表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体およびその製造方法
【課題】成形体内部の特性の変化が少なく、タンパク質の吸着量の少ない、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体を製造可能な方法を提供する。
【解決手段】フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる工程（Ａ）、および前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程（Ｂ）を含む、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体の製造方法とする。工程（Ａ）は、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理して当該表面に親水基を導入し、当該親水基と重合開始剤化合物とを反応させて行うことが好ましい。工程（Ｂ）は原子移動ラジカル重合により行うことが好ましい。
【解決手段】フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる工程（Ａ）、および前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程（Ｂ）を含む、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体の製造方法とする。工程（Ａ）は、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理して当該表面に親水基を導入し、当該親水基と重合開始剤化合物とを反応させて行うことが好ましい。工程（Ｂ）は原子移動ラジカル重合により行うことが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンパク質等の生体物質の吸着が抑制された、バイオマテリアルに好適な親水性の表面を有するフッ素樹脂成形体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体に直接接触させて使用される材料であるバイオマテリアルは、表面にタンパク質等の生体物質が吸着してその機能が損なわれることがある。そのため、バイオマテリアルには、タンパク質等の吸着が抑制されていることが求められている。例えば、人工血管や、人工心肺装置等の医療機器内において、タンパク質の吸着が発端となって血栓が生じることがある。血栓形成により血流が阻止されると重篤な危機を招くため、バイオマテリアルの使用範囲や使用期限が制限されることがある。また、コンタクトレンズ等においても、タンパク質や脂質の吸着により汚れが付着し、その使用期限が制限されている。
【０００３】
一方、フッ素樹脂、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、その高い耐薬品性、安定性などから、バイオマテリアルの素材として、好まれて使用されている。しかし、疎水性が非常に高いことから、疎水性相互作用によりタンパク質等を吸着しやすいという問題があり、タンパク質等の生体物質の吸着が問題となる用途においては、その使用形態が制限されている。例えば、多孔ＰＴＦＥ製人工血管においては、血栓形成のため、５ｍｍ以下の直径のものは長期使用ができない。
【０００４】
タンパク質等の生体物質の吸着を抑制する手段としては、バイオマテリアル表面の親水化を行い、タンパク質との疎水性相互作用を低減することが挙げられる。フッ素樹脂の表面を親水化する方法としては、具体的には、例えば特許文献１に記載の方法により、酸素の不存在下結晶融点以上の温度でＰＴＦＥフィルムに放射線を照射してＰＴＦＥを架橋して強度を向上させた後に、例えば特許文献２に記載の方法により、ＰＴＦＥフィルムにモノマー溶液を充填して放射線を照射し、重合させる方法がある。当該方法によれば、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体を製造することができる。しかしこの方法では、フィルム表面だけでなくフィルム内部も改質されるため、ＰＴＦＥ内部において耐薬品性、強度、安定性などのＰＴＦＥ本来の性質が損なわれるおそれがあり、バイオマテリアル用途には適していない。
【０００５】
他方、コロナ放電、ＵＶ処理、プラズマ処理は、放射線処理よりも低エネルギーの処理であり、一般に表面のみの改質を行うことができる。しかし、ＰＴＦＥにおいては、フッ素原子が再結合するため、通常、これらの処理では親水化できない。これに対し、特許文献３では、フッ素原子との結合エネルギーが１２８ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の原子と親水基とを有する化合物の存在下で、フッ素樹脂にエキシマレーザーを照射し、表面を親水化する方法が記載されている。この方法では、フッ素原子の再結合が防止され、親水化が容易となる。しかし、この方法により得られる表面が親水化されたフッ素樹脂は、タンパク質吸着の程度は低減されてはいるものの、まだ不十分である場合があった。
【特許文献１】特開平６−１１６４２３号公報
【特許文献２】特開２００５−６３７７８号公報
【特許文献３】特開平６−２９３８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、成形体内部の特性の変化が少なく、タンパク質の吸着量の少ない、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体を製造可能な方法を提供することを目的とする。また本発明は、タンパク質の吸着量の少ない、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体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】
【０００７】
本発明は、フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる工程（Ａ）、および
前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程（Ｂ）
を含む、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体の製造方法である。
【０００８】
また本発明は、表面に親水性ポリマーが共有結合しているフッ素樹脂成形体であって、
前記親水性ポリマーが、側鎖に親水基を有するポリ（メタ）アクリル酸エステルであるフッ素樹脂成形体である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、ＵＶ照射による方法を利用できるため、従来の放射線照射により親水性ポリマーの重合を開始させる方法のようにフッ素樹脂成形体内部を不要に改質してしまうおそれが低い。また、親水性ポリマーをフッ素樹脂成形体に結合させることにより親水性を付与しているため、多くの親水基をフッ素樹脂成形体に導入することができ、親水化の程度を容易に向上させることができる。さらに、フッ素樹脂成形体表面の親水化による効果のみならず、親水性ポリマーの運動による排除体積効果によって、タンパク質等の生体物質のフッ素樹脂成形体表面への吸着を抑制することができる。よって、成形体内部の特性の変化が少なく、タンパク質の吸着量の少ない、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体を得ることができる。本発明の表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体は、バイオマテリアル用途に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明の製造方法について説明する。
【００１１】
本発明に用いられる成形体を構成するフッ素樹脂としては、特に限定はないが、パーフルオロ樹脂が薬品安定性、生体内安定性、クリーン性の面から好ましく、例として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。中でも、ＰＴＦＥが、人工血管、人工硬膜、人工心膜等、生体内の補綴材として実用されているため、最も好ましい。
【００１２】
成形体の形状は、フィルム、シート、プレート等用途に応じて適宜選択すればよく、また、成形体は多孔質体であってもよい。
【００１３】
重合開始剤化合物に関し、本発明においては、使用する親水性モノマーの種類に応じて、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等各種重合方法の重合開始剤化合物を適宜選択して使用することができる。本発明では、操作が簡便で大量生産に向いているという観点から、工程（Ｂ）の重合をラジカル重合によって行うことが好ましく、中でも、フッ素樹脂成形体表面への結合の容易さ、重合開始剤化合物の安定性、親水性ポリマーの分子設計の容易さの観点から、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）によって行うことが特に好ましい。従って、重合開始剤化合物は、ラジカル重合の開始剤化合物であることが好ましく、原子移動ラジカル重合の開始剤化合物であることがより好ましい。原子移動ラジカル重合の開始剤化合物としては、一官能性、二官能性または多官能性の有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物が挙げられる。
【００１４】
また、重合開始剤化合物は、フッ素樹脂成形体と結合可能な官能基を有するものを用いる。ここで、フッ素樹脂成形体と結合可能な官能基とは、エネルギー線の照射によってフッ素樹脂成形体の表面に発生したラジカルまたは表面に導入された官能基と反応して、フッ素樹脂成形体と結合することが可能な官能基のことである。
【００１５】
本発明に用いられる親水性モノマーは、上記の重合開始剤化合物によってフッ素樹脂成形体の表面において重合し、フッ素樹脂成形体にグラフトされるものである。従って、親水性モノマーの種類、特に親水性モノマーの有する親水基の種類、重合性官能基の種類は、最終製品の用途に応じて、適宜選択すればよい。表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体をバイオマテリアル用途に適用する場合には、モノマーの有する親水基は、生体親和性および排除体積効果の観点から、エーテル、アルコール等のノニオン型の親水基であることが好ましい。当該ノニオン型の親水基の例としては、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等のポリオキシアルキレン基；グルコース、フルクトース、マンノース等の単糖類、ラクトース等のニ糖類、オリゴ糖類等の糖類化合物の残基などが挙げられる。ここで糖類化合物の残基とは、糖類化合物より、水素原子を１つ以上除いてできる構造を有する基をいう。ポリオキシアルキレン基は、オキシアルキレン単位が、オリゴマー程度の重合度で繰返し結合されたものであってもよい。また、当該親水基は、保護基により保護されていてもよい。親水性モノマーは、エステル側鎖に親水基を有する（メタ）アクリル酸エステルであることが好ましい。従って、親水性モノマーは、側鎖にポリオキシアルキレン基または糖類化合物の残基を有する（メタ）アクリル酸エステルであることがより好ましい。
【００１６】
工程（Ａ）では、フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる。このための方法としては、例えば、フッ素樹脂成形体の表面に放射線照射、コロナ放電、ＵＶ照射、プラズマ照射を行ってラジカルを発生させ、重合開始剤化合物と当該ラジカルを反応させる方法が挙げられる。ただし、放射線照射を行う方法では、エネルギーが高すぎてフッ素樹脂成形体内部で改質が起こり、特性が変化するおそれがあるため、本発明の方法では好ましくない。成形体内部の特性の変化を防止するために、本発明は、コロナ放電、ＵＶ照射、またはプラズマ照射を行う方法により工程（Ａ）を行うことを推奨する。
【００１７】
ＵＶ処理により工程（Ａ）を行うには、具体的には、例えば、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理して、当該表面に親水基を導入する工程（Ａ−１）、および当該親水基と重合開始剤化合物とを反応させる工程（Ａ−２）を行うことが好ましい。
【００１８】
通常、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理した場合には、通常は、フッ素樹脂から離脱したフッ素原子が、フッ素樹脂と再結合するということが起こる。これを防止するために、工程（Ａ−１）では、例えば、特許文献３記載の方法のように、フッ素原子との結合エネルギーが１２８ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の原子と親水基とを有する化合物（以下、フッ素捕捉化合物と称する）の存在下で、フッ素樹脂成形体にＵＶを照射することによって、フッ素樹脂成形体の表面に親水基を導入する。
【００１９】
フッ素捕捉化合物としては、水酸化アルミニウム、ホウ酸、ホウ酸アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等を用いることができる。これらは、水溶液の形態で用いることが好ましい。また、溶質の溶解度を上げるために、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ塩を添加してもよい。
【００２０】
具体的な操作としては、例えば、図１に示す構成のように、サンプル台１の上に、フッ素捕捉化合物の水溶液２を塗布し、その上にフッ素樹脂フィルム３を載せる。そして、低圧水銀ランプ４よりＵＶをフッ素樹脂フィルム３に照射する。このＵＶ照射により、水溶液２と接しているフッ素樹脂フィルム３の表面において親水化が起こる。例えば、水溶液２が、水酸化物の水溶液であった場合には、フッ素樹脂フィルム３の表面には水酸基が導入される。
【００２１】
別の例として、図２に示す構成のように、サンプル台１’の上にフッ素樹脂フィルム３’を載せ、フッ素捕捉化合物の水溶液２’を塗布する。さらにその上に石英ガラス５’を載せ、石英ガラス５’とフッ素樹脂フィルム３’とで水溶液２’を挟み込む。そして、低圧水銀ランプ４’より石英ガラス５’を通してＵＶをフッ素樹脂フィルム３’に照射する。このＵＶ照射により、フッ素捕捉化合物の水溶液２’と接しているフッ素樹脂フィルム３’の表面に親水基が導入されて親水化が起こる。
【００２２】
以上のようにして、フッ素樹脂成形体の表面に、水酸基等の親水基が導入される。
【００２３】
工程（Ａ−２）では、フッ素樹脂成形体の表面に導入された親水基と反応して、フッ素樹脂と結合可能な官能基を有する重合開始剤化合物を用いる。例えば、上記でフッ素捕捉化合物に水酸化物を用い、フッ素樹脂成形体の表面に水酸基を導入していた場合には、フッ素樹脂と結合可能な官能基として、カルボキシル基、酸ハライド基（−ＣＯＸ；Ｘはハロゲン）、エポキシ基等を選択すればよい。種々の化合物の入手が容易という点では、カルボキシル基または酸ハライド基を選択することが好ましい。工程（Ａ−２）は、このような重合開始剤化合物を、フッ素樹脂成形体の表面に導入された親水基と反応させればよく、反応条件は、導入された親水基と、上記官能基との反応の一般的な条件に準じればよい。例えば、フッ素樹脂に導入された親水基が水酸基であり、重合開始剤がカルボキシル基または酸ハライド基を有する場合には、これらの官能基間のエステル化反応の一般的な反応条件を採用してよい。ただし、重合開始剤化合物の重合開始能が損なわれないような反応条件を選ぶことが重要である。
【００２４】
工程（Ｂ）は、前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程である。ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合等いずれの重合方法で行うことが可能であり、当該工程は、重合開始剤化合物および親水性モノマーの種類に応じて、一般的な重合条件を適宜選択して行えばよい。
【００２５】
工程（Ａ）において、原子移動ラジカル重合の開始剤化合物を結合させ、工程（Ｂ）を原子移動ラジカル重合により行う場合には、例えば、K. Matyjaszewski, およびJ. Xia, “Atom Transfer Radical Polymerization”, Chem. Rev. (2001) 101, p.2921-2990、ならびにM. Kamigaito, T. Ando, およびM. Sawamoto, “Metal-Catalyzed Living Radical Polymerization”, Chem. Rev. (2001) 101, p.3689-3745等の文献に記載の方法に準じて工程（Ｂ）を行うことができる。工程（Ｂ）を原子移動ラジカル重合により行う場合、遷移金属触媒や配位子を用いるが、通常の原子移動ラジカル重合で使用できるものは使用可能である。例えば、遷移金属触媒が含む遷移金属としては、１価および０価の銅、２価のルテニウム、２価の鉄又は２価のニッケル等が挙げられる。さらに、配位子としては、例えば、２，２′−ビピリジル及びその誘導体、１，１０−フェナントロリン及びその誘導体、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチルトリス（２−アミノエチル）アミン等のポリアミン等が挙げられる。
【００２６】
以上のようにして、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体を製造することができる。以上の工程の一例をスキームを用いて簡潔に示すと、図３のようになる。
【００２７】
図３のステップ（１）は、上記工程（Ａ−１）に相当し、ここでは、フッ素樹脂成形体としてＰＴＦＥフィルムを使用している。フッ素捕捉化合物の水溶液としては、水酸化アルミニウム／水酸化ナトリウム水溶液を使用している。図１または図２のようにしてＵＶを照射することによって、ＰＴＦＥフィルムの表面に水酸基が導入される。
【００２８】
ステップ（２）は、上記工程（Ａ−２）に相当し、ここでは、重合開始剤化合物として２−ブロモイソ酪酸ブロミドを使用している。ＰＴＦＥフィルムの表面の水酸基と、重合開始剤化合物の−ＣＯＢｒ基を反応させることによって、エステル結合を介してＰＴＦＥフィルムの表面に重合開始剤化合物が結合する。
【００２９】
ステップ（３）は、上記工程（Ｂ）に相当する。ここでは、親水性モノマーとして、側鎖にポリオキシアルキレン基を有する（メタ）アクリル酸エステルであるポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレートを使用している。また、遷移金属触媒としてＣｕＢｒ、配位子としてビピリジルを使用している。ＰＴＦＥフィルムの表面に結合した重合開始剤化合物、遷移金属触媒および配位子により、Ｂｒ原子の移動を伴いながら親水性モノマーを重合させることによって、表面に親水性ポリマーが共有結合を介して導入されたＰＴＦＥフィルムが得られる。図３においては、親水性ポリマーは、ポリマクロモノマーであり、櫛型ポリマーである。
【００３０】
本発明の製造方法によれば、ＵＶ照射による方法を利用できるため、従来の放射線照射により親水性ポリマーの重合を開始させる方法のようにフッ素樹脂成形体内部を不要に改質してしまうおそれが低い。また、親水性ポリマーをフッ素樹脂成形体に結合させることにより親水性を付与しているため、多くの親水基をフッ素樹脂成形体に導入することができ、親水化の程度を容易に向上させることができる。さらに、フッ素樹脂成形体の表面の親水化による効果のみならず、親水性ポリマーの運動による排除体積効果によっても、タンパク質等の生体物質のフッ素樹脂成形体の表面への吸着を抑制することができる。また、重合開始剤種を選択することができ、原子移動ラジカル重合など、精密重合により親水性モノマーの重合を行うことも可能である。精密重合によれば、重合の制御が容易であり、親水性ポリマーの可能な分子設計の幅が広いため、フッ素樹脂成形体の表面の状態（親水化度等）の調整も容易である。
【００３１】
本発明の製造方法により得られる表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体は、フッ素樹脂固有の特性に加え、表面が親水性であるという特性を有する。よって、当該フッ素樹脂成形体は、これらの特性を活用できる様々の用途に適用することができ、中でも、バイオマテリアル用途に好適である。なお、本発明においてバイオマテリアルとは、生体に直接接触させて利用する材料のことをいい、例としては、人工血管、人工硬膜、人工心膜等の補綴材、コンタクトレンズ等が挙げられる。
【００３２】
本発明はまた、表面に親水性ポリマーが共有結合しているフッ素樹脂成形体であって、前記親水性ポリマーが、側鎖に親水基を有するポリ（メタ）アクリル酸エステルであるフッ素樹脂成形体である。ポリ（メタ）アクリル酸エステルは、側鎖のエステル基の種類および長さの選択の自由度の高いポリマーであり、多数の親水基を有することもでき、フッ素樹脂成形体の表面の親水化度を高めることも容易である。
【００３３】
フッ素樹脂成形体をバイオマテリアル用途に適用する場合には、親水性ポリマーの側鎖の親水基は、生体親和性および排除体積効果の観点から、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等のポリオキシアルキレン基；グルコース、フルクトース、マンノース等の単糖類、ラクトース等のニ糖類、オリゴ糖類等の糖類化合物の残基であることが好ましい。
【００３４】
親水性ポリマーは、櫛型ポリマーであることさらに好ましい。櫛型ポリマーとは、線状側鎖が出ている三叉分岐点を主鎖に数多くもつポリマーのことをいう。親水性ポリマーが櫛型ポリマーである場合には、側鎖長を長くする等によってフッ素樹脂成形体にグラフトされる親水基の量を容易に増大させることができ、また、側鎖の種類や長さを調整することにより、排除体積効果を高めることもできる。櫛型ポリマーは、マクロモノマーの重合体または共重合体であることが好ましい。マクロモノマーとは、末端に重合性官能基を有するポリマーまたはオリゴマーのことをいい、例えば、側鎖にポリオキシアルキレン基を有する（メタ）アクリル酸エステルが挙げられる。
【００３５】
成形体を構成するフッ素樹脂としては、特に限定はないが、パーフルオロ樹脂が薬品安定性、生体内安定性、クリーン性の面から好ましく、例として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。中でも、ＰＴＦＥが、人工血管、人工硬膜、人工心膜等、生体内の補綴材として実用されているため、最も好ましい。成形体の形状は、フィルム、シート、プレート等用途に応じて適宜選択すればよく、また、成形体は多孔質体であってもよい。
【００３６】
当該親水性ポリマーは、フッ素樹脂と共有結合しているが、上記の製造方法で得られるフッ素樹脂成形体のように、重合開始剤化合物断片を介して、フッ素樹脂と親水性ポリマーが結合していてもよい。
【００３７】
本発明において、フッ素樹脂成形体の表面と水との静的接触角が８０°以下であることが好ましい。当該接触角を８０°以下とすることによって、タンパク質とフッ素樹脂成形体との疎水性相互作用を十分に低減することができる。なお、当該接触角は、フッ素樹脂成形体の表面の親水性が高いほど小さくなる。従って、当該接触角を小さくするには、親水性ポリマーの結合量を多くする、親水性ポリマーの有する親水基の数を多くする、等すればよい。
【００３８】
本発明のフッ素樹脂成形体は、公知方法に従い、バイオマテリアルに用いることができ、当該バイオマテリアルは、表面にグラフトされたポリマーの親水性に基づく効果および排除体積効果により、タンパク質等の生体物質の吸着が極めて抑制されたものとなる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。
【００４０】
実施例１
フッ素捕捉化合物を含む処理液として、Ａｌ（ＯＨ）3の濃度が０．１ｍｏｌ／ｌおよびＮａＯＨの濃度が５ｍｏｌ／ｌのＡｌ（ＯＨ）3／ＮａＯＨ水溶液を使用し、図２に示すような構成で、ＰＴＦＥフィルム（厚さ０．１ｍｍ、水静的接触角１２３°）に、低圧水銀灯で３０分間ＵＶを照射してＰＴＦＥフィルムの表面に水酸基を導入した。ＰＴＦＥフィルムの処理面と水との静的接触角は６２°であった、次に、重合開始剤化合物として２−ブロモイソ酪酸ブロミドを、ＰＴＦＥフィルム表面の水酸基とのエステル化により、ＰＴＦＥ表面に結合させた。
【００４１】
ＰＴＦＥフィルムの表面に結合した重合開始剤化合物を起点として、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（ＰＥＧＭＥＭＡ、Ｍｎ＝４７５、側鎖のポリ（エチレングリコール）の重合度＝８）を親水性モノマーとし、原子移動ラジカル重合を、触媒としてＣｕＢｒ、配位子として２，２’−ビピリジル、溶媒としてトルエンを用いて行った。モノマー初濃度は５０ｗｔ％、重合温度は６０℃、重合時間は８時間とした。ＰＴＦＥフィルムをリンス、洗浄および乾燥し、ＰＥＧＭＥＭＡの重合体を表面に有するＰＴＦＥフィルムを得た。
【００４２】
実施例２〜４
重合時間を変化させた以外は、実施例１と同様にしてＰＥＧＭＥＭＡの重合体を表面に有するＰＴＦＥフィルムを作製した。
【００４３】
実施例５〜６
実施例１と同様にして、２−ブロモイソ酪酸ブロミドが表面に結合したＰＴＦＥフィルムを作製した。続いて、イソプロピリデングルコース担持メタクリレート（ＭＡＩｐＧｌｃ）を親水性モノマーとし、原子移動ラジカル重合を、触媒としてＣｕＢｒ、配位子として２，２’−ビピリジル、溶媒としてアニソールを用いて行った。モノマー初濃度は５０ｗｔ％、重合温度は５０℃、重合時間は５時間（実施例５）および１２時間（実施例６）とした。得られたＰＴＦＥフィルムをリンス、洗浄および乾燥した。その後、９０％ＨＣＯＯＨにＰＴＦＥフィルムを浸漬し、室温で４０時間攪拌することによってポリＭＡＩｐＧｌｃを脱保護して、ポリグルコース担持メタクリレートを表面に有するＰＴＦＥフィルムを得た。
【００４４】
比較例１
フッ素捕捉化合物を含む処理液として、Ａｌ（ＯＨ）3の濃度が０．１ｍｏｌ／ｌおよびＮａＯＨの濃度が５ｍｏｌ／ｌのＡｌ（ＯＨ）3／ＮａＯＨ水溶液を使用し、図２に示すような構成で、ＰＴＦＥフィルム（厚さ０．１ｍｍ、水静的接触角１２３°）に、低圧水銀灯で３０分間ＵＶを照射した。得られた水酸基を表面に有するＰＴＦＥフィルムを比較例１のフィルムとした。このＰＴＦＥフィルムの処理面と水との静的接触角は６２°であった。
【００４５】
各実施例における重合時間、得られたフィルム表面と水との接触角を表１にまとめる。また、重合度の目安として、溶液中に生成したポリマーのＧＰＣ解析から得られた数平均分子量（Ｍｎ）の結果も示す。さらに、実施例１〜４については、親水基量の目安として、ＸＰＳ測定により求めた酸素元素比の結果も示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
タンパク質吸着実験
タンパク質は、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）を使用した。濃度２０μｇ／ｍｌのＢＳＡのＰＢＳ溶液１ｍｌに、実施例１〜６および比較例１のＰＴＦＥフィルム、ならびにブランクとして未処理のＰＴＦＥフィルムを２時間浸漬した。浸漬後、蒸留水で洗浄し、乾燥した。得られたサンプルについてＸＰＳ測定を行い、Ｎ元素比の結果よりタンパク質の吸着性を評価した。結果を表１に示す。
【００４８】
表１より明らかなように、すべての実施例のＰＴＦＥフィルムでは、Ｎ元素が検出されておらず、タンパク質の吸着が極めて抑制されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体の製造方法であり、当該方法により得られるフッ素樹脂成形体は、フッ素樹脂固有の特性に加え、表面が親水性であるという特性を有するため、これらの特性が活用される様々な用途（特にバイオマテリアル用途）に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】フッ素樹脂成形体の表面のＵＶ処理の一例を示す図である。
【図２】フッ素樹脂成形体の表面のＵＶ処理の別の例を示す図である。
【図３】本発明の製造方法の一例の概略を示すスキームである。
【符号の説明】
【００５１】
１，１’ サンプル台
２，２’ フッ素捕捉化合物の水溶液
３，３’ フッ素樹脂フィルム
４，４’ 低圧水銀ランプ
５’ 石英ガラス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンパク質等の生体物質の吸着が抑制された、バイオマテリアルに好適な親水性の表面を有するフッ素樹脂成形体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体に直接接触させて使用される材料であるバイオマテリアルは、表面にタンパク質等の生体物質が吸着してその機能が損なわれることがある。そのため、バイオマテリアルには、タンパク質等の吸着が抑制されていることが求められている。例えば、人工血管や、人工心肺装置等の医療機器内において、タンパク質の吸着が発端となって血栓が生じることがある。血栓形成により血流が阻止されると重篤な危機を招くため、バイオマテリアルの使用範囲や使用期限が制限されることがある。また、コンタクトレンズ等においても、タンパク質や脂質の吸着により汚れが付着し、その使用期限が制限されている。
【０００３】
一方、フッ素樹脂、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、その高い耐薬品性、安定性などから、バイオマテリアルの素材として、好まれて使用されている。しかし、疎水性が非常に高いことから、疎水性相互作用によりタンパク質等を吸着しやすいという問題があり、タンパク質等の生体物質の吸着が問題となる用途においては、その使用形態が制限されている。例えば、多孔ＰＴＦＥ製人工血管においては、血栓形成のため、５ｍｍ以下の直径のものは長期使用ができない。
【０００４】
タンパク質等の生体物質の吸着を抑制する手段としては、バイオマテリアル表面の親水化を行い、タンパク質との疎水性相互作用を低減することが挙げられる。フッ素樹脂の表面を親水化する方法としては、具体的には、例えば特許文献１に記載の方法により、酸素の不存在下結晶融点以上の温度でＰＴＦＥフィルムに放射線を照射してＰＴＦＥを架橋して強度を向上させた後に、例えば特許文献２に記載の方法により、ＰＴＦＥフィルムにモノマー溶液を充填して放射線を照射し、重合させる方法がある。当該方法によれば、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体を製造することができる。しかしこの方法では、フィルム表面だけでなくフィルム内部も改質されるため、ＰＴＦＥ内部において耐薬品性、強度、安定性などのＰＴＦＥ本来の性質が損なわれるおそれがあり、バイオマテリアル用途には適していない。
【０００５】
他方、コロナ放電、ＵＶ処理、プラズマ処理は、放射線処理よりも低エネルギーの処理であり、一般に表面のみの改質を行うことができる。しかし、ＰＴＦＥにおいては、フッ素原子が再結合するため、通常、これらの処理では親水化できない。これに対し、特許文献３では、フッ素原子との結合エネルギーが１２８ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の原子と親水基とを有する化合物の存在下で、フッ素樹脂にエキシマレーザーを照射し、表面を親水化する方法が記載されている。この方法では、フッ素原子の再結合が防止され、親水化が容易となる。しかし、この方法により得られる表面が親水化されたフッ素樹脂は、タンパク質吸着の程度は低減されてはいるものの、まだ不十分である場合があった。
【特許文献１】特開平６−１１６４２３号公報
【特許文献２】特開２００５−６３７７８号公報
【特許文献３】特開平６−２９３８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、成形体内部の特性の変化が少なく、タンパク質の吸着量の少ない、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体を製造可能な方法を提供することを目的とする。また本発明は、タンパク質の吸着量の少ない、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体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】
【０００７】
本発明は、フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる工程（Ａ）、および
前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程（Ｂ）
を含む、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体の製造方法である。
【０００８】
また本発明は、表面に親水性ポリマーが共有結合しているフッ素樹脂成形体であって、
前記親水性ポリマーが、側鎖に親水基を有するポリ（メタ）アクリル酸エステルであるフッ素樹脂成形体である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、ＵＶ照射による方法を利用できるため、従来の放射線照射により親水性ポリマーの重合を開始させる方法のようにフッ素樹脂成形体内部を不要に改質してしまうおそれが低い。また、親水性ポリマーをフッ素樹脂成形体に結合させることにより親水性を付与しているため、多くの親水基をフッ素樹脂成形体に導入することができ、親水化の程度を容易に向上させることができる。さらに、フッ素樹脂成形体表面の親水化による効果のみならず、親水性ポリマーの運動による排除体積効果によって、タンパク質等の生体物質のフッ素樹脂成形体表面への吸着を抑制することができる。よって、成形体内部の特性の変化が少なく、タンパク質の吸着量の少ない、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体を得ることができる。本発明の表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体は、バイオマテリアル用途に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明の製造方法について説明する。
【００１１】
本発明に用いられる成形体を構成するフッ素樹脂としては、特に限定はないが、パーフルオロ樹脂が薬品安定性、生体内安定性、クリーン性の面から好ましく、例として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。中でも、ＰＴＦＥが、人工血管、人工硬膜、人工心膜等、生体内の補綴材として実用されているため、最も好ましい。
【００１２】
成形体の形状は、フィルム、シート、プレート等用途に応じて適宜選択すればよく、また、成形体は多孔質体であってもよい。
【００１３】
重合開始剤化合物に関し、本発明においては、使用する親水性モノマーの種類に応じて、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等各種重合方法の重合開始剤化合物を適宜選択して使用することができる。本発明では、操作が簡便で大量生産に向いているという観点から、工程（Ｂ）の重合をラジカル重合によって行うことが好ましく、中でも、フッ素樹脂成形体表面への結合の容易さ、重合開始剤化合物の安定性、親水性ポリマーの分子設計の容易さの観点から、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）によって行うことが特に好ましい。従って、重合開始剤化合物は、ラジカル重合の開始剤化合物であることが好ましく、原子移動ラジカル重合の開始剤化合物であることがより好ましい。原子移動ラジカル重合の開始剤化合物としては、一官能性、二官能性または多官能性の有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物が挙げられる。
【００１４】
また、重合開始剤化合物は、フッ素樹脂成形体と結合可能な官能基を有するものを用いる。ここで、フッ素樹脂成形体と結合可能な官能基とは、エネルギー線の照射によってフッ素樹脂成形体の表面に発生したラジカルまたは表面に導入された官能基と反応して、フッ素樹脂成形体と結合することが可能な官能基のことである。
【００１５】
本発明に用いられる親水性モノマーは、上記の重合開始剤化合物によってフッ素樹脂成形体の表面において重合し、フッ素樹脂成形体にグラフトされるものである。従って、親水性モノマーの種類、特に親水性モノマーの有する親水基の種類、重合性官能基の種類は、最終製品の用途に応じて、適宜選択すればよい。表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体をバイオマテリアル用途に適用する場合には、モノマーの有する親水基は、生体親和性および排除体積効果の観点から、エーテル、アルコール等のノニオン型の親水基であることが好ましい。当該ノニオン型の親水基の例としては、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等のポリオキシアルキレン基；グルコース、フルクトース、マンノース等の単糖類、ラクトース等のニ糖類、オリゴ糖類等の糖類化合物の残基などが挙げられる。ここで糖類化合物の残基とは、糖類化合物より、水素原子を１つ以上除いてできる構造を有する基をいう。ポリオキシアルキレン基は、オキシアルキレン単位が、オリゴマー程度の重合度で繰返し結合されたものであってもよい。また、当該親水基は、保護基により保護されていてもよい。親水性モノマーは、エステル側鎖に親水基を有する（メタ）アクリル酸エステルであることが好ましい。従って、親水性モノマーは、側鎖にポリオキシアルキレン基または糖類化合物の残基を有する（メタ）アクリル酸エステルであることがより好ましい。
【００１６】
工程（Ａ）では、フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる。このための方法としては、例えば、フッ素樹脂成形体の表面に放射線照射、コロナ放電、ＵＶ照射、プラズマ照射を行ってラジカルを発生させ、重合開始剤化合物と当該ラジカルを反応させる方法が挙げられる。ただし、放射線照射を行う方法では、エネルギーが高すぎてフッ素樹脂成形体内部で改質が起こり、特性が変化するおそれがあるため、本発明の方法では好ましくない。成形体内部の特性の変化を防止するために、本発明は、コロナ放電、ＵＶ照射、またはプラズマ照射を行う方法により工程（Ａ）を行うことを推奨する。
【００１７】
ＵＶ処理により工程（Ａ）を行うには、具体的には、例えば、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理して、当該表面に親水基を導入する工程（Ａ−１）、および当該親水基と重合開始剤化合物とを反応させる工程（Ａ−２）を行うことが好ましい。
【００１８】
通常、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理した場合には、通常は、フッ素樹脂から離脱したフッ素原子が、フッ素樹脂と再結合するということが起こる。これを防止するために、工程（Ａ−１）では、例えば、特許文献３記載の方法のように、フッ素原子との結合エネルギーが１２８ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の原子と親水基とを有する化合物（以下、フッ素捕捉化合物と称する）の存在下で、フッ素樹脂成形体にＵＶを照射することによって、フッ素樹脂成形体の表面に親水基を導入する。
【００１９】
フッ素捕捉化合物としては、水酸化アルミニウム、ホウ酸、ホウ酸アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等を用いることができる。これらは、水溶液の形態で用いることが好ましい。また、溶質の溶解度を上げるために、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ塩を添加してもよい。
【００２０】
具体的な操作としては、例えば、図１に示す構成のように、サンプル台１の上に、フッ素捕捉化合物の水溶液２を塗布し、その上にフッ素樹脂フィルム３を載せる。そして、低圧水銀ランプ４よりＵＶをフッ素樹脂フィルム３に照射する。このＵＶ照射により、水溶液２と接しているフッ素樹脂フィルム３の表面において親水化が起こる。例えば、水溶液２が、水酸化物の水溶液であった場合には、フッ素樹脂フィルム３の表面には水酸基が導入される。
【００２１】
別の例として、図２に示す構成のように、サンプル台１’の上にフッ素樹脂フィルム３’を載せ、フッ素捕捉化合物の水溶液２’を塗布する。さらにその上に石英ガラス５’を載せ、石英ガラス５’とフッ素樹脂フィルム３’とで水溶液２’を挟み込む。そして、低圧水銀ランプ４’より石英ガラス５’を通してＵＶをフッ素樹脂フィルム３’に照射する。このＵＶ照射により、フッ素捕捉化合物の水溶液２’と接しているフッ素樹脂フィルム３’の表面に親水基が導入されて親水化が起こる。
【００２２】
以上のようにして、フッ素樹脂成形体の表面に、水酸基等の親水基が導入される。
【００２３】
工程（Ａ−２）では、フッ素樹脂成形体の表面に導入された親水基と反応して、フッ素樹脂と結合可能な官能基を有する重合開始剤化合物を用いる。例えば、上記でフッ素捕捉化合物に水酸化物を用い、フッ素樹脂成形体の表面に水酸基を導入していた場合には、フッ素樹脂と結合可能な官能基として、カルボキシル基、酸ハライド基（−ＣＯＸ；Ｘはハロゲン）、エポキシ基等を選択すればよい。種々の化合物の入手が容易という点では、カルボキシル基または酸ハライド基を選択することが好ましい。工程（Ａ−２）は、このような重合開始剤化合物を、フッ素樹脂成形体の表面に導入された親水基と反応させればよく、反応条件は、導入された親水基と、上記官能基との反応の一般的な条件に準じればよい。例えば、フッ素樹脂に導入された親水基が水酸基であり、重合開始剤がカルボキシル基または酸ハライド基を有する場合には、これらの官能基間のエステル化反応の一般的な反応条件を採用してよい。ただし、重合開始剤化合物の重合開始能が損なわれないような反応条件を選ぶことが重要である。
【００２４】
工程（Ｂ）は、前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程である。ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合等いずれの重合方法で行うことが可能であり、当該工程は、重合開始剤化合物および親水性モノマーの種類に応じて、一般的な重合条件を適宜選択して行えばよい。
【００２５】
工程（Ａ）において、原子移動ラジカル重合の開始剤化合物を結合させ、工程（Ｂ）を原子移動ラジカル重合により行う場合には、例えば、K. Matyjaszewski, およびJ. Xia, “Atom Transfer Radical Polymerization”, Chem. Rev. (2001) 101, p.2921-2990、ならびにM. Kamigaito, T. Ando, およびM. Sawamoto, “Metal-Catalyzed Living Radical Polymerization”, Chem. Rev. (2001) 101, p.3689-3745等の文献に記載の方法に準じて工程（Ｂ）を行うことができる。工程（Ｂ）を原子移動ラジカル重合により行う場合、遷移金属触媒や配位子を用いるが、通常の原子移動ラジカル重合で使用できるものは使用可能である。例えば、遷移金属触媒が含む遷移金属としては、１価および０価の銅、２価のルテニウム、２価の鉄又は２価のニッケル等が挙げられる。さらに、配位子としては、例えば、２，２′−ビピリジル及びその誘導体、１，１０−フェナントロリン及びその誘導体、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチルトリス（２−アミノエチル）アミン等のポリアミン等が挙げられる。
【００２６】
以上のようにして、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体を製造することができる。以上の工程の一例をスキームを用いて簡潔に示すと、図３のようになる。
【００２７】
図３のステップ（１）は、上記工程（Ａ−１）に相当し、ここでは、フッ素樹脂成形体としてＰＴＦＥフィルムを使用している。フッ素捕捉化合物の水溶液としては、水酸化アルミニウム／水酸化ナトリウム水溶液を使用している。図１または図２のようにしてＵＶを照射することによって、ＰＴＦＥフィルムの表面に水酸基が導入される。
【００２８】
ステップ（２）は、上記工程（Ａ−２）に相当し、ここでは、重合開始剤化合物として２−ブロモイソ酪酸ブロミドを使用している。ＰＴＦＥフィルムの表面の水酸基と、重合開始剤化合物の−ＣＯＢｒ基を反応させることによって、エステル結合を介してＰＴＦＥフィルムの表面に重合開始剤化合物が結合する。
【００２９】
ステップ（３）は、上記工程（Ｂ）に相当する。ここでは、親水性モノマーとして、側鎖にポリオキシアルキレン基を有する（メタ）アクリル酸エステルであるポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレートを使用している。また、遷移金属触媒としてＣｕＢｒ、配位子としてビピリジルを使用している。ＰＴＦＥフィルムの表面に結合した重合開始剤化合物、遷移金属触媒および配位子により、Ｂｒ原子の移動を伴いながら親水性モノマーを重合させることによって、表面に親水性ポリマーが共有結合を介して導入されたＰＴＦＥフィルムが得られる。図３においては、親水性ポリマーは、ポリマクロモノマーであり、櫛型ポリマーである。
【００３０】
本発明の製造方法によれば、ＵＶ照射による方法を利用できるため、従来の放射線照射により親水性ポリマーの重合を開始させる方法のようにフッ素樹脂成形体内部を不要に改質してしまうおそれが低い。また、親水性ポリマーをフッ素樹脂成形体に結合させることにより親水性を付与しているため、多くの親水基をフッ素樹脂成形体に導入することができ、親水化の程度を容易に向上させることができる。さらに、フッ素樹脂成形体の表面の親水化による効果のみならず、親水性ポリマーの運動による排除体積効果によっても、タンパク質等の生体物質のフッ素樹脂成形体の表面への吸着を抑制することができる。また、重合開始剤種を選択することができ、原子移動ラジカル重合など、精密重合により親水性モノマーの重合を行うことも可能である。精密重合によれば、重合の制御が容易であり、親水性ポリマーの可能な分子設計の幅が広いため、フッ素樹脂成形体の表面の状態（親水化度等）の調整も容易である。
【００３１】
本発明の製造方法により得られる表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体は、フッ素樹脂固有の特性に加え、表面が親水性であるという特性を有する。よって、当該フッ素樹脂成形体は、これらの特性を活用できる様々の用途に適用することができ、中でも、バイオマテリアル用途に好適である。なお、本発明においてバイオマテリアルとは、生体に直接接触させて利用する材料のことをいい、例としては、人工血管、人工硬膜、人工心膜等の補綴材、コンタクトレンズ等が挙げられる。
【００３２】
本発明はまた、表面に親水性ポリマーが共有結合しているフッ素樹脂成形体であって、前記親水性ポリマーが、側鎖に親水基を有するポリ（メタ）アクリル酸エステルであるフッ素樹脂成形体である。ポリ（メタ）アクリル酸エステルは、側鎖のエステル基の種類および長さの選択の自由度の高いポリマーであり、多数の親水基を有することもでき、フッ素樹脂成形体の表面の親水化度を高めることも容易である。
【００３３】
フッ素樹脂成形体をバイオマテリアル用途に適用する場合には、親水性ポリマーの側鎖の親水基は、生体親和性および排除体積効果の観点から、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等のポリオキシアルキレン基；グルコース、フルクトース、マンノース等の単糖類、ラクトース等のニ糖類、オリゴ糖類等の糖類化合物の残基であることが好ましい。
【００３４】
親水性ポリマーは、櫛型ポリマーであることさらに好ましい。櫛型ポリマーとは、線状側鎖が出ている三叉分岐点を主鎖に数多くもつポリマーのことをいう。親水性ポリマーが櫛型ポリマーである場合には、側鎖長を長くする等によってフッ素樹脂成形体にグラフトされる親水基の量を容易に増大させることができ、また、側鎖の種類や長さを調整することにより、排除体積効果を高めることもできる。櫛型ポリマーは、マクロモノマーの重合体または共重合体であることが好ましい。マクロモノマーとは、末端に重合性官能基を有するポリマーまたはオリゴマーのことをいい、例えば、側鎖にポリオキシアルキレン基を有する（メタ）アクリル酸エステルが挙げられる。
【００３５】
成形体を構成するフッ素樹脂としては、特に限定はないが、パーフルオロ樹脂が薬品安定性、生体内安定性、クリーン性の面から好ましく、例として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。中でも、ＰＴＦＥが、人工血管、人工硬膜、人工心膜等、生体内の補綴材として実用されているため、最も好ましい。成形体の形状は、フィルム、シート、プレート等用途に応じて適宜選択すればよく、また、成形体は多孔質体であってもよい。
【００３６】
当該親水性ポリマーは、フッ素樹脂と共有結合しているが、上記の製造方法で得られるフッ素樹脂成形体のように、重合開始剤化合物断片を介して、フッ素樹脂と親水性ポリマーが結合していてもよい。
【００３７】
本発明において、フッ素樹脂成形体の表面と水との静的接触角が８０°以下であることが好ましい。当該接触角を８０°以下とすることによって、タンパク質とフッ素樹脂成形体との疎水性相互作用を十分に低減することができる。なお、当該接触角は、フッ素樹脂成形体の表面の親水性が高いほど小さくなる。従って、当該接触角を小さくするには、親水性ポリマーの結合量を多くする、親水性ポリマーの有する親水基の数を多くする、等すればよい。
【００３８】
本発明のフッ素樹脂成形体は、公知方法に従い、バイオマテリアルに用いることができ、当該バイオマテリアルは、表面にグラフトされたポリマーの親水性に基づく効果および排除体積効果により、タンパク質等の生体物質の吸着が極めて抑制されたものとなる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。
【００４０】
実施例１
フッ素捕捉化合物を含む処理液として、Ａｌ（ＯＨ）3の濃度が０．１ｍｏｌ／ｌおよびＮａＯＨの濃度が５ｍｏｌ／ｌのＡｌ（ＯＨ）3／ＮａＯＨ水溶液を使用し、図２に示すような構成で、ＰＴＦＥフィルム（厚さ０．１ｍｍ、水静的接触角１２３°）に、低圧水銀灯で３０分間ＵＶを照射してＰＴＦＥフィルムの表面に水酸基を導入した。ＰＴＦＥフィルムの処理面と水との静的接触角は６２°であった、次に、重合開始剤化合物として２−ブロモイソ酪酸ブロミドを、ＰＴＦＥフィルム表面の水酸基とのエステル化により、ＰＴＦＥ表面に結合させた。
【００４１】
ＰＴＦＥフィルムの表面に結合した重合開始剤化合物を起点として、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（ＰＥＧＭＥＭＡ、Ｍｎ＝４７５、側鎖のポリ（エチレングリコール）の重合度＝８）を親水性モノマーとし、原子移動ラジカル重合を、触媒としてＣｕＢｒ、配位子として２，２’−ビピリジル、溶媒としてトルエンを用いて行った。モノマー初濃度は５０ｗｔ％、重合温度は６０℃、重合時間は８時間とした。ＰＴＦＥフィルムをリンス、洗浄および乾燥し、ＰＥＧＭＥＭＡの重合体を表面に有するＰＴＦＥフィルムを得た。
【００４２】
実施例２〜４
重合時間を変化させた以外は、実施例１と同様にしてＰＥＧＭＥＭＡの重合体を表面に有するＰＴＦＥフィルムを作製した。
【００４３】
実施例５〜６
実施例１と同様にして、２−ブロモイソ酪酸ブロミドが表面に結合したＰＴＦＥフィルムを作製した。続いて、イソプロピリデングルコース担持メタクリレート（ＭＡＩｐＧｌｃ）を親水性モノマーとし、原子移動ラジカル重合を、触媒としてＣｕＢｒ、配位子として２，２’−ビピリジル、溶媒としてアニソールを用いて行った。モノマー初濃度は５０ｗｔ％、重合温度は５０℃、重合時間は５時間（実施例５）および１２時間（実施例６）とした。得られたＰＴＦＥフィルムをリンス、洗浄および乾燥した。その後、９０％ＨＣＯＯＨにＰＴＦＥフィルムを浸漬し、室温で４０時間攪拌することによってポリＭＡＩｐＧｌｃを脱保護して、ポリグルコース担持メタクリレートを表面に有するＰＴＦＥフィルムを得た。
【００４４】
比較例１
フッ素捕捉化合物を含む処理液として、Ａｌ（ＯＨ）3の濃度が０．１ｍｏｌ／ｌおよびＮａＯＨの濃度が５ｍｏｌ／ｌのＡｌ（ＯＨ）3／ＮａＯＨ水溶液を使用し、図２に示すような構成で、ＰＴＦＥフィルム（厚さ０．１ｍｍ、水静的接触角１２３°）に、低圧水銀灯で３０分間ＵＶを照射した。得られた水酸基を表面に有するＰＴＦＥフィルムを比較例１のフィルムとした。このＰＴＦＥフィルムの処理面と水との静的接触角は６２°であった。
【００４５】
各実施例における重合時間、得られたフィルム表面と水との接触角を表１にまとめる。また、重合度の目安として、溶液中に生成したポリマーのＧＰＣ解析から得られた数平均分子量（Ｍｎ）の結果も示す。さらに、実施例１〜４については、親水基量の目安として、ＸＰＳ測定により求めた酸素元素比の結果も示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
タンパク質吸着実験
タンパク質は、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）を使用した。濃度２０μｇ／ｍｌのＢＳＡのＰＢＳ溶液１ｍｌに、実施例１〜６および比較例１のＰＴＦＥフィルム、ならびにブランクとして未処理のＰＴＦＥフィルムを２時間浸漬した。浸漬後、蒸留水で洗浄し、乾燥した。得られたサンプルについてＸＰＳ測定を行い、Ｎ元素比の結果よりタンパク質の吸着性を評価した。結果を表１に示す。
【００４８】
表１より明らかなように、すべての実施例のＰＴＦＥフィルムでは、Ｎ元素が検出されておらず、タンパク質の吸着が極めて抑制されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、表面が親水性に改質されたフッ素樹脂成形体の製造方法であり、当該方法により得られるフッ素樹脂成形体は、フッ素樹脂固有の特性に加え、表面が親水性であるという特性を有するため、これらの特性が活用される様々な用途（特にバイオマテリアル用途）に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】フッ素樹脂成形体の表面のＵＶ処理の一例を示す図である。
【図２】フッ素樹脂成形体の表面のＵＶ処理の別の例を示す図である。
【図３】本発明の製造方法の一例の概略を示すスキームである。
【符号の説明】
【００５１】
１，１’ サンプル台
２，２’ フッ素捕捉化合物の水溶液
３，３’ フッ素樹脂フィルム
４，４’ 低圧水銀ランプ
５’ 石英ガラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる工程（Ａ）、および
前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程（Ｂ）
を含む、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記工程（Ａ）が、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理して、当該表面に親水基を導入する工程（Ａ−１）、および当該親水基と重合開始剤化合物とを反応させる工程（Ａ−２）を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ａ）の重合開始剤化合物が原子移動ラジカル重合の開始剤化合物であり、
前記工程（Ｂ）の重合が、原子移動ラジカル重合により行われる請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記親水性モノマーが、側鎖にポリオキシアルキレン基または糖類化合物の残基を有する（メタ）アクリル酸エステルである請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
表面に親水性ポリマーが共有結合しているフッ素樹脂成形体であって、
前記親水性ポリマーが、側鎖に親水基を有するポリ（メタ）アクリル酸エステルであるフッ素樹脂成形体。
【請求項６】
前記側鎖の親水基が、前記ポリオキシアルキレン基または糖類化合物の残基である請求項５に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項７】
親水性ポリマーが、櫛型ポリマーである請求項５または６に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項８】
フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである請求項５〜７のいずれか１項に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項９】
前記表面と水との静的接触角が８０°以下である請求項５〜８のいずれか１項に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のフッ素樹脂成形体を用いたバイオマテリアル。
【請求項１】
フッ素樹脂成形体の表面に重合開始剤化合物を結合させる工程（Ａ）、および
前記重合開始剤化合物を起点として親水性モノマーを重合する工程（Ｂ）
を含む、表面に親水性ポリマーを有するフッ素樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記工程（Ａ）が、フッ素樹脂成形体の表面をＵＶ処理して、当該表面に親水基を導入する工程（Ａ−１）、および当該親水基と重合開始剤化合物とを反応させる工程（Ａ−２）を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ａ）の重合開始剤化合物が原子移動ラジカル重合の開始剤化合物であり、
前記工程（Ｂ）の重合が、原子移動ラジカル重合により行われる請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記親水性モノマーが、側鎖にポリオキシアルキレン基または糖類化合物の残基を有する（メタ）アクリル酸エステルである請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
表面に親水性ポリマーが共有結合しているフッ素樹脂成形体であって、
前記親水性ポリマーが、側鎖に親水基を有するポリ（メタ）アクリル酸エステルであるフッ素樹脂成形体。
【請求項６】
前記側鎖の親水基が、前記ポリオキシアルキレン基または糖類化合物の残基である請求項５に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項７】
親水性ポリマーが、櫛型ポリマーである請求項５または６に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項８】
フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである請求項５〜７のいずれか１項に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項９】
前記表面と水との静的接触角が８０°以下である請求項５〜８のいずれか１項に記載のフッ素樹脂成形体。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のフッ素樹脂成形体を用いたバイオマテリアル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−４６５２９（Ｐ２００９−４６５２９Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１１２７６（Ｐ２００７−２１１２７６）
【出願日】平成１９年８月１４日（２００７．８．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 京都工芸繊維大学、「平成１８年度修士論文公聴会発表要旨集」、第６５〜６６頁、平成１９年２月１５日
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１４日（２００７．８．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 京都工芸繊維大学、「平成１８年度修士論文公聴会発表要旨集」、第６５〜６６頁、平成１９年２月１５日
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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