(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
0003993657.tif 000009
（式中、Ｒ1は、水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、カルボキシメチル基、アセチル基又はニトロ基のいずれか、Ｒ2は炭素数１〜１５の２価の炭化水素基、Ｒ3は炭素数４〜１５の１価の炭化水素基を示す。ｍはモル分率を示し、０．００１〜１の実数である。）で表される可溶性セルロース誘導体。
【請求項２】
前記一般式（１）のＲ2が下記式（２）
【化２】
0003993657.tif 000010
で表される基であることを特徴とする請求項１記載の可溶性セルロース誘導体。
【請求項３】
一般式（３）
【化３】
0003993657.tif 000011
（式中、Ａはハロゲン原子を示す。Ｒ2は炭素数１〜１５の２価の炭化水素基、Ｒ3は、炭素数４〜１５の１価の炭化水素基を示す。）で表されるハロゲン原子を有するパーオキシエステル化合物（ａ）に、塩基性化合物の存在下で可溶性セルロース（ｂ）を反応させることを特徴とする請求項１又は２記載の可溶性セルロース誘導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規かつ有用な可溶性セルロース誘導体、その製造方法、前記セルロース誘導体をラジカル開始源としたグラフト化セルロース、及びそのグラフト化セルロースを含む生体適合性材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルロースは、種子繊維、ジン皮、木材等を原料とする天然高分子であり、繊維、プラスチック、紙等を製造する工業分野において広く利用されている。化学構造的には、Ｄ−グルコピラノースがβ１→４結合で連なった単純多糖であることから、セルロース自体には高度な機能はない。しかし、セルロースは、地球上で最も豊富に存在する有機化合物であるとともに極めて安価な材料でもあることから、これに他の重合性単量体をグラフトして機能化、高付加価値化したものが容易に得られるならば実用的意義は大きい。
【０００３】
従来のセルロースへのグラフト重合反応は、以下に示すように（１）化学的方法、（２）放射線による方法、及び（３）無触媒法の３つに大別される。
【０００４】
（１）化学的方法
（ｉ）重合開始剤としてセリウム塩（例えば、J. Polym. Sci., ３１，２４２（１９５８））、過硫酸塩(例えば、繊学誌，１９，２１７（１９６３）)、過ヨウ素酸塩（例えば、J. Polym. Sci., ５８，４１１（１９６２））、過マンガン酸塩（例えば、J. Appl. Polym. Sci., １７，２５４７（１９７３））、及び過酸化水素、金属塩（例えば、J. Appl. Polym. Sci., ５，５３９（１９６１））等を用いることによりセルロース上にラジカルが生成し、これが活性点となってグラフト重合が起こる。しかし、セリウム塩を除いて上記過酸化物によるグラフト重合では、極めてグラフト効率が低く実用的ではない。また、セリウム塩を用いたグラフト化では、得られたグラフト化セルロースを生体適合性材料として用いる場合には、重合後、有害物質であるセリウムイオンを除去する必要があり、操作が煩雑とならざるを得ない。
【０００５】
（ii）セルロースのオゾン(例えば、J. Polym. Sci., ３８，２８７(１９５９)）や過酸化物（例えば、Soed, ３，１８４７（１９６１））による酸化で過酸化物構造を形成させ、これをグラフト重合の開始点に用いる方法がある。しかし、これらの方法では、セルロースに導入される過酸化物量が極めて少なく、結果としてグラフト効率も低くなることから、十分な性能を有するグラフト化セルロースが得られない。
【０００６】
（iii）セルロースをエチレンサルファイド等と反応させメルカプト基を導入し、ラジカル開始剤から発生したラジカルを連鎖移動させてグラフトさせる方法がある（例えば、J. Appl. Polym. Sci., ５，５５８（１９６１））。この方法では、イオウ化合物へのラジカル連鎖移動によりグラフト重合させているのでグラフト効率が低い上に、反応性の低いモノマーへの重合には向かず、使用できるモノマーが限定されるという問題点がある。
【０００７】
（２）放射線による方法
重合性単量体をセルロース繊維に含浸させて、放射線、例えば、γ線を照射してグラフト重合を行わせる方法（例えば、Polymer, ２１，３０９（１９８０））であるが、この方法では、ラジカル生成の効率の高いポリマーとその低いモノマーとの組み合わせでないとグラフト効率は一般的に低いという問題がある。また、放射線発生装置が必要であり、設備投資面における費用も嵩む。
【０００８】
（３）無触媒法
セルロースを振動ボールミルで粉砕すると、分子が機械的に切断してラジカルが発生するので、それを利用してグラフト重合させる方法であるが、この方法は、セルロース誘導体に対して行った例がある程度で、あまり一般的な手法ではない。
【０００９】
以上のようにセルロースへのグラフト化反応については、数多くの研究が為されているが、前述の通り、いづれの方法にも種々の問題点がある。また上記グラフト重合反応の大部分は、繊維状セルロースを対象とし、反応系において溶媒等に均一に溶解していない不均一系でのビニルモノマーのラジカル重合に関するものである。このような不均一系でのグラフト重合では、（Ａ）グルコース残基内、（Ｂ）セルロース分子鎖内、及び（Ｃ）セルロース分子間でのグラフト鎖の分布状態の異なる種々のグラフト化セルロースが得られる。グラフト化セルロースの特性は、グラフト鎖の平均の置換度のみならず、前記（Ａ）〜（Ｃ）に示したグラフト鎖の分布状態にも依存する。従って、不均一系での重合では、得られた製品の均質性を確保するのが難しい。一方、反応系において溶媒等に均一に溶解した均一系でのセルロースへのグラフト重合反応に関する報告は殆どなく、僅かにＤＭＳＯ／パラホルムアルデヒド系でのビニルモノマーの反応が行なわれているに過ぎない（例えば、Polym. J., １３，１１２５（１９８１））。しかし、この反応では、極めて毒性の強いパラホルムアルデヒドを反応溶媒として用いるため、安全性の面での問題が残る。
【００１０】
ところでセルロースは医療材料としても幅広く利用されている。特に人工透析療法において、セルロースを鋼アンモニウム法で再生したセルロース膜は広く用いられ、透析装置や透析技術の進歩と共に、腎不全患者の延命、社会復帰に大きな役割を果たしている。これは、再生セルロース膜が優れた透析性能や機械的強度を有すると共に、長年の実績に裏づけられた高い安全性を有しているからに他ならない。しかしながら、透析療法の進歩にもかかわらず、透析に伴う種々の問題がまだ未解決で残されている。その１つに、抗凝固剤の長期大量投与のために生じると考えられる種々の副作用の問題がある。従来、人工透析を行なう場合には、人工透析器内での血液凝固反応を抑制するためにヘパリンに代表される抗血液凝固剤の連続投与が行なわれてきた。しかしながら、人工透析器の溶質除去性能が改良され、２０年に及ぼうとする長期延命が可能になってきた現在、ヘパリンを使用することによる問題が次々と指摘されてきている。特に、ヘパリンの長期間投与による脂質代謝異常等の肝臓障害、出血時間の延長或いはアレルギー反応は、患者に対する副作用として認められている。このような観点から、人工透析療法の際に抗凝固剤の使用量を低減させるか或いは全く使用しなくても血液凝固を引き起こさない人工透析器の開発が急務であった。これまで再生セルロース膜を改善する試みは、主に再生セルロース膜で血液透析を行なった場合の一過性の白血球減少や、補体活性化の抑制に注目して行なわれており、第３級アミノ基を有する高分子を表面に固定したり、ポリエチレンオキシド鎖のような親水性高分子鎖を表面に共有結合したりする方法等も報告されているが、血液凝固の抑制については不十分であった。一方、再生セルロース膜の他の優れた性能を損なわず、抗血栓性を改善する方法も提案されている。例えば、膜表面をヘパリン化することにより抗血栓性を付与する方法が特開昭５１−１９４号公報で提案されているが、十分な効果が得られず、又コストも割高になるため実用化されていない。
【００１１】
再生セルロース膜に抗血栓性等の生体適合性を付与する方法としてリン脂質極性基を用いることが試みられている。例えば、特開昭５４−６３０２５号公報には、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンが提案されている。ホスホリルコリン基を有する高分子が血液凝固を有効に抑制するのは、この高分子表面が生体膜のリン脂質における極性基に類似しており、表面に血漿タンパク質が吸着されず、血小板の粘着、活性化等が誘起されないためであると考えられている〔生体材料、８，２３１−２３９（１９９０），Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，２５，１３９７−１４０７（１９９１）〕。
【００１２】
特開平３−３９３０９号公報に開示されているように、重合可能なこの単量体とメタクリル酸エステルやスチレンとの共重合体の抗血栓性は極めて優れており、再生セルロース系膜にこの共重合体をコーティングして固定する方法も考えられている。しかしながら、これらのホスホリルコリン基含有重合体は、セルロースとの親和性が低く密着性に劣るために、コーティングではセルロース表面からの脱落や溶出の心配があり、その改質には適さない。
【００１３】
特開平５−２２０２１８号公報には、セリウムイオンをラジカル重合開始剤に用い、セルロースに２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンをグラフト共重合する方法が開示され、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンをセルロース表面に固定することによって優れた生体適合性が発現できることが示されている。また、特開平７−２３１９３５号公報には、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、メタクリル酸エステル、及びカルボキシル基を有する単量体の共重合体をセルロース膜にエステル結合により導入することによるセルロースの改質方法について記載されている。しかしながら、前者の方法では毒性の強いセリウムイオンを用いており、それがセルロースとのキレート形成により除去しづらいために安全性の面で問題が残る。一方、後者の方法は、反応性の低い水酸基とカルボキシル基との高分子間の脱水縮合反応であるため、大過剰の脱水剤と厳しい反応条件を必要とする。このため、少量の水の存在が反応に悪影響を及ぼしたり、反応試薬や反応生成物の除去が困難となり、十分な性能を発揮できず、しかも経済的な面からも工業的製法として適さない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の第１の目的は、前記問題点を解決し、均質で、高い安全性を有し、且つ、機能を発現するのに十分な量の重合性単量体が導入された高品質のグラフト化セルロース、及びその材料並びにその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、均一系でパーオキシエステルが置換された可溶性セルロース誘導体にラジカル重合性単量体をグラフト重合することにより、高いグラフト効率、高い安全性、及び均一性等の条件を全て満足する新規なグラフト化セルロースが得られることを見出した。また前記グラフト化セルロースの中で、２−（メタクリロイルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェートを含む単量体を重合したグラフト化セルロースを、セルロースを素材とした医療材料に被覆することにより、高い耐久性と高い生体適合性を合せ持った、医療用材料等として有用な生体適合性材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
即ち、本発明によれば、一般式（１）
【００１８】
【化５】
0003993657.tif 000002
【００１９】
（式中、Ｒ1は、水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、カルボキシメチル基、アセチル基又はニトロ基のいずれか、Ｒ2は炭素数１〜１５の２価の炭化水素基、Ｒ3は炭素数４〜１５の１価の炭化水素基を示す。ｍはモル分率を示し、０．００１〜１の実数である。）で表される可溶性セルロース誘導体が提供される。
【００２０】
また、本発明によれば、一般式（３）
【００２１】
【化６】
0003993657.tif 000003
【００２２】
（式中、Ａはハロゲン原子を示す。Ｒ2は炭素数１〜１５の２価の炭化水素基、Ｒ3は、炭素数４〜１５の１価の炭化水素基を示す。）で表されるハロゲン原子を有するパーオキシエステル化合物（ａ）に、塩基性化合物の存在下で可溶性セルロース（ｂ）を反応させることを特徴とする前記可溶性セルロース誘導体の製造方法が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明において「（メタ）アクリ」は「メタクリ」及び／又は「アクリ」を意味する。
【００２６】
本発明の可溶性セルロース誘導体は、一般式（１）で表される、可溶性セルロースにパーオキシエステルがエーテル結合で結合した構造を有する。
【００２７】
一般式（１）のＲ1は、水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、カルボキシメチル基、アセチル基又はニトロ基のいずれかであり、可溶性セルロース誘導体１分子中において同一であっても、異なる基が混在していてもよい。
【００２８】
一般式（１）のＲ2は、炭素数１〜１５の２価の炭化水素基であり、可溶性セルロース誘導体１分子中において同一であっても、異なる基が混在していてもよい。具体的には例えば下記式（２）で表される基等を好ましく挙げることができる。
【００２９】
【化７】
0003993657.tif 000004
【００３０】
一般式（１）のＲ3は、炭素数４〜２０、好ましくは４〜１０の１価の炭化水素基であり、可溶性セルロース誘導体１分子中において同一であっても、異なる基が混在していてもよい。具体的には例えばｔ−ブチル基、クミル基、１，１，３，３−テトラメチルブチル基、１−シクロヘキシル−１−メチルエチル基、ｔ−ヘキシル基等の炭素数４〜２０、好ましくは４〜１０のアルキル基等を挙げることができる。
【００３１】
本発明の可溶性セルロース誘導体の製造方法では、一般式（３）で表されるハロゲン原子を有するパーオキシエステル化合物（ａ）に、塩基性化合物の存在下で可溶性セルロース（ｂ）を反応させる。
【００３２】
一般式（３）のＡは、ハロゲン原子であり、その具体例としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。一般式（３）のＲ2及びＲ3は、一般式（１）の前記Ｒ2及びＲ3と同じものである。
【００３３】
一般式（３）で表されるパーオキシエステル化合物（ａ）の具体的なものとしては、ｔ−ブチルペルオキシ−２−ブロモアセテート、ｔ−ブチルペルオキシ−２−クロロアセテート、ｔ−ヘキシルペルオキシ−２−ブロモアセテート、ｔ−ヘキシルペルオキシ−２−クロロアセテート、ｔ−ブチルペルオキシ−４−（ブロモメチル）ベンゾエート、ｔ−ブチルペルオキシ−４−（クロロメチル）ベンゾエート、ｔ−ヘキシルペルオキシ−４−（ブロモメチル）ベンゾエート、及びｔ−ヘキシルペルオキシ−４−（クロロメチル）ベンゾエート等が挙げられる。なお、パーオキシエステル化合物（ａ）は、ベンゼン又はトルエン等の適当な有機媒体中で、対応する第３級アルキル等のアルキル又はアラルキル等のハイドロパーオキサイドと酸クロライドの塩素原子以外に１つのハロゲン原子を有するカルボン酸クロライドとを、塩基性触媒としてピリジン等を用いて脱塩酸反応させる公知の方法によって得ることができる。
【００３４】
前記可溶性セルロース（ｂ）としては、特に限定されないが、通常１糖当たりの置換度が０．１〜２．９の可溶性セルロースを用いることができる。具体的にはメチルセルロース、エチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等が挙げられる。これらの各々の好ましい１糖当たりの置換度は、例えばメチルセルロースであれば１．６〜２．２、エチルセルロースであれば１．５〜２．６、酢酸セルロースであれば２．０〜２．９、ニトロセルロースであれば１．８〜２．９、カルボキシメチルセルロースであれば０．５〜１．６、ヒドロキシプロピルメチルセルロースであればヒドロキシプロピル基が０．１〜０．７、メチル基が１．１〜２．０の範囲であることが好ましい。可溶性セルロース（ｂ）は、乾燥したものを使用するのが好ましい。また可溶性セルロース（ｂ）の分子量は、数平均分子量で１０００〜１００００００であるものが好ましい。分子量が１０００以上とすることにより得られる製品の基材に対する密着性等を良好とすることができ、１００００００以下とすることにより溶液粘度が高くなりすぎることを防ぎ、取り扱いを容易にし、溶剤に対する溶解性を良好とすることができる。
【００３５】
前記塩基性化合物としては、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、カリウムｔ−ブトキシド等が挙げられるが、価格及び取り扱い等を考慮すると水素化ナトリウムが最も好ましい。これらは１種単独で使用することもできるし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。この際、前記塩基性化合物としてピリジン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−ジメチルアミノピリジン等の第３級アミン等を用いると、これらがパーオキシエステル化合物（ａ）と優先的に反応してしまい、可溶性セルロース誘導体は得られないので好ましくない。
【００３６】
前記パーオキシエステル化合物（ａ）と可溶性セルロース（ｂ）との反応は、反応溶媒中で行うことが望ましい。前記反応溶媒としては、基本的には、パーオキシエステル化合物（ａ）に対して不活性で、パーオキシエステル化合物（ａ）と可溶性セルロース（ｂ）とを共に溶解し得る溶媒であれば、全て利用可能であり、具体的にはジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する）等の有機溶媒を挙げることができる。反応溶媒は、無水物、あるいは脱水又は乾燥したものを使用するのが好ましい。
【００３７】
可溶性セルロース（ｂ）の反応溶媒中における濃度は、０．１〜１０重量％、好ましくは、１〜５重量％が望ましい。前記パーオキシエステル化合物（ａ）と可溶性セルロース（ｂ）とは、パーオキシエステル化合物（ａ）：可溶性セルロース（ｂ）のグルコースユニットのモル比で０．００１：１〜１００：１、好ましくは０．１：１〜１０：１の割合で反応させるのが望ましい。
【００３８】
塩基性化合物の使用量は、前記可溶性セルロース（ｂ）のグルコースユニット１モルに対して０．０１〜１０モル、好ましくは０．１〜５モルの割合で使用するのが望ましい。
【００３９】
反応における条件は、反応温度が−３０℃〜室温、好ましくは−１０℃〜＋１０℃、反応時間が１〜１００時間、好ましくは４〜４８時間であることが好ましい。
【００４０】
パーオキシエステル化合物（ａ）と可溶性セルロース（ｂ）との好ましい反応操作としては、次の方法が挙げられる。即ち、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等の可溶性セルロース（ｂ）を水素化ナトリウム等の水素化物を含む無水ＤＭＳＯ中に溶解し、一定時間室温で撹拌した後に、系内の温度を−３０℃〜＋１０℃、好ましくは−１０℃〜＋５℃に下げ、ベンゼン、トルエン等の媒体に溶解したパーオキシエステル化合物（ａ）を滴下撹拌し、滴下終了後さらに４〜４８時間撹拌反応させる。
【００４１】
本発明のグラフト化セルロースは、前記可溶性セルロース誘導体に、一種以上のラジカル重合性単量体（ｃ）をグラフト重合させてなるものであり、通常下記一般式（５）で表される化合物である。
【００４２】
【化８】
0003993657.tif 000005
【００４３】
（式中Ｒ1、Ｒ2及びｍは一般式（１）のものと同じである。Ｘはラジカル重合性単量体（ｃ）の重合した基を示す。）
前記ラジカル重合性単量体（ｃ）の具体例としては、例えば側鎖が下記一般式（４）
【００４４】
【化９】
0003993657.tif 000006
【００４５】
（式中Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は、同一又は異なる基であって、水素原子又は炭素数１〜４の１価の炭化水素基を示す。）で表される基を有するラジカル重合性単量体例えば２−（メタ）アクリロイルオキシエチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、４−（メタ）アクリロイルオキシブチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、５−（メタ）アクリロイルオキシペンチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、６−（メタ）アクリロイルオキシヘキシル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチル−２’−（トリエチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチル−２’−（トリプロピルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチル−２’−（トリブチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシプロピル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシブチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシペンチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシヘキシル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（ビニルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（アリルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（ｐ−ビニルベンジルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（ｐ−ビニルベンゾイルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（スチリルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（ｐ−ビニルベンジル）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（ビニルオキシカルボニル）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（アリルオキシカルボニル）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（アクリロイルアミノ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（ビニルカルボニルアミノ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（アリルオキシカルボニルアミノ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（ブテロイルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（クロトノイルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、エチル−（２’−トリメチルアンモニオエチルホスホリルエチル）フマレート、ブチル−（２’−トリメチルアンモニオエチルホスホリルエチル）フマレート、ヒドロキシエチル−（２’−トリメチルアンモニオエチルホスホリルエチル）フマレート、エチル−（２’−トリメチルアンモニオエチルホスホリルエチル）フマレート、ブチル−（２’−トリメチルアンモニオエチルホスホリルエチル）フマレート、ヒドロキシエチル−（２’−トリメチルアンモニオエチルホスホリルエチル）フマレート等；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸エステル単量体；（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等の（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル単量体；（メタ）アクリル酸アミド；スチレン、メチルスチレン、置換スチレン等のスチレン系単量体；エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル単量体；Ｎ−ビニルピロリドン；塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、イソブチレン等の不飽和炭化水素系単量体；アクリロニトリル；グリコ−２−ヒドロキシエチルモノメタクリレート（ＧＥＭＡ）；オリゴエチレングリコールメタクリレート；ポリエチレングリコールモノメタクリレート及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００４６】
前記ラジカル重合性単量体（ｃ）を選択することにより、得られるグラフト化セルロースの性質を所望のものとすることができる。特に、側鎖が一般式（４）で表される基を有するラジカル重合性単量体、好ましくは２−（メタクリロイルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート（以下、ＭＰＣと略す）又はＭＰＣを含む単量体組成物をグラフト重合したグラフト化セルロースはタンパク質の吸着や変性が少なく、得られる製品に生体適合性等の良好な特性を付与することができるため好適である。
【００４７】
本発明のグラフト化セルロースは次のような製造方法により製造することができる。即ち、前記可溶性セルロース誘導体を、反応媒体及びラジカル重合性単量体（ｃ）とともに重合容器中に仕込み、脱気又は不活性ガス封入又は不活性ガス通気下で、加熱撹拌しながら重合させる。この際、可溶性セルロース誘導体のパーオキシ基は、ラジカル重合開始源として働く。重合の際の反応温度及び反応時間は、可溶性セルロースに置換されたパーオキシエステル化合物（ａ）の種類により異なるが、反応温度としては１０℃〜１２０℃が好ましく、重合時間としては０．５時間〜５０時間が好ましい。
【００４８】
前記反応媒体としては、水；メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系溶剤及びこれらの混合物等が挙げられるが、親水性のラジカル重合性単量体を使用するときは、グラフト効率及び得られたグラフト化セルロースの均質性等の点から、可溶性セルロース誘導体を溶解し得る溶媒である水が最も好ましい。
【００４９】
反応終了後、メタノール等の媒体中に注入、沈殿させることによりグラフト化セルロースとして反応生成物を得ることができる。
【００５０】
さらに反応生成物を、メタノール、エタノール等の媒体でソックスレー抽出して、ラジカル重合性単量体（ｃ）の単独重合体を除去する等、公知の方法により精製することができる。
【００５１】
本発明の生体適合性材料は、前記グラフト化セルロースを含む。本発明の生体適合性材料に使用する前記グラフト化セルロースとしては、特にＭＰＣをグラフト化したグラフト化セルロースが、生体適合性に優れるため好ましい。
【００５２】
本発明の生体適合性材料の形態としては、具体的には、前記グラフト化セルロースを医療用材料等の所望の材料の形状に成形したもの、又は前記グラフト化セルロース以外の材質からなる他の材料、好ましくはセルロースを素材とした材料等の表面に前記グラフト化セルロースをコーティングする等して他の材料に所望の機能を付与したもの等を挙げることができる。前記コーティングの方法としては、前記グラフト化セルロースを適当な溶剤に溶解してコーティング溶液とし、これに前記他の材料を接触させた後乾燥させる方法が、簡便で且つ良好なコーティングが得られるため好ましい。
【００５３】
本発明の生体適合性材料は、優れた生体適合性を有するので、例えば、各種カテーテル、透析膜、人工臓器、血液回路、人工透析用ダイアライザー、医学材料用センサー等の医療デバイスに幅広く利用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の可溶性セルロース誘導体は新規な化合物であり、生体適合性材料として好適なグラフト化セルロースを与える化合物として有用である。
【００５５】
本発明の可溶性セルロース誘導体の製造方法は、前記可溶性セルロース誘導体を、容易に製造することができる。
【００５６】
本発明のグラフト化セルロースは新規な化合物である。この化合物は、均一系での反応により得られるため、機能を発現するのに十分な量の重合性単量体が導入された均質なものであり、且つ、セリウム等の有害物質を反応系に含まないため、高い安全性も有している。また水あるいは他のいくつかの有機溶剤に対して可溶であり、簡便な操作でコーティングに供することができる。従って、本発明のグラフト化セルロースは、セルロースを素材としたもの等の他の材料に容易に生体適合性を付与し得る材料等として有用である。
【００５７】
本発明の生体適合性材料は、高い耐久性とタンパク質の吸着や変性が少ない等、高い生体適合性を合せ持っているため、医療用材料等として有用である。
【００５８】
【実施例】
次に合成例、実施例及び比較例により本発明の内容を更に詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００５９】
合成例１〈ＭＰＣホモポリマーの合成〉
ＭＰＣ２０．７ｇ（７０ｍｍｏｌ）をエタノール１００ｍＬに溶解し、窒素ガスにて反応容器内を十分に置換した。この溶液にｔ−ブチルパーオキシピバレートの２０重量％トルエン溶液０．８７ｇ（この中に含まれる過酸化物のモル数：１．０ｍｍｏｌ）を加え、７０℃の温浴中に浸漬して５時間加熱重合した。冷却後、反応溶液をジエチルエーテル中に滴下し、得られた重合体を濾別後、真空乾燥し、ＭＰＣホモポリマー（以下、ＰＭＰＣと略記する）を得た。得られたＰＭＰＣの一部をリン酸バッファー（１４．４ｍＭリン酸水素二ナトリウム、５．６ｍＭリン酸二水素ナトリウム、ｐＨ＝７．４）に溶解し、１重量％の水溶液とした後、ＧＰＣ測定に供した。その結果、得られたＰＭＰＣの数平均分子量は、ポリエチレングリコール換算で５８，０００であり、重合転化率は、９８％であった。
【００６０】
合成例２〈ｔ−ブチルペルオキシ−２−ブロモアセテートの合成〉
撹拌装置、温度計、及び滴下ロートを取り付けた２００ｍＬ容の三つ口フラスコ中にｔ−ブチルハイドロパーオキサイド６．３１ｇ（７０ｍｍｏｌ）、ピリジン５．５４ｇ（７０ｍｍｏｌ）、及びトルエン５０ｇを加え、冷却下で撹拌した。これにブロモアセチルクロライド１１．０２ｇ（７０ｍｍｏｌ）とトルエン５０ｇの混合溶液を約３０分間かけて滴下した。その後、冷却下で２時間撹拌した。反応終了後、反応液を吸引濾過した。濾液を２％ＨＣｌ水溶液１００ｍＬで洗浄後、更に蒸留水１００ｍＬで洗浄した。その後、有機層を２％ＮａＨＣＯ3水溶液１００ｍＬで１回、引き続いて蒸留水１００ｍＬで４回洗浄した。有機層に適量の無水硫酸ナトリウムを加え、乾燥し、純度９５．３％のｔ−ブチルペルオキシ−２−ブロモアセテート１１．６４ｇを得た。収率は、７５．１％であった。以下に得られた化合物の赤外線吸収スペクトル（ＩＲ）分析及び1Ｈ ＮＭＲ分析の結果を示す。
【００６１】
ＩＲ（ＣＣｌ4）：１７７０ｃｍ-1（Ｃ＝Ｏ）
1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：δ＝１．２０（９Ｈ，Ｓ，ｔ−Ｂｕ）、δ＝３．７５（２Ｈ，Ｓ，ＣＨ2）
合成例３〈ｔ−ブチルペルオキシ−４−（ブロモメチル））ベンゾエートの合成〉  ブロモアセチルクロライドの代わりに、４−（ブロモメチル）ベンゾイルクロライド１６．３４ｇ（７０ｍｍｏｌ）を用いた以外は、合成例２の方法に準じて純度９３．８％のｔ−ブチルペルオキシ−４−（ブロモメチル））ベンゾエート１７．７８ｇを得た。収率は、８３．０％であった。以下に得られた化合物のＩＲ分析及び1Ｈ ＮＭＲ分析の結果を示す。
【００６２】
ＩＲ（ＣＣｌ4）：１７６０ｃｍ-1（Ｃ＝Ｏ）
1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：δ＝１．２０（９Ｈ，Ｓ，ｔ−Ｂｕ）、δ＝４．５０（２Ｈ，Ｓ，ＣＨ2）、δ＝７．５０（２Ｈ，ｄ，ベンゼン３−Ｈ1，５−Ｈ1）δ＝８．００（２Ｈ，ｄ，ベンゼン２−Ｈ1，６−Ｈ1）
実施例１−１〈ｔ−ブチルペルオキシアセテート置換ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＢＰＡ−ＨＰＭＣ）の合成〉
２００ｍＬ容のナス型フラスコ中に脱水したＤＭＦ１００ｇ、ＮａＨ（純度：６０％）０．２ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、及び乾燥ＨＰＭＣ（セルロースのグルコースユニット中にある３個の水酸基のうち１．９個がメトキシ基に、且つ、０．２５個がヒドロキシプロピル基に置換されたもの、数平均分子量５４０００）１ｇ（グルコースユニットで４．９ｍｍｏｌ）を加え、室温で２４時間撹拌した。次いで、合成例２で得られたｔ−ブチルペルオキシ−２−ブロモアセテートの１０重量％トルエン溶液１０．６ｇ（５．０ｍｍｏｌ）を加え、冷却下で２４時間かき混ぜた。反応終了後、反応液を１０倍量のトルエンに注入してポリマーを再沈殿させた。吸引濾過後、得られた沈殿物をトルエンで数回洗浄し、真空乾燥した。得られたポリマーを適量の蒸留水に溶解し、蒸留水に対して冷却下で５日間透析して精製した。その後、透析液を凍結乾燥し、白色のｔ−ブチルペルオキシアセテート置換ＨＰＭＣ（以下、ＢＰＡ−ＨＰＭＣと略記する）１．１５ｇを得た。収率は、１４．２％であった。以下に得られた化合物のＩＲ分析及び1Ｈ ＮＭＲ分析の結果を示す。
【００６３】
ＩＲ（ＫＢｒ）：１７７０ｃｍ-1（Ｃ＝Ｏ）
1Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ＝１．１０（ｄ，ＨＰＭＣ−ＣＨ3）、δ＝１．２０（Ｓ，ｔ−Ｂｕ）、δ＝３．１０−４．８０（ＢＰＡ−ＣＨ2，ＨＰＭＣ）
またｔ−ブチルペルオキシアセテートのＨＰＭＣへの導入量は、生成物の1Ｈ ＮＭＲスペクトルのδ＝１．１０ｐｐｍのシグナルとδ＝１．２０ｐｐｍのシグナルの面積比から計算して約７グルコピラノースユニット当り１個であることがわかった。
【００６４】
実施例１−２〈ｔ−ブチルペルオキシメチルベンゾエート置換ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＢＰＭＢ−ＨＰＭＣ）の合成〉
ｔ−ブチルペルオキシ−２−ブロモアセテートの１０重量％トルエン溶液の代わりに、合成例３で得られたｔ−ブチルペルオキシ−４−（ブロモメチル）ベンゾエートの１０重量％トルエン溶液１４．３５ｇ（５．０ｍｍｏｌ）を用いた以外は、実施例１−１の方法に準じてｔ−ブチルペルオキシメチルベンゾエート置換ＨＰＭＣ（以下、ＢＰＭＢ−ＨＰＭＣと略記する）１．１９ｇを得た。収率は、１３．２％であった。以下に得られた化合物のＩＲ分析及び1Ｈ ＮＭＲ分析の結果を示す。
【００６５】
ＩＲ（ＫＢｒ）：１７６０ｃｍ-1（Ｃ＝Ｏ）
1Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ＝１．１０（ｄ，ＨＰＭＣ−ＣＨ3）、δ＝１．２０（Ｓ，ｔ−Ｂｕ）、δ＝３．１０−４．８０（ＢＰＡ−ＣＨ2，ＨＰＭＣ）δ＝７．３５（ｄ，ベンゼン３−Ｈ1，５−Ｈ1）、δ＝７．９５（ｄ，ベンゼン２−Ｈ1，６−Ｈ1）
またｔ−ブチルペルオキシメチルベンゾエートのＨＰＭＣへの導入量は、生成物の1Ｈ ＮＭＲスペクトルのδ＝１．１０ｐｐｍのシグナルとδ＝１．２０ｐｐｍのシグナルの面積比から計算して約７グルコピラノースユニット当り１個であることがわかった。
【００６６】
実施例２−１〈ＰＭＰＣグラフト化ＨＰＭＣ（ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ）の合成（１）〉
実施例１−１で合成したＢＰＡ−ＨＰＭＣ１．０ｇ及びＭＰＣ７．０ｇ（２３．７ｍｍｏｌ）を適量の蒸留水に溶解した後、全量が４０ｍＬになるまで蒸留水を加えた。この溶液を撹拌装置、温度計、冷却管、及び窒素供給管を取り付けた１００ｍＬ容の四つ口フラスコに移し、冷却下で３０分間窒素ガスをバブリングした後、５０℃で５時間撹拌しながら重合させた。その後、重合液を１０倍量のエタノールに注入し、ポリマーを再沈殿させた。吸引濾過後、得られた沈殿物をエタノールで数回洗浄し、真空乾燥した。その後、エタノールで２０時間ソックスレー抽出を行ってＭＰＣのホモポリマーを除去することにより、ポリＭＰＣグラフト化ＨＰＭＣ（以下、ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣと略記する）を得た。抽出前の総ポリマー量が６．１２ｇであったのに対し、抽出されたポリＭＰＣ量は０．２８ｇであり、従ってグラフト効率（グラフト効率（％）＝（（総ポリマー重量）−（抽出されたホモポリマー重量）｝×１００／（総ポリマー重量））は９５．６％であった。
【００６７】
また得られたＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣのＩＲ（ＫＢｒ）の分析の結果、１７２０ｃｍ-1（Ｃ＝Ｏ）、１２５０ｃｍ-1（Ｐ＝Ｏ）、９７０ｃｍ-1（Ｎ+（ＣＨ3）3）、８００ｃｍ-1（Ｃ−Ｏ−Ｐ）にＭＰＣ由来の吸収が観測された。
【００６８】
実施例２−２〈ＰＭＰＣグラフト化ＨＰＭＣ（ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ）の合成（２）〉
ＢＰＡ−ＨＰＭＣの代わりに実施例１−２で合成したＢＰＭＢ−ＨＰＭＣを用い、重合温度を９０℃、重合時間を４８時間とした以外は、実施例２−１記載の操作に準じて重合を行い、ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣを得た。抽出前の総ポリマー量が４．８８ｇであったのに対し、抽出されたポリＭＰＣ量は０．８３ｇであり、従ってグラフト効率は８５．５％であった。
【００６９】
また得られたＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣのＩＲ（ＫＢｒ）の分析の結果、１７２０ｃｍ-1（Ｃ＝Ｏ）、１２５０ｃｍ-1（Ｐ＝Ｏ）、９７０ｃｍ-1（Ｎ+（ＣＨ3）3）、８００ｃｍ-1（Ｃ−Ｏ−Ｐ））にＭＰＣ由来の吸収が観測された。
【００７０】
実施例２−３〈ＰＨＥＭＡグラフト化ＨＰＭＣ（ＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣ）の合成（１）〉
ＭＰＣの代わりにメタクリル酸２−ヒドロキシエチル（以下、ＨＥＭＡと略記する）を用いた以外は、実施例２−１記載の操作に準じて重合を行い、ポリＨＥＭＡグラフト化ＨＰＭＣ（以下、ＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣと略記する）を得た。抽出前の総ポリマー量が２．９４ｇであったのに対し、抽出されたポリＨＥＭＡ量は１．８５ｇであり、従ってグラフト効率は６１．４％であった。
【００７１】
実施例２−４〈ＰＨＥＭＡグラフト化ＨＰＭＣ（ＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣ）の合成（２）〉
ＭＰＣの代わりにＨＥＭＡを用いた以外は、実施例２−２記載の操作に準じて重合を行い、ポリＨＥＭＡグラフト化ＨＰＭＣ（以下、ＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣと略記する）を得た。抽出前の総ポリマー量が２．２３ｇであったのに対し、抽出されたポリＨＥＭＡ量は１．６８ｇであり、従ってグラフト効率は５７．０％であった。
【００７２】
実施例３−１〜３−２〈ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣのセルロース膜に対する親和性〉  実施例２−１及び実施例２−２で得られたＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣそれぞれの１重量％水溶液に、予め蒸留水に浸漬させた後、風乾させたセルロース膜（６．５ｃｍ×６．５ｃｍ）を１０分間浸漬した。その後、室温大気中で乾燥させた。この操作を再度行った後、コーティングされた膜を蒸留水に浸漬し、室温で３時間放置した。次いで、膜を取り出し、蒸留水で３回洗浄した後、室温大気中で乾燥し、ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜を得た。得られたＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜をそれぞれ実施例３−１及び実施例３−２として、各々のフィルムのリン濃度を「リン脂質−テストワコー」（和光純薬工業（株）製）を用いて定量した。この値から、セルロース膜上へのＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣの固定化量を算出した。その結果を表１に示す。
【００７３】
比較例１−１
ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣの１重量％水溶液の代わりに合成例１で得られたＰＭＰＣの１重量％水溶液を用い、実施例３−１〜３−２記載の操作に従い、ＰＭＰＣ固定化セルロース膜を作製し、ＰＭＰＣの固定化量をリン濃度から算出した。その結果を表１に示す。
【００７４】
なお、実施例３−１、３−２及び比較例１−１において測定は各実施例につきそれぞれ５回行った。表１には、それぞれの実施例についての各測定結果の平均値及び標準偏差を示す。
【００７５】
【表１】
0003993657.tif 000007
【００７６】
実施例４−１〜４−２〈ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜に対するタンパク質の吸着試験〉
実施例３−１及び３−２で得られたＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）を、パーオキシダーゼ標識−抗マウス抗体−抗体（和光純薬工業（株）製）をリン酸緩衝液（ｐＨ＝７．４）で１０００倍希釈した溶液５ｍＬに浸漬し、４℃で４８時間静置した。次いで、タンパク質溶液からフィルムを取り出し、リン酸緩衝液で４回洗浄した後、室温大気中で乾燥させた。得られたパーオキシダーゼ標識−抗マウス抗体−抗体が吸着したＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜を、「ＯＰＤ錠」（和光純薬工業（株）製）１錠を０．０２％の過酸化水素を含むリン酸／クエン酸緩衝液１２ｍＬに溶解した溶液２ｍＬに浸漬し、２５℃で６時間インキュベーションした。所定時間後、２Ｎ−硫酸１ｍＬを加え、酵素反応を停止させた後に４９２ｎｍの吸光度を測定した。吸光度よりセルロース膜へのパーオキシダーゼ標識−抗マウス抗体−抗体の吸着量を評価した。その結果を表２に示す。
【００７７】
実施例４−３〜４−４〈ＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜に対するタンパク質の吸着試験〉
ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣの１重量％水溶液の代わりに実施例２−３及び実施例２−４で得られたＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣの１重量％水溶液を用い、実施例３−１〜３−２と同様にしてＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）を作製した。次いでＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜 （３．４６ｃｍ2）の代わりに上述したＰＨＥＭＡ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）を用いた以外は、実施例４−１〜４−２の操作に準じてセルロース膜へのパーオキシダーゼ標識−抗マウス抗体−抗体の吸着量を評価した。その結果を表２に示す。
【００７８】
比較例２−１
ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）の代わりに比較例１で得られたＰＭＰＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）を用いた以外は、実施例４−１〜４−２の操作に準じてセルロース膜へのパーオキシダーゼ標識−抗マウス抗体−抗体の吸着量を評価した。その結果を表２に示す。
【００７９】
比較例２−２
ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣの１重量％水溶液の代わりにＨＰＭＣの１重量％水溶液を用い、実施例３−１〜３−２と同様にしてＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）を作製した。次いでＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）の代わりに上述したＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）を用いた以外は、実施例４−１〜４−２の操作に準じてセルロース膜へのパーオキシダーゼ標識−抗マウス抗体−抗体の吸着量を評価した。その結果を表２に示す。
【００８０】
比較例２−３
ＰＭＰＣ−ｇ−ＨＰＭＣ固定化セルロース膜（３．４６ｃｍ2）の代わりに未処理のセルロース膜（３．４６ｃｍ2）を用いた以外は、実施例４−１〜４−２の操作に準じてセルロース膜へのパーオキシダーゼ標識−抗マウス抗体−抗体の吸着量を評価した。その結果を表２に示す。
【００８１】
なお、実施例４−１〜４−４及び比較例２−１〜２−３において測定は各実施例につきそれぞれ５回行った。表２には、それぞれの実施例についての各測定結果の平均値及び標準偏差を示す。
【００８２】
【表２】
0003993657.tif 000008