JPH02500250A - 固体表面の生物適合性の改良 - Google Patents

固体表面の生物適合性の改良

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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】 発明の分野 本発明は生物化学の分野に関し、特に種々の表面の生物適合性の強化に関する。
発明の背景 代用血管、合成物の眼内レンズ、電極、カテーテルその他のような生体用材の体 内および体表への移植は急速に発展している医学の分野である。合成の血管用グ ラフト(移植片)のような生体用材移植物を長期間使用する際の第一の障害は満 足すべきグラフト表面を持たないことである。例えば、プラスチック製の合成血 管の非処理表面は、急速な血栓形成作用を刺激することが多い。種種の血漿蛋白 質はプラスチック表面において血小板およびフィブリン沈着を起こさせる。この ような作用が血流障害となる血管圧縮につながシ、それに引き政く炎症反応が合 成移植物の機能を失わせることにつながる。
「生体用材」(バイオマテリアル)とは、実際上、体液に不溶で、体内または体 表面に置くか、体液と接触させるように設計され、つくられた機材を云う。血管 グラフトおよびコンタクトレンズが生体用材の例でちる。
理想的には、生体用材は次のような性質を持つ。
t 凝血、組織死、腫瘍形成、アレルギー反応、異物反応(拒否反応)または炎 症反応のような、体内での望ましくない反応を誘導しない。
2 目的通シに機能するために要求される、強度、弾性、透過性および柔軟性の ような物理的性質を持つ。
& 容易に精製、製造および滅菌できる。
4.1時間であれ一生涯であれ、体内に移植され、ま九は体と遥触している間は 、その物理的性質および機能を実際上保りている。
生物体に対し、正味で有益な効果を与えつつ生物体の生物学的液体および/また は組織と接触して機能し、存在し得るならば、ここに使ったように、その生体用 材の固体表面は「生物適合性」としての性質を持つ。宿主生物にとっての妨害を 低減するために長期の生物適合性が望まれる。
移植物体の生物適合性を改善するため多くの解決法が提案されてきた。ひとつの 解決法は、望ましくない蛋白質の付着を防ぐために生体用材に低分極性表面、負 荷電表面または酵素、内皮細胞や蛋白質のような生物学的物質によって被覆した 表面を与えることによって、生体用材の表面を修飾することであった。固体表面 をヘパリン、アルブミンおよびストレプトキナーゼのような生化学材で被覆して 血栓耐性を強化した。特にアルブミンはポリマー表面に物理的に吸着され、静電 的および共有的に結合される。
アメリカ特許第4,530,974号明細書においてマンロー等(Munro  et al )a、アルブミンが選択的に結合する非イオン性疎水性脂肪族鎖を 表面に共有結合させることによシ、ポリウレタンのような水不溶性ポリマーにア ルブミンを@着させる方法を発表している。
アメリカ特許第4,378,224号明細書においてニンニ等(Nimni e t al )は、補綴物をつくるために使用される動物組織を、主としてカルシ ウム化阻害剤からなる三次元架橋マトリックスを形成させることにより被覆する 方法を示している。
生体用材の存在で起る副作用の一例はコンタクトレンズ上への蛋白質の沈着であ る。コンタクトレンズ装着者は時間が経つにつれてコンタクトレンズに対してし ばしば我慢ができなくなる。これは装着している間にレンズ上に沈着した生化学 物質(蛋白質、脂質、ムコ多糖その他)に対する刺激およびアレルギー反応と結 びついている。現在性われている洗浄および消毒法でこれら沈漬物t−Sる程度 除去できるが、これらの方法はしばしばレンズに穴やひびを残し、それが装着者 の眼への刺激を更に加えたシ、一層生化学物質沈着の中心になったシする。
アメリカ特許第4959.078号明細書においてガイア(Guire)はアミ ノエチルセルロースまたはアルキルアミンガラスに酵素を共有結合する試薬を使 用することを記載している。下記のものも参照。ガイア(Guire)、酵素安 定化および固定化のための段階的熱光化学的架橋;エンザイム エンジニアリン グ3巻63−70頁(1978年)(Enjyme Engineering  3 : 65−70 (1978) )オよびガイア(Guire)、酵素およ び他の生化学物質の光化学的固定化、メリーズ イン エンザイモロジーNLP J巻、280−288頁(1976年) (Methods in En;ym ology XIJ : 2BO−288(1976) )。固体表面に連結試 薬を熱化学的にカップリングさせ、次いでこの連結試薬に酵素を光化学的にカッ プリングさせることによシ、調節し穴孔を持つガラス、セルロース、アガロース およびポリアクリルアミドのような基質に酵素を共有的に結合させて体外診断分 析を行う際に有用な表面をつくる方法がこれらの文献に記載されている。
本発明は望ましい生物適合性表面を与、見られた生体用材に関する。生体用材の 固体表面全修飾する方法には、生物適合性剤の分子と、活性化することによシ固 体表面に共有結合することができる光化学反応性基および活性化することにより 生物適合性剤の離れた分子に共有結合することができる別の反応性基を持つ化学 的連結性基の分子を使用する。これらの基の一方は他方の基が応答す9る刺激に よる活性化に対して応答しない。本方法は、刺激を加えて基を順次活性化し、連 結基の上記の別の反応性基を生物適合性剤の分子に共有結合させ、次いで生物適 合性剤の分子が固体表面を効果的に覆いつくすに十分な表面密度を持たせて固体 表面に連結基を光化学的に共有結合させることによシ、生物適合性の効果ある表 面を得ることを特徴とする。
生物適合性の「効果ある」表面は、連結基を介して生体用材の固体表面に共有結 合的に連結されて、生物適合性剤が持っているものと笑質的に同じ生物適合性の 性質を持つ表面を得るようにし次、生物適合性剤の複数の分離した分子から形成 されている。生物適合性剤の分子によって形成された効果ある表面は生体用材の 全表面を覆う必要はない。表面を点で覆ってよい。例えば、血管グラフトの表面 に沿った点をフィブロネクチンのような細胞付着因子で被覆してよい。このよう な点で形成された生物適性の効果ある表面はこの修飾した表面への細胞付着の中 心としてイ1く。
連結基の別の反応性基は、最初に述べた光化学的な反応性基が応答する刺激に応 答せず、生物適合性剤が共有結合する熱化学的基また線光化学的基でおることが 望ましい。
本発明のもうひとつの実施態様として、化学的連結基残基で器具の固体表面に共 有的に連結された生物適合性剤の離れた分子で形成され穴、生物適合性の効果ち る表面を持つ器具を得ることである。化学的連結基残基には、固体表面に共有的 に結合された光化学的反応性基の残基、および、生物適合性剤の分子に共有結合 された別の反応基の残基で、その反応基はもうひとつの反応基が応答する刺激に 応答しない反応基のひとつであるものを含む。
生物適合剤の個々の分子は、たがいに十分に近づいて固体表面を効果的に覆い、 生物適合性の効果ある表面となるように、固体表面に連結基残基を介して付着し ている。
生物適合性剤はそれぞれの器具の機能を高めるようなものを選択する。例えば、 コンタクトレンズの機能は、ポリエチレングリコール分子をレンズ表面に付着さ せて表面への蛋白質の沈着上低減することで高められる。もうひとつの例として 11、フィブロネクチンまたはラミニンのような細胞付着因子をポリ塩化ビニル 表面を持つ器具に結合させて器具への細胞付着を増加させる。これはカテーテル や信用血管のような移植物の場合に望ましい。
更に、もうひとつの本発明の実施態様に、生物適合性剤をたがいに結びつけて生 物適合性のフィルムとした生物適合剤の分子と、生体用材の固体表面にこのフィ ルムを連結することができる化学的連結基を使用する、生体用材の固体表面を修 飾する方法が含まれる。この化学的連結基には、活性化によりて固体表面に共有 結合され得る光化学反応性基、およびフィルムに共有結合され九(例えば、フィ ルムをつくっている生物適合性剤の残基に共有結合された)反応基の残基が含ま れる。反応基のひとつは他の反応基が応答する刺激に応答しない。この方法には 光化学的反応基を刺激で活性化して生物適合性分子を共有結合させることが含ま れる。本明細書で「結びつける」ということは、隣接した生物適合性側分子を共 有結合させるだけでなく、水素結合、イオン結合、ファンデルバール力による結 合その他のような力により引起される相互作用を云う。
たがいに結びつけられてフィルムを形成し九分子を持つ生物適合性剤は、一種の 剤の分子でもよいし、ヘパリンとアルブミンのような二種以上の剤の分子でもよ い。
望ましい実施態様の説明 本発明の生物適合性を示す固体表面は生理的液体に不溶の合成または天然の材料 が望ましい。その表面は、生きている生物の組織および/iたは液体に接触して 機能するよう意図された器具のひとつ以上の表面であってよい。器具の固体表面 は研磨されたチタンまたはステ、ンレススチールのようないかなる好適な金属、 またはポリウレタン、ポリビニルピロリドン、シリコンエラストマー、ポリエチ レン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ−(p−フェニレンテレフタルアミノ ード)、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポ リアクリレート(ポリメタクリレートを含む)のようなポリマー;ヒドロキシア パタイトのようなミネラルまたはセラミックス;骨、皮ふおよび歯のような人の 組織;木材、セルロースおよび圧縮炭素のような有機材料;およびガラス、ゴム 、木材のような他の天然および合成の材料であってよい。本発明の生物適合性表 面を持った器具の例は、血管グ27トチエープ、透析チューブまたに膜、血液オ キシジェネイターチ息−プまたは膜、限外濾過膜、大動脈内バルーン、血液バッ グ、カテーテル、縫合糸、軟質または硬質組織補綴、合成補綴、人工器官、およ びコンタクトおよび眼内レンズのような眼の次めのレンズである。
固体表面は熱化学的に反応性のないものが望ましい。
「熱化学的に反応性のない」とは熱化学的に反応する表面の能力を高めるために 考えられたいかなる表面処理もされていないという意味である。熱化学的に反応 性の危い表面の例はポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレ ン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルピロリドン、シリコンエラストマー、ステンレ ススチールおよびチタンである。
生物適合性剤の分子を生体用材の表面に付着させて生物適合性を教養する。生物 適合性剤は、内皮細胞増殖因子、遺骨細胞増殖因子、線維芽細胞増殖、因子、血 小板誘導増殖因子、神経生長因子、または脈管形成生長因子のような増殖因子; 2イソザイムまたはペニシリンのような抗菌剤:ヘパリン、アルブミン、ストレ プトキナーゼ、組織プラスミノーゲン活性化因子(TPA)4たはウロキナーゼ のような抗血栓形成剤;コラーゲンのような血栓形成剤ま7’(はポリエチレン グリコール、ヒアルウロン酸−キトサンまたはメチルセルロース、その他の蛋白 質、炭水化物、脂肪酸のような親水性ポリマーである。生物適合性剤は上記の剤 の一種の剤の分子でおってもよいし、二種以上の剤の分子であってもよい。例え ば、生物適合性剤はアルブミンとヘパリン両方を含んでいてよい。
ひとつの実施態様において、生物適合性材料をたがいに結びつけてフィルムとし 、そn’s連結基により固体表面に付着させる。生物適合性剤はヒアルウロン酸 またはアルブミンが望ましい。フィルムを付着させた生物適合性器具としてフィ ルムまたはヒアルウロン酸で被覆された人工股関節が挙げられる。
化学的連結基は、次式: 人は特別の活性化に応答して固体表面に共有的に結合できる光化学的反応性基を 表わし; Bは人で表わされる基が応答しない特別の活性化に応答して生物適合性剤と共有 結合を形成することができる別の反応性基を表わし、 Xは人およびBで表わされる両基を結び合わせる相対的に不活性で非妨害性の骨 格基で、水性の生理的液体中で分解されにくいもの管表わす)で表わされること が望ましい。
この生理的液体とはXが接触するであろう液体を云う。
Xはポリメチレンのような炭素原子数1乃至10のアルキル基、ポリメチロール のような炭水化物、ポリエチレングリコールのようなポリオキシエチレン、また はポリリジンのようなポリペプチドであることが望ましい。
Bで表わされる反応性基は好適な活性化によシ蛋白性またはその他の生物適合性 剤と共有結合する基である。
典型的なこのような基は、本明細書で参照文献として示したガイ7 (Guir 6 )、アメリカ特許第4959.078号明細書に記載し例示されているよう な、熱化学的基および光化学的基である。
光化学的反応性基(8)(活性照射によシ活性化されて共有結合)は、アリール 、アルキルおよびアシルアジド、オキサジディン、インシアネートにトレン生成 剤)、アルキルおよび2−ケトジアゾ誘導体およびジアジリン(カルベン生成剤 )、芳香族ケトン(トリプレット酸素生成剤)、芳香族ジアゾニウム誘導体およ びカルボニクムイオンおよびラジカル生成剤の多くの群で代表される。
参照文献であるフレデリックジェイ、ダー7ラー アンドアンドルー エム、ト メツコ、ケミストリー アンド バイオケミストリー オブ アミノアシッズ、 ベプタイズアンド プロテインズ(ポリス ワインスタイン編)5巻、マーセル  デツカ−、インコーポレイテッド、ニューヨーク1978年の2章(Fred erick J、 Darfler and Andrew M。
Tometsko、chapter 2 of Chanistry and  Biochernistry ofAminoacidB、Peptides  and Proteins (Borris Weinstain。
ed、 )vol、 5、Marcel Dekker、 Inc、 New  York、 1978 )に光化学的反応性基について更に記載されている。暗 黒下での化学反応条件に安定でラシ、はとんどの生体用材に無害の波長の光によ る活性化に応答して、生体用材のほとんどの部位について有用である収率で共有 結合を形成できる短寿命の反応性中間体を形成できることから、アジドニトニフ ェニル、フルオロアジドニトロベ/ゼンおよび芳香族ケ)7が望ましい基を形成 する。
ニトロフェニルアジド誘導体(Xで表わされる基を含むとして示される)は、大 部分の光化学的反応性基がフルオロ−2−二トロー4−アジドベンゼンから誘導 されるので使用するのに適当でろル、4−アジド−2−ニトロフェニル(八NF )−4−アミノ−ブチリール、ANP−6−アミノカプロイル、ANP−11− アミノウンデカノイル、人NP−グリシル、ANP−アミノプロピル、ANP− メルカプトエチルアミノ、ANP−ジアミノヘキシル、ANPNジーミノプロビ ル、およびλNFNボーエチレングリコールが含まれる。ANP−6−アミノカ プロイル、ANP−11−アミノウンデカノイル、およびANP−ポリエチレン グリコールが望ましい。光化学的反応性基として使用するに望ましい芳香族ケト ンにベンジルベンゾイルおよびニトロベンジルベンゾイルが含マれる。
熱化学的反応性基(熱エネルギーで活性化される)はニトロフェニルハライド、 アルキルアミノ、アルキルカルボキシル、アルキルチオール、アルキルアルデヒ ド、アルキルメチルイミデート、アルキルイソシアネート、アルキルインチオシ アネートおよびアルキルハライド基が代表的なもので、これらが含まれる。
熱化学的反応性基として使用するに適当な基にはカルボキシル基、ヒドロキシル 基、第一7ミノ基、チオール基、マレイミドおよびハライド基が含まれる。6− アミノヘキサン豪およびアミノウンデカン酸のような基のN−オキシスクシンイ ミドカルボン酸エステル、メルカプトスクシニックアンヒドリドおよびβ−メル カプトプロピオン酸、ホモシスティンチオラクトン、およびポリエチレングリコ ール誘導体が望ましい。
本発明の器具は生物適合性剤の分子および化学的連結基残基を含む生物適合性固 体表面を持っている。化学的連結基残基は、固体表面に結合され念光化学的反応 性基の残基並びに生物適合性剤に共有結合された別の基の残基を持りている。光 化学的反応性基の残基は一般式においてrAJで表わされる光反応性基(前述) の一部で、共有結合形成後も残っている。光反応基が人NPで固体基質がポリエ チレンの時、その残基は炭素−窒素結合である。
ANPが光活性化てれて形成さt″LfcLfcニトレリエチレンの炭素と反応 して共有結合を形成する。光反応性基がBBAで固体基質がポリエチレンでおる 時、残基は炭素−炭素結合でおる。BBAが光で刺激されると、2個の7エ二ル 基を結び合わせている炭素が活性化されてトリプレット状態となp1炭素−炭素 結合をポリエチレンとBBAの間に形成し、ヒドロキシル基を形成する。別の反 応性1基(rBJ )がNO8でちる場合、その残基はフィブロネクチンのよう な生物適合性剤の酸素または窒素基に結合された基のカルボキシル炭素でおる。
生物適合性剤として使用する酵素、細胞付着因子およびある種の他の物質はや\ 高温に感受性でるるため、本発明に使用する連結基上の別の反応性基は、中程度 の熱(例えば体温またはそれ以下)および光のような容易に適用できて無害の刺 激によって活性化(すなわち、それに応答して共有結合を生ずる)されることが 望ましい。
光化学的反応性基が応答する刺激に応答しない反応性基は、pHR化、またはも うひとつの化学分子種その他の添加に反応する基である。
化学的連結基は、固体表面を遮蔽して生物適合性の効果ある表面をつくり得るよ うな密度で、表面に共有結合することが望ましい。効果ある表面をつくるに必要 乏結合化学基の密度は使用する生物適合性剤によって変る。
本発明は以下の非限定的な笑施例を参照することにょシ理解が深かまる。舅1表 に以下の記載に使用した用語の略記の表である。
EGF 内皮生長因子 PEG ポリエチレングリコール PVCポリ塩化ビール PE ポリエチレン PP ポリプロピレン FTFB ポリテトラフルオロエチレンFNAB フルオロニトロアジドベンゼ ンANP 4−アジド−2−ニトロフェニルKOH水酸化カリウム TLC¥iI層クロマトグラフィー NO8N−オキシスクシンイミド EAC(A) t−アミノカプロン酸 第1表(紳) 略号のリスト 略号 完全な名称 AUD (A ) アミノウンデカン酸BBA ベンゾイル安息香酸 DMSOジメチルスルホキシド DMF ジメチルボルムアミド EDC1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロビル)カルボジイミド PEG−1000ポリエチレングリコール分子量1000PEG−a o o  o ポリエチレングリコール分子量4000PBS リン酸緩衝化食塩液 FN フィブロネクチン COL コラーゲン nBBA ニトロベンゾイル安息V酸 HEPB8 N −2−ヒドロキシエチルピペラジン−N’−2−エタンスルホ ン酸 BBA ヒト血清アルブミン HGG ヒトγ−グロブリン LYZ リゾチーム mm o l e ミリモル ml ミ リ リ ッ ト ル MWap、 大体の分子量 mg ミリグラム M モル(濃度) pmole ピコモル 第1表(M) 略号のリスト 略号 完全な名称 ng ナノグラム pg マイクログラム ID 内径 実施例1 内皮細胞付着/生育 t プラスチック表面 種々の細胞因子をインビトロで(試験管で)試験すみための重合体表面に結合さ せ、これらの因子の細胞付着と過剰生育への効JJヲ測定した。重合体表面とし ては、ポリ塩化ビニル(pvc)、ポリエチレン(PE)、゛ポリプロピレン( pp)およびポリテトラフルオロエテレy(PTFE)GORE−TEX(6m の強化伸展FTFB。
ダブり1−・エル、ボア アンド アソシェイッ、インコーホレイテッド(W、  L、 Gore and As5ociates。
Inc 、 )の商標付製品)であった。試験した市販のテエープはポリエステ ル(Dacron、 D、 6■の真直に編んだダクロン ベロア、デエボン( Dupont )の商標付製品λシIJ :l 7 x −) ストマー (5 ilastic”、 S、 Q、03内径のチューブ、ダウ コーニング(Do w Corning )ノ商標付製品)およびボリウレタ/でちる。ポリスチレ ンプレートを対照として使用した。
2、学・ 結基の調製 これらの実施例に使用した化学的連結基は4−アジド−2−ニトロフェニルt− アミノカプロン酸(人NP−EAC人)、4−アジド−2−二トロア8cニル  アミノウンデカンrfl(ANP−人UDA)およびべ/ジイル安息香酸(BB A)のN−オキシスクシンイミド(NO8)ニス−07リガーおよびジェイ、ホ ドグソ/、「哺乳動物細胞への酵素の光化学的カップリング」、ファーiコロシ カル リサーチ コミ具ニケーシ目ンズ、9巻、131−141頁(1977年 ) (P、 Gutre、 D、 Fliger andJ、 Hodgson 、 ”Photochemical Coupling of Enqymes to Mammalian Ce1ls’ 、 Pharmacoloj 1c al ResearchCommunications、 Vol、 9. p pl 51−141 (1977) )に記載された方法で調製した。要約する と、フルオロ−2−二トロ4−アジドベンゼンをε−アミノカプロン酸またはア ミノウンデカン酸と反応させて比較的反応性の低いフッ素をアミノアルキルカル ボキシル基で置換する。次いでカルボキシル基をカルボジイミド活性化によ、9 N−ヒドロキシスクシンイミドでエステル化してN−オキシスクシンイミドカル ボン酸エステルを得る。ベンゾイル安息香酸のNO8エステルはカルボキシル基 をカルボジイミド活性化によ5N−ヒドロキシスクシンイミドでエステル化して 調製した。
ANP−EAC−NO8またはANP−AUD−NO8を化学的連結基として使 用した時、ANP基が前述の一般式人−X−Bの「人」で表わされる光化学的反 応性基である。
NO8基はこの式のrBJで表わされる別の反応性基である。BACまた人UD 基は2個の反応性基の間でスペーサーとして作用し、一般式のrXJで表わされ る。
BBA−NO8が化学的連結基である場合には、ベンゾイル安息香酸基が一般式 のrAJで表わされる光化学的反応性基でろp、NO8基はrBJで表わされる 別の反応性基である。Xで表わされる基は2個の反応性基を結びつける炭素であ る。
五 化学的連結基への生長因子の共有結合生物適合性剤フィブロネクチン、ラミ ニン、コラーゲン、内皮生育因子、およびヒト血漿アルブミンについて合成生体 用材への内皮細胞付着および過剰増殖を促進できるかどうかを試験した。これら の剤を4−アジド−2−ニトロフェニルε−7ミノカプロン酸(ANP−BAC 人)、4−アジド−2−ニトロフェニル−クンデカンアミノW!(ANP−AU DA)ま九はベンゾイル安息香酸(BBA)のN−オキシスクシンイミド(NO 8)エステルに次のようにしてカップリングさせた。ここで使用する「光S識し た」とは別の反応性基によって化学的連結基にカップリングさせて光化学的反応 性基を持つ生物適合性剤を云う。
ヒトのフィブロネクチン(ライスコンシン大学医学部)およびマウスのラミニン (べ七スダ リサーチラブBethesda Re5earch Lab、から 入手)t−別々に01Mホウ酸塩、pH9,0に1岬/1の濃度で溶解した。脱 水したジメチルホルムアミド(”DMF’)に溶解したλNP−EAC−NO8 またはANP−AUD−NO8または脱水したジオキサンに溶解したBBA−N O8の溶液をフィブロネクチンまたはラミニン溶液に対し、蛋白質のε−アミノ 基(リジン残基)の濃度に当モルになるように、暗黒下で16時間かけ、4℃で 注射器を使ってゆっくりと加えた。次いで、その混合物を冷却しつつ4時間攪拌 した。このフィブロネクチンまたはラミニン溶液を遠心分離して不溶物を除き、 セファテックス(5ephadex )G−75カラムに流して未カップリング の光反応剤を除いた。両分について光基/蛋白質比を調べるため260nmと4 62nmで追跡した。
ヒト胎盤N型コラーゲン(シグマ 7ア一マシエーテイカルSigma Pha rmaceutical )、内皮生長因子(ジグーr77−−rシェーティカ /I/ Sigma Pharmaceuti −cal )、およびヒト血漿 アルブミン(シグマ 7アーマ’/z−ティ力A/ Sigma Pharma ceutical ) f別々に11Mホウ酸塩、PH9,0に2岬/dの濃度 で溶解した。DMFに溶解したλNP−EAC−NO8,DMPに溶解したAN P−AUP−NO8またはジオキサンに溶解したBBA−NO8の溶液k、’− アミノ基(リジン)の濃度に対し5Xモル量で、生物適合性剤を含む溶液に対し て、注射器を使い4℃で暗黒下、16時間かけてゆっくりと加えた。次いて1、 この溶液をリン酸嵯衝化食塩水(PBS)10DOm/を4回交換して透析し、 不溶物を遠心分離で除く。生成物について光基/蛋白質比を知るため260”’ s280nmおよび462nmで分析した。
4、 プラスチック表面への生物適合性剤の共有結合ポリエチレン、ポリ塩化ビ ニル、ポリプロピレン、ポリウレタン、ダクロン(DacronR) (ベロア )、シラスチック(8i1asticR)(医学用)、およびポリテトラフルオ ロエチレンの種々のシート、テエープおよび平板片を使用し念。光標識した生物 適合性剤0乃至500μり/ゴを含む溶液0.051R1!をプラスチック表面 各α5部:切片に加える。この溶液を暗黒下、室温で3時間、各片に吸収させた 。過剰の液体を除き、適当な波長で(人NPにはタングステン「スポット2イト 5potliteJおよびBBAには長波長UV)12時間光分解することによ シ生物適合性剤t−表面に共有結合させ穴。光分解後、光標識生物適合性剤の共 有結合していない分子を除くために標本片にFBS′t−4秒間流して洗浄した 。その後、標本片金組識培養中に1!き、下記によシ細胞因子への内皮細胞の反 応を調べた。
放射性標識した〔3H〕生物生物性剤を上記のようにして光標識し、プラスチッ ク表面に光カップリングした。このプラスチック表面をPBSで十分に洗浄し、 有機溶剤に溶解して液体シンテレ−シラン分光法で測定した。代表的な結果を第 2表に示す。
ANP−EAC−FN PVC843,O4677,68(L4%ポリウレタン  845.04 82104 97.6%BBA−FN PVC3564,01 09t2 30.62%ポリウレタン ”564.0 2622.4 158% 卦P−EAC−COL PVC2675,237414,0%ポリウレタン 2 675.2 21716 Bt26%BBA−COL PVC1105,219 7,5617,9%ポリウレタン 1105.2 92α3 8五3%これらの 結果が示すように光標識生物適合性剤は表面に共有結合されている。
B、修飾プラスチック表面へのウシ内皮細胞の付着ウシ内皮細胞は長さ8−24 インチの胎仔から集めた。角膜、大動脈およびへその内皮細胞を無菌的に集メタ 。細胞を、25 mmo l e HEPES緩衝液、10%仔ウシ血清および 2.5μタアンボテリシンB/idを加えたダルベツコの改良イーグル培地(ア ール、ダルベツコおよびジー、フリーマン、パイフロジー8巻、596頁(19 59年) (R,Dulbecco andαFreeman、Virolog y、 Vol。
8 : 396(1959))およびジエイ、ディー。スミス、ジー、フリーマ ン、エム、ボグトおよびアール、ダルベツコ、パイフロジー12巻、185−1 96頁(1960年)(J 、 D、 8m1th、 G、 Freeman、  M、 Vogt and R,Dulbecco。
Virology Vol、 12 : 185−196(1960) )に記 載)のような公知の高グルコース細胞生育培地(「生育培地」)中で、37℃、 5%C02インキ島ベイターで生育させた。プレート、チ為−プま念はシートを 準備する毎に、細胞培養は一次培養から調製した。細胞をα25%トリプシン溶 液で細胞株から取り、生育培地に再懸濁した。
次いでトリバンプルー(α4%)溶液と血球計を使って細胞数を計測した。種々 の濃度の細w1を準備し穴材料の上に層状に置いた。細胞の付着t−5分から1 4日間の種々の時間間隔で追跡した。付着は少くとも2種の方法で測定した。第 一の方法においては、試料材料を培地から離し、殺菌した食塩液で2回洗浄した 。次いで細胞染色を行い、表面上の全細胞数を計測した。
第二の方法では、トリプシン溶液を使りて細胞を表面から離し、トリパンブルー 法で細胞数を計測した。
予備被覆し次ポリ塩化ビニルプラスチック上の内皮細胞の付着および生育につい て代表的結果を第3表に示す。各片に付着した生細胞数はトリパンブルー染色法 で測定した。
C,ヒト済の内皮細胞の付着 一次のヒト内皮細胞を新鮮なヒト膀帯(4日令以前)から採取した。帯t−20 111のコード(card )緩衝液(CLl 44MNaC2,CLOO4M  KCtオZ U O,001M Po4) ?2回洗浄して血液および凝固物 を除く。コラゲナーゼを帯の中に注入し、室温で20分間放置した。温コード( card )緩衝液10di使い、コラゲナーゼと剥離した細胞を試験に噴出さ せる。試験管内の懸濁液を合せて、1500rpmで5〜10分間遠心分離した 。上清を捨て、細胞を10−のコード(card )緩衝液に再懸濁した。二回 目の遠心分離後、細at−コード(card )緩衝液に再懸濁し、組織培養デ ィスクに置いた。すべて(D[flts%C0,2流した37℃のインやエペイ ター中でインキエペイトした。細Db仔クシ血清を含まないコード(card  )培地中でGI Cr を使って放射性標識した。
この放射標゛識し次細胞を細胞付着試験に使用した。
上記の12スナツクのプレート、シートおよびチューブは前述の通夛に調製した 。細胞をトリズシン処理し、トリバンプルー法で細胞数を測定した。細胞を調製 したプラスチックに3時間乃至7日間付着させるようにした。細胞をすすぎ落し 、残りの付着している細胞全数を付着していない細胞数と比較した。代表的な結 果をM3表に示す。
下記のようにして修飾した上記のプラスチック表面を細胞が生育して覆う時に、 開始時から次の方法で細胞の生育を追跡した。細胞因子0乃至500μff含む 生物適合性側溶液t1乃至6cytの長さの表面を濃度勾配をつけて被覆した。
細it−組織からトリプシンまたはなにかプロテイナーゼを使って取るという処 理は行わなかった。この組織を勾配の低い方の開始点に置いて印をつけた。室温 で15分間組織を落ちつかせ、生育培地をプラスチック上を湿めって覆うように 加えた。
すべての手順は無菌的に行った。次いで、プレートヲ5%CO2インキエペイタ ー中、37℃でインキユベートした。生育を2週間またはプラスチックの長さが 完全に覆われるまで毎日測定した。第3表に示したように、処理した表面上の生 育を非処理対照の表面と比較し次。すべての材料をすすぎ、永久走査電顕観察の ために染色した。
これらの結果は、生育因子のフィブロネクチン(FN)およびコラーゲン(CO L)kプラスチック表面に共有的に付着させると、プラスチックのウシ内皮MJ 胞への生物適合性が改善されることを示した。m胞がプラスチック表面で生育し た距離で示されるよりに、細胞は対照表面よシ修飾表面に優先的に付着した。
& イン ピボ(生体内)試験 この試験のために2匹の条件付けし次イヌ準備した。
GORE−TEX(強化伸展ポリテトラフルオロエチレン、ダブリュー、エル、 ボア アンド アンシェイッ、インコーホレイテッド(W、 L、 Gore  and As5ociates。
Inc、)の商標付製品)の小片t−PN、 ANP−EAC−FN(rlk’ Mk ヨU光力y 7’ !j y f )、ANP−EAC−FN(吸着のみ )およびPBS対照にょシ前被覆した。試験はブラインド試験で行った。グラフ トは文字によって標識されているが、外科のチームはどのグラフトが修飾表面で 、どれが対照かを知らない。各イヌの左右の腸骨131脈に2個の6簡X5側の GORE−TEX片を移植した。
グラフトをイヌの中で1ケ月(50日)間装置した。
ヒトでの移植手順管模放するために、抗炎症剤ベルソンテy (Persont ine )およびアスピリy (Aspirin )をイヌに与えた。
両対照グラフ ) (PBSとFN )は開いていて十分な口径を持っていた。
吻合線はそのままで、内部表面は滑らかであった。対照グラフトについては内皮 化は不十分でらりた。有意な血栓の証拠はみられなかった。
ANP−EAC−FNが結合した両グラフト(光カップリングと吸着のみ)に血 栓はなく、内皮化は完全で、グラフト内部表面は平滑で輝いて見えた。
実施例2 コンタクトレンズおよび眼内レンズ移植物の表面の修! 本実施例の実験においては、化学的連結基に結合した親水性ポリマー(生物適合 性剤)の調製、コンタクトレンズ表面への基の光カップリング、および非処理レ ンズと比較したこれらレンズへの人工涙液がらのインビトロでの蛋白の沈着測定 を行った。生物適合性剤の角膜片とのインビトロでの適合性およびインビボでの ウサギ眼内での適合性を知る実験全行い、レンズへの毒性または刺激性反応がな いことを確かめた。
分子量10DD(PEG−1000) ト4000(PEG−4000)のポリ エチレングリコールを、本明細書に参考文献で取シ入れた「キムラ、及びニス、 レーゲン、ジャーナル オブ オーガニツタ ケミストリー48巻、195頁( 1983年) (Kimura、 and S、 FLegen、 Journ al ofOrganic Chemistry 4B−: 195(1985 ))Jの相輸送法の修飾法によシ、フルオロニトロアジドベンゼン(FNAB  )で標識し次。要約すると、4−アジド−2−二トロフェニルポリエチレングリ コール(ANP−PEG)の相輸送合成では、60%水酸化カリウム水溶液(r KOHJ)/トルエンとFNABおよびPEG =2混合し、抽出して下記のよ うに薄層クロマトグラフィー(TLC)精製を行う。
ANP−PEG−1000a 0.05mmole PEG−1000i 5  dの60%KOHオよびnsmmoleFNAB、 10−o ) ルエンに加 えて調製した。この反応混液を室温で16時間、急速に攪拌した。生成物を有機 溶媒層から分離した。クロロホルム/メタノール/ H*0 /酢@または水酸 化アンモニウム、85/i5/1/1でのTLCにより、非標識PEG2>、ら 人NP−PEG −1000ノモ/ −オよびジー置換誘導体を分離した。AN P−PEG−1000に相当するバンド(低いRf値)をシリカゲルからTLC 溶媒で抽出し、残存の酸または塩基を除くために共沸蒸溜した。
最終生成物は水に可溶で、出発物質PEGの50−40%がANP−PEG−1 000に転換した。
ANP−PEG−4000 ANP−PEG−4000を、反応中にすべての試薬を溶液中に止まらせつつ5 0℃で反応混液を急速に攪拌すること以外は、上記と同じ方法で調製した。AN P−PEG−4000−OHの収率は10%であった。
ポリオキシプロピレンポリアミンおよびポリオキシエチレンポリアミン(シェフ アミン(Jeffamines )と呼ぶ。ジェファーソン ケミカル カンパ ニー、インコーホレイテッド(Jefferson Chemical Co、 、 Inc、 )の商標)を、これらポリマーにANP−EACA、 BBAお よびnBBAのN−オキシスクシンイミド(「NO8」)エステルをカップリン グすることによって光標識した。
これらのNO3−誘導体をα5×量で1×量シエフアミンに高度に脱水した(高 純度)溶媒中で加えた(ANP−EAC−NO8は脱水ナト2ヒドロフラン中、 BBA−NO8は脱水ジオキサンまたはジメチルホルムアミド中、ニトロB B A −No Sは脱水ジオキサンまfcはジメチルホルムアミド中)。暗黒下、 室温で16時間反応させた後、組成物音クロロホルム/メタノール/HzO/酢 酸、85/15/1/1のTLCで分離した。モノ置換シェフアミ/誘導体=i  TLC溶媒で抽出し、水と共沸蒸溜して残存する酢酸′f:除いた。水溶性生 成物ANP−BAC−シェフアミン、33人−シェフアミン、およびnBBA− シェフアミンをそれぞれ15%、10%および12%の収率で分離した。
ヒト胎盤ヒアルウロン酸(見かけの分、子量100−130.000)の末端1 凱イー、ジャノウィッツ及びニス、イー、チャーム「蛋白固定化およびアフィニ ティークロマトグラフィーのための酸化多糖の誘導」ビオキミカ エ ビオフィ ジカ アクタ428巻、157−165頁([76年) (B、 Junowi cz and S、 E、 Charm。
’ The Derivation of 0xidized Po1ysac charidesfor Protein ImnobilizaNon an d Affinity Chroma −tography’、 Biochi mica et Biophysica Acta Vol。
428157−165(19715))に記載され、本明Pii沓に参考文献と した、過ヨウ素際法によって活性化した。
この方法では、このように末端の塘を活性化しているヒアルウロン敢溶液に過ヨ ウ素酸ナトリウムまたはカリウムを加えること全件り。ヒアルウロン酸”t10 倍量のシェフアミンに加え、室温で4時間反応させる。
シアノ水素化ホウ素ナトリウムで還元することによって連結を安定化させ、十分 に透析して過剰のシェフアミンを除去した。DMFに溶解した10倍モルのAN P−EAC−NO8を、α1M炭酸塩、pH9,0に溶解したシェフアミンに注 射器で加えた。この添加は16時間かけて暗黒下、室温で行った。過剰の人NP −EAC−NO8とANP−EAC−シェフアミンをゲルシ過クロマトグラフィ ーによって除いた。コンタクトレンズポリマー骨格への基の光カップリングに必 要なアジド基の組込みはANP基を検出するために赤外吸収分光法で分析し、シ ェフアミンスペーサー全検出するためにポリエチレングリ;−ル分析を、ま光誘 導体のクロン酸含量を定量するために、ここに参考文献として挙げるティー、ビ ター及びエイチ、ミエアー、アナリティカル バイオケミストリー4巻、530 −354頁(1962年)(T。
Bitter and HMuir、 Analytical Biochem istry Vol。
4 : 330−554(1962) )に記載された修正カルバゾール分析を 行りた。
ポリエチレングリコール分析はドラゴンドル7試薬で検出した(テトラヨウドビ スマス酸−塩化バリウムλ貯蔵試薬(酢酸と水に42511F硝酸ビスマス、1 0fヨードカリウムを溶解)5di10%塩化バリウム水溶液10ゴに加工、5 16℃mでパラフグ2ンクンドを読む。次いで、α1dの試料を加え、キエペッ )Th逆転させて円味を混合し、1分間のインキ轟ペイジョン後に5L6nmで 読みとった。値を標準曲線と比較した。
カルバゾーン分析は以下のように行った:硫酸試薬(硫酸中にα025M四ホウ 酸ナトリウムー1oH20)五〇ゴを一70℃に冷却した。これに試料α5Wl を乗せ、混合物を室温になるまで攪拌した(30分間)。
試験管を100℃に加熱しく10分間)、カルバゾール試薬(絶対エタノール中 に0.125%カルバゾール)[11−を加えて内容物を混合した(5分間)。
100℃に加熱した後、水浴で室温に冷却した。硫酸試薬をブランクとして試料 ’i(530℃mで分光性分析した。結果14−40μf/mlグルクロノラク トン標準でつくった標準曲線と比較した。この分析はヒアルウロ7m20pmo  l eを検出できる感度を持っていた。1個のANP。
1個のシェフアミンおよび1個のヒアルクロン酸分子を持つ画分を集め、生物適 性剤として使用し穴。
硫酸コンドロイチン ANP−EAC−シェフアミン、33人−シェフアミンおヨヒニトローBBA− シェフアミンをヒアルウロン酸および硫酸コンドロイチンのウロン酸残基のカル ボキシル基にカルボジイミドを使って以下の方法により連結した。5モル過剰の 光標識シェフアミンと1−エチル−5−(S−ジメチルアミノプロピル)カルボ ジイミド七HC2と共に多糖ポリマーと、αINHCtでpH4,5に調節した 水中で混合した。混合物を暗黒下、室温で24時間反応させた。生成物をゲル濾 過クロマトグラフィーで精製し、光基と炭水化物含量を上記のようにして分析し た。
ヒ)胎盤NWコラシーン(シグマ 7アーマシエーテイカルズ(Sigma P harmaceuticals )から入手)1−α1Mホウ酸塩、PM9.0 にI IIP/dの濃度で溶解し穴。
DMFに溶解したANP−EAC−NO8,ジオキサンに溶解したBBA−サル ファ−NO8またはジオキサンに溶解したニトロBBA−NO8金コラーゲン溶 液に50試モル過剰にして、暗黒下、4℃で注射器によ916時間かけてゆっく シと加えた。完全に添加した後、混合物を冷却して4時間攪拌した。コラーゲン 生成物’1PBsi4回交換して透析した後、遠心分離して不溶物を除去した。
上清k 260nm、280nmおよび4S2nmで分光法的に測定して光基/ 蛋白比を分析した。
F、光標識プロティナーゼの調製 有機溶媒に25岬/−の濃度に溶解したANP−EAC−NO8,BBA−NO 8およびnBBA−NO8光基を50モル過剰にしてパパイン(パパヤ、分子量 21426)に対し、暗黒下、4℃で注射器をつかって16時間かけて加えた。
光基の添加終了後、混合物を更に4時間攪拌し、次いでPDSに透析してカップ リングしていない光基を除去した。上清f 260nm、 280nm、および 462nmで分光法的に測定して光基/蛋白比を分析した。
2、 レンズ表面に対する生物適合性剤の光カツプリング上記のようにして得ら れた光標識生物適合性剤を第4表記載のコンタクトレンズ材料に250−100 0 pmole7コンタクトレンズの濃度で加えた。溶液をコンタクトレンズ上 に暗黒下、室温で3時間吸着させた。次いで光標識剤を適当な波長で(ANPで は450nm、 BBAおよびnBBA誘導体では520nm)12時間、光分 解によってプラスチックに共有結合させた。光分解後、コンタクトレンズ15X 5dの正常な食塩液(α85%NaCt)で洗浄して共有結合していない基を除 去した。
放射性標識基をレンズ材料にカップリングし、レンズ片全テトラヒドロフラン、 次いでDMSOで処理して放射性標識?固体表面から放出させることができる。
シンチレイション剤を加え、液体シンテレイション分光法によシ生物適合性剤/  cm”k測定した。代表的な結果を第4表に示す。
第4表 種々の;ンタクトレンズ材料上の生物適合性材の負荷vI!度 ANP−1000ポリ塩化ビニル 19.96 19!96 22.86%ソ7 スビン(ポリマコン) 3五45 B3.45 12.95%パーマフレックス  33.97 3五97 12.90%ビスタマーク 34.26 54.26  1&20%リドフィルコン 6&12 6五12 24.30%シリコン 3 3.97 3&97 4.80%率傘ポリマコン ボタン 2408.60 2 40&60 38.23%ANP−4000ソ7スビン(ポリマコン) 27. 06 10B、24 1CL50%パーマフレックス 42.86 17t44  1L50%シリ:=+ン 17CL60 682.40 2170%*$ポリ マコノ ボタン 1574.00 629400 25.00%ニトロBBA− ポリ塩化ビニル 2L20 4&40 2660%パーマフレックス 8.21  16.42 3.20%シリコン 95.61 19122 15.50%申 串ボリマコ/ ボタン 5758.00 7476.00 5L45%BBA− 2000シリコン 115.20 226.40 15.60%斡ボリマコンポ メ7 4035.10 8+170.20 64.50%傘 値は10試なの平 均ケ 中本 ポリマコノボタンは表面積ではなく全容積、iに基く。
ンフスビン(5ofspin )コンタクトは水分約38.6%を持つポリマコ ン(ポリメタクリレート)でつくられ、バクシェ アンド ロン、インコーホレ イテッド(Bausch & Lomb、 Inc、 )の商標付製品である。
パーマフレックス(Permaf lex )コンタクトは水分約74%を持つ ポリメタクリレートからつくられ、コーパービジ、7、インコーホレーテッド( Coopervisicn。
Inc、)の商標付製品である。
ビスタマーク(Vistamarc )コンタクトは水分約58%を持つポリメ タクリレートからつくられ、ジョンソン アンド ジ冒ンソン(Johnson  & Johnson )の商標付製品である。
リドフィルコン(Lidofilcon )コンタクトは水分的70%金持つポ リメタクリレートからつくられ、パウシェ アンド ロン、インコーホレイテッ ド(Bausch& Lomb、 Inc、 )の製品でわる。
第4表の値は平方センナメートル表面積当シのpmole生物適合性剤またはn flon”で表わされている。
カップリング効率は260 pmole/(−生物適合性剤/コンタクトレンズ 材料、710 pmole/3++生物適合性剤/シリコン、および660 p mo I e /a!12生物適合性剤15I3ポリマコンボタンの添加に基く 。ANP−ヒアルウロネートはシリコンに対し557 pmo l e /cl rL2およびポリマコンボタンに対し1655 pmo l e 、/@*で加 えた。ハイドロゲルコンタクトレンズ材料に対しn BBA−シェフよシλNF −誘導体の万が高い負荷密度でカップリングした。
この結果はシリコン化合物では逆になり念。
& インビトロ(試験管内)@着試験 人工ヒト涙液會、ここに参考文献としたビー、ビー。
グルア、「涙装置」、アドシーの眼の生理学:臨床応用(アール、エイ・モーゼ ス編)、シー、ブイ、モスビー カンパニー、セントルイス ミズリー(198 1年) (B、 P、 Gloor、 ’The Lacrimal Appa ratus@in人dlev’s Physiology of the Ey e : C11nical Appli−cations (R,A、 Mo5 es、 ed、 )、 c、 v、 Mo5by Co、。
8f、 Louis、 MO(1981) )に記載されている配合に従って調 製した。この文献に示されているように、ヒトの涙に存在する主要蛋白は血清ア ルブミン(H8A)、ガンマグロブリン(HGG)およびリゾチーム(LYZ) である。ヒトの涙に存在する主要なステロールはコレステロールとコレステロー ルエステルである。
蛋白成分を、ここに参考文献としたエフ、ジエントフト及びディー、シー、ディ アポ−/、ジャーナルオブ バイオケミストリー254巻4359−4365頁 (1979年) (N、 Jentoft and D、 C,Dearbor n、 Journalof Biochemistry Vol、 254 :  4359−4565 (1979) )に記載されているようにホルムアルデ ヒドおよびトリチウム標識された水素化ホウ素ナトリウムで還元的にメチル化し てトリチウム標識した。要約するとo、 1M HEPBS。
pHy、aに1■/献濃度に溶解した生物適合性剤をトリチウム標識された水素 化ホウ素ナトリウムと反応させ、22℃で2時間ゆり勤かしつつ、ホルムアルデ ヒドによジメチル化した。生成物をo、o1Mリン酸塩、0.15M塩化ナトリ ウム、PH7,4のPBSに対して透析し、ゼラチンセファローズを使った親和 クロマトグラフィーで精製した。結合した剤を1M臭化ナトリウム、α02M酢 酸ナトリウム、pH5,0テ溶出L、PBS、 pH7,4K対して透析した。
B0人工涙液の調製 上記の放射性標識蛋白質を人工涙液の調製に使用した。放射性標識した蛋白質の 1種またはトリチウム標識されたコレステロールを各人工涙液混液に含ませた。
他の成分は放射性標識されていない。コンタクトレンズ材料を人工涙液中に37 ℃で1週間、ゆるやかにゆすシながらインキユベートした。終了後、レンズ材料 6o、as%NaCtの5 X 10 dで洗浄した。次いで、レンズ材料に吸 着した蛋白質の量を液体シンチレイシ璽ン測定で分析した。
インビトロ蛋白沈着の結果を第5表に示す。全蛋白質沈着の減少はANT−10 00−OH修飾ソフスピンレンズで85%に達した。各生物適合性剤は対照コン タクトレンズ材よシ高いか、同じレベルであったが、ANP−1ooo−OH被 覆ポリマコンボタン、ANP−4000−OH被覆ポリマコンボタンおよびAN P−ヒアルウロネート被覆ポリマコンボタンを除くすべてのレンズ材料で全体の 蛋白量は減少していた。成績の悪いものはすべてポリマコン材料そのものについ てでろシ、これはソフスピンレンズのようなポリマコンコンタクトレンズと異っ て反応しているようでおった。全体的に見て、これらインビトロ蛋白沈着試験に より、1週間でコンタクトレンズ材料上に人工涙液からおこる蛋白沈着に有意に あるいは劇的に減少してい次。
インビトロのコレステロール沈着試験結果を第6表に示す。人工涙液中に7日間 インキエペイトした後のコレステロール沈着量はポリ塩化ビニルの場合:す83 %減少していた。ポリマコンポタン以外のすべての型のコンタクトレンズでコレ ステロール沈着の減少が見られ穴。この場合もこれらの材料は同じポリマーでつ くられたコンタクトレンズと興る反応をする。
第6表 人工涙液からのコレステロール吸着、 SHコレステロール 対 照 ポリ塩化ビニル 、096 100 72.9ソ7スビン 、091  100 パーマフレツクス 、196 100 ビスタマーク 、032 100 リドフイルコン 、055 Ne。
シリコン 、103 100 ポリマコンボタン 、215 100 ANP−1000ポリ塩化ビニル 、026 27.1 72−9ソフスピン  、075 82.4 17.4パーマフレツクス 、134 6B、4 5t6 ビスタマーク 、028 B7.5 12−5リドフイルコン 、046 Bi 2 111シリコン 、086 a4516.5 ポリマコンボタン 、245 113.9 ”(13,9)ANP−4000ポ リ塩化ビニル 、016d 17.3 82.7ソフスビン 、101 11α 9 (ICl3)パーマフレックス 、154 6EL4 5t6ビスタマーク  、023 719 2&1シリコン 、10J 10α9 (Q、9)ポリマ コンポタン 、248 115.3 (15,3)nBRA−&s7 ポリ塩化 ビニル、03B 39.6 +5cL4ソフスビン 、138 15t6 (5 16)パーマ7レツクス 、154 a五7 1&35シリコン 、072 6 9.9 5α1ポリマコンボタン 、14B 6B、8 5t2BBA−ジメフ  ポリ塩化ビニル 、0214 2’1.5 77.7シリコン 、107 1 0五8 (五8)ポリマコンポタン 、21 1([9(&?)ANP−ジメ7  ポリ塩化ビニル、02B 29.2 7(12ポリマコンボタン 、238  11α6 (1α6)傘 値は1D試行の平均値 量率 括弧内の値はコレステロール@着の増加を示す。
C,アミノ酸分析 対照および表面修飾したレンズ″t37℃で1週間、ゆるやかにゆすシながら人 工涙液中でインキエペイトした。レンズQ5X10mlのα85チNaCjで洗 浄し、6 NHCjで加水分解した後、加水分解物をアミノ酸分析機によって標 準的なアミノ酸分析を行った。対照と表面修飾したレンズの全アミノ酸含量をた がいに比較した。全アミノ酸含量のの減少は蛋白質吸収の減少を示す。
酸水解シたコンタクトレンズの全アミノ酸分析を第8表に示す。これらの結果は 全アミノHt−nmo l e /dで示している。これらの結果から、ソフス ピンボリマコンレンズの人NP−1ooo−OR,ANP−aooo−0)iお よびnBBA−シェフ修飾は人工ヒト涙液[7日間インキ瓢ベイトした後のレン ズへの蛋白質沈着を減少させることが明らかになった。
第7表 コンタクト レンズへの人工涙液沈着物の全アミノ酸分析 ソフスビン ANP−10Do 62−75 59.7ANP−400013& 272 12−4nBBA−ジx7 105J81 313対照 15に616  −−− パーマレフX ANP−100016FL714 315ANP−400021 α2071工9 nBBA−ジz 7 18 t S 02 27.5対照 249.95 ?  −−一 本 インビトロ毒性試験 上記の生物適合性レンズ材料について刺激性または毒性反応1−調べた。対照お よび生物適合性レンズをラミナーフロー(層状流)フード内で最終洗浄を行って と5%グルタミンを加えたダルベツコ修正エッセンシャル培地(抗生物質および 抗かび剤を添加)のような公知の高グルコース細胞培地の溶液中に置いた。生き ている3−5ケ月令胎仔ウシ角膜をレンズ上に置いた。
角膜の上皮表面をいくつかの試験ではレンズ表面と接触させ、他の試験でに内皮 細胞表面をレンズ表面に直接置く。この系を7−10チCO雪培養器内で37℃ 、1−2週装置いた。培養開始から種々の時間後に上皮および/または内皮細胞 の生存を染色法で測足した。
& 共有結合の安定性のインビトロ試験表面修飾したポリマコン(ポリメタクリ レート)′に酵素クリーナー(パパイン)、熱殺菌および化学殺菌(塩化ナトリ ウム、ホウ酸ナトリウムおよびホウrRヲ含む緩衝化した水溶液)処理すること によって共有結合の安定性を調べた。これらの結果を第8表に示す。
第8表 クリーニング殺菌操作に対する共有結合の安定性 生物適合性剤 処 理 pmole/cms 残存チANP−1000無処理  851 100酵素クリーナー 862 100 煮沸 761 9t6 化学クリーナー 721 8&8 ANP−4000無処理 1574 100酵素クリーナー 2012 100 煮沸 2092 100 化学クリーナー 1564 99.4 nBBA−2000無処理 1732 100酵素クリーナー 1785 10 0 煮沸 1795 10G 化学クリーナー 112? 6S、2 BBA−2000無処理 1651 10G酵素クリーナー 1996 100 煮沸 1619 9a1 化学クリーナー 1409 85J ANP−ヒアルウロネート 無処理 300 100酵素クリーナー 317  100 煮沸 540 100 化学クリーナー 507 100 量 値Fi10試行の平均値 共有結合は酵素的洗浄と熱殺菌に対して100%安定であった。化学殺菌に対し てANP−ヒアルウロン酸以外は生物適合性剤の幾分の損失があった。
瓜 生物適合性のインビボ(生体内)試験予備的なインビボ生物適合性試験をウ サギ系で行った。少くとも24匹の動物を各試験に使用した。ウサギの眼に合う ようにデザインしたぶ膜レンズをこの試験で使用した。ウサギには次のスケジュ ールでレンズ′t−着用させた。
6匹のウサギ 左眼はレンズなし。右眼に対照のレンズ。
6匹のウサギ 左眼に対照のレンズ。右眼に物理的に処理したレンズ(表面修飾 レンズ と同じ物理的処理をしたが、生物適 合性剤で被覆していない)。
12匹のウサギ 左眼に対照のレンズ。右眼に表面修飾したレンズ。
ウサギの眼にし/ズf、r ’A着する前に、ケラタミン/キシラジンによシク サギを麻酔した。メチ、シセルロース/正常食塩液湿潤液で1時間毎に与えて服 とレンズの適当な潤滑性を保った。コンタクト レンズを8時間7臼装着させた 。適当な時間、レンズ着用後、スリットランプと螢光染料法でウサギを検査した 。眼刺激の程Kk、参考文猷としたティー、オウ、マクドナルド及びジェイ、エ イ、クヤダック、「眼刺激」、アドバンシズインモダントキシコロジ−4巻16 2−166頁(1977年) (T、 0. McDonald and J、  A、 ShadduckToxicology、 Vol、 4. pp 1 62−166(177))K記載されているマクドナNビーシャダック(McD onald −8hadduck )スケールによってグレード付を行った。マ クドナルビーシャダック法では、結膜充血、結膜肥厚、眼脂、水性発赤、虹彩異 常および角膜混濁およびその他の病状をロー4のスケールでグレード付けし、そ の際、0は正常、+4が異常が最高とした。
インビボのウサギ試秋結果t−亀9表に示す。ウサギについてのマクドナNビー シャダックスコアを表に示した。これらの結果についてマンーホイットニー(M ann −Whi tuey ) U検定を行い、表面傷mおよび対照レンズ間 に統計学的に有意差が認められなかった< p<α05)。
したがって、これらの検定がら、このウサギにおける4日間の試験で、表面修飾 レンズの結膜充血、結膜肥厚、眼脂、水性発赤、虹彩異常、角膜混濁−パンヌス 血管新生、上皮由来損傷に対照レンズに比較して差に認められないことが明らか になった。対照および修飾レンズで見られた刺激はウサギのコンタクトレンズへ の耐性発現と関連しているようであった。
第9表 インビボのウサギ試験におけるマクドナルビーシャダック法の平均スコ ア 第1日 第2日 第3日 第4日 ウロキナーゼのカップリング t 光標識アルブミンの調製 血清アルブミン(イヌ)t−[LIMホウ酸緩衝液、pH9、OK溶解した。D MFに25”l/dに溶解した4−アジド−2−ニトロフェニル−6−アミノカ プロイル−N−オキシスクシンイミド(ANP−EAC−NO8)溶液をアルブ ミンに対してANP−EAC−NO8が10倍七ル過剰になるような量を、暗黒 下、室温で攪拌しつつ注射器で122時間けてアルブミンに加えた。次いで、こ の溶液を暗黒下、1Jのリン酸緩衝化食塩液(PBS)に対しての透析を3回行 った。透析後、溶液を遠心分離して不溶物Jjiiヲ除去した。1/100に希 釈して47011mでの吸収を分光学的に測定してANP/アルブミン比を測定 した。
2 ポリウレタンチューブへのアルブミンの光カップリング ポリウレタンチューブをジオキサンに30秒間浸漬し、直ちに脱イオン水ですす いだ。このエツチングしたチェーンを暗黒下、室温で攪拌しつつ少くとも2時間 、光度応性アルブミン溶液に浸漬した。次いで、チェーンを暗黒下で少くとも1 0分間、風乾し、次いで少くとも1時間、強烈な可視光11i、に露光した。光 度応性アルブミンへの浸漬、乾燥および光反応を2回繰返し、最後は浸漬を一夜 行う。次いでチェーンを室温で1時間、L ON NaCJで洗浄した。NaC j溶液は1時間の間に少くとも1回交換した。
五 ボリクレタンチェープ上のフルブミ/へのへパリのカップリング アルブミンーポリウレタンチェープを脱イオン水N0idに浸漬した。1−エチ ル−3−(5−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)200”F t−水に溶解し、pHをI N)icjで4.OK調整した。ヘパリンsowt tを含む水1−’1i−EDC溶液に加えpHを再び1NHCjでtoVclI @した。浸漬したポリウレタンチューブを含む溶液を室温で2時間攪拌し、その 後、更にEDCを20019を加えた。反応を室温で一夜、続け、次いでチェー ンをPBS中ですすぎ、カップリングしていないヘパリンと反応副生成物を除去 した。
血清アルブミンを固定化したポリウレタンチューブをCL I M リン酸緩衝 液、pliZoに溶解したL25チグルタルアルデヒドに室温で15−18時間 浸漬した。次いで、チェーンを脱イオン水中で30分間洗浄し、その間、少くと も一回水を交換した。ポリウレタン−アルブミン−グルタルアルデヒドを次に( LIMホウ酸緩衝液、pHtOに溶解したウロキナーゼ溶液(&5 uajts /−12−3w9/d)に浸漬し、4℃で一夜攪拌した。チェーンをPBSで4 時間すすぎ、その後、ウロキナーゼ活性を測定した。
ポリウレタンとポリヘマの二種のポリマーを固体表面として使用し友。修飾表面 は1−10岬ヘパリン/cd。
CL6−L5qウロキナーゼ/cIIを持っていた。
実施例4 固体表面へのフィルムのカップリング 被覆フィルムの形成と表面へのその共有結合ANPNビールウロン酸のvA製 ヒアルウロン酸の光標識誘導体(ANP−EAC−シェフアミン、BBA−シェ フ7ミンおよびニトロBBA−シェフアミン)を前述のようにして調製した。
光反応性被覆材からフィルムをり〈シ、暗黒下にコンタクトレンズの表面上に置 く(浸漬して乾燥による)。
生体用材表面への共有結合および分子間架橋によるフィルムの強化を照明によっ て行りた。
もうひとつの実施例において、人工股関節2ANP−EAC−ジェ7アミンーヒ アルウa y @ ((L 1 +、 1 ”F / ml )に暗黒下で3時 間浸漬した。これを溶液から取シ出し、乾燥して人工関節上に被覆材料の薄いフ ィルムを形成させた。次いで、フィルムを関節に対し、4℃で8時間、400乃 至450nmで照BAを当てて共有結合させた。次に、関節を生理食塩液ですす いで未カップリングのANP −EAC−シェフアミン−ヒアルウロンi1に除 去した。骨に・結合したヒアルウロン酸は摩擦を低減し、関節領域での骨の磨耗 を減らす。
ウシ血清アルブミン100m+19を2−の(LIMホウ酸緩衝液、pH9に溶 解した。ANP−AUD−NO814qを50μjのジメチルホルムアミド(D MF)に溶解し、このANP−AUD−NO8浴液をB8A溶液に対し、暗黒下 、室温で十分攪拌しながら15時間かけてゆっ〈シと加えた。更に5乃至4時間 攪拌した後、溶液を(LIMホウ酸緩衝液pH9に対し暗黒下で24時間透析し 、この間少くとも4回、各2jの緩衝液を交換した。透析したARP−BSAを 暗黒下テパラフィンフイルム上にピペットで100μ!置き、乾燥させた。フィ ルムが乾燥した後、ホウ酸緩衝液、pH9中のt25%グルタルアルデヒド10 0μft−IEねて載せ、暗黒下、室温で1時間インキエベイトした。次いでフ ィルムをパラフィンフィルム上で水をゆっ〈シと滴下して洗浄し、水を流してお く。この洗浄を1時間行りた後、フィルムを再乾燥して、注意深くパラフィンフ ィルムからフィルムを持ち上け、プラスチック表面に移す(例えばボリクレタン )。プラスチック表面上で、フィルムを再び20多ジオキサン含有水で湿らせ、 暗黒下で再乾燥した。プラスチック表面上のフィルムを4℃で4時間、強烈な可 視光線に無光してフィルムを表面に結合させるが、この間表面の過熱を防ぐため にファンで通気した。
本発明の望ましい実m慾様を記駆したが、本発明の主旨、特許請求の範囲から離 れることなしに、種々の変更、適応および修飾を行うことができることを銘記す べきである。
国際iIl香躬失 1.11.1、。16.1..1.17..22. 二:フ1p+gpτ/n二 5−8

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.生体用材の固体表面、生物適合性剤の分子、並びに、活性化により固体表面 に共有結合できる光化学的反応性基と生物適合性剤の分子に結合できる別の反応 性基で、一方の基は他方の基が応答する刺激に応答しないようなものを持つ化学 的連結基を使う方法であって、連結基の一方の基を活性化して反応させるように し、そして 他方の反応性基を活性化して連結基を固体表面に共有結合させて固体表面を効果 あるように遮蔽するに十分な密度の生物適合性剤の分子を与え、生物適合性の効 果のある表面を与えることを特徴とする、望ましい生物適合性表面を持つ生体用 材を得る方法。
  2. 2.別の反応性基が熱化学的基である請求項1記載の方法。
  3. 3.別の反応性基が光化学的基である請求項1記載の方法。
  4. 4.固体表面が実際的に熱化学的反応性である請求項1記載の方法。
  5. 5.固体表面に共有結合され、また生物適合性剤の分子に共有結合された光化学 的反応性基の残基で、一方の基は他方の活性基が応答する刺激に応答しない別の 反応性基の残基を含む化学的連結基残基により生物適合性剤の離れた分子を固体 表面に共有結合させ、生物適合性剤の個々の分子はたがいに十分に近接していて これらの分子が固体表面を効果あるように遮蔽して生物適合性の効果ある表面が 得られるようになっている、生物適合性剤の分子を持つ固体表面を有する生物適 合性器具。
  6. 6.固体基質が実際的に熱化学的に非反応性でちる請求項5記載の器具。
  7. 7.生物適合性剤が細胞付着因子である請求項5記載の器具。
  8. 8.細胞付着因子がラミニンまたはフィブロネクチンである請求項7記載の器具 。
  9. 9.生物適合性剤が生長因子である請求項5記載の器具。
  10. 10.生長因子が内皮生長因子、上皮生長因子、造骨細胞増殖因子、線維芽細胞 増殖因子、血小板誘導生長因子、神経生長因子またはアンジオグニン生長因子で ある請求項9記載の器具。
  11. 11.生物適合性剤がコラーゲンである請求項5記載の器具。
  12. 12.生物適合性剤がアルブミンである請求項5記載の器具。
  13. 13.固定表面が重合体性基質である請求項5記載の器具。
  14. 14.重合体性基質がポリクレタン、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、ポリ アミン、ポリーテトラフルオロエチレン、ポリ(P−フェニレンテレフタルアミ ド)、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレー ト、ポリアクリルアミド、ポリイミン、ポリエステル、ポリエチレン、セルロー スまたはシリコンである請求項13記載の器具。
  15. 15.器具が血管グラフトチューブ、透析チューブまたは膜、血液酵素供給器チ ューブまたは膜、血液バツグ、カテーテル、縫合糸、軟質または硬質組織補綴、 合成補綴、人工器官、コンタクトレンズまたは眼内レンズを含む請求項5記載の 器具。
  16. 16.固体表面、生物適合性剤の分子、および、固体表面に共有結合され、また 生物適合剤の分子に共有結合された光化学的反応性基の残基で、一方の基は他方 の反応性基が応答する刺激に応答しない別の反応性基の残基を含む化学的連結器 残基を持ち、その残基により生物適合性剤の離れた分子を固体表面に共有結合さ せ、生物適合性剤の個々の分子はたがいに十分に近接してい、これらの分子が固 体表面を効果あるように遮蔽して生物適合性の効果ある表面が得られるようにな っている生物適合性レンズ。
  17. 17.レンズがコンタクトレンズであり、生物適合性剤が親水性重合体である請 求項16記載のレンズ。
  18. 18.親水性重合体がポリエチレングリコール、ヒアルウロン酸、メチルセルロ ース、コラーゲンまたは硫酸コンドロイチンである請求項17記載のレンズ。
  19. 19.生物適合性剤がプロティナーゼである請求項16記載のレンズ。
  20. 20.プロティナーゼがパパインである請求項19記載のレンズ。
  21. 21.生体用材の固体表面、および、たがいに結合して生物適合性フイルムを形 成している生物適合性剤の分子て、そのフィルムはフイルムに共有結合された反 応性基と活性化により固体表面に共有結合できる光化学的反応性基の残基を持つ 化学連結基を有しているものを使用した、光化学的反応性基を活性化してフィル ムを固体表面に共有結合させることを特徴とする、望ましい生物適合性表面を持 つ生体用材を得る方法。
  22. 22.固体表面に共有結合し、また生物適合性剤のフィルムに共有結合した光化 学的反応性基の残基で、一方の反応性基は他方の反応性基が応答する刺激に応答 しない別の反応性基の残基を含む化学的連結基であって、それによりフィルムを 固体表面に結合するものを有する生物適合性フイルムを形成するように、たがい に結合した生物適合性剤の分子を持つ固体表面を有する生物適合性器具。
  23. 23.フィルムがアルブミンである請求項22記載の器具。
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