JPH10234846A - 抗血栓性材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】抗血栓性を長期に維持できる表面をもつ抗血栓
性材料を得る為に、抗血栓性物質の固定化量を増加さ
せ、抗血栓性物質の活性低下を防止し、さらに抗血栓性
物質の長期徐放を可能とする。 【解決手段】抗血栓性物質を付与した生体内分解性微粒
子を基材表面にコートし表面層を徐々に分解させること
で長期間効果的に基材の抗血栓性を維持出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は医療用具、手術用具
など血液と接触する材料表面に抗血栓性を付与する材料
に関する。更に詳しくは、人工血管、カテーテル、人工
心臓、人工腎臓等の表面に抗血栓性を付与する材料に関
する。

【０００２】

【従来の技術】医療用具の材料表面への血液適合性付与
技術は、ヘパリン様物質、又はウロキナーゼ等に代表さ
れる線溶系物質を基材に何らかの方法で固定化するもの
である。（特公平7-265405号公報、特公昭60-10734号公
報） 基材への抗血栓性物質の固定化は抗血栓性物質が
固定化しやすい基材の官能基を利用して表面に直接、あ
るいは特定の物質を介して行われる。上述のような方法
で基材表面に抗血栓性物質を固定化する場合、抗血栓性
物質は材料表面に存在し抗血栓性を発現する。しかしな
がら基材表面で反応を行うため複雑な形状への固定化操
作が困難であり、固定化量の不足、使用時での血中の酵
素による抗血栓性物質の活性低下の問題等がある。抗血
栓性物質の血中の酵素等によるの活性低下、固定化によ
る抗血栓性物質の運動の束縛、活性部位の向きによる活
性効率低下の問題を解決する為、抗血栓性物質を材料表
面より徐放させることで抗血栓性を維持する技術が開発
されている。この場合の抗血栓性物質の担持は、抗血栓
性物質と基材表面のイオン結合や、マトリックスとなる
材料と共に抗血栓性物質を基材上にコーティングするこ
とで行われる。

【０００３】抗血栓性物質と基材表面のイオン結合によ
る抗血栓性物質の徐放機構は、抗血栓性物質と血中イオ
ンやタンパク質とのイオン交換反応である。（特開平4-
298523号公報） 抗血栓性物質と血中イオンやタンパク
質とのイオン交換反応は抗血栓性物質1分子と血中物質
の複数分子とのイオン交換反応であり複雑である。放出
機構がイオン交換反応による為、ランダムに血中のイオ
ンを基材上に吸着してしまう他、基材上に抗血栓性物質
は露出している為に血中の酵素による活性の減少が問題
となる。抗血栓性物質を高分子マトリックス中に分散さ
せる場合の抗血栓性物質徐放機構は、マトリックス材料
が血液接触するにより膨潤あるいは含水し、マトリック
ス内の抗血栓性物質の溶解、マトリックス内拡散であ
る。（特公平3-33340号公報） この場合はマトリック
ス内の抗血栓性物質の拡散速度が速いために抗血栓性物
質の徐放期間が短い問題がある。残念ながら現在まで徐
放速度や期間、抗血栓性において満足する表面の抗血栓
性材料は未だ開発されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は抗血栓性を長
期に維持できる表面をもつ抗血栓性材料を得る為に、抗
血栓性物質の固定化量を増加させ、抗血栓性物質の活性
低下を防止し、さらに抗血栓性物質の長期徐放を可能と
するために研究したものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は抗血栓性物質を
担持した生体内分解性の微粒子を医療用具の基材上にコ
ートし微粒子層を形成させ抗血栓性を付与する技術に関
するものである。すなわち生体内分解性を示す微粒子の
表面に親水性物質を介して抗血栓性物質を固定化した材
料を基材上にコート、あるいは生体内分解性を示す微粒
子内に抗血栓性物質を分散した材料を基材上にコートし
基材表面に抗血栓性を付与した抗血栓性材料である。

【０００６】抗血栓性物質を生体内分解性の粒子表面に
担持させる場合では、抗血栓性物質を平面ではなく球形
表面に担持させることで固定化可能な表面積が増加し固
定化量の増加が可能となる。基材に直接抗血栓性物質を
固定化せずに生体内分解性微粒子に結合させて基材表面
をコートする為、複雑な形状の抗血栓性処理操作を基材
を抗血栓性物質の溶液に漬け反応させる方法よりも抗血
栓性物質の損失を少なく行うことができる。微粒子が生
体内分解性を有する為、基材表面の微粒子が徐々に分解
し、活性の低下した抗血栓性物質が排出されると同時に
活性が維持された抗血栓性物質を表面に固定化した微粒
子が基材表面に現れることにより、優れた抗血栓性表面
が維持される。更に微粒子表面に親水性物質を介して抗
血栓性物質を固定化するために、抗血栓性物質の運動性
が束縛されず活性の減少を抑制することができ、優れた
抗血栓性を示す。

【０００７】粒子内に抗血栓性物質を担持する場合、微
粒子の生体内での分解により抗血栓性物質が放出され
る。微粒子の生体内での分解性に応じて抗血栓性物質の
徐放速度が制御される。微粒子化による利点は、抗血栓
性物質が均一に基材上の微粒子層に担持でき、複雑な形
状への抗血栓性処理操作が可能であることが挙げられ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】

１）抗血栓性物質を生体内分解性微粒子表面に固定化す
る場合 はじめに表面に親水性物質を有する生体内分解性微粒子
を作成する。生体内分解性微粒子の粒子核となる物質は
ポリアルキルシアノアクリレート系のポリマー、もしく
はポリ乳酸、ポリ乳酸ポリグリコール酸共重合体、ポリ
アミノ酸系物質がその分解生成物が人体に対して無害で
あるので望ましい。親水性物質は１分子中に抗血栓性物
質を固定化できる官能基と生体内分解性の微粒子と結合
できる官能基の少なくとも一つずつを有している物質が
望ましい。例えば、両末端カルボキシル基型ポリアルキ
ルグリコール、両末端アミノ基型ポリアルキルグリコー
ル等である。更に望ましくは両末端に反応の性質が異な
る官能基を持つ物質が望ましい。例えば、片末端カルボ
キシル基他末端アミノ基型ポリアルキルグリコール、片
末端メタクリロイル型他末端カルボキシル基型ポリアル
キルグリコール等が使用出来る。

【０００９】生体内分解性の微粒子の調製はモノマーが
ビニル型の場合、ラジカル重合、アニオン重合等にて調
製できる。溶媒を適当に選択し、末端ビニル型の親水性
物質と粒子核となる生体内分解性のモノマーを加えて分
散重合を行うと表面に親水性物質を有する微粒子が得ら
れる。縮合型の生体内分解性物質の場合では先に生体内
分解性物質をポリマー化し、その水溶液を油中に分散さ
せ加熱しながら親水性物質を反応させると表面に親水性
分子を有する微粒子が得られる。上記のようにして得ら
れる微粒子の粒子径の制御はモノマーの疎水性度、親水
性物質の分子量、親水性物質と生体内分解性物質との調
製時の仕込み比等を変化させることで可能であり、およ
そ0.05〜500μm程度である。粒子径及び生体内分解性材
料の疎水性度は微粒子の分解速度を支配し、材料の仕込
み比により微粒子の分解速度を制御でき、材料表面の分
解速度制御に利用できる。得られた微粒子に抗血栓性物
質を固定化する方法は官能基に応じて行う。抗血栓性物
質の固定化は公知の方法が数多く存在しその方法に従
う。基本的には微粒子表面の親水性物質の官能基を活性
化後、遠心分離操作を数回行い粒子を洗浄する。緩衝液
に再分散し固定化する抗血栓性物質を加え反応させる。
抗血栓性物質は特に限定はしないが、ヘパリン、硫酸化
多糖、ウロキナーゼ、トロンボモジュリン、ストレプト
キナーゼ、ランボロキナーゼ等が挙げられる。反応終了
後に遠心操作により未反応物質を洗浄し固定化を終了す
る。

【００１０】２）抗血栓性物質を生体内分解性微粒子内
部に担持する場合 生体内分解性微粒子の粒子核となる物質はポリアルキル
シアノアクリレート系のポリマー、もしくはポリ乳酸、
ポリ乳酸ポリグリコール酸共重合体、ポリアミノ酸系物
質がその分解生成物が人体に対して無害であるので望ま
しい。生体内分解性の微粒子の調製はモノマーがビニル
型の場合、ラジカル重合、アニオン重合等にて調製でき
る。溶媒を適当に選択し、末端ビニル型の親水性物質や
過硫酸カリウムと粒子核となる生体内分解性のモノマ
ー、抗血栓性物質を加えて分散重合を行うと粒子内及び
表面に抗血栓性物質が担持される。縮合型の生体内分解
性物質の場合では先に生体内分解性物質をポリマー化し
た後、抗血栓性物質を混合し噴霧乾燥、液中乾燥法等に
より調整できる。

【００１１】１），２）ようにして得られる微粒子の粒
子径の制御はモノマーの疎水性度、親水性物質と生体内
分解性物質との調製時の仕込み比あるいは乾燥条件等を
変化させることで可能であり、およそ0.05〜500μm程度
である。粒子径及び生体内分解性材料の疎水性度は微粒
子の分解速度を支配し、材料の仕込み比により微粒子の
分解速度を制御でき、材料表面分解の速度制御に利用で
きる。基材上への生体内分解性微粒子分散層の形成は抗
血栓性物質が固定化された生体内分解性微粒子の分散液
をそのまま、あるいは遠心操作により濃縮し、基材上に
塗布することで行える。医療用具基材上への塗布には微
粒子分散液をそのまま用いても良いし、マトリックスと
なる高分子を溶解させ混合した塗布液を用いても良い。
マトリックスとなる高分子は、特には限定しないが、親
水性の血液適合性に優れた高分子が望ましく、ポリエチ
レングリコールやポリメタクリル酸エステル誘導体、ポ
リビニルアルコール等が挙げられる。微粒子層は生体内
分解性微粒子の分散液濃度により厚みを制御できる。

【００１２】

【実施例】

（１）生体内分解性微粒子の調製 (A)ヘパリンが固定化された生体内分解性微粒子の調製 2-シアノアクリル酸エステル（シグマ社製）10gと片末
端メタクリロイル型他末端カルボキシル基ポリエチレン
グリコール1gをエタノール：水=１：１の溶剤に溶解さ
せ、開始剤にアゾビスイソブチロニトリル（和光純薬工
業(株)製）を用いて１０時間、６０℃にて分散重合を行
った。反応終了後透析、遠心分離により精製を行った。
得られた微粒子の形態観察、直径の測定をSEMにて行っ
たところ、その形状は球形で直径の平均は200nmであっ
た。上記のようにして得られた微粒子の水分散液（0.1g
/ml）10mlを遠心操作によって調製し、水溶性カルボジ
イミド（和光純薬工業(株)製）を0.1g加え微粒子のカル
ボキシル基を４℃で３０分間活性化した。その後遠心分
離により過剰な水溶性カルボジイミドを除去した。次に
ヘパリン（和光純薬工業(株)製）水溶液（0.1g/ml）10m
lを加え２４時間、４℃で反応を行った。反応終了後、
遠心分離操作により未反応のヘパリンを除去した。反応
前後の粒子重量よりヘパリンの固定化量を算出したとこ
ろ微粒子重量当たり1g/gであった。

【００１３】(B)ヘパリンを粒子内に担持した生体内分
解性微粒子の調製 ヘパリン1gを水10mlに溶解させエタノール100mlに滴下
しヘパリンの微粒子を形成させた。次に2-シアノアクリ
ル酸エステル（シグマ社製）10gと片末端メタクリロイ
ル型他末端カルボキシル基ポリエチレングリコール1gを
水100mlに溶解させた液を調整し、それぞれを混合し開
始剤にアゾビスイソブチロニトリル（和光純薬工業(株)
製）を用いて１０時間、６０℃にて分散重合を行った。
反応終了後透析、遠心分離により精製を行った。得られ
た微粒子の形態観察、直径の測定をSEMにて行ったとこ
ろ、その形状は球形で直径の平均は800nmであった。

【００１４】（２）微粒子の基材へのコーティング ポリウレタン製（TECOFLEX）チューブ（内径1mm）内側
の微粒子層のコーティングを（１）の(A)で作成した微
粒子水分散液（0.2g/ml）をシリンジを用いて行った。
微粒子の水分散液をポリウレタンチューブ内に挿入、排
出し真空乾燥してコーティングを行った。コーティング
層の厚さを電子顕微鏡により測定したところ5μmであっ
た。

【００１５】（３）微粒子層の分解速度試験 微粒子層の分解試験は（２）で作成したチューブに３７
℃に保持したリン酸緩衝液（pH=7.4）をポンプを用いて
循環させて行った。所定時間毎にチューブを切り取り真
空乾燥後に微粒子層の厚さを電子顕微鏡を用いて測定し
た。結果を図１に示す。

【００１６】（４）動物埋め込みによる抗血栓性の評価 体重１２ kg のビーグル成犬（雌性）１頭をアトロピン
にて前処理し、導入麻酔をフルニトラゼパム 0.1mg/kg
、ケタミン 3mg/kg の静注によって実施した。犬を手
術台に固定後、ヘパリン（100U/kg）を静注し、フロー
センによる麻酔を維持しながら、頸部を切開し、左右の
両頸動脈を各々５ｃｍ程度露出した。次いで左頸動脈を
一時的に結紮し、頸動脈末梢部表面を血流方向に５ｍｍ
程度切開し上記で作製した本発明の表面処理を施したポ
リウレタンカテーテルの一端を３ｃｍ挿入し、血管の外
側より結紮糸にて縛り、カテーテルを頸動脈内に固定し
た。同様に左頸動脈中枢部を切開しここに同カテーテル
の他端を挿入し、結紮糸によって同様に固定し、頸動脈
バイパスを形成した。比較例として未処理のポリウレタ
ンカテーテルを用い右頸動脈バイパスを同様に形成し
た。

【００１７】頸動脈バイパスはフローセンによる麻酔を
維持しながら５時間実施した。20日後、イヌの頸動脈か
ら実施例及び比較例のカテーテルを取り外し、直ちに注
射器を用いて 2500 IU/ 500 mL のヘパリンを溶解した
生理食塩水にて両カテーテルの内外面を静かに洗浄し、
血液を洗い流した。その後、肉眼的に両カテーテルの外
面の血栓の付着の程度を観察し比較評価した後、カテー
テルの内腔を切り開き、同様に両カテーテル内腔面への
血栓の付着の程度を観察し比較評価した。

【００１８】（５）評価結果 実施例及び比較例の各血管バイパス用カテーテルの評価
結果は以下のようになった。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明は抗血栓性物質を付与した生体内
分解性微粒子を基材表面に修飾し表面層を徐々に分解さ
せることで長期間基材の抗血栓性を維持するものであ
る。生体内分解性微粒子表面に固定化された抗血栓性物
質は活性の減少と共に生体内分解性微粒子の分解に伴い
徐々に血中に排除される。このため基材上では活性の高
い新しい抗血栓性物質が供給され優れた抗血栓性が維持
される。生体内分解性微粒子内部に存在する抗血栓性物
質は微粒子の分解または水の進入により徐序に血中に放
出され基材の抗血栓性を維持する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図の縦軸は微粒子層の厚み、横軸は時間（日）
を示している。１００日以上ゆっくりと表面層が分解し
ていることがわかる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体内分解性を示す微粒子の表面に親水
   性物質を介して抗血栓性物質を固定化した材料を基材上
   にコートすることを特徴とする抗血栓性材料。
2. 【請求項２】 生体内分解性を示す微粒子内に抗血栓性
   物質を分散した材料を基材上にコートすることを特徴と
   する抗血栓性材料。