JPH05309131A - 表面重合により表面改質された医療用具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】主鎖にラジカル重合開始基を有する高分子化合
物を予め基材表面に存在させ、低温プラズマを照射後ま
たは照射時に、ラジカル重合可能な単量体を気相で供給
して材料表面で重合させることにより、親水性高分子と
疎水性高分子の共重合体を含む表面改質層または水溶性
高分子鎖を不溶化した共重合体を含む表面改質層が形成
された材料または医療用具。 【効果】表面改質層が、優れた表面潤滑性や生体適合性
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面重合により表面改
質された材料に関し、特に、材料表面が優れた表面潤滑
性や生体適合性を持った医療用具に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び問題点】ブロックもしくはグラフト共重
合体を含む表面改質層を形成させる方法としては、ブロ
ックもしくはグラフト共重合体をコ−トする方法が一般
的である。例えば、 Journal of biomedical materials
Reseaech. Vol.20., 919-927 (1986)には、基材表面に
親水性高分子鎖と疎水性高分子鎖とからなるブロック共
重合体をコ−トすることにより、優れた血液適合性を有
する表面を作製することが記載されている。しかしなが
らこの方法では、ブロック共重合体の溶解する溶媒が限
られるため、コ−トできる基材も限られていた。例え
ば、該溶媒で容易に劣化する基材や濡性の悪い基材（該
溶媒との接触核が大きくなる溶媒）などにはコ−トする
ことが困難であった。

【０００３】表面重合による表面改質層を形成させる方
法としては、プラズマ、オゾン、電子線、γ線などを利
用して、重合開始可能なラジカルを生成させて表面グラ
フト重合する方法が開示されている（特開平２−２６３
８４５、特開昭５９−１５２９１３、ＵＳＰ４４０７８
４６、ＵＳＰ３８２６６７８）。しかしながら、これら
は主鎖に重合開始基を有する高分子化合物を材料表面に
存在させていないため、重合開始可能なラジカルは、基
材上などに生成されるラジカルに限定され、その結果、
基材によって生成ラジカル量やラジカル安定性が異な
り、グラフト重合されにくい材料も多く存在していた。
例をあげると、ポリプロピレンのように第３級炭素に結
合する水素のように脱水素されやすい材料では表面グラ
フト重合されやすく、ポリフェニレンスルフィド、ポリ
スチレン、ナイロンなどの脱水素されにくい高分子材
料、ステンレスやアルミニウムなどの金属、セラミック
スなどへはグラフト重合されにくかった。また、基材に
よっては、表面グラフト重合するものの高出力のプラズ
マや長時間のプラズマ前重合などが必要となり、そのた
め薄い材料や特殊形状の材料では、変形したり微小クラ
ックが生成することがあり、実用上支障が生じていた。

【０００４】特開平２−２２９８３９には、プラズマ表
面グラフト重合法により２種の単量体を別々に供給して
ブロック共重合体を含む表面改質層を形成させる方法が
記載されているが、この方法においても、基材によって
生成ラジカル量やラジカル安定性が異なるため、グラフ
ト重合されにくい材料も存在していた。

【０００５】従来、重合開始基を有する高分子化合物も
しくはプレポリマ−を用いて行う表面改質法としては、
単量体の側鎖にアジド基、アゾ基、パ−オキサイド基な
どの重合開始基を有する高分子化合物を感光性高分子と
して材料表面にコ−トし、ＵＶなどで光硬化する方法が
一般的であり（例えば、講談社サイエンティフィク、機
能性高分子シリ−ズより「感光性高分子」）、感光性高
分子を予め基材表面に存在させた後、単量体ガスを接触
させて後重合するようなプロセスは検討されていなかっ
た。特に、医療材料表面の創製を目的とし、主鎖に重合
開始基を有する高分子化合物を利用してブロック共重合
体を含む表面改質層を形成させることは検討されていな
かった。

【０００６】一方、主鎖に重合開始基を有する高分子化
合物は、ポリメリックパ−オキサイド（Polymer, vol.3
2, p19-28 [1991]) やマクロアゾ化合物( 高分子論文
集、 vol.47, No.4, 321-329[1990 )として公知であり、
ブロック共重合体の合成などに使用されている。ポリメ
リックパ−オキサイドなどを利用して合成されたブロッ
ク共重合体は、溶媒コ−ト法として高分子材料の表面改
質などに使用されているが、溶媒や基材の制約のため、
形状や機能が特殊な医療材料等への応用には限界があっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、優れた表面潤滑性や生体適合性を有するブロック共
重合体を含む表面改質層が、強固かつ均一に形成された
材料または医療用具を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決しようとする手段】主鎖にラジカル重合開
始基を有する高分子化合物を予め基材表面に存在させ、
ラジカル重合可能な単量体を材料表面で重合させること
により表面改質された材料により達成される。

【０００９】本発明は、また、低温プラズマを照射後ま
たは照射時にラジカル重合可能な単量体を気相で供給し
て材料表面で重合したことを特徴とする表面改質された
材料を示すものである。本発明は、さらに、表面重合に
より、親水性高分子と疎水性高分子の共重合体を含む表
面改質層が形成されることを特徴とする表面改質された
材料であり、また、表面重合により、水溶性高分子鎖を
不溶化した共重合体を含む表面改質層が形成されること
を特徴とする表面改質された材料を示すものである。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
の、主鎖にラジカル重合開始基を有する高分子化合物
（高分子重合開始剤）とは、アゾ基やパ−オキサイド
基、ジスルフィド基などに代表されるラジカル重合開始
基を主鎖に有する高分子重合開始剤である。高分子鎖の
主鎖に存在する重合開始基は、熱、光（紫外線、真空紫
外線、レ−ザ−など）、プラズマ、電子線、還元性物質
（レドックス系）などにより分解して末端にラジカルを
生じることとなり、該ラジカルを重合開始点として単量
体を重合させることによりブロック共重合体が生成する
こととなる。重合可能な単量体が存在しない場合は、ラ
ジカル同士の反応による架橋反応や基材との反応による
グラフト反応による表面改質層が形成されることとな
る。

【００１１】予め主鎖にラジカル重合開始基を有する高
分子化合物を材料表面に存在させる方法としては、ブレ
ンド法やコ−ト法が考えられるが、好ましくは表面に多
く保持させることができるコ−ト法である。基材となる
材料は、高分子材料、セラミックス、金属など特に限定
されない。

【００１２】高分子重合開始剤は、平均分子量として
５，０００以上、好ましくは１０，０００以上である。
分子量が小さく分子内に存在する重合開始基の数が多い
場合は、高分子重合開始剤を形成する高分子の鎖長が短
くなるため、期待される効果、例えば基材との接着効
果、相分離効果、溶出防止効果などが十分発現できなく
なるからである。

【００１３】本発明で用いられる重合性単量体として
は、ラジカル重合可能な不飽和結合を有するアクリル系
やメタクリル系、アクリルアミド系、ビニル系の単量体
を例示できる。

【００１４】本発明の表面重合法によると、前述のよう
にブロック共重合体が基材表面に形成されることとなる
が、ブロック共重合以外にもホモポリマ−やグラフト共
重合体やその架橋体、添加剤、フィラ−などが表面に存
在していてもよい。

【００１５】表面重合は、高分子重合開始剤が溶出しな
い条件で行われることが必要である。好ましくは気相で
供給された単量体を基材表面で重合する方法であり、溶
媒を用いないため操作性に優れクリ−ンな方法となる。
例えば、酸素を除去した雰囲気下で、加熱、光照射（紫
外線、真空紫外線、レ−ザ−など）、プラズマ照射、電
子線照射などによりで高分子重合開始剤を開裂てラジカ
ルを生成させ、続いて減圧下で単量体を供給して重合さ
せることができる。プラズマ処理により重合開始する方
法だと、重合終了まで一連の真空プロセスで表面改質で
きるため操作性に優れており好ましい。プラズマ処理と
は、「低温プラズマ」「非平衡プラズマ」と呼ばれる放
電現象を利用して材料表面を処理する方法である。１０
０ｍｍＨｇ以下の低圧ガスに高周波電界、マイクロ波電
界、あるいは直流電界を印加して低温プラズマを発生さ
せ、このプラズマガス流やプラズマ雰囲気、あるいはプ
ラズマにより発生した活性種や真空紫外光を材料表面に
接触させることにより表面処理を行う方法である。

【００１６】本発明の製造方法に従うと前述のようにブ
ロック共重合体が材料表面で合成されることとなるが、
医療用具などの生体組織や血液と接して使用される材料
としては、親水性〜疎水性の高分子よりなるブロック共
重合体を含むことが好ましい。一般に疎水性高分子の場
合は血小板粘着〜活性化、また高親水性をしめす高分子
の場合は血液と in vivoで長時間接触させると血小板寿
命が短くなることが知られている。親水性−疎水性のブ
ロック共重合体の場合、適度な親水性表面とすることや
適度な相分離構造を形成させることによって、血液適合
性を向上させることが可能となる。

【００１７】また、材料表面を親水化することは、例え
ば、コンタクトレンズなどでは体液との濡性が向上する
ことにより装用感が向上したり、生体埋入材料のように
材料と細胞や組織との接着性が向上することにより細菌
感染が減少するなど、医療用具に付加価値を与えること
となる。一般に親水性高分子は疎水性高分子と相溶性が
悪いため、疎水性の高分子材料上に均一にコ−トするこ
とは困難であるが、本発明の方法によれば、疎水性の高
分子重合開始剤に親水性単量体を表面重合することによ
り容易に親水性表面を形成させることが可能となる。

【００１８】また、カテ−テルなどの医療用具において
は、血管や組織への挿入を容易にし組織を傷つけないた
め表面潤滑性を付与することが望ましい。表面潤滑性を
付与する方法としては、水溶性高分子を不溶化して材料
表面に吸水性のゲル層を形成させる方法が優れている。
本発明の方法によれば、水溶性高分子と水不溶性高分子
との共重合体を含む材料表面を形成させることにより、
容易に表面潤滑性を付与した医療用具を提供できること
となる。吸水性のゲル化層とは水を吸収してゲル化する
表面であり、水溶性高分子を表面に保持させることによ
り作製できる。水溶性ポリマ−としては、（メタ）アク
リル酸や（メタ）アクリル系単量体、アクリルアミド系
単量体、マレイン酸系単量体などを主な構成成分とする
水溶性高分子やセルロ−ス誘導体などの多糖類を好適に
例示できる。

【００１９】本発明は、生物の体液・組織と接して使用
される医療用具であることを特徴とするが、生体組織に
対して刺激の少ないメトキシエチルアクリレ−トなどの
アルコキシアルキルアクリレ−ト類を主成分とする高分
子を含む表面改質層が形成されていることが好ましい。
医療用具としては、フィルム状、糸状、チュ−ブ状等、
多孔質状等 形状・用途は特に限定されないが、カテ−
テル類（カテ−テル、バル−ンカテ−テルのバル−ン、
カテ−テルのガイドワイヤ−なども含む）、創傷被覆
材、人工血管、血液や体液の保存容器、生体内埋入に埋
入する医療用具（ポ−ト部など）等を好適に例示でき
る。

【００２０】

【実施例】以下に、実施例をあげて本発明をさらに具体
的に説明する。

【００２１】実施例１〜５ アジピン酸２塩化物７２．３ｇ中に５０℃でトリエチレ
ングリコ−ル２９．７ｇを滴下した後、５０℃で３時間
塩酸を減圧除去して得られたオリゴエステル２２．５ｇ
にメチルエチルケトン４．５ｇを加え、水酸化ナトリウ
ム５ｇ，３１％過酸化水素６．９３ｇ，界面活性剤ジオ
クチルホスフェ−ト０．４４ｇ、水１２０ｇよりなる溶
液中に滴下し−５℃で２０分反応させた。得られた生成
物は、水洗、メタノ−ル洗浄を繰り返した後、乾燥させ
て分子内に複数のパ−オキサイド基を有する重縮合ポリ
マ−ＡＴＰＰＯを得た。続いて、ＡＴＴＰＯを重合開始
剤として０．５ｇ，メトキシエチルアクリレ−ト（ＭＥ
Ａ）９．５ｇ，溶媒としてＤＭＦ３０ｇを混ぜ、６５℃
２４時間、減圧下で重合した後、ジエチルエ−テルで再
沈して、分子内にパ−オキサイド基を有するＰＭＥＡを
得た。

【００２２】このようにして得られたＰＭＥＡを０．５
ｗｔ％メタノ−ル溶液として、ポリスチレン、ポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンサ
ルファイト、ナイロン６１０のシ−トにコ−トした。コ
−ティングされた各シ−トに、アルゴン中０．２Torrで
５０Ｗ，１０秒間プラズマを照射したのち、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアクリルアミド（ＤＭＡＡ）をガス状で供給し、
０．８Torr, ３分間、表面重合を行った。表面重合後
は、６０度１時間減圧下で過熱した後、水洗して試料と
した。

【００２３】いづれのシ−トも、水に浸漬させると表面
が膨潤〜ゲル化し潤滑性が増加していた。このことは、
これらの表面改質された材料は、組織への物理的ダメ−
ジを軽減することを示唆している。

【００２４】比較例１〜５ 分子内にパ−オキサイド基を有するＰＭＥＡをコ−トし
なかった他は実施例１〜５と同様にしてＤＭＡＡを表面
重合した。得られたシ−トの表面潤滑性は低く、実施例
１〜５と比べて明らかな差があった。

【００２５】実施例６、比較例６ ＡＴＴＰＯを重合開始剤として０．５ｇ，メチルメタク
リレ−ト（ＭＭＡ）９．５ｇ，溶媒としてＤＭＦ３０ｇ
を混ぜ、６５℃２４時間、減圧下で重合した後、ジエチ
ルエ−テルで再沈して、分子内にパ−オキサイド基を有
するＰＭＭＡを得た。このようにして得られたＰＭＭＡ
を０．５ｗｔ％メタノ−ル溶液として、ＰＭＭＡを主成
分とするアクリルシ−トにコ−トした。 コ−ティング
したアクリルシ−トに、アルゴン中０．２Torrで５０
Ｗ，１０秒間プラズマを照射したのち、メトキシエチル
アクリレ−ト（ＭＥＡ）をガス状で供給し、０．８Tor
r、３分間、表面重合を行った。表面重合後は、６０
℃、１時間減圧下で過熱した後、メタノ−ルで洗浄して
試料とした。（実施例６）

【００２６】メトキシエチルアクリレ−トで表面重合し
たアクリルシ−トの血液適合性を調べるために、多血小
板血漿と３０分接触させた後の粘着血小板数を調べたと
ころ、表面重合したシ−ト表面にはほとんど血小板は粘
着していなかった。一方、基材として用いたアクリルシ
−ト（比較例６）には多数の血小板が粘着していた。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、主鎖にラジカル重合開始基を
有する高分子化合物を予め基材表面に存在させ、ラジカ
ル重合可能な単量体を材料表面で重合させることによ
り、優れた表面潤滑性や生体適合性を有するブロック共
重合体を含む表面改質層が、強固かつ均一に形成された
材料または医療用具を提供することができる。

【００２８】また、低温プラズマを照射後または照射時
にラジカル重合可能な単量体を気相で供給して材料表面
で重合し、さらに表面重合により、親水性高分子と疎水
性高分子の共重合体を含む表面改質層または水溶性高分
子鎖を不溶化した共重合体を含む表面改質層が形成され
ることにより、より好適な材料または医療用具を提供す
ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主鎖にラジカル重合開始基を有する高分子
   化合物を予め基材表面に存在させ、ラジカル重合可能な
   単量体を材料表面で重合させることを特徴とする表面改
   質された材料。