JPS61190507A - 医用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な架橋剤を必須成分とする医用材料に関し
、とくに親水性モノマーおよび（または）疎水性モノマ
ーを主成分とする重合体において有用な架橋剤を利用し
た医用材料に関するものであるＯ 本発明の医用材料は、コンタクトレンズ、眼内レンズ、
カテーテル、カニユーレおよびその他の人工臓器をはじ
めとする医療用材料として利用でき、また医療産業分野
以外の各種膜材料などにも利用可能である。

〔従来技術〕

架橋剤とは、鎖状構造をもつ天然および合成高分子など
を結びつけて新しい化学結合をつくり、三次元の網状構
造をもたらしめるものであり、こうした架橋反応により
、高分子物質の物理的、化学的諸性質を著しく変化させ
ることができ、産業上重要なものである。通常の場合、
高分子内（重合体分子内）に存在する極性の官能基を利
用して、適当な架橋剤でその官能基を結合させることに
より分子間の架橋を行わせることが多い。この場合用い
られる架橋剤としては、たとえばジビニル系やジアリル
系化合物、またはジ（メタ）アクリロイル系化合物など
の重合性不飽和化合物が一般的である。

近年、高分子材料の医療産業分野への利用が進むにつれ
て、とくに親水性材料についての関心が高まってあり、
こうした親水性材料は医用材料や産業上の各種膜材料な
どに用いられるようＩこなっている。

従来、こうした親水性材料は、たとえば含水性コンタク
トレンズの場合には、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、アクリルアンド、メタク
リル酸などで代表される一水性七ノマーに、形状安定性
、力学的特性およびｆＩＩ媒に対する耐溶解性などを向
上させる目的で、エチレングリコールジメタクリレート
やアリルメタクリレートなどで代擬される架橋剤を加え
て１合することにより、＃４ｍｌされでいた。しかし、
通常！用される架橋剤は親水性が光分でないために、便
用臆を壇力口させると、親水性材料がとくに含水性材料
の場合、含水率を低下させてしまうといつ間ｍ＋；ｇＬ
でおり、こうした間１４は、たとえば前記含水性コンタ
クトレンズを盛運する場合において、架橋剤の使用１ｔ
を瑠カロさせると、所望の含水率を維持することができ
ないといった問題が生じでいた。

〔発明が解決しようとする間聰点〕

こうした背景により、架橋剤を必要量加えて瀘合させた
場合でも、従来のものより架橋剤自体の親水性が高く、
それにより親水性材料の含水率の低下を最小限とすると
ともに、材料の形状安定性。

力学的特性および溶媒に対する耐溶解性などに充分満足
のいく効果を発揮させる架橋剤が望まれていた。

本発明者は、前述のごとき従来の実情を鑑み、鋭意研究
を重ねた結果、本発明における新規な架橋剤を使用する
ことが、前記問題点を解決する上で極めて合目的的であ
ることを見い出し、本発明を完成するにいたった。

〔問題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は六価アルコールにおいて、少なくと
も２個の水酸基ｌこ重合基を導入し、他の水酸基をケタ
ール化した架橋剤と、親水性七ツマ−および（または）
疎水性モノマーを主成分とする重合体を酸処理してえら
れる医用材料を提供するものである。

本発明を、以下にさらＩこ詳しく説明する。

本発明に使用される架橋剤の重合基の数は、架橋剤とし
ての機能（架橋性）を付与するために少なくとも２個以
上必要であるが、重合基の数が多すぎるとかえって架橋
性が高すぎて脆い材料になりやすい。したがって２個が
最も好ましい。

そこで、六価のアルコールに重合基を２個導入するため
には、ケタール基で代表される保護基で４個の水酸基を
保論し、つぎに残りの２個の水酸基と重合性不飽和基金
Ｍハロゲン化物とを反応させることにより、容易ｌこ達
成できる。とくに保護基としてケタール基を用いること
は、有用なことである。すなわち、たとえば六価のアル
コールのうちで代表的なものであるヘキシトールをケタ
ール化した場合、ケタール基は隣接する２個の水酸基を
同時に保護することができるので、ヘキシトールの６個
の水酸基のうち４個までがケタール化され、２個の水酸
基はケタール化さ几ずに残る場合が多く、この残った２
個の水酸基の位置に各々１個の１合基を導入すれば、所
望の架橋剤を得ることができる。

前ｄ己へキシトールは、ＯＨ，０Ｈ（ＯＨＯＨ）　４０
Ｈ，ＯＨの構造を有する化合物であり、具体的ｌこは、
たとエバソルビトール、マンニトール、イシトール。

タリトール、ズルシトール、アリトールなどがある。

ヘキシトールのケタール化反ｉ１ごついては、たとえば
特開１＠５８−１７６６１８号公報に記載の方法と同様
にして行うことができる。つまり、ヘキシトールをケト
ン化合物、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、シ
クロヘキナノン、アセトフェノン、メチルイソブチルケ
トンなどと反応させることにより実施される。この場合
、溶媒は必要ｆこより使用されつるが、使用する場合は
、反応を阻害しないものであわばよく、たとえばｎ−へ
キサン、ベンゼン、キシレンなどがあげられる。溶媒を
使用しないときは、ケトン化合物を過剰に使用すればよ
い。

な＄、ヘキシトールの４個の水酸基をケタール化するた
めには、ケタール化反応に使用するケトン化合物が、ヘ
キシトール１モルに対して少なくとも２モル必要である
。

反応温度と反応時間は、使用するケトン化合物の種類や
量により異なり、−概には言えないが、通常的１０〜１
４０℃の範囲で、約２時間〜７日間反応させるのが好ま
しい。

つぎに、ケタール化したヘキシトールに少なくとも２個
の重合基を導入する反応について述べる。

重合基導入反応は、ケタール化したヘキシトールと重合
性不飽和基含有ハロゲン化物、たとえばメタクリル酸ク
ロライドやアクリル酸クロ２イドなどの（メタ）アクリ
ル酸ハライドとを反応させる。この場合、ケタール化し
たヘキシトールは固体として得られるので、これを＃屏
して反応を進めるためｌこ、クロロホルムやアセトンな
どの溶媒の存在下で行うのが好ましい。

なお、架橋剤として重合基を少なくとも２個導入するた
めには、重合性不飽和基含有ハロゲン化物が、ヘキシト
ール１％ルＩこ対して、少なくとも２モル必要である。

反応温度と反応時間は、使用する重合性不飽和基含有ハ
ロゲン化物の種類や址により異なり一概ｌこは言えない
が、反応熱が発生するので、通常的０〜２０℃に保ち、
約２時間〜数十時間反応させるのが好ましい。

該重合基導入反応段階においては、ハロゲン化水素が発
生するので、このハロゲン化水素を除去するために、ト
リエチルアミンなどのアミン化合物を加えてもよい。

以下に、前述のとおり調製さｎた架橋剤を使用した本発
明の親水性材料について述べる。親水性材料の成分にお
いて、本発明における架橋剤を好ましく適用するために
使用する親水性モノマーとしては、たとえば（メタ）ア
クリル酸；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒ
ドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブ
チル（メタ）アクリレート、２，３−ジヒドロキシ−２
−メチルクロビル（メタ）アクリレート、２゜３−ジヒ
ドロキシクロビル（メタ）アクリレートなどのヒドロキ
シエルキル（メタ）アクリレートジエチレングリコール
（メタ）アクリレート、トリエチレングリコール（メタ
）アクリレート、プロピレングリコール（メタ）アクリ
レートなどのアルキレングリコール（メタ）クリレー）
　；　３−ヒドロキシグリセロール（メタ）アク！Ｊ　
ｖ　−トｔ２−エチルヘキソキシグリセロ−ル（メタ）
アクリレート、フェノキシグリセロール（メタ）アクリ
レートなどのヒドロキシ、アルコキシまたはアリールオ
キシグリセロール（メタ）アクリレート；（メタ）アク
リルアミド；Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−
ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、　Ｎ、Ｎ−
ジメチル（メタ）アクリルアミドなどのＮ−置換（メタ
）アクリルアミド：（メタ）アクリロイルオキシエチル
アミンなどの（メタ）アクリロイルオキシアルキルアミ
ン：Ｎ−メチル（メタ）アクリロイルオキシエチルアミ
ン、　Ｎ、Ｎ−ジメチル（メタ）アクリロイルオキシエ
チルアミンなどのＮ−置換（メタ）アクリジイルオキシ
アルキルアミン；α−メチレン−Ｎ−メチルピロリドン
；Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルピペリジンなどの
Ｎ−ビニルラクタム漬などがあげられ、これらのうち１
種もしくは２種以上を組み合わせて使用してもよいし、
これらの成分を単独もしくは主成分とするマクロ七ツマ
−として使用してもよい。

マタ、ジヒドロキシ（メタ）アクリレートなどの２個の
隣接する水酸基を有する化合物をケタール化したもの、
たとえば２，３−ア七トングリセロール（メタ）アクリ
レート、２−メチル−２−エチル−４−（メタ）アクリ
ロイルオキシメチル−１，３−ジオキソ２ン、メチル−
２，３−ア七トングリセロール（メタ）アクリレートな
ども前記親水性七ツマ−と同等の作用を発揮するものと
して使用することができる。

前記親水性七ツマー以外の成分も親水性モノマーとあわ
愉て、材料の力学的特性（強直、硬寂。

弾性）、形状安定性、耐久性、気体透過性、汚れに対す
る抗汚染性などの諸物性の向上のために使用することが
できる。こうした成分としては、たとえば、メチル（メ
タ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロ
ピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレー
ト、ペンチル（メタ）アクリレート、シクロペンチル（
メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート。

シクロヘキシル（メタ）アクリレート、テシル（メタ）
アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレートなどの鎖
状または環状アルキル（メタ）アクリレート；ベンジル
（メタ）アクリレート；スチレ／；トリス（トリメチル
シロキシ）シリルプロピル（メタ）アクリレート、メチ
ルビス（トリメチルシロキシ）シリルクロビルグリセロ
ール（メタ）アクリレート、メチルビス（トリメチルシ
ロキシ）シリルクロビルグリ七ロールエチル（メタ）ア
クリレートなどのけい素富有（メタ）アクリレート；　
２　ｅ　２　ｔ　２−）リフルオロエテル（メタ）アク
リレ−）　＝　Ｚ−Ｌ３ｔ３−テトラフルオロクロビル
（メタ）アクリレート、２．２．２−）リフルオＬｆｆ
−１−）リフルオロメチルエチル（メタ）アクリレート
などの７ツ索含有（メタ）アクリレートなどの疎水注量
ツマ−があげられ、これらのうち１種もしくは２３以上
を組み合わせて使用してもよいし、こわらの成分を単独
もしくは主成分とするマクロモノマーとしで使用しても
よい。

本発明゛における架橋剤の使用量については、種々の目
的に応じ、適轟量使用すればよいが、全重合成分１００
部（重量部、以下同じ）に対して、約０．０５部以上が
好ましい。ただし、とくに親水性組成物に混合する場合
には、使用量が約５部をこえると均一に混合しにくくな
る。

また、前述の親水性モノマーおよび疎水性モノマーの使
用量については、目的に応じて所望量使用すればよいが
、前記親水性材料の成分のなかでも、とりわけヒドロキ
シエチル（メタ）アクリレート、ヒドロ争ジプロピル（
メタ）アクリレート。

ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートなどのようなヒ
ドロキシアルキル（メタ）アクリレートを全重合成分１
００部に対して、約５０部以上使用した場合に、本発明
に使用する架橋剤の望ましい効果が顕著Ｉこ現われる。

親水性材料は、前述のごとき、本発明に使用する架橋剤
と稽々の成分とを均一に混合し、さらζ、ζ重合開始剤
を加えて、通常の重合方法により調製することができる
。

使用される重合開始剤としては、たとえば２，２′−ア
ゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）。

２．２′−アゾビス（４−メチルメトキシ−２，４−ジ
メチルバレロニトリル）、アゾビスイソブチロニトリル
、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロ
パーオキサイド、過酸化ベンゾイルなどがあげられ、そ
の使用量は、全重合成分１００部に対して、約０．０１
〜２部が好ましい。

重合方法としては、通常の塊状重合または溶液重合のい
ずれでもよい。溶液重合による場合、使用する溶媒は重
合反応を阻害しないものであり、かつ使用する全成分を
溶解できるものであればよく、たとえばアセトニトリル
、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメ
チルホルムアミドなどを使用することができる。また、
いずれの重合方法による場合においても、昇温方式、た
とえば約４０〜５０１℃にて数時間〜数十時間加温重合
すればよく、とくに塊状重合の場合には、焼き入れをし
て重合を完結するのが好ましい。

成形も通常の方法により行うことができる。たとえば、
重合を所望の物品、たとえばコンタクトレンズなどの形
状に対応した臘の中で行って成形し、さらに必要に広し
て機械的ｌこ仕上げ加工してもよいし、また、重合を適
当な型または容器の中で行い、ブロック状、板状または
棒状としたのち、切削・研磨などの機械加工により、所
望の物品の形状に成形してもよい。

こうして得られた成形物を、特開昭５８−１７６６１８
号会報に記載の方法と同様にして、種々の有機酸または
無機酸を使用して酸処理（親水住処ｊりすることにより
、重合体中のケタール基を水酸基に置換する。すなわち
、加水分解ｌこよって脱ケタール化反応をすることによ
り、成形物の親水性をより向上させることができる。

なお、重合させる際に、たとえばエチレングリコール、
プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセ
リン、水などの重合反応に対して不活性な物質を湿潤剤
として使用して重合を行い、得らｎた重合体を成形した
のちに、前記の酸処理をしてもよい。この場合、重合体
中に含浸された前記湿潤剤を介して、酸＃Ｉｇが有効に
１合体内ｌこ浸透するため、所期の脱ケタール化反応を
効率的に行うことが回層となり、これらの湿潤剤は、酸
処理ののち水和処理をすることにより容易に水と置換す
ることができる。

前記酸処理に便用される軟としでは、たとえば塩酸、＆
を酸、リン酸、酢酸、蟻酸、トリフルオロ酢ｍなどがあ
げられる。使用する処理液の酸の一度が高い４曾には、
レンズ＃質の劣化を招来したりククックを生じたりする
危険性があるため、酸処理は徐々にまたは段階的ξζ誠
のｍ寂を高めて行うのが好ましい・は績戚および錫層時
間は、処理する成形物の材質や使用する酸の種類により
で異なるため一概には首えないが、約３〜９０チの画表
１ζおいて１３１１１下で約１時間〜２０日間６颯する
のが好ましい◎ 酸処理された成形物中にＳ′ｍする酸を収り除くために
は、炭酸ナトリウムなどＩこよるアルカリ白水＃ｉ液に
浸漬して中和処４したり、さらには、水または主通食塩
水中で＆漬または煮沸処理をしたすするのが好ましい〇 〔実施例〕 本発明を、具体的な実施例にもとづき説明する。

実施例１ ズルシトール（半井化学薬品■製、商品名ズルシット）
１００Ｆ、アセトン３１を秤取して攪拌した後、濃塩酸
３４ｍノを滴下し、４日間攪拌を続は反応させ、しかる
後に上澄液を採取した。ついで沈澱している未反応ズル
シトールにアセトン３１、濃塩酸４０ｍ１を加え、１日
間攪拌して反応させた後、前記上澄液と反応液とを合わ
せて、５チ水酸化ナトリウム水溶液で塩酸を中和し、ア
セトンを減圧除去し、しかる後にクロロホルム１ノで抽
出した。ついでクロロホルム層を無水硫酸−ジアセトン
ズルシトール（以下ＩＰＤと称す）の粗結晶を得た。得
られたＩＰＤの結晶をメタノＳ）、融点は１４５〜１５
６℃であった。

実施例２ ＩＰＤの結晶１５１　（０，０６ｍｏＡり、溶媒として
クロロホルム３００ｍｊ？を秤取し、攪拌して結晶を溶
解した。ついでトリエチルアミン２６ｇを加えて攪拌し
、さらＩこ溶液を１０℃前後に保ちながら、メタクリル
酸クロライド２８　、ｌｉ＋　（０，２７ｍｏｌ）を滴
下し、１６時間攪拌して反応させた。

その後、メタノール５１Ｉを滴下し、５時間攪拌をリロ
イル−２，３：５．６　−ジアセトンズルシトール（以
下ＩＰＤＤＭＡと称す、、）の白色粉末を得た。

収量は１０．ｐ（収率４２１）％融点は１３７℃〜１４
３℃であった。

実施例３ ＩＰＤの結晶３４ｇ（０，１３ｍｏＪ）、溶媒としてア
セトン１２００ｍｌ　％　　）リエチルアミン３０ｉ１
メタクリル酸クロライド３１１　（０，３０ｍｏｂ）を
用いて実施例２と同様にして１７．５時間反応させで、
白色粉末のＩＰＤＤＭＡを得た。収量は弁キ／Ｉｔ た０ 得らｎたＩＰＤＤＭＡの赤外線吸収スペクトル（以下Ｉ
Ｒ，スペクトルと称す）を臭化カリタム錠剤法にて測定
し、その結果を第１図に示す。

また、ＩＰＤＤＭＡの−Ｈ−核磁気共鳴スペクトル（以
下“Ｈ−ＮＭＲスペクトルと称す）を測定し、第２図に
示す。ただし、溶媒として重水素化クロロホルム、基準
物質としてテトラメチルシラン（以下ＴＭＳと称す）を
使用した。

な＄、ＩＩＮスペクトルは、日本分光Ａ−２０２屋赤外
分光元度計（日本分光工業−Ｉｉり８用いて測定シ、１
Ｈ−ＮＭＲ，スペクトルは、日本電子ＪＮＭ−ＰＭＸ６
０型核磁気共鳴装置ｔ（日本軍子■製）を用いて測定し
た。

実施例４〜６ 表１に示す各種成分を配合し、ポリプロピレン製試験管
に入れ、恒温水槽中にて３５°０で２日間、５０℃で２
日間重合させ、さらに熱風循環乾燥器にて、５０υ〜１
１０℃で２４時間段階的に加熱重合を行ない、棒状の重
合体を得た。こ几を所定の寸法に切削研磨加工し、水中
で１晩浸漬して膨潤させ、４Ｎ塩酸水溶液ｌこ１晩浸漬
して脱ケタール化処理（親水化石理）を行なった。つい
で１％炭酸ナトＩＪクム水溶液中に浸漬して中和処理を
行ない、水中に１晩浸漬し、水で洗浄後、０．９チ生理
食塩水中で煮佛°した。得られた試験片の含水率、ゴム
硬度、線膨潤係数および屈折率を測定し、その結果を或
ｌに示Ｔ０ なおｓ　ｍｌ定した物性は、下記のようｌこして測定し
た。

（含水率） ２０°０にて、次式に従って測定した口ただし、Ｗは平
衡含水状態での試験片の重量、Ｗｅ　　は乾燥状態での
試験片のＸ＊＋表す。

（ゴム硬度） ＪＩＳ規格に６３０１に従りて測定した〇（線膨潤率） ２０℃にて、次式ｌこ従って測定した。

ただし、Ｌは平衡含水状態での試験片の直径、ｌは乾燥
状態での試験片の直径を茨す。

（屈折率） ２ｏ＋　　・ 屈折率（ｎ　　）　　は、エルマ新型アツベ屈折率り 計を使用し、２０℃、相対湿度５０％の恒温恒湿室内に
て測定した。

比較例１〜６ 表１に示す配合にて、冥ｊ例４〜６と同様にして、本発
明における架橋剤を使用するかわりに、通常の架橋剤を
使用して、試頼片を得た。物性として含水率およびゴム
硬度も同様にして測定し、その結果を４１にあわせて示
した。

実施例４〜６および比較例１〜６についで、２０℃にお
ける、架橋剤添加量１チ当たりの含水率低下量、架橋剤
添加ｉｆチ当たりのゴム硬度増大量およびゴム硬度増大
に対する含水率低下の割合として下記のように設定した
効果指数を表２に示す。

（効果指数） 以上の結果から、低首水性または中吉水性親水性材料に
おいては、とくに従来から通常使用される架橋剤と比べ
て、本発明に使用する架橋剤は含水率の低下を極めて小
さくシ、同時にゴム硬度を増大させることがわかる。

実施例７〜１４ 我３に示す配合ｌこて、実施例４〜６と同様にして試験
片を得た。物性も同様Ｉこして測定し、その結果を我３
正こ示す。

〔発明の効果〕

本発明における架橋剤を親水性材料に使用した場合、材
料の含水率の低下を最小限ｌこおさえるとともに、ゴム
硬度を向上させることができる。とくに低含水性または
中宮水性親水性材料に本発明に詔ける架橋剤を使用した
場合ｆこは、その効果が顕著に現れる◎ 本発明における架橋剤を使用した親水性材料は箋コンタ
クトレンズ、眼内し／ズ、カテーテル、カニ：−レおよ
びその他の人工臓器をはじめとする

【図面の簡単な説明】

第１図は本発Ｅ！Ａ−こ使用する架橋剤であるＩ　Ｐ　
Ｄ　ＤＭＡのＩａスペクトル図、第２図はＩＰｆ）ＤＭ
Ａの・Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 六価のアルコールにおいて、少なくとも２個の水酸基に
   重合基を導入し、他の水酸基をケタール化した架橋剤と
   、親水性モノマーおよび（または）疎水性モノマーを主
   成分とする重合体を酸処理してえられる医用材料。