医療用材料
【課題】次世代の先端医療用具や人工臓器の開発のために、タンパク質や血球などの生体成分との相互作用がないなどの優れた生体適合性を有する生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物および前記生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料を提供すること。
【解決手段】式（Ｉ）：
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および二重結合１個及び有機基を有するアルケン化合物で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物、および前記生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料。
【解決手段】式（Ｉ）：
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および二重結合１個及び有機基を有するアルケン化合物で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物、および前記生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用材料に関する。さらに詳しくは、生体適合性ポリマーからなる被膜を有する、カテーテル、ガイドワイヤー、人工血管、血液透析膜、内視鏡などの医療材料および前記被膜に好適に使用しうる医療用被膜形成樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、臨床で使用されているポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ナイロン、ポリ塩化ビニルなどの医療用材料は、単に工業用樹脂材料を医療用に転用したものである。したがって、これらの医療用材料は、血液適合性が十分であるとはいえず、血液との接触に伴うタンパク質の表面吸着が原因で血栓が発生するおそれがある。このように血栓が発生した場合、血流を停止させたり、生成した血栓が血流とともに移動し、肺血栓症、脳血栓症、心筋梗塞、静脈炎などの合併症を引き起こすおそれがある。
【０００３】
したがって、これらの医療材料を実際に用いる場合には、一般に抗血液凝固剤が併用されているが、抗血液凝固剤を使用した場合には、肝臓障害、出血時間の延長、アレルギー反応などの様々な副作用を生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、これらの課題を解決するために、リン脂質の極性基であるホスホコリルコリンを高分子鎖の側鎖に有するポリ２−メタクリロリルオキシエチルホスホコリン(以下、ＭＰＣポリマーという)が用いられた医療材料が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
ＭＰＣポリマーは、生体膜と同じ両性型のリン脂質を有することから、生体適合性に優れ、その表面に血漿タンパク質が吸着せず、血小板の粘着や活性化などを誘発しないという利点があると解されている。
【０００６】
しかし、ＭＰＣポリマーを構成している２−メタクリロリルオキシエチルホスホコリン(以下、ＭＰＣという)は、その調製のために煩雑な操作を有し、しかもその純度を高めることが困難であるとともに、生成した結晶が短時間で潮解するという欠点があるため、その取り扱いが不便であることなどが影響して、合成高分子化合物としては比較的高価である。
【０００７】
これに対して、比較的安価でかつ容易に大量に調製することができる化合物として、グリシン型の両性基を持つＮ−(メタ)アクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン(以下、ＣＭＢという)が提案されている（例えば、特許文献３〜５参照）。しかし、両性型リン脂質系ポリマーの生体適合性は、広く知られているが、その他の両性型官能基を有する合成高分子化合物の生体適合性は、知られていない。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５４−６３０２５号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９５１２号公報
【特許文献３】特開平９−９５４７４号公報
【特許文献４】特開平９−９５５８６号公報
【特許文献５】特開平１１−２２２４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、次世代の先端医療用具や人工臓器の開発のために、タンパク質や血球などの生体成分との相互作用がないなどの優れた生体適合性を有する生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物および前記生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
（１）式（Ｉ）：
【００１１】
【化１】
【００１２】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【００１３】
【化２】
【００１４】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物、および
（２）式（Ｉ）：
【００１５】
【化３】
【００１６】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【００１７】
【化４】
【００１８】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料
に関する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物および前記生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料は、タンパク質や血球などの生体成分との相互作用がないなどの優れた生体適合性を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、式（Ｉ）で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン（以下、ＣＭＢという）１〜１００重量％および式（II）で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させることによって調製することができる。
【００２１】
本発明の医療用被膜形成樹脂組成物には、ＣＭＢが用いられている。ＣＭＢからなるポリマーは、その表面に存在する水のクラスターが保持されており、タンパク質や血小板の吸着が極めて少ないという利点がある。したがって、本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、ＣＭＢが用いられていることから、生体適合に優れた被膜を素材に与えることができる。
【００２２】
ＣＭＢは、例えば、特開平９−９５４７４号公報、特開平９−９５５８６号公報、特開平１１−２２２４７０号公報などに記載されている方法により、容易に高純度で調製することができる。
【００２３】
モノマー組成物におけるＣＭＢの含有量は、１〜１００重量％である。モノマー組成物におけるＣＭＢの含有量は、生体適合性を高める観点から、１重量％以上、好ましくは５重量％以上、さらに好ましくは１０重量％以上である。また、式(II)で表される重合性モノマーを使用することにより、耐水性、生体成分吸着性、剛性、加工性、成形性などの所望の物性を十分に発現させる観点から、モノマー組成物におけるＣＭＢの含有量は、好ましくは９９重量％以下、より好ましくは９５重量％以下、さらに好ましくは９０重量％以下である。
【００２４】
式（II）で表される生体適合性を有する生体適合性の高い重合性モノマーにおいて、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す。Ｒ２が示す有機基の代表例としては、−ＣＯＯＲ３基（Ｒ３は炭素数１〜２２のアルキル基を示す）、−ＣＯＯ−Ｒ４−ＯＨ基（Ｒ４は炭素数１〜４のアルケニル基を示す）、−ＣＯＮＲ５Ｒ６基（Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示す）、−ＯＣＯ−Ｒ７基（Ｒ７はメチル基またはエチル基を示す）、式(III):
【００２５】
【化５】
【００２６】
（式中、Ｒ８は炭素数３〜５のアルキレン基を示す）で表される基、式(IV):
【００２７】
【化６】
【００２８】
（式中、Ｒ９は炭素数２〜９のアルキル基、Ｒ１０は水素原子またはメチル基）で表される基などが挙げられる。
【００２９】
Ｒ２の中では、−ＣＯＯ−Ｒ４−ＯＨ基、−ＣＯＮＲ５Ｒ６基、−ＣＯＯＲ３基および式(III)で表される基は、生体適合性の観点から好ましい。
【００３０】
式(II)で表される重合性モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ｎ−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ｔ−ブチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸エチルカルビトール、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシブチル、Ｎ−メチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−エチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−プロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−オクチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、スチレン、イタコン酸メチル、イタコン酸エチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム等の単官能モノマー、１，４−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、１，９−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、２−ｎ−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミド、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの多官能モノマーなどが挙げられ、これらのモノマーは、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
【００３１】
式(II)で表される重合性モノマーの中では、生体適合性の観点から、ブチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなどが好ましい。
【００３２】
モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、得られる医療用被膜形成組成物が使用される生体部位、使用目的などによって異なるので、一概には決定することができない。通常、得られる生体適合性ポリマーの親水性、耐水性、生体成分吸着性、剛性、加工性、成形性などに応じて適宜決定することが好ましい。
【００３３】
モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、０〜９９重量％である。モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、生体適合性を高める観点から、９９重量％以下、好ましくは９５重量％以下、より好ましくは９０重量％以下である。また、式(II)で表される重合性モノマーを使用することにより、耐水性、生体成分吸着性、剛性、加工性、成形性などの所望の物性を十分に発現させる観点から、モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、好ましくは１重量％以上、より好ましくは５重量％以上、さらに好ましくは１０重量％以上である。
【００３４】
なお、モノマー組成物がＣＭＢのみで構成される場合には、得られる重合体は、ＣＭＢの単独重合体であり、モノマー組成物がＣＭＢおよび式(II)で表される重合性モノマーで構成される場合には、得られる重合体は、ＣＭＢと式(II)で表される重合性モノマーとの共重合体となる。
【００３５】
生体適合性ポリマーは、例えば、溶媒として水または有機溶媒を用いた溶液重合法により、モノマー組成物を重合させることによって調製することができる。より詳しくは、所定量のＣＭＢおよび式(II)で表される重合性モノマーを含有するモノマー組成物を精製水または有機溶媒に溶解させ、得られた溶液を攪拌しながら、該溶液に重合開始剤を添加し、不活性ガス雰囲気中でモノマー組成物を重合させることによって得ることができる。
【００３６】
前記有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのアルキルエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物、ｎ−ヘキサンなどの脂肪族炭化水素化合物、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素化合物、酢酸メチル、酢酸エチルなどの酢酸エステルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００３７】
溶液重合に用いられるモノマー組成物の溶液におけるモノマー組成物の濃度は、重合の操作性などを考慮して、１０〜８０重量％程度であることが好ましい。
【００３８】
重合の際には、重合開始剤を用いることが好ましい。重合開始剤としては、特に限定がないが、例えば、アゾイソブチロニトリル、アゾイソ酪酸メチル、アゾビスジメチルバレロニトリル、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどのアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤などをはじめ、ベンゾフェノン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ベンゾケトン誘導体、フェニルチオエーテル誘導体、アジド誘導体、ジアゾ誘導体、ジスルフィド誘導体などの光重合開始剤などが挙げられる。重合開始剤の量は、通常、モノマー組成物１００重量部に対して０．０１〜５重量部程度であることが好ましい。
【００３９】
重合の際には、必要に応じて連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、ラウリルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオグリセロールなどのメルカプタン基を有する化合物や次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどの無機塩などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。連鎖移動剤の量は、通常、モノマー組成物１００重量部に対して０．０１〜１０重量部程度であることが好ましい。
【００４０】
モノマー組成物の重合温度は、用いられる重合開始剤の種類によって異なるので一概には決定することができないが、通常、重合開始剤の１０時間半減期温度とすることが好ましい。重合時間は、未反応モノマーが残存するのを回避する観点から、２時間以上、好ましくは２〜２４時間程度であることが望ましい。モノマー組成物の重合は、不活性ガスの雰囲気中で行うことができる。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられる。
【００４１】
なお、反応系内における未反応モノマーの有無は、ガスクロマトグラフィーなどの一般的な分析方法にて確認することができる。
【００４２】
かくして、モノマー組成物を重合させることにより、生体適合性ポリマーを得ることができる。得られた生体適合性ポリマーは、限外濾過膜などを用いて分画し、必要により常法で洗浄することにより、回収することができる。
【００４３】
得られた生体適合性ポリマーの重量平均分子量は、製造時の取扱い性および生成物の加工性の観点から、好ましくは５００〜２００万、より好ましくは１０００〜１００万である。
【００４４】
本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、生体適合性ポリマーを含有する。医療用被膜形成樹脂組成物は、１種または２種以上の生体適合性ポリマーで構成されていてもよく、必要により、本発明の目的が阻害されない範囲内で、他のポリマーが含まれていてもよい。また、さらに、塗布を容易に行うことができるようにするために、前記有機溶媒が含まれていてもよい。
【００４５】
本発明の生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物を用いて生体適合性ポリマーからなる被膜を形成する方法は、特に限定されず、例えば、医療用被膜形成樹脂組成物を基材に、塗布、スプレー、蒸着などの方法によって被膜を形成する方法、重合前のモノマー組成物と重合開始剤とを混合した液体を基材に塗布した後、熱や光でモノマー組成物を重合させ、被膜を形成する方法などが挙げられる。
【００４６】
前記基材を構成する素材の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリ(メタ)アクリルアミド誘導体、ポリスルホン、ポリカーボネート、セルロース、セルロース誘導体、ポリシリコーン、ガラス、セラミック、金属などが挙げられる。これらの素材は、それぞれ単独でまたは２種以上を組合せて用いることができる。
【００４７】
本発明の生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料の例としては、医薬品、医薬部外品、医療用具としてはドラッグデリバリーシステム材、ｐＨ調整剤、成形補助材、包装材、人工血管、血液透析膜、カテーテル、コンタクトレンズ、血液フィルター、血液保存パック、人工臓器などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００４８】
次に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００４９】
実施例１
Ｎ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン２３４ｍｇおよびビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバモイルメチル）ベンジルアミドエチルサルファイド］１３．６ｍｇからなるモノマー組成物に、光重合開始剤としてテトラエチルチラウムジスルフィド１１．９ｍｇを添加した後、メタノール２．５ｍＬおよびテトラヒドロフラン１ｍＬの混合溶媒に溶解させ、得られた溶液に窒素ガスを１５分間通した後、２５℃の温度で窒素ガス雰囲気中で４時間紫外線を照射することにより、モノマー組成物を光重合させた。
【００５０】
次に、限外濾過膜(分画分子量３０００〜１００００)で分画し、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した（収量４５ｍｇ）。得られた重合体の重合度および重量平均分子量を１Ｈ−ＮＭＲによって調べたところ、その重合度は２３．１であり、重量平均分子量は５５００であった。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果は以下の通りである。
【００５１】
1H-NMR(400MHz, D2O):1.08(t, m, 3H, 2H, -CH3, -CH2-), 2.21(m, 2H, -CH2-), 3.38(t, 2H, 3H, N-CH2-, N-CH3), 3.70(m, 2H, 2H, N-CH2-, -CH2-COOH), 4.76(d, 2H,O-CH2-), 7.2-7.8(m, 4H, -Ph-)
【００５２】
実施例２
ＣＭＢ５．０ｇにエタノール２５ｍＬを加え、重合開始剤として２，２−アゾビスイソブチロニトリル７０．８ｍｇおよび連鎖移動剤として２−メルカプトエタノール０．１５ｍＬを加えて７０℃で２４時間重合させた後、濃縮し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量１０００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量３．６ｇ)。得られた重合体の重量平均分子量をゲルパーミエイションクロマトグラフィー(移動相：０．５％臭化リチウム含有０．１Ｍ臭化ナトリウム水溶液)で調べたところ、１１４００であった。
【００５３】
実施例３
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＣＭＢとＢＭＡとの混合物２．２３ｍＬ(ＣＭＢ／ＢＭＡの重合比：４５／５５)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．６ｇ)。得られた重合体の重量平均分子量をゲルパーミエイションクロマトグラフィー(移動相：臭化ナトリウム水溶液)で調べたところ、１７８００であった。
【００５４】
実施例４
実施例２において、ＣＭＢ２．６０ｇの代わりに、ＣＭＢとＢＭＡとの混合物２．６９ｍＬ(ＣＭＢ／ＢＭＡの重合比：３４／６６)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらにメタノールに溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、ｎ−ヘキサンにて析出、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量２．７ｇ)。
【００５５】
実施例５
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＣＭＢ３．２８ｇとＢＭＡ２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、ｎ−ヘキサンにて析出、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量２．４ｇ)。
【００５６】
比較例１
実施例１において、ＣＭＢ２３４ｍｇの代わりに、メタクリル酸(以下、ＭＡＡという)２３４ｍｇを用いた以外は、実施例１と同様にして重合体を得た。得られた重合体の重合度および重量平均分子量を１Ｈ−ＮＭＲによって調べたところ、その重合体の重合度は１６であり、重量平均分子量は２７００であった。
【００５７】
比較例２
実施例２との比較のために、ポリエチレンスルホン酸ナトリウム(重量平均分子量：２２００)を用いた。
【００５８】
比較例３
実施例２との比較のために、ポリ−Ｌ−リジン臭化水素(重量平均分子量：２７００)を用いた。
【００５９】
比較例４
実施例２との比較のために、ポリエチレングリコール(重量平均分子量：２０００)を用いた。
【００６０】
比較例５
実施例２との比較のために、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン(重量平均分子量：２３００)を用いた。
【００６１】
比較例６
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、２−メタクリロイルオキシエチルホスホコリルベタイン（以下、ＭＰＣという）２．６８ｇとＢＭＡ３．３４ｍＬ(ＭＰＣ／ＢＭＡの重合比：３４．１／６５．９)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらにメタノールに溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、エーテルにて析出し、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６２】
比較例７
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（以下、ＭＯＥＴＡＣという）１．９２ｇとＢＭＡ３．３４ｍＬ(ＭＯＥＴＡＣ／ＢＭＡの重合比：２８／７２)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらにメタノールに溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、エーテルにて析出し、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６３】
比較例８
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＢＭＡ２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６４】
比較例９
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、メチルメタクリレート(以下、ＭＭＡという)２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６５】
比較例１０
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、２−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下、ＨＥＭＡという)２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、エーテル中に投入し、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量１．４g)。
【００６６】
比較例１１
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＭＡＡ１．０ｍＬとＢＭＡ４．４４ｍＬ(ＭＡＡ／ＢＭＡの重合比：３６／６４)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．８ｇ)。
【００６７】
実験例１
次に、実施例１および比較例１で得られた重合体からなる自己組織化単分子膜のサイクリック・ボルタモメトリーを調べた。
【００６８】
より具体的には、電極として、金電極(ＡＵＥ６．０×１．６ｍｍ；ＢＡＳ)をアルミナ粉で磨いた後、この金電極に超音波洗浄器(Sine社製、品番：Sine Sonic 150)にて超音波を３０秒間照射した。この操作を数回繰り返した後、サイクリック・ボルタモグラム[ポテンシオ・スタット：北斗電工(株)製、品番：ＨＡ−３０１]、ファンクショナル・ジェネレーター[北斗電工(株)製、品番：ＨＡ−１０４]、電流および交流−直流変換器[エプソン社製、品番：ＰＣ−４８６ＳＥ]を用い、０．１Ｎ硫酸水溶液または０．５Ｎ水酸化カリウム水溶液に電極を浸漬して電圧を印加した。なお、０．１Ｎ硫酸水溶液を用いた場合、−０．４〜１．５Ｖの電圧を印加し、０．５Ｎ水酸化カリウム水溶液を用いた場合、０〜−１．５Ｖの電圧を印加した。
【００６９】
次に、金電極の表面を洗浄した後、その金電極を０．５Ｍ塩化カリウムおよび５ｍＭヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムを含有する水溶液に浸漬し、掃引速度１０ｍＶ／ｓおよび印加電圧０．６〜−０．３Ｖでサイクリック・ボルタモグラムを調べ、ヘキサシアノ鉄（III）酸カリウムの酸化還元電位の差が６５ｍＶ以下になっていることを確認した後、この金電極を用いた。
【００７０】
実施例１および比較例１で得られた材料の水溶液１ｍｇ／ｍＬに前記金電極を２４時間浸漬した後、精製水で数回洗った。
【００７１】
実施例１および比較例１で得られた材料を修飾した金電極を１ｍＭヒドロキノン(以下、ＨＱという)および０．１Ｍ硫酸ナトリウムを含み、ｐＨが７．０の１０ｍＭリン酸緩衝液を用いて、タンパク質の非特異吸着を観察した。
【００７２】
牛血清アルブミン（ＢＳＡ、ｐI：４．８、６６ｋＤ）またはリゾチーム（ｐI：１０．９、１．４ｋＤ）をｐＨ７．０の１０ｍＭリン酸緩衝液に溶かし、タンパク質溶液（１ｍｇ／ｍＬ）とした。タンパク質溶液浸漬前に、ＨＱ溶液中でサイクリック・ボルタモグラムを調べ、ＨＱの酸化還元電位の差(以下、ΔＥｐという)を計測した。その後、タンパク質溶液に浸漬し、一定時間ごとに引き上げて、精製水で数回濯いだ後、ＨＱ溶液でサイクリック・ボルタモグラムを測定した。
【００７３】
浸漬後のΔＥｐからタンパク質に浸漬する前のΔＥｐを差し引き、その値をｄΔＥｐの値とした。自己組織化単分子膜の表面上にタンパク質などの吸着がない場合には、吸着質以外に酸化還元物質の移動を妨げるものがないため、ｄΔＥｐの値は、０ｍＶとなる。また、自己組織化単分子膜上の環境が非特異吸着などにより変化したとき、酸化還元物質の移動が妨げられるので、ｄΔＥｐの値は増加する。このことを利用して、タンパク質の非特異吸着などを観測した。その結果を図１〜２に示す。
【００７４】
図１は、実験例１における牛血清アルブミンの非特異的吸着の評価結果（ｄΔEｐ）を示す。図１に示された結果から、単分子膜が形成されていない金電極を用いた場合(図１中のBare Au)および比較例１では、ｄΔEｐの値が増加したのに対し、実施例１のｄΔEｐの値は０に近く、ほとんど変化しないことがわかる。このことから、実施例１による生体適合材料からなる自己組織化単分子膜が形成された金電極は、その表面へのタンパク質の吸着量が少ないので、生体適合に優れていることがわかる。
【００７５】
図２は、実験例１におけるリゾチームの非特異的吸着の評価結果（ｄΔEｐ）を示す。図２に示された結果から、単分子膜が形成されていない金電極を用いた場合(図２中のBare Au)および比較例１ではｄΔEｐの値が増加しているのに対し、実施例１による生体適合性材料からなる自己組織化単分子膜が形成された金電極はその表面へのタンパク質の吸着量が少ないので、ｄΔEｐの値がほとんど増加せず、生体適合性に優れていることがわかる。
【００７６】
実験例２
実施例２〜３および比較例２〜５で得られた材料のラマン分光法による水のＯ−Ｈ伸縮振動を測定した。より具体的には、実施例３〜４および比較例２〜５で得られた各材料の１０重量％水溶液を用いてラマン分光法により、水のＯ−Ｈ伸縮振動を測定した。その結果を表１に示す。なおラマン分光法における測定条件ならびに表１中のＮ値およびNcorr値の測定方法は、以下のとおりである。
【００７７】
[ラマン分光法における測定条件]
ラマン分光測定機：ジャスコ社製、品番：ＮＲ−１１００
光源：Ａｒ＋レーザー
波長：４８８ｎｍ
光量：２００ｍＷ
リソリューション：５ｃｍ−１
【００７８】
[Ｎ値およびNcorr値の測定方法]
溶媒の相互作用による好ましくない位置および配向のため、水分子の水素結合の網目からＯ−Ｈ振動が排除される可能性をＰｄで示す。Ｐｄは、式：
Ｐｄ＝（Ｃｗ−Ｃｘ）÷Ｃｗ
(式中、Ｃｗは水固有のＯ−Ｈ振動強度、Ｃｘは溶液のＯ−Ｈ振動強度を示す)
によって求められる。
【００７９】
Ｎ値は、ポリマーの１モノマー単位あたりの水の水素結合の網目構造に導入された水素結合の欠陥の数を示す。Ｎ値は、式：
Ｎ値＝Ｐｄ÷Ｆｘ
(式中、Ｐｄは前記と同じ。Ｆｘは、Ｏ−Ｈ１個あたりのモノマーの数を示す)
によって求められる。
【００８０】
Ｃ値は、集団的なＯ-Ｈ伸縮振動の相対強度を示す。純水に対するＣ値（Ｃｗ）は完全な氷に対するＣ値（Ｃｉｃｅ）よりも小さいので、Ｎ値は、このファクターによって補正され、Ｎ値の補正値であるNcorr値が与えられる。Ncorr値は、式：
Ncorr値＝（Ｃｗ÷Ｃｉｃｅ）×Ｎ値
によって求められる。
【００８１】
また、Ｃ値は、式：
Ｃ値＝∫Ic（ｗ）dw/∫I//(w)dw
(式中、Icはコレクティブ強度、I//は平行強度を示す)
および式：
Ic=I//-I⊥/ρ
(式中、I//は前記と同じ。I⊥は垂直強度、ρは偏光解消度を示す)
に基づいて求められる。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１に示された結果から、実施例２〜３で得られた材料は、比較例２〜５で得られた材料と比較して、Ｎ値およびNcorr値が小さいことから、重合体近傍の水の水素結合の網目構造がほとんど壊れていないので、生体適合性に優れていることがわかる。
【００８４】
実験例３
次に、実施例４〜５および比較例６〜１１で得られた重合体の表面への細胞付着性を調べた。
【００８５】
[高分子材料薄膜の作製]
カバーガラス（丸形、直径１５ ｍｍ、厚さ０．１２〜０．１７ ｍｍ）を濃硫酸で洗浄した後、十分に乾燥させた。
【００８６】
次に、実施例４〜５および比較例６〜１１で得られた重合体１．０ｇをそれぞれ有機溶媒（メタノール）９ｇに溶かし、洗浄したカバーガラス上に滴下し、スピンコート法により製膜した。
【００８７】
[培地の作製]
牛胎児血清を５６℃で３０分間加熱することにより、非働化を行った。次に、イーグルスの最小必須培地５００ｍＬに血清５４ｍＬ（培地の１０％）、抗生物質１ｍＬを無菌的に加えた培地を作製した。
【００８８】
[細胞懸濁液の調製]
細胞懸濁液５０μＬをトリパンブルー溶液５０μＬとよく混ぜ、血球計算板を用いて細胞数（細胞濃度）を求めた。そして継代具合により、培養液で希釈し、２０万ｃｅｌｌ／ｍＬまたは４０万ｃｅｌｌ／ｍＬの細胞懸濁液を調製した。
【００８９】
[細胞増殖活性を測定する試薬の調製]
試薬〔タカラバイオ（株）製、商品名：Premix WST-1 Cell Proliferation Assay System〕を１．４ｍＬずつチューブに分注し、使用直前まで−８０℃のディープフリーザー内で保管した。そのチューブを１本解凍し、これを１３．６ｍＬの培地に無菌的に溶解させ、使用直前に３７℃になるように恒温槽で暖めた。
【００９０】
[高分子材料表面への細胞付着と付着細胞数の測定]
（Ａ）２４穴マルチウェルプレート（細胞付着処理なし）のウェルに培地を５０μＬずつ垂らした。
【００９１】
（Ｂ）あらかじめ作製しておいた、カバーガラスの片面に高分子材料薄膜を張ったものを、張った面を上にしてマルチウェルプレートに入れた。また、基準とするために硫酸洗浄のみを行ったカバーガラスも同様に入れた。
【００９２】
通常、１枚の２４穴マルチウェルプレートに硫酸で洗浄したカバーガラス４穴、高分子材料薄膜を張ったカバーガラス４穴×５種類の高分子材料薄膜２０穴となるようにサンプルを入れた。
【００９３】
（Ｃ）カバーガラスを押さえるようにして調製した細胞懸濁液を０．５ｍＬずつ各ウェルに静かに入れた。
【００９４】
（Ｄ）このマルチウェルプレートを少し揺すった後、ＣＯ２インキュベーターに入れた。
（Ｅ）４時間経過後、マルチウェルプレートをＣＯ２インキュベーターから取り出し、内部の細胞の様子を光学顕微鏡で観察し、素早く写真に撮った（倍率：１００倍）。
【００９５】
（Ｅ）各ウェルから付着していない細胞を培地ごと吸い出した。
（Ｆ）各ウェルにリン酸緩衝液ＰＢＳ（−）を０．５ｍＬずつ入れ、少し揺すった後、再びこれを吸い出した。
【００９６】
（Ｇ）各ウェルに、あらかじめ調製しておいた試薬を０．５ｍＬずつ入れ、また別のマルチウェルプレート（カバーガラスを入れていない）にも残りの試薬を分注した。
（Ｈ）前記（Ｇ）の操作後のウェルをＣＯ２インキュベーターに２時間入れた。
【００９７】
（Ｉ）９６穴マルチウェルプレートの各ウェルに純水１００μＬまたは２００μＬを入れ、波長４５０ｎｍにおける吸光度をマイクロプレートリーダーで測定した[ウェル自体の吸収の測定]。
【００９８】
（Ｊ）前記（Ｉ）でウェルに入っている純水を捨て、前記（Ｉ）で呈色した液１００μＬまたは２００μＬを９６ウェルのプレートに移し、４５０ｎｍにおける吸光度をマイクロプレートリーダーで測定した[ホルマザン色素の吸収＋WST1自身の吸収＋培地自身の吸収＋ウェル自体の吸収の測定]。
【００９９】
またこの際に、カバーガラスを入れていないウェルの液についても同様に吸光度を測定した[WST1自身の吸収＋培地自身の吸収＋ウェル自体の吸収の測定]。
（Ｋ）マルチウェルプレート内部の細胞の様子を光学顕微鏡で観察し、写真に撮った（倍率：１００倍）。
【０１００】
[得られた吸光度からの相対的な付着細胞数の評価]
濃硫酸で洗浄したカバーガラス上に付着した生細胞数を１００％（基準）として、各高分子材料からなる薄膜上に付着した生細胞の割合（％）を、得られた吸光度の結果から以下のようにして求めた。その結果を図３に示す。
【０１０１】
なお、この評価は、Premix WST-1の波長４５０ｎｍにおける吸光度（ホルマザン色素の吸光度）が生細胞数の数に直線的に比例することに基づく。
【０１０２】
〔生細胞の付着性(％)〕
＝〔高分子材料表面上に付着していた生細胞に起因するPremix WST-1の吸光度の変化〕
÷〔硫酸洗浄したカバーガラス表面上に付着していた生細胞に起因するPremix WST-1の吸光度の変化〕
×１００
【０１０３】
図３に示されるように、実施例４〜５の結果から、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーは、その被膜表面に生細胞が付着しにくく、生体適合性に優れていることから、人工臓器などに用いた場合、組織細胞の癒着などを抑制することを期待することができるものであることがわかる。
【０１０４】
実験例４
次に、実施例４〜５で得られた重合体の表面への水の接触角を以下の方法にしたがって調べた。
【０１０５】
[水の接触角]
(高分子薄膜の作製)
カバーガラス〔厚さ:０.１５ｍｍ、松浪硝子（株）製〕を濃硫酸中に１２時間浸した後、純水で十分に洗浄することにより、親水化ガラスを得た。得られた親水化ガラスを０．０５ (v/v)％オクタデシルトリクロロシラン溶液に２時間浸した後、クロロホルムおよびアセトンで交互に２回リンスし、窒素ガスフローにより乾燥し、疎水化ガラスを得た。
【０１０６】
５ｍｇ／ｍＬのＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタインとブチルメタクリレートとの共重合体（以下、ＣＭＢ−ＢＭＡという）溶液０．３ｍＬをガラス基板上に滴下し、１０００ｒｐｍでスピンコートし、その後、これを減圧下、室温で乾燥させることにより、血小板付着の実験に用いる高分子薄膜を得た。
【０１０７】
(接触角の測定)
水液滴および気泡の接触角は、接触角計〔協和界面科学（株）製、品番：CA-D〕を用い、液滴法と水中気型法によって求めた。その結果を表２に示す。
【０１０８】
なお、液滴法では、室温下（相対湿度：約５０％）で、１０μＬの水滴を高分子薄膜に接触させ、３０秒間経過後の接触角を測定した。また、水中気型法では、高分子薄膜を水中に浸したまま、下方から１０μＬの空気を接触させ、室温下（相対湿度：約５０％）で、３０秒間経過後の接触角を測定した。測定は、いずれも１０回行い、その平均値を採用した。
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
表２に示された結果から、ＣＭＢ−ＢＭＡの表面は、親水性に優れていることがわかる。
【０１１１】
実験例５
次に、実施例４〜５で得られた重合体の表面への血小板粘着数を以下の方法にしたがって調べた。
【０１１２】
〔血小板粘着数〕
(高分子薄膜の作製)
カバーガラス〔松浪硝子（株）製、厚さ:０.１５ｍｍ〕を濃硫酸中に１２時間浸した後、純水で十分に洗浄し、親水化ガラスを得た。得られた親水化ガラスを０．０５ (v/v)％オクタデシルトリクロロシラン溶液に２時間浸した後、クロロホルムおよびアセトンで交互に２回リンスし、窒素ガスフローにより乾燥し、疎水化ガラスを得た。
【０１１３】
５ｍｇ／ｍＬのＣＭＢ−ＢＭＡ溶液０．３ｍＬをガラス基板上に滴下し、１０００ｒｐｍでスピンコートし、その後、減圧下、室温で乾燥させることにより、血小板付着の実験に用いる高分子薄膜を得た。
【０１１４】
(血小板の付着実験)
血液は、人より採取し、凝血防止のため、血液の全容量に対して１／９のクエン酸デキストロース溶液を加えた。
【０１１５】
遠心分離法により凝血防止処理を施した血液から、多血小板血漿（以下、ＰＲＰという）および乏血小板血漿（以下、ＰＰＰという）を得た。ＰＲＰおよびＰＰＰは、いずれも、それぞれ１２００ｒｐｍで５分間、３０００ｒｐｍで１０分間の遠心分離操作により得ることができた。
【０１１６】
ＰＲＰとＰＰＰとを混合し、血小板数１．０×１０５ ｃｅｌｌｓ／ｍＬに調製した血液（２００μＬ）を前記で調製した高分子薄膜上に静かに滴下した。３７℃で６０分間インキュベートした後、リン酸緩衝液（以下、ＰＢＳという）で血液を洗い流し、更にＰＢＳで２回リンスした。
【０１１７】
高分子薄膜に接着した細胞（血小板）を固定化するために、１％グルタルアルデヒド含有のＰＢＳ溶液中に４℃で６０分間インキュベートし、サンプルを凍結乾燥した後、付着した血小板数を電子顕微鏡で目視により計測した。
【０１１８】
その結果、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーは、その被膜表面にヒト血液の血小板が付着しにくく、生体適合性に優れていることから、人工血管などに用いた場合、血栓などの症状を抑えることが期待される。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上の実験例により、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーは、以下の点で、生体適合材料として医療分野で用いることができる。
【０１２０】
（１）サイクリックボルタモメトリー法による評価により、牛血清アルブミン、リゾチームなどのタンパク質が吸着しにくい。
（２）ラマン分光法による評価により、水の網目構造が壊されていない。
（３）チャイニーズハムスター肺繊維芽様細胞の吸着性評価により、生細胞付着数が極めて少ない。
（４）水の接触角評価により、水との親和性が高い。
（５）血小板粘着数評価により、血小板の付着が極めて少ない。
【０１２１】
以上の結果から、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーを含有する、本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、生体適合性に優れているので、例えば、各種カテーテル、ガイドワイヤー、人工血管、血液透析膜、内視鏡などの医療材料に適する長期間にわたって抗血栓性および生体適合性を発現する医療材料に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実験例１における牛血清アルブミンの非特異的吸着の評価結果（ｄΔEｐ）を示す図である。
【図２】実験例１において、リゾチーム溶液中のタンパク質の非特異的吸着の評価結果（ｄΔＥｐ）を示す図である。
【図３】実験例３において、ガラスを基準としたときの付着した生細胞の割合を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用材料に関する。さらに詳しくは、生体適合性ポリマーからなる被膜を有する、カテーテル、ガイドワイヤー、人工血管、血液透析膜、内視鏡などの医療材料および前記被膜に好適に使用しうる医療用被膜形成樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、臨床で使用されているポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ナイロン、ポリ塩化ビニルなどの医療用材料は、単に工業用樹脂材料を医療用に転用したものである。したがって、これらの医療用材料は、血液適合性が十分であるとはいえず、血液との接触に伴うタンパク質の表面吸着が原因で血栓が発生するおそれがある。このように血栓が発生した場合、血流を停止させたり、生成した血栓が血流とともに移動し、肺血栓症、脳血栓症、心筋梗塞、静脈炎などの合併症を引き起こすおそれがある。
【０００３】
したがって、これらの医療材料を実際に用いる場合には、一般に抗血液凝固剤が併用されているが、抗血液凝固剤を使用した場合には、肝臓障害、出血時間の延長、アレルギー反応などの様々な副作用を生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、これらの課題を解決するために、リン脂質の極性基であるホスホコリルコリンを高分子鎖の側鎖に有するポリ２−メタクリロリルオキシエチルホスホコリン(以下、ＭＰＣポリマーという)が用いられた医療材料が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
ＭＰＣポリマーは、生体膜と同じ両性型のリン脂質を有することから、生体適合性に優れ、その表面に血漿タンパク質が吸着せず、血小板の粘着や活性化などを誘発しないという利点があると解されている。
【０００６】
しかし、ＭＰＣポリマーを構成している２−メタクリロリルオキシエチルホスホコリン(以下、ＭＰＣという)は、その調製のために煩雑な操作を有し、しかもその純度を高めることが困難であるとともに、生成した結晶が短時間で潮解するという欠点があるため、その取り扱いが不便であることなどが影響して、合成高分子化合物としては比較的高価である。
【０００７】
これに対して、比較的安価でかつ容易に大量に調製することができる化合物として、グリシン型の両性基を持つＮ−(メタ)アクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン(以下、ＣＭＢという)が提案されている（例えば、特許文献３〜５参照）。しかし、両性型リン脂質系ポリマーの生体適合性は、広く知られているが、その他の両性型官能基を有する合成高分子化合物の生体適合性は、知られていない。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５４−６３０２５号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９５１２号公報
【特許文献３】特開平９−９５４７４号公報
【特許文献４】特開平９−９５５８６号公報
【特許文献５】特開平１１−２２２４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、次世代の先端医療用具や人工臓器の開発のために、タンパク質や血球などの生体成分との相互作用がないなどの優れた生体適合性を有する生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物および前記生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
（１）式（Ｉ）：
【００１１】
【化１】
【００１２】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【００１３】
【化２】
【００１４】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物、および
（２）式（Ｉ）：
【００１５】
【化３】
【００１６】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【００１７】
【化４】
【００１８】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料
に関する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物および前記生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料は、タンパク質や血球などの生体成分との相互作用がないなどの優れた生体適合性を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、式（Ｉ）で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン（以下、ＣＭＢという）１〜１００重量％および式（II）で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させることによって調製することができる。
【００２１】
本発明の医療用被膜形成樹脂組成物には、ＣＭＢが用いられている。ＣＭＢからなるポリマーは、その表面に存在する水のクラスターが保持されており、タンパク質や血小板の吸着が極めて少ないという利点がある。したがって、本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、ＣＭＢが用いられていることから、生体適合に優れた被膜を素材に与えることができる。
【００２２】
ＣＭＢは、例えば、特開平９−９５４７４号公報、特開平９−９５５８６号公報、特開平１１−２２２４７０号公報などに記載されている方法により、容易に高純度で調製することができる。
【００２３】
モノマー組成物におけるＣＭＢの含有量は、１〜１００重量％である。モノマー組成物におけるＣＭＢの含有量は、生体適合性を高める観点から、１重量％以上、好ましくは５重量％以上、さらに好ましくは１０重量％以上である。また、式(II)で表される重合性モノマーを使用することにより、耐水性、生体成分吸着性、剛性、加工性、成形性などの所望の物性を十分に発現させる観点から、モノマー組成物におけるＣＭＢの含有量は、好ましくは９９重量％以下、より好ましくは９５重量％以下、さらに好ましくは９０重量％以下である。
【００２４】
式（II）で表される生体適合性を有する生体適合性の高い重合性モノマーにおいて、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す。Ｒ２が示す有機基の代表例としては、−ＣＯＯＲ３基（Ｒ３は炭素数１〜２２のアルキル基を示す）、−ＣＯＯ−Ｒ４−ＯＨ基（Ｒ４は炭素数１〜４のアルケニル基を示す）、−ＣＯＮＲ５Ｒ６基（Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示す）、−ＯＣＯ−Ｒ７基（Ｒ７はメチル基またはエチル基を示す）、式(III):
【００２５】
【化５】
【００２６】
（式中、Ｒ８は炭素数３〜５のアルキレン基を示す）で表される基、式(IV):
【００２７】
【化６】
【００２８】
（式中、Ｒ９は炭素数２〜９のアルキル基、Ｒ１０は水素原子またはメチル基）で表される基などが挙げられる。
【００２９】
Ｒ２の中では、−ＣＯＯ−Ｒ４−ＯＨ基、−ＣＯＮＲ５Ｒ６基、−ＣＯＯＲ３基および式(III)で表される基は、生体適合性の観点から好ましい。
【００３０】
式(II)で表される重合性モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ｎ−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ｔ−ブチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸エチルカルビトール、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシブチル、Ｎ−メチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−エチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−プロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−オクチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、スチレン、イタコン酸メチル、イタコン酸エチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム等の単官能モノマー、１，４−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、１，９−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、２−ｎ−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミド、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの多官能モノマーなどが挙げられ、これらのモノマーは、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
【００３１】
式(II)で表される重合性モノマーの中では、生体適合性の観点から、ブチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなどが好ましい。
【００３２】
モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、得られる医療用被膜形成組成物が使用される生体部位、使用目的などによって異なるので、一概には決定することができない。通常、得られる生体適合性ポリマーの親水性、耐水性、生体成分吸着性、剛性、加工性、成形性などに応じて適宜決定することが好ましい。
【００３３】
モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、０〜９９重量％である。モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、生体適合性を高める観点から、９９重量％以下、好ましくは９５重量％以下、より好ましくは９０重量％以下である。また、式(II)で表される重合性モノマーを使用することにより、耐水性、生体成分吸着性、剛性、加工性、成形性などの所望の物性を十分に発現させる観点から、モノマー組成物における式(II)で表される重合性モノマーの含有量は、好ましくは１重量％以上、より好ましくは５重量％以上、さらに好ましくは１０重量％以上である。
【００３４】
なお、モノマー組成物がＣＭＢのみで構成される場合には、得られる重合体は、ＣＭＢの単独重合体であり、モノマー組成物がＣＭＢおよび式(II)で表される重合性モノマーで構成される場合には、得られる重合体は、ＣＭＢと式(II)で表される重合性モノマーとの共重合体となる。
【００３５】
生体適合性ポリマーは、例えば、溶媒として水または有機溶媒を用いた溶液重合法により、モノマー組成物を重合させることによって調製することができる。より詳しくは、所定量のＣＭＢおよび式(II)で表される重合性モノマーを含有するモノマー組成物を精製水または有機溶媒に溶解させ、得られた溶液を攪拌しながら、該溶液に重合開始剤を添加し、不活性ガス雰囲気中でモノマー組成物を重合させることによって得ることができる。
【００３６】
前記有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのアルキルエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物、ｎ−ヘキサンなどの脂肪族炭化水素化合物、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素化合物、酢酸メチル、酢酸エチルなどの酢酸エステルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００３７】
溶液重合に用いられるモノマー組成物の溶液におけるモノマー組成物の濃度は、重合の操作性などを考慮して、１０〜８０重量％程度であることが好ましい。
【００３８】
重合の際には、重合開始剤を用いることが好ましい。重合開始剤としては、特に限定がないが、例えば、アゾイソブチロニトリル、アゾイソ酪酸メチル、アゾビスジメチルバレロニトリル、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどのアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤などをはじめ、ベンゾフェノン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ベンゾケトン誘導体、フェニルチオエーテル誘導体、アジド誘導体、ジアゾ誘導体、ジスルフィド誘導体などの光重合開始剤などが挙げられる。重合開始剤の量は、通常、モノマー組成物１００重量部に対して０．０１〜５重量部程度であることが好ましい。
【００３９】
重合の際には、必要に応じて連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、ラウリルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオグリセロールなどのメルカプタン基を有する化合物や次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどの無機塩などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。連鎖移動剤の量は、通常、モノマー組成物１００重量部に対して０．０１〜１０重量部程度であることが好ましい。
【００４０】
モノマー組成物の重合温度は、用いられる重合開始剤の種類によって異なるので一概には決定することができないが、通常、重合開始剤の１０時間半減期温度とすることが好ましい。重合時間は、未反応モノマーが残存するのを回避する観点から、２時間以上、好ましくは２〜２４時間程度であることが望ましい。モノマー組成物の重合は、不活性ガスの雰囲気中で行うことができる。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられる。
【００４１】
なお、反応系内における未反応モノマーの有無は、ガスクロマトグラフィーなどの一般的な分析方法にて確認することができる。
【００４２】
かくして、モノマー組成物を重合させることにより、生体適合性ポリマーを得ることができる。得られた生体適合性ポリマーは、限外濾過膜などを用いて分画し、必要により常法で洗浄することにより、回収することができる。
【００４３】
得られた生体適合性ポリマーの重量平均分子量は、製造時の取扱い性および生成物の加工性の観点から、好ましくは５００〜２００万、より好ましくは１０００〜１００万である。
【００４４】
本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、生体適合性ポリマーを含有する。医療用被膜形成樹脂組成物は、１種または２種以上の生体適合性ポリマーで構成されていてもよく、必要により、本発明の目的が阻害されない範囲内で、他のポリマーが含まれていてもよい。また、さらに、塗布を容易に行うことができるようにするために、前記有機溶媒が含まれていてもよい。
【００４５】
本発明の生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物を用いて生体適合性ポリマーからなる被膜を形成する方法は、特に限定されず、例えば、医療用被膜形成樹脂組成物を基材に、塗布、スプレー、蒸着などの方法によって被膜を形成する方法、重合前のモノマー組成物と重合開始剤とを混合した液体を基材に塗布した後、熱や光でモノマー組成物を重合させ、被膜を形成する方法などが挙げられる。
【００４６】
前記基材を構成する素材の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリ(メタ)アクリルアミド誘導体、ポリスルホン、ポリカーボネート、セルロース、セルロース誘導体、ポリシリコーン、ガラス、セラミック、金属などが挙げられる。これらの素材は、それぞれ単独でまたは２種以上を組合せて用いることができる。
【００４７】
本発明の生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料の例としては、医薬品、医薬部外品、医療用具としてはドラッグデリバリーシステム材、ｐＨ調整剤、成形補助材、包装材、人工血管、血液透析膜、カテーテル、コンタクトレンズ、血液フィルター、血液保存パック、人工臓器などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００４８】
次に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００４９】
実施例１
Ｎ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン２３４ｍｇおよびビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバモイルメチル）ベンジルアミドエチルサルファイド］１３．６ｍｇからなるモノマー組成物に、光重合開始剤としてテトラエチルチラウムジスルフィド１１．９ｍｇを添加した後、メタノール２．５ｍＬおよびテトラヒドロフラン１ｍＬの混合溶媒に溶解させ、得られた溶液に窒素ガスを１５分間通した後、２５℃の温度で窒素ガス雰囲気中で４時間紫外線を照射することにより、モノマー組成物を光重合させた。
【００５０】
次に、限外濾過膜(分画分子量３０００〜１００００)で分画し、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した（収量４５ｍｇ）。得られた重合体の重合度および重量平均分子量を１Ｈ−ＮＭＲによって調べたところ、その重合度は２３．１であり、重量平均分子量は５５００であった。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果は以下の通りである。
【００５１】
1H-NMR(400MHz, D2O):1.08(t, m, 3H, 2H, -CH3, -CH2-), 2.21(m, 2H, -CH2-), 3.38(t, 2H, 3H, N-CH2-, N-CH3), 3.70(m, 2H, 2H, N-CH2-, -CH2-COOH), 4.76(d, 2H,O-CH2-), 7.2-7.8(m, 4H, -Ph-)
【００５２】
実施例２
ＣＭＢ５．０ｇにエタノール２５ｍＬを加え、重合開始剤として２，２−アゾビスイソブチロニトリル７０．８ｍｇおよび連鎖移動剤として２−メルカプトエタノール０．１５ｍＬを加えて７０℃で２４時間重合させた後、濃縮し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量１０００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量３．６ｇ)。得られた重合体の重量平均分子量をゲルパーミエイションクロマトグラフィー(移動相：０．５％臭化リチウム含有０．１Ｍ臭化ナトリウム水溶液)で調べたところ、１１４００であった。
【００５３】
実施例３
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＣＭＢとＢＭＡとの混合物２．２３ｍＬ(ＣＭＢ／ＢＭＡの重合比：４５／５５)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．６ｇ)。得られた重合体の重量平均分子量をゲルパーミエイションクロマトグラフィー(移動相：臭化ナトリウム水溶液)で調べたところ、１７８００であった。
【００５４】
実施例４
実施例２において、ＣＭＢ２．６０ｇの代わりに、ＣＭＢとＢＭＡとの混合物２．６９ｍＬ(ＣＭＢ／ＢＭＡの重合比：３４／６６)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらにメタノールに溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、ｎ−ヘキサンにて析出、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量２．７ｇ)。
【００５５】
実施例５
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＣＭＢ３．２８ｇとＢＭＡ２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、ｎ−ヘキサンにて析出、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量２．４ｇ)。
【００５６】
比較例１
実施例１において、ＣＭＢ２３４ｍｇの代わりに、メタクリル酸(以下、ＭＡＡという)２３４ｍｇを用いた以外は、実施例１と同様にして重合体を得た。得られた重合体の重合度および重量平均分子量を１Ｈ−ＮＭＲによって調べたところ、その重合体の重合度は１６であり、重量平均分子量は２７００であった。
【００５７】
比較例２
実施例２との比較のために、ポリエチレンスルホン酸ナトリウム(重量平均分子量：２２００)を用いた。
【００５８】
比較例３
実施例２との比較のために、ポリ−Ｌ−リジン臭化水素(重量平均分子量：２７００)を用いた。
【００５９】
比較例４
実施例２との比較のために、ポリエチレングリコール(重量平均分子量：２０００)を用いた。
【００６０】
比較例５
実施例２との比較のために、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン(重量平均分子量：２３００)を用いた。
【００６１】
比較例６
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、２−メタクリロイルオキシエチルホスホコリルベタイン（以下、ＭＰＣという）２．６８ｇとＢＭＡ３．３４ｍＬ(ＭＰＣ／ＢＭＡの重合比：３４．１／６５．９)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらにメタノールに溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、エーテルにて析出し、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６２】
比較例７
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（以下、ＭＯＥＴＡＣという）１．９２ｇとＢＭＡ３．３４ｍＬ(ＭＯＥＴＡＣ／ＢＭＡの重合比：２８／７２)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらにメタノールに溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、メタノールを除去し、エタノールに溶解させた後、エーテルにて析出し、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６３】
比較例８
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＢＭＡ２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６４】
比較例９
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、メチルメタクリレート(以下、ＭＭＡという)２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．４ｇ)。
【００６５】
比較例１０
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、２−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下、ＨＥＭＡという)２．２３ｍＬを用い、７０℃で２４時間重合させた後、エーテル中に投入し、沈殿させ、生成した重合体を回収した(収量１．４g)。
【００６６】
比較例１１
実施例２において、ＣＭＢ５．０ｇの代わりに、ＭＡＡ１．０ｍＬとＢＭＡ４．４４ｍＬ(ＭＡＡ／ＢＭＡの重合比：３６／６４)を用い、７０℃で２４時間重合させた後、ｎ−ヘキサン中に投入し、さらに水に溶解させて透析により分画し(分画分子量３５００)、凍結乾燥することにより、生成した重合体を回収した(収量１．８ｇ)。
【００６７】
実験例１
次に、実施例１および比較例１で得られた重合体からなる自己組織化単分子膜のサイクリック・ボルタモメトリーを調べた。
【００６８】
より具体的には、電極として、金電極(ＡＵＥ６．０×１．６ｍｍ；ＢＡＳ)をアルミナ粉で磨いた後、この金電極に超音波洗浄器(Sine社製、品番：Sine Sonic 150)にて超音波を３０秒間照射した。この操作を数回繰り返した後、サイクリック・ボルタモグラム[ポテンシオ・スタット：北斗電工(株)製、品番：ＨＡ−３０１]、ファンクショナル・ジェネレーター[北斗電工(株)製、品番：ＨＡ−１０４]、電流および交流−直流変換器[エプソン社製、品番：ＰＣ−４８６ＳＥ]を用い、０．１Ｎ硫酸水溶液または０．５Ｎ水酸化カリウム水溶液に電極を浸漬して電圧を印加した。なお、０．１Ｎ硫酸水溶液を用いた場合、−０．４〜１．５Ｖの電圧を印加し、０．５Ｎ水酸化カリウム水溶液を用いた場合、０〜−１．５Ｖの電圧を印加した。
【００６９】
次に、金電極の表面を洗浄した後、その金電極を０．５Ｍ塩化カリウムおよび５ｍＭヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムを含有する水溶液に浸漬し、掃引速度１０ｍＶ／ｓおよび印加電圧０．６〜−０．３Ｖでサイクリック・ボルタモグラムを調べ、ヘキサシアノ鉄（III）酸カリウムの酸化還元電位の差が６５ｍＶ以下になっていることを確認した後、この金電極を用いた。
【００７０】
実施例１および比較例１で得られた材料の水溶液１ｍｇ／ｍＬに前記金電極を２４時間浸漬した後、精製水で数回洗った。
【００７１】
実施例１および比較例１で得られた材料を修飾した金電極を１ｍＭヒドロキノン(以下、ＨＱという)および０．１Ｍ硫酸ナトリウムを含み、ｐＨが７．０の１０ｍＭリン酸緩衝液を用いて、タンパク質の非特異吸着を観察した。
【００７２】
牛血清アルブミン（ＢＳＡ、ｐI：４．８、６６ｋＤ）またはリゾチーム（ｐI：１０．９、１．４ｋＤ）をｐＨ７．０の１０ｍＭリン酸緩衝液に溶かし、タンパク質溶液（１ｍｇ／ｍＬ）とした。タンパク質溶液浸漬前に、ＨＱ溶液中でサイクリック・ボルタモグラムを調べ、ＨＱの酸化還元電位の差(以下、ΔＥｐという)を計測した。その後、タンパク質溶液に浸漬し、一定時間ごとに引き上げて、精製水で数回濯いだ後、ＨＱ溶液でサイクリック・ボルタモグラムを測定した。
【００７３】
浸漬後のΔＥｐからタンパク質に浸漬する前のΔＥｐを差し引き、その値をｄΔＥｐの値とした。自己組織化単分子膜の表面上にタンパク質などの吸着がない場合には、吸着質以外に酸化還元物質の移動を妨げるものがないため、ｄΔＥｐの値は、０ｍＶとなる。また、自己組織化単分子膜上の環境が非特異吸着などにより変化したとき、酸化還元物質の移動が妨げられるので、ｄΔＥｐの値は増加する。このことを利用して、タンパク質の非特異吸着などを観測した。その結果を図１〜２に示す。
【００７４】
図１は、実験例１における牛血清アルブミンの非特異的吸着の評価結果（ｄΔEｐ）を示す。図１に示された結果から、単分子膜が形成されていない金電極を用いた場合(図１中のBare Au)および比較例１では、ｄΔEｐの値が増加したのに対し、実施例１のｄΔEｐの値は０に近く、ほとんど変化しないことがわかる。このことから、実施例１による生体適合材料からなる自己組織化単分子膜が形成された金電極は、その表面へのタンパク質の吸着量が少ないので、生体適合に優れていることがわかる。
【００７５】
図２は、実験例１におけるリゾチームの非特異的吸着の評価結果（ｄΔEｐ）を示す。図２に示された結果から、単分子膜が形成されていない金電極を用いた場合(図２中のBare Au)および比較例１ではｄΔEｐの値が増加しているのに対し、実施例１による生体適合性材料からなる自己組織化単分子膜が形成された金電極はその表面へのタンパク質の吸着量が少ないので、ｄΔEｐの値がほとんど増加せず、生体適合性に優れていることがわかる。
【００７６】
実験例２
実施例２〜３および比較例２〜５で得られた材料のラマン分光法による水のＯ−Ｈ伸縮振動を測定した。より具体的には、実施例３〜４および比較例２〜５で得られた各材料の１０重量％水溶液を用いてラマン分光法により、水のＯ−Ｈ伸縮振動を測定した。その結果を表１に示す。なおラマン分光法における測定条件ならびに表１中のＮ値およびNcorr値の測定方法は、以下のとおりである。
【００７７】
[ラマン分光法における測定条件]
ラマン分光測定機：ジャスコ社製、品番：ＮＲ−１１００
光源：Ａｒ＋レーザー
波長：４８８ｎｍ
光量：２００ｍＷ
リソリューション：５ｃｍ−１
【００７８】
[Ｎ値およびNcorr値の測定方法]
溶媒の相互作用による好ましくない位置および配向のため、水分子の水素結合の網目からＯ−Ｈ振動が排除される可能性をＰｄで示す。Ｐｄは、式：
Ｐｄ＝（Ｃｗ−Ｃｘ）÷Ｃｗ
(式中、Ｃｗは水固有のＯ−Ｈ振動強度、Ｃｘは溶液のＯ−Ｈ振動強度を示す)
によって求められる。
【００７９】
Ｎ値は、ポリマーの１モノマー単位あたりの水の水素結合の網目構造に導入された水素結合の欠陥の数を示す。Ｎ値は、式：
Ｎ値＝Ｐｄ÷Ｆｘ
(式中、Ｐｄは前記と同じ。Ｆｘは、Ｏ−Ｈ１個あたりのモノマーの数を示す)
によって求められる。
【００８０】
Ｃ値は、集団的なＯ-Ｈ伸縮振動の相対強度を示す。純水に対するＣ値（Ｃｗ）は完全な氷に対するＣ値（Ｃｉｃｅ）よりも小さいので、Ｎ値は、このファクターによって補正され、Ｎ値の補正値であるNcorr値が与えられる。Ncorr値は、式：
Ncorr値＝（Ｃｗ÷Ｃｉｃｅ）×Ｎ値
によって求められる。
【００８１】
また、Ｃ値は、式：
Ｃ値＝∫Ic（ｗ）dw/∫I//(w)dw
(式中、Icはコレクティブ強度、I//は平行強度を示す)
および式：
Ic=I//-I⊥/ρ
(式中、I//は前記と同じ。I⊥は垂直強度、ρは偏光解消度を示す)
に基づいて求められる。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１に示された結果から、実施例２〜３で得られた材料は、比較例２〜５で得られた材料と比較して、Ｎ値およびNcorr値が小さいことから、重合体近傍の水の水素結合の網目構造がほとんど壊れていないので、生体適合性に優れていることがわかる。
【００８４】
実験例３
次に、実施例４〜５および比較例６〜１１で得られた重合体の表面への細胞付着性を調べた。
【００８５】
[高分子材料薄膜の作製]
カバーガラス（丸形、直径１５ ｍｍ、厚さ０．１２〜０．１７ ｍｍ）を濃硫酸で洗浄した後、十分に乾燥させた。
【００８６】
次に、実施例４〜５および比較例６〜１１で得られた重合体１．０ｇをそれぞれ有機溶媒（メタノール）９ｇに溶かし、洗浄したカバーガラス上に滴下し、スピンコート法により製膜した。
【００８７】
[培地の作製]
牛胎児血清を５６℃で３０分間加熱することにより、非働化を行った。次に、イーグルスの最小必須培地５００ｍＬに血清５４ｍＬ（培地の１０％）、抗生物質１ｍＬを無菌的に加えた培地を作製した。
【００８８】
[細胞懸濁液の調製]
細胞懸濁液５０μＬをトリパンブルー溶液５０μＬとよく混ぜ、血球計算板を用いて細胞数（細胞濃度）を求めた。そして継代具合により、培養液で希釈し、２０万ｃｅｌｌ／ｍＬまたは４０万ｃｅｌｌ／ｍＬの細胞懸濁液を調製した。
【００８９】
[細胞増殖活性を測定する試薬の調製]
試薬〔タカラバイオ（株）製、商品名：Premix WST-1 Cell Proliferation Assay System〕を１．４ｍＬずつチューブに分注し、使用直前まで−８０℃のディープフリーザー内で保管した。そのチューブを１本解凍し、これを１３．６ｍＬの培地に無菌的に溶解させ、使用直前に３７℃になるように恒温槽で暖めた。
【００９０】
[高分子材料表面への細胞付着と付着細胞数の測定]
（Ａ）２４穴マルチウェルプレート（細胞付着処理なし）のウェルに培地を５０μＬずつ垂らした。
【００９１】
（Ｂ）あらかじめ作製しておいた、カバーガラスの片面に高分子材料薄膜を張ったものを、張った面を上にしてマルチウェルプレートに入れた。また、基準とするために硫酸洗浄のみを行ったカバーガラスも同様に入れた。
【００９２】
通常、１枚の２４穴マルチウェルプレートに硫酸で洗浄したカバーガラス４穴、高分子材料薄膜を張ったカバーガラス４穴×５種類の高分子材料薄膜２０穴となるようにサンプルを入れた。
【００９３】
（Ｃ）カバーガラスを押さえるようにして調製した細胞懸濁液を０．５ｍＬずつ各ウェルに静かに入れた。
【００９４】
（Ｄ）このマルチウェルプレートを少し揺すった後、ＣＯ２インキュベーターに入れた。
（Ｅ）４時間経過後、マルチウェルプレートをＣＯ２インキュベーターから取り出し、内部の細胞の様子を光学顕微鏡で観察し、素早く写真に撮った（倍率：１００倍）。
【００９５】
（Ｅ）各ウェルから付着していない細胞を培地ごと吸い出した。
（Ｆ）各ウェルにリン酸緩衝液ＰＢＳ（−）を０．５ｍＬずつ入れ、少し揺すった後、再びこれを吸い出した。
【００９６】
（Ｇ）各ウェルに、あらかじめ調製しておいた試薬を０．５ｍＬずつ入れ、また別のマルチウェルプレート（カバーガラスを入れていない）にも残りの試薬を分注した。
（Ｈ）前記（Ｇ）の操作後のウェルをＣＯ２インキュベーターに２時間入れた。
【００９７】
（Ｉ）９６穴マルチウェルプレートの各ウェルに純水１００μＬまたは２００μＬを入れ、波長４５０ｎｍにおける吸光度をマイクロプレートリーダーで測定した[ウェル自体の吸収の測定]。
【００９８】
（Ｊ）前記（Ｉ）でウェルに入っている純水を捨て、前記（Ｉ）で呈色した液１００μＬまたは２００μＬを９６ウェルのプレートに移し、４５０ｎｍにおける吸光度をマイクロプレートリーダーで測定した[ホルマザン色素の吸収＋WST1自身の吸収＋培地自身の吸収＋ウェル自体の吸収の測定]。
【００９９】
またこの際に、カバーガラスを入れていないウェルの液についても同様に吸光度を測定した[WST1自身の吸収＋培地自身の吸収＋ウェル自体の吸収の測定]。
（Ｋ）マルチウェルプレート内部の細胞の様子を光学顕微鏡で観察し、写真に撮った（倍率：１００倍）。
【０１００】
[得られた吸光度からの相対的な付着細胞数の評価]
濃硫酸で洗浄したカバーガラス上に付着した生細胞数を１００％（基準）として、各高分子材料からなる薄膜上に付着した生細胞の割合（％）を、得られた吸光度の結果から以下のようにして求めた。その結果を図３に示す。
【０１０１】
なお、この評価は、Premix WST-1の波長４５０ｎｍにおける吸光度（ホルマザン色素の吸光度）が生細胞数の数に直線的に比例することに基づく。
【０１０２】
〔生細胞の付着性(％)〕
＝〔高分子材料表面上に付着していた生細胞に起因するPremix WST-1の吸光度の変化〕
÷〔硫酸洗浄したカバーガラス表面上に付着していた生細胞に起因するPremix WST-1の吸光度の変化〕
×１００
【０１０３】
図３に示されるように、実施例４〜５の結果から、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーは、その被膜表面に生細胞が付着しにくく、生体適合性に優れていることから、人工臓器などに用いた場合、組織細胞の癒着などを抑制することを期待することができるものであることがわかる。
【０１０４】
実験例４
次に、実施例４〜５で得られた重合体の表面への水の接触角を以下の方法にしたがって調べた。
【０１０５】
[水の接触角]
(高分子薄膜の作製)
カバーガラス〔厚さ:０.１５ｍｍ、松浪硝子（株）製〕を濃硫酸中に１２時間浸した後、純水で十分に洗浄することにより、親水化ガラスを得た。得られた親水化ガラスを０．０５ (v/v)％オクタデシルトリクロロシラン溶液に２時間浸した後、クロロホルムおよびアセトンで交互に２回リンスし、窒素ガスフローにより乾燥し、疎水化ガラスを得た。
【０１０６】
５ｍｇ／ｍＬのＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタインとブチルメタクリレートとの共重合体（以下、ＣＭＢ−ＢＭＡという）溶液０．３ｍＬをガラス基板上に滴下し、１０００ｒｐｍでスピンコートし、その後、これを減圧下、室温で乾燥させることにより、血小板付着の実験に用いる高分子薄膜を得た。
【０１０７】
(接触角の測定)
水液滴および気泡の接触角は、接触角計〔協和界面科学（株）製、品番：CA-D〕を用い、液滴法と水中気型法によって求めた。その結果を表２に示す。
【０１０８】
なお、液滴法では、室温下（相対湿度：約５０％）で、１０μＬの水滴を高分子薄膜に接触させ、３０秒間経過後の接触角を測定した。また、水中気型法では、高分子薄膜を水中に浸したまま、下方から１０μＬの空気を接触させ、室温下（相対湿度：約５０％）で、３０秒間経過後の接触角を測定した。測定は、いずれも１０回行い、その平均値を採用した。
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
表２に示された結果から、ＣＭＢ−ＢＭＡの表面は、親水性に優れていることがわかる。
【０１１１】
実験例５
次に、実施例４〜５で得られた重合体の表面への血小板粘着数を以下の方法にしたがって調べた。
【０１１２】
〔血小板粘着数〕
(高分子薄膜の作製)
カバーガラス〔松浪硝子（株）製、厚さ:０.１５ｍｍ〕を濃硫酸中に１２時間浸した後、純水で十分に洗浄し、親水化ガラスを得た。得られた親水化ガラスを０．０５ (v/v)％オクタデシルトリクロロシラン溶液に２時間浸した後、クロロホルムおよびアセトンで交互に２回リンスし、窒素ガスフローにより乾燥し、疎水化ガラスを得た。
【０１１３】
５ｍｇ／ｍＬのＣＭＢ−ＢＭＡ溶液０．３ｍＬをガラス基板上に滴下し、１０００ｒｐｍでスピンコートし、その後、減圧下、室温で乾燥させることにより、血小板付着の実験に用いる高分子薄膜を得た。
【０１１４】
(血小板の付着実験)
血液は、人より採取し、凝血防止のため、血液の全容量に対して１／９のクエン酸デキストロース溶液を加えた。
【０１１５】
遠心分離法により凝血防止処理を施した血液から、多血小板血漿（以下、ＰＲＰという）および乏血小板血漿（以下、ＰＰＰという）を得た。ＰＲＰおよびＰＰＰは、いずれも、それぞれ１２００ｒｐｍで５分間、３０００ｒｐｍで１０分間の遠心分離操作により得ることができた。
【０１１６】
ＰＲＰとＰＰＰとを混合し、血小板数１．０×１０５ ｃｅｌｌｓ／ｍＬに調製した血液（２００μＬ）を前記で調製した高分子薄膜上に静かに滴下した。３７℃で６０分間インキュベートした後、リン酸緩衝液（以下、ＰＢＳという）で血液を洗い流し、更にＰＢＳで２回リンスした。
【０１１７】
高分子薄膜に接着した細胞（血小板）を固定化するために、１％グルタルアルデヒド含有のＰＢＳ溶液中に４℃で６０分間インキュベートし、サンプルを凍結乾燥した後、付着した血小板数を電子顕微鏡で目視により計測した。
【０１１８】
その結果、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーは、その被膜表面にヒト血液の血小板が付着しにくく、生体適合性に優れていることから、人工血管などに用いた場合、血栓などの症状を抑えることが期待される。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上の実験例により、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーは、以下の点で、生体適合材料として医療分野で用いることができる。
【０１２０】
（１）サイクリックボルタモメトリー法による評価により、牛血清アルブミン、リゾチームなどのタンパク質が吸着しにくい。
（２）ラマン分光法による評価により、水の網目構造が壊されていない。
（３）チャイニーズハムスター肺繊維芽様細胞の吸着性評価により、生細胞付着数が極めて少ない。
（４）水の接触角評価により、水との親和性が高い。
（５）血小板粘着数評価により、血小板の付着が極めて少ない。
【０１２１】
以上の結果から、ＣＭＢを含有するモノマー組成物を重合させることによって得られた生体適合性ポリマーを含有する、本発明の医療用被膜形成樹脂組成物は、生体適合性に優れているので、例えば、各種カテーテル、ガイドワイヤー、人工血管、血液透析膜、内視鏡などの医療材料に適する長期間にわたって抗血栓性および生体適合性を発現する医療材料に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実験例１における牛血清アルブミンの非特異的吸着の評価結果（ｄΔEｐ）を示す図である。
【図２】実験例１において、リゾチーム溶液中のタンパク質の非特異的吸着の評価結果（ｄΔＥｐ）を示す図である。
【図３】実験例３において、ガラスを基準としたときの付着した生細胞の割合を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（Ｉ）：
【化１】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【化２】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物。
【請求項２】
式（Ｉ）：
【化３】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【化４】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料。
【請求項１】
式（Ｉ）：
【化１】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【化２】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーを含有する医療用被膜形成樹脂組成物。
【請求項２】
式（Ｉ）：
【化３】
で表されるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン１〜１００重量％および式（II）：
【化４】
（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２は有機基を示す）
で表される生体適合性を有する重合性モノマー０〜９９重量％を含有するモノマー組成物を重合させてなる生体適合性ポリマーからなる被膜を有する医療用材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１３０１９４（Ｐ２００７−１３０１９４Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２５４９７（Ｐ２００５−３２５４９７）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００２０５６３８）大阪有機化学工業株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００２０５６３８）大阪有機化学工業株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
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