CN109890847A - 凝胶组合物和其制造方法 - Google Patents

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CN109890847A CN201780066437.7A CN201780066437A CN109890847A CN 109890847 A CN109890847 A CN 109890847A CN 201780066437 A CN201780066437 A CN 201780066437A CN 109890847 A CN109890847 A CN 109890847A
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清野慧至
与田昭一
河合奈津子
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Abstract

本发明涉及一种凝胶组合物，其含有：选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸；和，选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子。

Description

凝胶组合物和其制造方法
技术领域
本发明涉及凝胶组合物和其制造方法。
背景技术
源自动植物和微生物等的天然高分子的多糖类其大多形成水凝胶。作为形成水凝胶的多糖类，有作为琼脂的原料的琼脂糖、果胶、结冷胶、卡拉胶、罗望子籽胶、海藻酸钠等。由这些多糖类形成的水凝胶具备有弹力的轻盈物性，因此，这些多糖类除食品之外，在合成品、化妆品、医疗设备和药品等各种产业领域中被有效运用。
作为多糖类之一的透明质酸发挥水溶性、保水性、弹力性等物性，特别是在化妆品和医疗设备领域中被广泛使用。另一方面，也公知透明质酸作为难以凝胶化的多糖类。
对于透明质酸的凝胶化，以往已经进行了利用化学交联剂的凝胶化(专利文献1)；利用紫外线光交联的凝胶化(专利文献2)；利用有机溶剂存在下的酸处理或碱处理的凝胶化(专利文献3)等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-140201号公报
专利文献2：日本特表平11-512778号公报
专利文献3：日本特表2010-509425号公报
专利文献4：日本特开2016-11312号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1～3公开的方法中，由于凝胶化和精炼需要时间、和需要相当的设备等而在生产上和产业利用上的课题较多。另外，以专利文献1～3中公开的方法得到的凝胶虽然具有弹力性，但是不具有琼脂或海藻酸那样的造型性。
专利文献4中公开了一种组合物，其包含：保持载体聚合物；和，在对象中在原位用于使保持载体聚合物交联的控制释放性交联剂，公开了如下内容：在包含1～2重量％的透明质酸和1～2mM的金属盐(Fe2+和Cu2+)的水性组合物中，透明质酸经交联而形成凝胶。然而，本发明人等进行了追加试验，结果组合物整体的弹力性为稍提高的程度，无法得到具有造型性的凝胶。
本发明鉴于上述现有技术的课题，目的在于，提供：能在短时间内且以简便的操作进行凝胶化的组合物。本发明的目的还在于，提供该组合物的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等发现：通过在具有阴离子性修饰基团的透明质酸、或其盐中添加过渡金属离子(例如Fe3+和Cu2+)，从而立即进行凝胶化，至此完成了本发明。
即，本发明例如涉及以下各发明。
(1)一种凝胶组合物，其含有：
选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸；和，
选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子。
(2)根据(1)所述的凝胶组合物，其不溶于水。
(3)根据(1)或(2)的凝胶组合物，基于使用纹理分析仪的测定测得的载荷最大值为300N/m2以上。
(4)根据(1)～(3)中任一项的凝胶组合物，其中，前述离子为选自由属于周期表的第4周期且第3族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子。
(5)根据(1)～(4)中任一项的凝胶组合物，其中，前述离子为Fe3+或Cu2+。
(6)根据(1)～(5)中任一项的凝胶组合物，其中，前述具有阴离子性修饰基团的透明质酸的修饰率为25％以上。
(7)根据(1)～(6)中任一项的凝胶组合物，其中，前述具有阴离子性修饰基团的透明质酸的平均分子量为10kDa以上。
(8)根据(1)～(7)中任一项的凝胶组合物，其中，前述阴离子性修饰基团为羧基烷基。
(9)根据(1)～(8)中任一项的凝胶组合物，其为凝胶化时具有成形性的凝胶。
(10)一种凝胶组合物的制造方法，其包括如下混合工序：
将含有选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子的溶液、与
选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸进行混合。
(11)根据(10)的制造方法，其中，前述溶液含有选自由Fe3+和Cu2+组成的组中的至少1种金属离子。
(12)根据(10)或(11)的制造方法，其中，前述溶液含有0.5mM以上的Fe3+。
(13)根据(10)或(11)的制造方法，其中，前述溶液含有10mM以上的Cu2+。
发明的效果
根据本发明，可以提供能在短时间内且以简便的操作进行凝胶化的凝胶组合物和该凝胶组合物的制造方法。本发明的凝胶组合物可以在有机溶剂不存在下进行凝胶化，因此，可以大幅降低用于精炼的时间和设备。
本发明的适合实施方式中，可以提供一种新的水凝胶材料，其在透明质酸原本所具有的保水性和弹力性等特性的基础上，具有凝胶化时可以造型为任意形状的成形性，且在水中也可以维持其形状。本发明的凝胶组合物可以在各种产业领域中利用。另外，透明质酸的抗原性低，在生物适应性的方面，比胶原和海藻酸优异，因此，特别是可以期待医疗设备和药品领域中的有效运用。
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式详细进行说明。但是，本发明不限定于以下的实施方式。
＜本发明的特征＞
本发明具有如下特征：提供一种凝胶组合物，其含有：选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸；和，选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子。
本发明还具有如下特征，提供一种凝胶组合物的制造方法，其包括如下工序：将含有选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子的溶液、与选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸进行混合。
＜具有阴离子性修饰基团的透明质酸＞
本说明书中，“透明质酸”是指，具有1个以上的葡萄糖醛酸与N-乙酰基葡糖胺的二糖所形成的重复结构单元的多糖类。透明质酸基本上为包含至少1个的β-D-葡萄糖醛酸的1位与β-D-N-乙酰基-葡糖胺的3位键合而成的2糖单元的2糖以上者且基本上由β-D-葡萄糖醛酸和β-D-N-乙酰基-葡糖胺构成，且键合有多个2糖单元者。该糖可以为不饱和糖，作为不饱和糖，可以举出非还原末端糖、通常葡萄糖醛酸的4,5位碳间为不饱和者等。
具有阴离子性修饰基团的透明质酸为至少一部分中导入了阴离子性修饰基团(官能团)的透明质酸。具体而言，例如可以举出：构成透明质酸的羟基(构成透明质酸的N-乙酰基葡糖胺的C-4位和C-6位、以及构成透明质酸的葡萄糖醛酸的C-2位和C-3位)中的至少一部分羟基的氢原子取代为阴离子性修饰基团而成者。
作为具有阴离子性修饰基团的透明质酸，例如可以举出下述式所示者。
式中，R1～R4各自独立地表示氢原子、或-(CH2)m-COOH、-C(-CH2COOH)2(-COOH)、-CH(-COOH)-CH2-COOH、-CH(-CH2-COOH)2或-SO3H等阴离子性修饰基团。其中，排除R1～R4均表示氢原子的情况。m表示1以上且12以下的自然数。R5表示氢原子。
＜阴离子性修饰基团＞
阴离子性修饰基团为溶解于水时带负电荷的官能团。作为阴离子性修饰基团，例如可以举出羧基甲基(-CH2-COOH)和羧基乙基(-CH2-CH2-COOH)等羧基烷基(-(CH2)m-COOH)、三羧基丙基(-C(-CH2COOH)2(-COOH))、二羧基丙基(-CH(-CH2-COOH)2)和二羧基乙基(-CH(-COOH)-CH2-COOH)等具有羧基的官能团、硫酸基(-SO3H)以及酚性羟基。
从更显著地发挥本发明所带来的效果的方面出发，阴离子性修饰基团优选羧基烷基(-(CH2)m-COOH)和硫酸基(-SO3H)，更优选羧基烷基。另外，m可以为1以上且12以下的自然数，优选1以上且8以下的自然数。
具有阴离子性修饰基团的透明质酸中所含的阴离子性修饰基团可以仅为1种，也可以为2种以上。
＜修饰率＞
本说明书中，“具有阴离子性修饰基团的透明质酸的修饰率”(以下，也简称为“修饰率”)是指，使构成透明质酸的、相邻键合的2糖(葡萄糖醛酸和N-乙酰基葡糖胺)为1个单位(2糖单元)时，阴离子性修饰基团的数量相对于该2糖单元的单位数的比率(％)。
修饰率可以根据凝胶组合物的使用用途而适宜设定。例如，形成凝胶化时的成形性优异、凝胶强度高的凝胶组合物的情况下，修饰率如果为特定的范围，则凝胶化时的成形性变得更优异，而且凝胶强度变高，因此，修饰率优选25％以上且85％以下、更优选30％以上且70％以下。
＜平均分子量＞
具有阴离子性修饰基团的透明质酸的平均分子量可以根据凝胶组合物的使用用途而适宜设定。例如，从形成凝胶化时的成形性优异、凝胶强度高的凝胶组合物的情况下，平均分子量越大，凝胶化时的成形性越更优异，而且凝胶强度变高的方面出发，平均分子量优选10kDa以上、更优选50kDa以上、进一步优选100kDa以上、进一步更优选300kDa以上、进一步还更优选500kDa以上。具有阴离子性修饰基团的透明质酸的平均分子量可以通过后述实施例中记载的方法而测定。
＜具有阴离子性修饰基团的透明质酸的盐＞
具有阴离子性修饰基团的透明质酸的盐可以根据使用本发明的凝胶组合物的用途而适宜选择，没有特别限定。例如，在食品、化妆品、医疗设备和药品领域中使用本发明的凝胶组合物的情况下，具有阴离子性修饰基团的透明质酸的盐优选食品或药学上允许的盐，具体而言，可以举出钠盐、钾盐和铵盐等。
＜具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的制造方法＞
具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐可以如下制造：向作为原料的透明质酸(未修饰)和/或其盐中导入阴离子性修饰基团，从而可以制造。
(阴离子性修饰基团为具有羧基的官能团的情况)
阴离子性修饰基团为具有羧基的官能团的情况下，通过在温度为30℃以下的含水溶剂中，使溶解了的原料透明质酸和/或其盐与碳链中具有卤素的阴离子性修饰基团的前体(例如卤代乙酸、卤代丙酸、氯琥珀酸、氯戊二酸、氯丙烷三羧酸)反应，从而可以导入阴离子性修饰基团。此处，含水溶剂为水、或水溶性有机溶剂与水的混合液，混合液中的水溶性有机溶剂的比率为60v/v％以下。具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的修饰率可以通过变更前体的添加量和反应时间而控制。
(阴离子性修饰基团为硫酸基的情况)
阴离子性修饰基团为硫酸基的情况下，例如，可以通过公知的硫酸化法，导入阴离子性修饰基团。具体而言，作为硫酸化剂，优选使用硫酸·三甲基胺复合体。作为反应条件，例如可以在非质子性极性溶剂(例如二甲基甲酰胺)中，以温度50～60℃，在反应时间几十小时～几天的条件下设定。生成的具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐根据需要可以通过凝胶过滤、利用丙酮的分级沉淀处理等而纯化。具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的修饰率可以通过变更硫酸化剂的添加量而控制。
＜原料透明质酸和/或其盐＞
具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的制造中使用的原料即透明质酸和/或其盐可以为从动物等天然物(例如鸡冠、脐带、皮肤、关节液等生物体组织等)提取者，也可以为培养微生物、动物细胞或植物细胞而得到者(例如使用链球菌属的细菌等的发酵法)，还可以为利用化学方式或酶方式合成者。作为原料的透明质酸的盐，例如可以举出与作为具有阴离子性修饰基团的透明质酸的盐所示例的物质相同者。
＜凝胶组合物中的具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的含量＞
本发明的凝胶组合物中的具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的含量可以根据凝胶组合物的使用用途而适宜设定。具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的含量越多，凝胶化时的成形性越更优异，而且凝胶强度变高。具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐的含量通常为0.05w/v％以上且5w/v％以下、更优选0.1w/v％以上且2w/v％以下、进一步优选0.25w/v％以上且1w/v％以下。
＜离子＞
本发明的凝胶组合物含有选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子。本发明的凝胶组合物可以进一步含有该离子的对离子。
＜离子的种类＞
从更显著地发挥本发明所带来的效果的方面出发，本发明的凝胶组合物中含有的离子优选选自由属于周期表的第4周期且第3族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子，更优选Fe3+或Cu2+。
＜离子源＞
作为本发明的凝胶组合物中含有的离子的离子源(元素的盐)，只要为产生上述离子者就没有特别限制。作为离子源的具体例，例如可以举出CuCl2、FeCl3、CaCl2、MgCl2、NiCl2、ZnCl2、CuSO4、FeSO4、MgSO4、CoSO4、NiSO4、ZnSO4、Cu3(PO4)2、Fe3(PO4)2、FePO4、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、Zn(NO3)2、Ca(CH3COO)2、Mg(CH3COO)2、Co(CH3COO)2、Ni(CH3COO)2、Zn(CH3COO)2、Ca(CH3CH(OH)COO)2、Mg(CH3CH(OH)COO)2、Ca(CH2OH(CHOH)4(COO))2和Mg(CH2OH(CHOH)4(COO))2等金属盐以及它们的水合物。本发明的凝胶组合物可以包含这些离子源中的1种或2种以上。
＜离子的浓度＞
本发明的凝胶组合物中的离子的浓度可以根据凝胶组合物的使用用途而适宜设定。例如，离子为Fe3+的情况下，离子浓度可以为1mM以上且300mM以下，从凝胶化时的成形性变得更优异、且凝胶强度变得更高的观点出发，优选5mM以上且200mM以下。而且，例如离子为Cu2+的情况下，离子浓度可以为10mM以上且500mM以下，从凝胶化时的成形性变得更优异、且凝胶强度变得更高的观点出发，优选50mM以上且250mM以下。
＜组合物的提供方式＞
对于本发明的凝胶组合物，可以以选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸与离子(或离子源)未混合的状态提供，也可以以选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸与离子(或离子源)经混合的状态(凝胶化了的状态)提供。以未混合的状态提供的情况下，使用时将水溶性修饰透明质酸与离子(或离子源)混合，形成离子键，从而可以进行凝胶化。
＜组合物的形状＞
对于一实施方式的凝胶组合物，在选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸与离子(或离子源)经混合的状态(凝胶化了的状态)下，不溶于水。另外，对于一实施方式的凝胶组合物，在选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸与离子(或离子源)经混合的状态(凝胶化了的状态)下，为具有保形性的凝胶。对于该实施方式中的凝胶组合物，如果使选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸的溶液与离子的溶液接触，则可以立即形成不溶于水的凝胶，或成形为任意形状的凝胶。
作为一实施方式的凝胶组合物的形状，不限定于此，例如可以举出纤维(粗细为任意。结构例如为中空结构、其他特殊结构)、片、薄膜、无纺布、不定形凝胶、胶囊等颗粒状等。
＜成形方法＞
作为将一实施方式的凝胶组合物成形为上述形状的方法，例如，准备期望的形状部分成为空腔的模，向该空腔部分中注入选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸的溶液，在其中添加离子的溶液并混合，从而可以得到具有期望形状的凝胶组合物。
作为将另一实施方式的凝胶组合物成形为上述形状的方法，例如，向注射器等能挤出排出的容器中注入选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸的溶液，从该容器向离子的溶液中排出水溶性修饰透明质酸的溶液并接触，从而可以得到具有期望形状的凝胶组合物。
＜组合物的物性(载荷最大值)＞
对于本发明的凝胶组合物，基于使用纹理分析仪的测定测得的载荷最大值可以为300N/m2以上。该载荷最大值通过以下方法而测定，成为凝胶强度(硬度)的指标。凝胶组合物的载荷最大值可以通过后述实施例中记载的方法而测定。
＜组合物的用途＞
本实施方式的凝胶组合物在透明质酸原本所具有的保水性和弹力性等特性的基础上，具有凝胶化时能造型为任意形状的成形性，且水中也能维持其形状，因此，可以用于各种用途。作为该用途，例如可以举出：人工硬膜、人工角膜、人工晶状体、人工玻璃体、人工食道、人工气道、人工血管、人工红细胞、人工血小板、人工软骨、人工皮肤和末梢神经再生导管等脏器代替/生物体再生设备、手术用缝合线、生物体吸收性支架、人工纤维布、心脏修复用片、心包用片、防愈合材料、创伤被覆材料、褥疮片、巴布材料、生物体组织粘接材料、止血材料、粘膜下层填充材料、关节用注射材料、美容医疗用注射材料、微针、泪点塞、眼科手术用辅助材料、脏器保护材料、粘膜保护材料、手指消毒剂和药品缓释性载体等医疗设备、创伤治癒促进材料、滴眼材料、生理活性物质//细胞/微生物等内包胶囊剂和铁剂等药品或补充物、凝胶状调料、药用果冻和橡皮糖等食品、护发剂、净化剂、保湿剂和面膜剂等化妆品、3D打印用基材、细胞组织结构材料、细胞培养基、胶囊材料、体内埋入型生物传感器、体内埋入型成像剂、涂覆剂、尿布等卫生用品、绿化用保水材料、肥料、土壤改良剂以及种子被覆材料。
＜凝胶组合物的制造方法＞
本发明的凝胶组合物例如可以通过包括如下工序的方法而制造：将含有选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子的溶液、与选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸进行混合。各种成分、条件等方式如上述。
实施例
以下，基于实施例等，对本发明更具体地进行说明。但是，本发明不限定于以下的实施例。
[试验方法]
＜具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸的制备方法1＞
在30mL的样品瓶中称重氢氧化钠1.04g后，添加水8mL使其溶解。接着，添加透明质酸2.0g使其溶解后，添加单氯乙酸钠1.52g使其溶解，在室温下静置48小时。反应液的pH为13。之后，在200mL烧杯中放入乙醇80mL，边搅拌反应液边添加，使具有羧基甲基的透明质酸沉淀。之后，用400目的滤布在200mL烧杯中回收沉淀后，添加10％氯化钠水溶液40mL，使沉淀溶解。进而，用8％盐酸水溶液调节pH后，边搅拌边在溶解液中放入乙醇80mL，再次使具有羧基甲基的透明质酸沉淀。用80％含水乙醇100mL清洗3次后，减压过滤，以55℃减压干燥3小时，从而得到具有羧基甲基的透明质酸。
＜具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸的制备方法2＞
在30mL的样品瓶中称重氢氧化钠1.04g后，添加水8mL使其溶解。接着，添加透明质酸2.0g使其溶解后，添加单溴乙酸钠1.52g使其溶解，在4℃下静置48小时。反应液的pH为13。之后，在200mL烧杯中放入乙醇80mL，边搅拌反应液边添加，使具有羧基甲基的透明质酸沉淀。之后，用400目的滤布在200mL烧杯中回收沉淀后，添加10％氯化钠水溶液40mL，使沉淀溶解。进而，用8％盐酸水溶液调节pH后，边搅拌边在溶解液中放入乙醇80mL，再次使具有羧基甲基的透明质酸沉淀。用80％含水乙醇100mL清洗3次后，减压过滤，以55℃减压干燥3小时，从而得到具有羧基甲基的透明质酸。
依据上述制备方法，改变作为原料的透明质酸的平均分子量、和卤代乙酸(单氯乙酸钠或单溴乙酸钠)的用量，从而得到各种平均分子量和修饰率的具有羧基甲基的透明质酸。
＜具有羧基甲基的透明质酸的修饰率的测定＞
具有羧基甲基的透明质酸的修饰率以以下方法、通过1H-NMR光谱的积分值而求出。
(试样制备)
使试样7mg和内标物4,4-二甲基-4-硅戊烷磺酸钠(DSS)1mg溶解于重水0.7mL，转移至NMR试样管，盖上盖。
(测定条件)
装置：Varian NMR system 400NB型(Varian Technologies Japan,Ltd.)
观测频率：400MHz
温度：30℃
基准：DSS(0ppm)
积分次数：64次
(解析方法)
将在1H-NMR光谱的2.0ppm附近出现的透明质酸的N-乙酰基(CH3)的峰、和在3.8ppm以上且4.2ppm以下的范围内出现的羧基甲基的亚甲基(-CH2-)的峰进行积分。由积分值根据下述式求出修饰率。
修饰率＝{(在3.8ppm以上且4.2ppm以下的范围内出现的峰积分值/2)/(2.0ppm的峰积分值/3)}×100(％)
＜平均分子量的测定＞
具有羧基甲基的透明质酸和透明质酸的平均分子量通过以下的方法而测定。
(透明质酸的平均分子量)
精密称量约0.05g的透明质酸，溶解于0.2mol/L浓度的氯化钠溶液，准确地量取成为100mL的溶液和准确地量取该溶液8mL、12mL以及16mL，向其分别加入0.2mol/L浓度的氯化钠溶液，将准确地成为20mL的溶液作为试样溶液。对于该试样溶液和0.2mol/L浓度的氯化钠溶液，通过日本药典(第十六改正)一般试验法的粘度测定法(第1法毛细管粘度测定法)，在30.0±0.1℃下测定比粘度(式(A))，算出各浓度下的比浓粘度(式(B))。将比浓粘度作为纵轴，本品的相对于换算后的干燥物的浓度(g/100mL)作为横轴，绘制图，由连接各点的直线与纵轴的交点求出特性粘度。将求出的特性粘度代入Laurent的式子(式(C))，算出平均分子量(Torvard C Laurent，MarionRyan，and Adolph Pietruszkiewicz，”Fractionation of hyaluronic Acid”，Biochemical et Biophysical Acta.，42，476-485(1960)、四方田千佳子、“透明质酸钠制剂的基于SEC-MALLS的分子量评价”、国立卫生研究所报、第121号，030-033(2003))。
(式A)比粘度＝{试样溶液所需的流下秒数}/(0.2mol/L氯化钠溶液所需的流下秒数)}-1
(式B)比浓粘度(dL/g)＝比粘度/(本品的相对于换算后的干燥物的浓度g/100mL))
(式C)特性粘度(dL/g)＝3.6×10-4M0.78
M：平均分子量
(具有羧基甲基的透明质酸的平均分子量)
使用凝胶过滤柱，通过上述方法求出平均分子量，对求出了平均分子量的多个(纯化)透明质酸(基准物质)进行液相色谱法分析，根据它们的保留时间制成标准曲线。同样地，对作为测定对象的具有羧基甲基的透明质酸进行液相色谱法分析，根据它们的保留时间，利用标准曲线，求出具有羧基甲基的透明质酸的平均分子量。
＜金属离子溶液＞
使CuCl2、FeCl2和FeCl3分别溶解于水，得到金属离子溶液。
＜使用纹理分析仪的硬度测定＞
在直径15mm、深度19mm的容器中添加具有羧基甲基的透明质酸或未修饰透明质酸水溶液2mL，使用微量移液器，向其中添加金属离子溶液1mL后，静置5分钟。使用纹理分析仪在下述条件下进行测定。使柱塞以下降速度1mm/秒从距离容器的底部为30mm高处进入28mm而施加载荷时的载荷最大值(最大试验力)的值(单位：N/m2)作为测定试样的硬度。
(测定条件)
·测定装置：纹理分析仪(Stable Micro Systems公司制、Texture AnalyxerTA.XT.)
·柱塞：P/6直径6mm DIA CYLINDER STAINLESS
·适配器：AD/10(100mm Probe Adaptor)
·幅度范围：0～1kg
·柱塞的下降速度：1mm/秒
·模式：Distance
·接触载荷：30g
·对试样的进入距离：28mm
·对试样进入后的柱塞的上升速度：10mm/秒
·测定温度：25℃
[试验例1：凝胶形成试验(透明质酸浓度、修饰率和金属离子浓度的影响)]
在24孔板(Sumitomo Bakelite Co.,Ltd.制)的各孔中添加表1～表3所示的浓度的FeCl3水溶液各1mL。使用微量移液器，在其中滴加以表1～表3所示的浓度(HA浓度)含有具有羧基甲基的透明质酸(修饰率32％、58％或83％)的水溶液(3滴)，立即以目视评价凝胶化的样子。具有羧基甲基的透明质酸的平均分子量均为1000kDa。将结果一并示于表1～表3。表1～表3中，将确认到保持了形状的凝胶的情况记作“◎”、将确认到不易保持形态的不定形凝胶的情况记作“○”、将未确认到凝胶形成的情况记作“×”。评价为“◎”或“○”的情况可以说具有成形性。
[表1]
表1：凝胶形成试验：具有羧基甲基的透明质酸的修饰率83％
[表2]
表2：凝胶形成试验：具有羧基甲基的透明质酸的修饰率58％
[表3]
表3：凝胶形成试验：具有羧基甲基的透明质酸的修饰率32％
通过具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸与金属离子(Fe3+)接触，从而立即确认到凝胶的形成。评价为“◎”的测定试样中，所形成的凝胶牢固地保持形状，且为具有弹力性者。评价为“○”的测定试样中，所形成的凝胶不易保持形状，而为不定形。评价为“×”的测定试样中，通过施加振动等而变得无法可见凝胶的形状。有如下倾向：具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸的修饰率越高、和水溶液中的浓度越高，且金属离子(Fe3+)浓度越高，越容易形成保持了形状的凝胶。
[试验例2：凝胶形成试验(透明质酸浓度、修饰率和金属离子浓度的影响)]
在24孔板(Sumitomo Bakelite Co.，Ltd.制)的各孔中添加各1mL的表4～表5所示的浓度的CuCl2水溶液。使用微量移液器，向其中滴加以表4～表5所示的浓度(HA浓度)含有具有羧基甲基的透明质酸(修饰率58％或83％)的水溶液(3滴)，立即以目视评价凝胶化的样子。具有羧基甲基的透明质酸的平均分子量均为1000kDa。将结果一并示于表4～表5。表4～表5中，将确认到保持了形状的凝胶的情况记作“◎”、将确认到不易保持形态的不定形凝胶的情况记作“○”、将未确认到凝胶形成的情况记作“×”。评价为“◎”或“○”的情况可以说具有成形性。
[表4]
表4：凝胶形成试验：具有羧基甲基的透明质酸的修饰率83％
[表5]
表5：凝胶形成试验：具有羧基甲基的透明质酸的修饰率58％
通过具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸与金属离子(Cu2+)接触，从而立即确认到凝胶的形成。评价为“◎”的测定试样中，所形成的凝胶牢固地保持形状，且为具有弹力性者。评价为“○”的测定试样中，所形成的凝胶不易保持形状，而为不定形。评价为“×”的测定试样中，通过施加振动等而变得无法可见凝胶的形状。有如下倾向：具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸的修饰率越高、和水溶液中的浓度越高、且金属离子(Cu2+)浓度越高，越容易形成保持了形状的凝胶。
[试验例3：凝胶形成试验(平均分子量的影响)]
在24孔板(Sumitomo Bakelite Co.，Ltd.制)的各孔中添加各1mL的5mM的FeCl3水溶液。使用微量移液器，向其中滴加以表6所示的浓度(HA浓度)含有表6所示的平均分子量和修饰率的具有羧基甲基的透明质酸的水溶液(3滴)，立即以目视评价凝胶化的样子。将结果一并示于表6。表6中，将确认到保持了形状的凝胶的情况记作“◎”、将确认到不易保持形态的不定形凝胶的情况记作“○”、将未确认到凝胶形成的情况记作“×”。评价为“◎”或“o”的情况可以说具有成形性。
[表6]
表6：凝胶形成试验：金属离子溶液(5mM FeCl3)
通过具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸与金属离子(Fe3+)接触，从而立即确认到凝胶的形成。评价为“◎”的测定试样中，所形成的凝胶牢固地保持形状，且为具有弹力性者。评价为“○”的测定试样中，所形成的凝胶不易保持形状，而为不定形。评价为“×”的测定试样中，通过施加振动等而变得无法可见凝胶的形状。有如下倾向：具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸的平均分子量越大、且水溶液中的浓度越高，越容易形成保持了形状的凝胶。
[试验例4：凝胶强度试验(阴离子性修饰基团的影响)]
使用以1w/v％含有具有羧基甲基的透明质酸(平均分子量1000kDa、修饰率58％)的水溶液、和2mM的FeCl3水溶液，依据上述方法，实施使用纹理分析仪的硬度测定，测定载荷最大值的值(单位：N/m2)。作为对照，使用以1w/v％含有未修饰的透明质酸(平均分子量1000kDa)的水溶液、和2mM的FeCl3水溶液，同样地测定载荷最大值的值(单位：N/m2)。对于相同的测定试样，进行2次测定，将所得载荷最大值的值(单位：N/m2)的平均值作为测定试样的硬度。
将结果示于表7。
[表7]
表7.凝胶强度试验
载荷最大值的值(单位：N/m<sup>2</sup>)
具有羧基甲基的透明质酸 812
未修饰的透明质酸 246
未修饰的透明质酸即使与金属离子(Fe3+)接触，也未形成保持了形状的凝胶。另一方面，具有阴离子性修饰基团(羧基甲基)的透明质酸如果与金属离子(Fe3+)接触，则立即形成保持了形状的凝胶。而且，所形成的凝胶具有充分的凝胶强度。
[试验例5：凝胶强度试验(修饰率和金属离子浓度的影响)]
使用以1w/v％含有具有羧基甲基的透明质酸(平均分子量1000kDa、修饰率32％、58％或83％)的水溶液、以及表8所示的浓度的FeCl3水溶液或CuCl2水溶液，依据上述方法，实施使用纹理分析仪的硬度测定，测定载荷最大值的值(单位：N/m2)。对于相同的测定试样进行2次测定，将所得载荷最大值的值(单位：N/m2)的平均值作为测定试样的硬度。
将结果示于表8。
[表8]
表8.凝胶强度试验
任意测定试样中如果添加金属离子(Fe3+或Cu2+)，则均立即形成保持了形状的凝胶。金属离子为Fe3+的情况下，与Cu2+的情况相比，有凝胶强度高的倾向。

Claims (13)

1.一种凝胶组合物，其含有：
选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸；和，
选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子。
2.根据权利要求1所述的凝胶组合物，其不溶于水。
3.根据权利要求1或2所述的凝胶组合物，基于使用纹理分析仪的测定测得的载荷最大值为300N/m2以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的凝胶组合物，其中，所述离子为选自由属于周期表的第4周期且第3族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的凝胶组合物，其中，所述离子为Fe3+或Cu2+。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的凝胶组合物，其中，所述具有阴离子性修饰基团的透明质酸的修饰率为25％以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的凝胶组合物，其中，所述具有阴离子性修饰基团的透明质酸的平均分子量为10kDa以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的凝胶组合物，其中，所述阴离子性修饰基团为羧基烷基。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的凝胶组合物，其为凝胶化时具有成形性的凝胶。
10.一种凝胶组合物的制造方法，其包括如下混合工序：
将含有选自由属于周期表的第3周期～第6周期且第2族～第12族的元素组成的组中的至少1种元素的离子的溶液、与
选自由具有阴离子性修饰基团的透明质酸和其盐组成的组中的至少1种水溶性修饰透明质酸进行混合。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中，所述溶液含有选自由Fe3+和Cu2+组成的组中的至少1种金属离子。
12.根据权利要求10或11所述的制造方法，其中，所述溶液含有0.5mM以上的Fe3+。
13.根据权利要求10或11所述的制造方法，其中，所述溶液含有10mM以上的Cu2+。
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