JP6454550B2 - Biocompatible material - Google Patents
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Description
本発明は、生体適合性材料に関する。より詳しくは、生体成分又は生体組織と接触して使用される医療用具等の材料として好適な生体適合性材料に関する。 The present invention relates to biocompatible materials. More specifically, the present invention relates to a biocompatible material suitable as a material for a medical device used in contact with a biological component or a biological tissue.
生体適合性材料は、生体成分又は生体組織と接触する環境下で使用される医療用具等に広く用いられている。近年、血小板のような小さな浮遊系の細胞や、血漿タンパク質等の生体由来成分の付着が抑制されるとともに、強度に優れる医療用具が強く望まれている。 Biocompatible materials are widely used in medical devices and the like that are used in an environment in contact with biological components or biological tissues. In recent years, there has been a strong demand for a medical device that suppresses adhesion of small floating cells such as platelets and biological components such as plasma proteins and has excellent strength.
樹脂中に炭素材料を複合して強度を向上できることから、例えば、マトリックス樹脂中にカーボンナノチューブを混入した複合材料により医療機器を形成もしくは被覆することが検討されている（例えば、特許文献１参照。）。 Since strength can be improved by combining a carbon material in a resin, for example, it has been studied to form or cover a medical device with a composite material in which carbon nanotubes are mixed in a matrix resin (see, for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、特許文献１に記載の医療機器は、生体由来成分の付着抑制性能を更に向上するための工夫の余地があった。 However, the medical device described in Patent Document 1 has room for improvement in order to further improve the adhesion suppression performance of biologically derived components.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、生体由来成分の付着抑制性能に優れるとともに、強度に優れる医療用具等を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said present condition, and it aims at providing the medical device etc. which are excellent in the strength while being excellent in the adhesion suppression performance of a biological origin origin component.
本発明者らは、生体成分又は生体組織と接触する環境下で好適に用いることができる医療用具等を得るために種々検討し、強度等の基本的性能に優れる炭素材料が複合された生体適合性材料に着目した。そして、本発明者らは、グラフェン骨格を有する炭素材料、並びに、樹脂及び／又はその前駆体を含む生体適合性材料に想到した。本発明者らは、この生体適合性材料を用いて、生体由来成分の付着抑制性能に優れる医療用具等を得ることができることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The present inventors have made various studies in order to obtain a medical device that can be suitably used in an environment in contact with a biological component or a biological tissue, and are biocompatible in which a carbon material excellent in basic performance such as strength is combined. We focused on sex materials. Then, the present inventors have conceived a carbon material having a graphene skeleton and a biocompatible material containing a resin and / or a precursor thereof. The present inventors have found that using this biocompatible material, it is possible to obtain a medical device or the like having excellent adhesion-suppressing performance of components derived from living organisms. The invention has been reached.
すなわち本発明は、炭素材料、並びに、樹脂及び／又はその前駆体を含む生体適合性材料であって、上記炭素材料は、グラフェン骨格を有する生体適合性材料である。
本発明はまた、本発明の生体適合性材料を用いて生体成分又は生体組織と接触する部分が構成されている医療用具でもある。
本発明は更に、本発明の生体適合性材料を用いてなる抗血栓性材料でもある。
本発明は更に、本発明の生体適合性材料を用いてなる細胞培養基材でもある。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において段落に分けて記載される個々の本発明の好ましい特徴を２つ以上組み合わせた形態も、本発明の好ましい形態である。
That is, the present invention is a biocompatible material including a carbon material and a resin and / or a precursor thereof, and the carbon material is a biocompatible material having a graphene skeleton.
The present invention is also a medical device in which a portion that comes into contact with a biological component or biological tissue is configured using the biocompatible material of the present invention.
The present invention is also an antithrombogenic material using the biocompatible material of the present invention.
The present invention is also a cell culture substrate using the biocompatible material of the present invention.
The present invention is described in detail below.
In addition, the form which combined two or more each preferable characteristic of this invention described separately in a paragraph below is also a preferable form of this invention.
＜本発明の生体適合性材料＞
本発明の生体適合性材料は、グラフェン骨格を有する炭素材料、並びに、樹脂及び／又はその前駆体を含むものである。これにより、本発明の生体適合性材料を用いてなる医療用具等が、生体由来成分の付着抑制性能に優れるものとなる。この効果は、グラフェン骨格を有する炭素材料はアスペクト比が大きく、炭素材料間のネットワーク構造を形成しやすいこと等に由来するものと考えられる。
また本発明の生体適合性材料を用いてなる成形体は、充分な強度・離型性（成形後の基材からの離型性）を有するために自立膜とすることが可能となり、好適に使用できる。
<Biocompatible material of the present invention>
The biocompatible material of the present invention includes a carbon material having a graphene skeleton, and a resin and / or a precursor thereof. Thereby, the medical device etc. which use the biocompatible material of this invention will be excellent in the adhesion suppression performance of a biological origin component. This effect is considered to be derived from the fact that the carbon material having a graphene skeleton has a large aspect ratio and easily forms a network structure between the carbon materials.
In addition, since the molded body using the biocompatible material of the present invention has sufficient strength and releasability (releasability from the base material after molding), it can be used as a self-supporting film. Can be used.
（グラフェン骨格を有する炭素材料）
上記グラフェン骨格を有する炭素材料（以下では、本発明に係る炭素材料とも言う。）は、ｓｐ２結合で結合した炭素（Ｃ）を有し、該炭素が平面的に並んだものである限り特に制限されないが、酸素（Ｏ）と結合した炭素を有するものであることが好ましい。より好ましくは、グラフェンの炭素に酸素が結合した酸化グラフェンである。
なお、一般的にグラフェンとは、ｓｐ２結合で結合した炭素原子が平面的に並んだ１層からなるシートをいい、グラフェンシートが多数積層されたものはグラファイトといわれるが、本発明におけるグラフェン骨格を有する炭素材料や、本発明における酸化グラフェンには、１層のみからなるシートのみではなく、数層〜１００層程度積層した構造を有するものも含まれる。後述するグラフェン結晶も同様である。
このような積層した構造を有する酸化グラフェンは、例えば、グラファイトを公知の酸化剤で処理して得ることができる。
本発明に係る炭素材料は、更に、カルボキシル基、水酸基、硫黄含有基等の官能基を有していてもよい。
(Carbon material with graphene skeleton)
The carbon material having the graphene skeleton (hereinafter, also referred to as a carbon material according to the present invention) has carbon (C) bonded by sp 2 bonds, and particularly as long as the carbons are arranged in a plane. Although it does not restrict | limit, it is preferable that it has carbon couple | bonded with oxygen (O). More preferably, it is graphene oxide in which oxygen is bonded to carbon of graphene.
In general, graphene refers to a sheet composed of a single layer in which carbon atoms bonded by sp 2 bonds are arranged in a plane, and a graph laminated with a large number of graphene sheets is called graphite. The carbon material having the above and the graphene oxide in the present invention include not only a sheet consisting of only one layer but also those having a structure in which about several to 100 layers are laminated. The same applies to the graphene crystal described later.
Graphene oxide having such a laminated structure can be obtained by treating graphite with a known oxidizing agent, for example.
The carbon material according to the present invention may further have a functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, or a sulfur-containing group.
本発明に係る炭素材料は、ＸＰＳ測定で得られるＯ１ｓ領域（ナロースキャンスペクトル）の全ピーク面積とＣ１ｓ領域（ナロースキャンスペクトル）の全ピーク面積との比率が５：９５〜７０：３０であることが好ましい。
上記比率は、５：９５〜５０：５０であることがより好ましく、１０：９０〜３０：７０であることが更に好ましく、１２：８８〜３０：７０であることが特に好ましい。
ここで、Ｏ１ｓ領域の全ピーク面積とは、Ｏ１ｓ領域に観測される全てのピークの面積の合計のことであり、ベースラインのノイズの幅の２倍以上の高さのピーク全ての面積の合計である。Ｃ１ｓ領域の全ピーク面積も同様である。
In the carbon material according to the present invention, the ratio of the total peak area of the O1s region (narrow scan spectrum) and the total peak area of the C1s region (narrow scan spectrum) obtained by XPS measurement is 5:95 to 70:30. Is preferred.
The ratio is more preferably 5:95 to 50:50, still more preferably 10:90 to 30:70, and particularly preferably 12:88 to 30:70.
Here, the total peak area of the O1s region is the sum of the areas of all peaks observed in the O1s region, and is the sum of the areas of all peaks that are at least twice as high as the noise width of the baseline. It is. The same applies to the total peak area of the C1s region.
また、本発明に係る炭素材料は、ＸＰＳ測定で得られるＣ１ｓスペクトル（ナロースキャンスペクトル）におけるＣ−Ｏ結合由来のピークの面積と炭素原子間の結合由来のピークの面積との比率が５：９５〜７０：３０であることが好ましい。
上記比率は、５：９５〜５０：５０であることがより好ましく、１０：９０〜３０：７０であることが更に好ましく、１２：８８〜３０：７０であることが特に好ましい。
上記比率は、本発明に係る炭素材料を後述する実施例の条件でＸＰＳ測定することにより測定することができる。
ＸＰＳ測定で得られるＣ１ｓスペクトルのＣ−Ｏ結合由来のピークは、２８５〜２８７ｅＶ付近、炭素原子間の結合由来のピークは、２８４〜２８５ｅＶ付近に観測される。
ピーク面積は、バックグラウンド補正をＳｈｉｒｌｅｙ法で行い、フィッティング関数としてＧａｕｓｓ−Ｌｏｒｅｎｔｚ関数を用いたピークフィット（ピーク分離）により求めることができる。なお、実施例では樹脂に複合する前の炭素材料に対してＸＰＳ測定を行っているが、生体適合性材料や医療用具等から炭素材料を通常の手法で抽出・精製してＸＰＳ測定してもよい。
In the carbon material according to the present invention, the ratio of the peak area derived from the C—O bond and the peak area derived from the bond between carbon atoms in the C1s spectrum (narrow scan spectrum) obtained by XPS measurement is 5:95. It is preferably ~ 70: 30.
The ratio is more preferably 5:95 to 50:50, still more preferably 10:90 to 30:70, and particularly preferably 12:88 to 30:70.
The said ratio can be measured by carrying out XPS measurement of the carbon material which concerns on this invention on the conditions of the Example mentioned later.
A peak derived from the C—O bond in the C1s spectrum obtained by XPS measurement is observed near 285 to 287 eV, and a peak derived from the bond between carbon atoms is observed near 284 to 285 eV.
The peak area can be obtained by performing a background correction by the Shirley method and performing peak fitting (peak separation) using a Gauss-Lorentz function as a fitting function. In the examples, the XPS measurement is performed on the carbon material before being combined with the resin. However, the XPS measurement may be performed by extracting and purifying the carbon material from a biocompatible material or a medical device by a normal method. Good.
本発明に係る炭素材料は、グラフェン結晶の（０ ０ ２）面に由来するＸ線回折ピークからＳｃｈｅｒｒｅｒの式により算出される結晶子径が５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下であることが好ましい。
上記結晶子径は、６ｎｍ以上であることがより好ましく、８ｎｍ以上であることが更に好ましく、１０ｎｍ以上であることが特に好ましい。また、該結晶子径は、３５ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることが更に好ましく、２５ｎｍ以下であることが特に好ましい。
上記結晶子径は、後述する実施例の方法を行うことにより測定することができる。
In the carbon material according to the present invention, the crystallite diameter calculated by the Scherrer equation from the X-ray diffraction peak derived from the (0 0 2) plane of the graphene crystal is preferably 5 nm or more and 40 nm or less.
The crystallite diameter is more preferably 6 nm or more, further preferably 8 nm or more, and particularly preferably 10 nm or more. Further, the crystallite diameter is more preferably 35 nm or less, further preferably 30 nm or less, and particularly preferably 25 nm or less.
The crystallite diameter can be measured by carrying out the methods of Examples described later.
本発明に係る炭素材料は、比表面積が１ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、５ｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、１０ｍ２／ｇ以上であることが更に好ましく、２０ｍ２／ｇ以上であることが一層好ましく、５０ｍ２／ｇ以上であることが特に好ましい。このような比表面積の炭素材料を用いることによって、樹脂と複合化させた際に、高い分散性を維持することが可能となる。該比表面積は、上限は特に限定されないが、例えば２０００ｍ２／ｇ以下とすることができる。
上記比表面積は、窒素吸着ＢＥＴ法で比表面積測定装置により測定することができる。
The carbon material according to the present invention preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more, more preferably 5 m 2 / g or more, still more preferably 10 m 2 / g or more, and 20 m 2 / g. More preferably, it is more preferably 50 m 2 / g or more. By using a carbon material having such a specific surface area, high dispersibility can be maintained when it is combined with a resin. The upper limit of the specific surface area is not particularly limited, but can be, for example, 2000 m 2 / g or less.
The specific surface area can be measured by a specific surface area measuring device by a nitrogen adsorption BET method.
本発明に係る炭素材料は、平均粒子径が１０００μｍ以下であるものが好ましい。また、該平均粒子径は、５ｎｍ以上であることが好ましい。
上記平均粒子径は、粒度分布測定装置により測定することができる。
本発明に係る炭素材料の形状としては、微粉状、粉状、粒状、顆粒状、鱗片状、多面体状、ロッド状、曲面含有状等が挙げられる。なお、平均粒子径が上述のような範囲の粒子は、例えば、粒子をボールミル等により粉砕し、得られた粗粒子を分散剤に分散させて所望の粒子径にした後に乾固する方法や、該粗粒子をふるい等にかけて粒子径を選別する方法のほか、粒子を製造する段階で調製条件を最適化し、所望の粒径の（ナノ）粒子を得る方法等により製造することが可能である。
The carbon material according to the present invention preferably has an average particle diameter of 1000 μm or less. Moreover, it is preferable that this average particle diameter is 5 nm or more.
The average particle diameter can be measured by a particle size distribution measuring device.
Examples of the shape of the carbon material according to the present invention include fine powder, powder, granule, granule, scale, polyhedron, rod, and curved surface. In addition, the particles having an average particle size in the above-described range are, for example, a method of pulverizing particles with a ball mill or the like, dispersing the obtained coarse particles in a dispersant to obtain a desired particle size, and drying to solidify, In addition to the method of selecting the particle diameter by sieving the coarse particles, etc., it is possible to optimize the preparation conditions at the stage of producing the particles to obtain (nano) particles having a desired particle diameter.
本発明の生体適合性材料は、生体適合性材料の固形分１００質量％中、本発明に係る炭素材料を２質量％以上含有することが好ましく、４質量％以上含有することがより好ましく、６質量％以上含有することが更に好ましく、８質量％以上含有することが特に好ましい。また、本発明の生体適合性材料を用いてなる成形体を充分な強度・離型性を有するものとし、自立膜を構成し易くする観点からは、該炭素材料の含有量は、９０質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であることがより好ましく、７０質量％以下であることが更に好ましく、６０質量％以下であることが特に好ましい。なお、本明細書中、固形分とは、溶媒以外の成分を意味する。
本発明に係る炭素材料は単独で用いてもよいし、２種類以上混合して用いてもよい。
The biocompatible material of the present invention preferably contains 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more of the carbon material according to the present invention in 100% by mass of the solid content of the biocompatible material. It is more preferable to contain it by mass% or more, and it is especially preferable to contain 8 mass% or more. In addition, from the viewpoint of making the molded body using the biocompatible material of the present invention have sufficient strength and releasability and making it easy to form a self-supporting film, the content of the carbon material is 90% by mass. Is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and particularly preferably 60% by mass or less. In addition, in this specification, solid content means components other than a solvent.
The carbon material according to the present invention may be used alone or in combination of two or more.
また本発明の生体適合性材料は、本発明に係る炭素材料を含む限り、円筒形状のカーボンナノチューブ等の本発明に係る炭素材料以外の炭素材料を１種以上含んでいてもよい。 Moreover, the biocompatible material of the present invention may contain one or more carbon materials other than the carbon material according to the present invention, such as cylindrical carbon nanotubes, as long as the carbon material according to the present invention is included.
（樹脂及びその前駆体）
本発明の生体適合性材料は、樹脂及び／又はその前駆体を含むものである。該前駆体としては、樹脂の前駆体樹脂、樹脂又は前駆体樹脂の原料成分等が挙げられる。
以下では、先ず、樹脂の前駆体について説明し、次いで、該前駆体を用いて得られる樹脂について説明する。
(Resin and its precursor)
The biocompatible material of the present invention includes a resin and / or a precursor thereof. Examples of the precursor include a resin precursor resin, a resin, or a raw material component of the precursor resin.
In the following, first, a resin precursor will be described, and then a resin obtained using the precursor will be described.
〔樹脂の前駆体〕
上記樹脂の前駆体は、該前駆体を原料として用いて樹脂を得ることができるものであれば特に限定されないが、該前駆体を原料として用いてポリイミド及び／又は芳香族ポリマーを得ることができるものであることが好ましい。芳香族ポリマーの前駆体としては、芳香環を有する不飽和単量体を含む単量体成分を使用できる。芳香環を有する不飽和単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン等が挙げられ、好ましくはスチレンである。
以下では、ポリイミドの前駆体について詳しく説明する。
[Resin precursor]
The resin precursor is not particularly limited as long as the resin can be obtained using the precursor as a raw material, but a polyimide and / or an aromatic polymer can be obtained using the precursor as a raw material. It is preferable. As the precursor of the aromatic polymer, a monomer component containing an unsaturated monomer having an aromatic ring can be used. Examples of the unsaturated monomer having an aromatic ring include divinylbenzene, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and ethylvinylbenzene, and styrene is preferable.
Below, the precursor of a polyimide is demonstrated in detail.
上記ポリイミドの前駆体としては、例えば、前駆体樹脂であるポリアミド酸、ポリアミド酸を得るための原料成分である酸二無水物とジアミンとの混合物が好適なものとして挙げられるが、該ポリイミドの前駆体がポリアミド酸を含むことが本発明における好ましい形態の１つである。言い換えれば、該ポリイミドの前駆体がポリアミド酸含有組成物であることが好ましい。 Preferred examples of the polyimide precursor include polyamic acid as a precursor resin and a mixture of acid dianhydride and diamine as raw material components for obtaining a polyamic acid. It is one of the preferable forms in this invention that a body contains a polyamic acid. In other words, the polyimide precursor is preferably a polyamic acid-containing composition.
上記ポリアミド酸は、下記一般式（ｐ）で表される構成単位を有するものであることが好ましい。なお、下記一般式（ｐ）中のＸは、２価の有機基を表し、直鎖、分岐鎖、又は、環を有していてもよい。該２価の有機基は、更にヘテロ原子（好ましくは、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等）を含有する官能基を有していてもよい。該２価の有機基としては、環状アルキル、鎖状アルキル、環状アルケン、鎖状アルケン、グリコール等に由来する２価の脂肪族有機基；ベンゼン、ビフェニル、ビフェニルエーテル、ビスフェニルベンゼン、ビスフェノキシベンゼン等に由来する２価の芳香族有機基；該２価の脂肪族有機基及び該２価の芳香族有機基がそれぞれ１つ以上結合した２価の有機基が挙げられる。また、Ｙは、４価の有機基を表し、直鎖、分岐鎖、又は、芳香環等の環を有していてもよく、芳香環を有することが好ましい。該４価の有機基は、更にヘテロ原子（好ましくは、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等）を含有する官能基を有していてもよい。 It is preferable that the said polyamic acid has a structural unit represented by the following general formula (p). In addition, X in the following general formula (p) represents a divalent organic group and may have a straight chain, a branched chain, or a ring. The divalent organic group may further have a functional group containing a hetero atom (preferably an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, etc.). Examples of the divalent organic group include divalent aliphatic organic groups derived from cyclic alkyl, chain alkyl, cyclic alkene, chain alkene, glycol and the like; benzene, biphenyl, biphenyl ether, bisphenylbenzene, bisphenoxybenzene A divalent aromatic organic group derived from the above; a divalent organic group in which one or more of the divalent aliphatic organic group and one or more of the divalent aromatic organic groups are bonded. Y represents a tetravalent organic group, which may have a linear, branched, or aromatic ring, and preferably has an aromatic ring. The tetravalent organic group may further have a functional group containing a hetero atom (preferably an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, etc.).
上記ポリアミド酸は、エーテル結合を有することが好ましい。これにより、得られるポリイミドが柔軟性に優れたものとなる。 The polyamic acid preferably has an ether bond. Thereby, the obtained polyimide is excellent in flexibility.
中でも、ポリアミド酸が上記一般式（ｐ）で表される構成単位を有し、上記Ｘ及びＹの少なくとも１つがエーテル結合を有することが好ましく、上記Ｙがエーテル結合を有することがより好ましく、エーテル結合を２個以上有することが更に好ましく、下記一般式（Ｉ）：
（式中、Ａは、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子を表す。Ｑは、２価の有機基を表す。＊部分が、それぞれ、上記一般式（ｐ）中の炭素原子と結合する。）で表される４価の有機基であることが特に好ましい。上記ポリアミド酸がこのような構造を有することによって、耐熱性、強度、離型性、有機溶剤への溶解性等に更に優れたポリイミドを得ることが可能になる。なお、Ａ３との表記は、Ａで表される原子がベンゼン環に３つ結合していることを表す。後述する一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）、（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−８）、（ｉ）、（ｉｉｉ−１）〜（ｉｉｉ−５）における複数の原子がベンゼン環に結合することを示す記号も同様に、当該複数の原子がベンゼン環に結合していることを表す。 (In the formula, A is the same or different and represents a hydrogen atom or a fluorine atom. Q represents a divalent organic group. Each of the * moieties is bonded to the carbon atom in the general formula (p). It is particularly preferable that it is a tetravalent organic group represented by. When the polyamic acid has such a structure, it becomes possible to obtain a polyimide having further excellent heat resistance, strength, releasability, solubility in an organic solvent, and the like. The notation A 3 represents that three atoms represented by A are bonded to the benzene ring. A plurality of atoms in general formulas (III-1) to (III-5), (IV-1) to (IV-8), (i), and (iii-1) to (iii-5) described later are benzene rings. Similarly, the symbol indicating bonding to represents that the plurality of atoms are bonded to the benzene ring.
上記Ｑで表される２価の有機基は、直鎖、分岐鎖、又は、環を有していてもよい。該２価の有機基は、更にヘテロ原子（好ましくは、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等）を含有する置換基を有していてもよい。該２価の有機基としては、例えば、環状アルキル、鎖状アルキル、環状アルケン、鎖状アルケン、グリコール等に由来する２価の脂肪族有機基；ベンゼン、ビフェニル、ビフェニルエーテル、ビスフェニルベンゼン、ビスフェノキシベンゼン等に由来する２価の芳香族有機基；脂肪族有機基及び芳香族有機基がそれぞれ１つ以上結合してなる有機基等が挙げられる。該２価の有機基としては、これらの中でも、芳香族有機基をもつものが好ましく、下記化学式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−７）： The divalent organic group represented by Q may have a straight chain, a branched chain, or a ring. The divalent organic group may further have a substituent containing a hetero atom (preferably an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, etc.). Examples of the divalent organic group include divalent aliphatic organic groups derived from cyclic alkyl, chain alkyl, cyclic alkene, chain alkene, glycol and the like; benzene, biphenyl, biphenyl ether, bisphenylbenzene, bis And divalent aromatic organic groups derived from phenoxybenzene and the like; and organic groups formed by bonding one or more aliphatic organic groups and aromatic organic groups. Among these divalent organic groups, those having an aromatic organic group are preferred, and the following chemical formulas (II-1) to (II-7):
（式中、＊部分が、それぞれ、上記一般式（Ｉ）中のエーテル結合の酸素原子と結合する。）で表される２価の有機基がより好ましい。 A divalent organic group represented by the formula (wherein * moieties are each bonded to an oxygen atom of an ether bond in the general formula (I)) is more preferable.
上記Ｑで表される２価の有機基としてはまた、少なくとも１つのハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基を有するものが好適である。これにより、耐熱性等の各種物性に優れたポリイミドが得られやすくなる。上記Ｑで表される２価の有機基は、中でも、少なくとも１つのフッ素原子又はフッ化アルキル基を有するベンゼン環をもつ基であることが好ましく、ベンゼン環上のすべての水素原子がフッ素原子又はフッ化アルキル基で置換されたベンゼン環を有する基であることがより好ましい。該フッ化アルキル基の炭素数は１〜２０であることが好ましく、１〜１０であることがより好ましく、１〜５であることが更に好ましく、１であることが特に好ましい。該フッ化アルキル基としては、例えば、三フッ化メチル基が特に好ましい。 The divalent organic group represented by Q is preferably one having at least one halogen atom or halogenated alkyl group. Thereby, it becomes easy to obtain a polyimide excellent in various physical properties such as heat resistance. The divalent organic group represented by Q is preferably a group having a benzene ring having at least one fluorine atom or a fluorinated alkyl group, and all the hydrogen atoms on the benzene ring are fluorine atoms or A group having a benzene ring substituted with a fluorinated alkyl group is more preferable. The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 1. As the fluorinated alkyl group, for example, a methyl trifluoride group is particularly preferable.
上記一般式（Ｉ）で表される４価の有機基として具体的には、例えば、下記式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−９）で表される有機基等が好適なものとして挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。 Specific examples of the tetravalent organic group represented by the general formula (I) include organic groups represented by the following formulas (III-1) to (III-9). These 1 type (s) or 2 or more types can be used.
また上記一般式（ｐ）において、Ｘで表される２価の有機基としては、上述したＱで表される２価の有機基と同様に、２価の脂肪族有機基、２価の芳香族有機基、脂肪族有機基及び芳香族有機基がそれぞれ１つ以上結合してなる有機基等が挙げられ、これらの中でも、芳香族有機基をもつものが好ましく、具体的には、下記一般式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−８）： In the general formula (p), the divalent organic group represented by X is a divalent aliphatic organic group, divalent aromatic, as in the divalent organic group represented by Q described above. An organic group formed by bonding one or more aromatic organic groups, aliphatic organic groups and aromatic organic groups. Among these, those having an aromatic organic group are preferred. Formulas (IV-1) to (IV-8):
（式中、Ｚは、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アリール基、又は、ハロゲン原子（好ましくは、フッ素原子）を表す。該アルキル基又はアリール基は、ハロゲン原子等の置換基（好ましくは、フッ素原子）で置換されていてもよい。なお、Ｚは、各有機基中・各ベンゼン環中で、同一でもよく、異なっていてもよい。Ｒは、同一又は異なって、ハロゲン原子（好ましくは、フッ素原子）又は水素原子を表す。Ｘ′は、同一又は異なって、酸素原子、窒素原子、炭素原子、−Ｓ−、又は、−Ｓ（＝Ｏ）−を表す。）で表される基がより好ましい。＊部分が、上記一般式（ｐ）中のＮ原子と結合する。）で表される２価の有機基がより好ましい。 (Wherein Z is the same or different and represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a halogen atom (preferably a fluorine atom). The alkyl group or aryl group is a substituent such as a halogen atom ( Preferably Z may be the same or different in each organic group and in each benzene ring, and R may be the same or different and may be a halogen atom. (Preferably a fluorine atom) or a hydrogen atom. X ′ is the same or different and represents an oxygen atom, a nitrogen atom, a carbon atom, —S— or —S (═O) —. More preferred are the groups * A part couple | bonds with N atom in the said general formula (p). ) Is more preferable.
上記一般式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−８）で表される有機基は、少なくとも１つのハロゲン原子を有することが好ましい。例えば、各有機基が有するＺで表される基の少なくとも１つがハロゲン原子を有することが好ましい。これにより、耐熱性等の各種物性に優れたポリイミドが得られやすくなる。中でも、各有機基が有する各ベンゼン環が、それぞれ、少なくとも１つのハロゲン原子を有することがより好ましい。特に好ましくは、各有機基が有するＺの全てがハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基であることである。上述したハロゲン原子は、フッ素原子であることが好ましい。上記ハロゲン化アルキル基は、フッ化アルキル基であることが好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基の炭素数は、１〜２０であることが好ましく、１〜１０であることがより好ましく、１〜５であることが更に好ましく、１であることが一層好ましい。該ハロゲン化アルキル基は、例えば、三フッ化メチル基であることが特に好ましい。 The organic groups represented by the general formulas (IV-1) to (IV-8) preferably have at least one halogen atom. For example, it is preferable that at least one of the groups represented by Z of each organic group has a halogen atom. Thereby, it becomes easy to obtain a polyimide excellent in various physical properties such as heat resistance. Among these, it is more preferable that each benzene ring of each organic group has at least one halogen atom. Particularly preferably, all of Zs of the respective organic groups are halogen atoms or halogenated alkyl groups. The halogen atom described above is preferably a fluorine atom. The halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group. The halogenated alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably 1. The halogenated alkyl group is particularly preferably a methyl trifluoride group, for example.
上記ポリアミド酸含有組成物は、ポリアミド酸を１種含むものであってもよく、２種以上含むものであってもよい。該ポリアミド酸は、後述する酸二無水物とジアミンとの混合物を通常の手法により反応させて得ることができる。なお、上記ポリアミド酸含有組成物は、更に、ポリアミド酸の原料である酸二無水物、ジアミンや、その他の成分を含んでいてもよい。
また上記ポリイミドの前駆体は、ポリアミド酸の原料である酸二無水物とジアミンとの混合物であってもよい。
The polyamic acid-containing composition may contain one kind of polyamic acid or may contain two or more kinds. The polyamic acid can be obtained by reacting a mixture of an acid dianhydride and a diamine, which will be described later, by an ordinary method. In addition, the said polyamic-acid containing composition may contain the acid dianhydride which is a raw material of polyamic acid, diamine, and another component further.
The polyimide precursor may be a mixture of an acid dianhydride and a diamine, which are raw materials for polyamic acid.
［酸二無水物］
上記酸二無水物としては、下記一般式（１）で表される化合物が好ましい。なお、式中のＹは、上記一般式（ｐ）中のＹと同様である。
[Acid dianhydride]
As said acid dianhydride, the compound represented by following General formula (1) is preferable. Y in the formula is the same as Y in the general formula (p).
上記酸二無水物としては、例えば、下記の化合物等が好適である。
３，３′，４，４′−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、２，３′，３，４′−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボンジフェニルエーテル酸二無水物等の、１分子内に１個のエーテル結合を有する酸二無水物；
As the acid dianhydride, for example, the following compounds are suitable.
3,3 ', 4,4'-biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 2,3', 3,4'-biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 5,5'-bis (trifluoromethyl)- An acid dianhydride having one ether bond in one molecule, such as 3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic diphenyl ether dianhydride;
１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テトラクロロベンゼン酸二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）ベンゼン酸二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン酸二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）テトラフルオロベンゼン酸二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン酸二無水物〔１０ＦＥＤＡＮ〕、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）オクタフルオロビフェニル酸二無水物、２，２−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝プロパン二無水物、１，１−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝シクロヘキサン二無水物、９，９−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝フルオレン二無水物、２，２−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルプロパン二無水物等の、１分子内にエーテル結合を２個以上有する化合物； 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrachlorobenzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) benzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene acid dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) tetrafluorobenzene acid dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxytri Fluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride [10FEDA], 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) octafluorobiphenyl dianhydride, 2,2-bis {4- (3,4 -Dicarboxyphenoxy) phenyl} propane dianhydride, 1,1-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} cyclo Xanthan dianhydride, 9,9-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} fluorene dianhydride, 2,2-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} hexafluoro Propane dianhydride, 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl sulfide dianhydride, 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfone dianhydride, 4,4 Compounds having two or more ether bonds in one molecule, such as' -bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylpropane dianhydride;
ピロメリット酸二無水物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニルメタン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，６−ジクロルナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸二無水物、２，７−ジクロルナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−テトラクロルナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−フランテトラカルボン酸二無水物、２，３，４，５−チオフェンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス（フタル酸）フェニルホスフィンオキサイド二無水物、３，３′，４，４′−パーフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物、ジフルオロピロメリット酸二無水物、ジクロロピロメリット酸二無水物、トリフルオロメチルピロメリット酸二無水物、１，４−ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（ヘプタフルオロプロピル）ピロメリット酸二無水物、ペンタフルオロエチルピロメリット酸二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル酸二無水物、１，２′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル酸二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェノン酸二無水物、３，４，９，１０−テトラカルボキシペリレン酸二無水物、３，３′，４，４′−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、１，３−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）テトラメチルジシロキサン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸無水物； Pyromellitic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4 , 4'-tetracarboxydiphenylmethane dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6 7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,6-dichloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, 2,7-dichloronaphthalene-1,4,5,8-tetra Carboxylic dianhydride, 2,3,6,7-tetrachloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-furantetracarboxylic dianhydride, 2 , 3,4,5-thiophente Lacarboxylic acid dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (phthalic acid) phenylphosphine oxide dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-perfluoroisopropylidene Dendiphthalic dianhydride, difluoropyromellitic dianhydride, dichloropyromellitic dianhydride, trifluoromethylpyromellitic dianhydride, 1,4-di (trifluoromethyl) pyromellitic dianhydride, Di (heptafluoropropyl) pyromellitic dianhydride, pentafluoroethyl pyromellitic dianhydride, 5,5'-bis (trifluoromethyl) -3,3 ', 4,4'-tetracarboxybiphenyl acid Anhydride, 1,2 ', 5,5'-tetrakis (trifluoromethyl) -3,3', 4,4'-tetracarboxybiphenyl dianhydride 5,5'-bis (trifluoromethyl) -3,3 ', 4,4'-tetracarboxybenzophenonic dianhydride, 3,4,9,10-tetracarboxyperylene dianhydride, 3,3 ', 4,4'-dimethyldiphenylsilanetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-tetraphenylsilanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ) Aromatic tetracarboxylic anhydrides such as tetramethyldisiloxane dianhydride;
ブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、３，５，６−トリカルボキシノルボルナン−２−酢酸二無水物、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ［２，２，２］−オクト−７−エン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸二無水物；１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、１，３，３ａ．４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−５−メチル−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−８−メチル−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン等の脂肪族テトラカルボン酸二無水物等の、分子内にエーテル結合を有さない化合物。
なお、本明細書中、酸二無水物が有する酸無水物基（Ｏ＝Ｃ−Ｏ−Ｃ＝Ｏ）中のＣ−Ｏ−Ｃ結合はエーテル結合とはみなさない。
上記酸二無水物は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
Butanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2, 3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 3,5,6-tricarboxynorbornane-2-acetic acid dianhydride, 2,3,4, 5-tetrahydrofurantetracarboxylic dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofural) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic dianhydride, bicyclo [2,2,2]- Aliphatic or alicyclic tetracarboxylic dianhydrides such as octo-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride; 1,3,3a, 4,5,9b-hexahydro-2 , - dioxo-3-furanyl) - naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 1,3,3a. 4,5,9b-Hexahydro-5-methyl-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 1,3,3a, Aliphatic tetracarboxylic acids such as 4,5,9b-hexahydro-8-methyl-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione Compounds having no ether bond in the molecule, such as dianhydrides.
In this specification, the C—O—C bond in the acid anhydride group (O═C—O—C═O) of the acid dianhydride is not regarded as an ether bond.
1 type may be sufficient as the said acid dianhydride, and 2 or more types may be sufficient as it.
［ジアミン］
上記ジアミンとしては、下記一般式（２）；
[Diamine]
As said diamine, following General formula (2);
で表される化合物が好ましい。なお、式中のＸは、上記一般式（ｐ）中のＸと同様である。 The compound represented by these is preferable. X in the formula is the same as X in the general formula (p).
上記ジアミンの中でも、例えば、２，３，５，６−テトラフルオロ−１，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジアミノ−２，４，５，６−テトラフルオロベンゼン（４ＦＭＰＤ）、４，４′−ジアミノ−２，２′−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル（ＴＦＭＢ）、ビス（４−アミノフェニル）エーテル（ＯＤＡ）、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＢＡＰＰ）、４，４′−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（ＢＡＰＢ）、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ−Ｑ）、ビス（２，３，５，６−テトラフルオロ−４−アミノフェニル）エーテル（８ＦＯＤＡ）、１，４−ジアミノ−２−トリデカフルオロヘキシルベンゼン（１３ＦＰＤ）、ビス（オクタフルオロ−４′−アミノビフェニル−４−イル）エーテル（１６ＦＰＤ）等が好適である。
上記ジアミンは、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
Among the diamines, for example, 2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-diaminobenzene, 1,3-diamino-2,4,5,6-tetrafluorobenzene (4FMPD), 4,4 ′ -Diamino-2,2'-bis (trifluoromethyl) biphenyl (TFMB), bis (4-aminophenyl) ether (ODA), 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane (HFBAPP), 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl (BAPB), 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene (TPE-Q), bis (2,3,5,6-tetra Fluoro-4-aminophenyl) ether (8FODA), 1,4-diamino-2-tridecafluorohexylbenzene (13FPD), bis (octaf Oro-4'-aminobiphenyl-4-yl) ether (16FPD) and the like.
1 type may be sufficient as the said diamine, and 2 or more types may be sufficient as it.
上記酸二無水物とジアミンとの配合比としては、酸二無水物の総量１モルに対し、ジアミンの総量が０．６〜１．４モルであることが好ましい。これにより、耐熱性等により優れたポリアミド酸及び／又はポリイミドを得ることが可能になる。該ジアミンの総量は、より好ましくは０．７５〜１．２５モルである。 As a blending ratio of the acid dianhydride and the diamine, the total amount of the diamine is preferably 0.6 to 1.4 mol with respect to 1 mol of the total amount of the acid dianhydride. Thereby, it becomes possible to obtain the polyamic acid and / or polyimide which were excellent by heat resistance etc. The total amount of the diamine is more preferably 0.75 to 1.25 mol.
［ポリアミド酸の調製例（酸二無水物とジアミンとの反応）］
上記酸二無水物とジアミンとの反応工程は、有機溶媒中で行われることが好ましい。
上記有機溶媒としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、アセトン、メチルエチルケトン、イソブチルケトン、メタノール等の極性溶媒；トルエンやキシレン等の非極性溶媒等が挙げられ、中でも、極性溶媒が好ましい。該有機溶媒は、単独で使用してもよいし、２種以上の混合物として使用してもよい。
[Preparation example of polyamic acid (reaction of acid dianhydride and diamine)]
It is preferable that the reaction process of the said acid dianhydride and diamine is performed in an organic solvent.
Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, sulfolane, methyl isobutyl ketone, acetonitrile, benzonitrile, nitrobenzene, nitromethane, acetone, and methyl ethyl ketone. , Polar solvents such as isobutyl ketone and methanol; nonpolar solvents such as toluene and xylene, and the like. Of these, polar solvents are preferred. The organic solvent may be used alone or as a mixture of two or more.
上記有機溶媒の量は、有機溶媒と、ポリアミド酸の原料（酸二無水物及びジアミン）との合計量１００質量％に対し、４０〜９９質量％であることが好ましく、５０〜９７質量％であることがより好ましい。 The amount of the organic solvent is preferably 40 to 99% by mass, and 50 to 97% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the organic solvent and the raw materials of polyamic acid (acid dianhydride and diamine). More preferably.
上記反応工程は、例えば空気中、又は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中（好ましくは、不活性ガス雰囲気中）で行うことができる。また、重合反応温度を−２０〜８０℃とすることが好ましく、０〜５０℃とすることがより好ましい。このような温度で重合反応を行うことで、ポリアミド酸又は該ポリアミド酸を用いて得られるポリイミドの重量平均分子量を後述する好ましい範囲にすることができる。
また、重合反応時間は、１時間〜１０日とすることが好ましく、より好ましくは１日〜７日である。
The reaction step can be performed, for example, in air or in an inert gas atmosphere (preferably in an inert gas atmosphere) such as nitrogen, helium, or argon. Moreover, it is preferable to set polymerization reaction temperature to -20-80 degreeC, and it is more preferable to set it as 0-50 degreeC. By performing the polymerization reaction at such a temperature, the weight average molecular weight of the polyamic acid or the polyimide obtained using the polyamic acid can be within a preferable range described later.
The polymerization reaction time is preferably 1 hour to 10 days, more preferably 1 day to 7 days.
上記ポリアミド酸含有組成物においては、組成物中の水分が多いと、ポリアミド酸の解重合が起こり、ポリアミド酸の分子量が低下するおそれがある。また、それに起因して、上記ポリアミド酸含有組成物を用いて膜を調製する場合に、膜の強度が充分とはならず、膜として取り出すことができなくなるおそれもある。したがって、上記ポリイミドの前駆体においては、水分量が１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、該水分量は、３０ｐｐｍ以上であることが好ましい。水分量が少なすぎると、ポリアミド酸の分子量が大きくなりすぎ、得られるポリイミドが増粘により取扱い困難となるおそれがある。 In the polyamic acid-containing composition, if the water content in the composition is large, depolymerization of the polyamic acid occurs, and the molecular weight of the polyamic acid may decrease. Also, due to this, when a film is prepared using the polyamic acid-containing composition, the film strength is not sufficient, and there is a possibility that it cannot be taken out as a film. Accordingly, the polyimide precursor preferably has a water content of 1000 ppm or less. Moreover, it is preferable that this moisture content is 30 ppm or more. If the water content is too small, the molecular weight of the polyamic acid becomes too large, and the resulting polyimide may be difficult to handle due to thickening.
後述するポリイミドを得るためにポリアミド酸含有組成物を熱処理に供する場合、ポリアミド酸含有組成物の固形分濃度が３〜８０質量％であることが好ましい。この範囲外であると、当該組成物をフィルムやシート状に展開して熱処理を行う際に、当該組成物を均一に展開できず、厚みにバラツキが生じるおそれがある。該固形分濃度が４〜７０質量％であることがより好ましく、５〜６０質量％であることが更に好ましい。 When the polyamic acid-containing composition is subjected to heat treatment in order to obtain a polyimide described later, the solid content concentration of the polyamic acid-containing composition is preferably 3 to 80% by mass. When the composition is outside this range, when the composition is developed into a film or sheet and subjected to heat treatment, the composition cannot be uniformly developed, and the thickness may vary. The solid content concentration is more preferably 4 to 70% by mass, and further preferably 5 to 60% by mass.
〔ポリイミド〕
上記ポリイミドは、下記一般式（ｑ）で表される構成単位を有するものである。なお、下記一般式（ｑ）中のＸ、Ｙは、それぞれ、上記一般式（ｐ）中のＸ、Ｙと同様である。本明細書中、下記一般式（ｑ）で表される構成単位を有する樹脂は、上記一般式（ｐ）で表される構成単位を有していてもポリイミドと言う。
[Polyimide]
The polyimide has a structural unit represented by the following general formula (q). X and Y in the following general formula (q) are the same as X and Y in the general formula (p), respectively. In the present specification, a resin having a structural unit represented by the following general formula (q) is referred to as polyimide even if it has a structural unit represented by the above general formula (p).
上記ポリイミドのその他の好ましい構成は、上述したポリアミド酸の好ましい構成と同様である。 The other preferable structure of the said polyimide is the same as the preferable structure of the polyamic acid mentioned above.
上記ポリイミドは、通常、酸二無水物とジアミンとを用いて得られるポリアミド酸を更にイミド化して得られるものである。該イミド化は、例えば、ポリアミド酸含有組成物を熱処理する工程を含む方法により行うことが好ましい。ここで、該熱処理工程を含む方法は、更にその他の工程を含むものであってもよい。 The polyimide is usually obtained by further imidizing a polyamic acid obtained using an acid dianhydride and a diamine. The imidization is preferably performed, for example, by a method including a step of heat-treating the polyamic acid-containing composition. Here, the method including the heat treatment step may further include other steps.
上記熱処理は、空気中で行ってもよいが、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
上記熱処理温度は、２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、２８０℃以上であることが更に好ましい。該熱処理温度は、４００℃以下であることが好ましく、３８０℃以下であることがより好ましく、３３０℃以下であることが更に好ましい。
また、該熱処理温度に加熱する熱処理時間は０．５〜５時間であることが好ましく、１〜２時間であることがより好ましい。
上記熱処理は、連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよい。熱処理を断続的に行う場合は、熱処理温度に加熱する時間の合計を上記熱処理時間とする。
The heat treatment may be performed in air, but is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, or argon.
The heat treatment temperature is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, and further preferably 280 ° C. or higher. The heat treatment temperature is preferably 400 ° C. or lower, more preferably 380 ° C. or lower, and further preferably 330 ° C. or lower.
Moreover, it is preferable that the heat processing time heated to this heat processing temperature is 0.5 to 5 hours, and it is more preferable that it is 1-2 hours.
The heat treatment may be performed continuously or intermittently. When the heat treatment is intermittently performed, the total time for heating to the heat treatment temperature is set as the heat treatment time.
上記熱処理は、有機溶媒中で行ってもよいし、有機溶媒の不存在下で行ってもよい。この際、上記ポリアミド酸含有組成物としては、ポリアミド酸を得るための反応で得られた溶液の形態をそのまま使用してもよいし、ポリアミド酸含有組成物を固体として分離した後、有機溶媒に再溶解して加熱処理してもよい。なお、ポリアミド酸含有組成物の固形分濃度の好ましい範囲は、上述した通りである。有機溶媒としては、ポリアミド酸を得るための反応で用いられる極性溶媒や非極性溶媒の１種又は２種以上を使用することができる。 The heat treatment may be performed in an organic solvent or in the absence of an organic solvent. At this time, as the polyamic acid-containing composition, the form of the solution obtained by the reaction for obtaining the polyamic acid may be used as it is, or after separating the polyamic acid-containing composition as a solid, You may redissolve and heat-process. In addition, the preferable range of the solid content concentration of the polyamic acid-containing composition is as described above. As an organic solvent, the 1 type (s) or 2 or more types of the polar solvent and nonpolar solvent used by reaction for obtaining a polyamic acid can be used.
上記樹脂は、芳香族ポリマーを含むこともまた本発明の生体適合性材料における好ましい形態の１つである。これによっても、本発明の生体適合性材料を用いてなる医療用具等の生体由来成分の付着抑制性能を高めることができ、また、充分な強度を有するものとすることが可能となる。付着抑制性能を高める効果は、水の接触角を７０°より、極端に大きく、又は小さくすることによる材料の表面特性によるためであると考えられ、また、強度を充分なものとする効果は、上記炭素材料の六角形格子構造と上記芳香族ポリマーの芳香環との間で好適に相互作用が生じるためであると推察される。 It is also one of the preferable forms in the biocompatible material of the present invention that the resin contains an aromatic polymer. Also by this, it is possible to enhance the adhesion suppressing performance of biological components such as medical devices using the biocompatible material of the present invention, and it is possible to have sufficient strength. The effect of enhancing the adhesion suppression performance is considered to be due to the surface characteristics of the material by making the contact angle of water extremely larger or smaller than 70 °, and the effect of making the strength sufficient is This is presumably because an interaction preferably occurs between the hexagonal lattice structure of the carbon material and the aromatic ring of the aromatic polymer.
本発明の生体適合性材料における上記芳香族ポリマーは、通常、芳香環を少なくとも１つ含む繰り返し単位により構成された重合体である。該芳香環は、芳香族ポリマーの主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよく、主鎖及び側鎖の両方に含まれていてもよい。 The aromatic polymer in the biocompatible material of the present invention is usually a polymer composed of a repeating unit containing at least one aromatic ring. The aromatic ring may be contained in the main chain of the aromatic polymer, may be contained in the side chain, or may be contained in both the main chain and the side chain.
上記芳香環は、単環であってもよく、縮環であってもよいが、例えば単環であることが好ましい。また、該芳香環は、複素環であってもよい。該芳香環の炭素原子数は、５〜１８が好ましく、６〜１２がより好ましく、６〜８が更に好ましい。該芳香環は、六員環であることが好ましく、ベンゼン環であることがより好ましい。 The aromatic ring may be a monocycle or a condensed ring, but is preferably a monocycle, for example. The aromatic ring may be a heterocyclic ring. 5-18 are preferable, as for the carbon atom number of this aromatic ring, 6-12 are more preferable, and 6-8 are still more preferable. The aromatic ring is preferably a six-membered ring, and more preferably a benzene ring.
上記繰り返し単位は、更に、エーテル結合、ケトン結合、スルホン結合、アミド結合、イミド結合、及び、エステル結合からなる群より選ばれる少なくとも１つの結合を含んでいてもよい。 The repeating unit may further include at least one bond selected from the group consisting of an ether bond, a ketone bond, a sulfone bond, an amide bond, an imide bond, and an ester bond.
上記芳香族ポリマーとしては、例えば、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）や、少なくとも１つの芳香環を含む繰り返し単位により構成されるポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドエーテル、ポリアミド、ポリエーテルニトリル、ポリエステル等が挙げられる。 Examples of the aromatic polymer include polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer (ABS resin), and a polyimide composed of a repeating unit including at least one aromatic ring. , Polyether, polyetherimide, polyether ketone, polyether sulfone, polyamide ether, polyamide, polyether nitrile, polyester and the like.
上記芳香族ポリマーの中でも、少なくとも芳香環と、ケトン結合、アミド結合、及び、イミド結合からなる群より選ばれる少なくとも１つの結合とを含む繰り返し単位により構成された重合体であることが本発明の生体適合性材料における好ましい形態の１つである。なお、該繰り返し単位は、更にエーテル結合を有することが好ましい。 Among the aromatic polymers, the polymer of the present invention is a polymer composed of a repeating unit including at least an aromatic ring and at least one bond selected from the group consisting of a ketone bond, an amide bond, and an imide bond. One preferred form of biocompatible material. In addition, it is preferable that this repeating unit has an ether bond further.
ここで、少なくとも芳香環と、アミド結合とを含む繰り返し単位により構成された重合体の好ましい形態は、上述した一般式（ｐ）で表される構成単位を有するポリアミド酸において、Ｘ及び／又はＹが芳香族有機基をもつものの好ましい形態と同様である。また、少なくとも芳香環と、イミド結合とを含む繰り返し単位により構成された重合体の好ましい形態は、上述した一般式（ｑ）で表される構成単位を有するポリイミドにおいて、Ｘ及び／又はＹが芳香族有機基をもつものの好ましい形態と同様である。また、少なくとも芳香環と、ケトン結合とを含む繰り返し単位により構成された重合体としては、例えばフッ素化ポリエーテルケトン（ＦＰＥＫ）が特に好ましい。 Here, the preferred form of the polymer composed of a repeating unit containing at least an aromatic ring and an amide bond is X and / or Y in the polyamic acid having the structural unit represented by the general formula (p). Is the same as the preferred embodiment of those having an aromatic organic group. Moreover, the preferable form of the polymer comprised by the repeating unit containing an aromatic ring and an imide bond at least is the polyimide which has a structural unit represented by the general formula (q) mentioned above, and X and / or Y are aromatic. It is the same as that of the preferable form of what has a group organic group. In addition, as a polymer composed of a repeating unit containing at least an aromatic ring and a ketone bond, for example, fluorinated polyether ketone (FPEK) is particularly preferable.
上記芳香族ポリマーの好ましい重量平均分子量は、上述したポリイミドの好ましい重量平均分子量と同様である。
また上記芳香族ポリマーは、上述した芳香環を有する不飽和単量体を含む単量体成分を重合反応させて得ることができる。重合反応における有機溶媒の種類、量、雰囲気、重合反応温度・時間、水分量、固形分濃度等は、上述したポリアミド酸の調製例におけるものと同様のものとすることができる。
The preferred weight average molecular weight of the aromatic polymer is the same as the preferred weight average molecular weight of the polyimide described above.
Moreover, the said aromatic polymer can be obtained by polymerizing the monomer component containing the unsaturated monomer which has the aromatic ring mentioned above. The kind, amount, atmosphere, polymerization reaction temperature / time, moisture content, solid content concentration, and the like of the organic solvent in the polymerization reaction can be the same as those in the above-described preparation examples of polyamic acid.
以下では、上述した樹脂（ポリアミド酸等の前駆体樹脂、ポリイミド、又は、芳香族ポリマー）の好ましい物性等について説明する。 Below, the preferable physical property etc. of resin (precursor resin, such as a polyamic acid, a polyimide, or an aromatic polymer) mentioned above are demonstrated.
上記樹脂がポリイミドを含む場合、上記樹脂は、イミド化率が２０％以上であることが好ましい。該イミド化率の上限は特に限定されず、１００％であってもよい。
上記イミド化率は、ＦＴ−ＩＲ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製 Ｎｉｃｏｌｅｔ Ｎｅｘｕｓ６７０）によるフィルム状ポリイミド分析で、ポリイミドのＣ−Ｎ伸縮振動に由来する１３７０ｃｍ−１付近の吸光度（Ａ（１３７０ｃｍ−１））とベンゼン環骨格振動に由来する１５００ｃｍ−１付近の吸光度（Ａ（１５００ｃｍ−１））との吸光度比（Ａ（１３７０ｃｍ−１）／Ａ（１５００ｃｍ−１））を用いて、以下の式に基づいて算出した。
イミド化率（％）＝［フィルム状ポリイミドの（Ａ（１３７０ｃｍ−１）／Ａ（１５００ｃｍ−１）］÷［熱処理後のフィルム状ポリイミドの（Ａ（１３７０ｃｍ−１）／Ａ（１５００ｃｍ−１）］×１００
なお、上記［熱処理後のフィルム状ポリイミドの（Ａ（１３７０ｃｍ−１）／Ａ（１５００ｃｍ−１）］は、フィルム状ポリイミドフィルムを、完全イミド化（イミド化率：１００％）する温度及び時間の条件で処理したフィルム状ポリイミドにおける測定値である。
When the resin includes polyimide, the resin preferably has an imidization rate of 20% or more. The upper limit of the imidization rate is not particularly limited, and may be 100%.
The imidization ratio, FT-IR with (Thermo Fisher Scientific Co. Nicolet Nexus670) filmy polyimide analysis, absorbance around 1370 cm -1 derived from C-N stretching vibration of the polyimide (A (1370 cm -1 )) and 1500 cm -1 near the absorbance attributed to benzene ring skeleton vibration (a (1500 cm -1)) and absorbance ratio of (a (1370cm -1) / a (1500cm -1)) using the following formula Calculated based on
Imidation ratio (%) = [(A (1370 cm −1 ) / A (1500 cm −1 ) of film-like polyimide) ÷ [(A (1370 cm −1 ) / A (1500 cm −1 ) of film-like polyimide after heat treatment) ] × 100
In addition, the above [(A (1370 cm −1 ) / A (1500 cm −1 ) of the film-like polyimide after heat treatment) is the temperature and time for complete imidization (imidation rate: 100%) of the film-like polyimide film. It is the measured value in the film-like polyimide processed on condition.
上記ポリイミド又は芳香族ポリマーは、重量平均分子量が５万〜２００万であることが好ましく、６万〜１５０万であることがより好ましく、７万〜１２０万であることが更に好ましい。また、上記ポリアミド酸は、重量平均分子量が、ポリアミド酸をイミド化（好ましくは、イミド化率が１００％となるようにイミド化）した場合に得られるポリイミドが上記重量平均分子量範囲となるような重量平均分子量であることが好ましい。
上記重量平均分子量は、後述する実施例の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
The polyimide or aromatic polymer preferably has a weight average molecular weight of 50,000 to 2,000,000, more preferably 60,000 to 1,500,000, and even more preferably 70,000 to 1,200,000. The polyamic acid has a weight average molecular weight such that the polyimide obtained when the polyamic acid is imidized (preferably imidized so that the imidization ratio is 100%) is in the above weight average molecular weight range. The weight average molecular weight is preferred.
The weight average molecular weight can be measured using a standard polystyrene calibration curve by gel permeation chromatography (GPC) under the conditions of the examples described later.
上記樹脂の重量平均分子量を上記好ましい範囲にする方法は、特に制限されず、上述した重合時の温度を制御する方法や、ポリイミドの場合は酸二無水物の一部を開環させる水等の添加剤をポリアミド酸重合時に添加する方法等を用いることができる。これらの中でも、ポリイミドの場合は、該添加剤（より好ましくは、水）を添加する方法が工業的に安価で行える点から好ましい。 The method for bringing the weight average molecular weight of the resin into the preferred range is not particularly limited, and is a method for controlling the temperature during the polymerization described above, water for ring-opening part of the acid dianhydride in the case of polyimide, etc. For example, a method of adding an additive at the time of polyamic acid polymerization can be used. Among these, in the case of polyimide, the method of adding the additive (more preferably, water) is preferable because it can be industrially inexpensively performed.
上記樹脂及び／又はその前駆体は、ハロゲン原子（好ましくは、フッ素原子）を有することが好ましい。例えば、上記樹脂が芳香族ポリマーを含む場合は、上記芳香族ポリマーにおける芳香環上の水素原子の少なくとも１つがハロゲン原子で置換されたものであることが好ましく、上記芳香族ポリマーにおける各芳香環上の水素原子の少なくとも１つがハロゲン原子で置換されたものであることがより好ましく、上記芳香族ポリマーにおける各芳香環上の水素原子の全てがハロゲン原子で置換されたものであることが更に好ましい。上記ハロゲン原子は、フッ素原子であることが特に好ましい。 The resin and / or its precursor preferably has a halogen atom (preferably a fluorine atom). For example, when the resin contains an aromatic polymer, it is preferable that at least one of hydrogen atoms on the aromatic ring in the aromatic polymer is substituted with a halogen atom, and on each aromatic ring in the aromatic polymer, It is more preferable that at least one of the hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and it is more preferable that all of the hydrogen atoms on each aromatic ring in the aromatic polymer are substituted with a halogen atom. The halogen atom is particularly preferably a fluorine atom.
上記ハロゲン原子（特に好ましくは、フッ素原子）を有する樹脂及び／又はその前駆体は、該樹脂及びその前駆体の合計１００質量％中、ハロゲン原子（特に好ましくは、フッ素原子）を１質量％以上含むことが好ましく、５質量％以上含むことがより好ましく、１０質量％以上含むことが更に好ましい。また、該樹脂及び／又はその前駆体は、該樹脂及びその前駆体の合計１００質量％中、ハロゲン原子（特に好ましくは、フッ素原子）を６０質量％以下含むことが好ましく、５０質量％以下含むことがより好ましく、４０質量％以上含むことが更に好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の効果をより充分に発揮できる。
上記ハロゲン原子（好ましくは、フッ素原子）を有する樹脂及びその前駆体の合計量とは、該樹脂及びその前駆体のいずれか一方のみを用いる場合は、当該一方の量を意味する。
上記ハロゲン原子の含有量は、元素分析（株式会社ジェイ・サイエンス製 マイクロレコーダー ＪＭ−１０）により測定（算出）することができる。
The resin having halogen atoms (particularly preferably, fluorine atoms) and / or precursors thereof contain 1% by mass or more of halogen atoms (particularly preferably, fluorine atoms) in a total of 100% by mass of the resin and precursors thereof. It is preferably included, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more. In addition, the resin and / or its precursor preferably contains 60% by mass or less of halogen atoms (particularly preferably, fluorine atoms) in a total of 100% by mass of the resin and its precursor, and contains 50% by mass or less. More preferably, it is more preferably 40% by mass or more. By setting it as such a range, the effect of this invention can fully be exhibited.
The total amount of the resin having a halogen atom (preferably a fluorine atom) and its precursor means the amount of the resin and the precursor when only one of the resin and its precursor is used.
The content of the halogen atom can be measured (calculated) by elemental analysis (micro recorder JM-10 manufactured by J-Science Co., Ltd.).
本発明の生体適合性材料は、本発明の生体適合性材料を用いてなる成形体を充分な強度・離型性を有するものとし、自立膜を構成し易くする観点からは、生体適合性材料の固形分１００質量％中、上記樹脂及びその前駆体を１０質量％以上含有することが好ましく、２０質量％以上含有することがより好ましく、３０質量％以上含有することが更に好ましく、４０質量％以上含有することが特に好ましい。また、該樹脂及びその前駆体の含有量は、９８質量％以下であることが好ましく、９６質量％以下であることがより好ましく、９４質量％以下であることが更に好ましく、９２質量％以下であることが特に好ましい。
上記樹脂及びその前駆体の含有量とは、樹脂及びその前駆体のいずれか一方のみを用いる場合は当該一方の含有量を意味する。また、上記樹脂、その前駆体樹脂、樹脂又は前駆体樹脂の原料成分（例えば、酸二無水物、ジアミン）は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種類以上混合して用いてもよい。
The biocompatible material of the present invention is a biocompatible material from the viewpoint of making a molded body using the biocompatible material of the present invention have sufficient strength and releasability and making it easy to form a self-supporting film. In the solid content of 100% by mass, the resin and its precursor are preferably contained in an amount of 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and further preferably 40% by mass. It is particularly preferable to contain the above. Further, the content of the resin and its precursor is preferably 98% by mass or less, more preferably 96% by mass or less, still more preferably 94% by mass or less, and 92% by mass or less. It is particularly preferred.
The content of the resin and its precursor means the content of one of the resin and its precursor when only one of the resin and its precursor is used. Moreover, the said resin, its precursor resin, resin, or the raw material component (for example, acid dianhydride, diamine) of a precursor resin may each be used independently, and may be used in mixture of 2 or more types.
本発明の生体適合性材料は、本発明に係る炭素材料、並びに、樹脂及び／又はその前駆体を含む限り、本発明に係る炭素材料、樹脂、及び、その前駆体以外の成分を１種以上含んでいてもよい。 As long as the biocompatible material of the present invention includes the carbon material according to the present invention and a resin and / or a precursor thereof, one or more components other than the carbon material, the resin, and the precursor according to the present invention are included. May be included.
＜他の成分＞
本発明の生体適合性材料は、所望の用途に応じて本発明に係る炭素材料、並びに、上記樹脂及び／又はその前駆体以外の成分（他の成分）を含有することができる。他の成分としては、例えば、上述した本発明に係る炭素材料以外の炭素材料、上述した樹脂及びその前駆体以外の成分である、分散剤、無機充填材、離型剤、カップリング剤、難燃剤等の各種添加剤が挙げられる。
なお、本発明の生体適合性材料が上記他の成分を含有する場合、本発明の生体適合性材料を用いてなる医療用具等は、本発明に係る炭素材料及び樹脂以外の成分を含むことがある。本発明において、本発明の生体適合性材料を用いてなる医療用具等は、このような本発明の生体適合性材料由来の他の成分も含むものであってもよい。
<Other ingredients>
The biocompatible material of the present invention can contain a carbon material according to the present invention and components (other components) other than the resin and / or precursor thereof according to a desired application. Other components include, for example, carbon materials other than the above-described carbon material according to the present invention, components other than the above-described resins and precursors, dispersants, inorganic fillers, mold release agents, coupling agents, difficulty Various additives, such as a flame retardant, are mentioned.
In addition, when the biocompatible material of the present invention contains the above-mentioned other components, the medical device using the biocompatible material of the present invention may contain components other than the carbon material and the resin according to the present invention. is there. In the present invention, a medical device or the like using the biocompatible material of the present invention may contain other components derived from such a biocompatible material of the present invention.
本発明の生体適合性材料は、生体適合性材料の固形分１００質量％中、上記その他の成分を１０質量％以下含むものであることが好ましく、５質量％以下含むものであることがより好ましく、３質量％以下含むものであることが更に好ましく、１質量％以下含むものであることが特に好ましい。 The biocompatible material of the present invention preferably contains 10% by mass or less of the above other components in 100% by mass of the solid content of the biocompatible material, more preferably contains 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass. It is more preferable to include the following, and it is particularly preferable to include 1% by mass or less.
本発明の生体適合性材料は、上述した本発明に係る炭素材料、上記樹脂及び／又はその前駆体、及び、必要に応じてその他の成分を混合して得ることができる。上記混合は、公知の方法で適宜行うことが可能であるが、例えば、超音波処理を行ったり、公知の分散機を用いたりして炭素材料を均一に分散させることが好ましい。 The biocompatible material of the present invention can be obtained by mixing the above-described carbon material according to the present invention, the above resin and / or precursor thereof, and other components as necessary. The mixing can be appropriately performed by a known method, but it is preferable to uniformly disperse the carbon material, for example, by performing ultrasonic treatment or using a known disperser.
本発明の生体適合性材料の調製方法としては、例えば、（Ｉ）炭素材料の存在下で、樹脂又は前駆体樹脂の原料成分を重合反応させる方法や、（ＩＩ）炭素材料と前駆体樹脂とを混合する方法、（ＩＩＩ）炭素材料と樹脂とを混合する方法、（ＩＶ）炭素材料と樹脂又は前駆体樹脂の原料成分とを単に混合する方法等が挙げられる。なお、原料成分の重合反応は、上述した通りに行えばよい。また、上記（Ｉ）の方法を行って前駆体樹脂を得る場合や、上記（ＩＩ）の方法を行う場合は、上記（Ｉ）又は（ＩＩ）の方法の後に、前駆体樹脂を熱処理等により樹脂としてもよいし、熱処理等を行わずに前駆体樹脂のままとしてもよい。 Examples of the preparation method of the biocompatible material of the present invention include (I) a method of polymerizing a raw material component of a resin or a precursor resin in the presence of a carbon material, and (II) a carbon material and a precursor resin. (III) A method of mixing a carbon material and a resin, (IV) A method of simply mixing a carbon material and a raw material component of a resin or precursor resin, and the like. In addition, what is necessary is just to perform the polymerization reaction of a raw material component as mentioned above. When the precursor resin is obtained by performing the method (I) or when the method (II) is performed, the precursor resin is subjected to heat treatment or the like after the method (I) or (II). The resin may be used, or the precursor resin may be left as it is without performing heat treatment or the like.
なお、上記（Ｉ）又は（ＩＩ）の方法で得られた、本発明に係る炭素材料を含む前駆体樹脂を熱処理等して樹脂を製造すると、該炭素材料が樹脂中でより均一に分散されることになり、該炭素材料及び樹脂を含むことによる本発明の効果がより顕著に発揮される。 In addition, when the precursor resin containing the carbon material according to the present invention obtained by the method (I) or (II) is heat-treated, the carbon material is more uniformly dispersed in the resin. Thus, the effects of the present invention due to the inclusion of the carbon material and the resin are more remarkably exhibited.
上記調製方法において、本発明に係る炭素材料は、必要に応じ、有機溶媒にこれらを分散させた分散液として用いてもよい。例えば、本発明に係る炭素材料を有機溶媒に分散させた分散液として、上記（Ｉ）における重合反応工程や、上記（ＩＩ）における前駆体樹脂との混合工程、上記（ＩＩＩ）における樹脂との混合工程、上記（ＩＶ）における樹脂又は前駆体樹脂の原料成分との混合工程に用いることが好適である。有機溶媒としては、炭素材料を分散若しくは溶解できる溶媒であれば特に限定されず、例えば、上述した重合反応工程で使用可能な有機溶媒を好適に用いることができる。 In the above preparation method, the carbon material according to the present invention may be used as a dispersion in which these are dispersed in an organic solvent, if necessary. For example, as a dispersion liquid in which the carbon material according to the present invention is dispersed in an organic solvent, the polymerization reaction step in the above (I), the mixing step with the precursor resin in the above (II), the resin in the above (III) It is suitable to use for the mixing process and the mixing process with the raw material component of resin or precursor resin in said (IV). The organic solvent is not particularly limited as long as it is a solvent that can disperse or dissolve the carbon material. For example, an organic solvent that can be used in the above-described polymerization reaction step can be suitably used.
本発明に係る炭素材料を重合反応工程のために有機溶媒に分散させる際や、該炭素材料を前駆体樹脂や樹脂と直接混合させる際には、分散剤を用いることが好ましい。分散剤としては特に限定されず、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤のいずれも使用できる。また、分散性能の点からは、例えば、ポリカルボン酸系分散剤、ポリアミン系分散剤、ポリアミド系分散剤、分子内に複数の多環式芳香族炭化水素基を含有する分散剤等の高分子分散剤を使用することが好ましい。該分散剤は、１種又は２種以上を使用することができる。 When the carbon material according to the present invention is dispersed in an organic solvent for the polymerization reaction step, or when the carbon material is directly mixed with a precursor resin or a resin, a dispersant is preferably used. The dispersant is not particularly limited, and any of an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and a cationic surfactant can be used. From the viewpoint of dispersion performance, for example, polymers such as polycarboxylic acid dispersants, polyamine dispersants, polyamide dispersants, and dispersants containing a plurality of polycyclic aromatic hydrocarbon groups in the molecule. It is preferred to use a dispersant. 1 type (s) or 2 or more types can be used for this dispersing agent.
上記分散剤を使用する場合、分散剤の使用量は、分散対象物である樹脂及びその前駆体１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であることが好ましく、０．５〜１０質量部であることがより好ましい。 When using the said dispersing agent, it is preferable that the usage-amount of a dispersing agent is 0.1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of resin and its precursor which are dispersion objects, 0.5-10 More preferably, it is part by mass.
本発明の生体適合性材料は、成形体としたときの強度、離型性等に優れるものであるため、好適に使用できる。また、このような本発明の生体適合性材料は、生体由来成分の付着抑制性能に優れる膜等を形成できるため、医療用具等に特に好適に使用できる。 The biocompatible material of the present invention is excellent in strength, releasability and the like when formed into a molded body, and therefore can be suitably used. In addition, since the biocompatible material of the present invention can form a film or the like having excellent adhesion-suppressing performance of living body-derived components, it can be particularly suitably used for medical devices.
本発明の生体適合性材料は、成形体としたときの撥水性（疎水性）に優れるものであるが、撥水性は、その成形体表面の水に対する接触角により評価することができる。本発明の生体適合性材料を用いてなる成形体（例えば、医療用具の生体成分又は生体組織と接触する部分、抗血栓性材料、又は、細胞培養基材）の水に対する接触角が８０°以上であることが好ましく、９０°以上であることがより好ましい。これによって、医療用具等において特に有用なものとなる。水に対する接触角は、後述する実施例の方法により測定することができる。 The biocompatible material of the present invention is excellent in water repellency (hydrophobicity) when formed into a molded body, but the water repellency can be evaluated by the contact angle of the surface of the molded body with water. The contact angle with respect to water of the molded body using the biocompatible material of the present invention (for example, a part in contact with a biological component or a biological tissue of a medical device, an antithrombogenic material, or a cell culture substrate) is 80 ° or more. It is preferable that it is 90 degrees or more. This makes it particularly useful in medical devices and the like. The contact angle with respect to water can be measured by the method of the Example mentioned later.
本発明の生体適合性材料は、上記のような本発明に係る炭素材料、並びに、樹脂及び／又はその前駆体を含むものであって、血液に含まれる蛋白質が付着しにくいことから血液と接触しても血栓を生じにくい抗血栓性材料として好適に使用することができ、各種医療用具の生体成分又は生体組織と接触する部分を構成する材料としても好適に使用することができる。更に、本発明の生体適合性材料は、細胞培養基材としても好適に使用することができる。
このような、本発明の生体適合性材料を用いてなる医療用具であって、該医療用具は、生体成分又は生体組織と接触する部分が上記生体適合性材料を用いて構成される医療用具もまた、本発明の１つであり、本発明の生体適合性材料を用いてなる抗血栓性材料や細胞培養基材もまた、本発明の１つである。
本発明の生体適合性材料を用いてなる医療用具は、医療用具の生体成分又は生体組織と接触する部分を本発明の生体適合性材料で表面処理し、本発明の生体適合性材料を保持させる方法を用いて製造することができる。このように、本発明の生体適合性材料は、医療用具の表面処理剤として用いることができる。
The biocompatible material of the present invention contains the carbon material according to the present invention as described above, and a resin and / or a precursor thereof, and since it is difficult for proteins contained in blood to adhere to it, it is in contact with blood. Even so, it can be suitably used as an antithrombotic material that is unlikely to cause thrombus, and can also be suitably used as a material constituting a portion that comes into contact with a biological component or biological tissue of various medical devices. Furthermore, the biocompatible material of the present invention can be suitably used as a cell culture substrate.
Such a medical device using the biocompatible material of the present invention, the medical device also includes a medical device in which a portion in contact with a biological component or a biological tissue is configured using the biocompatible material. In addition, an antithrombotic material and a cell culture substrate which are one of the present invention and use the biocompatible material of the present invention are also one of the present invention.
In the medical device using the biocompatible material of the present invention, the portion of the medical device that comes into contact with the biological component or the biological tissue is surface-treated with the biocompatible material of the present invention to hold the biocompatible material of the present invention. It can be manufactured using a method. Thus, the biocompatible material of the present invention can be used as a surface treatment agent for medical devices.
各種医療用具の生体成分又は生体組織と接触する部分に本発明の生体適合性材料を保持させる方法としては、医療用具の表面を生体適合性材料でコーティングする方法、放射線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線によるグラフト重合を利用して医療用具の表面と生体適合性材料とを結合させる方法、医療用具の表面の官能基と生体適合性材料とを反応させて結合させる方法、医療用具の表面上にカップリング剤を用いて密着層を形成し、当該密着層に生体適合性材料を密着させる方法等、種々の方法を用いることができる。コーティング法を用いる場合、生体適合性材料をコーティングする方法として、塗布法、スプレー法、ディップ法等のいずれの方法を用いてもよい。 Examples of a method for holding the biocompatible material of the present invention in a part that comes into contact with a biological component or biological tissue of various medical devices include a method of coating the surface of a medical device with a biocompatible material, radiation, electron beam, ultraviolet light, etc. A method of bonding a surface of a medical device and a biocompatible material using graft polymerization by active energy rays, a method of reacting a functional group on the surface of the medical device with a biocompatible material, and a surface of the medical device Various methods can be used such as a method in which an adhesion layer is formed on the adhesion layer and a biocompatible material is adhered to the adhesion layer. When the coating method is used, any method such as a coating method, a spray method, or a dip method may be used as a method for coating the biocompatible material.
本発明の生体適合性材料を保持させる医療用具の材質は特に制限されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、アクリル樹脂、スチロール樹脂や、ステンレス、コバルト・クロム合金、チタン、チタン合金、貴金属等の金属（合金）等のいずれの材質のものであってもよい。 The material of the medical device for holding the biocompatible material of the present invention is not particularly limited, and polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, halogenated polyolefin, polyethylene terephthalate, polycarbonate, It may be made of any material such as polyamide, acrylic resin, styrene resin, stainless steel, cobalt-chromium alloy, titanium, titanium alloy, or a metal (alloy) such as a noble metal.
本発明の生体適合性材料を細胞培養基材として使用する場合、生体適合性材料をそのまま用いてもよく、所定の基材上にコーティングして用いてもよい。
基材の材質は特に制限されず、木綿、麻等の天然高分子、ポリエステル、ナイロン、オレフィン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリレート等の合成高分子等を用いることができる。
基材の形態も特に制限されず、成形体、繊維、不織布、多孔質体、粒子、フィルム、シート、チューブ、中空糸や粉末等のいずれの形態でもよい。
When the biocompatible material of the present invention is used as a cell culture substrate, the biocompatible material may be used as it is, or may be used by coating on a predetermined substrate.
The material of the substrate is not particularly limited, and natural polymers such as cotton and hemp, synthetic polymers such as polyester, nylon, olefin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, and poly (meth) acrylate can be used.
The form of the substrate is not particularly limited, and may be any form such as a molded body, fiber, nonwoven fabric, porous body, particle, film, sheet, tube, hollow fiber, and powder.
なお、本発明の生体適合性材料を用いてなる細胞培養基材は、充分な可撓性、強度を有するため、基材から剥がして自立膜とすることができる。上記細胞培養基材は、コーティング時に用いる基材と共に使用することができるが、充分な強度・離型性を有することから、該基材から剥がして自立膜としてそれ自体で使用できることも可能である。 In addition, since the cell culture substratum using the biocompatible material of this invention has sufficient flexibility and intensity | strength, it can peel from a base material and can be used as a self-supporting film | membrane. The cell culture substrate can be used together with the substrate used at the time of coating. However, since it has sufficient strength and releasability, it can be peeled off from the substrate and used as a self-supporting membrane. .
本発明の生体適合性材料は、人工血管や人工臓器等の人工生体組織用や、血液フィルター、各種カテーテル、若しくは各種ステント等；生体組織と接触する用具用の部材として、また、細胞培養基材、血液透析装置用の部材、血液若しくは組織検査用器具の部材等；生体由来成分（細胞や血液等）と接触する用具用の部材として適用することができる。
すなわち、本発明における医療用具には、生体組織と接触する用具、細胞や血液等の生体由来成分と接触する用具等が含まれる。
すなわち、本発明における生体適合性材料は、生体組織や生体由来成分と接触する医療用具、細胞培養基材、抗血栓性材料に用いられる物を言う。
The biocompatible material of the present invention is used for artificial biological tissues such as artificial blood vessels and artificial organs, blood filters, various catheters, various stents, etc .; as a member for tools that come into contact with biological tissues; It can be applied as a member for tools that come into contact with components derived from living organisms (cells, blood, etc.);
That is, the medical tool in the present invention includes a tool that comes into contact with a living tissue, a tool that comes into contact with a living body-derived component such as a cell or blood, and the like.
That is, the biocompatible material in the present invention refers to a material used for a medical device, a cell culture substrate, or an antithrombotic material that comes into contact with a biological tissue or a biological component.
本発明の生体適合性材料は、上述の構成よりなり、強度に優れるとともに、生体由来成分の付着抑制性能に優れ、医療用具、細胞培養基材、抗血栓性材料に好適に用いることができる。 The biocompatible material of the present invention has the above-described configuration and is excellent in strength and excellent in adhesion-suppressing performance of biological components, and can be suitably used for medical devices, cell culture substrates, and antithrombotic materials.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by mass” and “%” means “% by mass”.
下記実施例及び比較例においては、次のようにして分析し、評価を行った。
＜重量平均分子量測定（ＧＰＣ測定）＞
装置：東ソー株式会社製 ＨＣＬ−８２２０ＧＰＣ
カラム：ＴＳＫｇｅｌ Ｓｕｐｅｒ ＡＷＭ−Ｈ
溶離液（ＬｉＢｒ・Ｈ２Ｏ、リン酸入りＮＭＰ）：０．０１ｍｏｌ／Ｌ
＜結晶子径＞
炭素材料複合組成物に対して、試料水平型Ｘ線回折装置（リガク社製：Ｓｍａｒｔ Ｌａｂ）を用いて、以下の条件でＸＲＤ測定を行い、グラフェン結晶の（０ ０ ２）面に由来するＸ線回折ピーク（２θ＝２６．５°付近）からＳｃｈｅｒｒｅｒの式により算出した。
走査範囲：５°−９０°
ステップサイズ：０．０２０°
スキャン速度：５．０００°ｍｉｎ−１
In the following Examples and Comparative Examples, analysis and evaluation were performed as follows.
<Weight average molecular weight measurement (GPC measurement)>
Device: HCL-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: TSKgel Super AWM-H
Eluent (LiBr · H 2 O, phosphoric acid-containing NMP): 0.01 mol / L
<Crystallite diameter>
XRD measurement was performed on the carbon material composite composition using a sample horizontal X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation: Smart Lab) under the following conditions, and X derived from the (0 0 2) plane of the graphene crystal It was calculated from the line diffraction peak (2θ = 26.5 ° vicinity) by the Scherrer equation.
Scanning range: 5 ° -90 °
Step size: 0.020 °
Scanning speed: 5.000 ° min −1
＜ＸＰＳ測定＞
樹脂に複合する前の炭素材料（室温乾燥物）に対して、以下の装置を用い、以下の条件でＸＰＳ測定を行った。
装置：日本電子製 ＪＰＳ−９０００ＭＸ型
条件：Ａｎｏｄｅ ＨＴ（１０ｋＶ）、Ｅｍｉｓｓｉｏｎ（１０ｍＡ）、Ｆｉｌａｍｅｎｔ（Ｍｇ）、ＰａｓｓＥｎｅｒｇｙ（５０ｅＶ）、Ｓｔｅｐ（１ｅＶ）、Ｄｗｅｌｌｔｉｍｅ（１００ｍｓ）
<XPS measurement>
The XPS measurement was performed on the carbon material (combined at room temperature) before being combined with the resin using the following apparatus under the following conditions.
Device: JEOL JPS-9000MX type Conditions: Anode HT (10 kV), Emission (10 mA), Filament (Mg), PassEnergy (50 eV), Step (1 eV), Dwelltime (100 ms)
＜水の接触角＞
協和界面化学社製の接触角計「ＣＡ−Ｘ」により測定した。
<Water contact angle>
It measured with the contact angle meter "CA-X" by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.
＜タンパク質（ＢＳＡ〔ウシ血清アルブミン (Bovine serum albumin)〕）付着性試験＞
１．検量線の作成
タンパク質濃度の測定には、Ｍｉｃｒｏ ＢＣＡ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｓｓａｙ Ｋｉ（販売者 タカラバイオ株式会社）を用いた。０．５〜１０μｇ／ｃｍ３の範囲でＢＳＡ標準液を調製し、本キットの測定方法に従って測定を行い、検量線を作成した。
２．タンパク質付着量の算出
各実施例及び比較例で得られたフィルムを各ＢＳＡ標準液に浸漬し、３６．５℃でフィルムへＢＳＡを吸着させた。ＢＳＡを吸着させたフィルムをリン酸バッファー溶液に浸漬して各フィルム表面に付着した余剰ＢＳＡを洗浄した。その後、１％のドデシル硫酸ナトリウム溶液へ浸漬し、各フィルムに吸着したアルブミンを抽出した。得られた抽出液を上述したキットを用い、先に作成した検量線により含まれるタンパク質濃度を定量した。
<Protein (BSA [Bovine serum albumin]) Adhesion Test>
1. Preparation of calibration curve Micro BCA Protein Assay Ki (manufacturer, Takara Bio Inc.) was used to measure the protein concentration. A BSA standard solution was prepared in the range of 0.5 to 10 μg / cm 3 , measured according to the measurement method of this kit, and a calibration curve was created.
2. Calculation of protein adhesion amount The films obtained in each Example and Comparative Example were immersed in each BSA standard solution, and BSA was adsorbed onto the film at 36.5 ° C. Excess BSA adhering to the surface of each film was washed by immersing the BSA-adsorbed film in a phosphate buffer solution. Then, it was immersed in a 1% sodium dodecyl sulfate solution, and albumin adsorbed on each film was extracted. The obtained extract was quantified for the protein concentration contained in the previously prepared calibration curve using the kit described above.
（炭素材料分散溶液の調製）
調製例１
［酸化グラフェン（ＧＯ）水分散体の調製］
水浴に設置した１Ｌビーカーに濃硫酸３００ｍｌと鱗片状黒鉛（伊藤黒鉛工業製Ｚ−５Ｆ）１２ｇを投入し、撹拌翼で撹拌した。ビーカーの周りを氷で冷やしながら６ｇのＫＭｎＯ４を徐々に加えた後、３５℃まで昇温して、３５℃で２時間撹拌を続けた。その後、ビーカーの周りを氷で冷やしながら、水３００ｍｌをゆっくりと加えた。続いて、濃度３０％（ｗ／ｖ）の過酸化水素水３ｍｌを加えて、２０℃で３０分間撹拌した。撹拌終了後、ビーカー内の液を４本の遠心瓶（５００ｍｌ）に分けて入れ、遠心分離を行ってから上澄み液を除去して沈殿物を得た。沈殿物が残った遠心瓶に水を入れ、撹拌、振盪により沈殿物を分散させてから再度遠心分離を行う操作を、ｐＨが６程度になるまで繰り返して、炭素材料（酸化グラフェン）が水に分散した酸化グラフェン水分散体を得た。
［酸化グラフェン（ＧＯ）分散溶液の調製］
上記で得られた酸化グラフェン水分散体１０ｇにＮ−メチルピロリドン１０ｇを入れ、真空乾燥機で水を蒸発し、溶媒置換を行った。最終的に固形分濃度１％の酸化グラフェンのＮ−メチルピロリドン溶液を得た。
(Preparation of carbon material dispersion)
Preparation Example 1
[Preparation of aqueous dispersion of graphene oxide (GO)]
A 1 L beaker placed in a water bath was charged with 300 ml of concentrated sulfuric acid and 12 g of scaly graphite (Z-5F manufactured by Ito Graphite Industries) and stirred with a stirring blade. 6 g of KMnO 4 was gradually added while cooling around the beaker with ice, and then the temperature was raised to 35 ° C. and stirring was continued at 35 ° C. for 2 hours. Thereafter, 300 ml of water was slowly added while cooling the beaker around with ice. Subsequently, 3 ml of 30% (w / v) hydrogen peroxide solution was added and stirred at 20 ° C. for 30 minutes. After completion of the stirring, the liquid in the beaker was divided into four centrifuge bottles (500 ml), centrifuged, and the supernatant was removed to obtain a precipitate. Add water to the centrifuge bottle with the precipitate left, disperse the precipitate by stirring and shaking, and then repeat the centrifugation until the pH reaches about 6, and the carbon material (graphene oxide) is turned into water. A dispersed graphene oxide aqueous dispersion was obtained.
[Preparation of graphene oxide (GO) dispersion]
10 g of N-methylpyrrolidone was added to 10 g of the aqueous graphene oxide dispersion obtained above, and water was evaporated in a vacuum dryer to perform solvent replacement. Finally, an N-methylpyrrolidone solution of graphene oxide having a solid content concentration of 1% was obtained.
図１及び図２は、調製例１で得られた酸化グラフェン水分散体の室温乾燥物についての、ＸＰＳ測定で得られるＣ１ｓスペクトル（ナロースキャンスペクトル）及びＯ１ｓスペクトル（ナロースキャンスペクトル）である。
図１及び図２より、Ｏ１ｓ領域の全ピーク面積とＣ１ｓ領域の全ピーク面積との比率は１４：８６である。図１より、Ｃ１ｓスペクトルにおけるＣ−Ｏ結合由来のピーク（２８６．０ｅＶ）の面積と炭素原子間の結合由来のピーク（２８４．５ｅＶ）の面積との比率は１３：８７である。これらのグラフから、酸化グラフェンがＣ−Ｏ結合を有することが示されている。
1 and 2 are C1s spectrum (narrow scan spectrum) and O1s spectrum (narrow scan spectrum) obtained by XPS measurement of the graphene oxide aqueous dispersion obtained in Preparation Example 1 at room temperature.
1 and 2, the ratio of the total peak area of the O1s region to the total peak area of the C1s region is 14:86. From FIG. 1, the ratio of the area of the peak derived from the C—O bond (286.0 eV) and the area derived from the bond between carbon atoms (284.5 eV) in the C1s spectrum is 13:87. From these graphs, it is shown that graphene oxide has a C—O bond.
（樹脂溶液の調製）
調製例２−１
［含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物の調製］
１００ｍｌ容量の三口フラスコに、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン酸二無水物（１０ＦＥＤＡＮ）（別名：４，４′−［（２，３，５，６−テトラフルオロ−１，４−フェニレン）ビス（オキシ）］ビス（３，５，６−トリフルオロフタル酸無水物）１４．５１ｇ、１，３−ジアミノ−２，４，５，６−テトラフルオロベンゼン（４ＦＭＰＤ）４．４８９ｇ、及び、Ｎ−メチルピロリドン３１．０ｇを仕込んだ。窒素雰囲気下、室温で、５日間攪拌することで、ポリアミド酸樹脂組成物３０ｇ（ポリアミド酸の固形分濃度：３８％）を得た。また、ＧＰＣによる測定でポリアミド酸の重量平均分子量を測定した結果、分子量は８万だった。
(Preparation of resin solution)
Preparation Example 2-1
[Preparation of fluorinated polyamic acid resin composition]
In a 100 ml three-necked flask, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride (10FEDAN) (also known as 4,4 ′-[(2,3,5,6 -Tetrafluoro-1,4-phenylene) bis (oxy)] bis (3,5,6-trifluorophthalic anhydride) 14.51 g, 1,3-diamino-2,4,5,6-tetrafluoro The mixture was charged with 4.489 g of benzene (4FMPD) and 31.0 g of N-methylpyrrolidone, and stirred for 5 days at room temperature in a nitrogen atmosphere to give 30 g of the polyamic acid resin composition (polyamide acid solid content concentration: 38). Further, the weight average molecular weight of the polyamic acid was measured by GPC, and as a result, the molecular weight was 80,000.
調製例２−２
［含フッ素ポリイミド樹脂組成物の調製］
調製例２−１において得られた含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物５０ｇを１００ｍｌガラス容器に移し、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン０．０７９ｇ（０．７１ミリモル）、無水酢酸５．３４ｇ（０．０５モル）を加え、５分間撹拌反応させた後２４時間静置することで、含フッ素ポリイミド樹脂組成物を得た。
Preparation Example 2-2
[Preparation of fluorinated polyimide resin composition]
50 g of the fluorinated polyamic acid resin composition obtained in Preparation Example 2-1 was transferred to a 100 ml glass container, and 0.079 g (0.71 mmol) of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, acetic anhydride 5 .34 g (0.05 mol) was added and the reaction was allowed to stir for 5 minutes, and then allowed to stand for 24 hours to obtain a fluorine-containing polyimide resin composition.
調製例３−１
［ポリアミド酸樹脂組成物の調製］
１００ｍｌ容量の三口フラスコに４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２．３９３ｇ（１２．０ミリモル）、無水ピロメリット酸２．６０７ｇ（１２．０ミリモル）、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド４５．０ｇを仕込んだ。窒素雰囲気下、室温で、５日間攪拌することで、ポリアミド酸樹脂組成物（固形分濃度１０．０質量％）を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は８０万であった。
Preparation Example 3-1
[Preparation of polyamic acid resin composition]
A 100 ml three-necked flask was charged with 2.393 g (12.0 mmol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether, 2.607 g (12.0 mmol) of pyromellitic anhydride, and 45.0 g of N, N-dimethylacetamide. The polyamic acid resin composition (solid content concentration 10.0 mass%) was obtained by stirring at room temperature for 5 days under nitrogen atmosphere. The polyamic acid had a weight average molecular weight of 800,000.
調製例３−２
［ポリイミド樹脂組成物の調製］
調製例３−１において得られたポリアミド酸樹脂組成物５０ｇを１００ｍｌガラス容器に移し、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン０．０４０ｇ（０．３５ミリモル）、無水酢酸２．６７ｇ（０．０２６モル）を加え、５分間撹拌反応させた後２４時間静置することで、ポリイミド樹脂組成物を得た。
Preparation Example 3-2
[Preparation of polyimide resin composition]
50 g of the polyamic acid resin composition obtained in Preparation Example 3-1 was transferred to a 100 ml glass container, and 0.040 g (0.35 mmol) of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane and 2.67 g of acetic anhydride. (0.026 mol) was added and the reaction was allowed to stir for 5 minutes, and then allowed to stand for 24 hours to obtain a polyimide resin composition.
調製例４
［ポリスチレン溶液の調製］
市販のＰＳＪ−ポリスチレン（グレード：ＨＦ７７、ＰＳジャパン株式会社製）をテトラヒドロフランに溶解し、１５％の溶液を作製した。
Preparation Example 4
[Preparation of polystyrene solution]
Commercially available PSJ-polystyrene (grade: HF77, manufactured by PS Japan Ltd.) was dissolved in tetrahydrofuran to prepare a 15% solution.
実施例１
［ポリイミド含有組成物（生体適合性材料）の調製、及び、フィルムの調製］
５０ｍＬ容量のサンプル管に、調製例２−２で得られた樹脂溶液である含フッ素ポリイミド樹脂組成物（固形分濃度３４質量％）１ｇに、調製例１で得られた炭素材料分散液である酸化グラフェン分散溶液（固形分濃度１質量％）７９．３ｇを加え、ペイントシェーカーで分散させ、生体適合性材料（１）を調製した。得られた生体適合性材料（１）を硝子上に塗布し、２００℃にて１０分間加熱し、焼成して、生体適合性材料の膜（１）を得た。得られた生体適合性材料の膜（１）の水の接触角を測定した。結果を表１に示す。
Example 1
[Preparation of polyimide-containing composition (biocompatible material) and film preparation]
The carbon material dispersion obtained in Preparation Example 1 is added to 1 g of the fluorine-containing polyimide resin composition (solid content concentration: 34% by mass), which is the resin solution obtained in Preparation Example 2-2, in a 50 mL capacity sample tube. 79.3 g of graphene oxide dispersion (solid content concentration 1% by mass) was added and dispersed with a paint shaker to prepare biocompatible material (1). The obtained biocompatible material (1) was applied onto glass, heated at 200 ° C. for 10 minutes, and baked to obtain a biocompatible material film (1). The water contact angle of the obtained biocompatible material membrane (1) was measured. The results are shown in Table 1.
実施例２、比較例１、２
炭素材料分散液の種類、及び、樹脂溶液の種類を表１に記載のように変更した以外は、実施例１と同様にして生体適合性材料（２）及び比較生体適合性材料（１）、（２）を調製した。また、これらを用い、実施例１と同様にして生体適合性材料の膜（２）及び比較生体適合性材料の膜（１）、（２）を得た。生体適合性材料の膜（２）及び比較生体適合性材料の膜（１）、（２）についても水の接触角を測定した。結果を表１に示す。
Example 2 and Comparative Examples 1 and 2
The biocompatible material (2) and the comparative biocompatible material (1) were the same as in Example 1 except that the type of the carbon material dispersion and the type of the resin solution were changed as shown in Table 1. (2) was prepared. Using these, the biocompatible material film (2) and the comparative biocompatible material films (1) and (2) were obtained in the same manner as in Example 1. The contact angle of water was also measured for the biocompatible material film (2) and the comparative biocompatible material films (1) and (2). The results are shown in Table 1.
下記表１中の略号はそれぞれ以下のものを表す。なお、表１中、「量（部）」は、固形分の量を示す。
ＧＯ：調製例１で調製した酸化グラフェン分散溶液
１０ＦＥＤＡＮ／４ＦＭＰＤ：調製例２−２で調製したポリイミド溶液（１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン酸二無水物〔１０ＦＥＤＡＮ〕と１，３−ジアミノ−２，４，５，６−テトラフルオロベンゼン〔４ＦＭＰＤ〕との混合液から調製した下記式（ａ）で表される繰り返し単位から構成されるポリイミド溶液）
Ｓ．Ｄ．：接触角の標準偏差
The abbreviations in Table 1 below represent the following. In Table 1, “Amount (parts)” indicates the amount of solid content.
GO: Graphene oxide dispersion solution prepared in Preparation Example 1 10FEDA / 4FMPD: Polyimide solution (1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride prepared in Preparation Example 2-2 A polyimide solution composed of a repeating unit represented by the following formula (a) prepared from a mixed solution of [10FEDA] and 1,3-diamino-2,4,5,6-tetrafluorobenzene [4FMPD]
S. D. : Standard deviation of contact angle
表１から、以下の結果が明らかとなった。すなわち、水の接触角に関し、ポリアミド酸溶液（１０ＦＥＤＡＮ／４ＦＭＰＤ）に対し、ＧＯを配合せずに成形したもの（比較例１：７３°）よりも、ＧＯを配合して成形したもの（実施例１：９７°〔滴下直後〕、９５°〔３０秒経過後〕）の方が優れる。また、ポリイミド溶液（ＰＩ）に対し、ＧＯを配合せずに成形したもの（比較例２：７５°）よりも、ＧＯを配合して成形したもの（実施例２：８９°〔滴下直後〕、８５°〔３０秒経過後〕）の方が優れる。
実施例の生体適合性材料から得られるフィルムは、比較例の生体適合性材料から得られるフィルムよりも疎水性であった。
From Table 1, the following results became clear. That is, with respect to the contact angle of water, GO was blended and molded with respect to the polyamic acid solution (10FEDA / 4FMPD) without blending GO (Comparative Example 1: 73 °) (Example) 1: 97 ° [immediately after dropping] and 95 ° [after 30 seconds]] are superior. Also, compared to the polyimide solution (PI) molded without mixing GO (Comparative Example 2: 75 °), the one molded with GO (Example 2: 89 ° [immediately after dropping], 85 ° [after 30 seconds]) is better.
The film obtained from the biocompatible material of the example was more hydrophobic than the film obtained from the biocompatible material of the comparative example.
実施例３
［ポリイミド含有組成物（生体適合性材料）の調製、及び、フィルムの調製］
５０ｍＬ容量のサンプル管に、調製例２−２で得られた樹脂溶液である含フッ素ポリイミド樹脂組成物（固形分濃度３４質量％）１ｇに、調製例１で得られた炭素材料分散液である酸化グラフェン分散溶液（固形分濃度１質量％）３．８ｇを加え、ペイントシェーカーで分散させ、生体適合性材料（３）を調製した。得られた生体適合性材料（３）を硝子上に塗布し、２００℃にて１０分間加熱し、焼成して、生体適合性材料の膜（３）を得た。得られた生体適合性材料の膜（３）をＸＲＤ測定した結果（図３）、グラフェン結晶の（０ ０ ２）面に由来するＸ線回折ピーク（２θ＝２６．５°付近）からＳｃｈｅｒｒｅｒの式により算出される結晶子径は、１９．５ｎｍであった。また、得られた生体適合性材料の膜（３）に対し、タンパク質（ＢＳＡ）付着性試験を行った。結果を「１０ＦＥＤＡＮ／４ＦＭＰＤ＋ＧＯ１０％」として図４に示す。
Example 3
[Preparation of polyimide-containing composition (biocompatible material) and film preparation]
The carbon material dispersion obtained in Preparation Example 1 is added to 1 g of the fluorine-containing polyimide resin composition (solid content concentration: 34% by mass), which is the resin solution obtained in Preparation Example 2-2, in a 50 mL capacity sample tube. A biocompatible material (3) was prepared by adding 3.8 g of a graphene oxide dispersion (solid concentration: 1% by mass) and dispersing with a paint shaker. The obtained biocompatible material (3) was applied onto glass, heated at 200 ° C. for 10 minutes, and baked to obtain a biocompatible material film (3). As a result of XRD measurement of the film (3) of the obtained biocompatible material (FIG. 3), Scherrer's film was obtained from the X-ray diffraction peak (2θ = 26.5 °) derived from the (0 0 2) plane of the graphene crystal. The crystallite diameter calculated by the equation was 19.5 nm. In addition, a protein (BSA) adhesion test was performed on the obtained biocompatible material film (3). The results are shown in FIG. 4 as “10FEDAN / 4FMPD +
比較例３
［ポリアミド酸含有組成物（生体適合性材料）の調製、及び、フィルムの調製］
調製例１で得られた炭素材料分散液である酸化グラフェン分散溶液を使用しなかった以外は実施例３と同様にして比較生体適合性材料の膜（３）を調製した。結果を「１０ＦＥＤＡＮ／４ＦＭＰＤ」として図４に示す。
Comparative Example 3
[Preparation of polyamic acid-containing composition (biocompatible material) and film preparation]
A comparative biocompatible material film (3) was prepared in the same manner as in Example 3 except that the graphene oxide dispersion solution, which is the carbon material dispersion obtained in Preparation Example 1, was not used. The result is shown in FIG. 4 as “10FEDAN / 4FMPD”.
図４は、タンパク質付着性試験の結果を示すグラフである。
図４中、ＰＳＴとは、調製例４で得られたポリスチレンを意味する。
また、付着性相対値とは、上記＜タンパク質（ＢＳＡ〔ウシ血清アルブミン (Bovine serum albumin)〕）付着性試験＞に示した方法で測定した、ポリスチレンに対するＢＳＡの付着量を１００としたときの相対値を言う。
FIG. 4 is a graph showing the results of the protein adhesion test.
In FIG. 4, PST means the polystyrene obtained in Preparation Example 4.
The relative adhesion value is a relative value when the adhesion amount of BSA to polystyrene measured by the method shown in <Protein (BSA [Bovine serum albumin]) Adhesion Test> is 100. Say the value.
図４から、以下の結果が明らかとなった。すなわち、ＢＳＡの付着性に関し、ポリアミド酸溶液（１０ＦＥＤＡＮ／４ＦＭＰＤ）に対してＧＯを配合していないものの付着抑制性能（比較例３：５６〔付着性相対値〕）は実用レベルであるが、これよりも、ＧＯを配合したものの付着抑制性能（実施例３：４２〔付着性相対値〕）の方が更に優れる。 From FIG. 4, the following results became clear. That is, with respect to the adhesion of BSA, the adhesion suppression performance (Comparative Example 3: 56 [Adhesive Relative Value]) of the compound not containing GO to the polyamic acid solution (10FEDA / 4FMPD) is at a practical level. In contrast, the adhesion suppression performance (Example 3: 42 [Adhesive Relative Value]) of the compound containing GO is further improved.
実施例、及び、比較例から以下のことが分かった。
酸化グラフェンを配合していない樹脂から得られるフィルムの場合、疎水性が低く、タンパク質の付着抑制性能も低いものであった。一方、酸化グラフェンを配合した生体適合性材料から得られるフィルムの場合は、疎水性が高く、タンパク質の付着抑制性能も高く、医療用具、細胞培養基材、抗血栓性材料に好適に用いることができるものであった。また、自立膜を構成することが可能なものであった。
The following was found from the examples and comparative examples.
In the case of a film obtained from a resin not blended with graphene oxide, the hydrophobicity is low and the protein adhesion inhibiting performance is also low. On the other hand, in the case of a film obtained from a biocompatible material blended with graphene oxide, it is highly hydrophobic and has high protein adhesion suppression performance, and should be suitably used for medical devices, cell culture substrates, and antithrombotic materials. It was possible. Moreover, it was possible to constitute a self-supporting film.
Claims (9)
該炭素材料は、グラフェン骨格を有するもの（但し、グラファイト及び／又はカーボンナノチューブを除く）であり、
該樹脂及び／又はその前駆体は、ポリイミド及び／又はその前駆体を含む
ことを特徴とする生体適合性材料。 A biocompatible material comprising a carbon material and a resin and / or precursor thereof,
Carbon material is one which have a graphene skeleton (except graphite and / or carbon nanotubes),
The biocompatible material, wherein the resin and / or its precursor includes polyimide and / or its precursor.
ことを特徴とする請求項１に記載の生体適合性材料。 The biocompatible material according to claim 1, wherein the biocompatible material contains 2 to 90% by mass of the carbon material in 100% by mass of the solid content of the biocompatible material.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の生体適合性材料。 3. The carbon material has a crystallite diameter of 5 nm or more and 40 nm or less calculated from an X-ray diffraction peak derived from a (0 0 2) plane of a graphene crystal by a Scherrer formula. A biocompatible material according to 1.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体適合性材料。 The biocompatible material according to claim 1, wherein the polyimide precursor contains polyamic acid.
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生体適合性材料。 The biocompatible material according to claim 1, wherein the resin includes an aromatic polymer.
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の生体適合性材料。 The biocompatible material according to claim 1, wherein the resin and / or its precursor contains a fluorine atom.
ことを特徴とする医療用具。 A medical device comprising a portion that comes into contact with a biological component or a biological tissue using the biocompatible material according to claim 1.
ことを特徴とする抗血栓性材料。 An antithrombotic material comprising the biocompatible material according to any one of claims 1 to 6.
該炭素材料は、グラフェン骨格を有するもの（但し、グラファイトを除く）であり、
該樹脂及び／又はその前駆体は、ポリイミド及び／又はその前駆体を含む
ことを特徴とする細胞培養基材。 A cell culture substrate using a carbon material and a biocompatible material containing a resin and / or a precursor thereof ,
The carbon material has a graphene skeleton (excluding graphite),
The cell culture substrate, wherein the resin and / or precursor thereof includes polyimide and / or precursor thereof .
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