JPS60229933A - 高分子材料の表面改質方法 - Google Patents

高分子材料の表面改質方法

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JPS60229933A
JPS60229933A JP59085122A JP8512284A JPS60229933A JP S60229933 A JPS60229933 A JP S60229933A JP 59085122 A JP59085122 A JP 59085122A JP 8512284 A JP8512284 A JP 8512284A JP S60229933 A JPS60229933 A JP S60229933A
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polymer material
silicone rubber
protein
polymeric material
collagen
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Yoshito Ikada
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高分子材料の表面を改質する方法に関する。
〔従来技術〕
現在各ya@科用材料としてポリエチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、シリ
コーン等の種々の高分子材料が使用されてきた。その中
でも化学的に不活性であるシリコーンゴムが生体内埋没
材料として最も広く使用されているが、その表面の疎水
性による撥水性によりエンカブ7ユレーシミン化、即ち
埋没材が周囲の生体組織により包み込まれる現象が生じ
たり、生体組織の接着性に劣るという短79iを有して
いる。
仁のような短所を改嵜するために、シリコーンゴムの表
面會親水性化すること、コラーゲン処理を行うこと等が
提案されているが未だ実用的に満足される方法は見出さ
れていない。例えばシリコーンゴムよジ成る材料の表面
に親水性の重合体を与えるラジカル重合性単量体を接触
せしめ、この状態で放射線を照射する方法にシいては、
当該単量体の重合が当該単量体の材料の表面に対するグ
ラフト化と同時にしかも当該材料の表面に沿って進行す
るため、形成される重合体の絶対量が限られたものであ
って十分な改質効果を得ることが困難でおる。またコラ
ーゲン処理による方法においては、材料の表面に対する
コラーゲンの付着性が低くて付着量も不十分で69、そ
の結果改質効果もおのずと限られたものであった。
〔発明の目的〕
本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、その目的は、高分子材料の表面を改質して当該表面を
生体に対して極めて好適な適合性を有するものとするこ
とのできる方法を提供するにある。
〔発明の構成〕
本発明の特徴とするところは、高分子材料の表面を放電
処理により活性化する工程と、この活性化された高分子
材料の表面に1種又は2種以上のラジカル重合性単量体
を接触させてグラフト重合する工程と、グラフト1合し
た高分子材料の表面に蛋白質を固定する工程とを含む点
にある。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明に訃いては、基本的に以下に示す三工程に工って
高分子材料の表面を改質し、対生体適合性を有するもの
とする。
(1)第1工程(放電処理工程〕 この工程においては、表面を改質しようとする高分子材
料を適当な放電空間に露出せしめた状態で放電を行ない
、当該表面を放電に曝すことによって当該表面を活性化
させる。勿論通常は、この放電処理工程に先立って、当
該高分子材料の表面清浄化処理がなされる。
本発明において、高分子材料としては、例えはシリコー
ンゴム、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直
鎖状低密度ポリエチレン、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、ポリプロ
ピレン、ポリ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、ポリテトラフルオロエチレンなどのいわゆるビニル
重合体、あるいは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、ナイロン6、ナイロン66、ナ
イロン12などのいわゆる重縮合体、ポリウレタンなど
の重付刃口体、セルロース及び羊毛などの天然高分子物
質などを挙けることができるが、それ自体が対生体適合
性を有するものが好ましく、特にシリコーンゴムが好適
である。
また放電の状態及び処理の態様は特に制限されるもので
はなく、尚該高分子材料の表面に例えばパーオキサイド
が生成することにより活性化され、次の第2工程におい
て十分なグラフト結合が形成され得る状態を得ることが
できればよい。具体的には、プラズマ放電、コロナ放電
、グロー放電、イオン化照射等の放電状態を形成し、こ
れに高分子材料の表面を接触させ或いは照射せしめるよ
うにすればよい。放電の条件、処理時間等については、
高分子材料の種類、その他によって適宜選定される。
(2)第2工程(クラフト重合工程) この工程においては、第1工程において放電処理によっ
て活性化された高分子材料の表面に、1種または2種以
上のラジカル重合性単量体を接触させ″′C重合させる
。これによって単量体の重合体か高分子材料の表面にグ
ラフト化されて形成される。
単量体の接触のためには、単量体の溶液を尚該表面に塗
布する方法が一般的であるが、これに限定されるもので
はなく、ガス状単量体を用いることができる可能性もめ
る。重合のためには、当該単量体が重合し得る条件を形
成すればよく、例えば温度40〜100u程度の加熱が
行なわれる。
ここにラジカル重合性単量体とは、炭素−炭素二重結合
を有する化合物であって連鎖機構においてラジカルを成
長末端として重合する単量体であり、例えハ、スチレン
、パラスチレンスルホン酸ソーダなどのスチレン化合物
、無水マレイン酸、マレイン酸ジメチルなどのマレイン
酸化合物、イタコン酸、イタコン酸ジメチルなどのイタ
コン酸化合物、アクリルアミド、2−アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸などのアクリルアミド化
合物、アクリル酸、メチルアクリレートなどのアクリル
散化合物、メタクリル酸メチル、2−ヒドpキシエチル
メタクリレートなどのメタクリル酸化合物、ジアリルア
ミン、アリルアルコールなどのアリル化合物、2−ビニ
ルピリジン、N−ビニル−2−ピロリドン、酢酸ビニル
などのビニル化合物などを挙げることができる。しかし
本発明においては、後述するように、当該重合体が蛋白
質を固定することのできる活性点を有するもの、または
適当な処理によってそのような活性点を有する状態とな
るものであることが必要であり、この点から5蛋白質が
好ましいコラーゲンでるるときは、アクリル酸、アクリ
ルアミド、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、N−
ビニルピロリドン、その他の単量体が重要でロク、特に
アクリル酸及びアクリルアミドが好ましい。アクリル酸
は活性点となるカルボキシル基を有し、アクリル酸アミ
ドは加水分解によって容易にカルボキシル基を有するも
のとなる。
またこの工程において、高分子材料の表面にグラフト化
せずに単に単量体が重合して形成されたホモポリマーは
、適当な洗浄処理等によって除去することが望ましい。
また高分子材料がシリコーンゴムである場合においては
、重合処理に先立って単量体を当該表面に十分に密着さ
せておくことが好ましく、そのために例えば真空下に置
いて脱気処理することが望ましい。
(3)第3工程(蛋白質固定工程) この工程においては、第2工程においてクラフト化され
た重合体を有する高分子材料の表面に蛋白質を固定する
。この蛋白質の固定に先立って、必要でられは、重合体
の活性化処理がなされる。
この処理は重合体について蛋白質の固定に必要な或いは
好ましい特性を与えるものであシ、具体的には活性点と
なるべき官能基を導入若しくは生成せしめるために、化
学的処理、加熱或いは光照射等の物理的処理が行なわれ
る。
固定のために用いられる蛋白質の具体例としてハ、コラ
ーゲン、フィブリノーゲン、フィブリン、フィブロネク
チン、その他を挙けることが。でき、このうち良好な対
生体適合性が得られる点ではコ2−グンが好ましい。
蛋白質の固定のための具体的な方法としては、*@の固
定に用いられている公知の方法をそのまま或い紘一部を
変更して利用することができ、例えにグラフト化重合体
に対して共有結合によジ固定を行なうカルボジイミド活
性化法或いはブロモシアン活性化法、並びに複数のイオ
ン結合によシ固定を行なう方法、その他を有利に利用す
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明方法株以上の通pでろって、高分子材料の表面に
は第1工程において放電処理により例えはパーオキサイ
ドが生成されて活性化され、第2工程においてこの活性
化された高分子材料の表面にラジカル重合性単量体がグ
ラフト化して重合するので、生成された重合体は高分子
材料の表面に十分安定に固着したものとなり、しかもそ
の各分子は当該表面から外方に向かってその鎖が伸びた
状態となる。そして第3工程において当該重合体に、コ
ラーゲン等の蛋白質が共有結合若しくはポリイオンコン
プレックスによシ結合するので、長期間に亘りより効果
的に生体に対する適合性を有する高分子材料となり、例
えば高−細胞接着性を得ることができる。
以上において、第1工程では放電処理によって高分子材
料の活性化が行なわれるので、高分子材料がそれ自体化
学的に安定なシリコーンゴムである場合にも、確実に当
該表面を活性化することができ、その結果、後続の第2
工程及び第3工程を特別な配慮1−髪することなく確実
に実行するととつ$できる。
従って本発明において高分子材料としてシリコーンゴム
を用いることにより、当該シリコーンゴムがそれ自体高
い生体適合性含有することも加わって、実用上極めて有
用な生体用材料、医科用材料を得ることができる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について説明するか、本発明がこれ
らによって限定されるものではない。
実施例1 2.4−ジクロロ−ベンゾイルパーオキサイドにより加
硫したシリコーンゴムシートを材料として用い、このゴ
ムシートを放電電極間に配置し、放電電極に周波数60
Hz、7KVの電圧を印加してコロナ放電を生せしめる
ことにより、2分間に亘つ又放電処理を行なった。この
放電処理によりシートの表面には1.OXlo−9mo
l/(−の量のパーオキサイド基が導入された。次にこ
の放電処理したゴムシートThX窒脱気した上、十分脱
気したアクリル酸の10重量%水溶液に浸漬し、更に温
度50℃にて1時間力ロ熱してグラフト重合せしめた。
得られたゴムシートを、生成されたホ七ポリマーを除去
するために十分に水洗し、もってアクリル敵グ、1F7
1’重合シリコーンゴムを得た。電導度滴定によりクラ
フト量をめたところ、27μf/cm2であった。
次にこのゴムシートt−1水溶性カルボジイミドの生理
的リン酸緩衝液の溶液(1)H7,4、有効成分1 m
 t/mL >中に温度ocで30分間浸漬した後、フ
ィブロネクチンの上記と同様の生理的リン酸緩衝液の溶
液(有効成分0.o5rl’l/mt)に温度0℃で2
時間接触させ、超音波洗浄により未固定フィブロネクチ
ンを除去した。そして得られた改質ゴムシートについて
ニンヒドリン法により固定化されたフィブロネクチンを
定量したところ3μff/an2であった。
実施例2 実施例1と同様のシリコーンゴムシートを高分子材料と
して用い、電圧を9 KVとしたほかは同様にして2分
間コロナ放電処理を行なった。ここに得られたゴムシー
トを真空脱気した後、アクリルアミドの10重量%水溶
液に浸漬し、更に温度50℃にて1時間77I]熱して
グラフト重合せしめた。
ここに得られたクラフト量は80μt/cm2であった
次にこのゴムシート11度0.5 Nの水酸化ナトリウ
ム水溶液中に浸漬して温度50CKて10分間加水分解
し、アクリルアミドの一部をアクリル酸に変換した。
次に実m例1と同様にして、カルポジ゛イミドによる活
性化処理を行なった後、コラーゲン水溶液に浸漬してコ
ラーゲン固定量定して表面が改質されり’/ リs −
ンコムシートを得た。この&質ゴl−、’/−トは4μ
秒−2のコラーゲンが固定化されたものであった。
また上述の操作を、アクリルアミドのカロ水分屏をせず
に、或いは力ロ水分解時間を60分間としたほかは全く
同様にして繰p返して改質ゴムシートを得た。そしてコ
ラーゲンの固定量をめたところ、加水分解をしなかった
ものHoμf/cm2、加話解時間が60分間のものは
5μ秒戸2であった。
応用例1 実施例2で得たコラーゲン固定量が4μf/c−の改質
シリコーンゴムシートを基質として用い、HeLa細胞
の培養を行なった。培地として鉱、重炭酸ナトリウムと
L−グルタミン金倉むEa g l e’s MEMに
さらにウシ胎児血清t−1θ%の濃直に混合したものを
用いた。そしてこの培地KJal胞をI X 10’個
/mLの割合となるように浮遊させ、予めコラーゲン固
定化シリコーンゴムシートを入れておいたプラスチック
シャーレの中に、この#I胞浮遊液t−lXl0’個/
(!II!2となる割合で加えた0そして温度37℃、
5チの炭酸ガス雰囲気下にて4時間インキュベートした
0その後生理的リン醜緩衝液で洗浄し、シート上に付着
した細胞を計数したところ、付着細胞数は1.5XlO
’個/6n2であった。
−万本発明方法t(よる改質を施さずにシリコーンゴム
シートをそのまま基質として用いて、上記と同一の細胞
笑験を行なったところ付着細胞数はl×102個/cI
n2以下であった。
以上の事夾より、本発明方法によれば、高分子材料の表
面を改質して生体m織(M胞)の接着性全大幅に改善す
ることができることが明かである。
実施例3 実施例1と同様のシリコーンゴムシートを高分子材料と
し又用い、これを真空容器内の放電電極1’[c配[L
、真空容器内tl−0,03〜0.05mmHtの減圧
状態としてアルゴンカスを流量20CC/分の割合て供
給し、この状態で周波数5KHz、出力0.08罵−2
の高周波を印加してプラズマ放電を生ぜしめることによ
シ、5秒間放電処Wiを行なった。その後ゴムシートを
真空脱気した上、実施例2と同様にしてアクリルアミド
をクラフト重合せしめ、アクリルアミドを30分間に亘
υ加水分解した後:rラーグンを固定して改質シリコー
ンゴムシートを得た。
この改質ゴムシートは、4μt^2のコラーゲンが固定
したものであった。
手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和59年特許願第85122号 2、発明の名称 高分子材料の表面改質方法3、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 住 所 京都府宇治市五ケ庄広岡谷二番地182氏 名
 筏 義 人 (ほか1名) 4、代理人 5、補正命令の日付 昭和59年7月31日6、補正の
対象 1)明細書全文 2)代理権を証明する書面 7、補正の内容 1)明細書の浄書(内容に変更なし)。
2)別紙委任状2通を補充する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)高分子材料の表面を放電処理により活性化する工程
    と、この活性化された高分子材料の表面に1m又は2種
    以上のラジカル重合性単量体を接触させてグラフト重合
    する工程と、このグラフト重合した高分子材料の表面に
    蛋白質を固定する工程とを含むことを特徴とする高分子
    材料の表面改質方法。 2)高分子材料がシリコーンゴムより成り、蛋白質がコ
    ラーゲンであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の高分子材料の表面改質方法。
JP59085122A 1984-04-28 1984-04-28 高分子材料の表面改質方法 Granted JPS60229933A (ja)

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