JP2002541308A - 疎水性および親水性の成分を有する水性ゲル形成システム - Google Patents

疎水性および親水性の成分を有する水性ゲル形成システム

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Abstract

(57)【要約】 不飽和基端末を有する疎水性マクロマーおよび不飽和基挿入化合物と反応する水酸基を含有するポリサッカリドである親水性ポリマーを含む水性ゲル形成システムが、フリーラジカル的重合により変換されて、疎水性および親水性の成分を有する3次元橋かけポリマー・ネットワークを含有する水性ゲルを形成する。特に、疎水性マクロマーが、脂肪族ポリエステルの端末カルボン酸の水酸基をアミノエタノール基に変換することにより得られるジオールの水酸基を、分子の1つの端末に不飽和基を有するアクリロイルクロライドまたはイソシアネートである不飽和基挿入化合物と反応せしめてつくられる。特に、親水性ポリマーがデキストランであって、デキストランのグルコース単位中の1以上の水酸基が、分子の1つの端末に不飽和基を有するアクリロイルクロライドまたはイソシアネートである不飽和基挿入化合物と反応せしめられる。ポリマー・ネットワーク中に、制御された放出のために捕捉され得る物質は、例えば、薬物、水溶性マクロ分子、合成または天然のポリマーである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (関連出願の参照) 本出願は、米國仮出願 No. 60/128,803、1999年4月12日出願の権利を
享受する。
【0002】 (技術分野) 本発明は、橋かけポリマー・ネットワーク構造の水性ゲルを形成する、疎水性
成分および親水性成分を有する水性ゲル形成システムに関する。
【0003】 (背景技術) 最近に至るまで水性ゲルは親水性成分のみに基づいていた。おおむね疎水性の
性質をもつ新しい治療用タンパク質、ペプチド、オリゴヌクレオチドがますます
利用できるようになって、親水性と疎水性の両要素を備えた新しい種類の水性ゲ
ルの必要性が増大してきた。というのも予期どおりの薬物放出プロフィルを達成
するために、疎水性薬物あるいは疎水性生理活性分子を完全に親水性ポリマーの
水性ゲル内に均質に分散させることは困難だからである。さらには、疎水性薬物
をより効果的に扱うことの必要性のほかに、疎水性と親水性の成分を持つ水性ゲ
ルは、比較的長期間の構造的な完全性の維持、また物理的な耐久性といった点で
、全体的に親水性に基づいた水性ゲルよりもすぐれている。
【0004】 親水性と疎水性の両要素を兼ね備えた水性ゲルの必要性と利点にもかかわらず
、これらについて公表された研究はわずかに過ぎない。これら全ての研究は橋か
けのない適当なモノマーからコポリマーの合成によるか、もしくは疎水性ポリマ
ーと親水性ポリマーの物理的混合によっている。コポリマーの合成はポリラクチ
ド=オリゴマーとポリエチレン=グリコールとの共重合を含んでいるが、これは
橋かけポリマー・ネットワークあるいは疎水的性質をもつ水性ゲルを与えなかっ
た。物理的混合の方法には親水性成分と疎水性成分との統合が貧弱だという大き
な欠陥がある。つまり組成物全体をとおしての均質性を欠いている。
【0005】 (発明の要旨) 本発明は、疎水性と親水性の両成分を備えた水性ゲルを提供する。この水性ゲ
ルは、共重合を用いる手法あるいは物理的混合に依るものでなく、フリーラジカ
ル的重合によって一相の橋かけポリマー・ネットワーク構造に変換可能な疎水性
と親水性成分によるものである。
【0006】 一つの実施態様において、本発明は、(A)ビニル基の如き不飽和基端末を持
つ疎水性マクロマーの重量で0.01ないし99.99%、および(B)ビニル基
の如き不飽和基挿入化合物と反応する水酸基を含むポリサッカリドである親水性
ポリマーの重量で99.99ないし0.01%を含む水性ゲル形成システムに関す
る。ここで(A)と(B)の合計百分率は100%である。
【0007】 疎水性マクロマーは、好ましくは生分解性であり、極めて好ましくはポリ乳酸
中の端末カルボキシル基の水酸基をアミノエタノール基に変えることにより得ら
れるジオールと不飽和基挿入化合物とを反応させることによってつくる。
【0008】 親水性ポリマーは、好ましくはデキストランであり、そのデキストランのグル
コース部の1以上の水酸基を不飽和基挿入化合物と反応せしめたものである。
【0009】 一例として、親水性ポリマーは、PCT/US99/18818(出典明示により本明細書の
一部とする)に記載の如く、デキストラン−マレイン酸モノエステルである。
【0010】 他の実施態様において、水性ゲル、好ましくは生分解性の水性ゲルは、上記例
示の水性ゲル形成システムのフリーラジカル的重合により、好ましくは光橋かけ
反応により形成され、3次元に橋かけポリマー・ネットワーク構造を持っている
。別の実施態様において、インドメタシンにて例示されるような200ないし1
,000の重量平均分子量の薬物を、制御された放出のための3次元に橋かけポ
リマー・ネットワークに捕捉せしめる。もう一つ別の実施態様において、インス
リンで例示されるポリペプチドの如き1,000から10,000の重量平均分子
量の水溶性巨大分子を、制御された放出のための3次元に橋かけポリマー・ネッ
トワークに捕捉せしめる。更なる別の実施態様において、例えば10,000か
ら100,000の重量平均分子量の合成あるいは天然ポリマーを、制御放出の
ための3次元橋かけポリマー・ネットワークに捕捉せしめる。
【0011】 本明細書で使用する「水性ゲル」なる用語は、水に膨潤し、溶解することなく
その構造内に水をかなり保持できる能力をもつ重合物質を意味する。
【0012】 生分解性水性ゲルとは、少なくとも一個の生分解性成分、すなわち水および/
または天然に見出される酵素類によって分解される成分を含有する水性ゲル形成
システムから生成される水性ゲルである。
【0013】 「橋かけポリマー・ネットワーク構造」なる用語は、疎水性分子間、親水性分
子間、および疎水性分子と親水性分子の間に橋かけが形成された相互結合構造を
意味することに、ここでは使われる。
【0014】 本明細書で使用する「光橋かけ」なる用語は、照射エネルギーを働かせること
によって、ビニル結合に橋かけを切断または形成させることを意味する。
【0015】 本明細書で使用する「マクロマー」なる用語は、500から80,000の重
量平均分子量をもつモノマーを意味する。
【0016】 本明細書で使用する「不飽和基挿入化合物」なる用語は、水酸基と反応して不
飽和基を含むペンダント基あるいは端末基、例えば末端にビニル基をもつペンダ
ント基を与える化合物を意味する。
【0017】 重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーによって測定する。 数量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーによって測定する。
【0018】 (図面の簡単な説明) 図1a、1b、および 1c は、それぞれインドメタシン(IDM)、インスリン
、およびウシ血清アルブミン(BSA)の累積放出率対時間のグラフであり、後
記の実施例Vにて言及する。
【0019】 水性ゲル形成システムについて先ず述べる。このシステムは、(A)不飽和
基端末を持つ疎水性マクロマーの重量で0.01ないし99.99%、例えば5な
いし95%、および(B)不飽和基挿入化合物と反応する水酸基を含むポリサッ
カリドである親水性ポリマーの重量で99.99ないし0.01%、例えば95%
ないし5%を含む。(A)と(B)の合計百分率は100%の水性ゲル形成シス
テムである。
【0020】 疎水性マクロマー(A)について述べる。端末水酸基を持つ基が存在しないの
であれば、出発物質マクロマーの端末基を、端末水酸基を持つ基に変換、すなわ
ちジオールと成し、ついでビニル基のような端末不飽和基をマクロマーに付与す
べく、端末水酸基と不飽和基挿入化合物とを反応させることによって、疎水性マ
クロマー(A)を容易に得る。出発物質マクロマーは、好ましくは500ないし
20,000の範囲の重量平均分子量を持っている。出発物質のマクロマーは、
好ましくは600ないし8,000の範囲、例えば600ないし1,000、また
は6,500ないし8,000の重量平均分子量をもつポリ乳酸の脂肪族ポリエス
テルである。ポリ乳酸は、極めて好ましくはポリ−D,L−乳酸(ときにPDL
LAと記す)である。ポリ−D,L−乳酸は生分解能、生適合性能および適度の
物理的耐久力が組み合わさっているため、生分解性のある疎水性重合物質として
広く使われている。ポリ−D,L−乳酸の分解はよく理解されており、その分解
生成物は人の体内から容易に排出され得る自然の代謝物である。他の出発物質マ
クロマーは、例えば他の脂肪族ポリエステル、例えばポリグリコール酸、ポリ(
ε-カプロラクトン)、ポリ(グリコリド-コ-ラクチド)、ポリ(ラクチド-ε-カ
プロラクトン)、ポリカプロラクトンジ=オール(例えば、Mnが530、1,2
50、2,000のもの)、ポリカプロラクトン=トリオール(例えば、Mnが3
00または900のもの)、あるいは一個のカルボキシル端末基と一個の水酸端
末基を、または両端末にカルボキシル基を、または両端末に水酸基を持つ合成の
生分解性マクロマーである。
【0021】 出発物質マクロマーの端末カルボキシル基は、脱水剤として1,3−ジシクロ
ヘキシルカルボジイミド(DCC)および反応速度を改善しまた副反応を抑制す
る目的で補助求核剤として1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBT)の存
在下に、端末カルボキシル基の水酸基を2−アミノエタノールと反応させて端末
水酸基を持つ基に変換することができる。
【0022】 出発物質のポリ乳酸は、例えば、窒素雰囲気下でテトラヒドロフランに溶解し
、0℃に冷却し、HOBTおよびDCCを加え、0.5ないし2時間攪拌し、室
温となし、次いで2‐アミノエタノールを加え、室温にて0.5ないし2時間攪
拌することによりジオールに変換できる。副生成物のシクロヘキシルウレア塩が
沈殿する。これを濾去する。2‐アミノエタノールの量は最も意味のある可変量
であり、ポリ乳酸の分子量に依存して、好ましくはポリ乳酸に対する2‐アミノ
エタノールのモル比は1:1ないし15:1の範囲である。ポリ乳酸に対する2
‐アミノエタノールのモル比は、好ましくは少なくとも1.1:1である。これ
より小さいモル比ではカルボキシル端末基の水酸基への変換が不完全であった。
ポリ乳酸に対するDCCのモル比は、ポリ乳酸の分子量に依存して、好ましくは
1:1ないし15:1の範囲である。また、ポリ乳酸に対するHOBTのモル比
は、ポリ乳酸の分子量に依存して、好ましくは1:1ないし15:1の範囲であ
る。これらのモル比が1:1より小さく、ポリ乳酸の重量平均分子量が600な
いし1,000である場合は、たとえ反応時間を延長したとしても、カルボキシ
ル鎖端末基の水酸基への変換は不完全である。初期温度が0℃である理由は穏や
かな反応を起こさせ、副反応を少なくしたり除くことにある。0℃での反応時間
は、好ましくは0.5ないし1時間の範囲である。室温での時間は、反応の初め
の内に変換が完結するので、好ましくは0.5ないし1時間の範囲である。重量
平均分子量800のポリ乳酸出発物質について、最適反応条件は以下のとおりで
あった。ポリ乳酸に対するDCCのモル比が1:1、ポリ乳酸に対するHOTB
のモル比が1:1、の反応は0℃で0.5時間、室温に戻した後にポリ乳酸1モ
ル当り1.1モルの2‐アミノエタノールを添加、0.5時間反応。以上の最適条
件下で、端末カルボキシルの水酸基への変換は100%、収率は95%より高か
った。
【0023】 次ぎに、不飽和端末基を持つ疎水性ポリマーを得るためのジオールと不飽和基
挿入化合物との反応について述べる。
【0024】 不飽和基挿入化合物は、例えば、アクリロイル=クロリド、メタクリロイル=
クロリド、アクリル酸、メタアクリル酸、あるいは分子の一末端にビニル基の如
き不飽和基をもつイソシアナート、例えばアリル=イソシアナート、あるいはイ
ソシアン酸エチル=メタアクリラートである。
【0025】 ビニル基挿入化合物がアクリロイル=クロリドである場合について述べる。反
応は酸捕捉剤の存在下に溶媒中で行う。ポリ乳酸から得られるジオールについて
、反応溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)中で反応を行い、トリエチルア
ミンが相応しい酸捕捉剤である。好ましくは、ジオールのTHF溶液に0℃でト
リエチルアミンを加え、次いでアクリロイル=クロリドを加え、最初は0℃でさ
らに室温で攪拌を続ける。副生成物のジエタノールアミン塩酸塩を濾過によって
除く。ジオールに対するトリエチールアミンのモル比は、好ましくは3:1ない
し15:1の範囲である。ジオールに対するアクリロイル=クロリドのモル比は
、好ましくは3:1ないし15:1の範囲である。アクリロイル=クロリドを添
加後0℃での時間は、好ましくは2ないし4時間の範囲である。室温での時間は
、好ましくは10ないし48時間の範囲である。ジオールに対するアクリロイル
=クロリドの高比率(例えば8:1)ならびにジオールに対するトリエチルアミ
ンの高比率(例えば8:1)は、ポリ乳酸の重量平均分子量が600ないし1,
000の場合、ポリマー骨格の解裂をもたらす。反応時間を室温で3時間から2
1時間への延長は変換を高めた。出発物質が800の重量平均分子量をもつポリ
乳酸である場合の最適反応条件は、ジオール1モル当りアクリロイル=クロリド
4モル、ジオール1モル当りトリエチルアミン4モルであり、0℃で3時間の反
応、その後の反応は室温18時間であることが分った。この最適反応条件で生成
物の収率は約90%であった。より高い初期の反応温度では起こるであろうが、
0℃での反応期間はアクリロイル=クロリドとトリエチルアミンとの激しい反応
を起こさなくする。
【0026】 ポリ−D,L−乳酸からビニル端末疎水性分子(A)の合成反応式を下に示す
。nは、例えば8から120の範囲にある。
【化1】
【0027】 分子の一端末にビニル基をもつイソシアナートである不飽和基挿入化合物とジ
オールとを反応せしめる場合について述べる。イソシアナートは、例えばアリル
=イソシアナートまたはイソシアナートエチル=メタクリラートである。ポリ乳
酸から得られるジオールについて、アリル=イソシアナートとの反応は、ジオー
ルに対し1:1ないし1:2のモル比のアリル=イソシアナートを用い、例えば
、ジメチル=スルホキシドのような極性溶媒中、室温から50℃の温度で、例え
ば、ジブチル錫=ジラウラートのような有機錫触媒の存在下に行なうことができ
る。副生成物は生じない。
【0028】 次ぎは親水性ポリマー(B)について説明する。 親水性ポリマー(B)はポリサッカリド誘導体である。
【0029】 (B)を作るのに有用なポリサッカリドはペダント水酸官能基を持っている。
それらは、例えば、デキストラン、イヌリン、でん粉、セルロース、プラン、レ
ェバン、マンナン、キチン、キシラン、ペクチン、グルクロナン、ラミナリン、
ガラクトマンナン、アミロース、アミロペクチン、フィトフォトオルグルカンで
ある。これらは3次元ネットワーク形成可能な多数の水酸官能基をもっている。
名を挙げたポリサッカリド類は安価である。
【0030】 好ましいポリサッカリド出発物質であるデキストランについてここで述べる。
デキストランは最も豊富に天然に由来する生分解性ポリマーのひとつである。デ
キストランは体内で酵素的消化を受けやすく、約5−10%の(1→3)α−分
枝鎖を含み主として(1→6)α−D−グルコシド結合から成っている。グルコ
ース反復部当り3個の水酸基を含み、そのため橋かけポリマー・ネットワークの
形成を仲介する。出発物質としてのデキストランは、好ましくは40,000な
いし80,000の範囲の重量平均分子量をもっている。
【0031】 ポリサッカリドの水酸基と不飽和基挿入化合物との反応について次ぎに述べる
。 不飽和基挿入化合物は、例えば、アクロイル=クロリド、メタクロイル=クロ
リド、アクリル酸、メタクリル酸、あるいはビニル基のような不飽和基を分子の
一端末に持つイソシアナート、例えば、アリル=イソシアナートまたはイソシア
ナートエチル=メタクリラートである。
【0032】 アクリロイル=クロリドが不飽和基挿入化合物である場合、親水性ポリマー(
B)を得るには、ポリサッカリド出発物質の均質溶液を作り、酸捕捉剤を加え、
次いでアクリロイル=クロリドを加えてポリマー(B)を作るべく反応させる。
ポリサッカリド出発物質がデキストランである場合は、デキストランはLiCl
/N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)(LiClはDMFをより極性にする
よう働く)に溶解できる。デキストランを溶媒に加えて、均質の溶液となるまで
例えば2時間にわたり温度を例えば120℃に上げることにより、デキストラン
溶液を得る。この溶液は酸捕捉剤を加える前に好ましくは室温まで冷却する。酸
捕捉剤にはピリジンが挙げられる。アクリロイル=クロリドは、好ましくはDM
F溶液として反応混合物に加える。デキストランのアンヒドログルコース残基部
に対するアクリロイル=クロリドのモル比、および同ピリジンのモル比は、好ま
しくは同一であり、例えば1:1ないし6:1であり、好ましくは2:1ないし
3:1の範囲である。反応は、例えば3ないし24時間、極めて好ましくは3な
いし6時間の反応時間範囲で、その間好ましくは室温にて行なう。アクリロイル
=クロリドとピリジンの各モル比が前述の好ましい範囲内で増加するに従い、ま
た反応時間が増すに従い、水酸基のビニル端末基への変換の度合いは向上する。
ただし、各モル比が例えば6:1の如く更に高まると、上記変換度合いは減少す
る。置換度(アンヒドログルコース部100当りのビニル基の数)は1.50な
いし4.80の範囲、例えば約3.70となる。不飽和基挿入化合物としてアクリ
ロイル=クロリドを用いて、デキストランから親水性ポリマー(B)を合成する
反応式を下記する。mは、例えば260ないし430の範囲である。
【0033】
【化2】 上記反応での副生成物はピリジン塩酸塩である。上記反応式中の化合物(5)は
ここではデキストラン=アクリラートに当る。
【0034】 分子の一末端にビニル基を持つイソシアナートが不飽和基挿入化合物である場
合、上述のポリサッカリド出発物質用および上述イソシアナート用の溶媒にポリ
サッカリド出発物質を溶解し、触媒を加え、次いでイソシアナートを加え、反応
を起こすに有効な時間、有効な反応温度で攪拌することにより、親水性ポリマー
(B)を得る。ポリサッカリド出発物質がデキストランであり、イソシアナート
がアリル=イソシアナートである場合、溶媒は、例えばジメチル=スルホキシド
(DMSO)であり、相応しい触媒はジブチル錫=ラウラートである。デキスト
ランのアンヒドログルコース残基部に対するジブチル錫=ラウラートのモル比は
、例えば0.05:1ないし0.1:1の範囲であり、また同残基部に対するのア
リル=イソシアナートのモル比は、例えば0.25:1ないし1:1の範囲であ
る。反応温度は例えば室温から60℃の範囲であり、反応時間は例えば2ないし
8時間の範囲である。各パラメータ(すなわち、デキストランのアンヒドログル
コース残基部に対するジブチル錫=ジラウラートのモル比、同残基部に対するア
リル=イソシアナートのモル比、反応時間および反応温度)を大きくすると、置
換度、すなわちアンヒドログルコース部100当りのアリル=イソシアナート基
の数が増加することがわかった。置換度は約1から15の範囲であった。不飽和
基挿入化合物としてアリル=イソシアナートを用いてデキストランから親水性ポ
リマー(B)を合成する反応式を下記する。mは、例えば260から430の範
囲である。
【化3】
【0035】 上記反応において副生成物はない。上記反応の生成物はここではdex−AI
にあたる。
【0036】 (A)と(B)の百分率、疎水性マクロマーの分子量、親水性ポリマーの分子
量および親水性ポリマーにおける置換度は、本水性ゲル形成システムによって作
られる水性ゲルの疎水性/親水性、物理的特性、膨潤率および生分解特性に影響
する変動項である。「膨潤率」は下記のように定義される。
【数1】 Wtは時間tにおける水性ゲルの重量、Woは膨潤前の水性ゲルの初期重量である
。膨潤率のデータは、液体15mlを入れた容器に既知重量の乾燥水性ゲルを浸し
、規則的な時間間隔にて膨潤した水性ゲルを液体から採り分け、表面の水を拭き
取り、平衡点に達するまで、重量を測ることによって得る。
【0037】 上述のとおり、(A)と(B)の量はそれぞれ重量で0.01から99.99%
および重量で99.99から0.01%の範囲にあり、(A)と(B)の百分率の
合計は100である。上述のとおり、ポリ−D,L−乳酸の重量平均分子量は、
好ましくは600ないし1,000または6,500ないし8,000の範囲であ
る。上述のとおり、デキストラン出発物質は約40,000ないし80,000の
重量平均分子量である。ポリマー(B)の置換度(アンヒドログルコース部100
当りのビニル基の数)を約1から約15の範囲で得る。
【0038】 (B)の百分率が下がり(A)の百分率が増すと、疎水性(ならびに疎水性試
剤や疎水性の環境との適合性)は増大し膨潤率は低下する(この際(B)の百分
率が80%から60%に低下し(A)の百分率が20%から40%に増えると、
膨潤率の減少は最大となる)。(B)の百分率が増し(A)の百分率が下がると
、親水性ならびに親水性物質や親水性環境との適合性が増大する。(A)の百分
率の増加は、水性ゲル形成システムから生成する水性ゲルの物理的特性を改善し
た。(A)の分子量の増加は、疎水性と物理的特性を増加し、(A)または(B
)の百分率が高い場合に膨潤率を高め、また生成した水性ゲルの生分解時間を延
長する。(B)の分子量の増加は、疎水性を低下し、膨潤率を低下し、物理的特
性を増大し、また(B)がデキストラン誘導体である場合に生成した水性ゲルの
、デキストラン加水分解酵素による分解時間を延長する。親水性ポリマーの置換
度が増加すると親水性および膨潤率(より高い重量百分率のデキストラン誘導体
の構成物では)は減少し、物理的特性を増大し、そして生成した水性ゲル内での
分解時間を延長する。
【0039】 水性ゲル形成システムのフリーラジカル的重合により生成した水性ゲルの具体
例について述べる。ここで生成した水性ゲルは3次元の橋かけポリマー・ネット
ワーク構造をとっている。フリーラジカル的重合は、好ましくは光重合であり、
以下のように行なう。水性ゲル形成システムを溶解することにより、すなわち、
上で特定した範囲内で選んだ量の両成分(A)と(B)を溶解し、光反応開始剤
、例えばポリマー(A)と(B)の合計重量に基づく重量で1ないし5%の開始
剤を加え、その結果できた混合物を厚さ0.5から2mmのフィルムとなし、次い
で例えば低強度のポータブルな長波長紫外線ランプ(LWUVランプ)を使って
、粘着性のない水性ゲルが得られるまで、室温にてそのフィルムに紫外線照射を
行なう。光重合は酸素の存在下であっても10分から3時間の範囲内に完結する
。ポリ−D,L‐乳酸出発物質から得られたマクロマー(A)、およびデキスト
ラン=ジアクリラートであるポリマー(B)の水性ゲル形成システムについては
、DMSO中(A)と(B)の合計濃度が30ないし50%w/vで均質溶液と
なるように、先述の範囲内の百分率となる量で(A)と(B)をDMSOに溶解
し、次いで光反応開始剤、例えば2,2−ジメトキシ=2−フェニル=アセトフ
ェノンを、例えば1ないし5%w/w((A)と(B)の合計重量に基づく)の
量を加え、次ぎにその混合物を疎水性プレート上に移してそこに膜を作り、次い
で1ないし3時間UV照射を行うことにより、水性ゲルを作ることができる。な
お、水性ゲルの色は、ポリマー(A)化合物が取り込まれるにしたがって光学的
に透明な状態から淡黄色の透明な状態に変わり、黄色の強さはポリマー(A)の
取り込みが増えるにしたがって増加する。ポリ−D,L‐乳酸出発物質から得ら
れたマクロマー(A)およびdex−AIであるポリマー(B)の水性ゲル形成
システムについては、両成分を30ないし50%(w/v)の濃度となるように
、N,N−ジメチルホルムアミドに溶解し、次いで、ポリ−D,L‐乳酸出発物
質から得られたマクロマー(A)およびデキストラン=ジアクリラートであるポ
リマー(B)を含む水性ゲル形成システムについて記述したように処理する。U
V橋かけ反応時間が比較的短い、例えば0.5から1時間であると、高い膨潤率
となることが分っている。できた水性ゲルは、未反応(橋かけをしていない)成
分および溶媒を除去するため、抽出にかけることが好ましく、次いで水性ゲルを
極めて好ましくは触ってもべとつかないほどに乾燥することが好ましい。一般に
このような抽出は、生成した水性ゲルの膨潤比を高める。
【0040】 分析によると、ここで生成した水性ゲルは橋かけポリマー・ネットワーク・シ
ステム構造を含有する。
【0041】 こうして生成した水性ゲルは水性ゲル形成システムの成分のどちらか、または
両方と反応する生理活性物質を化学的に取り込むことができる。このことは水性
ゲル形成システムの成分の一方または両方と生理活性物質とを反応させることに
より達成できる。
【0042】 水性ゲル形成システムの成分と反応しない生理活性物質は、水性ゲル内に物理
的に閉じ込め、あるいは水性ゲル内に物理的に包み込めることができる。すなわ
ち、それらを反応混合物に含ませておいて光橋かけ反応に付すと、光橋かけ反応
が生理活性物質をそこに閉じ込めたり包み込んだ水性ゲルが生成する。
【0043】 本発明のPDLLAアクリラート/dex−AI水性ゲルの幅広い膨潤行動が
pH緩衝液(pH3から10)にわたってみられる。一般に、すべての水性ゲル
について二相の膨潤パターン、すなわち初期での早い膨潤相と第二のゆるやかな
膨潤相を認めた。
【0044】 疎水性/親水性、物理的特性、膨潤率および生分解性特性を変えるために上述
のパラメータを変えることによって、水性ゲル形成システムは、薬物の制御放出
デバイス用、傷保護用、皮膚代替用、遺伝子治療におけるビールス送出用、外科
用体内埋植物の被覆用(例えば人工すい臓の被覆用)、細胞の付着と増殖を助け
るための組織培養プレートの被覆用の各水性ゲルを作るように仕立てることがで
きる。上述のように、種々のパラメータは、膨潤比を増加するために変えること
ができる。比較的高い膨潤比は、より早い薬物放出をもたらし、コンタクトレン
ズや傷の清浄有用物にとって重要な高親水性と関係し、衛生用途品にはより良い
吸収性をもたらす。本発明の水性ゲルは、例えば低分子量の薬物、水溶性巨大分
子やタンパク質の制御放出にとって有用であり、また組織工学の基礎としても有
用である。
【0045】 次ぎに、別の例について述べる。ここでは例えば200ないし1,000の範
囲にある重量平均分子量の薬物を、水性ゲル形成システム中の(A)と(B)成
分のフリーラジカル重合により形成された3次元ネットワークに閉じ込める。実
施例IIIで用いたモデル薬物はインドメタシンであるが、経口投与に伴う胃腸へ
の強い副作用があるので、放出システムがそれには重要である。インドメタシン
は、慢性関節リウマチ、強直性脊椎炎、骨関節炎、急性肩甲痛、急性通風性関節
炎の処置に広く使われてきた非ステロイド性抗炎症薬である。この範疇に入る他
の薬物には、例えばフルビプロフェン、プロキシフィリン、レバミゾール、プレ
ドニソロンがある。これらは制御放出の薬物投与に良い手段を提供する。
【0046】 次ぎに、代わりの例について述べる。例えば1,000ないし10,000の範
囲にある重量平均分子量の水溶性巨大分子を、水性ゲル形成システムの(A)と
(B)成分のフリーラジカル重合により形成された3次元ネットワークに閉じ込
める。実施例Vで用いたモデル巨大分子はポリペプチドのインスリンである。他
の巨大分子には、例えばトリプシン−ダリクレイン阻害薬がある。これらは水溶
性薬物の制御放出投与のために良い手段を提供する。
【0047】 次ぎに、代わりの例について述べる。例えば1,000ないし10,000の範
囲にある重量平均分子量の合成または天然ポリマーを、水性ゲル形成システムの
(A)と(B)成分のフリーラジカル重合により形成された3次元ネットワーク
に閉じ込める場合である。合成または天然ポリマーには、例えばタンパク質、ペ
プチド、ポリサッカリド、ポリムコサッカリドがある。代わりのタンパク質とは
、例えばリゾチーム、インターロイキン−1、塩基性線維芽細胞成長因子である
。実施例IVで用いたモデルタンパク質はウシ血清アルブミンである。この代替
物は、合成または天然のポリマー薬物の制御放出投与のために良い手段を提供す
る。
【0048】 上述の3つの代替について、捕捉成分を容易に取りこませるには、(A)と(
B)合計の溶液中濃度を30ないし50%(w/v)となるように、成分(A)
と(B)の溶液を作り、光反応開始剤を加え、次いで捕捉される物質の例えば0
.5ないし3%w/w((A)と(B)の合計重量に基づく)を加え、次ぎにフリ
ーラジカル重合を起こさせる。溶媒は(A)と(B)および捕捉される物質を溶
解するものである。例えばDMFを使用する。(A)と(B)を溶解する他の溶
媒には、例えばジメチルスルホキシド(DMSO)が含まれる。そして溶媒の選
択は、(A)と(B)を溶解する溶媒の中から、捕捉すべき物質も溶かす溶媒を
得るよう行なう。
【0049】 捕捉された物質を含む水性ゲルの投与は、例えば、方法が水性ゲルの用途に矛
盾しないなら、その物質に用いられる投与方法で、また(方法がその物質に相応
しければ)好ましくは経口投与である。制御放出が水性ゲルに影響を受けている
ことを考慮し、物質と関連付けた投与量とするのが相応しい。
【0050】 本発明の具体例をここに記載する。試験結果は上に引用した米国仮出願 60/12
8,803 に説明されている。その補遺A、B、CおよびDを含め米国仮出願 60/12
8,803の全開示は出典明示により本明細書の一部とする。
【0051】 本発明を以下の実施例により説明する。 実施例I 重量平均分子量800のポリ−D,L−乳酸(PDLLA)5gを窒素気流下
3つ口丸底フラスコにてテトラヒドロフラン(濃度8%(w/w))に溶解し、
その溶液を氷浴にて0℃まで冷却した。次ぎに1,3−ジシクロヘキシルカルボ
ジイミド(DCC)1.4gおよび1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBT
)0.9g(PDLLAに対するDCCのモル比は1:1、PDLLAに対する
HOBTのモル比は1:1)を加え、連続攪拌しながら0.5時間反応を行なっ
た。次ぎに混合物を室温に戻し、そこで2−アミノーエタノール0.45ml(P
DLLAに対する2−アミノエエタノールのモル比は1.1:1)をフラスコに
滴下して加え、次いで0.5時間攪拌を続けた。析出した副生成物のシクロヘキ
シルウレア塩を濾別した。濾液を大過剰の乾燥ヘキサン中に注ぐことにより生成
物ジオールを得た。生成物は更にテトラヒドロフランとヘキサンをそれぞれ用い
て溶解と再析出を数回行うことにより精製した。最後にジオールは1日室温で真
空下に乾燥した。端末基−COOHの−OH基への変換は100%、収率は95
%より高かった。
【0052】 ジオール4gをフラスコ中、テトラヒドロフラン(THF)に溶解し濃度8%
(g/ml、w/v)とした。フラスコに窒素をさっと吹きつけ、氷浴にて冷却した
。次ぎにトリエチルアミン3mlを加えた。5分後アクリロイル=クロリド1.8m
lを含むTHF溶液(濃度30%(v/v))をフラスコに滴下して加えた。ジオ
ールに対するトリエチルアミンのモル比は4:1、ジオールに対するアクリロイ
ル=クロリドのモル比は4:1であった。混合物は氷浴上3時間攪拌し、次いで
18時間室温にて反応させた。副生成物のジエタノールアミン塩酸塩はガラスフ
ィルターを使って除去した。ジアクリラート生成物は10倍のヘキサンを使って
析出させた。生成物は更にTHFとヘキサンをそれぞれ用いて溶解と再析出を数
回行なって精製した。生成物を1日真空下に室温で乾燥した。これは、マクロマ
ー(A)に使うための、ポリ−D,L‐乳酸から得られるジオールのアクリロイ
ル誘導体を構成する。収率は約90%であった。
【0053】 重量平均分子量70,000のデキストラン2gを、窒素ガスの連続気流下に
保たれたフラスコ中、DMF80ml中LiCl3gmを含むLiCl/DMF(4
%w/v)溶媒混合物に加えた。フラスコを油浴に浸け、油浴の温度を2時間で
室温から120℃に上げた。できた混合物は均一の黄金色溶液となった。溶液を
室温に冷却し、ピリジン2ml(デキストランのアンヒドログルコース残基部に対
するピリジンのモル比は2:1)を加えた。5分後アクリロイル=クロリド2ml
(デキストランのアンヒドログルコース残基部に対するアクリロイル=クロリド
のモル比は2:1)のDMF溶液(濃度20%(v/v))を攪拌しながら徐々
にフラスコに加えた。反応を3時間室温で行なった。過剰の冷エタノール中に析
出させデキストラン=アクリラートを得た。生成物を濾過、冷エタノールで数回
洗浄し、2日間真空下で40℃にて乾燥した。生成物は親水性ポリマー(B)を
構成した。生成物は約3.70の置換度(アンヒドログルコース部100当りの
ビニル基)であることが分った。
【0054】 マクロマー(A)およびポリマー(B)をDMSOに溶解した。(B)/(A
)の重量比90:10、80:20、70:30、60:40、50:50の溶
液を、最終濃度が30%w/vの均一溶液となるように、DMSOに(A)と(
B)を溶解して作った。各溶液に2,2−ジメトキシ=2−フェニル=アセトフ
ェノンを5%w/w((A)と(B)の合計重量に基づく)加えた。各混合物を
疎水性PTFEプレート上に移し、粘着性のないディスク状(直径10mm、厚さ
1mm)の水性ゲルが得られるまで、約3時間室温にて低強度のポータブル長波長
紫外線ランプを照射した。水性ゲルを脱イオン水およびエタノールにてそれぞれ
48時間抽出して未反応デキストラン=ジアクリラート、未反応ポリ−D,L‐
乳酸誘導ジアクリラートおよびDMSO溶媒を除去した。水性ゲルは次いで48
時間50℃真空下に乾燥した。分析によって橋かけポリマー・ネットワークの生
成がわかった。
【0055】 実施例II 実施例Iと同様にしてマクロマー(A)を構築するためのポリ−D,L‐乳酸
ジアクリラートを得た。 アリル=イソシアナト誘導デキストランは以下のようにして調製した。
【0056】 一連の実験で、重量平均分子量43,000のデキストラン5gをジブチル錫
=ジラウラート触媒の存在下、アリル=イソシアナートと反応させた。各実験で
は、室温にて連続の窒素雰囲気下に3つ口丸底フラスコ中、乾燥デキストランを
無水DMSOに溶解した。ジブチル錫=ジラウラート(DBTDL)触媒を室温
にて溶液に注入し、次いでアリル=イソシアナートを滴下して加えた。各々、反
応混合物を予定した時間、予定した温度にて攪拌した。様々な反応時間での試料
をフラスコからピペットで直接吸い採った。できたポリマーの試料を過剰の冷イ
ソプロパノール中析出させ、DMSOとイソプロパノールをそれぞれ用いて溶解
と再析出により更に精製した。生成物のdex-AIは2日間減圧下室温にて乾
燥し、水性ゲルの形成に使われるまで冷暗所(2℃)に保存した。
【0057】 多様な実験におけるDBTBLおよびイソシアナートの量、反応温度、反応時
間および得られた置換度(DS)(アンヒドログルコース部100当りのアリル
=イソシアナートの数)を下の表1に挙げた。ここで反応物モル比とは、グルコ
ース中アンヒドログルコース部に対するDBTDLのモルおよび同アリル=イソ
シアナートのモルを意味する。
【0058】
【表1】
【0059】 ポリ−D,L‐乳酸から誘導したジアクリラート(PDLLAジアクリラート
・マクロマー)および表1のサンプルDex‐AI‐3、8時間、の場合と同様
にして作ったdex−AIを用いて、水性ゲルを作った。Dex−AI対PDL
LAジアクリラート・マクロマーの重量比90:10、80:20、70:30
、60:40、50:50、40:60、30:70、20:80、10:90
は、本発明の範囲である。各々、dex−AIおよびPDLLAジアクリラート
・マクロマーをDMFに溶解して濃度50%(w/v)溶液を得た。各々、2,2
−ジメトキシ=2−フェニル=アセトフェノン開始剤5%(w/w、dex−A
IおよびPDLLAジアクリラート・マクロマーの合計重量に基づく)を溶液に
加えた。どの場合も、できた均一溶液を疎水性PTFEプレート上に移し、実施
例Iに記載したように、ポータブル長波長紫外線ランプの下に室温で、機能化し
たポリマーを光橋かけ反応させることによってディスク状水性ゲルを得た。最後
に、水性ゲルを真空オーブン中48時間50℃で真空下に乾燥した。ニコレ・マ
グナ 560 FT−IRスペクトロフォトメータを用いて行なったFT−IR
解析は、各々の場合、橋かけポリマー・ネットワークを示した。
【0060】 実施例III ここでは水性ゲル形成システムより作られた水性ゲルからの低分子量薬物の放
出プロフィルを検討するため、モデル薬物としてインドメタシンを使用した。イ
ンドメタシンは経口投与に伴い強い胃腸への副作用をもっており、薬物放出シス
テムが重要なので、インドメタシンを特に選択した。
【0061】 この実施例では、本発明((A)と(B)の組成比範囲にわたるマクロマー(
A)およびポリマー(B)の組み合わせ)に従い、インドメタシンは水性ゲル中
、ならびにマクロマー(A)またはポリマー(B)のみを持つ水性ゲル中に捕捉
し、pH7.4のリン酸緩衝液中での放出を検討した。
【0062】 システム1シリーズ実験と名づける一連の実験で、マクロマー(A)は重量平
均分子量800のPDLLA(ポリ−D,L‐乳酸)から得られたPDLLAジ
アクリラート・マクロマーであり、ポリマー(B)はデキストラン出発物質が重
量平均分子量43,000で、5.03の置換度をもつdex−AIであった。
【0063】 システム2シリーズ実験と名づける一連の実験で、マクロマー(A)は重量平
均分子量800のPDLLAから得られたPDLLAジアクリラート・マクロマ
ーであり、ポリマー(B)はデキストラン出発物質が重量平均分子量70,00
0で、6.77の置換度をもつdex−AIであった。
【0064】 システム3シリーズ実験と名づける一連の実験で、マクロマー(A)は重量平
均分子量7,000のPDLLAから得られたPDLLAジアクリラート・マク
ロマーであり、ポリマー(B)はデキストラン出発物質が重量平均分子量70,
000で、6.77の置換度をもつdex−AIであった。
【0065】 システム1シリーズの実験およびシステム2シリーズの実験用PDLLAジア
クリラートは、実施例IのPDLLAジアクリラートと同様にして作った。シス
テム3シリーズの実験用のPDLLAジアクリラートについてここで述べる。シ
ステム3シリーズの実験用のPDLLAジアクリラートは実施例IのPDLLA
ジアクリラートと同様にして作った。ただし、ジオールの調製において、PDL
LAの重量平均分子量は7,000、DCC/PDLLAのモル比は10:1、
HOBT/PDLLAのモル比は10:1、2−アミノエタノール/PDLLA
のモル比は10:1であり、0℃での反応時間は2時間および室温での反応時間
は4時間であり、またジオールからジアクリラートの調製において、トリエチー
ルアミン/PDLLAジオールのモル比は10:1、アクリロイル=クロリド/
PDLLAジオールのモル比は10:1であり、0℃での反応時間は2時間およ
び室温での反応時間は48時間であった。
【0066】 システム1シリーズの実験用のdex‐AIは、実施例IIの表1のDex‐A
I‐3、8時間と同様にして作った。システム2シリーズ実験およびシステム3
シリーズ実験のdex‐AIを同様に行ない、各々、重量平均分子量70,00
0のデキストラン出発物質を使用した以外は、システム1シリーズ実験用のDe
x‐AI‐3、8時間の場合と同様にして製造した。
【0067】 システム1シリーズの実験には、水性ゲルはdex‐AI/PDLLAジアク
リラートの重量比100/0、80/20、50/50、20/80、0/10
0を用いて作った。システム2シリーズの実験に、水性ゲルはdex‐AI/P
DLLAジアクリラートの重量比100/0、80/20、50/50、20/
80を用いて作った。システムシリーズの実験には、水性ゲルはdex‐AI/
PDLLAジアクリラートの重量比80/20、50/50、20/80、0/
100を用いて作った。
【0068】 このように、出発物質のPDLLAおよびデキストランの分子量と同じく疎水
性と親水性成分も多様に変えた。
【0069】 DMF中の二つの合計濃度が50%w/vとなるようPDLLAジアクリラー
ト・マクロマーおよびdex‐AIをDMFに溶解することにより、水性ゲルを
作った。次いで2,2−ジメトキシ=2−フェニル=アセトフェノンを光開始剤
として加えた(5%w/w、PDLLAジアクリラート・マクロマーおよびde
x‐AIの合計重量に基づく)。次いで光橋かけ反応の前に直接インドメタシン
2.5%(w/w、PDLLAジアクリラート・マクロマーおよびdex‐AI
の合計重量に基づく)を加えた。できた組成物をPTFEプレートに移し、長波
長の紫外線光に照射して直径8mm、厚さ1mmの水性ゲルディスクを作り、水性ゲ
ルは室温にて数日間真空下に乾燥した。
【0070】 各水性ゲルからのインドメタシンの放出を以下の方法により測定した。実験は
37℃で行った。各水性ゲルを量り採り、放出媒体としてリン酸緩衝液(pH7
.4、0.1M)15mlを入れたガラス容器に浸した。1,000時間にわたる時
間間隔で、試料から2mlを採り新鮮な緩衝液に置きかえた。試料中のインドメタ
シン濃度はパーキン・エルマー・ラムダ2UV/VISスペクトロメーターにて
λ=320での媒体の吸光率を検知することにより測定し、時間に対する累積放
出を適当な計算により求めた。累積放出を百分率として記録したが、ここで計算
のための分子は採取時間までに放出されたインドメタシンの累積量であり、分母
は放出されたインドメタシンの最大量であった。結果は以下のとおりであった。
【0071】 すべての水性ゲルについて、インドメタシン放出は二相、すなわち初期の早い
放出相とそれに続く遅い放出相であった。
【0072】 Dex‐AI成分が100%である水性ゲルからのインドメタシンの放出は、
3ないし4日間継続し、120時間前に終了した。デキストラン出発物質の分子
量はインドメタシンの放出活動に大きな影響を及ぼさないようであった。
【0073】 PDLLAジアクリラート・マクロマーが100%である水性ゲルからのイン
ドメタシンの放出は、分子量800のPDLLAから作られたマクロマーについ
ては約750時間、分子量7,000のPDLLAから作られたマクロマーにつ
いては1,000時間となり、PDLLAの分子量の増加は放出率の低下をもた
らした。
【0074】 PDLLAジアクリラート・マクロマーおよびdex‐AIの両成分から調製
された水性ゲルについて述べる。PDLLAアクリラート・マクロマー成分の重
量百分率の増加にともない放出率は低下した。dex‐AI優位の水性ゲル、例
えば80%dex‐AI/20%PDLLAジアクリラートの場合、デキストラ
ンの分子量はインドメタシン放出率に大きな影響を及ぼさなかった。しかし、2
0%dex‐AI/80%PDLLAアクリラートについて、システム2の組成
よりもシステム3の組成(比較的大きな分子量のPDLLA)の方が放出が遅い
ことで示されるように、PDLLAの分子量は、PDLLAアクリラートが優位
な水性ゲル(例えば20%dex‐AI/80%PDLLAアクリラート)にお
いて重要な要素であった。
【0075】 例え少量のPDLLAアクリラートでも膨潤比を下げ、機械的強度を高めるこ
とが分った。
【0076】 実施例IV 水性ゲル形成システムで作られる水性ゲルからのタンパク質放出プロフィルを
検討するため、モデルタンパク質としてウシ血清アルブミンを使用した。ウシ血
清アルブミンはよく性質が分ったタンパク質であり、サイズが大きく(重量平均
分子量は69,000)、分析が容易、安価、かつ一般的に入手できるため、ウ
シ血清アルブミンを特に選択した。
【0077】 この実施例では、本発明((A)と(B)の組成比範囲にわたるマクロマー(
A)およびポリマー(B)の組み合わせ)に従い、シグマ・ケミカル社製の蛍光
性イソシアナート標識ウシ血清アルブミン(BSA)を水性ゲルに捕捉、またマ
クロマー(A)あるいはポリマー(B)のみを持つ水性ゲルに捕捉し、pH7.
4のリン酸緩衝液中の放出を検討した。
【0078】 使用した疎水性マクロマーは、重量平均分子量740のポリ−D,L‐乳酸(
ベーリンガー・インゲルハイム社から供給)から出発して実施例IおよびIIと同
様にして作られたポリ−D,L‐乳酸ジアクリラート(PDLLAジアクリラー
ト)であった。
【0079】 使用した親水性ポリマーは、重量平均分子量43,000のポリ−D,L‐乳酸
(シグマ・ケミカル社から購入)から出発して実施例IIと同様にして作られたd
ex‐AIであり、置換度6(アンヒドログルコース部100当りのアリル=イ
ソシアナート基の数)であった。
【0080】 水性ゲルは、DMF中の二つの合計濃度が50%w/vとなるように、PDL
LAジアクリラート・マクロマーおよびdex‐AIをDMFに溶解することに
よりつくった。次いで2,2−ジメトキシ=2−フェニル=アセトフェノンを光
開始剤として加えた(2.5%w/w、PDLLAジアクリラート・マクロマー
およびdex‐AIの合計重量に基づく)。次いで光橋かけ反応の前に直接BS
Aを2.5%(w/w、PDLLAジアクリラート・マクロマーおよびdex‐
AIの合計重量に基づく)を加えた。できた組成物をPTFEプレート上に移し
、長波長紫外線光(8ワット、365nm)に3時間照射して直径8mm、厚さ1mm
の水性ゲルディスクを作り、中にBSAを捕捉した水性ゲルを恒量に達するまで
室温にて数日間真空下に乾燥した。Dex‐AI/PDLLAの重量比が100
/0、80/20、50/50、20/80および0/100である水性ゲルを
作った。
【0081】 BSAの放出を以下の方法により測定した。各々の場合、リン酸緩衝液(PB
S)(0.1M、pH7.4)15mlを入れた20mlのネジ蓋つきガラス試験管に
水性ゲル約35mgを入れた。試験管は37℃のインキュベーターに入れた。60
日にわたり予定した間隔で液体試料2mlを採り、これをPBSと置きかえた。採
取した各試料中のBSA濃度はパーキン・エルマー・ラムダ2UV/VISスペ
クトロメーター(ノルウォーク社、コネチカット州)を用いて490nmにて測定
した。すべての放出検討は3回行なった。
【0082】 すべての放出プロフィルは、初めの2日間は初期の爆発的放出とこれに続く維
持的放出が特徴的であった。100%Dex‐AI水性ゲルからBSAの合計放
出量は58日後に62%に達し、この合計量の30%が初めの2日間のインキュ
ベーション中に放出された。100%PDLLAジアクリラート水性ゲルは初め
の2日間のインキュベーション中に13%の爆発効果をもつ放出プロフィルを示
し、すべてのBSAはインキュベーションのほぼ48日までに放出された。De
x‐AIとPDLLAの両者から得た水性ゲルでは、初期の爆発的放出は100
%dex‐AI水性ゲルに比べてかなり減少した。例えば、初めの2日間のイン
キュベーション中に80/20のdex‐AI/PDLLAからBSAの放出は
わずか10%、50/50からは16%、20/80のdex‐AI/PDLL
Aジアクリラートからは15%であった。Dex‐AIおよびPDLLA両者か
ら得た水性ゲルは60日の最後までにはBSAのすべてを放出しなかった。60
日の検討期間に放出されたBSAの合計量は、dex‐AI/PDLLAジアク
リラートが80/20で49%、50/50で64%、および20/80で98
%であった。一般に、dex‐AIプラスPDLLAジアクリラートのPDLL
Aジアクリラート組成の百分率が増えるに従ってdex‐AI/PDLLAジア
クリラート水性ゲルからのBSAの放出率は高まった。
【0083】 Dex‐AI/PDLLAジアクリラート水性ゲルからのBSAの放出は拡散
と分解の両方による制御を受けた。初期の爆発相の間、dex‐AIの疎水性が
微細多孔性構造生成の主たる理由であって、微細多孔性構造が拡散制御放出の原
因であった。PDLLAジアクリラートの加水分解的分解が進行するので、その
後のBSA放出は分解による制御であった。
【0084】 データによると、疎水性で加水分解的分解可能なPDLLAジアクリラートと
親水性で非加水分解的分解可能なdex‐AIの組み合わせは、100%dex
‐AI水性ゲルから得られた結果に比べると初期の爆発効果を低下させ、そして
100%PDLLAジアクリラート水性ゲルからの結果に比べるとBSAの放出
継続時間を延ばす。
【0085】 実施例V ここで水性ゲル形成システムから作られた水性ゲルからの放出プロフィルを検
討するため、モデル水溶性巨大分子としてポリペプチドのインスリンを使用した
【0086】 この実施例において、本発明((A)と(B)の組成比範囲でのマクロマー(
A)およびポリマー(B)の組み合わせ)に従い、蛍光性イソシアナート標識イ
ンスリン(重量平均分子量6,000)、すなわちシグマ・ケミカル社から購入
したFITC−インスリンを、水性ゲル、またマクロマー(A)またはポリマー
(B)のみを持つ水性ゲルに捕捉し、pH7.4のリン酸緩衝液中での放出を検
討した。
【0087】 使用した疎水性マクロマーは、重量平均分子量740のポリ−D,L‐乳酸(
ベーリンガー・インゲルハイム社から供給)から出発して、実施例IおよびIIと
同様にして作られたポリ−D,L‐乳酸ジアクリラート(PDLLAジアクリラ
ート)であった。
【0088】 使用した親水性ポリマーは、重量平均分子量43,000のデキストラン(シ
グマ・ケミカル社から購入)から出発して実施例IIと同様にして作られたdex
‐AIであり、また置換度6(アンヒドログルコース部100当りのアリル=イ
ソシアナート基の数)であった。
【0089】 水性ゲルは、DMF中の二つの合計濃度が50%(w/v)となるよう、PD
LLAジアクリラート・マクロマーおよびdex‐AIをDMFに溶解すること
により作った。次いで2,2−ジメトキシ=2−フェニル=アセトフェノンを光
開始剤として加えた(2.5%w/w、PDLLAジアクリラート・マクロマー
およびdex‐AIの合計重量に基づく)。次いで標識インスリン2.5%(w
/w、PDLLAジアクリラート・マクロマーおよびdex‐AIの合計重量に
基づく)を溶液に加えた。できた溶液をPTFEプレート上に移し、室温で3時
間ポータブルの長波長紫外線ランプ(8ワット、365nm)の下でdex‐AI
およびPDLLAジアクリラートを橋かけ反応させることにより、ディスク状水
性ゲルを得た。残留溶媒を除去すべく、標識インスリンを取り込んだ水性ゲルを
室温にて数日間真空下で乾燥した。直径8mm、厚さ1mmの水性ゲルディスクを得
た。Dex‐AI/PDLLAの重量比100/0、80/20、50/50、
20/80、0/100の水性ゲルを作った。
【0090】 インスリンの放出は以下の方法により測定した。各々の場合、リン酸緩衝液(
PBS、0.1M、pH7.4)15mlの入った20mlのネジ蓋つきガラス試験管
に、約35mgの標識インスリンを取り込んだ水性ゲルを37℃で入れた。7週間
にわたりそこに浸けた。予定した間隔で試験緩衝液2mlを除き、同量の新鮮な緩
衝液と置きかえた。採取した各試料中のインスリン濃度をパーキン・エルマー・
ラムダ2UV/VISスペクトロメーター(ノルウォーク社、コネチカット州)
を用いて490nmにて測定した。3試料の平均放出を報告した(すなわち、試験
は3回行ない、結果の平均値を算出した)。
【0091】 結果は以下のとおりである。100%dex‐AI水性ゲルから初期の爆発的
放出は最小であった。しかしながら、PDLLAジアクリラートの百分率が上が
るにつれ、初期の爆発、放出程度、および放出率は増加した。100%PDLL
Aジアクリラート水性ゲルは最大の初期爆発効果、最高の放出程度、最高の放出
率を示した。例えば、7週間インキュベーション後、100%dex‐AI水性
ゲルからわずか14%捕捉インスリンが放出されたに過ぎない。PDLLAジア
クリラート成分が増加するに従い、放出程度は増加した。すなわち、80/20
のdex‐AI/PDLLAジアクリラートでは32%、50/50では60%
、20/80では72%であった。そして100%PDLLAジアクリラート水
性ゲルはおよそ44日目までにインスリン100%を放出した。放出率はインキ
ュベーション期間の初めが最大であった。
【0092】 図1a、1b、1cに、100/0、80/20、50/50、20/80、
および0/100重量比のdex‐AI/PDLLAジアクリラート水性ゲルに
取り込まれたインドメタシンについての結果、100/0、80/20、50/
50、20/80、および0/100重量比の同水性ゲルに取り込まれたインス
リンの結果、ならびに100/0、50/50、80/20、20/80、およ
び0/100重量比の同水性ゲルに取り込まれたBSAについての結果を、それ
ぞれ示す。図1aに示されるように、小さな分子のインドメタシンは40日以内
にすべての水性ゲルから完全に放出され、またPDLLAジアクリラート成分の
百分率が上がるに従い放出率が減少した。図1bおよび1cに示されるように、
大きい分子のインスリンおよびBSAの放出率は、PDLLAジアクリラート成
分の百分率が上がるに従い増加し、その大きい分子は、100/0や80/20
のようなdex‐AI成分の高い水性ゲルから実験期間内で完全には放出されな
かった。BSAに代表されるタンパク質の如き大きい分子およびインスリンに代
表される比較的小さい水溶性巨大分子の放出プロフィルに及ぼすdex‐AI/
PDLLAジアクリラート組成比の影響は異なっている。一般に、BSAの初期
爆発的放出は、PDLLAジアクリラート成分の百分率が高くなるに従い減少し
、その後インキュベーション時間が増すに従い放出は継続されるが、放出率と程
度はPDLLAジアクリラートの百分率が高まるにつれ増加した。他方、インス
リンの放出は、PDLLAジアクリラート成分の百分率が上がるに従い(初期を
含め)全期間中増加する。すべての場合、水性ゲルネットワークは、取り込んだ
薬物の制御放出を提供する。 (改変) 上記実施例について多くの改変が当業者に明白である。したがって、本発明は
特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1aはインドメタシン(IDM)の累積放出率対時間のグラフ
である。図1bはインスリンの累積放出率対時間のグラフである。図1cはウシ血
清アルブミン(BSA)の累積放出率対時間のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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) A61K 47/32 A61P 3/10 47/36 29/00 A61P 3/10 A61K 37/26 29/00 37/02 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 イェリ・ジャン アメリカ合衆国14850ニューヨーク州イサ カ、アパートメント2、ウエスト・スペン サー・ストリート216番 (72)発明者 チー−チャン・チュ アメリカ合衆国14850−9784ニューヨーク 州イサカ、ローラ・レイン14番 Fターム(参考) 4C076 AA36 BB01 CC04 CC30 EE10A EE24A EE38A EE46 FF32 FF35 FF67 4C084 AA02 AA03 BA03 DB34 MA05 MA34 MA52 NA06 NA12 ZC032 ZC352 4C086 AA01 AA02 BC15 MA03 MA05 MA35 NA06 NA11 NA12 ZB11 4J027 AB01 AB02 AB10 CB08 CD07

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フリーラジカル的重合により1相の橋かけネットワーク構造
    に変換され得る疎水性および親水性の成分を含む、水性ゲル形成システム。
  2. 【請求項2】 0.01−99.99重量%の(A)不飽和基端末を有する疎
    水性マクロマー、および99.99−0.01%の(B)不飽和基挿入化合物と反
    応する水酸基を含有するポリサッカリドである親水性ポリマーを含む((A)と(
    B)の%の合計は100%)、水性ゲル形成システム。
  3. 【請求項3】 疎水性マクロマーが、脂肪族ポリエステルの端末カルボン酸
    の水酸基をアミノエタノール基に変換することにより得られるジオールの水酸基
    を、不飽和基挿入化合物と反応せしめてつくられる、請求項2の水性ゲル形成シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 親水性ポリマーがデキストランであって、デキストランのグ
    ルコース単位中の1以上の水酸基が不飽和基挿入化合物と反応せしめられる、請
    求項2の水性ゲル形成システム。
  5. 【請求項5】 親水性ポリマーがデキストラン-マレイン酸・モノエステル
    である、請求項2の水性ゲル形成システム。
  6. 【請求項6】 疎水性および親水性の成分を含有する3次元橋かけポリマー
    ・ネットワーク構造を有する請求項2の水性ゲル形成システムの遊離基重合によ
    り形成された水性ゲル。
  7. 【請求項7】 3次元橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された平
    均分子量1,000−10,000の薬物を有する、請求項6の水性ゲル。
  8. 【請求項8】 3次元橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された薬
    物がインドメサシンである、請求項7の水性ゲル。
  9. 【請求項9】 3次元橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された平
    均分子量1,000−10,000の水溶性マクロ分子を有する、請求項6の水性
    ゲル。
  10. 【請求項10】 水溶性マクロ分子がポリペプチドである、請求項9の水性
    ゲル。
  11. 【請求項11】 ポリペプチドがインスリンである、請求項10の水性ゲル
  12. 【請求項12】 3次元橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された
    平均分子量10,000−100,000の合成または天然のポリマーを有する、
    請求項6の水性ゲル。
  13. 【請求項13】 合成または天然のポリマーがタンパク質である、請求項1
    2の水性ゲル。
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