JPH012644A - 眼科用インプラントとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、眼科用インプラントとその製造方法に関する
ものである。

従来の技術 研究の結果によると、眼内レンズ（ＩＯＬ）などの眼科
用インプラントを外科手術によって移植する場合には、
このインプラントと内皮が接触しないように十分注意し
ないと角膜内皮組織がかなり失われてしまうことがわか
っている。たいていの眼科用インプラントは、親水性の
ポリメチルメタクリレ−）　（ＰＭＭＡ）ポリマーで構
成されている。なぜなら、このポリマーは、光学的特性
が優れており、生物分解に対する抵抗力があるからであ
る。しかし、ＰＭＭＡは偶然に接触しただけでも表面が
内皮細胞に付着し、このＰＭＭＡ表面を内皮細胞から剥
がすとこのＰＭＭＡ表面に付着して内皮細胞が引き裂か
れる。他の眼球組織、例えば虹彩との似たような付着作
用によってもやはり組織に好ましくないダメージが与え
られる。眼科用インプラントとして現在使用されている
、または提案されてきた他の親水性ポリマー（例えば、
ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネ
ート、ポリシロキサン）も眼球組織に付着するので組織
はダメージを受ける。

ＰＭＭＡ表面が傷を与えない程度に角膜内皮と短い時間
接触してもこの内皮がかなりのダメージを受ける点がＰ
ＭＭＡ製のＩＯＬに固有の重大な欠点であることが従来
の文献に明記されている。

インプラント表面と内皮の接触に関する問題についての
議論は、例えば１．ボアン（Ｂｏｕｒｎｅ）他のＡｍ。

Ｊ、　Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ、第８１巻、４８２〜４８
５ページ、（１９７６年）、フォルスター（Ｆｏｒｓｔ
ｏｒ）他のＴｒａｎｓ、　Ａｍ。

Ａｃａｄ、　Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ、　Ｏｔｏｌａｒｙ
ｎｇｏｌ、　第８３巻、０Ｐ−１９５〜０Ｐ−２０３ペ
ージ、（１９７７年）、カッッ（Ｋａｔｚ）他のＴｒａ
ｎｓ、Ａｍ、　Ａｃａｄ、Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ、　Ｏ
ｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ、第８３巻、０Ｐ−２（１４〜０
Ｆ−２１２ページ、（１９７７年）、カラ７７　：／　
（Ｋａｕｆｍａｎ）他の５ｃｉｅｎｃｅ第１９８巻、５
２５〜５２７ページ、（１９７７年）、シュガー（Ｓｕ
ｇａｒ）他のＡｒｃｈ。

Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ、　第９６巻、４４９〜４５０ペ
ージ、（１９７８年）に記載されている。

外科手術中にインプラント表面と内皮が全く接触しない
ようにすることは極めて難しいため、ＰＭＭＡ製の眼科
用インプラント表面を改質させて角膜内皮に対する付着
力を小さくすることによってこのインプラント表面が角
膜内皮に与えるダメージを少なくする努力が続けられて
いる。

発明が解決しようとする課題 眼科用インプラント表面と内皮組繊細胞の間の付着力を
小さくするためには、様々な親水性ポリマー溶液、また
は、メチルセルロースやポリビニルピロリドン（カッッ
他の上記文献、および、ナイト（Ｋｎｉｇｈｔ）他のＣ
ｈｅｍ、　Ａｂｓ、第９２巻、２０３５４７　ｆ　。

（１９８０年）〕などの−時的に可溶性の被覆でインプ
ラント表面を被覆することが行われている。この方法を
用いると一時的にはいくぶんの保護効果が得られるが、
完全に満足のゆくものではないことがわかっている。と
いうのは、このような被覆があると外科手術が難しくな
るだけでなく、この被覆はインプラント表面に十分に付
着せず、移植後にはずれたり劣化したりし、手術中また
は手術の直後に急速に分解して消え去り、手術後に合併
症を引き起こす可能性があるからである。さらに、この
ような被覆の厚さと均一性を制御することは困難である
。

ヤｏ　ン（Ｙａｌｏｎ）他は、［：Ａｃｔａ＋第ＸＸＩ
Ｖ回国際眼科会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏ
ｎｇｒｅｓｓ　ｏｆ　０ｐｈｔｈａｌ＋ｍｏｌｏｇｙ）
、ボールヘンキンド（ｐａｕｌ　Ｈｅｎｋｉｎｄ）編、
（１９８３年）〕ＰＭＭＡ製インブラフィンブランＴ線
照射によりビニルピロリドンを重合させて保護被覆を形
成することを試みた（ナイト他の上記文献も参照のこと
）。

しかし、この試みは完全に成功したわけではなかった。

というのは、被覆の光学特性や保護特性を制御する問題
がやはり残っていたからである。彼らの方法では処理条
件およびパラメータ（例えばモノマーの濃度、γ線の照
射線量と照射率）が特定されていなかった。得られた被
覆は品質が悪く機械的安定性が一定ではなかった。本発
明の目的は、上記の従来の問題点を解決して、改良され
た表面を有する眼科用インプラント装置を提供すること
である。

課題を解決するための手段 本発明は、ポリメチルメタクリレ−）　（ＰＭＭＡ）を
含む材料で構成された眼科用インプラントの表面に、γ
線照射によりＮ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）　、ＮＶ
Ｐと２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）
の混合物またはＨＥＭＡを重合して、ＰＶＰＳＮＶＰと
ＨＥＭＡのコポリマーＰ　（ＮＶＰ−ＨＥＭＡ）または
ＰＨＥＭＡを化学的にグラフトさせることにより親水性
のある薄い被覆を形成する際の特定の処理条件とパラメ
ータを発見したこと、さらに、ポリプロピレン（ＰＰ）
、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネー
ト（ＰＣ）またはシリコーンポリマー（ＰＳｉ）を含む
材料で構成した眼科用部品の　　　　゛表面に、γ線照
射による重合でＰＶＰＳＰ　（ＮＶＰ−ＨＥＭＡ）また
はＰＨＥＭＡがグラフトされた薄い被覆を形成する際の
別の特定の処理条件とパラメータを発見したことに基づ
いている。

この被覆により、インプラント表面の親水性が大きくな
るとともに、敏感な眼球組織である例えば角膜内皮や虹
彩とこの表面との接着力が最小になる。この結果、イン
プラント表面と眼球組織が接触することによって引き起
こされる組織のダメージと手術後の併発症の発生の可能
性が最小になる。本発明の改良された方法を用いて製造
した被覆は薄く、しかも再現性よく−様な厚さにするこ
とができる。さらに、この被覆はインプラント表面に化
学的に結合しているため、従来の方法で製造した被覆と
比べてはるかに耐久性があり、はずれにくく、手術中ま
たは手術後に分解したり変質したすすることがより少な
い。

本発明によるＮ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）またはＮＶ
ＰとＨＥＭＡの混合物のγ線照射によるグラフト重合に
よってポリメチルメタクリレ−）　　（ＰＭＭＡ）で構
成される眼科用インプラント材料の表面をＰＶＰＳＰＨ
ＥＭＡまたはＰ　（ＮＶＰ−ＨＥＭＡ）のグラフトポリ
マーで改質する方法は、上記のグラフト重合を以下の条
件下で水溶液中で行うことを特徴としている： ａ）モノマーの濃度を約０．５〜約５０重量％にし、ｂ
）ｒ線の全照射線量を約０．０１〜約０．５０メガラド
にし、 ｃ）ｒ線の照射率を約１０〜約２．５００ラド／分にし
、 ｄ）溶液中の上記ポリマーの分子量を約２５０．０００
〜約５．０００．０００に維持する。

さらに、上記方法は、以下の一つ以上の条件下で行うこ
ともできる： ｅ）遊離した酸素を上記のグラフト重合用水溶液から実
質的に除去する、 ｆ）上記ＰＶＰまたはＰ　（ＮＶＰ−ＨＥＭＡ）のグラ
フトポリマー被覆層の厚さを約１００Å〜１００μｍに
維持する、 ｇ）上記のグラフト重合用水溶液中にフリーラジカル捕
捉剤を含有させる、 ｈ）上記のグラフト重合用水溶液中に上記ＰＭＭＡまた
はその他ポリマーの基材表面の膨潤溶媒を含有させる。

ＰＰ、ＰＶＤＦＳＰＣまたはＰＳｉで構成される眼科用
インプラントの表面をγ線照射によりＮＶＰＳＮＶＰと
ＨＥＭＡの混合物、または、ＨＥＭＡをグラフト重合さ
せて得られる最適なＰＶＰまたはＰ　（ＮＶＰ−ＨＥＭ
ＡＩのグラフトポリマーによる眼科用インプラントの改
質方法も、ＰＭＭＡに対する上記の処理パラメータを特
定の方法で組み合わせて実行することができる。さらに
、遊離酸素を上記の重合用溶液から除去するという条件
下で実行して眼科用インプラント表面を改質するのも好
ましい。

本発明には、上記の方法に従って製造された眼科用イン
プラント材料や眼科用インプラントも含まれる。

作用 本発明は、ＮＶＰ、ＨＥＭＡ、または、ＮＶＰ−ＨＥＭ
Ａをγ線照射によるグラフト重合によって形成さるＰＭ
ＭＡやこれ以外の眼球材料用ポリマーの表面上のＰＶＰ
を含む改質表面の性質および機能が、モノマーの濃度、
溶解度、厚さ、機械的安定性および耐摩耗安定性、親水
性、組織のダメージなどの多数の処理条件とパラメータ
を制御することにより、大きな差をもつようになるとい
う発見に基づいている。

ヤロン他（上記文献）とナイト他（上記文献）は、Ｎ−
ビニルピロリドン（ＮＶＰ）　と２−ヒドロキシエチル
メタクリレート（ＨＥＭＡ）にγ線を照射することによ
りＰＭＭＡ上に被覆を形成した場合に、この被覆の（摩
耗に対する）動的な角膜保護特性がよくないことを開示
している。ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなる不
溶性被覆は、ナイト達（上記文献）によって１ＯＬに最
適であるとみなされていた。そこでＰＶＡで被覆された
ＩＯＬが商業ベースでの開発が試みられたが、臨床での
結果は満足のゆくものではなかった二上記の文献に記載
された方法ではγ線により重合させて表面を改質させる
実験をモノマーの濃度、溶媒、照射線量、照射率を特定
せずに実施したため、品質が悪く直ちに摩耗する被覆し
か得られなかった。有効で耐久性のあるＰＶＰまたはＰ
ＨＥＭＡ被覆をＰＭＭＡ製のＩＯＬの表面に形成する条
件は従来の文献には記載されていない。ナイト達やヤロ
ン達の文献のほか、γ線によるグラフト重合について記
載のある過去３０年の文献には、眼科用インプラントの
表面に有効な被覆を形成するための複雑な下記のような
要件を達成するための処理条件は記載されていない： ａ）薄くて耐久性があり、光学的に透明であり、均質な
眼科用グラフト化被覆であること。一般に文献に記載さ
れている条件で行うと、γ線の照射線量が大きいため（
１メガラドより大）非水溶性溶媒を用いると、一般に基
板が変形して劣化し、厚く、不透明で、−様ではない被
覆が得られる。

（例えば、シャピロ（Ｃｈａｐｉｒｏ）　の「ポリマー
系における放射’ａ化学（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｃｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅ、ｒｉｃＳｙｓｔｅ
ｍｓ）　、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ（Ｊｏｈ
ｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、　　Ｉｎｃ、）　
　社、ニューヨーク、１９６２年と、ヘングライン（Ｈ
ｅｎｇ　ｌｅ　ｉｎ）他のＡｎｇｅｗ。

Ｃｈｅｍ、　　第１５巻、４６１ページ、（１９５８年
）を参照のこと）。

ｂ）目の中で長期にわたって生体適合性があること。（
例えば、ウサギの目のインプラントにおいて少なくとも
１年にわたって満足のゆく挙動を示すこと）。

Ｃ）水または水中の気泡に対する接触角が小さいこと（
湿潤性がよく、接触角の値が３０°よりも小さいこと）
。

ｄ）組織に対する付着性がないこと（角膜に対する付着
力が１５０ｍｇ／ｃｕｔ未満であること）。

ｅ）角膜にダメージを与えないこと（イン・ビトロでの
接触テストでダメージを受けるものが約２０％未満であ
ること）。

ｆ）ＥＳＣＡまたはＦＴ−Ｉ　Ｒ分析によりグラフト化
被覆を測定することが可能であること。

ｇ）濡れ状態で（動的）摺動摩擦テストにより調べた摩
耗に対する抵抗力（接触角）がグラフト化被覆を行う前
後で変化がないこと。

ｈ）急速に水和すること。すなわち、水中に浸漬した場
合の乾燥状態から濡れた潤滑状態への変化が早い（５分
未満）こと。

ヤロン他（上記文献）は、角膜のダメージをイン・ビト
ロで測定する方法を開示している。ＰＭＭＡに対する結
果がこの方法を説明するのに使用されている。モノマー
の濃度が高いほどＰＶＰ被覆が細胞に与えるダメージを
小さくすることが明らかにされたが、実験条件（すなわ
ち、放射線の照射線量、照射率など）は記載されておら
ず、方法と生成物の間の臨界関係も示されていない。

γ線照射でグラフト重合をしてＰＶＰ、Ｐ　（ＮＶＰ−
ＨＥＭＡ）またはＰＨＥＭＡを形成することにより改質
させた表面を有する有効な眼科用インプラントポリマー
を製造するのに必要な本発明の改良された処理条件とパ
ラメータには、モノマーの濃度（％）、Ｔ線の照射線量
、照射率、重合前に基板内にモノマーが侵入する時間ま
たは膨潤時間、脱酸素（脱気）操作が含まれる。他の最
適処理条件の中には、触媒、フリーラジカル捕捉剤、Ｐ
ＭＭＡ膨潤溶媒、温度が含まれる。ポリマー溶液の分子
量とその分布、転化率（％）、残留モノマーの量、グラ
フトしたポリマーの厚さ、表面特性などは、処理条件が
変わるとともに大きく変化する可能性のある処理結果で
ある。例えば、照射線量０．１メガラドを照射し、かつ
、１０％のモノマーを用いた場合でも、分子量を大きく
するには照射率が小さい（重合が遅い）ことが好ましい
ため、大きな照射率ではなくて小さな照射率にするとＰ
ＭＭＡ上のＰＶＰに対する表面の改質状態は異なるであ
ろう。同様に、脱ガスにより酸素が除去された反応媒体
では、はるかに低い照射率で優れたグラフト化が行なえ
る。銅または鉄の塩、または、有機還元剤（例えばアス
コルビン酸）などのフリーラジカル捕捉剤が存在してい
ると、他の処理パラメータが大きな影響を受ける。すな
わち、一般にはモノマーの濃度が大きいときにポリマー
溶液の分子量が小さくなり、溶液のゲル化が防止される
。

上記の各処理条件とパラメータは、本発明の表面改質さ
れた眼球部品用ポリマーを得るのに特に好ましい特定の
組み合わせを実現するために、以下の範囲内で変化させ
ることができる：ａ）モノマーの濃度：モノマーの濃度
を大きくするとグラフト用溶液中のポリマーの分子量が
増加し、接触角（Ｃ，Ａ、　）が小さくなる。すなわち
、表面がより親水性になる。例えば、ＮＶＰの濃度が約
３〜１５％の範囲のときには、照射線量が０．１メガラ
ドで、照射率が３０９ラド／分の場合には、ＰＶＰの粘
性率が大きくなって分子量（ＭＶ）が５６０．０００か
ら２．７００．０００に増加し、グラフトしたＰＭＭＡ
の接触角は２９°から２１°へと小さくなる。

しかし、この効果は照射率と全照射線量に敏感である。

例えば、ＮＶＰの濃度が１〜１０％で照射率が６４ラド
／分と小さくなった場合には、分子量は４、０００．０
００から４．５９０．０００に増加し、接触角は４９゜
から１８°へと小さくなる。

一般に、モノマーの濃度を他のパラメータに応じて０．
５〜５０％にすることが好ましい。例えばモノマーの濃
度が０．５％よりも小さいと照射率を低くしても高くし
てもグラフトは不十分であり、接触角を３０〜４０°よ
りも小さくすることはできない。

モノマーの濃度が２０〜３０％よりも大きいと、ゲル化
させずにポリマー溶液を効果的にグラフトさせるには照
射量を小さくし、かつ、フリーラジカル捕捉剤を用いる
必要がある。モノマーの濃度を５０％よりも大きくする
ことも可能であるがそれは好ましくない。というのは、
この場合にはフリーラジカル捕捉剤の濃度を大きくする
必要があるが、フリーラジカル捕捉剤を使用することに
よってポリマーの分子量が低（なり、モノマーの転化率
がかなり小さくなるからである。ＰＨＥＭＡ被覆を生成
させるためには、ＨＥＭＡの濃度を０．５〜１０重量％
にするだけで十分である。

ｂ）照射線量ニー酸に、Ｔ線の全照射線量を大きくする
と、ポリマーの分子量が大きくなり接触角は小さくなる
。しかし、照射線量をより大きくし、照射率をより小さ
くし、モノマーの濃度をより大きくすると、反応媒体は
極めて粘性が大きくなってゲルを形成する。このため、
”洗浄で除去することが非常に難しいという実用上の大
きな限界が存在している（例えば、全照射線量が０．２
５メガラドよりも大きく、ＮＶＰの濃度が１０％で、照
射率が３０９ラド／分のとき）。

Ｃ）照射率：照射率を小さくするとＰＶＰ溶液の分子量
が大きくなる。例えば、ＮＶＰの濃度が１０％で全照射
線量が０．１メガラドのときに照射率を１２３５ラド／
分から４９ラド／分に減らすと、分子量は１．１５０．
０００から５．０９０．０００になる。接触角もやはり
照射率を小さくすると小さくなる。すなわち、値が３１
°から１５°になる。

ｄ）ポリマー溶液の分子量：分子量Ｍｖを大きくすると
一般に接触角の小さいグラフトが生成する。しかし、分
子量Ｍ、が５．０００．０００よりも大きいポリマーま
たはゲルは洗浄の問題があるために一般にグラフトさせ
るのには適していない。

ｅ）脱ガス：吸引および／または不活性ガス（アルゴン
での掃気）によりグラフト用溶液から酸素を除去するこ
とが重要である。このとき、全照射線量を小さくする必
要がある（実際のグラフトは全照射線量の値を０．１メ
ガラド未満にして行う）。脱ガスは、ＰＶＰの分子量Ｍ
ｖとモノマーの転化率（％）に大きな影響がある。例え
ば、照射線量が０．０５メガラドでＮＶＰの濃度が１０
％のときには、脱酸素操作を行うことによりＰＰ上にＰ
ＶＰがうまくグラフトする（接触角１５°）。脱ガス操
作を行わないと、このような条件下ではグラフトが起こ
らない。基板となるポリマーがＰＰ。

ＰＶＤＦまたはＰＳｌのときにグラフトにより表面の親
水性を変化させるのには脱酸素操作を行うことが極めて
重要な役割を演じる。酸素の存在下でこのような材料を
基板として用いる場合にはグラフト重合が不完全にしか
起こらないことが知られている。また、脱酸素操作を行
うことはＰＭＭＡ基板やＰＣ基板に対しても好ましい。

というのは、酸素の存在下でこれらポリマーをグラフト
させる場合と比較するとはるかに少ない照射線量（０，
０１〜０．０５メガラド）で効果があるからである。

ｆ）グラフトの厚さ：Ｎさが１００〜２００人未満のグ
ラフト表面は非付着性かつ親水性ではあり、有用である
が、このグラフト表面は、より厚い被覆と比較すると、
組織との接触による外傷を減らすことに関して機械的な
「柔らかさ」、すなわちゲルの程度が不足する可能性が
ある。厚さが約３００〜５００Ａ（すなわち０．０３〜
０．０５　ｐ　ｍ）よりも厚く５０μｍ以上になるよう
なグラフト化被覆は、滑らかで、均質であり、光学面が
光学的に透明で、迅速に水和するのであれば様々に応用
するのにより好ましい。

膨潤溶媒を使用せず、照射前に基板をモノマーに長くは
接触させない場合の、好ましい処理条件のもとての所望
のインプラント特性を示すグラフト表面の厚さは約０．
１〜５μｍである。しかし、酢酸エチルなどの膨潤剤を
用いると、ＰＭＭＡ上にグラフトしたポリマーを１００
μｍ以上の厚さにすることができる。Ａ、Ｃ０角、ｐ、
ｃ、嚢（ｂａｇ）、溝（ｓｕｌｃｕｓ）、または、虹彩
と接触するＩＯＬの触覚繊維（ｈａｐｔｉｃｓ）に対し
ては、より厚い２０〜１００μｍの「スポンジ状」の被
覆が好ましい。

ｇ）フリーラジカル捕捉剤ニ一般には還元剤であるＣｕ
”　、Ｆｅ”、アスコルビン酸などを利用するフリーラ
ジカル捕捉剤は、溶液中でのラジカル重合を抑制するこ
とが知られている。従って、（特に、Ｔ線の照射線量が
大きく、照射率が大きく、モノマーの濃度が大きいとき
に〉グラフト中に溶液がゲル化するのを遅らせるのに都
合がよい。しかし、実際のグラフト条件では、フリーラ
ジカル捕捉剤を用いると、分子量が小さく、反応しなか
ったモノマーの濃度が大きく、分子量の分布が大きくな
る。最大限の生体適合性が厳密に要求される場所には金
属塩を用いることは好ましくない。

好ましいグラフト条件にする際には、大抵の場合、ラジ
カル捕捉剤は使用されない。しかし、ＩＬＯをＰＶＰ、
Ｐ　（ＮＶＰ−ＨＥＭＡ）またはＰＨＥＭＡのグラフト
で被覆するに好ましい条件はアスコルビン酸を用いてグ
ラフト用ポリマー溶液の粘性が大きくなってゲル化する
のを抑制することである。この場合、モノマーの濃度を
大きくする（５０％まで）。ここで膨潤溶媒（０，５〜
５％）として酢酸エチルを用いるとより厚いグラフト被
覆が得られる。

ｈ）膨潤溶媒ニゲラフト用モノマー水溶液中で基板ポリ
マー用の溶媒を用いると、ｒ線による重合の前と重合中
でのポリマーの膨潤とポリマー内ヘモツマ−の拡散が容
易になる。モノマーが基板内に侵入するとグラフト被覆
が厚くなり、このモノマーと表面の結合が促進される。

ＮＶＰなどのモノマーには膨潤性と拡散性がかなりある
が、酢酸エチルなどの溶媒を用いることによりＰＭＭＡ
に対してこの処理を極めて行いやすくなることがわかっ
ている。

ＮＶＰとＨＥ　Ｍ　Ａの混合物を使用してＰ　（ＮＶＰ
−ＨＥＭＡ）のコポリマーからなるグラフト化被覆を形
成するときには、この混合物はこのモノマー混合物の重
量に対してＨＥＭＡを約５０重量％まで含むことができ
る。しかし、ＨＥＭＡはゲル化を促進するため、ＨＥＭ
Ａが２０〜３０％を越える場合にはラジカル捕捉剤を使
用し、かつ、モノマーの濃度を低くしてゲル化を防ぐ必
要がある。

当業者であれば、ＰＶＰＳＰ　（ＮＶＰ　　ＨＥＭＡ）
またはＰＨＥＭＡからなる本発明のグラフト化被覆を様
々なイオン性モノマーと共重合させることによって変化
させることができるということは理解できよう。さらに
、親水性のイオン性モノマーの混合物を上記のグラフト
化被覆と共重合させることができる。例えば、ビニルス
ルホン酸、または、アクリル酸、クロトン酸、メタクリ
ル酸などのビニルカルボン酸が関与するグラフト共重合
ではアニオン性の表面改質を行うことができる。

同様に、アミノ基を有するモノマーである例えばビニル
ピリジン、アミノスチレン、アミノアクリレート、また
は、ジメチルアミノエチルメタクリレートやジメチルア
ミノスチレンなどのアミノメタクリレートは、カチオン
性の表面改質を行うことができる。

先に例示した臨界パラメータ、例えばモノマーの全濃度
やポリマーの分子量を維持した状態で、イオン性モノマ
ーの量を全モノマーの２０重量％まで使用することがで
きる。

また、当業者であれば、使用しやすいよう、グラフト被
覆を施す眼科用インプラントをＰＭＭＡ。

ＰＰ、ＰＶＤＦ、ＰＣまたはＰＳｉ以外の材料を用いて
構成することが考えられよう。さらに、当業者であれば
、このような材料の少なくとも一部をグラフトにより変
化させたポリマー表面にすることによって、インプラン
ト材料としての特性を改善することが考えられよう。

本発明によりグラフトさせて親水性のポリマー表面に変
化させることは眼内レンズ（前眼房、後眼房、水晶体）
に特に好都合であるだけでなく、他の眼科用インプラン
ト、例えば角膜用インレー、人工角膜、上角膜水晶体（
ｅｐｉｋｅｒａｔｏｐｈａｋｉａ）部材、緑内障用ドレ
イン、網膜用ステープノ吠強膜用バックルなどに対して
組織の保護性と生体適合性を向上させるのにも極めて大
きな意味がある。

実施例 上記の考察と処理方法に関する多くの研究に基づいて、
眼科用部品の基板となるポリマーに対する好ましい実施
例を例として以下に示す。キーポイントのうちのいくつ
かを以下のようにまとめることができよう。

ａ）好ましい処理条件には範囲がある。「最良」の処理
条件を選択するにあたっては以下の要因が関与する。す
なわち、基板の分子構造と被覆の厚さの所望の値とが関
係する。一般に、溶液の粘性が極端に大きな値になって
ゲル化するとか、溶媒の応力によりＩＯＬポリマーに亀
裂またひびが発生する条件（例えば、酢酸エチルなどの
ＰＭＭＡの膨潤溶媒に対して約１０％を越える高濃度）
は避けるべきである。以下の４通りの処理条件が、表面
が改良された眼科用インプラントを製造するのに実際上
鏝も適当であろう： （１）モノマー水溶液の濃度５〜２０％（好ましくは１
０％）。

照射線量：　０．０５〜０．２０メガラド（好ましくは
０．１０メガラド） 照射率＝２０〜１５．０００ラド／分（好ましくくは５
０〜２．０００ラド／分）。

接触角：〈３０°。

ＰＶＰ（７）分子量：　＞２５０．０００゜（２）系か
ら酸素を除去する（吸引または不活性ガスであるアルゴ
ン用いた掃気）ことを除いては（１）と同じ操作を行い
、照射線量：０．旧〜０．１５メガラド（好ましくは０
．０５メガラド）。ＮＶＰの濃度：１〜１５％（好まし
くは５〜１０％）。一般にこの系は（１）よりも好まし
い。

（３）膨潤溶媒（例えば、ＰＭＭＡに対する酢酸エチル
）を用い、あとは（１）、（２）と同じにすると、基板
にモノマーがより多く侵入し、グラフトが厚くなる。

（４）モノマーの濃度を太きく　Ｌ　（２５〜５０％）
、膨潤溶媒として酢酸エチルを５．０％未満用い、照射
線量を０．１０〜０．２０メガラドにし、照射率を２０
〜５．０００　ラド７分にし、ラジカル重合抑制剤とし
てアスコルビン酸（０，１〜１．０ミ’１モル）を利用
する。

特別の記載がないかぎりは実施例中の割合はすべて重量
％を表す。

特別の記載がないかぎりは、γ線によるグラフト重合で
得られたすべてのサンプルの接触角の値とそれ以外の表
面特性は、本発明の方法により得られた改良されたグラ
フト表面を室温またはそれよりも高い温度で水または水
−アルコールで洗浄して可溶性残留モノマーとグラフト
しなかったモノマーとを除去したサンプルについてのも
のである。得られたグラフトポリマーは安定であり、長
い期間使用される眼科用インプラントとして耐久性があ
り、水性媒体により分解しない。

実施例１ この実施例は、γ線を照射してグラフトさせることによ
りＰＶＰでＰＭＭＡの表面を改質させる際の上記の処理
条件と重合パラメータを変えた結果として生ずる重要な
効果を示すものである。

超音波洗浄器を用いて板状のＰＭＭＡサンプルを石鹸溶
液と蒸留水で１回ずつ洗浄する。その後、サンプルに様
々な条件でＴ線を照射する。Ｔ線の照射により表面が変
化したＰＭＭＡサンプルを水で数回洗浄した後に評価し
た。

重合したＮＶＰのグラフト用溶液またはゲルを真空中で
凍結乾燥させた。溶液のＰＶＰサンプルの分子量を、粘
性率の測定により（Ｍｖ）、または、ゲル透過クロマト
グラフィーにより（Ｍ、）評価した。粘性率により分子
量（Ｍｖ）を決定するた必、ＰＶＰを蒸留水に溶解させ
、細管粘度計を用いて３０℃で固有粘性率〔η〕を測定
した。

水滴または水中の気泡の接触角の測定によりＰＶＰがグ
ラフトしたＰＭＭＡサンプルを評価した。

極めて親水性のある表面に対しては気泡を用いた方法の
ほうが信頼性が高いと考えられる。気泡法での接触角の
測定に際しては、グラフトしたＰＭＭＡを蒸留水中で水
平に保持した。約０．８μβの気泡を形成してテスト面
の下に位置させた。対称性を保証するため気泡の両端の
角度測定した。各サンプルに対して普通は測定を５回行
った。結果を以下の第１表にまとめて示す。

第１表 濃度；１０％ＮＶＰ水溶液 全照射線量：０．１メガラド ＰＶＰ溶液の粘性率の測定により照射率の効果を評価し
た。上記の結果から、全吸収線量を同じにして照射率を
低下させるとラジカルの形成速度が低下するとともにそ
の割合が少なくなって重合に時間がかかるようになるた
めに分子量が大きくなったことがわかる。この実験にお
ける最小照射率である（コバルト６０γ線源から１０イ
ンチの距離で〉４９ラド／分のときにＰＶＰポリマーの
分子量がＭＶ＝５．０９　ｘ１０６と最大になった。

第２表 濃度：１０％ＮＶＰ水溶液 照射率：３０９ラド／分（”Ｃｏ線源がら４インチの距
離）＊ゲル化したポリマー溶液 第２表には、分子量に対するγ線の全照射線量の効果が
照射率が３０９ラド／分の場合について示されている。

全照射線量が０．２５メガラド以上のときにポリマーが
ゲル化した。この第２表の結果から、照射線量が大きい
とＰＶＰポリマーがゲル化すなわち架橋することがわか
る。

第３表 全照射線量：０．１メガラド 照射率　　＝３０９ラド／分 子線の照射時間：５時間２４分 上記の結果は、全照射線量と照射率が一定のときのＮＶ
Ｐモノマーの濃度とＰＶＰの分子量の間の関係を示して
いる。この結果から、ＮＶＰの濃度が大きいと分子量の
大きなポリマーが得られることがわかる。照射率が４９
ラド／分と低いときに分子量が５．０Ｘ１０’になるの
と比較すると、照射率が３０９ラド／分のときにはＮＶ
Ｐの濃度が１５％であってもＰＶＰの分子量が２．７Ｘ
１０’にしかすぎないことから照射率が重要であること
がわかる。

第４表 濃度：１０％ＮＶＰ 全照射線量＝０．１メガラド 第４表の結果からは、親水性のＰＶＰがグラフトするこ
とによってＰＭＭＡの接触角が小さくなることと、照射
率を小さくすることによって接触角が小さくなることが
わかる。これは、照射率を小さくするとＰＶＰ溶液の分
子量が大きくなることと矛盾しない。

第５表 濃度：１０％ＮＶＰ水溶液 照射率：３０９ラド／分 ＊はゲル化したポリマー溶液 上記の結果は、Ｔ線照射によってＰＶＰをグラフトさせ
たＰＭＭＡの接触角の全照射線量に対する変化を示して
いる。照射率が３０９ラド／分のときには、全照射線量
が０．０５メガラドを越えると接触角はほとんど変化し
なかった。

第６表 全照射線量＝０．１メガラド 照射率二３０９ラド／分 接触角を測定することにより、ｒ線照射にょってＰＶＰ
を表面にグラフトさせたＰＭＭＡに対するモノマーの濃
度変化の効果を評価した。ＮＶＰの濃度が３％で全照射
線量が“０．１メガラドのときでも、グラフトしていな
いＰＭＭＡと比較すると親水性が増加した。接触角はモ
ノマーの濃度が３％を越えるとわずかに小さくなった。

第７表 全照射線量：０．１メガラド 照射率　　二６４ラド／分 上記の結果は、照射率が６４ラド／分のときのＮＶＰモ
ノマーの濃度とＰＶＰの分子量の間の関係を示している
。

ＰＶＰの分子量は、ＮＶＰモノマーの濃度が大きくなる
と著しく大きくなる。

第８表 全照射線量；０，１メガラド 照射率：６４ラド／分 照射率６４ラド／分でＰＶＰをグラフトさせた後のＰＭ
ＭＡの接触角を様々な濃度のＮＶＰ溶液について評価し
た。この結果から、ＰＶＰがグラフトしたＰＭＭＡの接
触角はＮＶＰモノマーの濃度が大きくなるにつれて小さ
くなることがわかる。

照射率が６４ラド／分でのこの結果は、照射率が３０９
ラド／分の場合の結果（第６表）と傾向が似ている。モ
ノマーの濃度が１０％のときの親水性は、照射率が低い
ほうが優れている（接触角が１８°と２５°）。

親水性のあるモノマーのグラフト重合には、極性有機溶
媒または極性水性溶媒の混合物を用いるとよい。このよ
うな有機溶媒の典型例としては、メタノール、エチレン
、グリコール、ポリエチレングリコール、ジオキサンな
どのアルコールやエーテルを挙げることができる。しか
し、これら有機溶媒がラジカル捕捉剤またはラジカル連
鎖移動剤として機能するときには、濃度を５０％未満に
して使用するか、または、濃度の大きな（すなわち２５
％よりも大きな）親水性モノマーとともに使用する必要
がある。例えば、メタノールにはラジカル捕捉剤として
の機能が幾分かあるが、水とメタノールの混合物中でモ
ノマーの濃度が１０％のときに照射線量を０．１メガラ
ドにしてＰＶＰをＴ線により表面にグラフトさせるＰＭ
ＭＡの場合　（第９表）にはメタノールを５０〜６０％
まで用いることができる。モノマーの濃度が１０％のと
きにはメタノールによるラジカル連鎖移動には低い照射
率が必要であるが、親水性のあるグラフトが実現するっ
第９表 濃度：５０％ＭｅＯＨ中にＮＶＰが１０％全照射線量＝
０．１メガラド 実施例２ この実施例は、本発明により表面を変化させる方法にお
ける膨潤溶媒の効果を示している。

γ線を照射して基板であるＰＭＭＡ上に親水性のあるグ
ラフトを形成するにあたっては、例えば膨潤溶媒である
酢酸エチル（ＥｔＯＡｃ）をモノマー水溶液に添加する
とモノマーをより効果的にＰＭＭＡの表面に拡散させる
ことができる。酢酸エチルは水にはあまりよく溶けない
が、ＮＶＰなどのモノマーの存在下では均一な反応媒体
を得ることができる。

ポリマーがグラフトして変化した表面の厚さは、酢酸エ
チルの濃度を大きくシ、−かつ、照射の前に拡散を長時
間行う、すなわち予備膨潤の時間を長くすることによっ
て厚くすることができる。一般に、脱酸素を行わない場
合には、十分にグラフトさせるのにγ線の照射線量を０
．１０〜０．１５メガラドにするのがよい。

ＮＶＰ−酢酸エチル−水の溶媒系はＰＶＰに対する溶媒
でもあり、ポリマー溶液を均一に保つ機能がある。

Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａ表面にＰＶＰを「埋め込みグラフトする
」ことは、ＰＭＭＡをモノマー−膨潤溶媒−水の混合物
に数回浸した後にＴ線を照射することによって可能にな
る。

この方法を用いた実験では、サンプルを１０％石鹸溶液
中で超音波洗浄した後に蒸留水で洗浄した。

表面を変化させる前にＰＭＭＡサンプルを真空デシケー
タ内で１８時間かけて乾燥させ、重量を測定した。ＮＶ
Ｐモノマーを減圧蒸留により精製して４℃で保管した。

Ｔ線照射によりグラフトさせるため、ＰＭＭＡ基板をモ
ノマーと溶媒の水溶液に浸漬させてＴ線を照射した。原
則として、洗浄した基板をＮＶＰ−酢酸エチル−水の混
合物中に浸漬させて６００キユリーのＣＯ線源を用いて
照射を行った。サンプルをモノマー溶液に浸漬させる時
間はいろいろに変えた。ここでの実験においてはγ線の
照射線量をＯ９旧〜０．１５メガラドにした。照射線量
の値はフリッケ線量計を用いて測定した。照射率も変え
た。

照射後、Ｔ線を照射したポリマー溶液からサンプルを取
り出して蒸留水で数回洗浄し、脱イオン水を撹拌してい
る中で洗浄した。濾紙で表面の水を吸い取ってから２４
時間真空デシケータ内で乾燥させたいくつかのサンプル
について重量を測定した。

重合した溶液は、透明で粘性のある溶液からゲルに変化
した。以下のパラメータを測定した。

重量の増加から以下の式で表されるグラフト率パラメー
タが得られた。

（ただし、ＷｏはＰＭＭＡの初期重量であり、Ｗ＋はグ
ラフトしたＰＭＭＡの重量である。）同様にして、水和
率を以下の式により計算した。

（ただし、Ｗｗは（水を吸い取ってから）水中で平衡さ
せた後のＰＭＭＡの初期重量であり、Ｗｄは（デシケー
タで乾燥させた後の）乾燥サンプルの重量である。）た
いていの場合、水の吸収は１２時間後に最大になった。

捕獲された気泡とｎ−オクタンの接触角をＴ線照射によ
りグラフトしたＰＭＭＡの表面について測定し、変化し
た表面の親水性を評価した。レイムーハート（Ｒａｍｅ
−Ｈａｒｔ）式接触角ゴニオメータを用いて静的接触角
を測定した。各サンプルの異なる領域で少なくとも５回
の測定を行った。

全反射率を減衰させたパーキン−エルマー（Ｐｅｒｋｉ
ｎ−Ｅｌｍｅｒ）　％デル２８３ＢＩＲスペクトロメー
タを用いて、グラフトした表面とグラフトしていない表
面のＡＴＲ−ＩＲ表面分析を行った。

Ｘ線源としてマグネシウムにαを利用したクラ）ス（Ｋ
ｒａｔｏｓ）　　ＥＳ　３００　ＥＳＣＡスペクトロメ
ータを用いて、面積がｌｃｄのグラフトした表面を有す
るサンプルとグラフトしていない表面を有するサンプル
を分析した。グラフトの分析においてはＮ／Ｃ比を決定
する。

ＰＶＰポリマー溶液の分子量は、アベルホード（Ｕｂｂ
ｅｌｈｏｄｅ）粘度計を用いて３０℃で溶液の固有粘性
率を測定することにより決定した。

照射線量は０．０１〜０．１５メガラドであり、モノマ
ーの濃度は５〜１５％であった。

膨潤剤として酢酸エチルを用いてＰＶＰをＰＭＭＡの表
面にグラフトさせることに関するデータを第１０表に示
す。この例では予備膨潤時間を確保していないため、酢
酸エチルとモノマーが表面に拡散して侵入するのはＴ線
の照射中である。予備照射膨潤時間をいくらか確保して
お（ことが好ましい。この系はモノマーの拡散を制御し
た反応に典型的な挙動を示す。ＰＭＭＡに対する膨潤溶
媒である酢酸エチルが存在しているため、最初のうちに
ＮＶＰモノマーをＰＭＭＡの疏水性表面に分配すること
が好ましい。

グラフトさせる基板に対して膨潤溶媒（すなわち酢酸エ
チル）を使用することにより、ＮＶＰ−酢酸エチル−水
の系がＰＭＭＡの表面層を膨潤させる。すると、Ｔ線照
射によりこの表面の近傍に誘起されたラジカル種の近く
でモノマー分子が直ちにグラフト重合する。このとき、
照射線量を小さくし、溶媒で膨潤した表面にグラフトさ
せるポリマーをさらに深く侵入させることにより、より
効果的にグラフトさせることができる。

ＮＶＰ−酢酸エチル−水（１：　１　：　８）の系の中
でＰＭＭＡが膨潤する割合の時間変化を測定することに
より、１２時間後に約６％が膨潤することがわかる。こ
の系では、グラフト層の厚さはＴ線照射を行う前にモノ
マーを拡散させる時間を変えることにより制御すること
ができ、従ってグラフト領域の厚さを制御することが可
能であった。第１１表は、ＮＶＰを１５％含む酢酸エチ
ル−水（１：９）の系の中でＰＭＭＡを２４時間予備膨
潤させた後のグラフト状態を示している。この表のデー
タを第１０表の（膨潤時間がゼロである）データと比較
してみると、予備膨潤させたＰＭＭＡのほうが明らかに
グラフト率が大きいことがわかる。酢酸エチルの濃度を
固定して考えると、この差は一般にモノマーの濃度が低
いほど、例えばモノマーの濃度が１５％ではなく５％の
ときにより顕著になる。

第１１表 ＰＭＭＡ上へのＮＶＰのグラフト重合 膨潤時間：２４時間 溶媒：　水：酢酸エチル＝９：１／１５％ＮＶＰこの系
では、ＮＶＰはモノマーであるが、それと同時に、互い
にほとんど混和しない溶媒、すなわち酢酸エチルと水に
対する相互溶剤としても機能して両者を均一相に維持す
る。モノマーの濃度を固定して考えると（例えば１０％
）、ミクロエマルジョンに相分離しないようにするため
には酢酸エチルの濃度を１０％未満に保っておく必要が
ある。

膨潤剤である酢酸エチルの濃度が変化するとグラフト率
に影響する。第１２表には、酢酸エチルの濃度のみを変
化させて他のパラメータは一定にした場合の結果がまと
められている。この表からは、酢酸エチルの濃度が大き
くなるとグラフト率が高くなることがわかる。照射線量
を低くした膨潤溶媒モノマー系でグラフト率が大きくな
り接触角が小さくなっていることからもグラフト効率が
改善されていることがわかる。例えば照射線量が０．０
５メガラドまでは、単なるモノマー水溶液の系ではほと
んどグラフトしない。これに対して（第１１表の２４時
間予備膨潤した場合には）照射線量がほんの０，０１メ
ガラドでも接触角は小さくなって３５°になり、照射線
量が０，０３メガラドだと接触角は２３゜になる。

第１２表 膨潤時間＝１２時間、１０％ＮＶＰ、照射率３０９ラド
／分一般に、バルク状ポリマーの化学的分析に用いられ
る方法は、ポリマーの表面の分析にはあまり適していな
い。バルクと比べて構造および／または化学的性質が大
きく異なっている表面領域は、ポリマー全体のほんのわ
ずかの割合でしかない。

従って、従来の化学的分析法は十分なものではない。表
面領域は、グラフトと、基板と、架橋した基と、連鎖移
動生成物との複合混合物であるため、グラフトコポリマ
ーに対しては特別な表面分析法が必要とされる。スペク
トロスコピーによる２つの方法、すなわちＡＴＲ−ＩＲ
とＥＳＣＡがこの目的に現在使用できる最適の方法であ
り、グラフトした表面のキャラクタリゼーションに利用
されている。

第１３表 ＊水と酢酸エチル混合物中のＮＶＰを５％含む反応合物
（水と酢酸エチルの比は９：１）照射率　：　１０６５
ラド／分。

膨潤時間：１７時間。

第１３表に示したＡＴＲ−ＩＲ（減衰全反射赤外線スペ
クトロスコピー）の結果から、Ｔ線の全照射線量が０．
０１メガラドから０．１０メガラドに変化すると表面の
Ｃ＝０基（エステル）とＣ−Ｎ基（イミド）の間の比が
７．６７から１．６８へと変化し、全照射線量がそれ以
上になるとこの比の値は一定になっていることがわかる
。この結果は、ＰＭＭＡの表面にＰＶＰがグラフトした
ことと矛盾しない。

第１４表 ＰＶＰがグラフトしたＰＭＭＡサンプルのＥＳＣＡ分析
“ ＊水と酢酸エチル混合物中のＮＶＰを５％含む反応合物
（水と酢酸エチルの比は９：１）照射率　：　１０６５
ラド／分。

膨潤時間：１７時間。

ＥＳＣＡ分析の結果が第１４表に示されている。

この表の結果によると、ＰＶＰのグラフト化から予想さ
れるように、照射線量（従ってグラフト率）が大きくな
ると窒素組成物が増えることがわかる。

グラフト化したサンプルの表面の構造を電子走査顕微鏡
により調べた。被覆された表面は倍率を１０、０００倍
にしてもすべて滑らかであった。ポリマーの表面をグラ
フト化して変化させるとＰＭＭＡ基板の表面が均一に被
覆されると思われる。このことは、眼内レンズなどの光
学的インプラントの光学特性を優れた状態に保つのに重
要である。

この実施例から得られる主な結論は以下の通りである。

−基板としてＰＭＭＡを使用した場合には、ＮＶＰ−酢
酸エチル−水の系を用いることによりグラフトの侵入度
を制御することのできる親水性のある均一なグラフトポ
リマー表面が得られる。

−モノマー−酢酸エチル−水の系のグラフト進行面は徐
々に基板内に侵入する。この進行面は、膨潤剤の濃度と
予備膨潤時間を変えることにより制御することができる
。

−ＰＶＰグラフト面の存在は、重量および接触角の測定
、ＡＴＲ−Ｉ　ＲとＥＳＣＡ測定により確Ｓ忍された。

−意外なことに、十分にグラフトさせるには照射線量を
少なくする必要がある。従って、γ線の照射によって表
面または基板に与えられる可能性のあるダメージは最小
になる。

実施例３ 以下の実験は、酸素がγ線照射による重合とグラフト化
に極めて重大な影響を与えており、酸素が実質的に存在
していないとグラフト重合を実施するのに好都合である
ことを示している。

γ線照射により誘起されるＮＶＰの重合を、ＮＶＰを１
０％含む水溶液中にて以下の条件で実施した。

（ａ）酸素（空気）の存在下での重合、（ｂ）アルゴン
で脱ガスして酸素を除去した状態での重合、 （Ｃ）酸素なしでの重合。

（ａ）の場合は、空気の存在下で１０％ＮＶＰ水溶液に
照射率２１３ラド／分でそれぞれ全照射線量が０．０１
．０，０５．０．１０．０．２０．０．２５メガラドの
照射を行った。（ｂ）の場合には、アルゴンで１０分間
掃気を行った。（Ｃ）の場合には、脱ガスするために真
空凍結−溶解（ＦＴ）法を用いた。この凍結−溶解法で
は、モノマー溶液を液体窒素中で凍結させ、減圧（０，
３ｍｍＨｇ）下で酸素を除去した。

次に、凍結させた溶液を室温に戻して溶解させた後、γ
線の照射を行った。サンプルによっては凍結−溶解サイ
クルを３回繰り返した（３ＦＴ）。

同じ実験を繰り返して再現性を確かめた。

γ線照射によるグラフト化と重合に対する脱酸素の効果
を調べるため、照射率２１３ラド／分で全照射線量が０
゜０１〜０．２５メガラドの照射を行った様々なＮＶＰ
溶液についてモノマーの転化率と分子量を測定した。

γ線照射によって反応しなかったＮＶＰは以下の方法で
決定した。すなわち、アセトニトリル５０ｍ１を用いて
γ線を照射されたＮＶＰ溶液を５ｍｌ抽出した。ＮＶＰ
はアセトニトリルに溶けるが、ＰｖＰはそうではない。

ＰＶＰ沈殿物を遠心分離し、上澄み液を分析してＮＶＰ
を求めた。ＮＶＰモノマー溶液（１０％ＮＶＰ水溶液）
を比較用に用いた。

ＮＶＰの分析は以下のようにして行った。まず、１０重
量％の水溶液をアセトニトリルを用いて希釈し、適当な
濃度にした（０．５μｇ／ｄ　〜５．Ｏｊｉｇ／ｍｌ）
。各溶液について波長３２３１１ｍでの紫外線吸収率を
測定し、Ｎ　Ｖ’Ｐの濃度と紫外線吸収率の間の基準曲
線を求めた。この曲線に対する回帰係数は０．９９であ
った。分子量の測定にはＧＰＣを用いた。

その結果、分子量Ｍｗのほか分子量分布が判明した。

ＮＶＰの転化率（反応したモノマーの看）は、アルゴン
の掃気による脱酸素操作とＦＴ法による脱酸素操作によ
り大きな影響を受ける。照射線量が０．０１メガラドと
極めて小さい場合には、酸素（空気）が除去されていな
い溶液中ではほとんど重合が起こらない。しかし、アル
ゴンの掃気による脱酸素操作やＩＦＴ、３ＦＴを行った
サンプルでは、それぞれ転化率が４６％、６１％、６３
％になった。照射線量が０．１０メガラドでも、脱酸素
の系ではほとんどすべてのモノマーが転化した（９９％
）のに対し、空気中で照射を行ったサンプルのモノマー
の転化率はほんの９０％（反応しなかったＮＶＰモノマ
ーが１０％）であった。反応しなかったモノマーが毒と
して極めて好ましくない挙動を示す可能性があるため、
生体インプラントにとってはこの点は重要である。

脱酸素を行った系でγ線の照射線量を少なくしてＰＭＭ
Ａ上にＰＶＰをより効果的にグラフトさせることができ
ることを示すため、１０％ＮＶＰ水溶液をアルゴンで掃
気して酸素を除去した後にＰＭＭＡサンプルに照射率１
５７ラド／分で全照射線量０．０５メガラドのγ線照射
を行った。この結果として親水性をもつように変化した
表面は、接触角が２０°であり、機械的摩耗に対して安
定であった（接触角の変化がない）。先に指摘したよう
に、機械的に安定かつ極めて親水性が大きくなるように
ＰＶＰをＰＭＭＡ上にグラフトさせるには、モノマーの
転化率を太きく　Ｌ　（９８％）、ポリマー溶液の重合
度を大きくする（１．６５　Ｘｌ０６重量平均分子量〉
。空気（酸素）の存在下で接触角が小さく、かつ、転化
率と分子量が大きくなるようにするためには、照射線量
を太きく（０，１メガラドよりも大きく）することおよ
び／またはモノマーの濃度を太きく（１５％以上）する
ことが必要である。γ線照射によりモノマーを重合させ
て他のポリマー基板、例えばポリプロピレン、フッ化炭
素（例えばＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ）　、または、シリコー
ンに親水性のグラフトを形成するときには、脱酸素によ
る好ましい効果がより大きく現れる。γ線照射によるグ
ラフト化を促進するためには、基板の膨潤溶媒と、フリ
ーラジカル抑制剤、例えば酸化可能な金属の塩または有
機化合物（例えばアスコルビン酸）とを組み合わせて使
用することにより酸素を除去することもできる。

ＰＶＰの分子量はやは、り酸素を除去することにより大
きく影響を受ける。アルゴンによる掃気を行ったサンプ
ルとＦＴを施したサンプルでは、照射線量がほんの０．
０１メガラドでも分子量が約１．６×１０６のＰＶＰポ
リマーが得られる。これとは対照的に、脱ガス操作を行
っていないサンプルでは、測定にかかるようなポリマー
が形成されない。照射線量が０，０５メガラドだと、空
気中でのサンプルでは分子量が約０．３５　Ｘ　１０’
のＰＶＰポリマーしか得られないのに対し、脱酸素操作
を行ったサンプルでは分子量が約１．６５〜１．８Ｘ１
０’のＰＶＰポリマーが得られる。照射線量が０．１０
メガラドだと、全サンプルの分子量が約１．８〜２．０
Ｘ１０’になる。

実施例４ 以下の実験は、特にモノマーの濃度が大きい場合につい
て、グラフト重合を実施している間のゲル化を抑制する
フリーラジカル捕捉剤の好ましい効果を証明するため（
と行った。

実施例１と同様にして、γ線照射を行ってＰＭＭＡサン
プルの表面にＰＶＰをグラフトさせた。

この実施例における実験ではラジカル抑制剤としてアス
コルビン酸（ＡｓｃＡ）を使用した。照射条件が以下の
第１５表にまとめられている。

第１５表 ＊初期照射線量は０．１メガラドであり、サンプルを洗
浄して七ツマ−と可溶性ポリマーを除去した後に０．１
メガラドをさらに照射した。

第１５表に掲載したＰＭＭＡサンプルの接触角はすべて
１８〜２４°の範囲内にあり、この値は極めて親水性が
強いグラフトであることを示している。

照射率は３３ラド／分であった。（ｂ）に対しては照射
率を６６７ラド／分にした実験も行った。アスコルビン
酸などのラジカル抑制剤を使用しないのであれば、ポリ
マー溶液のゲル化がこの表に記載した濃度（３０〜５０
％）で起こる。接触角だけでなく、ＥＳＣＡとＦＴ−Ａ
ＴＲ，−ＩＲ分析によりＰＶＰのグラフト状態を確かめ
た。この結果、表面に窒素とＰＶＰイミドカルボニル基
が存在していることがわかった。摩耗テストの結果、摩
耗後に接触角または表面の窒素がほとんど変化していな
いことから、機械的特性が（憂れていることが証明され
た。

実施例５ この実施例では、γ線照射によりグラフトさせて親水性
をもつように表面を変化させると組織への付着力が小さ
くなるという極めて好ましい効果が現れることを、角膜
皮質への付着力と細胞への付着力を繊維芽細胞を用いて
測定することによって証明する。この付着力は、グラフ
ト化により親水性をもつように変化させた本発明の表面
によって生体適合性が向上し、組織が刺激されたりダメ
ージを受けたりすることが最も少なくなることを証明す
るのに重要なパラメータである。

相互に接触するポリマーと組織の表面の間の付着力（ｍ
ｇ／ｃｆｆｌ）を測定する装置を用いてウサギの角膜皮
質とポリマーの表面の間の付着力を決定した。ＰＭＭＡ
と、眼科用インプラントに適する親水性ポリマーである
例えばシリコーンやポリプロピレンの間の付着力の測定
値は約２５０〜４００ｍｇ／ＣｌＴｌであった。好まし
い処理条件のもとてγ線照射によりグラフトさせて親水
性を改善した表面は付着力がはるかに小さい。その値は
１５０ｍｇ／ｃ＋＋を未満であり、１００ｍｇ／ｃｆｆ
ｌよりも小さいことも多い。この結果、ＳＥＭでわかる
ように皮質細胞が受けるダメージが大きく減る。ＰＭＭ
Ａまたはシリコーンの場合には約５０〜８０％がダメー
ジを受けるのに対して、好ましい処理条件のもとてγ線
照射によりグラフトさせた本発明の表面は２０％以下が
ダメージを受けるだけである。

また、γ線照射を行ってグラフトさせることにより変化
させた本発明の表面の細胞付着力が大きく減ることは、
ニワトリの胚の繊維芽剤１１ａ（ＣＥＦ）の生きた培養
細胞の中にこの表面をさらすことにより証明することが
できる。実験によると、ＰＶＰをグラフトさせることに
より変化させたＰＭＭＡと比べるとＰＭＭＡには３〜４
倍多いＣＥＦ細胞が付着することがわかる。例えば１５
％ＮＶＰを用い、かつ、照射線量を０．１メガラドにし
て形成したグラフトに付着するＣＥＦ細胞の数は、ＰＭ
ＭＡの場合と比べてほんの３５％になった。同様に、Ｐ
ＭＭＡの場合と比べて付着するＣＥＦ細胞の数は、ＰＭ
ＭＡにグラフトしたＰＨＥＭＡではほんの３８％になり
、ＮＶＰ　：　ＨＥＭＡの割合が１５：１（ＮＶＰとＨ
Ｅ　Ｍ　Ａを合わせた濃度が１６％）の場合にはほんの
２０％になった。

実施例に の実施例は、ＰＭＭＡ上へのＨＥＭＡグラフト重合と、
ＮＶＰとＨＥＭＡの混合物のグラフト重合を示している
。

１６％ＮＶＰ／ＨＥＭＡ　（１５：　１）水溶液を用い
、照射率を約１３００ラド／分、照射線量を０．１０メ
ガラドにして実施例１の方法を繰り返した。ＰＶＰ−Ｐ
ＨＥＭＡにより表面を変化させたＰＭＭＡは接触角が１
７°であった。似たような条件で、７％ＮＶＰ／ＨＥＭ
Ａ　（５：　２）溶液は接触角が２３°であり、２．５
％ＨＥＭＡ溶液は接触角が１８°であった。

実施例７ この実施例はアニオンモノマーまたはカチオンモノマー
と本発明の親木性モノマーをグラフト共重合させる場合
である。ここでは、ＮＶＰとイオン性モノマーを用いる
。

ＰＭＭＡ基板と、コモノマーとして１５％ＮＶＰに１〜
５重量％のアクリル酸（ＡＡ）またはクロトン酸（ＣＡ
）を添加したものとを用い、照射率を１２３５ラド／分
、照射線量を０．１メガラドにして実施例１の方法を繰
り返した。接触角は１８〜２２゜であり、皮質の付着力
は変化していないＰ　Ｍ　Ｍ　Ａの付着力の約半分以下
であった。従って、良好な親水性グラフト被覆が形成さ
れていることがわかる。同じような結果が、ジメチルア
ミノエチルアクリレートを用いてカチオン性グラフト被
覆を形成する場合に得られる。

実施例８ この実施例はポリプロピレン（ＰＰ）の表面ニ親水性モ
ノマーをグラフトさせる場合であり、表面を効果的に変
化させるには脱酸素が重要であることを示している。

ポリプロピレンの表面に親水性のグラフトを形成するに
は、酸素の存在下でＮＶＰ水溶液にγ線を照射するだけ
では不十分である。実施例１の条件のもとでは、γ線の
照射線量が０．１メガラドよりも大きくモノマーの濃度
が１０％よりも低い場合でも表面がほとんど親水性にな
らず、接触角もほとんど減少しない。しかし、脱酸素媒
体中では、１０％ＮＶＰにおいて照射率を１５７ラド／
分にして照射線量を０．旧〜０．０５メガラドにすると
接触角が約１５゛になった。従って、極めて親水性の大
きなＰＰグラフトを脱酸素条件で容易に製造することが
できる。このグラフトは、機械的摩耗テストにより機械
的に安定であることが確かめられる。このことは、ＰＭ
ＭＡ製の視東およびＰＰ製の触覚繊維を備えるＩＬＯの
表面をγ線によりグラフトにより変化させるのに重要で
ある。

実施例９ 眼科用インプラントに対してはポリカーボネートが工学
用プラスチックとして役に立つ。脱酸素状態のＮＶＰ水
溶液にγ線を照射することによって極めて容易にポリカ
ーボネートの表面を変化させることができる。例えばグ
ラフト化の条件は、脱酸素状態の１０％ＮＶＰ水溶液、
γ線の照射率９３ラド／分、照射線量０．０５メガラド
である。この場合、接触角は１９°になる。

実施例１０ γ線を照射した場合に、シリコーン（Ｐｓｉ）はＰＭＭ
Ａはど容易にはＮＶＰがグラフトしないが、脱酸素状態
の１０％ＮＶＰ溶液を用いることにより２８１表面が変
化した。照射率９３ラド／分で照射線量を０．０５メガ
ラドにすると、接触角が約４５°になる。これは表面の
親水性がかなり大きいことを意味する。照射線量を大き
くし、膨潤剤を用い、モノマーの濃度を大きくし、様々
な親水性モノマーを用いると、親水性が向上する。例え
ばγ線の照射率が１５７ラド／分で照射線量を０．１０
メガラドにしてＮＶＰ／ＨＡＭＡ　（１０：　１）をグ
ラフトさせると、脱酸素操作を施さなくともグラフトが
形成されて接触角が３０°になる。

実施例１１ ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）は眼科用インプラン
ト、特に角膜に有用な別のポリマーである。ＮＶＰ水溶
液、ＮＶＰ／水−メタノール溶液、または、酢酸エチル
−水の系にγ線を照射して表面を変化させることができ
る。接触角が約３０°の親水性グラフトが、照射率３２
６ラド／分で照射線量を０．２０メガラドにすることに
より形成される。

しかし、ＰＶＤＦは脱酸素処理条件のもとてグラフト化
することが好ましい。ｌＯ％ＮＶＰ水溶液を用い、照射
率１５７ラド／分で照射線量を０．０５メガラドにする
と接触角が１７＠のＰＶＰグラフトが形成される。ＮＶ
ＰモノマーはＰＶＤＦに対する効果的な膨潤溶媒でもあ
るので、グラフトの特性を向上させるためには予備照射
膨潤時間を確保しておくことが好ましい。例えば、７％
ＮＶＰを用い、照射率９４ラド／分で照射線量を０．１
０メガラドにして５時間予備膨潤を行うと接触角が１４
°と小さくなる。

実施例１２ 材料を組み合わせる場合のグラフト条件様々なポリマー
からなる触覚繊維を備えるレンズ本発明の重要な特徴の
１つは、ある特定のグラフト処理条件のもとでは眼科用
インプラントのレンズ／触覚繊維対として用いることの
できる組み合わせ材料を用いて表面を変化させることが
できるという知見に基づいている。材料を組み合わせた
構成のＩＬＯの表面のグラフト化は１段階の同時グラフ
トで実現することができる。この結果、より生体適合性
のある表面が得られる。ＰＭＭＡ。

ＰＣＳＰＳｉなどのレンズ用材料は、本発明の特定の条
件のもとてグラフトさせることができ、ＰＶＤＦＪＰＰ
Ｐなどの触覚繊維材料がうまくグラフトする。第１６表
に、改良されたＰＶＰグラフトを得るだめの好ましいレ
ンズ／触覚礒維の組み合わせが相互グラフト化条件とと
もに何通りか示されている。

ＰＭＭＡ／ＰＰとＰＭＭＡ／ＰＶＤＦ １０％ＮＶＰを用いて脱酸素条件のもとてγ線の照射率
１５７ラド／分で照射線量を０．０５メガラドにすると
、ＰＭＭＡとＰＰをグラフトさせることができることが
わかっている。この条件では、ＰＭＭＡに対しては接触
角が２０°となり、ＰＰに対しては接触角が１５°とな
る。さらに、この条件のもとでは機械的に安定なグラフ
トが得られる。脱ガス操作を施さないＰＰはＰＭＭＡと
似た条件では効果的にグラフト化しない。というのは、
酸素がＰＰ表面のグラフト化を妨げる効果を及ぼすから
である。

ＰＶＤＦのグラフト表面の研究により、脱酸素の重要性
も明らかにされている。脱ガスした１０％ＮＶＰ水溶液
に照射率１５７ラド／分で照射線量を０．０５メガラド
にしたγ線照射を行うとＰＭＭＡとＰＶＤＦの両方に親
水性の優れたグラフトを形成することができる。詳しく
は第１６表を参照されたい。

ＰＣ／ＰＰとＰＣ／ＰＶＤＦ ＮＶＣ溶液の脱ガスを行うと、似たようなγ線照射条件
下でＰＣとＰＰがグラフトする。１０％ＮＶＰ水溶液に
照射率１５７ラド／分で照射線量を０．０５メガラドに
したγ線照射を行うと、両方のポリマーに親水性の優れ
たグラフトが生成する。この結果、接触角がそれぞれ１
９°と１５°になる。

ＰＶＤＦとＰＣはどちらも、Ｐ　Ｃ／Ｐ　ＰおよびＰＭ
ＭＡ／ＰＰの組み合わせと同じ条件でグラフト化する。

すなわち、脱ガスした１０％ＮＶＰ水溶液に照射率１５
７ラド／分で照射線量を０．０５メガラドにしたγ線照
射を行う。ＰＶＤＦはＮＶＰ中で膨潤するので、予備膨
潤時間の後にγ線でグラフトさせるとＰＶＰのＰＶＤＦ
に対する結合性が向上する。条件は、ＩＬＯ，または、
先に示したような２種類以上のポリマーで構成された他
の眼科用インプラントに対する親水性ポリマーのグラフ
ト条件と同じである。詳しくは第１６表を参照されたい
。

第１６表 第　１６　　表（続き） ＊接触角を２５°末渦にするための条件本本ＬＤＲ：３
０〜３００ラド／分 実施例１３ 眼内レンズ（ＩＬＯ）の表面を上記の実施例に記載され
たいくつかの条件を用いて変化させ、１年以内の期間ウ
サギの目に移植した。その結果、本発明の処理条件に従
ってγ線を照射して重合させることにより表面が親水性
をもつように変化したＩＬＯ眼科用インプラントは、生
体適合性が優れていることが判明した。例えば、シンス
キー（Ｓｉｎｓｋｅｙ）型０３７Ｊループレンズ（ＰＭ
ＭＡ視束／ＰＰ触覚繊維）の表面をＰＶＰを用いて変化
させた後にエチレンオキシドで殺菌してからニューシー
ラントの白ウサギの前眼房に移植し、ＰＭＭＡ製可撓性
触覚礒維と一体化したＩＬＯを後眼房に移植した。ＩＬ
Ｏの表面を変化させるための処理には以下の操作が含ま
れる。

ａ）１５％ＮＶＰＳｒ線の照射線量０．１０メガラド、
照射率３０ラド／分と１２ラド／分、接触角２０〜２５
°。

ｂ）実施例４の第１５表のａ、ｂ、ｄ０定期的に目の細
隙灯顕微鏡検査を行い、移植したレンズを１年後に（グ
ラフトしていない比較用ＰＭＭＡ！！ＩＬＯと比較して
）組織病理学的に顕微鏡で調べたところ、本発明のグラ
フトにより親水性をもつように変化したポリマー表面は
生体適合性がよく正常な挙動を示すことが判明した。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の眼科用インプラントの実施例を示す。 第１図は、一体構成の眼内レンズの平面図である。 第２図は、視束とは異なるポリマー基板を有する触覚繊
維を備える眼内レンズの平面図である。 第３図は、人工角膜の平面図である。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）によって
   構成された表面上に、γ線照射によってＮ−ビニルピロ
   リドン（ＮＶＰ）、２−ヒドロキシエチルメタクリレー
   ト（ＨＥＭＡ）またはＮＶＰとＨＥＭＡの混合物を重合
   して〈１〉ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン（ＰＶＰ）、〈
   ２〉ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨ
   ＥＭＡ）または〈３〉ＮＶＰとＨＥＭＡのコポリマー〔
   Ｐ（ＮＶＰ−ＨＥＭＡ）〕を化学的にグラフトさせた薄
   い親水性被覆を形成することにより眼科用インプラント
   材料の表面を変化させる方法において、上記γ線照射に
   よる上記グラフト重合を実質的に水溶液中で以下の条件
   ： ａ）モノマーの濃度を約０．５〜約５０重量％にし、ｂ
   ）γ線の全照射線量を約０．０１〜約０．５０メガラド
   未満にし、 ｃ）γ線の照射率を約１０〜約２，５００ラド／分にし
   、 ｄ）溶液中の上記ポリマーの分子量を約２５０，０００
   〜約５，０００，０００に維持した条件のもとで実施す
   ることを特徴とする方法。
2. （２）以下の条件、 ｅ）遊離酸素を上記のグラフト重合用水溶液から実質的
   に除去し、 ｆ）上記ポリマー被覆層の厚さを約１００Å〜１００μ
   ｍに維持し、 ｇ）上記のグラフト重合用水溶液中にフリーラジカル捕
   捉剤を含有させ、 ｈ）上記のグラフト重合用水溶液中に上記ＰＭＭＡ表面
   の膨潤溶媒を含有させる の１つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記
   載の方法。
3. （３）上記眼科用インプラント材料が眼内レンズである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. （４）上記眼科用インプラント材料が角膜用インレーで
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
5. （５）上記眼科用インプラント材料が人工角膜であるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
6. （６）ポリプロピレン（ＰＰ）、フッ化ポリビニリデン
   （ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）またはシリコ
   ーンポリマー（ＰＳｉ）によって構成された眼科用イン
   プラント材料の表面上で、γ線照射によってＮ−ビニル
   ピロリドン（ＮＶＰ）、２−ヒドロキシエチルメタクリ
   レート（ＨＥＭＡ）またはＮＶＰとＨＥＭＡの混合物の
   重合して〈１〉ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン（ＰＶＰ）
   、〈２〉ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート（
   ＰＨＥＭＡ）または〈３〉ＮＶＰとＨＥＭＡのコポリマ
   ー〔Ｐ（ＮＶＰ−ＨＥＭＡ）〕を化学的にグラフトさせ
   た薄い親水性被覆を形成することにより上記表面を改質
   させる方法において、 上記のγ線照射によるグラフト重合を、実質的に水溶液
   中で、以下の条件： ａ）モノマーの濃度を約０．５〜約５０重量％にし、ｂ
   ）γ線の全照射線量を約０．０１〜約０．５０メガラド
   未満にし、 ｃ）γ線の照射率を約１０〜約２，５００ラド／分にし
   、 ｄ）溶液中の上記ポリマーの分子量を約２５０，０００
   〜約５，０００，０００に維持し、 ｅ）上記のグラフト重合用水溶液から遊離酸素を実質的
   に除去した条件のもとで実施することを特徴とする方法
   。
7. （７）以下の条件： ｆ）上記ポリマー被覆層の厚さを約１００Å〜約１００
   μｍに維持し、 ｇ）上記のグラフト重合用水溶液中にフリーラジカル捕
   捉剤を含有させ、 ｈ）上記のグラフト重合用水溶液中に上記ＰＭＭＡ表面
   の膨潤溶媒を含有させる の１つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項６に記
   載の方法。
8. （８）請求項１、２、６、７のいずれか１項に記載の方
   法において、 上記のＮＶＡ、ＨＥＭＡまたはＮＶＡとＨＥＭＡの混合
   物が、上記条件下で、イオン性モノマーまたはその混合
   物と一緒にγ線を照射により共重合され、 上記溶液中の全モノマー濃度を約１〜約５０重量％にし
   、得られたＮＶＡ、ＨＥＭＡまたはＮＶＡとＨＥＭＡの
   混合物と上記イオン性モノマーまたはその混合物とのコ
   ポリマーの溶液中での分子量を約２５０，０００〜約５
   ，０００，０００に維持することを特徴とする方法。
9. （９）上記イオン性モノマーがビニルスルホン酸または
   ビニルカルボン酸であることを特徴とする請求項８に記
   載の方法。
10. （１０）上記ビニルカルボン酸が、アクリル酸、メタク
    リル酸またはクロトン酸であることを特徴とする請求項
    ９に記載の方法。
11. （１１）上記イオン性モノマーがアミノ基を有するモノ
    マーであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. （１２）アミノ基を有する上記モノマーが、ビニルピリ
    ジン、アミノスチレン、アミノアクリレートまたはアミ
    ノメタクリレートであることを特徴とする請求項１１に
    記載の方法。
13. （１３）請求項１、２、６、７、８のいずれか１項に記
    載の方法に従って製造した眼科用インプラント材料。
14. （１４）眼内レンズ、角膜用インレー、人工角膜、上角
    膜水晶体装置、緑内障用ドレイン、網膜用ステープル、
    または、強膜用バックルであることを特徴とする請求項
    １３に記載の材料を用いた眼科用インプラント。