性樹脂は、比較例のものに比べ、接触角が小さいことから、親水性が比較例のものより大きいことが分かる。また、蛋白質の吸着量が少ないことから防汚性が優れていることが分かる。また、特に実施例１と比較例１０〜１４における表面研磨の有無による接触角及び防汚性試験の結果の差異より、本発明の親水性樹脂は、表面グラフト化処理をしたものに比べ、耐久性に優れていることが分かる。さらに、本発明の親水性樹脂は、比較例のものに比べ抗血栓性試験の結果が良好であることから、生体適合性に非常に優れていることが分かる。以上のことより、本発明の親水性樹脂は、親水性、防汚性及び生体適合性のいずれにも優れ、良好な特性を兼ね備えていることが分かる。

Claims

Ａ成分としての、下記一般式（１）

（式中Ｒ¹及びＲ²は水素原子又はメチル基を表し、ｎは１〜１０の数を表す。）で表される（メタ）アクリル酸エステル単位を有する単量体(a)の単独重合体１〜９９重量％と、
Ｂ成分としての、アルキルメタクリレート、フタル酸ジアリルから選択される室温で液状の重合性化合物９９〜１重量％とを、前記Ａ成分が、前記Ｂ成分に溶解した状態又は分散している状態の混合物としてから、ラジカル重合法による反応を行って得た親水性樹脂。
前記Ａ成分の割合が、１０〜５０重量％である請求項１記載の親水性樹脂。
請求項１又は２記載のいずれかの親水性樹脂を含む医用材料。