(57)【要約】【課題】溶媒に溶解し、成形が容易であり、かつ抗血栓性耐汚染性に優れた親水性材料からなる耐汚染性材料、さらには、優れた抗血栓性材料及び耐汚染性半透膜を提供する。【解決手段】ポリアルキレンオキサイド単位と重合性炭素−炭素二重結合とを同一分子内に有する単量体（Ａ）、メタクリル酸エステル単量体もしくはアクリル酸エステル単量体（Ｂ）、および該（Ａ）、該（Ｂ）以外の重合性炭素−炭素二重結合を有する単量体（Ｃ）を構成単量体とする共重合体であって、該（Ａ）の単量体の含有割合が１０重量％以上であり、かつ該（Ｃ）の単量体の含有割合が５重量％以上であることを特徴とする親水性材料からなる耐汚染性材料、および、この共重合体と、メタクリル酸エステル重合体もしくはアクリル酸エステル重合体とからなる耐汚染性半透膜。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアルキレンオキサイド単位と重合性炭素−炭素二重結合とを同一分子内に有する単量体（Ａ）、メタクリル酸エステル単量体もしくはアクリル酸エステル単量体（Ｂ）、および該（Ａ）、該（Ｂ）以外の重合性炭素−炭素二重結合を有する単量体（Ｃ）を構成単量体とする共重合体であって、該（Ａ）の単量体の含有割合が１０重量％以上であり、かつ該（Ｃ）の単量体の含有割合が５重量％以上であることを特徴とする親水性材料からなる耐汚染性材料。
【請求項２】
該（Ｃ）の単量体の含有割合が、１０重量％以上、５０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の耐汚染性材料。
【請求項３】
単量体（Ａ）が下記一般式（１）（化１）で示される単量体であることを特徴とする請求項１記載の耐汚染性材料。
【化１】
2006124714.tif 000005
（式中、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、およびＯＣＨφ2（φはフェニル基）から選ばれ、Ｒ3はアルキレンを表す。）
【請求項４】
単量体（Ｂ）が、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシルおよびメタクリル酸ベンジジルから選ばれることを特徴する請求項１記載の耐汚染性材料。
【請求項５】
単量体（Ｃ）が、オレフィン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルピロリドン、ビニルアルコールおよびアクリルアミドから選ばれることを特徴とする請求項１記載の耐汚染性材料。
【請求項６】
抗血栓性材料として用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の耐汚染性材料。
【請求項７】
ポリアルキレンオキサイド単位と重合性炭素−炭素二重結合とを同一分子内に有する単量体（Ａ）、メタクリル酸エステル単量体もしくはアクリル酸エステル単量体（Ｂ）、および該（Ａ）、該（Ｂ）以外の重合性炭素−炭素二重結合を有する単量体（Ｃ）を構成単量体とする共重合体であって、該（Ａ）の単量体の該共重合体中の含有割合が１０重量％以上であり、かつ該（Ｃ）の単量体の該共重合体中の含有割合が５重量％以上である共重合体と、メタクリル酸エステル重合体もしくはアクリル酸エステル重合体とからなる耐汚染性半透膜。
【請求項８】
該（Ｃ）の単量体の含有割合が、１０重量％以上、５０重量％以下であることを特徴とする請求項７記載の耐汚染性半透膜。
【請求項９】
単量体（Ａ）が下記一般式（１）（化２）で示される単量体であることを特徴とする請求項７記載の耐汚染性半透膜。
【化２】
2006124714.tif 000006
（式中、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、およびＯＣＨφ2（φはフェニル基）から選ばれ、Ｒ3はアルキレンを表す。）
【請求項１０】
単量体（Ｂ）が、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシルおよびメタクリル酸ベンジジルから選ばれることを特徴する請求項７記載の耐汚染性半透膜。
【請求項１１】
単量体（Ｃ）が、オレフィン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルピロリドン、ビニルアルコールおよびアクリルアミドから選ばれることを特徴とする請求項７記載の耐汚染性半透膜。
【請求項１２】
抗血栓性を有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の耐汚染性半透膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規な耐汚染性材料および耐汚染性半透膜に関する。抗血栓性材料などとして、医療用分野などに、また、吸水性材、耐汚染性部材等として好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、高分子材料の産業・医療分野への応用が進み、多くの親水性高分子材料が用いられている。特に、水に不溶性であり、かつ吸水性を有する高分子材料、物質透過性を有する各種膜、カテーテル、カニューラ、衛生材料、コンタクトレンズ、血液保存容器、血液回路、細胞培養用基材、あるいは酵素、医薬品などの包含材あるいは固定化基材などとして用いられるようになった。さらにこのような材料１は医療分野に限らず、電気泳動や液体クロマトグラフィー用の担体、防汚、防曇用など、各種コーティング材料、食品関係などへの応用も可能である。
【０００３】
このような用途に用いられる場合、耐汚染性が材料の耐久性、性能を決める重要な因子となることが多い。特に、これらの膜を医療用として用い、血液や体液などに接触する場合には、血小板、白血球、赤血球、線維芽細胞などの有形成分の付着が不可避であり、これらが血液と接触する膜表面における血栓の生成や補体系への影響が考えられる。その結果、血栓の形成や、免疫機能の低下などをもたらすと推定されている。
【０００４】
これまでにこれらの問題を解決する方法として、親水性のポリエチレンオキサイド鎖を含む共重合体が発明され（特許文献１）、エチレンオキサイド鎖を含む共重合体からなる選択透過性中空繊維も発明された（特許文献２）。また、親水性のポリエチレンオキサイド鎖を含むアクリロニトリル共重合体とアクリロニトリルからなる半透膜は溶質透過性、耐汚染性に優れていることも見いだされた（特許文献３）。さらに、エチレンオキサイド鎖を含む共重合体とアイソタクチックメタクリル酸メチル重合体との混合物からなる血液適合性に優れた血漿分離膜も発明された。
【特許文献１】特開昭５７−１６４０６４号公報
【特許文献２】特開昭６０−２２９０１号公報
【特許文献３】特開昭６３−１３０１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、親水性のポリアルキレンオキサイド鎖を含む共重合体を合成する際、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステルと共重合させた場合、共重合体成分中のポリアルキレンオキサイドの含有量が多い場合には、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステルの種類によらず、生成した共重合体はゲル状になってしまい溶媒に溶解し難いといった問題点を有している。この様な場合コーティング材料として用いたり、糸もしくは膜に成形することができない。
【０００６】
また、ポリアルキレンオキサイドの含有量が低い場合であってもアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルとの共重合体の含水率は例えばポリアクリロニトリルとの共重合体に比べて低く、その結果十分な耐汚染性、抗血栓性を得ることができなかった。我々は、このゲル構造を改善すべく鋭意研究を進めた結果、アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルとポリアルキレンオキサイドとそれ以外の共重合可能な成分を共重合させることにより、溶媒に容易に溶解し、含水率が高く、かつアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルとの親和性の高いポリマを得るに至った。
【０００７】
本発明の課題は、溶媒に溶解し、成形が容易であり、かつ抗血栓性耐汚染性に優れた親水性材料からなる耐汚染性材料を提供すること、さらには、優れた抗血栓性材料および耐汚染性半透膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために下記の構成を有する。
すなわち、ポリアルキレンオキサイド単位と重合性炭素−炭素二重結合とを同一分子内に有する単量体（Ａ）、メタクリル酸エステル単量体もしくはアクリル酸エステル単量体（Ｂ）、および該（Ａ）、該（Ｂ）以外の重合性炭素−炭素二重結合を有する単量体（Ｃ）を構成単量体とする共重合体であって、該（Ａ）の単量体の含有割合が１０重量％以上であり、かつ該（Ｃ）の単量体の含有割合が５重量％以上であることを特徴とする親水性材料からなる耐汚染性材料に関する。
【０００９】
さらには、ポリアルキレンオキサイド単位と重合性炭素−炭素二重結合とを同一分子内に有する単量体（Ａ）、メタクリル酸エステル単量体もしくはアクリル酸エステル単量体（Ｂ）、および該（Ａ）、該（Ｂ）以外の重合性炭素−炭素二重結合を有する単量体（Ｃ）を構成単量体とする共重合体であって、該（Ａ）の単量体の該共重合体中の含有割合が１０重量％以上であり、かつ該（Ｃ）の単量体の該共重合体中の含有割合が５重量％以上である共重合体と、メタクリル酸エステル重合体もしくはアクリル酸エステル重合体とからなる耐汚染性半透膜に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐汚染性に優れた材料および半透膜を得ることができ、とくに耐汚染性半透膜は、血液や体液あるいは生体組織と直接接触する医療材料として有用に用いることができ、たとえば人工腎臓あるいは人工肺、人工肝臓などとして特に優れた性能を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
本発明において、ポリアルキレンオキサイド単位と重合性炭素−炭素二重結合とを同一分子内に有する単量体（Ａ）とは、特に限定されるものではないが、例えば下記一般式（１）（化１）で示される単量体からなる。
【００１２】
【化１】
2006124714.tif 000002
【００１３】
ここで、上記式中、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、およびＯＣＨφ2（φはフェニル基）から選ばれ、Ｒ3はアルキレンを表す。
【００１４】
これらの付加重合性化合物の製法は公知の方法を用いることができ、その重合性炭素−炭素二重結合により特別な装置、手法を用いなくても、容易に重合でき、さらに他の単量体あるいはマクロモノマとの共重合も可能であり、ポリアルキレンオキサイド単位を有する高分子組成物を効率よく、また再現性よく形成することができる。
【００１５】
ポリアルキレンオキサイド単位の効果をより強く発現させるために、この単量体中のポリアルキレンオキサイド単位の平均重合度は５以上が好ましく、さらに好ましくは１５以上の平均重合度であることが好ましい。ポリアルキレンオキサイド単位の中でもポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位、ポリイソプロピレン単位は好ましい。また、単量体中のポリアルキレンオキサイド単位からなる鎖部分が、異なる複数種類のアルキレンオキサイド単位の混合物であっても良い。この場合、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位が交互に重合している鎖等が例示できる。
【００１６】
単量体中のポリアルキレンオキサイド含有量、ポリアルキレンオキサイド単位の平均重合度は、たとえば元素分析、赤外線吸収スペクトル、核磁気共鳴スペクトル、ゲル浸透クロマトグラフィーなどの通常の手法により確認することができる。
【００１７】
ポリアルキレンオキサイド単位と重合性炭素−炭素二重結合とを同一分子内に有する単量体（Ａ）の中でも、式（１）で示される単量体は、入手も容易なことから好んで用いられる。この中でも特に、メトキシポリエチレングリコールメタクリレートなどは、工業用に広く使用されており、高い親水性を有するため好ましい。
【００１８】
共重合体中の単量体（Ａ）の含有量は、耐汚染性を発現するために、平均１０重量％以上であることが好ましく、さらには２０重量％以上であることが好ましい。
【００１９】
メタクリル酸エステル単量体もしくはアクリル酸エステル単量体（Ｂ）とは、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジジル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジジル等のメタクリル酸エステルを例示することができる。また、単量体（Ｂ）は、これらのエステルの混合物であっても差し支えない。
【００２０】
この単量体（Ｂ）は単量体（Ａ）と共重合することによって、水に不溶な共重合体を合成する目的で使用される。また、この単量体（Ｂ）を用いることにより、単量体（Ｂ）と親和性の高い材料に良好にブレンドもしくはコーティングすることが可能になる。
【００２１】
前記（Ａ）、（Ｂ）以外の重合性炭素−炭素二重結合を有する単量体（Ｃ）としては、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル単量体以外の炭素−炭素二重結合を有する付加重合性化合物であればよく、エチレン、プロピレン等のオレフィン、塩化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル、ギ酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエステル、ビニルケトン、マレイミド、スチレン、メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルピロリドン、ビニルアルコール、アクリルアミド等の炭素−炭素二重結合を有する付加重合性化合物を例示することができる。
【００２２】
この中でもギ酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエステル、ビニルケトン、マレイミド、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリルは重合も容易であり、ゲル化防止の効果も高いことから好ましい。
【００２３】
この単量体（Ｃ）は単量体（Ａ）と単量体（Ｂ）とを共重合した場合に起こるゲル化を抑制し、水に不溶でかつ他の溶媒に可溶な高含水率の共重合体を合成する目的で用いられる。また、この単量体（Ｃ）を有することにより、ゲル化が抑制されて高い耐汚染性を有することが可能になる。同量の単量体（Ａ）を含む場合においては単量体（Ｃ）の含有量に従って含水率が増加し、本発明の特徴である耐汚染性の効果も高くなる。ここで言う含水率とは３０℃における飽和含水ポリマ中の重量水分率である。このためには共重合体中に単量体（Ｃ）が平均５重量％を越えて含まれていることが必要である。高い耐汚染性を得るためには共重合体中に１０重量％以上含まれていることが好ましい。また、単量体（Ｃ）の含有量が高すぎると、単量体（Ａ）、単量体（Ｂ）の効果が失われるため、耐汚染性、他材料との親和性が低くなる。このため、単量体（Ｃ）の含有量は平均９０重量％未満である必要がある。好ましくは５０重量％以下である。
【００２４】
また、単量体（Ａ）、単量体（Ｂ）、単量体（Ｃ）以外の単量体も使用目的に応じて共重合成分として用いることができる。単量体（Ａ）の含有量が高く、分子量が低い場合など、共重合体が水に溶解してしまう傾向があるため、このような場合においては必要に応じて、架橋単量体を加えて緩やかな架橋ポリマを得ても良い。このような架橋単量体としては、特に限定されるものではないが分子内に重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも２個以上含む単量体、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、メチレンビスアクリルアミド等が好ましく用いられる。架橋単量体の量は単量体成分の種類、架橋状態、使用目的によって決められ、限定てきないが、本発明の特性を変えないために、１０重量％以下であることが好ましい。
【００２５】
本発明の共重合体の合成法は特に限定するものではなく、通常のラジカル開始剤、例えばアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド等を用いて溶媒中で共重合する方法は、簡便であり、好んで用いられる。
【００２６】
共重合体の分子量は使用する目的に応じて適宜調節すれば良く、特に限定するものではない。ラジカル開始剤を用いて共重合を行った場合には温度、開始剤濃度、溶液中の単量体濃度などを変えることにより任意に調節することができる。
【００２７】
これらの反応生成物の確認は反応中の反応液から生成ポリマを抽出し、元素分析、赤外線吸収スペクトル、核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）などの通常の手法により確認することができる。また、共重合ポリマ組成は反応液の未反応単量体をガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーによって定量し、確認することもできる。共重合体の分子量は、共重合体が溶媒に可溶であるために、ゲル浸透クロマトグラフィー、粘度法等の手法によって、容易に確認することができる。
【００２８】
重合体の成形は注型重合による成形、溶融成形、溶媒キャストまたはディッピング法などのほかに各種合成樹脂、たとえば軟質ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサンなどとのブレンド、その表面へのコーティングなどと希望する性質、形状に応じて適宜選択される。
【００２９】
溶液として用いる場合の溶媒としては、共重合体を溶解しうる溶媒がすべて使用可能であり、たとえばジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフランなどが好ましく用いられる。またこれらの交互混合物などを使用することも可能である。
【００３０】
これらの溶媒を用いて溶解した共重合体は塗布、製布および製膜することによって使用することができる。これらの成形方法は、公知の方法を用いて行うことができる。たとえば平膜の場合においては、温度および湿度のコントロールされた雰囲気下で、ガラス板上に該製膜原液を流延し、市販のアプリケータなどで、必要な膜厚に製膜した後、凝固浴中に浸漬し、凝固膜溶媒を行って、目標の膜を得る。この場合にも、製膜原液、凝固浴、後処理などが、その製膜性能に影響するので、適切な条件を選択することが好ましい。
【００３１】
本発明における親水性材料の特徴である耐汚染性とは、各種タンパク質溶液の濃縮、液体食品の無菌化あるいは排水処理工程において限外濾過分離を行う際に溶質成分の膜面への付着を抑制する性質のことである。また、医療用として用いた場合は、血液や体液などとの接触による血小板、白血球、赤血球、線維芽細胞などの有形成分の付着の抑制などが耐汚染性に含まれる。一方、材料と血液が直接接触した場合に発現する血栓形成を抑制する性質は抗血栓性と言われている。材料の抗血栓性の評価には血栓形成が一つの指標としてよく用いられる。また、血液と接触する材料の生体適合性の評価においては血栓形成が代表的な特性評価のポイントとなる。一方、抗血栓性のみを評価する手段としては、体外循環の時間や、血流量の他、血液と接触した後の材料表面上の血小板、白血球、赤血球の量、変形状態を走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）で観察する方法がよく知られている。これら生体成分非付着性の材料は、特に医療材料として、有用に用いられることができ、たとえば創傷保護材、人工腎臓あるいは人工肺などの膜材料、薬剤の固定化あるいは徐放化基材、眼内レンズ、血管内視鏡あるいは血液適合性を要求される各種カテーテル、カニューラ、血管留置針、血液保存容器、血液ポンピングチャンバー、アフィニティー吸着用の担体などとして特に優れた性能を発揮するものである。
【００３２】
以下、本発明の耐汚染性半透膜について詳述する。
本発明の半透膜は前述の共重合体とメタクリル酸エステル重合体もしくはアクリル酸エステル重合体を混合して成膜することにより得られる。この場合用いることができるメタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル重合体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジジル等のアクリル酸エステルからなる重合体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジジル等のメタクリル酸エステルからなる重合体を例示することができる。また、この重合体は、これらの重合体の混合物もしくはこれらの共重合体であっても差し支えない。また、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル以外の共重合可能な成分を少量含む共重合体であっても構わないが、半透膜としての透過性を有するためには、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルの含有量が７０重量％以上であることが好ましい。メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル以外の共重合可能な成分としては、例えばパラスチレンスルホン酸ソーダなどのアニオン性基を有する単量体もしくは重合体が挙げられる。この場合メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルにアニオン性基を有する単量体もしくは重合体を共重合することにより、低分子量物質の透過性が増すこと、細孔の微細化による大分子量物質の透過が阻止できることなどが期待できる。メタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル重合体は、主に膜の強度を補強するために前述の耐汚染性を有した共重合体と混合して用いられる。さらに膜強度を高めるために、この重合体において、アイソタクチック構造を有する重合体とシンジオタクチック構造を有する重合体を同時に使用しステレオコンプレックスを形成させることもより好ましい使用方法である。重合体の構造はＮＭＲによって確認できる。
【００３３】
異種高分子をブレンドして成形する場合においては、相溶しない場合が多く、また、両者を溶媒に溶かして使用する場合でも相分離する場合が多く、このような状態では均一な成形体を形成できない。ところが本発明においては、メタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル重合体を選択して用いることによって、相溶もしくは半相溶した状態で安定した成形体、混合溶液を形成することが可能である。このために、メタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル重合体は耐汚染性を有した共重合体との親和性が高い方が好ましく、特に共重合体中の成分（Ｂ）からなる重合体は共重合体中の成分（Ｂ）との親和性に優れるために好ましい。
【００３４】
また、本発明の目的である耐汚染性に優れた性能を損なわない範囲において共重合体とメタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル重合体以外の成分を使用することも許される。これには、例えば、成膜時に孔形成剤として用いる重合体が成膜後にも半透膜中に残留する場合などが考えられる。
【００３５】
半透膜を得る方法としては、例えば、溶融紡糸を行った後に微細膜を形成させる方法や、重合体を溶媒に溶解もしくは孔形成剤と混合した後成膜し、溶媒もしくは孔形成剤を除去する方法が用いられる。
【００３６】
溶液を成膜する場合の溶媒としては、ポリマ組成物を溶解しうる溶媒は、すべて使用可能であり、たとえばジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどが好ましく用いられる。またこれらの交互混合物などを使用することも可能である。
【００３７】
これらの成膜方法は、公知の方法を用いて行うことができる。たとえば平膜の場合においては、温度および湿度のコントロールされた雰囲気下で、ガラス板上に該製膜原液を流延し、市販のアプリケータなどで、必要な膜厚に製膜した後、凝固浴中に浸漬し、凝固脱溶媒を行って、目標の膜を得る。この場合、製膜原液、凝固浴、後処理などが、その製膜性能に影響するので、適切な条件を選択することが好ましい。
【００３８】
人工腎臓、人工肺などによく使用される中空糸膜についてさらに詳細に説明する。紡糸原液を口金から吐出する場合は、なめらかな糸状形成と同時に中空繊維形態保持についても十分考慮しなければならない。安定に吐出するためには原液の粘度は重要な因子であり、このため、口金温度を調節して、吐出時の原液粘度を調製することも可能である。通常、工程中で、延伸を行わない場合は、凝固浴でほぼ中空繊維の寸法が決定される。目標寸法に比べて大きな孔径の中空口金を使用する場合には、紡糸原液を一旦空中へ吐出し、しかる後に凝固浴へ浸漬、凝固させる、いわゆる乾湿式紡糸法は有効な手段である。
【００３９】
中空繊維系保持のためには、中空繊維の内部に液体を注入することが行われる。注入される液体としては、たとえば、該紡糸原液の溶媒および水や（多価）アルコールなどの凝固剤あるいはこれらの混合物、あるいは該共重合体やそれとの混合物の非溶媒であるような疎水性の液体、たとえば、ｎ−オクタン、流動パラフィンなどの脂肪族炭化水素、ミリスチン酸イソプロピルの様な脂肪酸エステルなども使用できる。親水性の凝固剤を使用した場合には凝固剤に親和性の高い親水性ポリマ成分が膜内表面に移動し、凝固する。
【００４０】
また、吐出糸状が空中での温度変化によってゲル化したり、凝固によって速やかに強固な構造を形成する場合には、自己吸引や圧入によって、窒素ガスや空気などの不活性気体を用いることができる。このような気体注入法は工程上からも非常に有利な方法である。温度変化によってゲル化をおこすような原液系の場合には、乾式部分において冷風を吹き付け、ゲル化を促進させることができる。
【００４１】
この場合中空部分いわゆる乾式部の長さは３０ｍｍ以上になる。また温度変化によって、ゲル化したり、あるいは急激な粘度上昇を伴わない原液で、凝固のみによって中空繊維形態を保持しようとする場合には、乾式部の長さを短くすることが望ましい。乾式部の長さが長すぎる場合には、中空比（外径に対する内径の割合）の小さな中空繊維になり、注入圧を上げていくと目標の中空比に達する前に局部的な膨らみが生じてしまう。また短すぎる場合には急激なドラフトがかかることになり、紡糸が不安定になるので、通常、乾式部の長さは１ｍｍ以上１００ｍｍ、好ましくは３ｍｍ以上５０ｍｍの範囲に設定する。
【００４２】
このような気体注入法の場合には液体注入法のように、凝固中に内部表面へのポリマ成分移動は起こらないが、数１０ｎｍの表面近傍では本発明のポリマブレンド技術によって、不均一構造が形成される。表面成分の測定はＸ線光分子分光法（ＸＰＳ）および、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によって確認できる。
【００４３】
凝固浴は通常、水や（多価）アルコールなどの凝固剤、または紡糸原液を構成している溶媒との混合物からなる。凝固浴の組成はその凝固性によって、紡糸安定性や中空繊維の膜構造に大きく影響する。紡糸原液に対して凝固性が高い場合には、中空繊維の膜部分に巨大ボイドが生成する。また凝固性が低くなると中空繊維形態の保持が困難になるため、原液特性とも併せて、適切な組成にしなければならない。凝固浴の温度はその凝固性を大きく支配し、膜の透過性にも重大な要因となっている。すなわち浴の温度が高くなると透過性は大きくなる。このため、目標の透過性能に対し、前記の凝固浴組成と適切な条件で組み合わされる。凝固後、十分な水洗を行ってから、含水状態中空糸が乾燥によって、その膜構造を破壊されるのを防ぐため、膜構造内部の水をグリセリンあるいはエチレングリコールなどに置換する。さらに必要に応じて、グリセリン水溶液などを用いて熱処理を施し、寸法安定性を付与することもできる。
【００４４】
このような、耐汚染性の半透膜は、特に血液や体液あるいは生体組織と直接接触する医療材料として、有用に用いられることができ、たとえば人工腎臓あるいは人工肺、人工肝臓などとして特に優れた性能を発揮するものである。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例によってさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例により隈定されるものではない。
【００４６】
実施例１、比較例１
メトキシポリエチレングリコールメタクリレート“Ｍ９００Ｇ”（エチレンオキサイド部分の平均重合度９０、重量平均分子量４０６０、新中村化学工業（株）製、以下Ｍ９００Ｇと略記）２０重量部、メチルメタクリレート（以下ＭＭＡと略記）２０重量部、スチレン（以下Ｓｔと略記）１０重量部とメタノール５０重量部を溶解させた後２，２’−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル（以下ＡＤＶＮと略記）０．１重量部を加えて、窒素雰囲気下の密閉容器内で５５℃、２４時間の条件にてラジカル重合を行った。重合後４リットルの水、およびメタノール中で残留単量体を抽出し、これを６回繰り返した後に３０℃で４８時間真空状態で乾燥させて、親水性成分含有共重合体を得た。
【００４７】
このとき、重合中の未反応ＭＭＡ、Ｓｔ、Ｍ９００Ｇ量を高速液体クロマトグラフィーによって経時的に定量し、３成分共に低重合率の時から未反応の単量体量が減少しており、共重合していることを確認した。
【００４８】
得られたポリマの収率は９７重量％であり、ほぼ重合が完結していることが確認できた。ここで、Ｍ９００Ｇ単独の重合体は水溶性であることと、この収率が高いことから、Ｍ９００ＧとＭＭＡ、Ｓｔが共重合していることが実証できる。
【００４９】
得られた共重合体は、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド（以下ＤＭＳＯと略記）等に溶解することができた。この溶液は４００倍の位相差顕微鏡で確認しても透明な状態であった。同組成のＰＭＭＡ、ＰＳｔ、Ｍ９００Ｇ重合体混合物では単独ポリマ同士の非相溶性より、海島状の相分離が確認されることから、本実施例では共重合体が合成されていることがわかる。
【００５０】
この親水性成分含有共重合体の組成は、ＮＭＲの分析によって測定できた。図１にＮＭＲデータを示した。この結果より算出した共重合体の組成比は、仕込重量組成にほぼ等しい。このことより、本重合法で得られるポリマは、密閉容器内で高重合率まで重合するために、得られる組成に等しいことが確認できた。また、ＰＭＭＡのカルボキシル基部分の拡大解析によって、ＭＭＡとＳｔ単位がランダムに共重合していることも確認できた。また、本ポリマの含水率は５０重量％であった。これらの分析によって、本発明の親水性成分含有共重合体が合成できたことを確認した。
【００５１】
またこの組成物の抗血栓性は次の方法で確かめられた。
得られた共重合体１５重量部をジメチルスルホキシド８５重量部に１０５℃で溶解した溶液を厚さ１００μｍのスペーサ（スコッチ（株）社製テープ２枚）を張り付け、１０５℃に保温されたガラス板に滴下し、ステンレス棒で平膜状に延伸した。溶媒が蒸発する前に３０℃の水中にこのガラス板を入れ多孔質膜を形成した。生成した多孔質フィルムは十分に水洗を行った。
【００５２】
この多孔質膜を兎多血小板血漿（以下、ＰＲＰと略記）に３７℃で３時間浸漬し、膜表面に付着した血小板を走査型電子顕微鏡で観察した。ここでのＰＲＰは、全血液に対し、１／１０容量の３．８％クエン酸ナトリウム溶液の入った注射器を用いて、兎頚動脈から採血し、ついで、シリコン処理を施した試験管に直ちに移し、８００〜１０００回転／分で８〜１５分間遠沈させることによって得られたものを用いた。血小板数は２０万個／μｌ以上に調整した。比較およびコントロール材料として、最も安定した血小板付着を示すガラス板を用いた。本発明における血小板の付着状態については、表１に示した判断基準を用いて相対的に評価した。ＳＥＭ写真においてＰＭＭＡ、ガラス板よりも明らかに血小板の付着、変形が少ないものが抗血栓性に優れた材料ということができるが、抗血栓性膜、コーティング材料、成型材料として実用化するためには図中のレベル３，４のレベルの抗血栓性が好ましい。実施例１により得られた結果を図２、比較例１の結果を図３に示した。その結果本発明のポリマを用いた膜への血小板付着は顕著に減少していることがわかった。
【００５３】
【表１】
2006124714.tif 000003
【００５４】
実施例２
Ｍ９００Ｇ２０重量部、ＭＭＡ２０重量部、酢酸ビニル１０重量部とメタノール５０重量部を溶解させた後アゾビスジメチルバレロニトリル（以下、ＡＤＶＮと略記）０．１重量部を加えて、実施例１と同条件で、重合、精製を行い、親水性成分含有共重合体を得た。この組成物も実施例１と同様に、仕込重量組成に等しい共重合体が得られたことを確かめた。実施例１と同様の方法で製膜した膜の抗血栓性レベルは３であった。また、ポリマの含水率は６０重量％であった。
【００５５】
実施例３
Ｍ９００Ｇ２０重量部、ＭＭＡ２０重量部、酢酸ビニル１０重量部を溶解させた後アゾビスジメチルバレロニトリル（以下、ＡＤＶＮと略記）０．１重量部を加えて、実施例１と同条件で、重合を開始し、全体の重合率が４０ｗｔ％に達した時点でポリマ溶液を水に沈殿させて、精製を行い、親水性成分含有共重合体を得た。
【００５６】
この組成物の組成をＮＭＲにより測定（図４にそのチャートを示す）し、Ｍ９００Ｇ３８重量％、ＭＭＡ３６重量％、酢酸ビニル２８重量％であることを確かめた。含水率は７１重量％であった。
【００５７】
得られた共重合体１．５重量部とポリメチルメタクリレート（以下ＰＭＭＡと略記）１３．５重量部をジメチルスルホキシド８５重量部に１０５℃で溶解した溶液を実施例と同様の方法で製膜した。本実施例は２種類のポリマのブレンド製膜であるが両ポリマ中にＰＭＭＡ成分が適当量含まれているために、製膜性は良好であった。このポリマを用いた膜の抗血栓性レベルは４であった。
【００５８】
比較例２
Ｍ９００Ｇ２０重量部、ＭＭＡ３０重量部、メタノール５０重量部を溶解させた後ＡＤＶＮ０．１重量部を加えて、実施例１と同条件で、重合、精製を行い親水性成分含有共重合体を得た。本ポリマの含水率は４３重量％と同量のＭ９００Ｇを含む本発明の実施例に対して低かった。このポリマは本発明でいう単量体（Ｃ）を含まないために溶媒に完全には溶けなかった。その溶液から未溶解部分を除いて成膜したところ、比較例１でガラス板を用いた場合の血小板の付着量と同等であった。
【００５９】
実施例４〜１２、比較例３
Ｍ９００Ｇ、ＭＭＡ、アクリロニトリル（以下ＡＮと略記）をそれぞれ表２に記載した重量部とメタノール５０重量部とを溶解させた後ＡＤＶＮ０．１重量部を加えて、実施例１と同条件で、重合、精製を行い、親水性成分含有共重合体を得た。
【００６０】
これらの組成物も実施例１と同様に仕込重量組成に等しい共重合体が得られたことを確かめて含水率を測定した。同一のＭ９００Ｇ量であればＡＮ含有量が高くなるにつれて含水率が高くなることがわかる。
【００６１】
実施例３と同様の方法で製膜し、抗血栓性を評価した。ＡＮ量が多くなると膜の穴が大きくなり、製膜性が悪くなる傾向が見られたが、十分実用化できる製膜性であった。実施例４〜１２においてはいずれも優れた抗血栓性を示した。
【００６２】
比較例３において得られたポリマは単量体（Ｃ）の含有量が低くゲル気味であったが、溶媒にはほぼ溶解した。そして、比較例２よりは僅かに膜への血小板付着は減少したものの、実施例と比べると、血小板付着は多く抗血栓性材料として実用化できるレベルではなかった。
【００６３】
【表２】
2006124714.tif 000004
【００６４】
比較例４
Ｍ９００Ｇ１２重量部、ＰＡＮ１８重量部とメタノール７０重量部を溶解させた後ＡＤＶＮ０．１重量部を加えて、実施例１と同条件で、重合、精製を行い、親水性成分含有共重合体を得た。この組成物も実施例１と同様に、仕込重量組成に等しい共重合体が得られたことを確かめた。含水率は６５重量％であった。実施例３と同様の方法で製膜したが、共重合体とＰＭＭＡが相分離を起こすため、製膜性が著しく悪く脆い膜になった。
【００６５】
実施例１３
Ｍ９００Ｇ２０重量部、ＭＭＡ２０重量部、エチルビニルケトン１０重量部とメタノール５０重量部を溶解させた後ＡＤＶＮ０．１重量部を加えて、実施例１と同条件で、重合、精製を行い、親水性成分含有共重合体を得た。この組成物も実施例１と同様に、仕込重量組成に等しい共重合体が得られたことを確かめた。含水率は６６重量％であった。このポリマを用いたこの膜の血小板付着量も著しく減少した。
【００６６】
実施例１４、比較例５
実施例１で得られた共重合体１００重量部と、ＭＭＡ１００％をＤＭＳＯ中で重合したポリスチレン換算のＧＰＣ法による重量平均分子量が６０万のシンジオタクチックＰＭＭＡ６７重量部と重量平均分子量が６０万のアイソタクチックＰＭＭＡ３３重量部、ジメチルスルホキシド５７０重量部とを混合し、１１０℃で８時間攪拌し紡糸原液を調製した。
【００６７】
得られた紡糸原液を９９℃に保温された外径／内径＝１．０／０．７ｍｍφの環状スリット型中空口金から、１．２ｇ／ｍｉｎの割合で、空気中に吐出した。同時に中空内部には窒素ガスを４７ｍｍＡｑの圧力で注入した。乾式部分の長さは６０ｍｍ、凝固浴には３０℃の水を用いた。水洗後、７５℃、７３％のグリセリン水溶液で５％の弛緩熱処理を行って３０ｍ／ｍｉｎでサンプリングした。得られた中空糸のポリマ中に含まれるポリエチレンオキサイド単位の量は１５重量％であった。該中空糸膜の内径／膜厚は２３０／２８μｍで、透水性は５４ｍｌ／ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ2、５％アルブミン水溶液での透水性は８．２ｍｌ／ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ2、阻止率は９９％であった。
【００６８】
この中空糸膜を１０ｃｍの長さに切断し３０本束ねて８ｍｍφのガラス管に入れ、両端を樹脂で固定化し、モジュールを作成した。このモジュールの中空糸内面に兎の全血を３７℃で、３時間循環し、膜内表面に付着した血小板量を走査型電子顕微鏡で観察した。比較例５として、東レ（株）製のＰＭＭＡ中空糸膜を用いた。結果を図５に示した。本発明のポリマを用いた膜の血小板付着量は標準物質として用いたＰＭＭＡ中空糸膜（図６）に対して、著しく減少していた。
【００６９】
実施例１５
Ｍ９００Ｇ２０重量部、ＭＭＡ１５重量部、アクリロニトリル（以下ＡＮと略記）１５重量部とメタノール５０重量部を溶解させた後ＡＤＶＮ０．１重量部を加えて、実施例１と同条件で、重合、精製を行い、親水性成分含有共重合体を得た。この組成物も実施例１と同様に、仕込重量組成に等しい共重合体が得られたことを確かめた。
【００７０】
この親水性含有共重合体と１００重量部と、ＭＭＡ１００％をＤＭＳＯ中で重合したポリスチレン換算のＧＰＣ法による重量平均分子量が６０万のシンジオタクチックＰＭＭＡ６７重量部と重量平均分子量が６０万のアイソタクチックＰＭＭＡ３３重量部、ジメチルスルホキシド５７０重量部とを混合し、１１０℃で８時間撹拌し紡糸原液を調製した。
【００７１】
得られた紡糸原液を９９℃に保温された外径／内径＝１．０／０．７ｍｍφの環状スリット型中空口金から、１．２ｇ／ｍｉｎの割合で、空気中に吐出した。同時に中空内部には窒素ガスを４７ｍｍＡｑの圧力で注入した。乾式部分の長さは６０ｍｍ、凝固浴には３０℃の水を用いた。水洗後、７５℃、７３％のグリセリン水溶液で５％の弛緩熱処理を行って３０ｍ／ｍｉｎでサンプリングした。得られた中空糸のポリマ中に含まれるＰＥＯ単位の量は１５ｗｔ％であった。該中空糸膜の内径／膜厚は２３０／２８μｍで、透水性は５４ｍｌ／ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ2、５％アルブミン水溶液での透水性は８．２ｍｌ／ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ2、阻止率は９９％であった。
【００７２】
この中空糸膜を実施例１４と同様の方法でモジュールを作成した。このモジュールの中空糸膜内面に全血を３７℃で３時間循環し、膜表面に付着した血小板量を走査型電子顕微鏡で観察した。結果は図７に示した。本発明のポリマを用いたこの膜の血小板付着量は比較として用いたＰＭＭＡ中空糸膜に対して、著しく減少していた。
【００７３】
実施例１６
実施例３の親水性成分含有共重合体２１重量部と、シンジオタクチックＰＭＭＡ２７重量部、パラスチレンスルホン酸ソーダ１．５ｍｏ１％共重合ＰＭＭＡ１２６重量部、アイソタクチックＰＭＭＡ３６重量部とジメチルスルホキシド７９０重量部とを混合し、１１０℃で１２時間撹拌し、紡糸原液を調製した。
【００７４】
得られた紡糸原液を９５℃に保温された外径／内径＝２．０／１．８ｍｍφの環状スリット型中空ロ金から、２．０７ｇ／ｍｉｎの割合で、空気中に吐出した。同時に中空内部には窒素ガスを３４ｍｍＡｑの圧力で注入した。乾式部分の長さは１９０ｍｍ、凝固浴には５０℃の水を用いた。水洗後、８１℃、７７％のグリセリン水溶液で熱処理を行なって４９ｍ／ｍｉｎでサンプリングした。得られた中空糸膜の内径／膜厚は２１０／３２μｍで、透水性は７３ｍｌ／ｈｒ／ｍｍＨｇ／ｍ2であった。
【００７５】
この中空糸膜で、糸本数２３００本、有効長１３．５ｃｍ、有効膜面積が０．２のミニモジュールを作成し、低分子量物質の拡散透過率を測定した。結果は尿素の拡散透過率が１．８×１０-3ｃｍ／秒、ビタミンＢ１２の拡散透過率が３．８×１０-4ｃｍ／秒であった。
【００７６】
またこの中空糸膜を実施例１４と同様の方法で処理し、血小板の付着状態を観察した。本発明のポリマを用いた膜の血小板付着量は実施例１４と同様に標準物質として用いたＰＭＭＡ中空糸膜に対して、著しく減少していた。
【００７７】
実施例１７
実施例３の親水性成分含有共重合体２１重量部と、シンジオタクチックＰＭＭＡ１５３重量部、アイソタクチックＰＭＭＡ３６重量部とジメチルスルホキシド７９０重量部とを混合し、１１０℃で１２時間撹拌し、紡糸原液を調製した。
【００７８】
得られた紡糸原液を１００℃に保温された外径／内径＝２．０／１．８ｍｍφの環状スリット型中空口金から、１．４６ｇ／ｍｉｎの割合で、空気中に吐出した。同時に中空内部には窒素ガスを２２ｍｍＡｑの圧力で注入した。乾式部分の長さは１９０ｍｍ、凝固浴には１０℃の水を用いた。水洗後、８３℃、８１％のグリセリン水溶液で熱処理を行なって３０ｍ／ｍｉｎでサンプリングした。得られた中空糸膜の内径／膜厚は２１０／３０μｍで、透水性は５６ｍｌ／ｈｒ・ｍｍＨｇ／ｍ2であった。
【００７９】
この中空糸膜で、糸本数２３００本、有効長１３．５ｃｍ、有効膜面積が０．２のミニモジュールを作成し、低分子量物質の拡散透過率を測定した。結果は尿素の拡散透過率が７．９×１０-4ｃｍ／秒、ビタミンＢ１２の拡散透過率が１．６×１０-4ｃｍ／秒であった。
【００８０】
またこの中空糸膜を実施例１４と同様の方法で処理し、血小板の付着状態を観察した。本発明のポリマを用いた膜の血小板付着量は実施例１４と同様に標準物質として用いたＰＭＭＡ中空糸膜に対して、著しく減少していた。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明により、溶媒に溶解し、成形することが容易であり、かつ抗血栓性等の耐汚染性に優れた共重合体組成物を提供することができ、本発明に係る耐汚染性材料および耐汚染性半透膜は、とくに抗血栓性材料などとして医療用分野などに好適にに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施例１における共重合体についてのＮＭＲチャートを示す図である。
【図２】実施例１で得られた膜表面の顕微鏡による観察結果を示す図である。
【図３】比較例１で得られた膜表面の顕微鏡による観察結果を示す図である。
【図４】実施例３における共重合体についてのＮＭＲチャートを示す図である。
【図５】実施例１４で得られた膜表面の顕微鏡による観察結果を示す図である。
【図６】比較例５で得られた膜表面の顕微鏡による観察結果を示す図である。
【図７】実施例１５で得られた膜表面の顕微鏡による観察結果を示す図である。
【図１】
2006124714.tif 000007
【図２】
2006124714.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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