JPH06192377A - 抗血栓性ポリウレタンエラストマーおよび医療用器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリオキシエチレン(A) とポリオキシテトラ
メチレン(B) のＡ−Ｂ−Ａ型ブロック共重合体をポリエ
ーテルジオール成分としたポリウレタンエラストマーで
あって、当該ポリウレタンエラストマーにポリシロキサ
ンが導入されてなることを特徴とする抗血栓性ポリウレ
タンエラストマー。当該ポリウレタンエラストマーより
なる医療用器具。 【効果】 本発明の抗血栓性ポリウレタンエラストマー
および当該ポリウレタンエラストマーよりなる医療用器
具は、機械的強度、抗血栓性とも従来より数倍優れてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人工血管、人工臓器等の
血液と接触する医療用器具の材料として有用な抗血栓性
ポリウレタンエラストマーおよび当該ポリウレタンエラ
ストマーよりなる医療用器具に関する。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】血液と接
触する医療用器具の材料は、柔軟性、弾性、耐久性、湿
潤強度のような機械的特性が良好であることに加え、抗
血栓性を有することが必要である。さもないと、当該器
具表面で血液が凝固して血栓が形成される。

【０００３】従来、弾性を要求される医療用器具の材料
としては、主としてシリコーン、軟質ポリ塩化ビニルが
使用されてきた。しかし、これらの材料よりなる器具を
直接血液と接触させると、その表面で血液が凝固して血
栓が形成されるため、抗凝血剤（例えばヘパリン等）を
全身投与する必要がある。この場合、何らかの原因で出
血したりすると、止血しなくなるという危険性を伴う。

【０００４】ところで、ポリエチレングリコールと有機
ジイソシアネートと有機ジアミンとから得られるポリウ
レタンを医療用材料として用いることが提案されている
が、これは良好な抗血栓性を示す反面、親水性化した為
に湿潤時の強度が極めて低く、到底実用に供することは
できない。

【０００５】このように、一般に親水性化により抗血栓
性およびその他の生体親和性を向上させると、機械的強
度が低下するのを免れないため、両者のバランスのとれ
た材料を開発することが医療用材料における重要な課題
となっている。

【０００６】このような実情下、医療用材料として使用
可能な機械的特性と抗血栓性とを具備するポリウレタン
として、ポリオキシエチレン(A) とポリオキシテトラメ
チレン(B) のＡ−Ｂ−Ａ型ブロック共重合体をポリエー
テルジオール成分として用いたポリウレタン（特開昭６
１−２０４２１９号公報）が提案されている。これらは
抗血栓性、機械的強度ともに良好であるが、さらに優れ
た抗血栓性、機械的強度が要求されている。

【０００７】従って、本発明の目的は、抗血栓性、機械
的特性が一層改善された医療用器具の材料として有用な
ポリウレタンエラストマーを提供することである。本発
明の他の目的は、抗血栓性、機械的特性が一層改善され
た医療用器具を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らが鋭意研究し
た結果、下記の本発明により上記目的が達成されること
を見出した。即ち、本発明は、ポリオキシエチレン(A)
とポリオキシテトラメチレン(B) のＡ−Ｂ−Ａ型ブロッ
ク共重合体をポリエーテルジオール成分としたポリウレ
タンエラストマーであって、当該ポリウレタンエラスト
マーにポリシロキサンが導入されてなる抗血栓性ポリウ
レタンエラストマーである。また、本発明は上記抗血栓
性ポリウレタンエラストマーよりなる医療用器具であ
る。

【０００９】本発明において、ポリウレタンエラストマ
ーにポリシロキサンを導入する方法としては、ポリエ
ーテルジオール成分、ポリシロキサン、有機ジイソシア
ネートからなるプレポリマーを用いる方法と、プレポ
リマーにポリシロキサンを含有させるかわりに、鎖延長
剤としてポリシロキサン含有物を用いる方法等が挙げら
れる。

【００１０】本発明において使用される、ポリオキシエ
チレン(A) とポリオキシテトラメチレン(B) のＡ−Ｂ−
Ａ型ブロック共重合体は、一般式

【００１１】

【化１】

【００１２】（式中のａ，ｂおよびｃはそれぞれ１以上
の整数を示す。）で表され、抗血栓性、機械的性質の観
点から、数平均分子量は通常３００〜１００００、好ま
しくは５００〜８０００、より好ましくは１０００〜５
０００である。数平均分子量が３００より小さいと、得
られるポリウレタンエラストマーの抗血栓性、弾性特性
が低下する傾向があり、逆に１００００より大きいと、
得られるポリウレタンエラストマーの機械的強度が低下
し、また加工性が低下する傾向がある。

【００１３】また、当該Ａ−Ｂ−Ａ型ブロック共重合体
中のポリオキシエチレン含量は５〜９５モル％、好まし
くは１０〜７０モル％、より好ましくは２０〜６０モル
％である。このポリオキシエチレン含量が５モル％未満
であれば、得られるポリウレタンエラストマーは抗血栓
性に劣る傾向があり、また９５モル％を越えれば、弾
性、柔軟性および湿潤強度に劣る傾向がある。

【００１４】本発明のポリウレタンエラストマーとして
は、好ましくは数平均分子量が１０００〜６０００、よ
り好ましくは１５００〜４５００であって、Ａ−Ｂ−Ａ
型ブロック共重合体中のポリオキシエチレン含量が１０
〜７０モル％、より好ましくは２０〜６０モル％である
ポリエーテルジオール成分を用いて得た、分子量約２０
０００〜６００００であるものが特に好ましい。

【００１５】上記ポリエーテルジオールは、ポリオキシ
テトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）とエチレンオキ
シド（ＥＯ）を用いて、アニオン重合法またはカチオン
重合法によって製造することができる。

【００１６】有機ジイソシアネートとしては、従来ポリ
ウレタンの製造に使用されている脂肪族、脂環族および
芳香族ジイソシアネートを使用すれば十分であり、勿論
本発明の目的を達成しえる限り、今後開発されるものを
使用してもよい。具体的には、例えば４，４’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４（また
は２，６）−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ｐ
−キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソ
シアネート等が挙げられ、好ましくは４，４’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネートが挙げられる。これらは単
独で用いてもよく、また２種以上混合して用いてもよ
い。

【００１７】鎖延長剤としては、以下のものが例示され
る。プレポリマーにポリシロキサンを含有させる場合に
は、従来この分野で鎖延長剤として使用されている有機
ジアミン、有機ジオール等が挙げられ、これらをそれぞ
れ単独で用いてもよいし、混合させて用いてもよい。ま
た、鎖延長剤にポリシロキサン含有物を用いる場合に
は、ポリシロキサン単独、あるいは有機ジアミン、有機
ジオールとポリシロキサンとの混合物等が挙げられる。

【００１８】有機ジアミンとしては、通常のポリウレタ
ン製造の際の鎖延長剤として使用されているものを使用
すれば十分であり、勿論本発明の目的を達成しえる限
り、今後開発されるものを使用してもよい。具体的に
は、例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘ
キサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、ｐ−キ
シリレンジアミン、ｐ−ジフェニルメタンジアミン等の
芳香族ジアミン等が挙げられ、好ましくはエチレンジア
ミンである。これらは単独で用いてもよく、また２種以
上混合して用いてもよい。

【００１９】有機ジオールとしては、通常のポリウレタ
ン製造の際の鎖延長剤として使用されているものを使用
すれば十分であり、勿論本発明の目的を達成しえる限
り、今後開発されるものを使用してもよい。具体的に
は、例えばエチレングリコール、テトラメチレングリコ
ール、１，６−ヘキサンジオール、１，３−プロパンジ
オール等が挙げられ、好ましくはエチレングリコールで
ある。これらは単独で用いてもよいし、２種以上混合し
て用いてもよい。

【００２０】ポリシロキサンとしては、プレポリマーに
含有させる場合も鎖延長剤に含有させる場合も、以下の
ものが用いられる。具体的には、ポリジメチルシロキサ
ン、メチルフェニルポリシロキサン、フルオロアルキル
メチルポリシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等が
挙げられ、好ましくはポリジメチルシロキサンである。
当該ポリシロキサンの分子量は、通常２００〜５０００
０、好ましくは５００〜１００００、さらに好ましくは
７００〜３０００である。

【００２１】本発明のポリウレタンエラストマーにおけ
るポリシロキサンの含有量は、プレポリマーに含有させ
る場合、鎖延長剤に含有させる場合のいずれにおいて
も、通常、配合成分全体の０．５〜９５％、好ましくは
０．５〜５０％、さらに好ましくは５〜２０％である。
ポリシロキサンの含有量が０．５％未満であると機械的
強度が低下し、９５％を越えると弾性的性質、抗血栓性
が低下する傾向がある。

【００２２】なお、プレポリマーにポリシロキサンを含
有させる場合は、ポリシロキサンの含有量はポリエーテ
ルジオールとのモル比（ポリエーテルジオール：ポリシ
ロキサン）で、好ましくは５：９５〜９９：１、さらに
好ましくは９０：１０〜３０：７０である。また、鎖延
長剤にポリシロキサン含有物を用いる場合は、鎖延長剤
全体におけるポリシロキサンの占める割合は、１〜１０
０モル％であることが好ましく、２０〜７０モル％がさ
らに好ましい。

【００２３】本発明のポリウレタンエラストマーにおい
て、ハードセグメントとはウレタンおよびウレア結合を
含む水素結合性の部分をいい、ソフトセグメントとは水
素結合性のないゴム状マトリックスの部分をいう。即
ち、ポリシロキサンをプレポリマーに含有させる場合に
は、有機ジイソシアネート、鎖延長剤（有機ジアミン、
有機ジオール）部分がハードセグメントに、ポリエーテ
ルジオール、ポリシロキサン部分がソフトセグメントに
相当する。また、鎖延長剤にポリシロキサンを含有させ
る場合には、有機ジイソシアネート、鎖延長剤（ポリシ
ロキサン、有機ジアミン、有機ジオール）部分がハード
セグメントに、ポリエーテルジオール部分がソフトセグ
メントに相当する。本発明のポリウレタンエラストマー
におけるハードセグメント／ソフトセグメントのモル比
の値は、いずれの場合にも、機械的強度、抗血栓性の観
点から３〜５０であることが好ましく、３〜１０がさら
に好ましい。

【００２４】上記各成分の配合割合は、通常、公知のポ
リウレタンにおいてはポリエーテルジオール成分１モル
あたり、有機ジイソシアネート成分は約２モル、鎖延長
剤成分は約１モルである。本発明においては、プレポリ
マーにポリシロキサンを含有させる場合には、ポリエー
テルジオール成分＋ポリシロキサン成分１モルあたり、
有機ジイソシアネート成分２〜３０モル、鎖延長剤（有
機ジアミン、有機ジオール）成分１〜４０モルの範囲で
あることが好ましく、有機ジイソシアネート成分２〜７
モル、鎖延長剤成分１〜１０モルであることがさらに好
ましい。また、鎖延長剤にポリシロキサン含有物を用い
る場合には、ポリエーテルジオール成分１モルあたり、
有機ジイソシアネート成分２〜３０モル、鎖延長剤（ポ
リシロキサン、有機ジアミン、有機ジオール）成分１〜
４０モルの範囲であることが好ましく、有機ジイソシア
ネート成分２〜７モル、鎖延長剤成分１〜１０モルであ
ることがさらに好ましい。

【００２５】本発明のポリウレタンエラストマーとして
は、プレポリマーにポリシロキサンを含有させる場合に
は、例えば下記式

【００２６】

【化２】

【００２７】〔式中、ｌ，ｍおよびｎはそれぞれ１以上
の整数、Ｒ₁ は

【００２８】

【化３】

【００２９】（ａ，ｂおよびｃはそれぞれ１以上の整数
を示す。）で表されるポリエーテルジオール残基を、Ｒ
₂ は有機ジイソシアネート残基を、Ｒ₃ は鎖延長剤の有
機ジアミンまたは有機ジオールの残基を、Ｒ₄ は

【００３０】

【化４】

【００３１】（ｄは１以上の整数、Ｒ₅ ，Ｒ₆ は置換基
を有していてもよいアルキル、置換基を有していてもよ
いアリール等の置換基を有していてもよい炭化水素を示
す。）で表されるポリシロキサン残基を示す。〕で表さ
れる構造を有するもの等が例示される。

【００３２】また、鎖延長剤にポリシロキサン含有物を
用いる場合には、例えば下記式

【００３３】

【化５】

【００３４】〔式中、ｌ，ｎは１以上の整数、ｍは０ま
たは１以上の整数を示し、Ｒ₁ 、Ｒ₂、Ｒ₃ 、Ｒ₄ は前
記と同義である。〕で表される構造を有するもの等が例
示される。

【００３５】また、上記ポリウレタンエラストマーの製
造は自体既知の方法で行えばよい。例えば次の如くして
製造される。ポリエーテルジオール成分であるポリオキ
シエチレン(A) とポリオキシテトラメチレン(B) のＡ−
Ｂ−Ａ型ブロック共重合体と、有機ジイソシアネートの
所要量とを反応溶媒中に加え、５０〜１００℃に加熱し
て反応させる。この際の反応溶媒としては、例えばＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジ
ブチルエーテル、ジメチルホルムアミド等が用いられ
る。また、１，８−ジアザビシクロ〔5.4.0 〕ウンデセ
ン−７やジラウリン酸ジオクチルスズのような反応促進
剤を用いれば、室温付近で反応させることもできる。次
いで、このようにして得たプレポリマーに、所要量の鎖
延長剤を加え、室温付近で鎖延長反応を行わせると、目
的とするポリウレタンエラストマーが得られる。なお、
プレポリマーにポリシロキサンを含有させる場合には、
上記製法において、Ａ−Ｂ−Ａ型ブロック共重合体と有
機ジイソシアネートと同時にポリシロキサンを加えてプ
レポリマーを作ればよい。また、鎖延長剤にポリシロキ
サンを含有させる場合には、鎖延長剤としてポリシロキ
サン含有物を使用すればよい。

【００３６】本発明の医療用器具としては、好適には血
液と接触しえるものが例示され、具体的には、例えば血
管カテーテル、人工腎臓用Ａ−Ｖシャント、人工心肺用
膜、人工血管、人工心臓血液ポンプ、大動脈バルーンポ
ンプ、心臓カテーテル、血液バッグ等が例示される。

【００３７】

【実施例】以下、本発明を詳細に説明するため実施例を
挙げるが、本発明はこれら実施例によって何ら限定され
るものではない。

【００３８】参考例１ 市販のポリオキシテトラメチレングリコール（ＰＴＭ
Ｇ、数平均分子量1830）を、理論量より少し過剰の金属
カリウムと、乾燥気流下１３０℃で４時間反応させ、Ｐ
ＴＭＧのカリウムアルコラートを生成させた。反応系は
冷却すると固化する。これに、重合後のポリエーテルジ
オール中のポリオキシエチレン含量が３０モル％となる
ように、エチレンオキシド（ＥＯ）を冷却時に仕込み、
ＰＴＭＧのカリウムアルコラートを重合開始剤として、
４５℃で４時間かけてＥＯを重合させた。その後、ベン
ゼンで希釈して、塩酸性イソプロパノールを加えて重合
を停止し、生成する塩化カリウムを濾過し、ロータリー
エバポレーターでベンゼン、イソプロパノール、塩酸、
水を除去した。さらにジエチルエーテルで抽出し、ＥＯ
の単独重合体を除去し、減圧乾燥して、ポリエーテルジ
オールを得た。

【００３９】実施例１ 参考例１で得られたポリエーテルジオール０．１８モル
と、ポリジメチルシロキサン０．０２モルおよび４，
４’−ジフェニルメタンジイソシアネート０．４０モル
をジメチルスルホキシド２００mlに均一に溶解させ、乾
燥窒素ガスを導入しながら８０℃にて撹拌して５時間反
応させた後、冷却した。この反応液に、エチレンジアミ
ン０．２０モルを含むジメチルスルホキシドの溶液１５
０mlを滴下して室温〜３０℃で７時間撹拌して反応させ
た。この反応液を水中に注ぎ、生成したポリウレタンを
沈澱させて濾別し、さらにソックスレー抽出器を用いて
アセトンにて低分子化合物を除去し、残部を室温で真空
乾燥させてポリウレタンエラストマーを得た。

【００４０】実施例２〜８ 表１に示した組成比で、実施例１と同様にして、ポリウ
レタンエラストマーを得た。なお、ポリエーテルジオー
ルとしては参考例１で調製したものを、ポリシロキサン
としてはポリジメチルシロキサンを、有機ジイソシアネ
ートとしては４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネ
ートを、有機ジアミンとしてはエチレンジアミンを、有
機ジオールとしてはエチレングリコールを用いた。

【００４１】実施例９ 参考例１で得られたポリエーテルジオール０．２０モル
と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート０．
４０モルをジメチルスルホキシド２００mlに均一に溶解
させ、乾燥窒素ガスを導入しながら８０℃にて撹拌して
５時間反応させた後、冷却した。この反応液に、ポリジ
メチルシロキサン０．２０モルを含むジメチルスルホキ
シドの溶液１５０mlを滴下して、室温〜３０℃で７時間
撹拌して反応させた。この反応液を水中に注ぎ、生成し
たポリウレタンを沈澱させて濾別し、さらにソックスレ
ー抽出器を用いてアセトンにて低分子化合物を除去し、
残部を室温で真空乾燥させてポリウレタンエラストマー
を得た。

【００４２】実施例１０〜１５ 表１に示した配合組成比で、実施例９と同様にして、ポ
リウレタンエラストマーを得た。なお、ポリエーテルジ
オールとしては参考例１で調製したものを、有機ジイソ
シアネートとしては４，４’−ジフェニルメタンジイソ
シアネートを、鎖延長剤のポリシロキサンとしてはポリ
ジメチルシロキサン、有機ジアミンとしてはエチレンジ
アミン、有機ジオールとしてはエチレングリコールを用
いた。

【００４３】比較例１ 参考例１で調製されたポリエーテルジオール０．２０モ
ル、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート０．
４０モル、エチレンジアミン０．２０モルを用い、ポリ
ジメチルシロキサンを含有させないこと以外は実施例１
と同様にして、ポリウレタンエラストマーを得た。

【００４４】実験例１ 上記実施例および比較例で得られたポリウレタンエラス
トマーの１０％ジメチルアセトアミド溶液１mlを、内径
１０mm、長さ１０cmのすり合わせ蓋付試験管に入れ、ロ
ータリーエバポレーターに接続して、減圧回転下、その
内壁に均一にコーティングする。各試料につきそれぞれ
２本ずつ上記試験管を作製し、それらに採取直後の健康
人血液を１mlずつ入れ、３７℃に保ちながら、５分間経
過後から３０秒ごとにこの試験管の１本を４５度傾斜さ
せて流動状態を観察し、血液が全く流動しなくなってか
ら、他の１本について同様な操作を行い、この試験管内
の血液が全く流動しなくなるまでの経過時間をもって試
料の凝固時間とする。また、ポリウレタンエラストマー
をコーティングしないガラス試験管２本について、上記
と同じ操作でガラス表面での凝固時間を評価したとこ
ろ、個体差はあるが通常８〜１４分である。ガラスおよ
び各試料について５回以上のテストにより得られた値の
平均値をもって凝固時間とする。抗血栓性の指標として
は、ガラス表面での凝固時間を１として各ポリウレタン
エラストマーの凝固時間の相対値で比較した。その結果
を表１に示す。

【００４５】実験例２ 上記実施例および比較例で得られたポリウレタンエラス
トマーの１０％ジメチルアセトアミド溶液を、水銀平面
上に置いた水平シャーレに注ぎ、減圧下、徐々に溶媒を
蒸発させ、均一なフィルムを調製した。この厚さ約０．
３mmのフィルムを短冊状に切断して、２０℃、引張速度
５０mm／分の下でＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて引張試験
を行い、フィルムの抗張力と破断時の伸びを測定した。
この結果を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】実施例１６ 実施例１のポリウレタンエラストマーの１０％ジメチル
アセトアミド溶液中に直径４mmの研磨したステンレス棒
を浸漬して取り出し、６０℃で乾燥させて棒表面にポリ
ウレタン皮膜を形成させる操作を繰り返して所望の厚さ
にした後、エタノールに浸漬してステンレス棒を抜取
り、抗血栓性チューブ（人工血管）を得た。

【００４８】実施例１７ 実施例９のポリウレタンエラストマーを用いる以外は実
施例１６と同様にして、抗血栓性チューブを得た。

【００４９】

【発明の効果】本発明の抗血栓性ポリウレタンエラスト
マーおよび当該ポリウレタンエラストマーよりなる医療
用器具は、機械的強度、抗血栓性とも従来より数倍優れ
ている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオキシエチレン(A) とポリオキシテ
   トラメチレン(B) のＡ−Ｂ−Ａ型ブロック共重合体をポ
   リエーテルジオール成分としたポリウレタンエラストマ
   ーであって、当該ポリウレタンエラストマーにポリシロ
   キサンが導入されてなることを特徴とする抗血栓性ポリ
   ウレタンエラストマー。
2. 【請求項２】 請求項１記載の抗血栓性ポリウレタンエ
   ラストマーよりなる医療用器具。