JP2007077359A - 主鎖にフッ素およびケイ素を含有するセグメント化ポリウレタン、該ポリウレタンを含む医療用器具、および、該ポリウレタンを含む生体適合性要素 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、高い抗血栓性に加え、好適な機械的特性を備えるセグメント化ポリウレタンを提供することを目的とする。
【解決手段】 セグメント化ポリウレタンにおいて、含フッ素モノマーおよび含ケイ素モノマーを構成成分として、ドメインサイズの様々に異なったミクロ相分離構造を形成することで、医療用器具として好適な表面特性、機械的特性等を実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セグメント化ポリウレタンに関し、より詳細には、主鎖にフッ素およびケイ素を含有し、ミクロ相分離構造を有するセグメント化ポリウレタン、該ポリウレタンを含む医療用器具、および、該ポリウレタンを含む生体適合性要素に関する。

現在、医療用材料の分野において、様々な用途に対応する新材料の開発が検討されており、その中でも、熱可塑性エラストマーの医療分野への応用が注目されている。熱可塑性エラストマーは、ゴム弾性を示すソフトセグメントと、架橋ゴムの架橋点に相当するハードセグメントから構成されるポリマーであり、架橋ゴムのように架橋剤等の配合剤が溶出することがないうえ、ハードセグメントに由来する熱可塑性によって加工性に優れるという利点があり、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系など様々な熱可塑性エラストマーが用途に応じて用いられている。

その中でも、ポリウレタン系の熱可塑性エラストマーであるセグメント化ポリウレタンは、好適な機械的特性を有しており、さらに生体適合性が高いことから、様々な医療用器具に応用されている。

上述した医療用器具のなかでも血液と直接接触する、人工心臓（心臓人工弁および人工心臓ポンプ）や大動脈バルーンなどには、特に高度な耐疲労性および弾性が要求され、そして何よりも特に高い抗血栓性が求められており、医療用材料としてより高い応用性を備えたセグメント化ポリウレタンの合成が求められていた。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、本発明は、高い抗血栓性に加え、好適な弾性および耐疲労性を備えるセグメント化ポリウレタンを提供することを目的とする。

生体の血管内面を被覆している内皮細胞を含む内膜は、図１に示されるような、いわゆる海島構造をとっていることがわかっており、生体の血管におけるこのようなミクロドメイン構造が何らかの理由で、血漿タンパクの血管内膜への吸着を抑制し、ひいては、血漿タンパクの吸着を契機としてなされる血栓の形成を阻害していると考えられる。一方、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）のようなフッ素を含有するポリマー、および、ポリジメチルシロキサン（以下、ＰＤＭＳという）のようなケイ素を含有するポリマーは、いずれも表面エネルギーが低く、耐熱耐寒性、耐水耐薬品性、撥水撥油性、低摩擦係数、非粘着性、気体選択透過性、生体適合性、柔軟性および耐疲労性といった共通した性質を有する疎水性ポリマーとして知られている。そこで、本発明者らは、フッ素およびケイ素を含み、かつ、生体の血管内膜のドメイン構造に近似した、ドメインサイズの様々に異なったミクロ相分離構造をもつセグメント化ポリウレタンを合成することできれば、血漿タンパクの吸着をより好適に抑制して、高い抗血栓性を実現することができ、さらに加えて医療用材料としての好適な機械的特性を同時に実現しうると考えた。

以上のような着想の下、本発明者らは、セグメント化ポリウレタンにおいて、含フッ素モノマーおよび含ケイ素モノマーを構成成分として、ドメインサイズの様々に異なったミクロ相分離構造を形成し、医療用材料として好適な表面特性、および機械的特性等を実現すべく、合成原料、組成比、合成方法を含めて様々な条件で鋭意検討を実施した。その結果、新規なセグメント化ポリウレタンの合成に成功し、本発明に至ったのである。

すなわち、本発明によれば、ジイソシアネートとフッ素を含むジオールとケイ素を含むジオールとをモノマーとするセグメント化ポリウレタンであって、ジイソシアネートとフッ素を含むジオールのウレタン重合からなるミクロドメインとジイソシアネートとケイ素を含むジオールのウレタン重合からなるミクロドメインとが相分離しているセグメント化ポリウレタンが提供される。前記ケイ素を含むジオールと前記フッ素を含むジオールの組成比（ケイ素／フッ素）は、１〜３とすることが好ましい。また、前記ケイ素を含むジオールは、オリゴジフェニルシロキサン、オリゴジメチルジフェニルシロキサン、オリゴテトラメチル−ｐ−シルフェニレンシロキサン、オリゴトリフルオロプロピルメチルシロキサン、およびオリゴジメチルシロキサンからなる群より選ばれる少なくとも１種であり数平均分子量が７００〜１７００のジオールとすることが好ましい。さらに、前記フッ素を含むジオールは、２，２−ビス〔４−（２−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（３−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−ヒドロキシブトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（５−ヒドロキシペントキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（６−ヒドロキシヘキソキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（８−ヒドロキシオクトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（１０−ヒドロキシデコキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−ヒドロキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（３−ヒドロキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−(ヒドロキシメチル)フタルイミド〕、４，４’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−(３−ヒドロキシプロピル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（４−ヒドロキシブチル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（５−ヒドロキシペンチル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（８−ヒドロキシオクチル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（１０−ヒドロキシデシル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（４−ヒドロキシフェニル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（３−ヒドロキシフェニル)フタルイミド〕、および４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス［Ｎ-(２-ヒドロキシエチル)フタルイミド]からなる群より選ばれる少なくとも１種のジオールとすることが好ましい。さらに加えて、前記ジイソシアネートは、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、２，６−ナフチレンジイソシアネート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，４−キシリレンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネート−３，３’−ジメチルジフェニルメタン、および４，４’−ジイソシアン酸メチレンジフェニルからなる群より選ばれる少なくとも１種のジイソシアネートとすることが好ましい。

さらに、本発明によれば、前記セグメント化ポリウレタンを含む医療用器具が提供され、さらに加えて、本発明によれば、前記セグメント化ポリウレタンを含む、心臓人工弁、血管留置カテーテル、バルーンカテーテル、大動脈バイパスチューブ、人工血管、人工心臓ポンプ、大動脈バルーン、バイオセンサ、縫合糸、生体接着剤、歯科矯正用材料、人工皮膚などに代表される生体適合性要素が提供される。

上述したように、本発明によれば、高い抗血栓性に加え、好適な弾性および耐疲労性を備えるセグメント化ポリウレタン、該ポリウレタンを含む医療用器具、および、該ポリウレタンを含む生体適合性要素が提供される。

以下、本発明を具体的な実施の形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施の形態に限定されるものではない。以下、本発明のセグメント化ポリウレタンの合成について順を追って説明する。

本発明のセグメント化ポリウレタンは、含フッ素ジオールおよび含ケイ素ジオール、ならびに、ジイソシアネートをモノマーとして行なわれる重合反応により合成される。上記重合反応は、含ケイ素ジオール成分を含む主鎖部分を合成する工程と、含フッ素ジオール成分によって上記主鎖部分を鎖延長する工程の２段階でなされる。第１の工程において、含ケイ素ジオール成分とジイソシアネートが重合し、主鎖部分となる含ケイ素オリゴマーが形成される。続いて、第２の工程において、含フッ素ジオール成分とジイソシアネートが重合してなる含フッ素オリゴマーが、上記主鎖部分とウレタン結合して鎖延長し高重合体が形成される。この際、含ケイ素オリゴマーおよび含フッ素オリゴマーは、それぞれのセグメントごとに集まる傾向にあり、ミクロドメインを形成して相分離する。本発明のセグメント化ポリウレタンのこのミクロ相分離構造は、ドメインサイズの様々に異なったミクロ相分離構造を形成し、図１に示すような、生体の血管の内膜にみられる、いわゆる海島構造に非常に近似した構造を備えていると考えられる。

本発明のセグメント化ポリウレタンの合成においては、ジオール成分の組成比を、含ケイ素ジオール／含フッ素ジオール（モル比）＝１〜３とすることが好ましい。また、本発明においては、上記２種類のジオール成分のうち組成の比率が大きいものとジイソシアネートを先に重合して主鎖部分を合成することが好ましい。すなわち、本発明においては、含ケイ素ジオールとジイソシアネートを先に重合して主鎖部分を合成することが好ましい。ただし、組成比が、含ケイ素ジオール／含フッ素ジオール（モル比）＝１の場合については、含フッ素ジオールとジイソシアネートを先に重合して主鎖部分を合成することもできる。以下、本発明のセグメント化ポリウレタンの合成工程について、含ケイ素ジオールの組成の比率が大きい場合を例にとって詳細に説明する。

第１の工程は、両末端イソシアネートオリゴマーを合成する工程である。まず最初に、所定の触媒の存在下、ジイソシアネートと含ケイ素ジオールを所定の重合溶媒中で撹拌して、本発明のセグメント化ポリウレタンにおいて主鎖となる、ケイ素を含む両末端イソシアネートオリゴマーを合成する。本発明においては、上記触媒にジラウリン酸−ｎ−ブチルスズ（以下、ＤＢＴＤＬという）を用いることができる。また、用いる触媒は、全モノマー（ジイソシアネートおよび含ケイ素ジオール）に対して０．２ｗ／ｗ−％（（触媒重量÷全モノマーの重量）×１００、以下同じ）の量とすることが好ましい。また、本発明において、上記撹拌は、１００℃で２時間程度行なうことが好ましい。

第２の工程は、第１の工程で得られたケイ素を含む両末端イソシアネートオリゴマーと含フッ素ジオールとを重合させ鎖延長する工程である。まず最初に、所定の触媒の存在下、含フッ素ジオールを所定の重合溶媒に混ぜて反応溶液を調整する。本発明においては、上記触媒にＮ−エチルモルホリン（以下、Ｎ−ＥＭという）を用いることができる。また、用いる触媒は、含フッ素ジオールモノマーに対して０．２ｗ／ｗ−％の量とすることが好ましい。続いて、第１の工程において調整した反応溶液を、一旦室温に戻して所定の溶媒で希釈した後、上述した含フッ素ジオール溶液を加えて所定時間反応させ鎖延長する。本発明において上記鎖延長工程は、１００℃で６時間程度行なうことが好ましい。

なお、本発明においては、上述した重合溶媒として、４−メチル−２−ペンタノン（以下、ＭＰという）を用いることができ、また使用する溶媒量は、ポリマー濃度が最終的に３０−６０ｗ／ｖ−％（（全モノマーの重量÷使用した溶媒の全体積）×１００、以下同じ）となるよう調整することが好ましい。さらに、本発明のセグメント化ポリウレタンの合成反応においては、ジイソシアネートの物質量と、含ケイ素ジオールと含フッ素ジオールの物質量の和とが当量になるよう調整することが望ましく、また上記重合反応はすべて窒素雰囲気下で行なうことが望ましい。本発明のセグメント化ポリウレタンの合成反応式を下記に示す。式中、Ａはジイソシアネート、Ｂは含ケイ素ジオール、Ｃは含フッ素ジオールを示すものとする。

本発明においては、ジイソシアネートとして、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、２，６−ナフチレンジイソシアネート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，４−キシリレンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネート−３，３’−ジメチルジフェニルメタンを用いることができ、４，４’−ジイソシアン酸メチレンジフェニルを用いることが好ましい。また、含ケイ素ジオールとして、オリゴジフェニルシロキサン、オリゴジメチルジフェニルシロキサン、オリゴテトラメチル−ｐ−シルフェニレンシロキサン、オリゴトリフルオロプロピルメチルシロキサンを用いることができ、オリゴジメチルシロキサンを用いることが好ましく、含ケイ素ジオールの数平均分子量は７００〜１７００であることが好ましい。さらに、含フッ素ジオールとして、２，２−ビス〔４−（２−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（３−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−ヒドロキシブトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（５−ヒドロキシペントキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（６−ヒドロキシヘキソキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（８−ヒドロキシオクトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（１０−ヒドロキシデコキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−ヒドロキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（３−ヒドロキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−(ヒドロキシメチル)フタルイミド〕、４，４’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−(３−ヒドロキシプロピル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（４−ヒドロキシブチル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（５−ヒドロキシペンチル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（８−ヒドロキシオクチル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（１０−ヒドロキシデシル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（４−ヒドロキシフェニル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（３−ヒドロキシフェニル)フタルイミド〕を用いることができ、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス［Ｎ-(２-ヒドロキシエチル)フタルイミド]を用いることが好ましい。

本発明のセグメント化ポリウレタンは、注射器ガスケット、血液バッグなどの各種医療用器具を始め、心臓人工弁、血管留置カテーテル、バルーンカテーテル、大動脈バイパスチューブ、人工血管、人工心臓ポンプ、大動脈バルーン、バイオセンサ、縫合糸、生体接着剤、歯科矯正用材料、および人工皮膚など、血液と直接接触する生体適合性要素に応用することが可能である。

以下、本発明のセグメント化ポリウレタンについて、実施例を用いてより具体的に説明を行うが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
（１）セグメント化ポリウレタンの合成
本発明のセグメント化ポリウレタンの合成に際し、ジイソシアネート成分として、４，４’−ジイソシアン酸メチレンジフェニル（東京化成製、以下、Ａという）を用いた。４，４’−ジイソシアン酸メチレンジフェニルの化学式を下記に示す。

また、ケイ素を含有するジオールモノマー成分として、オリゴジメチルシロキサン（チッソ（株）製・ＦＭ４４１１・数平均分子量１１９８ｇ／ｍｏｌ、以下、Ｂという）を用いた。オリゴジメチルシロキサンの化学式を下記に示す。

さらに、フッ素を有するジオールモノマー成分として、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス［Ｎ-(２-ヒドロキシエチル)フタルイミド]（以下、Ｃという）を以下の手順で合成して用いた。以下、Ｃの合成手順について説明する。

ナスフラスコに４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物（０．０４ｍｏｌ，１７．７６ｇ）とＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ，６０ｍｌ）をとり、酸無水物が完全に溶けるまで室温でかき混ぜた。氷水温度（約５℃）に冷やした後、これにＤＭＡｃ（２０ｍｌ）とエタノールアミン（０．０８ｍｏｌ，４．８８ｇ）を混ぜた溶液を滴下して加え、２時間かき混ぜてアミド酸溶液を得た。還流管とディンスタークトラップを取り付け、トルエン（１６０ｍｌ）を加えて、１３５−１４０度で加熱しながら水（約１．４４ｍｌ）を共沸除去した。減圧ポンプを用いてＤＭＡｃおよびトルエンを留去した。残渣にエーテルを加えて粉砕し、沈殿物をろ別し、減圧乾燥してＣを得た。Ｃの合成反応式を下記に示す。

上記手順で得られたＣと、上述したＡおよびＢを用いて本発明のセグメント化ポリウレタンの合成を行った。以下、その合成手順について説明する。

本発明のセグメント化ポリウレタンの合成を、ジオール成分ＢとＣの仕込み組成比を変えて行った。具体的には、ジオール成分の仕込み組成比を、Ｂ：Ｃ＝７：１、３：１、２：１、１：１としてそれぞれ合成を行った。なお、Ｂ：Ｃ＝１：１の仕込み組成については、ＢとＣの添加の順序を変えて２回行なった。合成に際し、重合溶媒にＭＰを使用し、溶媒量はポリマー濃度が最終的に３０−６０ｗ／ｖ−％となるよう反応ごとに変えた。また、すべての反応において、Ａの物質量と、ＢとＣの物質量の和とが当量になるよう正確に調整した。なお、操作はすべて窒素気流中で行い、ＢをＡに対し先に添加して重合反応させたのち、Ｃを添加して反応させるという順序で行った。

併せて、仕込み組成比（Ｂ：Ｃ）＝１：０、０：１、および、仕込み組成比（Ｂ：Ｃ）＝１：３、１：７についても合成を行なった。合成反応の一例として、仕込み組成比がＢ：Ｃ＝２：１の場合の合成手順について、以下詳細に述べる。

まず、三口フラスコにＡ（９ｍｍｏｌ・２．２５ｇ）とＭＰ（６ｍｌ）をとり、Ａが完全に溶けるまで室温でかき混ぜた。これにＭＰ（１０ｍｌ）、Ｂ（６ｍｍｏｌ・７．１９ｇ）と触媒のＤＢＴＤＬ（０．０１９ｇ・モノマーＡ＋Ｂに対して０．２ｗ／ｗ−％）を混ぜた溶液を滴下して加えた。還流管を取り付け、１００℃で２時間かき混ぜて主鎖部分となる両末端イソシアネートオリゴマーを合成した。反応溶液を一旦室温に戻し、ＭＰ（３ｍｌ）で希釈した後、これに、ＭＰ（９ｍｌ）、Ｃ（３ｍｍｏｌ・１．５９ｇ）と触媒のＮ−ＥＭ（０．００３ｇ・モノマーＣに対して０．２ｗ／ｗ−％）を混ぜた溶液を滴下して加え、１００℃で６時間かき混ぜて鎖延長した。反応溶液を多量の水−メタノール混合液に投入し、生じた沈殿物をろ過して、水およびメタノールで交互に洗浄した後、減圧乾燥して本発明のセグメント化ポリウレタンを得た。

上述した他の仕込み組成比（Ｂ：Ｃ）＝７：１、３：１、１：１についても上記と同様の条件で合成を行った。なお、仕込み組成比（Ｂ：Ｃ）＝１：３、１：７の合成については、ＣをＡに対し先に添加して重合反応させたのち、Ｂを添加して反応させるという順序で行い、第１の工程は、Ｎ−ＥＭの存在下１００℃で６時間、第２の工程は、ＤＢＴＤＬの存在下１００℃で２時間、重合溶媒にはＭＰとＤＭＡｃの１：１混合溶液を用い、他は上記と同様の条件で反応を行った。仕込み組成比（Ｂ：Ｃ）＝１：０については、ＤＢＴＤＬの存在下１００℃で２時間、仕込み組成比（Ｂ：Ｃ）＝０：１については、Ｎ−ＥＭの存在下１００℃で６時間、他は上記と同様の条件で反応を行った。

各組成比における生成物についてゲル浸透クロマトグラフ（以下、ＧＰＣという）を行い分子量を決定した。ＧＰＣ分析は、送液ポンプ（Ｊａｓｃｏ・８８０−ＰＵインテリジェントＨＰＬＣポンプ）、カラムオーブン（Ｓｈｉｍａｄｚｕ・ＣＴＯ−２Ａ ＬＣ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ ＳＩＬ-１Ａ）、カラム（Ｓｈｏｄｅｘ・ＧＰＣ ＫＤ−８０４）、検出器（Ｊａｓｃｏ・ＲＩ−２０３１ Ｐｌｕｓインテリジェント ＲＥ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）およびレコーダー（Ｓｈｉｍａｄｚｕ・Ｃ−Ｒ６Ａ Ｃｈｒｏｍａｔｏｐａｃ）からなる装置を用いて、溶出液：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ、カラム温度：４０℃の測定条件において行い、分子量の決定は、標準ポリスチレン換算で行った。下記表１に、各組成比の生成物の収率、還元粘度、およびＧＰＣ分析結果をまとめて示した。なお、表中、Ｍｎは、数平均分子量を、Ｍｗは、重量平均分子量を示す。

表１に示されるように、上述した合成手順によって、各組成比のいずれにおいても高収率で生成物が得られ、本発明のセグメント化ポリウレタンは、高重合体（数平均分子量が２×１０^４〜３×１０^４）であることがわかった。

上述した手順で合成したポリウレタンにつき、各組成比における生成物の表面特性、機械的特性および熱特性を評価した。以下、詳細に説明する。

（実施例２）
（２）セグメント化ポリウレタンの特性評価
（ａ）表面特性
各組成比における生成物の水に対する平衡接触角、および臨界表面張力を求め、表面特性を評価した。水に対する平衡接触角は、以下の手順で求めた。まず、合成したポリウレタンをＤＭＡｃに溶かし、これをスライドガラス上に流延した後、５０℃で乾燥、さらに６０℃で２日間減圧乾燥させてフィルムを作成した。次に、上記フィルム表面にイオン交換水約２μｌを滴下し、１分３０秒後にその接触角をエルマＧ−１接触角計を用いて測定した。この測定を５回以上行い、その平均値を水に対する平衡接触角とした。

引き続き、臨界表面張力を以下の手順で、Ｚｉｓｍａｎ法によって求めた。フィルム表面に、後述する表面張力γ既知の有機液体約２μｌを滴下し、1分３０秒後にその接触角をエルマＧ−１接触角計を用いて測定した。この測定を５回以上行い、その平均値を表面張力γの有機液体に対する接触角θとした。以下に示す１１種類の有機液体に対する接触角のｃｏｓθをそれぞれのγに対してプロットすると直線が得られた。この直線をｃｏｓθ＝１（θ＝０°）まで外挿して、それに対応するγを求め、そのγ値を臨界表面張力γcとした。上記有機液体には、エチレングリコール（γ＝４７．７）、1-ブロモナフタレン（γ＝４７．６）、ジエチレングリコール（γ＝４４．４）、ポリエチレングリコールＭｗ＝２００（γ＝４３．５）、１，３−ブタンジオール（γ＝３７．８）、ヘキサクロロ−１，３−ブタジエン（γ＝３６．０）、ジプロピレングリコール（γ＝３３．９）、ｎ−ヘキサデカン（γ＝２７．６）、ｎ−テトラデカン（γ＝２６．７）、ｎ−ウンデカン（γ＝２４．７）およびｎ−デカン（γ＝２３．９）を使用した。下記表２に、各組成比の生成物の水に対する平衡接触角、および臨界表面張力をまとめて示す。

表２に示されるように、本発明のセグメント化ポリウレタンの水に対する平衡接触角は、９０〜９２°と高い値を示し、また、臨界表面張力はＰＴＦＥ（γc＝１８．０ｍＮ／ｍ）とＰＤＭＳ（γc＝２４ｍＮ／ｍ）の中間の値を示した。以上の結果から、本発明のセグメント化ポリウレタンは、高い抗血栓性を実現するために必要な表面特性（表面エネルギーの充分な低さ）を備えていることがわかった。

（ｂ）機械的特性
各組成比における生成物の引っ張り試験を行い、破断強度、破断伸び、および弾性率を求めて機械的特性を評価した。引っ張り試験には、Ｏｒｉｅｎｔｅｃ ＳＴＡ−１１５０、およびＯｒｉｅｎｔｅｃ ＡＲ−６０００（レコーダ）を用い、荷重レンジ：２−２０ Ｎ ４−４０％、引っ張り速度：５−５０ｍｍ／ｍｉｎ、チャート速度：３００−１０００ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定した。上記引っ張り試験には、寸法が３０ｍｍ（ｈ）×３ｍｍ（ｗ）、膜厚が０．０３−０．１０ｍｍのフィルム試料を用い、上記フィルム試料は、ポリウレタンをＤＭＡｃに溶かし、その溶液をＢ過剰のポリウレタンについてはテフロン板上に、Ｃ過剰のポリウレタンについてはガラス板上に流延し、５０℃で乾燥したのち、さらに６０℃で２日間減圧乾燥させて作成した。下記表３に、各組成比の生成物の破断強度、破断伸び、および弾性率を示す。

表３に示されるように、本発明のセグメント化ポリウレタンは、特に、組成比（Ｂ：Ｃ）＝２：１において、破断強度においては、ＳＩ ｒｕｂｂｅｒの約１．５倍、破断伸びにおいては、Ｃａｒｄｉｏｔｈａｎｅ（Ｋｏｎｔｒｏｎ Ｉｎｃ．）の約１．３倍の値を示し、医療用器具として応用可能な、好適な強度、耐疲労性および弾性を備えていることがわかった。

（ｃ）熱特性
各組成比における生成物について、熱分析を行い熱特性を評価した。熱分析は、熱重量測定および示差走査熱量測定によって行った。熱重量測定は、ＳＩＩ ＴＧ／ＤＴＡ６２００を用い、昇温速度：１０Ｋ／ｍｉｎ、雰囲気：N２（２５０ｍｌ／ｍｉｎ）の条件で測定した。示差走査熱量測定は、ＳＩＩ ＤＳＣ６２００を用い、昇温速度：１０Ｋ／ｍｉｎ、雰囲気：Ｎ_２（３０ｍＬ／ｍｉｎ）の条件で測定した。下記表４に、各組成比の生成物における、全重量の５％重量が失われる温度（ＤＴ_５）および全重量の１０％重量が失われる温度（ＤＴ_１０）、ならびに、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）をまとめて示す。

表４に示されるように、本発明のセグメント化ポリウレタンは、ＤＴ_５およびＤＴ_１０はいずれも３００℃前後の値を示し、通常の蒸気滅菌工程に対応しうる耐熱性を備えていることがわかった。また、ジオール組成（Ｂ：Ｃ）が３：１、２：１および１：１の場合において、いずれも二つのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）が測定され、生成物が相分離していることが示された。

（溶解性）
各組成比における生成物について、以下の手順で溶解性試験を行い、種々の溶媒に対する溶解性を評価した。試験管に各組成比における生成物を約１ｍｇ入れ、これに溶媒１ｍｌを加えて一晩放置し、溶解の度合いを目視して評価した。下記表５に、完全に溶けたものを（＋＋）、一部溶けたもの、もしくは膨潤したものを（＋）、不溶のものを（−）として、溶媒ごとにまとめて示した。

表５に示されるように、本発明のセグメント化ポリウレタンは、ほとんどの溶媒に可溶性を示し、成形加工性に富むことがわかった。

以上説明したように、本発明によれば、医療用材料として好適な表面特性（特に抗血栓性）、ならびに、好適な機械的特性、耐熱性、易加工性を併せもつ、セグメント化ポリウレタン材料が提供され、人工心臓、大動脈バルーン、大動脈バイパスチューブなどをはじめとする医療用器具のさらなる改良に資することが期待される。

生体の血管内膜のドメイン構造を概念的に示した図。

Claims (8)

1. ジイソシアネートとフッ素を含むジオールとケイ素を含むジオールとをモノマーとするセグメント化ポリウレタンであって、ジイソシアネートとフッ素を含むジオールのウレタン重合からなるミクロドメインとジイソシアネートとケイ素を含むジオールのウレタン重合からなるミクロドメインとが相分離しているセグメント化ポリウレタン。
2. 前記ケイ素を含むジオールと前記フッ素を含むジオールの組成比（ケイ素／フッ素）が、１〜３である、請求項１に記載のセグメント化ポリウレタン。
3. 前記ケイ素を含むジオールが、オリゴジフェニルシロキサン、オリゴジメチルジフェニルシロキサン、オリゴテトラメチル−ｐ−シルフェニレンシロキサン、オリゴトリフルオロプロピルメチルシロキサン、およびオリゴジメチルシロキサンからなる群より選ばれる少なくとも１種であって数平均分子量が７００〜１７００のジオールである、請求項１および２のいずれか１項に記載のセグメント化ポリウレタン。
4. 前記フッ素を含むジオールが、２，２−ビス〔４−（２−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（３−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−ヒドロキシブトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（５−ヒドロキシペントキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（６−ヒドロキシヘキソキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（８−ヒドロキシオクトキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（１０−ヒドロキシデコキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−ヒドロキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（３−ヒドロキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−(ヒドロキシメチル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−(３−ヒドロキシプロピル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（４−ヒドロキシブチル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（５−ヒドロキシペンチル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（８−ヒドロキシオクチル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（１０−ヒドロキシデシル)フタルイミド〕、４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（４−ヒドロキシフェニル)フタルイミド〕、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス〔Ｎ−（３−ヒドロキシフェニル)フタルイミド〕、および４，４’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス［Ｎ-(２-ヒドロキシエチル)フタルイミド]からなる群より選ばれる少なくとも１種のジオールである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメント化ポリウレタン。
5. 前記ジイソシアネートが、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、２，６−ナフチレンジイソシアネート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，４−キシリレンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネート−３，３’−ジメチルジフェニルメタン、および４，４’−ジイソシアン酸メチレンジフェニルからなる群より選ばれる少なくとも１種のジイソシアネートである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセグメント化ポリウレタン。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のセグメント化ポリウレタンを含む医療用器具。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のセグメント化ポリウレタンを含む生体適合性要素。
8. 前記生体適合性要素は、心臓人工弁、血管留置カテーテル、バルーンカテーテル、大動脈バイパスチューブ、人工血管、人工心臓ポンプ、大動脈バルーン、バイオセンサ、縫合糸、生体接着剤、歯科矯正用材料、および人工皮膚からなる群から選択される、請求項７に記載の生体適合性要素。

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