JP6090160B2 - 刺激応答性材料およびそれを用いた医療材料 - Google Patents
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Description
東洋精機キャピログラフ1Bにより高分子の溶融粘度を測定した。なお、サンプル投入から測定開始までの高分子の貯留時間は10分とした。
Perkin Elmer DSC−7を用いて2nd runで高分子の融解を示すピークトップ温度を高分子の融点とした。この時の昇温速度は16℃/分、サンプル量は10mgとした。
透過型電子顕微鏡(TEM)(日立社製H−7100FA型)により、繊維の横断面方向に超薄切片を切り出して観察した。ナイロンはリンタングステン酸で金属染色した。
繊維分散液をサンプリングしてガラス板上にのせ、マイクロスコープ(キーエンス(株)製)にて200倍で観察した。
試料を60℃で乾燥した後、SEM観察して単繊維直径を測定し、その単純平均値を求めた。この時、平均に用いる測定数は、5mm角のサンプル内で無作為抽出した30本の単繊維直径を測定し、さらに、サンプリングを10回行い各30本の単繊繊維直径のデータを取り、合計300本の単繊維直径のデータから単純平均して求めた。異形断面の繊維場合は、まず、単繊維の断面積を測定し、その面積を仮に断面が円の場合の面積に換算する。該面積から単繊維数平均直径が算出求められる。ここで、単繊維直径のは、300本の単繊維の直径をnm単位で小数点の1桁目まで写真から測定し、平均値の1桁目を四捨五入した。
JIS L 1015(2010)8.4.1C法により測定した。測定結果が5.0mm未満のものについては、以下の方法により得られた値を用いた。
粘弾性を測定はAnton Paar製レオメーター“Physica MCR301”(登録商標)を用いて行った。測定条件を以下に示す。
・プレート: パラレルプレート(φ25mm)
・プレート間隔: 1mm
・応力: 4dyne/cm2
・角周波数: 1rad/s
繊維分散液をサンプリングしてガラス板上にのせ、マイクロスコープ(キーエンス(株)製)にて20倍で観察した。
基本化学構造の溶解度パラメータは前記Fedorsの方法を用いて、その単位を(J/cm3) 1/2 で算出し、小数第2位を四捨五入して小数第1位まで求めた。SP値差は、刺激応答性高分子と繊維のSP値をそれぞれ求めた後、その差の絶対値から算出した。
ラットをペントバルビタールナトリウムで麻酔した後、腹部を切開し盲腸を露出させた。盲腸の表面をキムワイプで拭って乾燥させた後、40%エタノール水溶液を含んだ濾紙(1cm×1cm)を露出した盲腸の上に貼付し5分間放置した。濾紙を取り除いた後に、濾紙を貼付した部分に相対する奬膜(5mm×5mm)を傷つけた。切開部の筋層および皮膚を縫合し、縫合部分をポピドンヨードで消毒した。2ヶ月飼育後、開腹すると下記のスコア3に相当する癒着が形成されていた。
スコア0:癒着が認められない状態
スコア1:筋層をつまみ上げれば切れる程度の弱い癒着がある状態
スコア2:筋層と盲腸とを引き剥がせる程度の中程度の癒着がある状態
スコア3:筋層と盲腸とを引き剥がすのが困難な癒着がある状態
溶融粘度500Pa・s(262℃、剪断速度121.6sec−1)、融点220℃のナイロン6(N6)(50wt%)と、溶融粘度310Pa・s(262℃、剪断速度121.6sec−1)、融点225℃のイソフタル酸を8mol%、ビスフェノールAを4mol%共重合した融点225℃の共重合ポリエチレンテレフタレート(PET)(80wt%)とを、2軸押し出し混練機を用い260℃で混練してb*値=4の高分子アロイチップを得た。なお、この共重合PETの262℃、1216sec−1での溶融粘度は180Pa・sであった。この高分子アロイ溶融体を濾過した後、口金面温度262℃で溶融紡糸して、120dtex−12フィラメントの複合繊維を得た。得られた高分子アロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、N6が島成分(丸い部分)、共重合PETが海(他の部分)の海島成分構造を示していた。
PNIPAMの代わりに、メチルセルロース(MC)(信越化学(株)製 “メトローズSM4000”)を、重量濃度を変えて加えた以外は、実施例1と同様に行った。この時の複合材料の繊維重量濃度は1.0wt%、数平均単繊維直径は120nm、L/Dは8333、界面活性剤の重量濃度は1.0wt%、MCの重量濃度は2.0wt%である。PNIPAMと比較して、繊維と刺激応答性高分子との相互作用が小さいためか、力学特性向上効果は実施例1と比較して小さいものであった。得られた刺激応答性材料は、25℃で流動性を有し、貯蔵弾性率は57Paであった。加熱すると約60℃では固体ゲル状となり、30〜60℃の最大貯蔵弾性率は60℃で2920Paであった。なお、30〜45℃の最大貯蔵弾性率は45℃で157Paであった。また、70℃に加熱した標準寒天培地の上に付着させて形状変化を観察したところ、流動性を示さず固体ゲル状に変化した。得られた結果は表1に記載した。
ポリ乳酸(PLA)(70wt%)と共重合PET(エチレングリコールとジカルボン酸(テレフタル酸61.25mol%、イソフタル酸26.25mol%、5−スルホイソフタル酸一ナトリウム(SSIA)12.5mol%)とのランダム共重合体)(30wt%)をそれぞれ溶融し、海島分配型口金を用いて紡糸した後、4.4倍に延伸して68dtex−15フィラメントの海島複合繊維を得た。
PLA繊維の濃度を0.6wt%にした以外は、実施例3と同様に行った。この時、複合材料の数平均単繊維直径は570nm、L/Dは1754、繊維重量濃度は0.6wt%、刺激応答性高分子の重量濃度は15wt%、刺激応答性高分子/繊維比率は25、界面活性剤濃度は0.9wt%である。
実施例3と同様のPLA(70wt%)と共重合PET(30wt%)をそれぞれ溶融した。次いで、海島分配型口金を用いて紡糸し、4.4倍に延伸して45dtex−10フィラメントの海島複合繊維を得た。
刺激応答性高分子としてポリ(N−イソプロピルアクリルアミド);(PNIPAM)(アルドリッチ(株)製、Mn2万〜2.5万)を量を変えて用いた以外は実施例3と同様に行った。この時、複合材料の数平均単繊維直径は570nm、L/Dは1754、繊維重量濃度は0.9wt%、刺激応答性高分子の重量濃度は10wt%、刺激応答性高分子/繊維比率は11、界面活性剤濃度は0.9wt%である。
繊維およびノニオン系界面活性剤を加えない以外は実施例1と同様に行った。水にPNIPAMを加え高分子材料を得た。この時のPNIPAMの重量濃度は10wt%である。得られた高分子材料は、25℃で流動性を有していたが、加熱すると約35℃では固体ゲル状となった。ただし、貯蔵弾性率は小さいものであった。
繊維およびノニオン系界面活性剤を加えない以外は実施例3と同様に行った。水に実施例3で用いた(PLA−PEG−PLA)トリブロック共重合体を加えて高分子材料を得た。この時、刺激応答性高分子の重量濃度は15wt%である。得られた高分子材料は、25℃で流動性を有していたが、加熱すると固体ゲル状となった。ただし、30〜60℃における最大貯蔵弾性率は約34℃で47Paと小さいものであった。
繊維およびノニオン系界面活性剤を加えない以外は実施例7と同様に行った。水にMCを加え高分子材料を得た。この時のMCの重量濃度は2.0wt%である。得られた高分子材料は、25℃で流動性を有しており、加熱すると約60℃では固体ゲル状となったが、最大貯蔵弾性率は小さいものであった。
PNIPAMを加えない以外は実施例1と同様に行った。この時の繊維の重量濃度は1.0wt%である。得られた繊維分散材料は温度応答性を示さず、力学特性も非常に低いものであった。
繊維として、22デシテックス−20フィラメント(単糸繊度1.1デシテックス、直径11.1μm)のN6繊維を1.00mmにカットしたものに変えた以外は実施例1と同様に行った。この時の刺激応答性材料の繊維重量濃度は1.0wt%、界面活性剤の重量濃度は1.0wt%、PNIPAMの重量濃度は10wt%である。得られた刺激応答性材料は、25℃で流動性を有しており、加熱すると約35℃ではやや流動性を示すゲル状となったが、最大貯蔵弾性率は、PNIPAM単独よりも小さく、繊維による補強効果は確認できないことがわかった。
繊維を10wt%とした以外は比較例4と同様に処理した。この時の刺激応答性材料の繊維重量濃度は10wt%、界面活性剤の重量濃度は1.0wt%、PNIPAMの重量濃度は10wt%である。繊維は分散せずに分離し、温度応答性もほとんど示さなかった。また、貯蔵弾性率も測定することができなかった。
PLA繊維の代わりにシリカ粒子(直径約100nm)(“スノーテックスMP1040”日産化学(株)製)を1.0wt%加えた以外は、実施例3と同様に行った。その結果、最大貯蔵弾性率は刺激応答性高分子単独よりも低下することがわかった。
実施例3,5、比較例2で得られた材料を用いて癒着防止効果を評価した。結果は表2に示した。本発明の実施態様に係る刺激応答性材料は優れた癒着防止効果を発揮したが、刺激応答性高分子からなるゲル状物単独では、その効果を発揮することができなかった。
Claims (13)
- 少なくとも刺激応答性高分子と繊維と水とを含み、繊維の数平均直径は1〜900nmであって、かつ、繊維は分散して存在しており、刺激応答性高分子と繊維との重量比率(刺激応答性高分子/繊維)が5〜100であることを特徴とする刺激応答性材料。
- 刺激応答性高分子が、下限臨界溶液温度を有する温度応答性高分子である、請求項1に記載の刺激応答性材料。
- 刺激応答性高分子の基本化学構造と繊維の基本化学構造のSP値差が0〜5である、請求項1または2に記載の刺激応答性材料。
- 刺激応答性高分子の基本化学構造と繊維の基本化学構造が共通しており、共通する基本化学構造が、アミド単位、ヒドロキシ酸単位、単糖単位、のいずれかである、請求項1〜3のいずれかに記載の刺激応答性材料。
- 刺激応答性高分子がポリイソプロピルアクリルアミド系材料であり、繊維がポリアミド系繊維である、請求項1〜4のいずれかに記載の刺激応答性材料。
- 刺激応答性高分子が乳酸単位を含み、繊維がポリ乳酸である、請求項1〜4のいずれかに記載の刺激応答性材料。
- 該繊維の繊維長が0.01〜10.0mmである、請求項1〜6のいずれかに記載の刺激応答性材料。
- 繊維の繊維長/繊維直径(L/D)が200〜100000である、請求項1〜7のいずれかに記載の刺激応答性材料。
- 数平均分子量が10000〜100000の界面活性剤を含んでなる、請求項1〜8のいずれかに記載の刺激応答性材料。
- 刺激応答性材料が、下限臨界溶液温度を有する温度応答性を示すものである、請求項1〜9のいずれかに記載の刺激応答性材料。
- 少なくとも刺激応答性高分子と繊維と水とを含み、繊維の数平均直径は1〜900nmであって、かつ、繊維は分散して存在しており、25℃での貯蔵弾性率が100Pa未満であり、かつ、30〜60℃での最大貯蔵弾性率が100〜50000Paであることを特徴とする刺激応答性材料。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の刺激応答性材料を用いた医療材料。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の刺激応答性材料を用いた癒着防止材。
Applications Claiming Priority (13)
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JP2012155262 | 2012-07-11 | ||
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