WO2016093230A1 - 体液接触用医療用具および生体適合性重合体 - Google Patents

体液接触用医療用具および生体適合性重合体 Download PDF

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WO2016093230A1
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block
polymer
body fluid
fluid contact
acrylic
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PCT/JP2015/084403
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直人 荻原
岳 柏村
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東洋インキScホールディングス株式会社
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    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
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    • A61L33/00Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a medical device for body fluid contact and a biocompatible polymer used for the medical device for body fluid contact.
  • the surface of the biocompatible polymer effectiveness such as a microphase-separated surface, a hydrophilic surface, and a surface structure similar to a cell membrane containing a zwitterionic molecule has been reported.
  • a polymer having 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC) having a phospholipid polar group which is a phosphobetaine type as a component can be applied to a substrate surface to obtain a superhydrophilic surface. Since cells such as lymphocytes do not adhere at all, they are used as surface treatment agents for various medical products such as heart-lung machines, stents, contact lenses, and cell culture substrates.
  • MPC 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine
  • 2-methoxyethyl acrylate has a simple chemical structure, it is a polymer material that exhibits biocompatibility similar to MPC polymer, so it is a product as a surface treatment agent for many medical devices such as heart-lung machines. It has become.
  • PEG polyethylene oxide moiety
  • PEO polyethylene oxide moiety
  • Patent Document 1 discloses the use of a PEG-containing polyester
  • Patent Document 2 discloses the use of a PEG-containing liquid crystalline polyester
  • Patent Document 3 discloses the use of PEG-containing polyamide
  • Patent Document 4 discloses the use of PEG-containing polyimide
  • Patent Document 5 discloses a PEG copolymer having an alkyl chain as a side chain.
  • Patent Document 6 an acrylic resin as disclosed in Patent Document 6 has been proposed.
  • Patent Document 7 discloses an acrylic resin in which a PEG chain is incorporated in the main chain, but there is no description regarding biocompatibility.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide a medical device for body fluid contact that has low plasma protein adsorptivity, hemolysis, and low cytotoxicity.
  • Another embodiment of the present invention has an object to provide a biocompatible polymer having good processability and the like when forming the above-described medical device for body fluid contact, that is, coating.
  • An embodiment of the present invention is a medical device for contacting bodily fluids having a coating film on a bodily fluid contact surface, wherein the coating film is an acrylic having an average water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less.
  • the present invention relates to a medical device for body fluid contact, comprising a block polymer having an acrylic polymer block formed from a monomer and a polyethylene oxide block.
  • Another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a medical device for contacting bodily fluids having a coating film on the bodily fluid contact surface, wherein the water / 1-octanol partition coefficient (LogP) is applied to the bodily fluid contact surface of the bodily fluid contacting medical device.
  • the present invention relates to a method for producing a medical device for contacting body fluid, which includes a step of drying or curing the coating film.
  • Another embodiment of the present invention relates to a body fluid comprising an acrylic polymer block formed from an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less, and a polyethylene oxide block
  • the present invention relates to a biocompatible block polymer for a medical device for contact.
  • Still another embodiment of the present invention relates to a polyethylene oxide having an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less and having a moiety represented by the following general formula (II):
  • An acrylic polymer block and a polyethylene oxide block comprising a step of polymerizing using a polymer azo polymerization initiator having a block and a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000 has the structure of the following formula (IA) It is related with the manufacturing method of the biocompatible block polymer for medical devices for body fluid contact which has couple
  • the coating film (body fluid contact coating film) in the medical device for body fluid contact of this embodiment is formed from a coating agent containing a block polymer mainly composed of polyethylene oxide and a specific acrylic polymer portion. Low plasma protein adsorption, hemolysis, and cytotoxicity. Moreover, the coating agent has good processability when applied.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a medical device for contact with body fluid (microtube) according to an embodiment of the present invention.
  • Body fluid contact medical device The body fluid contact medical device of the present embodiment has a body fluid contact coating film (hereinafter, also simply referred to as “coating film”) containing a specific block polymer on the body fluid contact surface thereof.
  • this coating film is a block polymer having an acrylic polymer block formed from an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less, and a polyethylene oxide block.
  • the coating film is a biocompatible coating film
  • the block polymer is a biocompatible block polymer.
  • the medical device for bodily fluid contact is referred to as “a bodily fluid comprising a medical device for bodily fluid contact (1) and a coating film for bodily fluid contact located on the surface of the medical device (1).
  • contact medical device (2) The block polymer constituting the coating film is “block polymer (A)”, and the acrylic polymer block (also referred to as “acrylic polymer portion”) is “acrylic polymer block (A1)” or “acrylic polymer”.
  • Part (A1)” and polyethylene oxide block also referred to as “polyethylene oxide part” are also referred to as “polyethylene oxide block (A2)” or “polyethylene oxide part (A2)", respectively.
  • polyethylene oxide may be abbreviated as “PEG” (or “PEO”).
  • PEG is considered to cause thrombus formation by promoting fibrin formation by inducing complement activation at the time of blood contact due to high motility and free hydroxyl group that interacts strongly with polar groups in the living body. It is not appropriate for use in medical materials where importance is placed on sex. Therefore, the present inventors reduced the number of hydroxyl groups present at the end of PEG and excessive mobility by incorporating PEG into the main chain of the block polymer, thereby improving the hydrophilicity and flexibility of PEG. We have developed a polymer with excellent biocompatibility that has improved the problem of thrombus formation while maintaining it.
  • the block polymer having an acrylic polymer portion (A1) and a polyethylene oxide portion (A2) using an acrylic monomer having an average water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less.
  • LogP 1-octanol partition coefficient
  • the medical device for contacting bodily fluids according to the present embodiment has various surfaces that come into contact with bodily fluids, is an article widely used in the medical field, and includes various medical devices and medical instruments that are suitably used for examination or treatment. .
  • Examples of medical devices for contact with body fluids include all disposable medical devices used in combination with anticoagulants such as vacuum blood collection tubes, blood bags, extracorporeal circulation circuits; medical devices such as heart-lung machines and stents; Medical devices that come into contact with blood, such as artificial organs (for example, hollow fibers or hollow fiber membranes of dialysis machines (dialyzers) used in hemodialysis); membranes or non-woven fabrics used in immunochromatography; testing chips that come into contact with body fluids Etc .; Among these, a vacuum blood collection tube and a blood bag are suitable. It is only necessary that a coating film is formed on the surface of these tools that comes into contact with the body fluid.
  • anticoagulants such as vacuum blood collection tubes, blood bags, extracorporeal circulation circuits
  • medical devices such as heart-lung machines and stents
  • Medical devices that come into contact with blood such as artificial organs (for example, hollow fibers or hollow fiber membranes of dialysis machines (dialyzers) used in hemodialysis); membranes
  • the coating film can be provided around the electrode that contacts the body fluid.
  • the body fluid include blood, lymph fluid, tissue fluid, body fluid, digestive fluid, sweat, tears, runny nose, urine, semen, vaginal fluid, water for use, milk, etc., especially for medical devices that come into contact with blood.
  • the coating film of an embodiment can be used conveniently.
  • the medical device material examples include polyester, polystyrene, silicone, polyamide, polyimide, polyolefin, polysulfone, polyethersulfone, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl chloride, Various resins such as polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, halogenated polyolefin, polycarbonate, and polyvinylidene fluoride; polysaccharides such as cellulose and cellulose derivatives (eg, nitrocellulose, regenerated cellulose) or semi-synthetic polymers And the like.
  • metal materials such as stainless steel, titanium, and titanium alloys, ceramics such as hydroxyapatite, graphite, and titanium nitride can be used.
  • the form of the medical device may be a three-dimensional molded body, a sheet shape, or a thread shape.
  • the sheet-like material include a film, a nonwoven fabric, and paper.
  • the film include various plastic films such as silicone, PET, cellulose ester, polyethylene, polypropylene, ethylene / vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, and polyurethane.
  • the block polymer (A) is an acrylic formed from a monomer having an average value of water / 1-octanol partition coefficient (cLogPow: hereinafter referred to as “LogP”) of 0 or more and 2 or less (hereinafter also referred to as “0 to 2”). It has a system polymer part (A1) and a polyethylene oxide part (A2). Each of the blocks (A1) and (A2) only needs to be included in one or more.
  • This block polymer is a biocompatible block polymer having biocompatibility, and since it has low plasma protein adsorptivity and platelet adhesion, it is particularly preferably used for the above-mentioned medical device for body fluid contact.
  • block polymer is synonymous with “block copolymer”.
  • the acrylic polymer portion is a polymer block of an acrylic monomer, and this block portion may be either a homopolymer of an acrylic monomer or a copolymer of an acrylic monomer. In the case of a copolymer, any form of alternating copolymerization, random copolymerization, or block copolymerization may be used.
  • Log P is one of the numerical values representing the properties of chemical substances, and is a constant value independent of the amount added.
  • concentration of each phase is shown in the common logarithm. .
  • LogP The measurement of LogP can be generally performed by a flask soaking method described in JIS Japanese Industrial Standard Z7260-107 (2000).
  • LogP can be estimated by a computational chemical method or an empirical method instead of actual measurement.
  • known methods can be used, but in this embodiment, LogP is obtained by using a program built in the system: ChemdrawPro 11.0 of CambridgeSoft.
  • the block polymer of this embodiment has an acrylic polymer portion formed from a monomer having an average value of LogP of 0 to 2 as compared with a conventional PEG polymer, it has solubility in water. Is controlled and fat solubility is improved. As a result, when applied to a medical device that comes into contact with blood or living tissue, coating on the medical device proceeds rapidly. Furthermore, a crosslinked coating film can also be formed by copolymerizing a monomer having a functional group capable of reacting with a crosslinking agent described later on the acrylic polymer portion in the block polymer. By forming the crosslinked coating film, peeling of the coating film from the substrate (the surface of the medical device) and elution of the block polymer from the coating film can be suppressed. Examples of the functional group that the acrylic polymer portion may have include a carboxyl group, a hydroxyl group, an epoxy group, an amino group, and an isocyanate group.
  • the block polymer of the present embodiment has a low antigenicity due to a change in the surface aggregation structure induced by microphase separation because the PEG portion is incorporated in the main chain with respect to the conventional acrylic polymer. can do.
  • the block polymer of the present embodiment has a molecular weight and a side chain so that plasma protein adsorption, hemolysis, and cytotoxicity can be suppressed, and the effects of biological safety can be maximized. It is possible to optimize the functional group type and the side chain functional group introduction amount according to the purpose of use.
  • the hydrophilic PEG part (A2) and the hydrophobic acrylic polymer part (A1) constituting the block polymer (A) Due to the balance between the hydrophilic PEG part (A2) and the hydrophobic acrylic polymer part (A1) constituting the block polymer (A), plasma protein adsorptivity, hemolysis and cytotoxicity are suppressed. Can be controlled effectively.
  • the biocompatible block polymer of this embodiment is used as a coating material, the amount and physical properties of the acrylic polymer portion (A1) are controlled in order to improve the wettability to the base material, that is, the medical device (1). It is possible.
  • the acrylic polymer part (A1) suitable for the properties of the base material it is possible to sufficiently exhibit the respective effects of plasma protein adsorption, hemolysis, and cytotoxicity suppression. .
  • the block polymer (A) preferably contains a large amount of an acrylic polymer portion relative to the PEG portion, and the mass of the PEG portion (A2) / [total of the acrylic polymer portion (A1) and the PEG portion (A2)
  • the mass of the PEG moiety (A2) / [total mass of the acrylic polymer moiety (A1) and the PEG moiety (A2)] can be calculated from the mass of the monomer used in the synthesis. As will be described later, when a polymer azo polymerization initiator having a PEG moiety is used, strictly speaking, when calculating the mass of the PEG moiety (A2), only the weight of PEG in the azo polymerization initiator is calculated. However, in this embodiment, the weight of the polymer azo polymerization initiator having the PEG moiety (A2) is applied as it is.
  • the mass of the acrylic polymer portion (A1) is the total amount of acrylic monomers used for polymerization.
  • the mass of the PEG part (A2) / [acrylic polymer part (A1) and PEG The total mass of the portion (A2)] is 0.1.
  • the mass average molecular weight of the block polymer (A) is preferably from 3,000 to 1,000,000, more preferably from 5,000 to 500,000, from the viewpoint of handling properties and application to medical devices and the like. It is.
  • the glass transition temperature of the block polymer (A) is preferably ⁇ 70 ° C. to 50 ° C., more preferably ⁇ 60 ° C. to 40 ° C.
  • the glass transition temperature of the block polymer (A) is preferably ⁇ 70 ° C. to 50 ° C., more preferably ⁇ 60 ° C. to 40 ° C.
  • the glass transition temperature can be adjusted by appropriately preparing the monomer constituting the acrylic polymer part (A1). For example, by increasing the ratio of polyalkoxyalkyl (meth) acrylates such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate, flexibility unique to the side chain ether bond can be imparted, so that the glass transition temperature is ⁇ 50 ° C. Can be adjusted within a range close to.
  • an acrylic polymer block and a PEG block are bonded via a structure (bonding structure) of any of the following formulas (IA), (IB), or (IC).
  • the synthesis method will be described later, it is not particularly limited.
  • the block polymer preferably includes one or more of the following bond structures (IA) to (IC), but may include a bond structure other than these.
  • the acrylic polymer block and the PEG block are bonded by the above formula (IA).
  • the medical device for bodily fluid contact comprises the medical device for bodily fluid contact (1) and the bodily fluid contact coating located on the surface of the medical device (1).
  • the body fluid contact coating film comprises an acrylic polymer portion (A1) formed from an acrylic monomer having an average water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less, and a polyethylene oxide portion (A2 ) Includes a block polymer (A) formed by bonding with the following formula (IA).
  • the acrylic monomer that is a raw material for the acrylic polymer portion (A1) of the block polymer (A) will be described.
  • the acrylic monomer means both an acrylic monomer and a methacrylic monomer.
  • Acrylic and methacrylic are sometimes collectively referred to as “(meth) acrylic”.
  • the average value of water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of the acrylic monomer is preferably 0-2. .
  • the average value of LogP is a value obtained by averaging LogP of each monomer to be used by weight percent of each monomer. That is, when a monomer having LogP of 0 and a monomer having LogP of 2 is charged at a ratio of 50:50 wt%, the average value of LogP is 1.
  • the acrylic monomer used has a Log P in the range of 0 to 2, it can be used as a raw material for the homopolymer portion.
  • the log P of the acrylic monomer used is outside the range of 0 to 2, if the average value of Log P including other acrylic monomers is in the range of 0 to 2, it is used as a raw material for the copolymer portion. be able to.
  • Examples of the monomer having a water / 1-octanol partition coefficient (Log P) of 0 or more and 2 or less are divided into a monomer having no functional group that serves as a crosslinking point and a monomer that includes a functional group that serves as a crosslinking point. be able to.
  • the monomer having a functional group serving as a crosslinking point a carboxyl group-containing monomer, a hydroxyl group-containing monomer, an epoxy group-containing monomer, an amino group-containing monomer, an isocyanate group-containing monomer, and the like can be used.
  • a crosslinking agent By using these monomers and crosslinking the crosslinkable functional group with a crosslinking agent, peeling of the coating film and elution of the block polymer from the coating film can be suppressed.
  • a copolymer having a carboxyl group introduced therein can be crosslinked with an epoxy compound, an aziridine compound, a carbodiimide compound, a metal chelate compound, or an N-hydroxyethylacrylamide compound.
  • a copolymer into which a hydroxyl group has been introduced can be crosslinked with an isocyanate compound or a carbodiimide compound.
  • a copolymer having an amino group introduced therein can be crosslinked with an epoxy compound.
  • a copolymer having an isocyanate group introduced therein can be crosslinked with a hydroxyl group-containing compound.
  • the carboxyl group-containing monomer is not particularly limited as long as it has a carboxyl group in its structure.
  • alkylene oxide-added succinic acid (meth) acrylate having a carboxyl group at the terminal where oxide is repeatedly added examples include alkylene oxide-added succinic acid (meth) acrylate having a carboxyl group at the terminal where oxide is repeatedly added.
  • the hydroxyl group-containing monomer is not particularly limited as long as it has a hydroxyl group in its structure.
  • An alkylene oxide addition system (meth) acrylic acid ester having a hydroxyl group at the terminal to which an alkylene oxide such as an acrylic acid ester, ethylene oxide or propylene oxide is repeatedly added, and a glucose ring system (meth) acrylic acid ester are included.
  • the epoxy group-containing monomer is not particularly limited as long as it has an epoxy group in its structure, and examples thereof include glycidyl (meth) acrylate and 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate. It is done.
  • each may be used alone or in combination of two or more.
  • different monomers having the same functional group may be combined, or multiple types of compounds having different functional groups may be combined.
  • the functional group which can react with the crosslinking agent mentioned later can be introduce
  • the amount of the monomer having a functional group that becomes a crosslinking point is preferably 10% by mass or less in a total of 100% by mass of all monomers. By using it at 10 mass% or less, when a crosslinking agent is used together, a coating film having an appropriate crosslinking density can be obtained.
  • the acrylic polymer portion (A1) has a water / 1-octanol distribution coefficient (LogP). More preferably, it is a homopolymer portion formed only of monomers having a 0 to 2 or a copolymer portion consisting of a plurality of types of monomers having a water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 to 2. That is, in a preferred embodiment, only one type of monomer having the partition coefficient LogP of 0 to 2 may be used, or a block polymer may be obtained using a plurality of types of monomers having the partition coefficient LogP of 0 to 2. May be.
  • examples of the monomer having a log P outside the range of 0 to 2 include acrylates having an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms, and alkyl groups having 4 to 4 carbon atoms. 20 methacrylates and vinyl group-containing monomers such as styrene.
  • examples of the monomer having a functional group serving as a crosslinking point include carboxyl group-containing monomers such as maleic acid, 4-hydroxystyrene, and N-hydroxyethyl (meth).
  • examples include hydroxyl group-containing monomers such as acrylamide.
  • a polyfunctional monomer may be further copolymerized in order to partially introduce a crosslinked structure into the block polymer (A).
  • the crosslinking ratio increases as the amount of the polyfunctional monomer used increases, and the possibility of gelation during the reaction increases. Therefore, the amount of the polyfunctional monomer is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, based on 100% by mass of the total monomers.
  • the polyfunctional monomer is not particularly limited as long as it has two or more ethylenically unsaturated groups in its structure.
  • the method for synthesizing the block polymer using the monomer is not particularly limited, and can be synthesized by a known method. For example, solution polymerization, bulk polymerization, emulsion polymerization, and dispersion (precipitation) polymerization are preferable, and solution polymerization and dispersion (precipitation) polymerization are more preferable.
  • the solvent used for the synthesis is not particularly limited, and hydrocarbon solvents, alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, and the like can be used, but those that can also be used as a solvent for a coating agent described later are used. You may make it prepare a coating agent, without isolating a polymer after a synthesis
  • An example of a method for synthesizing a block polymer having a bond structure represented by the above formula (IA) will be given.
  • an acrylic polymer is synthesized using 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) (for example, a commercial product “V-501” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a radical polymerization initiator
  • An acrylic resin having a carboxyl group is obtained.
  • a block polymer in which an acrylic polymer portion and a PEG portion are bonded by the above formula (IA) can be obtained by adding polyethylene glycol as a raw material constituting the PEG portion and carrying out an esterification reaction thereto. it can.
  • the block polymer having a bond structure represented by the above formula (IA) can be used as a radical polymerization initiator for synthesizing an acrylic polymer, with a PEG moiety (A2) and an azo moiety represented by the following formula (II). It can be preferably synthesized using a polymer azo polymerization initiator having a structural unit containing a group. In the formula, m and n are each independently an integer of 1 or more.
  • the polymer azo polymerization initiator has a structure in which a polymer segment and an azo group (—N ⁇ N—) are repeatedly bonded. In this embodiment, the polymer azo initiator includes a PEG block as the polymer segment. By using this, the block polymer (A) can be easily synthesized.
  • the mass average molecular weight of the block polymer (A) is appropriately changed by appropriately changing the ratio of the total number of moles of the acrylic monomer to the number of moles of the azo group contained in the initiator. Can be adjusted. For example, if the ratio of the total number of moles of acrylic monomers to the number of moles of azo groups contained in the polymer azo polymerization initiator is 200, 200-mer acrylic polymers are incorporated between PEG chains. Thus, a high cohesive force due to the entanglement of the polymer can be imparted.
  • the mass average molecular weight of the polymer azo polymerization initiator is preferably about 5,000 to 100,000, more preferably about 10,000 to 50,000.
  • the molecular weight of the PEG moiety of the initiator is preferably about 800 to 10,000, and more preferably about 1,000 to 8,000.
  • m is 15 to 200, more preferably m is 20 to 100, preferably n is 3 to 50, and more preferably n is 4 to 30.
  • the polymer azo polymerization initiator has a PEG moiety (A2), it is soluble in water, alcohol, and organic solvent, and the block polymer (A) is obtained by solution polymerization, emulsion polymerization, or dispersion polymerization. Can be synthesized.
  • the high molecular azo polymerization initiator includes: C (CH 3 ) CN— (CH 2 ) 2 —COO— (CH 2 CH 2 O) m —CO— (CH 2 ) 2 —C (CH 3 ) CN
  • the radicals shown below are generated, and the acrylic monomer is polymerized. And the main chain which the acrylic polymer part (A1) formed from an acrylic monomer and the part derived from the said radical couple
  • the PEG moiety (A2) is derived from a part of the radical.
  • Specific examples of the polymer azo polymerization initiator include a polymer azo initiator VPE0201 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (the molecular weight of the (CH 2 CH 2 O) m portion of the above formula (II) is about 2000, and n is about 6) And the like.
  • the biocompatible block polymer (A) is a monomer having an average value of water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less represented by the general formula (II). And a block polymer obtained by polymerization using a high molecular azo polymerization initiator having a PEG moiety (A2) and having a mass average molecular weight of 5,000 to 100,000.
  • the method for producing the biocompatible block polymer (A) includes a monomer having a water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less represented by the general formula (II).
  • Acrylic polymer part (A1) and PEG part, characterized by being polymerized using a polymer azo polymerization initiator having a PEG part (A2) and a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000 (A2) is the manufacturing method which has couple
  • the molecular weight and the terminal structure may be controlled by using a mercaptan such as lauryl mercaptan or n-dodecyl mercaptan, or a chain transfer agent such as ⁇ -methylstyrene dimer or limonene depending on the application.
  • a mercaptan such as lauryl mercaptan or n-dodecyl mercaptan
  • a chain transfer agent such as ⁇ -methylstyrene dimer or limonene depending on the application.
  • the block polymer (A) in which the acrylic polymer portion (A1) and the PEG portion (A2) are bonded via the structure of the above formula (IB) has a water / 1-octanol partition coefficient (LogP).
  • 2,2′-azobis [N- (2-hydroxyethyl) -2-methylpropanamide] for example, commercially available product “VA-086” from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • VA-086 commercially available product “VA-086” from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • polyethylene glycol is added as a raw material constituting the PEG portion, and a urethanization reaction is performed using a bifunctional isocyanate compound, thereby obtaining a block polymer in which an acrylic polymer portion and a PEG portion are bonded. it can.
  • Examples of the bifunctional isocyanate compound used in the urethanization reaction include 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2, Examples include 6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.
  • the block polymer (A) in which the acrylic polymer portion (A1) and the PEG portion (A2) are bonded via the structure of the above formula (IC) will be described.
  • the block polymer (A) in which an acrylic polymer block and a polyethylene oxide block are bonded by the structure of the above formula (IC) has an average value of water / 1-octanol partition coefficient (LogP).
  • 2,2′-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] tetrahydrate as a radical polymerization initiator for example, “VA-057” commercially available from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Etc.
  • a radical polymerization initiator for example, “VA-057” commercially available from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Etc.
  • VA-057 commercially available from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • a block polymer in which an acrylic polymer portion and a PEG portion are bonded to each other can be obtained by adding polyethylene glycol as a raw material constituting the PEG portion and carrying out an esterification reaction.
  • the manufacturing method of the medical device for bodily fluid contact of this embodiment applies the coating agent containing the said block polymer (A) to the bodily fluid contact surface of the medical device for bodily fluid contact. Forming a coating film and drying or curing the obtained coating film.
  • the coating agent preferably contains the block polymer (A) and a solvent for dissolving or dispersing the block polymer (A).
  • the solvent is not particularly limited, and examples thereof include water or organic solvents such as methanol, ethanol, acetone, and methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as MEK), and two or more solvents that are miscible with each other may be used in combination. .
  • MEK methyl ethyl ketone
  • Content of the block polymer in a coating agent is not specifically limited, For example, it can adjust suitably so that it may become a viscosity according to the coating method, or it may become a desirable film thickness.
  • the content of the block copolymer is preferably about 0.5 to 10% by mass, and more preferably about 1 to 3% by mass.
  • the coating agent can contain a crosslinking agent.
  • the block polymer in the coating film can contain a crosslinked structure formed by the crosslinking agent.
  • a crosslinking agent For example, a metal chelate compound, a carbodiimide group containing compound, etc. other than what has at least 1 type of functional group chosen from an epoxy group, an isocyanate group, and an aziridinyl group are mentioned.
  • These crosslinking agents can be used for the purpose of increasing the elastic modulus and resistance of the coating film, or for adjusting the adhesive force.
  • the crosslinking agent having an epoxy group is not particularly limited as long as it has two or more epoxy groups in one molecule.
  • Examples of the crosslinking agent having a bifunctional epoxy group include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene oxide diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, tetramethylene glycol diglycidyl ether, and polytetramethylene glycol diglycidyl.
  • Aliphatic epoxy compounds such as ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and polybutadiene diglycidyl ether; bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenol Epoxy resin, dihydroxybenzophenone diglycidyl ether, resorcinol diglycidyl Aromatic epoxy compounds such as ether, hydroquinone diglycidyl ether, dihydroxyanthracene type epoxy resin, bisphenol fluorenediglycidyl ether, and N, N-diglycidyl aniline; hydrogenated aromatic epoxy compounds as described above, hexahydrophthalic acid Examples include alicyclic epoxy compounds such as diglycidyl esters. Examples of the crosslinking agent having three or more epoxy groups include triglycidyl isocyanurate, trisphenol type epoxy compound, tetrakisphenol type epoxy compound, and
  • the crosslinking agent having an isocyanate group may be a compound having two or more isocyanate groups in one molecule, and is not particularly limited.
  • the bifunctional isocyanate compound include 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, hexa
  • Examples include methylene diisocyanate and isophorone diisocyanate.
  • Examples of the trifunctional isocyanate compound include a trimethylolpropane adduct of diisocyanate described above, a burette reacted with water, and a trimer having an isocyanurate ring.
  • the isocyanate group in the crosslinking agent having an isocyanate group may be blocked or may not be blocked.
  • the blocked isocyanate crosslinking agent is not particularly limited as long as the isocyanate group in the isocyanate compound is blocked with ⁇ -caprolactam, MEK oxime, cyclohexanone oxime, pyrazole, phenol or the like. Absent.
  • the cross-linking agent (aziridine compound) having an aziridinyl group is not particularly limited as long as it is a compound having two or more aziridine groups in one molecule.
  • the aziridine compound include 2,2′-bishydroxymethylbutanol tris [3- (1-aziridinyl) propionate], 4,4-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane, and the like.
  • Metal chelate compounds examples include organoaluminum compounds such as aluminum chelate compounds, aluminum alkoxide compounds, and aluminum acylate compounds; organotitanium compounds such as titanium chelate compounds, titanium alkoxide compounds, and titanium acylate compounds; zirconium chelate compounds; Examples include zirconium alkoxide compounds and organic zirconium compounds such as zirconium acylate compounds.
  • Carbodiimide group-containing compound Nisshinbo's Carbodilite series can be used, and water-based types such as V-02, V-04, and V-06, V-01, V-03, and V-05. , V-07, and V-09.
  • a ⁇ -hydroxyalkylamide group-containing compound can also be used as a crosslinking agent.
  • the ⁇ -hydroxyalkylamide group-containing compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a ⁇ -hydroxyalkylamide group in the molecule. Examples thereof include various compounds including N, N, N ′, N′-tetrakis (hydroxyethyl) adipamide (PrimidXL-552 manufactured by Ems Chemie).
  • the crosslinking agent may be used alone or in combination.
  • the amount of the crosslinking agent used may be determined in consideration of the type and number of moles of the functional group contained in the block polymer (A), and is not particularly limited.
  • the block polymer (A) It is used in the range of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass.
  • the concern that the unreacted crosslinking agent is liberated can be eliminated.
  • particularly excellent performance is exhibited in each of the effects of blood compatibility, biological tissue compatibility, biological tissue adhesion suppression, and plasma protein adsorption, hemolysis, and cytotoxicity suppression. Is done.
  • the coating agent can contain other optional components used in general paints.
  • a colorant may be included to form a colored coating film, and one or more known components such as a surfactant, a thickener, an antioxidant, a pH adjuster, and a pigment are blended. Can do.
  • the coating method of the coating agent is not particularly limited, and various coating methods such as brush, dipping, roller, spraying, pouring, and coating machine can be applied to the molded body or the substrate.
  • the coating method for the film include dip coating, comma coating, gravure coating, curtain coating, die coating, lip coating, micro gravure coating, slot die coating, reverse coating, and kiss coating.
  • the coating film is preferably formed on all of the body fluid contact surface of the medical device for body fluid contact, but may be formed only on a part depending on the actual state of use.
  • the coating film is dried or cured. Drying and curing are preferably performed by heating, and the conditions (temperature and time) are appropriately set according to the characteristics of the block polymer (A) to be used and the characteristics of the crosslinking agent when a crosslinking agent is included. That's fine.
  • the temperature is preferably in the range of 100 to 200 ° C.
  • the thickness of the coating film is not particularly limited, but the thickness after drying is preferably 1 mm or less, preferably 0.05 ⁇ m to 20 ⁇ m, and more preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the molded body of the medical device may be formed by an injection molding process using a mold.
  • the block polymer (A) may be added to a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, or cyclic polyolefin resin and kneaded and molded.
  • the block polymer (A) may be extruded together and then molded into a desired shape by using a mold.
  • the sheet-like block polymer (A) is laminated via an adhesive layer, and then molded into a desired shape using a mold or the like. May be.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a manufactured body fluid contact medical device.
  • the medical device for body fluid contact (2) has a coating film (10) on the body fluid contact surface of the body fluid contact medical device (microtube) (1), that is, the inner surface thereof.
  • the block polymer (A) is suitable for use as a biocompatible material because of its low plasma protein adsorption and low platelet adhesion, It can be suitably used as a coating film for medical devices for body fluid contact. Moreover, since the coating agent containing a block polymer (A) is excellent in coating property, it coats on the surface (body fluid contact surface) of the medical device (1) for body fluid contact, and then dries and / or hardens. Thereby, the medical device (2) for body fluid contact with a coating film can be provided.
  • the block polymer (A) has low cytotoxicity and low plasma protein adsorptivity
  • a coating agent is applied to the surface of the cell culture article (cell culture member) (3), followed by drying and By forming a coating film for cell culture by curing and / or curing, an article for cell culture with a coating film (member for cell culture) (4) can be provided.
  • the cell culture article is one of research materials for drug discovery research and regenerative medicine research, and the cell culture coating is not a medium for cells to be cultured, but rapid growth and proliferation of cells.
  • Support and encourage Specific examples include a flask, a petri dish, a test tube, a plate, a microwell plate, a pipette tip, a pipette, a microtube, a tube, a centrifuge tube, and a plate seal.
  • the material for the cell culture article include the same resins (including polysaccharides and semi-synthetic polymers), metal materials, ceramics, and the like as the materials for the medical device described above.
  • the form of the cell culture article may be a three-dimensional molded body, as well as a sheet or thread, as in the case of the medical device described above.
  • a silicone film from the viewpoint of oxygen permeability, a silicone film Or it is preferable to use a nonwoven fabric.
  • another embodiment of the present invention provides an acrylic polymer block formed from an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less, and a polyethylene oxide block.
  • the present invention relates to the use of a block polymer having a medical device for contacting a body fluid or an article for cell culture.
  • the biocompatible polymer of this embodiment may be stably present at the interface that contacts blood, biological tissue, protein, and cells when applied to the substrate, molded body, or film. And there is very little risk that the biocompatible polymer will elute from the coating. As a result of holding the polymer at the interface, effects such as inhibition of protein and cell adsorption and inhibition of platelet adhesion and activation are exhibited.
  • the biocompatible polymer of the present embodiment can be used not only by being applied to a medical device or a cell culture article, but also the biocompatible polymer can be in the form of a sheet or thread.
  • a structural material such as a hollow fiber for dialysis or artificial heart lung can be obtained from the biocompatible polymer of the present embodiment.
  • the column temperature was 40 ° C., and the mass average molecular weight (Mw) was determined in terms of polystyrene.
  • Mw mass average molecular weight
  • a calibration curve, molecular weight, and peak area were calculated using software built in the manufacturer, and a mass average molecular weight was determined with a retention time of 15 to 30 minutes as an analysis target.
  • Tg glass transition temperature
  • DSC-1 manufactured by METTLER TOLEDO
  • the glass transition temperature was measured from ⁇ 80 to 200 ° C. under a temperature rising rate of 2 ° C./min, and the glass transition temperature was determined from the differential heat curve of the reversible component.
  • the mixture was aged for 1 hour, and then a solution prepared by dissolving 0.0125 part of 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl in 2 parts of MEK was added and aged for 1 hour. Thereafter, a solution obtained by dissolving 0.0125 part of 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl in 2 parts of MEK was further added and aged for 1 hour, and then cooled to room temperature to stop the reaction. Then, after removing MEK with a diaphragm pump, a block polymer solution having a solid content of 10% was obtained by adding ethanol and diluting. The resulting block polymer had an Mw of 281,000, a Tg of ⁇ 45 ° C., and a PEG ratio of 4.8%.
  • the mixture was aged for 5 hours, and then cooled to stop the reaction. After removing methanol with a diaphragm pump, ion exchange water was added and diluted to obtain a block polymer aqueous dispersion having a solid content of 10%.
  • the obtained block polymer had a Tg of ⁇ 50 ° C. and a PEG ratio of 15.0%. Mw was not measured because the resin was insoluble in THF.
  • a block polymer solution having a solid content of 10% was obtained by adding ethanol and diluting when the internal temperature decreased to 100 ° C.
  • the obtained block polymer had Mw of 102,000, Tg of ⁇ 42 ° C., and the proportion of PEG was 25.5%.
  • the mixture was aged for 1 hour, and then a solution prepared by dissolving 0.0125 part of 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl in 2 parts of MEK was added and aged for 1 hour. Thereafter, a solution obtained by dissolving 0.0125 part of 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl in 2 parts of MEK was further added and aged for 1 hour, and then cooled to room temperature to stop the reaction. Then, after removing MEK with a diaphragm pump, ethanol was added and diluted to obtain an acrylic resin solution having a solid content of 10%.
  • the obtained acrylic resin had an Mw of 62,000, a Tg of ⁇ 18 ° C., and a PEG ratio of 0%.
  • Example 11 and 12 Ion exchange water was added to each of the block polymers described in Production Examples 7 and 8 so that the solid content was 5% to obtain a coating agent. The evaluation was made in the same manner as in Example 1.
  • Examples 13 and 14 With the solid content ratio shown in Table 2, the block polymer described in Production Example 8 and a crosslinking agent were blended, and the solid content was adjusted to 5% with ion-exchanged water to obtain a coating agent. The evaluation was made in the same manner as in Example 1.
  • Examples 2 to 5 [Comparative Examples 6 to 7]
  • the block polymer described in Production Example 1 or the comparative polymer described in Comparative Production Example 5 and a crosslinking agent were blended at the solid content ratio shown in Table 2, and the solid content was adjusted to 5% with ethanol. A coating agent was obtained. The evaluation was made in the same manner as in Example 1.
  • Solubility in water 100 ⁇ [(z ⁇ x) / (y ⁇ x)] ⁇ 100 (X: mass of shallow metal container, y: mass before treatment with ion exchange water, z: mass after treatment with ion exchange water) a: Solubility in water ⁇ 5% b: 5% ⁇ solubility in water ⁇ 50% c: 50% ⁇ solubility in water
  • Spheroid formation is a well plate prepared by the same method as in (2) above, and the cell culture state after 5 days is photographed with a transmission optical microscope 40 times to observe the cell morphology.
  • c Among 96 wells, there were wells that did not form spheroids.
  • the absorbance at 576 nm was measured for the supernatant after centrifuging the test solution after incubation at about 750 ⁇ g for 5 minutes. Absorbance was measured in the same manner using 10 mL of physiological saline as a negative control and 10 mL of distilled water as a positive control, each with 0.2 mL of rabbit defibrinated blood. The hemolysis rate was calculated by the following formula, and hemolysis (hemolysis toxicity) was evaluated.
  • Hemolysis rate (%) (absorbance of specimen ⁇ absorbance of negative control) / (absorbance of positive control ⁇ absorbance of negative control) ⁇ 100 a: hemolysis rate ⁇ 2 b: 2 ⁇ hemolysis rate ⁇ 20 c: 20 ⁇ hemolysis rate
  • the block polymer (A) having the acrylic polymer part (A1) and the PEG part (A2) used in Examples 1 to 15 is a comparative example.
  • the comparative polymer having the PEG portion used in 2 to 7 has an acrylic polymer portion composed of a monomer having an average value of LogP of 0 to 2 in the main chain, so that it is soluble in water. Therefore, physical properties satisfying all of cytotoxicity, protein adsorption and hemolysis were obtained.
  • Comparative Example 1 even if the main chain has an acrylic polymer portion composed of monomers having an average value of LogP of 0 to 2, if the PEG portion (A2) is not present, Adsorption is significant. Further, by using a cross-linking agent in combination, it was possible to impart better coating film processability as a coating film.
  • the biocompatible polymer of this embodiment can be used for blood, a part that comes into contact with living tissue, and a part that comes in contact with cells and proteins. Moreover, it can be applied not only to the application to the molded body but also in the form of a film or a sheet. Furthermore, it can be applied and developed to structural materials such as hollow fibers for dialysis or cardiopulmonary bypass. .

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Abstract

 体液接触面に塗膜を有する体液接触用医療用具であって、前記塗膜が、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有するブロック重合体を含む、体液接触用医療用具。

Description

体液接触用医療用具および生体適合性重合体
 本発明の実施形態は、体液接触用医療用具、及び該体液接触用医療用具に用いる生体適合性重合体に関する。
 従来、血液バッグ、及び人工心肺用の体外循環回路などの多くの医療用具に用いられている高分子材料は、血液適合性を有していないため、医療用具の使用に際しては抗凝固剤の併用が不可欠であった。また、高分子材料表面に血球及びタンパクなどの生体成分が吸着し変性すると、血液凝固を引き起こし、血栓形成及び炎症反応などの、通常では許容できない悪影響を生体側に引き起こすばかりでなく、材料の劣化にもつながり、医療用材料において解決しなければならない重要な課題の一つとされている。このように、医療技術の進歩に伴って、高分子材料が生体組織又は血液と接触する機会はますます増加しており、高分子材料自体の血液適合性が大きな問題になってきている。
 また、創薬研究及び再生医療研究のツールの1つである細胞培養用物品又は細胞培養用部材の開発においては、一般的にはコラーゲン、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートが良好であることが知られており、なかでもポリスチレンが細胞毒性の低さ、経済性、及び加工性において優位性があるため、現行の組織培養においてはポリスチレンを親水化処理したものが使用されている。しかし、このような培養部材では細胞の進展、及び増殖は認められるものの、細胞の機能維持に有利とされている3次元的な細胞構造を形成させることができないため、細胞凝集塊を形成させるような高分子材料が求められている。
 こうした問題点を背景に、優れた生体適合性高分子材料の実現を目指して、数多くの表面設計方法が研究されてきた。
 生体適合性高分子の表面としては、ミクロ相分離表面、親水性表面、及び、両性イオン型分子を含む細胞膜に類似した表面構造などの有効性が報告されている。例えば、ホスホベタイン型であるリン脂質極性基を持つ2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)を一成分として有するポリマーは、これを基材表面に塗布すると超親水性の表面が得られ、該表面にはリンパ球などの細胞が全く接着しないため、人工心肺、ステント、コンタクトレンズ、及び細胞培養基材など様々な医療製品の表面処理剤として利用されている。また、2-メトキシエチルアクリレートもシンプルな化学構造であるものの、MPCポリマーと同様に生体適合性を示す高分子材料であることから、人工心肺をはじめとする多くの医療機器の表面処理剤として製品化されている。
 その他の生体適合性材料としては、ポリエチレンオキサイド部分(以下、「PEG」又は「PEO」と略すことがある)を組み込んだ樹脂が多く検討されている。PEGは、高い親水性と低い抗原性を有し、従来から非イオン性界面活性剤、可塑剤、及び医薬品基材などとして用いられてきた。しかし、PEGは非常に優れた血液適合性を有する一方、水溶性であるため、医療用材料として使用する場合は、他のポリマーとのブロック重合体又はグラフト共重合体にして使用する必要がある。
 このような要求に応えるため、PEG鎖を主鎖又は側鎖に組み込んだポリマーの利用が提案されている。例えば、PEG鎖を主鎖に組み込んだポリマーとして、特許文献1にはPEG含有ポリエステルの利用が、特許文献2にはPEG含有液晶性ポリエステルの利用が開示されている。特許文献3にはPEG含有ポリアミドの利用が、特許文献4にはPEG含有ポリイミドの利用が、特許文献5にはアルキル鎖を側鎖に有するPEG共重合体がそれぞれ開示されている。PEG鎖を側鎖に組み込んだポリマーとしては、特許文献6に開示されるようなアクリル樹脂が提案されている。さらに、特許文献7には、PEG鎖を主鎖に組み込んだアクリル樹脂が開示されているが、生体適合性に関する記載は一切ない。
特開平9-290019号公報 特開平11-114050号公報 特開平9-302223号公報 特開平6-14989号公報 特開2005-281665号公報 WO2004/87228 特開2007-77292号公報
 本発明の実施形態は、血漿タンパクの吸着性、溶血性、及び細胞毒性が低い体液接触用医療用具を提供することを課題とする。本発明の別の実施形態は、上記のような体液接触用医療用具を形成する際、即ち塗工する際の加工性等が良好な生体適合性重合体を提供することを課題とする。
 本発明の実施形態は、体液接触面に塗膜を有する体液接触用医療用具であって、前記塗膜が、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有するブロック重合体を含む、体液接触用医療用具に関する。
 本発明の別の実施形態は、体液接触面に塗膜を有する体液接触用医療用具の製造方法であって、体液接触用医療用具の体液接触面に、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有するブロック重合体を含有するコーティング剤を塗工して塗膜を形成する工程、及び、前記塗膜を乾燥又は硬化する工程を含む、体液接触用医療用具の製造方法に関する。
 本発明の別の実施形態は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有する、体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体に関する。
 本発明のさらに別の実施形態は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーを、下記一般式(II)で示される部位を有する、ポリエチレンオキサイドブロックを有し且つ質量平均分子量が5,000~10万である高分子アゾ重合開始剤を用いて重合する工程を含む、アクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、下記式(IA)の構造で結合している、体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体の製造方法に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、m及びnは、それぞれ1以上の整数を示す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 本実施形態の体液接触用医療用具における塗膜(体液接触用塗膜)は、ポリエチレンオキサイドと特定のアクリル系ポリマー部分により主として構成されているブロック重合体を含有するコーティング剤から形成されているので、血漿タンパクの吸着性、溶血性、及び細胞毒性が低い。また、前記コーティング剤は、塗工する際の加工性等が良好である。
図1は、本発明の一実施形態である体液接触用医療用具(マイクロチューブ)を模式的に示した断面図である。
 以下、本発明の実施形態を詳しく説明するが、本発明がこれらの実施形態に限定されることはなく、様々な修正や変更を加えてもよいことは言うまでもない。なお、本明細書において「重量」と「質量」は同じ意味で用いられる。
1.体液接触用医療用具
 本実施形態の体液接触用医療用具は、その体液接触面に、特定のブロック重合体を含む体液接触用塗膜(以下、単に「塗膜」ともいう。)を有することを特徴とする。すなわち、この塗膜は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有するブロック重合体を含むものである。塗膜は、生体適合性塗膜であり、ブロック重合体は、生体適合性ブロック重合体である。
 本明細書において、本実施形態の体液接触用医療用具を、「体液接触用の医療用具(1)と、前記医療用具(1)の表面に位置する体液接触用塗膜とを具備する、体液接触用医療用具(2)」とも記す。
 また、塗膜を構成するブロック重合体を「ブロック重合体(A)」、アクリル系ポリマーブロック(「アクリル系ポリマー部分」ともいう。)を「アクリル系ポリマーブロック(A1)」又は「アクリル系ポリマー部分(A1)」、ポリエチレンオキサイドブロック(「ポリエチレンオキサイド部分」ともいう。)」を「ポリエチレンオキサイドブロック(A2)」又は「ポリエチレンオキサイド部分(A2)」とも、それぞれ記す。前記のとおり、ポリエチレンオキサイドを「PEG」(又は「PEO」)と略すことがある。
 一般に、PEGは高い運動性、及び、生体内の極性基と強く相互作用する遊離水酸基により、血液接触時に補体活性化を誘発し、フィブリン形成促進による血栓形成の要因になるとされており、安全性が重視される医療用材料への利用は適切ではない。そこで、本発明者らは、PEGをブロック重合体の主鎖に組み込むことにより、PEGの末端に存在する水酸基の部分数、及び過度の運動性を減少させ、PEGが有する親水性と柔軟性を維持しつつも血栓形成の問題が改善された、生体適合性に優れたポリマーの開発を行った。その結果、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるアクリル系モノマーを用いたアクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)とを有するブロック重合体を形成すると、前記ブロック重合体はPEGの特性を維持したまま、良好な血液適合性および生体適合性を発現し、さらには塗工する際の加工性を向上できることを見出し、本発明に至ったのである。
<体液接触用医療用具>
 本実施形態の体液接触用の医療用具は、体液と接触する面を有し、広く医療分野で使用される物品であり、検査又は治療に好適に用いられる、様々な医療機器及び医療器具を含む。
 体液接触用の医療用具としては、例えば、真空採血管、血液バッグ、体外循環回路など、抗凝固剤との併用により使用されている全てのディスポーザブル型医療用具;人工心肺、ステントなどの医療用具;人工臓器など、血液と接触する医療用具(例えば、血液透析で用いる透析装置(ダイアライザー)の中空糸又は中空糸膜等);さらには、イムノクロマト法に用いる膜又は不織布、体液と接触する検査用チップ等;が挙げられる。なかでも、真空採血管、血液バッグが好適である。これらの用具における体液と接触する面に塗膜が形成されていればよく、例えば検査用チップであれば、体液と接触する電極の周囲に塗膜を設けることができる。
 体液としては、例えば、血液、リンパ液、組織液、体腔液、消化液、汗、涙、鼻水、尿、精液、膣液、用水、乳汁等が挙げられ、特に血液と接触する医療用具に対し、本実施形態の塗膜を好適に使用できる。
 医療用具の素材としては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、シリコーン、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリカーボネート、及びポリビニリデンフルオライド等の各種樹脂;セルロース、セルロース誘導体(例えばニトロセルロース、再生セルロース)などの多糖類又は半合成高分子;等が挙げられる。樹脂以外にも、ステンレス鋼、チタン、チタン合金等の金属材料、ヒドロキシアパタイト、グラファイト、窒化チタン等のセラミック等を用いることができる。
 医療用具の形態は、立体的な成型体の他、シート状、又は糸状であってもよい。
 シート状のものとしては、フィルム、不織布、及び紙等が挙げられる。
 フィルムとしては、シリコーン、PET、セルロースエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等の各種プラスチックフィルムなどを挙げることができる。
<ブロック重合体(生体適合性ブロック重合体)>
 ブロック重合体(A)は、水/1-オクタノール分配係数(cLogPow:以下LogP)の平均値が0以上、2以下(以下、「0~2」とも記す。)であるモノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)とを有する。各ブロック(A1)と(A2)は、それぞれが1以上含まれていればよい。
 このブロック重合体は、生体適合性を有する生体適合性ブロック重合体であり、且つ、血漿タンパクの吸着性及び血小板の粘着性が低いので、上記の体液接触用医療用具に特に好ましく用いられる、体液接触用医療用具用の生体適合性ブロック重合体である。ここで、「ブロック重合体」は「ブロック共重合体」と同義である。
 アクリル系ポリマー部分は、アクリル系モノマーの重合体ブロックであり、このブロック部分は、アクリル系モノマーのホモポリマーでも、アクリル系モノマーのコポリマーでもどちらでも良い。コポリマーの場合、交互共重合、ランダム共重合、又はブロック共重合のいずれの形式でも良い。
 LogPは、化学物質の性質を表す数値の一つであり、添加量に依存しない一定の値である。対象とする物質が、水と1-オクタノールの混合液において、水相とオクタノール相が接した系中で平衡状態にある場合を対象として、各相の濃度をその常用対数で示したものである。LogPが大きくなると、比較的に疎水性が増大する傾向があり、LogPが小さくなると、比較的に親水性が増大する傾向がある。
 LogPの測定は、一般にJIS日本工業規格Z7260-107(2000)に記載のフラスコ浸とう法により実施することができる。また、LogPは、実測に代わって、計算化学的手法あるいは経験的方法により見積もることも可能である。LogPの計算に用いる方法やソフトウェアについては公知のものを用いることができるが、本実施形態では、CambridgeSoft社のシステム:ChemdrawPro11.0に組み込まれたプログラムを用い、LogPを求めている。
 本実施形態のブロック重合体は、従来のPEG系ポリマーに比して、前記LogPの平均値が0~2であるモノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分を有しているため、水に対する溶解性が制御され、脂溶性が向上する。その結果、血液又は生体組織と接触する医療用具に適用した場合には、医療用具へのコーティングが速やかに進行する。さらには、ブロック重合体中のアクリル系ポリマー部分に、後述する架橋剤と反応し得る官能基を有するモノマーを共重合することで、架橋塗膜を形成することもできる。架橋塗膜を形成することによって、基材(医療用具表面)からの塗膜の剥離、及び、塗膜からのブロック重合体の溶出を抑えることができる。アクリル系ポリマー部分の有し得る官能基としては、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アミノ基、及びイソシアネート基などを挙げることができる。
 また、本実施形態のブロック重合体は、従来のアクリル系ポリマーに対し、PEG部分を主鎖に組み込んでいるため、ミクロ相分離が誘起され、表面凝集構造が変化することによる低い抗原性を付与することができる。
 このように、本実施形態のブロック重合体は、血漿タンパクの吸着性、溶血性、及び細胞毒性の抑制、並びに、生物学的安全性の効果を最大限に発揮できるように、分子量、側鎖官能基種類及び側鎖官能基導入量を、その使用目的に応じて最適化することが可能である。
 ブロック重合体(A)を構成する、親水性に富むPEG部分(A2)と疎水性に富むアクリル系ポリマー部分(A1)のバランスにより、血漿タンパクの吸着性、溶血性、及び細胞毒性の抑制等を効果的に制御し得る。
 本実施形態の生体適合性ブロック重合体をコーティング材料として用いる場合に、基材、即ち医療用具(1)への濡れ性向上のために、アクリル系ポリマー部分(A1)の量や物性を制御することが可能である。基材の性質に適したアクリル系ポリマー部分(A1)を導入することにより、目的とする血漿タンパクの吸着性、溶血性、及び細胞毒性の抑制の各効果を十分に発揮することが可能である。
 ブロック重合体(A)は、PEG部分に対し、アクリル系ポリマー部分を多く含むものであることが好ましく、PEG部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とPEG部分(A2)との合計の質量]は0.01~0.5であることが好ましく、(A2)/[(A1)+(A2)]=0.05~0.3であることがより好ましい。すなわち、(A2)/[(A1)+(A2)]は、0.01以上、0.03以上、及び0.05以上であることがそれぞれ好ましく、0.5以下、0.3以下、0.3未満、及び0.25以下であることがそれぞれ好ましい。
 PEG部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とPEG部分(A2)との合計の質量]は、合成に使用したモノマーの質量から計算することができる。
 また、後述するが、PEG部分を有する高分子アゾ重合開始剤を用いた場合は、PEG部分(A2)の質量を計算する際、厳密には、アゾ重合開始剤中のPEGの重量のみを計算して求めるべきであるが、本実施形態においては、PEG部分(A2)を有する高分子アゾ重合開始剤の重量をそのまま適応することにする。また、アクリル系ポリマー部分(A1)の質量は、重合に供したアクリル系モノマーの合計量である。
 すなわち、アクリル系モノマー90重量部、PEG部分(A2)を有する高分子アゾ重合開始剤10重量部を用いて合成した場合、PEG部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とPEG部分(A2)との合計の質量]は0.1となる。
 ブロック重合体(A)の質量平均分子量は、取り扱い性および医療用具等へ塗布する観点から、3,000~1,000,000であることが好ましく、より好ましくは、5,000~500,000である。
 ブロック重合体(A)のガラス転移温温度は、-70℃~50℃であることが好ましく、より好ましくは、-60℃~40℃である。ブロック重合体(A)のガラス転移温度を-70℃~50℃の範囲に調製することで、ベタつかず割れにくい塗膜を形成できる。また、医療用具本体(成型体)の表面に微小な凹凸があっても、前記凹凸を滑らかに覆い易くなり、医療用具本体への塗膜の接着力を向上させることができる。さらに、不織布又は中空糸(中空糸膜)を医療用具本体とする場合は、ガラス転移温度が上記範囲にあることにより、含浸し易くなる。
 ガラス転移温度の調整は、アクリル系ポリマー部分(A1)を構成するモノマーを適宜調製することによって可能となる。例えば、2-メトキシエチル(メタ)アクリレートなどのポリアルコキシアルキル(メタ)アクリレートの比率を高くすることにより、側鎖エーテル結合特有の柔軟性を付与することができるため、ガラス転移温度は-50℃に近い範囲で調整することができる。
 本実施形態において、ブロック重合体(A)は、アクリル系ポリマーブロックとPEGブロックが、下記式(IA)、(IB)又は(IC)のいずれかの構造(結合構造)を介して結合されていることが好ましい。その合成方法については、後述するが、特に限定されない。なお、ブロック重合体は、下記式(IA)~(IC)のいずれか一以上の結合構造を含むことが好ましいが、これら以外の結合構造を一部に含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 なかでも、アクリル系ポリマーブロックとPEGブロックが、上記式(IA)により結合されていることが好ましい。
 すなわち、好ましい一実施形態において体液接触用医療用具は、体液接触用の医療用具(1)と、前記医療用具(1)の表面に位置する体液接触用塗膜とを具備する、体液接触用医療用具(2)であって、
 前記体液接触用塗膜が、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)と、ポリエチレンオキサイド部分(A2)とが、下記式(IA)で結合してなるブロック重合体(A)を含むことを特徴とするものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
<モノマー>
 ブロック重合体(A)のアクリル系ポリマー部分(A1)の原料であるアクリル系モノマーについて説明する。なお、本実施形態においてアクリル系モノマーは、アクリルモノマーとメタクリルモノマーの両方を意味する。アクリルとメタクリルを「(メタ)アクリル」とまとめて記す場合もある。
 形成されるブロック重合体(A)の水への溶解性及び生体適合性などの観点から、アクリル系モノマーの水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値は0~2であることが好ましい。LogPの平均値が0より低いアクリル系モノマーを用いて合成する場合、最終的に得られるブロック重合体の親水性が増大し、水に対する溶解性が向上するため、安定な塗膜を形成することができない。
 一方、LogPの平均値が2より高いアクリル系モノマーを用いて合成する場合、最終的に得られるブロック重合体の水に対する溶解性は抑えられるものの、疎水性が増大しすぎるために、タンパク吸着を抑制することができない。
 本実施形態における、LogPの平均値の求め方について説明する。本実施形態において、LogPの平均値は、使用する各モノマーのLogPを、各モノマーの重量%で平均した値とする。すなわち、LogPが0のモノマーとLogPが2のモノマーを50:50wt%の割合で仕込む場合、LogPの平均値は1となる。
 本実施形態では、使用するアクリル系モノマーのLogPが0~2の範囲であれば、ホモポリマー部分の原料として使用することができる。また、使用するアクリル系モノマーのLogPが0~2の範囲外であっても、その他のアクリル系モノマーを含めたLogPの平均値が0~2の範囲であれば、コポリマー部分の原料として使用することができる。
 水/1-オクタノール分配係数(LogP)が0以上2以下であるモノマーとしては、例えば、架橋点となる官能基を有さないモノマーと、架橋点となる官能基を有するモノマーとに分けて挙げることができる。
 架橋点となる官能基を有さないモノマーとしては、例えば、
 アルキル基の炭素数が1~4のアルキルアクリレート;
 アルキル基の炭素数が1~3のアルキルメタクリレート;
 メトキシメチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシメチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、プロポキシメチル(メタ)アクリレート、プロポキシエチル(メタ)アクリレート、2-(2-メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エチル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-[2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ]エチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のアルコキシ基含有モノマー;
 (メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、ブタジエン、イソプレンなどのビニル基含有モノマー;
 N-ビニルピロリドン、N-ビニル-ε-カプロラクタム、1-ビニルイミダゾール、N-イソプロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミドなどのアミド基含有モノマー;
 などが挙げられる。
 これらは単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。これらの化合物のうち、特に2-メトキシエチルアクリレート、及びテトラヒドロフルフリルアクリレートが、経済性及び操作性の点から好ましい。
 架橋点となる官能基を有するモノマーとしては、カルボキシル基含有モノマー、水酸基含有モノマー、エポキシ基含有モノマー、アミノ基含有モノマー、及びイソシアネート基含有モノマーなどを使用することができる。これらのモノマーを用い、その架橋性官能基を架橋剤で架橋することにより、塗膜の剥離、及び、塗膜からのブロック重合体の溶出等を抑制することができる。
 例えば、カルボキシル基が導入された共重合体は、エポキシ化合物、アジリジン化合物、カルボジイミド化合物、金属キレート化合物、又はN-ヒドロキシエチルアクリルアミド化合物により架橋することができる。水酸基が導入された共重合体は、イソシアネート化合物、又はカルボジイミド化合物等により架橋することができる。アミノ基が導入された共重合体は、エポキシ化合物により架橋することができる。イソシアネート基が導入された共重合体は、水酸基含有化合物により架橋することができる。
 カルボキシル基含有モノマーとしては、その構造中にカルボキシル基有するものであれば特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル、あるいはエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドが繰り返し付加した末端にカルボキシル基を有する、アルキレンオキサイド付加系コハク酸(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 水酸基含有モノマーとしては、その構造中に水酸基を有するものであれば、特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸1-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1-ヒドロキシブチル、単官能(メタ)アクリル酸グリセロール、ラクトン環の開環付加により末端に水酸基を有するポリラクトン系(メタ)アクリル酸エステル、エチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドの繰り返し付加した末端に水酸基を有するアルキレンオキサイド付加系(メタ)アクリル酸エステル、及びグルコース環系(メタ)アクリル酸エステル類が挙げられる。
 エポキシ基含有モノマーとしては、その構造中にエポキシ基を有するものであれば、特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、及び(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル等が挙げられる。
 アミノ基含有モノマーとしては、その構造中にアミノ基を有するものであれば、特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリル酸モノメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸モノエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸モノメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸モノエチルアミノプロピル等が挙げられる。
 以上に例示した、架橋点となる官能基を有するモノマーについても、それぞれを単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。2種以上を組み合わせる場合、同じ官能基を有する異なるモノマーを組み合わせてもよいし、異なる官能基を有する複数種の化合物を組み合わせてもよい。
 塗膜の剥離及びブロック重合体の溶出を抑えるという観点から、架橋点となる官能基を有するモノマーを共重合させることが好ましい。これにより、後述する架橋剤と反応し得る官能基を導入することができ、架橋塗膜を形成できる。
 架橋点となる官能基を有するモノマーの使用量は、全モノマーの合計100質量%中、10質量%以下で使用することが好ましい。10質量%以下で使用することで、架橋剤を併用した場合に適度な架橋密度を有する塗膜を得ることができる。
 本実施形態では、モノマーとして、上記に挙げたLogPが0~2の範囲外のモノマーを共重合させることもできるが、アクリル系ポリマー部分(A1)が、水/1-オクタノール分配係数(LogP)が0~2であるモノマーのみから形成されるホモポリマー部分、又は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)が0~2である複数種のモノマーからなるコポリマー部分であることがより好ましい。
 すなわち、好ましい一実施形態において、前記分配係数LogPが0~2であるモノマーを一種類だけ用いても良いし、前記分配係数LogPが0~2であるモノマーを複数種用いてブロック重合体を得ても良い。
 LogPが0~2の範囲外のモノマーの中で、架橋点となる官能基を有さないモノマーとしては、例えば、アルキル基の炭素数が5~20のアクリレート、アルキル基の炭素数が4~20のメタクリレート、及びスチレンなどのビニル基含有モノマーなどが挙げられる。
 LogPが0~2の範囲外のモノマーの中で、架橋点となる官能基を有するモノマーとしては、例えば、マレイン酸等のカルボキシル基含有モノマー、4-ヒドロキシスチレン、及びN-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等の水酸基含有モノマーなどが挙げられる。
 さらに、ブロック重合体(A)に部分的に架橋構造を導入するために、多官能モノマーをさらに共重合させてもよい。
 共重合しながら架橋する場合、架橋割合は、用いる多官能モノマー量が多いほど架橋度が高くなり、反応中にゲル化する可能性も高まる。そのため、多官能モノマーの量としては、全モノマー100質量%中、0.01~10質量%の範囲が好ましく、0.1~5質量%がより好ましい。ブロック重合体(A)が多官能モノマーにより架橋している場合、難水溶性になるため、架橋剤を使用した場合と同様に、基材から塗膜が剥がれるという問題を低減することができる。
 なお、多官能モノマーは、上記「LogPの平均値が0~2のアクリル系モノマー」の範疇には含まれない。
 多官能モノマーとしては、その構造中にエチレン性不飽和基を2つ以上有するものであれば、特に制限はなく、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキサイドジ(メタ)アクリレート、プロプレングリコールポリエチレンオキサイドジ(メタ)アクリレート、ジプロプレングリコールポリエチレンオキサイドジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、又はネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート等の二官能(メタ)アクリレート類;
 トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、又はジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の三官能以上の多官能(メタ)アクリレート類;あるいは、
 1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、グリセロールジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、ビスフェノールAジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、ビスフェノールF型エポキシの(メタ)アクリル酸付加物、又はノボラック型エポキシの(メタ)アクリル酸付加物等のエポキシ(メタ)アクリレート類等が挙げられる。また、以上に挙げた(メタ)アクリレートを、更に(ポリ)アルキレンオキシドや(ポリ)カプロラクトン等で変性したものも使用することができる。
<ブロック重合体(生体適合性ブロック重合体)の合成方法>
 上記モノマーを用いたブロック重合体の合成方法は、特に限定されず、公知の方法により合成できる。例えば、溶液重合、塊状重合、乳化重合、及び分散(沈殿)重合などが好ましく、溶液重合や分散(沈殿)重合がより好ましい。合成に用いる溶媒は、特に限定されず、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤及びエステル系溶剤等を用いることができるが、後述するコーティング剤の溶媒としても使用できるものを用いて、合成後に重合体を単離せずにコーティング剤を調製するようにしてもよい。
 上記の式(IA)で示される結合構造を有するブロック重合体の合成方法の一例を挙げる。
 例えば、ラジカル重合開始剤として4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(例えば、和光純薬工業株式会社の市販品「V-501」等)を用いてアクリル系ポリマーを合成すると、末端にカルボキシル基を有するアクリル樹脂が得られる。これに、PEG部分を構成する原料としてポリエチレングリコールを加え、エステル化反応をさせることで、アクリル系ポリマー部分と、PEG部分とが上記式(IA)で結合してなるブロック重合体を得ることができる。
 あるいは、上記の式(IA)で示される結合構造を有するブロック重合体は、アクリル系ポリマーを合成する際のラジカル重合開始剤として、下記式(II)で示される、PEG部分(A2)とアゾ基を含む構造単位を有する高分子アゾ重合開始剤を用いて好ましく合成することができる。式中、m及びnは、それぞれ独立に1以上の整数である。高分子アゾ重合開始剤は、高分子セグメントとアゾ基(-N=N-)が繰り返し結合した構造を有しており、本実施形態では、高分子セグメントとしてPEGブロックを含む高分子アゾ開始剤を用いることで、容易にブロック重合体(A)を合成できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 高分子アゾ重合開始剤を用いる場合、該開始剤中に含まれるアゾ基のモル数に対する、アクリル系モノマーの全モル数の比率を適宜変更することによって、ブロック重合体(A)の質量平均分子量の調整ができる。例えば、高分子アゾ重合開始剤中に含まれるアゾ基のモル数に対する、アクリル系モノマーの全モル数の比率が200であると、200量体のアクリル系ポリマーがPEG鎖の間に組み込まれることになり、ポリマーの絡み合いによる高い凝集力を付与することができる。
 高分子アゾ重合開始剤の質量平均分子量は、5,000~10万程度であることが好ましく、1万~5万程度であることがより好ましい。また、該開始剤のPEG部分の分子量は、800~1万程度であることが好ましく、1,000~8,000程度であることがより好ましい。
 また、好ましくはmは15~200、より好ましくはmは20~100であり、好ましくはnは3~50、より好ましくはnは4~30である。
 前記高分子アゾ重合開始剤は、PEG部分(A2)を有しているため、水、アルコール、及び有機溶剤に可溶であり、溶液重合、乳化重合、又は分散重合によりブロック重合体(A)の合成が可能である。また、分子鎖骨格中に重合開始部分(ラジカル発生部分:―N=N-)を有しているため、別途重合開始剤を使用する必要がなく、さらには末端反応性マクロモノマーに比べてラジカルの反応性、及び安定性が高いという特徴を有している。
 前記高分子アゾ重合開始剤は、・C(CH3)CN-(CH22-COO-(CH2CH2O)m-CO-(CH22-C(CH3)CN・にて示されるようなラジカルを生じ、前記のアクリル系モノマーを重合させる。そして、アクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)と前記ラジカル由来の部分とが結合した主鎖を形成し、ブロック重合体(A)を形成する。PEG部分(A2)は、ラジカルの一部に由来する。
 高分子アゾ重合開始剤の具体例としては、和光純薬製の高分子アゾ開始剤VPE0201(上記式(II)の(CH2CH2O)の部分の分子量が約2000、nが6程度)などが例示される。
 すなわち、好ましい一実施形態において、生体適合性ブロック重合体(A)は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるモノマーを、上記一般式(II)で示される、PEG部分(A2)を有し且つ質量平均分子量が5,000~10万である高分子アゾ重合開始剤を用いて重合してなるブロック重合体である。
 また、好ましい一実施形態において、生体適合性ブロック重合体(A)の製造方法は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)が0以上2以下であるモノマーを、上記一般式(II)で示される、PEG部分(A2)を有し且つ質量平均分子量が5,000~10万である高分子アゾ重合開始剤を用いて重合することを特徴とする、アクリル系ポリマー部分(A1)とPEG部分(A2)が、下記式(IA)で結合している、製造方法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 一実施形態において、高分子アゾ重合開始剤と併用して、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン1-カルボニトリル)、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(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]等のアゾ開始剤;過酸化ベンゾイル、tert-ブチルパーベンゾエート、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシネオデカノエートやtert-ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキシドやジプロピオニルパーオキシド、及びジアセチルパーオキシド等の有機過酸化物開始剤を用いることができる。これらの開始剤を併用することにより、開始効率を高め、効率よくアクリル系ポリマー部分(A1)にPEGに組み込むことができ、残留モノマーを減らすことができる。
 ブロック重合体合成時には、用途に応じてラウリルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類、α-メチルスチレンダイマー、リモネン等の連鎖移動剤を使用して、分子量や末端構造を制御しても良い。
 次に、アクリル系ポリマー部分(A1)と、PEG部分(A2)とが上記式(IB)の構造を介して結合してなるブロック重合体(A)の合成方法について説明する。
 好ましい一実施形態において、アクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、上記式(IB)の構造を介して結合してなるブロック重合体(A)は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーを、ヒドロキシ基を有するアゾ重合開始剤を用いて重合し、末端にヒドロキシ基を有するアクリル系ポリマーブロックを得る工程、及び前記アクリル系ポリマーブロックおよびポリエチレングリコールと、2官能のイソシアネート化合物とをウレタン化反応させる工程を含む方法により製造することができる。
 例えば、ラジカル重合開始剤として2,2’-アゾビス[N-(2-ヒドロキシエチル)-2-メチルプロパンアミド](例えば、和光純薬工業株式会社の市販品「VA-086」等)を用いてアクリル系ポリマーを合成すると、末端にヒドロキシル基を有するアクリル樹脂が得られる。これに、PEG部分を構成する原料としてポリエチレングリコールを加え、2官能イソシアネート化合物を用いてウレタン化反応させることで、アクリル系ポリマー部分と、PEG部分とが結合してなるブロック重合体を得ることができる。
 ウレタン化反応の際用いられる2官能イソシアネート化合物としては、例えば、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、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、ヘキサメチレンジイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート等を挙げることができる。
 さらに、アクリル系ポリマー部分(A1)と、PEG部分(A2)とが上記式(IC)の構造を介して結合してなるブロック重合体(A)の合成方法について説明する。
 好ましい一実施形態において、アクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、上記式(IC)の構造により結合してなるブロック重合体(A)は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーを、カルボキシル基を有するアゾ重合開始剤を用いて重合し、カルボキシル基を有するアクリル系ポリマーブロックを得る工程、及び前記アクリル系ポリマーブロックにポリエチレングリコールをエステル化反応させる工程を含む方法により製造することができる。
 例えば、ラジカル重合開始剤として2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]4水和物(例えば、和光純薬工業株式会社の市販品「VA-057」等)を用いてアクリル系ポリマーを合成すると、末端にカルボキシル基を有するアクリル樹脂が得られる。これに、PEG部分を構成する原料としてポリエチレングリコールを加え、エステル化反応をさせることで、アクリル系ポリマー部分と、PEG部分とが結合してなるブロック重合体を得ることができる。
 なお、式(IA)~(IC)のいずれかの構造を介して結合してなるブロック重合体(A)を得る際に、上記のような高分子ではないアゾ重合開始剤を用いる場合も、高分子アゾ重合開始剤を用いる際に併用し得るものとして記載した「他の開始剤」も適宜併用することができる。また、連鎖移動剤も適宜使用できる。
2.体液接触用医療用具の製造方法
 本実施形態の体液接触用医療用具の製造方法は、体液接触用医療用具の体液接触表面に、上述のブロック重合体(A)を含有するコーティング剤を塗工して塗膜を形成する工程、及び、得られた塗膜を乾燥又は硬化する工程を少なくとも含む。
<コーティング剤> 
 コーティング剤は、上記ブロック重合体(A)と、このブロック重合体(A)を溶解又は分散する溶媒を含むものであることが好ましい。
 溶媒は、特に限定はされないが、水、又はメタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン(以下、MEKという)等の有機溶媒等が挙げられ、互いに混和する2種以上の溶媒を組み合わせて使用してもよい。なかでも、水を含む水系の溶媒、又はエタノールを用いることが好ましい。
 コーティング剤中のブロック重合体の含有量は、特に限定されず、例えばその塗工方法に応じた粘度となるように、あるいは、望ましい膜厚となるように、適宜調製することができる。
 具体的には、ブロック共重合体の含有量は、0.5~10質量%程度であることが好ましく、1~3質量%程度であることがより好ましい。
 ブロック重合体の架橋塗膜を形成するために、コーティング剤は、架橋剤を含むことができる。
<架橋剤>
 コーティング剤が架橋剤を含むことにより、塗膜中のブロック重合体は、架橋剤により形成される架橋構造を含むことができる。架橋剤としては、特に限定はされないが、例えば、エポキシ基、イソシアネート基、及びアジリジニル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するものの他、金属キレート化合物、カルボジイミド基含有化合物等が挙げられる。これらの架橋剤は、塗膜の弾性率及び耐性を上げる目的で使用したり、接着力を調整したりするために用いることができる。
[エポキシ基を有する架橋剤]
 エポキシ基を有する架橋剤としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであればよく、特に限定されるものではない。
 2官能エポキシ基を有する架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレンオキサイドジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、及びポリブタジエンジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ化合物;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゾフェノンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシアントラセン型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル、及びN,N-ジグリシジルアニリン等の芳香族エポキシ化合物;上記記載の芳香族エポキシ化合物の水素添加物、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等の脂環式エポキシ化合物などが挙げられる。
 エポキシ基を3つ以上有する架橋剤としては、例えば、トリグリシジルイソシアヌレート、トリスフェノール型エポキシ化合物、テトラキスフェノール型エポキシ化合物、及びフェノールノボラック型エポキシ化合物等が挙げられる。
 [イソシアネート基を有する架橋剤]
 イソシアネート基を有する架橋剤としては、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有した化合物であればよく、特に限定されるものではない。
 2官能イソシアネート化合物としては、例えば、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、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、ヘキサメチレンジイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート等を挙げることができる。
 3官能イソシアネート化合物としては、上記で説明したジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、水と反応したビュウレット体、及びイソシアヌレート環を有する3量体が挙げられる。
 イソシアネート基を有する架橋剤中のイソシアネート基は、ブロック化されていても良いし、ブロック化されていなくても良い。
 ブロック化イソシアネート架橋剤としては、前記イソシアネート化合物中のイソシアネート基がε-カプロラクタム、MEKオキシム、シクロヘキサノンオキシム、ピラゾール、又はフェノール等でブロックされたブロック化イソシアネート化合物であればよく、特に限定されるものではない。
[アジリジニル基を有する架橋剤]
 アジリジニル基を有する架橋剤(アジリジン化合物)としては、1分子中に2個以上のアジリジン基を有した化合物であればよく、特に限定されるものではない。アジリジン化合物としては、例えば、2,2’-ビスヒドロキシメチルブタノールトリス[3-(1-アジリジニル)プロピオネート]、及び4,4-ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等が挙げられる。
[金属キレート化合物]
 金属キレート化合物としては、例えば、アルミニウムキレート化合物、アルミニウムアルコキシド化合物、及びアルミニウムアシレート化合物などの有機アルミニウム化合物;チタンキレート化合物、チタンアルコキシド化合物、及びチタンアシレート化合物などの有機チタン化合物;ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物、及びジルコニウムアシレート化合物などの有機ジルコニウム化合物等が挙げられる。
[カルボジイミド基含有化合物]
 カルボジイミド基含有化合物としては、日清紡績株式会社のカルボジライトシリーズを用いることができ、V-02、V-04、及びV-06などの水性タイプ、V-01、V-03、V-05、V―07、及びV―09などの油性タイプ等が挙げられる。
[β-ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物]
 β-ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物も、架橋剤として用いることができる。
 β-ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物としては、分子内にβ-ヒドロキシアルキルアミド基を含有する化合物であればよく、特に限定されるものではない。例えば、N,N,N’,N’-テトラキス(ヒドロキシエチル)アジパミド(エムスケミー社製PrimidXL-552)をはじめとする種々の化合物を挙げることができる。
 架橋剤は、一種のみを単独で用いてもよいし、複数を併用しても良い。架橋剤の使用量は、ブロック重合体(A)中に含まれる官能基の種類及びモル数を考慮して決定すればよく、特に限定されるものではないが、通常はブロック重合体(A)100質量部に対して0.1質量部~10質量部の範囲で用いられる。ブロック重合体(A)中に含まれる官能基のモル数よりも少ない範囲で配合することで、未反応の架橋剤が遊離する懸念を無くすことができる。この範囲であれば、目的とする血液適合性、生体組織適合性、生体組織接着抑制、並びに、血漿タンパクの吸着性、溶血性、及び細胞毒性の抑制の各効果に、特に優れた性能が発現される。
 さらに、コーティング剤は、一般的な塗料に用いられる、その他の任意の成分を含むことができる。例えば、着色した塗膜を形成するために着色剤を含んでいてもよいし、界面活性剤、増粘剤、酸化防止剤、pH調整剤、顔料等の公知の成分を1種以上配合することができる。
<塗膜形成>
 コーティング剤の塗布方法は、特に限定されず、成型体又は基材に対しては、刷毛、浸漬、ローラ、スプレー、注入、及び塗工機など、種々の塗布方法を適用できる。また、フィルムに対する塗布方法としては、ディップコート、コンマコート、グラビアコート、カーテンコート、ダイコート、リップコート、マイクログラビアコート、スロットダイコート、リバースコート、及びキスコート等が挙げられる。
 さらに、用途によっては、インクジェット印刷法を用い、塗工箇所を任意に選択してパターン印刷を行うことも好ましい。
 塗膜は、体液接触用医療用具の体液接触面の全てに形成されていることが好ましいが、その使用の実態に応じて、一部のみに形成されていてもよい。
 コーティング剤を塗布したのち、塗膜の乾燥又は硬化が行われる。乾燥と硬化は、加熱により行われることが好ましく、その条件(温度及び時間)は、使用するブロック重合体(A)の特性、及び架橋剤を含む場合は架橋剤の特性に応じて適宜設定すればよい。例えば、温度は100~200℃の範囲であることが好ましい。
 塗膜の厚みは、特に限定されないが、乾燥後の厚みで1mm以下であることが好ましく、0.05μm~20μmであることが好ましく、0.1μm~10μmであることがより好ましい。
<成型>
 金型を用いた射出成型プロセスによって、医療用具の成型体を形成しても良い。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂に、ブロック重合体(A)を加えて混練、成型してもよい。
 あるいは、前記の熱可塑性樹脂を押出し成型する際、ブロック重合体(A)を共に押出し成型した後、金型を用いる等して所望の形状に成型してもよい。
 さらには、前記の熱可塑性樹脂をシート状に成型した後、シート状のブロック重合体(A)を、接着剤層を介して積層し、その後金型を用いる等して所望の形状に成型してもよい。
 図1は、製造された体液接触用医療用具の一例を模式的に示した断面図である。体液接触用医療用具(2)は、体液接触用医療用具(マイクロチューブ)(1)の体液接触面、つまりその内表面に、塗膜(10)を有する。
3.生体適合性材料としての利用
 上記のとおり、ブロック重合体(A)は、血漿タンパクの吸着性、及び血小板の粘着性が低いので、生体適合性材料としての利用に適しており、上述した様々な体液接触用医療用具用の塗膜として好適に用いることができる。
 また、ブロック重合体(A)を含むコーティング剤は、塗工性に優れるので、体液接触用の医療用具(1)の表面(体液接触面)に塗工し、次いで乾燥及び/又は硬化することにより、塗膜付きの体液接触用医療用具(2)を提供することができる。
 さらに、ブロック重合体(A)は、細胞毒性が低く、血漿タンパクの吸着性が低いため、細胞培養用物品(細胞培養用部材)(3)の表面にコーティング剤を塗工し、次いで乾燥及び/又は硬化して細胞培養用塗膜を形成することにより、塗膜付きの細胞培養用物品(細胞培養用部材)(4)を提供することができる。細胞培養用物品は、創薬研究及び再生医療研究のための研究資材の1つであり、細胞培養用塗膜は、培養対象の細胞のための培地ではないが、細胞の速やかな成育・増殖を支え、促すものである。具体的には、フラスコ、シャーレ、試験管、プレート、マイクロウェルプレート、ピペットチップ、メスピペット、マイクロチューブ、チューブ、遠沈管、及びプレートシール等が挙げられる。
 細胞培養用物品の素材としては、上述した医療用具の素材と同様の樹脂(多糖類、及び半合成高分子等を含む)、金属材料、及びセラミック等が挙げられる。細胞培養用物品の形態も、上述した医療用具の場合と同様に、立体的な成型体の他、シート状、糸状であってもよく、フィルムの場合は、酸素透過性の観点から、シリコーンフィルム又は不織布を用いるのが好ましい。
 そこで、本発明の別の一実施形態は、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有するブロック重合体の、体液接触用医療用具又は細胞培養用物品への使用に関する。
 本実施形態の生体適合性重合体は、上記の基材、成型体、又はフィルムに対して塗布することで、血液、生体組織、タンパク及び細胞と接触する界面において、安定的に存在することができ、生体適合性重合体が塗膜から溶出する危険性が極めて少ない。該重合体を界面に保持させた結果として、タンパク及び細胞の吸着抑制、血小板の粘着と活性化の抑制などの効果が発揮される。
 さらに本実施形態の生体適合性重合体は、医療用具や細胞培養用物品に塗布して用いるだけでなく、生体適合性重合体をシート状又は糸状の形態にすることもできる。例えば、本実施形態の生体適合性重合体から、透析用又は人工心肺用の中空糸などの構造材を得ることも可能である。
 以下の実施例により、本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、実施例における配合量又は含有量を示す「部」及び「%」は、「重量部」及び「重量%」をそれぞれ表し、Mwは質量平均分子量、Tgはガラス転移温度を意味する。
<質量平均分子量(Mw)の測定方法>
 Mwの測定は、昭和電工社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「GPC-101」を用いて行った。GPCは溶媒(THF;テトラヒドロフラン)に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーである。測定は、カラムに「KF-805L」(昭和電工社製:GPCカラム:8mmID×300mmサイズ)を直列に2本接続して用い、試料濃度1%、流量1.0ml/min、圧力3.8MPa、カラム温度40℃の条件で行い、質量平均分子量(Mw)の決定はポリスチレン換算で行った。データ解析は、メーカー内蔵ソフトを使用して、検量線及び分子量、並びにピーク面積を算出し、保持時間15~30分の範囲を分析対象として質量平均分子量を求めた。
<ガラス転移温度(Tg)の測定方法>
 溶剤を乾燥除去したブロック重合体について、メトラー・トレド社製「DSC-1」を使用し、サンプル量約5mgをアルミニウム製標準容器に秤量し、温度変調振幅±1℃、温度変調周期60秒、昇温速度2℃/分の条件下で、-80~200℃まで測定し、可逆成分の示差熱曲線からガラス転移温度を求めた。
<ブロック重合体の合成>
[製造例1]
 温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器、及び滴下管を備えた反応容器に、窒素気流下、有機溶媒としてMEK65部を仕込み、撹拌下80℃で30分加熱した。滴下管にモノマーとしてメトキシエチルアクリレートを49.4部、アクリル酸を0.6部、重合開始剤としてVPE0201(和光純薬工業社製:マクロアゾ開始剤)を2.5部、及び溶媒としてMEKを5部仕込み、2時間かけて滴下した。滴下終了後、1時間熟成させた後、2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル0.0125部をMEK2部で溶解した溶液を添加し、1時間熟成した。その後、さらに、2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル0.0125部をMEK2部で溶解した溶液を添加し、1時間熟成させた後、室温に冷却し反応を停止した。その後、ダイヤフラムポンプでMEKを除去した後、エタノールを加えて希釈することで、固形分10%のブロック重合体溶液を得た。得られたブロック重合体のMwは281,000、Tgは-45℃、PEGの割合は4.8%であった。
[製造例2~6]
 製造例1と同様の方法で、表1の組成および仕込み重量部に従って合成を行い、ブロック重合体溶液を得た。その特性値を表1に示す。
[製造例7]
 温度計、撹拌機、窒素導入管、及び還流冷却器を備えた反応容器に、窒素気流下、溶媒としてイオン交換水526部、メタノール29部、及びモノマーとしてメトキシエチルアクリレート50部を仕込み、撹拌下80℃まで加熱した。別途、重合開始剤としてVPE0201(和光純薬工業社製:マクロアゾ開始剤)8.8部をイオン交換水20部で溶かした溶液を準備し、反応容器中の溶媒が還流してから30分後に添加した。添加終了後5時間熟成させた後、冷却して反応を停止した。ダイヤフラムポンプでメタノールを除去した後、イオン交換水を加えて希釈することで、固形分10%のブロック重合体水分散液を得た。得られたブロック重合体のTgは-50℃、PEGの割合は15.0%であった。Mwは、樹脂がTHFに不溶であるため測定しなかった。
[製造例8]
 製造例7と同様の方法で、表1の組成および仕込み重量部に従って合成を行い、ブロック重合体溶液を得た。その特性値を表1に示す。
[製造例9]
 温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器、及び滴下管を備えた反応容器に、窒素気流下、有機溶媒としてMEK65部を仕込み、撹拌下80℃で30分加熱した。滴下管にモノマーとしてメトキシエチルアクリレートを50部、重合開始剤としてV501(和光純薬工業社製:アゾ開始剤)を8.1部、及び溶媒としてMEKを5部仕込み、2時間かけて滴下した。滴下終了後5時間熟成させた後、室温に冷却し反応を停止し、末端がカルボン酸のアクリル樹脂を得た。その後、PEG2000(日油株式会社製、ポリエチレングリコール、Mn=2000、水酸基価=56)を20部、及び触媒としてテトラブチルオルソチタネートを0.05部仕込み、85℃まで昇温し、MEKの流出を確認してから、温度を120℃に昇温し、その後、30分毎に10℃ずつ昇温しながら脱水反応を続けた。温度が230℃になった後、そのままの温度で3時間反応を続け、約2kPaの真空下で1時間保持し、さらに約1kPaの真空下で2~3時間反応させ、温度を低下させた。内温が100℃まで低下したところに、エタノールを加えて希釈することで、固形分10%のブロック重合体溶液を得た。得られたブロック重合体のMwは102,000、Tgは-42℃、PEGの割合は25.5%であった。
<比較用重合体の合成>
[比較製造例1]
 温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器、及び滴下管を備えた反応容器に、窒素気流下、有機溶媒としてMEK65部を仕込み、撹拌下80℃で30分加熱した。滴下管にモノマーとしてエチルアクリレートを50部、重合開始剤として2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチルを0.3部、及び溶媒としてMEKを5部仕込み、2時間かけて滴下した。滴下終了後1時間熟成させた後、2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル0.0125部をMEK2部で溶解した溶液を添加し、1時間熟成した。その後、さらに、2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル0.0125部をMEK2部で溶解した溶液を添加し、1時間熟成させた後、室温に冷却し反応を停止した。その後、ダイヤフラムポンプでMEKを除去した後、エタノールを加えて希釈することで、固形分10%のアクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂のMwは62,000、Tgは-18℃、PEGの割合は0%であった。
[比較製造例2~3]
 上記製造例1と同様の方法で、表1の組成および仕込み重量部に従って合成を行い、ブロック重合体溶液を得た。その特性値を表1に示す。
[比較製造例4]
 温度計、撹拌機、窒素導入管、及び還流冷却器を備えた反応容器に、窒素気流下、トルエン50部、及び水酸基価279mgKOH/gのポリエチレングリコール36.2部を仕込み、撹拌下110℃まで昇温し、トルエン13部を留去すると同時に原料を脱水した。50℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート19.1部を添加し、110℃まで昇温し、FT-IRでイソシアネート基由来のピーク(2254cm-1付近)がなくなるまで反応させた。反応停止後、ダイヤフラムポンプでトルエンを除去し、エタノールを加えて希釈することで、固形分10%のPEG含有ウレタン樹脂溶液を得た。得られた樹脂のMwは43,000、Tgは-28℃、PEGの割合は65.5%であった。
[比較製造例5]
 温度計、撹拌機、窒素導入管、及び還流冷却器を備えた反応容器に、窒素気流下、トルエン50部、水酸基価111mgKOH/gのポリエチレングリコール43.0部、ジメチロールブタン酸1.1部を仕込み、撹拌下110℃まで昇温し、トルエン14部を留去すると同時に原料を脱水した。50℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート10.6部を添加し、110℃まで昇温し、FT-IRでイソシアネート基由来のピーク(2254cm-1付近)がなくなるまで反応させた。反応停止後、ダイヤフラムポンプでトルエンを除去し、エタノールを加えて希釈することで、固形分10%のPEG含有ウレタン樹脂溶液を得た。得られた樹脂のMwは38,000、Tgは-51℃、PEGの割合は78.6%、酸価は7.7mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 表1中、略号は以下の通りである。
MEA:メトキシエチルアクリレート、LogP=0.48
AA:アクリル酸、LogP=0.38
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート、LogP=0.78
HEA:アクリル酸2-ヒドロキシエチル、LogP=0.12
BA:ブチルアクリレート、LogP=1.88
HEAA:N-ヒドロキシエチルアクリルアミド、LogP=-0.56
130A:メトキシーポリエチレングリコールアクリレート、LogP=-0.76
POA:フェノキシエチルアクリレート、LogP=2.3
EA:エチルアクリレート、LogP=0.98
ACMO:アクリロイルモルホリン、LogP=-0.2
2EHA: 2-エチルヘキシルアクリレート、LogP=3.53
V601:2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル
[実施例1、6~10、15]、[比較例1~5]
 製造例1~6、9及び比較製造例1~5記載の各ブロック重合体又は比較用重合体にエタノールを加え、固形分が5%になるように調製し、コーティング剤を得た。以下、水への溶解性、細胞毒性、スフェロイド形成性、タンパク吸着性、溶血性、塗膜の加工性を評価した。結果を表2に示す。
[実施例11、12]
 製造例7,8記載の各ブロック重合体にイオン交換水を加え、固形分が5%になるように調製し、コーティング剤を得た。以下、実施例1と同様に評価した。
[実施例13、14]
 表2で示した固形分比で、製造例8記載のブロック重合体と架橋剤を配合し、イオン交換水で固形分が5%になるように調製し、コーティング剤を得た。以下、実施例1と同様に評価した。
[実施例2~5]、[比較例6~7]
 表2で示した固形分比で、製造例1記載のブロック重合体、又は比較製造例5記載の比較用重合体と架橋剤を配合し、エタノールで固形分が5%になるように調製し、コーティング剤を得た。以下、実施例1と同様に評価した。
<評価>
(1)水への溶解性
 実施例及び比較例で調製したコーティング剤を、精密秤量した浅型金属容器に約2gずつ添加し、150℃で10分乾燥した。オーブンから取出し、浅型金属容器ごと精密秤量した後、浅型金属容器にイオン交換水5gを加え一晩静置した。浅型金属容器からイオン交換水を吸引排出した後、再度150℃で10分乾燥し、浅型金属容器を精密秤量した。下記式により水への溶解度を算出し、水への溶解性を3段階の評価基準に基づいて評価した。
 水への溶解度=100-[(z-x)/(y-x)]×100
(x:浅型金属容器の質量、y:イオン交換水で処理する前の質量、z:イオン交換水で処理した後の質量)
 a:水への溶解度≦5%
 b:5%<水への溶解度≦50%
 c:50%<水への溶解度
(2)細胞毒性
 U字底96ウェルプレートに、実施例及び比較例で調製したコーティング剤を各ウェルに約0.5mlずつ注入した。これを吸引排出した後、50℃で3時間乾燥させることにより、コーティング剤で内面が被覆されたプレートを作製した。
 これをエチレンオキサイドガス滅菌した後、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)を10%添加したものを培地とし、マウス線維芽細胞用細胞株(NIH/3T3細胞)を1ウェルあたり1×10個播種し、5%CO/37℃のインキュベーターで5日目まで培養した。
 細胞毒性は、1,2,5日後にATPアッセイを行うことによって評価した。具体的には、培養後のウェルに100μlのATP試薬(『塊』のATP測定試薬:東洋ビーネット社製)を添加、5回ピペッティングし、5分間室温で静置した後、100mlの試薬・細胞溶解液を別プレートに分取し1分間撹拌した。これをMithrasLB940(Berthold社製)を用いて発光量を測定した。
 細胞毒性=(培養5日後の発光量)/(培養1日後の発光量)×100
 a:80%≦細胞毒性
 b:20%≦細胞毒性<80%
 c:細胞毒性<20%
(3)スフェロイド形成性
 スフェロイド形成性は、上記(2)と同様の方法で作製したウェルプレートを用い、5日後の細胞培養状態を透過式光学顕微鏡40倍で写真撮影し、細胞の形態を観察することによって評価した。
 a:96ウェルの全てに、1つのスフェロイドを形成した。
 b:96ウェルのうち、複数個のスフェロイドを形成したウェルがあった。
 c:96ウェルのうち、スフェロイドを形成しないウェルがあった。
(4)タンパク吸着性
 実施例及び比較例で調製したコーティング剤を、ポリスチレン製の試験管(12×75mm)に約5mLを注入し静置した後、吸引排出し、50℃で3時間乾燥し、コーティング剤で内面が被覆された試験管を得た。
 リン酸緩衝液(PBS)にウシ血清アルブミンを濃度0.5%となるように加えたタンパク質含有液:4.0mLを前記試験管に入れ、24時間インキュベートした後、試験管内の液を棄て、PBS:約4.0mLにて洗浄し、前記洗浄液を棄てた。その後、PBSに1%のドデシル硫酸ナトリウムを添加したタンパク質溶出用溶液:4.0mLを添加することにより、試験管内壁に吸着したタンパク質を溶出させ、前記タンパク質溶出用溶液中のタンパク質の濃度を、MicroBCAProteinAssayKit(タカラバイオ社製)により測定し、塗膜に吸着していたタンパク質の量を求めた。
 a:タンパク吸着量≦0.60μg
 b:0.60μg<タンパク吸着量≦2.00μg
 c:2.00μg<タンパク吸着量
(5)溶血性試験
 ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに、実施例及び比較例で調製したコーティング剤を、乾燥後の膜厚が2~3μmになるように塗工し、100℃で2分乾燥後、50℃で3時間エージングした。
 60cmに切り出した試験片に生理食塩水10mLを加え、37℃で72時間かけて抽出し、試験液10mLを得た。
 この試験液に0.2mLのウサギ脱繊維血を加え、37℃で1、2および4時間インキュベートした。インキュベート後の試験液を約750×gで5分間遠心分離した後の上澄み液について、576nmにおける吸光度を測定した。陰性対照として生理食塩水10mL、陽性対照として蒸留水10mLに、それぞれ0.2mLのウサギ脱繊維血を加えたものを使用し、同様に吸光度を測定した。下記式で溶血率を算出し、溶血性(溶血毒性)を評価した。
 溶血率(%)=(検体の吸光度-陰性対照の吸光度)/(陽性対照の吸光度-陰性対照の吸光度)×100
 a:溶血率≦2
 b:2<溶血率≦20
 c:20<溶血率
(6)塗膜の加工性
 ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに、実施例及び比較例で調製したコーティング剤を乾燥後の膜厚が20~30μmになるように塗工し、100℃で2分乾燥後、50℃で3時間エージングした。この塗膜を裁断する際に、塗膜が刃に付着するかどうかによって加工性を評価した。塗膜の加工性に関しては、下記の3段階の評価基準に基づいて評価した。
 a:塗膜が全く刃に付着しない
 b:塗膜がわずかに刃に付着する
 c:塗膜がひどく刃に付着し、実用上問題がある
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 表2中、略号は以下の通りである。
ALCH:川研ファインケミカル社製、アルミキレート化合物
ケミタイトPZ:日本触媒社製、多官能アジリジン化合物
EX321L:ナガセケムテックス社製、多官能脂肪族エポキシ化合物
V05:日清紡社製、油性カルボジイミド基含有化合物
V02:日清紡社製、水性カルボジイミド基含有化合物
XL552:エムスケミー社製、ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物
 表2に示す実施例と比較例を見て分かる通り、実施例1~15で使用した、アクリル系ポリマー部分(A1)とPEG部分(A2)とを有するブロック重合体(A)は、比較例2~7で使用したPEG部分を有する比較用重合体に対し、前記LogPの平均値が0~2であるモノマーからなるアクリル系ポリマー部分を主鎖中に有しているため、水に対する溶解性が抑えられ、細胞毒性、タンパク吸着性、及び溶血性を共に満足する物性を得ることができた。一方、比較例1に示されるとおり、LogPの平均値が0~2であるモノマーからなるアクリル系ポリマー部分を主鎖中に有していても、PEG部分(A2)を有しないと、タンパク質の吸着が顕著である。
 また、架橋剤を併用することで、コーティング膜として一層良好な塗膜の加工性を付与することができた。
 本実施形態の生体適合性重合体は、血液、生体組織と接触する部分、並びに、細胞及びタンパクと接触する部分に用いることができる。また、成型体へ塗布する用途のみならず、フィルムやシートの形態としても応用が可能であり、さらには、透析用又は人工心肺用の中空糸など構造材などへの応用と発展も可能である。
 
 

Claims (14)

  1.  体液接触面に塗膜を有する体液接触用医療用具であって、
     前記塗膜が、
     水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有するブロック重合体を含む、
     体液接触用医療用具。
  2.  前記ブロック重合体に含まれるアクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、下記式(IA)~(IC)のいずれかの構造を介して結合してなる、請求項1記載の体液接触用医療用具。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  3.  前記ブロック重合体に含まれるアクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、下記式(IA)の構造で結合してなる、請求項1記載の体液接触用医療用具。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  4.  前記ブロック重合体に含まれる、ポリエチレンオキサイドブロックの質量/[アクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとの合計の質量]が0.01~0.5である、請求項1~3のいずれか1項記載の体液接触用医療用具。
  5.  前記ブロック重合体が、下記一般式(II)で示される部位を有する、ポリエチレンオキサイドブロックを有し且つ質量平均分子量が5,000~10万である高分子アゾ重合開始剤を用いて前記アクリル系モノマーを重合してなるブロック重合体である、請求項3又は4記載の体液接触用医療用具。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、m及びnは、それぞれ1以上の整数を示す。)
  6.  前記アクリル系ポリマーブロックが、水/1-オクタノール分配係数(LogP)が0以上2以下であるアクリル系モノマーのみから形成されるホモポリマーブロック又はコポリマーブロックである、請求項1~5のいずれか1項記載の体液接触用医療用具。
  7.  体液接触面に塗膜を有する体液接触用医療用具の製造方法であって、
     体液接触用医療用具の体液接触面に、水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有するブロック重合体を含有するコーティング剤を塗工して塗膜を形成する工程、及び、
     前記塗膜を乾燥又は硬化する工程
    を含む、体液接触用医療用具の製造方法。
  8.  水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマーブロックと、ポリエチレンオキサイドブロックとを有する、体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体。
  9.  前記ブロック重合体に含まれるアクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、下記式(IA)~(IC)のいずれかの構造を介して結合してなる、請求項8記載の体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  10.  前記ブロック重合体に含まれるアクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、下記式(IA)の構造で結合してなる、請求項8記載の体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (IA)
  11.  前記ブロック重合体に含まれる、ポリエチレンオキサイドブロックの質量/[アクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとの合計の質量]が0.01~0.5である、請求項8~10のいずれか1項記載の体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体。
  12.  前記ブロック重合体が、下記一般式(II)で示される部位を有する、ポリエチレンオキサイドブロックを有し且つ質量平均分子量が5,000~10万である高分子アゾ重合開始剤を用いてアクリル系モノマーを重合してなるブロック重合体である、請求項10又は11記載の体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式中、m及びnは、それぞれ1以上の整数を示す。)
  13.  アクリル系ポリマーブロックが、水/1-オクタノール分配係数(LogP)が0以上2以下であるアクリル系モノマーのみから形成されるホモポリマーブロック又はコポリマーブロックである、請求項8~12のいずれか1項記載の体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体。
  14.  水/1-オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上2以下であるアクリル系モノマーを、下記一般式(II)で示される部位を有する、ポリエチレンオキサイドブロックを有し且つ質量平均分子量が5,000~10万である高分子アゾ重合開始剤を用いて重合する工程を含む、
     アクリル系ポリマーブロックとポリエチレンオキサイドブロックとが、下記式(IA)の構造で結合している、体液接触用医療用具用生体適合性ブロック重合体の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式中、m及びnは、それぞれ1以上の整数を示す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
     
     
     
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