WO2000006651A1 - Complexe ionique, materiau de revetement et procede de revetement - Google Patents

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polyion
soluble
insoluble
ion complex
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Hiroshi Yoshioka
Yuichi Mori
Sunao Kubota
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M & M Laboratory Co., Ltd.
Terumo Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a (poly) ion complex having excellent characteristics of being insoluble in water and soluble in a water-containing organic solvent.
  • the ion complex of the present invention utilizes various properties of ionic substances (for example, anticoagulants), which have conventionally been difficult to coat while making the most of their properties while effectively exhibiting their functions. It can be suitably used for coating various substances and substrates (for example, medical materials) with substances having physiological activities such as blood properties and antibacterial properties.
  • ionic substances for example, anticoagulants
  • the ion complex or the coating material of the present invention, the coated body of the ion complex, or the coating method can be applied to various kinds of base materials, a field of coating on the surface of a substrate, In particular, in fields where it is required to form a coating having excellent coating properties while effectively exhibiting the function of the ionic components constituting the complex (for example, medical applications, electronic materials, charging, etc.).
  • the present invention can be applied without particular limitation to the field of prevention materials, etc., but here, first, the background art relating to the ion complex of the present invention in the form of imparting the anticoagulant property together with the coating property will be described. .
  • Heparin is an anticoagulant derived from living organisms, and is a mucopolysaccharide with many negative charges based on sulfate groups. The heparinization methods that have been studied conventionally can be roughly classified into the following three types.
  • Simple blending method A method in which heparin is simply mixed into resin. According to this method, for example, a material in which heparin is mixed in an epoxy resin is said to have good anticoagulant properties, but there is no bond between the polymer matrix and the heparin. However, there is a drawback that heparin easily falls off in the blood and the anticoagulant property cannot be maintained for a long time.
  • Covalent bonding method A method in which heparin is chemically immobilized on the surface of the material to be coated by covalent bonding using a functional group of heparin.
  • the amount of heparin immobilized by this method is only about 0.1 g / cm 2 .
  • heparin is denatured by chemical reaction or heparin is not released from the coated material, its anticoagulant activity is insufficient, and a satisfactory anticoagulant material can be obtained at present. Not.
  • Ion-bonding method A method that uses heparin's negative charge to electrostatically immobilize heparin on the surface of a positively charged material, and provides the best anticoagulant property. It is said that.
  • a quaternary ammonium salt type surfactant such as benzalkonium chloride (BC) or tridodecylmethylammonium chloride (TDMAC) is adsorbed on the surface of the material to be coated. Introducing a positive charge to the surface of the material;
  • a method is known in which a water-insoluble polycation having a quaternary ammonium group in a main chain or a side chain is coated on the surface of a coated material to introduce a positive charge to the surface of the material.
  • the hydrophobic groups of BC and TDMAC are adsorbed on the surface side of the material to be coated in water, and the hydrophilic quaternary nitrogen is arranged outward. It is possible to introduce dimensionally high-density positive charges, and by contacting with a heparin aqueous solution, it is possible to bond parion to the surface of the material to be coated by ion bonding.
  • the ion complex of parin is known to dissolve in some organic solvents, and the ion complex can be coated by a solvent cast method (Atha, D., et al.). al., Proc. Nat. Acad, of Sci., 8 1, 10 3 0 — 1 0 3 4 (1 9 8 4)) o
  • the heparin-coated material obtained by the method a) is actually used in blood, BC and TDMAC adsorbed on the surface of the material to be coated are low. Since it is a molecule, it has the disadvantage that it is eluted into the blood with heparin. When these cationic surfactants elute, the cationic surfactant causes problems such as hemolysis and aggregation of plasma proteins. In addition, when such a heparin 'coating material is used, there is a problem that heparin flows out early because heparin is bonded only on the surface.
  • Anthron (registered trademark; manufactured by Toray Industries, Inc.) is known as a material having good anticoagulant properties.
  • This material synthesizes a graft copolymer in which a side chain consisting of a random copolymer of a cationic monomer and a hydrophilic monomer is bonded to the main chain of polyvinyl chloride. Heparin occluded and shows anticoagulant properties by sustained release of heparin of more than 0.01 unit / cm 2 ⁇ min in contact with blood (Mori, Y., et al. , Trans. Am. So Artif. Intern. Organs, 24, 7 3 6 (1 9 7 8
  • the heparin 'coating material obtained by this method the elution of substances other than heparin is suppressed.
  • the water-insoluble polycation is previously coated on the material surface by a solvent casting method, etc. After evaporating, it was necessary to immerse it in a high-concentration heparin aqueous solution for a long time to form a complex with heparin. Such a process not only requires labor and time, but also has a problem that expensive heparin must be excessively used.
  • a polymer of a quaternary ammonium salt monomer having a polymerizable functional group and a hydrocarbon chain having 10 or more and less than 30 carbon atoms and a heparin ion pair form a surface in contact with blood.
  • a heparinized material characterized by being adsorbed on a surface is disclosed (Japanese Patent Application No. 6-162210, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-265405). In this case, the elution can be prevented by polymerizing the cationic surfactant.
  • the cationic monomer and heparin ion pair are soluble in organic solvents, but the cationic cationic polymerized polycation and heparin ion complex are insoluble in any solvent. Thus, coating by the solvent cast method was not possible.
  • An object of the present invention is to provide an ion complex that has solved the above-mentioned disadvantages of the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide a water-insoluble and water-soluble organic solvent. It is in providing complex.
  • Still another object of the present invention is to suitably use the coating of various ionic substances (for example, substances having physiological activities such as anticoagulant and antibacterial properties) (for example, coating of medical materials).
  • An object of the present invention is to provide a possible coating material, a coated body of the coating material, and a coating method.
  • the inventor has found that the ion complex having the above properties has excellent properties as a coating material for various ionizable substances, and is extremely effective in solving the above-mentioned conventional problems. I saw something interesting.
  • the ion complex of the present invention is based on the above findings, and more specifically, is an ion complex composed of a water-insoluble polyion (P) and a water-soluble polyion (A). It is water-insoluble and soluble in a water-containing organic solvent.
  • the coating material further includes a coating material and a coating layer covering at least a part of the surface of the coating material, and the coating layer is made of a water-insoluble material.
  • An ion complex comprising a polyion (P) of the formula (I) and a water-soluble polyion (A); an ion complex that is insoluble in water and soluble in a water-containing organic solvent.
  • a coating body including is provided.
  • a water-containing organic solvent is further provided on the material to be coated. Forming a layer of a solution containing the ion complex dissolved in the solvent, and evaporating the aqueous organic solvent to form a coating layer containing the ion complex on the material to be coated.
  • a coating method wherein the ion complex comprises a water-insoluble polyion (P) and a water-soluble polyion (A); and is compatible with a water-insoluble and water-containing organic solvent.
  • a coating method is provided that is soluble o
  • a coating material containing a powdery ion complex is attached to a material to be coated, and the ion complex is swollen with a water-containing organic solvent.
  • a coating method comprising a water-soluble polyion (A) and a water-soluble polyion (A); and a water-insoluble organic solvent.
  • a polyelectrolyte complex consisting of a polycation and a polyanion (usually called a (poly) ionic complex or a polyelectrolyte complex) is a strong intermolecular complex. It is known that by its action, it forms aggregates that are insoluble in any solvent (E. Tsuchida and K. Abe, "Interaction between Macromolecules in Solution and In termacromolecular Complexes", Springer-Ver 1 ag, 198 82) 0 Therefore, it has been virtually impossible to coat such an ion complex with a solvent in the past, and therefore, it is difficult to use the conventional ion complex for practical use. However, there were various difficulties.
  • the step of adsorbing on the surface of the coating-fixed material to be coated had to be separated.
  • the ion complex of the present invention comprising a water-soluble polyion (A) and a water-insoluble polyion (P) is water-insoluble and contains water. Since it has the property of being soluble in organic solvents, it can be easily coated on various substrates and substrates (for example, solvent casting), and can be used for a wide range of substrates and substrates (for example, Medical equipment) Applicable to surfaces.
  • the use of the ion complex of the present invention solves the problems of conventional coating materials (for example, heparinized materials). That is, a water-soluble polyion (A), for example, a polyanion having anticoagulant properties (eg, heparin) or a polycation having antibacterial properties (eg, polymixin B) is electrostatically converted to Thus, it can be stably immobilized in the surface layers of various substrates and substrates.
  • A water-soluble polyion
  • A for example, a polyanion having anticoagulant properties (eg, heparin) or a polycation having antibacterial properties (eg, polymixin B) is electrostatically converted to Thus, it can be stably immobilized in the surface layers of various substrates and substrates.
  • aqueous fluid for example, a body fluid such as blood
  • an aqueous fluid for example, a body fluid such as blood
  • elution of components other than the water-soluble polyion (A) into the body fluid can be prevented.
  • Gradually releasing the water-soluble polyion (A) for example, a polyanion having anticoagulant properties or a polycation having antibacterial properties
  • a water-soluble polyion (A) is strong, and a water-insoluble polyion (P) and a (poly) ion complex are formed. Elution of the water-soluble polyion from the ion complex is relatively suppressed, and the function (eg, physiological activity) of the complex is stably maintained for a long period of time. It is also possible.
  • the ion complex of the present invention since the ion complex of the water-soluble polyion (A) and the water-insoluble polyion (P) is formed in advance, the ion complex in the ion complex is not included in the ion complex.
  • the amount of the functional material (polyion (A) and / or polyion (P); for example, a physiologically active substance) can be accurately and arbitrarily controlled.
  • the characteristics of the polyion complex with a water-soluble polyion are characterized by the following characteristics.
  • Water-soluble, insoluble in organic solvents, and soluble in aqueous organic solvents are characterized by the following characteristics.
  • the feature of the ionic complex with heparin in Japanese Patent No. 2131838 is that it is insoluble in water and soluble in organic solvents. Based on such a difference in the properties of the polyion complex from the water-insoluble polyion, the water-soluble polyion complex can be obtained from the polyion complex of the present invention as described later.
  • the polyion complex when using a polyion complex composed of a bioactive polyion as one component to design, for example, an antithrombotic material or an antibacterial material, the polyion complex is used. It is considered that the sustained release of polyion having bioactivity from the body into body fluids such as blood is the most important factor for the function expression of the polyion complex.
  • heparin on polyanion forms a complex with the antithrombin ⁇ ⁇ in the blood to produce various blood It is believed that it promotes the inhibition of liquid coagulation factors (serine proteases) and exerts anticoagulant activity. It is a polyanion that develops a strong anticoagulant effect only when dissolved in blood (eg, “Chemical Domain-Structure and Function of Mucopolysaccharides”, Supplement No. 83, 19668).
  • the action of the amino glycoside antibiotic of a polycation having an antibacterial effect is caused by the fact that the amino glycoside antibiotic having a basic group ion-bonds to the cell membrane of an acidic bacterium. It is thought that it is taken up into cells and binds to liposomes, and is expressed by inhibition of protein synthesis, damage to cell membranes and inhibition of DNA replication, etc., as in the case of heparin. It dissolves in body fluids such as blood and develops a strong antibacterial action for the first time (for example, Hyundai Chemistry, Supplement No. 9, “State-of-the-art in Antibiotic Research”, published by Tokyo Chemical Dojin, 1987) See).
  • the physiologically active action of a polyion such as heparin or an antibiotic is expressed only when the polyion is dissolved in blood or body fluid.
  • the ability to achieve controlled release of a controlled substance is the most important point of such material design.
  • polyion In order to release a water-soluble and physiologically active polyion (A) from the polyion complex of the present invention into blood or body fluids in a controlled process, it is necessary to use polyion. It is preferred that (A) be bound to the water-insoluble polyion (P) by a relatively weak bond. That is, all of the ionic groups of the polyion (A) do not form a binding pair with the ionic groups of the water-insoluble polyion (P), and some of the ionic groups of the polyion (A) Preferably, the groups do not form a binding pair and remain free.
  • the polyion complex of the present invention in which part of the ionic group of the polyion (A) remains free without forming a binding pair
  • organic solvents for example, ethanol
  • the part of the ionic group of the polyion (A) that forms a bonding pair with the ionic group of the polyion (p) is soluble in an organic solvent (e.g., ethanol). Since the portion of the ion (A) having a free ion group is soluble in water, it dissolves the binding pair-forming portion and the free portion coexisting in the polyp- nox complex at the same time.
  • a water-containing organic solvent which is a mixture of water and an organic solvent, is required.
  • the ion complex of the present invention comprises a water-insoluble polyion (P) and a water-soluble polyion (A), and is water-insoluble and soluble in a water-containing organic solvent. It is an ion complex.
  • the formation of the “ion complex” can be confirmed, for example, as follows.
  • the presence of the ion complex indicates that the test object is substantially insoluble when immersed in a large excess of distilled water and is dissolved in an NaC1 aqueous solution at a concentration of 2 M (mol / litre). When immersed, it can be confirmed by dissolving (the water-soluble components constituting the complex).
  • simple (not ion-complex) polyanions, polycations, or poly-zwitterions can be dissolved in either distilled water or the above NaC1 aqueous solution (if water-soluble). Or it does not dissolve in any of distilled water or the above NaC1 aqueous solution (if water-insoluble).
  • a simple mixture of a water-insoluble polyion (which does not form an ion complex) and a water-soluble polyion either of the above-described distilled water and the NaCl aqueous solution is used. Also dissolves.
  • Test object for example, ion complex
  • Weight W, g
  • the test object after drying is W 2 g and the value of (W, -W 2 ) no W, is 0.1 or less
  • the “insoluble in distilled water” is used in the present invention. Is determined.
  • the value is preferably not more than 0.05 (further preferably not more than 0.01).
  • the ion complex of the present invention has a strong "water-insoluble” property. It does not dissolve in distilled water. "
  • test object for example, ion complex
  • NaC1 aqueous solution The dissolution of the test object (for example, ion complex) in the NaC1 aqueous solution can be confirmed, for example, as follows.
  • the confirmation that the polyion complex of the present invention does not substantially dissolve in an organic solvent preferably ethanol
  • an organic solvent preferably ethanol
  • ethanol such as ethanol, DMSO, or THF
  • Test object for example, ion complex It can be confirmed that it is powerful and soluble in a water-containing organic solvent, for example, as follows.
  • the water-insoluble polyion (P) used in the present invention is a molecule having at least two or more ionic groups in one molecule.
  • the polyion is charged with another water-soluble polyion that satisfies certain conditions based on its electrical or steric properties (for example, a charge of the opposite sign to the water-insoluble polyion as a whole molecule).
  • the water-insoluble polyion (P) together with the water-soluble polyion (A) forms an ionic complex that is non-water-soluble and soluble in a water-containing organic solvent.
  • the solubility of the water-insoluble poly (P) in water is not particularly limited as long as it can be used. At 37 ° C (total weight of the poly ions and water is 100%), it should be 1% or less, further 0.1% or less (particularly 0.01% or less). I like it.
  • the molecular weight of the water-insoluble poly- lyne (P) is not particularly limited, the weight-average molecular weight (Mw) determined by gel permeation chromatography (GPC) is 10,000 to 100,000, and 20,000 to 60000. It is preferably in the range of 100,000 (especially 30,000 to 300,000).
  • Mw weight-average molecular weight
  • GPC gel permeation chromatography
  • the molecular weight Mw is less than 10,000, the formation of an ion complex with the water-soluble polyion (A) becomes insufficient, while if the molecular weight Mw exceeds 100,000, the ionic complex contains water. The solubility in organic solvents is reduced, and the tendency to make solvent coating more difficult.
  • a complex of a monocation and a polyanion such as a combination of BC or TDMAC with heparin
  • a polyanion such as a combination of BC or TDMAC with heparin
  • the conventional ion complex composed of a water-soluble polyion and a water-soluble polyion was insoluble in any solvent.
  • the ion complex of the present invention has an important feature that it is insoluble in water and soluble in a water-containing organic solvent.
  • the water-insoluble polyion (P) forms a water-insoluble and water-soluble organic solvent-soluble ion complex with the water-soluble polyion (A).
  • the water-insoluble polyion (P) there is no particular limitation, but those synthesized by the method described below can be suitably used as the water-insoluble polyion (P). That is, in the presence of a water-soluble polyion (A) dissolved in a water-containing organic solvent, a polymerizable monomer (B) having a charge of the opposite sign to the polyion and a water-insoluble Polyion obtained by copolymerization with the monomer (C) to give the polymer (P) can be suitably used.
  • the ion complex formed by previously synthesizing a random copolymer of the monomer (B) and the monomer (C) and mixing this with the (A) is a conventional ion complex. Like other ion complexes, they are insoluble in any solvent.
  • the polyion in a water-containing organic solvent, in the presence of a dissolved water-soluble polyion (A), the polyion has the opposite charge to the polyion.
  • the polymerizable monomer (B) and the monomer (C) giving the water-insoluble polymer (P) were copolymerized, the resulting ionic complex was soluble in a water-containing organic solvent.
  • the copolymer obtained in this manner is not a random copolymer in which the monomer (B) and the monomer (C) are statistically arranged in a random manner, but is a monomer (B). But It is presumed that a block copolymer in which the block enriched by the ion (A) and the block mainly composed of the monomer (C) are linked to each other is obtained.
  • the block rich in the monomer (B) in the water-insoluble polymer obtained as described above is a force that forms an ion complex with the polyion (A).
  • a block consisting mainly of monomer (C) is linked on both sides of the block, this is an obstacle, and this blockages another polyion (A) / monomer (B) with the ion complex part of the color. It is estimated that aggregation is suppressed. That is, the block rich in the monomer (B) and the ion complex portion of the polyion (A) are separated by a block mainly composed of only the monomer (C).
  • the ion complex of a polyion (P) composed of a monomer (B) and a monomer (C) and an ion complex of a water-soluble polyion (A) is soluble in a water-containing organic solvent. It is estimated that
  • a compatible organic solvent with water can be used without any particular limitation.
  • the organic solvent that can be dissolved in water at an arbitrary ratio can be particularly preferably used, since phase separation does not occur even when the solvent composition changes.
  • organic solvents examples include alcohols such as ethanol, methanol, and isopropanol; ketones such as acetate and methylethylketone; Lahydrofuran (THF), acetonitril, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) and the like can be used.
  • a water-containing organic solvent is used, for example, as a coating solvent for a physiologically active material comprising an ionic complex, or although it may be used as a polymerization solvent for the water-soluble polyion (P), the composition of both is not necessarily the same.
  • the type of the organic solvent may be appropriately selected according to the material to be coated.
  • a solvent that does not substantially dissolve the material to be coated it is possible to avoid deterioration and deformation of the material to be coated.
  • a solvent that dissolves the coating material it becomes possible to improve the adhesiveness between the coating material and the coating material.
  • the water content of the water-containing organic solvent can be appropriately set within a range in which the coating material consisting of the ion complex is dissolved, but when the solvent is evaporated after coating, the solvent composition changes. In order to avoid precipitation of the ion complex, it is preferable that the water content is low. More specifically, the water content is usually 5 to 60 wt% (assuming the total weight of water and the organic solvent is 100%), and even 5 to 40 wt% (particularly 5 to 2 wt%). 0 wt).
  • the hydrous organic solvent may contain a strong electrolyte neutral salt, but the content is preferably as small as possible. More specifically, it is usually 5 wt% or less (assuming that the total weight of the aqueous organic solvent and the strong electrolyte neutral salt is 100%), and further lwt% or less (particularly 0.1 wt% or less). It is preferable that there is. If the content of the strong electrolyte neutral salt exceeds 5 wt%, the ion complex tends to separate out by phase separation and to dissociate the electrostatically bound ion complex. However, the immobilization of the polyion (P) or (A) tends to be unstable.
  • a water-containing organic solvent When a water-containing organic solvent is used as a polymerization solvent for the water-insoluble poly (P), the polymerization is carried out in a state in which the water-soluble poly (A) is dissolved.
  • the composition of the water-containing organic solvent may be appropriately selected depending on the solubility and concentration of the ion (A). When the water content of the water-containing organic solvent increases, the solubility of the water-soluble polyion (A) increases, so that the polymerization reaction can be performed in the presence of a high concentration of the water-soluble polyion (A). .
  • the solubility of the formed ion complex becomes low, the polymerization reaction becomes heterogeneous, the molecular weight of the produced polymer becomes small, and the molecular weight distribution tends to become wide. This tends to make it difficult to obtain a coating material having good film forming properties. Therefore, when a water-containing organic solvent is used as a polymerization solvent for the water-insoluble polyion (P), the water content is usually 10 to 80 wt%, more preferably 40 to 70 wt% (particularly 50 to 70 wt%). ⁇ 65 wt%).
  • the water-soluble polyion (A) in the present invention is a molecule having at least two or more ionic groups in one molecule.
  • the water-soluble polyion (A) is capable of forming an ion complex that is non-water-soluble and soluble in a water-containing organic solvent with the water-insoluble polyion (P) described above. Can be used without any particular restrictions.
  • the solubility of the water-soluble polyion (A) in water is 1% or more at 37 ° C (assuming the total weight of the polyion and water is 100%), and more preferably 5%. % Or more (especially 10% or more) is preferable.
  • the molecular weight of the water-soluble polyion (A) is not particularly limited, the weight-average molecular weight (Mw) by GPC is from 200 to 100,000, It is preferably in the range of 100,000 to 100,000 (particularly, 10,000 to 100,000).
  • the water-soluble polyion (A) may be, for example, polyione (which has a negative charge as a whole molecule; the same applies hereinafter), polycation ( A substance having a positive charge as the whole molecule, the same applies hereinafter), or an amphoteric electrolyte, or a synthetic, semi-synthetic, or natural product Can be used without any particular limitation.
  • polyione which has a negative charge as a whole molecule; the same applies hereinafter
  • polycation A substance having a positive charge as the whole molecule, the same applies hereinafter
  • an amphoteric electrolyte or a synthetic, semi-synthetic, or natural product
  • a synthetic, semi-synthetic, or natural product Can be used without any particular limitation.
  • a physiological activity one having the above-mentioned water-insoluble polyion (P) and at least one of the water-soluble polyion (A) having a physiological activity is used.
  • the physiological activity that the water-soluble polyion (A) can have is not particularly limited.
  • anticoagulant, antibacterial, cell proliferative, antitumor properties and the like can be mentioned.
  • physiologically active polyanion examples include acrylic acid and 2-acrylamide disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 8-191888, which have anticoagulant properties.
  • DO2-Methylpropanesulfonic acid copolymer various sulfated polysaccharides such as dextran sulfate and the like.
  • Heparin a natural mucopolysaccharide, is particularly preferably used as a polyanion having anticoagulant properties.
  • polyanion having an antibacterial activity as a physiological activity examples include antibiotics having a plurality of acidic groups, such as Benicillin N, Cephalosporin C, and Cephabasin.
  • Other bioactive polyanions include nucleic acids such as DNA and RNA, alginic acid, hyaluronic acid, etc. Acidic proteins such as acidic polysaccharides, collagen, and albumin.
  • physiologically active polycations include aminoglycoside antibiotics such as kanamycin, gentamicin, and neomycin; chlorhexidine hydrochloride (hibitene); and polymixin.
  • aminoglycoside antibiotics such as kanamycin, gentamicin, and neomycin
  • chlorhexidine hydrochloride (hibitene) chlorhexidine hydrochloride (hibitene); and polymixin.
  • basic organic antibacterial agents such as B and basic polysaccharides such as chitosan.
  • the polymerizable monomer (B) having a charge opposite to that of the water-soluble polyion (A) has a polymerizable functional group and a group capable of forming an ion pair with the water-soluble polyion (A).
  • a polymerizable functional group As long as it is a monomer that is soluble in a water-containing organic solvent, it can be used without any particular limitation, but is preferably a water-soluble monomer having little steric hindrance.
  • the polymerizable functional group include a vinyl group, a (meth) acryl group, a (meth) acrylamide group, and the like.
  • Examples of the group capable of forming an ion pair with the water-soluble polyion (A) include, for example, a cationic group (for example, a 1, 2, 3, or quaternary nitrogen group), or an anionic group ( Examples thereof include a carboxyl group, a sulfonate group, and a phosphate group.
  • a cationic group for example, a 1, 2, 3, or quaternary nitrogen group
  • an anionic group examples thereof include a carboxyl group, a sulfonate group, and a phosphate group.
  • polymerizable cationic monomer for example, a polymerizable cationic surfactant having a long-chain alkyl group as disclosed in JP-A-7-265405 can be used, but from the viewpoint of polymerizability.
  • a cation monomer having less steric hindrance can be suitably used than a cation monomer having a group having such a large steric hindrance.
  • Examples of such a cationic monomer having little steric hindrance include dimethylaminoethyl.
  • Water-soluble cationic monomers such as (acryl) acrylamide and its quaternary compound, vinyl pyridin and its quaternary compound are preferably usable.
  • examples of the polymerizable anionic monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, (anhydrous) maleic acid, vinyl sulfonic acid, and styrene sulfonic acid.
  • the amount ratio between the polymerizable monomer and the water-soluble polyion (A) is determined based on the point that good biocompatibility is easily obtained, because the anionic group and the cationic group are equimolar, or the anionic group. It is preferable that the excess be used. More specifically, the molar ratio [anionic group] / [cationic group] is preferably in the range of 1 to 3, more preferably 1.1 to 2. If the ratio of [anionic group] / [cationic group] is less than 1, the obtained coating material becomes cationic and the biocompatibility tends to decrease. On the other hand, when the ratio exceeds 3, the solubility of the obtained coating material in the aqueous organic solvent tends to decrease. (Monomer giving water-insoluble polymer (P))
  • the monomer (C) that gives the water-insoluble polymer (P) is a monomer that is soluble in a water-containing organic solvent, and the polymer is soluble in a water-containing organic solvent and becomes water-insoluble. It can be used without any restrictions.
  • Examples of such a monomer (C) include (meth) acrylic acid esters such as ethyl (meth) acrylate and t-butyl (meth) acrylyl amide. N-substituted (meta) acrylamides can be used. From the viewpoint that the water content of the water-containing organic solvent used as the polymerization solvent can be set high, the monomer is preferably water-soluble. As such a water-soluble monomer (C), for example, 2-hydroxyethyl methacrylate or diacetonitrile amide can be suitably used.
  • the monomer (C) that gives the water-insoluble polymer (P) may be a single monomer or a combination of several monomers. When several monomers are used in combination, the copolymerization results As long as the resulting polymer is water-insoluble, even a monomer that gives a water-soluble polymer by homopolymerization can be used depending on the combination with other monomers.
  • vinylpyrrolidone or polyethylene glycol (meth) acrylate which gives a water-soluble polymer in homopolymerization, can be used after being copolymerized with other monomers. .
  • the water-soluble polymer (A) and the polymerizable monomer (B) having the opposite sign to the water-soluble polymer (A) are copolymerized with the monomer (C) to give the water-insoluble polymer (P).
  • the reactive polyion (P) can be obtained, but the copolymerization ratio of the monomer (B) and the Z monomer (C) is usually 1 to 20 wt%, and more preferably 2 to 15 wt% (particularly It is preferably in the range of 5 to 1 O wt%).
  • the amount of water-soluble polyion (A) that can be fixed by ionic bonding becomes insufficient, and the water-soluble polyion is insufficient.
  • one type of ion complex may be used alone or a different type of ion complex may be used as long as it is water-insoluble and soluble in a water-containing organic solvent. You may mix and use a plurality. For example, if a mixture of an ion complex having anticoagulant properties and an ion complex having antibacterial properties is used, a coating material which simultaneously exhibits anticoagulant properties and antibacterial properties can be obtained. When a mixture of different types of ion complexes is used, it is improper to mix different types of ion complexes (polyanions and polycations) with different signs of the ion complex (total charge in the ion complex).
  • all ion complexes have the same sign, as they may form soluble ion complexes. From the viewpoint of biocompatibility, it is preferable that the sign of the ion complex is "negative charge" for which the compatibility is usually considered to be good.
  • an ion complex composed of a water-insoluble polycation and a water-soluble polyione (generally negatively charged), and a water-insoluble polycation and a water-soluble polyione are used.
  • Ionic complex (negatively charged) composed of a neutral polycation is dissolved in a water-containing organic solvent, and after mixing the respective solutions, the water-containing organic solvent is evaporated. It is possible to obtain an ion complex (or a coating material) that mixes different types of ion complexes.
  • the ion complex or the coating material of the present invention can be used in a form to exhibit its own function, for example, it can be used as various medical materials by itself. As long as expression is possible, it may be used by being localized on the surface of another material. For example, when the ion complex or the coating material of the present invention is used as a medical material, it is sufficient that the complex material is localized only on the surface that comes into contact with the living body. It can be used by coating a medical material molded from metal, plastic, etc.) on the surface that comes into contact with the living body.
  • the coating method that can be used for the complex / material of the present invention is not particularly limited.
  • the material to be coated is immersed in a solution in which the ionic complex of the present invention is dissolved in a water-containing organic solvent, or the coating method is used.
  • the solution of the present invention is applied by applying the solution to the material to be coated and evaporating the water-containing organic solvent (so-called solvent casting method). It is possible to suitably coat the coating material.
  • the ion complex (coating material) of the present invention is powdered and adhered to the material to be coated, and the ion complex is swollen with a water-containing organic solvent. Thereafter, the aqueous organic solvent can be evaporated to coat the ion complex.
  • the dry complex of the present invention may be mechanically pulverized, or the solvent composition may be obtained by dissolving it in a water-containing organic solvent.
  • the temperature or changing the temperature fine particles may be precipitated (chemical pulverization) and powdered.
  • the material to be coated may be moistened with a solvent to adhere the powder.
  • the electrostatic coating method is preferred. It can be used particularly preferably.
  • the coating material of the present invention contains at least an ion complex composed of the above-mentioned water-insoluble polyion (P) and a water-soluble polyion (A).
  • the coating material may contain other additives or third components as needed (within a range that does not substantially impair the function of the ion complex).
  • Such an additive or third component examples include a component that imparts lubricity to the coating surface (such as teflon particles) and a component that imparts abrasion resistance to the coating layer (eg, metal). And a component (plasticizer, etc.) that imparts flexibility to the coating layer.
  • the ion complex or the coating material of the present invention can be used by being coated on various substrates and substrates as necessary.
  • the material, shape, surface condition, etc. of such a substrate or substrate No particular limitation is imposed on the ion complex or the coating material of the present invention as long as the material can be coated.
  • the material include a metal, a plastic, a ceramic, and a composite material.
  • the above shape include a sheet shape, a powdery or granular shape, a fiber shape, a cylindrical shape (hollow or solid; for example, a catheter shape), a net shape (for example, a stent shape), and the like.
  • Examples of the above surface state include an uneven surface (rough surface), a smooth surface, a combination thereof, and the like.
  • the ion complex or the coating material of the present invention is used as a medical material, as described above, the ion complex or the coating material is localized only on the contact surface with the living body. Or just scatter them.
  • Diacetone acrylamide (DAC AM, manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd.) 2.0 g, polyethylene glycol monomethacrylate (PME 400, average molecular weight 4,000) 0, manufactured by Nippon Yushi Co., Ltd.) 0.14 g, 75% aqueous solution of methyl chloride quaternary N, N-dimethylaminopropylacrylamide (DMA PAAQ (aq), Inc.) 0.19 g (produced by Kojin) and 0.14 g of heparin sodium (produced by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in 7.5 g of distilled water.
  • DMA PAAQ methyl chloride quaternary N, N-dimethylaminopropylacrylamide
  • a coating material (1) comprising the ion complex of the present invention.
  • the above-mentioned coating material (1) was insoluble in distilled water and insoluble in ethanol, but was soluble in hydrated ethanol.
  • the coating material (1) solution (8 wt%) was applied (approximately 1.6 ml) onto a polyurethane sheet (5 cm ⁇ 5 cm, thickness 1 mm) as a material to be coated, and the solvent was applied. Was evaporated. Due to the weight increase after the vacuum drying of the coated polyurethane sheet, the coating material
  • the coating amount of (1) was determined to be I 25 mg (coating thickness: about 50 ⁇ .
  • the coating was immersed in distilled water at 37 ° C. for 24 hours.
  • the moisture content of the coating layer was determined from the subsequent weight increase to be 36 wt%, and the coating amount was determined again from the weight measurement after vacuum drying, and the measured value was 1 No change was observed at 25 mg.
  • Diacetone acrylamide (DACAM, manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd.) 2.0 g, Polyethylene glycol monomethacrylate (PME 400 000, average molecular weight 4.0 000) 0.14 g, 75% aqueous solution of N, N-dimethylaminopropylpyranoleamide, methyl chloride quaternary (D MA PAAQ (aq), Koyo Co., Ltd.) Human) 0. 19 g and 0.28 g of heparin sodium (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in 9 g of distilled water.
  • DACAM Diacetone acrylamide
  • PME 400 000 Polyethylene glycol monomethacrylate
  • PME 400 000 Average molecular weight 4.0 000
  • D MA PAAQ methyl chloride quaternary
  • the above coating material (2) was insoluble in distilled water and insoluble in ethanol, and was soluble in hydrated ethanol.
  • 0.2 g of the coating material (2) was dissolved in 2.3 g of water-containing ethanol (water content: 33 wt%), a completely viscous solution was obtained.
  • the concentration of the coating material (2) was 8 wt%).
  • the coating material (2) solution (8 wt%) was applied (approximately 1.6 ml) on a polyurethane sheet (5: 115.111, thickness: 1111111), and the solvent was removed. Evaporated. From the weight increase after vacuum drying, the coating amount of the coating material (2) was 125 mg (coating thickness: about 50 ⁇ m). The water content of the coating layer was found to be 42 wt% from the increase in weight after immersion in distilled water at 37 ° C. for 24 hours. From the weight measurement after vacuum drying, no change was observed with the coating amount remaining at 125 mg.
  • Diacetone acrylamide (DACAM, manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd.) 2.0 g, N, N—Dimethylaminopropylacrylamide, methyl chloride quaternary 75% aqueous solution (DMA PAAQ (aq), manufactured by Kojin Co., Ltd.) 0.19 g, 0.28 g of heparin sodium and heparin sodium (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in 9 g of distilled water.
  • DMA PAAQ aq
  • the residue After sufficiently washing the residue with distilled water, the residue is thoroughly washed again with distilled water (three times with about 10 O ml), freeze-dried while keeping the water-containing state, and coated with the coating material of the present invention ( 3) 2.3 g were obtained.
  • the above-mentioned coating material (3) was insoluble in distilled water and insoluble in ethanol, but was soluble in hydrous ethanol. Coating material
  • the coating material (3) solution (8 wt%) was applied (approximately 1.6 ml) to a polyurethane sheet (5 cm 5 cm, thickness l mm), and the solvent was evaporated. From the increase in weight after vacuum drying, the coating amount of the coating material (3) was 125 mg (coating thickness).
  • the water content of the coating layer was found to be 40 wt% from the increase in weight after immersion in distilled water at 37 ° C for 24 hours. From the weight measurement after vacuum drying, no change was observed with the coating amount remaining at 125 mg.
  • Diacetone acrylamide (DACAM, manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd.) 1.6 g, N, N-dimethylaminopropyl acrylamide, methyl chloride quaternary 75% aqueous solution (DMA PAAQ ( aq), 0.19 g of Kojin Co., Ltd., and 0.20 g of heparin sodium (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in 8.5 g of distilled water.
  • DMA PAAQ aq
  • the obtained residue was sufficiently washed with distilled water (three times with about 10 O ml), and ethanol 50 ml was added to dissolve the residue, and the mixture was dried by an evaporator. After sufficiently washing the residue with distilled water, the residue is thoroughly washed again with distilled water (three times with about 10 O ml), lyophilized while keeping the water-containing state, and coated with the coating material of the present invention ( 4) 2.2 g were obtained.
  • the above coating material (4) was insoluble in distilled water and insoluble in ethanol, but soluble in aqueous ethanol.
  • Coating material (4) When 0.2 g is dissolved in 2.3 g of water-containing ethanol (water content: 18 wt%), a completely viscous and transparent viscous solution (coating material ( 4) concentration of 8 wt%).
  • the coating material (4) solution (8 wt%) was applied (approximately 1.6 ml) onto a polyurethane sheet (5 cm x 5 cm, thickness lmm), and the solvent was evaporated. I let it. From the weight increase after vacuum drying, the coating amount of the coating material (4) was 125 mg (coating thickness: about 50 urn). This was immersed in distilled water at 37 ° C for 24 hours. From the increase in weight, the water content of the coating layer was found to be 37 wt%. Further, from the weight measurement after vacuum drying the same, the amount of coating remained at 125 mg and no change was observed.
  • the above-mentioned polyurethane sheet coated with the coating material (4) was immersed in a 0.06% aqueous solution of Tolu Jimble for 1 hour and washed with water.
  • the coating material (4) was coated with the coating material (4).
  • the tinted polycarbonate sheet was stained purple. That is, it was confirmed that the free anionic group (sulfonate group) of heparin was in excess of the cation group (quaternary amine).
  • Example 4 In a polyvinyl chloride tube (inner diameter 3 mm, outer diameter 6 mm), a solution of the coating material (4) obtained in Example 4 in water-containing ethanol (water content: 18 wt%) (coating material (4 )) was circulated at a flow rate of 2 ml Z using a peristaltic pump (roller pump), and then nitrogen gas was passed through it at a flow rate of 10 m 1 to dry it. The coating material was coated on the inner surface of the tube.
  • Diacetone Acrylamide (DACAM, manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd.) 1.6 g, Sodium acrylate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.07 g And 0.2 g of Polymixin B Sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in 8.5 g of distilled water.
  • the obtained residue was sufficiently washed with distilled water (three times with about 10 O ml), dissolved in ethanol (5 O ml), and dried by an evaporator. After thoroughly washing the residue with distilled water, the residue is thoroughly washed again with distilled water (three times with about 10 O ml), freeze-dried while keeping the water-containing state, and coated with the coating material of the present invention (5). ) 2.2 g were obtained.
  • the above coating material (5) was insoluble in distilled water and insoluble in ethanol, but was soluble in aqueous ethanol.
  • Coating material (5) When 0.2 g is dissolved in 2.3 g of water-containing ethanol (water content: 18 wt%), a completely viscous solution (coating material) Material (5) at a concentration of 8 wt%).
  • the coating material (5) solution (8 wt%) was applied (about 1.6 ml) on a polyurethane sheet (5 cm ⁇ 5 cm, thickness l mm), and the solvent was evaporated. . From the weight increase after vacuum drying, the coating amount of the coating material (5) was 125 mg (coating thickness: about 50 u). The water content of the coating layer was found to be 37 wt% from the weight increase after immersion in distilled water at 37 ° C for 24 hours. From the weight measurement after vacuum drying, no change was observed with the coating amount remaining at 125 mg.
  • DHL inoculated with Escherichia coli (E. coli, ATCC 25922) was cut out from the coated polyurethane sheet of the coating material (5) obtained in Example 6 into a disk having a diameter of 1 cm.
  • the coated surface was placed on an agar plate (Difco Plate Agar) by pressing it with sterile forceps.
  • DAC AM diacetone acrylamide
  • sodium styrenesulfonate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • kanamycin 0.05 g of a semisynthetic antibiotic dibekacin sulfate manufactured by Meiji Seika Co., Ltd.
  • APS ammonium persulfate
  • TE MED N, N, ', N'-tetramethylethylene diamine
  • the coating solution is subjected to solvent casting on a polyethylene film at room temperature (25 ° C), dried at room temperature for 24 hours, and separated from the polyethylene film to remove the composition film (5 cm in size).
  • X 5 cm and a thickness of about 70 j were prepared.
  • composition film to which dibekacin was bound was prepared.
  • the composition film was insoluble in distilled water and in ethanol, but soluble in aqueous ethanol.
  • Example 8 After the coating film obtained in Example 8 was cut into a rectangle having a side of about 0.5 cm, each was placed in a large amount of physiological saline (about 1000 m 1) at room temperature. Time (30 minutes, 3 hours, 8 hours, 1 day, 3 days, 1 week, 2 weeks, and 26 days) After immersion, place on Bacillus subtilis inoculated DHL agar plate (Difco Plate Agar) The coating surface of the film was pressed down using sterile tweezers.
  • the cells are cultured at 32 to 35 ° C overnight (approximately 24 hours), and then measured in a large amount of physiological saline each time by measuring the width of the growth inhibition zone formed around the film. The effect of the immersion operation on the antibacterial activity of the film was measured.
  • a water-insoluble polyion (P) and a water-soluble polyion (A) are combined with an ion complex to form an ion.
  • an ion complex which is insoluble in water and soluble in a water-containing organic solvent is provided.
  • the coating material further includes a coating material, and a coating layer that covers at least a part of the surface of the coating material, and the coating layer is water-insoluble.
  • An ion complex comprising a polyion (P) of the formula (I) and a water-soluble polyion (A); a coating comprising an ion complex that is insoluble in water and soluble in a water-containing organic solvent. Body is provided.
  • a layer of a solution containing a water-containing organic solvent and an ion complex dissolved in the solvent is further formed on the material to be coated, and the water-containing organic solvent is evaporated to form a layer of the solution.
  • P water-insoluble poly ion
  • a coating method is provided which is insoluble in water and soluble in a water-containing organic solvent.
  • the coating method further comprises a powdery ion complex.
  • the coating material is adhered to the material to be coated, the ionic complex is swollen with a water-containing organic solvent, and the water-containing organic solvent is evaporated to form an ion-conducting material on the material to be coated.
  • a coating method that is water-soluble and soluble in a water-containing organic solvent is provided.
  • the ionic complex of the present invention comprising the water-soluble polyion (A) and the water-insoluble polyion (P) is soluble in a water-containing organic solvent, it can be coated on various substrates and substrates.
  • One ting for example, Solve Can be easily applied to a wide range of substrates and substrates (eg, medical devices) made of various materials.
  • a water-soluble polyion (A) for example, a polyanion having anticoagulant properties (eg, heparin) or a polycation having antibacterial properties (eg, polymixin B) is electrostatically converted into Various substrates, substrates (for example, medical devices) can be stably immobilized in the surface layer. Further, the coating surface comes into contact with a body fluid such as blood, thereby effectively suppressing the elution of components other than the water-soluble polyion (A) into the body fluid. It is possible to gradually release ions (A) (polyanion having anticoagulant properties and polycations having antibacterial properties) into the body fluid.
  • ions (A) polyanion having anticoagulant properties and polycations having antibacterial properties
  • the water-soluble polyion (A) is strong and forms a (poly) ion complex with the water-insoluble polyion (P). Since it is also possible to relatively suppress the elution of the conductive polyion, the function (for example, physiological activity) of the complex can be stably maintained for a long period of time.
  • the ion complex of the present invention since the ion complex of the water-soluble polyion (A) and the water-insoluble polyion (P) is formed in advance, the ion complex in the ion complex
  • the amount of the functional material (polyion (A) and Z or polyion (P); for example, a physiologically active substance) can be accurately and arbitrarily controlled.
  • the coating method of the present invention it is possible to easily coat the above-described ion complex on various substrates and the surfaces of the substrates.

Description

明 細 書 イオンコ ンプレ ッ ク ス、 コ一ティ ング体およびコーティ ング方法
技術分野
本発明は、 非水溶性で且つ含水有機溶媒に可溶という優れた特性 を有する (ポリ) イオンコ ンプレ ッ ク スに関する。 本発明のイオン コ ンプレッ クスは、 その特性を活かして、 その機能を有効に発揮さ せつつコ一ティ ングすることが従来は困難であつたところの、 種々 のイオン性物質 (例えば、 抗凝血性や抗菌性等の生理活性を有する 物質) の、 種々の基材、 基体 (例えば、 医用材料) 上へのコ—ティ ングに好適に使用可能である。 背景技術
本発明のィオンコ ンプレ ッ ク スないしコ一ティ ング材料、 該ィォ ンコ ンプレ ッ ク スのコーティ ング体、 ない しコーティ ング法は、 種 々の基材 . 基体の表面にコーティ ングする分野、 特に、 該コ ンプレ ッ クスを構成するイオン成分の機能を効果的に発揮させつつ、 優れ たコーティ ング性を有するコーティ ングを形成することが要請され る分野 (例えば、 医療用途、 電子材料、 帯電防止材料の分野等) に 、 特に制限なく適用可能であるが、 こ こでは、 先ず、 コーティ ング 性とともに、 抗凝血性を付与した態様における本発明のィォンコ ン プレッ クスに関連する背景技術について述べる。
生体以外の人工材料に血液が接触すると、 その材料表面で血液の 凝固系が活性化され凝血が起こる。 この凝血の問題は、 血液と接触 する治療、 診断機器類の開発において大きな障害になっており、 優 れた抗凝血性材料の開発が嘱望されている。 抗凝血性材料に関して は、 種々の表面構造、 表面処理法が提案されてきているが、 現在で はへパリ ン化材料が最も優れた抗凝血性を示すと考えられている。 へパリ ンは生体由来の抗凝血性物質で、 多く の硫酸基に基づく負 荷電を有するムコ多糖類である。 従来研究されてきたへパリ ン化法 を大別すると、 以下の 3つに分類される。
1 ) 単純ブレン ド法 : 樹脂中に単純にへパリ ンを混入させる方法 。 この方法により、 例えば、 エポキシ樹脂中にへパリ ンを混入させ た材料は良い抗凝血性を示すと言われているが、 ポリマ一マ ト リ ッ クスとへパリ ンの間に結合がないため、 血液中でへパリ ンが容易に 脱落し、 長時間の抗凝血性が持続できないという欠点がある。
2 ) 共有結合法 : へパリ ンの官能基を利用 して、 共有結合により へパリ ンを被コ一ティ ング材料の表面に化学的に固定化する方法。 しかしながら、 この方法により固定化されるへパリ ン量は、 最高 0 . 1 g / c m 2 程度にとどまる。 また化学反応によつてへパリ ン が変性し、 あるいはへパリ ンが被コーティ ング材料から遊離しない ために、 その抗凝血活性が不充分で、 現在のところ満足な抗凝血性 材料は得られていない。
3 ) イオン結合法 : へパリ ンの負電荷を利用 して、 正電荷を有す る材料表面に静電的にへパリ ンを固定化する方法で、 最も優れた抗 凝血性を付与する方法と言われている。
このイオン結合法には、 a ) 塩化ベンザルコニゥム ( B C ) ある いは塩化 ト リ ドデシルメチルアンモニゥム (T D M A C ) 等の 4級 アンモニゥム塩型界面活性剤を被コーティ ング材料の表面に吸着さ せて、 該材料表面に正電荷を導入する方法と ;
b ) 4級ァンモニゥム基を主鎖あるいは側鎖に有する非水溶性ポ リ カチオンを被コ一ティ ング材料の表面に被覆して該材料表面に正 電荷を導入する方法とが知られている。 上記した a ) の方法では、 水中において B C, T DMA Cの疎水 性基が被コーティ ング材料の表面側に吸着し、 親水性の 4級窒素が 外側を向いて配列するので、 材料表面に 2次元的に高密度の正電荷 を導入することができ、 へパリ ン水溶液と接触させることにより、 被コ一ティ ング材料表面にへパリ ンをィォン結合させることができ また、 T D MA C とへパリ ンのイオンコ ンプレッ クスは、 いく つ かの有機溶媒に溶解することが知られており、 該イオンコ ンプレツ クスをソルベン トキヤス ト法でコ一ティ ングすること もできる (At ha, D., et al. , Proc. Nat. Acad, of Sci. , 8 1 , 1 0 3 0 — 1 0 3 4 ( 1 9 8 4 ) ) o
しかしながら、 上記 a ) の方法により得られたへパリ ン · コーテ ィ ング材料を実際に血中で使用 した場合には、 被コ一ティ ング材料 の表面に吸着させた B Cや T D MA Cが低分子であるため、 へパリ ンとと もに血液中に溶出してしま う という欠点がある。 これらカチ オン性界面活性剤が溶出すると、 該カチオン性界面活性剤は、 溶血 や血漿タ ンパク質の凝集といった問題を引き起こす。 また、 このよ うなへパリ ン ' コーティ ング材料を使用 した場合には、 へパリ ンが 表面上だけに結合しているため、 早期にへパリ ンが流出してしま う という問題もある。
このよ う な T DMA Cの溶出を抑制するため、 T DMA C とへパ リ ンのイオンコ ンプレッ クスをコ一ティ ングした後、 ガンマ一線を 照射して T D MA Cを架橋することも提案されている (U S P. N o . 5 4 4 1 7 5 9 ) 力く、 ガンマ一線の照射が、 被コ一ティ ング材 料を劣化させるおそれがある。
他方、 上記した b ) の方法による ものと して、 Anthron (登録商 標 ; 東レ (株) 製) が良好な抗凝血性を示す材料と して知られてい る。 この材料は、 ポ リ塩化ビニルの主鎖に、 カチオンモノマーと親 水性モノ マーのラ ンダム共重合体からなる側鎖を結合したグラフ ト 共重合体を合成し、 これを予め被覆した層中にへパリ ンを吸蔵させ たもので、 血液との接触において 0. 0 1 uni t / c m 2 · m i n 以上のへパ リ ンの徐放により抗凝血性を示す (Mori, Y., et al. , T rans. Am. So Artif. Intern. Organs, 2 4 , 7 3 6 ( 1 9 7 8
) ) o
この方法により得られたへパリ ン ' コーテイ ング材料では、 へパ リ ン以外の物質の溶出は抑制されるカ^ 予め非水溶性ポリカチオン をソルベン トキャス ト法などにより材料表面に被覆し、 溶媒を蒸発 させた後、 高濃度のへパ リ ン水溶液に長時間浸漬してへパリ ンとの コ ンプレッ クス形成をさせる必要があった。 このような工程は、 手 間と時間を要するのみならず、 高価なへパ リ ンを過剰に使用 しなけ ればならないという問題がある。
また、 本発明者らは、 重合性官能基及び炭素数 1 0以上 3 0未満 の炭化水素鎖を有する 4級アンモニゥム塩モノマーの重合体とへパ リ ンのイオン対が、 血液と接触する表面に吸着していることを特徴 とするへパリ ン化材料を開示 (特願平 6 — 1 6 2 1 2 0、 特開平 7 — 2 6 5 4 0 5 ) している。 この場合、 カチオン性界面活性剤を重 合することによりその溶出を防止できる。 しかしながら、 T DMA C と同様に、 カチオンモノ マーとへパリ ンのイオン対は有機溶媒に 可溶であるが、 カチオンモノマーを重合したポリ カチオンとへパリ ンのイオンコ ンプレツ クスはいかなる溶媒にも不溶となり、 ソルべ ン トキヤ ス ト法によるコーティ ングは不可能であった。
本発明の目的は、 上記した従来技術の欠点を解消したイオ ンコ ン プレッ クスを提供するこ とにある。
本発明の他の目的は、 非水溶性で且つ含水有機溶媒に可溶なィォ ンコ ンプレ ツ ク スを提供する こ とにある。
本発明の更に他の目的は、 種々のイオン性物質 (例えば、 抗凝血 性や抗菌性等の生理活性を有する物質) のコ一ティ ング (例えば、 医用材料のコーティ ング) に好適に使用可能なコーティ ング材料、 該コ一ティ ング材料のコーティ ング体ないしコ一ティ ング方法を提 供することにある。
発明の開示
本発明者は鋭意研究の結果、 非水溶性のポリ イオン ( P ) と、 水 溶性のポ リ イオ ン (A ) とからなるイオンコ ンプレ ッ ク スであって ; 非水溶性で、 しかも含水有機溶媒に可溶なイオンコ ンプレ ッ ク ス を見出した。
本発明者は更に研究を続けた結果、 上記特性を有するィオンコ ン プレッ クスが、 種々のィォン性物質のコーティ ング材料と して優れ た特性を有し、 上記した従来の問題点解消に極めて効果的なことを 見 した。
本発明のイオンコ ンプレツ クスは上記知見に基づく ものであり、 より詳しく は、 非水溶性のポリ イオン ( P ) と、 水溶性のポリィォ ン (A ) とからなるイオ ンコ ンプレ ッ ク スであって ; 非水溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶なものである。
本発明によれば、 更に、 被コーティ ング材料と、 該被コ一ティ ン グ材料表面の少なく と も一部を覆う コ一ティ ング層とを含み、 且つ 該コーティ ング層が、 非水溶性のポ リ イオン ( P ) と、 水溶性のポ リ イオン ( A ) とからなるイオンコ ンプレ ッ ク スであって ; 非水溶 性で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるイオ ンコ ンプレ ッ ク スを含む コ一ティ ング体が提供される。
本発明によれば、 更に、 被コ一ティ ング材料上に、 含水有機溶媒 と、 該溶媒中に溶解されたイオンコ ンプレッ クスとを含む溶液の層 を形成し、 該含水有機溶媒を蒸発させて前記被コーティ ング材料上 にイオンコ ンプレツ クスを含むコ一ティ ング層を形成するコーティ ング方法であつて ; 前記ィオンコ ンプレッ クスが、 非水溶性のポ リ イオン ( P ) と、 水溶性のポ リ イオ ン ( A ) とからなり ; 非水溶性 で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるコ一ティ ング方法が提供される o
本発明によれば、 更に、 粉体状のイオ ンコ ンプレ ッ ク スを含むコ —ティ ング材料を被コ一ティ ング材料に付着させ、 該イオンコ ンプ レッ クスを含水有機溶媒で膨潤させ、 該含水有機溶媒を蒸発させて 、 前記被コ一ティ ング材料上にイオンコ ンプレッ クスを含むコーテ ィ ング層を形成するコ一ティ ング方法であって ; 前記イオンコ ンプ レッ クスが、 非水溶性のポリ イオン ( P) と、 水溶性のポリ イオン ( A) とからなり ; 非水溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるコ 一ティ ング方法が提供される。
一般に、 ポリ カチオンとポリ アニォンとからなる高分子電解質間 複合体 (通常、 (ポリ) イオンコ ンプレッ クス、 またはポリエレク トロライ ト コ ンプレッ クス (polyelectrolyte complex ) と称され る) は、 その強力な分子間相互作用によって、 いかなる溶媒にも不 溶性の凝集体を形成することが知られている (E. Tsuchida and K. Abe, "Interaction between Macromolecules in Solution and In termacromolecular Complexes", Spr i nger-Ver 1 ag, 1 9 8 2 ) 0 したがって、 従来より、 このようなイオンコンプレッ クスを溶媒 を用いてコーティ ングすることは事実上不可能であり、 このため、 従来のイオンコ ンプレツ クスを実用的に用いることには、 種々の困 難性が伴っていた。 例えば、 上記した抗凝血性材料たる Anthron ( 登録商標) に代表される従来のへパリ ン化材料の製造においては、 有機溶媒を用いてポ リ カチオ ンをソルベン トキヤス ト法等で被コ一 ティ ング材料表面に被覆する工程と、 ポ リ ア二オンであるへパリ ン を水溶液の状態で、 該ポ リ カチオンが被覆固定化された被コーティ ング材料表面に吸着させる工程とを分離せざるを得なかった。
これに対して、 水溶性ポ リ イ オ ン (A ) と非水溶性のポリ イオ ン ( P ) とからなる本発明のィオ ン コ ンプレ ッ ク スは非水溶性であつ て、 しかも含水有機溶媒に可溶という特性を有するため、 種々の基 材、 基体上へのコーテ ィ ング (例えば、 ソルベン トキャスティ ング ) が容易にでき、 種々の素材からなる広範な基材、 基体 (例えば、 医療用具) 表面に適用できる。
加えて、 本発明のイオンコ ンプレッ クスを利用することにより、 従来のコーティ ング材料 (例えば、 へパリ ン化材料) における問題 点が解決される。 すなわち、 水溶性ポリ イオ ン (A ) 、 例えば抗凝 血性を有するポ リ ア二オ ン (例えばへパ リ ン) や抗菌性を有するポ リ カチオン (例えばポリ ミ キシン B ) を静電的に、 種々の基材、 基 体の表面層中に安定に固定化するこ とが可能となる。
更には、 該コ—ティ ング表面が、 水性の流体 (例えば、 血液等の 体液) と接触するこ とによ って、 (水溶性ポリ イオ ン (A ) 以外の 成分の体液への溶出を効果的に抑制しつつ) 該水溶性ポリ イオ ン ( A ) (例えば、 抗凝血性を有するポ リ ア二オンや抗菌性を有するポ リ カチオン) を徐々に該水性の流体中に遊離させることが可能とな る。
加えて、 本発明のイオンコ ンプレッ クスにおいては、 水溶性のポ リ イオン ( A ) 力く、 非水溶性のポ リ イオン ( P ) と (ポ リ) イオン コ ンプレツ クスを形成しているため、 該イオンコ ンプレツ クスから の水溶性ポ リ イオ ンの溶出を比較的に抑制しつつ、 長期間安定に該 コ ンプレ ッ ク スが有する機能 (例えば、 生理活性) を持続させるこ と も可能となる。
また、 本発明のイオンコ ンプレッ クスにおいては、 水溶性ポリ イ オン ( A ) と非水溶性のポ リ イオン ( P ) とのイオンコ ンプレッ ク スが予め形成されているため、 該イオンコ ンプレツ クス中の機能性 材料 (ポリ イオ ン ( A ) および/又はポリ イオン ( P ) ; 例えば、 生理活性物質) の量を正確にかつ任意に制御できる。
本発明において、 水溶性のポリ イオン (例えば、 へパリ ンあるい はァ ミ ノ グリ コ シ ド抗生物質等の生理活性を有するポリ イオン) と のポリ イオ ンコ ンプレ ッ ク スの特徴は、 非水溶性、 有機溶媒不溶性 で且つ含水有機溶媒に可溶性なこ とである。 これに対して、 例えば 、 特許第 2 1 3 1 8 3 8号におけるへパリ ンとのイオンコ ンプレツ クスの特徴は、 非水溶性で且つ有機溶媒可溶性であることである。 このよ う な非水溶性のポ リ イ オ ンとのポ リ イオ ンコ ンプレ ッ ク スの 性質の差異に基づき、 本発明のポリ イオンコ ンプレッ クスからは、 後述するように、 水溶性のポリ イオン (例えば、 へパリ ン等の生理 活性物質) が除放化される。 他方、 特許第 2 1 3 1 8 3 8号記載の ポ リ イオンコ ンプレッ クスの場合には、 該ポ リ イオンコ ンプレッ ク スからのへパリ ンの溶出が極力、 抑制されることが特徴とされてい る。
例えば、 生理活性を有するポリ イオンを 1 成分と して構成される ポ リ イオ ンコ ンプレ ッ ク スを用いて、 例えば抗血栓性材料あるいは 抗菌性材料を設計する場合には、 該ポリ イオ ンコ ンプレ ッ ク スから 生理活性を有するポ リ イオンが血液等の体液中に徐放化することが 、 該ポリ イオンコ ンプレッ クスの機能発現にとつて最も重要な因子 であると考えられる。
例えば、 典型的な抗凝固剤であるポリ ア二オンのへパリ ンの作用 は、 血液中の抗 トロ ンビン Ι Π とコ ンプレッ クスを形成し各種の血 液凝固因子 (セ リ ンプロテアーゼ) の阻害を促進し抗凝固活性を発 現すると考えられていて、 血液中に溶解してはじめて強力な抗凝固 作用が発現するポ リ ア二オンである (例えば 「化学の領域一ムコ多 糖の構造と機能」 増刊 8 3号、 1 9 6 8 を参照) 。
一方、 抗菌作用を有するポ リ カチオンのア ミ ノ グリ コシ ド抗生物 質の作用は、 塩基性基を有するア ミ ノ グリ コ シ ド抗生物質が酸性を 有する細菌の細胞膜とイオン結合した後、 細胞内に取り込まれ、 リ ポソ一ムと結合した結果、 タ ンパク質合成の阻害、 細胞膜への障害 および D N A複製阻害などによって発現する ものと考えられていて 、 へパ リ ンの場合と同様、 血液等の体液中に溶解して、 はじめて強 力な抗菌作用を発現する (例えば、 現代化学、 増刊 9号、 「抗生物 質研究の最先端」 、 東京化学同人発行、 1 9 8 7 を参照) 。
上述したように、 へパリ ン、 抗生物質等のポリ イォンの生理活性 作用は、 該ポ リ イオンが血中あるいは体液中に溶解してはじめて発 現される ものであり、 如何にして該生理活性物質を制御したかたち で徐放化するこ とができるかが、 このような材料設計の最も重要な ボイ ン トである。
本発明におけるポリ イオ ンコ ンプレ ッ ク スから水溶性でかつ生理 活性を有するポリ イオン ( A ) を、 制御された過程で血液中あるい は体液中に徐放化させるためには、 ポ リ イオン ( A ) を比較的、 弱 い結合によって非水溶性ポ リ イオン ( P ) に結合させることが好ま しい。 即ち、 ポ リ イオン (A ) のイオン性基のすべてが非水溶性ポ リ イオ ン ( P ) のイオン性基と結合対を形成することなく ポリ ィォ ン (A ) の一部のイオン性基が結合対を形成せずフ リ ーの状態で残 存することが好ま しい。
上記したようにポ リ イオ ン ( A ) のイオ ン性基の一部が結合対を 形成せずに f r e eで残存している本発明のポ リ イオンコ ンプレッ クス の特徴は、 該ポ リ イオンコ ンプレッ クスは水および有機溶媒 (例え ばエタノール) には不溶であるが含水有機溶媒には可溶であるとい う現象によって説明される。 即ち、 ポ リ イオン (A ) のイオン性基 の中でポリ イオン ( p ) のイオン性基と結合対を形成している部分 は有機溶媒 (例えばエタノ ール) に可溶であり、 ポ リ イオン (A ) の f reeのィオン性基を有する部分は水に可溶であるため該ポリ ィォ ンコ ンプレ ッ ク ス中に共存する結合対形成部分とフ リ ーの部分を同 時に溶解するためには水と有機溶媒の混合体である含水有機溶媒が 必要となる。
一方、 該ポ リ イオンコ ンプレッ クスが有機溶媒 (例えばエタノー ル) などに溶解する場合には、 ポ リ イオン ( A ) のイオン性基がほ とんどポリ イオン ( P ) のイオン性基と結合対を形成していて、 生 理活性を有するポリ イオ ン ( A ) は血液中あるいは体液中に実質的 に溶出せずに該ポリ イオンコ ンプレッ クスの生理活性機能の発現は 非常に低レベルにとどまる ものと考えられる。 発明を実施するための最良の形態
以下、 必要に応じて図面を参照しつつ、 本発明を詳細に説明する 。 以下の記載において量比を表す 「部」 および 「%」 は、 特に断ら ない限り重量基準とする。
(イオンコ ンプレ ッ ク ス)
本発明のイオ ンコ ンプレ ッ ク スは、 非水溶性のポ リ イオン ( P ) と、 水溶性のポ リ イオ ン ( A ) とからなり、 非水溶性で、 且つ含水 有機溶媒に可溶なイオ ンコ ンプレ ッ ク スである。
本発明において、 該 「イオンコ ンプレッ クス」 が形成されている ことは、 例えば、 以下のようにして確認することができる。 なお、 こ こで用いる存在ないし溶解 (不溶) の確認に用いる条件は、 あく までこれらの確認のみに使用される ものであり、 本発明の他の部分 (例えば、 ポ リ イオン、 イオンコ ンプレッ クスの製造、 使用等の条 件) を何ら制限しない。 下記の存在ない し溶解 (不溶) の確認にお いては、 特に断らない限り、 p H = 7 の中性状態で行う ものとする o
< イオ ンコ ンプレ ツ ク ス存在の確認〉
イオンコ ンプレッ クスの存在は、 試験対象物を、 大過剰の蒸留水 に浸漬した際には実質的に溶解せず、 且つ、 2 M (モル/リ ツ トル ) の濃度の N a C 1 水溶液に浸漬した際には、 (該コ ンプレ ッ ク ス を構成している水溶性成分が) 溶解することで確認できる。
これに対して、 単なる (イオンコ ンプレッ クスでない) ポ リ ア二 オン、 ポリ カチオン、 ないしポ リ両性イオンは、 蒸留水、 上記 N a C 1 水溶液のいずれにも溶解するか (水溶性の場合) 、 あるいは蒸 留水、 上記 N a C 1 水溶液のいずれにも溶解しないか (非水溶性の 場合) の、 いずれかである。 なお、 (イオンコ ンプレッ クスを形成 していない) 非水溶性のポリ イオンと、 水溶性のポリ イオンとの単 なる混合物の場合には、 上記した蒸留水、 および上記 N a C l 水溶 液のいずれにも溶解する。
<蒸留水へ溶解しないことの確認 >
試験対象物 (例えば、 イオ ンコ ンプレ ッ ク ス) 力く、 蒸留水に溶解 しないことは、 例えば、 以下のようにして確認することができる。 すなわち、 試験対象物約 1 g (重量 =W, g とする) を枰り取り 、 2 5 °Cで、 約 1 リ ツ トルの蒸留水に浸漬して、 2 4 時間そのまま 放置した後、 4 0 で 2 4 時間 0. 1 torrの真空乾燥機中で乾燥す る。 乾燥後の試験対象物の重量を W2 gと したとき、 (W, - W2 ) ノ W, の値が 0. 1 以下であった際に、 本発明においては 「蒸留 水に溶解しない」 と判定する。 このような (W, — W2 ) /W , の 値は、 0. 0 5以下 (更には 0. 0 1 以下) であることが好ま しい 本発明のイオ ンコ ンプレ ッ ク ス力く 「非水溶性である」 こと も、 上 記のように 「蒸留水に溶解しない」 こ とで、 確認することが可能で ある。
< N a C 1 水溶液へ溶解するこ との確認〉
試験対象物 (例えば、 イ オ ンコ ンプレ ッ ク ス) が、 N a C 1 水溶 液に溶解することは、 例えば、 以下のようにして確認することがで さ 。
すなわち、 試験対象物約 1 g (重量 =W3 gとする) を枰り取り 、 5 °Cで、 約 1 リ ツ トルの 2 Mの濃度の N a C 1 水溶液に浸漬し て、 4 8 時間そのまま放置した後、 蒸留水で洗浄し、 4 0 で 2 4 時間、 0. 1 torrの真空乾燥機中で乾燥する。 乾燥後の試験対象物 の重量を W4 g と したとき、 (W3 - W4 ) ZW3 の値が 0. 0 1 以上であった際に、 本発明においては 「 N a C 1 水溶液に溶解する 」 と判定する。 このよ う な ( W 3 — W 4 ) ノ W 3 の値は、 0. 0 2 以上 (更には 0. 0 5以上) であることが好ま しい。
<有機溶媒へ実質的に溶解しないこ との確認〉
本発明のポリ イオンコ ンプレッ クスがエタノ ール、 DM S O、 T H F等の有機溶媒 (好ま し く はエタノ ール) に実質的に溶解しない ことの確認は、 以下の方法によって行う こ とができる。
すなわち、 試験対象物 (例えばポ リ イオ ンコ ンプレ ッ ク ス) 1 g (重量 =W7 gとする) を秤り取り、 2 5 °Cで約 1 0 0 m l の有機 溶媒に浸漬して、 2 4 時間そのまま放置した後、 4 0 °Cで 2 4時間 0. 1 torrの真空乾燥機中で乾燥する。 乾燥後の試験対象物の重量 を W8 g と したとき、 (w 7 - W8 ) /W7 の値が 0. 1 以下であ つた際に、 本発明においては 「有機溶媒に溶解しない」 と判定する 。 このような (W7 - W8 ) /W7 の値は 0. 0 8以下、 更には 0 . 0 5以下 (特に 0. 0 3以下) であるこ とが好ま しい。
<含水有機溶媒へ溶解するこ との確認〉
試験対象物 (例えば、 イオンコ ンプレ ッ ク ス) 力く、 含水有機溶媒 に溶解するこ とは、 例えば、 以下のように して確認することができ る。
すなわち、 試験対象物約 1 g (重量 =W5 gとする) を秤り取り 、 2 5 °Cで、 約 1 リ ツ トルの含水エタ ノ ール (エタ ノ ール 8 2 %、 蒸留水 1 8 %の混合液体) に浸漬して 4 8 時間そのまま放置した後 、 蒸留水で洗浄し、 4 0 ¾で 2 4 時間、 0. 1 torrの真空乾燥機中 で乾燥する。 乾燥後の試験対象物の重量を W6 gと したとき、 (W -We ) /W5 の値が 0 . 3以上であった際に、 本発明において は 「含水有機溶媒に溶解する」 と判定する。 このよ う な (W5 — W ) /Ws の値は、 0. 5以上 (更には 0. 8以上) であること力く 好ま しい。
(非水溶性ポリ イオ ン)
本発明において使用される非水溶性ポ リ イオン ( P ) は、 1 分子 内に少なく と も 2個以上のイオ ン性基を有する分子である。 該ポ リ イオ ンは、 その電気的ないし立体的特性等に基づき、 一定の条件を 満たす他の水溶性ポ リ イオン (例えば、 分子全体と して、 該非水溶 性ポリ イォンと反対符号の電荷を有する水溶性ポリ イオ ン) と安定 なイオンコ ンプレ ッ ク スを形成する。 本発明においては、 非水溶性 のポ リ イオン ( P ) は、 水溶性のポ リ イオン ( A ) と と もに、 非水 溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶なイオンコ ンプレツ ク スを形成す ることが可能である限り、 特に制限なく使用することが可能である 該非水溶性のポ リ イオ ン ( P ) の水 (蒸留水) に対する溶解度は 、 3 7 °Cにおいて (該ポ リ イオンと水との合計重量を 1 0 0 %と し て) 1 %以下、 更には 0. 1 %以下 (特に 0. 0 1 %以下) である ことが好ま しい。
この非水溶性ポリ イオ ン ( P) の分子量は特に制限されないが、 ゲル浸透ク ロマ トグラフィ ー (G P C) による重量平均分子量 (M w) で 1万〜 1 0 0万、 更には 2万〜 6 0万 (特に 3万〜 3 0万) の範囲であるこ とが好ま しい。 本明細書において用いる 「G P C」 による Mw測定では、 溶媒に 1 O mMの L i B rを含有するジメチ ルホルムア ミ ド (DM F) を使用 し、 分子量の基準物質と して標準 ポ リエチレングリ コール ( P E G) を用いる。
分子量 Mwが 1万未満では、 水溶性のポ リ イオン (A) とのィォ ンコ ンプレ ッ ク ス形成が不充分となり、 他方、 分子量 Mwが 1 0 0 万を超えると、 イオンコ ンプレッ クスの含水有機溶媒に対する溶解 性が低下し、 溶媒コーティ ングを困難とする傾向が強まる。
上述したように、 B Cや T DMA Cとへパリ ンとの組み合わせの ように、 モノ カチオンとポリ ア二オンのコ ンプレッ クスでは有機溶 媒に可溶性となる ものが知られているが、 非水溶性のポリ イオンと 、 水溶性のポ リ イオンとからなる従来のイオンコ ンプレッ クスは、 いかなる溶媒にも不溶であった。 これに対して、 本発明のイオンコ ンプレッ クスは、 上述したよう に、 非水溶性で、 しかも含水有機溶 媒に可溶という重要な特徴を有する。
(非水溶性のポリ イォンの合成法の一態様)
本発明において、 非水溶性のポ リ イオン ( P) は、 水溶性のポ リ イ オ ン (A) と、 非水溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶なイオ ンコ ンプレ ッ ク スを形成可能である限り、 特に制限されないが、 以下に 述べる方法で合成したものが該非水溶性のポリ イオン ( P) と して 好適に使用可能である。 すなわち、 含水有機溶媒中において、 溶解している水溶性のポ リ イオン (A) の存在下、 該ポ リ イオンと反対符号の荷電を有する重 合性モノ マ一 ( B ) と、 非水溶性ポ リマー ( P ) を与えるモノ マ一 ( C ) との共重合によ って得られるポ リ イオンが好適に使用可能で あ 。
本発明者らの検討によれば、 モノ マー (B) とモノ マー ( C) の ラ ンダム共重合体を予め合成し、 これと (A) を混合して形成させ たイオンコ ンプレッ クスは、 従来のイオンコ ンプレッ クスと同様に 、 いかなる溶媒にも不溶となってしま う。 これに対して、 本発明者 らの検討によれば、 含水有機溶媒中において、 溶解している水溶性 のポ リ イオン (A) の共存下、 該ポ リ イオンと反対符号の荷電を有 する重合性モノ マー (B ) と、 非水溶性ポリマー (P) を与えるモ ノマ一 (C) とを共重合させると、 得られたイオンコ ンプレッ クス は、 含水有機溶媒に可溶性のものであった。
本発明者らの知見によれば、 上記した本発明の一態様の重合条件 では、 重合性モノ マー ( B ) と非水溶性ポリ マ一 ( P ) を与えるモ ノマー ( C) との共重合系に、 モノマー (B) と反対符号のポリ イ オン (A ) が共存することによって、 ポ リ イオン (A ) の近傍にモ ノ マー ( B ) が不均一に濃縮された状態で共重合反応が進行する。 この時、 ポ リ イオン (A) とモノ マー ( B) の混合物は低塩濃度 ( N a C 1 0. 1 M以下) の水にも溶解するこ とから、 1対 1 の強 固なイオン対を形成しておらず、 ポリ イオン (A) とモノマ一 ( B ) のイオン対を単離するこ とは困難である。 しかし、 モノ マ一 (B ) が重合することによってポ リ イオンとなると、 ポリ ア二オン一ポ リ カチオン間の強固なイオン対が形成される。 このようにして得ら れる共重合体はモノ マ一 ( B ) とモノ マー ( C) とが統計的にラ ン ダムに配列したラ ンダム共重合体とはならず、 モノ マ一 ( B ) がポ リ イオン ( A ) によって濃縮されたブロ ッ ク と、 主にモノマー ( C ) のみからなるプロ ッ ク とが連結したプロ ッ ク共重合体が得られる ものと推定される。
本発明者らの知見によれば、 上記で得られた非水溶性ポ リ マー中 のモノマー ( B ) に富むブロ ッ クは、 ポリ イオン ( A ) とイオンコ ンプレッ クスを形成している力く、 その両側に主にモノマー ( C) の みからなるブロ ッ クが連結しているため、 これが障害となつて別の ポリ イオン (A) /モノマー (B) カヽらなるイオンコ ンプレッ クス 部分との凝集が抑制されると推定される。 すなわち、 モノ マー (B ) に富むブロ ッ ク と、 ポ リ イオ ン ( A ) とのイオンコ ンプレ ッ ク ス 部分とが、 主にモノマー ( C ) のみからなるブロ ッ クによって隔離 される こ とによ って、 モノ マー (B) とモノ マ一 (C) とからなる ポ リ イオン ( P) と、 水溶性のポ リ イオン (A) とのイオンコ ンプ レッ クスが、 含水有機溶媒に可溶性となる ものと推定される。
(含水有機溶媒)
本発明における 「含水有機溶媒」 を構成する有機溶媒と しては、 水と相溶性を有する (compatible) 有機溶媒を特に制限なく使用す るこ とが可能である。 特に、 溶媒を蒸発させる際、 溶媒組成が変化 しても相分離を起こさない点からは、 該有機溶媒と して、 水と任意 の割合で溶解する ものが特に好適に使用可能である。
このような有機溶媒と しては、 例えば、 エタノ ール、 メ タノ ール 、 イ ソプロ ノくノ ール等のアルコール類 ; アセ ト ン、 メ チルェチルケ ト ン等のケ ト ン類 ; テ ト ラ ヒ ドロ フラ ン (T H F ) 、 ァセ トニ ト リ ル、 ジメ チルホルムア ミ ド ( D M F ) 、 ジメ チルスルホキシ ド ( D M S 0) 等が使用可能である。
本発明においては、 含水有機溶媒を、 例えば、 イオンコ ンプレツ クスからなる生理活性材料のコ一ティ ング溶媒と して、 あるいは非 水溶性ポリ イオ ン ( P ) の重合溶媒と して使用する可能性があるが 、 両者の組成は必ずしも同一でなく と もよい。
(コーティ ング溶媒)
含水有機溶媒をコーティ ング溶媒と して使用する場合には、 被コ 一ティ ング材料に応じて、 該有機溶媒の種類を適宜選定すればよい 。 被コーティ ング材料を実質的に溶解しない溶媒を選定するこ とに より、 被コーティ ング材料の変質、 変形を避けるこ とができる。 他 方、 被コーティ ング材料を (ある程度) 溶解する溶媒を選定するこ とにより、 コーティ ング材料と被コーティ ング材料の接着性を向上 させることが可能となる。
含水有機溶媒の含水率は、 イオ ンコ ンプレ ッ ク スからなるコ一テ イ ング材料を溶解する範囲で適宜設定することが可能であるが、 コ —ティ ング後に蒸発させる際、 溶媒組成が変化してイオンコンプレ ッ クスが析出することを避けるため、 含水率は低い方が好ま しい。 より具体的には、 含水率は、 (水と、 有機溶媒との合計重量を 1 0 0 %と して) 通常は 5〜 6 0 w t , 更には 5〜4 0 w t % (特に 5〜 2 0 w t ) であるこ とが好ま しい。
本発明において、 含水有機溶媒は強電解質中性塩を含んでいても 良いが、 その含有量はできるだけ少ないことが好ま しい。 より具体 的には、 (含水有機溶媒と、 強電解質中性塩との合計重量を 1 0 0 %と して) 通常 5 w t %以下、 更には l w t %以下 (特に 0 . l w t %以下) であることが好ま しい。 強電解質中性塩の含有量が 5 w t %を超えると、 イオンコ ンプレッ クスが相分離して析出したり、 静電的に結合しているイオ ンコ ンプレ ッ ク スを解離させる傾向が強 まるため、 ポリ イオ ン ( P ) または ( A ) の固定化が不安定となる 傾向が強まる。
(重合溶媒) 含水有機溶媒を非水溶性ポ リ イオ ン ( P ) の重合溶媒と して使用 する場合には、 水溶性のポ リ イオ ン ( A ) を溶解した状態で重合を 行うため、 該水溶性ポリ イオ ン (A) の溶解度、 濃度によって含水 有機溶媒の組成を適宜選定すればよい。 含水有機溶媒の含水率が高 く なると、 水溶性ポ リ イオン (A) の溶解度が高く なるため、 水溶 性ポリ イオン (A) を高濃度で共存させて重合反応を行う ことが可 能となる。 他方、 このような場合には、 生成するイオンコンプレツ クスの溶解度が低く なり、 重合反応が不均一系となって生成する重 合体の分子量が小さ く なり、 また分子量分布が広いものとなる傾向 が強まるため、 製膜性の良好なコーティ ング材料が得られ難く なる 傾向がある。 従って、 含水有機溶媒を非水溶性ポリ イオン ( P ) の 重合溶媒と して使用する場合の含水率は、 通常 1 0〜 8 O w t %、 更には 4 0〜 7 0 w t % (特に 5 0〜 6 5 w t %) の範囲であるこ とが好ま しい。
(水溶性ポリ イオン)
本発明における水溶性のポ リ イオ ン (A) は、 1 分子内に少なく と も 2個以上のイオン性基を有する分子である。 本発明においては 、 水溶性のポリ イオ ン (A) は、 上述した非水溶性のポリイオ ン ( P ) と、 非水溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶なイオ ンコ ンプレ ツ クスを形成可能である限り、 特に制限なく使用するこ とが可能であ る。
該水溶性のポリ イオン (A) の水 (蒸留水) に対する溶解度は、 3 7 °Cにおいて (該ポリ イオンと水との合計重量を 1 0 0 %と して ) 1 %以上、 更には 5 %以上 (特に 1 0 %以上) であることが好ま しい。
この水溶性ポ リ イオン (A) の分子量は特に制限されないが、 G P Cによる重量平均分子量 (Mw) で 2 0 0 〜 1 0 0 0万、 更には 1 0 0 0 〜 1 0 0万 (特に 1 万〜 1 0万) の範囲であることが好ま しい。
水溶性ポ リ イオン ( A ) と しては、 水溶性である限り、 例えば、 ポ リ ア二オン (分子全体と してマイナスの電荷を有するものをいう 、 以下同様) 、 ポ リ カチオ ン (分子全体と してプラ スの電荷を有す る ものをいう、 以下同様) 、 ないし両性電解質のいずれであっても よ く 、 また、 合成物、 半合成物、 天然物のいずれであっても、 特に 制限なく用いることができる。 本発明のイオンコ ンプレッ クスに生 理活性を付与する場合、 前述した非水溶性のポリ イオン ( P ) と、 この水溶性のポリイオン ( A ) との少なく とも一方に生理活性を有 するものを用いることが好ま しいが、 より高い生理活性を発現し易 い点からは、 水溶性のポリ イオン (A ) と して、 生理活性を有する ものを用いることが好ま しい。
水溶性のポリ イオン (A ) が有するこ とが可能な生理活性は、 特 に制限されない。 例えば、 抗凝血性、 抗菌性、 細胞増殖性、 抗腫瘍 性等が挙げられる。
(生理活性を有するポリ ア二オン)
生理活性を有するポリ ア二オンと しては、 例えば、 抗凝血性を有 するものと して、 特開平 8 — 1 9 1 8 8 8 に開示されるアク リル酸 と 2 —ァク リルァ ミ ドー 2 —メ チルプロパンスルホン酸の共重合体 ゃデキス 卜 ラ ンサルフ エ ー 卜等の各種硫酸化多糖類等が挙げられる 。 抗凝血性を有するポリ ア二オンと しては、 天然ムコ多糖類のへパ リ ンが特に好ま しく使用可能である。
生理活性と して抗菌性を有するポ リ ア二オンと しては、 ベニシ リ N、 セフ ァ ロスポリ ン C、 セフ アバシ ン等の酸性基を複数個有す る抗生物質を例示できる。 その他の生理活性を有するポリ ア二オ ン と して、 D N A、 R N A等の核酸類、 アルギン酸、 ヒアルロ ン酸等 の酸性多糖類、 コラーゲン、 アルブミ ン等の酸性タ ンパク質を挙げ ることができる。
(生理活性を有するポ リ カチオ ン)
生理活性を有するポ リ カチオンと しては、 カナマイ シ ン、 ゲンタ マイ シ ン、 ネオマイ シ ン等のア ミ ノ グリ コシ ド抗生物質、 塩酸ク ロ ルへキシジン (ヒ ビテン) 、 ポ リ ミ キシン B等の力チォン性有機系 抗菌剤、 キ トサン等の塩基性多糖類を挙げるこ とができる。
(重合性の力チオンまたはァニオンモノマー)
水溶性のポリ イオン (A ) と反対符号の荷電を有する重合性モノ マー ( B ) と しては、 重合性官能基および水溶性ポリ イオン (A ) とイオン対を形成しう る基を有し、 且つ、 含水有機溶媒に可溶性の モノ マーである限り、 特に制限なく使用できるが、 立体障害の小さ な水溶性モノマーであることが望ま しい。 該重合性官能基と しては 、 例えば、 ビニル基、 (メ タ) アク リル基、 (メ タ) アク リルア ミ ド基等が挙げられる。 水溶性ポ リ イオン (A ) とイオン対を形成し う る基と しては、 例えば、 陽イオン性基 (例えば 1 、 2、 3 または 4級窒素基等) 、 または陰イオ ン性基 (例えばカルボキシル基、 ス ルホン酸基、 リ ン酸基等) 等が挙げられる。
重合性カチォンモノ マーと しては、 例えば、 特開平 7 — 2 6 5 4 0 5 に開示したような長鎖アルキル基を有する重合性陽ィォン界面 活性剤も使用できるが、 重合性の点からは、 このような立体障害の 大きな基を有するカチオ ンモノ マーより も、 より立体障害の小さい カチオンモノマーが好適に使用可能である。 このような立体障害の 小さいカチオンモノマーと しては、 例えば、 ジメ チルア ミ ノエチル
(メ タ) ァク リ レー ト及びその 4級化物、 ジメチルァ ミ ノプロ ピル
(メ タ) アク リルア ミ ド及びその 4級化物、 ビニルピリ ジ ン及びそ の 4級化物、 等の水溶性カチオンモノマーが好ま しく使用可能であ る。 他方、 重合性ァニォンモノマーと しては、 (メ タ) ァク リル酸 、 ィ タ コ ン酸、 (無水) マ レイ ン酸、 ビニルスルホ ン酸、 スチ レ ン スルホン酸等を例示することができる。
重合性モノ マーと水溶性ポリ イオン ( A ) との量比は、 良好な生 体適合性が得られやすい点からは、 ァニォン性基とカチォン性基が 等モルであるか、 あるいはァニオン性基が過剰となることが好ま し い。 より具体的には、 モル比で [ァニオン性基] / [カチオン性基 ] = 1〜3の範囲、 更には 1 . 1〜 2の範囲であることが好ま しい 。 [ァニオ ン性基] / [カチオ ン性基] の量比が 1 未満では、 得ら れるコ一ティ ング材料がカチオン性となって、 生体適合性が低下す る傾向が強まる。 他方、 該量比が 3 を超えると、 得られるコーティ ング材料の含水有機溶媒に対する溶解度が低下する傾向が強まる。 (非水溶性ポ リマー ( P ) を与えるモノ マー)
非水溶性ポリマー ( P ) を与えるモノ マ一 ( C ) は、 含水有機溶 媒に可溶性のモノマーであって、 その重合体が含水有機溶媒に可溶 で、 且つ非水溶性となるものであれば、 特に制限なく使用できる。
このようなモノ マー ( C ) と しては、 例えば、 ェチル (メ タ) ァ ク リ レー 卜等の (メ タ) アク リル酸エステル類や t 一ブチル (メ タ ) アク リルア ミ ド等の N—置換 (メ タ) アク リルア ミ ド類等が使用 できる。 重合溶媒と して使用する含水有機溶媒の含水率を高く設定 できる点からは、 該モノ マーは水溶性であることが好ま しい。 この ような水溶性のモノマー ( C ) と しては、 例えば、 2 —ヒ ドロキシ ェチルメ タク リ レ一 卜やダイァセ 卜 ンァク リルア ミ ドが好適に使用 可能である。
非水溶性ポリマー ( P ) を与えるモノ マ一 ( C ) は、 単独のモノ マ一であっても良いが、 数種のモノ マーを組み合わせて用いても良 い。 数種のモノ マーを組み合わせて用いる場合は、 共重合の結果得 られるポリマーが非水溶性となる限り、 単独の重合では水溶性のポ リマーを与えるモノ マーであっても、 他のモノマーとの組み合わせ によっては使用可能となる。 例えば、 単独の重合では水溶性のポ リ マーを与える ビニルピロ リ ドンやポリエチレングリ コール (メ タ) ァク リ レ一 ト等であっても、 他のモノマーと共重合させて用いるこ とができる。
水溶性ポ リ イ オン (A) と反対符号の荷電を有する重合性モノマ - ( B ) と、 非水溶性ポリマー ( P) を与えるモノ マー (C) との 共重合により、 本発明の非水溶性ポリ イオン ( P) を得ることがで きるが、 その共重合比モノマ一 (B) Zモノマー (C) は、 重量比 で、 通常 1 ~ 2 0 w t 更には 2〜 1 5 w t % (特に 5〜 1 O w t %) の範囲であることが好ま しい。 共重合比モノ マー (B) Zモ ノマ一 (C) が l w t %未満では、 イオン結合により固定できる水 溶性ポリ イオ ン (A) の量が不充分となって、 該水溶性ポリイオ ン
( A) の機能の発現が不充分となり、 他方、 該共重合比が 2 0 w t %を超えると、 イオンコ ンプレ ッ ク スの含水有機溶媒に対する溶解 性が低下する。
(イオンコ ンプレ ッ ク ス)
本発明のイオ ンコ ンプレ ッ ク スは、 非水溶性で且つ含水有機溶媒 に可溶である限り、 1種類のイオンコンプレッ クスを単独で用いて も良いし、 異なる種類のイオンコ ンプレ ッ ク スを複数混合して用い ても良い。 例えば、 抗凝血性を有するイオンコ ンプレッ クスと抗菌 性を有するイオ ンコ ンプレ ッ ク スを混合して用いれば、 抗凝血性と 抗菌性を同時に発現するコーティ ング材料を得ることができる。 異なる種類のイオンコ ンプレ ッ ク スを複数混合して用いる場合、 イオンコ ンプレツ クスの符号 (イオンコンプレツ クス中の荷電の総 和) の異なるもの (ポリ ア二オンとポリ カチオン) を混合すると不 溶性のイオンコ ンプレッ クスを形成するこ とがあるので、 全てのィ オンコンプレッ クスの符号は同一であるこ とが好ま しい。 生体適合 性の点からは、 イオンコ ンプレ ッ ク スの符号は、 該適合性が通常は 良好とされる 「負荷電」 である こ とが好ま しい。
より具体的には、 例えば、 非水溶性のポ リ カチオンと水溶性のポ リ ア二オンからなるイオンコ ンプレッ クス (全体と して負荷電) 、 及び、 非水溶性のポリ ア二オンと水溶性のポリ カチオンからなるィ オ ンコ ンプレ ッ ク ス (全体と して負荷電) を、 それぞれ含水有機溶 媒に溶解し、 それぞれの溶液を混合した後、 含水有機溶媒を蒸発さ せることによって、 異なる種類のイオンコ ンプレッ クスを混合した イオンコ ンプレッ クス (ないしコ ーティ ング材料) を得ることがで さ 。
(コーティ ング方法)
本発明のィオンコ ンプレッ クスないしコ ーティ ング材料は、 それ 自身が有する機能を発現させるような形態、 例えば、 それ自体で種 々の医用材料と して用いるこ と も可能であるが、 該機能の発現が可 能である限り、 他の材料の表面に局在させて用いてもよい。 例えば 、 本発明のィオンコ ンプレッ クスない しコ ーティ ング材料を医用材 料と して用いる場合、 該コンプレッ クスノ材料は生体と接触する表 面のみに局在すれば充分であるので、 種々の素材 (金属、 プラスチ ッ ク等) から成形された医用材料の、 生体と接触する表面にコーテ ィ ングして用いることができる。
本発明のコ ンプレッ クス /材料に使用可能なコ ーティ ング方法は 特に制限されないが、 例えば、 本発明のイオンコンプレッ クスを含 水有機溶媒に溶解した溶液に、 被コーティ ング材料を浸漬、 または 該溶液を被コーティ ング材料に塗布し、 該含水有機溶媒を蒸発させ る (いわゆるソルベン トキャスティ ング法) ことにより、 本発明の コーティ ング材料を好適にコーティ ングすることが可能である。 他のコ一ティ ングの方法と しては、 本発明のィオンコ ンプレッ ク ス (コーティ ング材料) を粉体化して被コーティ ング材料に付着さ せ、 含水有機溶媒で該イオンコ ンプレッ クスを膨潤させた後、 該含 水有機溶媒を蒸発させて、 イオ ンコ ンプレ ッ ク スをコーティ ングす ること もできる。 粉体化の手法と しては、 乾燥状態の本発明のィォ ンコ ンプレ ッ ク ス (コーティ ング材料) を機械的に粉砕しても良い し、 含水有機溶媒に溶解した状態から、 溶媒組成を変化させたり、 温度を変化させることにより微粒子を析出させ (ケ ミ カル粉砕) て 、 粉体化しても良い。 該粉体を被コーティ ング材料に付着させるに は、 被コーティ ング材料を溶媒で湿らせて粉体を付着させても良い が、 均一なコーティ ングが容易な点からは、 静電塗装法が特に好適 に使用可能である。
(コーティ ング材料)
本発明のコ一ティ ング材料は、 少なく と も上記した非水溶性のポ リ イオン ( P ) と、 水溶性のポリ イオン ( A ) とからなるイオンコ ンプレッ クスを含むものである。 該コーティ ング材料は、 必要に応 じて、 (該イオ ンコ ンプレ ッ ク スの機能を実質的に阻害しない範囲 内で) 他の添加物ないし第三成分を含有していてもよい。
このよ うな添加物ないし第三成分と しては、 例えば、 コーティ ン グ表面に易滑性を付与する成分 (テフ口 ン粒子など) 、 コーティ ン グ層に耐摩耗性を付与する成分 (金属粉など) 、 コーティ ング層に 柔軟性を付与する成分 (可塑剤など) が挙げられる。
(コ一ティ ング体)
本発明のィオンコ ンプレ ッ ク スないしコ一ティ ング材料は、 必要 に応じて、 種々の基材、 基体の上にコ一ティ ングして用いるこ と力く 可能である。 このよ う な基材ないし基体の材質、 形状、 表面状態等 は、 本発明のイオンコ ンプレッ クスないしコ一ティ ング材料がコ一 ティ ング可能である限り、 特に制限されない。 該材質と しては、 例 えば、 金属、 プラスチッ ク、 セラ ミ ッ ク、 複合材料等が挙げられる 。 上記の形状と しては、 シー ト状、 粉体ないし粒状、 フ ァイバ状、 円筒状 (中空ないし中実 ; 例えば、 カテーテル形状) 、 ネ ッ ト状 ( 例えば、 ステン ト形状) 等が挙げられる。 また、 上記の表面状態と しては、 凹凸面 (粗面) 、 平滑面、 これらの組み合わせ等が挙げら れる。
本発明のイオンコンプレツ クスないしコ一ティ ング材料を医用材 料と して用いる場合、 上述したように、 該イオンコ ンプレッ クスな いしコ一ティ ング材料は、 生体との接触面にのみ局在ないし点在さ せれば足り る。
以下に実施例を示し、 本発明を更に具体的に説明する。 実施例
実施例 1
ダイアセ ト ンアク リ ルア ミ ド (D A C AM, 協和発酵 (株) 製) 2. 0 g、 ポ リ エチ レ ング リ コールモノ メ タ ク リ レー ト ( P M E 4 0 0 0、 平均分子量 4, 0 0 0、 日本油脂 (株) 製) 0. 1 4 g、 N, N— ジメ チルァ ミ ノ プロ ピルアク リ ルア ミ ドの塩化メ チル 4級 化物 7 5 %水溶液 (DMA P A A Q ( a q ) , (株) 興人製) 0. 1 9 g、 およびへパ リ ンナ ト リ ウム (和光純薬 (株) 製) 0. 1 4 gを蒸留水 7. 5 gに溶解した。
上記各成分を均一に溶解させた後、 エタノール 6 gを加えて窒素 気流下、 1 0 w t %過硫酸ア ンモニゥム ( A P S ) 水溶液 0. 2 m 1 と N, N, N ' , N' —テ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン (T E M E D ) 2 0 (1 1 とを加え、 室温 ( 2 5 °C) で 2時間反応させた。 得 られた透明粘ちよ う溶液をエバポレーターで乾固させた。 得られた 残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 0 m l で 3 回) した後、 エタノー ル 5 O m l を加えて溶解させ、 エバポレーターで乾固させた。 残査 を蒸留水で充分洗浄した後、 再度残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0
0 m l で 3回) し、 含水状態のまま、 凍結乾燥し、 本発明のイオン コ ンプレッ クスからなるコーティ ング材料 ( 1 ) 2 . 4 gを得た。 上記コーティ ング材料 ( 1 ) は蒸留水に不溶、 エタ ノ ールに不溶 であつたが、 含水エタノ ールには可溶であつた。 コーティ ング材料
( 1 ) 0 . 2 gを 2 . 3 gの含水エタ ノ ール (含水率 1 8 w t %) に溶解させたところ、 完全に溶解して透明な粘ちよ う溶液 (コーテ ィ ング材料 ( 1 ) の濃度 8 w t % ) となった。
該コーティ ング材料 ( 1 ) 溶液 ( 8 w t %) を、 被コーティ ング 材料たるポリ ウ レタ ンシー ト ( 5 c m X 5 c m、 厚さ 1 mm) 上に 塗布 (約 1 . 6 m l ) し、 溶媒を蒸発させた。 コーティ ング後のポ リ ウ レタンシー ト真空乾燥後の重量増加から、 該コーティ ング材料
( 1 ) のコーティ ング量を求めたところ、 I 2 5 m gであった (コ 一ティ ング厚 : 約 5 0 τ 。 該コ一ティ ング物を蒸留水中 3 7 °C で 2 4時間浸漬した後の重量増加から、 コーティ ング層の含水率を 求めたところ、 3 6 w t %であった。 また、 これを真空乾燥した後 の重量測定からコーティ ング量を再度求めたところ、 測定値は 1 2 5 m gのままで変化は認められなかった。
実施例 2
ダイ アセ ト ンアク リ ルア ミ ド ( D A C A M, 協和発酵 (株) 製) 2 . 0 g、 ポ リ エチ レ ングリ コールモノ メ タ ク リ レー ト ( P M E 4 0 0 0、 平均分子量 4, 0 0 0、 日本油脂 (株) 製) 0 . 1 4 g、 N, N— ジメ チルァ ミ ノプロ ピルァク リ ノレア ミ ドの塩化メ チル 4級 化物 7 5 %水溶液 (D MA P A A Q ( a q ) , (株) 興人製) 0 . 1 9 g、 およびへパリ ンナ ト リ ウム (和光純薬 (株) 製) 0. 2 8 gを蒸留水 9 gに溶解した。
上記各成分を均一溶解させた後、 エタノ ール 5 gを加えて窒素気 流下、 1 0 w t %過硫酸ア ンモニゥム ( A P S ) 水溶液 0. 2 m l と、 N, N, Ν' , N, 一テ ト ラ メ チルエチ レ ンジァ ミ ン (T E M E D ) 2 0 1 とを加え、 室温 ( 2 5 °C) で 2時間反応させた。 得 られた白濁粘ちよ う溶液をエバポレーターで乾固させた。 得られた 残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m l で 3回) した後、 エタノ ー ル 5 O m l を加えて溶解させ、 エバポレーターで乾固させた。 残査 を蒸留水で充分洗浄した後、 再度残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m l で 3回) し、 含水状態のまま、 凍結乾燥し、 本発明のコ一テ ィ ング材料 ( 2 ) 2. 5 gを得た。
上記のコ 一ティ ング材料 ( 2 ) は蒸留水に不溶、 エタノールに不 溶であった力く、 含水エタノ ールには可溶であった。 コ 一ティ ング材 料 ( 2 ) 0. 2 gを 2. 3 gの含水エタ ノ ール (含水率 3 3 w t % ) に溶解させたところ、 完全に溶解して透明な粘ちよ う溶液 (コー ティ ング材料 ( 2 ) の濃度 8 w t % ) となった。
該コ一ティ ング材料 ( 2 ) 溶液 ( 8 w t %) を、 ポリ ウ レタ ンシ — ト ( 5 じ 11 5 。 111、 厚さ 1 111111) 上に塗布 (約 1. 6 m l ) し 、 溶媒を蒸発させた。 真空乾燥後の重量増加から、 該コーティ ング 材料 ( 2 ) のコ一ティ ング量は 1 2 5 m gであった (コーティ ング 厚 : 約 5 0 ^ m) 。 これを蒸留水中 3 7 °Cで 2 4時間浸漬した後の 重量増加から、 コーティ ング層の含水率を求めると、 4 2 w t %で あった。 また、 これを真空乾燥した後の重量測定から、 コ 一ティ ン グ量は 1 2 5 m gのままで変化は認められなかった。
実施例 3
ダイアセ ト ンア ク リ ルア ミ ド ( D A C A M, 協和発酵 (株) 製) 2. 0 g、 N , N— ジメ チルァ ミ ノ プロ ピルアク リ ルア ミ ドの塩化 メ チル 4級化物 7 5 %水溶液 (DMA P A A Q ( a q ) , (株) 興 人製) 0. 1 9 g、 およびへパ リ ンナ ト リ ウム (和光純薬 (株) 製 ) 0. 2 8 gを蒸留水 9 gに溶解した。
上記各成分を均一溶解させた後、 エタノ ール 5 gを加えて窒素気 流下、 1 0 w t %過硫酸ア ンモニゥム ( A P S ) 水溶液 0. 2 m l と、 N, N, ' , N' —テ 卜 ラメ チルエチ レンジァ ミ ン (T E M E D) 2 0 / 1 を加え、 室温 ( 2 5 °C) で 2時間反応させた。 得ら れた白濁ゲル状物をエバポレーターで乾固させた。 得られた残査を 蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m l で 3回) した後、 エタノール 5 0 m l を加えて溶解させ、 エバポレーターで乾固させた。 残査を蒸留 水で充分洗浄した後、 再度残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m l で 3回) し、 含水状態のまま、 凍結乾燥し、 本発明のコ一ティ ング 材料 ( 3 ) 2. 3 gを得た。
上記コーティ ング材料 ( 3 ) は蒸留水に不溶、 エタノールに不溶 であったが、 含水エタノールには可溶であった。 コーティ ング材料
( 3 ) 0. 2 gを 2. 3 gの含水エタノール (含水率 3 3 w t %) に溶解させると、 完全に溶解して透明な粘ちよ う溶液 (コ一ティ ン グ材料 ( 3 ) の濃度 8 w t %) となった。
該コーティ ング材料 ( 3 ) 溶液 ( 8 w t %) をポリ ウ レタンシ一 ト ( 5 c m 5 c m、 厚さ l mm) 上に塗布 (約 1. 6 m l ) し、 溶媒を蒸発させた。 真空乾燥後の重量増加から、 該コ一ティ ング材 料 ( 3 ) のコーティ ング量は 1 2 5 m gであった (コーティ ング厚
: 約 5 0 rn) 。 これを蒸留水中 3 7 °Cで 2 4時間浸漬した後の重 量増加から、 コ一ティ ング層の含水率を求めると 4 0 w t %であつ た。 また、 これを真空乾燥した後の重量測定から、 コーティ ング量 は 1 2 5 m gのままで変化は認められなかった。 実施例 4
ダイアセ ト ンアク リルア ミ ド ( D A C A M, 協和発酵 (株) 製) 1. 6 g、 N, N— ジメ チルァ ミ ノ プロ ピルアク リ ルア ミ ドの塩化 メ チル 4級化物 7 5 %水溶液 (DMA P A A Q ( a q ) , (株) 興 人製) 0. 1 9 g、 およびへパ リ ンナ ト リ ウム (和光純薬 (株) 製 ) 0. 2 0 gを蒸留水 8. 5 gに溶解した。
上記各成分を均一に溶解させた後、 ェチルアタ リ レー ト (和光純 薬 (株) 製) 0. 4 0 gをエタノール 5 gに溶解した溶液を加えて 、 窒素気流下、 1 0 w t %過硫酸ア ンモニゥム (A P S ) 水溶液 0 . 2 m l と、 N, N, N' , N' ーテ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン (T E ME D) 2 0 a 1 を加え、 室温 ( 2 5 °C ) で 2時間反応させ た。 得られた白濁ゲル状物をエバポレーターで乾固させた。 得られ た残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m l で 3回) した後、 ェタノ —ル 5 0 m 1 を加えて溶解させ、 エバポレーターで乾固させた。 残 査を蒸留水で充分洗浄した後、 再度残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m lで 3回) し、 含水状態のまま、 凍結乾燥し、 本発明のコ一 ティ ング材料 ( 4 ) 2. 2 gを得た。
上記コ一ティ ング材料 ( 4 ) は蒸留水に不溶、 エタ ノ ールに不溶 であつたが、 含水エタノールには可溶であつた。 コーティ ング材料 ( 4 ) 0. 2 gを 2. 3 gの含水エタノール (含水率 1 8 w t %) に溶解させると、 完全に溶解して透明な粘ちよ う溶液 (コ一ティ ン グ材料 ( 4 ) の濃度 8 w t % ) となった。
該コ一ティ ング材料 ( 4 ) 溶液 ( 8 w t % ) を、 ポ リ ウ レタ ンシ ー ト ( 5 c m x 5 c m、 厚さ l mm) 上に塗布 (約 1 . 6 m l ) し 、 溶媒を蒸発させた。 真空乾燥後の重量増加から、 該コーティ ング 材料 ( 4 ) のコーティ ング量は 1 2 5 m gであった (コーティ ング 厚 : 約 5 0 u rn) 。 これを蒸留水中 3 7 °Cで 2 4時間浸潰した後の 重量増加から、 コ一ティ ング層の含水率を求めると 3 7 w t %であ つた。 また、 これを真空乾燥した後の重量測定から、 コーティ ング 量は 1 2 5 m gのままで変化は認められなかった。
コーティ ング材料 ( 4 ) をコーティ ングした上記ポリ ウ レタ ンシ ー トを 0 . 0 0 6 % トルイ ジンブル一水溶液に 1 時間浸した後水洗 したところ、 該コ一ティ ング材料 ( 4 ) をコ一ティ ングしたポリ ゥ レタ ンシー トは紫色に染色された。 すなわち、 へパ リ ンの遊離ァニ ォン性基 (スルホン酸基) が、 カチォン性基 ( 4級ァ ミ ン) に対し て過剰となっていることが確認された。
実施例 5
(抗凝血性試験)
塩化ビニル製チューブ (内径 3 m m、 外径 6 m m ) 内に、 実施例 4で得られたコ一ティ ング材料 ( 4 ) の含水エタノール (含水率 1 8 w t % ) 溶液 (コーティ ング材料 ( 4 ) の濃度 8 w t % ) をペリ スタポンプ (ローラーポンプ) を用いて、 流速 2 m l Z分で循環さ せた後、 窒素ガスを流速 1 0 m 1 ノ分で通気して乾燥させることに より、 チューブ内面にコ一ティ ング材料をコ一ティ ングした。
蒸留水で充分洗浄した後、 長さ 8 0 c mに切断した上記コ一ティ ングチューブを用いて、 ビーグル成犬の大腿動脈一大腿静脈間をバ ィパスさせる手術を施した (A— V シ ャ ン ト法) 。 コーティ ングを 行わない塩化ビニル製チューブを用いた同様の実験では、 チューブ 内で凝血が起こ り、 約 1 時間で血栓が生じたのに対し、 本実施例で 得られたコーティ ングチューブを用いた場合は、 3 時間以上にわた り血栓の発生は認められなかった。
実施例 6
ダイアセ ト ンアク リルア ミ ド ( D A C A M , 協和発酵 (株) 製) 1 . 6 g、 アク リル酸ナ ト リ ウム (和光純薬 (株) 製) 0 . 0 7 g 、 およびポリ ミ キシン Bサルフヱ一 ト (和光純薬 (株) 製) 0. 2 0 gを蒸留水 8. 5 gに溶解した。
上記各成分を均一に溶解させた後、 ェチルアタ リ レー ト (和光純 薬 (株) 製) 0. 4 0 gをエタ ノ ール 5 gに溶解した溶液を加えて 、 窒素気流下、 1 0 w t %過硫酸ア ンモニゥム (A P S ) 水溶液 0 . 2 m l と、 N, N, N' , N ' —テ ト ラ メ チルエチ レ ンジァ ミ ン ( T E M E D ) 2 0 / 1 を加え、 室温 ( 2 5 °C ) で 2 時間反応させ た。 得られた白濁ゲル状物をエバポレーターで乾固させた。 得られ た残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m l で 3 回) した後、 ェタノ —ル 5 O m l を加えて溶解させ、 エバポレーターで乾固させた。 残 査を蒸留水で充分洗浄した後、 再度残査を蒸留水で充分洗浄 (約 1 0 O m l で 3回) し、 含水状態のまま、 凍結乾燥し、 本発明のコー ティ ング材料 ( 5 ) 2. 2 gを得た。
上記コーティ ング材料 ( 5 ) は蒸留水に不溶、 ェタノ一ルに不溶 であったが、 含水エタノールには可溶であった。 コーティ ング材料 ( 5 ) 0. 2 gを 2. 3 gの含水エタ ノ ール (含水率 1 8 w t %) に溶解させると、 完全に溶解して透明な粘ちよ う溶液 (コ一ティ ン グ材料 ( 5 ) の濃度 8 w t % ) となった。
該コーティ ング材料 ( 5 ) 溶液 ( 8 w t %) を、 ポ リ ウ レタンシ ー ト ( 5 c m X 5 c m、 厚さ l mm) 上に塗布 (約 1 . 6 m l ) し 、 溶媒を蒸発させた。 真空乾燥後の重量増加から、 該コ一ティ ング 材料 ( 5 ) のコーティ ング量は 1 2 5 m gであった (コーティ ング 厚 : 約 5 0 u ) 。 これを蒸留水中 3 7 °Cで 2 4 時間浸潰した後の 重量増加から、 コーティ ング層の含水率を求めると 3 7 w t %であ つた。 また、 これを真空乾燥した後の重量測定から、 コーティ ング 量は 1 2 5 m gのままで変化は認められなかった。
実施例 7 (抗菌性試験)
実施例 6で得られた、 コ一ティ ング材料 ( 5 ) のコーティ ングさ れたポリ ウ レタ ンシー トを直径 1 c mの円盤状に切り抜き、 大腸菌 (E. coli, A T C C 25922 ) を接種した D H L寒天平板培地 (Di fco Plate Agar) 上に、 上記コーティ ング面を滅菌ピンセッ トを用 いて、 押しつけて置いた。
この状態のまま、 3 2〜 3 5 °Cで終夜 (約 2 4時間) 培養したと ころ、 ポリ ウ レタ ンシ一 卜からなる円盤状シ一 卜の周囲に蘭の発育 阻止帯 (幅が約 2 mm) が観察され、 上記コーティ ング材料の抗菌 活性が確認された。
実施例 8
ダイアセ ト ンアク リルア ミ ド (D A C AM, 協和発酵 (株) 製) 1. 7 g、 スチ レ ンスルホ ン酸ナ ト リ ウム (和光純薬 (株) 製) 0 . 2 6 g、 およびカナマイ シン系半合成抗生物質たる硫酸ジべカシ ン (dibekacin 、 明治製菓 (株) 製) 0. 0 5 gを蒸留水 1. 3 g に溶解した。
上記各成分を均一に溶解させた後、 ェチルアタ リ レー ト (和光純 薬 (株) 製) 0. 6 gをジメチルホルムア ミ ド (和光純薬 (株) 製 ) 1. 0 gに溶解した溶液を加えて、 窒素気流下、 1 0 w t %過硫 酸ア ンモニゥム (A P S ) 水溶液 0. 2 m l と N, N, ' , N' ーテ トラメチルエチレンジァ ミ ン (T E ME D) 2 0 〃 1 とを加え 、 室温 ( 2 5 °C) で 2時間反応させた。 該反応液にジメ チルホルム ア ミ ド 1 0 gを添加し、 完全に溶解させて、 コ一ティ ング溶液を作 製した。
該コーティ ング溶液を室温 ( 2 5 °C) でポリエチレンフィ ルム上 にソルベン トキヤ スティ ングし、 室温で 2 4時間乾燥させ、 該ポ リ エチレンフ ィ ルムから剝離させて組成物フイルム (大きさ 5 c m X 5 c m、 厚さ約 7 0 j を作製した。
これを大量 (約 2 リ ッ トル) の生理的食塩水中に室温で一昼夜浸 漬し、 未反応モノ マー、 未反応の硫酸ジべカ シ ンを除去した後、 真 空乾燥することにより、 硫酸ジべカ シンが結合された組成物フィ ル ムを作製した。 該組成物フ ィ ルムは蒸留水に不溶、 エタ ノ ールに不 溶であつたが、 含水エタノールには可溶であった。
実施例 9
(抗菌性試験)
実施例 8で得られたコ一ティ ングフ ィ ルムを 1辺が約 0 . 5 c m の矩形に切り出した後、 室温で、 大量の生理的食塩水 (約 1 0 0 0 m 1 ) 中に各時間 ( 3 0分、 3 時間、 8 時間、 1 日、 3 日、 1 週間 、 2週間、 および 2 6 日間) 浸潰した後、 枯草菌を接種した D H L 寒天平板培地 (Difco Plate Agar) 上に、 滅菌ピンセッ トを用いて 、 上記フ ィ ルムのコ一ティ ング面を押しつけて置いた。
この状態のまま、 3 2〜 3 5 °Cで終夜 (約 2 4時間) 培養し、 フ ィルム周囲に形成される発育阻止帯の幅を測定することによって、 大量の生理的食塩水中に各時間浸漬する操作の、 該フ ィ ルムの抗菌 活性に与える影響を測定した。
この結果、 2 6 日間、 大量の生理的食塩水中に浸潰した後でも、 発育阻止帯の幅は、 浸漬しなかったもの (コ ン ト ロール、 発育阻止 帯 =約 2 5 mm) の約 8 6 %を示した。 すなわち、 該フ ィ ルムの抗 菌性は、 大量の生理的食塩水 (すなわち、 ヒ ト等の動物体内に類似 した環境) でも、 長期間保持されることが確認された。 産業上の利用可能性
上述したように本発明によれば、 非水溶性のポリ イ オ ン ( P) と 、 水溶性のポリイオン ( A ) と力、らなるイオンコ ンプレッ クスであ つて ; 非水溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるイオ ンコ ンプレ ッ クスが提供される。
本発明によれば、 更に、 被コ一ティ ング材料と、 該被コ一ティ ン グ材料表面の少なく と も一部を覆う コーティ ング層とを含み、 且つ 該コーティ ング層が、 非水溶性のポ リ イオン ( P ) と、 水溶性のポ リイオン (A ) とからなるイオンコンプレッ クスであって ; 非水溶 性で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるイオ ンコ ンプレ ッ ク スを含む コーティ ング体が提供される。
本発明によれば、 更に、 被コーティ ング材料上に、 含水有機溶媒 と、 該溶媒中に溶解されたイオンコ ンプレッ クスとを含む溶液の層 を形成し、 該含水有機溶媒を蒸発させて前記被コーティ ング材料上 にイオンコンプレッ クスを含むコ一ティ ング層を形成するコ一ティ ング方法であって ; 前記イオンコ ンプレッ クスが、 非水溶性のポリ イオン ( P ) と、 水溶性のポ リ イオン ( A ) とからなり ; 非水溶性 で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるコーティ ング方法が提供される 本発明によれば、 更に、 粉体状のイオンコ ンプレ ッ ク スを含むコ 一ティ ング材料を被コーティ ング材料に付着させ、 該イオンコ ンプ レッ クスを含水有機溶媒で膨潤させ、 該含水有機溶媒を蒸発させて 、 前記被コ一ティ ング材料上にイオンコ ンプレッ クスを含むコーテ ィ ング層を形成するコーティ ング方法であつて ; 前記ィォンコ ンプ レッ クスが、 非水溶性のポリ イオン ( P ) と、 水溶性のポ リ イオン ( A ) とからなり ; 非水溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるコ —ティ ング方法が提供される。
上記した水溶性ポリ イオン (A ) と非水溶性のポ リ イオン ( P ) とからなる本発明のイオンコ ンプレッ クスは含水有機溶媒に可溶で あるため、 種々の基材、 基体上へのコ一ティ ング (例えば、 ソルべ ン トキャスティ ング) が容易にでき、 種々の素材からなる広範な基 材、 基体 (例えば、 医療用具) 表面に適用できる。
本発明のイオンコンプレッ クスを利用するこ とにより、 従来のコ —ティ ング材料 (例えば、 へパリ ン化材料) における問題点が解決 される。 すなわち、 水溶性ポリ イオ ン ( A ) 、 例えば抗凝血性を有 するポリ ア二オン (例えばへパリ ン) や抗菌性を有するポリ カチォ ン (例えばポリ ミ キシ ン B ) を静電的に、 種々 の基材、 基体 (例え ば、 医療用具) 表面層中に安定に固定化するこ とが可能となる。 更には、 該コ一ティ ング表面が、 血液等の体液と接触することに よって、 (水溶性ポリイオン (A ) 以外の成分の体液への溶出を効 果的に抑制しつつ) 該水溶性ポリ イオ ン (A ) (抗凝血性を有する ポリ ア二オ ンや抗菌性を有するポ リ カチオン) を徐々に該体液中に 遊離させることが可能となる。
本発明のイオンコンプレッ クスにおいては、 水溶性のポリ イオン ( A ) 力く、 非水溶性のポリ イオン ( P ) と (ポリ) イオンコンプレ ッ クスを形成しており、 該イオンコ ンプレッ クスからの水溶性ポリ イオンの溶出を比較的抑制するこ と も可能であるため、 長期間安定 に該コ ンプレ ッ ク スが有する機能 (例えば、 生理活性) を持続させ ることもできる。
また、 本発明のイオンコンプレッ クスにおいては、 水溶性ポ リ イ オン (A ) と非水溶性のポリ イオン ( P ) とのイオンコ ンプレッ ク スが予め形成されているため、 該イオンコ ンプレッ クス中の機能性 材料 (ポリ イオン ( A ) および Z又はポリ イオン ( P ) ; 例えば、 生理活性物質) の量を正確にかつ任意に制御できる。
更には、 本発明のコ一ティ ング方法によれば、 種々の基材、 基体 の表面に、 上記したイオンコ ンプレッ クスを簡便にコ一ティ ングす ることが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 非水溶性のポリ イオン ( P) と、 水溶性のポリ イオン (A) とからなるイオンコ ンプレッ クスであって ;
非水溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるこ とを特徴とするィ オ ンコ ンプレ ッ ク ス。
2. 前記ポ リ イオン ( P ) および ( A ) の少なく とも一方が、 生 理活性を有するポリ イオンである請求項 1記載のイオンコ ンプレツ クス。
3. 前記ポ リ イオン ( P ) および (A) のいずれか一方がポリ 力 チオンであり、 他方がポリ アニォンである請求項 1記載のィオンコ ンプレ ッ ク ス。
4. 前記イオンコ ンプレ ッ ク スが、 含水有機溶媒中、 溶解してい る水溶性のポリ イオン (A) の共存下で、 該ポ リ イオン (A) と反 対符号の荷電を有する重合性モノ マー (B) と、 前記非水溶性ポリ マ一 ( P) を与えるモノマー (C) とを共重合させて得られたィォ ンコ ンプレ ツ ク スである請求項 1記載のイオンコ ンプレ ツ ク ス。
5. 被コ一ティ ング材料と、 該被コ一ティ ング材料表面の少なく とも一部を覆う コーティ ング層とを含み、 且つ
該コーティ ング層が、 非水溶性のポリ イオン ( P) と、 水溶性の ポリ イオン (A) とからなるイオンコ ンプレッ クスであって ; 非水 溶性で、 且つ含水有機溶媒に可溶であるイオンコ ンプレ ッ ク スを含 むことを特徴とするコ一ティ ング体。
6. 被コーティ ング材料上に、 含水有機溶媒と、 該溶媒中に溶解 されたイオンコ ンプレ ッ ク スとを含む溶液の層を形成し、
該含水有機溶媒を蒸発させて前記被コーティ ング材料上にィォン コ ンプレッ クスを含むコ一ティ ング層を形成するコ一ティ ング方法 であって ;
前記イオンコ ンプレ ッ ク スが、 非水溶性のポ リ イオ ン ( P ) と、 水溶性のポリ イオン (A ) とからなり ; 非水溶性で、 且つ含水有機 溶媒に可溶であることを特徴とするコーティ ング方法。
7 . 粉体状のィォンコンプレッ クスを含むコ一ティ ング材料を被 コ一ティ ング材料に付着させ、
該イオンコ ンプレツ クスを含水有機溶媒で膨潤させ、
該含水有機溶媒を蒸発させて、 前記被コーティ ング材料上にィォ ンコ ンプレッ クスを含むコーティ ング層を形成するコ一ティ ング方 法であつて ;
前記イオンコ ンプレ ッ ク スが、 非水溶性のポ リ イオン ( P ) と、 水溶性のポリ イオン (A ) とからなり ; 非水溶性で、 且つ含水有機 溶媒に可溶であることを特徴とするコ一ティ ング方法。
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