(57)【要約】【課題】  優れた摺動性を有する人工関節用材料を提供する。【解決手段】  グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体を含むことを特徴とする人工関節用材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体を含むことを特徴とする人工関節用材料。
【請求項２】
前記重合体は、全構造単位１００質量％に対するグリセロール基含有単量体由来の構造単位の割合が１０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の人工関節用材料。
【請求項３】
前記重合体は、グリセロール（メタ）アクリレート又はその誘導体由来の構造単位を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の人工関節用材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の人工関節用材料を用いて作成された人工関節。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工関節用材料に関する。より詳しくは、人工関節の摺動部の材料として好適に用いることができる人工関節用材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、肩、肘、股関節、膝関節等の関節部位の重度の障害の治療法の１つとして、関節部位を人工物（人工関節）に置き換える処置が行われている。生体の関節は摩擦係数が０．０１以下で非常に滑り性が良好なのに対し、現在、実用に供されている人工関節は摺動部の摩擦係数は生体のそれに比べて１桁から２桁も大きいのが現状である。
このような現状に対し、より高性能な材料を目指した開発が行われており、摺動部に超高分子量ポリエチレンを用いることが提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「バイオマテリアルズ（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、１９９９年、Ｖｏｌ．２０、ｐ.１６５９−１６８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のとおり、人工関節は摩擦係数の点で生体の関節に及ばないのが現状である。体内に埋め込んで使用される人工関節は、より生体の関節に近い滑らかな動きを実現するものが望ましいため、より摩擦係数が低い人工関節用材料の開発が求められている。
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れた摺動性を有する人工関節用材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、優れた摺動性を有する人工関節用材料について検討したところ、グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体が、生体内の体液が存在する環境下において摩擦係数が低く、これにより摺動性に優れる人工関節の材料として適していることを見出し、本発明に到達したものである。
【０００７】
すなわち本発明は、グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体を含むことを特徴とする人工関節用材料である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の人工関節用材料は、生体内の体液が存在する環境下での摩擦係数が低いことから、摺動性に優れる人工関節の材料として好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を２つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
【００１０】
＜グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体＞
本発明の人工関節用材料は、グリセロール基含有単量体由来の構造単位を有する重合体（以下においては、グリセロール基含有重合体とも記載する）を含むことを特徴とする。
生体関節の潤滑機構では、体液による流体潤滑機構が働いていると考えられ、このため、人工関節の摺動面表面を親水性にすることで安定な流体潤滑面を形成することが摺動性を高めるうえで有利であると考えられる。
グリセロール基含有重合体は、非常に親水性に優れた重合体であることから、グリセロール基含有重合体で人工関節の摺動部を形成することで摩擦係数が低く摺動性に優れた人工関節とすることができる。
【００１１】
上記グリセロール基含有単量体由来の構造単位としては、グリセロール基とエチレン性不飽和結合部位とを有する単量体由来の構造単位であれば特に制限されないが、下記式（１−１）及び／又は（１−２）；
【００１２】
【化１】
2018153441.tif 000002
【００１３】
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、又は、＊−Ｒ３−Ｙを表す。Ｒ３は−ＣＨ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−を表す。Ｘ１、Ｙは、下記式（２）で表される基、もしくは＊−ＣＯ−Ｏ−Ｒ４（Ｒ４は炭素数１〜２４の有機基）を表し、Ｘ１、Ｙの少なくともいずれか１つは下記式（２）で表される基である。Ｘ２は、下記式（２）で表される基を表す。）
【００１４】
【化２】
2018153441.tif 000003
【００１５】
（式中、Ｒ２は、−ＣＨ２−、−ＣＯ−又は直接結合を表す、ｎは、０〜２０の数を表す。）で表される構造単位であることが好ましい。なお、＊を付けた炭素原子は、結合先の炭素原子を表す。例えば、＊−Ｒ３−Ｙは、Ｒ３が式（１−１）で表される構造単位の主鎖の炭素原子に結合することを表す。＊の意味は以下の式においても同様である。
上記式（１−１）におけるＲ４の有機基としては、炭化水素基が好ましく、より好ましくは、アルキル基である。
上記式（２）において、ｎは、０〜１５であることが好ましい。より好ましくは、０〜１０であり、更に好ましくは、０〜５である。
これらの中でも、上記グリセロール基含有単量体由来の構造単位がグリセロール（メタ）アクリレート又はその誘導体由来の構造単位を有することが好ましい。
【００１６】
上記グリセロール基含有重合体は、グリセロール基含有単量体由来の構造単位のみからなるものであってもよく、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有するものであってもよい。なお、「グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位」とは、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体が重合して形成される構造を有する構造単位を表し（ただし、実際に重合された構造単位に限定されず、同一の構造を有する構造単位であればよい）、例えばアクリル酸ブチルＣＨ２＝ＣＨ（ＣＯＯＣ４Ｈ９）に由来する構造単位であれば、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＯＯＣ４Ｈ９）−で表すことができる。また、２つ以上の不飽和結合を有する単量体については、環が形成された構造であってもよい。
また、グリセロール基含有重合体は架橋構造を有する重合体であってもよく、ゲル状の形態のものであってもよい。グリセロール基含有重合体が架橋構造を有すると、本発明の人工関節用材料がより耐摩耗性に優れたものとなる。
グリセロール基含有重合体が、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有する重合体である場合、ランダム重合、ブロック重合、交互重合、グラフト重合のいずれの形態のものであってもよい。
【００１７】
上記グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｉ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｓ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｎ−アミル、（メタ）アクリル酸ｓ−アミル、（メタ）アクリル酸ｔ−アミル、（メタ）アクリル酸ｎ−ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸イソデシル、（メタ）アクリル酸トリデシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシルメチル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸アダマンチル、（メタ）アクリル酸トリシクロデカニル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸２−メトキシエチル、（メタ）アクリル酸２−エトキシエチル、（メタ）アクリル酸フェノキシエチル、（メタ）アクリル酸テトラヒドロフルフリル、（メタ）アクリル酸グリシジル、（メタ）アクリル酸β−メチルグリシジル、（メタ）アクリル酸β−エチルグリシジル、（メタ）アクリル酸（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチル、（メタ）アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸エチル等の炭素数４〜２０の（メタ）アクリル酸エステル類；スチレン、α−メチルスチレン、α−クロロスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｏ−クロロスチレン、２，５−ジクロロスチレン、３，４−ジクロロスチレン、ビニルトルエン、メトキシスチレン等の炭素数８〜２０の芳香族ビニル類；メチルマレイミド、エチルマレイミド、イソプロピルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、ベンジルマレイミド、ナフチルマレイミドなどの炭素数４〜２０のＮ置換マレイミド類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等の炭素数３〜２０のカルボン酸ビニルエステル類；ブチルビニルエーテル、２−エチルヘキシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、トリエチレングリコールビニルエーテル等の炭素数２〜２０のビニルエーテル類；Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルモルホリン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルカルバゾール等の炭素数２〜２０のＮ−ビニル類などが挙げられる。これらのエチレン性不飽和単量体は、単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも、（メタ）アクリル酸エステル類が好ましい。より好ましくは、（メタ）アクリル酸アルキルエステルである。
【００１８】
上記グリセロール基含有重合体がグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有する場合、疎水性のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有することは本発明の好適な実施形態の１つである。
後述するように本発明の人工関節用材料を他の材料にコーティングして人工関節を作成する場合、グリセロール基含有重合体が疎水性の単量体由来の構造単位を有することで、コーティング層が体液に対する耐溶解性に優れたものとなり、人工関節がより耐久性の高いものとなる。
なお、後述するように本発明の人工関節用材料を他の材料にグラフト重合させる又は他の材料の表面の官能基と人工関節用材料とを反応させて結合させることにより人工関節を作成する場合は、グリセロール基含有重合体の重合鎖が他の材料に結合することで体液に容易に溶解しなくなるため、グリセロール基含有重合体がグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有さないものであってもよい。したがって、グリセロール基含有重合体がグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位を有さないものであることも本発明の好適な実施形態の１つである。
【００１９】
上記疎水性のエチレン性不飽和単量体としては、エチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体が好ましい。そのような不飽和単量体としては、上述したグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体の具体例の中で、そのような不飽和単量体に該当するものを用いることができる。
より好ましくは、（メタ）アクリル酸エステル類であって、エステル構造部分の炭素数が４以上のものであり、更に好ましくは、（メタ）アクリル酸アルキルエステルであって、アルキルエステル構造部分の炭素数が４以上のものである。
【００２０】
上記グリセロール基含有重合体において、グリセロール基含有単量体由来の構造単位の割合は、重合体が有する全構造単位１００質量％に対して、１０質量％以上であることが好ましい。このような割合で有することで、本発明の人工関節用材料の生体内の環境下における摩擦係数がより低くなり、人工関節が摺動性により優れたものとなる。
本発明の人工関節用材料を他の材料にグラフト重合させる又は他の材料の表面の官能基と人工関節用材料とを反応させて結合させることにより人工関節を作成する場合、他の材料に結合するグリセロール基含有重合体におけるグリセロール基含有単量体由来の構造単位の割合は、より好ましくは、全構造単位１００質量％に対して、１０〜１００質量％であり、更に好ましくは、３０〜１００質量％であり、特に好ましくは、５０〜１００質量％である。
本発明の人工関節用材料を他の材料にコーティングして人工関節を作成する場合、他の材料にコーティングするグリセロール基含有重合体におけるグリセロール基含有単量体由来の構造単位の割合は、より好ましくは、全構造単位１００質量％に対して、１０〜１００質量％であり、更に好ましくは、２０〜９５質量％であり、特に好ましくは、３０〜８０質量％である。
【００２１】
上記グリセロール基含有重合体が、グリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体由来の構造単位としてエチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体由来の構造単位を有する場合、その割合は重合体が有する全構造単位１００質量％に対して、５〜９０質量％であることが好ましい。より好ましくは、１０〜８０質量％であり、更に好ましくは、２０〜７０質量％である。
【００２２】
上記グリセロール基含有重合体が、グリセロール基含有単量体やエチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体以外のその他の単量体由来の構造単位を有する場合、その割合は重合体が有する全構造単位１００質量％に対して、９０質量％以下であることが好ましい。より好ましくは、８０質量％以下であり、更に好ましくは、７０質量％以下である。
グリセロール基含有単量体やエチレン性不飽和基に炭素数４以上の疎水性の有機基が結合した構造を有する不飽和単量体以外のその他の単量体としては、上述したグリセロール基含有単量体以外のエチレン性不飽和単量体の具体例の中で、そのような不飽和単量体に該当するものが挙げられる。
【００２３】
上記グリセロール基含有重合体は、重量平均分子量が１，０００〜１，０００，０００であることが好ましい。重量平均分子量がこのような範囲であると、耐久性に優れた材料となり好ましい。重量平均分子量は、より好ましくは、５，０００〜５００，０００であり、更に好ましくは、１０，０００〜３００，０００である。
重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、実施例に記載の測定条件で測定することができる。
【００２４】
また、上記グリセロール基含有重合体は、分子量が５０００以下の成分の割合が重合体全体の５．０％以下であることが好ましい。分子量５０００以下の成分の割合が重合体全体の５．０％以下であると、長期の使用によっても血液中への低分子量成分の溶出を抑制することができ、不具合の発生を抑制することができる。分子量５０００以下の成分の割合は、より好ましくは、重合体全体の１．０％以下であり、更に好ましくは、重合体全体の０．５％以下である。
重合体の重量平均分子量、及び、分子量５０００以下の成分の割合は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、実施例に記載の測定条件で測定することができる。
【００２５】
＜グリセロール基含有単量体の製造方法＞
上記式（１−１）で表される構造単位のうち、Ｒ１が水素原子又はメチル基であるものを形成する下記式（３）；
【００２６】
【化３】
2018153441.tif 000004
【００２７】
（式中、Ｒ１は、水素原子又はメチル基を表す。Ｒ２は、−ＣＨ２−、−Ｃ２Ｈ４−、−ＣＯ−又は直接結合を表す。ｎは、０〜２０の数を表す。）で表されるグリセロール基含有単量体の製造方法は特に制限されないが、下記式（４）；
【００２８】
【化４】
2018153441.tif 000005
【００２９】
（式中、Ｒ１は、式（３）と同様である。Ｘは、＊−Ｒ５−Ｚ（Ｒ５は、直接結合又は炭素数１〜８のアルキレン基を表し、Ｚは、ハロゲン原子を表す。）、又は、＊−Ｒ２−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｒ６（Ｒ２、ｎは式（３）と同様である。Ｒ６は、水素原子、アルカリ金属原子、アンモニウム基又は炭素数１〜３０の炭化水素基を表す。）を表す。）で表されるビニル化合物と下記式（５）；
【００３０】
【化５】
2018153441.tif 000006
【００３１】
で表されるグリセロール保護化合物（式中、Ｒは、メチル基またはエチル基を表す。）またはエピクロルヒドリンとを反応させた後、得られた生成物に水を反応させる方法が好適である。なお、上記式（４）におけるＸが＊−Ｒ２−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｒ６のとき、式（５）で表されるグリセロール保護化合物は、上記式（４）におけるＲ２が−ＣＯ−の場合に限って使用される。エピクロルヒドリンは、上記式（４）におけるＸが＊−Ｒ２−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｒ６の場合に限って使用される。
上記式（４）で表される化合物（ｎが０の化合物を除く）は、下記式（６）；
【００３２】
【化６】
2018153441.tif 000007
【００３３】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、式（３）と同様である。）で表されるビニル化合物とエチレンオキサイドとを反応させること等により製造することができる。
上記式（１−１）で表される構造単位のうち、Ｒ１が＊−Ｒ３−Ｙであるものについても、上記反応を参考に、ビニル化合物を適宜選択することで製造することができる。
【００３４】
また、上記式（１−２）で表される構造単位は、下記式（７）；
【００３５】
【化７】
2018153441.tif 000008
【００３６】
（式中、Ｒ２は、−ＣＨ２−、−ＣＯ−又は直接結合を表す。ｎは、０〜２０の数を表す。）で表される化合物を用いること等により形成することができる。また、上記式（７）で表される化合物は、グリセロール（メタ）アクリレートの誘導体の１種である。上記式（７）で表される化合物は、上記式（６）で表されるビニル化合物の代わりに、下記式（８）；
【００３７】
【化８】
2018153441.tif 000009
【００３８】
（式中、Ｒ２は、式（７）と同様である。）で表される化合物を用いることの他は、上記式（３）で表されるグリセロール基含有単量体の製造方法と同様にして製造することができる。
上記式（８）で表される化合物の具体例としては、アリルオキシメチルアクリル酸等が挙げられる。
【００３９】
上記式（４）で表されるビニル化合物と上記式（５）で表されるグリセロール化合物またはエピクロルヒドリンとの反応は−１０〜１５０℃の範囲で適宜設定して行うことができ、常圧、加圧、減圧のいずれの条件下で行ってもよい。
上記反応のうち、式（４）で表されるビニル化合物と式（５）で表されるグリセロール化合物またはエピクロルヒドリンの反応生成物に水を反応させる際には、塩酸、硫酸等の酸の他、無機固体酸、カチオン交換樹脂等の酸触媒の１種又は２種以上の触媒を用いて行うことが好ましい。
また上記反応においては、ビニル化合物の重合を抑制するために、重合禁止剤を使用することや、酸素を含むガスを反応液中にバブリングしながら反応を行うことのいずれか又は両方を行うことが好ましい。
【００４０】
＜グリセロール基含有重合体の製造方法＞
本発明におけるグリセロール基含有重合体は、上述した特徴を有するものとなるように単量体を適宜選択して重合反応を行うことにより製造することができる。
重合体の原料中におけるそれらの単量体の好ましい使用量は、本発明におけるグリセロール基含有重合体の全単量体単位におけるこれらの単量体由来の構造単位の好ましい割合と同様である。
【００４１】
上記グリセロール基含有重合体の製造方法における重合反応は、重合開始剤の存在下で重合反応を行うことが好ましい。重合開始剤としては、例えば、過酸化水素；過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩；ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）等のアゾ系化合物；過酸化ベンゾイル、過酢酸、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物等が好適である。これらの重合開始剤は、単独で使用されてもよく、２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
重合開始剤の使用量としては、重合反応に使用される単量体の使用量１モルに対して、０．０１ｇ以上、１０ｇ以下であることが好ましく、０．１ｇ以上、５ｇ以下であることがより好ましい。
【００４２】
上記重合反応は、溶媒を使用せずに行っても良いが、溶媒を使用することが好ましい。溶媒としては、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
溶媒の使用量としては、重合反応に使用される単量体１００質量％に対して４０〜２５０質量％が好ましい。
【００４３】
上記重合反応は、通常、０℃以上で行われることが好ましく、また、１５０℃以下で行われることが好ましい。より好ましくは、４０℃以上であり、更に好ましくは、６０℃以上であり、特に好ましくは、８０℃以上である。また、より好ましくは、１２０℃以下であり、更に好ましくは、１１０℃以下である。上記重合温度は、重合反応において、常にほぼ一定に保持する必要はなく、一度または二度以上変動（加温または冷却）しても良い。
重合反応は、常圧、加圧、減圧のいずれの条件下で行ってもよい。
【００４４】
上記重合反応において、グリセロール基含有重合体の原料となる単量体や、重合開始剤等は、それぞれ反応器に一括で添加しても良く、逐次的に添加しても良い。
【００４５】
上記グリセロール基含有重合体の製造方法は、上記重合反応工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、熟成工程、中和工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。
【００４６】
＜人工関節用材料＞
本発明の人工関節用材料は摺動性に優れ、人工関節の材料として好適に用いることができる。このような本発明の人工関節用材料を用いて作成された人工関節もまた、本発明の１つである。
【００４７】
本発明の人工関節用材料を用いて人工関節を作成する場合、人工関節用材料単独で又は必要に応じて他の材料と混合したうえで人工関節の形状に成形してもよく、他の材料に人工関節用材料を保持させることで人工関節を作成してもよい。
グリセロール基含有重合体を含む人工関節用材料を他の材料に保持させる場合、他の材料の表面の少なくとも一部が本発明の人工関節用材料で覆われていればよいが、人工関節の摺動面の面積の５０％以上が本発明の人工関節用材料で覆われていることが好ましく、８０％以上覆われていることがより好ましく、人工関節の摺動面の全てが本発明の人工関節用材料で覆われていることが最も好ましい。
【００４８】
本発明の人工関節用材料を他の材料の表面に保持させることで人工関節を作成する場合、保持させる方法としては、他の材料の表面を人工関節用材料でコーティングする方法、放射線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線によるグラフト重合を利用して他の材料の表面と人工関節用材料とを結合させる方法、他の材料の表面の官能基と人工関節用材料とを反応させて結合させる方法等、種々の方法を用いることができる。コーティング法を用いる場合、人工関節用材料をコーティングする方法として、塗布法、スプレー法、ディップ法等のいずれの方法を用いてもよい。なお、本発明の人工関節用材料の原料となる単量体組成物を必須とする組成物を用いて、塗布法、スプレー法、ディップ法等でコーティングした後、加熱・活性エネルギー線の照射等により重合反応を行い、他の材料の表面に本発明の人工関節用材料層を形成させることによりコーティングしても良い。また他の材料の表面に本発明の人工関節用材料層を形成させた後に加熱・活性エネルギー線の照射等により重合体に架橋構造を形成させてもよい。
本発明の人工関節用材料を他の材料の表面に保持させる方法として上記方法を用いる場合、本発明の人工関節用材料を溶媒に溶解する場合があるが、本発明の人工関節用材料は、含まれるグリセロール基含有重合体の構造を適切に選択することで、アルコールに溶解する材料とすることが可能である。このように、人体に対して安全性の高いアルコールを溶媒としてコーティングやグラフト重合を行うことができる点は、本発明の人工関節用材料の有利な点の１つである。
【００４９】
本発明の人工関節用材料を保持させる他の材料の材質は特に制限されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、アクリル樹脂、スチロール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セルロース、セルロースアセテート等のいずれの材質のものであってもよい。また、金属、セラミックス及びこれらの複合材料等も例示でき、複数の基体より基材が構成されていてもよい。 金属としては、金、銀等の貴金属、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、チタン等の卑金属、及びこれらの金属の合金並びにこれらの表面が金めっきされたものが例示できるがこれらに限定されるものではない。金属は単体で用いてもよく、機能性を付与するために他の金属との合金又は金属の酸化物として用いてもよい。価格や入手の容易さの観点から、ニッケル、銅及びこれらを主成分とする金属を用いることが好ましい。ここで、主成分とは、上記基体を形成する材料のうち５０重量％以上を占める成分をいう。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。
【００５１】
以下の実施例における分子量測定は、以下のように行った。
＜重量平均分子量、分子量分布、分子量５０００以下の成分の割合＞
重合体をテトラヒドロフランで溶解・希釈し孔径０．４５μｍのフィルター（クラボウ社製クロマトディスク非水系タイプ）で濾過したものを、下記ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）装置、及び条件で測定した。
・装置：ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ（東ソー社製）
・溶出溶媒：テトラヒドロフラン
・標準物質：標準ポリスチレン（東ソー社製）
・分離カラム：ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ５０００，ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ４０００，ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ３０００（東ソー社製）
【００５２】
実施例１（ＧＬＭＡ／ＢＡ共重合体）
攪拌子を入れた反応容器にガス導入管、温度計、冷却管を付し、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）２５ｇ、ブチルアクリレート（ＢＡ）２５ｇ、溶媒としてエタノール３３ｇ、アゾ系ラジカル重合開始剤０．００５ｇ（和光純薬社製、商品名：Ｖ−６０１）を仕込み、窒素ガスを流しながら攪拌と昇温を開始した。内温８０℃で重合を開始し、７ｈｒ反応を行った。途中、開始剤０．００５ｇをエタノール１ｇに溶解し、重合開始から２ｈｒ後と４ｈｒ後にて追加投入した。
得られた反応液をアセトンで希釈し、大量のｎ−ヘキサン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、８０℃で３時間減圧乾燥し、固体の重合体１を得た。得られた重合体１は、重量平均分子量が５．７万であり、分子量分布が２．７、分子量５０００以下の成分の含有量が０．５％以下であった。
【００５３】
実施例２（ＧＬＭＡ／２ＥＨＡ共重合体）
撹拌子を入れた反応容器に、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）０．７５ｇ、２−エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）０．７５ｇ、溶媒としてエタノール１．５ｇ、アゾ系ラジカル重合開始剤０．０００７５ｇを仕込み、容器内を窒素ガスで２分間置換した後、密栓し、内温８０℃で重合を開始し、７ｈｒ反応を行った。途中、開始剤０．０００７５ｇをエタノール０．１ｇに溶解し、重合開始から３ｈｒ後に追加投入した。
得られた反応液をアセトンで希釈し、大量のｎ−ヘキサン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、８０℃で４時間減圧乾燥し、固体の重合体２を得た。得られた重合体２は、重合平均分子量が４．０万であり、分子量分布が２．５、分子量５０００以下の成分の含有量が０．５％以下であった。
【００５４】
実施例３（ＧＬＭＡ／ＢＭＡ共重合体）
撹拌子を入れた反応容器にガス導入管、温度計、冷却管を付し、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）４．８ｇ、ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）１．２ｇ、溶媒としてエタノール４．０ｇ、アゾ系ラジカル重合開始剤０．００１２ｇ（和光純薬社製、商品名：Ｖ−６０１）を仕込み、窒素ガスを流しながら攪拌と昇温を開始した。内温８０℃で重合を開始し、５ｈｒ反応を行った。
得られた反応液をメタノールで希釈し、大量のアセトン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、８０℃で３時間減圧乾燥し、固体の重合体３を得た。得られた重合体３は、テトラヒドロフランに不溶であるため、溶出溶媒をＤＭＦに変更して分子量を取得した。重量平均分子量が３８万であり、分子量分布が４．０、分子量５０００以下の成分の含有量が０．５％以下であった。
【００５５】
実施例４（ＧＬＭＡ／ＢＡマクロモノマー共重合体）
撹拌子を入れた反応容器にガス導入管、温度計、冷却管を付し、単量体としてグリセロールモノアクリレート（ＧＬＭＡ）１．２ｇ、ブチルアクリレートマクロモノマー（東亞合成社製、商品名：ＡＢ−６）２．８ｇ、溶媒として１，４−ジオキサン４．０ｇ、有機過酸化物系ラジカル重合開始剤０．０１ｇ（アルケマ吉富社製、商品名：Ｒ−５７５）を仕込み、窒素ガスを流しながら撹拌と昇温を開始した。内温９０℃で重合を開始し、６ｈｒ反応を行った。
得られた反応液をアセトンで希釈し、大量のｎ−ヘキサン中に撹拌しながら投入することで再沈した。沈殿物を真空乾燥機によって、減圧下、６０℃で３時間減圧乾燥し、固体の重合体４を得た。得られた重合体４は、ＧＰＣ展開溶媒に溶解しなかったため、分子量は取得していない。
【００５６】
実施例１〜４で得られた重合体１〜４を用いて、以下の方法により動摩擦係数、ぬれ性の評価を行った。これらの評価はＰＥＴ基材のみ及びポリエチレン（ＰＥ）板のみ（ブランク）の場合についても行った。結果を表１に示す。
＜動摩擦係数＞
摺動性は、動摩擦係数で評価した。試験を行う材料をそれぞれ、５．０％溶液として、ＰＥＴフィルム上にスピンコートによって塗布、乾燥したものを試料とした。試料上にリン酸緩衝液を介し、摩擦係数計（トリニティーラボ社製、Ｔｙｐｅ：ＴＬ２０１Ｔｓ）を用いて動摩擦係数を測定した。
接触子は付属の金属製、面接触子を使用し、荷重１０ｇ、速度１０ｍｍ／秒で移動幅３０ｍｍの条件で動摩擦係数を求めた。
＜ぬれ性＞
ぬれ性は、接触角で評価した。動摩擦係数の評価と同様の条件で調整したポリマーコーティングＰＥＴフィルムを接触角計（協和界面科学社製、Ｔｙｐｅ：ＤＭ５００）の水中接触角測定用のサンプル台に固定し、水中で試料面に付着した気泡の角度を測定した。気泡の角度が１８０°に近いほど試料面が親水的であることを表している。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
表１に示した通り、本発明のグリセロール基含有単量体の構造単位を有する重合体は、良好な動摩擦係数を有することから、生体内における摺動性に優れ、人工関節材料として好ましく使用できることが明らかとなった。