JP2001213984A

JP2001213984A - 高分子材料表面へのヘパリンの固定方法

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Publication number: JP2001213984A
Application number: JP2000025595A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hibino; 豊日比野; Kuniharu Jo; 国春徐
Original assignee: Ion Engineering Research Institute Corp
Current assignee: Ion Engineering Research Institute Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高分子材料に抗血栓性を付与し、その効果を
長続きできる高分子材料表面へのヘパリンの固定方法を
提供する【解決手段】高分子材料表面に加速したガスイオンを
照射した後に、ヘパリン水溶液をコーティングする。特
に、このコーティング後に波長が6.18μｍのレーザー光
を照射することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子材料の表面
に抗血栓性を付与するために、高分子材料の表面にヘパ
リンを固定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高分子材料を医療用材料として使用する
場合には、その高分子材料と接触した血液が凝固しやす
いことがしばしば問題となり、高分子材料の表面に抗血
栓性を付与することが望まれている。そのため、血液凝
固防止剤として知られているヘパリンを高分子材料中に
混合したりする方法が試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ヘパリンが水
溶性であり、血液凝固を防止する機能が長続きしないと
いう問題がある。そのため、ヘパリンを高分子材料に長
期間にわたって固定することが求められている。

【０００４】従って、本発明の主目的は、高分子材料に
抗血栓性を付与し、その効果を長続きできる高分子材料
表面へのヘパリンの固定方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、高分子材料表
面に加速したガスイオンを照射した後、ヘパリン水溶液
をコーティングすることで上記の目的を達成する。

【０００６】ここで、高分子材料としては、生体用高分
子材料として利用され、イオン照射に対して比較的安定
なポリエチレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリス
ルホン、シリコンゴムなどが使用できる。特に、ポリス
ルホン等の芳香族系ポリマーはイオン照射による分解性
が低く好ましい。

【０００７】イオン化して照射するガスには、水素、酸
素、窒素、アルゴン、ヘリウムなどが挙げられる。中で
も酸素は、より多くのカルボキシル基を生成してヘパリ
ンを結合しやすくできるため好適である。

【０００８】ガスイオンを照射してからヘパリンをコー
ティングするまでの時間は、できるだけ短いことが好ま
しい。すなわち、高速のイオンで照射された高分子は分
子切断によりラジカルが生成する。このため、イオン照
射後、ラジカルの活性が保たれる時間内にヘパリンのコ
ーティングを行う。より具体的には、大気中で１時間以
内、大気中の酸素や水分の影響を受けない環境（例えば
真空中）では１週間以内程度である。最も好ましいのは
イオン照射直後にヘパリンをコーティング行うことであ
る。

【０００９】ヘパリンコーティングは、高濃度のヘパリ
ン水溶液では表面張力が大きく、高分子材料表面からは
じかれるため、10％以下程度の低濃度としてコーティン
グすることが好ましい。

【００１０】また、ヘパリン水溶液をコーティングした
後、さらにヘパリンが励起される波長のレーザー光を照
射することが好適である。このレーザー照射により、ヘ
パリンの−COO基または−OH基を励起させることがで
き、親水性を高めて血小板の粘着を抑制できる。従っ
て、照射するレーザーの波長は、−COO基または−OH基
を励起できる波長を選択する。−COO基を励起するには
6.18μｍの波長を、−OH基を励起するには8.13μｍの波
長を選択すれば良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。ポリスルホン（PSF）の試料表面にイオン照射、
ヘパリンコーティング、自由電子照射の少なくとも一つ
を行って、各試料の表面ぬれ性、表面の化学的結合の変
化ならびに血小板粘着数を評価した。

【００１２】各処理工程を図１に基づいて説明する。（イオンビーム照射）200keVイオン注入装置を用い、PS
Fに、カルボキシル基、カルボニル基を多く生成させる
酸素と窒素のイオンを選定し、加速エネルギーは50ke
V、150keVとし、照射量は10¹⁵、10¹⁶ions/cm²とした。
なお、照射条件の好適範囲は、加速エネルギーが10keV
〜300keV程度、照射量は10¹⁴〜10¹⁶ions/cm²オーダー、
さらに好ましくは10¹⁵〜10¹⁶ions/cm²程度である。

【００１３】（ヘパリンコーティング）高濃度のヘパリ
ン水溶液では表面張力が大きく、PSF表面からはじかれ
るため、10％のエチルアルコールを含む１％のヘパリン
水溶液を用い、約0.5cm²当たり60μｌ(マイクロリット
ル)滴下し、乾燥させることによりコーティングを行っ
た。ガスイオン照射からヘパリンコーティングまでの時
間は大気中で20分程度である。

【００１４】（自由電子レーザー照射）ヘパリンの化学
結合の中で、側鎖部分の−COO基を励起させることを目
的として、波長は6.18μｍのレーザーを選定した。自由
電子レーザー装置は、試料Sの前面に出力ミラー1が配置
され、その後方に順次偏向電磁石2、アンジュレータ3、
偏向電磁石4、全反射ミラー5が設置されている。電子加
速器6より出力された塊状電子7は、偏向電磁石2→アン
ジュレータ3→偏向電磁石4→全反射ミラー5→偏向電磁
石4→アンジュレータ3→偏向電磁石2→出力ミラー1を経
て、試料Sに照射される。なお、全反射ミラー5の傍に設
置されているのは水槽8である。

【００１５】ここでは、レーザー出力23mWで、ビームポ
イント0.071cm²/Point、ビーム照射面積約0.5cm²の条件
で５分間または15分間照射した。なお、照射条件の好適
範囲は、出力10〜30mWであり、出力が低いほど照射時間
がかかるが、均一な照射を行うにはビームポイントを大
きくして低出力で長時間照射するのが好ましく、出力を
考慮して適宜照射時間を決定すれば良い。

【００１６】これらの処理後、試料を純水で３回以上洗
浄して、固定されなかったヘパリンの洗い流し作業を行
い、その後乾燥した試料について、表面のぬれ特性、表
面の化学的結合の変化、抗血栓性を評価した。各評価方
法は次の通りである。

【００１７】（表面のぬれ性）水に対する接触角を、協
和界面科学社製CA‐X型により25℃大気中にて測定し
た。１試料に対し６点の平均値をその試料の接触角とし
た。

【００１８】（表面の化学的結合の変化）試料表面の分
子結合の変化は、堀場製作所社製520型赤外分光分析器
（FT-IR）を用いて反射スペクトルを検討し、表面元素
組成は、アルバックファイ社製5400MC型電子分光分析装
置（XPS）により分析評価した。分析は試料を室温乾燥
させてから10^-7Torrの真空中に16時間脱気し、5×10^-9T
orrの真空中で行った。

【００１９】（抗血栓性評価）血液中に含まれる血小板
は血液凝固阻止剤によって凝固しないが、異種材料に触
れたり環境が変化したりすると一過性の止血栓として働
く。この血小板の緩い凝着体はフェブリンの作用によっ
て固められ最終的な凝血となる。これらのことから、試
料表面に新鮮な血液を作用させ、血小板の粘着数を調べ
ることによって抗血栓性が評価される。具体的には次の
ように行った。

【００２０】 10mlのPRP液（新鮮血液に3.2％のクエ
ン酸ナトリウム溶液を10％添加して、５分間700rpmで遠
心分離した上澄み液にリン酸バッファー溶液（PBS溶
液）を１：１で混合したもの）を試験試料表面にのせ、
37℃、100％湿度培養槽中で30分培養する。

【００２１】その後、試料表面をPBS溶液で３回洗
浄してから、２％グルタールアルデヒドで粘着した細胞
を固定化する。

【００２２】固定化後、PBS溶液と蒸留水、エタノ
ール溶液で各３回順番に洗浄し、真空で乾燥脱水する。

【００２３】その表面を日立製作所社製S-2100型走
査型電子顕微鏡（SEM）を用いて血小板粘着数を数え
る。

【００２４】接触角および血小板の粘着数の変化を調べ
た結果を表１に示す。ガスイオン照射直後にヘパリンコ
ーティングしたものは、ヘパリン固定化による接触角の
低下、血小板粘着数の減少が顕著に認められる。また、
ガスイオン照射直後にヘパリンをコーティングし、さら
にレーザー光を照射したものは、ヘパリン固定化による
接触角の低下、血小板粘着数の減少が、より顕著に認め
られる。

【００２５】一方、表面の化学的結合の変化について
は、未処理のポリスルホンの表面酸素量が14％であるの
に対して、ヘパリンのみ作用させたものは52％である。
このため、これらの基準値に対して各種処理後の酸素量
の増加は、ヘパリンが固定化されたことを意味する。こ
のことから各試料の表面酸素量をXPSで求め、さらに前
記基準値に対する酸素増加量を求めた。その結果、表１
に示すようにヘパリンをコーティングしてイオン又はレ
ーザー照射した試料は、酸素のピーク強度が増強し、ヘ
パリンが固定化されていることが判る。尚、ヘパリンを
コーティングしていない試料で酸素が若干増加している
のは、ポリスルホン表面がイオン又はレーザーによって
酸化されたためである。

【００２６】

【表１】

【００２７】以上は、高分子材料としてポリスルホンを
使用した場合の例だが、ポリスルホンの他、ポリスチレ
ン、ポリエチレン、ポリウレタンなども、同様の方法
で、各種条件下で処理した結果、ヘパリンの固定化が確
認された。

【００２８】なお、本発明のヘパリン固定方法は、上述
の具体例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは
勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高分子材料表面の親水性が増し、血小板の粘着数が減少
して抗血栓性が付与できることがわかった。しかも、こ
の効果は、ヘパリンが高分子材料表面に固定化されたこ
とによるもので、水洗などにより除去されることもな
く、長続きすることが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の説明図である。

【符号の説明】１出力ミラー２偏向電磁石３アンジュレータ４偏向電磁石５全反射ミラー６電子加速器７塊状電子８水槽

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子材料表面に加速したガスイオンを
照射した後、ヘパリン水溶液をコーティングすることを
特徴とする高分子材料表面へのヘパリンの固定方法。
【請求項２】ガスイオンを照射した後、大気中で１時
間以内にへパリン水溶液をコーティングすることを特徴
とする請求項１に記載の高分子材料表面へのヘパリンの
固定方法。
【請求項３】ガスイオンを照射した後、真空中で１週
間以内にへパリン水溶液をコーティングすることを特徴
とする請求項１に記載の高分子材料表面へのヘパリンの
固定方法。
【請求項４】ヘパリン水溶液をコーティングした後、
さらにヘパリンが励起される波長のレーザー光を照射す
ることを特徴とする請求項１に記載の高分子材料表面へ
のヘパリンの固定方法。
【請求項５】レーザー光の照射によりヘパリンの−CO
O基または−OH基を励起させることを特徴とする請求項
４に記載の高分子材料表面へのヘパリンの固定方法。
【請求項６】高分子材料がポリスルホンであり、ヘパ
リンが励起される波長が6.18μｍであることを特徴とす
る請求項４に記載の高分子表面へのヘパリンの固定方
法。