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JP5936566B2 - Manufacturing method of sliding member - Google Patents

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JP5936566B2 JP2013039425A JP2013039425A JP5936566B2 JP 5936566 B2 JP5936566 B2 JP 5936566B2 JP 2013039425 A JP2013039425 A JP 2013039425A JP 2013039425 A JP2013039425 A JP 2013039425A JP 5936566 B2 JP5936566 B2 JP 5936566B2
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Description

本発明は、医療材料およびその製造方法に関し、特に、人工関節に使用される摺動部材およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a medical material and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a sliding member used for an artificial joint and a manufacturing method thereof.

近年、社会の高齢化が進行して、支援および介護が必要な患者数が急増した。これらの患者の約20〜30%は、運動器(関節および脊椎などの骨格や、骨格を動かすための神経、筋および靭帯など)の機能に障害がある。特に、歩行能力を喪失した場合、認知症や内臓疾患などの他の病気のリスクが増加する。   In recent years, with the aging of society, the number of patients requiring support and care has increased rapidly. About 20-30% of these patients have impaired functioning of motor organs (such as joints and spine, and nerves, muscles and ligaments to move the skeleton). In particular, loss of walking ability increases the risk of other diseases such as dementia and visceral diseases.

股関節の外傷(骨折など)または股関節の疾患(変形性股関節症および関節リウマチなど)によって歩行能力を喪失した場合、1つの選択肢として人工股関節置換術がある。人工股関節置換術とは、機能障害が生じている股関節を人工関節に置き換える手術である。人工股関節置換術によって、患者は歩行能力が回復するだけでなく、股関節の痛みからも解放される。   If the ability to walk is lost due to hip trauma (such as fractures) or hip disorders (such as osteoarthritis and rheumatoid arthritis), one option is hip replacement. Artificial hip replacement is an operation in which a hip joint in which a functional disorder has occurred is replaced with an artificial joint. Hip replacement not only restores the ability of the patient to walk, but also relieves hip pain.

人工股関節を含む種々の人工関節の耐用年数は、一般的に約15〜20年といわれている。したがって、患者は、人工関節置換術を受けてから15〜20年後に、人工関節を入れ換える手術(人工関節再置換術)を受けなくてはならない可能性がある。人工関節再置換術を可能な限り回避するために、耐用年数の長い人工関節が望まれている。   The useful life of various artificial joints including artificial hip joints is generally said to be about 15 to 20 years. Accordingly, patients may have to undergo surgery (prosthesis replacement) 15-20 years after undergoing artificial joint replacement. In order to avoid prosthetic joint replacement as much as possible, prosthetic joints with a long service life are desired.

人工関節再置換術が必要となる1つの理由は、人工関節の弛み(loosening)である。たとえば、多くの人工股関節では、ポリエチレン(PE)製のライナーと、金属製又はセラミック製の大腿骨頭とを使用している。人工関節を動作させると、軟質材料から成るライナーは硬質材料から成る大腿骨頭によって摩耗されて、サブミクロンサイズのPEの摩耗粉を生じる。体内で生じた摩耗粉をマクロファージが貪食すると、マクロファージは破骨細胞の形成および活性化を促進する。その結果、インプラント周囲の骨において、破骨細胞による骨溶解(osteolysis)が起こり、人工関節の弛みが生じる。このように、人工関節の弛みは、「PEの摩耗粉」という異物に対する生体反応によって起こる。
よって、人工関節の弛みを抑制するためには、「PEの摩耗粉の発生を減少させる(耐摩耗性の向上)」ことが有効である。
One reason why artificial joint revision is required is loosening of the artificial joint. For example, many hip prostheses use polyethylene (PE) liners and metallic or ceramic femoral heads. When the prosthesis is operated, the liner made of soft material is worn by the femoral head made of hard material, resulting in submicron sized PE wear powder. Macrophages promote the formation and activation of osteoclasts when macrophages engulf the abrasion powder generated in the body. As a result, osteolysis by osteoclasts occurs in the bone around the implant, resulting in loosening of the artificial joint. As described above, the loosening of the artificial joint is caused by a biological reaction to a foreign substance called “PE wear powder”.
Therefore, in order to suppress the loosening of the artificial joint, it is effective to “reduce the generation of PE abrasion powder (improve wear resistance)”.

耐摩耗性を向上させるために、架橋ポリエチレン(CLPE)製のライナーを用いることが知られている(例えば、特許文献1)。CLPEは、通常のPEに高エネルギー線(ガンマ線、電子線など)を照射して、架橋反応させることにより得られる。CLPEは、通常のPEよりも耐摩耗性に優れているので、ライナーからの摩耗粉の発生を減少させることができる。   In order to improve wear resistance, it is known to use a liner made of crosslinked polyethylene (CLPE) (for example, Patent Document 1). CLPE can be obtained by irradiating normal PE with high energy rays (gamma rays, electron beams, etc.) to cause a crosslinking reaction. Since CLPE is superior to ordinary PE in wear resistance, generation of wear powder from the liner can be reduced.

しかしながら、高エネルギー線の照射によってPE内にフリーラジカルが発生すると、そのフリーラジカルによってPEの分子鎖が切断されて、ライナーの機械的強度が低下するおそれがある。また、長期間にわたって体内に設置されたライナーは、酸化によってPEの分子鎖が切断されて、ライナーの機械的強度が低下するおそれがある。ライナーの機械的強度の低下は、ライナーの荷重支持性や耐摩耗性を低下させるので、望ましくない。
そこで、PE内のフリーラジカルを消滅させるために、且つPEの耐酸化性を高めるために、抗酸化剤(例えば、ビタミンA、ビタミンC及びビタミンE)を含有するPEを用いてライナーを製造する試みがされている(例えば、特許文献2)。
However, when free radicals are generated in PE by irradiation with high energy rays, the molecular chain of PE may be cut by the free radicals, and the mechanical strength of the liner may be reduced. In addition, the liner placed in the body for a long period of time may cause PE molecular chains to be cut by oxidation, resulting in a decrease in the mechanical strength of the liner. Decreasing the mechanical strength of the liner is undesirable because it reduces the load bearing and wear resistance of the liner.
Therefore, in order to eliminate free radicals in PE and to increase the oxidation resistance of PE, a liner is manufactured using PE containing an antioxidant (for example, vitamin A, vitamin C and vitamin E). Attempts have been made (for example, Patent Document 2).

耐摩耗性を向上させる別の試みとしては、ライナーの表面を、高潤滑性の高分子膜で被覆することが知られている(例えば、特許文献3〜5)。高分子膜としては、湿潤環境下で極めて高い潤滑性を示す2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)膜が用いられている。   As another attempt to improve the wear resistance, it is known to coat the surface of the liner with a highly lubricious polymer film (for example, Patent Documents 3 to 5). As the polymer film, a 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC) film showing extremely high lubricity in a wet environment is used.

特表2000−514481号公報JP 2000-514482 A 特許第4256096号公報Japanese Patent No. 4256096 特開2003−310649号公報JP 2003-310649 A 特許第4963838号公報Japanese Patent No. 4963638 特許第5028080号公報Japanese Patent No. 5028080

人工関節の耐用年数をさらに延ばすために、ライナーの耐摩耗性と耐酸化性を両立させることが求められている。例えば、特許文献2、3に開示された内容に基づいて、「抗酸化剤含有PE製の基材と、基材の表面に被覆された高潤滑性の高分子膜と、を備えたライナー」を製造することができれば、抗酸化剤と高分子膜との相乗効果によって、長期間にわたって優れた耐摩耗性と耐酸化性を維持できるライナーが得られるはずである。
しかしながら、発明者らがそのようなライナーを製造したところ、連続した高分子膜が形成されにくい、もしくは、高分子膜が基材から容易に剥離してしまうなどの問題が発生し、期待されるような耐摩耗性と耐酸化性の両立は達成されなかった。
In order to further extend the service life of the artificial joint, it is required to achieve both the wear resistance and the oxidation resistance of the liner. For example, based on the contents disclosed in Patent Documents 2 and 3, “a liner provided with a base material made of an antioxidant-containing PE and a highly lubricious polymer film coated on the surface of the base material” If it can be manufactured, a liner capable of maintaining excellent wear resistance and oxidation resistance over a long period of time should be obtained by the synergistic effect of the antioxidant and the polymer film.
However, when the inventors manufactured such a liner, problems such as difficulty in forming a continuous polymer film, or easy peeling of the polymer film from the substrate occur, and are expected. Such wear resistance and oxidation resistance were not achieved at the same time.

そこで、本発明は、優れた耐摩耗性と耐酸化性を有する摺動部材(ライナー)の製造方法と、その製造方法で得られた摺動部材を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the sliding member (liner) which has the outstanding abrasion resistance and oxidation resistance, and the sliding member obtained by the manufacturing method.

本発明に係る摺動材料を製造する方法は、ラジカル捕捉剤を含有する高分子材料から成る基材を成形する工程と、前記基材の表面の少なくとも一部を、洗浄液により洗浄する工程と、洗浄後に前記表面の少なくとも一部に、ホスホリルコリン基を有する高分子鎖をグラフト結合によって固定することにより、前記表面の少なくとも一部に高分子膜を形成する工程と、を含み、前記高分子膜を形成する工程は、前記表面の少なくとも一部に、前記ホスホリルコリン基を有する重合性モノマーを接触させた状態で強度0.5mW/cm以上の紫外線を照射することを含むことを特徴とする。 A method for producing a sliding material according to the present invention includes a step of forming a base material made of a polymer material containing a radical scavenger, a step of cleaning at least a part of the surface of the base material with a cleaning liquid, Forming a polymer film on at least a part of the surface by fixing a polymer chain having a phosphorylcholine group to at least a part of the surface after the washing by graft bonding. The step of forming includes irradiating at least a part of the surface with ultraviolet light having an intensity of 0.5 mW / cm 2 or more in a state where the polymerizable monomer having the phosphorylcholine group is in contact.

本発明の製造方法では、前記基材の表面の少なくとも一部を、洗浄液により洗浄し、さらに高分子膜を形成する時の紫外線強度を適切に制御することにより、連続的(つまり、穴のない高分子膜)で、基材と密着した高分子膜を形成することができる。これにより、耐摩耗性に優れた摺動部材を得ることができる。   In the production method of the present invention, at least a part of the surface of the base material is washed with a cleaning liquid, and further, the ultraviolet intensity when forming a polymer film is appropriately controlled, thereby continuously (that is, without holes). The polymer film can be formed in close contact with the substrate. Thereby, the sliding member excellent in abrasion resistance can be obtained.

本発明の製造方法によれば、洗浄液で洗浄する工程を含むことにより、優れた耐摩耗性と耐酸化性を有する摺動部材を製造することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, a sliding member having excellent wear resistance and oxidation resistance can be manufactured by including a step of cleaning with a cleaning liquid.

図1は、実施の形態1に係る摺動部材を用いた人工股関節の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an artificial hip joint using the sliding member according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る摺動部材の概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of the sliding member according to the first embodiment. 図3は、実施例2で測定された試料1f〜1iについての水に対する接触角の測定結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the contact angle with respect to water for the samples 1f to 1i measured in Example 2. 図4A〜Dは、実施例3で撮影された試料1a〜1dの透過電子顕微鏡(TEM)像である。4A to 4D are transmission electron microscope (TEM) images of samples 1a to 1d taken in Example 3. FIG. 図5は、実施例4で測定された試料1a〜1fの測定結果である。図5Aは、表面原子濃度の測定結果を示すグラフであり、図5Bは、水に対する接触角の測定結果を示すグラフである。5 shows the measurement results of samples 1a to 1f measured in Example 4. FIG. FIG. 5A is a graph showing the measurement result of the surface atomic concentration, and FIG. 5B is a graph showing the measurement result of the contact angle with respect to water. 図6は、実施例5で行われた試料1d、1jおよび1kの摩耗試験1の結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of wear test 1 of samples 1d, 1j, and 1k performed in Example 5. 図7は、実施例5の摩耗試験2で使用した摩耗試験装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a wear test apparatus used in the wear test 2 of Example 5. 図8は、実施例5で行われた試料1d、1jおよび1kの摩耗試験2の結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the results of the abrasion test 2 of the samples 1d, 1j, and 1k performed in Example 5. 図9A、Bは、実施例6で行われた試料1d、1jおよび1kの酸化実験の結果を示すグラフである。9A and 9B are graphs showing the results of oxidation experiments of samples 1d, 1j, and 1k performed in Example 6. FIG. 図10は、実施例7で測定された試料1m〜1rについての水に対する接触角の測定結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the measurement results of contact angles with respect to water for the samples 1m to 1r measured in Example 7. 図11は、実施例9で測定された試料2a〜2hについての水に対する接触角の測定結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the measurement results of the contact angle with respect to water for Samples 2a to 2h measured in Example 9. 図12は、実施例10で測定された試料2a〜2hについてのリン酸指数の測定結果を示すグラフである。12 is a graph showing the measurement results of the phosphoric acid index for samples 2a to 2h measured in Example 10. FIG. 図13は、実施例11で測定された試料2a〜2hについての膜厚の測定結果を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the measurement results of film thickness for samples 2a to 2h measured in Example 11. 図14(a)、(b)は、実施例12で測定された試料2bおよび2cについてのTEM像である。14A and 14B are TEM images of samples 2b and 2c measured in Example 12. FIG. 図15(a)、(b)は、実施例12で測定された試料2eおよび2fについてのTEM像である。FIGS. 15A and 15B are TEM images of samples 2e and 2f measured in Example 12. FIG. 図16は、実施例13で測定された試料2a〜2hについての表面原子濃度の測定結果を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the measurement results of the surface atom concentration for Samples 2a to 2h measured in Example 13. 図17は、実施例15で測定された試料3a〜3iについての水に対する接触角の測定結果を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the measurement results of the contact angle with respect to water for Samples 3a to 3i measured in Example 15. 図18は、実施例16で測定された試料3a〜3iについてのリン酸指数の測定結果を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing the measurement results of the phosphoric acid index for Samples 3a to 3i measured in Example 16. 図19は、実施例17で測定された試料3a〜3iについての膜厚の測定結果を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the film thickness measurement results for samples 3a to 3i measured in Example 17. 図20(a)、(b)は、実施例18で測定された試料3dおよび3eについてのTEM像である。20A and 20B are TEM images of samples 3d and 3e measured in Example 18. FIG. 図21は、実施例19で測定された試料3a〜3iについての表面原子濃度の測定結果を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing the measurement results of the surface atom concentration of Samples 3a to 3i measured in Example 19.

<実施の形態1>
図1は、人工股関節1の模式図である。人工股関節1は、寛骨93の臼蓋94に固定される摺動部材(ライナー)10と、大腿骨91の近位端に固定される大腿骨ステム20とから構成されている。図1及び図2に示すように、ライナー10は、ほぼ半球状の臼蓋固定面14とほぼ半球状にくぼんだ摺動面16とを有する基材12と、摺動面16に被覆された高分子膜30を有している。被覆された摺動面16(被覆摺動面161)に大腿骨ステム20の骨頭22を嵌め込んで摺動させることにより、股関節として機能する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic diagram of an artificial hip joint 1. The artificial hip joint 1 is composed of a sliding member (liner) 10 fixed to the acetabulum 94 of the hipbone 93 and a femoral stem 20 fixed to the proximal end of the femur 91. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the liner 10 is coated with a base material 12 having a substantially hemispherical mortar fixing surface 14 and a sliding surface 16 recessed in a substantially hemispherical shape, and the sliding surface 16. A polymer film 30 is provided. By fitting and sliding the head 22 of the femoral stem 20 on the covered sliding surface 16 (covered sliding surface 161), it functions as a hip joint.

ライナー10の基材12は、ラジカル捕捉剤を含有する高分子材料から成形されている。高分子材料としては、例えばPE系の材料が使用できる。「ラジカル捕捉剤」とは、基材12内に発生したラジカルを捕捉して消滅させる化合物のことである。ラジカル捕捉剤は、酸化を引き起こす物質(活性酸素など)を不活性化する能力も有している。   The substrate 12 of the liner 10 is formed from a polymer material containing a radical scavenger. As the polymer material, for example, a PE-based material can be used. The “radical scavenger” is a compound that captures and extinguishes radicals generated in the substrate 12. The radical scavenger also has the ability to inactivate substances (such as active oxygen) that cause oxidation.

本発明では、ライナー10の基材12にラジカル捕捉剤を含有する材料を用いているので、ライナー10の製造工程中に基材12中でフリーラジカルが発生しても、フリーラジカルはラジカル捕捉剤によって消滅させられる。したがって、基材12を構成する高分子材料がフリーラジカルによって劣化するのを抑制することができる。また、ラジカル捕捉剤を含有する基材12は、活性酸素等を不活性化できるので、基材12が生体内で活性酸素等によって酸化劣化するのを抑制することができる。   In the present invention, since a material containing a radical scavenger is used for the base material 12 of the liner 10, even if free radicals are generated in the base material 12 during the production process of the liner 10, the free radicals are still a radical scavenger. Is extinguished by. Therefore, it can suppress that the polymeric material which comprises the base material 12 deteriorates with a free radical. Moreover, since the base material 12 containing a radical scavenger can inactivate active oxygen etc., it can suppress that the base material 12 oxidatively degrades by active oxygen etc. in the living body.

摺動面16の表面に被覆された高分子膜30は、ホスホリルコリン基を有する高分子から成る。詳細には、この高分子膜30は、ホスホリルコリン基を有する高分子鎖が表面に配列した構造になっている。このような構造は、生体膜の構造に類似している。   The polymer film 30 coated on the surface of the sliding surface 16 is made of a polymer having a phosphorylcholine group. Specifically, the polymer film 30 has a structure in which polymer chains having phosphorylcholine groups are arranged on the surface. Such a structure is similar to the structure of a biological membrane.

生体関節部等の軟骨表面を構成する生体膜は、リン脂質分子の集合体で、その表面は微視的にホスホリルコリン基で覆われている(石原:外科61巻132頁(1999))。生体関節軟骨は、この生体膜とプロテオグリカン、ヒアルロン酸からなる親水性高分子の凝集体の内部に潤滑液を保持することにより、極めて摩擦係数の低い潤滑な関節面を構成する。本発明の高分子膜30も、生体関節軟骨と同様に潤滑液との親和性が高く、膜の内部に潤滑液を保持することができるので、従来のライナー10の摺動面16に比べると、摩擦係数を下げることができる。   A biological membrane constituting a cartilage surface such as a living joint part is an aggregate of phospholipid molecules, and the surface is microscopically covered with a phosphorylcholine group (Ishihara: Surgery Vol. 61, p. 132 (1999)). Biological articular cartilage constitutes a lubricated joint surface with a very low coefficient of friction by holding a lubricating liquid inside the agglomerate of hydrophilic polymer composed of the biological membrane, proteoglycan and hyaluronic acid. The polymer film 30 of the present invention also has a high affinity with the lubricating liquid as in the case of the living articular cartilage, and can retain the lubricating liquid inside the film, so that it can be compared with the sliding surface 16 of the conventional liner 10. The friction coefficient can be lowered.

PE製の基材12の摺動面16を高分子膜で覆うことにより、水に対する接触角は、約90°(PEの接触角)から、約14°(高分子膜30の接触角)まで低下させることができる。また、高分子膜30の連続性が低下すると接触角は増加する。例えば、水に対する接触角が40°以下の高分子膜30をライナー10の摺動面16に設けると、ライナー10の耐摩耗性を有意に向上させることができる。これは、接触角40°以下の高分子膜30には、耐摩耗性を低下させるような寸法の穴が存在しないため、局所摩耗を抑制することができるためであると考えられる。   By covering the sliding surface 16 of the PE substrate 12 with a polymer film, the contact angle with water is from about 90 ° (contact angle of PE) to about 14 ° (contact angle of the polymer film 30). Can be reduced. Further, when the continuity of the polymer film 30 decreases, the contact angle increases. For example, when the polymer film 30 having a contact angle with water of 40 ° or less is provided on the sliding surface 16 of the liner 10, the wear resistance of the liner 10 can be significantly improved. This is presumably because the polymer film 30 having a contact angle of 40 ° or less does not have a hole having a size that reduces the wear resistance, and therefore local wear can be suppressed.

このように、水に対する接触角が40°以下の高分子膜30で摺動面16を被覆することにより、基材12の摺動面16に局所摩耗が起こりにくくなるので、耐摩耗性に優れたライナー10を得ることができる。よって、そのようなライナー10を使用することにより、人工関節の耐用年数を長くすることができる。特に、水に対する接触角が35°以下の高分子膜30で摺動面16を被覆すると、高分子膜30の連続性がさらに高まり、耐用年数がさらに長くなるのでより好ましい。さらに、水に対する接触角が15°以下の高分子膜30で摺動面16を被覆すると、高分子膜30の連続性がさらに高まり、耐用年数が著しく長くなるのでより好ましい。   Thus, since the sliding surface 16 is covered with the polymer film 30 having a contact angle with respect to water of 40 ° or less, local abrasion is less likely to occur on the sliding surface 16 of the base material 12, so that the wear resistance is excellent. A liner 10 can be obtained. Therefore, the service life of the artificial joint can be extended by using such a liner 10. In particular, it is more preferable to cover the sliding surface 16 with the polymer film 30 having a contact angle with water of 35 ° or less because the continuity of the polymer film 30 is further increased and the service life is further increased. Furthermore, it is more preferable that the sliding surface 16 is covered with the polymer film 30 having a contact angle with water of 15 ° or less because the continuity of the polymer film 30 is further increased and the service life is remarkably increased.

高分子膜30の穴が少ないほど、高分子膜30の密度が高くなる。よって、ライナー10の高分子膜30の密度が高いほど、ライナー10の耐摩耗性が高くなる。高分子鎖の密度を知る指標として、リン原子及び窒素原子の原子濃度を用いることができる。
ホスホリルコリン基を有するモノマー1分子には、リン原子と窒素原子とが1原子ずつ含まれている。よって、測定領域内に含まれるリン原子及び窒素原子の含有率(原子濃度に相当)は、その範囲にあるモノマーの個数に比例する。すなわち、リン原子及び窒素原子の原子濃度は、高分子膜30の密度を知る指標になりうる。
The smaller the number of holes in the polymer film 30, the higher the density of the polymer film 30. Therefore, the higher the density of the polymer film 30 of the liner 10, the higher the wear resistance of the liner 10. As an index for knowing the density of the polymer chain, atomic concentrations of phosphorus atoms and nitrogen atoms can be used.
One monomer molecule having a phosphorylcholine group contains one phosphorus atom and one nitrogen atom. Therefore, the phosphorus atom and nitrogen atom content (corresponding to the atomic concentration) contained in the measurement region is proportional to the number of monomers in the range. That is, the atomic concentration of phosphorus atoms and nitrogen atoms can be an index for knowing the density of the polymer film 30.

リン原子及び窒素原子の原子濃度の決定には、X線光電子分光(XPS)分析を用いることができる。XPSは分析領域が極めて小さいことから、試料表面が凹凸を有する形状であっても測定できるという利点がある。XPS分析から得られたリン原子濃度が2.9atom%以上、窒素原子濃度が3.1atom%以上の高分子膜30は、密度の高い高分子膜30であると考えられる。   X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis can be used to determine the atomic concentration of phosphorus atoms and nitrogen atoms. Since XPS has an extremely small analysis area, XPS has an advantage that it can be measured even if the sample surface has a concavo-convex shape. The polymer film 30 having a phosphorus atom concentration of 2.9 atom% or more and a nitrogen atom concentration of 3.1 atom% or more obtained from XPS analysis is considered to be a polymer film 30 having a high density.

なお、リン原子濃度及び窒素原子濃度は、高分子膜30の密度を知る指標として優れている反面、高分子膜30を巨視的に観察した場合の穴の有無を反映できない場合がある。XPS分析領域が極めて小さいことから、巨視的に観察したときに高分子膜30に穴があっても、測定範囲内に穴が存在しない、という状況が生じ得るためである。よって、高分子膜30の評価に際しては、原子濃度の結果のみで判断するのではなく、高分子膜30の巨視的な物性測定(例えば、水に対する接触角)の結果と複合的に判断するのが望ましい。   The phosphorus atom concentration and the nitrogen atom concentration are excellent as an index for knowing the density of the polymer film 30, but may not reflect the presence or absence of holes when the polymer film 30 is macroscopically observed. This is because, since the XPS analysis region is extremely small, there may be a situation in which no hole exists in the measurement range even if the polymer film 30 has a hole when viewed macroscopically. Therefore, the evaluation of the polymer film 30 is not based on the result of the atomic concentration alone, but is determined in combination with the result of the macroscopic physical property measurement of the polymer film 30 (for example, the contact angle with water). Is desirable.

高分子膜30を構成する高分子鎖が長くなると(つまり、高分子膜30の膜厚は厚くなると)、高分子膜30の連続性は向上する。これは、高分子膜30の膜厚が薄いときには高分子膜30の「穴」として認識されていた部分が、その穴の周囲の高分子鎖が長くなることにより覆い隠されるためである。しかしながら、穴として認識されていた部分を覆い隠している高分子鎖は、高分子膜30の穴から露出していた基材12の摺動面16とは結合していない。よって、高分子膜30を断面視すると、基材12の摺動面16と高分子膜30との間には隙間が形成される。   When the polymer chain constituting the polymer film 30 becomes longer (that is, when the film thickness of the polymer film 30 becomes thicker), the continuity of the polymer film 30 improves. This is because when the film thickness of the polymer film 30 is thin, a portion recognized as a “hole” of the polymer film 30 is covered by an increase in the polymer chain around the hole. However, the polymer chain covering the portion recognized as the hole is not bonded to the sliding surface 16 of the base material 12 exposed from the hole of the polymer film 30. Therefore, when the polymer film 30 is viewed in cross section, a gap is formed between the sliding surface 16 of the substrate 12 and the polymer film 30.

基材12の摺動面16との間に隙間が存在している高分子膜30は、摺動面16に対する結合力が低い。そのため、高分子膜30の剥離強度が低下する傾向にある。言い換えれば、基材12の摺動面16との間に隙間が実質的に存在しない高分子膜30は、摺動面16に対する結合力が高い。そのため、隙間が実質的に存在しない高分子膜30を備えたライナー10を人工関節として使用したときに高分子膜30が基材12から剥離する可能性が低くなり、人工関節の耐用年数を長くすることができる。   The polymer film 30 in which a gap exists between the sliding surface 16 of the substrate 12 has a low binding force to the sliding surface 16. Therefore, the peel strength of the polymer film 30 tends to decrease. In other words, the polymer film 30 that does not substantially have a gap between the base material 12 and the sliding surface 16 has a high binding force to the sliding surface 16. Therefore, when the liner 10 provided with the polymer film 30 having substantially no gap is used as an artificial joint, the possibility that the polymer film 30 is peeled off from the base material 12 is reduced, and the useful life of the artificial joint is increased. can do.

次に、本発明に係る摺動部材(ライナー10)の製造方法を説明する。
ライナー10の製造方法は、
1.基材12を成形する工程と、
2.基材表面の一部(摺動面16)を洗浄する工程と、
3.摺動面16に高分子膜30を形成する工程と、を含んでいる。
Next, a method for manufacturing the sliding member (liner 10) according to the present invention will be described.
The manufacturing method of the liner 10 is as follows:
1. Forming the substrate 12;
2. Cleaning a part of the substrate surface (sliding surface 16);
3. Forming a polymer film 30 on the sliding surface 16.

(1.基材12を成形する工程)
この工程では、ラジカル捕捉剤を含有する高分子材料からなる基材12を成形する。成形手段としては、ブロック状の高分子材料を切削加工して、基材12の形状に成形する加工法を利用できる。ブロック状の高分子材料は、例えば、高分子材料の粉末(例えばPE粉末)と、ラジカル捕捉剤(液状または粉末状)とを混合し、得られた混合粉末を圧縮成型して製造することができる。
なお、混合粉末を基材12の形状に圧縮成型する成形方法(いわゆるニアネットシェイプ成型法)も用いることができる。ニアネットシェイプ成型法で成形された基材12は、切削加工が不要になるか、又はわずかに切削するだけでよいので、切削加工にかかる費用と手間を低減することができる。
(1. Process of forming substrate 12)
In this step, the base material 12 made of a polymer material containing a radical scavenger is formed. As the forming means, a processing method of cutting a block-shaped polymer material into a shape of the base material 12 can be used. The block-shaped polymer material can be produced, for example, by mixing a polymer material powder (for example, PE powder) and a radical scavenger (liquid or powder), and compression-molding the obtained mixed powder. it can.
In addition, the shaping | molding method (what is called a near net shape shaping | molding method) which compression-molds mixed powder to the shape of the base material 12 can also be used. Since the base material 12 molded by the near net shape molding method does not need to be cut or only needs to be cut slightly, the cost and labor required for the cutting can be reduced.

基材12の耐摩耗性を高めるために、基材12を構成する高分子材料を架橋処理してもよい。例えば、成形前のブロック状の高分子材料(例えばPE)に高エネルギー線(例えば、X線、ガンマ線又は電子線)を照射して、ブロック状の架橋高分子材料(例えばCLPE)を製造し、得られた架橋高分子材料を切削加工して基材12を得ることができる。別の例では、まず、高分子材料(例えばPE)から成る基材12を準備し、その基材12に高エネルギー線を照射して架橋処理してもよい。   In order to increase the abrasion resistance of the base material 12, the polymer material constituting the base material 12 may be subjected to a crosslinking treatment. For example, a block-shaped polymer material (for example, PE) before molding is irradiated with high energy rays (for example, X-rays, gamma rays or electron beams) to produce a block-shaped crosslinked polymer material (for example, CLPE), The obtained crosslinked polymer material can be cut to obtain the substrate 12. In another example, first, a base material 12 made of a polymer material (for example, PE) may be prepared, and the base material 12 may be irradiated with a high energy ray for crosslinking.

本発明のように、ラジカル捕捉剤を含有する高分子材料の場合、発生したラジカルのうちの一部がラジカル捕捉剤に捕捉されてしまう。よって、ラジカル捕捉剤を含有する高分子材料内において、十分な架橋反応を進めるためには、高エネルギー線を高線量(例えば75kGy〜200kGy)で照射する必要がある。なお、ラジカル捕捉剤を含まないPEでは、50〜100kGyの高エネルギー線を照射することによって、十分な架橋反応を進めることができる。   In the case of a polymer material containing a radical scavenger as in the present invention, some of the generated radicals are trapped by the radical scavenger. Therefore, in order to advance a sufficient crosslinking reaction in the polymer material containing the radical scavenger, it is necessary to irradiate high energy rays at a high dose (for example, 75 kGy to 200 kGy). In addition, in PE which does not contain a radical scavenger, sufficient crosslinking reaction can be advanced by irradiating 50-100 kGy of high energy rays.

このように、架橋処理は、成形加工の前でも後でも行うことができる。しかしながら、架橋処理は、以下の理由により、成形加工より前に行われるのが望ましい。架橋処理に必要な高エネルギー線照射は基材12の寸法を変化させるおそれがあるため、成形加工より後に架橋処理を行うのは望ましくない。また、架橋処理は、以下の理由により、「2.摺動面16を洗浄する工程」より前に行われるのが望ましい。   Thus, the crosslinking treatment can be performed before or after the molding process. However, the crosslinking treatment is desirably performed before the molding process for the following reason. Since high energy beam irradiation necessary for the crosslinking treatment may change the dimensions of the substrate 12, it is not desirable to perform the crosslinking treatment after the molding process. Moreover, it is desirable that the crosslinking treatment be performed before “2. The step of cleaning the sliding surface 16” for the following reason.

本発明では、「2.摺動面16を洗浄する工程」の後に「3.高分子膜を形成する工程」を行う。摺動面16の洗浄効果は、時間とともに低下していくため、これらの工程の間に別の処理(例えば架橋処理)を行うのは望ましくない。また、架橋処理に必要な高エネルギー線照射は高分子膜30にとって好ましくないため、「3.高分子膜を形成する工程」より後に架橋処理を行うのは望ましくない。これらの理由から、架橋処理は、洗浄工程より前に行われるのが好ましい。   In the present invention, “3. Step of forming polymer film” is performed after “2. Step of cleaning sliding surface 16”. Since the cleaning effect of the sliding surface 16 decreases with time, it is not desirable to perform another process (for example, a crosslinking process) between these processes. Further, since high energy beam irradiation necessary for the crosslinking treatment is not preferable for the polymer film 30, it is not desirable to perform the crosslinking treatment after “3. Step of forming a polymer film”. For these reasons, the crosslinking treatment is preferably performed before the washing step.

なお、高分子材料の架橋処理は、高分子材料に架橋剤を添加することによって行うこともできる。しかしながら、人工関節に用いるライナー10は、生体内に長期間にわたって設置されることから、生体安全性が不確実な架橋剤は用いることができない。   The crosslinking treatment of the polymer material can also be performed by adding a crosslinking agent to the polymer material. However, since the liner 10 used for the artificial joint is installed in the living body for a long period of time, a crosslinking agent with uncertain biological safety cannot be used.

(2.摺動面16を洗浄する工程)
この工程では、基材12の表面の少なくとも一部(具体的には摺動面16)を、洗浄液により洗浄する。この工程により、次の「3.高分子膜30を形成する工程」において、欠陥の少ない高分子膜30を形成することができる。
高分子膜30を形成するためには、高分子膜30を構成する高分子鎖を、基材12の摺動面16にグラフト結合する。ところが、基材12の摺動面16にラジカル捕捉剤が存在すると、摺動面16に高分子鎖がグラフト結合しにくくなる傾向がみられる。これは、ラジカル捕捉剤が、高分子膜30を形成するモノマーと、摺動面16の間に介在し、モノマーが摺動面16に接近できず、その結果、当該近傍領域には高分子鎖がグラフト結合できないためであると考えられる。また、高分子膜30を構成する高分子鎖は、摺動面16表面に発生するラジカルを用いた表面開始グラフト重合反応により形成される。しかし、高分子材料に含まれるラジカル捕捉剤が、このラジカル重合に必要なラジカルを捕捉して消滅させることによる表面開始グラフト重合反応の阻害が発生することも原因の一つと考えられる。よって、摺動面16の近傍領域において、高分子膜30に穴が生じ、及び/又は高分子膜30と摺動面16との間に隙間が生じる。
(2. Step of cleaning the sliding surface 16)
In this step, at least a part of the surface of the substrate 12 (specifically, the sliding surface 16) is cleaned with a cleaning liquid. By this process, the polymer film 30 with few defects can be formed in the following “3. Process of forming the polymer film 30”.
In order to form the polymer film 30, the polymer chains constituting the polymer film 30 are grafted to the sliding surface 16 of the substrate 12. However, when a radical scavenger is present on the sliding surface 16 of the base material 12, the polymer chain tends to be difficult to graft onto the sliding surface 16. This is because the radical scavenger is interposed between the monomer that forms the polymer film 30 and the sliding surface 16, and the monomer cannot approach the sliding surface 16, and as a result, the neighboring region has a polymer chain. This is thought to be because of the inability to graft. The polymer chains constituting the polymer film 30 are formed by a surface initiated graft polymerization reaction using radicals generated on the surface of the sliding surface 16. However, it is considered that one of the causes is that the radical scavenger contained in the polymer material inhibits the surface-initiated graft polymerization reaction by capturing and extinguishing the radicals necessary for this radical polymerization. Therefore, in the region near the sliding surface 16, a hole is generated in the polymer film 30 and / or a gap is generated between the polymer film 30 and the sliding surface 16.

そこで、高分子膜30を形成する前に摺動面16を洗浄して、摺動面16からのみラジカル捕捉剤を除去することにより、高分子膜30を形成するモノマーは摺動面16の全体にわたって接近できるようになる。その結果、穴や隙間などの欠陥を有していない又は欠陥の少ない高分子膜30を形成することが可能になる。   Therefore, by washing the sliding surface 16 before forming the polymer film 30 and removing the radical scavenger only from the sliding surface 16, the monomer that forms the polymer film 30 can be used on the entire sliding surface 16. Can be approached over. As a result, it is possible to form the polymer film 30 having no defects such as holes and gaps or few defects.

上述のように、洗浄する工程では、摺動面16のラジカル捕捉剤を洗浄することが目的である。よって、使用する洗浄液は、ラジカル捕捉剤の洗浄効果が高いものが好適である。一方、洗浄液として、基材12を構成する高分子材料を溶解しうる有機溶媒を使用すると、摺動面16の表面にダメージを与えるおそれがあるので、好ましくない。また、高分子材料の内部に含まれるラジカル捕捉剤の濃度も低下させてライナー10の抗酸化能の低下させるおそれがあるので、好ましくない。よって、洗浄液として、界面活性剤を含有する水溶液を使用するのが好ましい。親油性のラジカル捕捉剤は、界面活性剤の洗浄効果によって除去可能であり、親水性のラジカル捕捉剤は、溶媒である水によって除去可能である。また、界面活性剤を含有する水溶液は、有機材料から成る基材12にダメージを与えるおそれが極めて低いという利点もある。   As described above, the purpose of cleaning is to clean the radical scavenger on the sliding surface 16. Therefore, the cleaning liquid to be used preferably has a high cleaning effect of the radical scavenger. On the other hand, if an organic solvent capable of dissolving the polymer material constituting the substrate 12 is used as the cleaning liquid, there is a risk of damaging the surface of the sliding surface 16, which is not preferable. Moreover, since the density | concentration of the radical scavenger contained in the inside of a polymeric material may also be reduced and the antioxidant ability of the liner 10 may be reduced, it is not preferable. Therefore, it is preferable to use an aqueous solution containing a surfactant as the cleaning liquid. The lipophilic radical scavenger can be removed by the cleaning effect of the surfactant, and the hydrophilic radical scavenger can be removed by water as a solvent. Further, the aqueous solution containing the surfactant has an advantage that the possibility of damaging the base material 12 made of an organic material is extremely low.

洗浄工程では、洗浄温度40〜80℃、さらに好ましくは70〜80℃、洗浄時間6〜48時間、さらに好ましくは12〜48時間で行うことができる。この条件で洗浄すると、次の工程で高分子膜30を形成したときに、穴や隙間などの欠陥が極めて少ない高分子膜30を形成することができる。例えば、洗浄温度70℃、洗浄時間6時間で洗浄すると、欠陥の少ない高分子膜30を形成することができる。なお、洗浄温度が70℃より低いときは、洗浄時間を6時間よりさらに長くすることで、同様の効果を得ることができる。洗浄温度が70℃より高いときは、洗浄時間を6時間より短くしても、同様の効果を得ることができる。   In the washing step, washing can be performed at a washing temperature of 40 to 80 ° C., more preferably 70 to 80 ° C., a washing time of 6 to 48 hours, and more preferably 12 to 48 hours. If the polymer film 30 is cleaned under these conditions, the polymer film 30 having extremely few defects such as holes and gaps can be formed when the polymer film 30 is formed in the next step. For example, when cleaning is performed at a cleaning temperature of 70 ° C. and a cleaning time of 6 hours, the polymer film 30 with few defects can be formed. When the cleaning temperature is lower than 70 ° C., the same effect can be obtained by making the cleaning time longer than 6 hours. When the cleaning temperature is higher than 70 ° C., the same effect can be obtained even if the cleaning time is shorter than 6 hours.

(3.高分子膜30を形成する工程)
この工程では、洗浄後の基材12の表面の少なくとも一部(具体的には摺動面16)に、ホスホリルコリン基を有する高分子鎖をグラフト結合により固定することにより、摺動面16に高分子膜30を形成する。
本発明に係るライナー10を製造するには、ライナー10の摺動面16に高分子膜30を固定する必要がある。従来からいくつかの固定方法が知られているが、本発明では摺動面16表面から開始されるグラフト重合反応によって、摺動面16にホスホリルコリン基を有する重合性モノマーを結合させることにより高分子膜30を固定している。この方法は、ライナー10を構成する高分子材料の強度等の性能を劣化させることなく摺動面16のみを修飾することができ、かつ結合部分が化学的に安定し、更に、多量のホスホリルコリン基を人工関節部材の摺動面に形成して高分子膜30の密度を高めることができる利点がある。
(3. Process of forming polymer film 30)
In this step, a polymer chain having a phosphorylcholine group is fixed to at least a part of the surface of the substrate 12 after washing (specifically, the sliding surface 16) by graft bonding, thereby increasing the height on the sliding surface 16. A molecular film 30 is formed.
In order to manufacture the liner 10 according to the present invention, it is necessary to fix the polymer film 30 to the sliding surface 16 of the liner 10. Several fixing methods have been conventionally known. In the present invention, a polymer is obtained by bonding a polymerizable monomer having a phosphorylcholine group to the sliding surface 16 by a graft polymerization reaction started from the surface of the sliding surface 16. The membrane 30 is fixed. In this method, only the sliding surface 16 can be modified without deteriorating the performance such as the strength of the polymer material constituting the liner 10, the bonding portion is chemically stable, and a large amount of phosphorylcholine groups can be obtained. Is formed on the sliding surface of the artificial joint member to increase the density of the polymer film 30.

高分子膜30を形成する具体的な手順は、摺動面16に、ホスホリルコリン基を有する重合性モノマーを接触させた状態で強度0.5mW/cm以上の紫外線を照射することを含む。紫外線強度が0.5mW/cm以上であると、摺動面16に高分子膜30を形成することができる。より欠陥の少ない高分子膜30を形成するには、紫外線の照射強度は3.5mW/cm以上10.0mW/cm未満であるのが好ましく、特に、3.5mW/cm以上7.5mW/cm以下であるのがより好ましい。 A specific procedure for forming the polymer film 30 includes irradiating the sliding surface 16 with ultraviolet light having an intensity of 0.5 mW / cm 2 or more in a state where the polymerizable monomer having a phosphorylcholine group is in contact. When the ultraviolet intensity is 0.5 mW / cm 2 or more, the polymer film 30 can be formed on the sliding surface 16. To form the small polymer film 30 having more defects, the irradiation intensity of ultraviolet light is preferably less than 3.5 mW / cm 2 or more 10.0 mW / cm 2, in particular, 3.5 mW / cm 2 or more and 7. More preferably, it is 5 mW / cm 2 or less.

また、紫外線の照射時間は、好ましくは45分以上であり、摺動面16に連続した高分子膜30を形成することができる。紫外線照射時間が90分以上であると、形成される高分子膜30の膜厚が厚くなるのでより好ましい。形成される高分子膜30の特性の観点からは、照射時間の好ましい上限はないが、製造効率の観点から、照射時間は180分以下とするのが好ましい。   The irradiation time of the ultraviolet rays is preferably 45 minutes or longer, and the continuous polymer film 30 can be formed on the sliding surface 16. It is more preferable that the ultraviolet irradiation time be 90 minutes or longer because the polymer film 30 to be formed becomes thick. Although there is no preferable upper limit of the irradiation time from the viewpoint of the characteristics of the polymer film 30 to be formed, the irradiation time is preferably 180 minutes or less from the viewpoint of manufacturing efficiency.

照射する紫外線を総エネルギー(=強度(mW/cm)×時間(秒))に換算したときに、6900mJ/cmより大きく54000mJ/cm未満であるのが好ましく、摺動面16に連続した高分子膜30を形成することができる。より欠陥の少ない高分子膜30を形成するには、総エネルギーは、8100mJ/cm以上40500mJ/cm以下であるのが好ましい。 The ultraviolet irradiating when converted to total energy (= intensity (mW / cm 2) × Time (sec)) is preferably from greater than 54000mJ / cm 2 than 6900mJ / cm 2, continuously sliding surface 16 The polymer film 30 can be formed. In order to form the polymer film 30 with fewer defects, the total energy is preferably 8100 mJ / cm 2 or more and 40500 mJ / cm 2 or less.

摺動面16に、ホスホリルコリン基を有する重合性モノマーを接触させるために、例えばライナー10の摺動面16を、重合性モノマーを含有する溶液に浸漬させてもよい。また、前記基材12の摺動面16に光重合開始剤を塗布してもよい。
光重合開始剤とは、励起に必要な波長の光(例えば紫外線等)を、励起に必要な強度で照射することにより、ラジカルを発生する化合物である。摺動面16に塗布した光重合開始剤に紫外線等を照射すると、まずは、光重合開始剤にラジカルが発生する。続いて、この発生したラジカルが摺動面16に移動し、移動した摺動面16表面のラジカルが溶液中の重合性モノマーと反応して、グラフト重合を開始する。溶液中の重合性モノマーが次々と重合して、高分子鎖が形成される。摺動面16を覆う高分子鎖の集合体から、高分子膜30が構成される。
In order to bring the polymerizable monomer having a phosphorylcholine group into contact with the sliding surface 16, for example, the sliding surface 16 of the liner 10 may be immersed in a solution containing the polymerizable monomer. Further, a photopolymerization initiator may be applied to the sliding surface 16 of the substrate 12.
The photopolymerization initiator is a compound that generates radicals by irradiating light having a wavelength necessary for excitation (for example, ultraviolet light or the like) with an intensity necessary for excitation. When the photopolymerization initiator applied to the sliding surface 16 is irradiated with ultraviolet rays or the like, first, radicals are generated in the photopolymerization initiator. Subsequently, the generated radicals move to the sliding surface 16, and the radicals on the surface of the moved sliding surface 16 react with the polymerizable monomer in the solution to start graft polymerization. Polymerizable monomers in the solution are successively polymerized to form a polymer chain. A polymer film 30 is composed of an assembly of polymer chains covering the sliding surface 16.

得られる高分子膜30の密度は、重合性モノマーを含む溶液の濃度、溶液の温度、紫外線の強度、照射時間によって変わりうる   The density of the resulting polymer film 30 can vary depending on the concentration of the solution containing the polymerizable monomer, the temperature of the solution, the intensity of the ultraviolet light, and the irradiation time.

以下に、本発明の摺動部材およびその製造方法に適した材料を詳述する。   Below, the material suitable for the sliding member of this invention and its manufacturing method is explained in full detail.

(基材12)
ライナー10の基材12は、高分子材料に、ラジカル捕捉剤を含有する材料から成形される。高分子材料としては、例えばPE系の材料が使用でき、特に、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を用いるのが好ましい。UHMWPEは、PE系材料のうちでも耐摩耗性、耐変形性等の機械的特性に優れているので、基材12に適している。UHMWPEは、分子量が大きいほど耐摩耗性が高くなるので、少なくとも分子量100×10g/mol(100万g/mol)以上の、好ましくは分子量300×10g/mol(300万g/mol)以上のUHMWPEを用いるのが好ましい。
(Substrate 12)
The substrate 12 of the liner 10 is molded from a material containing a radical scavenger into a polymer material. As the polymer material, for example, PE-based material can be used, and it is particularly preferable to use ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE). UHMWPE is suitable for the substrate 12 because it is excellent in mechanical properties such as wear resistance and deformation resistance among PE-based materials. UHMWPE has higher wear resistance as the molecular weight increases. Therefore, the molecular weight is at least 100 × 10 4 g / mol (1 million g / mol) or more, preferably 300 × 10 4 g / mol (3 million g / mol). It is preferable to use the above UHMWPE.

(ラジカル捕捉剤)
ラジカル捕捉剤としては、フェノール性水酸基又はトコトリエノール基を有するラジカル捕捉剤が好ましい。特に、トコトリエノール基を有するラジカル捕捉剤は、トコフェノール基を有するラジカル捕捉剤よりも高い抗酸化能が高いため、より好ましい。
(Radical scavenger)
As the radical scavenger, a radical scavenger having a phenolic hydroxyl group or a tocotrienol group is preferable. In particular, a radical scavenger having a tocotrienol group is more preferable because it has a higher antioxidant capacity than a radical scavenger having a tocophenol group.

ラジカル捕捉剤の具体例としては、ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤、ヒンダードフェノール系ラジカル捕捉剤、リン系ラジカル捕捉剤、イオウ系ラジカル捕捉剤等を使用することができる。   Specific examples of the radical scavenger include hindered amine radical scavengers, hindered phenol radical scavengers, phosphorus radical scavengers, sulfur radical scavengers, and the like.

ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤としては、例えば、1,2,2,6,6,−ペンタメチルピペリジニルメタクリレート、2,2,6,6,−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)セバケート、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物、N,N’,N’’,N’’’−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1−(オクチルオキシ)−4−ピペリジニル)エステル、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、シクロヘキサンと過酸化N−ブチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジンアミン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジンとの反応生成物と2−アミノエタノールとの反応生成物、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、メチル−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジン)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート等が挙げられる。   Examples of the hindered amine radical scavenger include 1,2,2,6,6, -pentamethylpiperidinyl methacrylate, 2,2,6,6, -tetramethylpiperidinyl methacrylate, bis (2,2, 6,6-tetramethyl-4-piperidine) sebacate, dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol, N, N ′, N ″, N '' '-Tetrakis- (4,6-bis- (butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl) amino) -triazin-2-yl) -4,7 -Diazadecane-1,10-diamine, decanedioic acid bis (2,2,6,6-tetramethyl-1- (octyloxy) -4-piperidinyl) ester, bis (1,2,2,6,6- pen Methyl-4-piperidyl) [[3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl] methyl] butyl malonate, cyclohexane and N-butyl-2,2,6,6-tetraperoxide Reaction product of methyl-4-piperidinamine-2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine with 2-aminoethanol, bis (1,2,2,6,6- Pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, methyl-1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl sebacate, tetrakis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidine) -1,2 3,4-butanetetracarboxylate and the like.

ヒンダードフェノール系ラジカル捕捉剤としては、例えば、2−t−ブチル−4−メトキシフェノール、3−t−ブチル−4−メトキシフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン及びテトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等が挙げられる。   Examples of the hindered phenol radical scavenger include 2-t-butyl-4-methoxyphenol, 3-t-butyl-4-methoxyphenol, 2,6-di-t-butyl-4-ethylphenol, 2 , 2′-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-thiobis- (3-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-butylidenebis (3-methyl-6) -T-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5 -Di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene and tetrakis- [methylene-3- (3 ', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate] methane etc. And the like.

リン系ラジカル捕捉剤としては例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(ノニルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(ジノニルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルトリス(ノニルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルトリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト及びトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等が挙げられる。   Examples of the phosphorus radical scavenger include triphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, phenyl diisodecyl phosphite, 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-t-butylphenylditridecyl) phosphite, Cyclic neopentanetetrayl bis (nonylphenyl) phosphite, cyclic neopentanetetrayl bis (dinonylphenyl) phosphite, cyclic neopentanetetrayl tris (nonylphenyl) phosphite, cyclic neopentanetetrayl tris (Dinonylphenyl) phosphite, 10- (2,5-dihydroxyphenyl) -10H-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, diisodecylpentaerythritol diphosphite and Scan (2,4-di -t- butyl-phenyl) phosphite.

イオウ系ラジカル捕捉剤としては例えば、ジラウリル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル3,3’−チオジプロピオネート、N−シクロヘキシルチオフタルイミド及びN−n−ブチルベンゼンスルホンアミド等が挙げられる。   Examples of the sulfur-based radical scavenger include dilauryl 3,3′-thiodipropionate, distearyl 3,3′-thiodipropionate, N-cyclohexylthiophthalimide, Nn-butylbenzenesulfonamide, and the like. .

また、ラジカル捕捉剤としては、脂溶性ビタミンE類(トコフェロール類)を使用することもできる。
脂溶性ビタミンE類としては、トコフェロール及びトコトリエノール並びにこれらの誘導体などが含まれ、dl−α−トコフェロール、dl−β−トコフェロール、dl−γ−トコフェロール、dl−δ−トコフェロール、酢酸dl−α−トコフェロール、ニコチン酸−dl−α−トコフェロール、リノール酸−dl−α−トコフェロール、コハク酸dl−α−トコフェロール等のトコフェロール及びその誘導体、α−トコトリエノール、β−トコトリエノール、γ−トコトリエノール、δ−トコトリエノール等を挙げることができる。これらは単独で用いても、複数併用して用いてもよいが、混合物の状態で使用する場合が好ましく、混合物の状態のものとしては抽出トコフェロール、ミックストコフェロールなどと呼ばれるものが含まれる。
Moreover, as a radical scavenger, fat-soluble vitamin Es (tocopherols) can also be used.
Examples of the fat-soluble vitamin E include tocopherol and tocotrienol, and derivatives thereof, such as dl-α-tocopherol, dl-β-tocopherol, dl-γ-tocopherol, dl-δ-tocopherol, and dl-α-tocopherol acetate. Nicotinic acid-dl-α-tocopherol, linoleic acid-dl-α-tocopherol, tocopherol and its derivatives such as dl-α-tocopherol succinate, α-tocotrienol, β-tocotrienol, γ-tocotrienol, δ-tocotrienol, etc. Can be mentioned. These may be used singly or in combination, but are preferably used in the form of a mixture, and those in the form of a mixture include those called extracted tocopherol, mixed tocopherol and the like.

これらのラジカル捕捉剤のなかでも、ビタミンE、ヒンダードアミン系化合物が好ましい。ビタミンEおよびヒンダードアミン系化合物は生体安全性が確認されているため、生体内で使用される基材12に使用するのに好適である。   Among these radical scavengers, vitamin E and hindered amine compounds are preferable. Vitamin E and hindered amine compounds are suitable for use in the substrate 12 used in vivo because their biosafety has been confirmed.

ラジカル捕捉剤の含有量は、酸化防止効果の観点から、基材12を構成する高分子材料に対して0.01〜5重量%が好ましく、0.05〜0.7重量%がより好ましく、0.05〜0.15重量%が特に好ましい。   The content of the radical scavenger is preferably from 0.01 to 5% by weight, more preferably from 0.05 to 0.7% by weight, based on the polymer material constituting the substrate 12, from the viewpoint of the antioxidant effect. 0.05 to 0.15% by weight is particularly preferred.

(高分子膜30)
高分子膜30の形成には、ホスホリルコリン基を有する重合性モノマーを用いるが、特に、一端にホスホリルコリン基を、他端にライナー10を構成する高分子材料とグラフト重合可能な官能基を有するモノマーを選択することにより、ライナー10の摺動面16に高分子膜30をグラフト結合させることができる。
本発明に好適な重合性モノマーとしては、例えば、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、4−メタクリロイルオキシブチルホスホリルコリン、6−メタクリロイルオキシヘキシルホスホリルコリン、ω−メタクリロイルオキシエチレンホスホリルコリン、4−スチリルオキシブチルホスホリルコリン等がある。特に、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)が好ましい。
(Polymer film 30)
For the formation of the polymer film 30, a polymerizable monomer having a phosphorylcholine group is used. In particular, a monomer having a phosphorylcholine group at one end and a functional group capable of graft polymerization with the polymer material constituting the liner 10 at the other end is used. By selecting, the polymer film 30 can be grafted to the sliding surface 16 of the liner 10.
Suitable polymerizable monomers for the present invention include, for example, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2-acryloyloxyethyl phosphorylcholine, 4-methacryloyloxybutylphosphorylcholine, 6-methacryloyloxyhexylphosphorylcholine, ω-methacryloyloxyethylene phosphorylcholine, 4- And styryloxybutyl phosphorylcholine. In particular, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC) is preferable.

MPCモノマーは、下記に示すような化学構造式を有しており、ホスホリルコリン基と、重合性のメタクリル酸ユニットとを備えている。MPCモノマーは、ラジカル重合により容易に高分子量のMPCポリマーを形成することができるという特徴がある(Ishiharaら:Polymer Journal誌22巻 355頁(1990))。そのため、高分子膜30をMPCモノマーから合成すると、高分子膜30と摺動面16とのグラフト結合を、比較的緩やかな条件で行うことができ、さらに、密度の高い高分子膜30を形成して、多量のホスホリルコリン基を摺動面16に形成させることができる。   The MPC monomer has a chemical structural formula as shown below, and includes a phosphorylcholine group and a polymerizable methacrylic acid unit. The MPC monomer is characterized in that it can easily form a high molecular weight MPC polymer by radical polymerization (Ishihara et al .: Polymer Journal, Vol. 22, 355 (1990)). Therefore, when the polymer film 30 is synthesized from the MPC monomer, the graft bonding between the polymer film 30 and the sliding surface 16 can be performed under relatively mild conditions, and the polymer film 30 having a high density is formed. A large amount of phosphorylcholine groups can be formed on the sliding surface 16.

尚、本発明で使用できる高分子膜30は、ホスホリルコリン基を有する単一の重合性モノマーから構成した単独重合体のみならず、ホスホリルコリン基を有するモノマーと、例えば他のビニル化合物モノマーとから成る共重合体から形成することもできる。これにより、高分子膜30に機械的強度向上等の機能を付加することもできる。   The polymer film 30 that can be used in the present invention is not only a homopolymer composed of a single polymerizable monomer having a phosphorylcholine group, but also a copolymer composed of a monomer having a phosphorylcholine group and, for example, another vinyl compound monomer. It can also be formed from a polymer. Thereby, functions such as improvement of mechanical strength can be added to the polymer film 30.

(界面活性剤)
本発明の製造方法に使用される洗浄液は、有機溶媒や水を含むものであってよい。特に、洗浄液は、水に界面活性剤を溶解したものが好ましい。
界面活性剤の例は、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤である。特に、非イオン性界面活性剤が好ましい。
(Surfactant)
The cleaning liquid used in the production method of the present invention may contain an organic solvent or water. In particular, the cleaning liquid is preferably one in which a surfactant is dissolved in water.
Examples of the surfactant are a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant. In particular, nonionic surfactants are preferred.

非イオン性界面活性剤、HLB値10〜18(特にHLB値13〜18)のポリオキシエチレン系界面活性剤が好ましい。ポリオキシエチレン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(Tween20(登録商標))、ポリオキシエチレンp−t−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンp−t−ノニルフェニルエーテル等を用いることができる。
非イオン性界面活性剤は、単独でも2種以上を混合して用いることもできる。非イオン性界面活性剤の濃度は、好ましくは0.01〜10.0重量%、より好ましくは0.1〜5.0重量%、さらに好ましくは0.1〜1.0重量%、特に好ましくは0.3〜1.0重量%である。
Nonionic surfactants and polyoxyethylene surfactants having an HLB value of 10 to 18 (particularly an HLB value of 13 to 18) are preferred. Examples of the polyoxyethylene surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester (Tween 20 (registered trademark)), polyoxyethylene p-t-octylphenyl ether, polyoxyethylene p-t-nonylphenyl. Ether or the like can be used.
A nonionic surfactant can be used individually or in mixture of 2 or more types. The concentration of the nonionic surfactant is preferably 0.01 to 10.0% by weight, more preferably 0.1 to 5.0% by weight, still more preferably 0.1 to 1.0% by weight, particularly preferably. Is 0.3 to 1.0% by weight.

本願の摺動部材(ライナー10)の物性を調べるために、図2に示すような股関節用ライナー10の試料1a〜1jを準備した。各試料の共通する製造条件は以下の通りである。
[工程1]UHMWPE粉末とビタミンEの液体とを混合して混合粉末を調製した。ビタミンEの含有量は、UHMWPEに対して0.1重量%であった。混合粉末を金型で圧縮成型して、ビタミンE含有UHMWPE製の基材12を成形した。得られた圧縮成型体に100kGyのガンマ線を照射して、PEを架橋反応させることにより、ビタミンE含有CLPE製の基材12を得た。
[工程2]基材12を洗浄液に浸漬して、撹拌しながら所定時間だけ洗浄した。洗浄温度は70℃とした。
[工程3]洗浄後、基材12をベンゾフェノン(光重合開始剤)のアセトン溶液(濃度10mg/mL)に30秒間浸漬した後、直ちに引き上げて、基材12の表面の溶媒を除去した。基材12を、MPC水溶液(濃度0.5mol/L、水溶液温度60℃)に浸漬した状態で、基材12の摺動面16に強度5.0mW/cmの紫外線(波長300〜400nm)を90分照射して、摺動面16の表面とグラフト結合した高分子膜(MPCポリマー膜)30を形成した。
In order to examine the physical properties of the sliding member (liner 10) of the present application, samples 1a to 1j of the hip joint liner 10 as shown in FIG. 2 were prepared. The common manufacturing conditions for each sample are as follows.
[Step 1] A mixed powder was prepared by mixing UHMWPE powder and vitamin E liquid. The content of vitamin E was 0.1% by weight with respect to UHMWPE. The mixed powder was compression molded with a mold to form a base material 12 made of UHMWPE containing vitamin E. The obtained compression-molded body was irradiated with 100 kGy of gamma rays to cause a crosslinking reaction of PE, thereby obtaining a substrate 12 made of CLPE containing vitamin E.
[Step 2] The substrate 12 was immersed in a cleaning solution and cleaned for a predetermined time with stirring. The washing temperature was 70 ° C.
[Step 3] After washing, the substrate 12 was immersed in an acetone solution (concentration 10 mg / mL) of benzophenone (photopolymerization initiator) for 30 seconds, and then immediately pulled up to remove the solvent on the surface of the substrate 12. In a state where the substrate 12 is immersed in an MPC aqueous solution (concentration 0.5 mol / L, aqueous solution temperature 60 ° C.), ultraviolet light (wavelength 300 to 400 nm) having an intensity of 5.0 mW / cm 2 on the sliding surface 16 of the substrate 12. Was irradiated for 90 minutes to form a polymer film (MPC polymer film) 30 grafted to the surface of the sliding surface 16.

上記の工程1〜3において、試料ごとに異なる条件を以下に記載する。
(試料1a)工程2の洗浄を行わず試料を作成した。
(試料1b)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度70℃、洗浄時間3時間で洗浄を行った。
(試料1c)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度70℃、洗浄時間6時間で洗浄を行った。
(試料1d)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度70℃、洗浄時間12時間で洗浄を行った。
(試料1e)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度70℃、洗浄時間24時間で洗浄を行った。
(試料1f)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度70℃、洗浄時間48時間で洗浄を行った。
(試料1g)工程2において、洗浄液としてエタノールを使用し、洗浄時間30分で超音波洗浄を行った。
(試料1h)工程2において、洗浄液としてエタノールを使用し、洗浄時間72時間でソックスレー洗浄を行った。
(試料1i)工程2において、洗浄液としてアセトンを使用し、洗浄時間30分で超音波洗浄を行った。
(試料1j)工程1において、ビタミンEを添加せずに基材12を形成し、ガンマ線の線量を50kGyとした。また、工程2を行わなかった。
(試料1k)工程1において、ビタミンEを添加せずに基材12を形成し、ガンマ線の線量を50kGyとした。また、工程2及び3を行わなかった。すなわち、CLPE製の基材12に、高分子膜30を被覆せずに試料とした。
In the above steps 1 to 3, the conditions that differ for each sample are described below.
(Sample 1a) A sample was prepared without washing in step 2.
(Sample 1b) In step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 70 ° C. and a cleaning time of 3 hours.
(Sample 1c) In step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 70 ° C. and a cleaning time of 6 hours.
(Sample 1d) In Step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning liquid, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 70 ° C. and a cleaning time of 12 hours.
(Sample 1e) In Step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 70 ° C. and a cleaning time of 24 hours.
(Sample 1f) In step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 70 ° C. and a cleaning time of 48 hours.
(Sample 1g) In step 2, ethanol was used as a cleaning solution, and ultrasonic cleaning was performed with a cleaning time of 30 minutes.
(Sample 1h) In step 2, ethanol was used as a cleaning solution, and Soxhlet cleaning was performed with a cleaning time of 72 hours.
(Sample 1i) In step 2, acetone was used as a cleaning liquid, and ultrasonic cleaning was performed with a cleaning time of 30 minutes.
(Sample 1j) In step 1, the base material 12 was formed without adding vitamin E, and the dose of gamma rays was 50 kGy. Further, Step 2 was not performed.
(Sample 1k) In step 1, the base material 12 was formed without adding vitamin E, and the dose of gamma rays was 50 kGy. Also, steps 2 and 3 were not performed. That is, the sample was prepared without coating the polymer film 30 on the CLPE substrate 12.

なお、本明細書中の略記の意味は以下の通りである。
CLPE:架橋ポリエチレン
PMPC:MPCの高分子膜
HD−CLPE:高線量で架橋した高分子量ポリエチレン
CLPE+E:ビタミンEを含有した架橋ポリエチレン
In addition, the meaning of the abbreviation in this specification is as follows.
CLPE: Crosslinked polyethylene PMPC: MPC polymer film HD-CLPE: High molecular weight polyethylene crosslinked with high dose CLPE + E: Crosslinked polyethylene containing vitamin E

(親水性(水に対する接触角)の測定)
試料1f、1g、1h及び1iに設けた高分子膜30について、水に対する接触角(静的接触角)を調べた。測定には、協和界面科学社製表面接触角測定装置DM300を用い、液滴法により評価した。液滴法による静的表面接触角の測定は、ISO15989規格に準拠し、液滴量1 μLの純水を試料表面に滴下後、60秒時点において測定した。接触角の測定結果を図3に示す。
エタノールで洗浄した試料1g、1hは接触角が40°を越えていた。アセトンで洗浄した試料1iは接触角が40°以下であった。非イオン性界面活性剤水溶液のTween20を用いた試料1fは、接触角が約30°と、最も低い値を示した。高分子膜30の接触角40°以下であるということは、高分子膜30の欠陥が少ないことを示唆している。したがって、試料1f、1iには、欠陥の少ない高分子膜30が形成できていることがわかる。
このことから、基材12の摺動面16からビタミンEを除去するには、Tween20のような非イオン性界面活性剤水溶液が有利であることがわかった。なお、アセトンも、ビタミンEを除去する能力は高いが、30分も洗浄すると、基材12のPEを侵食して、摺動面16を粗面化する可能性があり、人工関節用の摺動部材としては不向きである。
(Measurement of hydrophilicity (contact angle with water))
The contact angle (static contact angle) with respect to water was examined for the polymer films 30 provided on the samples 1f, 1g, 1h, and 1i. The measurement was performed by a droplet method using a surface contact angle measuring device DM300 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The measurement of the static surface contact angle by the droplet method was performed at 60 seconds after dropping pure water having a droplet volume of 1 μL on the sample surface in accordance with the ISO 15989 standard. The measurement result of the contact angle is shown in FIG.
Samples 1g and 1h washed with ethanol had a contact angle exceeding 40 °. Sample 1i washed with acetone had a contact angle of 40 ° or less. Sample 1f using non-ionic surfactant aqueous solution Tween 20 showed the lowest contact angle of about 30 °. The contact angle of the polymer film 30 being 40 ° or less suggests that the polymer film 30 has few defects. Therefore, it can be seen that the polymer film 30 with few defects can be formed on the samples 1f and 1i.
From this, it was found that a nonionic surfactant aqueous solution such as Tween 20 is advantageous for removing vitamin E from the sliding surface 16 of the substrate 12. Acetone also has a high ability to remove vitamin E, but if it is washed for 30 minutes, it may erode the PE of the base material 12 and roughen the sliding surface 16. It is not suitable as a moving member.

(電子顕微鏡観察)
試料1a〜1dの断面をTEMで観察した。各試料をエポキシ樹脂に包埋し、四塩化ルテニウム染色した後、ウルトラミクロトームを用いて超薄切片を切り出して試料片とした。試料片を、TEM(日本電子株式会社製JEM−1010型)を用いて加速電圧100 kVで観察した。各試料のTEM像を図4に示す。
洗浄を行わなかった試料1a(図4A)は、基材12の摺動面16と高分子膜30との間に隙間40が確認された。洗浄時間3時間の試料1b(図4B)は、連続した高分子膜30が形成されず、未被覆領域UC(高分子膜30の穴)が残っていた。洗浄時間6時間の試料1c(図4C)と洗浄時間12時間の試料1d(図4D)は、欠陥のない高分子膜30が形成された。
このことから、洗浄液として非イオン性界面活性剤を用いる場合には、6時間以上洗浄することにより、欠陥の少ない高分子膜30を形成できることがわかった。
(Electron microscope observation)
The cross sections of Samples 1a to 1d were observed with TEM. Each sample was embedded in an epoxy resin and stained with ruthenium tetrachloride, and then an ultrathin section was cut out using an ultramicrotome to obtain a sample piece. The sample piece was observed at an acceleration voltage of 100 kV using a TEM (JEM-1010 type manufactured by JEOL Ltd.). A TEM image of each sample is shown in FIG.
In the sample 1 a (FIG. 4A) that was not washed, a gap 40 was confirmed between the sliding surface 16 of the substrate 12 and the polymer film 30. In the sample 1b (FIG. 4B) having a cleaning time of 3 hours, the continuous polymer film 30 was not formed, and the uncoated region UC (the hole of the polymer film 30) remained. The sample 1c (FIG. 4C) having a cleaning time of 6 hours and the sample 1d (FIG. 4D) having a cleaning time of 12 hours were formed with a polymer film 30 having no defect.
From this, it was found that when a nonionic surfactant is used as the cleaning liquid, the polymer film 30 with few defects can be formed by cleaning for 6 hours or more.

(X線光電子分光分析・親水性)
試料1a〜1fについて、洗浄時間と摺動面16のリン原子及び窒素原子の原子濃度(原子%)との関係を調べた。リン原子及び窒素原子の原子濃度は、XPS分析を用いて測定した。なお、XPSは分析領域が極めて小さいことから、測定結果は局所的な情報のみを反映するおそれがある。よって、1つの試料について複数箇所(本実施例では9箇所)をXPSで分析して、その結果を平均化したものを各試料の原子濃度とした。
XPS分析には、X線源としてMg−Kα線を用い、印加電圧15kV、検出角度90°の条件で測定した。得られたXPSスペクトルを用いて、リン原子の原子濃度と窒素原子の原子濃度とをそれぞれ求めた。なお、原子濃度の単位は、atom%で表記する。
XPS分析の結果を図5Aに示す。また、同じ試料1a〜1fについての「水に対する接触角」を図5Bに示す。
(X-ray photoelectron spectroscopy / hydrophilicity)
For samples 1a to 1f, the relationship between the cleaning time and the atomic concentration (atomic%) of phosphorus atoms and nitrogen atoms on the sliding surface 16 was examined. The atomic concentrations of phosphorus atoms and nitrogen atoms were measured using XPS analysis. Since XPS has a very small analysis area, the measurement result may reflect only local information. Therefore, a plurality of locations (9 locations in this example) for one sample were analyzed by XPS, and the average of the results was used as the atomic concentration of each sample.
For XPS analysis, Mg-Kα ray was used as an X-ray source, and measurement was performed under conditions of an applied voltage of 15 kV and a detection angle of 90 °. Using the obtained XPS spectrum, the atomic concentration of phosphorus atoms and the atomic concentration of nitrogen atoms were determined. The unit of atomic concentration is expressed as atom%.
The result of XPS analysis is shown in FIG. 5A. Moreover, the “contact angle with respect to water” for the same samples 1a to 1f is shown in FIG. 5B.

洗浄を行わなかった試料1aでは、高分子膜30のリン原子濃度は4.0atom%、窒素原子濃度は4.0atom%であった。洗浄時間3時間の試料1bでは、高分子膜30のリン原子濃度は4.8atom%、窒素原子濃度は4.2atom%であった。洗浄時間6時間の試料1c、洗浄時間12時間の試料1d、洗浄時間24時間の試料1e、および洗浄時間48時間の試料1fについては、リン原子濃度は5.0〜5.2atom%、窒素原子濃度は5.0〜5.2atom%であった。   In the sample 1a that was not washed, the phosphorus atom concentration of the polymer film 30 was 4.0 atom%, and the nitrogen atom concentration was 4.0 atom%. In Sample 1b with a cleaning time of 3 hours, the phosphorus atom concentration of the polymer film 30 was 4.8 atom%, and the nitrogen atom concentration was 4.2 atom%. For the sample 1c having a cleaning time of 6 hours, the sample 1d having a cleaning time of 12 hours, the sample 1e having a cleaning time of 24 hours, and the sample 1f having a cleaning time of 48 hours, the phosphorus atom concentration is 5.0 to 5.2 atom%, The concentration was 5.0 to 5.2 atom%.

また、図5Bに示すように、水に対する接触角は、試料1aでは48°、試料1bでは51°であり、いずれも40°より大きい。一方、試料1c〜1fでは、30°〜35°であり、40°以下である。   As shown in FIG. 5B, the contact angle with respect to water is 48 ° for sample 1a and 51 ° for sample 1b, both of which are greater than 40 °. On the other hand, in the samples 1c to 1f, the angle is 30 ° to 35 ° and 40 ° or less.

図4のTEM像、図5Aの原子濃度、及び図5Bの水に対する接触角から総合的に判断すると、水に対する接触角が40°以下の高分子膜30は、空隙40や未被覆領域UCといった欠陥の少ない高分子膜30であることがわかった。   When judging comprehensively from the TEM image in FIG. 4, the atomic concentration in FIG. 5A, and the contact angle with respect to water in FIG. 5B, the polymer film 30 with a contact angle with respect to water of 40 ° or less is a void 40 or an uncoated region UC It was found that the polymer film 30 had few defects.

(摩耗試験1)
試料1d、1jおよび1kの条件で作成した試料片を用いて、摩耗試験(ピンオンディスク試験)を行った。なお、本摩耗試験で使用した試料片は厚さ3mmの平板状試験片とし、各試験片の製造方法は上述の試料1d、1jおよび1kの通りであった。
ASTM F732規格を参考に、ピンオンディスク型摩耗試験装置(AMTI製Ortho−POD)を用い、多方向摺動試験(股関節における通常歩行時に生じる摩擦動作を想定した試験)を行った。ピン型試験片には、コバルトクロム(Co−Cr)合金を用いた。多方向摺動試験は、37℃のウシ血清中にて行った。最大荷重は213Nとし、摺動距離30mm、摺動速度1Hzの条件で100万回(1×10回)まで試験を行い、各材料によるディスク型試験片の経時的な摩耗量をその重量変化で評価した。その結果を図6に示す。
(Abrasion test 1)
A wear test (pin-on-disk test) was performed using the sample pieces prepared under the conditions of Samples 1d, 1j, and 1k. The specimen used in the wear test was a 3 mm thick flat specimen, and the manufacturing method of each specimen was as described in the above-mentioned specimens 1d, 1j and 1k.
With reference to the ASTM F732 standard, a pin-on-disk type wear test apparatus (AMTI Ortho-POD) was used to conduct a multi-directional sliding test (test assuming frictional motion that occurs during normal walking in the hip joint). Cobalt chromium (Co-Cr) alloy was used for the pin type test piece. The multi-directional sliding test was performed in bovine serum at 37 ° C. The maximum load is 213N, and the test is performed up to 1 million times (1 × 10 6 times) under the conditions of a sliding distance of 30 mm and a sliding speed of 1 Hz. It was evaluated with. The result is shown in FIG.

(摩耗試験2)
試料1d、1jおよび1kの条件で作成した試料(股関節用ライナー)と、人工骨頭とを人工的に摺動させて、人体内での使用状態を再現した環境で摩耗試験を行った。各試料の製造方法は上述の試料1d、1jおよび1kの通りであった。
摩耗試験には、股関節が回転揺動しながら摺動する状態を模擬できる摩耗試験装置(MTS社製)を用いた。図7は、摩耗試験装置100の概略側面図であり、体液類似液を溜める容器102が、回転モータ106に傾斜状態(例えば45°)で固定される。容器102の上方には、股関節用ライナー10を固定するホルダー104が配置されている。容器102の内部には、先端に骨頭を固定した骨頭固定軸108が配置されていて、骨頭22を股関節用ライナー10の摺動面16にはめ合わせた状態で、骨頭22に上方向に荷重Fを負荷することができる。
(Abrasion test 2)
A wear test was performed in an environment in which the sample (hip liner) prepared under the conditions of Samples 1d, 1j, and 1k and the artificial bone head were artificially slid to reproduce the usage state in the human body. The manufacturing method of each sample was as the above-mentioned samples 1d, 1j, and 1k.
In the wear test, a wear test apparatus (manufactured by MTS) that can simulate the state in which the hip joint slides while rotating and swinging was used. FIG. 7 is a schematic side view of the wear test apparatus 100, and a container 102 for storing a body fluid-like liquid is fixed to the rotary motor 106 in an inclined state (for example, 45 °). A holder 104 for fixing the hip joint liner 10 is disposed above the container 102. Inside the container 102, a head fixing shaft 108 having a head fixed to the tip is disposed, and a load F is applied to the head 22 in an upward direction with the head 22 fitted to the sliding surface 16 of the hip joint liner 10. Can be loaded.

摩耗試験では、生体内を模擬した状態での股関節用ライナー10の耐摩耗性を評価するために、試験中は、股関節用ライナー10および骨頭22を0.1%のアジ化ナトリウムと20mMのエチレンジアミン四酢酸三ナトリウムを含む25%牛血清110中に浸漬した。骨頭22には、市販のCo−Cr合金製の直径26mmのものを用い、毎秒1回の歩行周期に183kgfと280kgfの2つのピークを持つDouble Peak Paulの歩行条件により歩行状態を模擬した。1000万回(10×10回)まで試験を行い、各材料による股関節用ライナーの経時的な摩耗量をその重量変化で評価した。その結果を図8に示す。
なお、図8のグラフでは、摩耗量がマイナスになっている場合がある。これは、股関節用ライナーの高分子膜30及び基材12が水分を吸収したことにより、重量が増加したためである。本実施例では、摩耗量がマイナスになった場合(すなわち重量が増加した場合)には、摩耗量がゼロであったと見なすものとする。
In the wear test, in order to evaluate the wear resistance of the hip joint liner 10 in a state simulating the living body, during the test, the hip joint liner 10 and the bone head 22 were subjected to 0.1% sodium azide and 20 mM ethylenediamine. It was immersed in 25% bovine serum 110 containing trisodium tetraacetate. The bone head 22 was made of a commercially available Co—Cr alloy with a diameter of 26 mm, and the walking state was simulated by a double peak pawl walking condition having two peaks of 183 kgf and 280 kgf in one walking cycle per second. The test was conducted up to 10 million times (10 × 10 7 times), and the amount of wear of the hip joint liner with each material over time was evaluated by its weight change. The result is shown in FIG.
In the graph of FIG. 8, the amount of wear may be negative. This is because the polymer film 30 of the hip joint liner and the base material 12 absorbed moisture, and thus the weight increased. In this embodiment, when the wear amount becomes negative (that is, when the weight increases), it is assumed that the wear amount is zero.

図6及び以下に、摩耗試験1、2の結果を検討する。
摺動部材(ライナー10)の再置換時期は、摩耗量1mgであると考えられる。また、1.0×10回が約1年と見積もられる。
ビタミンEを含まないCLPEから形成された試料1kは、約0.2×10回で摩耗量1mgに達した。つまり、試料1kの条件で製造したライナー10を用いた人工関節では、比較的早期に再置換が必要になる可能性がある。
ビタミンEを含まないCLPEから形成され、高分子膜30を設けた試料1jは、約0.7×10回で摩耗量1mgに達した。つまり、試料1jの条件で製造したライナー10を用いた人工関節においても、再置換が必要になる可能性がある。
そして、ビタミンEを含むCLPEから形成され、高分子膜30を設けた試料1fは、約1×10回でも、摩耗量1mgに達しなかった。つまり、試料1fの条件で製造したライナー10を用いた人工関節では、長期にわたり再置換を不要にできる可能性がある。
The results of wear tests 1 and 2 are examined in FIG.
It is considered that the replacement time of the sliding member (liner 10) is 1 mg of wear. In addition, 1.0 × 10 6 times is estimated to be about one year.
Sample 1k formed from CLPE containing no vitamin E reached an abrasion amount of 1 mg after about 0.2 × 10 6 times. That is, in the artificial joint using the liner 10 manufactured under the condition of the sample 1k, there is a possibility that re-replacement may be required relatively early.
The sample 1j formed of CLPE not containing vitamin E and provided with the polymer film 30 reached the wear amount of 1 mg after about 0.7 × 10 6 times. That is, even in an artificial joint using the liner 10 manufactured under the conditions of the sample 1j, it may be necessary to perform replacement again.
The sample 1f formed of CLPE containing vitamin E and provided with the polymer film 30 did not reach the wear amount of 1 mg even about 1 × 10 6 times. That is, in the artificial joint using the liner 10 manufactured under the conditions of the sample 1f, there is a possibility that the replacement may be unnecessary for a long time.

(酸化実験)
試料1d、1jおよび1kの試料を用いて、2種類の酸化実験を行った。
第1の酸化実験では、酸化誘導時間を調べた。これは、酸化が起こりやすい条件下(酸化雰囲気で加熱する)において、酸化が始まるまでの時間を測定するものである。
ASTM D3895規格を参考に、示差走査熱量測定(DSC)により、各材料が酸化反応に至るまでの時間を測定し、抗酸化性能を評価した。測定は、窒素甲で200℃まで速やかに昇温した後、酸素ガスに切り替え、切り替えた時間から酸化による発熱ピークの立ち上がりまでの時間を酸化誘導時間(OIT)とした。測定結果を図9Aに示す。
基材12にビタミンEを含んでいない試料1k、1jは、試験開始から10秒程度で酸化反応が始まった。一方、基材にビタミンEを含む試料1dは、試験開始から8分以上経過して、酸化反応が始まった。ビタミンEを含むことにより、酸化が始まるまでの時間を約50倍に延ばすことができた。
(Oxidation experiment)
Two types of oxidation experiments were performed using samples 1d, 1j, and 1k.
In the first oxidation experiment, the oxidation induction time was examined. This measures the time until oxidation starts under conditions where oxidation is likely to occur (heating in an oxidizing atmosphere).
With reference to the ASTM D3895 standard, the time required for each material to undergo an oxidation reaction was measured by differential scanning calorimetry (DSC) to evaluate the antioxidant performance. In the measurement, the temperature was quickly raised to 200 ° C. with nitrogen, and then switched to oxygen gas, and the time from the switching time to the rise of the exothermic peak due to oxidation was defined as the oxidation induction time (OIT). The measurement results are shown in FIG. 9A.
In the samples 1k and 1j in which the substrate 12 did not contain vitamin E, the oxidation reaction started in about 10 seconds from the start of the test. On the other hand, in the sample 1d containing vitamin E as a base material, the oxidation reaction started after 8 minutes or more from the start of the test. By including vitamin E, it was possible to extend the time until the oxidation began by about 50 times.

第2の酸化実験では、酸化度測定を行った。具体的には、加速実験により酸化させた試料1d、1jおよび1kについて、酸化の程度(酸化度)を測定した。
ASTM F2003規格を参考に、試験片を大気中、80℃で、3週間保管することで、加速的に酸化反応を起こさせた。加速試験後の各試験片について、ASTM F2102規格を参考に、透過型顕微フーリエ赤外分光(FT−IR)分析を用い、測定を行なった。測定には、パーキンエルマー社製顕微FT−IR分析装置(Spectrum BX)を用い、分解能4cm−1、積算回数100回、波数800〜4000cm−1にて透過法により測定した。得られたFT−IRスペクトルから、PEの主鎖-CH-に帰属されるピ-ク(1360cm−1付近)と、酸化によって生じるC=Oに帰属されるピーク(1680〜1750cm−1付近)の面積を求め、それらの比から相対的な酸化度(C=Oピ-ク面積/-CH-ピーク面積)を算出した。測定結果を図9Bに示す。
In the second oxidation experiment, the degree of oxidation was measured. Specifically, the degree of oxidation (oxidation degree) was measured for samples 1d, 1j, and 1k oxidized by an acceleration experiment.
By referring to the ASTM F2003 standard, the test piece was stored in the atmosphere at 80 ° C. for 3 weeks to accelerate the oxidation reaction. About each test piece after an acceleration test, it measured using the transmission micro Fourier infrared spectroscopy (FT-IR) analysis with reference to ASTM F2102 specification. For the measurement, using a Perkin Elmer microscopic FT-IR spectrometer (Spectrum BX), resolution 4 cm -1, integration 100 times, was measured by the transmission method at a wave number 800~4000cm -1. From the resulting FT-IR spectrum, main chain -CH 2 of PE - peak attributable to - click the (1360 cm -1 vicinity), near the C = O peak attributed (1680~1750cm -1 caused by oxidation ) And the relative degree of oxidation (C = O peak area / -CH 2 -peak area) was calculated from the ratio. The measurement results are shown in FIG. 9B.

基材12にビタミンEを含んでいない試料1k、1jは、酸化度2〜2.3であった。一方、基材にビタミンEを含む試料1dは、酸化度は0.05以下であった。ビタミンEを含むことにより、酸化度を約1/40に抑制することができた。   Samples 1k and 1j in which the substrate 12 did not contain vitamin E had an oxidation degree of 2 to 2.3. On the other hand, the sample 1d containing vitamin E as a base material had an oxidation degree of 0.05 or less. By including vitamin E, the degree of oxidation could be suppressed to about 1/40.

2つの酸化実験より、基材12にビタミンEを含むことにより、極めて優れた抗酸化性を有する基材12が得られることがわかった。   From the two oxidation experiments, it was found that the substrate 12 having extremely excellent antioxidant property can be obtained by containing vitamin E in the substrate 12.

(親水性(水に対する接触角)の測定)
本願の摺動部材(ライナー10)の物性を調べるために、図2に示すような股関節用ライナー10の試料1m〜1rを準備した。各試料の共通する製造条件は以下の通りである。
[工程1]UHMWPE粉末とビタミンEの液体とを混合して混合粉末を調製した。ビタミンEの含有量は、UHMWPEに対して0.1重量%であった。混合粉末を金型で圧縮成型して、ビタミンE含有UHMWPE製の基材12を成形した。得られた圧縮成型体に100kGyのガンマ線を照射して、PEを架橋反応させることにより、ビタミンE含有CLPE製の基材12を得た。
[工程2]基材12を洗浄液に浸漬して、撹拌しながら所定温度で12時間だけ洗浄した。
[工程3]洗浄後、基材12をベンゾフェノン(光重合開始剤)のアセトン溶液(濃度10mg/mL)に30秒間浸漬した後、直ちに引き上げて、基材12の表面の溶媒を除去した。基材12を、MPC水溶液(濃度0.5mol/L、水溶液温度60℃)に浸漬した状態で、基材12の摺動面16に強度5.0mW/cmの紫外線(波長300〜400nm)を90分照射して、摺動面16の表面とグラフト結合した高分子膜(MPCポリマー膜)30を形成した。
(Measurement of hydrophilicity (contact angle with water))
In order to investigate the physical properties of the sliding member (liner 10) of the present application, samples 1m to 1r of the hip joint liner 10 as shown in FIG. 2 were prepared. The common manufacturing conditions for each sample are as follows.
[Step 1] A mixed powder was prepared by mixing UHMWPE powder and vitamin E liquid. The content of vitamin E was 0.1% by weight with respect to UHMWPE. The mixed powder was compression molded with a mold to form a base material 12 made of UHMWPE containing vitamin E. The obtained compression-molded body was irradiated with 100 kGy of gamma rays to cause a crosslinking reaction of PE, thereby obtaining a substrate 12 made of CLPE containing vitamin E.
[Step 2] The substrate 12 was immersed in a cleaning solution and washed for 12 hours at a predetermined temperature while stirring.
[Step 3] After washing, the substrate 12 was immersed in an acetone solution (concentration 10 mg / mL) of benzophenone (photopolymerization initiator) for 30 seconds, and then immediately pulled up to remove the solvent on the surface of the substrate 12. In a state where the substrate 12 is immersed in an MPC aqueous solution (concentration 0.5 mol / L, aqueous solution temperature 60 ° C.), ultraviolet light (wavelength 300 to 400 nm) having an intensity of 5.0 mW / cm 2 on the sliding surface 16 of the substrate 12. Was irradiated for 90 minutes to form a polymer film (MPC polymer film) 30 grafted to the surface of the sliding surface 16.

上記の工程2において、試料ごとに異なる条件を以下に記載する。
(試料1m)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度を室温とし、洗浄時間12時間で洗浄を行った。
(試料1n)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度40℃、洗浄時間12時間で洗浄を行った。
(試料1o)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度50℃、洗浄時間12時間で洗浄を行った。
(試料1p)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度60℃、洗浄時間12時間で洗浄を行った。
(試料1q)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度70℃、洗浄時間12時間で洗浄を行った。
(試料1r)工程2において、洗浄液として、濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液を使用し、洗浄温度80℃、洗浄時間12時間で洗浄を行った。
In step 2 described above, conditions different for each sample are described below.
(Sample 1m) In Step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as the cleaning liquid, the cleaning temperature was set to room temperature, and the cleaning was performed for 12 hours.
(Sample 1n) In Step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 40 ° C. and a cleaning time of 12 hours.
(Sample 1o) In Step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 50 ° C. and a cleaning time of 12 hours.
(Sample 1p) In Step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 60 ° C. and a cleaning time of 12 hours.
(Sample 1q) In Step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning liquid, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 70 ° C. and a cleaning time of 12 hours.
(Sample 1r) In step 2, a Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight was used as a cleaning solution, and cleaning was performed at a cleaning temperature of 80 ° C. and a cleaning time of 12 hours.

試料1m、1n、1o、1p、1q及び1rに設けた高分子膜30について、水に対する接触角(静的接触角)を調べた。その結果を図8に示す。
室温で洗浄した試料1mは接触角が40°を越えていた。洗浄温度40℃〜80℃で洗浄した試料1n、1o、1p、1q及び1rは接触角が40°以下であった。特に、洗浄温度70℃〜80℃で洗浄した試料1q及び1rの接触角は有意に低い値を示した。
With respect to the polymer films 30 provided on the samples 1m, 1n, 1o, 1p, 1q and 1r, the contact angle with water (static contact angle) was examined. The result is shown in FIG.
The sample 1m washed at room temperature had a contact angle exceeding 40 °. Samples 1n, 1o, 1p, 1q, and 1r washed at a washing temperature of 40 ° C. to 80 ° C. had a contact angle of 40 ° or less. In particular, the contact angles of samples 1q and 1r washed at a washing temperature of 70 ° C. to 80 ° C. showed significantly low values.

紫外線照射強度と摺動部材(ライナー10)の物性との関係を調べるために、図2に示すような股関節用ライナー10の試料2a〜2hを準備した。各試料の共通する製造条件は以下の通りである。
[工程1]UHMWPE粉末とビタミンEの液体とを混合して混合粉末を調製した。ビタミンEの含有量は、UHMWPEに対して0.1重量%であった。混合粉末を金型で圧縮成型して、ビタミンE含有UHMWPE製の基材12を成形した。得られた圧縮成型体に100kGyのガンマ線を照射して、PEを架橋反応させることにより、ビタミンE含有CLPE製の基材12を得た。
[工程2]基材12を洗浄液(濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液)に浸漬して、撹拌しながら12時間洗浄した。洗浄温度は70℃とした。
[工程3]洗浄後、基材12をベンゾフェノン(光重合開始剤)のアセトン溶液(濃度10mg/mL)に30秒間浸漬した後、直ちに引き上げて、基材12の表面の溶媒を除去した。基材12を、MPC水溶液(濃度0.5mol/L、水溶液温度60℃)に浸漬した状態で、基材12の摺動面16に所定強度の紫外線(波長300〜400nm)を90分照射して、摺動面16の表面とグラフト結合した高分子膜(MPCポリマー膜)30を形成した。
In order to examine the relationship between the ultraviolet irradiation intensity and the physical properties of the sliding member (liner 10), samples 2a to 2h of the hip joint liner 10 as shown in FIG. 2 were prepared. The common manufacturing conditions for each sample are as follows.
[Step 1] A mixed powder was prepared by mixing UHMWPE powder and vitamin E liquid. The content of vitamin E was 0.1% by weight with respect to UHMWPE. The mixed powder was compression molded with a mold to form a base material 12 made of UHMWPE containing vitamin E. The obtained compression-molded body was irradiated with 100 kGy of gamma rays to cause a crosslinking reaction of PE, thereby obtaining a substrate 12 made of CLPE containing vitamin E.
[Step 2] Substrate 12 was immersed in a cleaning liquid (Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight) and washed for 12 hours while stirring. The washing temperature was 70 ° C.
[Step 3] After washing, the substrate 12 was immersed in an acetone solution (concentration 10 mg / mL) of benzophenone (photopolymerization initiator) for 30 seconds, and then immediately pulled up to remove the solvent on the surface of the substrate 12. In a state where the substrate 12 is immersed in an MPC aqueous solution (concentration 0.5 mol / L, aqueous solution temperature 60 ° C.), the sliding surface 16 of the substrate 12 is irradiated with ultraviolet rays (wavelength 300 to 400 nm) having a predetermined intensity for 90 minutes. Thus, a polymer film (MPC polymer film) 30 grafted to the surface of the sliding surface 16 was formed.

上記の工程3において照射した紫外線の強度は以下のとおりであった。   The intensity of the ultraviolet rays irradiated in the above step 3 was as follows.

(親水性(水に対する接触角)の測定)
試料2a〜2hに設けた高分子膜30について、水に対する接触角(静的接触角)を調べた。測定条件等は実施例2と同様とした。測定結果を図11に示す。
紫外線未照射の試料2aは接触角が40°を越えていた。一方、紫外線を照射した全ての試料(試料2b〜2h)で、接触角が40°以下であった。高分子膜30の接触角40°以下であるということは、高分子膜30の欠陥が少ないことを示唆している。したがって、試料2b〜2hの全てにおいて、欠陥の少ない高分子膜30が形成できていることがわかった。
(Measurement of hydrophilicity (contact angle with water))
The contact angle (static contact angle) with respect to water was examined for the polymer film 30 provided on the samples 2a to 2h. The measurement conditions were the same as in Example 2. The measurement results are shown in FIG.
The sample 2a not irradiated with ultraviolet rays had a contact angle exceeding 40 °. On the other hand, the contact angle was 40 ° or less for all the samples irradiated with ultraviolet rays (samples 2b to 2h). The contact angle of the polymer film 30 being 40 ° or less suggests that the polymer film 30 has few defects. Therefore, it was found that the polymer film 30 with few defects was formed in all the samples 2b to 2h.

(リン酸指数)
本実施例では、高分子膜30の密度を規定する単位として「リン酸指数」を用いて高分子膜の密度を定量的に規定した。
ここで「リン酸指数」とは、FT−IR分析のスペクトルにおいて、メチレン基の吸収である1460cm−1のピーク強度Iメチレンに対するリン酸基の吸収である1080cm−1のピーク強度Iリン酸の強度比、つまりIリン酸/Iメチレンと定義する。
(Phosphate index)
In this example, the density of the polymer film was quantitatively defined using “phosphoric acid index” as a unit for defining the density of the polymer film 30.
Here, the "phosphoric acid index", in the spectrum of FT-IR analysis, a peak intensity I phosphate 1080 cm -1 is the absorption of the phosphate group to the peak intensity I methylene 1460 cm -1 is the absorption of the methylene group Intensity ratio, ie, defined as I phosphate / I methylene .

メチレン基を含む高分子材料(例えばPE)からなる基材12に、ホスホリルコリン基を有する高分子膜30を形成し、FT−IR測定を行うと、基材12に起因したメチレン基のピークと、高分子膜30に起因したリン酸基のピークとが観測される。このとき、基材12が一定であり且つ高分子膜30の膜厚が極度に変化しなければ(例えば1μm以内の膜厚差であれば)、それら2つのピーク強度から算出したリン酸指数は、基材12の単位面積あたりに存在するリン酸基の個数にほぼ比例する。   When a polymer film 30 having a phosphorylcholine group is formed on a base material 12 made of a polymer material (for example, PE) containing a methylene group and subjected to FT-IR measurement, a peak of the methylene group caused by the base material 12; A peak of a phosphate group due to the polymer film 30 is observed. At this time, if the substrate 12 is constant and the film thickness of the polymer film 30 does not change extremely (for example, if the film thickness difference is within 1 μm), the phosphoric acid index calculated from these two peak intensities is This is almost proportional to the number of phosphate groups present per unit area of the substrate 12.

特許文献4〜5には、リン酸指数とライナー10の耐久性についての実験結果が記載されている。具体的には、リン酸指数0.28以上のライナー10であれば、従来のライナーに比べて格段に耐久性が改善されており、加速実験からは、5年以上の耐久性を有するとの実験結果が得られた。さらに、リン酸指数0.45以上のライナー10では10年以上の耐久性を有するとの実験結果が得られた。これは、ある程度の高齢に達してから人工関節置換術を行った場合、生涯にわたって再置換を必要としない年数に相当するといえる。   Patent Documents 4 to 5 describe experimental results regarding the phosphoric acid index and the durability of the liner 10. Specifically, with the liner 10 having a phosphoric acid index of 0.28 or more, the durability is remarkably improved compared to the conventional liner, and it is said that the accelerated experiment has a durability of 5 years or more. Experimental results were obtained. Furthermore, an experimental result was obtained that the liner 10 having a phosphoric acid index of 0.45 or more has a durability of 10 years or more. This can be said to correspond to the number of years in which re-replacement is not necessary over a lifetime when artificial joint replacement is performed after reaching some age.

本実施例では、試料2a〜2hの高分子膜30についてリン酸指数を求めた。FT−IR測定には、日本分光株式会社製FT−IR装置FT/IR−6300 type Aを用い、分解能4cm−1、積算回数64回とした。次いで、スペクトルマネージャ(日本分光株式会社製)を用いて、得られたスペクトルからリン酸基とメチレン基とを定量し、リン酸指数を算出した。各試料のリン酸指数を図12に示す。
紫外線未照射の試料2aはリン酸指数が0.28未満であった。一方、紫外線を照射した全ての試料(試料2b〜2h)で、リン酸指数が0.45以上であった。したがって、試料2b〜2hの全てにおいて、優れた耐久性(例えば10年以上)を有することがわかった。
In this example, the phosphoric acid index was determined for the polymer films 30 of the samples 2a to 2h. For the FT-IR measurement, an FT-IR apparatus FT / IR-6300 type A manufactured by JASCO Corporation was used, and the resolution was 4 cm −1 and the number of integrations was 64 times. Subsequently, the phosphoric acid group and the methylene group were quantified from the obtained spectrum using a spectrum manager (manufactured by JASCO Corporation), and the phosphoric acid index was calculated. The phosphate index of each sample is shown in FIG.
Sample 2a not irradiated with ultraviolet rays had a phosphoric acid index of less than 0.28. On the other hand, the phosphoric acid index was 0.45 or more in all samples (samples 2b to 2h) irradiated with ultraviolet rays. Therefore, it was found that all the samples 2b to 2h have excellent durability (for example, 10 years or more).

(膜厚測定)
試料2a〜2hの断面のTEMから高分子膜30の膜厚を求めた。各試料をエポキシ樹脂に包埋し、四塩化ルテニウム染色した後、ウルトラミクロトームを用いて超薄切片を切り出して試料片とした。試料片を、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JEM−1010型)を用いて加速電圧100 kVで観察した。得られたTEM像から、切断面における高分子膜30の膜厚を10点測定し、その算術平均値を算出した。各試料の平均膜厚を図13に示す。
(Film thickness measurement)
The film thickness of the polymer film 30 was determined from the TEM of the cross sections of the samples 2a to 2h. Each sample was embedded in an epoxy resin and stained with ruthenium tetrachloride, and then an ultrathin section was cut out using an ultramicrotome to obtain a sample piece. The sample piece was observed at an acceleration voltage of 100 kV using a transmission electron microscope (JEM-1010 type manufactured by JEOL Ltd.). From the obtained TEM image, the film thickness of the polymer film 30 on the cut surface was measured at 10 points, and the arithmetic average value was calculated. The average film thickness of each sample is shown in FIG.

紫外線未照射の試料2aは高分子膜30が形成されていなかった。一方、紫外線を照射した全ての試料(試料2b〜2h)で、平均膜厚100nm以上の高分子膜30が形成されていた。   The polymer film 30 was not formed on the sample 2a not irradiated with ultraviolet rays. On the other hand, the polymer film 30 having an average film thickness of 100 nm or more was formed in all the samples irradiated with ultraviolet rays (samples 2b to 2h).

(電子顕微鏡観察)
試料2b、2c、2e、2fの断面をTEMで観察した。測定条件等は実施例3と同様とした。各試料のTEM像を図14〜図15に示す。
紫外線強度1.5mW/cmの試料2b、3.5mW/cmの試料2c及び7.5mW/cmの試料2eは、欠陥のない高分子膜30が形成された。一方、紫外線強度10.0mW/cmの試料2fでは、高分子膜30と基材の間に僅かに亀裂、隙間40が形成された。このことから、より耐久性の高いライナー10を得るためには、紫外線の強度を10.0mW/cm未満にするのが好ましいことがわかった。
(Electron microscope observation)
The cross sections of the samples 2b, 2c, 2e, and 2f were observed with a TEM. The measurement conditions were the same as in Example 3. TEM images of each sample are shown in FIGS.
UV intensity 1.5 mW / cm 2 of the sample 2b, 3.5 mW / cm 2 of the sample 2e of the specimen 2c and 7.5 mW / cm 2, the polymeric film 30 having no defects are formed. On the other hand, in the sample 2f having an ultraviolet intensity of 10.0 mW / cm 2 , a slight crack and a gap 40 were formed between the polymer film 30 and the base material. From this, it was found that in order to obtain a more durable liner 10, it is preferable to set the intensity of ultraviolet light to less than 10.0 mW / cm 2 .

(X線光電子分光分析)
試料2a〜2hについて、高分子膜30のリン原子及び窒素原子の原子濃度を、XPS分析を用いて測定した。測定条件等は実施例4と同様とした。測定結果を図16に示す。
(X-ray photoelectron spectroscopy)
For Samples 2a to 2h, the atomic concentrations of phosphorus atoms and nitrogen atoms in the polymer film 30 were measured using XPS analysis. The measurement conditions were the same as in Example 4. The measurement results are shown in FIG.

紫外線未照射の試料2aは、高分子膜30のリン原子濃度は0atom%、窒素原子濃度は0atom%であった。また、紫外線強度1.5mW/cmの試料2bは、高分子膜30のリン原子濃度は2.9atom%、窒素原子濃度は3.1atom%であった。紫外線強度3.5mW/cm 以上の試料2c〜2hでは、リン原子濃度は4.2atom%以上、窒素原子濃度は3.9atom%以上と高い値を示した。 In the sample 2a not irradiated with ultraviolet rays, the phosphorus atom concentration of the polymer film 30 was 0 atom%, and the nitrogen atom concentration was 0 atom%. In Sample 2b having an ultraviolet intensity of 1.5 mW / cm 2 , the phosphorus atom concentration of the polymer film 30 was 2.9 atom%, and the nitrogen atom concentration was 3.1 atom%. Samples 2c to 2h having an ultraviolet intensity of 3.5 mW / cm 2 or higher showed high values of phosphorus atom concentration of 4.2 atom% or higher and nitrogen atom concentration of 3.9 atom% or higher.

紫外線照射時間と摺動部材(ライナー10)の物性との関係を調べるために、図2に示すような股関節用ライナー10の試料3a〜3iを準備した。各試料の共通する製造条件は以下の通りである。
[工程1]UHMWPE粉末とビタミンEの液体とを混合して混合粉末を調製した。ビタミンEの含有量は、UHMWPEに対して0.1重量%であった。混合粉末を金型で圧縮成型して、ビタミンE含有UHMWPE製の基材12を成形した。得られた圧縮成型体に100kGyのガンマ線を照射して、PEを架橋反応させることにより、ビタミンE含有CLPE製の基材12を得た。
[工程2]基材12を洗浄液(濃度1.0重量%のTween20(登録商標)水溶液)に浸漬して、撹拌しながら12時間洗浄した。洗浄温度は70℃とした。
[工程3]洗浄後、基材12をベンゾフェノン(光重合開始剤)のアセトン溶液(濃度10mg/mL)に30秒間浸漬した後、直ちに引き上げて、基材12の表面の溶媒を除去した。基材12を、MPC水溶液(濃度0.5mol/L、水溶液温度60℃)に浸漬した状態で、基材12の摺動面16に強度5.0mW/cmの紫外線(波長300〜400nm)を所定時間だけ照射して、摺動面16の表面とグラフト結合した高分子膜(MPCポリマー膜)30を形成した。
In order to examine the relationship between the ultraviolet irradiation time and the physical properties of the sliding member (liner 10), samples 3a to 3i of the hip joint liner 10 as shown in FIG. 2 were prepared. The common manufacturing conditions for each sample are as follows.
[Step 1] A mixed powder was prepared by mixing UHMWPE powder and vitamin E liquid. The content of vitamin E was 0.1% by weight with respect to UHMWPE. The mixed powder was compression molded with a mold to form a base material 12 made of UHMWPE containing vitamin E. The obtained compression-molded body was irradiated with 100 kGy of gamma rays to cause a crosslinking reaction of PE, thereby obtaining a substrate 12 made of CLPE containing vitamin E.
[Step 2] Substrate 12 was immersed in a cleaning liquid (Tween 20 (registered trademark) aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight) and washed for 12 hours while stirring. The washing temperature was 70 ° C.
[Step 3] After washing, the substrate 12 was immersed in an acetone solution (concentration 10 mg / mL) of benzophenone (photopolymerization initiator) for 30 seconds, and then immediately pulled up to remove the solvent on the surface of the substrate 12. In a state where the substrate 12 is immersed in an MPC aqueous solution (concentration 0.5 mol / L, aqueous solution temperature 60 ° C.), ultraviolet light (wavelength 300 to 400 nm) having an intensity of 5.0 mW / cm 2 on the sliding surface 16 of the substrate 12. Was polymerized for a predetermined time to form a polymer film (MPC polymer film) 30 grafted to the surface of the sliding surface 16.

上記の工程3において紫外線の照射時間は以下のとおりであった。   In the above step 3, the irradiation time of ultraviolet rays was as follows.

(親水性(水に対する接触角)の測定)
試料3a〜3iに設けた高分子膜30について、水に対する接触角(静的接触角)を調べた。測定条件等は実施例2と同様とした。測定結果を図17に示す。
試料3a(紫外線未照射)〜試料3c(照射時間15分)は、接触角が40°を越えていた。一方、試料3d(照射時間23分)〜3i(照射時間180分)は、接触角が40°以下であった。したがって、試料3d〜3iの全てにおいて、欠陥の少ない高分子膜30が形成できていることがわかった。
(Measurement of hydrophilicity (contact angle with water))
With respect to the polymer film 30 provided on the samples 3a to 3i, the contact angle with water (static contact angle) was examined. The measurement conditions were the same as in Example 2. The measurement results are shown in FIG.
Sample 3a (unirradiated with ultraviolet rays) to sample 3c (irradiation time 15 minutes) had a contact angle exceeding 40 °. On the other hand, samples 3d (irradiation time: 23 minutes) to 3i (irradiation time: 180 minutes) had a contact angle of 40 ° or less. Therefore, it was found that the polymer film 30 with few defects was formed in all the samples 3d to 3i.

(リン酸指数)
試料3a〜3iの高分子膜30についてリン酸指数を求めた。測定条件等は実施例10と同様とした。各試料のリン酸指数を図18に示す。
試料3a(紫外線未照射)〜試料3b(照射時間11分)は、リン酸指数が0.28未満であった。試料3c(照射時間15分)は、リン酸指数が0.28以上、0.45未満であった。そして、試料3d(照射時間23分)〜3i(照射時間180分)は、リン酸指数が0.45以上であった。
したがって、試料3cは高い耐久性(例えば5年以上)を有し、試料3d〜3iは優れた耐久性(例えば10年以上)を有することがわかった。
(Phosphate index)
The phosphoric acid index was calculated | required about the polymer film 30 of sample 3a-3i. The measurement conditions were the same as in Example 10. The phosphate index of each sample is shown in FIG.
Sample 3a (non-irradiated with ultraviolet rays) to sample 3b (irradiation time 11 minutes) had a phosphoric acid index of less than 0.28. Sample 3c (irradiation time 15 minutes) had a phosphoric acid index of 0.28 or more and less than 0.45. Samples 3d (irradiation time: 23 minutes) to 3i (irradiation time: 180 minutes) had a phosphoric acid index of 0.45 or more.
Therefore, it was found that the sample 3c has high durability (for example, 5 years or more), and the samples 3d to 3i have excellent durability (for example, 10 years or more).

(膜厚測定)
試料3a〜3iの断面のTEM像から高分子膜30の膜厚を求めた。測定条件等は実施例11と同様とした。各試料の平均膜厚を図19に示す。
(Film thickness measurement)
The film thickness of the polymer film 30 was determined from the TEM images of the cross sections of the samples 3a to 3i. The measurement conditions were the same as in Example 11. The average film thickness of each sample is shown in FIG.

紫外線未照射の試料3aは高分子膜30が形成されていなかった。試料3b〜3dでは、膜厚100nm以下であり、また高分子膜30の穴(未被覆領域UC)が観察された。なお、図19では、エラーバーの下端が膜厚0nmに達していることから、未被覆領域が存在することがわわかる。試料3e(照射時間45分)〜3f(照射時間60分)は、膜厚100nm以下であるが、連続した高分子膜30が形成されていた。そして、試料3g(照射時間90分)〜3i(照射時間180分)は、膜厚100nm以上で、かつ連続した高分子膜30が形成されていた。   The polymer film 30 was not formed on the sample 3a not irradiated with ultraviolet rays. In Samples 3b to 3d, the film thickness was 100 nm or less, and a hole (uncoated region UC) of the polymer film 30 was observed. In FIG. 19, since the lower end of the error bar has reached a film thickness of 0 nm, it can be seen that there is an uncovered region. Samples 3e (irradiation time 45 minutes) to 3f (irradiation time 60 minutes) had a film thickness of 100 nm or less, but a continuous polymer film 30 was formed. In samples 3g (irradiation time 90 minutes) to 3i (irradiation time 180 minutes), a continuous polymer film 30 having a film thickness of 100 nm or more was formed.

(電子顕微鏡観察)
試料3d、3eの断面をTEMで観察した。測定条件等は実施例3と同様とした。各試料のTEM像を図20に示す。
紫外線の照射時間23分の試料3dは、連続した高分子膜30が形成されず、未被覆領域UC(高分子膜30の穴)が残っていた。一方、照射時間45分の試料3eは、欠陥のない高分子膜30が形成されていた。
(Electron microscope observation)
The cross sections of Samples 3d and 3e were observed with TEM. The measurement conditions were the same as in Example 3. A TEM image of each sample is shown in FIG.
In the sample 3d having an ultraviolet irradiation time of 23 minutes, the continuous polymer film 30 was not formed, and the uncoated region UC (hole of the polymer film 30) remained. On the other hand, in the sample 3e with an irradiation time of 45 minutes, the polymer film 30 having no defect was formed.

(X線光電子分光分析)
試料3b〜3iについて、高分子膜30のリン原子及び窒素原子の原子濃度を、XPS分析を用いて測定した。測定条件等は実施例4と同様とした。測定結果を図21に示す。
(X-ray photoelectron spectroscopy)
For Samples 3b to 3i, the atomic concentrations of phosphorus atoms and nitrogen atoms in the polymer film 30 were measured using XPS analysis. The measurement conditions were the same as in Example 4. The measurement results are shown in FIG.

未被覆領域を含む試料3b〜3d(照射時間11分〜23分)では、高分子膜30のリン原子濃度は3.7atom%以下、窒素原子濃度は2.5atom%以下であった。
照射時間45分〜180分の試料3e〜3iでは、リン原子濃度4atom%以上、窒素原子濃度4atom%以上であった。
In Samples 3b to 3d (irradiation time 11 minutes to 23 minutes) including the uncovered region, the phosphorus atom concentration of the polymer film 30 was 3.7 atom% or less, and the nitrogen atom concentration was 2.5 atom% or less.
In samples 3e to 3i with irradiation times of 45 minutes to 180 minutes, the phosphorus atom concentration was 4 atom% or more and the nitrogen atom concentration was 4 atom% or more.

(紫外線の総エネルギー)
試料1d、2b、2c、2e、2f、3d,3eについて、紫外線の総エネルギーとTEM像の結果とを表3にまとめた。TEM観察の結果について、高分子膜30に隙間、穴が確認されなかった場合は「○」とした。
(Total energy of ultraviolet rays)
Table 3 shows the total energy of ultraviolet rays and the results of TEM images for the samples 1d, 2b, 2c, 2e, 2f, 3d, and 3e. As a result of the TEM observation, when no gap or hole was confirmed in the polymer film 30, it was indicated as “◯”.

試料3d(総エネルギー6900mJ/cm)では、連続した高分子膜30が形成されなかった。
試料1d(総エネルギー27000mJ/cm)、試料2b(総エネルギー8100mJ/cm)、試料2c(総エネルギー18900mJ/cm)、試料2e(総エネルギー40500mJ/cm)、試料3e(総エネルギー13500mJ/cm)では、連続した高分子膜30が形成された。
一方、試料2f(総エネルギー54000mJ/cm)では、高分子膜30と基材の間に僅かに亀裂、隙間40が形成された。
これらの結果から、照射した紫外線の総エネルギーが6900mJ/cmより大きく、54000mJ/cm未満の範囲では、欠陥の少ない高分子膜が形成できることがわかった。特に、総エネルギーが8100mJ/cm以上40500mJ/cm以下であれば、実質的に欠陥のない高分子膜を形成できることがわかった。
In the sample 3d (total energy 6900 mJ / cm 2 ), the continuous polymer film 30 was not formed.
Sample 1d (total energy 27000 mJ / cm 2 ), sample 2b (total energy 8100 mJ / cm 2 ), sample 2c (total energy 18900 mJ / cm 2 ), sample 2e (total energy 40500 mJ / cm 2 ), sample 3e (total energy 13500 mJ) / Cm 2 ), a continuous polymer film 30 was formed.
On the other hand, in sample 2f (total energy 54000 mJ / cm 2 ), slight cracks and gaps 40 were formed between the polymer film 30 and the substrate.
These results, the total energy of the irradiated ultraviolet rays is greater than 6900mJ / cm 2, in the range of less than 54000mJ / cm 2, was found to be formed is small polymer film defects. In particular, it was found that a polymer film having substantially no defects can be formed if the total energy is 8100 mJ / cm 2 or more and 40500 mJ / cm 2 or less.

本発明に係る摺動部材(ライナー10)によれば、ライナー10の摺動面16に形成された高分子膜30は、水に対する接触角が40°以下であるので、高分子膜30に穴などの欠陥が少ないことがわかる。よって、高分子膜30の欠陥に起因するライナー10の局所摩耗が起こりにくく、耐用年数の長いライナー10を得ることができる。   According to the sliding member (liner 10) according to the present invention, the polymer film 30 formed on the sliding surface 16 of the liner 10 has a contact angle with water of 40 ° or less. It can be seen that there are few defects such as. Therefore, local wear of the liner 10 due to defects in the polymer film 30 hardly occurs, and the liner 10 having a long service life can be obtained.

また、本発明に係る摺動部材(ライナー10)の製造方法では、高分子膜30の形成前に、前記基材12の表面の少なくとも一部(摺動面16)を洗浄液により洗浄する工程を含むことにより、穴や隙間などの欠陥の少ない高分子膜30を摺動面16に形成することができる。よって、高分子膜30の欠陥に起因するライナー10の局所摩耗が起こりにくく、耐用年数の長いライナー10を得ることができる。   Moreover, in the manufacturing method of the sliding member (liner 10) according to the present invention, a step of cleaning at least a part (sliding surface 16) of the surface of the substrate 12 with a cleaning liquid before the formation of the polymer film 30 is performed. By including, the polymer film 30 with few defects such as holes and gaps can be formed on the sliding surface 16. Therefore, local wear of the liner 10 due to defects in the polymer film 30 hardly occurs, and the liner 10 having a long service life can be obtained.

本発明に係る摺動部材及び本発明の製造方法で得られる摺動部材は、いずれも耐用年数が長いので、この摺動部材を用いて人工関節を構成することにより、再置換が不要な人工関節、又は再置換の回数を低減できる人工関節を製造することができる。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
摺動部材を製造する方法であって、
ラジカル捕捉剤を含有する高分子材料から成る基材を成形する工程と、
前記基材の表面の少なくとも一部を、洗浄液により洗浄する工程と、
洗浄後に前記表面の少なくとも一部に、ホスホリルコリン基を有する高分子鎖をグラフト結合によって固定することにより、前記表面の少なくとも一部に高分子膜を形成する工程と、を含み、
前記高分子膜を形成する工程は、前記表面の少なくとも一部に、前記ホスホリルコリン基を有する重合性モノマーを接触させた状態で強度0.5mW/cm 以上の紫外線を照射することを含む摺動部材の製造方法。
(態様2)
照射する前記紫外線が強度3.5W/cm 以上10.0mW/cm 未満であることを特徴とする態様1に記載の製造方法。
(態様3)
前記紫外線を45分〜180分照射することを含む態様1又は2に記載の製造方法。
(態様4)
照射した前記紫外線の総エネルギーが6900mJ/cm より大きく54000mJ/cm 未満であることを特徴とする態様1〜3のいずれか1つに記載の製造方法。
(態様5)
前記高分子膜を形成する工程が、前記紫外線の照射より前に、前記表面の少なくとも一部に光重合開始剤を塗布することをさらに含み、
前記光重合開始剤が前記紫外線の照射により励起されることを特徴とする態様1〜4のいずれか1つに記載の製造方法。
(態様6)
前記洗浄液が、界面活性剤を含有する水溶液であることを特徴とする態様1〜5のいずれか1つに記載の製造方法。
(態様7)
前記洗浄工程において、前記摺動面は、40℃〜80℃で6時間以上洗浄されることを特徴とする態様1〜6のいずれか1つに記載の製造方法。
(態様8)
前記ラジカル捕捉剤が、フェノール性水酸基又はトコトリエノール基を有することを特徴とする態様1〜7のいずれか1つに記載の製造方法。
(態様9)
前記ラジカル捕捉剤が、ビタミンEまたはヒンダードアミン系化合物であることを特徴とする態様8に記載の製造方法。
(態様10)
前記製造方法が、前記基材を成形する工程の前に、前記ラジカル捕捉材を含有する高分子材料を調製する工程をさらに含み、
前記高分子材料を調製する工程が、前記高分子材料の粉末と前記ラジカル捕捉剤とを混合する過程と、得られた混合粉末を圧縮成型して前記ラジカル捕捉材を含有する高分子材料を得る過程と、を含むことを特徴とする態様1〜9のいずれか1つに記載の製造方法。
(態様11)
前記製造方法が、洗浄する工程の前に、前記高分子材料に高エネルギー線を照射して前記高分子材料を架橋させる工程をさらに含むことを特徴とする態様1〜10のいずれか1つに記載の摺動部材の製造方法。
Since the sliding member according to the present invention and the sliding member obtained by the manufacturing method of the present invention both have a long service life, an artificial joint that uses this sliding member to form an artificial joint does not require replacement. A joint or an artificial joint that can reduce the number of revisions can be manufactured.
The disclosure of the present specification may include the following aspects.
(Aspect 1)
A method of manufacturing a sliding member,
Molding a substrate made of a polymer material containing a radical scavenger;
Cleaning at least part of the surface of the substrate with a cleaning liquid;
Forming a polymer film on at least a part of the surface by fixing a polymer chain having a phosphorylcholine group to at least a part of the surface by a graft bond after washing,
The step of forming the polymer film includes sliding that includes irradiating at least part of the surface with ultraviolet light having an intensity of 0.5 mW / cm 2 or more in a state where the polymerizable monomer having the phosphorylcholine group is in contact with the surface. Manufacturing method of member.
(Aspect 2)
The manufacturing method according to aspect 1, wherein the ultraviolet rays to be irradiated have an intensity of 3.5 W / cm 2 or more and less than 10.0 mW / cm 2 .
(Aspect 3)
The manufacturing method of the aspect 1 or 2 including irradiating the said ultraviolet-ray for 45 minutes-180 minutes.
(Aspect 4)
The process according to any one of aspects 1 to 3, wherein the total energy of the irradiated the ultraviolet ray is greater than 54000mJ / cm 2 than 6900mJ / cm 2.
(Aspect 5)
The step of forming the polymer film further includes applying a photopolymerization initiator to at least a part of the surface before the ultraviolet irradiation.
The production method according to any one of aspects 1 to 4, wherein the photopolymerization initiator is excited by irradiation with the ultraviolet light.
(Aspect 6)
The manufacturing method according to any one of aspects 1 to 5, wherein the cleaning liquid is an aqueous solution containing a surfactant.
(Aspect 7)
In the cleaning step, the sliding surface is cleaned at 40 ° C. to 80 ° C. for 6 hours or more, The manufacturing method according to any one of aspects 1 to 6, characterized in that:
(Aspect 8)
The said radical scavenger has a phenolic hydroxyl group or a tocotrienol group, The manufacturing method as described in any one of the aspects 1-7 characterized by the above-mentioned.
(Aspect 9)
9. The production method according to aspect 8, wherein the radical scavenger is vitamin E or a hindered amine compound.
(Aspect 10)
The manufacturing method further includes a step of preparing a polymer material containing the radical scavenger before the step of forming the base material,
The step of preparing the polymer material includes a step of mixing the polymer material powder and the radical scavenger, and compression molding the obtained mixed powder to obtain a polymer material containing the radical scavenger. The manufacturing method as described in any one of the aspects 1-9 characterized by including a process.
(Aspect 11)
In any one of the aspects 1 to 10, the manufacturing method further includes a step of irradiating the polymer material with a high energy ray to crosslink the polymer material before the cleaning step. The manufacturing method of the sliding member of description.

本発明は、実施の形態に記載された人工股関節に限らず、人工脊椎、人工肩関節、人工膝関節、人工肘関節、人工足関節及び人工指関節などの様々な人工関節に応用することができ、耐用年数が格段に向上した人工関節を提供することができる。   The present invention is not limited to the artificial hip joint described in the embodiment, but can be applied to various artificial joints such as an artificial spine, an artificial shoulder joint, an artificial knee joint, an artificial elbow joint, an artificial foot joint, and an artificial finger joint. In addition, it is possible to provide an artificial joint with a significantly improved service life.

1 人工股関節、 10 ライナー、 12 基材、 16 摺動面、 20 大腿骨ステム、 22 骨頭、 30 高分子膜、 40空隙、 UC 未被覆領域   1 artificial hip joint, 10 liner, 12 base material, 16 sliding surface, 20 femoral stem, 22 femoral head, 30 polymer membrane, 40 void, UC uncoated region

Claims (9)

摺動部材を製造する方法であって、
ラジカル捕捉剤を含有する高分子材料から成る基材を成形する工程と、
前記基材の表面の少なくとも一部を、洗浄液により洗浄する工程と、
洗浄後に前記表面の少なくとも一部に、ホスホリルコリン基を有する高分子鎖をグラフト結合によって固定することにより、前記表面の少なくとも一部に高分子膜を形成する工程と、を含み、
前記洗浄工程において、前記表面の少なくとも一部は、40℃〜80℃で6時間以上洗浄され、
前記洗浄液は、非イオン性界面活性剤を含有する水溶液であり、
前記高分子膜を形成する工程は、前記表面の少なくとも一部に、前記ホスホリルコリン基を有する重合性モノマーを接触させた状態で強度0.5mW/cm以上の紫外線を照射することを含む摺動部材の製造方法。
A method of manufacturing a sliding member ,
Molding a substrate made of a polymer material containing a radical scavenger;
Cleaning at least part of the surface of the substrate with a cleaning liquid;
Forming a polymer film on at least a part of the surface by fixing a polymer chain having a phosphorylcholine group to at least a part of the surface by a graft bond after washing,
In the washing step, at least a part of the surface is washed at 40 ° C. to 80 ° C. for 6 hours or more,
The cleaning liquid is an aqueous solution containing a nonionic surfactant,
The step of forming the polymer film includes sliding that includes irradiating at least part of the surface with ultraviolet light having an intensity of 0.5 mW / cm 2 or more in a state where the polymerizable monomer having the phosphorylcholine group is in contact with the surface. Manufacturing method of member.
照射する前記紫外線が強度3.5W/cm以上10.0mW/cm未満であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the ultraviolet ray to be irradiated has an intensity of 3.5 W / cm 2 or more and less than 10.0 mW / cm 2 . 前記紫外線を45分〜180分照射することを含む請求項1又は2に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 or 2 including irradiating the said ultraviolet-ray for 45 minutes-180 minutes. 照射した前記紫外線の総エネルギーが6900mJ/cmより大きく54000mJ/cm未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。 The process according to any one of claims 1 to 3, the total energy of the irradiated the ultraviolet ray is equal to or is greater than 54000mJ / cm 2 than 6900mJ / cm 2. 前記高分子膜を形成する工程が、前記紫外線の照射より前に、前記表面の少なくとも一部に光重合開始剤を塗布することをさらに含み、
前記光重合開始剤が前記紫外線の照射により励起されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
The step of forming the polymer film further includes applying a photopolymerization initiator to at least a part of the surface before the ultraviolet irradiation.
The production method according to claim 1, wherein the photopolymerization initiator is excited by irradiation with the ultraviolet rays.
前記ラジカル捕捉剤が、フェノール性水酸基又はトコトリエノール基を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の製造方法。 The said radical scavenger has a phenolic hydroxyl group or a tocotrienol group, The manufacturing method of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記ラジカル捕捉剤が、ビタミンEまたはヒンダードアミン系化合物であることを特徴とする請求項に記載の製造方法。 The method according to claim 6 , wherein the radical scavenger is vitamin E or a hindered amine compound. 前記製造方法が、前記基材を成形する工程の前に、前記ラジカル捕捉材を含有する高分子材料を調製する工程をさらに含み、
前記高分子材料を調製する工程が、前記高分子材料の粉末と前記ラジカル捕捉剤とを混合する過程と、得られた混合粉末を圧縮成型して前記ラジカル捕捉材を含有する高分子材料を得る過程と、を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の製造方法。
The manufacturing method further includes a step of preparing a polymer material containing the radical scavenger before the step of forming the base material,
The step of preparing the polymer material includes a step of mixing the polymer material powder and the radical scavenger, and compression molding the obtained mixed powder to obtain a polymer material containing the radical scavenger. the process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises the steps, a.
前記製造方法が、洗浄する工程の前に、前記高分子材料に高エネルギー線を照射して前記高分子材料を架橋させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の摺動部材の製造方法。 The manufacturing method, before the step of washing, any one of claim 1 to 8, further comprising the step of crosslinking the polymeric material by irradiation with high-energy radiation to said polymeric material The manufacturing method of the sliding member as described in any one of.
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