JPH07100744B2 - 湿潤時に表面が潤滑性を有する医療用具およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、医療用具及びその製造方法に関するものであ
る。詳しく述べると、本発明は基材に結合された重合体
により湿潤時に潤滑性の優れた効果を有する医療用具及
びその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 気管、消化管、尿道、血管、その他の体腔あるいは組織
中に挿入されるカテーテル等の医療用具、さらにはこれ
らに挿入されるガイドワイヤー、スタイレット等の医療
用具の基材表面には、一般的に血栓性、組織接着、組織
障害、異物反応などが認められる。このため、これらの
医療用具は、組織を損傷させず、また目的部位まで確実
に挿入することを可能にする潤滑性が要求され、さらに
は組織内に留置している間に摩擦によて粘膜を損傷した
り、炎症を引き起こしたりすることを避けるために優れ
た潤滑性を示すことが要求される。

このため、低摩擦材料を基材として用いたり、さらに基
材表面に親水性重合体をコーティングしたりしている。
例えば、これら医療用具の基材としてフッ素樹脂やポリ
エチレン樹脂等の低摩擦素材を用いたり、さらにこれら
の表面にフッ素樹脂、シリコンオイル、オリーブオイ
ル、グリセリン等を表面塗布したりしている。

しかし、これらの方法では永続的な潤滑性は期待でき
ず、潤滑性を有する物質の基材表面からの脱離、剥離、
溶出等の安全性の面での問罪があった。例えば、高密度
ポリエチレン等の低摩擦素材を用いたり、それらによる
表面コートを施す場合には、摩擦係数が十分に低値でな
い等の問題があり、また、オイルの表面塗布では、動摩
擦係数は低くなるが、効果の持続性がなく、オイル等が
流失してしまったり、あるいは表面がベトつき、製品と
しての保管が困難であるため、使用直前に塗布を行うこ
とになり、取扱い上煩雑となるという問題がある。

また、米国特許第4,100,309号には、潤滑性を有する物
質としてポリビニルピロリドンとポリウレタンとの共重
合体を用いる旨が開示されている。この方法において
は、潤滑性及び持続性の点では満足できる方法である
が、塗布してある重合体が２種類以上であること、また
反応性基としてイソシアネート基の存在を必須としてお
り、イソシアネート基と反応性の低い基材及び潤滑性を
有する重合体との反応は不可能であり、好ましくない。

また、特開昭59−81,341号には、医療用具表面に未反応
イソシアネート基を生成させ、この表面をイソシアネー
ト基と共有結合する親水性共重合体で処理して、潤滑性
を付与する方法が開示されている。この方法により、基
材表面には良好な潤滑性が得られ、また、その潤滑性は
ある程度持続することが期待できる。しかし、この方法
では、親水性共重合体がＮ−ビニル−２−ピロリドン等
を主成分とするときは、重合体の膜強度が十分でないた
め、繰り返し摩擦により膜が損傷し、十分な持続性が得
られないという問題がある。

また、特公平１−55,023号には、医療用具の表面に単量
体の２種類以上の共重合体を主鎖とする活性水素を有す
る化合物をポリイソシアネート化合物を介して結合さ
せ、生体適合性を付与する方法が開示されている。しか
し、この方法においては、医療用具を構成する基材の表
面に、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、メルカプ
ト基の少なくとも１種以上の存在が不可欠であり、ポリ
オレフィン、ハロゲン化ポリオレフィンなど上記の官能
基を有していない医療用具においては処理が不可能であ
るという欠点がある。

さらに、特公平１−33,181号には、医療用具を構成する
基材の表面に存在する反応性官能基と無水マレイン酸系
高分子物質とを共有結合させることによって、湿潤時に
基材の表面に潤滑性を付与する方法が開示されている。
しかし、この方法においても、医療用具を構成する基材
の表面に反応性官能基の存在が不可欠であり、反応性官
能基を有していない基材には直接導入できないという欠
点がある。また、反応性官能基を有していない基材を用
いる場合は、予め基材を反応性官能基を有する化合物の
溶液で処理することによって基材の表面に反応性官能基
を存在させる方法が上記公報中に記載されているが、該
化合物が基材表面に安定に結合しないと水膨潤性高分子
も安定に結合できないという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） したがって、本発明は、基材の素材に制限がなく、さら
に唾液、消化液、血液等の体液や生理食塩水、水等の水
系溶媒中において永続的な低摩擦性を有し、かつ安全性
の高い医療用具及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記諸目的は、医療用具を構成する基材の少なくとも一
部の表面に、プラズマ開始グラフト重合法により反応性
官能基を少なくとも１種を導入し、この官能基と水膨潤
性高分子とを結合させたことを特徴とする湿潤時に潤滑
性が発現される医療用具によって達成される。

本発明はまた、医療用具がカテーテルである医療用具を
示すものである。本発明はまた、水膨潤性高分子が多糖
類である医療用具を示すものである。

本発明はさらに、医療用具を構成する基材の少なくとも
一部の表面に、プラズマ開始グラフト重合法により反応
性官能基を少なくとも１種を導入し、この官能基と水膨
潤性高分子とを結合させたことを特徴とする湿潤時に潤
滑性が発現される医療用具の製造方法によって達成され
る。

（作用） 本発明に係わる湿潤時に潤滑性が発現される医療用具
は、医療用具を構成する基材の少なくとも一部の表面
に、プラズマ開始グラフト重合法により反応性官能基を
少なくとも１種を導入し、この官能基と水膨潤性高分子
とを結合させたことを特徴とするものである。

基材表面に導入されるこれらの官能基を有する化合物
は、水酸基、チオール基、アミノ基、イミノ基、カルボ
キシル基、カルバメート基、イソシアナート基、エポキ
シ基、酸ハロゲン基を有していればどのようなものであ
ってもよく、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、
グルタル酸、ピメリン酸、アリルアルコール、エチレン
イミン、グリシジル（メタ）アクリレート、（メタ）ア
クリル酸クロリド、（メタ）アクリロイルオキシエチル
イソシアネートなどが挙げられる。また、導入されるこ
れらの官能基を有する化合物は２種類以上であってもよ
く、導入される際の少なくとも前後どちらかにおいてエ
ステル化、アミド化、スルホン化、酸化、加水分解、４
級化、架橋の化学的処理を少なくとも１回以上行い、水
酸基、チオール基、アミノ基、イミノ基、カルボキシル
基、カルバメート基、イソシアナート基、エポキシ基、
酸ハロゲン基に変換させた後、水膨潤性高分子と結合さ
せても構わない。

また、これらの官能基と結合する水膨潤性高分子は、吸
水して膨潤あるいは溶解する高分子のことであり、唾
液、消化液、血液等の体液や生理食塩水、水等の水系溶
媒中で低摩擦性を有するものであれば特に制限されず、
具体的には、無水マレイン酸系高分子物質や多糖類が挙
げられる。無水マレイン酸系高分子物質としては、無水
マレイン酸のホモポリマーであってもコポリマーであっ
てもよいが、特に、メチルビニルエーテル−無水マレイ
ン酸共重合体が好適に使用される。このようなものとし
ては、G.A.F.コーポレーションからGANTREZ ANとして
市販されているほぼ1:1の共重合体が挙げられる。ま
た、無水マレイン酸系高分子物質の誘導体としては、水
溶性に限定されず、上記無水マレイン酸系高分子物質を
基本構成としていれば不溶化されたものについても分子
鎖に自由度があり、かつ含水するものであればよい。具
体的には、上記無水マレイン酸系高分子物質の縮合、付
加、置換、酸化、還元反応などによって得られるエステ
ル化物、塩、アミド化物、無水物、ハロゲン化物、エー
テル化物、加水分解物、アセタール化物、ホルマール化
物、アルキロール化物、４級化物、ジアゾ化物、ヒドラ
ジド化物、スルホン化物、ニトロ化物、イオンコンプレ
ックス、また、ジアゾニウム基、アジド基、イソシアネ
ート基、酸クロリド基、酸無水物基、イミノ炭酸エステ
ル基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、水酸
基、アルデヒド基等の反応性官能基を２個以上有する物
質との架橋物、さらには、ビニル化合物、アクリル酸、
メタクリル酸、ジエン系化合物等との共重合物などが挙
げられる。これらの中で、特に、部分アルキルエステル
が好適である。このような無水マレイン酸系高分子物質
は、水によく溶解し、その溶液で処理することにより摩
擦抵抗を著しく低下させることができ、潤滑性の優れた
基材を得ることができる。また、これらの無水マレイン
酸系高分子物質の縮合または付加反応や置換反応などで
得られる誘導体や一部架橋などのされた、いわゆる不溶
化処理されたものについても同様に潤滑性を得ることが
できる。また、本発明において使用される無水マレイン
酸系高分子物質の平均分子量は、特に制限されないが、
３〜500万程度のものが潤滑性が高く、適度な厚さにか
つ含水時における膨潤度も著しく大きくない潤滑層が得
られて好ましい。

また、水膨潤性高分子として使用できる多糖類として
は、具体的には、動物組織や体液に広く存在するヒアル
ロン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、ケラタ
ン硫酸、ケラタンポリ硫酸、ヘパラン酸およびこれらの
塩であるムコ多糖や通常ヒトが摂取しているアルギン酸
およびその塩が挙げられ、これらの多糖類は、医療用具
に使用する際に高い安全性が付与できることが期待で
き、好ましい。

また、これらの官能基と水膨脹性を有する重合体を結合
させるためには、ジアミン、ジイソシアネート、ジエポ
キシ基などの両末端に反応性基を有する化合物を介して
結合させるのが好ましい。

また、上記の反応性官能基を有する化合物を基材表面に
導入する方法としては、本発明においては、プラズマ開
始重合法が用いられる。一般的にこのような化合物を基
材表面に導入する方法としては、基材表面にラジカルを
生成させる方法として、水素引き抜き剤、中性子線照
射、γ線照射、電子線照射、プラズマ照射等による方法
が知られているが、中性子線照射、γ線照射、電子線照
射による方法は基材表面および基材内部にまでラジカル
を生成し、基材の物性を損なう可能性があり、好ましく
ない。このため、本発明においては、表面にのみにラジ
カルの生成が可能なプラズマ照射による方法を応用した
プラズマ開始重合法を用いるものである。

プラズマ開始重合により基材の表面に上記反応性官能基
を導入するには、0.001〜100Torr、好ましくは0.01〜10
Torrの減圧下にアルゴン、窒素、空気、種々のモノマー
等の雰囲気下に低温プラズマを0.5〜60秒間、好ましく
は１〜30秒間照射した後、プラズマの不存在下に前記官
能基を有する化合物を供給してグラフト重合を行うこと
により行われる。

基材表面に生成されたラジカルに対して直接これらの反
応性官能基を有している化合物を結合させる必要はな
く、基材の物性を保持するためにエチルアクリレートな
どのガラス転位点の低い重合体を結合させた後、水酸
基、チオール基、アミイミノ基、イミノ基、カルボキシ
ル基、カルバメート基、イソシアナート基、エポキシ
基、酸ハロゲン基を有する化合物を基材表面に導入して
も構わない。

また、本発明の医療用具の形状としては、平膜、中空
糸、、中実糸、シート、チューブ、不織布、織布状もし
くはそれらの複合体が考えられる。特に、血管その他の
体腔あるいは組織内への挿入可能なチューブ状、いわゆ
るカテーテルであることが好ましい。

本発明の医療用具の形態としては、人工腎臓用膜、血漿
分離用膜、カテーテル、人工肺用膜、人工血管、癒着防
止膜、人工皮膚、創傷被覆材、インプラント用材料等を
例示することができる。特に、血管その他の体腔内ある
いは組織内に挿入されるカテーテルとして好適に使用さ
れる。

さらに、本発明において使用される医療用具を構成する
基材としては、目的とする医療用具により異なるが、例
えばポリオレフィン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリ
エーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリイミン、
ポリイミド、ナイロン、３級炭素を含む高分子、もしく
はそれらの混合物が挙げられる。特に、ポリオレフィ
ン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリウレタンもしくは
それらの混合物が、操作上の点を考慮すると、好まし
い。

本発明の医療用具は、基材表面に水可溶性もしくは水膨
潤性の重合体を化学的に堅固に導入しているものであ
る。このため、本発明の医療用具は、従来のポリオレフ
ィンやハロゲン化ポリオレフィン、ポリウレタンを低摩
擦基材として使用した場合のように、基材表面に血栓形
成の一要因である血小板の粘着が観察されず、血液と長
時間接触させることができる。さらに、本発明の医療用
具は、基材表面にシリコンオイル、オリーブオイル、グ
リセリン等を塗布する方法において見られる基材表面か
らの塗布剤の脱離、剥離、溶出という現象も観察され
ず、高い安全性が確保される。

以上より、本発明の医療用具は、永続的に血小板抑制作
用および体液や水系溶媒中における低摩擦性を有し、さ
らに、優れた安全性が確保されるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例によりさらに具体的に説明する。
ただし、本発明に用いられる基材の材質としては前記し
たものであれば１種類もしくは２種類以上であってもよ
く、また、基材の形状に関しても前記したものであれば
単独形状もしくはそれらの複合形状であってもよい。

実施例１〜３ ポリプロピレンシート（二村化学株式会社製、FOP＃6
0、厚さ60μｍ）の表面に低温プラズマ（Ar、1Torr）を
10秒間照射した後、第１表に示す化合物（モノマー）を
気相にて供給し、288Kの温度で表面グラフト重合を行っ
た。該シートは良溶媒にて１日間洗浄した後、乾燥さ
せ、1,4−ジアミノブタン５％アセトン溶液中で40℃、
６時間反応させた。

乾燥後、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合
体（G.A.F.コーポレーション社製:GANTREZ AN）２％ア
セトン溶液中にて40℃、１時間反応させ、潤滑性を有す
る試料を得た。

また、潤滑性の持続的指標として、このようにして得ら
れたシートを良溶媒にて70℃、30分間の抽出を行い、抽
出液のUVを測定した。

結果を第１表に示す。

比較例１〜３ 実施例１〜３と同様のシートに対してプラズマ開始グラ
フト重合を行わずに、該重合体の２％溶液に５分間、25
℃でコーティングした。

その後、該シートを実施例１〜３と同様にして1,4−ジ
アミノブタン溶液およびメチルビニルエーテル−無水マ
レイン酸共重合体溶液との処理を順次行った。

また、同様に潤滑性の持続的指標として該重合体の良溶
媒にて、70℃、30分間抽出を行い、抽出液のUVを測定し
た。

結果を第１表に示す。

実施例４〜６ 実施例１〜３で得られた膨潤性を有するシートに対して
血小板の粘着試験を行った。人新鮮血とシート（1cm×1
cm）を５分間接触させた後、グルタルアルデヒドを用い
て固定し、脱水後、走査型電子顕微鏡で300倍の倍率で
血小板の粘着数を測定した。

結果を第２表に示す。

比較例４〜６ 実施例４〜６と同様の方法を用いて、比較例１〜３の操
作で得られたシートに対して血小板の粘着試験を行っ
た。

結果を第２表に示す。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は、医療用具を構成する基材
の少なくとも一部の表面に、プラズマ開始グラフト重合
法により反応性官能基を少なくとも１種を導入し、この
官能基と水膨潤性高分子とを結合させたことを特徴とす
る湿潤時に表面が潤滑性を有する医療用具であるから、
本発明の医療用具は、基材表面に水可溶性もしくは水膨
潤性の重合体を化学的に堅固に導入しているものであ
る。このため本発明の医療用具は、従来のポリオレフィ
ンやハロゲン化ポリオレフィン、ポリウレタンを低摩擦
基材として使用した場合のように、基材表面に血栓形成
の一要因である血小板の粘着が観察されず、血液と長持
間接触させることができる。さらに、本発明の医療用具
は、基材表面にシリコンオイル、オリーブオイル、グリ
セリン等を塗布する方法において見られる基材表面から
の塗布剤の脱離、剥離、溶出という現象も観察されず、
高い安全性が確保される。

また、本発明の医療用具は、医療用具表面の摩擦抵抗が
極めて低くなり、特に、唾液、消化液、血液等の体液や
生理食塩水、水等の水系液体に濡れた状態、すなわち湿
潤状態における摩擦抵抗は極めて小さくなり、このた
め、挿入の容易性、患者の苦痛軽減、粘膜や血管内膜の
損傷防止等の利点が得られる。

さらに、本発明は、基材表面にプラズマ照射によりラジ
カルを生成させることにより官能基を導入しており、適
用できる基材に対する制限がほとんどないため、種々の
医療用具に用いることができ、汎用性に優れている。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】医療用具を構成する基材の少なくとも一部
   の表面に、プラズマ開始グラフト重合法により反応性官
   能基を少なくとも１種を導入し、この官能基と水膨潤性
   高分子とを結合させたことを特徴とする湿潤時に潤滑性
   が発現される医療用具。
2. 【請求項２】医療用具がカテーテルである請求項１に記
   載の医療用具。
3. 【請求項３】水膨潤性高分子が多糖類であることを特徴
   とする請求項１または２に記載の医療用具。
4. 【請求項４】医療用具を構成する基材の少なくとも一部
   の表面に、プラズマ開始グラフト重合法により反応性官
   能基を少なくとも１種を導入し、この官能基と水膨潤性
   高分子とを結合させたことを特徴とする湿潤時に潤滑性
   が発現される医療用具の製造方法。