JP2002018270A - Synthetic hydrogel - Google Patents

Synthetic hydrogel

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JP2002018270A
JP2002018270A JP2000201642A JP2000201642A JP2002018270A JP 2002018270 A JP2002018270 A JP 2002018270A JP 2000201642 A JP2000201642 A JP 2000201642A JP 2000201642 A JP2000201642 A JP 2000201642A JP 2002018270 A JP2002018270 A JP 2002018270A
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nucleic acid
hydrogel
water
dna
synthetic hydrogel
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Hiroshi Yoshioka
浩 吉岡
Mitsuhiro Shimizu
光弘 清水
Yuichi Mori
森  有一
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Individual
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prepare a synthetic hydrogel capable of simply and rapidly obtaining the hydrogel having sufficient strength in the vicinity of the bodily temperature (37 deg.C) of a person under a physiological condition without being accompanied by chemical reaction or polymerization reaction in the formation of a crosslinking point. SOLUTION: The synthetic hydrogel has a complementary nucleic acid base pair, which comprises two kinds of water soluble polymers [X(xn), Y(yn)] wherein a plurality of nucleic acid oligomers (x, y) capable of mutually forming a base pair are bonded in one molecule, as a crosslinking point.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、医療分野、化粧品
分野、農園芸分野などで利用されるハイドロゲルに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogel used in medical fields, cosmetic fields, agricultural and horticultural fields, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体組織はその大部分がハイドロゲルで
構成されており、ハイドロゲルは生物と関連する分野で
は極めて重要なソフトマテリアルとして位置づけられて
いる。その利用は、例えば細胞や菌体培養の担体等とし
て、あるいはDNAやタンパク質を分離する電気泳動やク
ロマトグラフィー用支持体としても不可欠になってい
る。さらに、コンタクトレンズ、創傷被覆材、生体組織
接着剤、癒着防止材、薬剤担体、吸水材等として医療分
野や衛生用品分野で、また保水剤として化粧品分野や農
園芸分野での応用も盛んに試みられている。
2. Description of the Related Art Most of living tissues are composed of hydrogel, and hydrogel is regarded as a very important soft material in the field relating to living organisms. Its use has become indispensable, for example, as a carrier for culturing cells or bacterial cells, or as a support for electrophoresis or chromatography for separating DNA and proteins. In addition, it has been actively used in medical and hygiene products as a contact lens, wound dressing, biological tissue adhesive, anti-adhesion material, drug carrier, water-absorbing material, and in cosmetics and agricultural and horticultural fields as a water retention agent. Have been.

【0003】ハイドロゲルの3次元網目構造は親水性高
分子間の架橋によって構築されるが、その架橋点形成が
共有結合によるもの(化学架橋ゲル)と、水素結合、va
n der Waals力、疎水相互作用等の二次的な相互作用力
によるもの(物理架橋ゲル)とに分類される。
[0003] The three-dimensional network structure of a hydrogel is constructed by cross-linking between hydrophilic polymers, and the cross-linking points are formed by covalent bonds (chemically cross-linked gels), hydrogen bonds, and va.
It is classified into those based on secondary interaction forces such as n der Waals force and hydrophobic interaction (physical crosslinked gel).

【0004】化学架橋ゲルとしては電気泳動支持体に用
いられているポリアクリルアミドゲルや、吸水材として
用いられているポリアクリル酸塩ゲルがある。これらは
アクリルアミドやアクリル酸ナトリウムなどの重合性モ
ノマーの水溶液に脱酸素下で過硫酸塩などの重合開始剤
を加えてラジカル重合させる際に、ビスアクリルアミド
などの少量の二官能性モノマーを加えて共重合させるこ
とで得られる。その他の化学架橋ゲルとしてゼラチン糊
やアルブミン糊がある。これはゼラチンやアルブミンの
分子中に多数存在する1級アミノ基をホルムアルデヒド
やグルタルアルデヒドで化学架橋させるものであり、室
温あるいは体温付近の温度でゼラチン水溶液あるいはア
ルブミン水溶液とアルデヒド水溶液を混合するだけの簡
便な操作で強度の高いハイドロゲルが迅速(数分以内)
に得られるため、生体組織接着剤として用いられてい
る。しかしながら、架橋剤として用いられるアルデヒド
類の発癌性や組織障害性が指摘されている。
As the chemically crosslinked gel, there is a polyacrylamide gel used for an electrophoresis support and a polyacrylate gel used as a water absorbing material. These are prepared by adding a small amount of a bifunctional monomer such as bisacrylamide when radical polymerization is performed by adding a polymerization initiator such as persulfate to an aqueous solution of a polymerizable monomer such as acrylamide or sodium acrylate under deoxygenation. It is obtained by polymerizing. Other chemically crosslinked gels include gelatin glue and albumin glue. This is a method of chemically cross-linking a large number of primary amino groups in gelatin or albumin molecules with formaldehyde or glutaraldehyde.It is simple to mix aqueous gelatin solution or aqueous albumin solution with aqueous aldehyde solution at room temperature or near body temperature. High strength hydrogel quickly with simple operation (within minutes)
Therefore, it is used as a biological tissue adhesive. However, carcinogenicity and tissue damage of aldehydes used as crosslinking agents have been pointed out.

【0005】物理架橋ゲルとしてはゼラチンゲルや寒天
(アガロース)ゲルが良く知られている。ゼラチンや寒
天の水溶液を室温以下の温度に冷却するとハイドロゲル
が得られる。しかし、ゼラチンゲルの融点は30℃以下で
あり、人の体温(37℃)付近ではハイドロゲルとならな
い。寒天ゲルは37℃でも安定なハイドロゲルであるが、
未架橋の寒天水溶液とするには90℃以上に加熱しなけれ
ばならない。また、原料海藻の生産地、発育度、寒天回
収法などによってその組成や分子量が異なり品質管理は
難しい。ゼラチンの原料であるコラーゲンゲルは37℃で
も安定なハイドロゲルであるが、未架橋のコラーゲン水
溶液とするにはpHを3以下の極端な低pHに維持する必
要がある。これらの物理架橋ハイドロゲルは天然素材で
あるため分子設計によってハイドロゲルの物性を任意に
制御することは不可能である。
[0005] Gelatin gels and agarose (agarose) gels are well known as physically crosslinked gels. When an aqueous solution of gelatin or agar is cooled to a temperature below room temperature, a hydrogel is obtained. However, the melting point of gelatin gel is 30 ° C. or less, and it does not become a hydrogel near human body temperature (37 ° C.). Agar gel is a hydrogel that is stable even at 37 ° C,
Heating to 90 ° C or higher is required to obtain an uncrosslinked aqueous agar solution. In addition, the composition and molecular weight of the raw seaweed vary depending on the production place, growth degree, agar recovery method and the like, and quality control is difficult. Although collagen gel, which is a raw material for gelatin, is a hydrogel that is stable even at 37 ° C., it is necessary to maintain the pH at an extremely low pH of 3 or less in order to obtain an uncrosslinked aqueous collagen solution. Since these physically crosslinked hydrogels are natural materials, it is impossible to arbitrarily control the physical properties of the hydrogel by molecular design.

【0006】合成あるいは半合成の物理架橋ゲルも知ら
れている。合成高分子であるポリビニルアルコールは水
酸基間の水素結合によって架橋し37℃でも安定なハイド
ロゲルとなる。一般にポリビニルアルコールを水に溶解
するには、水酸基間の水素結合を完全に分解するため10
0℃以上に加熱することが必要とされている。一方、ゲ
ル化させるには、−80℃〜−10℃に冷却して凍結後、0
℃〜室温で解凍するという操作を行わなければならな
い。半合成の物理架橋ゲルとしてセルロース誘導体のゲ
ルがある。セルロースの水酸基を不均一にメチル基でエ
ーテル化したメチルセルロースの水溶液は、ゼラチンや
寒天のゲルとは逆に加熱によってハイドロゲルとなり、
冷却によって水溶液に戻ることが知られている。一般に
メチル基置換度が大きくなるとメチルセルロース水溶液
のゲル化温度は低くなるが、高度にメチル化された場合
でもその水溶液のゲル化温度は45℃以上と高いため、
室温や37℃では安定なハイドロゲルが得られなかった。
さらにこのような昇温時ゲル化型熱可逆ハイドロゲルの
ゾル-ゲル転移温度を任意に制御できる合成ハイドロゲ
ルも開発されている (H.Yoshioka, et al., J. Macromo
l. Sci., A31(1), 113-120 (1994))。しかしながら、
この系ではハイドロゲルの架橋点が疎水相互作用という
弱い二次的な力によって形成されるため、ハイドロゲル
の強度が必ずしも十分ではなかった。
[0006] Synthetic or semi-synthetic physically crosslinked gels are also known. Polyvinyl alcohol, which is a synthetic polymer, is crosslinked by hydrogen bonds between hydroxyl groups and becomes a stable hydrogel even at 37 ° C. Generally, to dissolve polyvinyl alcohol in water, it is necessary to completely decompose hydrogen bonds between hydroxyl groups.
Heating above 0 ° C. is required. On the other hand, for gelation, after cooling to -80 ° C to -10 ° C and freezing,
Thawing must be performed at a temperature between ℃ and room temperature. As a semi-synthetic physically crosslinked gel, there is a gel of a cellulose derivative. An aqueous solution of methylcellulose in which the hydroxyl groups of cellulose are heterogeneously etherified with methyl groups becomes a hydrogel by heating, contrary to gelatin or agar gel,
It is known that cooling returns to an aqueous solution. In general, the higher the degree of methyl group substitution, the lower the gelation temperature of an aqueous solution of methylcellulose, but even when highly methylated, the gelation temperature of the aqueous solution is as high as 45 ° C. or higher.
A stable hydrogel was not obtained at room temperature or 37 ° C.
Furthermore, synthetic hydrogels have been developed that can arbitrarily control the sol-gel transition temperature of such gelled thermoreversible hydrogels at elevated temperatures (H. Yoshioka, et al., J. Macromo
l. Sci., A31 (1), 113-120 (1994)). However,
In this system, the strength of the hydrogel was not always sufficient because the crosslinking points of the hydrogel were formed by a weak secondary force called hydrophobic interaction.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】化学架橋ゲルでは架橋
点形成に化学反応あるいは重合反応を伴うため、架橋
剤、モノマー、重合開始剤などの毒性が重大な問題とな
る。物理架橋ゲルでは架橋点形成に化学反応を伴わない
ので毒性の問題は回避できるが、架橋点形成が比較的弱
い二次的な相互作用力によるものであるため、得られる
ハイドロゲルが人の体温(37℃)付近で強度の弱いもの
となったり、未架橋の水溶性高分子として流動性の高い
水溶液の状態を維持するためには、著しい高温や低温あ
るいは極端に低いpHなどの状態を保持する必要があっ
た。また両者に共通する問題点として、ハイドロゲルの
形成に生物には耐えがたい環境の大きな変化が必要であ
ったり、手間や時間がかかるという問題もあった。 本
発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決した合
成ハイドロゲルを提供することにある。
In a chemically crosslinked gel, the formation of crosslink points involves a chemical reaction or a polymerization reaction, so that the toxicity of a crosslinking agent, a monomer, a polymerization initiator, etc. becomes a serious problem. Physically crosslinked gels can avoid toxicity problems because they do not involve a chemical reaction in the formation of crosslink points.However, since the formation of crosslink points is due to a secondary interaction force that is relatively weak, the resulting hydrogel has a human body temperature. In order to maintain the state of an aqueous solution with low fluidity at around (37 ° C) or high fluidity as an uncrosslinked water-soluble polymer, maintain a state such as extremely high or low temperature or extremely low pH. I needed to. In addition, as a problem common to both of them, there is a problem that the formation of a hydrogel requires a large change in an environment that is unbearable to living organisms, and it takes time and effort. An object of the present invention is to provide a synthetic hydrogel that solves the above-mentioned problems of the prior art.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、核酸塩基対を架橋点とする合成ハイドロゲルが上記
課題の解決にきわめて効果的であることを見出した。
Means for Solving the Problems As a result of earnest studies, the present inventors have found that a synthetic hydrogel having a nucleic acid base pair as a crosslinking point is extremely effective in solving the above-mentioned problems.

【0009】本発明は上記知見に基づくものであり、本
発明によれば相補的核酸塩基対を架橋点とする合成ハイ
ドロゲルが提供される。本発明によれば、更に、それぞ
れ互いに塩基対を形成し得る核酸オリゴマー(x,y)
を、それぞれ1分子内に複数個結合している少なくとも
2種類の水溶性高分子(X(xn)、Y(yn))から成る相
補的核酸塩基対を架橋点とする合成ハイドロゲルが提供
される。本発明によれば、更に、それぞれ互いに塩基対
を形成し得る核酸オリゴマー(x,y)を、それぞれ1
分子内に複数個有する少なくとも2種類の水溶性核酸分
子(X(xn)、Y(yn))から成る核酸塩基対を架橋点と
する合成ハイドロゲルが提供される。本発明によれば、
更に、それぞれ互いに塩基対を形成し得る核酸オリゴマ
ー(x,y)を、それぞれ1分子内に複数個結合させた
水溶性タンパク質あるいは水溶性多糖類から成る核酸塩
基対を架橋点とする合成ハイドロゲルが提供される。
The present invention is based on the above findings, and according to the present invention, there is provided a synthetic hydrogel having complementary nucleic acid base pairs as crosslinking points. According to the present invention, further, a nucleic acid oligomer (x, y) capable of forming a base pair with each other is further provided.
A synthetic hydrogel having a complementary nucleic acid base pair composed of at least two types of water-soluble polymers (X (xn), Y (yn)), each of which is bonded to a plurality of molecules, in a molecule. You. According to the present invention, nucleic acid oligomers (x, y) each capable of forming a base pair with each other are each 1
A synthetic hydrogel having a nucleic acid base pair consisting of at least two types of water-soluble nucleic acid molecules (X (xn), Y (yn)) having a plurality of molecules in the molecule as a crosslinking point is provided. According to the present invention,
Furthermore, a synthetic hydrogel having a nucleic acid base pair consisting of a water-soluble protein or water-soluble polysaccharide in which a plurality of nucleic acid oligomers (x, y) capable of forming base pairs with each other are bound in one molecule is used as a crosslinking point. Is provided.

【0010】本発明中ハイドロゲルとは、3次元網目構
造を持つ親水性高分子が水に膨潤したものと定義される
(高分子学会編:新版高分子辞典、朝倉書店、1988
年)。すなわち、例えば2本鎖DNAを水中に高濃度で
分散または溶解させただけの状態のものは本発明で定義
されるハイドロゲルとは異なる。一般にこのようなDN
Aなどの高分子分散液または水溶液が流動性を失った状
態をゲル状態と呼ぶこともあるが、このような分散液ま
たは水溶液は水を加えることで無限に希釈することがで
きるのに対し、本発明でいうハイドロゲルは過剰の水の
中でも有限の平衡膨潤体積を持つことで区別される。す
なわち、本発明の合成ハイドロゲルは水に対する溶解度
が著しく低く、通常は30%以下、望ましくは10%以下、
さらに好ましくは5%以下である。
In the present invention, a hydrogel is defined as a hydrophilic polymer having a three-dimensional network structure swelled in water (edited by the Society of Polymer Science, New Polymer Dictionary, Asakura Shoten, 1988).
Year). That is, for example, a state in which double-stranded DNA is simply dispersed or dissolved in water at a high concentration is different from the hydrogel defined in the present invention. Generally such a DN
A state in which a polymer dispersion or aqueous solution such as A loses fluidity may be referred to as a gel state, but such a dispersion or aqueous solution can be diluted infinitely by adding water, The hydrogel referred to in the present invention is distinguished by having a finite equilibrium swelling volume even in excess water. That is, the synthetic hydrogel of the present invention has extremely low solubility in water, usually 30% or less, preferably 10% or less,
More preferably, it is 5% or less.

【0011】ハイドロゲルの水に対する溶解度は具体的
には以下のようにして測定できる。高分子濃度10%のハ
イドロゲル10g(乾燥高分子重量で1g)を37℃の蒸留
水1000mlに1時間浸漬して膨潤させ、ハイドロゲルを
回収して40℃で3日間0.1torrの真空乾燥機中で乾燥し、
乾燥重量(D)gを測定する。この時、ハイドロゲルの
溶解度は(1−D)x100%として算出される。
[0011] The solubility of the hydrogel in water can be measured specifically as follows. 10 g of a hydrogel having a polymer concentration of 10% (1 g in terms of dry polymer weight) is immersed in 1,000 ml of distilled water at 37 ° C. for 1 hour to swell, and the hydrogel is collected and dried at 40 ° C. for 3 days in a 0.1 torr vacuum dryer. Dried in,
The dry weight (D) g is measured. At this time, the solubility of the hydrogel is calculated as (1−D) × 100%.

【0012】核酸(nucleic acid)は高等動植物の細胞
から細菌やウイルスにいたるまで,生命現象の営まれる
場所には必ず存在しているリン酸を含む酸性の高分子有
機化合である。核酸は化学構造上 DNA(deoxyribonu
cleic acid,デオキシリボ核酸)と RNA(ribonucleic
acid,リボ核酸)の2種に大別できる。DNAもRNA
も基本構造は共通で,核酸塩基 nucleic acid base(通
常は単に塩基と略す)と五炭糖 pentose よりなる単位が
リン酸を介して一次元的に連なっている。塩基と糖から
なる単位をヌクレオシドnucleosideと呼び,これにリン
酸基のついた単位をヌクレオチド nucleotide と呼ぶ。
DNAでは糖の部分が2-デオキシ-D-リボース(2-deox
y-D-ribose)であるのに対して,RNAのそれは D-リボ
ース(D-ribose)である。さらに DNAの塩基はアデニ
ン adenine(Aと略す),グアニンguanine(G),シトシ
ン cytosine(C),チミンthymine(T)の4種からなる
が,RNAの場合はチミンの代りにウラシル uracil
(U)が用いられる。DNAもRNAもこれら4塩基がい
ろいろな順序で多数配列した巨大分子である。リン酸の
結合している位置は五炭糖の5’位と3’位が交互にな
っておりポリヌクレオチド鎖の一端が5’末端なら他端
は3’末端となる。DNAもRNAも生体内で合成され
る際には,5’末端から3’末端の方向へ合成が進む。
すなわち核酸分子は5’から3’という方向性を有して
いる。核酸分子の塩基配列は通常5’末端側を左、3’
末端側を右に表記する。すなわち AGCT と TCGA は異な
った分子であり,この点を明らかにする目的で,それぞ
れを5’AGCT3’ならびに5'TCGA3’として表示する
こともある。
[0012] Nucleic acid is an acidic high molecular organic compound containing phosphoric acid which is always present in places where life phenomena are performed, from cells of higher animals and plants to bacteria and viruses. Nucleic acid is a DNA (deoxyribonu
cleic acid (deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic
acid, ribonucleic acid). DNA is also RNA
The basic structure is also common, and a unit consisting of a nucleic acid base (usually simply abbreviated as a base) and a pentose pentose are connected one-dimensionally via phosphoric acid. The unit consisting of a base and a sugar is called a nucleoside, and the unit with a phosphate group is called a nucleotide.
In DNA, the sugar moiety is 2-deoxy-D-ribose (2-deox
While it is yD-ribose), that of RNA is D-ribose. Furthermore, the bases of DNA consist of four types: adenine (abbreviated as A), guanine (guanine) (G), cytosine cytosine (C), and thymine (thymine) (T).
(U) is used. Both DNA and RNA are macromolecules in which a large number of these four bases are arranged in various orders. The position to which the phosphate is bonded is alternated between the 5'- and 3'-positions of the pentose. If one end of the polynucleotide chain is at the 5'-end, the other end is at the 3'-end. When both DNA and RNA are synthesized in vivo, synthesis proceeds from the 5 'end to the 3' end.
That is, the nucleic acid molecule has a direction of 5 ′ to 3 ′. The base sequence of a nucleic acid molecule is usually at the 5 'end,
The terminal side is written on the right. That is, AGCT and TCGA are different molecules, and for the purpose of clarifying this point, they may be referred to as 5'AGCT3 'and 5'TCGA3', respectively.

【0013】通常 DNAは2本の鎖がねじれ合ったワ
トソン=クリック型の二重らせん構造をとる。この2本
の鎖の方向は互いに逆方向であり,鎖の間を結びつける
力は,A と Tならびに G とC の塩基間に働く水素結合
である。この対合の規則により結びつけられた2本鎖を
相補的な鎖と呼び,それらの鎖は相補的な塩基配列をも
つと表現する。遺伝子の複製過程や,遺伝子の発現過程
において,対合の規則は中心的な役割を演じる。
Normally, DNA has a Watson-Crick double helix structure in which two strands are twisted. The directions of the two chains are opposite to each other, and the force linking the chains is a hydrogen bond acting between the bases A and T and G and C. The two strands linked by this pairing rule are called complementary strands, and those strands are expressed as having complementary base sequences. Pairing rules play a central role in gene replication and gene expression.

【0014】本発明者はこの相補鎖間の結合が選択的か
つ強力なものであることに着目し、この相補的な塩基配
列を持つ1対の核酸オリゴマー間の相互作用をハイドロ
ゲルの架橋点形成に利用出来ることを見出し、本発明を
完成した。
The present inventors have noticed that the binding between the complementary strands is selective and strong, and the interaction between a pair of nucleic acid oligomers having the complementary base sequence is described as the cross-linking point of the hydrogel. The present inventors have found that the present invention can be used for formation and completed the present invention.

【0015】本発明で用いられる核酸の合成は有機化学
的な合成手段あるいは生化学的な合成手段によって行わ
れる。任意の塩基配列を持つ核酸の有機化学的な合成で
は、ヌクレオチドやそれが少数つながったオリゴヌクレ
オチドを縮合剤を用いて結合させることにより行われ
る。この時に、リン酸基をトリエステルにしておくと縮
合の効率が良い(リン酸トリエステル法)。塩基上の反
応し易い基は、予め修飾して保護しておき、核酸鎖が完
成してから保護基を外してもとに戻す。20塩基程度ま
でのポリヌクレオチドはこの方法で比較的容易に合成で
きる。
[0015] The nucleic acid used in the present invention is synthesized by an organic chemical synthesis means or a biochemical synthesis means. The organic chemical synthesis of a nucleic acid having an arbitrary base sequence is performed by bonding nucleotides and oligonucleotides having a small number of the nucleotides together using a condensing agent. At this time, if the phosphoric acid group is converted into a triester, the efficiency of the condensation is high (phosphoric acid triester method). The easily reactive group on the base is modified and protected in advance, and is returned to its original state after removal of the protecting group after completion of the nucleic acid chain. Polynucleotides of up to about 20 bases can be synthesized relatively easily by this method.

【0016】生化学的な手法では、DNA試料とポリメ
ラーゼ、その他の試薬との混合物を繰り返し加熱・冷却
してDNA試料を複製するPCR(Polymerase Chain React
ion)法が用いられる。PCR法反応は以下のように進行す
る(Medical Technology, 24, No.3, 1996)。 1)鋳型DNAを94℃で熱変性させ、一本鎖にする(熱
変性)。 2)続いて増幅させるDNA領域両端の3’側にそれぞ
れ相補的な塩基配列を持つ約20mer(ヌクレオチドを約
20個連結させた一本鎖のDNA)のプライマーを55
℃前後で結合させる(アニーリング)。 3)鋳型DNAを3’側から5’側に読みながらプライ
マーを開始点として、DNAポリメラーゼにより5’側
から3’側に向けて相補鎖を72℃前後で合成させる。
(DNA鎖伸長) 以上の行程を1サイクルとし、これをn回繰り返すこと
で理論的にはDNAは2nに増幅される。
In the biochemical method, a mixture of a DNA sample and a polymerase or other reagents is repeatedly heated and cooled to replicate the DNA sample by PCR (Polymerase Chain Reactor).
ion) method is used. The PCR reaction proceeds as follows (Medical Technology, 24, No. 3, 1996). 1) The template DNA is heat-denatured at 94 ° C. to be single-stranded (heat denaturation). 2) A primer of about 20 mer (single-stranded DNA in which about 20 nucleotides are linked) having complementary base sequences at the 3 'ends of both ends of the DNA region to be subsequently amplified is used.
Bond at around ° C (annealing). 3) While reading the template DNA from the 3 ′ side to the 5 ′ side, a complementary strand is synthesized at about 72 ° C. from the 5 ′ side to the 3 ′ side by the DNA polymerase using the primer as a starting point.
(DNA chain elongation) The above process is defined as one cycle, and by repeating this process n times, the DNA is theoretically amplified to 2n.

【0017】本発明では上記のような手法で得られる互
いに相補的な塩基配列を持つ1対の核酸オリゴマー
(x、y)間の相互作用をハイドロゲルの架橋点形成に
利用するが、本発明で用いられる核酸の塩基配列は特定
の遺伝情報を持つものではないことが望ましい。
In the present invention, the interaction between a pair of nucleic acid oligomers (x, y) having mutually complementary base sequences obtained by the above-mentioned method is used for forming a crosslinking point of a hydrogel. It is desirable that the base sequence of the nucleic acid used in the above does not have specific genetic information.

【0018】上記核酸オリゴマーxとyの塩基配列の長
さは本発明ハイドロゲルの安定性と密接に関係してい
る。架橋点を形成する核酸塩基対の長さ(数)が短くな
るとハイドロゲルの融解温度が低下し、長くなると融解
温度が上昇する。体温付近の温度で安定なハイドロゲル
を得るためには核酸塩基は10塩基以上の長さが望まし
い。一方、核酸塩基の長さが150塩基以上となると合成
が困難となるので通常は20〜50塩基の範囲が好ましく用
いられる。DNAについては一般にA-Tの塩基対一組あ
たり約2℃、G-Cの塩基対一組あたり約3℃だけ融解温
度が上昇すると言われている。すなわち同じ長さの核酸
塩基対であればG-Cの塩基対が多いほど安定性が高い。
The length of the base sequence of the nucleic acid oligomers x and y is closely related to the stability of the hydrogel of the present invention. The melting temperature of the hydrogel decreases as the length (number) of the nucleic acid base pairs forming the crosslink points decreases, and as the length increases, the melting temperature increases. In order to obtain a stable hydrogel at a temperature near body temperature, the length of the nucleobase is preferably 10 bases or more. On the other hand, if the length of the nucleic acid base is 150 bases or more, synthesis becomes difficult. For DNA, it is generally said that the melting temperature increases by about 2 ° C. per AT base pair and about 3 ° C. per GC base pair. That is, for nucleic acid base pairs of the same length, the more GC base pairs, the higher the stability.

【0019】上記したように本発明の合成ハイドロゲル
では架橋点を形成する核酸塩基対の長さや塩基対を形成
する核酸の種類を変えることによって、ハイドロゲルの
安定性(融解温度)を任意に制御することができるとい
う優れた特徴を有する。ゼラチンゲルや寒天ゲルも同様
に高温で融解する性質を有するが、これらの天然高分子
材料ではその融解温度を任意に制御することは不可能で
ある。
As described above, in the synthetic hydrogel of the present invention, the stability (melting temperature) of the hydrogel can be arbitrarily changed by changing the length of the nucleic acid base pairs forming the cross-linking points and the type of the nucleic acid forming the base pairs. It has an excellent feature that it can be controlled. Gelatin gel and agar gel also have the property of melting at high temperatures, but it is impossible to arbitrarily control the melting temperature of these natural polymer materials.

【0020】上記核酸オリゴマーxとyの塩基配列は互
いに相補的であること(例えば5'ATGC3’と 5'TACG
3’) が望ましいが、必ずしも完全な相補鎖である必
要はなく、一部の塩基配列が相補的でなくてもxとyが
室温や体温付近の温度で安定なコンプレックスを形成で
きれば良い。より具体的には対をなす核酸オリゴマーx
とyの塩基配列のうち、相補的塩基対が10組以上あるこ
とが望ましく、より好ましくは20組以上の相補的塩基対
ができることである。
The nucleotide sequences of the nucleic acid oligomers x and y are complementary to each other (for example, 5'ATGC3 'and 5'TACG).
3 ′) is desirable, but it is not always necessary to be a completely complementary strand, and it is sufficient that x and y can form a stable complex at room temperature or near body temperature even if some base sequences are not complementary. More specifically, a paired nucleic acid oligomer x
It is preferable that there are 10 or more complementary base pairs in the base sequences of and y, more preferably 20 or more complementary base pairs are formed.

【0021】ただし、xオリゴマー同士あるいはyオリ
ゴマー同士がコンプレックスを形成すると、これらを1
分子内に複数個有する水溶性高分子X(xn)およびY(y
n)がそれぞれ単独でハイドロゲルを形成してしまい、水
溶性高分子水溶液として機能できなくなるので、xおよ
びyの塩基配列は回文構造などのそれ自身が相補鎖とな
るような塩基配列は持たないことが望ましい。
However, when x oligomers or y oligomers form a complex, they form one complex.
Water-soluble polymers X (xn) and Y (y
n) alone forms a hydrogel and cannot function as an aqueous solution of a water-soluble polymer.Therefore, the base sequence of x and y has a base sequence such as a palindrome that is itself a complementary chain. Desirably not.

【0022】また上記核酸オリゴマーxとyの塩基配列
は全て同じ塩基が配列していても良い。すなわち、xオ
リゴマーが5’AAAAnAAA3’(オリゴdA)でありyオ
リゴマーが5’TTTTnTTT3’(オリゴdT)あるいはx
オリゴマーが5’GGGGnGGG3’(オリゴdG)でありy
オリゴマーが5’CCCCnCCC3’(オリゴdC)という組
み合わせでも良い。
The base sequences of the nucleic acid oligomers x and y may all have the same base sequence. That is, the x oligomer is 5'AAAAnAAA3 '(oligo dA) and the y oligomer is 5'TTTTnTTT3' (oligo dT) or x
The oligomer is 5'GGGGnGGG3 '(oligo dG) and y
The oligomer may be a combination of 5′CCCCnCCC3 ′ (oligo dC).

【0023】本発明では上記の相補的核酸オリゴマー
x,yをそれぞれ別々に水溶性高分子に結合させる。こ
こでxを結合させる水溶性高分子とyを結合させる水溶
性高分子の種類は同じものでも異なるものであっても良
い。ただし、1分子の水溶性高分子に対し必ず複数個の
核酸オリゴマーが導入される必要がある。もし水溶性高
分子1分子中に1個の核酸オリゴマーしか導入されない場
合は、核酸オリゴマーが相補的塩基対を形成しても2分
子間の架橋のみで終わってしまい、水溶性高分子が無限
に架橋した3次元網目構造は得られずハイドロゲルが形
成されない。
In the present invention, the above complementary nucleic acid oligomers x and y are separately bonded to a water-soluble polymer. Here, the type of the water-soluble polymer that binds x and the type of the water-soluble polymer that binds y may be the same or different. However, it is necessary to introduce a plurality of nucleic acid oligomers into one water-soluble polymer. If only one nucleic acid oligomer is introduced into one molecule of the water-soluble polymer, even if the nucleic acid oligomer forms a complementary base pair, the nucleic acid oligomer ends only with the cross-linking between the two molecules, and the water-soluble polymer becomes infinite. No crosslinked three-dimensional network structure is obtained and no hydrogel is formed.

【0024】本発明の水溶性高分子の種類に特に制限は
なく種々の合成高分子や天然高分子が用いられる。しか
しながら、核酸オリゴマーがアニオン性であるので水溶
性高分子としてポリカチオンを用いた場合、核酸オリゴ
マーと該ポリカチオンの間でポリイオンコンプレックス
が形成され好ましくない。従って本発明の水溶性高分子
としてはノニオン性あるいはアニオン性の高分子が好ま
しく用いられる。また本発明のハイドロゲルを生医学的
用途で用いる場合、ハイドロゲルを構成する高分子化合
物が生分解性であることが好ましく、本発明の水溶性高
分子として核酸、タンパク質、多糖類などを用いれば生
体内で代謝分解されるので極めて有用である。ここで水
溶性高分子として核酸を用いる場合には、上記の相補的
核酸オリゴマーx、yと相補的塩基対を形成しないもの
を選択する必要がある。
The kind of the water-soluble polymer of the present invention is not particularly limited, and various synthetic polymers and natural polymers can be used. However, when a polycation is used as the water-soluble polymer since the nucleic acid oligomer is anionic, a polyion complex is formed between the nucleic acid oligomer and the polycation, which is not preferable. Accordingly, a nonionic or anionic polymer is preferably used as the water-soluble polymer of the present invention. When the hydrogel of the present invention is used for biomedical applications, the polymer compound constituting the hydrogel is preferably biodegradable, and nucleic acids, proteins, polysaccharides, and the like are used as the water-soluble polymer of the present invention. This is extremely useful because it is metabolically degraded in vivo. Here, when a nucleic acid is used as the water-soluble polymer, it is necessary to select one that does not form a complementary base pair with the complementary nucleic acid oligomers x and y described above.

【0025】水溶性高分子中に相補的核酸オリゴマー
(x、y)を導入する手法としては従来既知の様々な方
法を採用し得るが、一例を挙げれば以下のような態様で
ある。数十塩基から成る相補的核酸オリゴマー(x、
y)を合成し、それぞれのオリゴマーの5’末端または
3’末端を活性化して別々に親水性高分子(X、Y)に
グラフト結合させる。この時、1分子の水溶性高分子に
複数個の核酸オリゴマーが導入されるよう設計する。
As a method for introducing the complementary nucleic acid oligomer (x, y) into the water-soluble polymer, various methods known in the art can be adopted, and examples thereof are as follows. Complementary nucleic acid oligomer (x,
y) is synthesized, and the 5 ′ end or 3 ′ end of each oligomer is activated and separately graft-bonded to the hydrophilic polymer (X, Y). At this time, a design is made so that a plurality of nucleic acid oligomers are introduced into one water-soluble polymer.

【0026】上記により得られた2種の相補的核酸オリ
ゴマー(x、y)をグラフトしたそれぞれの水溶性高分
子X(xn)およびY(yn)を別々の水溶液とする。この2
つの高分子水溶液を混合すれば、x-y間の相補的塩基
対形成により2種の水溶性高分子X(xn)とY(yn)の間
に架橋が形成され、水溶性高分子が無限に架橋した3次
元網目構造が構築されてハイドロゲルが形成される。
Each of the water-soluble polymers X (xn) and Y (yn) obtained by grafting the two kinds of complementary nucleic acid oligomers (x, y) obtained as described above is used as separate aqueous solutions. This 2
When two polymer aqueous solutions are mixed, a cross-link is formed between the two water-soluble polymers X (xn) and Y (yn) by complementary base pairing between xy, and the water-soluble polymer is infinite. A three-dimensional network structure crosslinked to form a hydrogel.

【0027】上記の態様では相補的核酸オリゴマーが親
水性高分子主鎖に対し側鎖として導入されたグラフト共
重合体の合成を例示したが、相補的核酸オリゴマーが親
水性高分子の主鎖中に直線的に導入されたブロック共重
合体の態様であっても良い。
In the above embodiment, the synthesis of a graft copolymer in which a complementary nucleic acid oligomer is introduced as a side chain to a hydrophilic polymer main chain has been exemplified. May be an embodiment of a block copolymer linearly introduced into the polymer.

【0028】以下に実施例を示してより詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例によって制限されるものでは
ない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

【0029】[0029]

【実施例1】グアニンのみ20塩基からなるDNAオリゴ
マーを核酸自動合成装置で合成し5’末端をアミノ化し
た、5’末端アミノ化オリゴdG(20mer)を日本製粉
(株)より入手した。この5’末端アミノ化オリゴdG
160mg(20μmol)とカルボキシメチルセルロース(CM
CNa、エーテル化度0.9、縮合度400、分子量約10万)500
mgをリン酸緩衝液(pH7、0.15M)100mlに溶解し、水溶
性カルボジイミド [1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethy
lcarbodiimide hydrochloride, EDC] 50mgを加え、37℃
で24時間反応させた。分画分子量3万の限外濾過膜を用
いて10mlまで濃縮し、濃縮液に蒸留水90mlを加えて希釈
した。上記の濃縮と希釈を3回繰り返して低分子量の不
純物を除去後、凍結乾燥し、オリゴdG(20mer)が5'
末端でCMC主鎖にアミド結合を介してグラフトした水溶
性高分子(I)600mgを得た。元素分析の結果、DNA
グラフト鎖とCMC主鎖の比は仕込み比と同じであったの
で、DNA鎖の分子量約8,000、CMC鎖の分子量約100,00
0とするとCMC主鎖1本当たりDNAグラフト鎖が約4本導
入されたと推定される。
Example 1 A DNA oligomer consisting of only 20 bases of guanine was synthesized by an automatic nucleic acid synthesizer, and the 5′-terminal aminated oligo dG (20mer) was obtained from Nippon Flour Milling Co., Ltd. This 5 'terminal aminated oligo dG
160mg (20μmol) and carboxymethylcellulose (CM
CNa, degree of etherification 0.9, degree of condensation 400, molecular weight about 100,000) 500
mg of carbodiimide [1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethy] in 100 ml of phosphate buffer (pH 7, 0.15M).
lcarbodiimide hydrochloride, EDC] 50mg, 37 ℃
For 24 hours. It was concentrated to 10 ml using an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 30,000, and the concentrated solution was diluted with 90 ml of distilled water. The above concentration and dilution were repeated three times to remove low molecular weight impurities, followed by lyophilization, and oligo dG (20mer) was 5 ′.
600 mg of a water-soluble polymer (I) grafted to the CMC main chain at the terminal via an amide bond was obtained. Elemental analysis results, DNA
Since the ratio of the graft chain to the CMC main chain was the same as the charge ratio, the molecular weight of the DNA chain was about 8,000, and the molecular weight of the CMC chain was about 100,00.
If it is set to 0, it is estimated that about 4 DNA graft chains have been introduced per one CMC main chain.

【0030】シトシンのみ20塩基からなるDNAオリ
ゴマーを核酸自動合成装置で合成し5’末端をアミノ化
した、5’末端アミノ化オリゴdC(20mer)を日本製
粉(株)より入手した。この5’末端アミノ化オリゴd
C130mg(20μmol)とカルボキシメチルセルロース(CM
CNa、エーテル化度0.9、縮合度400、分子量約10万)500
mgをリン酸緩衝液(pH7、0.15M)100mlに溶解し、水溶
性カルボジイミド(EDC)50mgを加え、37℃で24時間反
応させた。分画分子量3万の限外濾過膜を用いて10mlま
で濃縮し、濃縮液に蒸留水90mlを加えて希釈した。上記
の濃縮と希釈を3回繰り返して低分子量の不純物を除去
後、凍結乾燥し、オリゴdC(20mer)が5'末端でCMC
主鎖にアミド結合を介してグラフトした水溶性高分子
(II)580mgを得た。元素分析の結果、DNAグラフ
ト鎖とCMC主鎖の比は仕込み比と同じであったので、DNA
鎖の分子量約6,500、CMC鎖の分子量約100,000とするとC
MC主鎖1本当たりDNAグラフト鎖が約4本導入されたと
推定される。
A DNA oligomer consisting of only 20 bases of cytosine was synthesized by an automatic nucleic acid synthesizer, and the 5′-terminal aminated oligo dC (20mer) was obtained from Nippon Flour Milling Co., Ltd. This 5 'terminal aminated oligo d
C130mg (20μmol) and carboxymethylcellulose (CM
CNa, degree of etherification 0.9, degree of condensation 400, molecular weight about 100,000) 500
mg was dissolved in 100 ml of a phosphate buffer (pH 7, 0.15 M), 50 mg of water-soluble carbodiimide (EDC) was added, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 24 hours. It was concentrated to 10 ml using an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 30,000, and the concentrated solution was diluted with 90 ml of distilled water. The above concentration and dilution were repeated three times to remove low molecular weight impurities, followed by freeze-drying, and oligo dC (20mer) having CMC at the 5 'end.
580 mg of a water-soluble polymer (II) grafted to the main chain via an amide bond was obtained. As a result of elemental analysis, the ratio of the DNA grafted chain to the CMC main chain was the same as the charging ratio.
If the molecular weight of the chain is about 6,500 and the molecular weight of the CMC chain is about 100,000, C
It is estimated that about four DNA graft chains were introduced per MC main chain.

【0031】水溶性高分子(I)0.5gを蒸留水4.5gに溶
解し10%水溶液とした。また、水溶性高分子(II)0.5
gを蒸留水4.5gに溶解し10%水溶液とした。この2つの水
溶液を室温で混合すると、相補的DNAグラフト鎖間の塩
基対形成により速やかに流動性を失ってゲル化し、弾力
性のあるハイドロゲルとなった。こうして得られた本発
明の合成ハイドロゲル10gを37℃の蒸留水1000mlに投入
し、37℃で1時間浸漬した後、ハイドロゲルを回収して4
0℃で3日間0.1torrの真空乾燥機中で乾燥し、乾燥重量
を測定したところ0.99gであった。すなわち、本発明の
合成ハイドロゲルの溶解度は1%と算出された。
0.5 g of the water-soluble polymer (I) was dissolved in 4.5 g of distilled water to prepare a 10% aqueous solution. In addition, water-soluble polymer (II) 0.5
g was dissolved in 4.5 g of distilled water to obtain a 10% aqueous solution. When the two aqueous solutions were mixed at room temperature, they rapidly lost their fluidity due to base pairing between complementary DNA graft chains and gelled, resulting in an elastic hydrogel. 10 g of the thus-obtained synthetic hydrogel of the present invention was poured into 1000 ml of distilled water at 37 ° C., and immersed at 37 ° C. for 1 hour.
It was dried in a vacuum drier of 0.1 torr at 0 ° C. for 3 days, and the dry weight was measured to be 0.99 g. That is, the solubility of the synthetic hydrogel of the present invention was calculated to be 1%.

【0032】[0032]

【実施例2】ランダムな配列の20塩基からなるDNAオ
リゴマー(5’CTGCCAGAGTGTTGACACGG3’)を核酸自動
合成装置で合成し5’末端をアミノ化した、5’末端ア
ミノ化オリゴDNAを日本製粉(株)より入手した。こ
の5’末端アミノ化ランダムオリゴDNA150mg(20μm
ol)とカルボキシメチルセルロース(CMCNa、エーテル
化度0.9、縮合度400、分子量約10万)500mgをリン酸緩
衝液(pH7、0.15M)100mlに溶解し、水溶性カルボジイ
ミド(EDC)50mgを加え、37℃で24時間反応させた。分
画分子量3万の限外濾過膜を用いて10mlまで濃縮し、濃
縮液に蒸留水90mlを加えて希釈した。上記の濃縮と希釈
を3回繰り返して低分子量の不純物を除去後、凍結乾燥
し、ランダムオリゴDNA(20mer)が5'末端でCMC主
鎖にアミド結合を介してグラフトした水溶性高分子(II
I)600mgを得た。
Example 2 A DNA oligomer consisting of 20 bases of random sequence (5′CTGCCAGAGTGTTGACACGG3 ′) was synthesized with an automatic nucleic acid synthesizer and the 5′-terminal aminated oligo-DNA was synthesized by Nippon Mills Co., Ltd. Obtained from. 150 mg of this 5′-terminal aminated random oligo DNA (20 μm
ol) and 500 mg of carboxymethylcellulose (CMCNa, degree of etherification 0.9, degree of condensation 400, molecular weight about 100,000) were dissolved in 100 ml of phosphate buffer (pH 7, 0.15 M), and 50 mg of water-soluble carbodiimide (EDC) was added. Reaction was performed at 24 ° C. for 24 hours. It was concentrated to 10 ml using an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 30,000, and the concentrated solution was diluted with 90 ml of distilled water. The above concentration and dilution were repeated three times to remove low molecular weight impurities, freeze-dried, and a water-soluble polymer (II) in which random oligo DNA (20mer) was grafted to the CMC main chain at the 5 'end via an amide bond (II)
I) 600 mg were obtained.

【0033】上記のランダムな配列に対して相補的な配
列の20塩基からなるDNAオリゴマー(3’GACGGTCTCA
CAACTGTGCC5')を核酸自動合成装置で合成し5’末端
をアミノ化した、5’末端アミノ化オリゴDNA(20me
r)を日本製粉(株)より入手した。この5’末端アミ
ノ化相補オリゴDNA150mg(20μmol)とカルボキシメ
チルセルロース(CMCNa、エーテル化度0.9、縮合度40
0、分子量約10万)500mgをリン酸緩衝液(pH7、0.15M)
100mlに溶解し、水溶性カルボジイミド(EDC)50mgを加
え、37℃で24時間反応させた。分画分子量3万の限外濾
過膜を用いて10mlまで濃縮し、濃縮液に蒸留水90mlを加
えて希釈した。上記の濃縮と希釈を3回繰り返して低分
子量の不純物を除去後、凍結乾燥し、相補オリゴDNA
(20mer)が5'末端でCMC主鎖にアミド結合を介してグ
ラフトした水溶性高分子(IV)600mgを得た。
A DNA oligomer consisting of 20 bases having a sequence complementary to the above-mentioned random sequence (3′GACGGTCTCA
CAACTGTGCC 5 ′) was synthesized with an automatic nucleic acid synthesizer and the 5 ′ end was aminated at the 5′-terminal aminated oligo DNA (20 me
r) was obtained from Nippon Flour Milling Co., Ltd. 150 mg (20 μmol) of the 5 ′ terminal aminated complementary oligo DNA and carboxymethyl cellulose (CMCNa, degree of etherification 0.9, degree of condensation 40
0, 500,000 molecular weight) 500mg phosphate buffer (pH7, 0.15M)
After dissolving in 100 ml, 50 mg of water-soluble carbodiimide (EDC) was added and reacted at 37 ° C. for 24 hours. It was concentrated to 10 ml using an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 30,000, and the concentrated solution was diluted with 90 ml of distilled water. The above concentration and dilution are repeated three times to remove low molecular weight impurities, freeze-dried, and complemented oligo DNA
(20mer) obtained 600 mg of a water-soluble polymer (IV) grafted to the CMC main chain via an amide bond at the 5 'end.

【0034】水溶性高分子(III)0.5gを蒸留水4.5g
に溶解し10%水溶液とした。また、水溶性高分子(I
V)0.5gを蒸留水4.5gに溶解し10%水溶液とした。この
2つの水溶液を室温で混合すると、相補的DNAグラフ
ト鎖間の塩基対形成により速やかに流動性を失ってゲル
化し、弾力性のあるハイドロゲルとなった。こうして得
られた本発明の合成ハイドロゲル10gを37℃の蒸留水100
0mlに投入し、37℃で1時間浸漬した後、ハイドロゲルを
回収して40℃で3日間0.1torrの真空乾燥機中で乾燥し、
乾燥重量を測定したところ0.99gであった。すなわち、
本発明の合成ハイドロゲルの溶解度は1%と算出され
た。
0.5 g of water-soluble polymer (III) is added to 4.5 g of distilled water
Into a 10% aqueous solution. In addition, a water-soluble polymer (I
V) 0.5 g was dissolved in 4.5 g of distilled water to make a 10% aqueous solution. When the two aqueous solutions were mixed at room temperature, they rapidly lost their fluidity and gelled due to base pair formation between complementary DNA graft chains, resulting in an elastic hydrogel. 10 g of the thus-obtained synthetic hydrogel of the present invention was added to distilled water 100
After pouring into 0 ml and immersing at 37 ° C. for 1 hour, the hydrogel was collected and dried in a 0.1 torr vacuum dryer at 40 ° C. for 3 days,
The measured dry weight was 0.99 g. That is,
The solubility of the synthetic hydrogel of the present invention was calculated to be 1%.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の合成ハイドロゲルは、相補的核
酸塩基対を架橋点としたものであるのでゲル化に化学反
応を伴わず、化学架橋ゲルで問題となる架橋剤による毒
性の問題がない。また、相補的核酸塩基対という強い相
互作用力で親水性高分子間の架橋が形成されるため、37
℃の水中でも安定で融解あるいは溶解することがない。
さらに、相補的核酸塩基対の長さや種類を変えること
で、ハイドロゲルの安定性(融解温度)を任意に設定で
きるので様々な用途に適合したハイドロゲルを分子設計
することができる。さらに本発明の合成ハイドロゲルの
素材となる水溶性高分子として核酸、多糖類、タンパク
質などの生分解性高分子を用いることによって、合成ハ
イドロゲルを生分解性とすることができるので医用材料
として特に好適に利用できる。
As described above, the synthetic hydrogel of the present invention uses a complementary nucleic acid base pair as a cross-linking point, so that gelation does not involve a chemical reaction, and there is a problem of toxicity due to a cross-linking agent which is a problem in a chemically cross-linked gel. Absent. In addition, since the cross-linking between hydrophilic polymers is formed by the strong interaction force of complementary nucleic acid base pairs, 37
It is stable even in water at ℃ and does not melt or dissolve.
Furthermore, the stability (melting temperature) of the hydrogel can be arbitrarily set by changing the length and type of the complementary nucleic acid base pairs, so that a hydrogel suitable for various uses can be molecularly designed. Furthermore, by using biodegradable polymers such as nucleic acids, polysaccharides, and proteins as the water-soluble polymers that are the raw materials of the synthetic hydrogel of the present invention, the synthetic hydrogel can be made biodegradable, so that it can be used as a medical material. It can be particularly preferably used.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61L 27/00 A61L 27/00 D 4J002 C B01J 20/26 B01J 20/26 D L C08J 3/075 CFJ C08J 3/075 CFJ C08L 5/00 C08L 5/00 89/00 89/00 Fターム(参考) 4C076 AA09 BB24 BB31 EE01A EE30A EE41A FF02 4C081 AA02 AA12 AA14 AB19 AB23 AC04 BA16 CD011 CD111 DA12 4F070 AA62 GA10 GB06 4G065 AA01 AB06X AB18Y AB19X AB19Y AB25X BA09 BB03 BB08 CA15 DA02 DA03 4G066 AB26B AC01B AC01C AC03B AC03C AC33B AC33C AC35B AC35C BA28 CA43 CA54 EA01 4J002 AD00W AD00X AD03W AD03X──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A61L 27/00 A61L 27/00 D 4J002 C B01J 20/26 B01J 20/26 D L C08J 3/075 CFJ C08J 3/075 CFJ C08L 5/00 C08L 5/00 89/00 89/00 F-term (reference) 4C076 AA09 BB24 BB31 EE01A EE30A EE41A FF02 4C081 AA02 AA12 AA14 AB19 AB23 AC04 BA16 CD011 CD111 DA12 4F070 AA6 AB06 AB06 AB06 AB19X AB19Y AB25X BA09 BB03 BB08 CA15 DA02 DA03 4G066 AB26B AC01B AC01C AC03B AC03C AC33B AC33C AC35B AC35C BA28 CA43 CA54 EA01 4J002 AD00W AD00X AD03W AD03X

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相補的核酸塩基対を架橋点とすることを
特徴とする合成ハイドロゲル。
1. A synthetic hydrogel comprising a complementary nucleic acid base pair as a crosslinking point.
【請求項2】 前記合成ハイドロゲルは少なくとも2種
類の水溶性高分子(X、Y)から成り、X、Yはそれぞ
れ互いに塩基対を形成し得る2種類の相補的核酸オリゴ
マー(x,y)をそれぞれ1分子内に複数個結合してい
ることを特徴とする請求項1記載の合成ハイドロゲル。
2. The synthetic hydrogel comprises at least two types of water-soluble polymers (X, Y), wherein X and Y are two types of complementary nucleic acid oligomers (x, y) capable of forming base pairs with each other. 2. The synthetic hydrogel according to claim 1, wherein a plurality of are bonded to one molecule.
【請求項3】 前記水溶性高分子が核酸であることを特
徴とする請求項2記載の合成ハイドロゲル。
3. The synthetic hydrogel according to claim 2, wherein the water-soluble polymer is a nucleic acid.
【請求項4】 前記水溶性高分子が多糖類またはタンパ
ク質に核酸オリゴマーが結合したものであることを特徴
とする請求項2記載の合成ハイドロゲル。
4. The synthetic hydrogel according to claim 2, wherein the water-soluble polymer is a polysaccharide or a protein having a nucleic acid oligomer bound thereto.
【請求項5】 前記2種類の相補的核酸オリゴマー
(x,y)は、それぞれ単一種の塩基が配列したもので
あることを特徴とする請求項2記載の合成ハイドロゲ
ル。
5. The synthetic hydrogel according to claim 2, wherein each of the two kinds of complementary nucleic acid oligomers (x, y) has a sequence of a single kind of base.
【請求項6】 前記2種類の相補的核酸オリゴマー
(x,y)は、オリゴdAとオリゴdTまたはオリゴdG
とオリゴdCの組み合わせであることを特徴とする請求
項5記載の合成ハイドロゲル。
6. The two complementary nucleic acid oligomers (x, y) are oligo dA and oligo dT or oligo dG.
6. The synthetic hydrogel according to claim 5, wherein the combination is a combination of and dC.
JP2000201642A 2000-07-03 2000-07-03 Synthetic hydrogel Pending JP2002018270A (en)

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