JPH0414124B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、水に不溶でかつ親水性の高い、新規
なヒドロゲルに関するものであり、主として医療
材料として利用されるものである。 従来技術 近年高分子材料の医療分野への応用が盛んに検
討されるようになつてきた。中でも水に不溶でか
つ親水性の高いヒドロゲルは、物質（気体・イオ
ン・分子等）透過性や含水性を有し、人体組織と
似た機能をもつことが注目され、各種の分離膜、
カテーテル、ソフトコンタクトレンズ、血液保存
容器、細胞培養用基材、血流回路、酸素や医薬品
などの包埋材などとして用いられるようになつて
きている。 この様な目的のために、これまでは、２−ヒド
ロキシエチルメタクリレート、（メタ）アクリル
酸、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリ
ドンなどの親水性単量体を用いたヒドロゲルが使
われてきた。しかしこれらのヒドロゲルは、物質
透過性を高めようとすると機械的強度が急激に低
下したり透明性が失なわれたりすることや、当初
考えられていた程生体組織や血液・体液等との適
合性が良くないこと等の問題点を有することが明
らかとなつてきた。 このような問題点の改良のために例えば次のよ
うな一般式 ｎは５以上の整数、R₁はＨまたはCH₃，R₂は
水酸基、C₁〜C₄のアルコキシ基又はCHφ₂（φは
フエニル基） であらわれるようなマクロモノマー（マクロマ
ー）を使用すると生体適合性が向上することが提
案されている。 しかしながら、このようなマクロマーを使用す
ると、単量体中の重合性二重結合の濃度が低いた
めに、このようなマクロマーの重合体の重合度は
低く、そのためヒドロゲルに必要な力学的性質の
中で、特に伸度に優れたものが得られないという
問題があることが分つてきた。 発明の目的 本発明者らは、ヒドロゲルに関して鋭意検討を
進めた結果、生体との適合性に優れ、かつ力学的
性質においても優れる、新規なヒドロゲルを見出
した。 発明の構成 すなわち本発明は、 Ａ 両末端に重合性の二重結合を有する分子量が
1500〜500000のポリエチレングリコールまたは
ポリ（エチレングリコール−プロピレングリコ
ール）共重合体95〜40部と Ｂ 重合性の二重結合を有する疎水性単量体およ
び分子内に重合性の二重結合を有する疎水性重
合体５〜60部 との重合反応生成物より成るヒドロゲルである。 Ａ成分は、本発明のヒドロゲルに親水性を与え
る成分であつて次の一般式で与えられる。 ここで、ｍは正の整数、ｎは０または正の整数
であつて、ｍ，ｎは分子量が1500〜500000の範囲
となるように選択される。R₁は、

【式】

【式】

【式】

【式】

【式】であり、R₂はＨ またはCH₃である。 これらの両末端に重合性の二重結合を有するポ
リエチレングリコールまたはポリ（エチレングリ
コール―プロピレングリコール）共重合体の製法
は公知であり、例えばR₁が

【式】ｎ＝ ０である(1)式の化合物は、ポリエチレングリコー
ルの両末端の水酸基と、大過剰の（メタ）アクリ
ル酸クロリド、（メタ）アクリル酸とを反応させ
ることによつて得ることができる。 本発明においては、Ａ成分の分子量が1500〜
500000の範囲であることが必要である。分子量が
1500未満である場合には、二個の重合性二重結合
間のポリエチレングリコール鎖またはポリ（エチ
レングリコール―プロピレングリコール）鎖が短
かく、架橋点間距離が短かいために、力学的性
質、特に破断伸度が大きく低下する。分子量が
1500以上であればポリエチレングリコール鎖また
はポリ（エチレングリコール―プロピレングリコ
ール）鎖の高分子量効果によつて、優れた破断伸
度が得られる。一方、分子量が500000を越える
と、溶解性が低下するために均一なヒドロゲルが
得られない。 本発明のヒドロゲルは、このＡ成分を１種また
は２種以上を含んでいることができる。 Ｂ成分の重合性の二重結合を有する疎水性単量
体や分子内に重合性の二重結合を有する疎水性重
合体は、本発明のヒドロゲルの強度を補強するた
めに用いられるものである。重合性の二重結合を
有する疎水性単量体とは、重合した場合に水に不
溶な重合体を与えるものであつて、（メタ）アク
リル酸アルキルエステル、（メタ）アクリロニト
リルのような不飽和ニトリル、スチレンなどのよ
うな芳香族オレフイン、塩化ビニル、酢酸ビニル
などのビニル化合物、などの単量体群から１種ま
たは２種以上が選択される。 また、分子内に重合性の二重結合を有する重合
体は以下の重合体群から１種または２種以上が選
択される。 (1) （メタ）アクリル酸アルキルエステルと例え
ば２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート
やグリシジル（メタ）アクリレートとを共重合
させて得られた重合体と、（メタ）アクリル酸
クロリドや（メタ）アクリル酸とを反応させる
ことによつて得た、側鎖に重合性の二重結合を
有する重合体。 (2) 片末端に重合性の二重結合を有する、前記疎
水性単量体の重合体。 この重合体の製法は公知であり、例えば片末
端に重合性の二重結合を有するポリスチレン
は、スチレンをsec−ブチルリチウムでリビン
グ重合し、エチレンオキサイドで重合反応を停
止させた後、メタクリル酸クロリドを反応させ
ることによつて得ることができる。また例えば
片末端に重合性の二重結合を有するポリメタク
リル酸メチルは、メタクリル酸メチルにチオグ
リコール酸を添加してラジカル重合を行なつた
後、グリシジル（メタ）アクリレートと反応さ
せることによつて得ることができる。 (3) 光官能基としてジチオカーバメート基を有す
るポリ塩化ビニル。 これらの疎水性単量体や分子内に重合性の二重
結合を有する疎水性重合体は、ヒドロゲルに要求
される物性に応じて選択される。例えば高い機械
的強度が要求される場合には、ガラス転移温度の
高い重合体を与える疎水性単量体や、ガラス転移
温度の高い疎水性重合体を用いることが望まし
い。このＢ成分は、疎水性単量体と疎水性重合体
とを組み合わせて用いる。 本発明のヒドロゲル中のＡ成分とＢ成分の割合
は、重量基準で95：５〜40：60である。Ａ成分の
割合が95％を越えると機械的性質が著しく低下
し、一方Ａ成分の割合が40％未満であると含水率
が低下し、物質透過性や生体との親和性が低下す
るので好ましくない。 このような割合のＡ成分とＢ成分の共重合は、
溶液重合、塊状重合などにより、熱・光・放射線
等の手段によつて行なわれる。本発明のヒドロゲ
ルはＡ成分のもつ性質により、乾燥時には柔軟で
あるか、或いは脆く、棒状等の共重合体から所望
の形態を加工して得ることは極めて困難であるの
で、重合と同時に成形物を得る方法が好ましく行
なわれる。重合と同時に成形する方法としては、
例えば鋳型内に原料を注入して重合成形する方
法、回転成形型内で行なう方法、棒等に塗布し、
重合終了後棒等を引抜く方法などがあげられる。
また重合の際に重合開始剤が必要であれば、ベン
ゾイルパーオキサイド，ジ−ｔ−ブチルパーオキ
サイド，２，４−ジクロルベンゾイルパーオキサ
イド，ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド，アン
モニウムパーサルフエートのような有機過酸化
物，アゾビスイソブチロニトリル，アゾビスシク
ロヘキサンカルボボニトリル，フエニルアゾイソ
ブチロニトリル，アゾビスジメチルバレロニトリ
ルなどが用いられる。更に、溶液重合の際の溶媒
は、Ａ成分，Ｂ成分を良く溶解して透明な液を与
えると共に、重合を阻害しないものであればよい
が、ジメチルスルホキサイド，Ｎ−メチル−２−
ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド，
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド，テトラヒドロフ
ラン，１，４ジオキサンなどが単独または混合物
として好ましく用いられる。 本発明のヒドロゲルは、Ａ，Ｂ両成分以外の適
当な単量体を含んでいてもよい。この第三の単量
体または単量体混合物は、ヒドロゲルが乾燥した
場合の加工性の向上や取り扱い性の向上などの目
的で導入されるものである。使用し得る単量体の
例をあげれば、ポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート，アルコキシポリエチレングリ
コールモノ（メタ）アクリレート，Ｎ−ビニルピ
ロリドンやＮ−ビニルピペリドンなどのＮ−ビニ
ルラクタム，（メタ）アクリル酸，（メタ）アクリ
ル酸のヒドロキシエチルもしくはヒドロキシプロ
ピルエステルのようなヒドロキシアルキル（メ
タ）アクリレート，（メタ）アクリルアミド，グ
リセリンのモノ（メタ）アクリレートなどの親水
性単量体である。この場合の添加量の範囲は、Ａ
成分と同量までである。また、通常のヒドロゲル
と同様に架橋剤を含んでいてもよい。使用し得る
架橋剤の例をあげれば、エチレングリコールジ
（メタ）アクリレート，ヘキサメチレンビスマレ
イミド，ジビニルベンゼン，Ｎ，N′−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）アクリレートなどのジ−またはトリ−
ビニル化合物，ジアリルサクシネート，ジエチレ
ングリコールビスアリルカーボネート，トリアリ
ルイソシアヌレートなどのアリル化合物，アリル
（メタ）アクリレートのようなアリルビニル化合
物，ビニル（メタ）アクリレートなどであり、原
料全体に対して0.01〜２重量％添加することが好
ましい。 発明の効果 本発明によつて得られるヒドロゲルは、次のよ
うに優れた性質をもつ。 (1) 親水性の高い高分子量ポリエチレングリコー
ルまたはポリ（エチレングリコール―プロピレ
ングリコール）共重合体の誘導体を含有するた
めに含水率が高く、物質透過性、生体との親和
性に優れている。 (2) 力学的性質、特に破断伸度が優れている。こ
れは高分子量のポリエチレングリコールまたは
ポリ（エチレングリコール―プロピレングリコ
ール）共重合体の誘導体を用いているために、
架橋点間距離が長く、高分子量効果があらわれ
るためである。 本発明のヒドロゲルは上記の性質を生かして、
ソフトコンタクトレンズ，カテーテル，細胞培養
用基材，血流回路，酸素や医薬品などの包埋材，
各種の分離膜などに好ましく用いることができ
る。 以下に実施例をもつて、本発明の効果を説明す
る。 実施例 １ メタクリル酸メチル40部，アクリル酸メチル60
部，２−ヒドロキシエチルメタクリレート１部を
ジメチルスルホキサイド中に溶解し、重合開始剤
としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて70℃
で重合を行なつた後、メタノール水混合物中に投
入して再沈回収し、減圧乾燥して重合体を得た。
この重合体を１，４−ジオキサンに溶解し、メタ
クリル酸クロリドと反応させて、側鎖に重合性の
二重結合を有する疎水性重合体を得た。 また、平均分子量4000のポリエチレングリコー
ルのメタクリル酸ジエステルを以下の方法で得
た。平均分子量が4000のポリエチレングリコール
を１，４−ジオキサンに溶解し、ピリジンを触媒
として、大過剰のメタクリル酸クロリドと反応さ
せて、両末端に重合性の二重結合を有するメタク
リル酸ジエステルを得た。 これら化合物を用いて、以下の組成物を十分に
撹拌・混合して透明な原液を得た。 上記平均分子量4000のポリエチレングリコール
のメタクリル酸ジエステル 70部 上記側鎖に重合性の二重結合を有する疎水性重
合体 30部 メタクリル酸メチル 25部 ジメチルスルホキサイド 233部 アゾビスジメチルバレロニトリル 0.15部 この原液を窒素気流中でポリエチレンテレフタ
レートフイルムをスペーサーとしたガラス板間中
に入れ締具で固定した後、連続昇温可能な電気炉
中で重合を行なつた。重合条件は、40℃で８時間
加熱の後、40℃から60℃まで４時間かけて昇温、
60℃から80℃まで３時間かけて昇温、80℃から90
℃まで１時間かけて昇温とした。重合終了後、生
成した重合体フイルムをガラス板よりはがし、純
水中に浸漬した後、煮沸30分間、液の冷却、交換
を３回くり返して含水状態のヒドロゲルフイルム
を得た。含水率は62％であり、透明性は良好であ
つた。また破断強度は34Kg／cm²，破断伸度は165
％であつた。 実施例 ２ 第３の単量体としてメトキシポリエチレングリ
コールモノメタクリレートを用いた、以下の組成
物より成る原液の重合を、実施例１と同様にして
行なつた。 平均分子量20000のポリエチレングリコールの
メタクリル酸ジエステル 30部 メタクリル酸メチル 40部 メトキシポリエチレングリコールモノメタクリ
レート（新中村化学製M23G） 30部 トリエチレングリコールジメタクリレート
0.5部 ジメチルスルホキサイド 233部 アゾビスジメチルバレロニトリル 0.1部 重合終了後、実施例１と同様にして含水状態の
ヒドロゲルフイルムを得た。含水率は75％であ
り、透明性は良好であつた。また破断強度は23
Kg／cm²、破断伸度は230％であり、非常に優れて
いた。 比較例 １ 平均分子量1000のポリエチレングリコールのメ
タクリル酸ジエステルを、実施例１と同様にして
得た。この平均分子量1000のポリエチレングリコ
ールのメタクリル酸ジエステルを、平均均分子量
4000のポリエチレグリコールのメタクリル酸ジエ
ステルの代りに用いた他は、実施例１と全く同様
にして含水状態のヒドロゲルフイルムを得た。含
水率は46％と低いにもかかわらず、破断強度は19
Kg／cm²、破断伸度は70％であつて、力学的性質が
劣つていた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ 両末端に重合性の二重結合を有する分子
   量が1500〜500000のポリエチレングリコールま
   たはポリ（エチレングリコール−プロピレング
   リコール）共重合体95〜40部 と Ｂ 重合性の二重結合を有する疎水性単量体およ
   び分子内に重合性の二重結合を有する疎水性重
   合体５〜60部 との重合反応生成物より成るヒドロゲル。