(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸および３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸のうちからから選ばれるいずれか１つまたは双方と、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンおよび４−ヒドロキフェニルアラニンのうちから選ばれるいずれか１つまたは双方をエステル共重合化してなるポリマー。
【請求項２】
無水酢酸およびアパタイトを触媒としてエステル共重合化することを特徴とする請求項１記載のポリマーの製造方法。
【請求項３】
前記アパタイトがヒドロキシアパタイトであることを特徴とする請求項２記載のポリマーの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載のポリマーを含有する接着組成物。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーおよびその製造方法ならびに接着組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
シアノアクリレート系の瞬間接着剤やエポキシ系接着剤等が一般的な接着剤として広く知られている。
これらの接着剤は主に化石燃料由来の原料から合成されたものであり、資源の枯渇が近年の課題となっている。このため、自然界に豊富なバイオマスを利用したポリマー組成物の検討が進められている。
【０００３】
本発明者らも、生分解性、高耐熱性および高接着性を併せもつバイオプラスチック接着剤の検討を種々進めている。
この中で、ヒドロカフェ酸またはその誘導体を構成するモノマーとエステル結合可能なカルボキシル基および水酸基を有するモノマーを、エステル化触媒下で無溶媒エステル交換反応して得られる共重合体は、ホットメルトタイプで使用するときの接着強度が、ガラス・炭素・鉄を用いたずり剥離試験において、工業用最強の接着剤と言われるエポキシ樹脂を凌駕する値を示すものである（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、生体の骨の接合について、通常の骨折の場合ギブスで固定し、また複雑な骨折の場合は一度金属類で固定し、治癒後にそれらを取り除く手術が施されている。
アパタイト（人工骨）と骨の接合に有効な接着剤は無く、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂を重合させて接着する方法が主に用いられている（非特許文献１参照）。但し、この場合、約８０℃の反応熱を伴うため、周辺の細胞が壊死するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号Ｗ０２０１２／１０２１７４公報
【０００６】
【非特許文献１】カスタムメイド骨接合材料の開発ガイドライン２０１０、平成２２年１１月、経済産業省
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、骨接合に用いられる従来の接着剤の生体適合性が十分でない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るポリマーは、３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸および３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸のうちからから選ばれるいずれか１つまたは双方と、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンおよび４−ヒドロキフェニルアラニンのうちから選ばれるいずれか１つまたは双方をエステル共重合化してなる。
【０００９】
【００１０】
また、本発明に係るポリマーの製造方法は、上記のポリマーの製造方法であって、無水酢酸およびアパタイトを触媒としてエステル共重合化することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るポリマーの製造方法は、好ましくは、前記アパタイトがヒドロキシアパタイトであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る接着組成物は、上記のポリマーを含有する。  
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るポリマーは、３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸および３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸のうちからから選ばれるいずれか１つまたは双方と、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンおよび４−ヒドロキフェニルアラニンのうちから選ばれるいずれか１つまたは双方をエステル共重合化したものであるので、高い接着力を有するとともに、アルコール溶解性、特に、エタノール溶解性を有する。
また、本発明に係るポリマーの製造方法は、無水酢酸およびアパタイトを触媒としてエステル共重合化するので、製造工程が簡易である。
また、本発明に係る接着組成物は、上記のポリマーを含有するため、接着剤として生体に用いるときに、生体適合性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１はポリマーに長鎖アルキル基を導入したポリマーの反応スキームの一例を示す図である。
【図２】図２は３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸と３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンを共重合化する反応スキームの例を示す図である。
【図３】図３は３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸と４−ヒドロキフェニルアラニンを共重合化する反応スキームの例を示す図である。
【図４】図４は実施例１のPoly(DOPA-co-3HPPA) について赤外分光法で構造解析した結果を示す図である。
【図５】図５はPoly(DOPA-co-3HPPA) について赤外分光法で構造解析した結果を示す図４とは別の図である。
【図６】図６はPoly(DOPA-co-3HPPA) について赤外分光法で構造解析した結果を示す図５とはさらに別の図である。
【図７】図７はPoly(DHHCA-co-Tyrosine) について赤外分光法で構造解析した結果を示す図である。
【図８】図８はPoly(DHHCA-co-Tyrosine) について赤外分光法で構造解析した結果を示す図７とは別の図である。
【図９】図９はPoly(DHHCA-co-Tyrosine) について赤外分光法で構造解析した結果を示す図８とはさらに別の図である
【図１０】図１０は実施例１のポリマーについて、ガラスーガラスをホットメルトで接着した接着強度結果を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例１のポリマーをエタノールに溶解したものでガラスーガラスを接着した接着強度結果を示す図である。
【図１２】図１２は実施例１および実施例４のポリマーについて、時間経過による分解率の変化を調べた結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、以下に説明する。
【００１６】
本実施の形態例に係るポリマーは、３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸および３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸のうちからから選ばれるいずれか１つまたは双方と、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンおよび４−ヒドロキフェニルアラニンのうちから選ばれるいずれか１つまたは双方をエステル共重合化してなる。
【００１７】
共重合は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合およびグラフト共重合のうちのいずれであってもよい。
例えば、Poly(DOPA-co-3HPPA)と略称することができるポリマーは、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニン（3,4-Dihydroxyphenyl alanine：略称DOPA）と３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸（3-(3-Hydroxyphenyl)propionic acid：略称３ＨＰＰＡ）の共重合体である。ＤＯＰＡは、ムール貝などに含まれる接着性アミノ酸であり、抽出可能である。本実施の形態例において、原料モノマーとしてのＤＯＰＡは市販試薬として入手することができる。３ＨＰＰＡはベリー類に豊富に含まれ、抽出可能である。本実施の形態例において、原料モノマーとしての３ＨＰＰＡは市販試薬として入手することができる。
【００１８】
また、例えば、Poly(DHHCA-co-Tyrosine)と略称することができるポリマーは、３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸（3,4-Dihydroxyhydrocinnamic acid：略称ＤＨＨＣＡ）とタイロジン（Tyrosine：4-Hydroxyphenil alanine  チロシンともいう）の共重合体である。ＤＨＨＣＡは、シナモンから抽出可能である。本実施の形態例において、原料モノマーとしてのＤＨＨＣＡは市販試薬として入手することができる。タイロジンは、じゃがいもから抽出可能である。本実施の形態例において、原料モノマーとしてのタイロジンは市販試薬として入手することができる。
【００１９】
また、例えば、Poly(DHHCA-co-DOPA)と略称することができるポリマーは、ＤＨＨＣＡとDOPAの共重合体である。また、例えば、Poly(３HPPA-co- Tyrosine)と略称することができるポリマーは、３ＨＰＰＡとＴｙｒｏｓｉｎｅの共重合体である。
【００２０】
本実施の形態例に係るポリマーは、いずれも、ＤＯＰＡまたはＴｙｒｏｓｉｎｅのアミノ基の存在により、アルコール可溶性が付与される。
【００２１】
また、本実施の形態例に係るポリマーに長鎖アルキル基を導入したポリマーは、芳香族の剛直な主鎖を有するため、ポリマー構造の隙間に水分子が入りやすい。また、ポリマーの隙間を疎水性のアルキル基で埋めることにより、耐水性言い換えれば分解性を制御することができ、ポリマーは毒性の低いオリゴマーやモノマーに分解される。
長鎖アルキル基原料としては、デカン酸、ラウリル酸、ステアリン酸等の長鎖カルボン酸を好適に用いることができる。
本実施の形態例に係るポリマーに長鎖アルキル基を導入したポリマーの反応スキームの一例を図１に示す。
【００２２】
本実施の形態例に係るポリマーは、いずれも、接着組成物として好適に用いることができる。特に、これらのポリマーは、アルコール可溶性、特にエタノール可溶性を有するため、エタノールに溶解して、例えば骨を接合するときの接着剤として用いると、常温で取り扱うことができるため、生体へ損傷を与えるおそれが少なく、生体適合性（生体親和性といってもよい。）に優れる。
【００２３】
また、本実施の形態例に係るポリマーに長鎖アルキル基を導入したポリマーは、いずれも、接着組成物として好適に用いることができる。これらのポリマーは、例えば骨を接合するときの接着剤として用いると、生体内で長期間分解されないことが期待できる。
【００２４】
以上説明した本実施の形態例に係るポリマーを好適に得ることができる本実施の形態例に係るポリマーの製造方法について、以下に説明する。
【００２５】
本実施の形態例に係るポリマーの製造方法は、上記のポリマーの製造方法であって、３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸および３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸のうちからから選ばれるいずれか１つまたは双方と、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンおよび４−ヒドロキフェニルアラニンうちから選ばれるいずれか１つまたは双方を、無水酢酸およびアパタイトを触媒としてエステル共重合化する。
【００２６】
共重合方法は、任意の方法を採用することができるが、塊状重合法または溶液重合法が好ましく、このうち塊状重合法がより好ましい。
例えば、塊状重合法の場合、原料モノマーを必要に応じてアセチル化した後、エステル化反応する。
反応温度は、好ましくは１００〜３００℃、より好ましくは１５０〜２００℃である。反応時間は、好ましくは３〜３０時間、より好ましくは１２〜２４時間である。
３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸と３，４−ジヒドロキシフェニルアラニンを共重合化する反応スキームの例を図２に、および３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸と４−ヒドロキフェニルアラニンを共重合化する反応スキームの例を図３に、それぞれ例示する。
【００２７】
ＤＯＰＡおよびＴｙｒｏｓｉｎｅのうちから選ばれるいずれか１つまたは双方と３ＨＰＰＡおよびＤＨＨＣＡののうちから選ばれるいずれか１つまたは双方の配合比率は、質量比で、好ましくは、ＤＯＰＡおよびＴｙｒｏｓｉｎｅのうちから選ばれるいずれか１つまたは双方：３ＨＰＰＡおよびＤＨＨＣＡののうちから選ばれるいずれか１つまたは双方＝１０：９０〜９０：１０である。
エステル化触媒として用いる無水酢酸およびアパタイトの量は、原料モノマーの総量１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１０質量部、より好ましくは０．１〜１質量部である。アパタイトとしてヒドロキシアパタイト（Ca10(PO4)6(OH)2）を用いることは、好適な実施態様である。
【００２８】
本実施の形態例に係るポリマーの製造方法は、ポリマーをワンポイント・ツーステップのシンプルな方法で得ることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例について説明する。本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００３０】
＜ポリマーの製造＞
（実施例１）
Poly(DOPA-co-3HPPA)の製造
３，（３、４−ジヒドロキシフェニル）―L―アラニン（DOPA）（東京化成工業株式会社製、商品コード：YBO８E）３．６ｇと３−（３−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸（AK Scientific社製、商品コード：MFCD00002598）１３．３ｇの混合物に無水酢酸１０ｇおよびヒドロキシアパタイト（純正化学株式会社製、商品コード：59272-1606）０．２ｇを加え、常圧、１５０℃の温度で２時間加熱し、３，（３、４−ジヒドロキシフェニル―L―アラニン（DOPA）およびL-Tyrosineをアセチル化した。ついで、５００Pa以下の真空引き条件下で１８０℃の温度で２０時間さらに加熱し、エステル共重合化した。
（実施例２）
Poly(DHHCA-co-Tyrosine)の製造
３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸（Sigma-Aldrich社製、商品コード：102601）３．６ｇとL-Tyrosine（Wako社製、商品コード：WEG2496）１３．３ｇの混合物に無水酢酸１０ｇおよびヒドロキシアパタイト（純正化学株式会社製、商品コード：59272-1606）０．２ｇを加え、常圧、１５０℃の温度で２時間加熱し、３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸およびL-Tyrosineをアセチル化した。ついで、５００Pa以下の真空引き条件下で１８０℃の温度で２０時間さらに加熱し、エステル共重合化した。
（実施例３）
Poly(DOPA-co-Tyrosine)の製造
３，（３、４−ジヒドロキシフェニル）―L―アラニン（DOPA）（東京化成工業株式会社製、商品コード：MFCD00002598）３．６ｇとL-Tyrosine（Wako社製、商品コード：WEG2496）１３．３ｇの混合物に無水酢酸１０ｇおよびヒドロキシアパタイト（純正化学株式会社製、商品コード：59272-1606）０．２ｇを加え、常圧、１５０℃の温度で２時間加熱し、３，（３、４−ジヒドロキシフェニル―L―アラニン（DOPA）およびL-Tyrosineをアセチル化した。ついで、５００Pa以下の真空引き条件下で１８０℃の温度で２０時間さらに加熱し、エステル共重合化した。
【００３１】
（実施例４）  
アルキル基導入例
実施例１で製造した各ポリマー１ｇに対して、界面活性剤であるラウリル酸（純正化学株式会社製、商品コード：81071-9001）を０．０５ｇ加え、５００Pa以下の真空引き条件下で１８０℃で５時間加熱し、エステル共重合化した。
【００３２】
＜ポリマーの構造解析＞
実施例１、２で製造したポリマーについて赤外分光法で構造解析した結果を、実施例１のポリマーについて図４〜図６に、実施例２のポリマーについて図７〜図９に、それぞれ示す。
【００３３】
＜ポリマーの接着性能評価＞
実施例１のポリマーについて、ガラスーガラスをホットメルトで接着した結果を図１０に示す。また、実施例１のポリマー１ｇをエタノール５ｇに溶解したものでガラスーガラスを接着した結果を図１１に示す。図１０、１１中、横軸のＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔは接着部位の変位長さを示す。
接着強度は、ホットメルトの場合で接着強度は１０〜１５ＭＰａの範囲であり、エタノール溶解の場合で１〜１０ＭＰａの範囲である。
【００３４】
＜ポリマーの耐水性能評価＞
実施例４のポリマーについて、時間経過による分解率の変化を調べた結果を図１２に示す。比較として実施例１のポリマーの結果を併せて示す。実施例４のポリマーは実施例１のポリマーに比べて分解による減少率が大幅に抑制されていることが分かる。
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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