JPH04215760A - 医療用器具およびインプラントの被覆方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガイドワイヤー、ス
テント、各種インプラント（移殖片）などの、生体内へ
の挿入または刺入を容易にし、また、生体とのなじみも
しくは適合性を改善するための、粘膜状材料による被覆
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体内に挿入又は刺入して使用す
るガイドワイヤーや各種のステントなどの表面は、ステ
ンレス鋼やこれを弗素樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレ
タン、塩化ビニル樹脂などの疎水性樹脂で被覆したもの
が多く使用されて来た。これらの表面をもった医療用の
棒状又は管状の器具を生体内に挿入又は刺入する際には
、乾燥状態では摩擦抵抗が極めて大きいために挿入が困
難であるとか、生体に大きな苦痛を与えるなどの欠点が
あった。これらの欠点を改善する目的で、多くの場合こ
れらの器具の表面に油状又はクリーム状などの潤滑剤を
塗布して使用されているが、効果的にも不完全である上
、感染を招く可能性が大きいとか、操作上も煩雑となる
などのため改善の要求が強かった。

【０００３】また、各種のセラミックスや合金などの表
面をもつインプラント表面用被覆剤については、長期間
の組織適合性、生体内における耐久性の維持などの点で
、従来の材料には満足なものがなかった。

【０００４】これに対して、近年、下塗り剤を施した上
に親水性の材料を塗布し、両者を化学反応によって結合
する方法が提案されてはいる（例えば特開昭６０ー２５
９２６９号公報、特開昭６１ー４５７７５号公報）が、
この化学反応は不完全になり易いため均一な表面を得難
いとか、新しく設けた親水性の樹脂層中に反応性の高い
薬物が遊離の状態で残存し易いため、安全性の点で万全
を期し難いとか、連続性被膜により届曲性が阻害される
などの問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来から
このように問題が残されていた、体内に挿入、刺入、又
は埋入して使用する各種の医療用器具に対して、湿潤下
で極めて大きな潤滑性を示し、安定な化学結合によって
固定され優れた安全性と組織適合性を有する被覆層を持
った医療用器具やインプラントを提供することを目的と
したものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、生体内に挿
入、刺入、または埋入して使用する金属製またはセラミ
ックス製の、各種の医療用器具またはインプラントに対
して、ポリマー材料により先ず島状の非連続性塗膜から
なる下塗りを施し、その表面層に対して、親水性ビニル
モノマーの１種又は２種以上、あるいはこれに少なくと
も１種のジビニル又はトリビニル以上の多官能性ビニル
モノマーを添加しグラフト共重合せしめるか、又は酸化
エチレン、もしくはこれに対して疎水性の酸化オレフィ
ンの１種又は２種以上を添加しグラフト共重合せしめる
ことを特徴とする医療用器具の被覆方法である。

【０００７】この発明における医療用器具やインプラン
トとしては、線状、棒状、チューブ状の他、各種形状の
チタン、ステンレス鋼、形状記憶合金などの金属材料製
品があり、ヒドロキシアパタイト、ジルコニア、アルミ
ナはじめ各種のセラミックス製品がある。

【０００８】この発明において用いられるグラフト共重
合の開始手段としては、棒状や管伏をはじめ各種の形状
の医療用器具やインプラントの表面に対して、余すとこ
ろなく植毛するがごとく、均一かつ緻密にビニルモノマ
ー又は酸化オレフィンモノマーのグラフト共重合反応を
開始せしめることができ、これによって生成した各グラ
フト分子鎖が、その基材面に共有結合によって強固に結
合されており、安全性の高い粘膜状の表面層を賦与する
ものであることが必要である。ビニルモノマーのグラフ
ト重合によってこのような機能と安全性とを与えること
ができるものとして、放射性同位元素を用いるγ−線照
射法があり、広く使用されている。また、各種の加速機
を用いる電子線照射法、グロー放電法、及び各種紫外線
ランプを用いる紫外線照射法があり、これらを前照射も
しくは同時照射していずれも同様に使用することができ
る。

【０００９】一方、酸化オレフィン系モノマーに対して
は、表面層に予め−ＮＨ２、−ＮＲＨ（Ｒ：−ＣＨ３、
−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７などの各種アルキル基もしくは
フェニル基）などの塩基性基、又は−ＣＨ２（−）、Ｃ
ＲＨ（−）、（Ｒ：−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７
などの各種アルキル基もしくはフェニル基）、−ＣＨ２
（−）、−ＣＲＨ（−）、（Ｒ：−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５
、−Ｃ３Ｈ７などの各種アルキル基もしくはフェニル基
）などの陰イオン性残基を化学結合せしめておき、これ
らの活性種を用いてグラフト共重合反応を開始せしめる
ことができる。

【００１０】これらの方法を医療用器具やインプラント
の製造に適用する際には、遊離の化学物質を開始剤や増
感剤として使用する場合に比較して、反応後も該医療用
器具内に残存するそれら化学物質や、それらの断片を除
去する手数が不要であるという大きい利点がある。

【００１１】この発明において親水性ビニルモノマーの
グラフト共重合用の下塗剤として使用されるポリマー材
料としては、グラフト共重合の開始手段として使用する
γ−線、電子線、グロー放電、又は紫外線によって側鎖
や主鎖が容易に切断されて亀裂を発生するなどして強度
が大幅に低下し、あるいは劣悪な耐水性などのために該
医療用器具やインプラントの表面から剥脱するというよ
うなもののほか、毒牲を有するものや、これらの放射線
などの照射によって毒性物質を発生して遊離するもの、
上記各種線源への暴露によって全く変化を生じずグラフ
ト共重合の開始に必要なイオン、ラジカル、イオンラジ
カルなどの活性種を発生しないもの、および被覆すべき
医療用器具やインプラントに対して接着性がないものを
除けば、一般には親水性の各種モノマーのグラフト共重
合用下塗剤として各種の樹脂を使用することができる。

【００１２】このような樹脂としては、例えばポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテンなど
の各種ポリオレフィン樹脂のほか、これらをアクリル酸
エステルや無水マレイン酸などの極性モノマーとの共重
合により変性して接着性を改善した樹脂、アクリル樹脂
、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ＥＶＡ（エ
チレン−酢酸ビニル共重合体）、ＥＶＡに塩化ビニルを
グラフト共重合せしめた樹脂、ポリスチレン、ＡＳ樹脂
、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、各種
の弗素樹脂などのビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エ
ポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、ＰＥＴ（
ポリエチレンテレフタレート）及びＰＢＴ（ポリブチレ
ンテレフタレート）樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ア
ルキッド樹脂などの各種合成樹脂のほか、ＥＰＴ（エチ
レン−プロピレンターポリマー、ＳＢＲ（スチレン−ブ
タジエンゴム）、ＢＲ（ブチルゴム）などの各種合成ゴ
ム、天然ゴムなどの各種ゴム状高分子物質、コラーゲン
、アルブミン、酢酸セルローズ、キトサン、フィブロイ
ンなどの各種天然高分子物質もしくはこれらの変性物が
ある。

【００１３】また、ポリ酸化エチレンなどの酸化オレフ
ィンモノマーのグラフト共重合用下塗剤として使用可能
なポリマー材料としては、安全性が高く、耐水性があり
、上記のような塩基性基や陰イオン性基を表面層に有す
るものがあり、ポリリジン、ポリエチレンイミン、ポリ
プロピレンイミン、アルブミンなどの各種の水溶性ポリ
アミンポリマーを多官能性のアルデヒド、イソシアナー
ト、カルボン酸などの架橋剤により架橋して不溶化した
もの、エポキシ樹脂用硬化剤として用いられるダイマー
酸のオリゴエチレンイミン誘導体などの各種ポリアミン
の樹脂状物もしくは油状物を、エポキシ樹脂もしくはウ
レタン樹脂プレポリマーと反応せしめて不溶化させた塩
基性残基含有樹脂があり、また、上記の親水性ビニルモ
ノマーのグラフト共重合用下塗剤として使用される各種
ポリマー材料表面に、窒素またはアンモニアプラズマを
照射してアミン残基を導入して使用することもでき、フ
ェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ジ
アリルフタレート樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂な
どの樹脂が含有するフェニル基をハロメチル化した後、
アルカリ金属と反応せしめるなどの方法により合成した
陰イオン性基含有樹脂などの樹脂がある。

【００１４】この発明において用いられる親水性ビニル
モノマーとしては、アクリルアミド、メタクリルアミン
、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリル酸ヒドロキシエチル
、メタクリル酸ヒドロキシエチル、エチレングリコール
のオリゴマーもしくはエチレングリコールとプロピレン
グリコールの共オリゴマーの、アクリル酸エステルもし
くはメタクリル酸エステル、各種の単糖類又は多糖類に
、直接又はエステル結合、エーテル結合、ウレタン結合
、アミノ結合などによりエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレン
グリコール、エチレンイミン、ジエチレンイミン、プロ
ピレンイミンなどのスペーサーを介してアクリロイル基
、メタクリロイル基、ビニル基などの反応性基を結合せ
しめて得られる各種の親水性の大きいモノビニル化合物
のほか、メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコ
ールもしくはその各種オリゴマー、共オリゴマーのジア
クリル酸エステルもしくはジメタクリル酸エステルなど
の親水性のジビニル化合物、トリメチロールプロパンも
しくはグリセリン、それらにエチレングリコール、その
各種オリゴマーもしくは各種の共オリゴマー鎖を結合せ
しめた３又は４以上の多価ポリオールをエステル化して
得た多官能性アクリル酸エステル又はメタクリル酸エス
テルなどがあり、親水性が高いオリゴエチレングリコー
ルの比較的高分子量のものをベースにしたアクリル酸エ
ステル、メタクリル酸エステル、ジアクリル酸エステル
、ジメタクリル酸エステルなどの群からなるビニルモノ
マーなどがある。

【００１５】また、親水性の大きいポリマーを与える酸
化エチレンをモノマーとして使用することもできるが、
これと併用することができる変性剤としての、親水性の
より小さい酸化オレフィンとしては酸化プロピレン、オ
キセタン、テトラヒドロフラン、１，４−及び１，３−
ジオキサン等の環状エーテル型モノマー類があり、ビス
フェノールＡジグリシジルエーテル系の各種エポキシ樹
脂プレポリマーはじめ、フタル酸ジグリシジル、３，５
−ジグリシジルオキシフェニルグリシジルエーテル、メ
タクリル酸グリシジルオキシフェニルなどの各種の多官
能性モノマーを挙げることができ、これらを併用してポ
リ酸化エチレンを変性することができる

【００１６】こ
こに記載したこれらの各種モノマーは、この発明を実施
してなる医療用器具やインプラント表面の親水性を大き
くする上で特に有効であり、これらのモノマーのみを単
独又は複数種組合せて使用するほか、他種の分子量が低
く反応性に富んだモノマーを併用して、グラフト共重合
の際の反応速度や該医療用器具やインプラント表面の諸
性質を改良して使用することができる。

【００１７】

【作用】この発明を実施して得られる極めて大きい親水
性を有するグラフト共重合体層は、吸水した状態におい
ては優れた潤滑性や組織適合性を示す粘膜状の表面性状
を呈し、このような被覆層を設けることによって該医療
用器具の挿入を極めて容易ならしめるものであり、この
ため挿入部位の侵襲を最小限にとどめるとともに、患者
の苦痛を軽減することを可能にしたものであり、また、
各種のインプラントの埋入に対しても、内臓、血管、筋
肉、皮膚などの柔軟性の組織と接する表面にあっては、
金属やセラミックスの表面を改変して、これらが接する
組織との親和性や組織適合性を改善する効果を有するも
のである。

【００１８】この発明を実施して得た、大きい親水性を
有するグラフト鎖層は、生体における粘膜と同様に多数
の水分子をその分子鎖のまわりに吸着した状態で安定化
したものから構成されているため、この層は生体の粘膜
表面と同様にヌルヌルした感触を呈するものであり、強
度の点でもこの層を形成する親水性のグラフト鎖は、そ
の主鎖が下地樹脂から直接モノマーの連鎖重合により成
長して形成されたものであり、これらのグラフト鎖に結
合した−ＯＨ、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯＮＨ２など
の各種の親水性基を有する残基やオリゴマーからなる側
鎖が水分子を強く抱含して安定化するため、該被覆層は
強靭な粘膜性状を呈するものである。

【００１９】

【実施例】以下に、実施例を用いてこの発明を説明する
。

【００２０】〔実施例１〕 直径０．２５ｍｍのステンレス鋼の細線を巻いて外径１
．２ｍｍとしたラセン状ガイドワイヤーに、最大粒径０
．０３ｍｍ、平均粒径０．０２ｍｍの酸無水物を硬化剤
としたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂粉体塗料を、静
電流浸型塗布装置により塗布し、２５０℃で１時間焼き
つけて島状の非連続性塗膜を形成せしめた。

【００２１】これをポリ袋に入れて窒素置換してシール
し、電子線加速機により加速電圧１．５ＭｅＶ、電流１
Ａで１回、裏面を上にしてさらに１回、各１０Ｍｒａｄ
照射し、直ちに袋から試料を取出し、２．０％のアクリ
ルアミド水溶液を入れた筒型容器中に沈め、窒素雰囲気
下で封管し、静置して８０℃で反応させた。２時間後に
水冷して反応を停止し、ゲル状物をかき出した後、試料
をとり出し、超音波洗浄機を用いて水洗した。

【００２２】〔実施例２〕 実施例１で使用したラセン状ガイドワイヤー表面に、同
例と同様にして最大粒径０．０７０ｍｍ、平均粒径０．
０４５ｍｍのナイロン樹脂粉末を付着せしめ、２５０℃
で２０分間焼付けて島状の非連続性塗膜を形成せしめた
。内径１５ｍｍのガラス管に入れた２％のアクリルアミ
ド水溶液中にこれを沈め、窒素ガス置換した後封管し、
静置下に６０ＣＯを用いて１×１０５Ｒ／ｈで０．５Ｍ
Ｒのγ−線の同時照射によりグラフト共重合を行なった
。反応後、副生したホモポリマーをかき出し、ガイドワ
イヤーを抜き出して超音波洗浄機を用いて洗浄した。

【００２３】〔実施例３〕 ステンレス鋼製の心臓ペースメーカー容器の外表面に、
実施例１で使用したエポキシ樹脂粉体塗料を、静電スプ
レー装置により島状に吹き付け、同例と同様にして焼き
付け、高圧水銀ランプを用いて空気中で３Ｊ／ｍ２の紫
外線を満遍なく照射した。これをセパラブルフラスコ中
で、精製ジメチルスルホキシド中、メタクリル酸グルコ
シルエチルの２０％溶液中に沈め、窒素気流中４０℃で
６時間静置し、グラフト共重合せしめた。副生ホモポリ
マー中から該容器をとり出し、超音波洗浄機を用いて洗
浄した。

【００２４】〔実施例４〕 直径４０ｍｍ、厚さ３ｍｍのヒドロキシアパタイト円板
に、実施例３と同様にしてグラフト共重合物被覆を設け
た。

【００２５】表１に実施例で作成した粘膜状被覆物を、
軟質塩化ビニルおよびステンレス鋼表面と比較、評価し
た結果を示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】上述の実施例で得られた試料表面は、潤
滑時の潤滑性の点で未処理の軟質塩ビ板およびステンレ
ス鋼板表面に比べてすぐれたものであり、かつまたラッ
ト初代線維芽細胞を試料表面で培養して細胞形態の変化
を比較した結果からは、実施例３および４で得られた表
面はすぐれた組織適合性を有することが確認された。

【００２８】これらのことから、この発明を実施して得
られる表面は、湿潤時に高い親水性を有するグラフト鎖
に多数吸着する水分子によって、医療用器具表面として
好適な潤滑性と、インプラント表面として好適な組織適
合性を獲得することができ、超音波洗浄機による水洗な
どにより残留モノマーを除去した後は、下塗剤樹脂との
化学結合によって一体的に固定されたグラフトポリマー
鎖が密植された表面が生成するため、機能性、強度、安
全性の点で極めて満足すべき医療用器具やインプラント
の被覆層を与えるものであり、この発明は極めて有意義
な発明であるということができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下塗剤として島状の非連続性塗膜を設
   け、その表面を酸化して過酸化物残基を生成せしめた後
   、ビニル系親水性モノマーをグラフト共重合せしめるこ
   とを特徴とする、金属製またはセラミックス製の医療用
   器具およびインプラントの被覆方法。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の被覆方法において、親
   水性モノマーに対して、少なくとも１種のジビニルまた
   はトリビニル以上の多官能性ビニルモノマーを添加し、
   グラフト共重合せしめることを特徴とする、医療用器具
   およびインプラントの被覆方法。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の被覆方法において、下
   地剤として表面に遊離の１級または２級アミノ基を有す
   る、島状の非連続姓塗膜を設け、ビニル系親水性モノマ
   ーに代えて酸化エチレンを使用し、単独でグラフト共重
   合させ、もしくは共重合可能なその他の酸化オレフィン
   と共グラフト共重合させることを特徴とする、医療用器
   具およびインプラントの被覆方法。