JPS6389165A - 静電的に紡糸した製品及びその製造方法 - 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】 本発明は、特に生物医学的応用に対して用いるものに対
して重点を置いた、多くのポリウレタンのための容易な
架橋方法に関る、ものである。特に、本発明は、たとえ
ば管状脈管移植物のような、静電的に紡糸した製品、及
びそれらの製造方法に関る、ものである。

繊維形成材料を含有る、か又はそれから成る液体の静電
紡糸の技術は公知であり、たとえば、米国特許第４，０
４４，４０４号に記されている。

この方法は、たとえば脈管移植物のような管状の製品に
対して応用されている。たとえば、ドイツ特許第７０４
，７７１．８号は、液体を静電紡糸して繊維とし、それ
を管状製品の所望の内部形状に相当る、形状を有る、静
電的に荷電した型上に集めることによる、かかる管状製
品の製造を記している。

同様な方法は、適当な形状の静電的に荷電した型の使用
による非管状製品の製造に対して使用る、ことができる
。

管状製品の形成のための方法の改良は、ヨーロッパ特許
明細書０．００９，９４１号中に記されているが、この
特許は繊維の配向を変えるために１本の補助電極又は電
極の組を使用し、それによって管状製品の縦方向の強さ
と破裂強さの間の釣合いを変えることを記している６ 管状の製品中の繊維に対して多少の方向的偏倚を付与る
、ための一方法は、英国特許第２，１２０．９４６号及
び英国特許第２，１２１，２８６号中に記すようなマン
ドレルの回転の速度の変化の使用を包含る、。

静電紡糸による管状製品の製造におけるその他の改良は
、１９８５年１０月４日出願の英国特許願第８５２４５
４１号に記されており、この特許Ｋ　　Ａ１１ｊｒ任の
ｍ錐と潔質的Ｌ７±きな直径の繊維を包含る、管状の繊
維構造物を記しており、該小直径の繊維は繊維構造中で
ランダムに配置しており、該大直径繊維は該小直径繊維
のマトリックス中に包埋させてあり且つ該大直径繊維は
該管状の構造物の縦軸に対して概して周辺的に配置しで
ある。

このような管状の製品は、たとえば人工尿管又は胆管、
人工心臓部品、人工トレアチェアエ（ｔｒｅａｅｈｅａ
ｅ　）　、生体組織と長く接触る、ようになる補助医用
器具の成分、又は、好ましくは、人工脈管移植物として
用いることができる。

静電的に紡糸した非管状製品もまた、たとえば弱化した
組織区域のための補強材として、医用分野において用途
が認められる。

医用の静電的に紡糸した製品は、何らかの生適合性、非
吸収性又は吸収性の繊維化できる材料から形成きせるこ
とができる。“繊維化できる”材料は、静電的に紡糸し
て繊維を形成させることができる溶液又は溶融物を形成
る、ことができるものである。適当な繊維化できる材料
は、たとえばポリエチレンテレフタレートのような、ポ
リエスチル、ふつ素化化合物、特に、たとえばポリテト
ラフルオロエチレンのような、ふっ素化炭化水素、シリ
コーン、たとえば、ナイロンのようなポリアミド、ポリ
アクリロニトリル及び尿素／ホルムアミド樹脂を包含る
、。しかしながら、好適な、繊維化できる材料は、ポリ
ウレタン、特にポリエーテルウレタン尿素である。この
ような材料は、この分野で公知であって、商品名バイオ
マー（エチコンから）及びミトラサン（ミトラルメジカ
ルインターナショナル社、コロラドから）下に市販され
ている。

バイオマーの商品名で市販されているポリウレタンはポ
リテトラメチルエーテルポリウレタン尿素であり、その
製造方法は米国特許第４，０６２゜８３４号に記されて
いる。

たとえばベレサン（バイエル）及びテコフレックス（サ
ーメジック）のようなポリテトラメチレングリコールか
ら製造したその他のポリ（エーテルウレタン）は、カテ
ーテル及び、ペースメーカーリード線としての使用並び
に静電紡糸した製品に対して先に記した用途のために、
たとえば押出し及び浸漬注型のような方法によって、管
状の形態に加工る、ことができる。

外科移植物としてのポリウレタンの使用の総説は、ピュ
アアンドアプライドケミストリー、江、１８５１　（１
９８０）中にＪ、Ｗ、ボレトスによって記されている。

医用のための公知の静電紡糸製品は多孔性であることが
必要である。これは細孔によって、傷を受けた組織の再
生を容易にる、という点で、有利である。すなわち、そ
の製品を、製品を通して配置した縫合糸によってのみな
らず、再生した天然組織によっても、−層効果的に、生
体組織中に投錨させることができる。

製造後の公知の静電紡糸特性は、医用に対してきわめて
良好な物理的性質を有しており、且つこれらの性質は、
前記の特許明細書中に示すように、製品の製造方法によ
って、ある程度改善る、こと。

ができる、これらの製品は、一般に、目的とる、用途対
して適当に融通性でもある。

しかしながら、体中に配置したとき、製品は種々の応力
を受ける。たとえば、人工脈管移植物は、Ｓ植物を通る
血液のポンプ作用による半径方行の応力、移植物の伸び
による軸方向の応力、及び移植物を含有る、体の部分の
屈曲による曲げ応力を受ける。このような応力下に製品
を構成る、重合体材料がクリープを生じ、それに伴なっ
て形態の変化と物理的性質の損失が生じる傾向がある。

クリープを生じる傾向は製品の厚さを増大させることに
よって低下させることができる。しかしながら、それは
製品の多孔性と柔軟性を低下させて、外科手術の間にお
ける外科医の取扱いをより困難ならしめるという点で欠
点となる。

それ故、多孔性、柔軟性及び物理的性質を保持る、が長
期間の使用後にもクリープを生じることがない静電的紡
糸製品を製造る、ことが望ましい。

クリープ傾向に伴なう問題は一般的なことであって、静
電紡糸以外の製造方法によってポリウレタンから製造し
た製品に対しても、同様に上記の記述が当てはまる。

かくして本発明は、個々の繊維中の重合体材料が少なく
とも部分的に架橋しであるが、その中で個々の繊維間に
は実質的に架橋が存在していない、繊維状重合体材料の
構造物から成る、静電的に紡糸した製品を提供る、。

本発明はさらに、繊維化できる重合体材料の溶融物又は
溶液を、適当な形を与えた型上に静電的に紡糸し且つか
くして形成させた製品を架橋剤の蒸気に暴露る、ことか
ら成る、静電的に紡糸した製品の製造方法をも提供る、
。

驚くべきことに、気相の架橋剤の使用は、繊維内の重合
体材料の架橋をもたらすが、繊維間の実質的な程度の架
橋を生じさせることはないということが見出された。す
なわち、このように処理した時に生じる製品は、実質的
にその微視的及び巨視的外観を維持る、と共に実質的に
その最初の柔軟性と多孔性を維持る、。しかしながら、
たとえば、伸び、曲げ及び破壊強さ及び特にクリープに
対る、耐性のような物理的性質が著るしく増大る、。

その上、静電紡糸前に重合体材料を架橋る、ことは、そ
れが材料の静電紡糸がもはやできなくなるような程度ま
で材料の溶解性を低下させるか又は融点を上昇させるた
めに、不可能であることが認められている。

本発明の製品は、前記の方法又はかかる方法を変更又は
改良した方法の何れかによって紡糸る、ことができるが
、前記英国特許出願第８５２４５４１号記載の方法を用
いることが好ましい。

使用る、架橋剤は、製品を形成させるために用いる重合
体材料に依存る、。未架橋状態にある重合体材料が劣化
又は軟化し始める温度よりも低い温度で蒸気として存在
る、ことができるものである限りは、使用る、当該重合
体のための架橋剤として公知のものの何れかを架橋剤層
して使用る、ことができる。液体又は昇華性の固体とる
、ことができる架橋剤の気化の程度を増大させるために
、必要に応じ、減圧を適用る、こともできる。

適当な架橋剤の選択は、この分野の専門家に対しては日
常の経験の範囲内にすぎない。

必要に応じ、架橋反応を促進る、ために製品を高い温度
に保ってもよい、しかしながら、架橋反応は、はぼ室温
で行なうことが好ましい。

製品はなお型上にある間に、又はそれから取り除いたの
ちの何れかに、架橋る、ことができる。

好適具体例においては、紡糸製品はポリエーテルポリウ
レタン尿素の繊維と、たとえばクロロメチルイソシアナ
ートのような気化できるハローアルキルイソシアナート
として用いる架橋剤から成っている。

静電的に紡糸したポリウレタンは、製品の微視的及び巨
視的外観の両者の変化をほとんど生じさせない条件下に
、液体媒体中で架橋る、ことができる。これは適当な量
のクロロメチルイソシアナートを含有る、（たとえば１
〜９０％容量／容量）、ポリウレタンに対してほとんど
又は全く影響を与えない液体（たとえばｎ−ヘキサン）
中で、製品を膨潤させることによって、行なうことがで
きる。ｎ−ヘキサン中の適当な量（たとえば１０％容量
／容量）のクロロメチルイソシアナートを用いるときは
、製品の全体的な柔軟性及び多孔性は、架橋後にも実質
的に変化しないままに保持される。この方法は静電紡糸
以外の方法によって製造した架橋ポリウレタン製品に対
しても適している。

本発明による製品を形成させるために用いられる本発明
による方法の代表的且つ非限定的実施例を以下に示す、
しかしながら、下記の実施例は純粋に例証のために記す
ものであること、及び細部の変更は本発明の範囲内で可
能であることは明らかである。

塞−ＪＬＪＬ １、ポリテトラメチレンエーテルポリウレタン尿素樹脂
（バイオマー、エチコンより供給）をジメチルアセトア
ミド中に溶解して、英国特許第１２０．９４６号又は英
国特許第１２１，２８６号中に記載の方法に従って円筒
形の型上に静電的に紡糸る、ことによって、平均して約
１ミクロメートルの直径の繊維を有る、多数の管状の静
電的に紡糸した繊維製品を製造した。

このような製品をジメチルアセトアミドの洛中に浸漬る
、と２時間以内の浸漬で完全に溶解した。

第二のかかる製品を、その型上で、密閉できるガラス容
器中に入れ、次いでそれを吸引して容器と製品からガス
を除いた。直接に製品に接触しないようにして、排気し
た容器中に一定量のクロロメチルイソシアナートを導入
した。製品をその容器中で２０℃において２４時間保っ
たのち、容器を常圧にもどし、過剰の液体クロロメチル
イソシアナートを除き且つその生成物を水中で洗浄して
、繊維上に吸着された未反応の架橋剤を除去した。

このようにして処理した製品の微視的及び巨視的外観を
類似の未処理の製品の外観と比較して、それらは実質的
に同一であることが認められた。

処理製品の柔軟性と多孔性は未処理の製品のものと実質
的に同一であった。しかしながら、処理した製品の伸び
、曲げ及び破裂強さ及び耐クリープ性は、未処理の製品
よりもすぐれていた。

次いで処理した製品をジメチルアセトアミドの洛中に浸
漬した。２４時間の浸漬債に、製品はたとえ溶解したと
してもきわめて僅かにすぎず、繊維が高度に架橋してい
たことを示した。これは架橋した材料は静電的紡糸プロ
セスにおいて用いることはできないということをも示し
ている。

かくして、本発明の方法は、向上した強さと耐クリープ
性を有る、が、その多孔性、柔軟性及び取扱い性に実質
的に悪影響を受けていない、静電的に紡糸した製品を与
える。

２、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド中のバイオマーの溶
液は、クロロメチルイソシアナートの直接的添加によっ
て、容易に架橋る、ことができる。

典型的には、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド中のバイオ
マーの１５％重量重量量の溶液１０ｙは０．５ｍｌ’の
純クロロメチルイソシアナートの直接的添加によって数
秒以内にゲル化して、最後的にはもはや非分解性の液体
中に溶解しない、硬質のエラストマー網目構造を与える
。

３、押出により製造したポリ（エーテルウレタン）テコ
フレックス（サーメジック）とＮ、Ｎ−ジメチルアセト
アミド溶液（２％重重量型量）から注型したベレサン（
バイエル）のフィルムをヘキサン中のクロロメチルイソ
シアナートの溶液（１０％容址／容量）中に２４時間浸
漬る、ことによって架橋した。この処理を受けた全フィ
ルムは、洗浄及び乾燥後に、すべての未処理の試料と異
なりＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド中で膨潤る、が溶解
しなかった。架橋フィルムの機械的性質は未処理のもの
よりも著るしくすぐれていることが認められた。

特許出願人　エチコン・インコーボレーテツド外１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、人工器官の形成後にポリウレタン重合体が少なくと
   も部分的に架橋してあることを特徴とする、ポリウレタ
   ン医用人工器官。 ２、繊維状の重合体材料の構造物から成り、その中で個
   々の繊維中の重合体材料は少なくとも部分的に架橋して
   いるが、その場合に個々の繊維間には実質的に架橋が存
   在していない、静電的に紡糸した製品である、特許請求
   の範囲第１項記載の医用人工器官。 ３、成形物である、特許請求の範囲第１項記載の医用人
   工器官。 ４、浸漬注型製品である、特許請求の範囲第１項記載の
   医用人工器官。 ５、架橋は気化しうるハローアルキルイソシアナートか
   ら由来する残基から成る、特許請求の範囲第１項記載の
   医用人工器官。 ６、ハローアルキルイソシアナートはクロロメチルイソ
   シアナートである、特許請求の範囲第５項記載の医用人
   工器官。 ７、架橋してないポリウレタンから人工器官を形成させ
   、次いでポリウレタンを架橋剤によって少なくとも部分
   的に架橋することから成る、医用人工器官の製造方法。 ８、成形によって医用人工器官を製造する、特許請求の
   範囲第７項記載の方法。 ９、架橋剤をポリウレタン中に混入し且つ成形する、特
   許請求の範囲第８項記載の方法。 １０、医用人工器官を浸漬注型によって製造する、特許
   請求の範囲第７項記載の方法。 １１、ポリウレタン材料の溶融物又は溶液を適切な形を
   与えた型上に静電的に紡糸することから成る、特許請求
   の範囲第７項記載の方法。 １２、架橋剤を含有する液体中に人工器官を浸漬するこ
   とによって架橋剤を付与する、特許請求の範囲第７項記
   載の方法。 １３、液体は架橋剤のみから成る、特許請求の範囲第１
   ２項記載の方法。 １４、液体は、ポリウレタンを溶解することがないか又
   はそれと反応することがない溶剤中の架橋剤の溶液から
   成る、特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １５、架橋剤を含有する蒸気に対して人工器官を暴露す
   ることによって架橋剤を付与する、特許請求の範囲第７
   項記載の方法。 １６、架橋剤は、非架橋状態にあるポリウレタン材料が
   劣化又は軟化し始める温度よりも低い温度で蒸気として
   存在することができるものである、特許請求の範囲第７
   項記載の方法。 １７、架橋剤は気化しうるハローアルキルイソシアナー
   トである、特許請求の範囲第１６項記載の方法。 １８、ハローアルキルイソシアナートはクロロメチルイ
   ソシアナートである、特許請求の範囲第１７項記載の方
   法。 １９、架橋反応はほぼ室温において生じる、特許請求の
   範囲第７項記載の方法。 ２０、製品を、なおその型上にある間に架橋する、特許
   請求の範囲第１１項記載の方法。 ２１、架橋剤による処理後に人工器官を水又は水溶液中
   で洗浄する、特許請求の範囲第７項記載の方法。