JPS6211458A - 気体透過性医用材料 - Google Patents

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、新規な気体透過性医用材料に関する。

さらに詳しくは、とりわけ気体透過性に優れる光学医用
材料、たとえばコンタクトレンズ用材料。

眼内レンズ用材料および人工角膜用材料などに関する。

（従来の技？ｌｆ） 近年、高分子材料の医用材料分野への利用が進むにつれ
て、物質透過性材料への関心が高まっている。とくにコ
ンタクトレンズ用材料として、気体透過性材料が注目さ
れている。

コンタクトレンズ用材料として要求される条件のうち、
気体透過性、とくに酸素透過性に優れることは最も重要
な条件の１つである。なぜならば、角膜組織の新陳代謝
機能を阻害しないだけの十分な量の酸素を、フンタクト
レンズの材質を通して。

角膜に供給する必要があるからである。

そこで、気体透過性を高めるために、従来よりつぎの方
法が主に提案されている。

（１）　　材質の含水率を高めることによって、材質内
に含浸された水の挙動を利用して、気体透過性を高めよ
うとする方法。

（２）　　従来より気体透過性に優れた素材として知ら
れるもの、たとえばシリコーンラバー系素材などを材料
に適用する方法。

（３）気体透過性モノマーとして知られるシリコン含有
モノマー、たとえばシロキサニルアルキル（メタコアク
リレート系モノマーなどを主成分として使用する方法。

しかし、上記（１）の方法では、含水率を高めることに
よって気体透過性は高められるが、その反面、含水率が
高いために、含水時における著しい機械的強度の低下や
、使用時において、汚れや細菌などが材質内に蓄積し、
汚染されやすいといった問題があった。

また、（２）の方法では、シリコーンラバー系材料特有
の撥水性の問題があり、たとえばフンタクトレンズ用材
料として用いた場合、角膜表面や涙液とのなじみが悪く
、また親油性の汚れが表面に固着しやすいために、眼組
織に損傷を与えたり、材質の白濁化現象を生起しやすい
といつた問題があった。

（３）の方法は、材質の優れた気体透過性に加えて１重
合に供するモノマーなどを選択することにより、機械的
強度に優れ、親水性などが良好で。

細胞組織に対する適合性が良好な材料が得られている。

しかし、とくにコンタクトレンズ用材料として用いた場
合、長時開眼に連続装用できるほどには十分な気体透過
性を有していない。つまりコンタクトレンズは度数など
の規格によって中心厚みも変動し、中心厚みがとくに厚
くなるプラスレンズの領域においても長時間の連続装用
な可能とするためには、さらに高い気体透過性を有する
コンタクトレンズ用材料が望まれている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、前述のごとき従来技術の問題点を鑑み、
従来の気体透過性材料と比較して、さらに気体透過性な
どに優れた医用材料を提供することを目的とし、鋭意研
究を重ねた結果１本発明により、上記目的を達成するこ
とを見い出した。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は一般式（■）： ＲＩ　　　　　　　Ｒ２ （式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２，Ｒ３お
よびＲ４は炭素数１〜３のアルキル基である）で表され
る分子内に不飽和三重結合と重合性不飽和二重結合とを
有するモノマー〔以下、七ツマ−（ト）と称する〕を主
成分とする重合体からなる気体透過性医用材料に関する
。

本発明に使用するモノマー（Ａ）は、材料に優れた気体
透過性能を付与する成分である。

モノマー（Ａ）の好ましい具体例としては、たとえば、
１−トリメチルシリル−３−ブテン−１−イン、１−ト
リエチルシリル−３−ブテン−１−イン、ｌ−エチルジ
メチルシリル−３−ブテン−１−インなどの１−トリア
ルキルシリル−３−ブテン−１−イン、１−トリメチル
シリル−３−メチル−３−ブテン−１−イン、１−トリ
エチルシリル−３−メチル−３−ブテン−１−イン、ｌ
−ジエチルメチル−３−メチル−３−ブテン−１−°イ
ンなどの１−トリアルキルシリル−３−メチル−３−ブ
テン−１−インなどかあ（デられる。

モノマー（人）の使用量は、優れた気体透過性や、良好
な機械的強度などを有する材料を得るために、全使用成
分１００重量部に対して少なくとも５０重量部であり、
好ましくは９０〜５０重量部である。

モノマーＣ人）は１次のようにして合成できる。

たとえば、１−トリアルキルシリル−３−メチル−３−
ブテン−１−インを合成する場合、まず３−メチル−１
−プヂンー３−オールを脱水反応により、３−メチル−
３−ブテン−１−インとしたのち、これをグリニヤール
化し、トリアルキルクロルシランと反応させることに上
り得られる。また、１−トリアルキルシリル−３−ブテ
ン−１−インを合成する場合、１，３−ジクロロ−２−
プ□テンの脱塩化水素反応により、３−ブテン−１−イ
ンとしたのち、これをグリニヤール化し、トリアルキル
クロルシランと反応させることにより得られる。

モノマーＣ人）には、ビニル基またはイソプロペニル基
といったラジカル重合可能な不飽和二重結合を有するた
め、他の七ツマ−とラジカル重合することが可能となる
。このために、架橋剤のような重合性不飽和二重結合を
少なくとも２個有するモノマーとラジカル重合すること
により、架橋構造を有する材料とすれば、より機械的強
度に優れ、溶媒に対して不溶性で、形状安定性も良好な
医用材料とすることができる。

すなわち、前記一般式（１）で表されるモノマー（Ａ）
とともに、さらに一般式（Ｉ）：Ｃ式中、　Ｒ５および
Ｒ６は水素原子またはメチル基、Ｒ７ハ炭素数１〜３の
アルキル基または式（１）％式％（１） 〔式中、Ｒ９は水素原子またはメチル基である〕で表さ
れる官能基、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基である）
で表される分子内に不飽和三重結合と重合性不飽和二重
結合とを少なくとも２１有するモノマー（以下、モノマ
ー（Ｂ）と称する）を併用するのが好ましい。

七ツマ−（Ｂ）は、気体透過性の高いモノマーであると
ともに１重合性不飽和二重結合を少なくとも２個有して
おり、モノマー（Ａ）との相溶性もよいため、モノマー
（人）とラジカル重合した場合には１通常の架橋剤を併
用した場合に比べて。

材料の気体透過性を十分維持すると同時に、有効な架橋
効果を発揮することも可能とじつる成分である。

七ツマ−（８）の好ましい具体例としては、たとえば、
ビス（３−ブテン−１−イニル）ジメチルシラン、ビス
（３−ブテン−１−イニル）ジエチルシランなどのビス
（３−ブテン−１−イニル）ジアルキルシラン、ビス（
３−メチル−３−ブテン−１−イニル）ジメチルシラン
、ビス（３−メチル−３−ブテン−１−イニル）ジエチ
ルシランなどのビス（３−メチル−３−″＋？ンー１−
イニル）フ゛１ ジアルキルシラン、３−メチル−３−ブテン−１−イニ
ル（３／−ブテン−１′−イニル）ジメチルシランなど
の３−メチル−３−ブテン−１−イニル（３／−ブテン
−１！−イニル）ジアルキルシランなどがあげられる。

七ツマ−（Ｂ）の使用量は、全使用成分１００重量部に
対して約５０重量部以下であり、好ましくは１０〜５０
重景部で置方。モノマー（Ｂ）の使用量が約５０重世部
を越えると架橋構造が多く形成され、材質として脆いも
のとなってしまう。

また、モノマー（Ａ）に対するモノマーＣＢ）の使用比
率は、モノマー（人）とモノマー（Ｂ）の使用量の和が
１００重量部とした場合５０重量部以下が好ましい。

モノマー（Ｂ）は次のようにして合成できる。

たとえば、ビス（３−メチル−３−ブテン−１−イニル
）ジアルキルシランを合成する場合、グリニヤール化し
た３−メチル−３−ブテン−１−インをジクロルジアル
キルシランと反応させることにより得ることができる。

この他のモノマー（Ｂ）も上記と同様にして合成するこ
とができる。

モノマー〔Ａ〕およびモノマーＣＢ）は、ラジカル重合
可能な不飽和二重結合、たとえばビニル基またはイソプ
ロペニル基などをｉするモノマーまたはこれらからなる
マクロモノマーＣ以下これらをモノマー（Ｃ）と弥する
）と重合することができる。重合は供するモノマー（Ｃ
）を、目的に応じて選択して使用することにより、より
好ましい種々の物性を有する医用材料とすることが可能
となる。

モノマー（Ｃ）の具体例としては、スチレン。

ａ−メチルスチレン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−メチ
ル−３−メチレン−２−ピロリドン、ジビニルベンゼン
、Ｎ−ビニル−３−メチレン−２−ピロリドンなどがあ
げられ、これらの１種または２種以上を組合わせて使用
してもよい。

前記モノマー（Ｃ）の用途として、たとえば機械的強度
を良好なものとするためには、スチレンなどを使用した
り、親水性を良好なものとするたメＫ　ハＮ−ビニルピ
ロリドンやＮ−メチル−３−メチレン−２−ピロリドン
などを使用したり、不溶性や形状安定性を向上させるた
めにはジビニルベンゼンやＮ−ビニル−３−メチレン−
２−ピロリドνなどを使用したりできる。

モノマー（Ｃ）の使用量は、全使用成分１００重量部に
対して均一な重合体を得るために、２５重量部以下が好
ましい。また、モノマー（Ｃ）を使用する場合は、モノ
マー（Ｂ）と併用することが好ましく、そのモノマー（
Ｃ）の使用比率は。

モノマー（Ｂ〕とモノマー（Ｃ）の使用量の和カ’　　
１００重値部とした場合、５０重量部以下が好ましい。

本発明の医用材料は、＃記成分に重合開始剤を加えて１
通常の重合方法により得ることができる。

使用される重合開始剤としては、たとえば、２．２′−
アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２
’−アゾビス（４−メチルメトキシ−２，４−ジメチル
バレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル、ｔ−ブ
チルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキ
サイド、過酸化ベンゾイルなどがあげられ、その使用量
は全使用成分１００重Ω部に対して、約０．０１〜２重
邸部が好ましい。

重合条件としては、目的に応じて種々の重合条件が用い
られるが５通常の場合材料を効率的に得るためには、塊
状重合が好ましい。重合の昇温方−法は、たとえば恒温
槽中またはマイクロ波などの電磁波照射により、約４０
〜７０℃にて、数時間〜数十時間加熱重合したのち、さ
らに約１２０℃まで昇温して、焼き入れをして重合を完
結してもよい。

成形も通常の方法により行うことができる。たとえば重
合を所望の物品、たとえばコンタクトレンズなどの形状
に対応した型の中で行って成形し、さらに必要に応じて
機械的に仕上げ加工してもよいし、また重合を適当な型
または容器の中で行い、プロ、り状、板状または棒状と
したのち、切削・　　′研磨などの機械加工により、所
望の物品の形状に成形してもよい。

なお、医用材料の表面の親水性を向上させ、生体組織に
適合しやすくするなどの目的から、たとえばプラズマ処
理などの親水化処理をさらに施してもよい。

上記プラズマ処理を実施する場合は、ヘリウム、ネオン
、アルゴンのような不活性ガスあるいは空気、窒素、−
酸化炭素、二酸化炭素などのプラズマ重合性を有しない
ガスの雰囲気下で、圧力的て数秒〜数十分間処理する。

親水性付与の有効性を高め、その親水性の効果の耐久性
を向上させる１０〜６０Ｗにて数分間処理するとよい。

また、前記プラズマ処理後、たとえば２−ヒドロキシエ
チル（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、ジメチルアクリルアミドなどのような自ら重合性を
有する親水性化合物と１本発明の医用材料とを接触させ
ることにより１表面に親水性のグラフト被膜を形成させ
、より親水性を向上させることも可能である。

（実施例） つぎに本発明の気体透過性医用材料を、具体的な実施例
に基づき、さらに詳細に説明するが１本発明はこれらに
限定されるものではない。

参考例１゜ 「１−トリメチルシリル−３−メチル−３−ブテン−１
−イン（以下、ＴＭ８ＩＰＡＣと称する）の合成」 １２Ｎの硫酸水溶液６０ｍ１と３−メチル−１−ブチン
−３−オール５０ｇを混合し、７５〜８０℃で加熱蒸留
することにより３−メチル−３−ブテン−１−イン（沸
点、３３〜３４℃）２０ｇを得た（収率４７％）。ツぎ
に、Ｃ，Ｈ，Ｍｇ　Ｂｒ　（ｏ、ａ　２１ＴＩＯ１）の
エーテル溶液に、窒素ガス下で十分に冷却しながら、３
−メチル−３−ブテン−１−イン０．３０ｍｏｌを方Ｉ
えた。さらに、トリメチルクロルシラン０、２６　ｍｏ
ｌを滴下し１反応させた。加熱還流を行った後１反応液
を水で洗浄し、工□−チル層を抽出して分離した。抽出
液を脱水し、濃縮後、減圧蒸留を行い、ＴＭＳＩＰＡＣ
（沸点、５６〜５８　℃／　４５ｗＨＪｒ）　２４　ｇ
を得た（収率５９％）。

参考例２゜ 「１−トリメチルシリル−３−ブテン−１−インＣ以下
、ＴＭ８ＶＡＣと称する）の合成」水酸化カリウム８０
ｇ、エチレングリコール１００ｍ１．エチレングリフー
ルモノｎ−ブチルエーテル３０ｍ１を混合溶解し、１７
０℃に加熱した。１，３−ジクロロ−２−ブテン２５ｇ
をゆりくりと滴下した。発生したビニルアセチレンガス
を−７〜−５℃に冷却して液化させた俵、ドライアイス
−アセトン洛中の受器にトラ、プし、３−ブテン−１−
イン（沸点、０〜５℃）７ｍｌを得た（収率５０％）。

ツぎに、Ｃ，Ｈ，Ｍｇ　Ｂｒ　（０，１２ｍｏｌ　）の
エーテル溶液に、窒素ガス下で十分冷却しながら、３−
ブテン−１−イン０．１０　ｍｏｌを加えた。さラニ、
トリメチルクロルシラン０．０９ｍｏｌを滴下し。

反応させた。加熱還流を行った後１反応液を水で洗浄し
、エーテル層を抽出して分離した。抽出液を脱水し、濃
縮後、減圧蒸留を行い、ＴＭＳＶ人Ｃ（沸点。

４７〜ｂ 参考例３゜ 「ビス（３−メチル−３−ブテン−１−イニル）ジメチ
ルシラン（以下、　ＢＩＰＡＣと称する）の合成」Ｃｇ
ＨａＭｇ　Ｂｒ　（０−３６ｍ”　）のエーテル溶液に
、窒素ガスで十分冷却しながら、実施例１．にて合成し
た３−メチル−３−ブテン−１−イ：／　０．３３ｍｏ
ｌを加した。さらに、ジメチルジクロロシラン０．１６
ｍｏｌを滴下し１反応させた。加熱還流を行った後、反
応液を水で洗浄し、エーテル層を抽出して分離した。抽
出液を脱水し、濃縮後、減圧蒸留を行い。

ＢＩＰＡＣ（７１〜ｂ （収率３８％）。

実施例１〜７゜ 表１に示す各種成分をそれぞれ配合し、ガラス製アンプ
ル（１０φ）に、配合／ｌ！４　ｇ　（１００重量部）
とアゾビスイソブチロニトリル０．３ｉｉ部を入れ、溶
封した。上記アンプル中の配合液を、５０〜６０℃で１
２０時間重合させ、１１０℃まで昇温して焼き入れを行
りた。得られた棒材を切削加工し。

表面を研磨して、厚みが０．２　Ｍのフィルムを作製し
た。このフィルムを用いて、酸素透過係数（ｒｋ入接鱈
角（プラズマ処理前および処理後）、光線透過率、含水
率を測定し、その結果を表１にあわせて示す。

なお、上記物性は、つぎのようにして測定した。

Ｃ＃ｉ素透過係数〕 製科研式フィルム酸素透過率計を用いて、３５℃。

０．９％生理食塩水中にて測定した◎ 〔接峡角〕 生理食塩水中２０℃で、気泡法により測定した。

〔光線透過率〕

波長７８０〜３８０楓の領域の可視光線の透過率をＭ 測定した。

〔含水率〕

次式に従って測定した。

−ＷＯ 含水率Ｃ％）　＝　−ｘ　ｌｏ　。

ただし、Ｗは平衡含水状態でのフィルムの重量、−ＷＯ
は乾燥状態でのフィルムの重量を表す。

比較例１〜２゜ 厚み０．２１１１１のポリメチルメタクリレートＣ以下
。

ＰＭＭＡと称する）製フィルムと、厚み０．２　翻のコ
ンタクトレンズ（商品名：メニコンＯｔ、東洋コンタク
トレンズＣ株）製〕の物性を、実施例と同様に測定し、
その結果を表１にあわせて示す。

（以下余白） （発明の効果） 本発明の気体透過性医用材料は、つぎのような効果を有
する。

（１）実施例１〜７において、酸素透過係数（Ｄｋ）が
約３５〜６８Ｘ１σ’　（ｃｃ　−ｃｙｌ＜ｃｙｌ　ａ
　ｓｅｃ　−ｍＨｇ））の値を示していることかられか
るように、従来の材料と比較しても、優れた気体透過性
を有する。

このために、たとえば、この材料をコンタクトレンズ用
として使用した場合、就寝中にコンタクトレンズを眼中
に装用したままでも、新陳代謝に十分な量の酸素をレン
ズ材質を介して角膜組織に供給できるので、長期間の連
続装用をも可能とする。

（２）従来、シリコーン系材料において、水濡れ性が非
常に悪いものしか得られなかりたのに対し、ＰＭＭＡ製
の材料とほぼ同程度の表面接触角を有するため、水濡れ
性が良好であり、したがりて、生体適合性も良好となる
。

さらに、プラズマ処理などにより１表面を親水化するこ
とにより、接触角がかなり小さくなって水濡れ性が良く
なり、より生体との適合性を向上させることができる。

（３）　　ラジカル重合可能な重合基を有するので、種
々のラジカル重合性の重合基を有するモノ！−と良好に
重合できる。このために、目的に応じ。

モノマーを選択して適当量使用して共重合させることに
より１種々の物性の材料を得ることができる。

（４）　　材料はほとんど含水しないので、汚れなどが
水分と一緒に材料中に取り込まれ、蓄積されやすいとい
りた問題は生じない。

（５）　　光線透過率の良好な材料が得られるので。

たとえばコンタクトレンズ、眼内レンズまたは人工角膜
などの、生体組織と接触し、同時に光学的透明性を必要
とする医用材料として有用である。

したがって、上記のような特徴を有する本発明の気体透
過性医用材料は、その効果の有効性から、種々の医用材
料に利用でき、とりわけコンタクトレンズ用材料、眼内
レンズ用材料および人工角膜用材料として好適に利用で
きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中Ｒ＿１は水素原子またはメチル基、Ｒ＿２、Ｒ＿
   ３およびＲ＿４は炭素数１〜３のアルキル基である）で
   表される不飽和三重結合と重合性不飽和二重結合とを有
   するモノマーを主成分とする重合体からなる気体透過性
   医用材料。