JPH06192381A - 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のポリエ
ーテルジオール成分、有機ジイソシアネート、有機ジオ
ールからなるポリウレタンエラストマーであって、その
ハードセグメント／ソフトセグメントのモル比の値を
３．５〜１００としたものの反応生成物からなる抗血栓
性ポリウレタンエラストマー。当該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。 【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、抗血栓性は少なくとも従来と同等で、機械的強度
は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、医療用材料として十分
使用可能な機械的性質と抗血栓性を兼ね備えたポリウレ
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、有機
ジイソシアネート、有機ジオール鎖延長剤（これら３成
分のモル比が１：２：１）からなるポリウレタンが公知
である〔日本ゴム協会誌、62、242 (1989)〕。これは抗
血栓性に優れ、耐加水分解性も良好であるが、鎖延長剤
に有機ジアミンを用いたポリウレタンに比べると、機械
的強度がまだ劣っている。

【０００７】従って、本発明の目的は、抗血栓性は少な
くとも従来と同等に良好で、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抗血栓性ポリウレタン
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、抗血栓性は少なくとも従来と同等に良好で、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、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のポリエー
テルジオール成分、有機ジイソシアネート、有機ジオー
ルからなるポリウレタンエラストマーであって、ソフト
セグメントに対してハードセグメントの割合の高いも
の、即ちハードセグメント／ソフトセグメントのモル比
の値が３．５〜１００であるものの反応生成物は機械的
強度に優れ、しかも抗血栓性に優れていることを見出し
さらに研究を重ねた結果、本発明を完成した。

【０００９】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
ク共重合体のポリエーテルジオール成分、有機ジイソシ
アネート、有機ジオールからなるポリウレタンエラスト
マーであって、そのハードセグメント／ソフトセグメン
トのモル比の値を３．５〜１００としたものの反応生成
物から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。

【００１０】ポリウレタンエラストマーにおけるハード
セグメントの割合を高くすることにより、機械的強度を
改善することができる。

【００１１】本発明におけるポリウレタンエラストマー
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のポリエーテル
ジオール成分と、有機ジイソシアネート、有機ジオール
からなるポリウレタンエラストマーである。

【００１２】本発明のポリウレタンエラストマーとして
は、例えば下記式

【００１３】

【化１】

【００１４】〔式中、ｎは１以上の整数、Ｒ₁ は

【００１５】

【化２】

【００１６】（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 は有機ジオール
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。

【００１７】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

【００１８】

【化３】

【００１９】（式中、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。

【００２０】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。

【００２１】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約１０００〜６０００、
より好ましくは１５００〜４５００、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％のポリエーテルジオール成分を用いて得た、分子
量約２００００〜６００００であるものが特に好まし
い。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】本発明のポリウレタンエラストマーにおい
ては、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、有機ジイソシアネート
部分、有機ジオール部分がこれに相当する。また、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
の部分をいい、ポリエーテルジオール部分がこれに相当
する。本発明において、使用される上記成分のハードセ
グメント／ソフトセグメントのモル比の値は３．５〜１
００であり、好ましくは３．５〜５０であり、より好ま
しくは４〜２０である。ハードセグメント／ソフトセグ
メントのモル比の値が３．５未満であると、反応生成物
（ポリウレタンエラストマー）の機械的強度が不足し、
１００を越えると抗血栓性、弾性特性が低下する傾向が
ある。

【００２６】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、有機ジ
オール成分は約１モルである（この場合、ハードセグメ
ント／ソフトセグメントのモル比は約３である）が、本
発明においては上記条件を満たすために、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２〜９０モル、有機ジオール成分は１〜９０モルの範
囲であることが必要であり、好ましくは、有機ジイソシ
アネート成分２．５〜２０モル、有機ジオール成分１．
５〜２０モルである。

【００２７】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有機ジオールを
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。

【００２８】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。

【００２９】

【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。

【００３０】実施例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）と、理論量より少し過剰の金属
カリウムを、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％になる
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。このポリエーテルジオール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
０．０５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
しながら５時間反応させた後、冷却した。この反応液
に、エチレングリコール０．０５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。（ハードセグメント／ソフトセグメント＝
５）

【００３１】実施例２ 実施例１で調製したポリエーテルジオール０．０２モ
ル、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート０．
１モル、エチレングリコール０．１モルを用いて、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。
（ハードセグメント／ソフトセグメント＝１０）

【００３２】実施例３ 実施例１で調製したポリエーテルジオール０．０２モ
ル、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート０．
５モル、エチレングリコール０．５モルを用いて、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。
（ハードセグメント／ソフトセグメント＝５０）

【００３３】比較例１ 実施例１で調製したポリエーテルジオール０．０２モ
ル、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート０．
０４モル、エチレングリコール０．０２モルを用いて、
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。（ハードセグメント／ソフトセグメント＝３）

【００３４】比較例２ 実施例１で調製したポリエーテルジオール０．０２モ
ル、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート０．
０４モル、エチレンジアミン０．０２モルを用いて、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。
（ハードセグメント／ソフトセグメント＝３）

【００３５】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に記載の方法に
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。その結果を表１に示す。

【００３６】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。

【００３７】

【表１】

【００３８】実施例４ 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。

【００３９】実施例５ 実施例３のポリウレタンエラストマーを用いる以外は実
施例４と同様にして、抗血栓性チューブを得た。

【００４０】

【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、抗血栓性は少なくとも従来と同等で、機械的
強度は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のポ
   リエーテルジオール成分、有機ジイソシアネート、有機
   ジオールからなるポリウレタンエラストマーであって、
   そのハードセグメント／ソフトセグメントのモル比の値
   を３．５〜１００としたものの反応生成物からなること
   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。