JPH0441180B2 - - Google Patents

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JPH0441180B2
JPH0441180B2 JP59085122A JP8512284A JPH0441180B2 JP H0441180 B2 JPH0441180 B2 JP H0441180B2 JP 59085122 A JP59085122 A JP 59085122A JP 8512284 A JP8512284 A JP 8512284A JP H0441180 B2 JPH0441180 B2 JP H0441180B2
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JP
Japan
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polymeric material
collagen
silicone rubber
discharge
treatment
Prior art date
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JP59085122A
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English (en)
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JPS60229933A (ja
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Yoshito Ikada
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DuPont Toray Specialty Materials KK
Original Assignee
Dow Corning Asia Ltd
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Publication date
Application filed by Dow Corning Asia Ltd filed Critical Dow Corning Asia Ltd
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Publication of JPS60229933A publication Critical patent/JPS60229933A/ja
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  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高分子材料の表面を改質する方法に関
する。
〔従来技術〕
現在各種医科用材料としてポリエチレン、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエ
チレン、シリコーン等の種々の高分子材料が使用
されてきた。その中でも化学的に不活性であるシ
リコーンゴムが生体内埋没材料として最も広く使
用されているが、その表面の疎水性による撥水性
によりエンカプシユレーシヨン化、即ち埋没材が
周囲の生体組織により包み込まれる現象が生じた
り、生体組織の接着性に劣るという短所を有して
いる。
このような短所を改善するために、シリコーン
ゴムの表面を親水性化すること、コラーゲン処理
を行うこと等が提案されているが未だ実用的に満
足される方法は見出されていない。例えばシリコ
ーンゴムより成る材料の表面に親水性の重合体を
与えるラジカル重合性単量体を接触せしめ、この
状態で放射線を照射する方法においては、当該単
量体の重合が当該単量体の材料の表面に対するグ
ラフト化と同時にしかも当該材料の表面に沿つて
進行するため、形成される重合体の絶対量が限ら
れたものであつて十分な改質効果を得ることが困
難である。またコラーゲン処理による方法におい
ては、材料の表面に対するコラーゲンの付着性が
低くて付着量も不十分であり、その結果改質効果
もおのずと限られたものであつた。
〔発明の目的〕
本発明は以上の如き事情に基いてなされたもの
であつて、その目的は、高分子材料の表面を改質
して当該表面を生体に対して極めて好適な適合性
を有するものとすることのできる方法を提供する
にある。
〔発明の構成〕
本発明の特徴とするところは、高分子材料の表
面を放電処理により活性化する工程と、この活性
化された高分子材料の表面に1種又は2種以上の
ラジカル重合性単量体を接触させてグラフト重合
する工程と、グラフト重合した高分子材料の表面
に蛋白質を固定する工程とを含む点にある。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明においては、基本的に以下に示す三工程
によつて高分子材料の表面を改質し、対生体適合
性を有するものとする。
(1) 第1工程(放電処理工程) この工程においては、表面を改質しようとする
高分子材料を適当な放電空間に露出せしめた状態
で放電を行ない、当該表面を放電に曝すことによ
つて当該表面を活性化させる。勿論通常は、この
放電処理工程に先立つて、当該高分子材料の表面
清浄化処理がなされる。
本発明において、高分子材料としては、例えば
シリコーンゴム、低密度ポリエチレン、高密度ポ
リエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、あるいはその完全もし
くは部分ケン化物、ポリプロピレン、ポリプロピ
レン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポ
リテトラフルオロエチレンなどのいわゆるビニル
重合体、あるいはポリエチレンテレフタレート、
ポリエチレンイソフタレート、ナイロン6、ナイ
ロン66、ナイロン12などのいわゆる重縮合
体、ポリウレタンなどの重付加体、セルロース及
び羊毛などの天然高分子物質などを挙げることが
できるが、それ自体が対生体適合性を有するもの
が好ましく、特にシリコーンゴムが好適である。
また放電の状態及び処理の態様は特に制限され
るものではなく、当該高分子材料の表面に例えば
パーオキサイドが生成することにより活性化さ
れ、次の第2工程において十分なグラフト結合が
形成され得る状態を得ることができればよい。具
体的には、プラズマ放電、コロナ放電、グロー放
電、イオン化照射等の放電状態を形成し、これに
高分子材料の表面を接触させ或いは照射せしめる
ようにすればよい。放電の条件、処理時間等につ
いては、高分子材料の種類、その他によつて適宜
選定される。
(2) 第2工程(グラフト重合工程) この工程においては、第1工程において放電処
理によつて活性化された高分子材料の表面に、1
種または2種以上のラジカル重合性単量対を接触
させて重合させる。これによつて単量体の重合体
が高分子材料の表面にグラフト化されて形成され
る。
単量体の接触のためには、単量体の溶液を当該
表面に塗布する方法が一般的であるが、これに限
定されるものではなく、ガス状単量体を用いるこ
とができる可能性もある。重合のためには、当該
単量体が重合し得る条件を形成すればよく、例え
ば温度40〜100℃程度の加熱が行なわれる。
ここにラジカル重合性単量体とは、炭素ー炭素
二重結合を有する化合物であつて連鎖機構におい
てラジカルを成長末端として重合する単量体であ
り、例えば、スチレン、パラスチレンスルホン酸
ソーダなどのスチレン化合物、無水マレイン酸、
マレイン酸ジメチルなどのマレイン酸化合物、イ
タコン酸、イタコン酸ジメチルなどのイタコン酸
化合物、アクリルアミド、2−アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸などのアクリルア
ミド化合物、アクリル酸、メチルアクリレートな
どのアクリル酸化合物、メタクリル酸メチル、2
−ヒドロキシエチルメタクリレートなどのメタク
リル酸化合物、ジアリルアミン、アリルアルコー
ルなどのアリル化合物、2−ビニルピリジン、N
−ビニル−2−ピロリドン、酢酸ビニルなどのビ
ニル化合物などを挙げることができる。しかし本
発明においては、後述するように、当該重合体が
蛋白質を固定することのできる活性点を有するも
の、または適当な処理によつてそのような活性点
を有する状態となるものであることが必要であ
り、この点から、蛋白質が好ましいコラーゲンで
あるときは、アクリル酸、アクリルアミド、2−
ヒドロキシエチルメタクリレート、N−ビニルピ
ロリドン、その他の単量体が重要であり、特にア
クリル酸及びアクリルアミドが好ましい。アクリ
ル酸は活性点となるカルボキシル基を有し、アク
リル酸アミドは加水分解によつて容易にカルボキ
シル基を有するものとなる。
またこの工程において、高分子材料の表面にグ
ラフト化せずに単に単量体が重合して形成された
ホモポリマーは、適当な洗浄処理等によつて除去
することが望ましい。
また高分子材料がシリコーンゴムである場合に
おいては、重合処理に先立つて単量体を当該表面
に十分に密着させておくことが好ましく、そのた
めに例えば真空下に置いて脱気処理することが望
ましい。
(3) 第3工程(蛋白質固定工程) この工程においては、第2工程においてグラフ
ト化された重合体を有する高分子材料の表面に蛋
白質を固定する。この蛋白質の固定に先立つて、
必要であれば、重合体の活性化処理がなされる。
この処理は重合体について蛋白質の固定に必要な
或いは好ましい特性を与えるものであり、具体的
には活性点となるべき官能基を導入若しくは生成
せしめるために、化学的処理、加熱或いは光照射
等の物理的処理が行なわれる。
固定のために用いられる蛋白質の具体例として
は、コラーゲン、フイブリノーゲン、フイブリ
ン、フイブロネクチン、その他を挙げることがで
き、このうち良好な対生体適合性が得られる点で
はコラーゲンが好ましい。
蛋白質の固定のための具体的な方法としては、
酵素の固定に用いられている公知の方法をそのま
ま或いは一部を変更して利用することができ、例
えばグラフト化重合体に対して共有結合により固
定を行なうカルボジイミド活性化法或いはプロモ
シアン活性化法、並びに複数のイオン結合により
固定を行なう方法、その他を有利に利用すること
ができる。
〔発明の効果〕
本発明方法は以上の通りであつて、高分子材料
の表面には第1工程において放電処理により例え
ばパーオキサイドが生成されて活性化され、第2
工程においてこの活性化された高分子材料の表面
にラジカル重合性単量体がグラフト化して重合す
るので、生成された重合体は高分子材料の表面に
十分安定に固着したものとなり、しかもその各分
子は当該表面から外方に向かつてその鎖が伸びた
状態となる。そして第3工程において当該重合体
に、コラーゲン等の蛋白質が共有結合若しくはポ
リイオンコンプレツクスにより結合するので、長
期間に亘りより効果的に生体に対する適合性を有
する高分子材料となり、例えば高い細胞接着性を
得ることができる。
以上において、第1工程では放電処理によつて
高分子材料の活性化が行なわれるので、高分子材
料がそれ自体化学的に安定なシリコーンゴムであ
る場合にも、確実に当該表面を活性化することが
でき、その結果、後続の第2工程及び第3工程を
特別な配慮を要することなく確実に実行すること
ができる。
従つて本発明において高分子材料としてシリコ
ーンゴムを用いることにより、当該シリコーンゴ
ムがそれ自体高い生体適合性を有することも加わ
つて、実用上極めて有用な生体用材料、医科用材
料を得ることができる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について説明するが、本発
明がこれらによつて限定されるものではない。
実施例 1 2,4−ジクロロ−ベンゾイルパーオキサイド
により加硫したシリコーンゴムシートを材料とし
て用い、このゴムシートを放電電極間に配置し、
放電電極に周波数し60Hz、7KVの電圧を印加し
てコロナ放電を生ぜしめることにより、2分間に
亘つて放電処理を行なつた。この放電処理により
シートの表面には1.0×10-9mol/cm2の量のパーオ
キサイド基が導入された。次にこの放電処理した
ゴムシートを真空脱気した上、十分脱気したアク
リル酸の10重量%水溶液に浸漬し、更に温度50℃
にて1時間加熱してグラフト重合せしめた。
得られたゴムシートを、生成されたホモポリマ
ーを除去するために十分に水洗し、もつてアクリ
ル酸グラフト重合シリコーンゴムを得た。電導度
滴定によりグラフト量を求めたところ、27μg/
cm2であつた。
次にこのゴムシートを、水溶性カルボジイミド
の生理的リン酸緩衝液の溶液(pH7.4、有効成分
1mg/ml)中に温度0℃で30分間浸漬した後、
フイブロネクチンの上記と同様の生理的リン酸緩
衝液の溶液(有効成分0.05mg/ml)に温度0℃
で2時間接触させ、超音波洗浄により未固定フイ
ブロネクチンを除去した。そして得られた改質ゴ
ムシートについてニンヒドリン法により固定化さ
れたフイブロネクチンを定量したところ3μg/cm2
であつた。
実施例 2 実施例1と同様のシリコーンゴムシートを高分
子材料として用い、電圧を9KVとしたほかは同
様にして2分間コロナ放電処理を行なつた。ここ
に得られたゴムシートを真空脱気した後、アクリ
ルアミドの10重量%水溶液に浸漬し、更に温度50
℃にて1時間加熱してグラフト重合せしめた。こ
こに得られたグラフト量は80μg/cm2であつた。
次にこのゴムシートを濃度0.5Nの水酸化ナトリ
ウム水溶液中に浸漬して温度50℃にて10分間加水
分解し、アクリルアミドの一部をアクリル酸に変
換した。
次に実施例1と同様にして、カルボジイミドに
よる活性化処理を行なつた後、コラーゲン水溶液
に浸漬してコラーゲンを固定して表面が改質され
たシリコンゴムシートを得た。この改質ゴムシー
トは4μg/cm2のコラーゲンが固定化されたもので
あつた。
また上述の操作を、アクリルアミドの加水分解
をせずに、或いは加水分解時間を60分間としたほ
かは全く同様にして繰り返して改質ゴムシートを
得た。そしてコラーゲンの固定量を求めたとこ
ろ、加水分解をしなかつたものは0μg/cm2、加水
分解時間が60分間のものは5μg/cm2であつた。
応用例 1 実施例2で得たコラーゲン固定量が4μg/cm2
改質シリコーンゴムシートを基質として用い、
HeLa細胞の培養を行なつた。培地としては、重
炭酸ナトリウムとL−グルタミンを含む
Eagle′sMEMにさらにウシ胎児血清を10%の濃
度に混合したものを用いた。そしてこの培地に細
胞を1×104個/mlの割合となるように浮遊さ
せ、予めコラーゲン固定化シリコーンゴムシート
を入れておいたプラスチツクシヤーレの中に、こ
の細胞浮遊液を1×104個/cm2となる割合で加え
た。そして温度37℃、5%の炭酸ガス雰囲気下に
て4時間インキユベートした。その後生理的リン
酸緩衝液で洗浄し、シート上に付着した細胞を計
数したところ、付着細胞数は1.5×104個/cm2であ
つた。
一方本発明方法による改質を施さずにシリコー
ンゴムシートをそのまま基質として用いて、上記
と同一の細胞実験を行なつたところ付着細胞数は
1×102個/cm2以下であつた。
以上の事実より、本発明方法によれば、高分子
材料の表面を改質して生体組織(細胞)の接着性
を大幅に改善することができるこてが明かであ
る。
実施例 3 実施例1と同様のシリコーンゴムシートを高分
子材料として用い、これを真空容器内の放電電極
間に配置し、真空容器内を0.03〜0.05mmHgの減
圧状態としてアルゴンガスを流量20cc/分の割合
で供給し、この状態で周波数5KHz、出力
0.08W/cm2の高周波を印加してプラズマ放電を生
ぜしめることにより、5秒間放電処理を行なつ
た。その後ゴムシートを真空脱気した上、実施例
2と同様にしてアクリルアミドをグラフト重合せ
しめ、アクリルアミドを30分間に亘り加水分解し
た後コラーゲンを固定して改質シリコーンゴムシ
ートを得た。この改質ゴムシートは、4μg/cm2
コラーゲンが固定したものであつた。

Claims (1)

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

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JP59085122A JPS60229933A (ja) 1984-04-28 1984-04-28 高分子材料の表面改質方法

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