JP4149098B2

JP4149098B2 - Process for producing water-swellable medical polymer gel and water-swellable medical polymer gel

Info

Publication number: JP4149098B2
Application number: JP25880899A
Authority: JP
Inventors: 明士藤田
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2019-09-13
Also published as: JP2001081237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水膨潤性医療用高分子ゲルの製造法及び該製造法により製造される水膨潤性医療用高分子ゲルに関する。本発明の製造法によれば、これまで困難であったポリイオンコンプレックスゲルの組成を精密に制御できるため、生成したポリイオンコンプレックスゲルの膨潤度、生分解性、抗血栓性などの性能を自由自在に設計することができ、型中で硬化させることによって容易にポリイオンコンプレックスゲルの成型品を得ることが可能である。このように、本発明は水膨潤性がある医療用高分子ゲルの製造法として好適であり、さらに成形、加工が可能であるため、得られた高分子ゲルはとくに医療用として好適であることは勿論、従来適用が難しかった用途への応用も可能である。
【０００２】
【従来の技術】
アニオン性ポリマーとカチオン性ポリマーの混合により形成されるポリイオンコンプレックス（以下、ＰＥＣと略称する）ゲルは、化学的共有結合を利用した高分子架橋とは異なり、イオン性基を有する高分子間のクーロン力による架橋であるため毒性の高い架橋剤を必要としない。この特徴は医療用高分子ゲルの製造手段としては理想的である。また、ＰＥＣ架橋体は、透水性、イオン選択透過性、抗血液凝固性などの特性を有し、医療分野において、透析膜、コンタクトレンズ、止血剤・接着剤・シーラント、薬剤放出デバイスを構成する材料、細胞および酵素を固定化する担体マトリクスなどに使用され、その重要性はますます高まっている。
【０００３】
そのため、各用途に最適な性状、組成を実現できるＰＥＣゲルの製造法が望まれているが、通常の条件ではアニオン性ポリマーとカチオン性ポリマーを混合すると瞬時にＰＥＣが生成し、生成したＰＥＣは一般的な溶媒には不溶となるため、目的とする性状への成形・加工が困難であることがＰＥＣゲルを各種用途へ展開するにあたって最大の問題点となっている。
【０００４】
この難点を克服するため、これまで多くのＰＥＣゲル製造法が提案されている。例えば、特開昭５０−１２３１７９号公報及び特開昭５０−８８７９号公報に、高分子電解質の希薄溶液中に対して、それとは反対電荷を有する高分子電解質の溶液を滴下して生成した不定形のＰＥＣゲルの沈殿を利用する方法が開示されている。しかしながら、ＰＥＣは一般的な溶媒に不溶であるため、こうして調製された不定形のＰＥＣゲルを例えば膜などの形態に成形するには、特殊な三成分系溶媒に溶解させる必要がある（例えば、高分子学会高分子実験学編集委員会編、機能性高分子、共立出版、５５６〜５５７頁、菊池ら、日本化学会誌、１９８５年、１４６５頁）。そのため、それぞれ個別のＰＥＣについて最適な三成分系溶媒の組成を検討しなくてはならず、これが必ずしも発見できるとは限らない。また、三成分系溶媒は毒性の強い物質を含むこともあり、生成した膜の洗浄工程に多大な労力を必要とするという問題も指摘されている。
【０００５】
また、ＰＥＣを製造する別の方法として、特開平３−２３４７７０公報に、界面に生成するポリイオンコンプレックス架橋体を利用する界面形成法が開示されている。しかしながら、この方法ではきわめて薄い膜状のＰＥＣゲルしか製造することができず、ＰＥＣゲルの組成を制御することも非常に難しい。したがって、上述したような方法では医療用途に適したＰＥＣゲルの成型品を製造することは困難である。
【０００６】
一方、このような三成分系溶媒を用いないＰＥＣの可溶化溶媒も提案されている。例えば、特開昭５５−１６１８０２号公報、特開昭５５−１６１８０３号公報、特開昭５５−１６１８０４号公報、特開昭５５−１６１８０５号公報などには、アンモニア水溶液などが特定のアニオン性ポリマーとカルボキシメチル化キトサンから生成するＰＥＣゲルの可溶化溶媒として有効であることが記載されている。しかしながら、この方法は、アニオン性ポリマーとカルボキシメチル化キトサンを混合し、不定形のＰＥＣゲルを沈殿させる方法であるので、ＰＥＣゲルの組成を自由に設計することは難しい。また、成形する際に溶解したＰＥＣゲルの溶液をある程度乾燥する必要があるため、形状はフィルム状、繊維状のものに限定されてしまう。
【０００７】
さらに、特開平１−１５６３４１号公報に、ギ酸水溶液に直接カルボキシメチル化セルロースとキトサンを混合溶解して、その後溶媒を除去することによってＰＥＣゲルを製造する方法も提案されている。しかし、この方法はカルボキシメチル化セルロースとキトサンの組み合わせに限定されること、ギ酸水溶液を使用することによる毒性の問題が不可避であること、溶媒除去を前提としているため得られるＰＥＣゲルは従来の界面形成法と同様、乾燥された膜、又はフィルム状のものに限定されるという問題点がある。
【０００８】
このようにＰＥＣゲルは非常に幅広い利用分野を潜在的に有しているにも関わらず、ゲル組成の制御、製膜や精密な形状を有するものへの成形などの操作が難しく、分子構造や組成など自由な設計は困難である。とくに精密な形状を有するＰＥＣを従来法により製造することは不可能であり、ＰＥＣゲルの医療用途への適用が制限されていた。
【０００９】
以上のような難点を克服するため、近年においても任意に成形・加工が可能なＰＥＣゲルを製造する方法が検討され続けている。その例として、特開平８−１０４７２０号公報に、マトリックス重合法と呼ばれる制御可能なＰＥＣゲルの製造法が開示されている。この方法によれば、型により成形されたＰＥＣゲルを得ることは可能であるが、生成したＰＥＣゲルにはしばしば毒性の高いモノマーが残留していることがあり、このような残留モノマーを除去するための煩雑な工程が必要とされる。したがって、この方法でもＰＥＣを用いる架橋方法の利点を十分に生かし切れた方法であるとは言い難い。
【００１０】
一方、ジャーナルオブアプライドポリマーサイエンス、第５０巻、２０２１頁、１９９３年（Ｊ.Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，５０，２０２１（１９９３））に、型による成形が可能なＰＥＣゲルの製造法が開示されている。これは、アニオン性ポリマーとカチオン性ポリマーを高い塩濃度の溶媒中で加熱して均一に溶解し、冷却、洗浄することにより、均一な組成のＰＥＣゲルを得る方法である。しかしながら、この方法は、ごく一部のアニオン性多糖類とキトサン（カチオン性ポリマー）の組み合わせにのみ有効であること、熱により分解が促進されるポリマーへの適用は困難であること、さらに生成したＰＥＣゲルに含まれる多量の塩の除去が必要であることなどが問題であり、用途に応じたアニオン性ポリマーとカチオン性ポリマーの組み合わせを選択することが難しく、後処理工程も煩雑となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、これまでに提案されている従来技術では、ＰＥＣゲルの組成を精密に制御してＰＥＣゲルの特性を設計すること、並びに目的に応じて成形・加工して精密な形状（例えば、繊維状、フィルム状、シート状、塊状など）にすることは困難であり、これらを可能とするＰＥＣゲルの製造法が待望されていた。したがって本発明の目的は、ＰＥＣゲルの組成を精密に制御することができ、目的に応じて成形・加工して精密な形状にすることのできるＰＥＣゲルの製造法及び組成が均一な水膨潤性ＰＥＣゲルの成形・加工品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討し、刺激によりイオン性基を生成することのできる機能団を二つ以上有する水溶性ポリマーとそれらの対イオン基を二つ以上有する水溶性ポリマーを混合して混合液を調製し、この混合液を直接基材へコーティングしたり、精密な鋳型への導入、繊維化、フィルム・シート化、マイクロビーズ化、塊状化など適当な形状へ成形・加工した後、刺激によりイオン性基の生成を誘起してＰＥＣゲルを形成させることにより上記目的が達成できることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明は、刺激によりイオン性基を生成することのできる機能団を二つ以上有する水溶性ポリマーおよびそれらの対イオン基を二つ以上有する水溶性ポリマーを混合して目的の形状に成形もしくは加工した後、刺激によりイオン性基の生成を誘起してポリイオンコンプレックスを形成させることを特徴とする水膨潤性医療用高分子ゲルの製造法である。本発明のもう一つの発明は、この製造法により得られる水膨潤性医療用高分子ゲルである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明において、刺激により生成するイオン性基とは、刺激により生成するアニオン性基又はカチオン性基であり、本発明における水溶性ポリマーは、このようなイオン性基を生成することのできる機能団を少なくとも二つ以上有する必要がある。刺激によってアニオン性基を生成することのできる機能団を有する水溶性ポリマー（以下、このような水溶性ポリマーをアニオン性ポリマー前駆体と略称する）は、カチオン性の水溶性ポリマーとクーロン力によるイオン結合を殆ど形成しないため、均一な混合物（以下、未架橋ＰＥ混合物と略称する）を容易に製造することができる。逆に刺激によってカチオン性基を生成することのできる機能団を少なくとも二つ以上有する水溶性ポリマー（以下、カチオン性ポリマー前駆体と略称する）もアニオン性の水溶性ポリマーとクーロン力によるイオン結合を殆ど形成しないため、未架橋ＰＥ混合物を容易に製造することができる。
【００１５】
未架橋ＰＥ混合物は、溶媒を含むか又は含まない状態で目的の形状に成形・加工される。未架橋ＰＥ混合物中のアニオン性ポリマー前駆体又はカチオン性ポリマー前駆体は、刺激を与えることでイオン性基を生成することができるため、未架橋ＰＥ混合物は容易にＰＥＣを形成して各種の溶媒に対して不溶性の成形された高分子ゲルとすることができる。この成形されたＰＥＣゲルを構成するアニオン性ポリマー及びカチオン性ポリマーは水溶性であるため、得られたＰＥＣゲルは水膨潤性となる。
【００１６】
本発明における刺激とは、前述したアニオン性ポリマー前駆体又はカチオン性ポリマー前駆体に対してそれぞれアニオン性基、カチオン性基の生成を促す物理的、化学的な刺激であり、化学物質、光、熱、超音波などを例示することができる。なかでも、化学物質又は光は本発明の効果の発現が著しく好ましい。化学物質と光を組み合わせて使用してもよい。
【００１７】
刺激として化学物質を用いる場合は、未架橋ＰＥ混合物に含まれる化学物質が機能団へ触媒的に作用してイオン基を生成させることもできるし、機能団に対して化学的に結合することによりイオン基を生成させることもできる。また、そのままでは刺激として不活性である化学物質を未架橋ＰＥ混合物に予め添加しておき、光又は熱などを与えることで不活性な化学物質を刺激として作用できる活性な状態へと変化させ、上記機能団に作用させることによってイオン性基を生成させることもできる。さらに、刺激としては不活性な化学物質である触媒およびその基質を未架橋ＰＥ混合物に予め添加しておく方法も行い得る。このとき刺激として活性な化学物質（触媒反応の生成物）へ基質が徐々に変化して上記機能団に作用するが、必要に応じて光又は熱を与えて触媒反応を加速してもよい。このような刺激を作用させるのと同時に、冷却又は加熱を行うことによってイオン性基の生成を制御することができる。
【００１８】
このような刺激として用いられる化学物質は、成形・加工された未架橋ＰＥ混合物に直接混合させるか、又は含浸させることで浸透させる。刺激として不活性な状態の化学物質は、予め未架橋ＰＥ混合物に含有させて成形・加工することができるし、成形・加工された未架橋ＰＥ混合物に含浸させることもできる。この場合、光又は熱を第一の刺激として作用させることにより、刺激として不活性な化学物質を活性な状態へ変化させてイオン性基を生成することができる。
【００１９】
刺激に使用される光とは紫外光および可視光を指しており、これらが直接的にイオン性基を生成できる機能団に作用することによって機能団が変化し、イオン性基が生成してもよい。光を刺激として作用させるのと同時に、冷却又は加熱を行うことによってイオン性基の生成を制御することもできる。以上のような刺激の態様が考えられ、目的に応じて適宜選択することができる。これらの刺激は、刺激によりイオン基を生成できる機能団の特性に応じて最適なものが選ばれる。
【００２０】
アニオン性ポリマー前駆体に含有され、刺激によりアニオン性基を生成する機能団とは、カルボキシル基、硫酸基、スルホン酸基、燐酸基、ホスホン酸基などのアニオン性基がカチオン性基とクーロン的な結合を行わないように改変されているものであって、このような機能団としては、刺激によってアニオン性基を生成できるもの（以下、改変アニオン性基と略称することがある）であればとくに限定されるものではない。アニオン性ポリマー前駆体に含有される二つ以上の改変アニオン性基は必ずしも同じ種類である必要はない。カルボキシル基はアニオン性基として一般的であり、また比較的容易にカチオン性基とイオン的な結合をしないように改変できるので好ましいアニオン性基である。
【００２１】
カルボキシル基の改変は保護基によりノニオン性もしくはカチオン性に変換することによってなされる。カルボキシル基を改変する具体的な方法としては、例えばメチルエステル、エチルエステル、ベンジルエステル、シリルエステル、チオエステル、オキサゾール、オキサゾリン、オルソエステルなどのグリーンおよびウッツ著、プロテクティブグループインオーガニックシンセシス、第２版、ジョンワイリーアンドサンズ、１９９１年（ＴｈｅｏｄｒａＷ．Ｇｒｅｅｎ，ＰｅｔｅｒＧ．Ｍ．Ｗｕｔｓ，ＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＧｒｏｕｐｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＳｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＳｅｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ，ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９９１）に記載されている置換エステル型などのカルボキシル基の保護基を利用する方法があげられる。このとき同時に記載されている酸、アルカリ触媒、水素添加触媒、水素などの脱保護条件を刺激として用いることでカルボキシル基の生成を実現することができる。
【００２２】
この中でとくに好ましい保護基はエステル型保護基であり、上述した脱保護条件を刺激とし、さらに場合に応じて熱を加えることでカルボキシル基を生成することができる。また、バイオオーガニックアンドメディカルケミストリーレターズ、第７巻、１２４３頁、１９９７年（Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，７，１２４３（１９９７））などに記載のＣａｇｅｄＡｃｉｄを改変アニオン性基として用い、刺激として光を照射して直接カルボキシル基の生成を行うことも可能である。さらに、カルボキシル基は特開平４−２１８５６１号公報などに開示されているようなビニルエーテル型保護基によっても容易にアニオン性を失って改変され、改変されたアニオン性基は、酸触媒、熱又はその両方を刺激として与えることでアニオン性基を生成する。カルボキシル基を生成させることのできる機能団としては以上のような例を示すことができるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２３】
アニオン性ポリマー前駆体は、上述の概念によって規定されたような改変アニオン性基を含有する水溶性のポリマーであればとくに限定されるものではない。このようなアニオン性基、とくにカルボキシル基の改変は既に存在しているアニオン性ポリマーのアニオン性基に対して上述した方法で行えばよいが、この場合、アニオン性ポリマーの全アニオン性基のうち１０ｍｏｌ％以上が改変されているのが好ましい。さらに好ましくは５０ｍｏｌ％以上である。
【００２４】
アニオン性ポリマー前駆体として利用できるアニオン性ポリマーとしては、天然高分子系ポリマー及び合成高分子系ポリマーをあげることができる。このうち、天然高分子系ポリマーとしては、例えば、アルギン酸ナトリウム、カゼイン、カラギーナン、キサンタンガム、ケラタン硫酸、ジェランガム、デルマタン硫酸、ヒアルロン酸、フコイダン、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ペクチン、ポルフィランなどの多糖類、核酸類およびこれらの生理学的に許容される人工的な誘導体などを例示することができる。通常はノニオン性である多糖類をカルボキシル化、硫酸化、燐酸化などを行った多糖類を使用することもでき、このような例としては、カルボキシメチル化セルロース、カルボキシメチル化デキストラン、デンプンリン酸エステル、デキストラン硫酸などをあげることができる。
【００２５】
また、天然高分子系ポリマーとしてポリアミノ酸を使用することもできる。ポリアミノ酸（タンパク質）としては、天然物由来の酸性タンパク質、例えばペプシン、リボヌクレアーゼＴ１や、コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチンなどをスクシニル化などの手法を用いてカルボキシル化した修飾タンパク質などを利用することができる。さらに、酸性アミノ酸であるグルタミン酸、アスパラギン酸を単独で重合したもの、もしくはこれらと他のアミノ酸との共重合体を公知の方法を用いて人工的に合成したものも使用することができる。単独重合体としてはα−ポリ−Ｌ−グルタミン酸、α−ポリ−Ｌ−アスパラギン酸、γ−ポリ−Ｌ−グルタミン酸などが例示される。
【００２６】
合成高分子系ポリマーとしては、各種のモノマーの組み合わせにより様々な機能を発現する高分子素材を製造することができるので、実質的に重付加反応又は重縮合反応により製造できる全ての合成高分子が含まれる。重付加反応により製造できるアニオン性ポリマーとしては、アニオン性モノマー単位として例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フタル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和酸類又はこれらの塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸又はこの塩、スチレンスルホン酸又はこの塩、ビニルホスホン酸又はこの塩などを単独で重合したものがあげられる。これらのアニオン性モノマー単位と他のモノマー単位とを任意の割合で共重合したものであってもよい。
【００２７】
重縮合反応により製造できるアニオン性ポリマーとしては、高分子学会高分子実験学編集委員会編、機能性高分子、共立出版、４１３〜４１５頁に記載されている高分子化合物を使用することができる。また、アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション・イン・イングリッシュ、第２９巻、１３８頁、１９９０年（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９，１３８（１９９０））などに記載されている末端官能基がアニオン性基である樹状高分子（デンドリマー）などもアニオン性ポリマーとして使用することができるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２８】
アニオン性ポリマー前駆体を調製する別の方法としては、改変アニオン性基を含有する変性剤を適当な官能基を有するポリマーに作用させて合成することもできる。改変アニオン性基を有する変性剤とは、例えばカルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基、アルデヒド基、ヒドロキシル基、α，β−不飽和カルボニル基などの特定のポリマーに共有結合させ得る官能基および改変アニオン性基を同一分子内に有するものであれば何でもよい。また、改変アニオン性基を含有するモノマー単位を合成し、これを単独で、又は他の共重合成分と付加重合又は縮重合してアニオン性ポリマー前駆体とすることもできる。
【００２９】
以上のような概念のもとで製造されたアニオン性ポリマー前駆体がカチオン性ポリマーと混合され、未架橋ＰＥ混合物が製造される。アニオン性ポリマー前駆体と混合されるカチオン性ポリマーにおいて、カチオン性基とは、アンモニウム基、即ち第一級、第二級、第三級アミノ基、グアニジノ基、アミジノ基などの無機酸塩又は有機酸塩、第四級アンモニウム基、スルホニウム基、オキソニウム基、およびホスホニウム基などを指し、カチオン性ポリマーとしては、実質的にこれらのカチオン基を少なくとも２つ以上含む高分子であれば何でもよい。カチオン性ポリマーに含有される二つ以上のカチオン性基は必ずしも同じ種類である必要はない。カチオン性ポリマーとして利用できるポリマーは、大きく分けて天然高分子系ポリマー、合成高分子系ポリマーであり、目的とする性能を発現できるように両者を混合して用いてもよい。
【００３０】
天然高分子系ポリマーとしては、カチオン性基を有する多糖類、例えば、部分脱アセチル化キチン、キトサン、部分マレイル化キトサン、部分スクシニル化キトサン、カルボキシメチル化キトサンなどのキチン、キトサン誘導体や、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル化などによりアミノ化された天然ではカチオン性ではない多糖類、例えばジエチルアミノエチル化デキストラン、ジエチルアミノエチル化セルロースなどがあげられる。天然高分子系ポリマーとしてポリアミノ酸も使用可能であり、ポリアミノ酸（タンパク質）としては天然物由来の塩基性タンパク質、例えばリボヌクレアーゼ、リゾチームや、コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチンなどをジアミン化合物によってアミノ化した修飾タンパク質などを利用することができる。また、塩基性アミノ酸および複素環式アミノ酸であるリジン、オルニチン、アルギニン、トリプトファン、ヒスチジンを単独で重合したもの、もしくはこれらと他のアミノ酸との共重合体を公知の方法を用いて人工的に合成したものを使用することもできる。単独重合体としてはα−ポリ−Ｌ−リジン、ε−ポリ−Ｌ−リジン、ポリ−Ｌ−オルニチン、ポリ−Ｌ−アルギニンなどが例示される。
【００３１】
カチオン性ポリマーとして利用できる合成高分子系ポリマーには、前述したような、実質的に重付加反応又は重縮合反応により製造できる全ての合成高分子が含まれる。重付加反応により製造できるカチオン性ポリマーとしては、カチオン性モノマー単位として例えば、Ｎ，Ｎ−アクリル酸ジメチルアミノエチルエステル、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルベンジルトリアルキルアンモニウム塩、Ｎ−アルキルビニルピリジニウム塩などのカチオン性モノマーを単独で重合したものか、又はこれらのカチオン性モノマー単位と他のモノマー単位とを任意の割合で共重合したものを使用することができる。さらに、例えばＮ−ビニルアセトアミドやＮ−ビニルホルムアミドを単独で重合するか、他のモノマー単位と共重合して得られたポリマーを加水分解しても、カチオン性モノマー単位としてビニルアミンを含有するカチオン性ポリマーを得ることができる。
【００３２】
重縮合反応により製造できるカチオン性ポリマーとしては、高分子学会高分子実験学編集委員会編、機能性高分子、共立出版、４０２〜４１３頁に記載されている高分子化合物を例示することができる。さらに、アジリジン誘導体の開環重合によって得られるポリエチレンイミン、アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション・イン・イングリッシュ、第２９巻、１３８頁、１９９０年（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９，１３８（１９９０））などに記載されている末端官能基がカチオン性基である樹状高分子（デンドリマー）などもカチオン性ポリマーとして例示されるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３３】
カチオン性ポリマー前駆体に含有され、刺激によりカチオン性基を生成する機能団とは、アンモニウム基（第一級、第二級、及び第三級アミノ基、グアニジノ基、アミジノ基などの無機酸塩又は有機酸塩、又は第四級アンモニウム基）、オキソニウム塩、スルホニウム塩などのカチオン性基がアニオン性基とクーロン的な結合を行わないように、ノニオン性又はアニオン性基へ改変されているものであって、刺激によってカチオン基を生成するものであればよく、とくに限定されるものではない（以下、刺激によってカチオン基を生成するものを改変カチオン性基と略称することがある）。カチオン性ポリマー前駆体に含有される二つ以上の改変カチオン性基は必ずしも同じ種類である必要はない。但し、アニオン性基とイオン結合を行わないように改変する容易さを考慮すると、カチオン性基としてアンモニウム基を利用するのが好ましい。
【００３４】
アンモニウム基のうち、第一級、第二級アミノ基の無機酸塩・有機酸塩を改変するには、例えば、グリーンおよびウッツ著、プロテクティブグループインオーガニックシンセシス、第２版、ジョンワイリーアンドサンズ、１９９１年（ＴｈｅｏｄｒａＷ．Ｇｒｅｅｎ，ＰｅｔｅｒＧ．Ｍ．Ｗｕｔｓ，ＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＧｒｏｕｐｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＳｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＳｅｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ，ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９９１）に記載されているアミノ保護基などを利用すればよい。保護された第一級、第二級アミノ基の脱保護すなわちカチオン性基の生成も同時に記載されている脱保護方法を実施することで達成される。また、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、２，３−ジメチルマレイン酸無水物などの環状ジカルボン酸無水物を用いて第一級、第二級アミノ基を一旦保護して、アニオン性ポリマーと混合して未架橋ＰＥ混合物とすることも可能である。これらは酸性溶液中で容易に脱保護され、これによってアニオン性基とイオン的結合を形成し得るアンモニウム基（第一級、第二級アミノ基の無機酸、有機酸塩）へと変換することができる。
【００３５】
アンモニウム基（第一級、第二級、第三級アミノ基、グアニジノ基、アミジノ基などの無機酸・有機酸塩）をアニオン性基とイオン結合を行わないように改変する方法として、中和したアンモニウム基を用いる方法がある。これは、第一級、第二級、第三級アミノ基、グアニジノ基、アミジノ基などの無機酸・有機酸塩を適当なアルカリ性物質で一旦中和した状態でアニオン性ポリマーと混合し、その後に無機酸、有機酸を混合溶液中で発生又は添加してアンモニウム基とし、ＰＥＣゲルを形成させるものである。この場合、カチオン性基を生成させる刺激は、ｐＨの低下である。
【００３６】
ｐＨを低下させる酸としては、例えば塩酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、ホウ酸、塩素酸、次亜塩素酸、リン酸、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウムなどの無機酸、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、アクリル酸などの飽和又は不飽和脂肪族カルボン酸類、メタクリル酸、ケイヒ酸、グルコン酸、ヒドロキシ酪酸、ピルビン酸、メトキシ酢酸などの置換飽和又は不飽和カルボン酸類、リンゴ酸、イタコン酸、酒石酸、シトラコン酸、シュウ酸、コハク酸などのジカルボン酸類などがあげられる。また、例えばＤ．Ｄ．ペリン、Ｂ．デンプシー著、辻啓一訳、「緩衝液の選択と応用−水素イオン・金属イオン」講談社サイエンティフィック、１９８１年、１２７〜１５５頁などに記載されている好ましくはｐＨが９以下の緩衝液を用いることもできる。これらの酸又は緩衝液を未架橋ＰＥ混合物にそのまま添加したり、含浸したり、混合液中で発生させるかなどの方法でｐＨを低下させる。
【００３７】
また、光を第一の刺激として酸を発生させることも可能で、例えばジャーナルオブフォトポリマーサイエンスアンドテクノロジー、第２巻、２７９頁、１９８９年（Ｊ．Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，２，２７９（１９８９）などに記載されているような光カチオン重合の開始剤や、前述したＣａｇｅｄＡｃｉｄなどをあげることができる。さらに、例えば、丸尾文治、田宮信雄監修「酵素ハンドブック」朝倉書店、１９８２年などに記載されているエステラーゼ、リパーゼ、プロテアーゼ、グルコースオキシダーゼなどの、生成物として酸を発生できる酵素を触媒として利用して、それぞれの酵素に最適な基質を添加することで酸を発生させることができる。以上のような刺激として用いる酸発生系が例示されるがこれに限定されるものではない。
【００３８】
カチオン性ポリマー前駆体は、上述の概念によって規定されるような改変カチオン性基を含有する水溶性ポリマーであればとくに限定されるものではない。このようなカチオン性基の改変は既に存在しているカチオン性ポリマーのカチオン性基に対して行ってもよいが、カチオン性ポリマーの全カチオン性基のうち１０ｍｏｌ％以上が改変されているのが好ましく、５０ｍｏｌ％以上がさらに好ましい。
【００３９】
カチオン性ポリマー前駆体として利用できるカチオン性ポリマーとしては、天然高分子系ポリマー及び合成高分子系ポリマーをあげることができる。このうち、
天然高分子系ポリマーとしては、カチオン性基を有する多糖類、例えば、部分脱アセチル化キチン、キトサン、部分マレイル化キトサン、部分スクシニル化キトサン、カルボキシメチル化キトサンなどのキチン、キトサン誘導体や、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル化などによりアミノ化された、天然ではカチオン性ではない多糖類、例えばジエチルアミノエチル化デキストラン、ジエチルアミノエチル化セルロースなどがあげられる。ポリアミノ酸を使用することもでき、ポリアミノ酸（タンパク質）としては天然物由来の塩基性タンパク質、例えばリボヌクレアーゼ、リゾチームや、コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチンなどをジアミン化合物によってアミノ化した修飾タンパク質などを利用することができる。また、塩基性アミノ酸および複素環式アミノ酸であるリジン、オルニチン、アルギニン、トリプトファン、ヒスチジンを単独で重合したもの、もしくはこれらと他のアミノ酸との共重合体を公知の方法を用いて人工的に合成したものを使用することができる。単独重合体としてはα−ポリ−Ｌ−リジン、ε−ポリ−Ｌ−リジン、ポリ−Ｌ−オルニチン、ポリ−Ｌ−アルギニンなどが例示される。
【００４０】
カチオン性ポリマー前駆体の原料として利用できる合成高分子系ポリマーには、実質的に重付加反応又は重縮合反応により製造できる全ての合成高分子が含まれる。重付加反応により製造できるカチオン性ポリマーとしては、カチオン性モノマー単位として例えば、Ｎ，Ｎ−アクリル酸ジメチルアミノエチルエステル、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルベンジルトリアルキルアンモニウム塩、Ｎ−アルキルビニルピリジニウム塩などのカチオン性モノマーを単独で重合したものか、又はこれらのカチオン性モノマー単位と他のモノマー単位と任意の割合で共重合したものを使用することができる。さらに、例えばＮ−ビニルアセトアミドやＮ−ビニルホルムアミドを単独で重合するか、他のモノマー単位と共重合して得られたポリマーを加水分解しても、カチオン性モノマー単位としてビニルアミンを含有するカチオン性ポリマーを得ることができる。
【００４１】
重縮合反応により製造できる高分子化合物としては、高分子学会高分子実験学編集委員会編、機能性高分子、共立出版、４０２〜４１３頁に記載されている構造のものが同時に記載されている方法により合成でき、カチオン性ポリマーとして使用することができる。さらに、アジリジン誘導体の開環重合によって得られるポリエチレンイミン、アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション・イン・イングリッシュ、第２９巻、１３８頁、１９９０年（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９，１３８（１９９０））などに記載されている末端官能基がカチオン性基である樹状高分子（デンドリマー）などもカチオン性ポリマーとして例示されるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４２】
カチオン性ポリマー前駆体を調製する別の方法としては、改変カチオン性基を含有する変性剤をポリマーの適当な官能基に作用させてカチオン性ポリマー前駆体を合成することもできる。改変カチオン性基を有する変性剤とは、例えばカルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基、アルデヒド基、ヒドロキシル基、α，β−不飽和カルボニル基などの特定のポリマーに共有結合させ得る官能基と改変カチオン性基を同一分子内に有するものであれば何でもよい。また、改変カチオン性基を含有する重合性モノマー単位を用い、単独又は他の共重合成分と付加重合又は縮重合してポリカチオン前駆体とすることもできる。
【００４３】
以上のような概念のもとで製造されたカチオン性ポリマー前駆体がアニオン性ポリマーと混合され、未架橋ＰＥ混合物が製造される。カチオン性ポリマー前駆体と混合されるアニオン性ポリマーにおいて、アニオン性基はカルボキシル基、硫酸基、スルホン酸基、燐酸基、ホスホン酸基などを指し、アニオン性ポリマーとしては、実質的にこれらのアニオン性基を少なくとも２つ以上含む高分子であれば何でもよい。アニオン性ポリマーに含有される二つ以上のアニオン性基は必ずしも同じ種類である必要はない。アニオン性ポリマーとして利用できるポリマーは大きく分けて天然高分子系ポリマー又は合成高分子系ポリマーであり、目的とする性能を発現できるように両者を混合して用いてもよい。
【００４４】
天然高分子系素材としては、例えば、アルギン酸ナトリウム、カゼイン、カラギーナン、キサンタンガム、ケラタン硫酸、ジェランガム、デルマタン硫酸、ヒアルロン酸、フコイダン、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ペクチン、ポルフィランなどの多糖類、核酸類およびこれらの生理学的に許容される人工的な誘導体などがあげられる。また、通常はノニオン性である多糖類をカルボキシル化、硫酸化、燐酸化などを行った多糖類を使用することもでき、このような例としては、カルボキシメチル化セルロース、カルボキシメチル化デキストラン、デンプンリン酸エステル、デキストラン硫酸などをあげることができる。
【００４５】
また、天然高分子系ポリマーとしてポリアミノ酸を使用することもできる。ポリアミノ酸（タンパク質）としては天然物由来の酸性タンパク質、例えばペプシン、リボヌクレアーゼＴ１や、コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチンなどをスクシニル化などの手法を用いてカルボキシル化した修飾タンパク質などが利用できる。また、酸性アミノ酸であるグルタミン酸、アスパラギン酸を単独で重合したもの、もしくはこれらと他のアミノ酸との共重合体を公知の方法を用いて人工的に合成したものを使用することができる。単独重合体としてはα−ポリ−Ｌ−グルタミン酸、α−ポリ−Ｌ−アスパラギン酸、γ−ポリ−Ｌ−グルタミン酸などが例示される。
【００４６】
合成高分子系ポリマーとしては、各種のモノマーの組み合わせにより様々な機能を発現する高分子素材を製造することができるので、実質的に重付加反応又は重縮合反応により製造できる全ての合成高分子が含まれる。重付加反応により製造できるアニオン性ポリマーとしては、アニオン性モノマー単位として例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フタル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和酸類又はこれらの塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸又はこの塩、スチレンスルホン酸又はこの塩、ビニルホスホン酸又はこの塩などを単独で重合したもの、又はこれらのアニオン性モノマー単位と他のモノマー単位とを任意の割合で共重合したものがあげられる。
【００４７】
重縮合系高分子としては、高分子学会高分子実験学編集委員会編、機能性高分子、共立出版、４１３〜４１５頁に記載されている構造のものが同時に記載されている方法により合成できる。また、アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション・イン・イングリッシュ、第２９巻、１３８頁、１９９０年（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９，１３８（１９９０））などに記載されている末端官能基がアニオン性基である樹状高分子（デンドリマー）などもアニオン性ポリマーとして使用することができるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４８】
改変アニオン性基、改変カチオン性基はそれぞれアニオン性ポリマー前駆体、カチオン性ポリマー前駆体に二つ以上、アニオン性基、カチオン性基もそれぞれアニオン性ポリマー、カチオン性ポリマーに二つ以上含まれている必要がある。これ以下の含有数であると未架橋ＰＥ混合物を成形・加工した後に刺激を付与しても成形されたＰＥＣゲルを製造することが困難となる。
【００４９】
以上に例示されたような態様のアニオン性ポリマー（又はその前駆体）、カチオン性ポリマー（又はその前駆体）の実質的に全てが本発明の水膨潤性のＰＥＣゲルの製造に使用できる。しかし、生体との親和性や安全性を考慮し、さらには生体内埋め込み材料として本発明の水膨潤性のＰＥＣゲルを用いる場合には、ＰＥＣゲルを構成する水溶性のアニオン性ポリマー（又はその前駆体）、カチオン性ポリマー（又はその前駆体）のうち少なくとも一方が多糖類、又はポリアミノ酸（タンパク質）又はそれらの誘導体よりなるものであるのが好ましい。
【００５０】
イオン性基を生成させる刺激のうち化学物質は、前述したように改変アニオン性基、改変カチオン性基の種類に応じて酸性物質、アルカリ性物質、水素添加触媒、水素などが用いられるが、中でも酸性物質は未架橋ＰＥ混合物に含まれるアニオン性ポリマー前駆体やカチオン性ポリマー前駆体への作用を制御しやすい点で特に好ましい。
【００５１】
カチオン性ポリマー前駆体とアニオン性ポリマー、又はアニオン性ポリマー前駆体とカチオン性ポリマーの混合は溶媒が存在していてもいなくてもよく目的に応じて自由に選択できる。但し、適当な溶媒に溶かした状態で混合するのが好ましい場合が多い。利用できる溶媒としては、例えば水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール等のアルコール系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、ヘキサンなどの炭化水素系溶媒、アセトン、トルエン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどであり、より好ましくは水、アルコール系溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドである。これらは目的に応じて混合して用いてもよい。カチオン性ポリマー（又はその前駆体）、アニオン性ポリマー（又はその前駆体）はこれらの溶媒に溶解されて混合されてもよいし、溶媒を添加せずに混合してその後に溶媒を添加して未架橋ＰＥ混合物の状態にしてもよく、目的に応じて選択し得る。
【００５２】
カチオン性ポリマー前駆体とアニオン性ポリマー、又はアニオン性ポリマー前駆体とカチオン性ポリマーの混合比は目的に応じて任意に設定できる。刺激を与えて形成したＰＥＣゲルは、力学的強度の観点から、イオン性基のモル比（アニオン性基（ｍｏｌ）／カチオン性基（ｍｏｌ））が０．０１〜１００の範囲となるように混合するのが好ましい。
【００５３】
このとき最終的に得られるＰＥＣゲルが目的の機能を発現するように複数以上のアニオン性ポリマー前駆体及び複数以上のカチオン性ポリマー前駆体を使用してもよいし、それぞれ複数以上のカチオン性ポリマー及び複数以上のアニオン性ポリマーと混合してもよい。本発明における未架橋ＰＥ混合物においては、ポリマーニュース、第１６巻、１０６頁、１９９１年（ＰｏｌｙｍｅｒＮｅｗｓ，１６，１０６（１９９１））に記載されるようなラダー構造、スクランブル構造のＰＥＣをほとんど形成しない状態となっている。従って、イオン結合が三次元化して架橋体を生成するようなことは少なくとも成形・加工の工程が終了するまではほとんど起こらない。その結果、不溶物などの生成を最低限度に抑えてＰＥＣゲルの成型品とすることが可能である。本発明によるアニオン性ポリマー前駆体、カチオン性ポリマー前駆体をそれぞれカチオン性ポリマー、アニオン性ポリマーと混合した時に不定形のＰＥＣゲル沈殿が生成する場合は、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、酢酸ナトリウムなどの無機、有機塩類を添加することにより容易にＰＥＣを破壊して、未架橋ＰＥ混合物を作製することができる。
【００５４】
未架橋ＰＥ混合物の成形又は加工とは、ＰＥＣを形成していない流動性のある状態の未架橋ＰＥ混合物を医用材料として利用できる形、例えば糸状、膜状、管状、粒状、不織布状、塊状などの特定の形を付与する工程を指している。この工程の後に、未架橋ＰＥ混合物に対して刺激を与えることによってその形状が保持されたＰＥＣゲルが得られる。例えば、紡糸口金から未架橋ＰＥ混合物を吐出して刺激を与えれば糸状のＰＥＣゲルとなり、精密な鋳型へ導入して刺激を与えることによって精密な形状をしたＰＥＣゲルを製造することが可能である。また、未架橋ＰＥ混合物を平板上に流延して刺激を与えれば、任意の厚みを持つ膜状のＰＥＣゲルを得ることができるし、適当な溶媒中でエマルジョン化した未架橋ＰＥ混合物に対して刺激を与えることで粒子状のＰＥＣゲルを得ることも可能である。さらに未架橋ＰＥ混合物を任意の容器中などに存在させて刺激を与えることで、塊状のＰＥＣゲルを製造できるし、発泡剤などを用いてスポンジ状にすることもできる。このような成形、加工の方法は目的に応じて任意に選択できこれらに限定されるものではない。
【００５５】
未架橋ＰＥ混合物の成形又は加工のもう一つの態様として、他の基材や部位に塗布、コーティング、含浸、付着又は埋没するなどを例示することができる。他の基材や部位とは、例えばガーゼ、編織布、不織布、綿状体、糸状体、フィルム、多孔性スポンジ、ゴム、プラスチック、金属、人工臓器、生体組織の表面、切断面、傷口などである。この場合、未架橋ＰＥ混合物は他の基材や部位に塗布、コーティング、含浸、付着、又は埋没した後、刺激により架橋を行い、硬化させてＰＥＣゲルを生成する。
【００５６】
溶媒に溶解して未架橋ＰＥ混合物を、前述したような形状に成形、加工した後、未架橋のまま脱溶媒を行って乾燥品とし、その後に刺激により架橋することも可能である。当然、溶媒を含んだまま架橋させることも可能であるし、これを乾燥させて脱溶媒することも可能である。さらに必要に応じて溶媒、例えば水に溶解されている未架橋ＰＥ混合物を成形・加工した後に刺激によってゲル化させて、他の溶媒、例えばアルコール系溶媒やアセトン中に浸漬して溶媒置換することもできるし、溶媒置換されたＰＥＣゲルを乾燥することもできる。
【００５７】
製造されたＰＥＣゲルは水膨潤性であり、次式で定義される膨潤度が０．１〜５０００であるものを指している。
膨潤度＝［Ｗｇ１（水膨潤ゲル）−Ｗｇ２（乾燥ゲル）］／Ｗｇ２（乾燥ゲル）
Ｗｇ２（乾燥ゲル）は乾燥したＰＥＣゲルの重量であり、Ｗｇ１（水膨潤ゲル）は乾燥ＰＥＣゲル又は溶媒を含むＰＥＣゲルを２４時間以上イオン交換水に浸漬した後の重量である。膨潤度がこの範囲を超えて高くなると、水膨潤ＰＥＣゲルの強度が低くなりすぎ目的を達せられないことがある。本発明の方法によって製造されるＰＥＣゲルは水膨潤性であるが、水を含む状態、水をほとんど含まない状態又は水を全く含まない状態で使用することができ、目的に応じて適宜選択される。以下、本発明を参考例、実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００５８】
【実施例】
実施例１
アルギン酸ナトリウム−α−ポリ−Ｌ−リジンＰＥＣゲルの製造
α−ポリ−Ｌ−リジン塩酸塩（ペプチド研究所製、分子量約８０００以上）６２ｍｇをイオン交換水２．６ｍＬに溶解し、１ＭのＮａＯＨ水溶液を０．４ｍＬ加えて中和することによってα−ポリ−Ｌ−リジン溶液を調製した。１．２ｍＬのα−ポリ−Ｌ−リジン水溶液を２．５ｍＬの２重量％アルギン酸ナトリウム（和光純薬製、３００〜４００ｃＰ）水溶液に加えて攪拌し、未架橋ＰＥ混合物を作製した。該未架橋ＰＥ混合物には沈殿などは認められなかった。この未架橋ＰＥ混合物を直径２．５ｃｍの円形ガラスビンに入れて脱泡し、上から０．５重量％酢酸水溶液をスプレーしてカチオン性基を生成させ、表面を硬化させた。その後ゆっくりと０．５重量％酢酸水溶液を１０ｍＬ加えて２時間静置して硬化させた。ＰＥＣゲルをガラスビンから取り外してイオン交換水１００ｍＬに２４時間浸漬して円筒形の半透明なＰＥＣゲルを得た。このＰＥＣゲルの膨潤度は９２．４であった。
【００５９】
実施例２
実施例１と同様にして調製したα−ポリ−Ｌ−リジン水溶液０．８および０．４ｍＬをそれぞれ２．５ｍＬの２重量％アルギン酸ナトリウム水溶液に加え攪拌した。この未架橋ＰＥ混合物を直径２．５ｃｍの円形ガラスビンに入れて脱泡し、上から０．５重量％酢酸水溶液をスプレーしてカチオン性基を生成させ、表面を硬化させた。その後ゆっくりと０．５重量％酢酸水溶液を１０ｍＬ加えて２時間静置して硬化させた。ＰＥＣゲルをガラスビンから取り外してイオン交換水１００ｍＬに２４時間浸漬して円筒形の半透明なＰＥＣゲルを得た。表１に実施例１の結果と合わせて組成と膨潤度について示した。この結果から、カチオン性ポリマーであるα−ポリ−Ｌ−リジンの混合量に応じて膨潤度を制御できることは明らかである。
【００６０】
【表１】

【００６１】
比較例１
ジャーナルオブアプライドポリマーサイエンス、第５０巻、２０２１頁、１９９３年に記載のＰＥＣヒドロゲル製造法によるアルギン酸−α−ポリ−Ｌ−リジンＰＥＣゲルの製造
α−ポリ−Ｌ−リジン塩酸塩２５ｍｇを１．２ｍＬの１０％ＮａＣｌ水溶液に溶解することによってα−ポリ−Ｌ−リジン溶液を調製した。また、５０ｍｇのアルギン酸ナトリウムを２．５ｍＬの１０％ＮａＣｌ水溶液に溶解してアルギン酸ナトリウム溶液を調製した。両溶液を７０℃に加熱して混合したところ、混合直後に沈殿が生成し、成形されたＰＥＣゲルを得ることができなかった。
【００６２】
実施例３
アルギン酸ナトリウム−ポリアリルアミンＰＥＣゲルの製造
２．５ｍＬの２重量％アルギン酸ナトリウム水溶液に１０重量％ポリアリルアミン水溶液（日東紡製ＰＡＡ−１０Ｌ−１０Ｃ、分子量約１０万）を１５０ｍｇ加えた。この混合溶液を直径２．５ｃｍの円形ガラスビンに入れて脱泡し、上から０．５重量％酢酸水溶液をスプレーして表面を硬化させた。その後ゆっくりと０．５重量％酢酸水溶液を１０ｍＬ加えて２時間静置して硬化させた。ＰＥＣゲルをガラスビンから取り外してイオン交換水１００ｍＬに２４時間浸漬して円筒形の白化したＰＥＣゲルを得た。このＰＥＣゲルの膨潤度は２０．５であった。
【００６３】
実施例４
２．５ｍＬの１重量％ヒアルロン酸ナトリウム（キューピー製ＨＡ−Ｑ、分子量５３万〜１３３万）水溶液に５０重量％ポリエチレンイミン水溶液（アルドリッチ製、分子量約７５万）をイオン交換水で１０倍に希釈したものを６０ｍｇ加えた。この混合溶液を直径２．５ｃｍの円形ガラスビンに入れて脱泡し、上から０．５重量％酢酸水溶液をスプレーして表面を硬化させた。その後ゆっくりと０．５重量％酢酸水溶液を１０ｍＬ加えて２時間静置して硬化させた。ＰＥＣゲルをガラスビンから取り外してイオン交換水１００ｍＬに２４時間浸漬して円筒形の半透明なＰＥＣゲルを得た。このＰＥＣゲルの膨潤度は５１４．２であった。
【００６４】
実施例５
２０５ｍｇのα-ポリ−Ｌ−リジン塩酸塩を１６ｍＬのイオン交換水に溶解し、２ＭのＮａＯＨ水溶液を０．６２ｍＬ加えてα-ポリ−Ｌ−リジン水溶液を調製した。２ｍＬの２重量％デキストラン硫酸ナトリウム（和光純薬製、分子量約５０００）水溶液に３ｍＬのアルギン酸ナトリウムを加えて混合し、さらにα-ポリ−Ｌ−リジン水溶液を４ｍＬ加えて混合攪拌して未架橋ＰＥ混合物を作製した。該混合物をテフロントレー上に流延し８５℃で２時間乾燥してフィルム化した。フィルムを５０ｍＬの２重量％酢酸水溶液に１５時間浸漬して硬化させた。硬化したフィルムを１００ｍＬのイオン交換水で４８時間洗浄して乾燥後、元素分析で組成評価を行った。その結果、硬化前組成物の元素分析におけるＮ／Ｓ比が１．３４であったのに対し、硬化・洗浄後のＮ／Ｓ比は１．５４であった。また、このＰＥＣゲルの膨潤度は５８．３であった。この結果は、本発明の方法により組成設計を自由に行うことができることを示している。
【００６５】
参考例１
部分マレイル化キトサンの合成
０．６４ｇのキトサン（君津化学工業製、Ｆグレード）を２０ｍＬの２重量％酢酸水溶液に溶解し、１２０ｍＬのメタノールを加えて攪拌した。激しく攪拌しながら０．４ｇの無水マレイン酸（和光純薬製）を１０ｍＬのメタノールに溶解したものを加えてすぐに攪拌を止めた。室温で一晩静置して、生成したゲル状物を減圧乾燥した。乾燥後、０．３ＭのＮａＯＨ水溶液を６０ｍＬ加えて固体を溶解し、不要物を遠心分離により取り除いた。溶液を大量のイオン交換水に対して透析することで精製した。不純物を取り除いた部分マレイル化キトサン水溶液を凍結乾燥して無色固体を得た。収量は０．５８ｇであった。
【００６６】
実施例６
アルギン酸ナトリウム−部分マレイル化キトサンＰＥＣゲルの製造
２．５ｍＬの２重量％アルギン酸ナトリウム水溶液に、参考例１で合成した部分マレイル化キトサンの２重量％水溶液を２．５ｍＬ加えた。この混合溶液を直径２．５ｃｍの円形ガラスビンに入れて脱泡し、上から４重量％酢酸水溶液をスプレーして表面を硬化させた。その後ゆっくりと４重量％酢酸水溶液を２００ｍＬ加えて２２時間静置して硬化させた。ＰＥＣゲルをガラスビンから取り外してイオン交換水２００ｍＬに２４時間浸漬して円形の白化したＰＥＣゲルを得た。このゲルの膨潤度は６７．９であった。
【００６７】
実施例７
刺激として光を用いたアルギン酸−部分マレイル化キトサンＰＥＣゲルの製造２．５ｍＬの２重量％アルギン酸ナトリウム水溶液に対して参考例１で合成した部分マレイル化キトサンの２重量％水溶液を２．５ｍＬ加え混合した。この溶液に、７０ｍｇのアデカオプトマーＳＰ−１５０（旭電化製）と１５０ｍｇのβ−シクロデキストリン（和光純薬製）を０．５ｇのジメチルスルホキシドに溶解したものを加え、僅かに懸濁した混合溶液を得た。この混合溶液の一部を０．５ｍｍの厚さでガラス板に挟み、ベルト式ＵＶ照射装置（Ｔｏｓｃｕｒｅ１０００、ベルト速度１ｍ／分）を３回通すことにより硬化させた。生成した厚さ０．５ｍｍのＰＥＣゲルをイオン交換水中に浸漬し洗浄することによって、ＰＥＣゲルシートを得た。このＰＥＣゲルの膨潤度は８８．５であった。
【００６８】
実施例８
酵素による酸発生を用いたアルギン酸−部分マレイル化キトサンＰＥＣゲルの製造
１．５ｍＬの２重量％アルギン酸ナトリウム水溶液に、参考例１で合成した部分マレイル化キトサンの２重量％水溶液を１．５ｍＬ加えて混合した。この溶液に、６．８ｍｇのグルコースオキシダーゼ（和光純薬製）を０．１ｍＬの２０ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ＝７．０）に溶解して調製した酵素水溶液を全量加え、さらに０．３ｇのＤ−（＋）−グルコース（和光純薬製）を０．５ｍＬのイオン交換水に溶解したものを加えて未架橋ＰＥ混合物を得た。この混合物の一部を円錐形の型内に導入して３７℃で１時間硬化させた。生成した円錐形のＰＥＣゲルをイオン交換水中に浸漬し、洗浄することによって、円錐形ＰＥＣゲルを得た。このＰＥＣゲルの膨潤度は１４５．２であった。
【００６９】
比較例２
ジャーナルオブアプライドポリマーサイエンス、第５０巻、２０２１頁、１９９３年に記載のＰＥＣヒドロゲル製造法によるアルギン酸−キトサンＰＥＣゲルの製造
２５ｍｇのキトサンを２．５ｍＬの６％ＮａＣｌ水溶液に溶解してキトサン溶液を調製した。また、２５ｍｇのアルギン酸ナトリウムを２．５ｍＬの６％ＮａＣｌ水溶液に溶解してアルギン酸溶液を調製した。両溶液を７０℃に加熱して混合したところ、混合直後に沈殿が生成して成形されたＰＥＣゲルを得ることができなかった。
【００７０】
参考例２
部分２，３−ジメチルマレイル化α−ポリ−Ｌ−リジンの合成
０．１ｇのα−ポリ−Ｌ−リジン塩酸塩をｐＨが９．０の０．１Ｍホウ酸バッファーに溶解した。これに１６９ｍｇの２，３−ジメチルマレイン酸無水物（アルドリッチ製）を１ｍＬの乾燥ジメチルホルムアミドに溶解した溶液を滴下した。滴下している間、２ＭのＮａＯＨ水溶液を添加してｐＨを９付近に保った。滴下終了後さらに３０分間攪拌して、反応溶液をｐＨが９．０の２０ｍＭホウ酸バッファーに対して透析を行い精製した。部分２，３−ジメチルマレイル化α−ポリ−Ｌ−リジン溶液を凍結乾燥して無色粉末を得た。収量は９８ｍｇであった。¹Ｈ−ＮＭＲにより分析した結果、α−ポリ−Ｌ−リジンの全アミノ基に対して約７０モル％が２，３−ジメチルマレイル化されていた。
【００７１】
実施例９
１．０ｇのアルギン酸ナトリウムを５０ｍＬの５０ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ＝６．０）に攪拌しながら溶解した。このアルギン酸ナトリウム溶液１ｍＬに、参考例２で合成した部分２，３−ジメチルマレイル化α−ポリ−Ｌ−リジンの２重量％水溶液（５％酢酸でｐＨを６に調整した）を１ｍＬ加えて混合した。この混合溶液の一部を円錐形の型内に導入して３７℃で１時間硬化させた。生成した円錐形のＰＥＣゲルをイオン交換水中に浸漬し洗浄することによって、円錐形ＰＥＣゲルを得た。このゲルの膨潤度は１０１．７であった。
【００７２】
参考例３
Ｎ−トリメチルアンモニウム化α−ポリ−Ｌ−リジンの合成
０．１ｇのα−ポリ−Ｌ−リジン塩酸塩をｐＨが９．０の０．１Ｍホウ酸バッファーに溶解した。これに７６０ｍｇのジメチル硫酸（キシダ化学製）を１ｍＬの乾燥ジメチルホルムアミドに熔解した溶液を氷冷下で徐々に滴下した。滴下している間、２ＭのＮａＯＨ水溶液を添加してｐＨを９付近に保った。一晩攪拌後、反応溶液をイオン交換水に対して透析を行い精製して凍結乾燥し、無色粉末を得た。収量は８６ｍｇであった。¹Ｈ−ＮＭＲにより分析した結果、α−ポリ−Ｌ−リジンの全アミノ基のうち約６０％がＮ−トリメチルアンモニウム化されていた。
【００７３】
実施例１０
アルギン酸プロピレングリコールエステル（フナコシ製、エステル化度７５％以下）を５重量％ＮａＣｌ水溶液に溶解し、２重量％溶液を調整した。この溶液１ｍＬに、参考例３で合成したＮ−トリメチルアンモニウム化α−ポリ−Ｌ−リジンを５重量％ＮａＣｌ水溶液に溶解して１重量％溶液としたもの１ｍＬを加えて６０℃で混合した。この混合液を円形のガラスビンに移して冷却するときわめて脆弱なゲルが生成した。このゲルの表面に、１０ｍＭのＮａＯＨ水溶液をゆっくりと加えて５０℃で４時間反応させアニオン基、即ちカルボキシル基を発生させた。生成したゲルを取り出して５０ｍＭのリン酸バッファー（ｐＨ＝７．０）に４８時間浸漬して洗浄し、円筒形の強靱なＰＥＣゲルを得た。このゲルの膨潤度は５２．２であった。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の水膨潤性医療用高分子ゲルの製造法によれば、ポリアニオンとポリカチオンのポリイオンコンプレックス形成を刺激によって形成させることができるので、ポリアニオン、ポリカチオンの種類に限定されず水膨潤性ゲルを製造することが可能である。さらにこの製造法では、これまで困難であったポリイオンコンプレックスゲルの組成を精密に制御できるため、生成したポリイオンコンプレックスゲルの膨潤度などの性能を自由自在に設計できる。また、型中で硬化させることも可能であるので容易にポリイオンコンプレックスゲルの成型品を得ることができ、各種医療用途の成形ゲルを製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a water-swellable medical polymer gel and a water-swellable medical polymer gel produced by the production method. According to the production method of the present invention, the composition of the polyion complex gel, which has been difficult until now, can be precisely controlled, so the performance of the produced polyion complex gel can be freely adjusted such as the degree of swelling, biodegradability, and antithrombogenicity. It can be designed and a molded product of polyion complex gel can be easily obtained by curing in a mold. As described above, the present invention is suitable as a method for producing a water-swellable medical polymer gel, and can be molded and processed, so that the obtained polymer gel is particularly suitable for medical use. Of course, it is possible to apply to applications that have been difficult to apply.
[0002]
[Prior art]
A polyion complex (hereinafter abbreviated as PEC) gel formed by mixing an anionic polymer and a cationic polymer is a coulomb between polymers having an ionic group, unlike polymer crosslinking using chemical covalent bonds. Crosslinking by force does not require a highly toxic crosslinking agent. This feature is ideal as a means for producing a medical polymer gel. In addition, the PEC cross-linked product has characteristics such as water permeability, ion permselectivity and anticoagulability, and constitutes a dialysis membrane, contact lens, hemostatic agent / adhesive / sealant, drug release device in the medical field. It is used as a carrier matrix for immobilizing materials, cells and enzymes, and its importance is increasing.
[0003]
Therefore, there is a demand for a method for producing a PEC gel capable of realizing the optimum properties and composition for each application. However, under normal conditions, when an anionic polymer and a cationic polymer are mixed, PEC is generated instantaneously. Since it is insoluble in a general solvent, it is the biggest problem in developing the PEC gel for various uses that it is difficult to form and process it into the intended properties.
[0004]
In order to overcome this difficulty, many PEC gel production methods have been proposed. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 50-123179 and 50-8879, a solution formed by dropping a polymer electrolyte solution having an opposite charge to a dilute solution of polymer electrolyte. A method utilizing the precipitation of a shaped PEC gel is disclosed. However, since PEC is insoluble in common solvents, in order to form the amorphous PEC gel thus prepared into a form such as a film, it is necessary to dissolve in a special ternary solvent (for example, Edited by the Society of Polymer Science and Engineering, Editorial Committee on Functional Polymers, Functional Polymers, Kyoritsu Shuppan, pp. 556-557, Kikuchi et al. Therefore, the optimum composition of the ternary solvent must be examined for each individual PEC, and this cannot always be found. In addition, the ternary solvent may contain a highly toxic substance, and it has been pointed out that a great amount of labor is required for the cleaning process of the formed film.
[0005]
Further, as another method for producing PEC, JP-A-3-234770 discloses an interface formation method using a polyion complex cross-linked product formed at an interface. However, this method can produce only a very thin film-like PEC gel, and it is very difficult to control the composition of the PEC gel. Therefore, it is difficult to produce a molded product of PEC gel suitable for medical use by the method described above.
[0006]
On the other hand, a solubilizing solvent for PEC that does not use such a ternary solvent has also been proposed. For example, in JP-A-55-161802, JP-A-55-161803, JP-A-55-161804, JP-A-55-161805, etc., an aqueous ammonia solution is a specific anionic polymer. And is effective as a solubilizing solvent for PEC gels produced from carboxymethylated chitosan. However, since this method is a method in which an anionic polymer and carboxymethylated chitosan are mixed to precipitate an amorphous PEC gel, it is difficult to freely design the composition of the PEC gel. Moreover, since it is necessary to dry to some extent the solution of the PEC gel melt | dissolved when shape | molding, a shape will be limited to a film form and a fiber form.
[0007]
Further, JP-A-1-156341 also proposes a method for producing a PEC gel by mixing and dissolving carboxymethylated cellulose and chitosan directly in a formic acid aqueous solution and then removing the solvent. However, this method is limited to the combination of carboxymethylated cellulose and chitosan, the problem of toxicity due to the use of an aqueous formic acid solution is unavoidable, and the PEC gel obtained is based on the premise of solvent removal. Similar to the forming method, there is a problem that the film is limited to a dried film or film.
[0008]
Although PEC gel potentially has a very wide range of applications, operations such as gel composition control, film formation and molding into precise shapes are difficult, and molecular structure and Free design such as composition is difficult. In particular, it is impossible to produce a PEC having a precise shape by a conventional method, and the application of PEC gel to medical applications has been limited.
[0009]
In order to overcome the above-mentioned difficulties, methods for producing PEC gel that can be arbitrarily shaped and processed have been studied in recent years. As an example, JP-A-8-104720 discloses a method for producing a controllable PEC gel called a matrix polymerization method. According to this method, it is possible to obtain a PEC gel molded by a mold, but the produced PEC gel often contains highly toxic monomers, and such residual monomers are removed. A complicated process is required. Therefore, even this method cannot be said to be a method in which the advantages of the crosslinking method using PEC are fully utilized.
[0010]
On the other hand, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 50, p. 2021, 1993 (J. Appl. Polym. Sci., 50, 2021 (1993)) discloses a method for producing a PEC gel that can be molded by a mold. ing. This is a method for obtaining a PEC gel having a uniform composition by heating an anionic polymer and a cationic polymer in a solvent having a high salt concentration to dissolve them uniformly, cooling and washing. However, this method is effective only for a combination of a small part of anionic polysaccharide and chitosan (cationic polymer), and it is difficult to apply to a polymer whose decomposition is accelerated by heat. The problem is that it is necessary to remove a large amount of salt contained in the PEC gel, and it is difficult to select a combination of an anionic polymer and a cationic polymer according to the application, and the post-treatment process becomes complicated.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional techniques proposed so far, the composition of the PEC gel is precisely controlled to design the characteristics of the PEC gel, and the precise shape (for example, by molding and processing according to the purpose) , Fibrous, film-like, sheet-like, lump-like, etc.) are difficult, and a method for producing a PEC gel enabling these has been awaited. Therefore, the object of the present invention is to precisely control the composition of the PEC gel, and to produce and process the PEC gel according to the purpose into a precise shape. It is to provide a molded / processed product of PEC gel.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The inventor diligently studied and mixed a water-soluble polymer having two or more functional groups capable of generating an ionic group by stimulation with a water-soluble polymer having two or more of those counterion groups, and a mixed solution. After preparing and processing this mixed solution directly on the substrate, molding and processing into an appropriate shape such as introduction into a precise mold, fiberization, film / sheet formation, microbeading, agglomeration, etc. by stimulation The inventors have found that the above object can be achieved by inducing the formation of ionic groups to form a PEC gel, and have reached the present invention.
[0013]
That is, the present invention mixes a water-soluble polymer having two or more functional groups capable of generating an ionic group by stimulation and a water-soluble polymer having two or more of those counterion groups, and forms the desired shape. Alternatively, it is a method for producing a water-swellable medical polymer gel characterized in that after processing, the formation of ionic groups is induced by stimulation to form a polyion complex. Another invention of the present invention is a water-swellable medical polymer gel obtained by this production method.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the ionic group generated by stimulation is an anionic group or cationic group generated by stimulation, and the water-soluble polymer in the present invention is a functional group capable of generating such an ionic group. It is necessary to have at least two or more. A water-soluble polymer having a functional group capable of generating an anionic group by stimulation (hereinafter, such a water-soluble polymer is abbreviated as an anionic polymer precursor) includes a cationic water-soluble polymer and an ion generated by Coulomb force. Since a bond is hardly formed, a uniform mixture (hereinafter abbreviated as an uncrosslinked PE mixture) can be easily produced. Conversely, a water-soluble polymer having at least two functional groups capable of generating a cationic group by stimulation (hereinafter abbreviated as a cationic polymer precursor) also has an ionic bond with an anionic water-soluble polymer by Coulomb force. Since it hardly forms, an uncrosslinked PE mixture can be easily produced.
[0015]
The uncrosslinked PE mixture is molded and processed into a target shape with or without a solvent. Since the anionic polymer precursor or the cationic polymer precursor in the uncrosslinked PE mixture can generate an ionic group by giving a stimulus, the uncrosslinked PE mixture easily forms PEC and various solvents. It is possible to obtain a shaped polymer gel that is insoluble in the gel. Since the anionic polymer and the cationic polymer constituting the molded PEC gel are water-soluble, the obtained PEC gel becomes water-swellable.
[0016]
The stimulus in the present invention is a physical or chemical stimulus that promotes the formation of an anionic group or a cationic group with respect to the anionic polymer precursor or the cationic polymer precursor described above. Examples thereof include heat and ultrasonic waves. Of these, the chemical substance or light is remarkably preferable for exhibiting the effects of the present invention. Chemical substances and light may be used in combination.
[0017]
When using a chemical substance as a stimulus, the chemical substance contained in the uncrosslinked PE mixture can act on the functional group catalytically to generate an ionic group, or by chemically bonding to the functional group. Ionic groups can also be generated. In addition, a chemical substance that is inactive as a stimulus as it is as it is is added in advance to the uncrosslinked PE mixture, and by applying light or heat, the inactive chemical substance is changed to an active state that can act as a stimulus, An ionic group can also be generated by acting on the functional group. Further, as a stimulus, a method in which a catalyst which is an inert chemical substance and its substrate are previously added to the uncrosslinked PE mixture may be performed. At this time, the substrate gradually changes to a chemical substance (product of catalytic reaction) active as a stimulus and acts on the functional group. However, if necessary, the catalytic reaction may be accelerated by applying light or heat. Simultaneously with applying such a stimulus, the production of ionic groups can be controlled by cooling or heating.
[0018]
The chemical substance used as such a stimulus is infiltrated by directly mixing or impregnating the molded / processed uncrosslinked PE mixture. The chemical substance in an inactive state as a stimulus can be preliminarily contained in the uncrosslinked PE mixture to be molded and processed, or can be impregnated into the molded and processed uncrosslinked PE mixture. In this case, by causing light or heat to act as the first stimulus, an inactive chemical substance can be changed to an active state as a stimulus to generate an ionic group.
[0019]
Light used for stimulation refers to ultraviolet light and visible light, and these function groups change by acting directly on functional groups that can generate ionic groups, even if ionic groups are generated. Good. It is also possible to control the production of ionic groups by cooling or heating at the same time that light acts as a stimulus. The modes of stimulation as described above are conceivable and can be appropriately selected according to the purpose. These stimuli are optimally selected according to the characteristics of the functional group capable of generating an ionic group by the stimulus.
[0020]
A functional group contained in an anionic polymer precursor that generates an anionic group upon stimulation is an anionic group such as a carboxyl group, a sulfuric acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, or a phosphonic acid group and a Coulomb-like group. As long as the functional group has been modified so as not to form a proper bond, an anionic group can be generated by stimulation (hereinafter sometimes referred to as a modified anionic group). There is no particular limitation. The two or more modified anionic groups contained in the anionic polymer precursor are not necessarily the same type. A carboxyl group is a general anionic group, and is a preferred anionic group because it can be modified relatively easily so as not to form an ionic bond with a cationic group.
[0021]
The carboxyl group is modified by converting it to nonionic or cationic with a protecting group. Specific methods for modifying the carboxyl group include, for example, methyl ester, ethyl ester, benzyl ester, silyl ester, thioester, oxazole, oxazoline, orthoester, etc. by Green and Utz, Protective Group in Organic Synthesis, 2nd edition, John Wiley and Sons, 1991 (the carboxyl group type described in Theodor W. Green, Peter GM Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, Second Edition, John Wiley & Sons, 1991). A method using a group is given. At this time, a carboxyl group can be generated by using the deprotection conditions such as acid, alkali catalyst, hydrogenation catalyst and hydrogen described at the same time as stimuli.
[0022]
Among these, a particularly preferred protecting group is an ester-type protecting group, and a carboxyl group can be generated by stimulating the above-mentioned deprotection conditions and further applying heat according to circumstances. In addition, Caged Acid described in Bioorganic and Medical Chemistry Letters, Vol. 7, page 1243, 1997 (Bioorg. Med. Chem. Lett., 7, 1243 (1997)) is used as a modified anionic group to stimulate It is also possible to generate a carboxyl group directly by irradiating light. Furthermore, the carboxyl group is easily modified by losing anionic property by a vinyl ether type protecting group as disclosed in JP-A-4-218561, and the modified anionic group is an acid catalyst, heat or its By giving both as stimuli, an anionic group is generated. Examples of the functional group capable of generating a carboxyl group can include the above examples, but are not limited thereto.
[0023]
The anionic polymer precursor is not particularly limited as long as it is a water-soluble polymer containing a modified anionic group as defined by the above concept. Such an anionic group, particularly a carboxyl group, may be modified by the above-described method for an anionic group of an anionic polymer that already exists. It is preferable that 10 mol% or more is modified. More preferably, it is 50 mol% or more.
[0024]
Examples of the anionic polymer that can be used as the anionic polymer precursor include natural polymer polymers and synthetic polymer polymers. Among these, as the natural high molecular polymer, for example, polysaccharides such as sodium alginate, casein, carrageenan, xanthan gum, keratan sulfate, gellan gum, dermatan sulfate, hyaluronic acid, fucoidan, heparin, heparan sulfate, pectin, porphyran and the like, nucleic acids And physiologically acceptable artificial derivatives thereof and the like. Polysaccharides that are normally nonionic polysaccharides that have been carboxylated, sulfated, phosphorylated, etc. can also be used, such as carboxymethylated cellulose, carboxymethylated dextran, starch phosphate Examples thereof include esters and dextran sulfate.
[0025]
Moreover, a polyamino acid can also be used as a natural polymer polymer. As a polyamino acid (protein), a natural product-derived acidic protein such as pepsin, ribonuclease T1, or a modified protein obtained by carboxylating collagen, atelocollagen, gelatin or the like using a technique such as succinylation can be used. Furthermore, those obtained by polymerizing acidic amino acids glutamic acid and aspartic acid alone, or those obtained by artificially synthesizing copolymers of these with other amino acids using known methods can be used. Examples of the homopolymer include α-poly-L-glutamic acid, α-poly-L-aspartic acid, and γ-poly-L-glutamic acid.
[0026]
As synthetic polymer polymers, polymer materials that exhibit various functions can be produced by combining various monomers, and therefore all synthetic polymers that can be produced by polyaddition reaction or polycondensation reaction can be used. included. Examples of the anionic polymer that can be produced by polyaddition reaction include anionic monomer units such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, phthalic acid, maleic acid, itaconic acid and other unsaturated acids or salts thereof, 2-acrylamide-2 -Methyl propane sulfonic acid or its salt, styrene sulfonic acid or its salt, vinyl phosphonic acid or its salt, etc., polymerized alone. These anionic monomer units and other monomer units may be copolymerized at an arbitrary ratio.
[0027]
As the anionic polymer that can be produced by the polycondensation reaction, the polymer compounds described in pp. 413-415, edited by the Polymer Society of Polymer Sciences Editorial Committee, Functional Polymers, Kyoritsu Shuppan, can be used. . In addition, the terminal sensation described in Angewante Hemy International Edition in English, Vol. 29, p. 138, 1990 (Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 29, 138 (1990)) and the like. A dendritic polymer (dendrimer) or the like whose group is an anionic group can also be used as the anionic polymer, but is not limited thereto.
[0028]
As another method for preparing the anionic polymer precursor, a modifying agent containing a modified anionic group can be allowed to act on a polymer having an appropriate functional group for synthesis. Examples of the modifying agent having a modified anionic group include a functional group that can be covalently bonded to a specific polymer such as a carboxyl group, an amino group, an isocyanate group, an aldehyde group, a hydroxyl group, an α, β-unsaturated carbonyl group, and a modified anion. Any substance having a sex group in the same molecule may be used. Alternatively, a monomer unit containing a modified anionic group can be synthesized and used alone or by addition polymerization or condensation polymerization with other copolymerization components to form an anionic polymer precursor.
[0029]
An anionic polymer precursor produced under the above concept is mixed with a cationic polymer to produce an uncrosslinked PE mixture. In the cationic polymer mixed with the anionic polymer precursor, the cationic group is an ammonium group, that is, an inorganic acid salt such as a primary, secondary, tertiary amino group, guanidino group, amidino group or organic group. It refers to an acid salt, a quaternary ammonium group, a sulfonium group, an oxonium group, a phosphonium group, and the like, and the cationic polymer may be any polymer as long as it contains at least two or more of these cationic groups. The two or more cationic groups contained in the cationic polymer are not necessarily the same type. The polymers that can be used as the cationic polymer are roughly classified into natural polymer polymers and synthetic polymer polymers, and both may be used in a mixed manner so that the desired performance can be expressed.
[0030]
Examples of natural high molecular weight polymers include polysaccharides having a cationic group, such as chitin, chitosan derivatives such as partially deacetylated chitin, chitosan, partially maleylated chitosan, partially succinylated chitosan, carboxymethylated chitosan, N, Non-cationic polysaccharides that have been aminated by N-diethylaminoethylation and the like, such as diethylaminoethylated dextran, diethylaminoethylated cellulose and the like. Polyamino acids can also be used as natural polymers, and as polyamino acids (proteins), modified proteins obtained by aminating natural proteins derived from basic proteins such as ribonuclease, lysozyme, collagen, atelocollagen, and gelatin with diamine compounds Etc. can be used. In addition, basic amino acids and heterocyclic amino acids lysine, ornithine, arginine, tryptophan, and histidine are polymerized alone, or copolymers of these with other amino acids are artificially synthesized using known methods. You can also use what you did. Examples of the homopolymer include α-poly-L-lysine, ε-poly-L-lysine, poly-L-ornithine, poly-L-arginine and the like.
[0031]
Synthetic polymer polymers that can be used as the cationic polymer include all synthetic polymers that can be produced substantially by polyaddition reaction or polycondensation reaction as described above. Cationic polymers that can be produced by polyaddition reaction include, for example, N, N-acrylic acid dimethylaminoethyl ester, dimethylaminopropylacrylamide, vinylpyridine, vinylbenzyltrialkylammonium salt, N-alkylvinylpyridinium as cationic monomer units. Those obtained by polymerizing a cationic monomer such as a salt alone, or those obtained by copolymerizing these cationic monomer units and other monomer units at an arbitrary ratio can be used. Further, for example, even if N-vinylacetamide or N-vinylformamide is polymerized alone or a polymer obtained by copolymerization with other monomer units is hydrolyzed, a cationic compound containing vinylamine as a cationic monomer unit. A polymer can be obtained.
[0032]
Examples of the cationic polymer that can be produced by the polycondensation reaction include the polymer compounds described in the edited edition of the Polymer Society of Polymer Sciences, Functional Polymers, Kyoritsu Shuppan, pages 402 to 413. . Furthermore, polyethyleneimine obtained by ring-opening polymerization of an aziridine derivative, Angelevante Hemy International Edition in English, Vol. 29, p. 138, 1990 (Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 29, 138) (1990)) and the like, and dendritic polymers (dendrimers) whose terminal functional groups are cationic groups are also exemplified as the cationic polymers, but of course not limited thereto.
[0033]
The functional group contained in the cationic polymer precursor and generating a cationic group by stimulation is an inorganic acid salt such as an ammonium group (primary, secondary, tertiary amino group, guanidino group, amidino group, etc. Or an organic acid salt or a quaternary ammonium group), an oxonium salt, a sulfonium salt, or the like, which is modified to a nonionic or anionic group so that it does not coulombically bond with the anionic group However, it is not particularly limited as long as it generates a cationic group by stimulation (hereinafter, a group that generates a cationic group by stimulation may be abbreviated as a modified cationic group). The two or more modified cationic groups contained in the cationic polymer precursor are not necessarily of the same type. However, considering the ease of modification so as not to perform ionic bonding with the anionic group, it is preferable to use an ammonium group as the cationic group.
[0034]
To modify inorganic and organic acid salts of primary and secondary amino groups of ammonium groups, see, for example, Green and Utz, Protective Group in Organic Synthesis, 2nd Edition, John Wiley and Sons, 1991 (Theodora W. Green, Peter GM Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, Second Edition, John Wiley & Sons, 1991) may be used. The deprotection of protected primary and secondary amino groups, ie the formation of cationic groups, is also achieved by carrying out the deprotection method described at the same time. In addition, the primary and secondary amino groups are once protected with a cyclic dicarboxylic acid anhydride such as maleic acid anhydride, citraconic acid anhydride, 2,3-dimethylmaleic acid anhydride, and an anionic polymer It is also possible to mix to make an uncrosslinked PE mixture. These can be easily deprotected in acidic solution and thereby converted to ammonium groups (primary and secondary amino group inorganic acids, organic acid salts) that can form ionic bonds with anionic groups. Can do.
[0035]
Neutralization as a method to modify ammonium groups (inorganic acids and organic acid salts such as primary, secondary, tertiary amino groups, guanidino groups, and amidino groups) so as not to ionic bond with anionic groups There is a method using an ammonium group. This is mixed with an anionic polymer in a state where an inorganic acid / organic acid salt such as primary, secondary, tertiary amino group, guanidino group, amidino group and the like is once neutralized with an appropriate alkaline substance, and then An inorganic acid or an organic acid is generated or added in the mixed solution to form an ammonium group to form a PEC gel. In this case, the stimulus for generating the cationic group is a decrease in pH.
[0036]
Examples of acids that lower the pH include hydrochloric acid, hydroiodic acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, boric acid, chloric acid, hypochlorous acid, phosphoric acid, dipotassium hydrogen phosphate, and potassium dihydrogen phosphate. Inorganic acids such as saturated or unsaturated aliphatic carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, acrylic acid, substituted saturated or saturated such as methacrylic acid, cinnamic acid, gluconic acid, hydroxybutyric acid, pyruvic acid, methoxyacetic acid Examples include unsaturated carboxylic acids, malic acid, itaconic acid, tartaric acid, citraconic acid, oxalic acid, succinic acid, and other dicarboxylic acids. Also, for example, D.I. D. Perrin, B.H. Dempsey, translated by Keiichi Tsuji, “Selection and Application of Buffer Solutions—Hydrogen Ion / Metal Ion”, Kodansha Scientific, 1981, pages 127-155, etc. You can also. The pH is lowered by such a method as adding these acids or buffers as they are to the uncrosslinked PE mixture, impregnation, or generation in the mixture.
[0037]
It is also possible to generate acid by using light as a first stimulus, for example, Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol. 2, 279, 1989 (J. Photopolym. Sci. Tech., 2, 279 ( 1989), etc., and the above-mentioned Caged Acid, etc. Further, for example, “Enzyme Handbook” supervised by Fumio Maruo and Nobuo Tamiya, Asakura Shoten, 1982, etc. By using an enzyme capable of generating an acid as a product, such as esterase, lipase, protease, glucose oxidase and the like, as a catalyst, an acid can be generated by adding an optimum substrate to each enzyme. The acid generation system used as a stimulus as described above is exemplified, but this The present invention is not limited.
[0038]
The cationic polymer precursor is not particularly limited as long as it is a water-soluble polymer containing a modified cationic group as defined by the above concept. Such modification of the cationic group may be performed on the cationic group of the already existing cationic polymer, but 10 mol% or more of all the cationic groups of the cationic polymer are modified. Preferably, 50 mol% or more is more preferable.
[0039]
Examples of the cationic polymer that can be used as the cationic polymer precursor include natural polymer polymers and synthetic polymer polymers. this house,
Examples of natural high molecular weight polymers include polysaccharides having a cationic group, such as chitin, chitosan derivatives such as partially deacetylated chitin, chitosan, partially maleylated chitosan, partially succinylated chitosan, carboxymethylated chitosan, N, Non-cationic polysaccharides that have been aminated by N-diethylaminoethylation and the like, such as diethylaminoethylated dextran, diethylaminoethylated cellulose and the like. Polyamino acids can also be used. As polyamino acids (proteins), basic proteins derived from natural products such as ribonucleases, lysozyme, modified proteins obtained by aminating collagen, atelocollagen, gelatin, etc. with diamine compounds, etc. Can do. In addition, basic amino acids and heterocyclic amino acids lysine, ornithine, arginine, tryptophan, and histidine are polymerized alone, or copolymers of these with other amino acids are artificially synthesized using known methods. Can be used. Examples of the homopolymer include α-poly-L-lysine, ε-poly-L-lysine, poly-L-ornithine, poly-L-arginine and the like.
[0040]
Synthetic polymer polymers that can be used as a raw material for the cationic polymer precursor include all synthetic polymers that can be produced substantially by polyaddition reaction or polycondensation reaction. Cationic polymers that can be produced by polyaddition reaction include, for example, N, N-acrylic acid dimethylaminoethyl ester, dimethylaminopropylacrylamide, vinylpyridine, vinylbenzyltrialkylammonium salt, N-alkylvinylpyridinium as cationic monomer units. Those obtained by polymerizing a cationic monomer such as a salt alone, or those obtained by copolymerizing these cationic monomer units and other monomer units at an arbitrary ratio can be used. Further, for example, even if N-vinylacetamide or N-vinylformamide is polymerized alone or a polymer obtained by copolymerization with other monomer units is hydrolyzed, a cationic compound containing vinylamine as a cationic monomer unit. A polymer can be obtained.
[0041]
As the polymer compound that can be produced by the polycondensation reaction, those of the structure described in pages of 402 to 413, the functional polymer, Kyoritsu Shuppan, edited by the Polymer Society of Polymer Sciences Editorial Committee, are described at the same time. It can be synthesized by a method and used as a cationic polymer. Furthermore, polyethyleneimine obtained by ring-opening polymerization of an aziridine derivative, Angelevante Hemy International Edition in English, Vol. 29, p. 138, 1990 (Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 29, 138) (1990)) and the like, and dendritic polymers (dendrimers) whose terminal functional groups are cationic groups are also exemplified as the cationic polymers, but of course not limited thereto.
[0042]
As another method for preparing the cationic polymer precursor, a cationic polymer precursor can be synthesized by allowing a modifying agent containing a modified cationic group to act on an appropriate functional group of the polymer. The modifying agent having a modified cationic group is, for example, a functional group that can be covalently bonded to a specific polymer such as a carboxyl group, an amino group, an isocyanate group, an aldehyde group, a hydroxyl group, an α, β-unsaturated carbonyl group, and a modified cation. Any substance having a sex group in the same molecule may be used. Moreover, it is also possible to use a polymerizable monomer unit containing a modified cationic group and to make a polycation precursor by addition polymerization or condensation polymerization alone or with other copolymerization components.
[0043]
The cationic polymer precursor produced under the above concept is mixed with the anionic polymer to produce an uncrosslinked PE mixture. In the anionic polymer mixed with the cationic polymer precursor, the anionic group refers to a carboxyl group, a sulfuric acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and the like. Any polymer containing at least two or more sex groups may be used. The two or more anionic groups contained in the anionic polymer are not necessarily the same type. The polymers that can be used as the anionic polymer are roughly classified into natural polymer polymers or synthetic polymer polymers, and they may be used in combination so that the desired performance can be expressed.
[0044]
Natural polymer materials include, for example, polysaccharides such as sodium alginate, casein, carrageenan, xanthan gum, keratan sulfate, gellan gum, dermatan sulfate, hyaluronic acid, fucoidan, heparin, heparan sulfate, pectin, porphyran, and the like, and nucleic acids thereof. Examples include physiologically acceptable artificial derivatives. In addition, polysaccharides that are normally nonionic polysaccharides that have been carboxylated, sulfated, phosphorylated, etc. can also be used. Examples of such polysaccharides include carboxymethylated cellulose, carboxymethylated dextran, starch Examples thereof include phosphate esters and dextran sulfate.
[0045]
Moreover, a polyamino acid can also be used as a natural polymer polymer. As the polyamino acid (protein), acidic proteins derived from natural products, such as pepsin, ribonuclease T1, and modified proteins obtained by carboxylating collagen, atelocollagen, gelatin and the like using a technique such as succinylation can be used. In addition, those obtained by polymerizing acidic amino acids glutamic acid and aspartic acid alone, or those obtained by artificially synthesizing copolymers of these with other amino acids using known methods can be used. Examples of the homopolymer include α-poly-L-glutamic acid, α-poly-L-aspartic acid, and γ-poly-L-glutamic acid.
[0046]
As synthetic polymer polymers, polymer materials that exhibit various functions can be produced by combining various monomers, and therefore all synthetic polymers that can be produced by polyaddition reaction or polycondensation reaction can be used. included. Examples of the anionic polymer that can be produced by polyaddition reaction include anionic monomer units such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, phthalic acid, maleic acid, itaconic acid and other unsaturated acids or salts thereof, 2-acrylamide-2 -Methyl propane sulfonic acid or its salt, styrene sulfonic acid or its salt, vinyl phosphonic acid or its salt polymerized alone, or copolymerization of these anionic monomer units and other monomer units in any proportion I can give you.
[0047]
The polycondensation polymer can be synthesized by the method described at the same time with the structure described in the Polymer Society of Polymer Sciences Editorial Committee, Functional Polymers, Kyoritsu Shuppan, pages 413-415. . In addition, the terminal sensation described in Angewante Hemy International Edition in English, Vol. 29, p. 138, 1990 (Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 29, 138 (1990)) and the like. A dendritic polymer (dendrimer) or the like whose group is an anionic group can also be used as the anionic polymer, but is not limited thereto.
[0048]
Two or more modified anionic groups and modified cationic groups are contained in the anionic polymer precursor and cationic polymer precursor, respectively, and two or more anionic groups and cationic groups are contained in the anionic polymer and cationic polymer, respectively. Need to be. When the content is less than this, it becomes difficult to produce a molded PEC gel even if stimulation is applied after molding and processing the uncrosslinked PE mixture.
[0049]
Substantially all of the anionic polymer (or its precursor) and cationic polymer (or its precursor) in the embodiment as exemplified above can be used for the production of the water-swellable PEC gel of the present invention. However, in consideration of affinity with the living body and safety, and when the water-swellable PEC gel of the present invention is used as an in-vivo embedding material, a water-soluble anionic polymer (or its polymer) constituting the PEC gel is used. It is preferable that at least one of the precursor) and the cationic polymer (or a precursor thereof) is a polysaccharide, a polyamino acid (protein), or a derivative thereof.
[0050]
Among the stimuli that generate ionic groups, as described above, acidic substances, alkaline substances, hydrogenation catalysts, hydrogen, etc. are used depending on the types of modified anionic groups and modified cationic groups. The substance is particularly preferable in that it can easily control the action on the anionic polymer precursor and the cationic polymer precursor contained in the uncrosslinked PE mixture.
[0051]
A cationic polymer precursor and an anionic polymer, or a mixture of an anionic polymer precursor and a cationic polymer may or may not be present in a solvent, and can be freely selected according to the purpose. However, it is often preferable to mix in a state dissolved in an appropriate solvent. Examples of the solvent that can be used include alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, propanol, butanol, and ethylene glycol; ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxane, and diethylene glycol dimethyl ether; hydrocarbon solvents such as hexane, acetone, toluene, and dimethyl. Sulfoxide, dimethylformamide and the like, more preferably water, alcohol solvent, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide. You may mix and use these according to the objective. The cationic polymer (or its precursor) and the anionic polymer (or its precursor) may be dissolved and mixed in these solvents, or may be mixed without adding a solvent and then added with a solvent. You may make it the state of an uncrosslinked PE mixture, and it can select according to the objective.
[0052]
The mixing ratio of the cationic polymer precursor and the anionic polymer, or the anionic polymer precursor and the cationic polymer can be arbitrarily set according to the purpose. The PEC gel formed by applying a stimulus is such that the molar ratio of an ionic group (anionic group (mol) / cationic group (mol)) is in the range of 0.01 to 100 from the viewpoint of mechanical strength. It is preferable to mix.
[0053]
At this time, a plurality of anionic polymer precursors and a plurality of cationic polymer precursors may be used so that the finally obtained PEC gel exhibits a desired function, and each of the plurality of cationic polymers may be used. And may be mixed with a plurality of anionic polymers. The uncrosslinked PE mixture in the present invention hardly forms a PEC having a ladder structure or a scramble structure as described in Polymer News, Vol. 16, page 106, 1991 (Polymer News, 16, 106 (1991)). It is in a state. Therefore, the ionic bond becomes three-dimensional and a crosslinked product is hardly generated at least until the molding and processing steps are completed. As a result, it is possible to obtain a molded product of PEC gel while minimizing the generation of insoluble matters. In the case where an amorphous PEC gel precipitate is formed when the anionic polymer precursor and the cationic polymer precursor according to the present invention are mixed with the cationic polymer and the anionic polymer, respectively, inorganic, organic such as NaCl, KCl, sodium acetate, etc. By adding salts, the PEC can be easily broken to produce an uncrosslinked PE mixture.
[0054]
Molding or processing of an uncrosslinked PE mixture is a form in which a flowable uncrosslinked PE mixture that does not form PEC can be used as a medical material, for example, a thread, a film, a tube, a granule, a nonwoven fabric, a lump, etc. It refers to the process of giving a specific shape. After this step, a PEC gel that retains its shape is obtained by stimulating the uncrosslinked PE mixture. For example, if a non-crosslinked PE mixture is discharged from a spinneret to give a stimulus, it becomes a filamentous PEC gel, and it is possible to produce a PEC gel having a precise shape by introducing it into a precise mold and giving the stimulus. . Moreover, if an uncrosslinked PE mixture is cast on a flat plate to give a stimulus, a film-like PEC gel having an arbitrary thickness can be obtained, and an uncrosslinked PE mixture emulsified in an appropriate solvent can be obtained. It is also possible to obtain a particulate PEC gel by giving a stimulus. Furthermore, by giving an uncrosslinked PE mixture in an arbitrary container or the like to give a stimulus, a massive PEC gel can be produced, or a foamed agent can be used to make a sponge. Such molding and processing methods can be arbitrarily selected according to the purpose, and are not limited thereto.
[0055]
As another embodiment of molding or processing of the uncrosslinked PE mixture, application, coating, impregnation, adhesion, or embedding on other substrates and parts can be exemplified. Examples of other substrates and parts include gauze, knitted fabric, non-woven fabric, cotton-like body, thread-like body, film, porous sponge, rubber, plastic, metal, artificial organ, surface of living tissue, cut surface, wound, etc. is there. In this case, after the uncrosslinked PE mixture is applied, coated, impregnated, adhered, or buried on another substrate or site, it is crosslinked by stimulation and cured to produce a PEC gel.
[0056]
It is also possible to form an uncrosslinked PE mixture by dissolving it in a solvent and form and process it into the shape as described above, and then remove the solvent in an uncrosslinked state to obtain a dry product, which is then crosslinked by stimulation. Of course, it is possible to crosslink while containing the solvent, or it is possible to remove the solvent by drying. Furthermore, if necessary, after molding and processing an uncrosslinked PE mixture dissolved in water, for example, it is gelled by stimulation, and it is immersed in another solvent such as alcohol solvent or acetone to replace the solvent. It is also possible to dry the solvent-substituted PEC gel.
[0057]
The produced PEC gel is water-swellable, and indicates a swelling degree defined by the following formula of 0.1 to 5000.
Swelling degree = [Wg1 (water swelling gel) −Wg2 (dry gel)] / Wg2 (dry gel)
Wg2 (dry gel) is the weight of the dried PEC gel, and Wg1 (water swelling gel) is the weight after immersing the dry PEC gel or the PEC gel containing the solvent in ion-exchanged water for 24 hours or more. If the degree of swelling exceeds this range, the strength of the water-swollen PEC gel may become too low to achieve its purpose. The PEC gel produced by the method of the present invention is water-swellable, but can be used in a state containing water, a state containing almost no water, or a state containing no water at all, and is appropriately selected according to the purpose. The EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference examples and examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0058]
【Example】
Example 1
Preparation of sodium alginate-α-poly-L-lysine PEC gel
By dissolving 62 mg of α-poly-L-lysine hydrochloride (manufactured by Peptide Laboratories, molecular weight of about 8000 or more) in 2.6 mL of ion-exchanged water, and neutralizing the solution by adding 0.4 mL of 1M NaOH aqueous solution. An L-lysine solution was prepared. 1.2 mL of α-poly-L-lysine aqueous solution was added to 2.5 mL of 2% by weight aqueous sodium alginate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 300 to 400 cP) and stirred to prepare an uncrosslinked PE mixture. No precipitation or the like was observed in the uncrosslinked PE mixture. This uncrosslinked PE mixture was put in a circular glass bottle having a diameter of 2.5 cm and defoamed, and a 0.5 wt% aqueous acetic acid solution was sprayed from above to generate cationic groups, and the surface was cured. Thereafter, 10 mL of a 0.5% by weight aqueous acetic acid solution was slowly added and allowed to stand for 2 hours to cure. The PEC gel was removed from the glass bottle and immersed in 100 mL of ion exchange water for 24 hours to obtain a cylindrical translucent PEC gel. The degree of swelling of this PEC gel was 92.4.
[0059]
Example 2
The α-poly-L-lysine aqueous solution 0.8 and 0.4 mL prepared in the same manner as in Example 1 were added to 2.5 mL of 2% by weight sodium alginate aqueous solution and stirred. This uncrosslinked PE mixture was put in a circular glass bottle having a diameter of 2.5 cm and defoamed, and a 0.5 wt% aqueous acetic acid solution was sprayed from above to generate cationic groups, and the surface was cured. Thereafter, 10 mL of a 0.5% by weight aqueous acetic acid solution was slowly added and allowed to stand for 2 hours to cure. The PEC gel was removed from the glass bottle and immersed in 100 mL of ion exchange water for 24 hours to obtain a cylindrical translucent PEC gel. Table 1 shows the composition and swelling degree together with the results of Example 1. From this result, it is clear that the degree of swelling can be controlled according to the mixing amount of α-poly-L-lysine which is a cationic polymer.
[0060]
[Table 1]

[0061]
Comparative Example 1
Production of Alginic Acid-α-Poly-L-Lysine PEC Gel by the PEC Hydrogel Production Method described in Journal of Applied Polymer Science, Vol. 50, p. 2021, 1993
An α-poly-L-lysine solution was prepared by dissolving 25 mg of α-poly-L-lysine hydrochloride in 1.2 mL of 10% NaCl aqueous solution. Further, 50 mg of sodium alginate was dissolved in 2.5 mL of 10% NaCl aqueous solution to prepare a sodium alginate solution. When both solutions were heated to 70 ° C. and mixed, a precipitate was formed immediately after mixing, and a molded PEC gel could not be obtained.
[0062]
Example 3
Preparation of sodium alginate-polyallylamine PEC gel
150 mg of a 10 wt% polyallylamine aqueous solution (Nittobo PAA-10L-10C, molecular weight of about 100,000) was added to 2.5 mL of a 2 wt% sodium alginate aqueous solution. This mixed solution was put in a circular glass bottle having a diameter of 2.5 cm and defoamed, and a 0.5 wt% aqueous acetic acid solution was sprayed from above to cure the surface. Thereafter, 10 mL of a 0.5% by weight aqueous acetic acid solution was slowly added and allowed to stand for 2 hours to cure. The PEC gel was removed from the glass bottle and immersed in 100 mL of ion exchange water for 24 hours to obtain a cylindrical whitened PEC gel. The degree of swelling of this PEC gel was 20.5.
[0063]
Example 4
Dilute 50% polyethyleneimine aqueous solution (manufactured by Aldrich, molecular weight approx. 60 mg of the product was added. This mixed solution was put in a circular glass bottle having a diameter of 2.5 cm and defoamed, and a 0.5 wt% aqueous acetic acid solution was sprayed from above to cure the surface. Thereafter, 10 mL of a 0.5% by weight aqueous acetic acid solution was slowly added and allowed to stand for 2 hours to cure. The PEC gel was removed from the glass bottle and immersed in 100 mL of ion exchange water for 24 hours to obtain a cylindrical translucent PEC gel. The degree of swelling of this PEC gel was 514.2.
[0064]
Example 5
205 mg of α-poly-L-lysine hydrochloride was dissolved in 16 mL of ion exchange water, and 0.62 mL of 2M NaOH aqueous solution was added to prepare an α-poly-L-lysine aqueous solution. 3 mL of sodium alginate is added to and mixed with 2 mL of 2% by weight dextran sodium sulfate (manufactured by Wako Pure Chemicals, molecular weight of about 5000), and then 4 mL of α-poly-L-lysine aqueous solution is added and mixed to stir the uncrosslinked PE. A mixture was made. The mixture was cast on a tea tray and dried at 85 ° C. for 2 hours to form a film. The film was cured by immersing in 50 mL of a 2% by weight aqueous acetic acid solution for 15 hours. The cured film was washed with 100 mL of ion exchange water for 48 hours, dried, and then subjected to compositional analysis by elemental analysis. As a result, the N / S ratio in the elemental analysis of the composition before curing was 1.34, whereas the N / S ratio after curing and washing was 1.54. Moreover, the swelling degree of this PEC gel was 58.3. This result shows that the composition design can be freely performed by the method of the present invention.
[0065]
Reference example 1
Synthesis of partially maleylated chitosan
0.64 g of chitosan (manufactured by Kimitsu Chemical Co., Ltd., F grade) was dissolved in 20 mL of 2 wt% aqueous acetic acid, and 120 mL of methanol was added and stirred. A solution obtained by dissolving 0.4 g of maleic anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) in 10 mL of methanol was added with vigorous stirring, and stirring was immediately stopped. The gelled product was left to stand overnight at room temperature and dried under reduced pressure. After drying, 60 mL of 0.3 M NaOH aqueous solution was added to dissolve the solid, and unnecessary substances were removed by centrifugation. The solution was purified by dialysis against a large amount of ion exchange water. The partially maleated chitosan aqueous solution from which impurities were removed was lyophilized to obtain a colorless solid. The yield was 0.58g.
[0066]
Example 6
Preparation of sodium alginate-partial maleated chitosan PEC gel
2.5 mL of a 2 wt% aqueous solution of partially maleated chitosan synthesized in Reference Example 1 was added to 2.5 mL of a 2 wt% sodium alginate aqueous solution. This mixed solution was put in a circular glass bottle having a diameter of 2.5 cm and defoamed, and a 4 wt% aqueous acetic acid solution was sprayed from above to cure the surface. Thereafter, 200 mL of a 4% by weight acetic acid aqueous solution was slowly added and left to stand for 22 hours to cure. The PEC gel was removed from the glass bottle and immersed in 200 mL of ion exchange water for 24 hours to obtain a circular whitened PEC gel. The degree of swelling of this gel was 67.9.
[0067]
Example 7
Preparation of Alginic Acid-Partial Maleylated Chitosan PEC Gel Using Light as Stimulus 2.5 mL of a 2 wt% aqueous solution of partially maleated chitosan synthesized in Reference Example 1 was added to 2.5 mL of 2 wt% aqueous sodium alginate solution and mixed. did. To this solution, 70 mg of Adekaoptomer SP-150 (Asahi Denka) and 150 mg of β-cyclodextrin (Wako Pure Chemical Industries) dissolved in 0.5 g of dimethyl sulfoxide were added and mixed slightly suspended. A solution was obtained. A part of this mixed solution was sandwiched between glass plates with a thickness of 0.5 mm, and cured by passing through a belt type UV irradiation device (Toscure 1000, belt speed 1 m / min) three times. The produced PEC gel having a thickness of 0.5 mm was immersed in ion-exchanged water and washed to obtain a PEC gel sheet. The degree of swelling of this PEC gel was 88.5.
[0068]
Example 8
Preparation of alginate-partially maleated chitosan PEC gel using enzymatic acid generation
To 1.5 mL of a 2 wt% sodium alginate aqueous solution, 1.5 mL of a 2 wt% aqueous solution of partially maleated chitosan synthesized in Reference Example 1 was added and mixed. To this solution, 6.8 mg of glucose oxidase (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 0.1 mL of 20 mM phosphate buffer (pH = 7.0). What melt | dissolved-(+)-glucose (made by Wako Pure Chemical Industries) in 0.5 mL ion-exchange water was added, and the uncrosslinked PE mixture was obtained. A portion of this mixture was introduced into a conical mold and cured at 37 ° C. for 1 hour. The resulting conical PEC gel was immersed in ion exchange water and washed to obtain a conical PEC gel. The degree of swelling of this PEC gel was 145.2.
[0069]
Comparative Example 2
Production of alginate-chitosan PEC gel by the PEC hydrogel production method described in Journal of Applied Polymer Science, Vol. 50, p. 2021, 1993
A chitosan solution was prepared by dissolving 25 mg of chitosan in 2.5 mL of 6% NaCl aqueous solution. Moreover, 25 mg of sodium alginate was dissolved in 2.5 mL of 6% NaCl aqueous solution to prepare an alginate solution. When both solutions were heated to 70 ° C. and mixed, a precipitate was formed immediately after mixing, and a molded PEC gel could not be obtained.
[0070]
Reference example 2
Synthesis of partially 2,3-dimethylmaleylated α-poly-L-lysine
0.1 g of α-poly-L-lysine hydrochloride was dissolved in 0.1 M borate buffer having a pH of 9.0. A solution prepared by dissolving 169 mg of 2,3-dimethylmaleic anhydride (manufactured by Aldrich) in 1 mL of dry dimethylformamide was added dropwise thereto. During the dropwise addition, 2M NaOH aqueous solution was added to keep the pH around 9. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 30 minutes, and the reaction solution was purified by dialysis against 20 mM borate buffer having a pH of 9.0. The partially 2,3-dimethylmaleylated α-poly-L-lysine solution was lyophilized to give a colorless powder. The yield was 98 mg. ¹ As a result of analysis by H-NMR, about 70 mol% was 2,3-dimethylmaleylated with respect to all amino groups of α-poly-L-lysine.
[0071]
Example 9
1.0 g of sodium alginate was dissolved in 50 mL of 50 mM phosphate buffer (pH = 6.0) with stirring. To 1 mL of this sodium alginate solution, 1 mL of a 2 wt% aqueous solution of partially 2,3-dimethylmaleylated α-poly-L-lysine synthesized in Reference Example 2 (pH adjusted to 6 with 5% acetic acid) was added. Mixed. A part of this mixed solution was introduced into a conical mold and cured at 37 ° C. for 1 hour. The resulting conical PEC gel was immersed in ion exchange water and washed to obtain a conical PEC gel. The degree of swelling of this gel was 101.7.
[0072]
Reference example 3
Synthesis of N-trimethylammonium α-poly-L-lysine
0.1 g of α-poly-L-lysine hydrochloride was dissolved in 0.1 M borate buffer having a pH of 9.0. A solution prepared by dissolving 760 mg of dimethyl sulfate (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in 1 mL of dry dimethylformamide was gradually added dropwise under ice cooling. During the dropwise addition, 2M NaOH aqueous solution was added to keep the pH around 9. After stirring overnight, the reaction solution was purified by dialysis against ion-exchanged water and lyophilized to obtain a colorless powder. The yield was 86 mg. ¹ As a result of analysis by 1 H-NMR, about 60% of all amino groups of α-poly-L-lysine was converted to N-trimethylammonium.
[0073]
Example 10
Alginic acid propylene glycol ester (Funakoshi, degree of esterification of 75% or less) was dissolved in a 5 wt% NaCl aqueous solution to prepare a 2 wt% solution. To 1 mL of this solution, 1 mL of N-trimethylammonium α-poly-L-lysine synthesized in Reference Example 3 dissolved in 5 wt% NaCl aqueous solution to give a 1 wt% solution was added and mixed at 60 ° C. When this mixture was transferred to a circular glass bottle and cooled, a very fragile gel was produced. A 10 mM NaOH aqueous solution was slowly added to the surface of the gel and reacted at 50 ° C. for 4 hours to generate an anion group, that is, a carboxyl group. The formed gel was taken out and washed by immersing it in 50 mM phosphate buffer (pH = 7.0) for 48 hours to obtain a cylindrical tough PEC gel. The degree of swelling of this gel was 52.2.
[0074]
【The invention's effect】
According to the method for producing a water-swellable medical polymer gel of the present invention, the formation of a polyion complex of a polyanion and a polycation can be formed by stimulation, so that the water-swellable gel is not limited to the type of polyanion and polycation. Can be manufactured. Furthermore, in this production method, since the composition of the polyion complex gel, which has been difficult until now, can be precisely controlled, performance such as the degree of swelling of the produced polyion complex gel can be freely designed. Further, since it can be cured in a mold, a molded product of polyion complex gel can be easily obtained, and molded gels for various medical uses can be produced.

Claims

A water-soluble polymer having two or more functional groups capable of generating ionic groups by stimulation and a water-soluble polymer having two or more counter ion groups are mixed and molded or processed into a desired shape, and then stimulated. A method for producing a water-swellable medical polymer gel, characterized in that formation of an ionic group is induced to form a polyion complex.

The method for producing a water-swellable medical polymer gel according to claim 1, wherein at least one of the water-soluble polymers is a polysaccharide, a polyamino acid, or a derivative thereof.

The method for producing a water-swellable medical polymer gel according to claim 1 or 2, wherein the stimulus is a chemical substance or light.

The method for producing a water-swellable medical polymer gel according to claim 3, wherein the chemical substance is an acidic substance.

The method for producing a water-swellable medical polymer gel according to any one of claims 1 to 4, wherein the stimulus is an acidic substance and the ionic group is a cationic group.

The method for producing a water-swellable medical polymer gel according to claim 5, wherein the cationic group is an ammonium group.

A water-swellable medical polymer gel obtained by the production method according to claim 1.