人们期盼生物相容性材料应用到各种领域。现在，硅树脂、聚乙烯、聚氨酯等人工材料被用于医疗用管及导管等医疗用具中。但是，这些材料被生物体识别为异物，因在其表面吸附蛋白质或血球而引起改性，或者该材料自身活化，很可能诱发血液凝固等排斥反应。
另一方面，作为侧链具有甘氨酸型甜菜碱单体的材料，已知通过将甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯单独聚合，或者使其与其他单体共聚，将得到的聚合物用一氯醋酸钠等使其甜菜碱化而得到的甘氨酸型甜菜碱树脂等(例如，参照专利文献1～3)。
但是，这些甜菜碱树脂难以完全地完成甜菜碱化反应，因此残存N，N-二甲氨基，该残存的N，N-二甲氨基具有对生物相容性带来不良影响的缺点。
专利文献1：日本特开昭51-9732号公报
专利文献2：日本特开昭55-104209号公报
专利文献3：日本特开昭56-92809号公报

本发明要解决的技术问题
本发明是鉴于上述以往技术而完成的，其课题在于提供用于开发下一代尖端医疗用具或人工脏器的、与蛋白质及血球等生物体成分的相互作用小等的生物相容性优异的生物相容性材料。
用于解决技术问题的方法
本发明涉及生物相容性材料，该材料含有使单体组合物聚合而得到的聚合物，所述单体组合物以重量比1/99～100/1(氨基酸型甜菜碱单体/聚合性单体)含有式(I)所示的氨基酸型甜菜碱单体和式(II)所示的聚合性单体。
[化1]

(式中，R1表示氢原子或甲基，R2表示碳原子数为1～6的亚烷基，R3和R4各自独立、表示碳原子数为1～4的烷基，R5表示碳原子数为1～4的亚烷基，Z表示氧原子或-NH基)
[化2]

(式中，R1与上述相同。R6表示1价的有机基)。
发明效果
本发明的生物相容性材料是用于开发下一代尖端医疗用具或人工脏器的、与蛋白质及血球等生物体成分没有相互作用的优异的生物相容性。本发明的生物相容性材料由于使用以式(I)表示的甜菜碱单体，所以具有能够自由地进行根据其用途的分子设计的优点。
附图说明
图1：表示实验例1中牛血清白蛋白的非特异性吸附的评价(dΔEp)结果的图。
图2：表示实验例1中牛血清白蛋白的非特异性吸附的评价(ΔI)结果的图。
图3：表示实验例1中溶菌酶的非特异性吸附的评价(dΔEp)结果的图。

用式(I)表示的甜菜碱单体中，R1表示氢原子或甲基；R2表示碳原子数为1～6的亚烷基；R3和R4各自独立，表示碳原子数为1～4的烷基；R5表示碳原子数为1～4的亚烷基；Z表示氧原子或-NH基。
作为用式(I)表示的甜菜碱单体的具体例子，可以举出N-(甲基)丙烯酰氧甲基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱、N-(甲基)丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱、N-(甲基)丙烯酰氧丙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱、N-(甲基)丙烯酰氧甲基-N，N-二乙基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱、N-(甲基)丙烯酰氧乙基-N，N-二乙基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱、N-(甲基)丙烯酰氧丙基-N，N-二乙基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱等，这些物质可以分别单独使用或将2钟以上混合使用。
应说明的是，在本说明书中，“(甲基)丙烯”是指“丙烯”或“甲基丙烯”。
在用式(I)表示的甜菜碱单体中，优选用式(III)表示的N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱。以N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱为代表的式(I)所示甜菜碱单体，可以用例如日本特开平9-95474号公报、日本特开平9-95586号公报、日本特开平11-222470号公报等中记载的方法来容易地获得高纯度。
[化3]

用式(II)表示的聚合性单体中，R1与上述相同，R6表示1价的有机基。作为R6的代表例，可以举出-COOR7基(R7表示碳原子数为1～22的烷基)、-COO-R8-OH基(R8表示碳原子数为1～4的链烯基)、-CONR9R10基(R9和R10各自独立、表示氢原子或碳原子数为1～4的烷基)、-OCO-R11基(R11表示甲基或乙基)、用式(IV)表示的基团、用式(V)表示的基团等。R6之中，从生物相容性考虑，优选-COO-R8-OH基、-COOR7基、-CONR9R10基及用式(IV)表示的基团。
[化4]

式(IV)中，R12表示碳原子数为3或5的亚烷基。
[化5]

式(V)中，R13表示碳原子数为2～9的烷基，R14表示氢原子或甲基。
作为用式(II)表示的聚合性单体的具体例子，可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸乙基卡必醇酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸羟基丁酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基丁酯、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-丁氧甲基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-辛基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰基吗啉、双丙酮(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、衣康酸甲酯、衣康酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯己内酰胺等单官能单体，二(甲基)丙烯酸1，4-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，9-壬二醇酯、二(甲基)丙烯酸2-正丁基-2-乙基-1，3-丙二醇酯、二缩三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三缩四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等的多官能单体等，这些单体可以分别单独使用，也可以将2种以上混合使用。
用式(II)表示的聚合性单体中，从生物相容性方面考虑，优选(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸羟基乙酯等。
用式(I)表示的甜菜碱单体和用式(II)表示的聚合性单体的量，随着生物相容性材料所使用的生物体部位、使用目的等而不同，因而不能一概而论，但从生物相容性、亲水性、耐水性、生物体成分吸附性、刚性、加工性等方面考虑，将式(I)所示的甜菜碱单体/式(II)所示的聚合性单体(重量比)调整为1/99～100/0、优选5/95～95/5、更优选10/90～90/10。
应说明的是，单体组合物仅由式(I)所示的甜菜碱单体构成时，所得聚合物是式(I)所示甜菜碱单体的均聚合物，当由式(I)所示甜菜碱单体和式(II)所示聚合性单体构成时，所得聚合物是式(I)所示甜菜碱单体和式(II)所示聚合性单体的共聚物。
例如，可以通过使用水或有机溶剂作为溶剂的溶剂聚合，将单体组合物聚合，由此来调制构成生物相容性材料的聚合物。更详细而言，可以将含有规定量的式(I)所示甜菜碱单体和式(II)所示聚合性单体的单体组合物溶解于精制水或有机溶剂中，一边搅拌所得溶液，一边向该溶液添加聚合引发剂，在惰性气体环境中使单体组合物聚合，由此得到。
上述有机溶剂可例举出甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇等醇类，丙酮、甲乙酮等酮类，乙醚、四氢呋喃等烷基醚类，苯、甲苯、二甲苯等芳香族化合物类，正己烷等脂肪烃化合物类，环己烷等脂环烃化合物类，乙酸甲酯、乙酸乙酯等乙酸酯等，但本发明不限于所述示例。
考虑到聚合的操作性等，用于溶液聚合的单体组合物溶液中的单体组合物的浓度优选为10～80重量％左右。
聚合时，优选使用聚合引发剂。聚合引发剂没有特别的限定，例如，以偶氮异丁腈、偶氮异丁酸甲酯、偶氮双二甲基戊腈、过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵等普通的偶氮类聚合引发剂或过氧化物类聚合引发剂等为代表，可以举出二苯甲酮衍生物、氧化膦衍生物、苯酮衍生物、苯基硫醚衍生物、叠氮化物衍生物、重氮衍生物、二硫化物衍生物等的光聚合引发剂等。相对于单体组合物100重量份，聚合引发剂的量通常优选为0.01～5重量份左右。
聚合时，根据需要可以使用链转移剂。作为链转移剂，可例举出月桂硫醇、十二烷基硫醇、硫代甘油等具有硫醇基的化合物及次亚磷酸钠、亚硫酸氢钠等无机盐等，但本发明不限于所述示例。相对于单体组合物100重量份，链转移剂的量通常优选为0.01～10重量份左右。
单体组合物的聚合温度随所用聚合引发剂的种类而不同，因此不能一概决定，但通常优选设为聚合引发剂的10小时半衰期温度。从避免残存未反应单体考虑，聚合时间为2小时以上、优选2～24小时左右。单体组合物的聚合可以在惰性气体的环境中进行。惰性气体可例举出氮气、氩气等。
应说明的是，反应体系内的未反应单体的有无可以用气相色谱等一般的分析方法确认。
由此，通过使单体组合物聚合，可以得到聚合物。所得聚合物可以用超滤膜等分离，根据需要利用常法进行洗涤，从而进行回收。
从制造时的处理性和生成物的加工性方面考虑，所得聚合物的重均分子量优选为500～200万，更优选为1000～100万。
本发明的生物相容性材料含有上述聚合物。本发明的生物相容性材料可以仅由上述聚合物构成，也可以根据需要，在不妨碍本发明的目的的范围内，由上述聚合物和其他聚合物构成。
本发明的生物相容性材料的生物相容性优异，因此可以很好地用于食品、食品添加剂、医药品、医药部外品、医疗用具、化妆品、化妆用具商品等中。
作为食品及食品添加剂，可例举出在普通的食品类中使用的增粘剂、pH调整剂、成形辅助剂、包装材料等。作为医药品、医药部外品及医疗用具，可例举出药物传输系统药物、人工血管、血液透析膜、导管、接触透镜、血液滤器、血液保存袋、人工脏器等。作为化妆品及化妆用具商品，可例举出洗发剂、冲洗剂、护发素、乳液、保湿霜、肥皂、皮肤洗涤剂、面膜、去死皮膏、发用定型剂、染发剂、毛发脱色剂、烫发剂、香水、抑汗剂、清凉剂、纸尿布、生理用品、浴池洗涤剂、食器洗涤剂、自来水过滤器等，但本发明不限于所述示例。
实施例
接着，根据实施例进一步详细说明本发明，但本发明不限于所述实施例。
实施例1
在含有N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱234mg和双[4-(N，N-二甲基二硫代氨基甲酰甲基)苯甲酰胺乙基硫醚]13.6mg的单体组合物中，添加作为光聚合引发剂的四乙基秋兰姆二硫化物11.9mg后，使其溶解于甲醇2.5mL和四氢呋喃1mL的混合溶剂中，在所得溶液中通入氮气15分钟之后，在25℃的温度下于氮气环境中照射紫外线4小时，由此使单体组合物光聚合。
接着，用超滤(馏分分子量3000～10000)进行分离，进行冻干，由此回收生成的聚合物(收量45mg)。通过H1-NMR研究所得聚合物的聚合度和重均分子量，结果如下：其聚合度为23.1，重均分子量为5500。H1-NMR的测定结果如下。
1H-NMR(400MHz，D2 O)：1.08(t，m，3H，2H-CH3，-CH2-)，2.21(m，2H，-CH2-)，3.38(t，2H，3H，N-CH2-，N-CH3)，3.70(m，2H，2H，N-CH2-，-CH2-COOH)，4.76(d，2H，O-CH2-)，7.2-7.8(m，4H，-Ph-)
实施例2
除了将实施例1中的单体组合物变更为甲基丙烯酸丁酯和N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱的混合物[甲基丙烯酸丁酯/N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱的重量比：4/6]250mg之外，与实施例1同样地操作，得到聚合物。
接着，用超滤(馏分分子量3000～10000)进行分离，进行冻干，由此回收生成的聚合物(收量50mg)。通过H1-NMR研究所得聚合物的重均分子量，结果为18000。
实施例3
在N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱5.0g中加入甲醇25ml，接着加入作为聚合引发剂的2，2-偶氮双异丁腈70.8mg、作为链转移剂的2-巯基乙醇0.15ml，使其在70℃下聚合24小时后，进行浓缩，进而使其溶解在水中，通过透析进行分离(馏分分子量1000)，进行冻干，由此回收生成的聚合物(收量3.6g)。用凝胶渗透色谱法(流动相：含有0.5％溴化锂的0.1M的溴化钠水溶液)研究所得聚合物的重均分子量，为11400。
实施例4
使用N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱和甲基丙烯酸丁酯2.23mL(N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱/甲基丙烯酸丁酯的重量比：45/55)来代替实施例2中的N-甲基丙烯酰氧基乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱5.0g，在70℃下聚合24小时之后，加入到正己烷中使其沉淀，进而使其溶解在水中，通过透析进行分离(馏分分子量3500)，进行冻干，由此回收生成的聚合物(收量1.6g)。用凝胶渗透色谱法(流动相：含有0.5％溴化锂的0.1M的溴化钠水溶液)研究所得聚合物的重均分子量，为17800。
比较例1
除了使用甲基丙烯酸234mg来代替实施例1的N-甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基铵-α-N-甲基羧基甜菜碱234mg之外，与实施例1同样地操作，得到聚合物。通过H1-NMR研究所得聚合物的聚合度和重均分子量，结果如下：其聚合度为16，重均分子量为2700。
比较例2
为了与实施例2比较，使用聚乙烯磺酸钠(重均分子量：2200)。
比较例3
为了与实施例2比较，使用聚-L-赖氨酸溴化氢(重均分子量：2700)。
比较例4
为了与实施例2比较，使用聚乙二醇(重均分子量：2000)。
比较例5
为了与实施例2比较，使用聚-N-乙烯基吡咯烷酮(重均分子量：2300)。
实验例1
接着，研究含有在实施例1和比较例1中所得聚合物的自身组织化单分子膜的循环·伏安。
更具体而言，用氧化铝粉研磨作为电极的金电极(AUE6.0×1.6mm；BAS)之后，对该金属极照射超声波(Sine Sonic150，Sine)30秒。重复该操作几次之后，使用循环·伏安测量仪[ポテンシオ·スタツト：北斗电工(株)制造、商品号：HA-301]、功能发生器[北斗电工(株)制造、商品号：HA-104]、电源及交流-直流转换器[EPSON公司制造、商品名：PC-486 SE]，在0.1N硫酸水溶液或0.5N氢氧化钾水溶液中浸渍电极，施加电压。使用0.1N硫酸水溶液时，施加-0.4～1.5V的电压；使用0.5N氢氧化钾水溶液时，施加0～-1.5V的电压。
接着，将金电极的表面洗涤之后，将该金电极浸渍在含有0.5M氯化钾和5mM铁氰化钾的水溶液中，以扫描速度10mV/s和施加电压0.6～-0.3V来检查循环·伏安，确认电位差(以下称为ΔEp)达到65mV以下之后，使用该金电极。
在实施例1和比较例1中所得材料的水溶液1mg/mL中浸渍上述金电极24小时之后，用精制水洗涤几次。
使用含有1mM氢醌和0.1mM硫酸钠、pH为7.0的10mM磷酸缓冲液(以下称为HQ溶液)，观察蛋白质对修饰有在实施例1和比较例1中所得材料的金电极的非特异性吸附。
将牛血清白蛋白(BSA、pI：4.8、66kD)或者溶菌酶(pI：10.9、1.4kD)溶于pH为7.0的10mM磷酸缓冲液中，制成蛋白质溶液(1mg/mL)。浸渍到蛋白质溶液之前，在HQ溶液中研究循环·伏安，确认其电位差达到0mV。然后，浸渍于蛋白质溶液中，每隔一定时间取出，用精制水洗涤几次之后，在HQ溶液中测定循环·伏安。
从浸渍后的ΔEp中减去浸渍于蛋白质之前的ΔEp，将该值作为dΔEp的值。
自身组织化单分子膜的表面上没有吸附蛋白质等时，由于除了吸附质以外，没有妨碍氧化还原物质移动的物质，因此dΔEp的值成为0mV。而自身组织化单分子膜上的环境因非特异性吸附等而改变时，由于妨碍了氧化还原物质的移动，因此dΔEp的值增加。利用这种现象观测蛋白质的非特异性吸附等。其结果示于图1～3中。
图1表示实验例1的牛血清白蛋白非特异性吸附的评价(dΔEp)结果。由图1所示的结果可知，在使用没有形成单分子膜的金电极时(图1中的裸Au)和比较例1中，dΔEp的值增加，与此相对，实施例1的dΔEp值接近0，几乎没有变化。由此可知，形成了含有实施例1的生物相容性材料的自身组织化单分子膜的金电极，由于蛋白质在其表面的吸附量少，因此生物相容性优异。
图2表示实施例1的牛血清白蛋白非特异性吸附的评价(ΔI)结果。由图2所示的结果可知，使用没有形成单分子膜的金电极时(图2中的裸Au)，ΔI的值大幅度地减少，与此相对，实施例1中的ΔI值几乎没有变化。由此可知，形成了含有实施例1的生物相容性材料的自身组织化单分子膜的金电极，由于蛋白质在其表面的吸附量少，因此生物相容性优异。
图3表示实验例1的溶菌酶非特异性吸附的评价(dΔEp)结果。由图3所示的结果可知，在使用没有形成单分子膜的金电极时(图3中的裸Au)和比较例1中，dΔEp的值增加，与此相对，实施例1的dΔEp值接近0，几乎没有变化。由此可知，形成了含有实施例1的生物相容性材料的自身组织化单分子膜的金电极，由于蛋白质在其表面的吸附量少，因此生物相容性优异。
由以上结果可知，在实施例1中得到的生物相容性材料难以吸附牛血清白蛋白或溶菌酶等蛋白质，生物相容性优异。
实施例2
用拉曼分光法测定在实施例3～4和比较例2～5中所得材料的水的O-H伸缩振动。
更具体而言，使用在实施例3～4和比较例2～5中所得各材料的10重量％水溶液，通过拉曼分光法，测定水的O-H伸缩振动。其结果示于表1中。拉曼分光法的测定条件及表1中的N值和Ncorr值的测定方法如下。
[拉曼分光法的测定条件]
ジヤスコ公司制造，拉曼分光测定仪(商品号：NR-1100)
光源：Ar+激光
波长：488nm
光量：200mW
分辨率：5cm-1
[N值和Ncorr值的测定方法]
由于溶剂的相互作用而导致不优选的位置和取向，因此用Pd表示从水分子的氢键网眼中排除O-H振动的可能性。Pd可以用下述式求出。
Pd＝(Cw-Cx)÷Cw
(式中，Cw表示水固有的O-H振动强度，Cx表示溶液的O-H振动强度。)
N值表示在聚合物的每1单体单元的水的氢键网眼结构中导入的氢键的欠缺数。N值可以通过下述式求出。
N值＝Pd/Fx
(式中，Fx表示每1个O-H的单体数。)
C值表示缔合的O-H伸缩振动的相对强度。由于相对于纯水的C值(Cw)小于相对于完全冰的C值(Cice)，因此利用该因子校正N值，从而获得作为N值校正值的Ncorr值。Ncorr值可以根据下式求出。
Ncorr值＝(CW/Cice)×N值
此外，C值可以根据下述两式求出。
C值＝∫Ic(w)dw/∫I//(w)dw
(式中，Ic表示校正强度，I//表示平行强度。)
以及Ic＝I//-I⊥/ρ
(式中，I//与上述相同。I⊥表示垂直强度，ρ表示偏光解消度。)
[表1]
实施例编号   重均分子量     N值     Ncorr值     3     11400     -0.27     -0.18     4     17800     0.02     0.02     比较例    2     2200     7.5     5.1     3     2700     8.1     5.5     4     2000     1.0     0.7     5     2300     0.9     0.6
由表1所示的结果可知，与比较例2～5相对比，由于实施例3～4所得材料的N值和Ncorr值小，因此聚合物附近的水的氢键的网眼结构几乎没有被破坏，生物相容性优异。
产业实用性
本发明的生物相容性材料由于生物相容性优异，因此可以很好地用于如食品、食品添加剂、医药品、医药部外品、医疗用具、化妆品、化妆用具商品等中。