ポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体複合マトリックス、医療機器、および方法
ポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物から調製されたポリマー複合マトリックス。ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物は、ポリマーに浸透するポリマーハイブリッド前駆体から形成されるシラセキノキサン系ポリマーの架橋ネットワークを有するポリマー複合マトリックスを生成させるための工程を受けることができる。ポリマーハイブリッド前駆体は、ポリマーの一部と非共有結合を形成できる化学的連携部分を含む。ポリマー複合マトリックスは、医療機器中で生体材料として有用である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有機基および無機基の両方を有するポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体が、ポリマーに浸透ネットワークを形成可能であるポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物から調製されたポリマー複合マトリックスに関する。ポリマー複合マトリックスは、医療機器中で生体材料として有用である。
【背景技術】
【０００２】
生体材料の研究は、材料科学の多くの領域を含む。材料科学の範囲は、一般的に生体材料の意図された用途による。例えば、金属および合金が、整形外科、歯科および他の耐荷重性用途で使用され；セラミックは、それらの化学的不活性の性質またはそれら高い生体活性により使用され；ポリマーは、柔軟な組織の交換に使用され、そして多くの他の非構造的用途に使用される。
【０００３】
それらの用途にもかかわらず、生体材料は、多くの場合、固有の機械的特性と生体へのそれらの生物学的効果との間のバランスを保つために必要である。そのように生体材料は、多くの場合、生物学的活性（または不活性）、機械的強度、化学的耐久力等の特性範囲を示すために必要である。生体材料設計のこれらの面は、所与の状況および／または用途への、生体材料の功を奏した適用に重要である。複合技術の使用は、生物医学的材料の研究者が、多くの人々の生活の質を改善する約束を提供する広範な新規な生体複合材料を開発することを可能にした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
具体例では、ポリマーの耐久力と表面特徴（例えば、摩耗抵抗）との両方を改善することを目的として、ポリマーマトリックス中に、セラミックおよび／または金属性ナノ粒子を取り込むために、試みがなされてきた。しかし、セラミックおよび／または金属性ナノ粒子は、ベースのポリマー材料に加工されたりまたは混合された場合、集塊したり又は凝固したりする傾向がある。この問題に適した解決法が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、有機基および無機基の両方を有するポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体がポリマーに浸透するネットワークを形成可能であるポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物から調製されたポリマー複合マトリックスを提供する。加工ステップの間に混和性を保つために、本開示によるポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物を混合できる。本開示によるポリマーハイブリッド前駆体は、ポリマーの一部と非共有結合を形成可能な化学的連携部分を含むことができる。得られた、ポリマー中のポリマーハイブリッド前駆体の混合物は、所望の形に加工できる。ポリマーに浸透するポリマーハイブリッド前駆体で形成されたシラセキオキサン（ｓｉｌａｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）系ポリマーの架橋ネットワークを有するポリマー複合マトリックスを形成させるために、所望の形を有する生じた混合物は、ゾルゲル法を受けることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本明細書中で使用される場合、"混合物"は、お互いに固定された比率を有さないが、しかし、入り混じっている２種または３種以上の成分で形成された状態として定義でき、別個の存在を保つと考えられている。本明細書中で使用される場合、"混合すること"は、本開示のポリマーハイブリッド前駆体をポリマー中に均一に分配するために使用される工程、作業または技術と定義できる。言い換えれば、混合することは、混合物の不均一性を減少させる。そうした工程および／または技術の例は、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの組成物の不均一性を減少させる混合作業を含むがこれらに限られない。混合工程は、同種の生産物の生産となることができるが、多少異質である生産物はこの開示の範囲内である。
【０００７】
本開示のポリマー複合マトリックスは、生体材料としておよび／または医療機器における使用に好適であることができる。本開示のポリマーハイブリッド前駆体の架橋ネットワークのないポリマーと比較して、本開示のポリマー複合マトリックスは、圧縮強度、直径引っ張り強度、曲げ強度、破壊靱性、穿刺抵抗、硬度、（例えば、圧縮強度および直径引っ張り強度に特徴がある）耐摩耗性、耐久性、熱膨張、目視不透明、Ｘ線不透明、衝撃強度、化学的耐久性、電気伝導度、生体適合性、弾性率、有効期間、患者の安楽性、使いやすさ、ならびに構造的無欠陥性を含む医療機器用途ための重要な多くの特徴において優れた性能を示すことができる。
【０００８】
本明細書中に提供されるように、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物は、所望の形に形成できる。いったん形成されると、混合物中のポリマーハイブリッド前駆体は、ポリマー中に架橋ネットワークを形成するために、架橋を受けることができる。ポリマーハイブリッド前駆体は、ポリマーの一部と非共有結合を形成可能である化学的連携部分を含む。この相互作用は、そうした非共有結合の相互作用のない化合物で生じる場合がある集塊または凝固を生じずに、ポリマー複合マトリックスを形成させる前に、ポリマーハイブリッド前駆体がポリマーマトリックス中で（例えば、溶融および混合工程を通して分散して）混合されていることを可能にする。ポリマーマトリックス中で混合されたポリマーハイブリッド前駆体を所望の形への加工において、ゾルゲル法は、ポリマーのマトリックスに浸透するポリマーハイブリッド前駆体を有する架橋ネットワークを形成させるために使用できる。
【０００９】
本明細書中で使用される場合、"ポリマー複合マトリックス"および／または"複数のポリマー複合マトリックス"は、ポリマーおよび任意の所望のフィラーおよび／または助剤に浸透する本開示のポリマーハイブリッド前駆体から生成されるシラセキノキサン系ポリマーの少なくとも部分的に架橋したネットワークを含むポリマーをいう。ポリマーハイブリッド前駆体およびポリマーはそれぞれ、本明細書中で既に述べたように、ポリマー複合マトリックスの成分が分散することを可能にする非共有結合を形成可能な化学的連携部分を含む。本開示のポリマー複合マトリックスは、本明細書中に記載されるように、複数部分のまたは単一部分の組成物であることができる。
【００１０】
さらに、本開示のポリマー複合マトリックスは、体液および組織中で実質的に不溶性であることができ、そして体の中もしくは体の上に配置されか、または体液もしくは組織に接触するように設計され、そして組み立てられていることに、さらに特徴があることができる。理想的には、ポリマー複合マトリックスは、生物学的に安定であり、生体に適合し、そして血液凝固、組織死、腫瘍形成、アレルギー反応、異物反応（拒絶）または炎症反応等の体内における反応を起こさず；意図された目的の機能に必要な強度、弾性、透過性および可撓性等の物理的特性を有し；生成、加工および殺菌可能であり；そして体内にインプラントされるかまたは体と接触し続ける間、物理的特性および機能を実質的に保つであろう。"生体適合性"材料が体から拒絶されないものである一方で、"生物学的に安定な"材料は、体によって分解されないものである。
【００１１】
本明細書中で使用される場合、"医療機器"は、それらの作業の過程で血液もしくは他の体液および／または組織と接触する表面を有するデバイスと定義できる。これは、例えば、血液酸素供給器、血液ポンプ、血液センサー、血液供給用チューブ、および患者に戻される血液と接触するその同類のもの、などの手術で使用する体外デバイスを含むことができる。これはまた、代用血管、ステント、電気刺激導線、心臓系で使用される弁（例えば、心臓弁）、矯正装置、カテーテル、カテーテルシャフトの構成部分、フィルター、ガイドワイヤー、シャント、センサー、膜、バルーン、髄核用再配置デバイス、蝸牛または中耳インプラント、眼内レンズ、そうしたデバイスのための被膜、およびその同類のもの等の移植可能デバイスを含むことができる。
【００１２】
本開示のポリマーおよびポリマー複合マトリックス中に混合されたポリマーハイブリッド前駆体は、医療機器、および非医療機器で使用できる。既に述べたように、これらは医療機器内で使用でき、そして生体材料として好適である。医療機器の例を本明細書中に挙げる。非医療機器の例は、発泡体、絶縁体、衣類、履き物、塗料、被膜、接着剤、および建築構造用材料、その他を含む。
【００１３】
本明細書中で使用される場合、"非共有結合"を生成可能な化学的連携部分は、ファンデルワールス、静電、および／または水素結合力による非結合相互作用を可能にする化学結合を形成可能である連携を含む。例えば、"非共有結合"を形成可能な化学的連携部分は、ウレタン連携、アミド連携、エステル連携、およびそれらの組み合わせ等の水素結合を形成できるものを含むがこれらに限られない。
【００１４】
本明細書中で使用される場合、"有機基"の語は、本開示の目的のために、脂肪族基、環状基、または脂肪族基と環状基との組み合わせ（例えば、アルカリールおよびアラルキル基）として分類される炭化水素基を意味するために使用される。本開示に関連して、この開示のポリマーハイブリッド前駆体のために好適な有機基は、ポリマー複合マトリックスの生成に干渉しないものである。
【００１５】
本開示に関連して、"脂肪族基"の語は、飽和または不飽和の直鎖または分枝鎖の炭化水素基を意味する。この用語は、例えば、アルキル（例えば、"一価の"基と考えられている−ＣＨ３）（または−ＣＨ２−等の鎖の中にある場合"二価の"基と考えられているアルキレン）、アルケニル（または鎖の中にある場合アルケニレン）、およびアルキニル（または鎖の中にある場合アルキニレン）基を包含するために使用される。"アルキル基"の語は、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｔ−ブチル、アミル、ヘプチル、ドデシル、オクタデシル、２−エチルヘキシル、およびその同類のものを含む飽和の直線（すなわち、直鎖）の、環状（すなわち、脂環式）の、または分枝した一価の炭化水素基を意味する。"アルケニル基"の語は、ビニル基等の１種または２種以上のオレフィン不飽和基（すなわち、炭素炭素二重結合）を有する不飽和の、直鎖または分枝鎖の一価炭化水素基を意味する。"アルキニル基"の語は、１種または２種以上の炭素炭素三重結合を有する不飽和の、直鎖または分枝鎖の一価の炭化水素基を意味する。"環状基"の語は、脂環式基、芳香族基、または複素環基として分類される閉環炭化水素基を意味する。"脂環式基"の語は、脂肪族基を有するものに類似する特性を有する環状炭化水素基を意味する。"芳香族基"または"アリール基"の語は、単核または多核芳香族炭化水素基を意味する。これらの炭化水素基は、官能基の形態であることができるヘテロ原子で置換可能である。"ヘテロ原子"の語は、炭素以外の元素（例えば、フッ素、窒素、酸素、硫黄、塩素等）を意味する。
【００１６】
この開示中で使用されるある用語の議論および記載を単純化する手段として、"基"および"部分"の語は、置換を可能にするまたは置換できる化学的種と、置換をあまり可能にしないまたはあまり置換できない化学種とを区別するために使用される。従って、"基"の語が化学的置換基を記載するために使用される場合、記載された化学材料は、非置換基および例えば鎖中に非過酸化Ｏ,Ｎ,Ｓ,Ｓｉ、またはＦ原子を有する基、およびカルボニル基または他の従来の置換基を含む。"部分"の語が化合物、連携または置換基を記載するために使用される場合、非置換の化学材料のみが含まれることを意図とする。例えば、"アルキル基"の語句はまた、メチル、エチル、プロピル、ｔ−ブチル、およびその同類のもの等の純粋な開鎖飽和炭化水素アルキル置換基だけでなく、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルスルホニル、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アミノ、カルボキシル等の該技術分野で知られている置換基をさらに有するアルキル置換基を含むことも意図する。従って、"アルキル基"は、エーテル基、ハロアルキル、ニトロアルキル、カルボキシアルキル、ヒドロキシアルキル、スルホアルキル等を含む。他方では、"アルキル部分"の語句は、メチル、エチル、プロピル、ｔ−ブチル、およびその同類のもの等の純粋な開鎖飽和炭化水素アルキル置換基のみの包含に限られる。
【００１７】
本明細書中で使用される場合、"ａｎ"、"ｔｈｅ"、"１種または２種以上の、"および"少なくとも１種の"の語は、置き換え可能で使用され、そして内容が明確に記載されない限り、複数の指示対象を含む。特に規定しない限り、すべての科学的および技術上の用語は、それらに関係する分野で普通に使用されるのと同じ意味を有すると理解される。本発明の目的のためには、さらなる具体的な語が記載を通して定義される。
【００１８】
本開示は、ポリマーの一部と非共有結合を形成できる化学的連携部分を有する少なくとも１種のシラセキノキサン系ポリマーを含むポリマーハイブリッド前駆体に関する。本明細書中で使用される場合、シラセキノキサン系ポリマーは、ケイ素原子が３つの酸素原子に結合し、そして、本明細書に記載のゾルゲル法を受けた後で、酸素原子が２つのケイ素原子に結合する化合物を含む。これらの化合物式（式Ｉ）のようである：
［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚ
【００１９】
式中、それぞれのＲ１,Ｒ２およびＲ３は、同一または相違する（すなわち、独立している）有機基であることができる。そうした有機基の例は、直鎖または分枝鎖のアルキル基、直鎖または分枝鎖のアルキレン基を含み、それぞれのＲ１,Ｒ２およびＲ３は、任意選択的に有機基の鎖中、または官能基にあるようなペンダント中に存在できるヘテロ原子を含む。ＸおよびＺは、それぞれ独立して０または１であり；ｍは、１〜１８であり；そしてｑは、１〜２００である。ＹおよびＹ'は、ポリマーの一部分と非共有結合を形成できる化学的連携部分であり、ここで、ＹおよびＹ’は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｚ＝１であり、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ＝０且つｚ＝１であり、
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−、ここで、ｚ＝１であり、
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ＝ｌであり；ならびに、
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］２、ここで、ｚ＝０である、
からなる群からともに選択される。
【００２０】
一態様では、本明細書中で既に述べた、式Ｉの化合物の数平均分子量が１種または２種以上のポリマーとの、その後の溶融処理を可能にするために好適であるように、ｍ、ｘ、およびｑの値、ならびにＲ１,Ｒ２およびＲ３基が選択される。
【００２１】
一態様では、それぞれのＲ１は、独立して、窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖のアルキレン基である。ヘテロ原子は、Ｒ１またはそこからのペンダントの骨格中にあることができ、そしてそれらは官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されている保護されていないに関わらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒ１は、ヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、それぞれのＲ１は、独立して、１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキレン基である。さらなる態様では、それぞれのＲ１は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキレン基である。他の態様において、それぞれのＲ１は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ４）アルキレン基（例えば、エチレン、ｎ−プロピレン、イソプロピレン、またはブチレン）である。ある例では、Ｒ１はＣ３アルキレン基（プロピレンまたはイソプロピレン）である。
【００２２】
他の態様では、ｍ＝１の場合、ｑ＝１およびｘ＝０であり、そしてＲ１は、ポリプロピレン、ポリウレタン。フルオロポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）、ポリエステル、ポリエチレン、ポリビニルクロライド、ポリアミド、およびポリイミドからなる群から選択できる。
【００２３】
一態様では、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖のアルキル基である。ヘテロ原子は、Ｒ２および／またはＲ４またはそこからのペンダントの骨格中にあることができ、そしてヘテロ原子は官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されているかまたは保護されていないかにかかわらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒ２および／またはＲ４は、ヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖アルキル基である。さらなる態様では、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキル基である。他の態様において、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ４）アルキル基（例えば、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、またはブチル）である。ある例では、Ｒ２およびＲ４は、それぞれＣ２アルキル基である。
【００２４】
一態様では、それぞれのＲ３は、独立して、窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖アルキレン基である。ヘテロ原子は、Ｒ３の骨格またはそこからのペンダント中にあることができ、そしてヘテロ原子は官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されているかまたは保護されていないに関わらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒ３はヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、それぞれのＲ３は、独立して、１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキレン基である。さらなる態様では、それぞれのＲ３は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキレン基である。他の態様において、それぞれのＲ３は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ４）アルキレン基（例えば、エチレン、ｎ−プロピレン、イソプロピレン、またはブチレン）である。ある例では、Ｒ３は、Ｃ３アルキレン基（プロピレンまたはイソプロピレン）である。
【００２５】
本明細書中の式からわかるように、Ｒ１,Ｒ２、およびＲ３は、任意の１つの分子内で変化できる。例えば、それぞれのＲ１,Ｒ２、およびＲ３がそれぞれの［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚ基内で同一または相違することに加えて、（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ基は任意の一分子内で同一または相違することができる。
【００２６】
あるポリマーハイブリッド前駆体は、本明細書中に記載されているが、ポリマー中でポリマーハイブリッド前駆体の混合物を生成するために使用されるポリマーハイブリッド前駆体、および本開示のポリマー複合マトリックスは、非共有結合を形成可能な化学的連携部分を形成できる化学的基を有する広範な化合物から形成できる。例えば、式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体の調製方法は、本明細書中にすでに記載したように、（１）式（式ＩＩ）ＲＯｆ−（Ｃ＝Ｏ）ｉ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ（Ｃ＝Ｏ）ｎ−Ｏｅ−Ｒの少なくとも１種の化合物と、（２）式Ｉ：[（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３]Ｚ−Ｙ−[（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ]ｑ−Ｙ'−[Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３]Ｚのポリマーハイブリッド前駆体を生成するために反応できる式（式ＩＩＩ）（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）の少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物との混合を含む。
【００２７】
式ＩＩの化合物では、ｉ、ｎ、ｘ、ｅおよびｆは、それぞれ独立して、０または１であり；それぞれのＲは、独立して、Ｈ、アミン（例えば、第１級アミンおよび／または第２級アミン）、イソシアネート、または有機基であり、Ｒ１は、本明細書中にすでに記載したように、有機基であり、ｍは、１〜１８であり、そして本明細書中にすでに記載したようにｑは、１〜２００である。式ＩＩＩの化合物では、Ｒ２およびＲ３は、本明細書中にすでに記載したように、それぞれ独立して、有機基である。それぞれのＡは、独立して、ヒドロキシル（−ＯＨ）、イソシアネート、アミン（例えば、第１級アミンおよび／または第２級アミン）、またはｉ、ｎ、ｅおよびｆの値に基づいて選択され、そしてＲのために選択された基に基づいて選択されたエポキシ化合物である。
【００２８】
一態様では、Ｒが有機基の場合、Ｒは窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖のアルキル基であることができる。ヘテロ原子は、Ｒまたはそこからのペンダントの骨格中にあることができ、そしてヘテロ原子は官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されているかまたは保護されていないかに関わらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒは、ヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、Ｒは１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキル基である。さらなる態様では、Ｒは、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ１８）アルキル基である。他の態様において、Ｒは、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキル基（例えば、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチル）である。ある例では、ＲはＣ２のアルキル基である。
【００２９】
ポリマーハイブリッド前駆体の例は、式ＩＩＩのアミン含有化合物から調製できる、ここで、Ａは、第１級アミン（−ＮＨ２）または第２級アミン（−（ＮＨ）−Ｒ）のいずれかであり、そして式ＩＩの化合物は、化学的連携部分ためのアミドを生成させるために、式ＩＩＩのアミン基と反応性である、酸等の少なくとも１つの官能基を有する。さらなる態様では、化学的連携部分ためのイミドを生成させるために、式ＩＩＩの化合物上のアミン基と式ＩＩの化合物上の無水物基とを反応させられるであろう。あるいは、化学的連携部分のためにウレイレンを作るために、式ＩＩＩの化合物上のアミン基と、式ＩＩの化合物上のイソシアネート基とを反応させられるであろう。
【００３０】
さらに、ポリマーハイブリッド前駆体は、化学的連携部分のためのエステルを生成させるために、式ＩＩＩのヒドロキシル含有化合物と、式ＩＩＩのヒドロキシル基と反応性の、酸等の少なくとも１種の官能基を有する式ＩＩの化合物と、から調製できる。あるいは、ポリマーハイブリッド前駆体は、化学的連携部分のために、カルベニウムイオンおよび／またはアルカニウムイオン等の１種または２種以上のカルボカチオン種を有する化合物を生成させるために、式ＩＩ（例えば、Ｒは、アミンである）のアミン含有化合物と、式ＩＩのアミン基と反応性である、Ａのためのエポキシ化合物等の少なくとも１つの官能基を有する式ＩＩＩの化合物とから調製できる。例えば、式ＩＩＩ中で基Ａは、
式ＩＩのアミン基と反応性である
【化１】
等のエポキシ構造を有することができる。
【００３１】
ポリマーハイブリッド前駆体はまた、式ＩＩＩの化合物から調製できる、ここでＡは、イソシアネート基であり、そして式ＩＩの化合物は、式Ｉ中の化学的連携部分、ＹおよびＹ’のためのウレタンおよび／または尿素を生成させるために、アルコールおよび／または第１（すなわち、−ＮＨ２）または第２級アミン（すなわち、−（ＮＨ）−Ｒ）等の式ＩＩＩのイソシアネート基と反応性である少なくとも１つの官能基を有する。
【００３２】
ある例では、ウレタンおよび／または尿素連携を含有する式（式Ｉ）［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｘ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］ｘ（式中、ＹおよびＹ'は、ウレタンおよび／または尿素連携を提供する）のポリマーハイブリッド前駆体は、式ＩＩＩ（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）のイソシアネートを含有する化合物を使用して製造される。しかし、当然のことながら、例えばポリエステル、ポリエーテル、およびポリカーボネートポリオールを含む種々のポリオールおよび／またはポリアミンを使用できる。さらに、ポリオールおよびポリアミンは、（脂環式を含む）脂肪族もしくは複素環化合物を含む芳香族、またはそれらの組み合わせであることができる。
【００３３】
式ＩＩの化合物としての使用に好適なポリオールは、ポリアルキレンオキサイド（例えば、ポリエチレンオキサイドおよびポリブチレンオキサイド）、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（例えば、"ＰＯＬＹＭＥＧ（書評）"または"Ｔｅｒａｔｈａｎｅ（商標）"の指定商標で販売されているＰＴＭＥＧ）、ポリカプロラクトンジオール、およびポリエステルポリオール（例えば、ジカルボン酸とジオールとのエステル化で得られたヒドロキシル末端ポリエステル）を含む。
【００３４】
式Ｉのウレタンまたは尿素連携を含有するポリマーハイブリッド前駆体の調製に好適な式ＩＩＩ（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）のイソシアネート含有化合物の例は、典型的には脂肪族の、モノイソシアネート、ジイソシアネートおよびトリイソシアネート、またはそれらの組み合わせである。イソシアネート基に加えて、それらの化合物は、典型的に生体材料中で使用されるビウレット、尿素、アロファネート、ウレチジンジオン（ｕｒｅｔｉｄｉｎｅ ｄｉｏｎｅ）（すなわち、イソシアネート二量体）、およびイソシアヌレート等の他の官能基を含むことができる。ある例では、イソシアネートを含有するメタロイドアルコキシドは、３−（トリエトキシシリル）プロピルイソシアネート（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）であることができる。
【００３５】
本開示は、本開示のポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物の生成方法をさらに提供する。一態様では、混合物の生成方法は、ポリマーの中へ式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体を分配し、取り込ませ、混合させる工程を含むことができる。好適な混合工程の例は、バッチミキサー、連続ミキサー、固定ミキサー、およびとりわけ（１軸のまたは２軸の）スクリュー押出機の使用を含むが、これらに限られない。驚くほど、本開示のポリマーハイブリッド前駆体は、有意な熱的劣化なしに、単独でまたはポリマーとのいずれかで、溶融できる。
【００３６】
本明細書中にすでに記載したように、ポリマーハイブリッド前駆体は、互いに混和されることを可能にするポリマーと、非共有結合を生成できる化学的連携部分を含む。この混和性は、本明細書中に提供されたポリマーハイブリッド前駆体と、ポリマーとの非共有結合性相互作用がなければ可能ではないであろう。
【００３７】
ポリマーハイブリッド前駆体のポリマーに対するパーセンテージ（ｗｔ％）は、約０.０１％〜１０％、約１％〜１０％、約１％〜５％または約５％〜１０％であることができる。
【００３８】
ポリマーハイブリッド前駆体と、ポリマーとの混合物は、ペレット化され、および／または所望の形に形成可能である。一態様では、混合物は、ブロー成形、射出成形、押し出し、キャスティング、コーティングおよび紡糸の群から選択される成形工程を通して、所望の形に形成できる。次に、所望の成形品は、本開示のポリマー複合マトリックスを生成させるために、ポリマーハイブリッド前駆体を架橋させる処理を受ける。
【００３９】
式Ｉ［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］ｚのポリマーハイブリッド前駆体は、本明細書中にすでに記載したように、単独でまたは他の前駆体化合物（例えば、少なくとも１種のシラセキノキサン系ポリマー）と、シラセキノキサン系ポリマーの架橋ネットワークを生成できる。
【００４０】
あるポリマーハイブリッド前駆体が、本明細書中に記載されているが、本開示の浸透ネットワークは、式Ｉの広範なポリマーハイブリッド前駆体から生成できる。例えば、ポリマー複合マトリックスの生成方法は、続いてポリマーハイブリッド前駆体の架橋を受けることができる混合物を生成させるために、（１）式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体と、（２）ポリマーとの混合物を生成させることを含む。
【００４１】
ポリマーに浸透する生じた架橋ポリマーハイブリッド前駆体は、生じたポリマー複合マトリックスに、機械的特性および表面的特性の両者を提供できる。本開示のポリマー複合マトリックスは、有機ポリマーの利点（可撓性、低密度性、強靱性、成形性）と、セラミック（強度、係数等）の優れた機械的特性および熱的特性とを組み合わせることができる。一態様では、架橋ポリマーハイブリッド前駆体のないポリマーと比較して、ポリマー複合マトリックスが、より大きい摩耗抵抗、より大きい湿潤性、および／または複合材料に放射線不透過性を加えることといった特性を有するようにポリマーハイブリッド前駆体を、さらに選択できる。
【００４２】
一態様では、ポリマー複合マトリックスは、例えば、ゾルゲル法を通して形成されたシラセキノキサン系ポリマー（例えば、本明細書中に記載されたポリマーハイブリッド前駆体）の架橋ネットワークを含む。一態様では、架橋ネットワークは、ポリマー複合マトリックスを生成させるために、ポリマー中に浸透する。ゾルゲル誘導ポリマー複合マトリックスが、生体材料により優れた特徴を与えることができることが、驚くべきことに見いだされた。さらに、ゾルゲル誘導ポリマー複合マトリックスが、無機含有化合物（例えば、本開示のポリマーハイブリッド前駆体）が、従来可能であったより高いレベルでポリマー中に取り込まれることを可能にすることを、驚くべきことに見出した。
【００４３】
ゾルゲル法は、例えば、"Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ"（Ｂｒｉｎｋｅｒら、 Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ,１９９０）中に一般的に記載される。本明細書中で使用される場合、"ゾルゲル"とは、コロイド懸濁液（ｓｏｌ）の形成を通した無機ネットワークの発生と、連続相（ゲル）中でネットワークを生成させるためのゾルのゲル化とを含む、式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体で形成されたシラセキノキサン系ポリマーの架橋ネットワークの生成方法をいう。
【００４４】
ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマー複合マトリックスの生成において、広範なポリマーを本開示で使用できる。混合物およびポリマー複合マトリックス中での使用に好適なポリマーは、生物学的環境での使用に好適さを与える充分な強度、加水分解安定性、および非毒性を有するものを含むことができる。ポリマーハイブリッド前駆体が混合される本開示のポリマーは、コポリマー、ランダム、交互、ブロック、スターブロック、セグメント化コポリマー（すなわち、任意のポリマー鎖上に、多様な、硬質および軟質領域またはセグメントの両者を有する）、またはそれらの組み合わせ（例えば、分子のある部分が交互であり、そしてある部分がランダムである）であることができる。さらに、本開示のポリマーは、直鎖、分枝鎖、または架橋されていることができる。
【００４５】
本開示によるポリマー複合マトリックスの生成に好適なポリマーは、非共有結合の生成能力を有する化学的連携部分をさらに含むが、これらに限られない。そうしたポリマーの例は、ウレタン、エステル、アミド、イミド、尿素、カーボネート、スルホン、エーテル、および／またはホスホネート連携、またはそれらの組み合わせを有するものを含む。そうしたポリマーの例は、とりわけ、ポリアミド（ナイロン）、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、および／またはポリエステルを含む。
【００４６】
さらに、本開示によるポリマー複合マトリックスの生成に好適なポリマーは、硬質および軟質セグメントの両方を含むことができる。本明細書中で使用される場合、"硬質"セグメントは、使用温度で結晶（すなわち、規則領域を有する）または使用温度より上のガラス転移点を有するアモルファス（すなわち、ガラス質）のいずれかであるものであり、そして"軟質"セグメントは、使用温度より下のガラス転移点を有するアモルファス（すなわち、ゴム状）であるものである。典型的には、硬質セグメントは、相当な強度およびより高い弾性率をポリマーに加える。同様に、軟質セグメントは、可撓性およびより低い弾性率を加えるが、しかし、例えば歪んだ結晶化を受ける場合、特に強度を与えることができる。ポリマーは、硬質かつ剛質から柔軟かつしなやかまで変化できる。ある例では、ポリマーは、エラストマーである。"エラストマー"は、その元の長さの約２倍に伸ばされ、そして開放するとほぼその元の長さまで戻ることができるポリマーである。
【００４７】
好適なポリマーは、本明細書中に記載したポリマーハイブリッド前駆体と混合および／または溶融処理するために、好適な粘度および分子量を有することができる。本明細書中に記載されたポリマーに加えて、開示のポリマー複合マトリックスはまた、種々の添加物を含むことができる。これらは、抗酸化剤、着色剤、処理用滑剤、安定剤、イメージングエンハンサー、フィラー、およびその同類のものを含むことができる。
【００４８】
本開示はまた、医療機器で使用できるポリマー、および医療機器で使用できるポリマーで形成された生体材料を形成するために使用されるポリマーおよび化合物を提供する。
【００４９】
追加の添加物はまた、金属アルコキシドＭ（ＯＲ２）ｎ,（式中、ｎの値は金属Ｍの酸化状態による）を含むことができるがこれらに限られない。一態様では、金属アルコキシドは、ゾルゲル法の前に、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物に取り込まれることができる。Ｍは、２,４,５,８,９,１３,１４および１５族からなる金属の群から選択できる。例えば、Ｍは、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｂａ、Ａｌ、Ｔａ、およびＳｒからなる金属の群から選択できる。次に、生じるポリマー複合マトリックス性質を変更するために、金属アルコキシド等の添加物の添加を、ゾルゲル法で使用できる。
【００５０】
ポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマー複合マトリックスの調製方法がまた、提供される。これは、典型的にはポリマーの一部と非共有結合を生成できる化学的連携部分（例えば、ＹおよびＹ'）を生成する末端キャッピング反応を通して起こる。
【００５１】
典型的なエンドキャッピング反応では、本明細書中に記載されたように、エンドキャッピング反応の化学的および熱安定性を制御するために、式ＩＩの化合物、および式ＩＩＩの少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物を、好適な溶媒、および任意選択的に添加物の存在下で混合する。好適な溶媒の例は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を含む。好適な添加物の例は、モノフェニルトリエトキシシラン（ＭＰＨ）を含む。反応は、典型的には還流条件（例えば、２０〜８０℃の温度範囲）下で、不活性雰囲気（例えば、窒素下）中において、反応が完了するまで充分な時間の間起こる。
【００５２】
そうした反応の例は、還流させたブタノール（１５ｍｌ）と、３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（２０ｍｌ）とを、窒素下、一定攪拌しながら２時間反応させることを含む。過剰のブタノールを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を、４５℃の真空オーブン中で２４時間乾燥させた。さらなる例では、ＴＨＦ（１０ｍＬ）中で還流したテラタン（Ｔｅｒａｔｈａｎｅ：商標）２５０（１０.４ｇ）と３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（１８.５ｍｌ）とを、窒素下で３日間、一定の攪拌をしながら反応させた。次に、ＴＨＦを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を６２℃の真空オーブンで２４時間乾燥させた。さらなる例では、ＴＨＦ（１０ｍＬ）中で還流したテトラタン（商標）６５０（１５.６８ｇ）と、３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（１０.１ｍｌ）とを窒素下で２日間、一定の定数攪拌をしながら反応させた。次に、ＴＨＦを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を、６２℃の真空オーブンで２４時間乾燥させた。さらなる例では、ＴＨＦ（１０ｍＬ）で還流させたテトラタン（商標）１０００（２０.６８ｇ）と、３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（８.９ｍｌ）とを窒素下で２０時間一定の攪拌をしながら反応させた。次に、ＴＨＦを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を、６２℃の真空オーブン中で２４時間乾燥させた。
【００５３】
次に、本明細書中にすでに記載したように、式Ｉの化合物と１種または２種以上のポリマーとを混合させた。例えば、上記で具体的に説明した式Ｉの化合物は、５〜１５質量％で、ＲｈｅｏＭｉｘ混合ボールとＲｈｅｏｃｏｒｄ基本ユニットを有するＴｈｅｒｍｏ Ｈａａｋｅ ＰｏｌｙＬａｂ Ｍｉｘｅｒ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ中において、ＰＥＢＡＸ７０３３（ポリアミド/ポリエーテル/ポリエステルブロックコポリマー）と、混合できる。本例において、上記で具体的に説明した式Ｉの化合物と、７０３３とを交互にＲｈｅｏＭｉｘ混合ボールに加え、そして２〜１０分間、１０〜２０ｒｐｍの速度および１９５〜２００℃の温度で、混合させた。次に、生じた化合物を、液体窒素中で１ｍｍメッシュスクリーンを通過する粒子に、冷凍粉砕（ｃｒｙｏｇｒｏｕｎｄ）した。
【００５４】
ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物は、次に、本明細書中にすでに記載したように、所望の形に加工できる。例えば、上記に記載した生じた化合物の粒子は、Ｃａｒｖｅｒ Ｐｒｅｓｓ（型３８８９.００２）を用いて１０,０００ｐｓｉ、２０５℃、３分間で、フィルムに形成され、約０.１ｍｍの厚さを有するフィルムを生成する。所望の形の混合物は、ポリマー中で架橋ポリマーハイブリッド前駆体の浸透したネットワークを有するポリマー複合マトリックスを生成させるために、次に架橋処理を受ける。そうした架橋処理の例は、ゾルゲル法を含む。
【００５５】
３つの反応：加水分解、アルコール縮合、および水縮合（ｗａｔｅｒ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）がゾルゲル法を記載するために一般的に使用される。ゾルゲル法の間に形成された浸透ネットワークの特徴および特性は、ｐＨ、温度および反応の時間、試薬濃度、触媒の性質および濃度、エージング温度および時間、および乾燥等の加水分解および縮合反応の速度に影響する多くの因子と関係できる。これらの因子を制御するとポリマーハイブリッド前駆体でできたゾルゲルで誘導される浸透ネットワークの構造および特性を、所望とおりに変化させることができる。
【００５６】
ゾルゲル法を通した本開示ためのポリマー複合マトリックスの調製方法は、（１）ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物（例えば、所望の形）と、（２）ゾルゲル反応が起こるという前提で、少なくとも１種のアルコールと触媒とを含む試薬の水性分散体または有機分散体またはゾルと、を混合させることを含む。
【００５７】
好適な触媒の例は、塩酸（ＨＣｌ）、アンモニア、酢酸、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、アミン、ＫＦ、およびＨＦ等の鉱酸を含む。さらに、加水分解反応の速度および程度は、酸または塩基触媒の強度および濃度によって、最も影響されることが観察された。一態様では、酸または塩基触媒の濃度は、０.０１Ｍから７Ｍまで変化できる。さらに、酸触媒条件下では、浸透ネットワークは、主として直鎖、または枝の絡みおよびさらなる枝の形成がゲル化を生じるランダム分枝鎖ポリマーを与え、浸透ネットワークの性質は、酸または塩基触媒の選択によって影響されることが可能である。他方では、塩基触媒条件下で誘導され浸透したネットワークの生成は、は、ゲル化の前に浸透せず、従って離散したクラスターとして挙動するさらに高度に分枝したクラスターを与えることができる。
【００５８】
好適なアルコール類の例は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、およびそれらの混合物等の無水アルコールを含む。好適なアルコール類は、約１ｗｔ％未満、特に約０.５ｗｔ％未満、または約０.１ｗｔ％未満の含水量を有する。他の成分と混和性であることができる他の有機溶媒（または溶媒の混合物）もまた、使用できる。
【００５９】
一態様では、ゾルゲル反応を受けて形成された材料は、ゾルゲル反応が起こるように、試薬（例えば、アルコールおよび／または水）が形成された材料に浸み込むことができる透過性を有することができる（すなわち、形成された材料は、液体またはガスが形成された材料を少なくとも部分的に浸透することができる気孔を有する）。本開示により、ゾルゲル反応は、液相および／またはガス相のいずれかにおける試薬と起こることができる。ゾルゲル反応の典型的な反応条件は、２０℃〜１００℃の温度範囲で生じることができる。他の温度範囲もまた可能である。
【００６０】
そうした方法は、例示的であるだけである。本開示は、式Ｉの化合物または式Ｉの化合物から誘導されたポリマー複合マトリックスの製造のために本明細書中に記載された方法によって限定されない。
【００６１】
本発明は、種々の具体的な実施形態を参照して記載され、そして例を参照して記載された。しかし、例および詳細な説明に示されたものを超えた、本発明の精神および範囲内にある本発明の基本的な主題多くの延長、変化、および改変があることが理解される。
【００６２】
本明細書中に引用した特許、特許文献、および出版物の完全な開示は、参照により、それぞれが個々に取り込まれたかのようにそれらの全てを取り込む。この開示の種々の改変および変更は、この開示の範囲および精神を離れることなく、当業者に明らかであろう。当然のことながら、この開示は、具体的に説明する態様および本明細書中で説明された例によって必要以上に限定されることを意図しない。そしてそうした例および態様は、開示の範囲のみで例として提供され、説明された請求項のみによって限定されることを意図する。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有機基および無機基の両方を有するポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体が、ポリマーに浸透ネットワークを形成可能であるポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物から調製されたポリマー複合マトリックスに関する。ポリマー複合マトリックスは、医療機器中で生体材料として有用である。
【背景技術】
【０００２】
生体材料の研究は、材料科学の多くの領域を含む。材料科学の範囲は、一般的に生体材料の意図された用途による。例えば、金属および合金が、整形外科、歯科および他の耐荷重性用途で使用され；セラミックは、それらの化学的不活性の性質またはそれら高い生体活性により使用され；ポリマーは、柔軟な組織の交換に使用され、そして多くの他の非構造的用途に使用される。
【０００３】
それらの用途にもかかわらず、生体材料は、多くの場合、固有の機械的特性と生体へのそれらの生物学的効果との間のバランスを保つために必要である。そのように生体材料は、多くの場合、生物学的活性（または不活性）、機械的強度、化学的耐久力等の特性範囲を示すために必要である。生体材料設計のこれらの面は、所与の状況および／または用途への、生体材料の功を奏した適用に重要である。複合技術の使用は、生物医学的材料の研究者が、多くの人々の生活の質を改善する約束を提供する広範な新規な生体複合材料を開発することを可能にした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
具体例では、ポリマーの耐久力と表面特徴（例えば、摩耗抵抗）との両方を改善することを目的として、ポリマーマトリックス中に、セラミックおよび／または金属性ナノ粒子を取り込むために、試みがなされてきた。しかし、セラミックおよび／または金属性ナノ粒子は、ベースのポリマー材料に加工されたりまたは混合された場合、集塊したり又は凝固したりする傾向がある。この問題に適した解決法が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、有機基および無機基の両方を有するポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体がポリマーに浸透するネットワークを形成可能であるポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物から調製されたポリマー複合マトリックスを提供する。加工ステップの間に混和性を保つために、本開示によるポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物を混合できる。本開示によるポリマーハイブリッド前駆体は、ポリマーの一部と非共有結合を形成可能な化学的連携部分を含むことができる。得られた、ポリマー中のポリマーハイブリッド前駆体の混合物は、所望の形に加工できる。ポリマーに浸透するポリマーハイブリッド前駆体で形成されたシラセキオキサン（ｓｉｌａｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）系ポリマーの架橋ネットワークを有するポリマー複合マトリックスを形成させるために、所望の形を有する生じた混合物は、ゾルゲル法を受けることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本明細書中で使用される場合、"混合物"は、お互いに固定された比率を有さないが、しかし、入り混じっている２種または３種以上の成分で形成された状態として定義でき、別個の存在を保つと考えられている。本明細書中で使用される場合、"混合すること"は、本開示のポリマーハイブリッド前駆体をポリマー中に均一に分配するために使用される工程、作業または技術と定義できる。言い換えれば、混合することは、混合物の不均一性を減少させる。そうした工程および／または技術の例は、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの組成物の不均一性を減少させる混合作業を含むがこれらに限られない。混合工程は、同種の生産物の生産となることができるが、多少異質である生産物はこの開示の範囲内である。
【０００７】
本開示のポリマー複合マトリックスは、生体材料としておよび／または医療機器における使用に好適であることができる。本開示のポリマーハイブリッド前駆体の架橋ネットワークのないポリマーと比較して、本開示のポリマー複合マトリックスは、圧縮強度、直径引っ張り強度、曲げ強度、破壊靱性、穿刺抵抗、硬度、（例えば、圧縮強度および直径引っ張り強度に特徴がある）耐摩耗性、耐久性、熱膨張、目視不透明、Ｘ線不透明、衝撃強度、化学的耐久性、電気伝導度、生体適合性、弾性率、有効期間、患者の安楽性、使いやすさ、ならびに構造的無欠陥性を含む医療機器用途ための重要な多くの特徴において優れた性能を示すことができる。
【０００８】
本明細書中に提供されるように、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物は、所望の形に形成できる。いったん形成されると、混合物中のポリマーハイブリッド前駆体は、ポリマー中に架橋ネットワークを形成するために、架橋を受けることができる。ポリマーハイブリッド前駆体は、ポリマーの一部と非共有結合を形成可能である化学的連携部分を含む。この相互作用は、そうした非共有結合の相互作用のない化合物で生じる場合がある集塊または凝固を生じずに、ポリマー複合マトリックスを形成させる前に、ポリマーハイブリッド前駆体がポリマーマトリックス中で（例えば、溶融および混合工程を通して分散して）混合されていることを可能にする。ポリマーマトリックス中で混合されたポリマーハイブリッド前駆体を所望の形への加工において、ゾルゲル法は、ポリマーのマトリックスに浸透するポリマーハイブリッド前駆体を有する架橋ネットワークを形成させるために使用できる。
【０００９】
本明細書中で使用される場合、"ポリマー複合マトリックス"および／または"複数のポリマー複合マトリックス"は、ポリマーおよび任意の所望のフィラーおよび／または助剤に浸透する本開示のポリマーハイブリッド前駆体から生成されるシラセキノキサン系ポリマーの少なくとも部分的に架橋したネットワークを含むポリマーをいう。ポリマーハイブリッド前駆体およびポリマーはそれぞれ、本明細書中で既に述べたように、ポリマー複合マトリックスの成分が分散することを可能にする非共有結合を形成可能な化学的連携部分を含む。本開示のポリマー複合マトリックスは、本明細書中に記載されるように、複数部分のまたは単一部分の組成物であることができる。
【００１０】
さらに、本開示のポリマー複合マトリックスは、体液および組織中で実質的に不溶性であることができ、そして体の中もしくは体の上に配置されか、または体液もしくは組織に接触するように設計され、そして組み立てられていることに、さらに特徴があることができる。理想的には、ポリマー複合マトリックスは、生物学的に安定であり、生体に適合し、そして血液凝固、組織死、腫瘍形成、アレルギー反応、異物反応（拒絶）または炎症反応等の体内における反応を起こさず；意図された目的の機能に必要な強度、弾性、透過性および可撓性等の物理的特性を有し；生成、加工および殺菌可能であり；そして体内にインプラントされるかまたは体と接触し続ける間、物理的特性および機能を実質的に保つであろう。"生体適合性"材料が体から拒絶されないものである一方で、"生物学的に安定な"材料は、体によって分解されないものである。
【００１１】
本明細書中で使用される場合、"医療機器"は、それらの作業の過程で血液もしくは他の体液および／または組織と接触する表面を有するデバイスと定義できる。これは、例えば、血液酸素供給器、血液ポンプ、血液センサー、血液供給用チューブ、および患者に戻される血液と接触するその同類のもの、などの手術で使用する体外デバイスを含むことができる。これはまた、代用血管、ステント、電気刺激導線、心臓系で使用される弁（例えば、心臓弁）、矯正装置、カテーテル、カテーテルシャフトの構成部分、フィルター、ガイドワイヤー、シャント、センサー、膜、バルーン、髄核用再配置デバイス、蝸牛または中耳インプラント、眼内レンズ、そうしたデバイスのための被膜、およびその同類のもの等の移植可能デバイスを含むことができる。
【００１２】
本開示のポリマーおよびポリマー複合マトリックス中に混合されたポリマーハイブリッド前駆体は、医療機器、および非医療機器で使用できる。既に述べたように、これらは医療機器内で使用でき、そして生体材料として好適である。医療機器の例を本明細書中に挙げる。非医療機器の例は、発泡体、絶縁体、衣類、履き物、塗料、被膜、接着剤、および建築構造用材料、その他を含む。
【００１３】
本明細書中で使用される場合、"非共有結合"を生成可能な化学的連携部分は、ファンデルワールス、静電、および／または水素結合力による非結合相互作用を可能にする化学結合を形成可能である連携を含む。例えば、"非共有結合"を形成可能な化学的連携部分は、ウレタン連携、アミド連携、エステル連携、およびそれらの組み合わせ等の水素結合を形成できるものを含むがこれらに限られない。
【００１４】
本明細書中で使用される場合、"有機基"の語は、本開示の目的のために、脂肪族基、環状基、または脂肪族基と環状基との組み合わせ（例えば、アルカリールおよびアラルキル基）として分類される炭化水素基を意味するために使用される。本開示に関連して、この開示のポリマーハイブリッド前駆体のために好適な有機基は、ポリマー複合マトリックスの生成に干渉しないものである。
【００１５】
本開示に関連して、"脂肪族基"の語は、飽和または不飽和の直鎖または分枝鎖の炭化水素基を意味する。この用語は、例えば、アルキル（例えば、"一価の"基と考えられている−ＣＨ３）（または−ＣＨ２−等の鎖の中にある場合"二価の"基と考えられているアルキレン）、アルケニル（または鎖の中にある場合アルケニレン）、およびアルキニル（または鎖の中にある場合アルキニレン）基を包含するために使用される。"アルキル基"の語は、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｔ−ブチル、アミル、ヘプチル、ドデシル、オクタデシル、２−エチルヘキシル、およびその同類のものを含む飽和の直線（すなわち、直鎖）の、環状（すなわち、脂環式）の、または分枝した一価の炭化水素基を意味する。"アルケニル基"の語は、ビニル基等の１種または２種以上のオレフィン不飽和基（すなわち、炭素炭素二重結合）を有する不飽和の、直鎖または分枝鎖の一価炭化水素基を意味する。"アルキニル基"の語は、１種または２種以上の炭素炭素三重結合を有する不飽和の、直鎖または分枝鎖の一価の炭化水素基を意味する。"環状基"の語は、脂環式基、芳香族基、または複素環基として分類される閉環炭化水素基を意味する。"脂環式基"の語は、脂肪族基を有するものに類似する特性を有する環状炭化水素基を意味する。"芳香族基"または"アリール基"の語は、単核または多核芳香族炭化水素基を意味する。これらの炭化水素基は、官能基の形態であることができるヘテロ原子で置換可能である。"ヘテロ原子"の語は、炭素以外の元素（例えば、フッ素、窒素、酸素、硫黄、塩素等）を意味する。
【００１６】
この開示中で使用されるある用語の議論および記載を単純化する手段として、"基"および"部分"の語は、置換を可能にするまたは置換できる化学的種と、置換をあまり可能にしないまたはあまり置換できない化学種とを区別するために使用される。従って、"基"の語が化学的置換基を記載するために使用される場合、記載された化学材料は、非置換基および例えば鎖中に非過酸化Ｏ,Ｎ,Ｓ,Ｓｉ、またはＦ原子を有する基、およびカルボニル基または他の従来の置換基を含む。"部分"の語が化合物、連携または置換基を記載するために使用される場合、非置換の化学材料のみが含まれることを意図とする。例えば、"アルキル基"の語句はまた、メチル、エチル、プロピル、ｔ−ブチル、およびその同類のもの等の純粋な開鎖飽和炭化水素アルキル置換基だけでなく、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルスルホニル、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アミノ、カルボキシル等の該技術分野で知られている置換基をさらに有するアルキル置換基を含むことも意図する。従って、"アルキル基"は、エーテル基、ハロアルキル、ニトロアルキル、カルボキシアルキル、ヒドロキシアルキル、スルホアルキル等を含む。他方では、"アルキル部分"の語句は、メチル、エチル、プロピル、ｔ−ブチル、およびその同類のもの等の純粋な開鎖飽和炭化水素アルキル置換基のみの包含に限られる。
【００１７】
本明細書中で使用される場合、"ａｎ"、"ｔｈｅ"、"１種または２種以上の、"および"少なくとも１種の"の語は、置き換え可能で使用され、そして内容が明確に記載されない限り、複数の指示対象を含む。特に規定しない限り、すべての科学的および技術上の用語は、それらに関係する分野で普通に使用されるのと同じ意味を有すると理解される。本発明の目的のためには、さらなる具体的な語が記載を通して定義される。
【００１８】
本開示は、ポリマーの一部と非共有結合を形成できる化学的連携部分を有する少なくとも１種のシラセキノキサン系ポリマーを含むポリマーハイブリッド前駆体に関する。本明細書中で使用される場合、シラセキノキサン系ポリマーは、ケイ素原子が３つの酸素原子に結合し、そして、本明細書に記載のゾルゲル法を受けた後で、酸素原子が２つのケイ素原子に結合する化合物を含む。これらの化合物式（式Ｉ）のようである：
［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚ
【００１９】
式中、それぞれのＲ１,Ｒ２およびＲ３は、同一または相違する（すなわち、独立している）有機基であることができる。そうした有機基の例は、直鎖または分枝鎖のアルキル基、直鎖または分枝鎖のアルキレン基を含み、それぞれのＲ１,Ｒ２およびＲ３は、任意選択的に有機基の鎖中、または官能基にあるようなペンダント中に存在できるヘテロ原子を含む。ＸおよびＺは、それぞれ独立して０または１であり；ｍは、１〜１８であり；そしてｑは、１〜２００である。ＹおよびＹ'は、ポリマーの一部分と非共有結合を形成できる化学的連携部分であり、ここで、ＹおよびＹ’は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｚ＝１であり、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ＝０且つｚ＝１であり、
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−、ここで、ｚ＝１であり、
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ＝ｌであり；ならびに、
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］２、ここで、ｚ＝０である、
からなる群からともに選択される。
【００２０】
一態様では、本明細書中で既に述べた、式Ｉの化合物の数平均分子量が１種または２種以上のポリマーとの、その後の溶融処理を可能にするために好適であるように、ｍ、ｘ、およびｑの値、ならびにＲ１,Ｒ２およびＲ３基が選択される。
【００２１】
一態様では、それぞれのＲ１は、独立して、窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖のアルキレン基である。ヘテロ原子は、Ｒ１またはそこからのペンダントの骨格中にあることができ、そしてそれらは官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されている保護されていないに関わらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒ１は、ヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、それぞれのＲ１は、独立して、１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキレン基である。さらなる態様では、それぞれのＲ１は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキレン基である。他の態様において、それぞれのＲ１は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ４）アルキレン基（例えば、エチレン、ｎ−プロピレン、イソプロピレン、またはブチレン）である。ある例では、Ｒ１はＣ３アルキレン基（プロピレンまたはイソプロピレン）である。
【００２２】
他の態様では、ｍ＝１の場合、ｑ＝１およびｘ＝０であり、そしてＲ１は、ポリプロピレン、ポリウレタン。フルオロポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）、ポリエステル、ポリエチレン、ポリビニルクロライド、ポリアミド、およびポリイミドからなる群から選択できる。
【００２３】
一態様では、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖のアルキル基である。ヘテロ原子は、Ｒ２および／またはＲ４またはそこからのペンダントの骨格中にあることができ、そしてヘテロ原子は官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されているかまたは保護されていないかにかかわらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒ２および／またはＲ４は、ヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖アルキル基である。さらなる態様では、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキル基である。他の態様において、それぞれのＲ２およびＲ４は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ４）アルキル基（例えば、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、またはブチル）である。ある例では、Ｒ２およびＲ４は、それぞれＣ２アルキル基である。
【００２４】
一態様では、それぞれのＲ３は、独立して、窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖アルキレン基である。ヘテロ原子は、Ｒ３の骨格またはそこからのペンダント中にあることができ、そしてヘテロ原子は官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されているかまたは保護されていないに関わらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒ３はヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、それぞれのＲ３は、独立して、１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキレン基である。さらなる態様では、それぞれのＲ３は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキレン基である。他の態様において、それぞれのＲ３は、独立して、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ４）アルキレン基（例えば、エチレン、ｎ−プロピレン、イソプロピレン、またはブチレン）である。ある例では、Ｒ３は、Ｃ３アルキレン基（プロピレンまたはイソプロピレン）である。
【００２５】
本明細書中の式からわかるように、Ｒ１,Ｒ２、およびＲ３は、任意の１つの分子内で変化できる。例えば、それぞれのＲ１,Ｒ２、およびＲ３がそれぞれの［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚ基内で同一または相違することに加えて、（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ基は任意の一分子内で同一または相違することができる。
【００２６】
あるポリマーハイブリッド前駆体は、本明細書中に記載されているが、ポリマー中でポリマーハイブリッド前駆体の混合物を生成するために使用されるポリマーハイブリッド前駆体、および本開示のポリマー複合マトリックスは、非共有結合を形成可能な化学的連携部分を形成できる化学的基を有する広範な化合物から形成できる。例えば、式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体の調製方法は、本明細書中にすでに記載したように、（１）式（式ＩＩ）ＲＯｆ−（Ｃ＝Ｏ）ｉ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ（Ｃ＝Ｏ）ｎ−Ｏｅ−Ｒの少なくとも１種の化合物と、（２）式Ｉ：[（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３]Ｚ−Ｙ−[（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ]ｑ−Ｙ'−[Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３]Ｚのポリマーハイブリッド前駆体を生成するために反応できる式（式ＩＩＩ）（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）の少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物との混合を含む。
【００２７】
式ＩＩの化合物では、ｉ、ｎ、ｘ、ｅおよびｆは、それぞれ独立して、０または１であり；それぞれのＲは、独立して、Ｈ、アミン（例えば、第１級アミンおよび／または第２級アミン）、イソシアネート、または有機基であり、Ｒ１は、本明細書中にすでに記載したように、有機基であり、ｍは、１〜１８であり、そして本明細書中にすでに記載したようにｑは、１〜２００である。式ＩＩＩの化合物では、Ｒ２およびＲ３は、本明細書中にすでに記載したように、それぞれ独立して、有機基である。それぞれのＡは、独立して、ヒドロキシル（−ＯＨ）、イソシアネート、アミン（例えば、第１級アミンおよび／または第２級アミン）、またはｉ、ｎ、ｅおよびｆの値に基づいて選択され、そしてＲのために選択された基に基づいて選択されたエポキシ化合物である。
【００２８】
一態様では、Ｒが有機基の場合、Ｒは窒素、酸素、リン、硫黄、およびハロゲン等のヘテロ原子を任意選択的に含む直鎖または分枝鎖のアルキル基であることができる。ヘテロ原子は、Ｒまたはそこからのペンダントの骨格中にあることができ、そしてヘテロ原子は官能基を形成できる。そうしたヘテロ原子含有基（例えば、官能基）は、保護されているかまたは保護されていないかに関わらず、例えば、アルコール、カルボニル、エーテル、アセトキシ、エステル、アルデヒド、アクリレート、アミン、アミド、イミン、イミド、およびニトリルを含む。一態様では、Ｒは、ヘテロ原子を含まない。さらなる態様では、Ｒは１８以下の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキル基である。さらなる態様では、Ｒは、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ１８）アルキル基である。他の態様において、Ｒは、直鎖または分枝鎖の（Ｃ２〜Ｃ８）アルキル基（例えば、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチル）である。ある例では、ＲはＣ２のアルキル基である。
【００２９】
ポリマーハイブリッド前駆体の例は、式ＩＩＩのアミン含有化合物から調製できる、ここで、Ａは、第１級アミン（−ＮＨ２）または第２級アミン（−（ＮＨ）−Ｒ）のいずれかであり、そして式ＩＩの化合物は、化学的連携部分ためのアミドを生成させるために、式ＩＩＩのアミン基と反応性である、酸等の少なくとも１つの官能基を有する。さらなる態様では、化学的連携部分ためのイミドを生成させるために、式ＩＩＩの化合物上のアミン基と式ＩＩの化合物上の無水物基とを反応させられるであろう。あるいは、化学的連携部分のためにウレイレンを作るために、式ＩＩＩの化合物上のアミン基と、式ＩＩの化合物上のイソシアネート基とを反応させられるであろう。
【００３０】
さらに、ポリマーハイブリッド前駆体は、化学的連携部分のためのエステルを生成させるために、式ＩＩＩのヒドロキシル含有化合物と、式ＩＩＩのヒドロキシル基と反応性の、酸等の少なくとも１種の官能基を有する式ＩＩの化合物と、から調製できる。あるいは、ポリマーハイブリッド前駆体は、化学的連携部分のために、カルベニウムイオンおよび／またはアルカニウムイオン等の１種または２種以上のカルボカチオン種を有する化合物を生成させるために、式ＩＩ（例えば、Ｒは、アミンである）のアミン含有化合物と、式ＩＩのアミン基と反応性である、Ａのためのエポキシ化合物等の少なくとも１つの官能基を有する式ＩＩＩの化合物とから調製できる。例えば、式ＩＩＩ中で基Ａは、
式ＩＩのアミン基と反応性である
【化１】
等のエポキシ構造を有することができる。
【００３１】
ポリマーハイブリッド前駆体はまた、式ＩＩＩの化合物から調製できる、ここでＡは、イソシアネート基であり、そして式ＩＩの化合物は、式Ｉ中の化学的連携部分、ＹおよびＹ’のためのウレタンおよび／または尿素を生成させるために、アルコールおよび／または第１（すなわち、−ＮＨ２）または第２級アミン（すなわち、−（ＮＨ）−Ｒ）等の式ＩＩＩのイソシアネート基と反応性である少なくとも１つの官能基を有する。
【００３２】
ある例では、ウレタンおよび／または尿素連携を含有する式（式Ｉ）［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｘ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］ｘ（式中、ＹおよびＹ'は、ウレタンおよび／または尿素連携を提供する）のポリマーハイブリッド前駆体は、式ＩＩＩ（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）のイソシアネートを含有する化合物を使用して製造される。しかし、当然のことながら、例えばポリエステル、ポリエーテル、およびポリカーボネートポリオールを含む種々のポリオールおよび／またはポリアミンを使用できる。さらに、ポリオールおよびポリアミンは、（脂環式を含む）脂肪族もしくは複素環化合物を含む芳香族、またはそれらの組み合わせであることができる。
【００３３】
式ＩＩの化合物としての使用に好適なポリオールは、ポリアルキレンオキサイド（例えば、ポリエチレンオキサイドおよびポリブチレンオキサイド）、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（例えば、"ＰＯＬＹＭＥＧ（書評）"または"Ｔｅｒａｔｈａｎｅ（商標）"の指定商標で販売されているＰＴＭＥＧ）、ポリカプロラクトンジオール、およびポリエステルポリオール（例えば、ジカルボン酸とジオールとのエステル化で得られたヒドロキシル末端ポリエステル）を含む。
【００３４】
式Ｉのウレタンまたは尿素連携を含有するポリマーハイブリッド前駆体の調製に好適な式ＩＩＩ（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）のイソシアネート含有化合物の例は、典型的には脂肪族の、モノイソシアネート、ジイソシアネートおよびトリイソシアネート、またはそれらの組み合わせである。イソシアネート基に加えて、それらの化合物は、典型的に生体材料中で使用されるビウレット、尿素、アロファネート、ウレチジンジオン（ｕｒｅｔｉｄｉｎｅ ｄｉｏｎｅ）（すなわち、イソシアネート二量体）、およびイソシアヌレート等の他の官能基を含むことができる。ある例では、イソシアネートを含有するメタロイドアルコキシドは、３−（トリエトキシシリル）プロピルイソシアネート（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）であることができる。
【００３５】
本開示は、本開示のポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物の生成方法をさらに提供する。一態様では、混合物の生成方法は、ポリマーの中へ式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体を分配し、取り込ませ、混合させる工程を含むことができる。好適な混合工程の例は、バッチミキサー、連続ミキサー、固定ミキサー、およびとりわけ（１軸のまたは２軸の）スクリュー押出機の使用を含むが、これらに限られない。驚くほど、本開示のポリマーハイブリッド前駆体は、有意な熱的劣化なしに、単独でまたはポリマーとのいずれかで、溶融できる。
【００３６】
本明細書中にすでに記載したように、ポリマーハイブリッド前駆体は、互いに混和されることを可能にするポリマーと、非共有結合を生成できる化学的連携部分を含む。この混和性は、本明細書中に提供されたポリマーハイブリッド前駆体と、ポリマーとの非共有結合性相互作用がなければ可能ではないであろう。
【００３７】
ポリマーハイブリッド前駆体のポリマーに対するパーセンテージ（ｗｔ％）は、約０.０１％〜１０％、約１％〜１０％、約１％〜５％または約５％〜１０％であることができる。
【００３８】
ポリマーハイブリッド前駆体と、ポリマーとの混合物は、ペレット化され、および／または所望の形に形成可能である。一態様では、混合物は、ブロー成形、射出成形、押し出し、キャスティング、コーティングおよび紡糸の群から選択される成形工程を通して、所望の形に形成できる。次に、所望の成形品は、本開示のポリマー複合マトリックスを生成させるために、ポリマーハイブリッド前駆体を架橋させる処理を受ける。
【００３９】
式Ｉ［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］ｚのポリマーハイブリッド前駆体は、本明細書中にすでに記載したように、単独でまたは他の前駆体化合物（例えば、少なくとも１種のシラセキノキサン系ポリマー）と、シラセキノキサン系ポリマーの架橋ネットワークを生成できる。
【００４０】
あるポリマーハイブリッド前駆体が、本明細書中に記載されているが、本開示の浸透ネットワークは、式Ｉの広範なポリマーハイブリッド前駆体から生成できる。例えば、ポリマー複合マトリックスの生成方法は、続いてポリマーハイブリッド前駆体の架橋を受けることができる混合物を生成させるために、（１）式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体と、（２）ポリマーとの混合物を生成させることを含む。
【００４１】
ポリマーに浸透する生じた架橋ポリマーハイブリッド前駆体は、生じたポリマー複合マトリックスに、機械的特性および表面的特性の両者を提供できる。本開示のポリマー複合マトリックスは、有機ポリマーの利点（可撓性、低密度性、強靱性、成形性）と、セラミック（強度、係数等）の優れた機械的特性および熱的特性とを組み合わせることができる。一態様では、架橋ポリマーハイブリッド前駆体のないポリマーと比較して、ポリマー複合マトリックスが、より大きい摩耗抵抗、より大きい湿潤性、および／または複合材料に放射線不透過性を加えることといった特性を有するようにポリマーハイブリッド前駆体を、さらに選択できる。
【００４２】
一態様では、ポリマー複合マトリックスは、例えば、ゾルゲル法を通して形成されたシラセキノキサン系ポリマー（例えば、本明細書中に記載されたポリマーハイブリッド前駆体）の架橋ネットワークを含む。一態様では、架橋ネットワークは、ポリマー複合マトリックスを生成させるために、ポリマー中に浸透する。ゾルゲル誘導ポリマー複合マトリックスが、生体材料により優れた特徴を与えることができることが、驚くべきことに見いだされた。さらに、ゾルゲル誘導ポリマー複合マトリックスが、無機含有化合物（例えば、本開示のポリマーハイブリッド前駆体）が、従来可能であったより高いレベルでポリマー中に取り込まれることを可能にすることを、驚くべきことに見出した。
【００４３】
ゾルゲル法は、例えば、"Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ"（Ｂｒｉｎｋｅｒら、 Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ,１９９０）中に一般的に記載される。本明細書中で使用される場合、"ゾルゲル"とは、コロイド懸濁液（ｓｏｌ）の形成を通した無機ネットワークの発生と、連続相（ゲル）中でネットワークを生成させるためのゾルのゲル化とを含む、式Ｉのポリマーハイブリッド前駆体で形成されたシラセキノキサン系ポリマーの架橋ネットワークの生成方法をいう。
【００４４】
ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマー複合マトリックスの生成において、広範なポリマーを本開示で使用できる。混合物およびポリマー複合マトリックス中での使用に好適なポリマーは、生物学的環境での使用に好適さを与える充分な強度、加水分解安定性、および非毒性を有するものを含むことができる。ポリマーハイブリッド前駆体が混合される本開示のポリマーは、コポリマー、ランダム、交互、ブロック、スターブロック、セグメント化コポリマー（すなわち、任意のポリマー鎖上に、多様な、硬質および軟質領域またはセグメントの両者を有する）、またはそれらの組み合わせ（例えば、分子のある部分が交互であり、そしてある部分がランダムである）であることができる。さらに、本開示のポリマーは、直鎖、分枝鎖、または架橋されていることができる。
【００４５】
本開示によるポリマー複合マトリックスの生成に好適なポリマーは、非共有結合の生成能力を有する化学的連携部分をさらに含むが、これらに限られない。そうしたポリマーの例は、ウレタン、エステル、アミド、イミド、尿素、カーボネート、スルホン、エーテル、および／またはホスホネート連携、またはそれらの組み合わせを有するものを含む。そうしたポリマーの例は、とりわけ、ポリアミド（ナイロン）、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、および／またはポリエステルを含む。
【００４６】
さらに、本開示によるポリマー複合マトリックスの生成に好適なポリマーは、硬質および軟質セグメントの両方を含むことができる。本明細書中で使用される場合、"硬質"セグメントは、使用温度で結晶（すなわち、規則領域を有する）または使用温度より上のガラス転移点を有するアモルファス（すなわち、ガラス質）のいずれかであるものであり、そして"軟質"セグメントは、使用温度より下のガラス転移点を有するアモルファス（すなわち、ゴム状）であるものである。典型的には、硬質セグメントは、相当な強度およびより高い弾性率をポリマーに加える。同様に、軟質セグメントは、可撓性およびより低い弾性率を加えるが、しかし、例えば歪んだ結晶化を受ける場合、特に強度を与えることができる。ポリマーは、硬質かつ剛質から柔軟かつしなやかまで変化できる。ある例では、ポリマーは、エラストマーである。"エラストマー"は、その元の長さの約２倍に伸ばされ、そして開放するとほぼその元の長さまで戻ることができるポリマーである。
【００４７】
好適なポリマーは、本明細書中に記載したポリマーハイブリッド前駆体と混合および／または溶融処理するために、好適な粘度および分子量を有することができる。本明細書中に記載されたポリマーに加えて、開示のポリマー複合マトリックスはまた、種々の添加物を含むことができる。これらは、抗酸化剤、着色剤、処理用滑剤、安定剤、イメージングエンハンサー、フィラー、およびその同類のものを含むことができる。
【００４８】
本開示はまた、医療機器で使用できるポリマー、および医療機器で使用できるポリマーで形成された生体材料を形成するために使用されるポリマーおよび化合物を提供する。
【００４９】
追加の添加物はまた、金属アルコキシドＭ（ＯＲ２）ｎ,（式中、ｎの値は金属Ｍの酸化状態による）を含むことができるがこれらに限られない。一態様では、金属アルコキシドは、ゾルゲル法の前に、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物に取り込まれることができる。Ｍは、２,４,５,８,９,１３,１４および１５族からなる金属の群から選択できる。例えば、Ｍは、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｂａ、Ａｌ、Ｔａ、およびＳｒからなる金属の群から選択できる。次に、生じるポリマー複合マトリックス性質を変更するために、金属アルコキシド等の添加物の添加を、ゾルゲル法で使用できる。
【００５０】
ポリマーハイブリッド前駆体、ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物、およびポリマー複合マトリックスの調製方法がまた、提供される。これは、典型的にはポリマーの一部と非共有結合を生成できる化学的連携部分（例えば、ＹおよびＹ'）を生成する末端キャッピング反応を通して起こる。
【００５１】
典型的なエンドキャッピング反応では、本明細書中に記載されたように、エンドキャッピング反応の化学的および熱安定性を制御するために、式ＩＩの化合物、および式ＩＩＩの少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物を、好適な溶媒、および任意選択的に添加物の存在下で混合する。好適な溶媒の例は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を含む。好適な添加物の例は、モノフェニルトリエトキシシラン（ＭＰＨ）を含む。反応は、典型的には還流条件（例えば、２０〜８０℃の温度範囲）下で、不活性雰囲気（例えば、窒素下）中において、反応が完了するまで充分な時間の間起こる。
【００５２】
そうした反応の例は、還流させたブタノール（１５ｍｌ）と、３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（２０ｍｌ）とを、窒素下、一定攪拌しながら２時間反応させることを含む。過剰のブタノールを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を、４５℃の真空オーブン中で２４時間乾燥させた。さらなる例では、ＴＨＦ（１０ｍＬ）中で還流したテラタン（Ｔｅｒａｔｈａｎｅ：商標）２５０（１０.４ｇ）と３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（１８.５ｍｌ）とを、窒素下で３日間、一定の攪拌をしながら反応させた。次に、ＴＨＦを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を６２℃の真空オーブンで２４時間乾燥させた。さらなる例では、ＴＨＦ（１０ｍＬ）中で還流したテトラタン（商標）６５０（１５.６８ｇ）と、３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（１０.１ｍｌ）とを窒素下で２日間、一定の定数攪拌をしながら反応させた。次に、ＴＨＦを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を、６２℃の真空オーブンで２４時間乾燥させた。さらなる例では、ＴＨＦ（１０ｍＬ）で還流させたテトラタン（商標）１０００（２０.６８ｇ）と、３−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート（８.９ｍｌ）とを窒素下で２０時間一定の攪拌をしながら反応させた。次に、ＴＨＦを除去し、そして生じた式Ｉの化合物を、６２℃の真空オーブン中で２４時間乾燥させた。
【００５３】
次に、本明細書中にすでに記載したように、式Ｉの化合物と１種または２種以上のポリマーとを混合させた。例えば、上記で具体的に説明した式Ｉの化合物は、５〜１５質量％で、ＲｈｅｏＭｉｘ混合ボールとＲｈｅｏｃｏｒｄ基本ユニットを有するＴｈｅｒｍｏ Ｈａａｋｅ ＰｏｌｙＬａｂ Ｍｉｘｅｒ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ中において、ＰＥＢＡＸ７０３３（ポリアミド/ポリエーテル/ポリエステルブロックコポリマー）と、混合できる。本例において、上記で具体的に説明した式Ｉの化合物と、７０３３とを交互にＲｈｅｏＭｉｘ混合ボールに加え、そして２〜１０分間、１０〜２０ｒｐｍの速度および１９５〜２００℃の温度で、混合させた。次に、生じた化合物を、液体窒素中で１ｍｍメッシュスクリーンを通過する粒子に、冷凍粉砕（ｃｒｙｏｇｒｏｕｎｄ）した。
【００５４】
ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物は、次に、本明細書中にすでに記載したように、所望の形に加工できる。例えば、上記に記載した生じた化合物の粒子は、Ｃａｒｖｅｒ Ｐｒｅｓｓ（型３８８９.００２）を用いて１０,０００ｐｓｉ、２０５℃、３分間で、フィルムに形成され、約０.１ｍｍの厚さを有するフィルムを生成する。所望の形の混合物は、ポリマー中で架橋ポリマーハイブリッド前駆体の浸透したネットワークを有するポリマー複合マトリックスを生成させるために、次に架橋処理を受ける。そうした架橋処理の例は、ゾルゲル法を含む。
【００５５】
３つの反応：加水分解、アルコール縮合、および水縮合（ｗａｔｅｒ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）がゾルゲル法を記載するために一般的に使用される。ゾルゲル法の間に形成された浸透ネットワークの特徴および特性は、ｐＨ、温度および反応の時間、試薬濃度、触媒の性質および濃度、エージング温度および時間、および乾燥等の加水分解および縮合反応の速度に影響する多くの因子と関係できる。これらの因子を制御するとポリマーハイブリッド前駆体でできたゾルゲルで誘導される浸透ネットワークの構造および特性を、所望とおりに変化させることができる。
【００５６】
ゾルゲル法を通した本開示ためのポリマー複合マトリックスの調製方法は、（１）ポリマーハイブリッド前駆体とポリマーとの混合物（例えば、所望の形）と、（２）ゾルゲル反応が起こるという前提で、少なくとも１種のアルコールと触媒とを含む試薬の水性分散体または有機分散体またはゾルと、を混合させることを含む。
【００５７】
好適な触媒の例は、塩酸（ＨＣｌ）、アンモニア、酢酸、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド、アミン、ＫＦ、およびＨＦ等の鉱酸を含む。さらに、加水分解反応の速度および程度は、酸または塩基触媒の強度および濃度によって、最も影響されることが観察された。一態様では、酸または塩基触媒の濃度は、０.０１Ｍから７Ｍまで変化できる。さらに、酸触媒条件下では、浸透ネットワークは、主として直鎖、または枝の絡みおよびさらなる枝の形成がゲル化を生じるランダム分枝鎖ポリマーを与え、浸透ネットワークの性質は、酸または塩基触媒の選択によって影響されることが可能である。他方では、塩基触媒条件下で誘導され浸透したネットワークの生成は、は、ゲル化の前に浸透せず、従って離散したクラスターとして挙動するさらに高度に分枝したクラスターを与えることができる。
【００５８】
好適なアルコール類の例は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、およびそれらの混合物等の無水アルコールを含む。好適なアルコール類は、約１ｗｔ％未満、特に約０.５ｗｔ％未満、または約０.１ｗｔ％未満の含水量を有する。他の成分と混和性であることができる他の有機溶媒（または溶媒の混合物）もまた、使用できる。
【００５９】
一態様では、ゾルゲル反応を受けて形成された材料は、ゾルゲル反応が起こるように、試薬（例えば、アルコールおよび／または水）が形成された材料に浸み込むことができる透過性を有することができる（すなわち、形成された材料は、液体またはガスが形成された材料を少なくとも部分的に浸透することができる気孔を有する）。本開示により、ゾルゲル反応は、液相および／またはガス相のいずれかにおける試薬と起こることができる。ゾルゲル反応の典型的な反応条件は、２０℃〜１００℃の温度範囲で生じることができる。他の温度範囲もまた可能である。
【００６０】
そうした方法は、例示的であるだけである。本開示は、式Ｉの化合物または式Ｉの化合物から誘導されたポリマー複合マトリックスの製造のために本明細書中に記載された方法によって限定されない。
【００６１】
本発明は、種々の具体的な実施形態を参照して記載され、そして例を参照して記載された。しかし、例および詳細な説明に示されたものを超えた、本発明の精神および範囲内にある本発明の基本的な主題多くの延長、変化、および改変があることが理解される。
【００６２】
本明細書中に引用した特許、特許文献、および出版物の完全な開示は、参照により、それぞれが個々に取り込まれたかのようにそれらの全てを取り込む。この開示の種々の改変および変更は、この開示の範囲および精神を離れることなく、当業者に明らかであろう。当然のことながら、この開示は、具体的に説明する態様および本明細書中で説明された例によって必要以上に限定されることを意図しない。そしてそうした例および態様は、開示の範囲のみで例として提供され、説明された請求項のみによって限定されることを意図する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（式ＩＩ）ＲＯｆ−（Ｃ＝Ｏ）ｉ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ（Ｃ＝Ｏ）ｎ−Ｏｅ−Ｒの少なくとも１種の化合物を用意すること、
式中、ｉ、ｎ、ｘ、ｅおよびｆは、それぞれ独立して、０または１であり、それぞれ
のＲは、独立して、Ｈ、アミン、イソシアネート、または有機基であり、Ｒ１は、有
機基であり、ｍは、１〜１８であり；そしてｑは、１〜２００である；
式（式ＩＩＩ）（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）の少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物を用意すること、
式中、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、有機基であり；Ａは、独立して、ヒド
ロキシル、イソシアネート、アミン、またはエポキシ化合物である；ならびに
次のポリマーハイブリッド前駆体を生成させるために、該式ＩＩＩの少なくとも１種の化合物と、該式ＩＩの少なくとも１種の化合物とを反応させること：
式：（式Ｉ）（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−［（Ｒ１）ｍ］ｑ−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３、式中、Ａが、アミンである場合；ｆ、ｉ、ｎおよびｅは、１であり；ｘは０であり、そしてＲは、Ｈである；
（式Ｉ）（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３、式中、Ａが、ヒドロキシルである場合；ｆ、ｉ、ｎ、およびｅは、１であり、そしてＲは、Ｈである；
（式Ｉ）（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３、式中、Ａが、−（ＮＲ４）Ｈである場合；ｆ、ｉ、ｎおよびｅは０であり；Ｒ４は有機基またはＨであり、そしてＲは、イソシアネートである；および
（式Ｉ）［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−Ｏ−ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−］２−Ｎ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］２、式中、Ａが、エポキシ化合物である場合；ｆ、ｉ、ｎ、およびｅは、０であり；そしてＲは、アミンである；
を含んで成る、ポリマーハイブリッド前駆体の調製方法。
【請求項２】
それぞれのＲ,Ｒ２およびＲ４が、独立して、（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が、独立して、（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキレン基である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｍおよびｑが、１であり；ｘが、０であり、そしてＲ１が、ポリプロピレン、ポリウレタン、フルオロポリマー、ポリエステル、ポリエチレン、ポリビニルクロライド、ポリアミド、およびポリイミドからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法により生成されたポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項５】
式（式Ｉ）［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ]ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの少なくとも１種のポリマーハイブリッド前駆体を用意すること、
式中、ｘおよびｚは、それぞれ独立して、０または１であり；ｍは１〜１８であり；
そしてｑは１〜２００であり；Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して有機基で あり；そしてＹおよびＹ１は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ=Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ=Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ＝０且つ
ｚ=ｌであり；
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ=Ｏ）−およびＹ'＝−（Ｃ=Ｏ）−、ここで、ｚ=ｌであり；
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ=１、そして
Ｒ４は有機基またはＨである；および、
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ ２）３］２、ここで、ｚ=０である、
からなる群から共に選択される；ならびに、
該式Ｉの少なくとも１種の化合物と基Ｙと化学的に結合できる官能基を有するポリマーとの混合物を生成させること；
を含んでなる、ポリマー複合マトリックスの調製方法。
【請求項６】
Ｒ２が（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が、独立して、（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキレン基である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ｍおよびｑが１であり；ｘが０であり、そしてＲ１が、ポリプロピレン、ポリウレタン、フルオロポリマー、ポリエステル、ポリエチレン、ポリビニルクロライド、ポリアミド、およびポリイミドからなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
該ポリマーの該官能基が、該基Ｙと非共有結合を生成可能な化学的連携部分である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
該式Ｉの少なくとも１種の化合物とポリマーとの混合物を生成させることが、該ポリマー中に該式Ｉの少なくとも１種の化合物を分散させるために、該式Ｉの少なくとも１種の化合物と、該ポリマーを混合させることを含む、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
式Ｉの少なくとも１種の化合物と、該ポリマーの該混合物とを所望の形に加工することを含む、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ゾルゲル法を使用して該ポリマーに、式Ｉの少なくとも１種の化合物を含む架橋ネットワークを生成させることを含む、請求項５〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物を含むポリマーハイブリッド前駆体、
式中、ｘおよびｚは、それぞれ独立して、０または１であり；ｍは１〜１８であり；
そしてｑは１〜２００であり；Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して有機基で
あり；そしてＹおよびＹ'は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ＝０且
つｚ＝ｌであり；
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−、ここで、ｚ＝ｌであり；
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ＝１であり、
ならびに
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（Ｒ２ ）３］２、ここで、ｚ＝０である、
からなる群から共に選択される。
【請求項１３】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物が、式（式ＩＩ）ＲＯｆ−（Ｃ＝Ｏ）ｊ−[（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ（Ｃ＝Ｏ）ｎ−Ｏｅ−Ｒの少なくとも１種の化合物、および式（式ＩＩＩ）（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）の少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物、
式中、ｉ、ｎ、ｘ、ｅおよびｆは、それぞれ独立して、０または１であり；それぞれ
のＲは、独立して、Ｈ、アミン、イソシアネート、または有機基であり；それぞれの
Ｒ１,Ｒ２、およびＲ３は、独立して、有機基であり、ｍは１〜１８であり；そして ｑは１〜２００であり；そしてＡは、独立して、ヒドロキシル、イソシアネート、ア
ミン、またはエポキシ化合物である、
から誘導される、請求項１２に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１４】
Ｒ２が（Ｃｌ〜Ｃ８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が独立して、（Ｃｌ〜Ｃ８）アルキレン基である、請求項１２〜１３のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１５】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］４−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物が、有意な熱的劣化なしに溶融できる、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１６】
該ポリマーハイブリッド前駆体が、該ポリマーの一部と非共有結合できる化学的連携部分を含み、混合物を生成させるために、該ポリマーハイブリッド前駆体を、ポリマー中で混合可能である、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１７】
該ポリマー中で混合された該ポリマーハイブリッド前駆体が、ブロー成形、射出成形、押し出し、キャスティング、コーティングおよび紡糸の群から選択される成形工程を通して形成可能である、請求項１６に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１８】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物が、ゾルゲル法を使用して、該ポリマーに浸透する架橋ネットワークを形成できる、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１９】
請求項１２〜１８のいずれか一項に記載された、該ポリマーハイブリッド前駆体から調製された医療機器。
【請求項２０】
ゾルゲル法を通して形成されたシラセキノキサン系ポリマーの架橋ネットワークと、ポリマーの一部と化学的に結合できる化学的連携部分を有する該シラセキノキサン系ポリマーとを含んで成る、ポリマー複合マトリックス、
ここで、該ポリマーおよび該シラセキノキサン系ポリマーの該架橋ネットワークは、該ポリマー複合マトリックスを形成する。
【請求項２１】
該シラセキノキサン系ポリマーの該化学的連携部分が、該ポリマーの該一部と非共有結合を形成できる、請求項２０に記載のポリマー。
【請求項２２】
該シラセキノキサン系ポリマーの該化学的連携部分が、該ポリマーの該一部と共有結合を形成できる、請求項２０に記載のポリマー。
【請求項２３】
該架橋ネットワークの該シラセキノキサン系ポリマーが、該ゾルゲル法で式（式Ｉ）[（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３]ｚ−Ｙ−[（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ]ｑ−Ｙ'−[Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３]Ｚ
式中、ｍは１〜１８であり、そしてｑは１〜２００であり；Ｒ１,Ｒ２およびＲ３は 、
それぞれ独立して、有機基であり；ｘおよびｚは、それぞれ独立して、０または１で
あり；そしてＹおよびＹ'は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｚ＝
１であり；
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ=０且
つｚ=ｌであり；
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ=Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−、ここで、ｚ=ｌであり；
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ=１であり、
そしてＲ４は有機基またはＨである；ならびに
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］２ 、ここで、ｚ=０である、
からなる群からともに選択され、Ｙは、該ポリマーの一部と化学的に結合できる化学 的連携部分である、
の少なくとも１種のポリマーハイブリッド前駆体を使用して形成される、請求項２２に記載のポリマー。
【請求項２４】
Ｒ２が、（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が、独立して、（Ｃ１〜Ｃ８）アルキレン基である、請求項２３に記載のポリマー。
【請求項２５】
該シラセキノキサン系ポリマーの化学的連携部分と化学的に結合できる該ポリマーの部分が、ウレタン連携、エステル連携、アミド連携、イミド連携、尿素連携、およびそれらの組み合わせの群から選択される、請求項２０〜２４のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項２６】
該ポリマーが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、およびポリエステルの群から選択される、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項２７】
請求項２０〜２６のいずれか一項に記載の該ポリマーを含む生体材料。
【請求項２８】
請求項２０〜２７のいずれか一項に記載のポリマーを含む医療機器。
【請求項１】
式（式ＩＩ）ＲＯｆ−（Ｃ＝Ｏ）ｉ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ（Ｃ＝Ｏ）ｎ−Ｏｅ−Ｒの少なくとも１種の化合物を用意すること、
式中、ｉ、ｎ、ｘ、ｅおよびｆは、それぞれ独立して、０または１であり、それぞれ
のＲは、独立して、Ｈ、アミン、イソシアネート、または有機基であり、Ｒ１は、有
機基であり、ｍは、１〜１８であり；そしてｑは、１〜２００である；
式（式ＩＩＩ）（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）の少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物を用意すること、
式中、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、有機基であり；Ａは、独立して、ヒド
ロキシル、イソシアネート、アミン、またはエポキシ化合物である；ならびに
次のポリマーハイブリッド前駆体を生成させるために、該式ＩＩＩの少なくとも１種の化合物と、該式ＩＩの少なくとも１種の化合物とを反応させること：
式：（式Ｉ）（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−［（Ｒ１）ｍ］ｑ−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３、式中、Ａが、アミンである場合；ｆ、ｉ、ｎおよびｅは、１であり；ｘは０であり、そしてＲは、Ｈである；
（式Ｉ）（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３、式中、Ａが、ヒドロキシルである場合；ｆ、ｉ、ｎ、およびｅは、１であり、そしてＲは、Ｈである；
（式Ｉ）（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３、式中、Ａが、−（ＮＲ４）Ｈである場合；ｆ、ｉ、ｎおよびｅは０であり；Ｒ４は有機基またはＨであり、そしてＲは、イソシアネートである；および
（式Ｉ）［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３−Ｏ−ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−］２−Ｎ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］２、式中、Ａが、エポキシ化合物である場合；ｆ、ｉ、ｎ、およびｅは、０であり；そしてＲは、アミンである；
を含んで成る、ポリマーハイブリッド前駆体の調製方法。
【請求項２】
それぞれのＲ,Ｒ２およびＲ４が、独立して、（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が、独立して、（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキレン基である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｍおよびｑが、１であり；ｘが、０であり、そしてＲ１が、ポリプロピレン、ポリウレタン、フルオロポリマー、ポリエステル、ポリエチレン、ポリビニルクロライド、ポリアミド、およびポリイミドからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法により生成されたポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項５】
式（式Ｉ）［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ]ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの少なくとも１種のポリマーハイブリッド前駆体を用意すること、
式中、ｘおよびｚは、それぞれ独立して、０または１であり；ｍは１〜１８であり；
そしてｑは１〜２００であり；Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して有機基で あり；そしてＹおよびＹ１は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ=Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ=Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ＝０且つ
ｚ=ｌであり；
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ=Ｏ）−およびＹ'＝−（Ｃ=Ｏ）−、ここで、ｚ=ｌであり；
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ=１、そして
Ｒ４は有機基またはＨである；および、
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ ２）３］２、ここで、ｚ=０である、
からなる群から共に選択される；ならびに、
該式Ｉの少なくとも１種の化合物と基Ｙと化学的に結合できる官能基を有するポリマーとの混合物を生成させること；
を含んでなる、ポリマー複合マトリックスの調製方法。
【請求項６】
Ｒ２が（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が、独立して、（Ｃｌ〜Ｃ１８）アルキレン基である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ｍおよびｑが１であり；ｘが０であり、そしてＲ１が、ポリプロピレン、ポリウレタン、フルオロポリマー、ポリエステル、ポリエチレン、ポリビニルクロライド、ポリアミド、およびポリイミドからなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
該ポリマーの該官能基が、該基Ｙと非共有結合を生成可能な化学的連携部分である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
該式Ｉの少なくとも１種の化合物とポリマーとの混合物を生成させることが、該ポリマー中に該式Ｉの少なくとも１種の化合物を分散させるために、該式Ｉの少なくとも１種の化合物と、該ポリマーを混合させることを含む、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
式Ｉの少なくとも１種の化合物と、該ポリマーの該混合物とを所望の形に加工することを含む、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ゾルゲル法を使用して該ポリマーに、式Ｉの少なくとも１種の化合物を含む架橋ネットワークを生成させることを含む、請求項５〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物を含むポリマーハイブリッド前駆体、
式中、ｘおよびｚは、それぞれ独立して、０または１であり；ｍは１〜１８であり；
そしてｑは１〜２００であり；Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して有機基で
あり；そしてＹおよびＹ'は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ＝０且
つｚ＝ｌであり；
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−、ここで、ｚ＝ｌであり；
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ＝１であり、
ならびに
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（Ｒ２ ）３］２、ここで、ｚ＝０である、
からなる群から共に選択される。
【請求項１３】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物が、式（式ＩＩ）ＲＯｆ−（Ｃ＝Ｏ）ｊ−[（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ（Ｃ＝Ｏ）ｎ−Ｏｅ−Ｒの少なくとも１種の化合物、および式（式ＩＩＩ）（Ｒ２Ｏ）３Ｓｉ（Ｒ３−Ａ）の少なくとも１種のアルコキシシラン含有化合物、
式中、ｉ、ｎ、ｘ、ｅおよびｆは、それぞれ独立して、０または１であり；それぞれ
のＲは、独立して、Ｈ、アミン、イソシアネート、または有機基であり；それぞれの
Ｒ１,Ｒ２、およびＲ３は、独立して、有機基であり、ｍは１〜１８であり；そして ｑは１〜２００であり；そしてＡは、独立して、ヒドロキシル、イソシアネート、ア
ミン、またはエポキシ化合物である、
から誘導される、請求項１２に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１４】
Ｒ２が（Ｃｌ〜Ｃ８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が独立して、（Ｃｌ〜Ｃ８）アルキレン基である、請求項１２〜１３のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１５】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］Ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］４−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物が、有意な熱的劣化なしに溶融できる、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１６】
該ポリマーハイブリッド前駆体が、該ポリマーの一部と非共有結合できる化学的連携部分を含み、混合物を生成させるために、該ポリマーハイブリッド前駆体を、ポリマー中で混合可能である、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１７】
該ポリマー中で混合された該ポリマーハイブリッド前駆体が、ブロー成形、射出成形、押し出し、キャスティング、コーティングおよび紡糸の群から選択される成形工程を通して形成可能である、請求項１６に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１８】
式［（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３］ｚ−Ｙ−［（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ］ｑ−Ｙ’−［Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］Ｚの化合物が、ゾルゲル法を使用して、該ポリマーに浸透する架橋ネットワークを形成できる、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のポリマーハイブリッド前駆体。
【請求項１９】
請求項１２〜１８のいずれか一項に記載された、該ポリマーハイブリッド前駆体から調製された医療機器。
【請求項２０】
ゾルゲル法を通して形成されたシラセキノキサン系ポリマーの架橋ネットワークと、ポリマーの一部と化学的に結合できる化学的連携部分を有する該シラセキノキサン系ポリマーとを含んで成る、ポリマー複合マトリックス、
ここで、該ポリマーおよび該シラセキノキサン系ポリマーの該架橋ネットワークは、該ポリマー複合マトリックスを形成する。
【請求項２１】
該シラセキノキサン系ポリマーの該化学的連携部分が、該ポリマーの該一部と非共有結合を形成できる、請求項２０に記載のポリマー。
【請求項２２】
該シラセキノキサン系ポリマーの該化学的連携部分が、該ポリマーの該一部と共有結合を形成できる、請求項２０に記載のポリマー。
【請求項２３】
該架橋ネットワークの該シラセキノキサン系ポリマーが、該ゾルゲル法で式（式Ｉ）[（Ｒ２Ｏ）３−Ｓｉ−Ｒ３]ｚ−Ｙ−[（Ｒ１）ｍ−Ｏｘ]ｑ−Ｙ'−[Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３]Ｚ
式中、ｍは１〜１８であり、そしてｑは１〜２００であり；Ｒ１,Ｒ２およびＲ３は 、
それぞれ独立して、有機基であり；ｘおよびｚは、それぞれ独立して、０または１で
あり；そしてＹおよびＹ'は、
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｚ＝
１であり；
Ｙ＝−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−、ここで、ｘ=０且
つｚ=ｌであり；
Ｙ＝−Ｏ−（Ｃ=Ｏ）−およびＹ’＝−（Ｃ＝Ｏ）−、ここで、ｚ=ｌであり；
ＹおよびＹ’＝−（ＮＲ４）−（Ｃ＝Ｏ）−（ＮＨ）−、ここで、ｚ=１であり、
そしてＲ４は有機基またはＨである；ならびに
ＹおよびＹ’＝−Ｎ−［ＣＨ２−（ＣＨＯＨ）−ＣＨ２−Ｏ−Ｒ３−Ｓｉ−（ＯＲ２）３］２ 、ここで、ｚ=０である、
からなる群からともに選択され、Ｙは、該ポリマーの一部と化学的に結合できる化学 的連携部分である、
の少なくとも１種のポリマーハイブリッド前駆体を使用して形成される、請求項２２に記載のポリマー。
【請求項２４】
Ｒ２が、（Ｃ１〜Ｃ８）アルキル基であり、そしてそれぞれのＲ１およびＲ３が、独立して、（Ｃ１〜Ｃ８）アルキレン基である、請求項２３に記載のポリマー。
【請求項２５】
該シラセキノキサン系ポリマーの化学的連携部分と化学的に結合できる該ポリマーの部分が、ウレタン連携、エステル連携、アミド連携、イミド連携、尿素連携、およびそれらの組み合わせの群から選択される、請求項２０〜２４のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項２６】
該ポリマーが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、およびポリエステルの群から選択される、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項２７】
請求項２０〜２６のいずれか一項に記載の該ポリマーを含む生体材料。
【請求項２８】
請求項２０〜２７のいずれか一項に記載のポリマーを含む医療機器。
【公表番号】特表２００９−５２１５６４（Ｐ２００９−５２１５６４Ａ）
【公表日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４７４７７（Ｐ２００８−５４７４７７）
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４８５７４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０７５７６６
【国際公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願人】（５００３３２８１４）ボストン サイエンティフィック リミテッド (627)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４８５７４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０７５７６６
【国際公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願人】（５００３３２８１４）ボストン サイエンティフィック リミテッド (627)
【Ｆターム（参考）】
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