JP2004514778A

JP2004514778A - ポリアルキレングリコール粘度増強性重合製剤

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Publication number: JP2004514778A
Application number: JP2002546630A
Authority: JP
Inventors: アビラ　ルイス　ズィー．; ジャレット　ピーター　ケイ．; クレイマー　ヒルデガード; フィルブルック　マイケル　シー．
Original assignee: フォーカル　インコーポレーティッド
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2004-05-20
Also published as: WO2002044276A2; WO2002044276A3; AU2002219935A1; DE60135784D1; EP1370610B1; US20020127196A1; US7074424B2; CA2430130A1; ATE407975T1; EP1370610A2

Abstract

ヒアルロン酸およびポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）を基材とする物質が相乗的相互作用を示すことが見出され、ここで、混合物の粘度は、個々の構成要素の粘度から予想される粘度の２倍を上回る高さであった。さもなくば混合物は、その構成要素の特性と類似した特性を有しており、特に、ＰＥＧが架橋可能な基を有する場合には、架橋して、共有結合的に架橋したゲルを形成すると考えられる。粘性製剤は組織によく付着し、組織密閉剤としての用途を有し、かつ、組織コーティング、癒着防止、細胞固定化、軟骨、骨およびその他組織の再生における用途、ならびに、体内の部位へのヒアルロン酸の制御送達における用途を有する。関連物質は、類似した効果を示す。

Description

【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０００年１１月２８日に出願された米国特許仮出願第６０／２５３，４７７号の優先権を主張する。
【０００２】
発明の背景
本出願は概して、医薬品における用途のための重合物質の分野に属し、さらに詳しくは、ポリアルキレングリコール−ヒアルロン酸製剤に関する。
【０００３】
個体に最適化された生体適合性物質は、医薬品に広く用いられている。外科手術後に組織を密閉するため、組織をコーティングして癒着を予防するため、組織を組織に付着させるため、軟骨、骨、およびその他組織の再生を刺激するため、ならびに、局所的充填（ｂｕｌｋｉｎｇ）または体内部位への移植を介した細胞増殖用の物質を提供するために、これらの物質が用いられうる。また、局所的もしくは全身的に薬物を送達するため、体内の特定の部位に細胞を送達するため、または免疫系による攻撃から細胞を保護するためにも、これらの物質が用いられうる。
【０００４】
これらの種類の用途に有用である重要な種類の物質とは、多糖、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ならびにその塩および誘導体である。ＨＡは、体内で様々な機能に貢献していることが見出されている。非修飾ＨＡの組織付着はそれほど強くない。ＨＡは、三価イオン存在下でゲルを形成することができ、かつ、架橋して様々な粘度のゲルを形成することができる。
【０００５】
反応性マクロマー、特にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）および関連するポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）の反応性マクロマーを用いて、ゲルを形成することができる。これらのゲルはまた、いくつかの難点を有する。例えば、ＰＡＧがゲルを形成するためには濃度が最小限であることが必要であり、通常は数％であるが、それ以上が好ましい。また、ＰＡＧは重合後に膨張する傾向がある。これらは高度に水溶性であることが多い。重合中に溶液が定位置に留まるために十分な高さの粘度をＰＡＧ溶液中で達成することは、しばしば困難である。また、ＰＡＧ溶液は通常比較的小さな孔を有し、組織工学用途において細胞の進入を容易にしない。
【０００６】
従って、ＰＡＧをその他の高分子と混合し、所望のゲルを形成するために必要な特性を有する溶液を形成させる。多くの水溶性高分子はＰＡＧに不適合であり、水溶液中で分離して二種類またはそれ以上の相を形成する。これらの既知の相分離対のうち最良のものは、ＰＥＧとデキストランの混合物およびＰＥＧとその他高分子の混合物である。（水素結合などによる非特異的結合と区別される）特定の基の相互作用非存在下で、または反対の電荷を有する、わずか数種の高分子が相互作用することが知られている。これらにはＰＥＧおよびポリアクリル酸が含まれるが、複合体は、アクリル酸カルボキシルのいくつかがプロトン化されるような低いｐＨ（例えばｐＨ３〜ｐＨ４）においてしか形成されないことが報告されている。従って、高分子混合の際に、相互作用が起こらないか相分離が起こるかのいずれかが予想される。
【０００７】
ＨＡおよびその他のある種の高分子（本明細書において「ＰＡＧ相互作用性高分子」（「ＰＩＰ」）と呼ぶ）は、ＰＡＧおよびＰＡＧを基材とする（ＰＡＧ−ｂａｓｅｄ）反応性マクロマーとの相互作用を示すが、互いに混合された場合に、粘度の非常に高い溶液を産生する。この結果は、バラツ（Ｂａｌａｚｓ）らに付与された米国特許第４，６２９，６２３号に記載されている。米国特許第４，６２９，６２３号により、高分子量のヒアルロン酸塩および水溶性ポリ（エチレンオキシド）が粘弾性組成物を形成し、これは化粧料的製剤内で使用可能であることが開示されている。
【０００８】
シュワルツ（Ｓｃｈｗａｒｔｚ）らに付与された米国特許第６，０１７，３０１号、米国特許第６，０３４，１４０号、および米国特許第６，１３３，３２５号により、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのカルボキシル含有多糖およびポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリエーテル由来の、生体で再吸収可能な（ｂｉｏｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ）生体付着性の抗癒着組成物の形成が開示されている。カルボキシル含有多糖およびポリエーテル間での会合複合体形成により、所望の特性を有する組成物をｐＨ３〜ｐＨ５の間で形成できることが、シュワルツ（Ｓｃｈｗａｒｔｚ）により開示されている。組成物は、乾燥された後生体に適用されるか、または液体の形状で生体に適用される。
【０００９】
従って、本発明の目的は、粘度が増加した高分子混合物を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、投与部位において生体付着性で柔軟なゲルを形成する液体を、患者の部位に投与するための方法を提供することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、ゲルを形成する粘性溶液の適用によって、生理活性化合物を患者に送達することである。
【００１２】
発明の概要
ある組成物は、ＰＡＧを基材とするマクロマーと、開始物質の粘度と比較して、得られる混合物の粘度を増加させるような別の物質またはＨＡとの混合物を形成する。また、その混合物は、前駆体内に存在する混合物と比較して、増加した擬塑性（ｐｓｅｕｄｏｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）（ずり流動化（ｓｈｅａｒｔｈｉｎｎｉｎｇ））を示しうる。さもなくば、混合物はその構成要素の特性と類似した特性を有し、かつ特に、反応性マクロマーまたはＰＩＰが架橋可能な基を有する場合には、架橋して、共有結合的に架橋したゲルを形成すると考えられる。
【００１３】
粘性製剤は組織によく付着し、組織密閉剤としての適用において、ならびに、組織コーティング、癒着防止、細胞固定化、軟骨、骨およびその他組織の再生において、ならびに、体内の部位へのヒアルロン酸の制御送達において使用されうる。
【００１４】
組成物を液体の形状で生体に適用してもよく、これはインビボでゲル状になって生体適合性かつ生体付着性の柔軟なゲルを形成する。重合は、混合物を組織に適用する前またはその後のどちらかに起こりうるが、適用後に起こるのが好ましい。ＨＡまたは混合物の粘度を増加させる別の物質の制御送達のために、ゲルを用いてもよい。ＨＡの放出により細胞増殖用の間隙が作製され、ゲルが適用された部位において、軟骨、骨、およびその他組織の再生が可能になる。組成物は細胞を更に含んでもよく、得られたゲル内で細胞を固定化するために用いられてもよい。
【００１５】
組成物は患者内で、組織に潤滑性を提供するための安定化された貯蔵所（ｄｅｐｏｔ）を形成してもよい。低濃度の架橋ＨＡ／ＰＡＧ混合物をインサイチューで形成することにより、引張力が低く弾性コンプライアンス（伸展しやすさ）が非常に高い物質が提供される。これは、関節の治療および潤滑性が必要なその他の部位の治療を含む、いくつかの医療目的に適した物質であり、かつまた、眼球への適用、特に硝子体液の交換にも有用でありうる。
【００１６】
発明の詳細な説明
組成物
組成物には、反応性マクロマーおよびＰＡＧ相互作用性高分子（ＰＩＰ）、すなわち、反応性マクロマーと混合された場合に、前駆体と比較して粘度が増加した溶液をもたらすような高分子が含まれる。反応性マクロマーは典型的には、ＰＡＧまたはＰＡＧを基材とするマクロマーである。ＰＩＰは典型的には、ＨＡなどのグリコサミノグリカン（ＧＡＧ）である。
【００１７】
患者への適用前または適用後に混合物が重合し、ヒドロゲルを形成する。
【００１８】
反応性マクロマー
好ましい態様において、ゲル形成溶液の構成要素の一つは反応性マクロマーである。反応性マクロマーとは、自発的に、または光、熱もしくはその他の活性化条件もしくは試薬の影響下で反応して、共有結合的に架橋した重合構造を形成するマクロマーである。好ましい態様において、これは、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）またはＰＡＧを基材とするマクロマーである。
【００１９】
ＰＡＧは、ホモポリマー、または、少なくとも約５０重量％のアルキレングリコールサブユニット、特にエチレングリコールおよびプロピレングリコールを含むコポリマーであってよい。好適なＰＡＧには、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）および、エチレングリコールとプロピレングリコールのコポリマー（ポロキサマー、メロキサポール（ｍｅｒｏｘａｐｏｌ）；例えばＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）界面活性剤）が含まれる。
【００２０】
好ましい態様において、ＰＩＰ／反応性マクロマー混合物が架橋される。好ましくは、反応性マクロマーとは、架橋基（例えば、アクリレート、または、スクシンイミデート、イソシアネートなどのその他の反応基）と骨格高分子との間に生分解性の連結基を有する、共有結合架橋性（ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ−ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ）ＰＡＧである。ＰＥＧ骨格および様々な架橋基を有するこの種の高分子、ならびに反応性誘導型（ｒｅａｃｔｉｖｅｌｙ−ｄｅｒｉｖａｔｉｚｅｄ）ＨＡおよびその他の物質は、ハッベル（Ｈｕｂｂｅｌｌ）らに付与された米国特許第５，４１０，０１６号に記載されている。
【００２１】
実施例８を除く全ての実施例において、ＰＡＧマクロマーは、化学反応基を含むように誘導されている。これらの基は典型的には、アクリレート基などのエチレン不飽和基である。一般的に、ＰＡＧは共有結合的に架橋されているが、一方でＰＩＰは（構造内への封入により部分的または完全に固定化されうるにもかかわらず）ＰＡＧゲル構造に架橋されていない。代替的にＰＩＰが架橋してもよく、それによりＰＡＧに固定化される。ＰＩＰが架橋可能である場合、架橋可能な基（例えば、アクリレート、または、スクシンイミデートおよびイソシアネートなどのその他の反応基）とＰＩＰの間に生分解性の基が含まれることが好ましい。
【００２２】
後述の実施例におけるＰＡＧ物質には、以下の二種類の反応性ＰＥＧが含まれる：（分子量３５ｋＤａの）非誘導体化ＰＥＧ、およびポロキサマー（すなわち、分子量約１２．６ｋＤａのポリエチレングリコール−ポリエチレングリコールコポリマー）であるＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ−１２７。反応性物質は、分子量２０ｋＤａまたは３０ｋＤａのＰＥＧ分子を基材とする。活性ＰＥＧのいくつかが共に連結して、二量体または三量体の種類を形成することができる。反応性ＰＥＧは典型的には分解性末端（ｄｅｇｒａｄａｂｌｅｅｎｄ）基を有し、反応性の種類によってキャッピングされる。本実施例において、反応性ＰＥＧは典型的にはアクリレート基を含有するが、その他の反応基を含むこともできる。一般的に、有用なＰＡＧは、１２ｋＤａなど、１００ｋＤａ未満の分子量を有する。適用のために非分解性ゲルが必要である場合には、分解可能な連結が介在していない、共有結合反応基を有するＰＡＧにより、必要な効果が提供される。
【００２３】
ＰＡＧ相互作用性高分子
ＰＡＧを基材とする構成要素に連結するＰＩＰとして効果的な、いくつかの高分子が見出されている。上述の反応性マクロマーと混合された場合、または反応性マクロマーを含む溶液に擬塑性を付与する場合、ＰＩＰは、粘度の増加を示す。ＰＡＧと共に作用して、得られる混合物の粘度を増加させる高分子には、以下が含まれる：ヒアルロン酸（ＨＡ）などのグリコサミノグリカン（ＧＡＧ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デキストラン、硫酸デキストラン、およびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）。
【００２４】
ＧＡＧには、有機小分子を用いた部分的加水分解および／または共有結合的誘導によるＧＡＧ由来の高分子が含まれ、典型的には約３ｋＤａ未満の分子量が含まれる。ＨＡは、グルクロン酸およびＮ−アセチルグルコサミンによって構成されるグリコサミノグリカンである。ヒアルロン酸調製物の中で、粘度の増加は、分子量１５０ｋＤａのＨＡにおいては未だ観察可能であるが、５００ｋＤａ未満のＨＡに関しては有意に減少される。
【００２５】
混合物は０．１％から２０％のＰＩＰを含んでもよい。好ましくは、混合物は０．５％から５％のＰＩＰを含む。反応性マクロマー含量は２％から３０％の範囲内でありうる。好ましい態様において、混合物は４％から２０％のＰＡＧまたはＰＡＧを基材とするマクロマー、および０．２％から５％のＰＩＰを含む。
【００２６】
架橋基
好ましい態様において、反応性マクロマーはエチレン不飽和反応基を含む。溶液内での卓越した安定性および典型的なＰＩＰとの反応性の低さのため、この基が好ましい。さらに、反応性マクロマーがエチレン不飽和反応基を含有する場合、光（光重合）または熱などの外部エネルギー供給源を用いてヒドロゲルを形成することができる。外部エネルギー供給源をこのように使用することにより重合反応の卓越した制御が可能になる。
【００２７】
その後のインビボ適用のための器具がエクスビボで作製される場合は特に、その他の反応化学もまた用いることができる。アミンまたはアルコールまたはチオールとの反応のための好適な反応基には、イソシアネート基およびイソチオシアネート基が含まれる。特にＰＩＰが多糖である場合は、これらの基の反応は、そのような反応における反応性が高い一次アミンおよびチオールなどの小分子または多重重合（ｍａｃｒｏｍｅｒｉｃ）基を提供することにより、ＰＩＰから離れていることが好ましい。スクシンイミデート、カルボニルイミダゾール、および当技術分野で公知の同様の特性を有するその他の反応基を含む、より反応性の低い脱離基を、そのような反応において使用することができる。反応を水溶液中で行わなければならない場合、これらの反応基は特に好ましい。
【００２８】
また、オキシラン含有基および環状イミンはＰＩＰと反応しやすい可能性があるが、これらの基を用いて架橋を行うこともできる。好ましくは反応性マクロマーに付着した環状マレイミドはエチレン不飽和であるが、たとえ遊離基の非存在下であってもチオール基またはアミン基と反応することができる。
【００２９】
遊離基反応の際に分子からのゲル形成を支持するために、少なくともいくつかのマクロマーまたは小分子が少なくとも二官能性であることが必要である。ポリウレタン形成と共に、または脱離基を用いるその他の反応においては、圧倒的多数の二官能性分子、および少なくともいくつかの三官能性またはそれ以上の官能性の分子を有することが必要である。
【００３０】
補助的試薬
ＰＩＰ／反応性マクロマーの混合物およびゲルは、以下を含む、薬学的製剤中で従来用いられる物質のうちいずれかを含んでもよい：塩、緩衝液、浸透圧安定化剤、細胞栄養成分、賦形剤、界面活性剤、抗生物質およびその他の保存剤、ならびに、重合物質を保護するための抗酸化剤。ＰＩＰ／反応性マクロマーの混合物およびゲルはまた、エチレン不飽和物質のためのキノンなど、保存中の重合を阻害する物質を含んでもよい。更に、ＰＩＰ／反応性マクロマーの混合物およびゲルは、開始剤、光開始剤、電子伝達試薬、酵素、重合を促進するための小分子コモノマー（例えばエチレン不飽和モノマー）、および酸化剤を含む、重合を刺激または開始する物質を含んでもよい。上述の物質のうち任意のものを、反応性マクロマーに結合させてもよく、またはさもなくば付着させてもよい。長期保存の間、自発的に重合する、重合を刺激する、またはさもなくば混合物と不適合性である物質を、別々の溶液として保存し、適用の直前または最中にＰＩＰ／反応性マクロマーの混合物と混合してもよい。
【００３１】
ＰＩＰ／反応性マクロマーの混合物の特性
ＰＩＰを反応性マクロマーと混合することにより、高粘度状態が得られる。ＰＩＰと反応性マクロマーの間にいくつかの形式の相互作用が起こることが、この粘度増加により示される。
【００３２】
高い粘度はいくつかの恩典を有する。これらの物質の制御堆積が促進される。そうでない場合に可能な濃度よりも低濃度の反応性マクロマーにおいて、架橋ゲルの形成が可能になる。またさらに、これら低濃度で多孔性のゲルは、ＰＩＰまたは薬物などその他の物質の特定の部位への局所的送達に特に有効である。ゲル製剤もまた、重合中に定位置で留まることがより可能である。さらに、マクロマー濃度がより低いため、得られるゲルの膨張がより少ない。また、ＰＩＰ／反応性マクロマー複合物のゲル化により、ＰＩＰ、特にＨＡなどの天然ＰＩＰの、加水分解酵素（例えばヒアルロニダーゼ）への感受性が減少されうる。これにより、ＨＡ含有ゲルの生物学的半減期が延長される。
【００３３】
ＰＡＧおよびＰＡＧを基材とするマクロマーなど、ＰＩＰおよび反応性マクロマーの混合物のほとんどは、「ずり流動化」としても公知である擬塑性を示す（図１および図２を参照されたい）。このような物質は静止時には高粘度であるが、せん断（ｓｈｅａｒ）下では低粘度となる。したがって、これら混合物は、適用の際に容易に流れてその後自発的に高粘度になるという有用な特性を有し、したがって、部位への適用後は比較的不動である。これにより、重合前に物質が最小限移動することを伴う適用後に物質が重合するまたは重合されるための時間が考慮される。０．２５％ＨＡを含むマクロマー溶液などの非常に低いＰＩＰ濃度においてこの効果を観察することができ、かつ、０．１％または０．０５％を含む、より低い濃度においてさえ、この効果が存在すると考えられる。
【００３４】
ＰＩＰ／反応性マクロマーの混合物の作製方法
反応性マクロマーを含む溶液を混合した後に、ＰＩＰをこの溶液に添加することができ、次に患者内のある部位に投与することができ、その後インサイチューで重合させることができる。または、溶液をエクスビボで重合させ、ゲルとして患者に投与することができる。
【００３５】
重合
任意の既知の方法により、重合が行われうる。例えば、参照として本明細書に組み入れられている米国特許第６，１２１，３４１号、米国特許第６，０８３，５２４号、および米国特許第５，４１０，０１６号のそれぞれにより、モノマーを重合してヒドロゲルを形成する方法が記載されている。生分解性マクロマーの組織への適用、および、ゲルを形成するためのその後の光重合が、米国特許第５，４１０，０１６号において記載されている。ゲルを光重合するための２つの方法が記載されている。「大量」重合の際には、適切な光開始剤および付属の試薬が、ゲル化マクロマーの溶液中で可溶化または分散される。光照射の際、溶液の全量が架橋してゲルを形成し、これは局所障壁または薬物貯蔵所として作用する。米国特許第６，１２１，３４１号により、準備刺激（ｐｒｉｍｉｎｇ）法が記載されている。準備刺激法は、光重合および化学重合または熱重合を含む、任意の様式の重合に適している。米国特許第６，０８３，５２４号により、少なくとも一つの加水分解可能な連結、少なくとも一つの水溶性重合ブロック、および少なくとも一つの重合可能基を含む、水溶性マクロマーの形成が記載されている。マクロマーは、長波長の紫外光または可視光の励起の影響下において、遊離基開始剤を用いて重合される。
【００３６】
使用方法
多くの医療的および化粧的な適用において、ＰＩＰ／反応性マクロマーのヒドロゲルを使用することができる。例えば、ＰＩＰ／反応性マクロマーのヒドロゲルは、組織コーティングおよび組織密封剤を形成することができ、治療的物質を送達することができ、潤滑剤を提供することができ、間隙を満たすことまたは組織充填を提供することができ、硝子体液を交換することができ、剥離網膜を含む網膜を治療することができ、癒着を予防することができ、組織または医療器具に組織を付着させることができ、移植片などの医療器具をコーティングすることができ、塞栓を形成することができでき、細胞、組織、および臓器をカプセル化でき、細胞、組織、および臓器を固定化でき、軟骨、骨、およびその他組織を再生でき、かつ、経口医薬品を送達するのに使用することができる。
【００３７】
ＰＩＰの保持が有用でありうる部位において、ＰＩＰを含む混合物を使用することができる。ＨＡが反応性ＰＡＧマクロマーと共に混合物に組み入れられて重合される場合、その後物質は、関節潤滑剤としてはたらくことができ、かつ任意に、局所的送達用の薬物を関節へと輸送することができる。また、付着の予防のための適用においてもはたらくことができる。
【００３８】
別の局面において、小型イオン薬物用の薬物貯蔵所の保持を改善するために、混合物を用いることができる。この適用において、電荷を有するＰＩＰは、ＰＡＧを基材とするマクロマーと混合されてマトリクスを形成する。ＰＩＰの電荷とは逆の電荷を持つ薬物をマトリクスが含む場合、薬物の流出が妨げられると考えられる。同様に、ＰＩＰに対する親和性を有する薬物がゲルから流出することもまた妨げられると考えられる。
【００３９】
別の局面において、混合物を組織に適用して組織表面上に障壁を形成させてもよい。この用途において、ＰＡＧを基材とするマクロマーは、ＰＩＰおよび好ましくはＧＡＧを含む水溶液中で重合し、組織上に障壁を形成する。得られる障壁は、少なくともその表面の一部に曝露されたＰＩＰを有する。障壁は組織表面上で形成されうるか、または重合により形成されてその後表面に適用される。癒着を予防すること、組織を含むその他物質と組織との間での摩擦を低減すること、および、重合治療物質を含む治療的物質を局所的に送達することなどのいくつかの医療目的のために、障壁を使用することができる。また、障壁を用いて、体内のある部位においてまたはその内部で、細胞、組織断片、またはその他粒子を保持してもよい。
【００４０】
別の局面において、非擬塑性のＰＡＧに擬塑性を付与するために、混合物が用いられる。そのような混合物は特に、１％重量／体積（ｗｔ／ｖｏｌ）以下の低濃度ＰＩＰを含んでもよい。
【００４１】
適用方法
ＰＩＰと反応性マクロマーの混合物を含む組成物は、任意の従来手段により適用されうる。これには、ポンプ、シリンジ、ブラシ、スパチュラ、またはスプレーによる溶液の送達が含まれる。ＰＩＰと反応性マクロマーの混合物を含む溶液は、撹拌、ブラッシング、摩擦などにより、または同一箇所における二種類もしくはそれ以上の溶液のスプレーにより、または部位へ送達する直前の混合により、インサイチューで作製されうる。さらに、部位に適用された体液または液体を用いた乾燥物質または固体物質の局所的再構成により、組成物を非液体状態で適用することができる。物質は、固体の、分散状態の、または粉末状の、非重合物質または重合後物質でもよい。
【００４２】
物質をエクスビボで重合させ、無傷の形状もしくは粒子状の形状どちらかの、ゲルもしくは乾燥ゲルもしくは凍結乾燥ゲルとして、または器具表面のコーティングとして、部位に適用してもよい。任意の適用には、医薬品、薬物、賦形剤、またはその他の活性なもしくは化粧料的に有効な成分が、更に含まれうる。
【００４３】
実施例
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照することにより更に理解されると考えられる。本実施例において、ＰＥＧを基材とする反応性マクロマー（３５ＫＴＬＡと命名された）は分子量３５ｋＤａのＰＥＧ分子からなり、これは、トリメチレンカーボネート（ＴＭＣ）に部分的に連結され、ＴＭＣ（Ｔ）単位およびラクチド（Ｌ）単位で、典型的にはそれぞれいくつかで末端キャップされ、かつ、反応基であるアクリレート（Ａ）で末端化された。反応性マクロマー２０ＫＴＬＡも同様に構築されているが、これは分子量２０ｋＤａのＰＥＧ分子からなる。３５ＫＴＬＡマクロマーおよび２０ＫＴＬＡマクロマーは、Ｔ基およびＬ基のため生分解性であり、これらのエステル基が体内で加水分解的に不安定であることは公知である。合成については、米国特許第６，０８３，５２４号において詳細に記載されている。
【００４４】
実施例１．１％ＨＡ（５００ｋＤａ）含有または非含有の２０ＫＴＬＡ溶液および３５ＫＴＬＡ溶液の粘度およびモジュラス（ｍｏｄｕｌｕｓ）
２０ＫＴＬＡ１ｇ、ＴＥＯＡ５４ｍｇ、リン酸一カリウム（ＫＰｈｏｓ）８０ｍｇ、ビニルカプロラクタム（ＶＣ）４０ｍｇ、およびエオシン（ｅｏｓｉｎ）−Ｙ０．４ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。この溶液５ｇに、５００ｋＤａのヒアルロン酸ナトリウム（ＨＡ）５０ｍｇを添加した。同様に、３５ＫＴＬＡ２ｇ、ＴＥＯＡ１２０ｍｇ、ＫＰｈｏｓ１０２ｍｇ、エオシン−Ｙ０．４ｍｇ、およびＶＣ５０ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。この溶液５ｇに、５００ＨＡ５０ｍｇを添加した。
【００４５】
表１は、ＨＡ含有およびＨＡ非含有の各溶液の粘度の集計である。これらの溶液の粘度は、２５℃において得られた。可視光を１００ｍＷ／ｃｍ^２で４０秒間、８０秒間、または１８０秒間用いる光重合後に得られたヒドロゲルのモジュラスも、表１において集計されている。
【００４６】
１％ＨＡ（５００ｋＤａ）を有する製剤の粘度は、対応するＨＡ非含有マクロマー製剤よりも、有意に高かった。ヒドロゲルのモジュラスは、ＨＡ非含有製剤においてよりも、１％ＨＡ含有製剤において幾分低かった。
【００４７】
【表１】１％ＨＡ（５００ｋＤａ）存在下および非存在下での粘度およびモジュラス

【００４８】
実施例２．３５ＫＴＬＡおよびＨＡを含む水溶液によるゲル形成
３５ＫＴＬＡ０．９００５ｇ、ＨＡ０．０３０２ｇ、グルコン酸第一鉄（Ｆｅ−Ｇｌｕｃｏｎａｔｅ）０．０３ｇ、およびＶＣ２５μＬを含む、第一の水性製剤５．０２８ｇを調製した。３５ＫＴＬＡ０．９００５ｇ、ＨＡ０．０３０２ｇ、ｔ−ブチルペルオキシド１２６．３ｐｐｍ、およびＶＣ２５μＬを含む、第二の水性製剤５．０２８ｇを調製した。
【００４９】
第一の溶液５滴を第二の溶液５滴に添加して混合液を迅速に混合し、ほぼ瞬間的に（すなわち２秒間未満で）ヒドロゲルを形成させた。ＨＡの存在は第一鉄イオンとヒドロペルオキシドとの間の化学的開始反応を妨げなかったことが、ゲルの迅速形成により示唆される。
【００５０】
実施例３．３５ＫＴＬＡおよびＨＡを含む水溶液の送達
実施例２記載の第一の水溶液を第一のシリンジにロードし、実施例２記載の第二の水溶液を第二のシリンジにロードした。両方のシリンジを二重シリンジ立て内に設置した。１インチ長の静的攪拌機を有する装置を、シリンジの末端に連結した。水溶液がシリンジから１：１の比で放出されると、混合液はほとんど瞬間的にゲル化された。
【００５１】
実施例４．せん断率の変化が２０ＫＴＬＡ／ＨＡ混合物に与える影響
２０ＫＴＬＡ１ｇ、ＴＥＯＡ５４ｍｇ、ＫＰｈｏｓ８０ｍｇ、ＶＣ４０ｍｇ、およびエオシン−Ｙ０．４ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。この溶液５ｇに、ＨＡ（２０００ｋＤａ）１２．５ｍｇを添加し、混合液を十分に混合した。得られた混合液には、５％２０ＫＴＬＡおよび０．２５％ＨＡ（ｗｔ／ｗｔ）が含まれていた。さらなる上記溶液５ｇに、ＨＡ（２０００ｋＤａ）１５ｍｇを添加し、混合液を十分に混合した。得られた混合液には、５％２０ＫＴＬＡおよび０．３０％ＨＡ（ｗｔ／ｗｔ）が含まれていた。
【００５２】
一定温度２５℃においてＲＰＭを変化させることにより、これらの製剤の粘度測定値を得た。結果を図１および図２に示す。
【００５３】
図１は、０．２５％ＨＡとの混合液、ならびに対照である０．２５％ＨＡ水溶液、および５％２０ＫＴＬＡ水溶液についての、増加するせん断率（ＲＰＭ）における見かけの粘度（ｃＰ）の変化を示す。マクロマー単独は、一定粘度５７ｃＰを示した。せん断率増加に対して、ＨＡ単独の粘度は、約９０ｃＰから６０ｃＰまでわずかに減少した。対照的に、（１．５ＲＰＭにおける）６９５ｃＰで始まる、０．２５％ＨＡおよび５％２０ＫＴＬＡを有する混合物の粘度はせん断率増加に対して指数関数的に（１２ＲＰＭにおける）３１０ｃＰまで減少した。
【００５４】
図２は、０．３０％ＨＡとの混合液、ならびに対照である０．３０％ＨＡ（単独）水溶液、および５％２０ＫＴＬＡ（単独）水溶液についての、増加するせん断率（ＲＰＭ）における見かけの粘度（ｃＰ）の変化を示す。２０ＫＴＬＡ（単独）は、一定粘度５７ｃＰを示した。せん断率増加に対して、ＨＡ（単独）の粘度は、約１９０ｃＰから１００ｃＰまでわずかに減少した。対照的に、０．３０％ＨＡおよび５％２０ＫＴＬＡを有する混合物の粘度はせん断率増加に対して指数関数的に減少し、（１．５ＲＰＭにおける）約１，０５０ｃＰで始まって（１０ＲＰＭにおける）約４００ｃＰで終了した。
【００５５】
２０ＫＴＬＡとＨＡの混合物により、擬塑性溶液がもたらされた。この特性は、せん断率に対する見かけの粘度の依存性により示される。
【００５６】
実施例５．せん断率の変化が２０ＫＴＬＡ／ＰＶＰ混合物に与える影響
２０ＫＴＬＡ０．５ｇ、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）（分子量１，０００ｋＤａ）０．５ｇ、ＴＥＯＡ５０ｍｇ、ＫＰｈｏｓ８０ｍｇ、ＶＣ４０ｍｇ、およびエオシン（ｅｏｓｉｎ）０．４ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。一定温度２５℃における様々なせん断率（ＲＰＭ）において、製剤の粘度を得た。上述の製剤および対照についての測定結果を、図３に示す。
【００５７】
図３は、５％２０ＫＴＬＡと５％ＰＶＰの混合液、５％ＰＶＰ（単独）水溶液、１０％ＰＶＰ（単独）水溶液、および５％２０ＫＴＬＡ（単独）水溶液についての、増加するせん断率（ＲＰＭ）における見かけの粘度（ｃＰ）の変化を示す。５％２０ＫＴＬＡ（単独）溶液は、一定粘度約５７ｃＰを示した。せん断率増加に対して、ＰＶＰ（単独）の粘度は本質的に一定のままであって、５％ＰＶＰ（単独）で約５ｃＰであるが、１０％ＰＶＰ（単独）の粘度はそれよりも高く約２５ｃＰである。対照的に、５％２０ＫＴＬＡと５％ＰＶＰの混合物の粘度はせん断率増加に対して減少し、（３ＲＰＭにおける）約２２５ｃＰで始まって（１２ＲＰＭにおける）約１９０ｃＰで終了した。２０ＫＴＬＡ／ＰＶＰ溶液の擬塑性は、せん断率に対する見かけの粘度の依存性により示される。
【００５８】
実施例６．せん断率の変化が２０ＫＴＬＡ／ＣＭＣ混合物に与える影響
２０ＫＴＬＡ０．５ｇ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）（高粘度、食品等級）０．１ｇ、ＴＥＯＡ５０ｍｇ、ＫＰｈｏｓ８０ｍｇ、ＶＣ４０ｍｇ、およびエオシン−Ｙ０．４ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。一定温度２５℃における様々なＲＰＭにおいて、製剤および対照製剤の粘度を得た。上記製剤および対照についての測定結果を、図４に示す。
【００５９】
図４は、５％２０ＫＴＬＡと１％ＰＶＰの混合液、ならびに対照である、１％ＣＭＣ（単独）水溶液、および５％２０ＫＴＬＡ（単独）水溶液についての、増加するせん断率（ＲＰＭ）における見かけの粘度（ｃＰ）の変化を示す。５％２０ＫＴＬＡ（単独）溶液は、一定粘度約５７ｃＰを示した。せん断率増加に対して、ＣＭＣ（単独）の粘度は、（１ＲＰＭにおける）約７５０ｃＰから（６ＲＰＭにおける）約４００ｃＰまで減少した。対照的に、５％２０ＫＴＬＡと１％ＣＭＣの混合物の粘度はせん断率増加に対して減少し、（０．３ＲＰＭにおける）約４，１００ｃＰで始まって（１．５ＲＰＭにおける）約２，７５０ｃＰで終了した。２０ＫＴＬＡ／ＣＭＣ溶液の擬塑性は、せん断率に対する見かけの粘度の依存性により示される。
【００６０】
実施例７．ＨＡの分子量および濃度が、モジュラス、粘度、および平衡膨潤（ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｓｗｅｌｌｉｎｇ）に与える影響
２０ＫＴＬＡ１ｇ、ＴＥＯＡ５４ｍｇ、ＫＰｈｏｓ８０ｍｇ、ビニルカプロラクタム（ＶＣ）４０ｍｇ、エオシン−Ｙ０．４ｍｇ、および水８．８２６ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。上記製剤のアリコートに分子量５００ｋＤａ、１０００ｋＤａ、および２０００ｋＤａのヒアルロン酸ナトリウムを添加し、０．２５％、０．５％、０．７５％、および１．０％のＨＡを含む製剤を得た。ＨＡの分子量および濃度が溶液の粘度および得られるゲルのモジュラスに与える影響を、以下の表２にまとめる。
【００６１】
図５は、３７℃におけるリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中のこれらヒドロゲルの平衡膨潤を示し、ここで平衡膨潤は、水の取り込みによるヒドロゲルの重量増加として定義される。一般的に、濃度および分子量が増加するにつれて、ヒドロゲルがより多くの水を取り込むため、ヒドロゲルの重量は増加する。
【００６２】
【表２】ＨＡの分子量および濃度が５％２０ＫＴＬＡの粘度およびモジュラスに与える影響

（^＊）ＣＰ−４０スピンドルを用いて得られた粘度；それ以外はＣＰ−５０スピンドルを用いて得られた粘度
【００６３】
実施例８．せん断率がＰＥＧ／ＨＡ混合物に与える影響
分子量３５ｋＤａの非誘導体化ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）０．５ｇ、分子量２０００ｋＤａのＨＡ３０ｍｇ、ＴＥＯＡ５０ｍｇ、ＫＰｈｏｓ８０ｍｇ、ＶＣ４０ｍｇ、およびエオシン−Ｙ０．４ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。一定温度２５℃における様々なせん断率（ＲＰＭ）において、製剤および対照製剤の粘度を得た。これらの測定結果を、図６に図示する。
【００６４】
５％ＰＥＧ（単独）溶液は、一定粘度６ｃＰを示した。せん断率増加に対して、０．３０％ＨＡ（単独）の粘度は、（０．３ＲＰＭにおける）約１６０ｃＰから（２．５ＲＰＭにおける）約１１０ｃＰまで減少した。対照的に、混合物の粘度は非常に大きかった。５％ＰＥＧと０．３０％ＨＡの混合物の粘度はせん断率増加に対して減少し、（０．３ＲＰＭにおける）約２７５ｃＰで始まって（１．５ＲＰＭにおける）約１９０ｃＰで終了した。
【００６５】
実施例９．せん断率の変化が２０ＫＴＬＡ／デキストラン混合物に与える影響
２０ＫＴＬＡ０．５ｇ、（分子量５００ｋＤａの）デキストラン０．５ｍｇ、ＴＥＯＡ５０ｍｇ、ＫＰｈｏｓ８０ｍｇ、ＶＣ４０ｍｇ、およびエオシン−Ｙ０．４ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。一定温度２５℃における様々なせん断率（ＲＰＭ）において、この製剤および対照製剤の粘度を測定した。上記製剤および対照についての測定結果を、図７に図示する。
【００６６】
５％デキストラン対照は、一定の見かけの粘度約９ｃＰを有した。１０％デキストラン対照は、一定の見かけの粘度約２７ｃＰを示した。５％２０ＫＴＬＡ対照溶液は、一定の見かけの粘度５７ｃＰを有した。対照的に、５％２０ＫＴＬＡと５％デキストランの混合物の見かけの粘度はせん断率の増加と共に減少した。これは（０．２ＲＰＭにおける）１８７ｃＰから（２ＲＰＭにおける）１４０ｃＰまでの範囲であった。粘度とせん断応力（ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ）間のこの関係により、混合物が擬塑性物質であることが示される。
【００６７】
実施例１０．せん断率の変化がＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ１２７／ＨＡ混合物に与える影響　（分子量約１２．６ｋＤａの）ＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ−１２７ポロキサマー（すなわちポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールコポリマー）、分子量２０００ｋＤａのＨＡ３６ｍｇ、ＴＥＯＡ５０ｍｇ、ＫＰｈｏｓ８０ｍｇ、ＶＣ４０ｍｇ、およびエオシン０．４ｍｇからなる、水性製剤１０ｇを調製した。一定温度２５℃における様々なＲＰＭにおいて、この製剤および対照製剤の見かけの粘度を測定した。これらの測定結果を、図８に示す。
【００６８】
１０％ＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ−１２７対照溶液の粘度は、せん断率増加の間に変化せず、５ｃＰで一定のままであった。０．４０％ＨＡ対照溶液の粘度はせん断率の増加と共に減少した。これは（２ＲＰＭにおける）約２８５ｃＰから（６ＲＰＭにおける）１９５ｃＰまでの範囲であった。１０％ＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ−１２７と０．３６％ＨＡの混合物は、その構成要素よりもずっと大きな見かけの粘度を有していた。これは（２ＲＰＭにおける）約４２０ｃＰから（６ＲＰＭにおける）約２８５ｃＰまでの範囲であった。
【００６９】
実施例１１．ＰＡＧゲルからのヒアルロン酸の制御放出
（分子量５０ｋＤａ、１５０ｋＤａ、および５００ｋＤａの）５％低分子量ＨＡ、および８％２０ＫＴＬＡを含む溶液を形成させた。全量０．５ｍｌの溶液をプラスチックプレートの（直径約１３ｍｍの）ウェル内で４ｍｍ厚の皿型にして、エオシンにより光重合させた。ゲルをリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中に浸漬した。上清中のＨＡ濃度を、クロマトグラフィーにより決定した。
【００７０】
結果を図９に示す。全ての試料が、それぞれ約３日目、５日目、および６日目において１００％の放出を示した。表１において示されるように、高濃度試料２つにおいて、ＰＡＧとの混合の際に粘度が増加することが示された。
【図面の簡単な説明】
【図１】５％２０ＫＴＬＡ（実施例で定義されている）および０．２５％ＨＡを含む溶液ならびに対照溶液に関する、一定温度（２５℃）における見かけの粘度（ｃＰ）に対する撹拌率（すなわちせん断率）（ＲＰＭ）のグラフである。
【図２】５％２０ＫＴＬＡおよび０．３５％ＨＡを含む溶液ならびに対照溶液に関する、一定温度（２５℃）における見かけの粘度（ｃＰ）に対する撹拌率（ＲＰＭ）のグラフである。
【図３】５％２０ＫＴＬＡおよび５％ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を含む溶液ならびに対照溶液に関する、一定温度（２５℃）における見かけの粘度（ｃＰ）に対する撹拌率（ＲＰＭ）のグラフである。
【図４】５％２０ＫＴＬＡおよび１％カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含む溶液ならびに対照溶液に関する、一定温度（２５℃）における見かけの粘度（ｃＰ）に対する撹拌率（ＲＰＭ）のグラフである。
【図５】２０ＫＴＬＡおよび分子量の異なる（５００ｋＤａ、１０００ｋＤａ、および２０００ｋＤａ）ＨＡを含む３７℃の溶液に関する、水和率（％）に対するＨＡ濃度のグラフである。
【図６】５％ＰＥＧ（３５ｋＤａ）（すなわち非誘導体化ＰＥＧ）および０．３０％ＨＡ（２０００ｋＤａ）を含む溶液に関する、一定温度（２５℃）における見かけの粘度（ｃＰ）に対する撹拌率（ＲＰＭ）のグラフである。
【図７】５％デキストランおよび５％２０ＫＴＬＡを含む溶液ならびに対照溶液に関する、一定温度（２５℃）における見かけの粘度（ｃＰ）に対する撹拌率（ＲＰＭ）のグラフである。
【図８】１０％ＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ−１２７ポロキサマーおよび０．３６％ＨＡを含む溶液ならびに対照溶液に関する、一定温度（２５℃）における見かけの粘度（ｃＰ）に対する撹拌率（ＲＰＭ）のグラフである。
【図９】（分子量５０ｋＤａ、１５０ｋＤａ、および５００ｋＤａの）５％ＨＡならびに８％２０ＫＴＬＡを有する、一定温度（３７℃）の三種類の溶液から放出されたＨＡの割合（％）に対する時間（日）のグラフである。

Claims

少なくとも一種類のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）またはＰＡＧを基材とするマクロマー、および少なくとも一種類のＰＡＧ相互作用性高分子（ＰＩＰ）の混合物を含む重合組成物であり、ＰＩＰがＰＡＧと相互作用してＰＡＧおよびＰＩＰのどちらよりも粘度の強い混合物を産生する重合組成物。
ＰＩＰが、グリコサミノグリカン、セルロース、デキストラン、およびポリビニルピロリドン、ならびにそれらの塩および誘導体からなる群より選択される、請求項１記載の組成物。
ＰＩＰが、ヒアルロン酸、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、硫酸デキストラン、およびポリビニルピロリドンからなる群より選択される、請求項２記載の組成物。
ポリアルキレングリコールまたはＰＡＧを基材とするマクロマーが、ポリエチレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールのコポリマー、および架橋可能な基を有するＰＡＧからなる群より選択される、請求項１記載の組成物。
ＰＡＧを基材とするマクロマーが、アクリレート、スクシンイミデート、およびイソシアネートからなる群より選択される架橋可能な基を有するＰＡＧである、請求項４記載の組成物。
ＰＡＧを基材とするマクロマーが生分解性の結合を有する、請求項１記載の組成物。
ＰＩＰがヒアルロン酸であり、ＰＡＧを基材とするマクロマーが架橋可能な基を有するＰＡＧである、請求項１記載の組成物。
約０．０５重量％から約２０重量％の間のＰＩＰ、および、約４重量％から約３０重量％の間のポリアルキレングリコールまたはＰＡＧを基材とするマクロマーを含む、請求項１記載の組成物。
生体適合性で柔軟な生体付着性ゲルを製造するための方法であり、以下の段階を含む方法：
（ａ）ポリアルキレングリコールまたはＰＡＧを基材とするマクロマーおよびＰＡＧ相互作用性高分子を含む水溶液を形成する段階であり、ＰＡＧがＰＡＧと相互作用して高分子溶液の粘度を増加させる段階；
（ｂ）溶液を基質表面に適用する段階であり、基質が、細胞、組織表面、および移植片からなる群より選択される段階；ならびに
（ｃ）溶液を重合させてゲルを形成する段階。
溶液が、約０．０５重量％から約２０重量％のＰＩＰ、および、約４重量％から約３０重量％のポリアルキレングリコールまたはＰＡＧを基材とするマクロマーを含む、請求項９記載の方法。
溶液が生理活性物質を更に含む、請求項９記載の方法。
ＰＩＰが、グリコサミノグリカン、セルロース、デキストラン、およびポリビニルピロリドン、ならびにそれらの塩および誘導体からなる群より選択される、請求項９記載の方法。
ＰＩＰが、ヒアルロン酸、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、および硫酸デキストランからなる群より選択される、請求項１２記載の方法。
ポリアルキレングリコールまたはＰＡＧを基材とするマクロマーが、ポリエチレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールのコポリマー、および架橋可能な基を有するＰＡＧからなる群より選択される、請求項９記載の方法。
以下からなる群より選択される適用においてゲルが使用される、請求項９記載の方法：
組織コーティングおよび組織密封剤の形成；治療的物質の送達；潤滑；間隙充填；硝子体液の交換；組織または医療器具への組織の付着；医療器具のコーティング；塞栓形成；細胞、組織、および臓器のカプセル化；細胞、組織、および臓器の固定化；網膜の治療；関節の治療；癒着の予防；組織の再生；ならびに、医薬品のカプセル化。