KR100258305B1

KR100258305B1 - 고분자재료, 의학재료 및 액상 고분자 조성물(polymeric material, medical material and liquid polymer composition)

Info

Publication number: KR100258305B1
Application number: KR1019970707659A
Authority: KR
Inventors: 노부오 나카바야시; 가즈히코 이시하라; 가즈노리 와키; 다이지로 시이노; 가즈오 마츠야마
Original assignee: 가와사키 마사히로; 가가쿠 기쥬츠 신코 지교단; 우노 마사야스; 닛폰 유시 가부시키가이샤; 가즈히코 이시하라; 노부오 나카바야시
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 2000-07-15
Anticipated expiration: 2016-03-25
Also published as: US5977257A; KR19990008134A; EP0823458B1; EP0823458A4; WO1996034061A1; DE69628162T2; EP0823458A1; DE69628162D1

Abstract

하기 화학식 1

[화학식 1]

(식중 R¹, R²및 R³; H, C1∼4의 알킬기)로 표시되는 측쇄를 갖는 단량체 및 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A와, 공중합체 A이외의 1종 이상의 소수성 중합체 B를 함유하는 혼합재료로서, 상기 혼합재료의 구조가, 공중합체 A로 이루어지는 수백 ㎛ 이하의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 싱분리를 나타내고 있는 고분자 재료 및 의학재료. 상기 공중합체 A 및 소수성 중합체 B를 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제에 용해한, 탁도 60% 이하를 나타내는 액상 고분자 조성물.

Description

고분자재료, 의학재료 및 액상 고분자 조성물(POLYMERIC MATERIAL, MEDICAL MATERIAL AND LIQUID POLYMER COMPOSITION)

포스포릴콜린기를 갖는 중합체는 세포막을 구성하는 인지질과 유사한 구조를 기지고 있는 점에서 생체적합성이 우수하여 혈액응고인자 등의 보체의 비활성화, 단백질이나 세포 등의 생체물질 비흡착성, 항혈전성, 보습성, 지질 2분자막 안정화 등을 갖는 의학용 고분자재료로서 우수한 성질을 나타낸다는 것이 알려져 있다. (Kazuhiko Ishihara, et al., Journal of Biomedical Materials Research, 24(1990)1069∼1077, Kazuhiko Ishihara, et al., Journal of Biomedical Materials Research 25(1991)1397∼1407).

그래서, 이들 특징을 살린 생체관련재료의 개발이 최근 활발히 행해지고 있다. 구체적으로는 예컨대 일본 특개평 3-39309호 공보에 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린과 메타크릴산 에스테르의 공중합체가 우수한 생체적합성 재료라는 것이 기재되어 있다. W093-01221호 공보에는 포스포릴콜린기를 갖는 중합체를 코팅재로 이용할 경우, 생체적합성 표면을 갖는 재료로서 생체관련의 각종 용도에 이용할 수 있다는 것이 기재되어 있다. W093-16117호 공보에는 수용성 셀룰로스에 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린을 그라프트 중합한 수용성 셀룰로스 유도체가 생체적합성과 셀룰로스에 대한 친화성 둘 다를 가지고 있으므로 혈액정화 등의 생체적합성 재료에 이용될 수 있다는 것이 개시되어 있다. 일본 특개소 59-43342호 공보에는 포스포릴콜린기를 갖는 중합체로 이루어지는 감습재와 수용성 중합체로서의 박막화 재료의 고분자 조성물이 습도 센서 재료로서 유리하다는 것이 개시되어 있다. 일본 특표평 7-504459호 공보에는 포스포릴콜린기를 갖는 중합체와 바람직한 기계적 및/또는 물리적 특성을 갖는 중합체의 고분자 조성물이 생체의학용 재료로서 우수하다는 것이 개시되어 있다. 또, 포스포릴콜린기를 갖는 각종 단량체, 단독중합체, 공중합체 및 이들의 제조법에 대해서는 예컨대 일본 특개소 54-63025호 공보, 일본 특개소 58-154591호 공보, 일본 특개소 63-222183호 공보, 일본 특개평 5-107511호 공보, 일본 특개평 6-41157호 공보 및 W093/01221호 공보에 기재된 바와 같이 종래 알려져 있다.

상기 포스포릴콜린기를 갖는 중합체 또는 공중합체는 현저한 생체적합성을 나타내는 것이나, 의학용 재료로서 볼 경우, 반드시 역학강도, 내구성 등의 기계적성질이 충분하다고는 할 수 없다. 그래서 상기와 같이 포스포릴콜린기를 갖는 단량체에 여하한 공중합성 단량체를 공중합시킬 것인가에 대한 검토가 여러 가지로 행해지고 있다. 또, 역학적 강도 및 내구성을 갖는 소수성 중합체를 혼합하여 개선하는 시도도 시행되고 있다. 그러나, 포스포릴콜린기라는 종래에 없던 현저한 수용성을 나타내는 관능기를 갖는 중합체의 경우 종래 일반적으로 행해지고 있는 소수성 중합체 끼리의 혼합과는 달리, 충분히 양호한 결과에 이르지 못하는 것이 실상이다.

한편 세그멘트화 폴리우레탄이 역학적 성질이 우수하다는 것 및 타재료에 비해 혈액적합성이 양호하다는 것(일본 특개소 57-139352호 공보, 유럽특허 제68385호 명세서, 미국특허 제4379904호 명세서, W083-00695호 공보)이 알려져 있다. 그리고 이와 같은 세그멘트화 폴리우레탄은 의학재료로서 혈액회로, 인공심장, 각종 카테테르 의학용 센서 등에 폭넓게 사용되고 있다(아기시테츠조 편집, 「인공장기」 1994-95, 나카야마서점 발행). 그러나, 이들을 장기간 생체내에서 사용하면 염증반응이나 세포점착에 의거한 재료 열화나 석회화가 생기기 때문에 반드시 이상적 항혈전성을 보인다고는 할 수 없고, 또 만족할 수 있는 상태라고는 할 수 없다.

또, 성질이 다른 2종류 이상의 고분자 화합물을 혼합하여 재료를 개선하는 시도는 「폴리머 블렌드」 라 불리고 일반적으로 잘 알려져 있다. 친수성이 높은 고분자 화합물과 소수성이 높은 고분자 화합물의 혼합, 혹은 결정성이 우수한 고분자 화합물과 비결정성이 우수한 고분자 화합물의 혼합과 같이 대조적인 성질을 갖는 2종류의 고분자 화합물올 혼합하여 제막하면, 분자운동으로 같은 싱질을 갖는 고분자 화합물 끼리 집합하여 상분리가 일어난다. 이 상분리를 이용한 재료의 개질도 폴리머 블렌드의 일반적 수법이고, 상용시킬 수 있는 고분자 혼합계의 상분리 기구를 잘 이용한 다상(多相)구조 재료의 개발도 행해지고 있다. 그러나, 친수성, 소수성이 극단으로 다른 고분자 화합물을 혼합할 경우에는 상분리에 따른 응집괴의 생성이나 백화현상이 일어나 수 ㎛ 오더의 세포점착을 저지하기 위한 생체적합성 재료의 용도에는 적합하지 않다.

예컨대 상기 일본 특표평 7-504459호 공보 기재의 고분자 조성물 제조법에 있어서는, 2(메타크릴로일)옥시-2'-(트리메틸암모늄)에틸포스페이트와 n-도데실메다크릴레이트의 1:2 공중합체와 세그멘트화 폴리우레탄이 디클로로메탄의 단일 용제나 아세트산에틸과 프로판-2-올과의 혼합용제로 용해가 행해지고 있다. 그러나, 이와 같은 고분자 화합물의 조합에 있어서 상기 용매를 사용할 경우에는 일부가 용해하거나 팽윤할 뿐으로, 균일한 용액을 얻을 수 없다. 따라서, 이와 같은 불균일용액에서 용제를 증발제거하여 얻어지는 막은 응집괴의 생성이나 백화가 생기기 때문에 생체적합성 재료로서 이용할 수 없다. 친수성, 소수성이 극단으로 다른 고분자 화합물의 혼합에 있어서는 매크로적으로 백탁(白濁)이 없는 혼합계를 얻는 것은 양자가 공유결합으로 결합한 블록공중합체에서는 알려져 있으나 단순한 2종류의 고분자 화합물을 혼합한 계에서는 알려져 있지 않다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은 우수한 생체적합성과 우수한 역학적 성질, 내구성 등의 기계식 성질을 겸비한 고분자 재료 및 의학재료를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 우수한 생체적합성과 우수한 역학적 성질 내구성 등의 기계적 성질을 겸비한 고분자 재료 및 의학재료의 원재료로서의 장기적으로 안정된 균일 용액인 액상 고분자 조성물을 제공함에 있다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 소수성 단량체, 혼합하는 소수성 중합체, 용제 및 혼합방법 등에 대하여 각종 검토를 거듭한 결과, 극성이 현저히 높은 포스포릴콜린기 함유 공중합체라도 소수성 단량체와 공중합하여 얻어진 공중합체의 경우에는, 소수성 중합체와의 혼합물을 특정 용제로 용해함으로써 장기적으로 안정된 균일용액이 얻어지고, 이 용제를 증발시킬 때에 얻어지는 고분자재료의 구조가, 포스포릴콜린기 함유 공중합체로 이루이지는 수백 ㎛ 이하의 도메인이 소수성 중합체로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 싱분리를 나타내는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명에 따르면, 하기 화학식 1

[화학식 1]

(식중 R¹, R²및 R³은 동일 또는 상이한 기로서, 수소원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다)로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와, 탄소수 5∼15의 알킬(메타)아크릴레이트, 지환식 알킬(메타)아크릴레이트, 우레탄 결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A, 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 소수성 중합체 B, 및 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올 용제로 이루어지는 혼합용제를 함유하고 또한 탁도 60% 이하인 액상 고분자 조성물을 고체상태로 한 혼합재료로서, 상기 혼합재료의 구조가, 공중합체 A로 이루어지 수백 ㎛ 이하의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 상분리를 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 고분자재료가 제공된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 고분자재료에 있어서의 소수성 중합체 B로서, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 고분자재료의 원재료로서의 액상 고분자 조성물로서 상기 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와 탄소수 5∼15의 분지 알킬(메타)아크릴레이트, 지환식 일킬(메타)아크릴레이트 우레탄결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 공중합체 A 이외의 1종 이상의 소수성 중합체 B 및 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제를 함유하고 탁도 60% 이하를 나타내는 액상 고분자 조성물이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 액상 고분자 조성물의 제조법으로서, 상기 공중합체 A, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 플리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄, 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 소수성 중합체 B, 및 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제의 혼합용액에 초음파를 조사하여 그 혼합용액의 탁도를 60% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 액상 고분자 조성물의 제조법이 제공된다.

그리고 또 본 빌명에 따르면 상기 액상 고분자 조성물내 공중합체 A를 소수성 단량체가 탄소수 5∼15의 분지 알킬(메타)아크릴레이트, 지환식 알킬(메타)아크릴레이트 우레탄결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체인 경우의 조성물을 고체상태로 한 혼합재료를 함유하는 의학재료로서 상기 혼합재료의 구조가, 공중합체 A로 이루어지는 수백 ㎛ 이하의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 상분리를 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 의학재료가 제공된다.

본 발명은 의학재료, 화장품용 소재, 도료소재 등에 이용할 수 있는 중합체 혼합재료인 고분자재료 및 그 원재료로서의 액상 고분자 조성물, 및 우수한 생체적 힙성과 역학적 강도를 겸비한 중합체 혼합물인 의학재료 및 그 원재료로서의 의학 재료용 고분자 조성물에 관한 것이다.

제1도는 실시예로 측정한 고분자 조성물의 균일막 또는 비교예의 SPU-1 단독막이나 불균일막의 응력-변형곡선을 니타내는 그래프이다.

제2도는 실시예로 측정한 고분자 조성물의 균일막 또는 비교예의 불균일막의 응력-변형곡선을 니타내는 그래프이다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 고분자 재료 및 의학재료는 조성으로서, 특정 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와 특정 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 특정 공중합체 A, 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 소수성 중합체 B, 및 특정 혼합용제를 함유하고 또한 탁도 60% 이하인 액상 고분자 조성물을 고체상태로 한 혼합재료로서, 상기 혼합재료의 구조가, 공중합체 A로 이루어지는 수백 ㎛이하, 바람직하게는 100㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.01∼50㎛의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 상분리를 나타내고 있는 것이다. 여기서, 균일하게 분포한 상분리란 공중합체 A와 소수성 중합체 B가 상분리를 나타내고 있고, 이 혼합재료가 소수성 중합체 B가 갖는 기계적 강도 등의 물성과, 공중합체 A가 갖는 생체적합성 등의 성질을 유효하게, 또한 동시에 발휘할 수 있을 정도로, 소수성 중합체 B의 상에 특정크기의 공중합체 A의 도메인이 점재해 있는 것을 말한다.

한편 이와 같은 고분자재료나 의학재료의 원재료가 될 수 있는 본 발명의 액상 고분자 조성물은 종래 친수성이 매우 높기 때문에 물이나 저급알코올 등의 매우 수용성이 높은 용제에 한하여 사용되고 있는 포스포릴콜린기를 갖는 중합체를 소수성 중합체와의 혼합액으로 할 때에 상기 공중합체 A와 상기 소수성 중합체 B의 조합을 특정한 것으로 하고, 또한 특정 용제를 선택함으로써, 본 발명의 고분자재료나 의학재료를 제조할 수 있는 균일한 액체상태로 할 수 있는 것이다. 여기서, 균일한 액체상태란 탁도(완전히 굉을 차단한 상태를 100, 용제만을 셀에 넣을 때(용제를 사용하지 않고 용융상태인 경우에는 빈 셀)를 0이 되게 하여 구한 %)가 60% 이하, 바람직하게는 50% 이하를 나타내는 균일도를 가질 정도로 공중합체 A와 소수성 중합체 B가 상용성을 나타내고 있는 것을 말한다. 따라서, 이와 같은 액상 고분자 조성물은 그냥 액체상태로 두어도 분리하지 않고 장기 보존이 가능하다.

요컨대, 본 발명에 있어서는, 포스포릴콜린기기 나타내는 현저한 수용성 때문에 이와 같은 기를 갖는 (공)중합체와 타 중합체를 균일한 액체상태로 하는 것은 곤란하다고 생각되고 있던 것을 해결한 것으로, 또한 이와 같은 균일한 액체상태의 원재료에서 용제를 제거하거나 건조시켜 고체상태로 한 혼합재료가 상기 특정 구조를 가지고 있는 신규한 것으로, 기계적 강도 및 생체적합성 등을 겸비하고 있는 것을 발견한 것이다. 본 발명의 액상 고분자 소성물을 건조 등을 하여 용제를 증발시킴으로써 상기 특정 구조를 형성하는 것은 소수성 중합체 B에 있어서의 소수성 환경하에서, 매우 수용성이 높은 포스포릴콜린기를 갖는 공중합체 A가, 균일하게 용해한 상태를 유지하는 것이 곤란하게 되고, 고화하는 과정에서 서서히 집합하여 W/O형 유화와 같은 상분리를 하여 계내를 안정화하기 때문이라 생각된다.

상기 공중합체 A를 조제하기 위한 단량체 조성물에 있어서 필수성분으로서의 특정 측쇄를 갖는 단량체는 하기 화학식 1

[화학식 1]

(식중 R¹, R²및 R³은 동일 또는 상이한 기로서 수소원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다)로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트이다. 예컨대, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 3-(메타크릴로일옥시)프로필-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 4-(메타크릴로일옥시)부틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리에틸암모니오)에틸포스페이트, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리프로필암모니오)에틸포스페이트, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리부틸암모니오)에틸포스페이트, 2-(아크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 2-(아크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 2-(메타크릴로일옥시)프로필-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 2-(메타크릴로일옥시)부틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트 등을 들 수 있다. 특히 본 발명의 의학재료 및 그 원재료로서의 액상 고분자 조성물에 사용할 경우에는, 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)이크릴레이트를 사용한다. 이 구체예는 비람직하게는 상기 예시에서 선택할 수 있다.

공중합체 A중에서 상기 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트의 구성단위의 함유비율은 얻어지는 재료에 생체적합성을 충분히 부여하기 위하여 적어도 1몰% 이상, 바람직하게는 10몰% 이상, 특히 바람직하게는 10-70몰%가 좋다.

상기 공중합체 A를 조제하기 위한 단량체 조성물의 필수성분으로서의 소수성 단량체는 고분자재료의 원재료를 소재할 때 후기하는 소수성 중합체 B와의 상용성을 높이는 작용 등을 나타내는 것이다. 이 소수성 단량체란 물에 대한 용해성이 낮고, 상기 화학식 1의 측쇄를 갖는 단량체와 공중합가능한 단량체이다. 구체적으로는 도데실(메타)아크릴레이트 등의 직쇄 알킬(메타)아크릴레이트류, 시클로헥실(메타)아크릴레이트 등의 지환식 알킬(메타)아크릴레이트류, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 등의 탄소수 5∼15의 분지 알킬(메타)아크릴레이트류, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸부틸우레탄, 2-(메타)아클릴로일옥시에틸벤질우레탄, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸페닐우레탄 등의 우레탄결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트류 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체이다. 공중합체 A중에서 상기 소수성 딘량체의 구성단위의 함유비율은 30∼90몰%,가 바람직하다.

화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 (메타)아크릴레이트와 특정소수성 단랑체의 조합은 공중합체 A와 후기하는 소수성 중합체 B가 상기의 균일한 액체상태가 되도록 공중합체 A중에서 각 단량체 구성단위가 랜덤하게 균일하게 분포하는 조합이 바람직하다. 예컨대, 중합성이 높고 제어가 용이한 (메타)아크릴레이트 끼리의 조합이 가장 적합하다.

상기 공중합체 A를 조제하기 위한 단량체 조성물에는 상기 필수성분 이외에화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 단량체와 중합가능한 타 단량체를 코모노머로서 사용할 수도 있다. 예컨대, (메타)아크릴산, (메타)아크릴산아미드, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등의 수용성 단량체를 들 수 있다. 이와 같은 타 단량체 구성단위의 공중합체 A중에서의 함유비율은 1O몰% 이하가 바람직하다.

공중합체 A의 제조는 상기 단량체 조성물을, 중합개시제를 사용하는 용액중합, 현탁중합, 유화중합 또는 괴상중합의 통상 사용하는 중합방법 등으로 행할 수있다. 공중합체 A의 분자량은 수평균 분자량으로 3000∼700000 범위가 바람직하고, 고분자 화합물로서의 특성 및 용제에 대한 용해성을 고려하면 5000∼400000 범위가 더욱 바람직하다.

얻어지는 공중합체 A의 구체예로서는 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트와 시클로헥실메타크릴레이트의 공중합체, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트와 2-에틸헥실메타크릴레이트의 공중합체, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트와 n-부틸메타크릴레이트의 공중합체, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트와 n-도데실메타크릴레이트의 공중합체 2-(메타크릴로일옥시)에릴-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트와 스티렌의 공중합체, 2-(부테로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트와 프로필렌의 공중합체, 2-(크로토노일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트와 디에틸푸마레이트의 공중합체, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 부틸메타크릴레이트 및 2-메타크릴로일옥시에틸페닐우레탄의 공중합체, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 및 2-메타크릴로일옥시에틸트리메톡시실란의 공중합체 등을 들 수 있다.

본 발명의 의학재료에 사용되는 공중합체 A는 상기 화학식 1로 표시되는 축쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와 탄소수 5∼15의 분지 알킬(메타)아크릴레이트 지환식 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합하여 이루어지는 공중합체, 또는 상기 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와, 소수성 단량체인 우레탄결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트를 함유하는 단량체 조성물을 공중합하여 이루어지는 공중합체이다. 이들의 예시로는 상기 고분자재료에 있어서의 공중합체 A의 구체예 중의 상당하는 화합물을 바람직하게 들 수 있다.

본 발명의 고분자재료나 그 원재료 등에 사용하는 소수성 중합체 B란 물에 대한 용해성이 매우 낮고, 얻어지는 고분자재료에 역학적 강도, 내구성 등의 기계적 성질을 부여할 수 있는 것이다. 그리고, 상기 공중합체 A와의 조합으로 액상고분자 조성물로 할 경우에 상기의 균일한 액체상태가 되고 재료로서 고체상태로 함으로써 상기 특정 구조를 형성할 수 있는 것이다. 구체적으로는 세그멘트화 폴리우레탄이다. 고분자 화힙물로서의 특성 및 용제에 대한 용해성을 고려하면, 소수성 중합체 B의 분자량은 수평균 분자량으로 3000∼700000 범위가 비람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

특히, 소수성 중합체 B로서 세그멘트화 폴리우레탄을 채용함으로써 혈액회로, 인공심장, 각종 카테테르, 의학재료용 센서 세포배양기재 등의 의학재료용으로서의 우수한 생체적합성과 실용적 물성을 양호하게 겸비한 재료로 할 수 있다.

세그멘트화 폴리우레탄이란 과잉의 디이소시아네이트류 또는 폴리이소시아네이트류와, 폴리에테르 또는 폴리에스테르의 디올류와의 중부가반응후에, 쇄인장제로서 디올 또는 디아민류를 중부가시켜서 얻어지는 폴리머군을 말한다. 여기서 이소시아네이트류로는 디페닐메탄디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트등을, 디올류로는 폴리에스테르디올, 폴리에테르디올 등을 들 수 있다. 쇄연장제로는 에틸렌디아민, 4, 4'-메틸렌디아닐린, 물, 프로필렌디아민, 부탄디올 등을 들 수 있다. 또 예컨대 상품명 「Biomer」 (Ethicon사제), 상품명 「TM시리즈」 (도요보사제), 상품명 「Pellethane」(Upjohn Chem. 사제), 상품명 「Angioflex」 (Abiomed 사제), 상품명 「Cardiothane」(Kontron사제)는 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리옥시테트라메틸렌글리콜의 중부가 반응물이고, 이들 상품에 있어서는 각종 쇄연장제가 사용되고 있다. 또 상품명 「Tecoflex」 (Thermo Elec. 사제)는 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리옥시메틸렌글리콜의 중부가 반응물이고, 이들 시판품을 사용할 수도 있다.

본 발명의 의학재료 및 그 원재료로서의 액상 고분자 조성물에 사용하는 소수성 중합체 B는 공중합체 A기 상기 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와, 탄소수 5∼15의 분지 알킬(메타)이크릴레이트, 지환식 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합하여 이루어지는 공중합체일 경우 디시클로헥실메탄디이소시아네이트 및 폴리에테르디올의 중부기 반응으로 얻어진 세그멘트화 플리우레탄을 사용한다. 한편, 공중합체 A가 상기 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)이크릴레이트와 소수성 단량체인 우레탄 결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트를 함유하는 단량체 조성물을 공중합하여 이루어지는 공중합체일 경우에는 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응으로 얻어지는 세그멘트화 폴리우레탄을 사용한다. 이들의 예시로는 상기 소수성 중합체 B의 구체예 중의 상당하는 화합물을 바람직하게 들 수 있다.

본 발명의 고분자재료, 의학재료 및 이들의 원재료로서의 액상 고분자 조성물에 있어서, 공중합체 A와 소수성 중합체 B의 배합비율은 공중합체 A 및 소수성 중합체 B의 합계량에 대하여 공중합체 A O.5∼95중량%, 소수성 중합체 B 99.5∼5중량% 범위가 바람직하고, 특히 공중합체 A 1∼30중량%, 소수성 중합체 B 99∼70중량% 범위가 바람직하다. 공중합체 A가 0.5중량%/ 미만이면, 화학식 1로 표시되는 측쇄에 유래하는 생체적합성이 발현되기 어려운 경향이 있고, 95중량%를 초과하면 소수성 중합체 B에 유래하는 역학적 강도, 내구성 등이 발현되기 어려운 경향이 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 고분자재료를 조제하는 데는, 공중합체 A, 소수성 중합체 B 및 특정 혼합용제를 함유하는 혼합물을, 상기 균일한 액체상태로 하고, 그 후 용제의 증발제거에 의해 소망 형상 등의 고체상태로 하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다. 공중합체 A가 소수성 중합체 B와 상용하도록 공중합체 A를 구성하는 소수성 단량체를 적절히 선택함으로써, 고체상태로 하는 과정에서, 매우 극성이 높은 포스포릴콜린기를 갖는 공중합체 A가 소수성 환경하에서 강하게 상호작용하여 집합하여, 상기 특정한 상분리를 나타내고 있는 재료로 할 수 있다. 특히 용제를 적절히 선택하여 액체상태로 하는 것이 바람직하다. 사용하는 용제는 각 중합체와의 상용성을 갖는 것은 물론이고 코팅이나 제막이 용이하도록 증발에 의해 제거할 수 있는 디클로로메탄, 클로로포름 1,2-디클로로에탄 등의 할로겐화 탄화수소용제와 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 프로판-2-올 등의 저급알코올의 혼합용제이다. 상용성이 좋은 용제의 선택은 고분자재료를 구성하는 중합체의 용해성 파라미터와 용제의 용해성 파라미터가 근사하도록 최적의 조합을 탐색함으로써 행할 수 있다.

본 발명의 특정한 고분자재료, 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트 및 특정 소수성 단량체의 공중합체 A와 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응으로 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부기 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 공중합체 A 이외의 1종 이상의 소수성 중합체 B를 함유하는 혼합재료인 고분자재료, 혹은 본 발명의 의학재료의 원재료로서의 액상 고분자 조성물의 경우의 용제는 이들을 구성하는 특정 공중합체 A와 특정 소수성 중합체 B를 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제를 용제로서 사용함으로써 상기 균일한 액체싱태로 할 수 있다. 이와 같은 혼합용제는 SP치(용제의 용해성 파라미터(1O^-3J^1/2m^-3/2)의 값)가 2O∼24인 것이 바람직하다. 예컨대, 클로로포름/메탄올, 클로로포름/에탄올, 디클로로메탄/메탄올, 또는 디클로로메탄/에탄올이 긱각 체적비로 8/2∼6/4 범위인 혼합용제가 적절하나, 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 최적의 용제선택을, 2-(메타크릴로일옥시)에틸-2'-(트리메틸암모늄)에틸포스페이트(이하MPC라 함)의 중합체와, 세그멘트화폴리우레탄(상품명 「Tecoflex」, Thermo Elec. 사제)의 최적용매를 선택하는 예에 의해 이하에 설명한다.

우선, 표 1에 나타낸 각 중합체 1㎎을 각종 용제 1ml에 용해할 때의 용해성을 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1에서, MPC 단독중합체는 극성이 매우 높기 때문에 물이나 알코올에 밖에 용해되지 않으나, 소수성 단량체와 MPC의 공중합체인 PMC나 PME는 디클로로메탄이나 테트라히드로푸란에 초음파를 조사함으로써 용해 또는 팽윤하게 된다. 한편, 세그멘트화 폴리우레탄은, 물론 물이나 알코올에는 불용이나, 디클로로메탄이나 테트라히드로푸란에 용해한다. 또한, 디클로로메탄과 에탄올의 혼합용제로 각 중합체의 용해성을 측정한 결과, MPC의 단독중합체 이외는 쉽게 용해하였다. 따라서, MPC 중합체로서 PMC나 PME를 선택하고, 용제로서 디클로로메탄과 에탄올의 혼합용제를 사용함으로써 이들 혼합물을 상기 균일한 액체상태로 하는 것이 가능함을 알 수 있다.

균일한 액체상태로 할 때에 초음파 조사를 행함으로써 균일도를 더욱 높일 수 있고, 재료(고체상태)로 할 때에 형성되는 공중합체 A로 이루어지는 도메인 크기를 더 작게 하여 도메인 분포를 더욱 균일화할 수 있다. 초음파 조사에는 프로브타입의 초음파발생기 또는 시판의 초음파 세정기를 사용할 수 있다. 조사시간은 5분간 이상이 좋다.

본 발명의 액상 고분자 조성물에 있어서 상기 용제의 사용량은 공중합체 A및 소수성 중합체 B가 용해하여 싱기 균일한 액체상태로 할 수 있으면 특별히 한정되지 않고 적절히 선택할 수 있다.

본 발명의 고분자재료 및 의학재료는 본 발명의 액상 고분자 조성물 등의 균일한 액체상태물을 희망하는 재료에 맞추어 성형하거나 혹은 재료표면에 제막 등을 행하여 각종 재료에 희망하는 기능을 부여할 수 있다. 재료표면에의 코팅의 경우에는, 그 재료와 유사한 구조의 것을 소수성 중힙체 B로서 선택함으로써 밀착성, 내구성 등을 현저히 향상시킬 수 있다.

본 발명의 고분자재료는 생체적합성 및 역학적 강도 등의 물리특성이 우수한 점에서 혈액회로, 인공심장, 각종 카테테르 의학재료용 센서, 세포배양기재 등의 의학용 재료 도장소재 등에 폭넓게 이용할 수 있다.

본 발명의 고분자재료는 화학식 1로 표시되는 측쇄를 깆는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트 및 특정 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A와, 특정 소수성 중합체 B를 특정 구조로 가지고 있으므로 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 단량체에 기인한 우수한 생체적합성과, 소수성 중합체 B가 구비하는 실용적인 기계적 강도 등의 물성을 겸비하고 있다. 또 공중합체 A로 이루어지는 특정크기의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 상분리를 나타내고 있기 때문에, 생체적합성과 기계적 성질의 양자를 겸비한 의학재료 등으로서 유용하다. 소수성 중합체 B의 세그멘트화 폴리우레탄에 의해 특히 내구성을 필요로 하는 경우나, 가요성 등이 요구되고, 또한 역학적 변형을 받기 쉬운 혈액순환계의 의학재료에의 사용이라도 기재와의 밀착성 부족에 의한 박리 문제가 해결되어, 예컨대 혈액회로, 인공심장, 각종 카테테르, 의학재료용 센서, 세포배양기재 등의 각종 의학용 재료에 유용하다.

이하, 합성예, 실시예 및 비교예에 의해 상세히 설명하나 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

[합성예 1∼5]

CH₂Cl₂/C₂H₅OH(7/3), (중량비)의 혼합용제중에 시클로헥실메타크릴레이트(이하 CHMA라 함) 단독, 2-에틸헥실메타크릴레이트(이하 EHMA라 함) 단독, MPC와 CHMA 또는 EHMA의 단량체 조성물(30/70), (몰%)을 1몰/리터의 농도가 되게 용해하고, 또 중합개시제로서의 아조비스이소부티로니트릴을 5밀리몰/리터의 농도가 되게 용해하고, 60℃에서 표 2에 나타낸 중합시간으로 용액중합을 행하였다.

반응종료후, 반응액을 에테르에 적하하여 중합체를 침전시켜 여별하고, 잔류단량체를 제거한 후 감압건조하여 중량측정에 의해 중합체 수율을 구하였다. 각 결과를 합성예 1∼4로서 표 2에 나타낸다. 합성예 1 및 2는 각각 CHMA 및 EHMA의 단독중합체(각각 PC 및 PE라 함)이다. 합성예 3 및 4의 공중합체 동정(同定)은 1R 스펙트럼에 의해 행하였다. 그 결과, 1600cm^-1근변의 피크가 소실된 사실에서 탄소간 이중결합의 소실을, 12OOcm^-1근변에 N⁺(CH₃)₃에 유래하는 피크, 14OOcm^-1에 P-O-CH₂결합피크가 보이는 사실에서 포스포릴콜린기의 존재를, 1730cm^-1에 C=0 결합의 피크가 있는 사실에서 에스테르기의 존재를, 2800∼300Ocm^-1근번에 -CH₂- 및 -CH₃의 피크가 있는 사실에서 알킬기의 존재를, 1050cm^-1에 시클로환의 피크가 있는 사실에서 시클로헥실기의 존재를 각각 확인하였다. 이상의 사실에서 합성예 3에서는 MPC와 CHMA의 공중합체(이하 PMC라 함)가, 합성예 4에서는 MPC와 EHMA의 공중합체(이하 PME라 함)가 얻어졌다는 것이 확인되었다.

또, MPC/EHMA/2-메타크릴로일옥시에틸트리메톡시실란(이하 MTSi라 함)의 3성분을 몰%로 30:69:1의 비율로 한 단량체 조성물을 합성예 4와 동일하게 중합하고, MPC, EHMA 및 MTSi의 공중합체(이하 PMESi라 함)를 얻고, 이것을 합성예 5로 하였다. 수율 등을 표 2에 나타낸다.

[합성예 6]

CH₂Cl₂/C₂H₅OH(7/3), (중량비)의 혼힙용제중에 MPC와 n-도데실메타크릴레이트(이하 DMA라 함)의 단량체 조성물(33/67), (몰%)을 1몰/리터의 농도가 되게 용해하고, 또 중합개시제로서의 아조비스어소부티로니트릴을 5밀리몰/리터의 농도가 되게 용해하고, 60℃에서 표 2에 나타낸 중합시간으로 용액중합을 행하였다.

반응종료후 반응액을 에테르에 적하하여 공중합체를 침전시켜 여별하고, 잔류 단랑체를 제거한 후 감압건조하여 중량측정에 의해 공중합체의 수율을 구하였다. 그 결과를 합성예 6으로서 표2에 나타낸다. 공중합체의 동정은 IR 스펙트럼에 의해 행하였다. 그 결과, 1600cm^-1근변의 피크가 소실된 사실에서 탄소간 이중 결합의 소실을, 120Ocm^-1근변에 N⁺(CH₃)₃에 유래하는 피크, 14OOcm^-1에 P-O-CH₂결합 피크가 보이는 사실에서 포스포릴콜린기의 존재를, 1730cm^-1에 C=0 결합의 피크가 있는 사실에서 에스테르기의 존재를 2800∼3000cm^-1근변에 -CH₂- 및 -CH₃의 피크가 있는 사실에서 알킬기의 존재를 확인하였다. 이상의 사실에서 합성예 6에서는 MPC와 DMA의 공중합체(이하 PMD라 함)가 얻어졌다는 것이 확인되었다.

[합성예 7]

CH₂Cl₂/C₂H₅OH(7/3), (중량비)의 혼합용제중에 MPC, n-부틸메타크릴레이트(이하 BMA라 함) 및 2-메타크릴로일옥시에틸페닐우레탄(이하 MBPU라 함)의 단량체 조성물(30/60/10), (몰%)을 1몰/리터의 농도가 되게 용해하고, 또 중합개시제로서의 아조비스이소부티로니트릴을 5밀리몰/리터의 농도가 되게 용해하고, 60℃에서 표 2에 나타낸 중합시간으로 용액 중합을 행하였다.

반응종료후 반응액을 에테르에 적하하여 공중합체를 침전시켜 여별하고, 잔류 단량체를 제거한 후 감압건조하여 중량측정에 의해 공중합체의 수율을 구하였다. 그 결과를 합성예 7로서 표 2에 나타낸다. 공중합체의 동정은 IR 스펙트럼에 의해 행하였다. 그 결과, 1600cm^-1근변의 피크가 소실된 사실에서 탄소간 이중결합의 소실을, 120Ocm^-1근변에 N⁺(CH₃)₃에 유래하는 피크, 140Ocm^-1에 P-O-CH₂결합피크가 보이는 사실에서 포스포릴콜린기의 존재를, 1730cm^-1에 C=0 결합의 피크가 있는 사실에서 에스테르기의 존재를, 2800∼30OOcm^-1근변에 -CH₂- 및 -CH₃의 피크가 있는 사실에서 알킬기의 존재를, 1580cm^-1에 -NHCO0-기의 피크가 있는 사실에서 우레탄결합의 존재를 각각 확인하였다. 이상의 사실에서 합성예 7에서는 MPC, BMA 및 MBPU 공중합체(이하 PMU라 함)가 얻어졌다는 것이 확인되었다.

[공중합체의 분자량 측정]

얻어진 공중합체의 수평균 분자량(Mn)은 TOSOH사의 GPC장치에 상품명「Asahi- pak GS-510컬럼」을 접속하고, 클로로포름/에탄올=8/2계에서 폴리스티렌을 표준물질로 하여 측정하였다. 결과를 표2에 나타낸다.

[공중합체중의 MPC 배합량 결정]

합성에 3∼7에서 얻어진 각 MPC 함유 공중합체 6㎎을 1Oml의 에탄올에 용해하고, 이 용액 50㎕를 75℃에서 건조시켰다. 다음에 70중량% 과염소산 260㎕를 가하여 180℃에서 20분간 가열함으로써 유기인을 무기인으로 분해하였다. 냉각후 증류수 1.9ml 1.25중량% 몰리브덴산암모늄 0.4ml, 5.0중량% 아스코르브산 0.4ml를 가하여, 100℃에서 5분간 가온하여 발색시켰다. 다음에, 이 용액의 817.8nm에서의 흡광도를 측정함으로써 인농도를 정량하였다. 또한, 검량선은 인산수소이나트륨을 사용하여 작성하였다. 공중합조성의 산출은 사용공중합체량(6㎎), 인농도, MPC 유니트 분사량에서 산출하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

[실시예 1-1∼1-7]

디클로로메탄 및 에탄올을 체적비 7:3으로 혼합한 용제를 사용하여, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리옥시테트라메틸렌글리콜의 중부가 반응물인 세그멘트화 폴리우레탄(상품명 「Tecoflex 60」, Thermedics사제, 이하 SPU-1이라 함), PMC(합성예 3), PME(합성예 4), PMESi(합성예 5) 및 PMD(합성예 6)를 각각 별도로 용해시켜 5중량% 용액을 조제하였다. 이어서, SPU-1 용액과 PMC 용액, SPU-1 용액과 PME 용액, SPU-1 용액과 PMESi 용액, 및 SPU-1 용액과 PMD 용액을 중량비로 95:5 및 9:1의 비율로 혼합하여 30분간 교반하여 균일용액으로 하고, 이들 용액의 탁도를 후기하는 방법으로 측정하였다.

이어서, 이들 용액을 각각 직경 75mm의 테플론접시에 26.5g 유연(流延)하여 건조기에 넣고, 60℃에서 하룻밤 가열하여 용제를 제거하였다. 다시 감압건조하여 고분자막을 제작하고, 각각을 실시예 1-1∼1-7로 하여 그 각 조성을 표 3에 나타내고, 후기하는 각종 측정을 행하였다.

[실시예 1-8 및 1-9]

디클로로메탄 및 에탄올을 체적비 7:3으로 혼합한 용제를 사용하여, 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리옥시테트라메틸렌글리콜의 중부가 반응물인 세그멘트화 폴리우레탄(상품명 「Pellethane 2363-90」, Upjohn Chem.사제, 이하 SPU-2라함) 및 PMU(합성예 7)를 각각 별도로 용해하여 5중량% 용액을 조제하였다. 이어서, SPU-2 용액과 PMU 용액을 중량비로 95:5 및 9:1의 비율로 혼합하어 30분간 교반하여 균일용액으로 하고, 이들 용액의 탁도를 후기하는 방법으로 측정하였다.

이들 용액을 각각 직경 75mm의 테플론 접시에 26.5g 유연하여 건조기에 넣고, 60℃에서 하룻밤 가열하여 용제를 제거하였다. 다시 감압건조하여 고분 자막을 제작하고, 각각을 실시예 1-8 및 1-9로 하여 그 각 조성을 표 3에 나타내고, 후기하는 각종 측정을 행하였다.

[비교예 1-1∼1-6]

PMC(합성예 3), PME(합성예 4), PMESi(합성예 5) 및 PMD(합성예 6)의 공중합체 A를 사용하여 일본 특표명 7-504459호 공보 기재의 고분자 조성물의 막을 제작 하였다. 즉, 상기 각 공중합체 A 2.5g에 7.5g의 SPU-1 및 디클로로메탄 100g을 혼합하여, 각 용액의 탁도를 후기하는 방법으로 측정하였다. 이 때 육안으로 관찰 한 바, SPU-1은 팽윤상태로 완전하게는 용해되지 않았고, 공중합체 A도 완전하게는 용해되지 않고 균일한 상태였다. 다음에, 용제를 회전식 증발기로 제거하고, 건조한 물질을 폴리에틸렌테레프탈레이트 받이 시트 사이에서 0.3mm 두께의 막으로 압축하고(1O톤/ft², 11O℃, 1O분간), 각각을 비교예 1-l∼1-4로 하였다.

또, 5중량% SPU-1 용액만을 사용하여 실시예 1-1에 준하여 동일하게 처리하여 막을 제작하고 이것을 비교예 1-5로 하였다.

다시, 5중량% SPU-1 용액과 5중량% PC(합성예 1) 용액을 95:5의 비율로 혼합하여 균일용액으로 하고, 실시예 1-1에 준하여 동일하게 처리하여 막을 조제하고, 이것을 비교예 1-6으로 하였다. 이와 같이 하여 얻어진 막에 대하여 동일하게 후기하는 각종 측정을 행하였다.

[비교예 1-7]

MPC 1g, 수용성 중합체로서 폴리비닐알코올(이하 PVA라 함) 0.5g 및 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.05g을 증류수 8.5ml에 교반용해하여 수용액을 조제하였다.

얻어진 수용액을 유리필터를 통하여 여과한 후 감압탈기하고, 비교예 1-6에서 제작한 막(세그멘트화 폴리우레탄막)상에 코팅하여 박막을 형성하였다. 그 후, 250W 고압수은 등을 3시간 조사하여 중합시켜, 일본 특개소 59-43342호 공보 기재의 MPC 폴리머로 표면처리한 폴리우레탄막을 얻었다. 즉, 소수성 단량체 유니트를 함유하지 않는 MPC 단독중합체와 수용성 중합체인 폴리비닐알코올의 증합체 혼합물을 세그멘트화 폴리우레탄상에 코팅한 것이다. 이와 같이 하여 얻어진 막에 대하여 후기하는 각종 측정을 행하였다.

[비교예 1-8]

PME(합성예 4)의 공중합체 A를 사용하여 일본 특표평 7-504459호 공보 기재의 고분자막을 제작하였다. 즉, 1.1g의 PME(합성예 4)에 20g의 SPU-1, 40g의 아세트산에틸 및 40g의 프로판-2-올을 혼합하여 얻어진 용액의 탁도를 후기하는 방법으로측정하였다. 이 때, 육안으로 관찰한 바 SPU-1은 약간 팽윤한 정도로 거의 녹지 않은 상태였다. 다음에 용제를 회전식 증발기로 제거하고, 건조한 물질을 폴리에틸렌테레프탈레이트 받이 시트 사이에서 0.3mm 두께의 막으로 압축(10톤/ft², 100℃, 10분간)하였다. 이와 같이 하여 얻어진 막에 대하여 후기하는 각종 측정을 행하였다.

[실시예 2-1∼2-3]

디클로로메탄 및 에탄올을 체적비 7:3으로 혼합한 용제를 사용하여, SPU-1, SPU-2, PMC(합성예 3), PMC(합성예 4), PMU(합성예 7)를 각각 별도로 용해하여 5중량% 용액을 조제하였다. 이어서, SPU-1 용액과 PMC 용액, SPU-1 용액과 PME 용액, 및 SPU-2 용액과 PMU 용액을 중량비로 95:5의 비율로 혼합하여 30분간 교반하여 균일용액으로 하였다. 다시 30분간, 프로브 타입의 초음파 발생기(상품명 「Sonifier 250」, Branson Danbury, CT, USA)를 사용하여 주파수 20KHz, 출력 200W의 눈금 6으로 30분간 초음파를 조사하였다. 얻어진 각 용액의 탁도를 후기하는 방법으로 측정하였다.

이어서, 이들 용액을 각각 직경 75mm의 테플론 접시에 26.5g 유연하여 건조기에 넣고, 60℃에서 하룻밤 가열하여 용제를 제거하였다. 다시 감압건조하여 고분자막을 제작하고, 각각을 실시예 2-1∼2-3으로 하여 그 각 조성을 표 3에 나타내고, 후기하는 각종 측정을 행하였다.

[비교예 2-1∼2-3]

실시예 2-1∼2-3에 있어서 용제를 디클로로메탄으로 대신한 것 이외는 실시예 2-1∼2-3과 동일하게 막을 제작하여 각 측정을 행하였다. 각 조성을 표 3에 나타낸다.

[실시예 3]

실시예 2-2에서 얻어진 혼합 균일용액을 비교예 1-5에서 제작한 막(세그멘트화 폴리우레탄막)상에 코팅하여 박막을 형성하였다. 이 막을 건조기에 넣고 60℃에서 하룻밤 가열하여 용제를 제거하였다. 다시 감압건조하여 MPC 함유 고분자 조성물로 표면처리한 폴리우fp탄막을 얻었다. 얻어진 막에 대하여 후기하는 각 측정을 행하였다.

실시예 및 비교예에 대하여 행한 각 측정방법을 이하에 나타낸다.

[탁도 측정]

니혼 덴지키 고교(주)제 측색색차계 ND-1001DP형을 사용하여, 완전하게 광을 자폐한 상태를 100, 용제만을 셀에 넣은 때를 0이 되게 하여 탁도를 구하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3의 결과에서, 실시예의 원재료로서의 액상물의 탁도는 60% 이하로 낮으나, 전자현미경으로의 관찰로 MPC 중합체 부분의 응집이 확인된 것은 큰 값이 되고 있다.

[막의 유리전이온도 측정]

시차주사열량계(DSC) 측정으로부터의 유리전이온도(Tg)를 측정하였다. 구체적으로는, 얻어진 고분자막을 약 1Omg 채취하여 DSC용 알루미늄제 팬에 봉입하여 소정 장소에 세팅하였다. 그 후 액체질소로 -100℃까지 냉각하고, 매분 10℃의

승온속도로 300℃까지 가열하여 열량변화를 측정하고 유리전이온도(Tg)를 구하였다. 결과를 표3에 나타낸다.

표 3의 결과로, 비교예 1-5의 SPU-1 단독막에서는 소프트 세그멘트에 유래하는 저온측 유리전이온도와, 하드 세그멘트에 유래하는 고온측 유리전이온도가 확인된 점에서, 상분리하고 있음을 알 수 있다. 또 실시예의 고분자막에서는, 유리전이온도가 소프트 세그멘트 및 하드 세그멘트 모두 SPU-1 단독막과 거의 일치하고 있는 점에서 폴리머 블렌드를 행하여도 SPU-1의 특징인 상분리가 유지되고 있음을 알 수 있고 SPU-1에 유래하는 우수한 역학특성이 유지되고 있음이 증명될 수 있다. 그런데, 공중합체 A로서, MPC유니트를 함유하지 않은 PC를 사용한 경우(비교예 1-6)에는 명확한 유리전이온도가 나타나지 않는 점에서 양자의 중합체가 상용화현상을 일으키기 때문에 SPU-1에 유래하는 우수한 역학적 특성이 발휘되지 않는다고 추정된다.

[전자현미경에 의한 고분자막 표면 관찰]

공중합체 A로 이루어지는 수백 ㎛ 이하의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 상분리를 나타내고 있는지 아닌지의 확인은 주사형전자현미경(SEM, JSM-5400, JEOL, 도쿄)으로 행하였다. 우선, 얻어진 각 막을 실온에서 180분간 사산화오스뮴에 노출시켜 MPC 중합체 부분을 염색하고 탄소로 스퍼터링(15∼20nm)한 후, 전자현미경으로 염색부분의 도메인 크기를 관찰하였다. 도메인 크기를 표 3에 나타낸다.

비교예 1-5의 SPU-1 단독의 경우에는 염색된 MPC 중합체 부분의 도메인은 보이지 않으나 실시예에서는 백색 스포트로서 MPC 공중합체 부분의 도메인이 보였다. 도메인 크기는 대략 1∼50㎛ 범위내이고, 상분리한 상태의 각 도메인이 균일하게 분포해 있는 것을 알았다. 이 때, 초음파처리(실시예 2-1∼2-3)에 의해 도메인 크기가 한층 작아지게 됨을 알았다. 비교예 1-1∼1-4 또는 비교예 2-1∼2-3의 경우에는, 원재료의 액상물이 균일하게 용해되어 있지 않았기 때문인지 MPC 중합체 부분이 응집괴로서 나타나고, 수백 ㎛ 이하의 오더에 있어서의 상분리로는 되지 않았다. 비교예 1-6에서는, 혼합하는 중합체끼리 완전히 용해되어 버리기 때문인지 도메인을 확인할 수 없었다. 비교예 1-7은 유리전이온도에서는 소수성 중합체 B의 구조를 유지하고 있으나, 그 표면에 코팅된 중합체 혼합물이 상용하기 때문에 MPC 공중합체 부분의 도메인을 검출할 수 없었다.

[표 3]

[XPS 분석에 의한 고분자막 표면 해석]

표면 해석에는 XPS(X선 광전자 분광기)를 사용하여 P2P 스펙트럼 및 C1S 스펙트럼의 피크 면적에서 산출한 P/C치(시료 표면의 인원자량을 인원자량과 탄소원자량의 합계로 나눈 값)를 구하고, 각 MPC공중합체의 배향(配向) 농담(濃淡)을 확인하였다. 깊이 방향의 정보를 얻기 위하여 광전자 방출각도를 30도와 90도로 하여 분석하였다. 결과를 표4에 나타낸다.

표 4의 P/C치의 비교로, SPU-1에 PMC(실시예 1-1 및 1-2) 또는 PME(실시예1-3 및 1-4)를 혼합함으로써, 동시에 막표면의 얕은 부분과 깊은 부분에서 MPC 공중합체의 포스포릴콜린기에 유래하는 인원자가 확인되었다. 또, PMC를 사용한 고분자막에서는 깊은 부분(90도)에서의 P/C치 보다, 얕은 부분(30도)에서의 P/C치가 커지는 점에서 고분자막 중의 포스포릴콜린기 부분이 표면에 배향농축해 있는 것을 알 수 있다. 그러나, PME를 사용한 고분자막에 있어서는 90도와 30도에서 P/C치의 차가 없는 점에서 포스포릴콜린기의 현저한 표면배향이 없는 것을 알 수 있다. 이와 같이 화학식 1로 표시되는 측쇄를 갖는 단량체와 소수성 단량체의 조합을 선택함으로써 각종 표면특성을 갖는 막을 설계할 수 있다는 것이 판명되었다.

[고분자막으로부터의 MPC 공중합체 용출]

두께 0.3mm의 고분자막을 제작하여, 이들 막을 직경 1.5cm의 원형으로 펀칭하고, 각각 10ml의 증류수에 침지하여 정치하였다. 수중에 침지한지 3일후와 10일 후에 막이 머금고 있는 증류수를 50㎕ 채취하여 인농도를 상기 MPC 공중합체의 조성 결정법에 따라 정량하였다. 어어서 인농도에서 막 단위 체적당의 MPC 공중합체 용출량(mg/㎤)을 구하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4에서, 실시예의 고분자막은 수중에 침지한지 10일후에도 거의 MPC 공중합체 용출은 볼 수 없고, 8중량% 이내로 수용되어 있었다. 이에 비해 비교예의 막은 MPC 중합체의 용출이 심하고, 비교예 1-7에 나타낸 수용성 중합체와의 혼합물의 경우에는 특히 용출이 헌저한 결과가 되었다. 이와 같이 실시예의 막은 안전성 및 내구성 면에서 우수한 성능을 가지고 있는 것이 판명되었다.

[표 4]

[막의 역학적 성질]

폭 약 5mm, 길이 10mm 및 두께 약 0.3mm의 고분자막의 인장시험을 인장속도 2mm/분의 조건하에서 행하였다. 1종류의 막시료에 대해 3회 측정하여 평균치를 취하고, 응력-변형곡선을 구하였다. 그 결과를 제1도 및 제2도에 나타낸다. 또, 비교예 1-5의 SPU-1 단독막, MPC 공중합체부분이 응집한 불균일막에 대해서도 동일하게 하여 응력-변형곡선을 구하였다. 그 결과도 함께 제1도 및 제2도에 나타낸다. 또한 합성예 1 및 2로 얻어진 중합체 단독막에 대해서도 동일한 시험을 시도하였으나, 과도하게 연약하여 측정에 견디지 못하고, 역학적 강도의 절대적 부족이 확인되었다.

제1도의 응력-변형곡선에서, SPU-1에 MPC 공중합체를 균일하게 용해하고 용제를 제거하여 막으로 할 때에 도메인 크기기 수백 ㎛ 이하인 상분리를 형성한 고분자막(실시예 1-1∼1-4)은 SPU-1 단독막(비교예 1-5)과 동등 또는 그 이상의 역학적 특성을 발휘하는 것이 판명되었다. 또, 제2도의 응력-변형곡선에서 실릴기를 갖는 단량체를 가교성분으로 사용한 막(실시예 1-5), 초음파 처리한 막(실시예 2-2)은 더 우수한 역학적 성질을 보였으나 SPU-1과의 상용성이 좋지 않은 직쇄의 알킬메타 크릴레이트를 소수성 단량체로서 사용한 막(실시예 1-7)은 약간 역학적 물성이 떨어졌다. 비교예 1-4 및 2-2로 나타낸 MPC 힘유 중합체 부분이 응집한 불균일막은 도중에 피단이 생겨 취약함을 알았다. 또한, SPU-1과 PC에서 얻어진 상분리를 나타내지 않는 막(비교예 1-6)도 응력저하가 보여, 양호한 응력-변형곡선이 얻어지지 않았다.

[고분자막에 대한 혈장 단백질 흡착량 측정]

직경 1.5cm의 원형으로 펀칭한 고분자막을 인산완충용액 10ml중에 넣고 하룻밤 침지하였다. 다음에, 농도가 사람 혈장단백질농도(알부민 4.5g/dl, γ-글로불린 : 1.6g/dl, 피브리노겐 : 0.3g/dl) 또는 1/10 농도인 알부민, γ-글로불린 및 프브리노겐의 인산완충용액(NaCl 24.0g, KCl 0.6g, Na₂HPO₄·12H₂O 8.7g KH₂PO₄0.6g을 증류수 3리터에 용해하여 조제하였다)20ml에 이 고분자막을 침지하여 30분간 정치하였다. 다음에, 인산완충용액 10ml중에서 고분자막을 10회 오르내려서 헹구고, 고분자막에 붙은 용액을 여과지를 사용하여 흡수하였다. 다음에, 1중량% 도데실황산나트륨 수용액 5ml에 침지함으로써 흡착 단백질을 탈리시켰다. 탈리한 단백질을 시판의 단백질 정량 키트를 사용하여 정량하고, 단위면적당의 흡착량을 구하였다. 또한 측정은 각 2회 행하여 평균치를 구하였다. 또 실시예 및 SPU-1 단독막(비교예 1-5), SPU-1과 PC의 혼합막(비교예 1-6), 및 SPU-1 막상에서 MPC-PVA의 코팅막(비교예 1-7) 등에 대해서도 동일하게 측정을 행하였다. 결과를 표 5에 나타낸다.

표 5의 실시예로서 나타낸 고분자막과, SPU-1 단독막(비교예 1-5)의 비교에서 실시예 쪽이 혈소판과 같은 혈액중의 세포 점착을 촉진하는 피브리노겐 흡착량이 적고 생체물질 비흡착성이 우수한 재료인 것을 알 수 있다. 또, 초음파처리도 단백질의 흡착량 억제에 유효하다는 것을 알았다.

[고분자막의 생체적합성에 관한 평가]

본 실험에서는 생체적합성 중, 가장 대표적인 것 중의 하나인 혈액적합성에 관하여 이하에 나타내는 평가를 행하었다.

직경 1.5cm로 펀칭하여 제작한 고분자막을 인산완충용액에 하룻밤 침지하였다. 실험을 행하기 직전에 인산완충용액을 제거하고, 미리 조제한 토끼의 전혈(全血), 또는 토끼의 다혈소판 혈장(PRP : 토끼 혈액 9ml에 대하여 3.8중량% 시트르산나트륨 수용액 1ml를 가하여, 750rpm으로 15분간 원심조작을 행함으로써 조제하였다) 0.7ml를 가하여 방치하였다. 전혈은 60분과 120분, PRP는 60분간 상기 고분자막과 접촉시켰다. 다음에 토끼의 전혈 또는 PRP를 제거하여 인산완충용액으로 3회 헹구고, 2.5용량%의 글루타르알데히드용액을 1.0ml 가하여 2시간 정치하여 혈구를 고정하였다. 글루타르알데히드를 제거한 후, 증류수로 3회 헹구어 액체질소에 침지하고 동결건조하였다. 다음에, 금을 스퍼터링하여 주사형 전자현미경으로 표면을 관찰하였다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또 각 실시예, SPU-1 단독막(비교예 1-5), SPU-1과 PC의 혼합막(비교예 1-6) 및 SPU-1 막상에의 MPC-PVA의 코팅막(비교예 1-7) 등에 대해서도 동일하게 측정을 행하였다. 결과를 표5에 나타낸다.

표 5에서 실시예의 고분자막은 비교예보다 혈액세포 점착이 억제되어 혈액적 합성이 매우 높은 재료로서 의학재료용으로 유용하다는 것이 판명되었다.

[표 5]

Claims

하기 화학식 1

[화학식 1]

(식중 R¹, R²및 R³은 동일 또는 상이한 기로서, 수소원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다)로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와, 탄소수 5∼15의 알킬(메타)아크릴레이트, 지환식 알킬(메타)아크릴레이트, 우레탄 결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A, 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 소수성 중합체 B, 및 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제를 함유하고 또한 탁도 60% 이하인 액상 고분자 조성물을 고체상태로 한 혼합재료로서, 상기 혼합재료의 구조가, 공중합체 A로 이루어지는 수백 ㎛ 이하의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 싱분리를 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 고분자재료.
제1항에 있어서, 세그멘트화 폴리우레탄이, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄, 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 것을 특징으로 하는 고분자재료.
제1항에 있어서 공중합체 A의 함유량이 공중합체 A 및 소수성 중합체 B의 합계량에 대하여 1∼30중량%인 것을 특징으로 하는 고분자재료.
제2항의 고분자재료의 원재료로서의 액상 고분자 조성물로서, 하기 화학식 1

[화학식 1]

(식중 R¹, R²및 R³은 동일 또는 상이한 기로서, 수소원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다)로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와, 탄소수 5∼15의 알킬(메타)아크릴레이트, 지환식 알킬(메타)아크릴레이트, 우레탄 결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄, 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 소수성 중합체 B, 및 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제를 함유하고 탁도 60% 이하를 나타내는 것을 특징으로 하는 액상 고분자 조성물.
하기 화학식 1

[화학식 1]

(식중 R¹, R²및 R³은 동일 또는 상이한 기로서, 수소원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다)로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와, 탄소수 5∼15의 알킬(메타)아크릴레이트, 지환식 알킬(메타)아크릴레이트, 우레탄 결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄, 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 소수성 중합체 B, 및 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제를 함유하고 탁도 60% 이하를 나타내는 액상 고분자 조성물을 고체상태로 한 혼합재료를 함유하는 의학재료로서, 상기 혼합재료의 구조가, 공중합체 A로 이루어지는 수백 ㎛ 이하의 도메인이 소수성 중합체 B로 이루어지는 상에 균일하게 분포한 상분리를 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 의학재료.
제4항의 액상 고분자 조성물의 제조법으로서, 하기 화학식 1

[화학식 1]

(식중 R¹, R²및 R³은 동일 또는 상이한 기로서, 수소원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다)로 표시되는 측쇄를 갖는 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트와, 탄소수 5∼15의 알킬(메타)아크릴레이트, 지환식 알킬(메타)아크릴레이트, 우레탄 결합을 갖는 알킬(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성 단량체를 함유하는 단량체 조성물을 공중합한 공중합체 A, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄, 디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리에테르디올의 중부가 반응에 의해 얻어진 세그멘트화 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 세그멘트화 폴리우레탄을 함유하는 소수성 중합체 B, 및 할로겐화 탄화수소용제 및 저급알코올용제로 이루어지는 혼합용제의 혼합용액에 초음파를 조사하여 그 혼합용액의 탁도를 60%이하로 하는 것을 특징으로 하는 액상 고분자 조성물의 제조법.