JPS60227763A - 抗血栓性医用材料 - Google Patents

抗血栓性医用材料

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JPS60227763A
JPS60227763A JP59087432A JP8743284A JPS60227763A JP S60227763 A JPS60227763 A JP S60227763A JP 59087432 A JP59087432 A JP 59087432A JP 8743284 A JP8743284 A JP 8743284A JP S60227763 A JPS60227763 A JP S60227763A
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grafted
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    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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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】 本発明は優れた抗血栓性を有する医用材料に関する。さ
らに詳しくは、高分子材料からなる基材表面に特定の重
合体を特定量結合してなる医用材料に関する、 人工血管は抗血栓性の要求される代表的な医用材料の1
つであるが、現状では十分な抗血栓性を有するものは得
られておらず、ごく一部の領域で実用化されているにす
ぎない。すなわち、従来より大口径動脈用の人工血管と
してポリエステル編物あるいはポリテトラフロロエチレ
ンからなる多孔性材料などが使用されているが、これら
の材料の抗血栓性は十分ではないので、小口径の動脈や
血液の流速の小さい静脈では短時間のうちに血栓を生成
し閉塞してしまい、使用することができない。
また、特公昭46−42759号公報、特開昭50−1
50798号公報および特開昭51−24651号公報
等においては、ポリ(2−ヒドロキシエチル)メタクリ
レートやポリビニルアルコールなどの親水性電合体を架
橋処理して得られるヒドロゲルからなろ抗血栓性材料が
開示されているが、抗血栓性が不十分であるだけでなく
強度も小さいので、人工血管として使用するには問題が
ある。また、特開昭49−125498号公報および特
開昭5!−125978号公報においては、上記の親水
性重合体を形成するtll it体を納材表面にグラフ
ト重合する方法が開示されているが、この方法では基材
を適当に選択することにより材料強度の改良はできても
抗血栓性については親水性重合体と同等の効果しか得ら
れていないので、やはり小口径の動脈や静脈への適用は
内畑であった。
さらに、特開昭48−66187号公報および特開昭5
3−106778号公報等にはヘパリンやウロキナーゼ
などの血欣凝固抑制!/I實を材料の表向に固定して抗
血栓性を伺与する方法が開示されている。この方法では
初期には優れた抗1t[I栓性が得られるもののしたい
に血液凝固抑制効果が低下するので、長期間にわたって
安定した抗血栓性を得ることはできない。そして、この
ような方法により製造される抗血栓性材料は、血液凝固
抑制物質が高価であることと滅菌が轄しいために無菌的
に製造する必要があることからきわめて高価なものにな
るという欠点がある。
このように従来から多くの提案がなされているにもかか
わらず現状では人工曲管として小口径の動脈や静脈など
にも適用し得るほど優れた抗血栓性を長期間にわたって
維持することのできる材料は得られていない。本発明者
らは、抗血栓性を改良するために柿々検討した結果、高
分子材料からなる基材表向上に、水m性でかつ実質的に
非イオン性の重合体をきわめて少量グラフト結合するこ
とにより、多量にグラフト結合した場合よりも飛躍的に
抗血栓性が改良されることを見い出し、本発明に到達し
た。すなわち本発明は、篩分子材料からなる基材表向上
に、水溶性でかつ実質的に非イオン性の重合体を1−1
00μg/crRの範囲でグラフト結合してなる抗血栓
性医用材料である。
本発明でいう水浴性でかつ実質的に非イオン性の重合体
とは、それ単独の重合体としては水溶性であり、かつイ
オン性基をほとんどまた全(有さない重合体である。水
溶性の重合体であってもイオン性基を多量に含む場合に
は、抗血栓性が劣るので使用することができない。好ま
しい重合体を例ボするならは、ポリアクリルアミド、ポ
リジメチルアクリルアミドなどのアクリルアミド糸重合
体、ポリメタクリルアミドなどのメタクリルアミド系重
合体、ポリビニルピロリドン、部分ケン化および完全ケ
ン化ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールお
よびテキストランなどをあげることができる。これらの
なかでも、ポリアクリルアミド糸3@台体、ポリビニル
ピロリドンおよびポリビニルアルコールが抗血栓性の点
で特に好ましい。これらの車台体は14市のみを単独で
用いることもできるし、2柿以上を併用することもでき
る。また、重合体はホモ重合体であっても共重合体であ
ってもよい。ざらに、この車台体は上述したように水溶
性であることか必要であるが、常温で水溶性であること
は必すしも必要ではなく、常温より尚い温度で初めて水
浴性となるものであってもよい。
かかる水溶性でかつ実質的に非イオン性のm87体は、
旨分子輛材上に1〜l OOp g/cmの範囲でグラ
フト結合されていることが必要である。なお、ここでい
う「グラフト結合」なる語は基材表面上に重合体を化学
的に結合させることを怠味する。そしてグラフト結合さ
れた量すなわちグラフト量は従来より行なわれてきたグ
ラフト量に(らべて非常に少ない量である。すなわち、
従来のグラフト処理は基材の表面を親水性重合体で被覆
することにより親水性重合体と同等の抗血栓性が発現す
るという認識のもとに行なわれているので、基材表面を
完全に被覆するためにlO〜t 00 tvAIR捏反
のグラフト量に相当するグラフト重合が行なわれている
。したがってグラフト処理により1〜20%程度の重量
増加が起こる。これに対して、本発明においてはグラフ
ト層の厚さが非常に薄く、処理による重量増加はほとん
ど認められない程度のわずかなものである。このように
微量の重合体をグラフト結合することによって多量に結
合した場合よりも高い抗血栓性が得られることは、まっ
たく予想外のことである。グラフト1八として特に好ま
しい範囲は10〜50μg、+*である。
水溶性でかつ実質的に非イオン性の車台体を基材表面に
グラフト結合するには、従来公知の方法を使用すること
ができ、グラフト量が上述した範囲になるように条件を
選択すればよい。このような方法を具体的に例示するな
らば、基材表向上にラジカルまたはペルオキシドを生成
させ、これに中量体を接触させてグラフト重合を行なう
方法、および重合体をあらかじめ生成しておき基材表向
上に化学的に結合させる方法をあげることができる。ラ
ジカルまたはペルオキシドを生成させる方法としては、
(1)電子線やガンマ線などの嶋エネルギー放射線を照
射する方法、(2)紫外線を照射する方法、(3)低温
プラズマ放電処理、(4)コロナ放電処理、(5)オゾ
ン処理、および(6) 過m化ベンソイルのようなラジ
カル車台開始剤ケ添加する方法などがある。ノN材をこ
れらの処理に付する除にり1量体を共仔させるかあるい
は処理後にlti’it体を接触させることにより重合
が行なわれる。グラフトhiは、基材の処理条件や単量
体の接触時間、温度などを調整することにより調節する
ことができる。使用される単量体としては、アクリルア
ミド、ジメチルアクリルアミド、メタクリルアミド、ビ
ニルピロリドン、酢酸ビニルおよびエチレンオキシドな
どをあげることができる。酢酸ビニルは重合後にケン化
スることによりポリビニルアルコールに変換する。
基材表面上に重合体を化学的に結合させる方法としては
、基材表向上の反応性基と本合体の反応性基とを直接反
応させて結合させる方法と、他の化合物を介して結合さ
せる方法が、ある。この方法は、ポリビニルアルコール
、ポリエチレングリコールおよびデキストランなどのよ
うに分子中に水酸基を有する重合体に対して好適であり
、ジイソシアネート化合物を介して水酸基を有する基材
と結合する方法が好ましく使用される。
本発明において使用される基材の材質は特に制限される
ものではなく、目的、用途などに応じて任意の高分子材
料を使用することができる。高分子材料としては、ポリ
エチレン、エチレン−酢酸ビニル共車台体あるいはその
完全もしくは部分ケン化物、ポリプロピレン、プロピレ
ン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタク
リレート、スチレン−ブタジェン系ブロック共IJK 
g体、アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン系ブロ
ック共重合体、ポリブタジェン、ポリイソプレン、ポリ
テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート
、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリエーテル−エステル系ブロック共重合体、
ボリヵーホネート、ナイロン6、ナイロン66、ナイロ
ン12、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエーテルス
ルホン、シリコーンMI IJi 、シリコーンゴム、
セルロースおよυ・その、!βM1体などを例示するこ
とができる。
基材表向上にラジカルまたはペルオキシドを生成させて
クラフト重合を行なう場合には、これらの材料をいずれ
も制限なく1史川することができるが基材表面上に重合
体を化学的に結合する場合には表面に反応性基を有して
いる必要があるので、エチレン−酢酸ビニル共重合体あ
るいはその完全もしくは部分ケン化物が好ましく使用さ
れる。
基材の形態については、非多孔質、多孔室、織物、細物
などいずれの形態でもよく、形状についてもチューブ状
、円筒状、シート状、板状、ブロック状、繊維状など使
用目的に応じていかなる形状のものでも使用できる。ま
た、これらは単一の材料から構成されていてもよいし、
但数の材料からなる複合構造物であってもよい。グラフ
ト結合を行なう糸材表面は、表向全体であってもよいし
、血液と接触する部分のみを選択的にグラフト処理して
もよい。
本発明の医用材料は抗血栓性に優れているので人工血管
として好適であり、特に内径が数MM以下の倣小口径の
人工血管にも使用することができる。
また、曲管内留置カテーテルや人工心臓、人工肺、人工
腎臓、人工肝臓などの各種人工臓器、あるいは血液回路
など血液と直接に接触する器具や装置などにも好適であ
る。
本発明の医用材料は抗血栓性が優れているだけでなく、
基材の表面をグラフト処理するだけでよいので、製造が
容易で安価に製造できるという利点も有している。また
、材料の形状にも制限がないから種々の用途に使用する
ことができる。また蒸気滅菌、エチレンオキサイド滅菌
などの方法で容易に滅菌を行なうことができ、滅菌処理
によって抗血栓性が低下することもないので、安全に使
用することができる。
本発明ニおいては、水溶性でかつ実質的に非イオン性の
車台体のグラフト量が前述した範囲に入るように調整す
ることが重要であるが、グラフト量の測定方法としては
、例えば以下に述べるような方法がある。
(1)試料を化学的に処理してグラフトした重合体の一
部または全体を遊心させ、遊離物を定量する。
(2〕 基材は浴解するがグラフト共重合体は溶解しな
い溶媒に試料を浴解し、グラフト共重合体を分離して定
量する。
(8) グラフトする単量体または車台体を放射性同位
元素でラベルしておき、グラフト処理後、試料の放射能
量を測定する。
(4)全反射赤外吸収スペクトル(ATR−IR)を測
定し、あらかじめ作成しておいた検量線よりもとめる。
好適な測定方法は使用する基材の材質およびグラフト結
合する重合体の種類によって異なるので、それぞれの場
合に応じて適当な方法を選択すればよい。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はかかる実施例によって何ら限定されるもので
はない。
実施例1゜ 厚さが60μmの高密度ポリエチレンフィルムをメタノ
ール抽出により精製後、乾燥空気中にてαからのガンマ
線を照射した。そのときの線示率は0.02 Mra4
/hr 、照射線量はlfi Mrad テある。照射
後2日間、室温下にて照射フィルムをデシケータ中に保
存したのち、アクリルアミドを25重量%、Fe5Oa
を5 X 10−’ mol;/l;含む水溶液に浸漬
し、脱気後封管して15℃の恒温水槽中に静置した。こ
の状態で25時間保ってから開管し、フィルム表面に付
着したホモ重合体を水洗により除去してポリアクリルア
ミドをグラフト結合したポリエチレンフィルムを得た。
ポリアクリルアミドのグラフト結合量は、次の手順で決
定した。まず、グラフト化フィルムを1.5 NH(J
に浸漬し、2.5気圧のオートクレーブ中で80分間ポ
リアクリルアミドを加水分解した。その後、NaOHに
て中和し、ニンヒドリン溶液を加え、再び3気圧のオー
トクレーブ中で5分間反応させ、反応溶液の570 n
mにおける吸光度を測定した。この測定値とあらかじめ
めておいた検量線とからグラフト量を算出した。以後こ
の方法によるグラフト量決定法をニンヒドリン法とよぶ
。上記のグラフト化フィルムのグラフト量は12μν徊
であり、ガンマ線を照射しなかった場合のグラフトiは
測定誤差範囲内でゼロであった。
走食型電子顕黴鏡による観察では、グラフト化フィルム
の表面と未グラフト化フィルムの表面との間に差異は認
められなかった。しかし、グラフト層をNaOHにて加
水分解してからトルイジンブルーで染色し、その断面を
光学顕微鏡で観察したところ、グラフト層はフィルム表
面に局在していることが認められた。
実施例2゜ 厚さが50μmの市販ポリプロピレンフィルムをメタノ
ールにて精製後、常圧の乾燥空気中にてコロナ放電処理
した。電極には直径7.5αの円形ステンレス鋼板2枚
を用い、電極間距離を5.5 jEllとし、各電極は
厚さが2nのガラス板でおおった。その間にスライドガ
ラスをスペーサとして挿入し、試料フィルムをその中に
置いた。放電は周波数6゜Hz 印加電圧9 KV ニ
て30秒間行った。次にこのコロナ放電処理フィルムを
ビニルピロリドンの20 jJ3:量%の水溶液に浸漬
し、溶存空気を除去後、70’Cにて8時間加熱してビ
ニルピロリドンのグラフト重合を進めた。ホモ重合体を
除去後、乾燥し、ATR赤外吸収法にてカルボニル基の
吸収波数1670cIf’を基準にとってグラフト量を
決定した。その結果このポリプロピレンフィルムのグラ
フト量は IFIp g/crAとめられた。水に対す
る接触角は、グラフトフィルムが35°、未照射フィル
ムが90°でJ)った。
実施例3゜ 酢酸ビニル含量が10重量%のエチレン−酢酸ビニル共
重合体(EVA )からホットプレス法によって厚さQ
、l朋のEVAシートを作製した。これをエタノールに
て精製したのち、低温プラズマ表面処理装置を用いてア
ルゴンガス・プラズマ処理を行った。処理条件は、出力
11.5W、ガス流速 20C4/#1IR1圧力0.
04Torr、 、反応処理時間30秒である。
このようにしてプラズマ前処理したEVAシートを空気
中に取り出し、デシケータ中に保仔した。グラフト車台
は、アクリルアミドのIO虫が%水浴液にプラズマ前処
理シートを浸漬後、水溶液中の空気を窒素カスにて置換
し、50°Cにて2時間行った。
ニンヒドリン法測定によれば、グラフト」0は 18μ
FAdであった。また、このグラフト化フィルムの断面
を染色後、光学顕徹悦にて観察したところ、表向から約
02μmの深さにわたってグラフト車台の進行している
ことが認められた。
実 施 例 4. 比較例1゜ 内径3閂、外径8.5 IIIのポリエーテルウレタン
チューブお−よび低密度ポリエチレンチューブの内腔面
のみを種々の条件下でコロナ放電処理してからアクリル
アミドをグラフト車台し、グラフト量の異なるグラフト
化チューブを作製した。これらの試料の抗血栓性を調べ
るためにチューブの内腔間への血漿タンパク質の吸着を
調べた。まず牛血清アルブミン(BSA)と牛ガンマグ
ロブリン(IgG)をフルオレセインイソチオシアネー
ト(FITC)l光うベルした。これらに非蛍光ラベル
BSAおよびIgGをそれぞれ混和し、全タンパク質濃
度が2■/mlのタンパク質水溶液を調製した。このそ
れぞれの水溶液の中ヘゲラフト化チューブを浸漬し、3
7°Cにて8時間タンパク質を吸着させた。次に、チュ
ーブ面をゆるやかに緩衝液で洗滌して非吸着タンパク質
を除去した。吸着タンパク質量は、第一 一トクレーブを用いて8気圧、1時間の条件下で吸着タ
ンパク質を加水分解し、励起波長490nm、蛍光波長
520nmにてFITCの蛍光強度を測定した。
別に作成しておいた検量線とこれらの6111定結果と
の比較からタンパク質吸宥量を定かした。得られた結果
を表1にまとめて示す。
a)これらの吸着量は1当でラベルしたタンパク質を用
い、ラジオアイソトープ法で吸着量を決定した。
表1.かられかるように、未グラフト処理チューブおよ
びグラフト量が100μgAよりも多いチューブへは多
量のタンパク質が吸着するが、グラフト量が1〜100
μgAdの範囲ではタンパク質の吸着量はこれより少な
く、グラフト量がlθ〜50μg/cdの範囲では特に
低いタンパク質吸着量を示している。
タンパク質の吸着、特にIgGのように糖タンパク質の
吸着が低い篩分子表面はど優れた抗血栓性を示すという
ことはよく知られた事実であるので、(例えば、S、W
、 K1m1E、 S、 Lee、 J、 Polym
、 Sci。
Pojym、 Symposia 、第66巻、429
〜441頁、1979年)本発明の医用材料が優れた抗
血栓性を示すことがわかる。
実 施 例 5. 比較例2゜ エチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン含有率
80モル%)から成形された厚さ50μmのフィルムを
グロー放電処理し、アクリルアミド、ジメチルアクリル
アミド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン
酸(#S ) 、ジメチルアミノエチルメタクリレート
(DMAEM )をそれぞれ11独にグラフト重合し、
グラフト量が30〜40μg/Caのフィルムを得た。
これらのフィルムおよび未グラフト化フィルム上にカル
シウムイオンを除いた多血小板血漿0.1mlをのせ、
常法により血小板の粘着性を調べた。
その結果、未グラフト化フィルムには多数の血小板が付
着したが、ポリアクリルアミドおよびポリジメチルアク
リルアミドをグラフト結合したものは血小板の付着は全
く認められなかった。これに対し、アニオン性のポリA
MPSおよびカチオン性のポリDMAEMをグラフト結
合したフィルムには多数の血小板が粘着し、その一部は
擬足を出していt二 。
上述の結果かられかるように、水溶性であってもイオン
性の重合体をグラフト結合した場合には優れた抗血栓性
を得ることはできない。
実施例6゜ 実施例5.で用いたのと同じエチレン−ビニルアルコー
ル共ME 合体フィルムをヘキサメチレンジイソシアネ
ートを用いてトルエン中にてジブチルチンジラウレート
を触媒としてウレタン化し、その表面にイソシアネート
基を導入した。これに重合度600のデキストランおよ
び重合度1700のポリビニルアルコールをそれぞれ単
独にウレタン化カップリング反応によりグラフト結合し
、グラフト量30μνjおよび20μcdのフィルムを
得た。
得られたフィルムについて実施例5.と同様にして血小
板の粘着性を調べたが、いずれも血小板の付着は認めら
れなかった、 実 施 例 7. 比較例3゜ 内径1關、外径1.3鰭の低密度ポリエチレンチューブ
を1.5鐸の長さに切断し、ファン・デ・グラーフ型加
速器を用いて室温にて空気中で電子線照射した。
照射条件は、エネルギー1.5 MeV 、線量率Q、
l Mra d/’secであり、照射時間が30秒、
70秒および300秒の3神類の試料を調製した。この
チューブを8 X 10−5mol/IgのFeSO4
と20重量%ノアクリルアミドを含む水溶液に浸漬し、
15℃にて5時間グラフト重合してグラフト量が16μ
g/d 、88μg/dおよび150μν鉋の試料を得
た。また照射時間70秒のチューブを8 X 10 m
ol//のFe SO4と20 、jR量% rDアク
リル酸を含む水溶液に浸漬して15°Cにて5時間グラ
フト重合し、グラフト量が221tg/ca の試料を
得た。
これらのグラフト化チューブおよび未グラフト化チュー
ブをラットの総頚動脈にインブラントした。その吻合方
法は次の通りである。まず、ラットを麻酔後、頚部の皮
膚を切開し、総頚動脈を露出させ、その約11を切除し
た。その断端にチューブを挿入し、シアノアクリル醒イ
ソブチルを塗布して接着側台した。接4を終了後、血I
Jijを再開し外部から血流を観察した。未グラフト化
チューブの場合は、血流再開後約5分間以内に血栓生成
によってチューブ内部が閉塞してdll 1+’te、
は1・°す止した。
アクリル酸を22μg/cTRの量グラフト車台した場
合にも約10分後には閉塞した。それに反し、アクリル
アミドを16μglct&および83μg/clrグラ
フト重合したチューブは少な(とも2時間は閉塞するこ
となく、血液が流れていた。しかし、アクリルアミドの
グラフト量が150μg/cdの場合には1時間80分
後に閉塞してしまった。
実 施 例 8. 比較例4゜ H5かたさ80のポリエーテルウレタンの7%ジメチル
ホルムアミド溶液を低密度ポリエチレン製の芯棒にコー
ティングし、芯を抜き去ることによって内径8鐸肩、外
径3.5鰭のポリウレタンチューブを作製した。メタノ
ール中に長時間浸漬しておくことによってチューブ内の
ジメチルホルムアミドを除去し、IQKVにて1分間コ
ロナ放電処理した。
直ちにこのチューブにアクリルアミドを2時間および6
時間グラフト車台し、それぞれ22μg/cdおよびl
 50 p g/ctAのグラフト量を得た。ホモ重合
体を除去後、チューブを生理食塩水中に保存した。次に
体重10/c(i+の雑種犬の頬動脈を約3 cmだけ
切除し、そこへ長さが3.5 cmのグラフト化チュー
ブを差し込み、1勿合した。
血流を再開して肉眼観察したところ、米グラフト化チュ
ーブの場合は、8時間で閉塞したが、グラフト量が22
μシーのポリウレタンチューブでは20時間経過しても
血流は認められた。しかし、グラフト量が150μ−の
チューブ番よ6時1川後に目」塞した。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高分子材料からなる基材表面に、水溶性でかつ実
    質的に非イオン性の重合体を1−100μg/dO)範
    囲でグラフト結会してなる抗血栓性医用材料。
  2. (2) グラフト量がlO〜50μg/dである特許請
    求の範囲第1項記載の抗血栓性医用材料。
  3. (3)水溶性でかつ非イオン性のgB体が、アクリルア
    ミド系重合体、メタクリルアミド系重合体、ポリビニル
    ピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリ
    コールおよびデキストランからなる群より選ばれた1m
    または2種以上のm8体である特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載の抗血栓性医用材料。
  4. (4)医用材料が人工血管である特許請求の範囲第1項
    〜第8項のいずれかの項に記載の抗血栓性医用材料。
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