(57)【要約】本発明は、形状記憶ポリマ、その準備工程、そのプログラミング工程及びその利用に関する。本発明による形状記憶ポリマは、異なる転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１、Ｔｔｒａｎｓ、２）を有する少なくとも二つのスイッチ片を有しており、該ポリマは、温度に応じて、永久形状（ＰＦ）ばかりか、少なくとも二つの一時的な形状（ＴＦ１、ＴＦ２）を取ることが出来る。第１のスイッチ片は本質的に一般式（Ｉ），ｎ＝１…６を有するポリエステル又は、異なるｎを有する一般式（Ｉ）を有するコポリエステル又は、その誘導体からなる。第２のスイッチ片は、本質的に一般式（ＩＩ），ｍ＝１…４を有するポリエーテル又は、異なるｍを有する一般式ＩＩを有するコポリエーテル又は、その誘導体からなる。【化１】2009530430.tif 000016【化２】2009530430.tif 000017
2009530430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１、Ｔｔｒａｎｓ、２）を有する少なくとも二つのスイッチ片を有し、それにより温度の関数として、永久形状(PF)に加えて少なくとも二つの一時的な形状（ＴＦ１，ＴＦ２）を取ることができる、形状記憶ポリマであって、第１のスイッチ片は本質的に式Ｉ，ｎ＝１…６を有するポリエステル又は、異なるｎを有する一般式Ｉを有するコポリエステル又は、その誘導体からなり、第２のスイッチ片は、本質的に一般式ＩＩ，ｍ＝１…４を有するポリエーテル又は、異なるｍを有する一般式ＩＩを有するコポリエーテル又は、その誘導体からなることを特徴として構成される形状記憶ポリマ。
【化１】
2009530430.tif 000012
【化２】
2009530430.tif 000013
【請求項２】
請求項１記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第１のスイッチ片は、ｎ＝５のポリ（ε−カプロラクトン）片又はその誘導体からなり、それは、互いに独立した脂肪族炭素原子が、一つ又は二つの、枝なしの又は枝分かれした、飽和又は不飽和のＣ１からＣ６基で置換されていてもよいことを特徴として構成される。
【請求項３】
請求項１又は２記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第２のスイッチ片は、ｍ＝２のポリエチレングリコール片又はその誘導体からなり、それは、互いに独立した脂肪族炭素原子が、一つ又は二つの、枝なしの又は枝分かれした、飽和又は不飽和のＣ２からＣ６基で置換されていてもよいことを特徴として構成される。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第１のスイッチ片は、平均分子量が２０００から１０００００g/molの範囲であり、特に、５０００から４００００g/mol、好ましくは、約１００００g/molであることを特徴として構成される。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第２のスイッチ片の平均分子量は、１００から１００００g/molの範囲であり、特に、５００から５０００g/mol、好ましくは、約１０００g/molであることを特徴として構成される。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記形状記憶ポリマにおけるポリエステル片の一つの質量含有率は、２５から６５％の範囲にあり、特に、３０から６０％の範囲にあることを特徴として構成される。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
形状記憶ポリマはポリマネットワークであり、そこで、前記スイッチ片を含むポリマ鎖は、互いに架橋しているか、又は、相互侵入ネットワーク（ＩＰＮ）又は、準相互侵入ネットワーク（ＳＩＰＮ）であることを特徴として構成される。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記スイッチ片の一つは、特にポエステルは、架橋されて存在し、他のスイッチ片は、特にポリエーテルは、自由な側鎖の形で、前記架橋されたスイッチ片又はポリマの突起構造に結合していることを特徴として構成される。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
ｎ＝１……６及び接続基を表すＹの、一般式Ｉａを有するポリエステル又は、異なるｎを持った一般式Ｉａを有するコポリエステル又は、その誘導体、及び、ｍ＝１……４の一般式ＩＩａを有するポリエーテル又は、異なるｍを持った一般式ＩＩａを有するコポリエーテル又は、その誘導体を共重合させることを特徴とする準備方法。
【化３】
2009530430.tif 000014
【化４】
2009530430.tif 000015
【請求項１０】
請求項９記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第１のスイッチ片の第１の末端基Ｒ１及び／又は第２の末端基Ｒ２は、互いに独立した重合可能な基であり、特に、各Ｒ２及びＲ１が重合可能な基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第１のスイッチ片の第１の末端基Ｒ１及び／又は第２の末端基Ｒ２は、アクリル又はメタクリル基、特に、それぞれが一つのメタクリル基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第２のスイッチ片の第１の末端基Ｒ３及び／又は第２の末端基Ｒ４は、互いに独立しており、重合可能な基であり、特に、各端末基Ｒ３又はＲ４の内一つだけが重合可能な基であり、他の基は非反応性基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第１の末端基Ｒ３又は第２の末端基Ｒ４は、アクリル又はメタクリル基であり、他の端末基はアルコキシル基であり、特に、第１の末端基Ｒ３はメチルエーテル基であり、第２の末端基Ｒ４は、メタクリレート基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１４】
請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の形状記憶ポリマに、少なくとも二つの一時的な形状（ＴＦ１、ＴＦ２）をプログラミングする方法であって、該方法は、
（ａ）  より高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）より上の温度で、前記形状記憶ポリマを第１の一時的形状（ＴＦ１）に対応する形状に変形させ、
（ｂ）  前記第１の一時的形状（ＴＦ１）を固定した状態で、温度を前記より前記高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）以下の温度にまで冷却し、
（ｃ）  より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）より上で、前記より高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）より下の温度で、前記形状記憶ポリマを第２の一時的形状（ＴＦ２）に対応する形状に変形させ、
（ｄ）  前記第２の一時的形状（ＴＦ２）を固定した状態で、温度を前記より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）以下の温度にまで冷却して、
構成したことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法において、
前記ステップ（ｂ）の冷却は、前記より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）より上で、前記より高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）より下の温度への冷却であるか、又は、前記より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）以下の温度への冷却である、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１乃至８のいずれか１項記載の形状記憶ポリマを、医療材料、特に移植材料として使用する、形状記憶ポリマの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶ポリマに係わり、永久的な形状に加えて、少なくとも二つの一時的な形状を記憶することの出来る、形状記憶ポリマ、その調整のための処理及び、使用及びその形状を作成するめの処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
所謂、形状記憶ポリマ又はＳＭＰは、適当な刺激に反応し、前もって行なわれたプログラムにより、一時的な形状より永久的な形状への形状変化を示すことが従来から知られている。しばしば、この形状記憶効果は、熱的に励起される。即ち、ポリマ材料がある特定の転移温度以上に加熱されると、エンロトピー弾性がトリガーとなってリセット作用が生じる。原則的には、形状記憶ポリマは、化学的（共有結合性）又は物理的（非共有結合性）な架橋サイトが永久形状を規定しているポリマネットワークである。プログラミングは、ポリマ材料を、スイッチ片の転移温度以上で変形させ、次いでこの温度以下に冷却すると、変形力が保持され、一時的な形状が固定される。再度、転移温度以上に加熱すると、相転移状態となり、オリジナルな永久形状が回復する。
【０００３】
更に、最近では、異なる転移温度を有するスイッチ片を持ったポリマネットワークが知られている。
【０００４】
例えば、ＥＰ  １３６２８７９Ａ公報には、形状記憶ポリマ（この場合、ＩＰＮ（相互侵入ネットワーク）であるが）が共有結合性の架橋ポリマ成分からなり、特に、カプロラクトンユニット、ラクチドユニット、グリコールユニット又はｐ−ジオキサンユニットを基礎とし、及び非共有結合性架橋ポリエステルウレタン成分からなるものが述べられている。該ポリマは、二つの一時的な形状を格納することが出来、そこでは、転移温度は摂氏約５０度及び９０度と言われている。
【０００５】
また、ルイ、他（Macromol. Rap. Comm. 26, 2005,
649 ff）は、ポリメタクリル酸メチルユニット（ＰＭＭＡ）及びポリエチレングリコールユニット（ＰＥＧ）からなるＳＭＰ（準相互侵入ネットワーク−ＳＩＰＮ）も二つの転移温度（摂氏４０度及び８６度）を持っていることを開示している。しかし、プログラミング処理については、一つの一時的な形状の記憶についてのみが記載されている。
【０００６】
形状記憶ポリマが使用される重要な分野は、そうした材料を使用することの出来る医療技術の分野である。例えば、自己結節縫合材料やインプラント材料としてである。こうした使用においては、しばらくの時間の経過後に生体内で加水分解され吸収可能なポリマが望ましい。従来の形状記憶ポリマの不都合な点は、それらのスイッチ温度が生理学上許容できる範囲外であったり、及び／又はそれらが生体吸収可能ではなかったり、及び／又はそれら、又はそれらの分解物が生体親和性を有さないものであったりすることである。
【０００７】
本発明の目的は、少なくとも二つの一時的な形状を記憶することの出来る生体親和性を有する新しい形状記憶ポリマを提供することである。該ポリマの対応するスイッチ温度は、生理学上許容できる範囲である。即ち、形状記憶の刺激は、周囲の細胞に損傷を与えること無く可能である。更に、少なくとも二つの形状記憶ポリマの一時的な形状をプログラミングする方法が提供される。
【０００８】
形状記憶ポリマにより達成される目的はクレーム１の特徴に示されている。本発明による形状記憶ポリマは、異なる転移温度を有する少なくとも二つのスイッチ片を有し、該ポリマは材料は、一つの永久的な形状に加えて、温度の作用として少なくとも二つの一時的な形状を取ることが出来る。本発明によるポリマシステムは、ｎ＝１……６の一般式Ｉを有するポリマ又はその誘導体、又は、異なる鎖長ｎを有する少なくとも二つのエステルユニットが存在する、ｎ＝１……６の一般式Ｉを有するコポリエステル、又はその誘導体を本質的に基礎とする第１のスイッチ片を有している。
【化１】
2009530430.tif 000003
【０００９】
更に、本ポリマシステムは、ｍ＝１……４の一般式ＩＩを有するポリエーテル又は、少なくとも二つの、異なる鎖長ｍを有するエーテルユニットが存在する、ｍ＝１……４の一般式ＩＩを有するコポリエーテル又は、その誘導体を本質的に基礎とする第２のスイッチ片を有している。
【化２】
2009530430.tif 000004
【００１０】
これに関連して、スイッチ片という言葉は、与えられた式Ｉ又はＩＩに基づくオリゴマ又はポリマを意味するものとする。該オリゴマ又はポリマはｐ又はｑの鎖長を有し、固体内の相分離による分離相の構成でもよく、対応する混合物の典型的な材料特性構造の基礎を提供する。こうした方法で、本ポリマシステムは全体として、それぞれのスイッチ片に関連させることの可能な材料特性、特に、熱的に引き起こされる効果に関する二つ以上の異なるスイッチ温度を示す。それらの温度は潜在的に−互いに独立はしているが−ガラス転移温度又は溶融温度を示す。構造の観点から、スイッチ片は、一方の側又は両側が互いに繋がっているか及び／又はポリマの突起に繋がって、共有結合的又は非共有結合的に架橋されていても及び終端していてもよい。更に、本発明の限定の範囲内で、式Ｉに基づく該ポリマの誘導体及び／又は式ＩＩに基づく該ポリマの誘導体が構造を構成する。そこでは、一つ以上のメチレンユニット（−ＣＨ２−）の水素基が、枝分かれした又は枝なしの、飽和又は不飽和のＣ１からＣ６基で置換されている。現在の限定を考えると、置換の選択は、スイッチ片の分離相構成を妨げないようにすべきである。
【００１１】
本発明の配合の結果、適切なプログラミングの後、同時に少なくとも二つの変形を固定化することが出来、これにより前記変形が、適切な熱刺激により回復することが出来る、材料を利用することが出来る。特に本発明のポリマシステムの有利な特徴は、スイッチ温度が生理学的な許容範囲に収まっていることが判明したことである。特に、式Ｉ及びＩＩに基づくスイッチ片の二つのスイッチ温度は、摂氏８５度以下である。好ましくは、スイッチ片の鎖長及びモノマユニット、それらの置換基は、スイッチ温度が摂氏８０度以下、好ましくは、摂氏７５度以下となるように選択される。更なる利点は、両スイッチ片ポリマは、生理学的に吸収可能であり、その分解生成物も生理学的に適合したものである点である。
【００１２】
本発明の好適な実施例を参照すると、第１のスイッチ片は、ｎ＝５のポリ（ε−カプロラクトン）片又はその誘導体からなり、それは、互いに独立した脂肪族炭素原子が、一つ又は二つの、枝なしの又は枝分かれした、飽和又は不飽和のＣ１からＣ６基で置換されていてもよい。しかし、特に望ましいものは、誘導体化されていない、即ち置換基のない、式Ｉに基づく、ｎ＝５のポリ（ε−カプロラクトン）である。
【００１３】
本発明の別の好適な実施例を参照すると、第２のスイッチ片は、ｍ＝２のポリエチレングリコール片又はその誘導体からなり、それは、互いに独立した脂肪族炭素原子が、一つ又は二つの、枝なしの又は枝分かれした、飽和又は不飽和のＣ１からＣ６基で置換されていてもよい。しかし、特に望ましいものは、誘導体化されていない、式ＩＩに基づく、ｍ＝２のポリエチレングリコールである。
【００１４】
ポリマ中の質量含有率及び片の分子量とそれらの相対的な質量比（第１スイッチ片：第２スイッチ片）は、上記したスイッチ温度を超えることなく、明瞭な形状変化が少なくとも二つの相転移の間に行なわれるように、調整される。好都合なことに、第１のスイッチ片（ポリエステル）は、平均分子量が２０００から１０００００g/molの範囲であり、特に、５０００から４００００g/mol、好ましくは、約１００００g/molである。それとは別に、第２のスイッチ片（ポリエーテル）の平均分子量は、１００から１００００g/molの範囲であり、特に、５００から５０００g/mol、好ましくは、約１０００g/molであることが良いことが判明した。特に、形状記憶ポリマにおけるポリエステル片の質量含有率は、好ましくは、２５から６５％の範囲にあり、特に、３０から６０％の範囲にある。同様に、ポリエーテル片の質量含有率は、３５から７５％の範囲にあり、特に、４０から７０％の範囲にある。
【００１５】
本発明に基づくポリマシステムは、スイッチ片を包含するポリマ鎖が互いに架橋して存在しても、又は相互侵入ネットワーク（ＩＰＮ）（interpenetrating network）、又は準相互侵入ネットワーク（ＳＩＰＮ）（semi-interpenetrating
network）であってもよい。好ましくは、システムは、ポリマネットワークとして存在し、そこにスイッチ片の一つ、特にポリエステルが架橋されて存在し、他のスイッチ片、特にポリエーテルが、自由なサイドチェーンの形で、架橋スイッチ片又はポリマの突起構造に結合している。その際、本発明の特別な実施例では、突起構造は両ポリマの成分自身の架橋ユニットにより、特に、アクリレート及びメタクリレート基により形成される。
【００１６】
本発明による形状記憶ポリマは以下のように準備されると都合がよい。
−ｎ＝１……６及び何らかの接続基を表すＹの、一般式Ｉａを有するポリエステル  マクロマ（macromer）又は、異なるｎを持った少なくとも二つのエステルユニットを持った一般式Ｉａを有するコポリエステル（ここで、ｎ及びＹは上記の意味を有する）又は、その誘導体、及び、
【化３】
2009530430.tif 000005
−ｍ＝１……４の一般式ＩＩａを有するポリエーテル  マクロマ（macromer）又は、異なるｍを持った少なくとも二つのエーテルユニットを持った一般式ＩＩａを有するコポリエーテル又は、その誘導体、
【化４】
2009530430.tif 000006
が互いに共重合する。ポリエステルとポリエーテルの好ましい実施例は上記した記述に基づいて選択される。その際、式Ｉａのｐ１及びｐ２、即ちポリエステル又はコポリエステルの鎖長は、同じでも異なっていても良い。基Ｙは、鎖の方向を逆転させる間、二つのポリエステルユニットを互いに接続するためにだけ使用され、重合可能な末端基を両端に加えても良い。それらの基は架橋のために使用される（以下参照）。
【００１７】
例えば、ポリマ成分の好適なマクロマは、ｒ＝２……８及びＸ＝Ｏ又はＮＨの、一般式Ｉｂを有する。特に好適なものは、ｒ＝２，ｐ３＝２及びＸ＝Ｏを持った成分である。即ち、ポリエステル  マクロマは、適当なエステルモノマによりジエチレングリコール  ＨＯ−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＨの重合によって得られる。
【化５】
2009530430.tif 000007
【００１８】
好ましくは、第１のスイッチ片の第１の末端基Ｒ１及び／又は第２の末端基Ｒ２は、互いに独立しており、重合可能な基を表す。好ましくは、各Ｒ２及びＲ１は重合可能な基である。更に好ましくは、各Ｒ２及び／又はＲ１は、アクリル又はメタクリル基、特に好ましくは、それぞれが一つのメタクリル基である。こうして両方の成分が共重合されると、ポリエステル片が両端で連鎖したネットワークが得られる。ポリエステル成分が互いの間で重合することで、ポリ（メタ）アクリレート鎖が形成され、該鎖がポリエステル鎖により架橋されるポリマの突起を形成する。
【００１９】
同様に、第２のスイッチ片の第１の末端基Ｒ３及び／又は第２の末端基Ｒ４は、互いに独立しており、重合可能な基を表す。好ましくは、各端末基Ｒ３又はＲ４の内一つだけが重合可能な基であり、他の基は非反応性基である。この方法は、対応するスイッチ片の一方の側についてのみ、他のスイッチ片への又は任意的に存在する突起構造への、結合（移植）が行なわれることとなる。更に好ましい実施例では、第１の末端基Ｒ３又は第２の末端基Ｒ４は、アクリル又はメタクリル基であり、他の端末基はアルコキシル基である。特に好ましくは、第１の末端基Ｒ３はメチルエーテル基であり、第２の末端基Ｒ４は、メタクリレート基である。
【００２０】
更に、共重合は少なくとも一つの追加的なモノマーの存在の下、特に、アクリル又はメタクリルモノマーの存在の下で行なわれてもよい。その結果、ポリ（メタ）アクリレートが形成され、前述の突起構造を有する追加的な成分を形成する。
【００２１】
その結果、特に好適な実施例では、最初のマクロマ（macromer）である、式Ｉｃを持つ、ポリ（ε−カプロラクトン）−ジメタクリレート（ＰＣＬＤＭＡ）は、第２のマクロマである、式ＩＩｃを有する、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（ＰＥＧＭＭＡ）と共重合する。この結果として、ＰＣＬＤＭＡマクロマとＰＥＧＭＭＡマクロマの線形重合メタクリレートユニットからなる、突起構造が生成される。
【化６】
2009530430.tif 000008
【化７】
2009530430.tif 000009
【００２２】
本発明の他の重要な点は、本発明に基づいて形状記憶ポリマに少なくとも二つの一時的な形状をプログラミングする方法に関する。本発明に基づく方法は、以下のステップから構成される。
（ａ）  より高い転移温度より上の温度で、形状記憶ポリマを第１の一時的形状に対応する形状に変形させる。
（ｂ）  第１の一時的形状を固定した状態で、温度を前記より高い転移温度以下の温度にまで冷却する。
（ｃ）  より低い転移温度より上で、前記より高い転移温度より下の温度で、形状記憶ポリマを第２の一時的形状に対応する形状に変形させる。そして、
（ｄ）  第２の一時的形状を固定した状態で、温度を前記より低い転移温度以下の温度にまで冷却する。
【００２３】
この際、ステップ（ｂ）で生じる冷却は、前記より低い転移温度より上で、前記より高い転移温度より下の、中間温度への冷却、又は前記より低い転移温度以下の温度への冷却により選択的に達成することが出来る。第１の一時的形状を固定するためには、前記より高い転移温度以下となる冷却が必須である。もし、形状記憶ポリマが二つの一時的な形状を記憶することが出来るポリマであるなら、即ち、形状記憶ポリマが少なくとも３つのスイッチ片から構成されるならば、追加の一時的な形状は同様にプログラムされる。即ち、それぞれ適当な転移温度より上の状態で、変形力を作用させ、その一時的な形状を、変形力を維持した状態で、その転移温度以下まで冷却させることで、固定する。
【００２４】
本発明による形状記憶ポリマは、特に医療分野、特に移植材料として好適である。例えば、形状記憶ポリマは、インテリジェント移植材料として使用することが出来、これにより熱刺激を記憶された形状を回復させるために使用することが出来る。その結果、既存の解剖学的な状況への適用が可能となる。この際、良好な生物的再吸収及び生理的に安全な転移温度が、有効かつ効果的に達成される。
【００２５】
本発明の追加的で好適な実施例は、副次的なクレームに開示された残りの特徴に起因するものである。
【００２６】
以下に、本発明を説明するために、関連する図面を参照しつつ典型的な実施例を示す。
【００２７】
図１  ＰＣＬＤＭＡ及びＰＥＧＭＭＡの共重合により得られた、発明のグラフトポリマネットワークの構造。
図２  異なる組成を持ったＰＣＬ−ＰＥＧネットワークの相転移の、ＤＳＣ及びＤＭＴＡ検査。
図３  図１によるグラフトポリマネットワークのプログラミング。
図４  多様なプログラミングパラメータの、周期的、熱機械的実験における、時間上でのグラフ。
図５  一つの典型的な実施例によって示された本発明による形状記憶ポリマ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
１．ポリ（ε−カプロラクトン）ジメタクリレートＰＣＬ１０ｋＤＭＡの合成
平均分子量１００００ｇ／ｍｏｌ（ＰＣＬ１０ｋジオール）を有する、５００ｇ（５０ｍｍｏｌ）のポリ（ε−カプロラクトン）ジオール（アルドリッチ社）を、窒素雰囲気中で乾いた３ネックフラスコ内の５Ｌのジクロロメタン内に配置する。氷で冷却しながら、２０．０ｍＬ（０．１４もｍｏｌ）のトリエチルアミンを滴状添加する。摂氏０度で１０分間攪拌した後、１７．４ｍＬ（０．１８ｍｏｌ）のメタクリル酸クロライドを滴状添加する。溶液を室温まで加熱し、更に２４時間攪拌する。沈殿した塩を濾過により取り除く。濾過水は濃縮され、酢酸エチル内に溶解される。この溶液を、摂氏−２０度で１０倍を超えるヘキサン／ジエチルエーテル／メタノール（１８：１：１  部／容積）混合物内で沈殿させる。真空乾燥の後、式Ｉｃ（上を参照）を有する平均分子量が１０ｋＤ（ＰＣＬ１０ｋＤＭＡ）の、４７５ｇ（４７ｍｍｏｌ）のポリ（ε−カプロラクトン）ジメタクリレートＰＣＬＭＤＡが得られる（収率９５％）。メタクリレート端末基を持ったＰＣＬジオールの官能化の割合は、１Ｈ−ＮＭＲ分光学で、約８５％と決定された。このことは、マクロマの７２％が両側で官能化され（ジメタクリレート）、２６％が一方で官能化され（モノメタクリレート）、２％が官能化されず、ジオールとして存在することを意味する。
【００２９】
２．ＰＣＬＭＤＡとＰＥＧＭＭＡの共重合
例１によって準備したＰＣＬ１０ｋＤＭＡと式ＩＩｃ（上記参照）を有し、１０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有するポリエチレン・グリコール・メチルエーテル・メタクリレート（ＰＥＧ１ｋＭＭＡ）（ポリサイエンス社）を、表１に基づいて多様な混合割合で量る。（ＰＥＧ１ｋＭＭＡのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）端末基の官能化の割合は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析により、１００％であると決定された）ＰＣＬ１０ｋＤＭＡとＰＥＧ１ｋＭＭＡの混合物は、良好な混合を達成するために摂氏８０度で真空炉内で溶解された。このプレポリマ混合物は、ガラスプレート（１０×１０ｃｍ）上に注がれ、再度真空炉内に配置された。気泡のない均一な溶解が得られ、型は、その上に配置された別のガラスプレート及び横に配置されたＰＴＦＥスペーサ（厚さ０．５５ｃｍ）により閉鎖された。架橋の引き金となるように、掛け金で固定された構造体に８０分間紫外線照射（鉄ドープ処理水銀蒸気ランプ）を行なった。参考材料としての純ＰＣＬ１０ｋＤＭＡと純ＰＥＧ１ｋＭＭＡは、ＰＣＬ１０ｋＤＭＡのホモポリマネットワーク（表１のＰＣＬ（１００））又は、ＰＥＧ１ｋＭＭＡ線形ホモポリマ（表１のＰ[ＰＥＧＭＭＡ]）を得るために、処理された。
【表１】
2009530430.tif 000010
【００３０】
図１は、こうして得られた参照番号１０が付されたＰＣＬ−ＰＥＧポリマネットワークの構造を示す模式図である。突起１２が示されている。突起１２は、ＰＣＬ１０ｋＤＭＡマクロマとＰＥＧ１ｋＭＭＡマクロマが互いに重合した線形ポリメタクリレート鎖を、本質的な構成としている。突起１２は、両端に化学結合があるＰＣＬ１０ｋＤＭＡ鎖１４と架橋しており、そこでＰＥＧ１ｋＭＭＡ１６は突起１２と自由端鎖の形で結合している。結合部１８は、突起１２とＰＣＬ１０ｋＤＭＡ鎖１４との間の結合位置を示している。
【００３１】
３．ＰＣＬＤＭＡとＰＥＧＭＭＡのポリマネットワークの説明
異なる組成を有し、例２に基づいて準備されたＰＣＬ１０ｋＤＭＡマクロマとＰＥＧ１ｋＭＭＡマクロマのポリマネットワークの熱的な特性は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）及び動的機械熱分析（ＤＭＴＡ）により調査された。ＤＳＣ測定は、Netzsch社のＤＳＣ２０４Ｐｈｏｅｎｉｘ装置で行なわれた。このために、５から１０ｍｇの試料がアルミニウム容器に入れられ、測定は窒素雰囲気中で摂氏−１００度から摂氏＋１００度の温度範囲内で１Ｋ・ｍｉｎ−１の冷却又は加熱速度で行なった。結果を表２に要約する。ＤＭＴＡ測定は、２５Ｎの緩衝装置を装備したＥｘｐｌｅｘｏｒ５Ｎ（Ｇａｂｏ社）で行なわれた。静的負荷０．５％、動的負荷２０％、周波数１０Ｈｚ及び摂氏−１００度から摂氏＋１００度の温度範囲内で２Ｋ・ｍｉｎ−１の加熱速度で、行なった。結果を表２に要約する。図２に、摂氏０度から８０度の温度幅における、ＤＭＴＡで決定されるメモリモジュールＥ‘（ｕｎｉｔ，ＭＰａ）及びポリマネットワークＰＣＬ（５０）ＰＥＧの熱流ｄＱ／ｄｔ（ｕｎｉｔ、Ｗ／ｇ）を示す。
【表２】
2009530430.tif 000011
【００３２】
ＰＣＬ及びＰＥＧ片を含む本発明のポリマネットワークは、摂氏０度から８０度の間で、ＰＥＧ及びＰＣＬ晶子の溶解によると思われる二つの非常に異なる相転移を示すことが分かる。その際、低い溶融温度Ｔｍは明らかにＰＥＧ片の溶解又は結晶化と関連している。その温度は、ホモポリマＰ{ＰＥＧＭＭＡ}の場合に摂氏３９度で観測され、ＰＣＬの質量分率が２０及び６０％の間のコポリマで摂氏３８度から摂氏３２度の間で観測された。逆に、高い溶融温度Ｔｍは明らかにＰＣＬ片の溶解又は結晶化と関連している。その温度は、ホモポリマＰＣＬ（１００）の場合に摂氏５５度で観測され、全てのコポリマの場合で摂氏５３度から摂氏５４度の間で観測された。これらのことは、本発明によるグラフトポリマネットワークは、相分離した形態であること示し、これにより、それら自身の領域におけるそれぞれの転移温度を有するＰＥＧ片とＰＣＬ片は、二つの一時的な形状を温度制御された形で固定するに適しているものである。
【００３３】
ＰＥＧ片の溶融温度が、ＰＣＬ含有量が７０％で大きく落ち込むことを考慮すると、ポリマネットワークにおいて臨界的なＰＥＧの質量分率４０％が、適当なＰＥＧの結晶
サイズを得るためには必要であることが分かる。これに対して、ＰＣＬ片の一定の溶解温度を基に、ＰＣＬの質量分率が２０％で、要求される臨界的なＰＣＬ片の結晶サイズが既に達成されると結論することが出来る。
【００３４】
４．ＰＣＬＤＭＡとＰＥＧＭＭＡのポリマネットワークのプログラミング
例２に基づいて準備され、ＰＣＬ１０ｋＤＭＡが４０wt.％及びＰＥＧ１ｋＭＭＡが６０wt.％によるグラフトポリマネットワークＰＣＬ（４０）ＰＥＧは、熱機械実験で以下のようにプログラムされた。即ち、製品仕様（preparation-specific）である永久形状に加えて、二つの一時的な形状が、ポリマの“形状メモリ”に格納された。基本的にこれは、第１の一時的な形状を、ＰＣＬの溶解温度（Ｔｍ（ＰＣＬ））以下の温度又は、ＰＥＧの溶解温度（Ｔｍ（ＰＥＧ））以下の温度で固定し、次いで、第２の一時的な形状を、ＰＥＧの溶解温度（Ｔｍ（ＰＥＧ））以下の温度で固定することで行なわれる。
【００３５】
この原理は、図３を参照して説明される。ここで、図２と同じ参照符号を使用する。ここで、図３Ａには、上の転移温度より上、即ちＰＣＬ片１４の溶解温度（Ｔｍ（ＰＣＬ））より上の温度での、ポリマネットワーク１０の構造が示されている。この温度では、ＰＣＬ片１４及びＰＥＧ片１６も、図中従属片１４，１６として描かれているように、不定形状態である。このプログラミング工程の開始相では、ポリマ１０は、初めのうちは、製品処理仕様（preparation-process-specific）の永久形状ＰＦ状態にあり、特に、形状は、架橋中に規定されたものである。
【００３６】
図３Ａの形状から開始し、ポリマネットワーク１０は第１ステップの間に形状が伝達される。その形状は第１の一時的な形状ＴＦ１に対応するものである。これは、Ｔｍ（ＰＣＬ）より上で適当な機械的負荷を与えることで達成され、その負荷は、例えば、ポリマ１０を引き伸ばすようなものである。図３Ｂでは、これを突起鎖１２の距離が引き伸ばされることで示される。この引き伸ばしに次いで、とにかくポリマシステム１０は溶解温度Ｔｍ（ＰＣＬ）以下の温度、特に、Ｔｍ（ＰＥＧ）とＴｍ（ＰＣＬ）の間の温度まで冷却される。冷却は、ＰＣＬ片１４の結晶化を、少なくとも節間で促す。図３Ｂは、結晶性ＰＣＬ片２０を示す。この第１の一時的な形状ＴＦ１は、温度Ｔ＜Ｔｍ（ＰＣＬ）で所定時間、任意的に焼き戻すことで安定させることが出来る。この間、機械的負荷は与え続ける。
【００３７】
次のステップの間、第２の一時的な形状ＴＦ２のプログラミングは第１の一時的な形状ＴＦ１と同様に行なわれる。特に、第２の機械的な刺激は、ポリマ１０を第２の一時的な形状ＴＦ２に変換するために使用される。それは、例えば、Ｔｍ（ＰＥＧ）より高い温度で、追加的に引き伸しをすることで達成される（図３Ｃ）。次いで、第２の一時的な形状ＴＦ２を固定するために、下の転移温度、即ちＰＥＧ片の溶解温度Ｔｍ（ＰＥＧ）以下の温度まで冷却する。こうすることで、ＰＥＧ側鎖１６の結晶性ＰＥＧ片２２が形成される。機械的負荷を維持させることで、ポリマネットワーク１０は、このステップの間の所定時間の間、焼き戻され、ＰＣＬ晶子の形成を促進することが出来る。
【００３８】
こうしてポリマネットワーク１０のプログラミングを開始すると、第２の一時的な形状ＴＦ２を呈しているネットワークは、第１の一時的な形状ＴＦ１及び永久形状ＰＦを、ポリマ１０を最初にＴｍ（ＰＥＧ）＜Ｔ＜Ｔｍ（ＰＣＬ）の中間温度に加熱し、次いで、Ｔｍ（ＰＣＬ）より高い温度まで加熱することで、連続的に復元することが出来る。以前に固定された形状の復元を形状記憶効果（ＳＭ効果）と称する。
【００３９】
図４に、ポリマＰＣＬ（４０）ＰＥＧのプログラミングサイクル及び復元サイクル間における、引き伸しと温度曲線を示す。
【００４０】
プログラミングサイクルはＴｍ（ＰＣＬ）（約摂氏５３度）より高い摂氏７０度の温度Ｔｈ，１で開始される。次に、ポリマは５０％（εｍ、１）伸延され、第１の一時的な形状ＴＦ１と一致させられる。引き続き、機械的負荷をかけながら、４Ｋ・ｍｉｎ−１の温度勾配で、Ｔｍ（ＰＣＬ）より下でＴｍ（ＰＥＧ）（約摂氏３７度）より上の、摂氏４０度の中間温度（Ｔｈ，２）まで冷却する。３時間保持した後、僅かな収縮を示しながらポリマは弛緩される。次いで、試料は、機械的負荷を受けることなく更に１０分間保持され、次いで試料の全伸延が１００％（εｍ、２）となるまで伸延させ、一定の機械的な負荷の下、摂氏０度（Ｔ１）まで冷却し、さらに機械的負荷を維持したまま１０分間保持する。これにより、試料は僅かに縮む。
【００４１】
プログラミングサイクルが完了すると、記憶された形状は、機械的負荷を掛けることなく、１Ｋ・ｍｉｎ−１の加熱割合で試料を摂氏０度から摂氏７０度まで再加熱することで、連続的に復元される。その際、ＰＥＧ晶子の第１の溶解とＴｍ（ＰＥＧ）での第２の一時的な形状の復元が観測される。もし、温度が摂氏４０度で１時間保持されたなら、第２の一時的な形状は安定なものとなり、永久形状（図示せず）へ転換することはない。
【００４２】
Ｔｍ（ＰＣＬ）より上に加熱を継続すると、ＰＣＬ晶子は溶解し、永久形状への殆ど定量的な復元が達成される。このプログラミングサイクルと復元サイクルは４回以上行なわれ、同じ結果となった。
【００４３】
図５に、例２に基づくプログラムされた本発明のポリマネットワークの実際的な応用例を示す。この際、図の上部は、摂氏２０度の温度におけるポリマ１０の第２の一時的な形状ＴＦ２を示す。ポリマ１０は、平らな中央部２６に装着された二つの側部２４を有している。ポリマ１０は、開口３０を有する透明なプラスチックキャリア２８に搭載されている。ポリマシステム１０を摂氏４０度の温度まで加熱する間に、中央部２６は、上部で示された、曲がった形状から、第１の一時的な形状ＴＦ１に対応した平らな形状（図５中央部）へと変形する。このとき、側部２４は、殆ど変化がない。第１の一時的な形状ＴＦ１が復元する間に、左側部２４はプラスチックキャリア２８の開口３０を貫通伸延する。ポリマシステム１０を摂氏６０度まで加熱し続けると、側部２４は上方に屈曲を開始し、フック状の形状を呈する（図５下部）。同時に、中央部２６は実質的には変化しない。図５の下部に示す形状は、ポリマネットワーク１０の永久形状ＰＦに対応する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、ＰＣＬＤＭＡ及びＰＥＧＭＭＡの共重合により得られた、発明のグラフトポリマネットワークの構造。
【図２】図２は、異なる組成を持ったＰＣＬ−ＰＥＧネットワークの相転移の、ＤＳＣ及びＤＭＴＡ検査。
【図３】図３は、図１によるグラフトポリマネットワークのプログラミング。
【図４】図４は、多様なプログラミングパラメータの、周期的、熱機械的実験における、時間上でのグラフ。
【図５】図５は、一つの典型的な実施例によって示された本発明による形状記憶ポリマ。
【符号の説明】
【００４５】
ＰＦ              永久形状
ＴＦ１            第１の一時的な形状
ＴＦ２            第２の一時的な形状
Ｔｔｒａｎｓ，１        第１の転移温度
Ｔｔｒａｎｓ，２        第２の転移温度
Ｔｍ（ＰＣＬ）    ＰＣＬ片の溶解温度
Ｔｍ（ＰＥＧ）    ＰＥＧ片の溶解温度
１０              ポリマネットワーク
１２              突起
１４              架橋ポリマ（ＰＣＬ１０ｋＤＭＡ）
１６              側鎖ポリマ（ＰＥＧ１ｋＭＭＡ）
１８              結合部
２０              結晶ＰＣＬ片
２２              結晶ＰＧＥ片
２４              側部
２６              中央部
２８              プラスチックキャリア
３０              開口
【図１】
2009530430.tif 000018
【図２】
2009530430.tif 000019
【図３Ａ】
2009530430.tif 000020
【図３Ｂ】
2009530430.tif 000021
【図３Ｃ】
2009530430.tif 000022
【図４】
2009530430.tif 000023
【図５】
2009530430.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１、Ｔｔｒａｎｓ、２）を有する少なくとも二つのスイッチ片を有し、それにより温度の関数として、永久形状(PF)に加えて少なくとも二つの一時的な形状（ＴＦ１，ＴＦ２）を取ることができ、第１のスイッチ片は本質的に式Ｉ，ｎ＝１…６を有するポリエステル又は、異なるｎを有する一般式Ｉを有するコポリエステル又は、その誘導体からなり、第２のスイッチ片は、本質的に一般式ＩＩ，ｍ＝１…４を有するポリエーテル又は、異なるｍを有する一般式ＩＩを有するコポリエーテル又は、その誘導体からなる、形状記憶ポリマであって、該形状記憶ポリマは、
前記第１のスイッチ片の一つは、架橋されて存在し、他のスイッチ片は、自由な側鎖の形で、前記架橋されたスイッチ片又はポリマの突起構造に結合していることを特徴として構成される形状記憶ポリマ。
【化１】
2009530430.tif 000025
【化２】
2009530430.tif 000026
【請求項２】
請求項１記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第１のスイッチ片は、ｎ＝５のポリ（ε−カプロラクトン）片又はその誘導体からなり、それは、互いに独立した脂肪族炭素原子が、一つ又は二つの、枝なしの又は枝分かれした、飽和又は不飽和のＣ１からＣ６基で置換されていてもよいことを特徴として構成される。
【請求項３】
請求項１又は２記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第２のスイッチ片は、ｍ＝２のポリエチレングリコール片又はその誘導体からなり、それは、互いに独立した脂肪族炭素原子が、一つ又は二つの、枝なしの又は枝分かれした、飽和又は不飽和のＣ２からＣ６基で置換されていてもよいことを特徴として構成される。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第１のスイッチ片は、平均分子量が２０００から１０００００g/molの範囲であり、特に、５０００から４００００g/mol、好ましくは、約１００００g/molであることを特徴として構成される。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記第２のスイッチ片の平均分子量は、１００から１００００g/molの範囲であり、特に、５００から５０００g/mol、好ましくは、約１０００g/molであることを特徴として構成される。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記形状記憶ポリマにおけるポリエステル片の一つの質量含有率は、２５から６５％の範囲にあり、特に、３０から６０％の範囲にあることを特徴として構成される。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記ポエステルは、架橋されて存在し、前記ポリエーテルは、自由な側鎖の形で、前記架橋されたスイッチ片又は前記ポリマの突起構造に結合していることを特徴として構成される。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマにおいて、
前記ポリマの突起構造は、ポリアクリレート鎖又は、ポリメタクリレート鎖により形成されることを特徴として構成される。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
ｎ＝１……６及び接続基を表すＹの、一般式Ｉａを有するポリエステル又は、異なるｎを持った一般式Ｉａを有するコポリエステル又は、その誘導体、及び、ｍ＝１……４の一般式ＩＩａを有するポリエーテル又は、異なるｍを持った一般式ＩＩａを有するコポリエーテル又は、その誘導体を共重合させることを特徴とする準備方法。
【化３】
2009530430.tif 000027
【化４】
2009530430.tif 000028
【請求項１０】
請求項９記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第１のスイッチ片の第１の末端基Ｒ１及び／又は第２の末端基Ｒ２は、互いに独立した重合可能な基であり、特に、各Ｒ２及びＲ１が重合可能な基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第１のスイッチ片の第１の末端基Ｒ１及び／又は第２の末端基Ｒ２は、アクリル又はメタクリル基、特に、それぞれが一つのメタクリル基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のうちいずれか一項記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第２のスイッチ片の第１の末端基Ｒ３及び／又は第２の末端基Ｒ４は、互いに独立しており、重合可能な基であり、特に、各端末基Ｒ３又はＲ４の内一つだけが重合可能な基であり、他の基は非反応性基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の形状記憶ポリマの準備方法であって、
前記第１の末端基Ｒ３又は第２の末端基Ｒ４は、アクリル又はメタクリル基であり、他の端末基はアルコキシル基であり、特に、第１の末端基Ｒ３はメチルエーテル基であり、第２の末端基Ｒ４は、メタクリレート基であることを特徴とする準備方法。
【請求項１４】
請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の形状記憶ポリマに、少なくとも二つの一時的な形状（ＴＦ１、ＴＦ２）をプログラミングする方法であって、該方法は、
（ａ）  より高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）より上の温度で、前記形状記憶ポリマを第１の一時的形状（ＴＦ１）に対応する形状に変形させ、
（ｂ）  前記第１の一時的形状（ＴＦ１）を固定した状態で、温度を前記より前記高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）以下の温度にまで冷却し、
（ｃ）  より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）より上で、前記より高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）より下の温度で、前記形状記憶ポリマを第２の一時的形状（ＴＦ２）に対応する形状に変形させ、
（ｄ）  前記第２の一時的形状（ＴＦ２）を固定した状態で、温度を前記より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）以下の温度にまで冷却して、
構成したことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法において、
前記ステップ（ｂ）の冷却は、前記より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）より上で、前記より高い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、１）より下の温度への冷却であるか、又は、前記より低い転移温度（Ｔｔｒａｎｓ、２）以下の温度への冷却である、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１乃至８のいずれか１項記載の形状記憶ポリマを、医療材料、特に移植材料として使用する、形状記憶ポリマの使用方法。
【国際調査報告】
2009530430.tif 000029
2009530430.tif 000030
2009530430.tif 000031
2009530430.tif 000032