JPH08504850A - ゴム変性されたポリラクチドおよび/またはグリコリド組成物 - Google Patents

ゴム変性されたポリラクチドおよび/またはグリコリド組成物

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JPH08504850A JP6511944A JP51194494A JPH08504850A JP H08504850 A JPH08504850 A JP H08504850A JP 6511944 A JP6511944 A JP 6511944A JP 51194494 A JP51194494 A JP 51194494A JP H08504850 A JPH08504850 A JP H08504850A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、マトリックスおよび別個のゴム相から成り、該マトリックスはラクチドおよび/またはグリコリド(共)重合体を基材としており、そして別個の相として存在する分解性のゴム相を組成物基準で少なくとも5重量%含んで成り、高々10℃のガラス転移温度を有し、さらに破断時の延びが少なくとも120%であることを特徴とするゴム変性された組成物に関する。好ましいゴムは、マトリックスポリマとブレンドされ、またはブロック共重合されるカプロラクトンまたはトリメチレンカーボネートポリマである。

Description

【発明の詳細な説明】 ゴム変性されたポリラクチドおよび/またはグリコリド組成物 本発明は、ゴムにより強化されたポリラクチドおよび/またはポリグリコリド 組成物に関するものである。かかる組成物は、最近の刊行物において公知である 。ポリラクチド組成物、すなわち、ポリラクチドのマトリックスを基材とした合 成材料は、 自然界の中で良好な分解性を備えていることが知られている。この理由から、 かかる組成物の、たとえば梱包用の目的での製造および変性のための研究が既に 数多く実施されてきた。 多数のラクチドポリマが示す良好な生体適合性(バイオコンパチビリティー) から、医薬品の投与を制御するためのシステムまたは生分解吸収性材料の如き生 物医学分野へ、かかる材料を応用し得る可能性に関して、幾多の研究もまた実施 されてきた。 ポリラクチド組成物の分野における技術水準に 関する広範な総説は、WO−A92/04413の序文に発表されており、この 刊行物は迅速な生分解性を有する包装(パッケージ)に関する。この刊行物はま たゴムによるラクチド組成物の変性の可能性をも示唆している。 ラクチド組成物のゴム変性は、WO−A92/04413と同一出願人による WO−A90/01521にもまた記載されている。 これらの刊行物においては、出発物質はポリエステルまたはエテン、プロペン およびビニールモノマの共重合体を基材とするゴムである。Dupont社のセグメン ト化されたポリエステルブロック共重合体であるHytrelTMの使用が特記されてい る。 ラクチド組成物の変性に、かかるゴムを使用することは事実、耐衝撃性の改善を もたらしはするが、しかしこの改善はそれ程目覚ましいものとは言えない。WO −A92/04413の実施例からは、各種のラクチドポリマの混合体を用いて も、ほぼ同じ程度の改善がもたらされることはすでに明らかである。記載された ゴム変性されたラクチド組成物の主たる短所は、それらが殆んど生分解性を備え ず、生体適合性もまた同様に今後の課題とされていることである。かかる組成物 を生物医学分野において、ならびに生分解性が重要な役割を持 つ状況下において使用し得る可能性は殆んどないと言える。 本発明の目的は、主としてゴムにより変性され、かつ靭性および破断延びの如 き機械的性質の明らかに改善されたポリラクチド組成物を提供することである。 本発明の別の目的は、その生分解性を制御することが可能であり、さらに良好な 生体適合性を備えたポリラクチド組成物を提供することである。 したがって、本発明は、マトリックスおよび別個のゴム相から成り、該マトリ ックスはラクチドおよび/またはグリコリド(共)重合体を基材としており、そ して別個の相として存在する分解性のゴム相を組成物基準で少なくとも5重量% 含んで成り、高々10℃のガラス転移温度を有し、さらに破断時の延びが少なく とも120%であることを特徴とするゴム変性された組成物に関する。 驚くべきことに、かかる組成物は物性の優れた組み合わせを示し、または生分 解吸収性材料として使用するのに適していることが見い出された。本発明による 組成物から得られた製品は、高い耐衝撃性と良好な生体適合性を兼ね備えており 、かつこの事により材料は各種の移植片(インプラント)の製造に使用するのに 極めて適切なものとな る。 本発明の核心をなす部分は、変性に使用されるゴムの性質である。最も広義に 解釈すれば、この場合、分解可能なゴムを使用し得ることが見い出された。この ことは、ゴム相が体内または自然界の中で分解することを意味する。ここで指す 分解とは、実質的に無毒性、水溶性の、できれば細胞代謝の可能な成分への分解 であることが望ましい。 分解は、生理学的な条件下で、水、バクテリア、酵素等の影響下で起こり得る 。かかる分解はまた、自然界、たとえば、地中においても起こり得る。さらにも しゴム自身もまた生体適合性があるならばなお、好都合である。 ゴムの別の重要な側面は、それが組成物に対して少なくとも120%の破断延 びを与えねばならぬことである。この要求が満足されるときには、組成物は上に 記載された有利な物性を示すことが見い出された。この要求は、ゴムが少なくと も30,000以上、好ましくは少なくとも45,000の分子量を持つことの 要求と多少とも同等である。破断時の延びの上限は、特に高い値を持つことが可 能であるが、しかし破断の延び(20℃において)が、余りにも高ければ組成物 はラクチドの物性を失うと同時にゴム様の挙動を示し始め る。 本発明によれば、ゴムとマトリックスポリマの混合体ならびに互いに化学的に 結合したゴム相とマトリックスポリマの両者を使用することが可能である。化学 的に結合したゴム相とマトリックスポリマが好ましい。望む破断延びを得る目的 でブレンドを使用する場合には、ゴムの分子量は、ゴム相が化学的にマトリック スに結合されたシステムが使用される場合におけるよりも一般に高くなければな らない。 本発明によれば、ラクチドマトリックスのゴム相による変性は、各種の方法で 行うことが可能である。ゴムは、ホモポリマ、共重合体またはブロック共重合体 であることが可能であり、またこれらはセグメント化されていてもされていなく てもよい。ゴム相を形成するモノマは、ε−カプロラクトンおよびトリメチレン カーボネートの如き、環状エステルおよび環状炭酸塩から選ばれる。他のコモノ マーもまた同様に使用することができるが、その場合、かかるコモノマーの全て に適用される一つの要求は、ガラス転移温度が必要な値を満たさねばならぬこと である。 硬くかつゴム様のセグメントを基材とするセグメント化されたブロック共重合 体が使用されると きには、この材料は2つの明瞭に区別し得るガラス転移温度を持つことである。 一般に、ゴム様ブロックは、別個の相として存在するのに対し、硬質ブロックは 、マトリックスに対する一種の物理的な結合位置として機能する。後者の場合、 硬質ブロックの性質は、組成物に関してマトリックスの要求を満たすべきである 。本発明によれば好ましくは2つの、かつ2つを超えない相が組成物の中に存在 することが指摘される。US−A 4,719,246に開示されている3相シ ステムが本発明には包含されていないのは、そこに記載のラクチドマトリックス の立体錯体化の組み合わせが、融点に関しての問題を生じさせるからである。前 記の特許出願の実施例からは、そこに記載された組成物の示す破断延びが極めて 低く、したがって材料の物性が特に良いとは言えない。 本発明の好ましい実施態様によれば、ゴムにはブロックまたはスター共重合体 が用いられる。これらの重合体は、マトリックスに化学的に結合していることが 望ましい。これはたとえば、ゴム相を第1工程で開始剤としてのポリオールから 出発し環状モステルおよび/または炭酸塩から合成することにより適切に実現さ れることができる。ゴムの重合が完結した後には、OH−基を持つゴム が得られ、このゴムにはマトリックスが固定的に重合することができる。この方 法を用いることにより、マトリックス相とゴム相との間に物性の特定の組み合わ せを与えるように化学結合が形成される。各分子は、多数のマトリックス分子と 結合したゴム核から成っている。これらの分子は、式[B(An)]により表す ことができると考えられ、式中、Bはゴムの部分を、またAはマトリックス重合 体をそれぞれ表す。nはゴムの持つ結合価(ファンクショナリティ)を示し、少 なくとも2の値を持つ。その上限はあまり臨界的ではなく、10またはそれ以上 もあり得る。 用いられるゴムは、開環重合により得られる環状エステルのホモポリマおよび 共重合体であることが望ましい。適当なゴムは、トリメチレンカーボネート、ε −カプロラクトン、δ−バレロラクトン、他の環状ラクトンおよび環状炭酸塩、 これらの共重合体、およびかかるモノマと他の、たとえばD−またはL−ラクチ ドおよびグリコリドの如き適切なモノマとの共重合体を基材としている。ゴム重 合の開始剤には、2つまたはそれ以上の水酸基を持つポリオールまたはポリアミ ンを用いるのが好ましい。一般には活性水素原子を持つ化合物が望ましい。適当 なポリオールには、1,6− エキサンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリト ール、myo−イノシトール等が含まれる。 かかるゴムは、無定形であるかまたは体温より低い融点を持つ。これらのゴム は、すべてポリラクチド/グリコリドマトリックスとは相容性を持たず、したが って相分離が起きる。これがゴムによる変性により耐衝撃性を高めるための条件 である。使用すべきゴムの量は、主として要求される物性によって決まる。下限 が5重量%に置かれるのは、これ以下の含有量であれば物性の改善が余りにも僅 かにとどまるためである。上限は、これに反して臨界的な意味を持たず、一般に 75重量%である。何故ならば、含有率を高めても有利さが高まるわけではない からである。ゴム含有率の好ましい範囲は、7.5ないし50重量%である、何 故ならば、この範囲内ではマトリックスのポリラクチドの物性を維持しつつ最適 の改善が果たされるからである。ゴム含有量の上限は、30重量%であるのが好 ましい。 ゴムの製造は、最終組成物での破断延びに関する要求の満たされるように実施 されるべきである。この要求は、ゴムが比較的高い分子量を持つべきことを意味 している(Mnはポリスチレン標準を 用いてGPCにより求められる)。高分子量のゴムの製造は、たとえば触媒の使 用または開始剤濃度および反応時間/温度のような適切な反応条件を選ぶことに よりその目的のために公知の方法で実施することができる。 変性されるポリ(ラクチド)マトリックスは、L−ラクチドのホモポリマ、[ ポリ(L−ラクチド)またはL−およびD−ラクチドの立体共重合体、[ポリ( D,L−ラクチド)]であり得る。L/D)比は、ポリ(ラクチド)が結晶性で あるか無定形であるかを決める。15%以上のD−ラクチドを有するL/D−ラ クチドの共重合体は、無定形で結晶にはなり得ない。一般に、圧縮成型後は、ポ リ(L−ラクチド)は半結晶性であるが、融点以上からの急速冷却(クエンチン グ)により、ガラス状態が保持されるために重合体は結晶せず、無定形である。 しかし、時間の経過とともにあるいは分解現象の間に、この材料はなお、結晶す るかもしれない。D−ラクチドが15%以下の共重合体は、圧縮成型の後で実質 的に不定形であるが、しかし結晶することは可能である。 生物医学分野に用いるには結晶不可能な重合体であることが望ましい、何故な らば結晶性の残留生成物は、分解過程中、体内で炎症反応を起こす 可能性があるからである。これらの無定形ポリ(ラクチド)の主たる短所は、高 度の結晶性材料に比較して衝撃抵抗が著しく低いことである。分解性のゴムによ るゴム変性は、耐衝撃性を高めるための手段である。本発明によるこれらのポリ (ラクチド)の靭性と耐衝撃性の向上は、ラクチド(L−またはL/D−ラクチ ド)とゴムモノマの星型ブロック共重合体を合成することとならびにポリ(ラク チド)(L−またはL/D−共重合体)およびゴムポリマのブレンド(物理的な 混合)を行うことにより実現することができる。 ラクチドおよび/またはグリコリドマトリックス重合体の製造は、公知の方法 、たとえばその出願の内容が本明細書中に文献として組込まれているオランダ特 許出願9000959またはヨーロッパ特許出願108,635に記載の如き方 法で行うことができる。EP−A 499,204の開示とは異なり、本発明に よれば出発材料としてファイバ材料が使用されず、組成物はモノマを用いて重合 により製造される。ゴムの重合は、冒頭の特許出願に記載の如き方法でも可能で ある。しかしながら、その場合に得られるのは星型重合体でなく線型重合体であ る。 重合体の靭性は重要な物性である、何故ならば この物性は、材料が破断の起こる前に吸収することのできるエネルギーの量を表 すからである。靭性の尺度は、材料の引っ張り強度の測定されるときに得られる 力−延び曲線の下の面積に相当する。これに関しては、破断延びが大きいことは 、靭性が大であることに対して不可欠である。材料の耐衝撃性を測定するもう一 つの方法は、試験棒(テストロッド)をハンマで破断の起きるまで打撃すること である。破断過程中に吸収されるエネルギーを当初の表面積で除したものが衝撃 抵抗である。力−延び実験と比較して、衝撃試験の速度が大幅に速いために、こ れらの二者の値が合致することは稀である。衝撃抵抗測定は、各種の試験規格に 従って行われる。最も一般に用いられるのは、Izod−ノッチドテスト(ASTM D−256)であり、かつこれにより衝撃抵抗は、12.7mmの深さの試験 棒について測定される。衝撃抵抗がこのときに表される単位は、ノッチのインチ 当りのft lb/inch、またはSI単位ではノッチのインチ当りJ/mである。ロッ ドの深さは一定であるために、単位面積当りのエネルギーJ/m2に換算するこ とができる。 この規格によりゴム変性された材料での測定によって、よく使用される商業的 に入手可能なプラ スチックとの比較が可能となる。本発明の衝撃抵抗測定は、DIN 53453 (ノッチなしのDynstat)に従って行われる。この方法の利点は、ほんの小さな 試験片が必要であるということである。衝撃強度は、J/m2の単位で表される 。いくつかの場合、測定は両者の規格に基づいて実施された。ノッチ付きの試験 片で測定された衝撃強度は、ノッチなしの試験片で測定された値よりも常に低い 。結晶性および無定形圧縮成型されたポリ(ラクチド)についての本測定は、結 晶性の衝撃抵抗に対する影響を明らかに示す。無定形ポリ(ラクチド)は、それ がクエンチングされたポリ(ラクチド)であるか、または85/15 20 L /D−ラクチドの共重合体であるかに拘らず、結晶性ポリ(ラクチド)に比較し て衝撃抵抗がかなり低い。 無定形、結晶化不能ポリ(ラクチド)および結晶性ポリ(ラクチド)の両者は 、本発明によるゴム変性によって大幅に靭性を高めることができる。 各種のゴムと95/5 L/D−ラクチドのABAブロック共重合体は、変性 を行われぬ材料よりも著しく高い衝撃抵抗を示す(20%ゴムは、Dynstat衝撃 抵抗試験では全然破断しない)。破断時のはるかに大きい延び(数100%)も また、 これらの材料が特に靭性に富むことを示す。分解性のゴムとのポリ(95/5 L/D−ラクチド)星−ブロック共重合体は、破断時に特に大きい延びを示し、 かつDynstat衝撃抵抗試験において破断することはない。L−およびD−ラクチ ドの共重合体は、ポリ(ラクチド)とL−ラクチド/ε−カブロラクトンゴムと の物理的な混合により耐衝撃性を高められることが可能である。耐衝撃性は、ゴ ム含有量の増大とともに高まり、またD−ラクチドの少ないまたはこれを全く含 まぬ共重合体においてはより高くなる。無定形85/15 L/Dラクチド共重 合体は、耐衝撃性を高められることができる。星ブロック共重合体およびABA ブロック共重合体ならびに各種のゴムまたはABAブロック共重合とのブレンド によって、約20%のゴムパーセントの場合にDynstat衝撃試験では、もはや破 断することのない靭性のある材料が得られる。ゴム変性された材料と等量の同じ ゴムとの比較において、ブレンド体の破断延びがブロック共重合体または星ブロ ック共重合体のものよりも少ないことは注目に値することであり、かつこのこと は、ゴムの部分とラクチドマトリックスとの間の結合の度合いの負う役割の重要 さを指摘する。このことは、結晶性95/5および無 定形85/15 L/D−ラクチドにより変性された重合体にとっても言えるこ とである。 本発明による材料は、あらゆる種類の分野において使用することができる。こ れらの用途は、特に生物学的および/または分解特性が重要な分野に見い出され る。使用の例には、包装材料および生物医学分野のものが含まれている。材料は 、シート、ファイバ、物品、ホース、使い捨て品などに加工することができる。 従来の添加剤は、これらに使用することが可能であり、かつ加工はかかる重合体 のための公知の方法で行われる。 生物医学の分野における本発明による材料の考え得る用途には、薬物放出手段 、神経導通体、人工静脈、創傷被覆体、人工皮膚、縫合糸、外科用薄膜、整形用 移植片などが含まれている。 本発明は、次にいくつかの実施例において説明されるが、それらに限定される ことはない。 実施例 各種の異なった出発物質と反応条件を用いることにより、多くのゴム変性され た合成材料が製造された。 別記のない限り各種の材料は、下記の方法で重合された。 I.ラクチドは、10-2モル%触媒(錫オクト エートSn−octoate:Ia,錫(II)−ビス(2,4−ペンタンジオネート− O−O’)tin(II)−bis(2,4−pentane−dionato−O−O’:Ib)を当 該ラクチドあるいはラクチドとの混合物の溶融体に110℃で添加することによ って重合が完結するかまたはほぼ完結するまでこの温度で重合が進められた。こ の方法は、トリメチレンカーボネートおよびε−カプロラクトンのホモポリマー 化反応に対しても用いられた。 II.ブロックおよび星型共重合体は、ポリオールを当該モノマの溶融体に加え 、そして110ないし150℃の間の温度で、12ないし96時間重合反応を行 うことにより得られた。この重合に続いて、マトリックスモノマの溶融体がその 後に生じたゴムに加えられ、続いて重合が続けられた。 各種の試験の結果は下記の表に含まれている。実施例1−3の中では、ペンタ エリスリトールを基材とした星型ゴムが用いられたのに対し、実施例5はマトリ ックスと混和されたABAゴムブロックを基材としている。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1994年11月23日 【補正内容】 請求の範囲 1.マトリックスおよび別個のゴム相を基にし、該マトリックスはラクチドお よび/またはグリコリド(共)重合体を基材としており、そして別個の相として 存在する生分解性のゴム相を組成物基準で5ないし30重量%含んで成り、高々 10℃のガラス転移温度と、無定形構造、もし無定形構造でなければ体温以下の 融点とを有し、さらに破断時の延びが少なくとも120%であることを特徴とす るゴム変性された組成物。 2.ゴムがトリメチレンカーボネートを基材とする請求項1記載の組成物。 3.ゴムがε−カプロラクトンを基材とする請求項1または2記載の組成物。 4.ゴムがポリ(トリメチレン)カーボネート、L−ラクチドとε−カプロラ クトンの共重合体、グリコリドとε−カプロラクトンの共重合体、トリメチレン カーボネートとε−カプロラクトンの共重合体、δ−バレロラクトンとε−カプ ロラクトンの共重合体ならびにポリオールおよび前記の成分の一つまたはそれ以 上を基材とするゴムから成る群より選ばれる請求項1〜3記載の組成物。 5.ラクチドマトリックスが星型またはブロックゴムの存在下の重合により得 られる請求項1〜 4記載の組成物。 6.ポリラクチドマトリックスおよび生物分解性ゴムが、互いに混和されてい る請求項1〜4記載の組成物。 7.ポリラクチドマトリックスが、ポリ(L−ラクチド)から成る請求項1〜 6記載の組成物。 8.ポリラクチドマトリックスが実質的に無定形であり、少なくとも15%の D−ラクチドを有するL−およびD−ラクチドの共重合体から成る請求項1〜6 記載の組成物。 9.ポリラクチドマトリックスが実質的に無定形で結晶化可能であり、そして 15%以下のD−ラクチドを有するD−ラクチドとL−ラクチドの共重合体を基 材とする請求項1〜6記載の組成物。 10.請求項1〜9記載の組成物の医療分野での用途。 11.請求項1〜9記載の組成物で全部または一部を製造された製品。 12.少なくとも一つの活性水素を有する化合物の存在下で、一つまたはそれ以 上のゴム形成モノマを重合し機能性ゴムを形成し、次いでマトリックスポリマを 機能性ゴムに添加し、そしてこれを該ゴムの存在下で重合することから成る請求 項1〜9記載の組成物を製造する方法。 13.ポリオールが少なくとも一つの活性水素を有する化合物として用いられる 請求項12記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CZ,DE,DK,ES,FI,GB,H U,JP,KP,KR,KZ,LK,LU,MG,MN ,MW,NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU, SD,SE,SK,UA,US,VN (72)発明者 ジョツィアッセ,コルネリス アーヌード ピーター オランダ国 9712 セーペー グロニンゲ ン ブロエルストラート 5 シー/オー リュークスニベルシテイト テ グロニ ンゲン (72)発明者 ニエンフイス,アッツェ ジャン オランダ国 9712 セーペー グロニンゲ ン ブロエルストラート 5 シー/オー リュークスニベルシテイト テ グロニ ンゲン (72)発明者 ペンニングス,アルバート ジョハン オランダ国 9712 セーペー グロニンゲ ン ブロエルストラート 5 シー/オー リュークスニベルシテイト テ グロニ ンゲン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.マトリックスおよび別個のゴム相から成り、該マトリックスはラクチドお よび/またはグリコリド(共)重合体を基材としており、そして別個の相として 存在する分解性のゴム相を組成物基準で少なくとも5重量%含んで成り、高々1 0℃のガラス転移温度を有し、さらに破断時の延びが少なくとも120%である ことを特徴とするゴム変性された組成物。 2.ゴムがトリメチレンカーボネートを基材とする請求項1記載の組成物。 3.ゴムがε−カプロラクトンを基材とする請求項1または2記載の組成物。 4.ゴムがポリ(トリメチレン)カーボネート、L−ラクチドとε−カプロラ クトンの共重合体、グリコリドとε−カプロラクトンの共重合体、トリメチレン カーボネートとε−カプロラクトンの共重合体、δ−バレロラクトンとε−カプ ロラクトンの共重合体ならびにポリオールおよび前記の成分の一つまたはそれ以 上を基材とするゴムから成る群より選ばれる請求項1〜3記載の組成物。 5.ラクチドマトリックスが星型またはブロックゴムの存在下の重合により得 られる請求項1〜4記載の組成物。 6.ポリラクチドマトリックスおよび生物分解性ゴムが、互いに混和されてい る請求項1〜4記載の組成物。 7.ポリラクチドマトリックスが、ポリ(L−ラクチド)から成る請求項1〜 6記載の組成物。 8.ポリラクチドマトリックスが実質的に無定形であり、少なくとも15%の D−ラクチドを有するL−およびD−ラクチドの共重合体から成る請求項1〜6 記載の組成物。 9.ポリラクチドマトリックスが実質的に無定形で結晶化可能であり、そして 15%以下のD−ラクチドを有するD−ラクチドとL−ラクチドの共重合体を基 材とする請求項1〜6記載の組成物。 10.請求項1〜9記載の組成物の医療分野での用途。 11.請求項1〜9記載の組成物で全部または一部を製造された製品。 12.少なくとも一つの活性水素を有する化合物の存在下で、一つまたはそれ以 上のゴム形成モノマを重合し機能性ゴムを形成し、次いでマトリックスポリマを 機能性ゴムに添加し、そしてこれを該ゴムの存在下で重合することから成る請求 項1〜9記載の組成物を製造する方法。 13.ポリオールが少なくとも一つの活性水素を 有する化合物として用いられる請求項12記載の方法。
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