JP4016446B2 - (Meth) acrylic acid serine ester polymer and biocompatible material - Google Patents

Description

（ただし、式中、Ｒは水素原子またはメチル基を示す）
で示される（メタ）アクリル酸セリンエステルに基づく構成成分を少なくとも１５モル％以上含む重合体であって、
重合体が下記一般式［２］
【化４】

（式中、Ｒは水素原子またはメチル基を示し、Ｒ ^１ はメチル基を示し、Ｒ^２はｎ−ブチル基であり、また、ｍ、ｎは、（メタ）アクリル酸セリンエステルおよびｎ−ブチルメタクリレートの付加モル数でそれぞれ、ｍ＝２〜２０，０００、ｎ＝０〜３０，０００である。ただしｎ＝０、ｍ＝２を同時に満足することはない。また、２≦ｍ、２≦ｎの場合、［ ］内はブロック状でもランダム状の付加でもよい。）
で表される重合平均分子量２，０００〜５，０００，０００の重合体。
（２）前記の重合体を用いてなることを特徴とする生体適合性材料。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の重合体に用いる原料の（メタ）アクリル酸セリンエステルは、前記一般式［１］で表され、Ｒは、水素原子またはメチル基である。
【０００７】
一般式［１］で表される（メタ）アクリル酸セリンエステルは、例えば次のような方法によって容易に製造することができる。すなわち、
次の工程（１）および工程（２）からなる（メタ）アクリル酸セリンエステルの製造方法である。
工程（１）；下記式［３］
【化５】

で表されるＮ−ｔ−ジブトキシカルボニル−Ｏ−Ｌ−セリンと（メタ）アクリル酸クロリドを脱塩化水素剤を用いて反応させて、下記式［４］
【化６】

を合成する工程。
【０００８】
工程（２）；前記の生成物を、酸性化合物を用いて保護基を分解して、ついで、酸性にして（メタ）アクリル酸セリンエステルの塩酸塩を得た後、塩基性化合物で塩酸塩をはずす工程。
【０００９】
前記の工程（１）において、原料の式［３］で表されるＮ−ｔ−ジブトキシカルボニル−Ｏ−Ｌ−セリンとしては、例えば、市販品（アルドリッチ社＝Ａｌｄｒｉｃｈ社製、東京化成（株）社製、シグマ社製など）を用いることができる。また、（メタ）アクリル酸クロリドとしては、市販品をそのまま、あるいは精製して使用できる。例えば市販品として、アルドリッチ社製、東京化成（株）社製、和光純薬工業（株）社製のアクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリド等を挙げることができる。
前記の工程（１）の反応において、反応溶媒としては、反応物、生成物を溶解する溶媒、若しくは反応物、生成物を溶解し生成する塩化水素塩を析出する溶媒であればよい。それらの溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロルメタン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、エーテルが挙げられる。好ましくは、ＴＨＦである。
脱塩化水素剤としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン等のトリアルキルアミン；ジメチルアニリン等の芳香族第三アミン；ピリジン、ジメチルアミノピリジン等の環状第三アミンが挙げられる。取り扱いや入手性の観点からトリエチルアミン等が好ましく挙げられる。
また、原料の式［３］で表される化合物：（メタ）アクリル酸クロリド：脱塩化水素剤の割合は、モル比１：０．８〜１．５：１〜２で反応させるのが好ましい。
さらに、反応温度としては、−３０℃〜室温、好ましくは−２０℃〜０℃である。また、反応時間としては、５〜１００時間、好ましくは１５〜３０時間である。
反応は窒素ガスまたは乾燥不活性ガス気流下の雰囲気あるいは乾燥空気気流下で行うのが好ましい。
生成した塩は、濾別し、溶媒を留去後、減圧蒸留によってアミノ基をブロック（保護）した前記の式［４］の化合物を得ることができる。
反応後は、ヘキサン、石油エーテル、ジエチルエーテル等を用いて再結晶して精製することができる。
【００１０】
工程（２）において、この中間体の前記式［４］の溶液と酸性化合物を用いて、セリンのアミノ基を保護した基をはずして目的の化合物を得ることができる。
酸性化合物としては、トリフルオロ酢酸；臭化水素の酢酸溶液、塩化水素の酢酸溶液；塩酸あるいはギ酸の反応溶媒溶液などが挙げられる。好ましくは、トリフルオロ酢酸である。
溶媒としては、脱水品を用いるのが望ましい。用いる溶媒の種類としては、クロロホルム、塩化メチレンが挙げられる。好ましくは、塩化メチレンが挙げられる。
前記式［４］の化合物：酸性化合物の割合は、モル比で、１：１〜１０である。
反応温度としては、−３０℃〜５０℃、好ましくは０℃〜室温である。また、反応時間としては、０．１〜１０時間、好ましくは０．５〜３時間である。
反応は窒素ガス、乾燥不活性ガス等の気流下の雰囲気あるいは乾燥空気気流下で行うのが好ましい。
前記式［４］の化合物を酸性化合物によりセリンのアミノ基の保護基をはずした後、氷冷下で過剰の塩酸を加えて、メタノール等の溶媒に溶かし、生成物の塩酸塩型を得る。その際の塩酸は酢酸エチル溶液が好ましい。ついで溶媒を留去した後、ジエチルエーテル、ＴＨＦ等の溶媒で洗浄して、生成物の塩酸塩型を純度よく得る。ついで、この生成物の塩酸塩型をアセトニトリル等の溶媒に分散させて、氷冷下で、等モル以上のトリエチルアミン等の塩基性化合物を加えて、脱塩酸して、目的とする一般式［１］の（メタ）アクリル酸セリンエステルを得ることができる。
塩基性化合物としては、トリエチルアミンの他に、前記で示した脱塩化水素剤の化合物が挙げられる。
【００１１】
本発明の（メタ）アクリル酸セリンエステルの重合体の製造方法は、次の方法により容易に得ることができる。すなわち、前記の（メタ）アクリル酸セリンエステル単独またはこれと共重合可能な単量体とをラジカル重合することにより重合体が得られる。共重合の場合、（メタ）アクリル酸セリンエステルに基づく構成成分を少なくとも１５モル％含む。（メタ）アクリル酸セリンエステルに基づく構成成分が１５モル％より少ないと、構成成分として（メタ）アクリル酸セリンエステルを含む量が少なくなり、生体適合性等の効果の発現が著しくなくなるので好ましくない。
重合方法としては、通常用いられている重合方法で、例えば、溶液重合、バルク重合、乳化重合、懸濁重合等が挙げられる。
（メタ）アクリル酸セリンエステルと共重合可能な単量体としては、ｎ−ブチルメタクリレートが挙げられる。
重合に用いる溶媒としては、単量体が溶解あるいは分散すればよく、具体的には、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ｔ−ブタノール、ベンゼン、トルエン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン等およびこれらの混合物が挙げられる。
重合条件としては、通常用いる条件によって重合できる。反応温度としては、例えば、４０℃〜１００℃、反応時間としては、１時間〜５０時間が挙げられる。
ラジカル重合開始剤としては、通常のラジカル重合開始剤ならばいずれを用いてもよく、具体的には、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、アゾビスバレロニトリル、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩酸塩等の脂肪族アゾ化合物；過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の有機過酸化物、過硫酸アンモニウム、過硫化カリウム等の無機過酸化物を例示することができる。
重合体の分子量は特に限定されないが、２，０００〜５，０００，０００が好ましく、より好ましくは、５，０００〜１，０００，０００である。
重合体の分子量が２，０００より小さいとコーティング等ではがれやすくなり、重合体の分子量が５，０００，０００より大きくなると粘度が高くなり取り扱い難くなるので望ましくない。
【００１２】
得られた重合体は、通常良く用いられる溶媒精製してもよく、あるいは乳化重合や懸濁重合でそのまま粒子として取り出して用いてもよい。
【００１３】
本発明の（メタ）アクリル酸セリンエステルの重合体は、生体適合性を有しており、他の重合体に生体適合性を付与することができる。
該（メタ）アクリル酸セリンエステルを用いた重合体は、重合体をそのまま粒子状で使用したり、あるいは成形加工したりすることができる。また、有機溶媒からキャストしてフイルム状として使用したり、あるいは重合体を、プラズマ、ガンマ線、紫外線等のエネルギー照射して他の材料の重合体等の表面にコーテイングして使用することができる。具体的には、カテーテル、カニューレ、中空糸などの医療用のデバイス、あるいは中空糸などの医療用のデバイスのハウジング材料、医用材料等のメディカル用品、コンタクトレンズ等のアイケア用品、化粧品材料、トイレタリー用品等の生体適合性材料として使用できるものと期待される。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、（メタ）アクリル酸セリンエステルに基づく構成成分を少なくとも１５モル％以上含む重合体は、生体成分との特異的な適合性、血小板の凝集抑制や、ＡＤＰ等の血小板活性化を抑制することが有り、医療材料、医用材料などの生体適合性としての用途展開が期待される。
【００１５】
【実施例】
次に本発明を実施例にもとづいて説明する。
合成例１−１；Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニル−Ｏ−メタクリロイル−Ｌ−セリン（Ｂｏｃ−ｓｅｒＭＡ）の合成
かき混ぜ機、玉付き冷却管、窒素導入管、滴下ロートを備えた５００ｍｌの４つ口フラスコにＮ−ｔ−ブトキシカルボニル−Ｌ−セリン２５．０ｇ（０．１３２ｍｏｌ）とトリエチルアミン２０．０３ｇ（０．１９８ｍｏｌ）を取り、３００ｍｌの脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶かした。−２０℃で窒素気流下、かき混ぜながら、メタクリル酸クロリド２０．７０ｇ（０．１９８ｍｏｌ）を１時間かけて滴下した。滴下終了後、−２０℃で１０時間、さらに−５℃で５時間反応した。次に未反応のメタクリル酸クロリドをメタクリル酸に誘導するために、５０ｇの水を加えてかき混ぜた。反応終了後、ジエチルエーテルを加えて、析出したトリエチルアミンの塩酸塩をろ別した後、無水硫酸ナトリウムで一晩乾燥した。無水硫酸ナトリウムをろ別し、ロータリーエバポレーターで濃縮して、粘調な固体を得た。ヘキサンから再結晶して白色結晶を１９．３８ｇ得た。この化合物をＢｏｃ−ｓｅｒＭＡと略す。Ｂｏｃ−ｓｅｒＭＡの収率は５３．８％であった。また、このＢｏｃ−ｓｅｒＭＡの融点は、９５〜９８℃であった。
【００１６】
Ｂｏｃ−ｓｅｒＭＡの1Ｈ−ＮＭＲおよびＩＲ分析、元素分析の結果を次に示した。
１．¹Ｈ−ＮＭＲ（δ（ｐｐｍ）：ＴＭＳ／ＤＭＳＯ）
１．２８−１．４８（ｍ，9Ｈ） ；−Ｃ（ＣＨ ₃ ） ₃
１．８７ （ｄ，3Ｈ） ；−ＣＨ ₃
４．０８ （ｍ，1Ｈ） ；−ＣＨ−
４．２２ （ｍ，1Ｈ） ；−ＣＨ ₂ −
４．３３ （ｍ，1Ｈ） ；−ＣＨ ₂ −
５．６９ （ｍ，2Ｈ） ；−Ｃ＝ＣＨ ₂
２．ＩＲ（ＮａＣｌ板）νｃｍ^-1
２９６０ｃｍ^-1；−ＣＨ₃
２９３０ ；＝ＣＨ₂
１７６０ ；−ＣＯＯＨ
１７２０ ；−ＣＯ−Ｏ−
１６８０ ；−ＣＯ−ＮＨ−
３．元素分析値
Ｃ₁₂Ｈ₁₉Ｏ₆Ｎ＝２７３．２８６として
計算値：Ｃ：Ｈ：Ｎ＝５２．７４％：７．０１％：５．１３％
実測値：Ｃ：Ｈ：Ｎ＝５２．５７％：６．６１％：４．８１％
以上のことより、Ｂｏｃ−ｓｅｒＭＡが次式のＮ−ｔ−ブトキシカルボニル−Ｏ−メタクリロイル−Ｌ−セリンであると同定した。
【化７】

【００１７】
合成例１−２；Ｏ−メタクリロイル−Ｌ−セリン（＝メタクリル酸セリンエステル；ｓｅｒＭＡ）の合成
かき混ぜ機、玉付き冷却管、窒素導入管、滴下ロートを備えた２００ｍｌの４つ口フラスコに前記の合成例１−１で得たＢｏｃ−ｓｅｒＭＡ、１６．４４ｇ（０．０６０ｍｏｌ）とトリフルオロ酢酸４０．０ｇ（０．３５８ｍｏｌ）および脱水塩化メチレン１００ｍｌを入れ、室温でかき混ぜながら１時間反応を続けた。反応終了後、ロータリーエバポレーターで溶媒の塩化メチレンを留去して、ジエチルエーテル５０ｍｌを加えて、かき混ぜた後上澄みをデカンテーションして未反応のトリフルオロ酢酸を抽出した。残留物を脱水メタノール４００ｍｌに溶かし氷冷下でかき混ぜながら、モル比で１．５倍の４Ｈ−ＨＣｌの酢酸エチル溶液を加えて酸性とした。ロータリーエバポレーターでメタノールを留去して、室温で真空乾燥した後、得られた粘調な固体を５０ｍｌのジエチルエーテルで白色結晶が得られるまで繰り返し洗浄し、ｓｅｒＭＡの塩酸塩を得た。
さらにこのｓｅｒＭＡの塩酸塩を２００ｍｌのアセトニトリルに分散させて、氷冷下でｓｅｒＭＡの塩酸塩と等モルのトリエチルアミン（６．０６ｇ）を加えてかき混ぜた。グラスフィルター（１７Ｇ−４）でろ過し、クロロホルムで繰り返し洗浄してｓｅｒＭＡの白色結晶を５．０２ｇ得た。ｓｅｒＭＡの収率は４８．２％であった。また、このｓｅｒＭＡの分解点は、１１４〜１１９℃であり、等電点は５．０８であった。
【００１８】
得られたｓｅｒＭＡの1Ｈ−ＮＭＲおよびＩＲ分析、元素分析の結果を次に示した。
１．¹Ｈ−ＮＭＲ（δ（ｐｐｍ）：ＴＭＳ／ＤＭＳＯ）
１．８６ （ｓ，3Ｈ） ；−ＣＨ ₃
４．０７ （ｍ，1Ｈ） ；−ＣＨ−
４．５３ （ｍ，2Ｈ） ；−ＣＨ ₂ −
５．７０−６．１１（ｍ，2Ｈ） ；−Ｃ＝ＣＨ ₂ −
２．ＩＲ（ＮａＣｌ板）νｃｍ^-1
２１００ｃｍ^-1；−ＮＨ₃ ⁺
１７２０ ；−ＣＯ−Ｏ−
１６２０ ；−ＮＨ₃ ⁺
１５２０ ；−ＮＨ₃ ⁺
１４７０ ；−ＣＯＯ^-
３．元素分析値
Ｃ₇Ｈ₁₁Ｏ₄Ｎ＝１７３．１６９として
計算値：Ｃ：Ｈ：Ｎ＝４８．５５％：６．４０％：８．０９％
実測値：Ｃ：Ｈ：Ｎ＝４８．５０％：６．３２％：８．１９％
以上のことより、Ｂｏｃ−ｓｅｒＭＡが次式のＮ−ｔ−ブトキシカルボニル−Ｏ−メタクリロイル−Ｌ−セリンであると同定した。
【化８】

【００１９】
実施例１−１；ｓｅｒＭＡ−ｃｏ−ｎ−ＢＭＡ共重合体の合成（２０／８０）
合成例１−２で合成したｓｅｒＭＡ ８．３０４ｇ（４８ｍｍｏｌ）とｎ−ブチルメタクリレート（ｎ−ＢＭＡ）２７．２６ｇ（１９２ｍｍｏｌ）をラジカル重合開始剤として過硫酸カリウム０．６４８ｇ（２．４ｍｍｏｌ）（全単量体に対して１モル％使用）およびイオン交換水１５０ｇとともに温度計、窒素吹き込み管、冷却管、かき混ぜ機を付した５００ｍｌの４つ口フラスコにとり、窒素気流下で７０℃、３５０ｒ.ｐ.ｍ.のかき混ぜ速度、６時間の条件で乳化重合を行った。
その結果ポリマー粒子は得られなかったが凝集したポリマーを水洗およびメタノール洗浄を繰り返して精製した後、コポリマー中にｓｅｒＭＡに基づく構成単位を有するポリマーを得た。このポリマーを１００〜２００メッシュ粉砕し、生理食塩水に分散させた。
重合体を２６．７ｇ得た。重合体収率は、７５％（全モノマー重量に対して）であった。
結果を表１に示した。
【００２０】
実施例１−２；ｓｅｒＭＡ−ｃｏ−ｎ−ＢＭＡ共重合体の合成（５０／５０）
実施例１−１において用いたｓｅｒＭＡ ８．３０４ｇ（４８ｍｍｏｌ）をｓｅｒＭＡ２０．７６ｇ（１２０ｍｍｏｌ）に代え、ｎ−ＢＭＡ ２７．２６ｇ（１９２ｍｍｏｌ）を１７．０４ｇ（１２０ｍｍｏｌ）に代えた以外は実施例１−１と全く同様にして重合を行った。重合体を２０．０ｇ得た。重合体収率は、５３％であった。
得られた重合体は、同様に試験を行った。結果を同じく表１に示した。
【００２１】
実施例１−３；ｓｅｒＭＡ−ｃｏ−ｎ−ＢＭＡ共重合体の合成（７５／２５）
実施例１−１において用いたｓｅｒＭＡ ８．３０４ｇ（４８ｍｍｏｌ）をｓｅｒＭＡ３１．１４ｇ（１８０ｍｍｏｌ）に代え、ｎ−ＢＭＡ ２７．２６ｇ（１９２ｍｍｏｌ）を８．５２ｇ（６０ｍｍｏｌ）に代えた以外は実施例１−１と全く同様にして重合を行った。重合体を１２．３ｇ得た。重合体収率は、３１％であった。
得られた重合体は、同様に試験を行った。結果を同じく表１に示した。
【００２２】
実施例１−４；ｓｅｒＭＡ重合体の合成（１００／０）
実施例１−１において用いたｓｅｒＭＡ ８．３０４ｇ（４８ｍｍｏｌ）をｓｅｒＭＡ３１．１４ｇ（２４０ｍｍｏｌ）に代えた以外は実施例１−１と全く同様にして重合を行った。重合体６．６４ｇ得た。重合体収率は、１６％であった。
得られた重合体は、同様に試験を行った。結果を同じく表１に示した。
【００２３】
比較例１；ポリ（ＭＰＣ）の合成
ＭＰＣ２．０ｇ（６．７７ｍｍｏｌ）、開始剤としてＡＩＢＮ０．０５４ｇ（０．０６８ｍｍｏｌ）、エタノール／ＴＨＦ（＝９０／１０Ｖ／Ｖ％）の混合溶媒１０ｍｌをガラス製重合管に入れ減圧下で溶封した。反応温度６０℃、１２時間、ふり混ぜの重合条件で重合した後、内容物を多量のジエチルエーテル中に注入してポリＭＰＣを析出させて、重合体を得た。
得られた重合体は、同様にして後述の比較例２−１の試料として用いた。
【００２４】
【表１】

【００２５】
なお、分子量の測定は、標準ポリスチレンを用いて行なった。
【００２６】
実施例２−１；血小板凝集阻害試験
多血小板血漿（ＰＲＰ）４００μｌを容量１ｍｌのガラス製円筒型キュベットに入れ、３７℃で回転子でかき混ぜながら濁度計（エンジニアリング カンパニー社＝Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ社製、ＮＫＫ ＨＥＭＥ Ｔｒａｃｅｒ装置）で測定した濁度を上限値｛透過率（Ｔ）｝＝０％とした。次に被検液を貧血小板血漿（ＰＰＰ）４００μｌに変え、得られた濁度を下限値｛透過率（Ｔ）｝＝１００％として設定してレコーダーに記録した。その後以下のように調整した。被試験体として前記の実施例１−１の分散液を４４μｌ添加して（このとき溶液中のｓｅｒＭＡに基づく構成単位の濃度として３μｍｌ／ｌとした。）血小板凝集試験を評価した。
＜血小板凝集阻害効果の評価＞
実施例１−１のｓｅｒＭＡ−ｃｏ−ｎ−ＢＭＡの約１００〜２００メッシュに粉砕した共重合体を生理食塩水に分散させ、その分散液、４４μｌを多血小板血漿（ＰＲＰ）にｓｅｒＭＡユニットが３μｍｏｌ／ｌになるように添加して、血小板凝集活性を調べた。また、途中で系に血小板を活性化させるためにアデノシン二リン酸（＝ＡＤＰ）を１３μｍｏｌ／ｌになるように添加して濁度を経時的に調べた。結果を図１に示した。
【００２７】
実施例２−２〜２−４；
前記の実施例１−２〜１−４の重合体を用いて実施例２−１と同様にして、血小板凝集阻害を評価を行った。結果を図１に示した。
【００２８】
比較例２−１
前記の比較例１−１で得られたポリ（ＭＰＣ）の重合体を用いて、ｓｅｒＭＡユニット３μｍｏｌ／ｌの代わりに、ＭＰＣユニットが１０μｍｏｌ／ｌになるように添加した以外は、実施例２−１と同様にして試験を行った。結果を併せて図１に示した。
【００２９】
以上の結果から、ｓｅｒＭＡの単量体を２０モル％、５０モル％、７５モル％および１００モル％（単独重合体）仕込みモル比で含有した重合体は、血小板の凝集阻害効果がポリ（ＭＰＣ）よりあることがわかる。また、ＡＤＰ添加による血小板の凝集効果を抑制することがわかる
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】重合体による血小板凝集試験の結果[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polymer of (meth) acrylic acid serine ester and a biocompatible material using the polymer.
[0002]
[Prior art]
To ensure biocompatibility with polymer materials, it is important to control the chemical structure of the material surface to control protein adsorption that triggers thrombus formation, and to suppress platelet adhesion, activation, and aggregation It becomes. Therefore, control of the chemical structure of the material surface is an important issue in the development of biocompatible materials, and surface properties and biocompatibility have been studied for various medical polymers.
As an effective method for imparting biocompatibility, a method is known in which main constituent components of a phospholipid bilayer membrane constituting a biological membrane are introduced onto the material surface. For example, a polymer obtained by polymerizing a monomer of 2-methacryloyloxyphosphorylcholine (abbreviated as MPC) in which the polar part of phospholipid is modified is known to control protein adsorption {for example, by Ishihara et al., Biomaterials, Vol. 9 (No. 5) pp. 243-249 (1991)}. Further, it is known that a polymer obtained by polymerizing a monomer of 2- (glucosyloxy) ethyl methacrylate (abbreviated as GEMA) containing a glucose group of glycolipid similarly controls protein adsorption { For example, Nakamae et al., Polymer Proceedings 39th, I / 17/09 article (1990)}.
As described above, as an effective method for imparting biocompatibility to a general-purpose polymer material, a method of introducing a phosphorylcholine group of a phospholipid constituting a biological membrane or a sugar of a glycolipid onto a material surface has been performed.
[0003]
On the other hand, a preferable interaction with a biomaterial is expected even in a material in which the surface of the material is modified with an amino acid constituting a biomembrane or protein as in the case of lipid. For example, interaction between alanine methacrylamide, methacryloyloxyethylalanine and a protein has been shown (for example, Sugiyama et al., Proceedings of the Society of Polymer Science, Vol. 44, 631 (1995)}.
The inventors synthesized (meth) acrylic acid serine ester and a polymer containing 0.5 mol% to 10 mol% of the (meth) acrylic acid serine ester, and reported that the polymer is excellent in biocompatibility. did. (For example, Sugiyama et al., Polymer Science Society Proceedings, Vol. 45 (No. 8), 1880-1881 (1996)}.
However, a polymer having a constituent component based on (meth) acrylic acid serine ester of 15 mol% or more has not been known. Further, it has not been known that the polymer of (meth) acrylic acid serine ester suppresses platelet aggregation. Furthermore, it has not been known that the polymer of (meth) acrylic acid serine ester has biocompatibility that suppresses activation by adenosine diphosphate (= ADP) on platelets.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The first object of the present invention is to provide a polymer containing at least 15 mol% of (meth) acrylic acid serine ester as a constituent component. Furthermore, a second object of the present invention is to provide a biocompatible material using the polymer of (meth) acrylic acid serine ester.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have obtained knowledge that a polymer containing a specific amount of (meth) acrylic acid serine ester as a constituent component is excellent in biocompatibility. It came to complete.
That is, this invention is following (1)-( 2 ).
(1) The following general formula [1] is obtained by radical polymerization.
[Chemical 3 ]

(Wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group)
A polymer containing at least 15 mol% or more of a constituent based on (meth) acrylic acid serine ester represented by:
The polymer is represented by the following general formula [2]
[Formula 4]

(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R ¹ represents a methyl group, R ² represents an n-butyl group , and m and n represent (meth) acrylic acid serine ester and n-butyl. The added moles of methacrylate are m = 2 to 20,000 and n = 0 to 30,000, respectively, provided that n = 0 and m = 2 are not satisfied at the same time, and 2 ≦ m, 2 ≦ In the case of n, the inside of [] may be a block or random addition.)
A polymer having a polymerization average molecular weight of 2,000 to 5,000,000.
( 2 ) A biocompatible material comprising the above polymer.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The raw material (meth) acrylic acid serine ester used in the polymer of the present invention is represented by the general formula [1], and R is a hydrogen atom or a methyl group.
[0007]
The (meth) acrylic acid serine ester represented by the general formula [1] can be easily produced, for example, by the following method. That is,
It is a manufacturing method of the (meth) acrylic-acid serine ester which consists of the following process (1) and process (2).
Process (1); following formula [3]
[Chemical formula 5]

Nt-dibutoxycarbonyl-OL-serine and (meth) acrylic acid chloride represented by the following formula [4]
[Chemical 6]

The process of synthesizing.
[0008]
Step (2); The above product is decomposed with an acidic compound to decompose the protective group, then acidified to obtain hydrochloride of (meth) acrylic acid serine ester, and then hydrochloride with basic compound. Step to remove.
[0009]
In the above step (1), Nt-dibutoxycarbonyl-OL-serine represented by the raw material formula [3] is, for example, a commercially available product (Aldrich = Aldrich, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) ) And Sigma, etc.) can be used. Moreover, as (meth) acrylic acid chloride, a commercial item can be used as it is or refine | purified. Examples of commercially available products include acrylic acid chloride and methacrylic acid chloride manufactured by Aldrich, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., and Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
In the reaction of the above step (1), the reaction solvent may be any solvent that dissolves the reactants and products, or any solvent that dissolves the reactants and products and precipitates the hydrogen chloride salt that is produced. Examples of these solvents include chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran (THF), and ether. Preferably, it is THF.
Examples of the dehydrochlorinating agent include trialkylamines such as trimethylamine, triethylamine, and tripropylamine; aromatic tertiary amines such as dimethylaniline; and cyclic tertiary amines such as pyridine and dimethylaminopyridine. From the viewpoint of handling and availability, triethylamine and the like are preferable.
The ratio of the compound represented by the formula [3] of the raw material: (meth) acrylic acid chloride: dehydrochlorinating agent is preferably reacted in a molar ratio of 1: 0.8 to 1.5: 1. .
Furthermore, the reaction temperature is −30 ° C. to room temperature, preferably −20 ° C. to 0 ° C. The reaction time is 5 to 100 hours, preferably 15 to 30 hours.
The reaction is preferably carried out in an atmosphere under a nitrogen gas or dry inert gas stream or a dry air stream.
The resulting salt is filtered off, the solvent is distilled off, and the compound of the above formula [4] in which the amino group is blocked (protected) by distillation under reduced pressure can be obtained.
After the reaction, it can be purified by recrystallization using hexane, petroleum ether, diethyl ether or the like.
[0010]
In the step (2), the target compound can be obtained by removing the group protecting the amino group of serine using the solution of the intermediate of the formula [4] and an acidic compound.
Examples of the acidic compound include trifluoroacetic acid; acetic acid solution of hydrogen bromide, acetic acid solution of hydrogen chloride; a reaction solvent solution of hydrochloric acid or formic acid. Preferred is trifluoroacetic acid.
It is desirable to use a dehydrated product as the solvent. Examples of the solvent used include chloroform and methylene chloride. Preferably, methylene chloride is used.
The ratio of the compound of formula [4]: acidic compound is 1: 1-10 in molar ratio.
The reaction temperature is −30 ° C. to 50 ° C., preferably 0 ° C. to room temperature. Moreover, as reaction time, it is 0.1 to 10 hours, Preferably it is 0.5 to 3 hours.
The reaction is preferably carried out in an atmosphere under a stream of nitrogen gas, dry inert gas or the like, or under a dry air stream.
After removing the amino protecting group of serine from the compound of the formula [4] with an acidic compound, excess hydrochloric acid is added under ice-cooling and dissolved in a solvent such as methanol to obtain the hydrochloride form of the product. In this case, the hydrochloric acid is preferably an ethyl acetate solution. Then, after the solvent is distilled off, the product is washed with a solvent such as diethyl ether or THF to obtain a hydrochloride form of the product with high purity. Next, the hydrochloride form of this product is dispersed in a solvent such as acetonitrile, and an equimolar amount or more of a basic compound such as triethylamine is added under ice-cooling to remove hydrochloric acid, and the desired general formula [1 ] Of (meth) acrylic acid serine ester can be obtained.
As a basic compound, the compound of the dehydrochlorinating agent shown above is mentioned in addition to triethylamine.
[0011]
The method for producing the polymer of (meth) acrylic acid serine ester of the present invention can be easily obtained by the following method. That is, a polymer is obtained by radical polymerization of the (meth) acrylic acid serine ester alone or a monomer copolymerizable therewith. In the case of copolymerization, it contains at least 15 mol% of a constituent based on (meth) acrylic acid serine ester. If the component based on (meth) acrylic acid serine ester is less than 15% by mole, the amount of (meth) acrylic acid serine ester as a component is reduced, and the expression of effects such as biocompatibility is significantly reduced. .
Examples of the polymerization method include commonly used polymerization methods such as solution polymerization, bulk polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization.
Examples of the monomer copolymerizable with (meth) acrylic acid serine ester include n-butyl methacrylate .
As the solvent used for the polymerization, the monomer may be dissolved or dispersed. Specifically, water, methanol, ethanol, propanol, t-butanol, benzene, toluene, dimethylformamide, tetrahydrofuran and the like, and a mixture thereof can be mentioned. It is done.
As the polymerization conditions, polymerization can be carried out depending on the conditions usually used. An example of the reaction temperature is 40 ° C. to 100 ° C., and an example of the reaction time is 1 hour to 50 hours.
As the radical polymerization initiator, any ordinary radical polymerization initiator may be used. Specifically, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), azobisvaleronitrile, 2,2 Aliphatic azo compounds such as' -azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride; organic peroxides such as benzoyl peroxide and lauroyl peroxide; inorganics such as ammonium persulfate and potassium persulfide A peroxide can be illustrated.
Although the molecular weight of a polymer is not specifically limited, 2,000-5,000,000 is preferable, More preferably, it is 5,000-1,000,000.
If the molecular weight of the polymer is smaller than 2,000, it tends to be peeled off by coating or the like, and if the molecular weight of the polymer is larger than 5,000,000, the viscosity becomes high and handling becomes difficult.
[0012]
The obtained polymer may be purified by a solvent that is usually used, or may be used as particles as it is by emulsion polymerization or suspension polymerization.
[0013]
The polymer of (meth) acrylic acid serine ester of the present invention has biocompatibility, and can impart biocompatibility to other polymers.
The polymer using the (meth) acrylic acid serine ester can be used in the form of particles as it is, or can be molded. Further, it can be used as a film by casting from an organic solvent, or the polymer can be used by coating the surface of a polymer or the like of another material by irradiating it with energy such as plasma, gamma rays and ultraviolet rays. Specifically, medical devices such as catheters, cannulas and hollow fibers, or housing materials for medical devices such as hollow fibers, medical products such as medical materials, eye care products such as contact lenses, cosmetic materials, and toiletry products It is expected that it can be used as a biocompatible material.
[0014]
【The invention's effect】
In the present invention, a polymer containing at least 15 mol% of a component based on (meth) acrylic acid serine ester has specific compatibility with biological components, suppresses platelet aggregation, and suppresses platelet activation such as ADP. Therefore, it is expected to be used for biocompatibility of medical materials and medical materials.
[0015]
【Example】
Next, the present invention will be described based on examples.
Synthesis Example 1-1; Nt-butoxycarbonyl-O-methacryloyl-L-serine (Boc-serMA) synthesis stirrer, ball-cooled tube, nitrogen inlet tube, 500 ml four-necked flask equipped with a dropping funnel Nt-butoxycarbonyl-L-serine 25.0 g (0.132 mol) and triethylamine 20.03 g (0.198 mol) were taken and dissolved in 300 ml of dehydrated tetrahydrofuran (THF). While stirring at −20 ° C. under a nitrogen stream, 20.70 g (0.198 mol) of methacrylic acid chloride was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, the reaction was carried out at −20 ° C. for 10 hours and further at −5 ° C. for 5 hours. Next, in order to induce unreacted methacrylic acid chloride to methacrylic acid, 50 g of water was added and stirred. After completion of the reaction, diethyl ether was added and the precipitated hydrochloride of triethylamine was filtered off and dried over anhydrous sodium sulfate overnight. Anhydrous sodium sulfate was filtered off and concentrated with a rotary evaporator to obtain a viscous solid. Recrystallization from hexane gave 19.38 g of white crystals. This compound is abbreviated as Boc-serMA. The yield of Boc-serMA was 53.8%. The melting point of this Boc-serMA was 95 to 98 ° C.
[0016]
The results of 1H-NMR, IR analysis and elemental analysis of Boc-serMA are shown below.
1. ¹ H-NMR (δ (ppm): TMS / DMSO)
1.28-1.48 (m, 9H); -C (C H ₃ ) ₃
1.87 (d, 3H); -C H ₃
4.08 (m, 1H); - CH -
4.22 (m, 1H); —CH ₂ —
4.33 (m, 1H); - CH 2 -
5.69 (m, 2H); -C = C H ₂
2. IR (NaCl plate) νcm ⁻¹
2960 cm ⁻¹ ; —CH ₃
2930; = CH ₂
1760; -COOH
1720; -CO-O-
1680; -CO-NH-
3. Calculated as elemental analysis value C ₁₂ H ₁₉ O ₆ N = 273.286: C: H: N = 52.74%: 7.01%: 5.13%
Measured value: C: H: N = 52.57%: 6.61%: 4.81%
From the above, Boc-serMA was identified as Nt-butoxycarbonyl-O-methacryloyl-L-serine of the following formula.
[Chemical 7]

[0017]
Synthesis Example 1-2: Synthesis of O-methacryloyl-L-serine (= serine methacrylate ester; serMA), a 200 ml four-necked flask equipped with a ball condenser, a nitrogen inlet tube, and a dropping funnel Boc-serMA obtained in Synthesis Example 1-1, 16.44 g (0.060 mol), 40.0 g (0.358 mol) of trifluoroacetic acid and 100 ml of dehydrated methylene chloride were added, and the reaction was continued for 1 hour while stirring at room temperature. . After completion of the reaction, methylene chloride as a solvent was distilled off with a rotary evaporator, 50 ml of diethyl ether was added and stirred, and then the supernatant was decanted to extract unreacted trifluoroacetic acid. The residue was dissolved in 400 ml of dehydrated methanol and stirred under ice cooling, and acidified by adding a 1.5-fold molar ratio of 4H-HCl in ethyl acetate. After distilling off methanol with a rotary evaporator and vacuum drying at room temperature, the resulting viscous solid was repeatedly washed with 50 ml of diethyl ether until white crystals were obtained, whereby serMA hydrochloride was obtained.
Further, this serMA hydrochloride was dispersed in 200 ml of acetonitrile, and serMA hydrochloride and equimolar triethylamine (6.06 g) were added and stirred under ice cooling. Filtration through a glass filter (17G-4) and repeated washing with chloroform gave 5.02 g of serMA white crystals. The yield of serMA was 48.2%. Moreover, the decomposition point of this serMA was 114-119 degreeC, and the isoelectric point was 5.08.
[0018]
The results of 1H-NMR, IR analysis and elemental analysis of the obtained serMA are shown below.
1. ¹ H-NMR (δ (ppm): TMS / DMSO)
1.86 (s, 3H); -C H ₃
4.07 (m, 1H); - CH -
4.53 (m, 2H); - CH 2 -
5.70-6.11 (m, 2H); -C = C H 2 -
2. IR (NaCl plate) νcm ⁻¹
2100 cm ⁻¹ ; —NH ₃ ⁺
1720; -CO-O-
1620; -NH ₃ ⁺
1520; -NH ₃ ⁺
1470; -COO ^-
3. Calculated as elemental analysis value C ₇ H ₁₁ O ₄ N = 173.169: C: H: N = 48.55%: 6.40%: 8.09%
Actual value: C: H: N = 48.50%: 6.32%: 8.19%
From the above, Boc-serMA was identified as Nt-butoxycarbonyl-O-methacryloyl-L-serine of the following formula.
[Chemical 8]

[0019]
Example 1-1; Synthesis of serMA-co-n-BMA copolymer (20/80)
8.48 g (2.4 mmol) of potassium persulfate using 8.304 g (48 mmol) of serMA synthesized in Synthesis Example 1-2 and 27.26 g (192 mmol) of n-butyl methacrylate (n-BMA) as a radical polymerization initiator (total 1 mol% with respect to the monomer) and 150 g of ion-exchanged water and a 500 ml four-necked flask equipped with a thermometer, nitrogen blowing tube, cooling tube, and stirrer, and 70 ° C. and 350 rpm in a nitrogen stream The emulsion polymerization was carried out at a mixing speed of 6 m for 6 hours.
As a result, polymer particles were not obtained, but the aggregated polymer was purified by repeated washing with water and methanol, and then a polymer having a constitutional unit based on serMA in the copolymer was obtained. This polymer was pulverized with 100 to 200 mesh and dispersed in physiological saline.
26.7 g of polymer was obtained. The polymer yield was 75% (based on the total monomer weight).
The results are shown in Table 1.
[0020]
Example 1-2; Synthesis of serMA-co-n-BMA copolymer (50/50)
Example 1 except that 8.304 g (48 mmol) of serMA used in Example 1-1 was replaced with 20.76 g (120 mmol) of serMA and 27.26 g (192 mmol) of n-BMA was replaced with 17.04 g (120 mmol). Polymerization was carried out in the same manner as in 1. 20.0 g of polymer was obtained. The polymer yield was 53%.
The obtained polymer was similarly tested. The results are also shown in Table 1.
[0021]
Example 1-3; Synthesis of serMA-co-n-BMA copolymer (75/25)
Example 1 except that 8.304 g (48 mmol) of serMA used in Example 1-1 was replaced with 31.14 g (180 mmol) of serMA and 27.26 g (192 mmol) of n-BMA was replaced with 8.52 g (60 mmol). Polymerization was carried out in the same manner as in 1. 12.3 g of polymer was obtained. The polymer yield was 31%.
The obtained polymer was similarly tested. The results are also shown in Table 1.
[0022]
Example 1-4; synthesis of serMA polymer (100/0)
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1-1, except that 8.304 g (48 mmol) of serMA used in Example 1-1 was replaced with 31.14 g (240 mmol) of serMA. 6.64 g of polymer was obtained. The polymer yield was 16%.
The obtained polymer was similarly tested. The results are also shown in Table 1.
[0023]
Comparative Example 1 Synthesis of Poly (MPC) 2.0 g (6.77 mmol) of MPC, 0.054 g (0.068 mmol) of AIBN as an initiator, and 10 ml of a mixed solvent of ethanol / THF (= 90/10 V / V%) were made of glass. It put into the polymerization tube and sealed under reduced pressure. Polymerization was carried out at a reaction temperature of 60 ° C. for 12 hours under mixing polymerization conditions, and then the contents were poured into a large amount of diethyl ether to precipitate polyMPC, thereby obtaining a polymer.
The obtained polymer was similarly used as a sample of Comparative Example 2-1 described later.
[0024]
[Table 1]

[0025]
The molecular weight was measured using standard polystyrene.
[0026]
Example 2-1: Platelet aggregation inhibition test 400 μl of platelet-rich plasma (PRP) was placed in a glass cylindrical cuvette with a volume of 1 ml, and a turbidimeter (Engineering Company, manufactured by Engineering Company), stirred with a rotor at 37 ° C. The turbidity measured with an NKK HEME Tracer apparatus was set to the upper limit value {transmittance (T)} = 0%. Next, the test solution was changed to 400 μl of poor platelet plasma (PPP), and the turbidity obtained was set as the lower limit {transmittance (T)} = 100% and recorded on a recorder. Thereafter, the following adjustment was made. The platelet aggregation test was evaluated by adding 44 μl of the dispersion liquid of Example 1-1 as a test object (at this time, the concentration of the structural unit based on serMA in the solution was 3 μml / l).
<Evaluation of platelet aggregation inhibitory effect>
The copolymer pulverized to about 100-200 mesh of serMA-co-n-BMA of Example 1-1 was dispersed in physiological saline, and 44 μl of the dispersion was added to 3 μmol of serMA unit in platelet-rich plasma (PRP). / L was added, and the platelet aggregation activity was examined. Further, in order to activate platelets in the system, adenosine diphosphate (= ADP) was added so as to be 13 μmol / l, and the turbidity was examined over time. The results are shown in FIG.
[0027]
Examples 2-2 to 2-4;
Platelet aggregation inhibition was evaluated in the same manner as in Example 2-1, using the polymers of Examples 1-2 to 1-4. The results are shown in FIG.
[0028]
Comparative Example 2-1
Example 2 except that the poly (MPC) polymer obtained in Comparative Example 1-1 was added so that the MPC unit was 10 μmol / l instead of the serMA unit 3 μmol / l. The test was conducted in the same manner as in 1. The results are also shown in FIG.
[0029]
From the above results, the polymer containing the monomer of serMA at a charged molar ratio of 20 mol%, 50 mol%, 75 mol% and 100 mol% (homopolymer) has a poly (MPC) inhibitory effect on platelet aggregation. ) It can also be seen that the addition of ADP suppresses the platelet aggregation effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 Results of platelet aggregation test with polymer

Claims (2)

By radical polymerization, the following general formula [1]

(Wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group)
A polymer containing at least 15 mol% or more of a constituent based on (meth) acrylic acid serine ester represented by:
The polymer is represented by the following general formula [2]

(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R ¹ represents a methyl group, R ² represents an n-butyl group, and m and n represent (meth) acrylic acid serine ester and n-butyl. The added moles of methacrylate are m = 2 to 20,000 and n = 0 to 30,000, respectively, provided that n = 0 and m = 2 are not satisfied at the same time, and 2 ≦ m, 2 ≦ In the case of n, the inside of [] may be a block or random addition.)
A polymer having a polymerization average molecular weight of 2,000 to 5,000,000 .   A biocompatible material comprising the polymer according to claim 1.

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