JPH085938B2 - デキストランマトリックス重合体の製法 - Google Patents

デキストランマトリックス重合体の製法

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JPH085938B2 JP1253884A JP1253884A JPH085938B2 JP H085938 B2 JPH085938 B2 JP H085938B2 JP 1253884 A JP1253884 A JP 1253884A JP 1253884 A JP1253884 A JP 1253884A JP H085938 B2 JPH085938 B2 JP H085938B2
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【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はデキストランの陽イオン性誘導体に不飽和酸
をマトリックス重合させ、生体親和性材料として有用な
重合生成物であるポリイオンコンプレックス得て、更に
このポリイオンコンプレックスとオレフィン化合物との
共重合体からコンタクトレンズ等生体親和性材料を製造
するものである。
〈従来の技術〉 デキストランとは、ラクトバシリエ(Lactobacillea
e)属のバクテリアにより生産される。グルコースをく
り返し単位として、主にα(1→6)グルコシド結合で
なるリニア多糖類であり、非常に水に溶け易く、代用血
漿に利用されている。それは生体内で非常に安定であ
り、組織の酵素により徐々に分解されるのできわめて生
体親和性がよい。
〈問題点を解決するための手段〉 マトリックス重合とはカーギン等によって提唱された
重合法で、詳細に述べれば単量体あるいは成長鎖と水素
結合、クーロン力、電荷移動相互作用、ファンデルワー
ルス力などによって相互作用するような高分子すなわち
マトリックスを存在させ重合を行う事であり、重合生成
物は重合させた単量体とマトリックスになる高分子との
コンプレックスとして存在する。
〈発明の効果〉 このような高分子間コンプレックスをともなう重合体
は種々用途の広い有用な物質である。特にクーロン力に
より高分子間にコンプレックスを生じる高分子間イオン
コンプレックスは過膜やバイオマテリアルとして注目
されている。
特にその親水性に注目して、人口腎臓膜、コンポーネ
ント、代用血管、コンタクトレンズ、眼内レンズへの応
用が考えられる。
〈発明の構成の詳細な説明〉 以下、この発明のデキストラン・マトリックス共重合
体について、詳細に説明する。デキストラン・マトリッ
クス共重合体は、次の2っのステップを経て得る。
I。マトリックス重合体の調整 デキストランの陽イオン性誘導体の単位の式が、〔C6
H7O2(OH)3-a・(OX)a〕X・H2O (1) 〔式中Xは、−(CH2)nR1(R1は−NH2、−N(CH3)2、−
N(C2H5)2、−N+(C2H5)3、−N+(C2H5)2(C2H5)N(C2H5)2
−C6H4・NH2、−CO・C6H4・NH2よりなる群から選ばれた
基、n=1〜3の整数)、又は−COR2(R2は−CH2・NH2
又は−C6H4・NH2)又は−CH2CH(OH)・CH2R3(R3は−N
H2、−N(CH3)2、−N(C2H5)2、−N+(C2H5)3からなる群か
ら選ばれた基)、0<a≦3の正数、50,000≧x≧5の
正数〕 (1)式で示される。この他デキストランの水酸基が一
部エーテル結合でカルボキシメチル基、硫酸エステル基
など酸性基で置換されたもの、あるいはアルキル基で一
部置換されたものに上記(1)式中のXに表示されるカ
チオン官能基が入ったものでもよい。
対するマトリックス重合させられる不飽和酸として
は、一般式が下式で示されるものが考えられる。
(ここでR4は不飽和酸の>C=C<結合より導かれた 結合を有するC2〜C16の有機基) 具体的に述べると、たとえばアクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、イソクロトン酸、β,β′−ジメチル
アクリル酸、アンゲリカ酸、チグリン酸のごときα,β
不飽和酸及びマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、
メサコン酸、イタコン酸、アコニット酸、オレイン酸の
ごとき不飽和酸が考えられる。
反応は通常水溶液中で行われる。すなわちデキストラ
ンの陽イオン性誘導体の水溶液中、上記不飽和酸を加
え、開始剤を添加して反応する。開始剤としては、過硫
酸カリウム(KPS)、アゾビスイソブチルニトリル(AIB
N)、過酸化ベンゾイル(BPO)等ラジカル開始剤が用い
られる。反応温度は常温より70℃まで幅広く選択出来
る。この反応で生じる重合体のイオンコンプレックス
は、水、アルコール、又はアセトン、テトラヒドロフラ
ン等有機溶媒に不溶であるため、成膜したりあるいは成
型品を作るには大変不便である。
このため種々検討したところ、デキストランの陽イオ
ン性誘導体の塩基型のものは、上記不飽和酸に完全にあ
るいは一部溶解する事を発見した。
このため、デキストランの陽イオン性誘導体の塩基型
のものを不飽和酸に溶解し、通常のAIBN、BPO等通常の
ラジカル開始剤を使用してマトリックス塊重合が可能で
あった。この反応温度は20℃〜70℃まで種々選択出来
る。又このデキストランの陽イオン性誘導体を不飽和酸
と溶解したものと、他オレフィン化合物と混ぜ合わせ
て、通常のAIBN、BPOなどのラジカル重合開始剤を総量
の約0.1〜1.5%用いて重合を開始させ、反応温度は20〜
80℃の範囲で通常行われ、必要なら窒素置換して反応を
続行させ、このマトリックス重合体と他のオレフィン化
合物との共重合体を得る事が出来る事を発見した。
この共重合体は前段階のマトリックス重合体より機械
的強度などが改善され容易に棒状あるいは板状の種々の
形状のものが得られる事から更に実用的な品質を有する
ものである。必要なら80〜100℃でアニーリングした
後、切削・研磨することにより種々のものに加工出来
る。この例としてたとえば、人工血管、人工骨、人工腎
臓、人工角膜、義歯あるいは義歯床などが考えられる
が、特にこの棒状あるいは板状の種々の形状のマトリッ
クス重合体は透明である際だった特徴をゆうする為コン
タクトレンズ、眼内レンズ、人工水晶体には有用であ
る。
II。マトリックス共重合体の調整 上記目的の為に、マトリックス重合体中、マトリック
スと不飽和酸の比率あるいはマトリックス重合体を他の
オレフィン重合体と共重合する場合、そのマトリックス
重合体とオレフィン重合体の比率は目的に合わせて種々
選択出来る。
ここで用いられるオレフィン化合物とは、下記式 〔ここでR5、R6とR7はそれぞれ水素原子又はCH3より
選ばれる、 R8(R9はここでC1〜C12のアルキル基、シクロヘキシル
基、C1〜C4のヒドロキシアルキル基、C1〜C8のアミノア
ルキル基、C1〜C8のジアルキルアミノアルキル基、グリ
シジル基、テトラヒドロフラン基、C1〜C4の低級アルキ
ル置換テトラヒドロフラン基、ベンジル基及び(−CH2C
H2−O−)yCH2CH2OH基(ただしyは1〜10の整数)、
−N(R10)2(R10は水素原子又はC1〜C4のアルキル基、2
つのR10は同じでも異なっていてもよい))、 (R11はC1〜C8のアルキル基)、フェニル基、ピリジン
基、トリル基、ピロリドン基よりなる群から選ばれる基
を示す〕。具体的に言うと、アクリル酸、メタクリル酸
のごときα、β−不飽和酸のアルキルエステル、シクロ
ヘキシルエステルのごとき低級アルキル置換シクロヘキ
シルエステル、2−ヒドロキシエチルエステル、2−ヒ
ドロキシプロピルエステル、2−ヒドロキシブチルエス
テル、アルリルアミド、メタクリルアミド、アクリルア
ミド、アクリル−もしくはメタクリル−ジメチルアミ
ド、上記α、β−不飽和酸のC1〜C3のアミノアルキルエ
ステル、C1〜C3のジアルキルアミノアルキルエステル、
グリシジルエステル、テトラヒドロフルフリルエステ
ル、ベンジルエステル、ポリエチレングリコールモノエ
ステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルのご
ときα、β−不飽和酸のニトリル基、ビニルアルコー
ル、メチルビニルアルコール、ジメチルビニルアルコー
ル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルブチレー
トのごときビニルアルコール及びそのメチル置換ビニル
アルコールのC1〜C3アルキルエステル、スチレン、ビニ
ルトルエン;ビニルピロリドン、ビニルメチルピロリド
ンなどが考えられる。
〈実施例〉 実施例1 平均分子量Mw50万のデキストランを母体とした窒素含
量5%のDEAE(ジエチルアミノエチル)デキストランの
塩酸塩の水溶液に50%苛性ソーダ溶液を加えpH11.0以上
で沈殿してきた塩基型のDEAEデキストラン10gをメタク
リル酸20mlに溶解し、このDEAEデキストラン−メタクリ
ル酸溶液をさらにメタクリル酸メチル450mlとよく混合
し、重合開始剤としてアゾビスイソブチルニトリル(AI
BN)2.5gを加え,径15mmの硝子管に入れ十分に脱気した
後、封管中において反応温度50℃、重合時間72時間で重
合反応を行う。後80℃の空気浴中で3時間加熱し、冷後
硝子管から棒状重合物をはずし80℃の空気浴中で24時間
アニーリングを行い470gの塊重合物を得た。
このものは、メタノール、およびアセトン、n−ヘキ
サン、テトラヒドロフラン等有機溶媒に不溶であった。
ピカット軟化点93.3℃(ASTM D1525)、ロックウエル硬
度(Mスケール)86(ASTM D785)、曲げ強さ1180(kg/
mm2)(オートグラフ IM500、温度23℃、速度2mm/mi
n、支点間距離70mm)。
DEAEデキストランはデキストランの構成単位であるグ
ルコースにエーテル状にジエチルアミノエチル基を導入
したものであるが、デキストランと2−chloroethyl−d
iethyl−aminohydrochlorideとをアルカリ溶液中で反応
させて得られる為、DEAE基のみだけでなく副反応として
DEAE−DEAE基なるタンデム型が存在する。本実施例に使
用された塩基型DEAEデキストランの塩酸による滴定では
それぞれの当量点がPH8.9、5.7であり、シングル型とタ
ンデム型の比率は1:0.8であった。
図1はこの共重合物の赤外吸収スペクトルである。DE
AEデキストランに起因するCH2−Cの吸収が、約2650cm
-1付近にみられ、ポリ(メタクリル酸)に起因するC=
Oの吸収が、約1720cm-1附近に観察され、かつ−C=C
−に起因する1635cm-1附近の吸収がほとんど観察されな
い。又ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸メチ
ル)、塩基型のDEAEデキストランの各々それぞれの良溶
媒であるアセトンに生成共重合体は不溶の事から、この
3成分からなるポリコンプレックス共重合体の存在を確
認出来る。
実施例2 平均分子量Mw50万のデキストランを母体とした窒素含
量5%のDEAE(ジエチルアミノエチル)デキストランの
塩酸塩の水溶液に50%苛性ソーダ溶液を加えpH11.0以上
で沈殿してきた塩基型のDEAEデキストラン25gをメタク
リル酸50mlに溶解し、このDEAEデキストラン−メタクリ
ル酸溶液をさらにメタクリル酸メチル325mlとよく混合
し、重合開始剤としてアゾビスイソブチルニトリル(AI
BN)1.8gを加え、径15mmの硝子管に入れ十分に脱気した
後、封管中において反応温度50℃、重合時間72時間で重
合反応を行う。後80℃の空気浴中で3時間加熱し、冷後
硝子管から棒状重合物をはずし80℃の空気浴中で24時間
アニーリングを行い380gの塊重合物を得た。このものは
水、メタノール、およびアセトン、n−ヘキサン、テト
ラヒドロフラン等有機溶媒に不溶であった。ピカット軟
化点87℃(ASTM D1525)、ロックウエル硬度(Mスケー
ル)68(ASTM D785)。
参考例1 平均分子量Mw50万のデキストランを母体とした窒素含
量5%のDEAE(ジエチルアミノエチル)デキストランの
塩酸塩1gを水50mlに溶解し、それにメタクリル酸ナトリ
ウムの0.75%水溶液を50ml加える、重合開始剤として過
硫酸カリウム(KPS)溶液(8.9×10-3mol/l)を10ml加
え封管中において反応温度30℃で70時間反応を行う。後
3倍量のアセトン中に注いで生成した重合生成物コンプ
レックスを沈殿として回収した。8時間減圧乾燥し、0.
96gの重合生成物コンプレックスを得た。窒素含量3.8
%、総収量70%。このものは水、メタノール、アセトン
に不溶であった。
DEAEデキストランはデキストランの構成単位であるグ
ルコースにエーテル状にジエチルアミノエチル基を導入
しこものであるが、デキストランと2−chloroethyl−d
iethyl−aminohydrochlorideとをアルカリ溶液中で反応
させて得られる為、DEAE基のみだけでなく副反応として
DEAE−DEAE基なるタンデム型が存在する。本実施例に使
用された塩基型DEAEデキストランの塩酸による滴定では
それぞれの当量点がPH8.9、5.7であり、シングル型とダ
ンデム型の比率は1:0.8であった。この重合物の赤外吸
収スペクトルをみる時に、DEAEデキストランに起因する
CH2−Cの吸収が、約2650cm-1付近にみられ、ポリ(メ
タクリル酸)に起因するC=Oの吸収が、約1720cm-1
近に観察され、かつ−C=C−に起因する1635cm-1附近
の吸収がほとんど観察されない。又ポリ(メタクリル
酸)、塩基型のDEAEデキストランの各々それぞれの良溶
媒であるアセトンに生成重合体は不溶の事から、この2
成分からなるポリコンプレックス共重合体の存在を確認
出来る。
参考例2 平均分子量Mw8万のデキストランを母体とした窒素含
量5%のHPTMA(2−ヒドロキシプロピルトリメチルア
ンモニウム)デキストランの塩酸塩5gを水100mlに溶
解、50%の苛性ソーダ溶液を加えてPH11.0以上にし、3
倍量のアセトンを加えて沈殿を生成する。この沈殿をア
ルリル酸20mlに溶解し、開始剤としてアゾビスイソブチ
ルニトリル(AIBN)120mgを加え、径15mmの硝子管中で
良く脱気した後、密栓し重合を開始する。重合温度50℃
で72時間重合した後、90℃の空気浴中で3時間加熱し、
冷後硝子管から棒状重合物をはずし80℃の空気浴中で24
時間アニーリングを行い23gの塊重合物を得た。
本重合物はn−ヘキサン、アセトン、テトラヒドロフ
ラン等有機溶媒さらに水、メタノール、エタノール等に
不溶であった。
ロックウエル硬度(Mスケール)50(ASTM D785) 参考例3 実施例1で得られた棒状塊状重合体を温水処理乾燥後
毎分2000回転の施盤で切削し、同一回転速度によって凹
凸加工をし一定の曲率を決定し、レンズ研磨器のピット
皿にはめ込み下方部回転毎分200回、上方部回転毎分15
回で研磨し、後ベベルマシンを使用して、ベベル加工し
てコンタクトレンズを製作した。このコンタクトレンズ
は良好な親水面を有し、接触角は56°であった。同じ測
定条件で従来品レンズ、ポリ(メタクリル酸メチル)は
72°であった。これを次の従来品レンズ装用不可の次の
者 左眼視力 0.01(1.0×S −4.50) 右眼視力 0.01(1.0×S −4.50) にパワー−4.50として装用させたところ、8時間装用可
能で、視力は両眼とも1.0を生じた。このコンタクトレ
ンズを1年間装用後、ベースカーブ、パワーを測定した
ところ変化は生じなかった。使用したコンタクトレンズ
は下記のものであった。
ベースカーブ パワー サイズ 左眼 740mm −4.50 8.8mm 右眼 745mm −4.50 8.8mm 参考例4 実施例2で得られた棒状塊状重合体を温水処理乾燥後
毎分2000回転の施盤で切削し、同一回転速度によって凹
凸面加工をし一定の曲率を決定し、レンズ研磨器のピッ
ト皿にはめ込み下方部回転毎分200回、上方部回転毎分1
5回で研磨し、後ベベルマシンを使用して、べべる加工
してコンタクトレンズを製作した。このコンタクトレン
ズは良好な親水面を有し、これを次の従来品レンズ装用
不可の次の者 左眼視力 0.02(1.0×S −5.00) 右眼視力 0.02(1.0×S −5.00) にパワー−5.00として装用させたところ、8時間装用可
能で、視力は両眼とも1.0を生じた。このコンタクトレ
ンズを1年間装用後、ベースカーブ、パワーを測定した
ところ変化は生じなかった。使用したコンタクトレンズ
は下記のものであった。
ベースカーブ パワー サイズ 左眼 760mm −5.00 8.8mm 右眼 765mm −5.00 8.8mm 参考例5 参考例1で得られたDEAEデキストランとメタクリル酸
ナトリウムの重合生成物コンプレックスの粉末100mgを
成形機の型に供給し、 10t/cm2で真空下圧縮して錠剤を得る。
この錠剤の表面にACD血液0.1mlのせ、更に0.1M塩化カ
ルシウム0.01mlを加えて時計皿上に8分間凝結反応を起
こさせた後、その生じた生成血栓量を測定する。温度条
件は37℃で行った。又同一条件で比較のためガラス表面
上でもおこない、ガラス表面に生じた血栓量を100%と
する。
結果 ガラス表面: 100% 試料表面: 70% 上記よりDEAEデキストランとメタクリル酸ナトリウムの
重合生成物コンプレックスは良好な抗凝血能を有してい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例1のポリ(メタクリル
酸)、ポリ(メタクリル酸メチル)、塩基型のDEAEデキ
ストランの3成分からなるポリコンプレックス共重合体
の赤外吸収スペクトル図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 〔C6H7O2(OH)3-a・(OX)a〕X・H2O (1) 〔但し、式中Xは、−(CH2)nR1(R1は−NH2、−N(C
    H3)2、−N(C2H5)2、−N+(C2H5)3、−N+(C2H5)2(C2H5)N
    (C2H5)2、−C6H4・NH2、−CO・C6H4・NH2よりなる群か
    ら選ばれた基、n=1〜3の整数)、又は−COR2(R2
    −CH2・NH2又は−C6H4・NH2)又は−CH2CH(OH)・CH2R3
    (R3は−NH2、−N(CH3)2、−N(C2H5)2、−N+(C2H5)3
    らなる群から選ばれた基)、aは0<a≦3の正数、x
    は50,000≧x≧5の整数〕で示されるデキストランの陽
    イオン性誘導体に、炭素数3から17の不飽和カルボン酸
    及び、次の式 〔ここでR5、R6とR7はそれぞれ水素原子又はCH3より選
    ばれる、R8は−COOR9(R9はここでC1〜C12のアルキル
    基、シクロヘキシル基、C1〜C4のヒドロキシアルキル
    基、C1〜C8のアミノアルキル基、C1〜C8のジアルキルア
    ミノアルキル基、グリシジル基、テトラヒドロフラン
    基、C1〜C4の低級アルキル置換テトラヒドロフラン基、
    ベンジル基及び(−CH2CH2−O−)yCH2CH2OH基(ただ
    しyは1〜10の整数)、−N(R10)2(R10は水素原子又は
    C1〜C4のアルキル基、2つのR10は同じでも異なってい
    てもよい))、−COCN、−OH、−OCOR11(R11はC1〜C8
    のアルキル基)、フェニル基、ピリジン基、トリル基、
    ピロリドン基よりなる群から選ばれる基を示す〕で示さ
    れるビニル化合物を重合させることを特徴とする、共重
    合体の製造法。
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