JPS6121104B2

JPS6121104B2 -

Info

Publication number: JPS6121104B2
Application number: JP56097270A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kira
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1986-05-26
Also published as: JPS57211358A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、すぐれた抗血栓性とエラストマーと
しての力学的性質をあわせち、かつ巾広い成形方
法が可能な血液接触部に用いる抗血栓性エラスト
マーに関するものである。更に詳しくは、主鎖中
に有機珪素重合体を含有するポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアからなる血液接触部に用いる
抗血栓性エラストマーに関するものである。抗血栓性エラストマーは、血液と直接接触する
部位に使用する材料として用いる場合、特にその
特性が生かされ、血液と直接接触する医療用機
器、特に人工心臓などの人工臓器の作製にあたつ
て必要とされる。具体的な用途としては血管カテ
ーテル、モニタリングチユーブ、血液バツグ、人
工腎臓や人工心肺等の体外循環回路、Ａ−Ｖシヤ
ント、血液バイパスチユーブ、人工心臓、補助人
工心臓、血液ポンプ、バルーンポンプ用材料等が
あげられ、これ等の用途において、抗血栓性エラ
ストマーとして基本的に要求される性能は、抗血
栓性と力学的性質（機械的強度、弾力性、耐久性
等）と成形性に優れていることである。従来、血液接触部に用いる抗血栓性エラストマ
ーとしては、軟質塩化ビニール、ポリウレタン、
シリコーンゴムなどの汎用高分子材料や、セグメ
ント化ポリウレタン（例えば、米国Ethicon社の
Biomer）、ヘパリン化ウレタンエラストマー（特
公昭55−13729）、ポリシロキサンとポリウレタン
が窒素と珪素で直接結合した共重合体（米国特許
第3562352号）などが開発されている。しかしながら、従来の汎用高分子材料について
は抗血栓性が不十分であり、セグメント化ポリウ
レタンは機械的強度は強いが抗血栓性が劣り、ヘ
パリン化ウレタンエラストマーはヘパリンの放出
後では抗血栓性が極度に低下する欠点と、生理活
性なヘパリンを用いることから成形性や滅菌方法
が煩雑となり、コストが高い欠点がある。また米
国特許第3562352号に記載されているポリシロキ
サンとポリウレタンが窒素と珪素で直接結合した
共重合体（商品名Avcothane）は、現在存在する
材料の中では、抗血栓性にすぐれ、臨床例も多
い。しかし、セグメント化ポリウレタンなどと比
較すると力学的性質に劣る欠点がある。しかもこ
のものは、下記反応式に示すように、あらかじめ
合成したポリウレタンと反応性末端基を有するポ
リシロキサンを溶液状態で混合し、成形時に両者
を反応させる製法を用いていることから抗血栓性
の発現が成形条件によつて大きく変動し、すぐれ
た抗血栓性を安定的に得にくい欠点がある。また
このものは、一般にはブロツク共重合体と言われ
ているが、前記の化学反応式の例からもわかるように実質はグ
ラフト共重合体であり、かつポリシロキサンの反
応性末端基が２個以上存在することが明らかであ
るからポリシロキサンが架橋剤となつた熱硬化性
樹脂であり、従つて成形方法がコーテイング法や
デイツピング法等に限定される欠点がある。そし
て、限定された成形方法のために溶液状態での保
存が多くなり、この時ポリウレタンとポリシロキ
サンの多官能性末端基が反応すると、溶液は高粘
度化あるいはゲル化し、使用不可能となる欠点が
ある。以上のように、従来技術では、抗血栓性と
力学的性質に優れ、かつ巾広い成形方法に対応で
きる性能をあわせもつた抗血栓性エラストマーは
存在しなかつた。本発明者らはこれらの欠点を改良し、すぐれた
抗血栓性が安定して発現しすると共に、力学的性
質に優れ、かつ巾広い成形方法に対応できる血液
接触部に用いる抗血栓性エラストマーを提供すべ
く鋭意検討した結果、主鎖中に有機珪素重合体を
含有するポリウレタンまたはポリウレタンウレア
が、すぐれた抗血栓性と力学的性質を有し、かつ
巾広い成形方法に対応できることを見出し本発明
に到達した。即ち本発明は、主鎖中に分子量200〜30000の有
機珪素重合体を１〜50重量％含有し、ソフトセグ
メントとして該有機珪素重合体以外に分子量500
〜6000のポリエステルあるいはポリエーテルを含
有するポリウレタンまたはポリウレタンウレアか
らなる血液接触部に用いる抗血栓性エラストマー
とその製造方法を提供するものである。本発明のエラストマーにおいて、有機珪素重合
体の含有量は１〜50重量％、更に３〜20重量％、
特に４〜15重量％である事が抗血栓性の発現の面
から見て好ましい。有機珪素重合体の含有量が50
重量％を超えると、抗血栓性が低下したり力学的
性質が劣つて来たりする傾向にある。本発明の有機珪素重合体とは、有機珪素を含有
する少なくとも分子量200以上、更に好ましくは
分子量500〜30000のものである。有機珪素の結合
方法は特に限定しないが、抗血栓性の発現のため
にはポリシロキサンが好ましく、例としてはメチ
ルフエニルポリシロキサン、フルオロアルキルメ
チルポリシロキサン、ポリジメチルシロキサンが
挙げられる。特に好ましいのはポリジメチルシロ
キサンである。本発明におけるエラストマーのソフトセグメン
ト比率（〔（全ソフトセグメントの分子量）／（全分子
量）×100 （％）〕）は、40〜80重量％、更には50〜70重量％
であることがエラストマーの力学的性質の面から
は好ましい。ソフトセグメント比率が40重量％末
満の時は弾性的性質が不足し、80重量％を越える
と抗張力などの機械的強度が低下する傾向にあ
る。ここにおけるソフトセグメントとは、ウレタン
結合間、ウレア結合間またはウレタン結合とウレ
ア結合間のセグメントで、分子量500以上で、か
つそのホモポリマーのTgが室温以下のものを指
し、ポリシロキサン、ポリエーテル、ポリエステ
ル等が挙げられる。ポリシロキサン以外のソフト
セグメントとしては、分子量500〜6000のポリエ
ーテル類、ポリエステル類が好ましく、更には生
体内での加水分解安定性の大きいポリエーテル類
が好ましく、特に（−CH₂−CH₂−CH₂−CH₂−Ｏ
−）_26〜30とが好ましい。また本発明のエラストマーは、架橋
構造を含まない線状高分子からなる本質的に熱可
塑性エラストマーであることが好ましい。本発明におけるエラストマーの極限粘度〔η〕
は0.2〜2.0dl/ｇ（デイオキサン中で32℃で測
定）である事が好ましく、更には0.5〜1.5dl/ｇ
である事が好ましい。次に本発明のエラストマーの製造方法について
説明する。当該エラストマーは、イソシアネート化合物
と、分子量500〜6000のソフトセグメントを有す
る活性水素基含有化合物と、活性水素基またはイ
ソシアネート基を有し、主鎖中に分子量200〜
30000の有機珪素重合体を含有する化合物を重合
の必須成分とし、必要に応じて鎖延長剤を用いて
製造するのが最も好適である。製造方法には、通
常の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造方
法が適用できる。まず有機珪素含有量とソフトセ
グメント比率を決め、これを満たすように合成成
分の仕込量を決定する。次いで溶剤に合成成分を
添加溶解し、反応を行う。合成成分の添加方法
は、一括仕込みでも良いが、好ましくはイソシア
ネート化合物と分子量500〜6000のソフトセグメ
ントを含有する活性水素基含有化合物とを反応さ
せ、末端にイソシアネート基を有する所謂プレポ
リマーを得、次いで、活性水素基を有し、主鎖中
に分子量200〜30000の有機珪素重合体を含有する
化合物と必要に応じて鎖延長剤を添加し、反応を
行う。また活性水素基を有する有機珪素重合体
や、脂肪族ジアミンのように反応性の高い成分
は、連続的にゆつくり添加する方法が好ましい。反応は加熱あるいは触媒を用いて行い、触媒と
してはウレタン合成に用いられるすべての触媒が
適用できるが、製造したエラストマーが血液接触
部に用いられることを考えると、トリエチルジア
ミンのようなアミン類やデイアザビシクロウンデ
センのように成形時に除去できるものが好まし
い。用いるイソシアネート化合物は、従来ポリウレ
タンの生成に用いられているイソシアネートがす
べて使用できるが、特に好ましいのはジイソシア
ネートである。好ましいジイソシアネートの例と
しては、テトラメチ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、シクロヘキサン−
１・４−ジイソシアネート、２・４−トリレンジ
イソシアネート、２・６−トリレンジイソシアネ
ート、２・４−トリレンジイソシアネートと２・
６−トリレンジイソシアネートの混合物、キシリ
レンジイソシアネート、４・4′−ジフエニルメタ
ンジイソシアネート、１・４−フエニレンジイソ
シアネート、１・３−フエニレンジイソシアネー
ト、ナフタレン−１・５−ジイソシアネート等が
挙げられ、単独あるいは混合物として用いられ
る。本発明のイソシアネート化合物には再生化合
物から発生するイソシアネート化合物も含む。分
子量500〜6000のソフトセグメントを含有する活
性水素基含有化合物は、従来イソシアネートと反
応してポリウレタンを生成させる際に用いられる
ものがすべて使用できるが、好ましくはポリエー
テル、ポリエステル、ポリカプロラクトンなどの
ジオール化合物である。更に好ましいのは、生体
内での加水分解安定性の大きいポリエーテル系ジ
オール化合物であり、例えばポリエチレンエーテ
ルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコー
ル、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が
挙げられ、単独あるいは混合物として用いられ
る。特に好ましいものとしてはHO（−CH₂−CH₂
−CH₂−CH₂−Ｏ）−_26〜30Hとが挙げられる。また好ましいポリエステル系ジオール化合物と
しては、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ブチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ペンタメチレングリコール、シクロヘキサン
−１・４−ジオール、シクロヘキサン−１・４−
ジメタノール等のグリコール類の単独あるいはこ
れらの混合物と、アジピン酸、マレイン酸、コハ
ク酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等
の二塩基酸又はこれらの酸エステル、酸ハライド
等の誘導体と重縮合することによつて得られるポ
リエステル類が挙られ、単独または混合物として
用いられる。使用する有機珪素重合体合成成分は、構成要素
の有機珪素重合体を主鎖に含有し、官能基として
活性水素基、イソシアネート基から選ばれた基を
２個有するものが好ましく、更には活性水素基を
２個有するものが好ましく、反応性を考えるとカ
ルビノール基を２個有するものが特に好ましい。
好ましい例としては、末端カルビノールポリジメ
チルシロキサン、末端カルビノールメチルフエニ
ルポリシロキサン、末端カルビノールフロオロア
ルキルメチルポリシロキサン等が挙られ、単独あ
るいは混合物として用いられる。鎖延長剤としては、２官能性の活性水素基を有
する鎖延長剤、例えばエチレンジアミン、プロピ
レンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレ
ンジアミン等の脂肪族ジアミン、シクロヘキサン
ジアミン、ピペラジン、キシレンジアミン等の脂
環式、脂芳香族酸ジアミン類、トリレンジアミ
ン、フエニレンジアミン、ジフエニルメタンジア
ミン等の芳香族ジアミン、ヒドラジン類、エチレ
ングリコール、１・４−ブタンジオール等のグリ
コール類、水などが適している。使用する溶剤としては、例えばジメチルホルム
アミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホ
キシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジオキサン、テ
トラヒドロフラン等が適しているが、有機珪素重
合体を十分に溶解することが重要で、この意味か
らはジオキサン、テトラヒドロフラン、及びこれ
らを主体とする混合溶剤が好ましい。このようにして合成したエラストマーは、合成
溶液の状態で、あるいはエラストマーを水等に析
出させ水やエタノール等で十分洗浄を行い不純物
を除去した後、乾燥しペレツトとして使用する。本発明のエラストマーの抗血栓性はin vitroで
の抗血栓性テスト〔Lee White法（金井泉、金井
正光編著、臨床検査法提要、−81、金原出版株
式会社、昭和45年）〕を行つたところ、セグメン
ト化ポリウレタンエラストマーと比較して全血の
凝固時間が向上しており、すぐれた抗血栓性を示
した。またテスト試料の成形条件を種々変化させ
ても、すぐれた抗血栓性が安定して得られた。血液接触部に用いる抗血栓性エラストマーとし
ての力学的性質は一般に抗張力が100Kg/cm²以上、
伸びが300〜500％以上であれば良いと言われてい
るが、本発明のエラストマーは100〜500Kg/cm²の
抗張力と500％以上の伸びがあり、すぐれた力学
的性質を示した。また本発明のエラストマーは、溶液としてコー
テイング法、デイツピング法、キヤステイング法
で成形できると共に、ペレツトから通常の熱可塑
性合成樹脂の成形方法、例えば押出成形射出成形
等を用いて成形することができる。またこのエラ
ストマーは、乾燥したペレツト状態ではもちろん
のこと、溶液状態で保存しても非常に安定で、取
り扱いが容易で再現性がよく血液接触部に用いる
抗血栓性エラストマーとしてのすぐれた性質を示
した。これらの結果から本発明の抗血栓性エラストマ
ーは、血液と直接接触する医療用用具の血液接触
面に好適に用いることができる。これらの具体的
用途としては、人工心臓、補助循環装置用のポン
ピングチエンバー、バルーンポンプ、人工腎臓や
人工心肺等の補助循環装置用の体外循環回路、血
液バツグ、カテーテル等がある。以下、実施例によつて本発明を説明する。実施例１十分に乾燥し、窒素置換を行つた容器に、54.7
部のポリテトラメチレンエーテルグリコール（分
子量2000）を入れ、90℃、0.1mmHg以下の減圧下
で30分間脱水した。次に温度を50℃に調節し、こ
れに250部の脱水精製したデイオキサンを加えた
後、27.3部の４・4′−ジフエニルメタンジイソシ
アネートを加え撹拌溶解した。触媒として４・
4′−ジフエニルメタンジイソシアネートに対して
0.05％のデイアザビシクロウンデセンを加え、１
時間撹拌した。次いで4.75部のエチレングリコー
ルを加えた後、デイオキサン150部に溶解した
13.2部の末端カルビノールポリジメチルシロキサ
ン（分子量2400）をゆつくり滴下し、反応を行つ
た。こうして製造した抗血栓性エラストマーの力
学的性質を島津オートグラフIS2000を用いて測定
した。また抗血栓性の測定は、内径10mm、長さ
100mmの試験管の内壁をこの合成溶液（デイオキ
サン稀釈、ポリマー濃度５％）でコーテイング
し、新鮮な採血直後の血液を約１ml入れ、37℃で
凝固する時間を測定した。又、製造したエラスト
マーの極限粘度を、デイオキサンを溶媒として32
℃で測定したところ、〔η〕＝0.886dl/ｇであつ
た。比較のために、比較例１に示したセグメント
化ポリウレタン（デイオキサン稀釈、ポリマー濃
度５％）についてとコーテイングを行つていない
試験管について、同時に同一血液でテストを行つ
た。結果を表１に示したが、、この表から判るよ
うに、本発明の抗血栓性エラストマーは、抗血栓
性とエラストマーとしての力学的性質がすぐれて
いることがわかる。比較例１実施例１の組成から、末端カルビノールポリジ
メチルシロキサンを除き、このモル比に対応する
量の４・4′−ジフエニルメタンジイソシアネート
（1.4部）を減量し、他は実施例１と同一条件でセ
グメント化ウレタンエラストマーを製造した。

【表】実施例２ポリラトラメチレンエーテルグリコール（分子
量1000）55.7部、エチレングリコール3.1部、末
端カルビノールポリジメチルシロキサン（分子量
2400）13.4部をテトラヒドロフラン400部に溶解
した。この溶解に４・4′−ジフエニルメタンジイ
ソシアネート27.8部とデイアザビシクロウンデセ
ン0.003部を加え、45℃で撹拌反応し、透明で粘
稠な溶液を得た。この溶液に多量の水を加え重合
体を析出させ、これを十分に水洗した後、風乾
し、次にエタノールを用いてソツクスレー抽出器
で重合体を洗浄した。こうして製造した重合体
を、テトラヒドロフラン／デイオキサン＝１／１
の溶液に溶解（ポリマー濃度５％）し、実施例１
と同じ方法で抗血栓性と抗張力、伸びを測定し
た。又、製造したエラストマーの極限粘度を、実
施例１と同じ方法で測定したところ、〔η〕＝
0.685dl/ｇであつた。比較のために比較例２に示したセグメント化ポ
リウレタン（ポリマー濃度５％）とコーテイング
を行つていない試験管についても測定を行い、結
果を表２に示した。この結果、本発明の重合体は
優れた抗血栓性エラストマーであることがわか
る。又この重合体を、温度200℃、圧力200Kg/cm²
で15分間プレス成形すると、透明で弾性に富んだ
シートが作製できた。比較例２実施例２の組成から末端カルビノールポリジメ
チルシロキサンを除去し、このモル比に対応する
量の４・4′−ジフエニルメタンジイソシアネート
を減量し、他の条件は実施例２と同一でセグメン
ト化ウレタンエラストマーを製造した。

【表】実施例３ポリプロピレンエーテルグリコール（分子量
1000）57.2部と４・4′−ジフエニルメタンジイソ
シアネート30.8部をデイオキサン200部に溶解
し、デイアザビシクロウンデセンを加えて室温で
反応を行い、プレポリマーを作つた。これに１・
４−ブタンジオール3.6部と末端カルビノールポ
リジメチルシロキサン（分子量2400）10.1部を加
えて反応を行つた。次に、エチレンデイアミン
1.2部をデイオキサン100部とデイメチルアセトア
ミド100部の混合溶剤に溶解し、この溶液をゆつ
くり滴下し、反応を行つた。この重合体（デイオキサン稀釈、ポリマー濃度
５％）について実施例１と同じ方法で抗血栓性と
抗張力、伸びを測定したところ、血液凝固時間43
〜56分、抗張力330Kg/cm²、伸び550％であつた。

Claims

【特許請求の範囲】１主鎖中に分子量200〜30000の有機珪素重合体
を１〜50重量％含有し、ソフトセグメントとして
該有機珪素重合体以外に分子量500〜6000のポリ
エステルあるいはポリエーテルを含有するポリウ
レタンまたはポリウレタンウレアからなる血液接
触部に用いる抗血栓性エラストマー。２エラストマーが熱可塑性である特許請求の範
囲第１項記載の血液接触部に用いる抗血栓性エラ
ストマー。３ソフトセグメントの比率が40〜80重量％であ
る特許請求の範囲第１項記載の血液接触部に用い
る抗血栓性エラストマー。４有機珪素重合体がポリシロキサンである特許
請求の範囲第１項記載の血液接触部に用いる抗血
栓性エラストマー。５有機珪素重合体がポリジメチルシロキサンで
ある特許請求の範囲第１項記載の血液接触部に用
いる抗血栓性エラストマー。６イソシアネート化合物と、分子量500〜6000
のソフトセグメントを含有する活性水素基含有化
合物と、活性水素基またはイソシアネート基を有
し、主鎖中に分子量200〜30000の有機珪素重合体
を含有する化合物を重合の必須成分として反応さ
せることを特徴とする血液接触部に用いる抗血栓
性エラストマーの製造方法。７有機珪素重合体の活性水素基がカルビノール
基である特許請求の範囲第６項記載の製造方法。