JP2006515640A - 部分的に生分解可能な温度およびpH感受性ヒドロゲル - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、米国仮特許出願第 60/440,355 号(2003年1月16日出願)に基づく権利を主張している。
本発明は、多糖類をベースとした、例えばデキストランをベースとしたバイオマテリアルに温度感受性を与えることに関する。
デキストラン−マレイン酸モノエステル・ヒドロゲル前駆体を光架橋することによって形成される生分解ヒドロゲルは、米国特許第 6,476,204 号に記載されている。これらのヒドロゲルはpH感受性であるが、温度感受性ではなく、すなわちその体積および構造は温度変化に影響されない。
多糖類−マレイン酸モノエステル前駆体、例えばデキストラン−マレイン酸モノエステル前駆体は、ヒドロゲル前駆体としてだけではなく架橋剤としても機能する多糖類−マレイン酸モノエステルとの共前駆体(co-precursor)として、温度感受性ヒドロゲル前駆体N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)と共に用いて、部分的に生分解可能な有用なハイブリッド・ヒドロゲルを、すなわち温度の上昇に伴って水の保持が減少し、かつpHの増加に伴って膨張率が増大する、部分的に生分解可能なヒドロゲルを形成することが可能であることが見出されている。このことは、体内で、ヒドロゲル中で、(a)特に低臨界溶液温度(LCST)が体温より低い場合、体温もしくは体温付近への温度の上昇、および(b)pHの増大に際して、捕捉されている薬物の生体内での放出を可能とする。従って、ここでいう有用なハイブリッド・ヒドロゲルは、外面温度の上昇に対して、または外面pHの増加に対して感受性である。たとえポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)鎖がそうでなくとも、多糖類−マレイン酸モノエステルが形成した架橋結合が生分解性であるため、当該ヒドロゲルは in vivo で時間をかければ分解することになり、本品は部分的に生分解可能である。また、2つのタイプの前駆体の添加組成比を変化させることによって、ハイブリッド・ヒドロゲルの放出性は制御可能であり、LCSTは体温もしくは体温付近に調節され得ることが見出されている。
“光架橋”という用語は、ここでは、照射エネルギーの適用によってビニル結合を切断し、架橋を形成させることを意味する。
ヒドロゲルの低臨界溶液温度(LCST)は、吸熱の開始温度であり、そしてヒドロゲルが崩壊し、ヒドロゲルの体積が急激に縮小する温度である。
図1は、Dex−MA:PNIPAAmの重量比に対するLSCT(℃)のグラフであり、実施例の結果を示している。
図2は、個々のサンプルに対する膨張率のグラフであり、実施例の結果を示している。
図3は、種々のサンプルにおける時間に対する水分保持値を表記し、実施例の結果を示している。
図4は、サンプルにおける時間に対する水取り込み値を表記し、実施例の結果を示している。
図5は、サンプルにおけるpHに対する膨張率を表記し、実施例の結果を示している。
1例として、20から65重量%のデキストラン−マレイン酸モノエステルおよび80重量%から35重量%のN−イソプロピルアクリルアミドを含む組成物中で、そして別の場合において、25から40重量%のデキストラン−マレイン酸モノエステルおよび75重量%から60重量%のN−イソプロピルアクリルアミドを含む組成物中で、デキストラン−マレイン酸モノエステル(Dex−MAと記載されることもある)およびN−イソプロピルアクリルアミドを光架橋することによって、ヒドロゲルを形成する。
N−イソプロピルアクリルアミドは容易に購入し得る。
デキストランとマレイン酸無水物との反応は、好ましくは、双極性非プロトン性溶媒、例えばN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中で行われる。LiClは、好ましくは、DMFへのデキストランの溶解性を増大させるために、DMF反応溶媒中に含まれる。LiClはDMFと塩を形成し、それによってDMFの極性を増加させることによって、デキストランの溶解性を増大させる。
ルイス塩基触媒は、好ましくはトリエチルアミン(TEA)である。
本発明のヒドロゲルは、pH感受性であり、すなわち、ヒドロゲルの膨張率は、pHの増大に伴って増大する。“膨張率”という用語は、米国特許第 6,476,204 号で示されている定義で用いる。
本発明は、下記の実施例によって説明される。
それぞれの実施例において、デキストラン−マレイン酸モノエステルは、5%分枝した重量平均分子量69,800のデキストラン(Sigma Chemical Companyから購入)2gを、LiCl/ジメチルホルムアミド(50wt%)溶媒系中で、90℃で、窒素下で溶解させることによって得た。デキストランを清澄に溶解させた後、溶液を60℃に冷却し、次に、トリエチルアミンを、添加されるべきマレイン酸無水物に対して6mol%とする量で加えた。溶液を15分間撹拌した。次に、この溶液に、マレイン酸無水物を、3.63gmの量で、ゆっくりと加えた。反応は、60℃で、窒素下、16時間行った。冷イソプロピルアルコールで反応生成物を沈殿させ、濾過し、イソプロピルアルコールで数回洗浄し、次に真空オーブン中室温で乾燥した。置換度0.9を有するデキストラン−マレイン酸ヒドロゲル前駆体を、すなわちデキストランのグルコース環1個当たり0.9個のヒドロキシル基がマレイン酸とエステルを形成している前駆体を得た。
上記の変法は当業者に明らかである。従って、本発明の範囲は、請求項によって定義される。
Claims (5)
- pHの変化に応答して かつ/または温度の変化に応答して、その形状および体積が変化するヒドロゲルであって、10から75重量%のデキストラン−マレイン酸モノエステル、および90から25重量%のN−イソプロピルアクリルアミドを含み、デキストラン−マレイン酸モノエステルおよびN−イソプロピルアクリルアミドの総量が100%である組成物中で、デキストラン−マレイン酸モノエステルおよびN−イソプロピルアクリルアミドの光架橋によって形成されるヒドロゲル。
- 20から65重量%のデキストラン−マレイン酸モノエステルおよび80から35重量%のN−イソプロピルアクリルアミドを含む組成物中で、デキストラン−マレイン酸モノエステルおよびN−イソプロピルアクリルアミドを光架橋結合することによって形成される請求項1に記載の方法。
- デキストラン−マレイン酸モノエステルが、0.85から0.95の範囲の平均置換度、および65,000から75,000の重量平均分子量(デキストランに基づく)を有する、請求項2に記載のヒドロゲル。
- 体温より低いかそれに近い低臨界溶液温度(lower critical solution temperature)を有する、請求項3に記載のヒドロゲル。
- デキストラン−マレイン酸モノエステルおよびN−イソプロピルアクリルアミドの総量を100%として、10から75重量%のデキストラン−マレイン酸モノエステル、および90から25重量%のN−イソプロピルアクリルアミドの溶液を含む、ヒドロゲル形成系。
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