JP2013525268A - 鉄キレーターとしてのポリアミン−ジヒドロキシ安息香酸結合体ヒドロゲル - Google Patents

鉄キレーターとしてのポリアミン−ジヒドロキシ安息香酸結合体ヒドロゲル Download PDF

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Abstract

ポリマーと、ポリマーに共有結合した１以上のキレート剤、またはキレート剤の誘導体、またはキレート剤の塩とを含み、１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する組成物、およびこの組成物を製造する方法、および使用方法。例えば、ポリマーと、ポリマーに共有結合した１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含む、組成物であって、該１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、組成物が提供される。

Description

関連出願の引用
本願は、２０１０年３月２日に出願された米国仮特許出願第６１／３０９，７９０号の利益を主張する。その開示全体が本明細書中に参考として援用される。
カドミウム、鉛、ヒ素といった金属は、生命体にとって非常に毒性が高い。廃棄水の放出は、環境に重金属が放出される一番の原因であると思われる。重金属イオンは、生命体の体内に蓄積することがあるため、産業廃棄水から重金属イオンを取り除くことは、ここ１０年で関心が高まってきている。人体に重金属イオンが蓄積すると、これらの毒性の高い金属によって、腎不全、神経系の損傷、骨の損傷をはじめとして、他の重篤な疾患を引き起こすことがある。環境に由来する重金属イオンの量を減らすことの必要性があるので、このような毒性の高い金属を選択的に取り除く技術に関心が集まってきている。
職業上、または居住空間から暴露するため、関心が高い３５種類の金属がある。このうち、２３種類は、重元素、すなわち「重金属」である。重金属は、比重が水の比重の少なくとも５倍である化学元素である。環境中や食事に、少量のこれらの元素が一般的に存在し、ある場合には、健康を保つのに実際に必要であるが、これらの元素が大量になると、急性毒性または慢性毒性を引き起こすことがある。重金属の毒性により、精神に関わる機能や中枢神経の機能が損傷を受けるか、または機能が低下することがあり、エネルギーレベルが低下し、血液組成、肺、腎臓、肝臓、または他の生命維持に必要な臓器が損傷を受けることがある。長期間にわたる暴露によって、アルツハイマー病、パーキンソン病、筋ジストロフィー、多発性硬化症に似た身体的変性プロセス、筋肉変性プロセス、神経変性プロセスがゆっくりと進行することがある。アレルギーも珍しくなく、ある種の金属またはその化合物と何度も長期間にわたって接すると、癌を引き起こすことさえあり得る。
特に関心が高い重金属は鉄である。鉄は、数多くの生体プロセスに関与する生命に関するあらゆる形態に必須であり、広く存在する元素であり、多くの重要なヒト生体プロセスに必須である。しかし、体内に過剰量の鉄が存在すると、毒性の影響が出ることがある。
鉄過剰状態は、β−サラセミア患者にとって重篤な合併症であり、鉄の管理が重要である。輸血を受けていない患者では、異常な鉄吸収によって体内の鉄負荷が高まってしまうことがあり、この値は、１年単位で２〜５グラムであると評価される。定期的な輸血を含む処置を受ける患者では、この鉄の蓄積量が２倍になることがある。鉄の蓄積によって、処置をしないままなら、肝臓、心臓、内分泌系に進行性の損傷を受ける。利用可能な鉄は、実質性組織および細網内皮細胞に堆積する。鉄負荷が増加すると、鉄が血清トランスフェリンと結合する能力が過剰に高まり、非トランスフェリン結合鉄（ＮＴＢＩ）が生じる。ＮＴＢＩは、遊離ヒドロキシルラジカルを発生し、危険な組織損傷を引き起こすことが可能である。鉄は、さまざまな臓器に異なる速度で蓄積し、それぞれが特徴的な様式で反応し、ＮＴＢＩによって、また、細胞内の不安定な鉄プール（ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｌａｂｉｌｅ ｉｒｏｎ ｐｏｏｌ）（ＬＩＰ）によって損傷が誘発される。
鉄過剰症の現時点での処置として、鉄をキレート化し、バイオアベイラビリティを低下させるキレート療法が挙げられる。一例では、キレート療法は、デフェロキサミン（ｄｅｓｆｅｒｏｘａｍｉｎｅ）（ＤＦＯ）を用いて実施することができ、デフェロキサミン（ｄｅｓｆｅｒｏｘａｍｉｎｅ）は、皮下注入によって投与される。経口投与可能な薬物には、デフェリプロンおよびエクジェイドがある。ＤＦＯ療法は、治療の自由度が狭く、経口バイオアベイラビリティがないといったいくつかの欠点をもつことが報告されている。結果として、点滴によって１日に８〜１２時間かけて投与する必要がある。ＤＦＯは、腸から簡単に吸収することはできないため、静脈注射しなければならず、したがって、全身副作用が起こりやすいため、理想的なキレート剤ではない。さらに、薬物に関連する多くの顕著な毒性があるため、使用するのに不安がある。デフェリプロンおよびエクジェイドを経口摂取したときに、好中球減少症、無顆粒球症、過敏性反応、血管の炎症のような重篤な有害作用も報告されている。
鉄キレート剤を全身に使用するのを避ける可能な１つの方法には、胃腸管からの食物中の過剰な鉄を選択的に捕捉し、取り除くような、経口で使用でき、胃腸管から吸収されない鉄キレート剤によって、胃腸管から鉄が吸収されるのを防ぐことである。胃腸管の中で望ましくない多くのイオン種を捕捉することによって作用する、非吸収性ポリマーによる治療は、臨床では成功している。非吸収性ポリマーによる治療を用いることは、特に、中間型サラセミアおよびヘモクロマトーシスに関わりが深い。鉄結合性ポリマーは、鉄に有効に不可逆的に結合し、非毒性の不活性錯体を形成し、この錯体は胃腸管によって吸収されないので、鉄が腸から吸収されるのを減らすことができるため、この治療アプローチにかなり有望である。
微生物は、親鉄剤を含む精密なＦｅ（ＩＩＩ）獲得輸送系をもっている。親鉄剤は、Ｆｅ（ＩＩＩ）イオンと高い特異性で結合する低分子量キレート剤である。親鉄剤の鉄結合親和性は、現時点で利用可能な鉄キレート療法の鉄結合親和性よりも顕著に高い。エンテロバクチンは、天然に存在するトリス−カテコール親鉄剤であり、知られているＦｅ（ＩＩＩ）キレート剤の中で最も強力なキレート剤であり、相対的な鉄結合定数は３５．５である。ｉｎ ｖｉｖｏでほぼ全部の鉄が結合するため、次世代の鉄キレート剤は、毒性および副作用を低くしつつ、顕著に高い鉄結合性と選択性を達成しなければならない。研究者らは、低分子親鉄剤模倣物を合成したが、親鉄剤を直接的に真似た化合物は、細菌による鉄の補充をおそらく高めてしまうという予想がたつ。必要なのは、鉄にきつく結合し、体内から取り除く新規鉄キレート剤である。
本開示のある特定の例である実施形態は、部分的に、以下の記載と添付の図面を参照することによって理解されるだろう。
図１Ａおよび１Ｂは、エンテロバクチンおよびポリマーキレート剤の構造の図を示す。 図２は、本発明の鉄キレート性ゲルが鉄にさらされる前、鉄にさらされた後の写真である。 図３は、ヒドロゲルの膨潤特性を示す図表である。 図４は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図５は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図６は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図７は、ヒドロゲルの写真である。 図８は、ヒドロゲルの写真である。 図９は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１０は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１１は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１２は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１３は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１４は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１５は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１６は、ポリマーの膨潤特性を示す図表である。 図１７は、ポリマーの選択性を示す図表である。 図１８は、ポリマーの選択性を示す図表である。 図１９は、ポリマーの選択性を示す図表である。 図２０は、ポリマーの選択性を示す図表である。 図２１は、ポリマーの選択性を示す表である。 図２２は、ポリマーの選択性を示す表である。 図２３は、ポリマーの選択性を示す表である。 図２４は、ポリマーの結合特性を示す図表である。 図２５は、ポリマーの結合特性を示す図表である。 図２６は、ポリマーの結合特性を示す図表である。 図２７は、ポリマーの結合特性を示す図表である。 図２８は、ポリマーの結合特性を示す図表である。 図２９は、ポリマーの結合特性を示す図表である。 図３０は、ポリマーの結合特性を示す図表である。 図３１は、ポリマーの膨潤特性を示す写真を含む。 図３２は、ポリマーの膨潤特性を示す写真を含む。 図３３は、ポリマーの膨潤特性を示す写真を含む。 図３４は、ポリマーの膨潤特性を示す写真を含む。 図３５Ａ〜Ｃは、親鉄剤を模倣したゲルの膨潤指数を示す図表である。 図３６Ａ〜Ｄは、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルおよびＰＡＡｍヒドロゲルに関する選択性試験の結果を示す図表である。 図３７は、キレート性ゲルによって結合するイオンを示す図表である。 図３８は、キレート性ゲルの写真を含む。 図３９は、ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡヒドロゲルの速度論試験の結果を示す図表である。 図４０Ａおよび４０Ｂは、ＰＡＡｍヒドロゲルおよびＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルの速度論的膨潤データを示す図表である。 図４１Ａおよび４１Ｂは、ＰＡＡｍヒドロゲルの膨潤指数を示す図表である。 図４２Ａ〜Ｃは、キレート性ゲルの写真を含む。 図４３は、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルによるイオン結合を示す図表である。 図４４は、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルについてフィッティングした速度論的モデルを示す図表である。 図４５は、第二鉄イオンの結合等温線を示す図表である。 図４６は、第二鉄イオンの結合等温線を示す図表である。 図４６は、第二鉄イオンの結合等温線を示す図表である。 図４６は、第二鉄イオンの結合等温線を示す図表である。 図４７は、第二鉄イオンに対するＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルおよびＰＡＡｍヒドロゲルの選択性試験の結果を示す図表である。 図４７は、第二鉄イオンに対するＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルおよびＰＡＡｍヒドロゲルの選択性試験の結果を示す図表である。 図４７は、第二鉄イオンに対するＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルおよびＰＡＡｍヒドロゲルの選択性試験の結果を示す図表である。 図４７は、第二鉄イオンに対するＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルおよびＰＡＡｍヒドロゲルの選択性試験の結果を示す図表である。 図４８は、ＰＡＡｍ／ＴＧＡおよびＰＡＡｍ／ＴＧＡ／ＤＨＢＡについて集めた滴定データを示す図表である。 図４９は、官能基化ヒドロゲルによるイオン結合を示す図表を含む。 図４９は、官能基化ヒドロゲルによるイオン結合を示す図表を含む。 図４９は、官能基化ヒドロゲルによるイオン結合を示す図表を含む。 図５０は、毒性のある金属イオンに対する官能基化ヒドロゲルの選択性試験を示す図表を含む。 図５１は、速度論的データを示す図表である。 図５２は、選択性試験の結果を示す図表である。 図５３は、ＨＵＶＥＣ細胞で実施した細胞毒性試験の結果を示す図表である。 図５４は、Ａ５４９細胞で実施した細胞毒性試験の結果を示す図表である。 図５５は、ＰＬＬおよびＰＬＬ／ＤＨＢＡの溶血活性（ｅｍｏｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ）を示す図表である。
一般的に、本発明は、金属をキレート化するための新規組成物および系を含む。ある実施形態では、本発明は、ポリマーキレート剤を含む組成物を提供する。ポリマーキレート剤は、金属キレート剤と結合するポリマーを含んでいてもよい。この系は、ポリマーと、金属キレート剤とを含んでいてもよく、これらは、互いに結合するか、または、ポリマーの特性と金属をキレート化する能力をあわせもつように、そのほかの方法で結合することができる。
ある実施形態では、金属キレート剤と結合するポリマーとしては、ポリアリルアミン（ＰＡＡ）、ポリビニルホルムアミド（ＰＶＦ）、ポリビニルアミド（ＰＶＡ）、ポリリジン（ＰＬＬ）、ポリエチレンイミン（ＰＥｌ）などのような任意のポリアミンポリマーが挙げられる。また、このポリマーは、アミノ酸を含んでいてもよく、このポリマーは、ポリペプチドおよびタンパク質を含んでいてもよい。
ある実施形態では、キレート剤（例えば、鉄キレート剤）に結合可能な任意のポリマーを使用してもよく、ポリマーの特性とキレート化する能力をあわせもつように、キレート化に使用することができる。このポリマーは、直鎖、分枝鎖、架橋したヒドロゲルなど、または可溶性ポリマー、不溶性ポリマー、架橋したポリマー、架橋していないポリマーなどの任意の種類のポリマーであってもよい。ポリマーとしては、キレート剤との反応に関与することができるアミン官能基を含むポリアミンを挙げることができる。ある例では、ポリマーは、ＰＶＡｍおよびＰＡＡｍのようなポリアミンポリマーを含んでいてもよい。ＰＶＡｍおよびＰＡＡｍは、キレート剤と接合するための反応性一級アミン側基からなるポリカチオンヒドロゲルである。ある実施形態では、架橋したＰＶＡｍヒドロゲルは、前駆体ポリマーＰＮＶＦを塩基性媒体中で加水分解することによって合成されてもよい。ある実施形態では、架橋したＰＡＡｍヒドロゲルは、前駆体ＰＡＡｍ鎖を架橋することによって合成されてもよい。両ヒドロゲルは、胃腸管中でみられるのと似たｐＨで、鉄に高い親和性と選択性を示すだろう。
ある実施形態では、ポリマーに結合するキレート剤としては、２，３ ジヒドロ安息香酸（ＤＨＢＡ）および他の鉄キレート剤が挙げられる。２，３ ＤＨＢＡ酸は、微生物系で鉄を獲得する高親和性親鉄剤であるとしてよく知られている天然の鉄キレート剤エンテロバクチン（Ｌｏｇ Ｋ＝５２）の一部である。図１Ａは、エンテロバクチンの構造の図を示す。ポリマーに結合可能な他の金属のキレート剤も含まれていてもよい。
ある実施形態では、キレート剤は、キレート剤のカルボキシル基を介し、ポリマーに結合してもよい。ある実施形態では、キレート剤は、ペプチド結合を介し、ポリマーに結合してもよい。ある実施形態では、キレート剤は、ポリマーとカップリングするという特徴（例えば、アミド結合を介してポリマーのアミンにカップリングすることが可能なカルボキシ基）を有していてもよい。鉄をキレート化する能力をもつポリマーキレート剤を調製するために、他の架橋剤またはカップリング試薬が、ポリマーおよびキレート剤の系に含まれていてもよい。鉄キレート性低分子の例は、米国特許第３，７５８，５４０号に述べられている。キレート剤スキームの例は、米国特許第７，３４２，０８３号、第５，７０２，６９６号、第５，４８７，８８８号の中に見つけることができる。
ある実施形態では、本開示は、既知の鉄キレート剤である２，３ ジヒドロキシ安息香酸（ＤＨＢＡ）をポリアミンポリマーに反応させることによって作られるポリマーキレート剤、ポリマーまたはヒドロゲルを提供する。図１Ｂは、キレート剤とポリアミンポリマーとを反応させることによって作られるこのようなポリマーキレート剤の構造の図を示す。
ある実施形態では、ポリマー形態またはヒドロゲル形態のポリマーキレート剤は、固体として製造することができるか、または、溶液または懸濁物として、水溶液中で平衡状態にすることができる。ポリアミン結合体は、鉄に対し、並外れた親和性および選択性をもつ。ある例では、ポリアミンポリマーは、ＰＶＡｍおよびＰＡＡｍを含んでいてもよい。ＰＶＡｍおよびＰＡＡｍは、２，３ ＤＨＢＡと結合する反応性一級アミン側基からなるポリカチオンヒドロゲルである。２，３ ＤＨＢＡ酸は、微生物系で鉄を獲得する高親和性親鉄剤であるとしてよく知られている天然の鉄キレート剤エンテロバクチン（Ｌｏｇ Ｋ＝５２）の一部である。架橋したＰＶＡｍヒドロゲルは、前駆体ポリマーＰＮＶＦを塩基性媒体中で加水分解することによって合成されてもよい。架橋したＰＡＡｍヒドロゲルは、前駆体ＰＡＡｍ鎖を架橋することによって合成されてもよい。両ポリマーキレート剤ヒドロゲルは、胃腸管中でみられるのと似たｐＨで、鉄に高い親和性と選択性を示す場合がある。
ある実施形態では、２，３ ジヒドロキシ安息香酸の結合は、最終的なヒドロゲル結合体、ポリマーキレート剤の鉄結合親和性および鉄選択性を促進するだろう。ある実施形態では、両ポリマーの一級アミン基は、結合部位として使用されてもよい。２，３ ＤＨＢＡに結合した非分解性ＰＶＡｍヒドロゲルおよびＰＡＡｍヒドロゲルを、鉄過剰症患者の経口治療薬として使用することができる。この治療薬は、鉄に選択的に結合し、血流に吸収される前に、胃腸管から鉄を取り除くことができる。
他の実施形態では、チオグリコール酸（ＴＧＡ）は、親鉄剤部分であるジヒドロキシ安息香酸（ＤＨＢＡ）と組み合わせ、ポリマーキレート剤からＰＡＡｍおよびＰＶＡに導入されてもよい。
一実施形態では、本発明は、ＤＨＢＡを含むモノマーが結合した組成物を提供する。このモノマーは、ＤＨＢＡのカルボキシル基と反応し、結合するようなアミン基を含むモノマーによって、ＤＨＢＡに結合することができる。ＤＨＢＡを含むモノマーを、ＤＨＢＡに結合したポリマーと関連して記載されるものと類似した組成物に使用してもよい。適切なモノマーの例としては、キレート剤（例えば、鉄キレート剤）に結合することが可能な任意のモノマーが挙げられる。このモノマーは、任意の種類のモノマーであってもよい。このモノマーは、キレート剤との反応に関与することが可能なアミン置換基を有するアミンを含んでいてもよい。ある例では、モノマーは、アミンモノマーを含んでいてもよい。
一実施形態では、ポリマーキレート剤は、アミド結合の生成を介し、２，３ ＤＨＢＡをポリアミンポリマーに反応させることによって製造することができる。ポリアミン−ＤＨＢＡのキレート能をもつポリマーは、鉄に対する並外れた親和性および選択性をもつ。
ポリマーキレート剤は、固体、ゲル、ペースト、液体として製造されてもよく、例えば、溶液または懸濁物として水溶液中で平衡状態にされてもよい。
ある実施形態では、ポリマーキレート剤は、キレート化した金属によって架橋されてもよい。同じ金属をキレート化する２種類以上のポリマーの別個のキレート部分を用い、架橋させてもよい。
ある実施形態では、鉄過剰状態を処置し、抑制し、または予防するために、非分解性ＰＶＡ−ＤＨＢＡポリマーおよびＰＡＡ−ＤＨＢＡポリマーを経口投与してもよい。このように、ポリマーキレート剤は、鉄過剰症患者に使用するための経口治療薬に含まれていてもよい。キレート能をもつポリマーは、鉄に選択的に結合し、血流に吸収される前に、胃腸管から鉄を取り除くことができる。キレート能をもつポリマーは、組織に蓄積してもよく、または鉄キレート化のために全身投与してもよい。
さまざまな基質から金属を取り除くために、ポリマーキレート剤を金属キレート剤として使用してもよく、このポリマーキレート剤は、広範囲の多用な分野に用途を有していてもよい。ポリカチオンは、水処理およびイオン交換樹脂のような産業用途で使用されてきた（分離−精製の目的のため）。鉄の高い親和性および選択性は、これらのゲルの用途にとって重要な特徴を与える。
ポリマーキレート剤は、胃腸管内の金属に選択的に結合し、金属が血流に吸収されるのを防ぐのにきわめて有効な金属（例えば、鉄）キレート剤であろう。キレート化した金属は、胃腸管から廃棄物として移動させることができる。
ある実施形態では、本開示は、注射してもよく、または口から摂取されてもよい親鉄剤を模倣したゲルポリマー治療薬を提供する。ある実施形態では、剤形の設計は、患者のコンプライアンスに役立つだろう。ゲル型は、胃腸管内にキレート剤をとどめておき、必要な場合に化合物を自己投与することができ、現行の鉄キレート剤で悩ましい全身副作用を軽減することができる。注射可能である親鉄剤を模倣したポリペプチドは、ＤＦＯと比較して安全性が向上していてもよく、ポリマー分子量は、血中半減期を延ばすように最適化されてもよい。
一実施形態では、ポリマーキレート剤は、水溶性のポリマーまたはモノマーを含むような構成であってもよい。この組成物は、注射用であり、比較的毒性がないか、または毒性が低いような構成であってもよい。一実施形態では、ポリマーキレート剤は、注射に適した分子量をもつような構成であってもよい。別の実施形態では、ポリマーキレート剤は、口からの摂取に適した分子量をもつような構成であってもよい。また、ポリマーキレート剤を含む組成物は、吸入または局所適用のための構成であってもよい。
一実施形態では、ポリマーキレート剤を口から摂取してもよく、金属をキレート化することによって金属の吸収を遮断してもよい。この組成物は、口から摂取する構成の架橋ポリマーを含んでいてもよい。ある実施形態を口から摂取してもよく、キレート剤が、すでに体内に吸収されている金属をキレート化することができるように、腸から吸収される構成であってもよい。
ある実施形態では、本明細書に開示したポリマーキレート剤は、示されているエンテロバクチン側鎖をもっと正確に模倣したものであってもよい。親鉄剤の構造を模倣するポリマーキレート剤は、望ましい非経口投与した鉄キレート剤と考えられてもよい。これらのポリマー剤の血漿半減期は、ポリマーの初期分子量に基づいて最適化することができる。さらに、これらのポリマーキレート剤の毒性による副作用は、このキレート剤がポリペプチド単位からなるため、顕著に減るだろう。親鉄剤のポリマー形態は、いくつかの治療利点を模倣している。これらの化合物は、細菌による鉄の補充はできないだろう。また、ポリマーキレート剤は、胃腸管に化合物を局在化することができ（経口ゲル材料）、および／または分子量を増やすことによって血中半減期を延ばすことができる（注射用材料）。
特定の実施形態では、親鉄剤を模倣するポリマーの架橋形態は、経口で与えられたときには、吸収されないだろう。これらの物質は、高い親和性および選択性で迅速に鉄結合を示すだろう。図２は、鉄にさらされる前とさらされた後の本発明の鉄キレート性ゲルを示している。ある実施形態では、本明細書に開示した鉄に結合する物質のｐＭ値は、既存の治療用キレート剤よりも少なくとも１０倍大きいと概算される。これらのポリマーの設計は、現行薬物の全身副作用および毒性を軽減することができる。親鉄剤を模倣するポリマーは、経口投与するか、または非経口投与した場合には、血流から、胃腸管内の鉄に選択的かつ有効に結合すると予想される。
親鉄剤の鉄結合領域を模倣する側鎖を用い、いくつかのポリマーが合成された。経口投与された親鉄剤を模倣したゲル（ＳｉＭｉＧ−０１）および注射可能である親鉄剤を模倣するポリマー（ＳｉＭｉＰ−０１）は、既存の治療薬より少なくとも１０倍高い結合係数を示す。
一実施形態では、ポリマーキレート剤を、繊維製品、布地、吸収部材、ガーゼ、拭き取り繊維、包帯などに組み込むことができる。ポリマーキレート剤のさらなる応用は、広範囲の消費者製品およびプロセスにおける金属キレート化に用いることができる。ポリマーキレート剤が有用であり得るプロセスの例は、油井の処理、例えば、スケール形成を減らすか、または抑制するための油井の処理である。
本発明のよりよい理解を促進するために、以下の特定の実施形態の例が与えられている。いかなる様式にも、以下の実施例を本発明の範囲全体を限定するか、または定義するものと読むべきではない。
（実施例１）
非吸収性ポリマーヒドロゲルを調製した。簡単にいうと、ＤＨＢＡのＰＶＡおよびＰＡＡへの結合は、アミド結合の形成を介して達成した。ＰＶＡｍおよびＰＡＡｍは、両方とも２，３ ＤＨＢＡに結合可能な反応性一級アミン側基をもつポリカチオンヒドロゲルである。２，３ ＤＨＢＡ酸は、微生物系で鉄を獲得する高親和性親鉄剤であるとしてよく知られている天然の鉄キレート剤エンテロバクチン（Ｌｏｇ Ｋ＝５２）の一部である。架橋したＰＶＡｍヒドロゲルは、前駆体ポリマーＰＮＶＦを塩基性媒体中で加水分解することによって合成した。架橋したＰＡＡｍヒドロゲルは、前駆体であるＰＡＡｍ鎖を架橋することによって合成した。
ＰＶＡ−ＤＨＢＡポリマーおよびＰＡＡ−ＤＨＢＡポリマーは、高い鉄結合親和性および鉄選択性を示した。ＰＶＡ−ＤＨＢＡ（すなわち、ＰＶＡｍ＿ＤＨＢＡ）およびＰＡＡ−ＤＡＢＡ（すなわち、ＰＡＡｍ＿ＤＨＢＡ）は、両方とも、第二鉄溶液中で平衡状態になったとき、ほぼすぐに鉄吸収性を示した。両方のキレート能をもつポリマーは、胃腸管に似たｐＨで、鉄に高い親和性および選択性を示すヒドロゲルであり、ポリマーがゲルになる膨潤反応の平衡化に必要な時間は、図３〜３４に示されるように、異なるｐＨではさまざまであった。
（実施例２）
エンテロバクチンの金属キレート化領域の一部である２，３ ジヒドロキシ安息香酸の有機ポリマーへの固定化は、この天然に存在する親鉄剤の構造を模倣するのに有効な方法であることがわかった。ヒドロゲルの特徴および反応収率に対する架橋濃度の効果を調べた。以下の表１は、これらの試験の結果を示している。
この架橋濃度範囲より高いと、最終的なヒドロゲルの膨潤挙動は、図３５Ａに示すように、経口治療薬としての用途に適切である。この物質は、胃腸液にさらされた後、膨張率は２０倍を超えないと予想される。さらに、酸性ｐＨ値は、図３５Ｂに示されるように、もっと高い膨潤指数を示した。図３５Ｃに示されるように、ｐＨ値の試験にもかかわらず、約２０分を超えると完全な膨潤が起こった。これらの試験は、親鉄剤を模倣するポリペプチドでは、完全に可溶性であり、実施しなかった。
鉄に対する選択性および親和性を最適化するために、さまざまな異なる濃度のキレート化部分を可溶性（ポリペプチド）ポリマーおよび不溶性（架橋したヒドロゲル）ポリマーに結合させてもよい。簡単にいうと、ジヒドロキシ安息香酸（ＤＨＢＡ）をポリビニルアミン（ＰＶＡＡｍ）またはポリアリルアミン（ＰＡＡｍ）またはポリ−Ｌ−リジン（ＰＬＬ；水溶性ポリマーによる注射の場合）に反応させてもよい。これらの反応によって、図１Ａに示されるように、エンテロバクチンに似た構造を作り出してもよい。鉄配位部位の実際の数を計算する手段として、ＨＰＬＣを用い、結合した部分の濃度を決定してもよい。この様式で、経口投与または注射のために、さまざまな十分に定義されたポリマーを合成してもよい。
経口投与した鉄キレート剤および非経口投与した鉄キレート剤は、鉄に対し、高い選択性と親和性をもっていなければならない。さらに、非経口投与した鉄キレート剤は、比較的長い血漿半減期をもち、非毒性でなければならない。
親鉄剤を模倣したゲルの鉄結合親和性は、現行の任意の治療薬の少なくとも１０倍大きかった。それに加え、異なるｐＨで親鉄剤を模倣したゲルの金属選択性を評価するために、多成分溶解系を使用した。全金属の濃度を等しくすると（２ｍｇ／ｍＬ）、図３６Ａ〜Ｄに示されるように、親鉄剤を模倣するポリマーゲル（すなわち、ＤＨＢＡで修飾）は、媒体中の鉄のほぼ８０％を吸収し、この値は、存在する金属の中で最も高い値であった。親鉄剤を模倣するポリマーは、所望な場合、必須元素である亜鉛およびカルシウムよりも、鉄およびニッケルに対し、非常に選択的であった。広範囲のｐＨにわたり、この比率は同様であった。ポリアミン（ＰＶＡＡｍおよびＰＡＡｍ）についてほとんど選択性はみられず、さらに、亜鉛およびカルシウムも吸収する傾向があった。
２ｍｇ／ｍＬ ＦｅＣｌ３溶液中、金属結合の速度論を観察した。図３７に示されるように、平衡状態での結合は、鉄キレート性ゲルの場合１１８０ｍｇ／ｇであることがわかった。もっと重要なことに、全吸収量の約８０％が、５分未満に達成された。このほぼ即時的な鉄吸収挙動は、急性鉄過剰状態の処置にとって非常に望ましいだろう。
このポリマーゲルの速度定数および結合能力は、以下の表２に示されるように、速度論的データの曲線フィッティングによって誘導された。
異なるｐＨ値および異なる等温線モデルで決定された鉄結合能力を用い、データをフィッティングした。低いｐＨでは、金属イオンの取り込みは、比較的高かった。ｐＨを上げていくと、予想されるように、金属イオンの取り込み量は低下した。以下の表３に示されるように、第二鉄溶液および第一鉄溶液のそれぞれの等温曲線を異なるｐＨ値で得て、溶出吸収のよく知られたモデルであるフロイントリッヒ、ラングミュアーまたはテムキンを用いてフィッティングした。
これらのデータは、ポリマーキレート剤と、現時点で承認されているキレート剤との定量的比較をするのに大いに有用である。
ゲルキレート剤の安定性定数または「結合係数」は、古くから行われているリガンド競争アッセイを用いて測定してもよい。水溶性キレート剤（エチレンジアミンテトラ酢酸：ＥＤＴＡ）で平衡状態にしておき、ポリマーキレート剤によって鉄を競争的にキレート化し、これによってポリマーの鉄−リガンド錯体の安定性定数を決定してもよい。簡単にいうと、１０ｍＭ ＥＤＴＡ溶液１．５ｍｌに、５ｍＭ ＦｅＣｌ３溶液２ｍＬとＰＢＳ ２１．５ｍＬと、既知の量のゲルを加えてもよい。この混合物を２０℃で３日間回転させてもよく、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）によって可溶性鉄錯体の濃度を決定してもよい。ゲルの安定性定数は、文献に報告されている手順にしたがって決定してもよい。また、安定性定数は、結果を確認するために、電位差滴定を用いてさらに決定してもよい。
ハイスループット細胞生存率アッセイは、標準的な手順を用いて完了させてもよい。ポリマーの細胞毒性は、ＣｅｌｌＴｉｔｅｒ ９６（登録商標）Ａｑｕｅｏｕｓ Ｃｅｌｌ Ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ Ａｓｓａｙ（Ｐｒｏｍｅｇａ）によって決定してもよい。ＨＵＶＥＣ細胞を培養し、ポリマーとともに約２４時間インキュベートしてもよい。次いで、培地を取り除き、１００μＬの新鮮な培養培地と２０μＬのＭＴＳ試薬溶液の混合物と交換してもよい。５％ ＣＯ２インキュベーター中、細胞を３７℃で３時間インキュベートしてもよい。次いで、各ウェルの吸収率を、マイクロタイタープレートリーダー（ＳｐｅｃｔｒａＭａｘ、Ｍ２５、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｃｏｒｐ．）を用い、４９０ｎｍで測定し、相対的な細胞生存率を決定してもよい。Ｃａｃｏ−２細胞（結腸上皮）を用い、経口送達について、ポリマーゲルに対して同様の試験を行ってもよい。
約６週齢の雌Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットを用い、鉄負荷に及ぼす処置の影響を評価してもよい。ＫＵで動物を餌および環境に対して平衡状態にした後、実験を開始する前に、ラットの初期血中鉄濃度を測定してもよい。表４に示すように、ラットを８匹ずつの１０グループに分けてもよく、一部を硝酸鉄（飲料水中に鉄を１５０ｐｐｍ）で処置してもよい。
この動物に、上のゲルを含む餌２５ｍｇ／ｋｇを４日間与え、未処理の腸内容物が排泄されるのに十分な時間を与えてもよい。次いで、各動物から、５日目と１０日目に尿、糞便、血液のサンプルを集めてもよい。キレート剤デフェロキサミン（Ｄｅｆｅｒｏｘａｍｉｎｅ）（ＤＦＯ）、ＳｉＭｉＰ−０１またはＳｉＭｉＰ−０２を注射した動物に、１０日間にわたって２日ごとに４０ｍｇ／ｋｇを皮下注射して処置してもよい（例えば、２日目、４日目、６日目に注射など）。高分子量ポリマー（＞２５ｋＤａ）は、十分に吸収されないことがあり、したがって、大きなポリマーを良好な鉄キレート剤として特定する場合には、皮下注射の代わりに、尾静脈注射を用いてもよい。血液、糞便、尿の鉄濃度は、ＩＣＰ−ＭＳを用いて測定してもよい。苦痛について動物を連続して監視してもよく、肝臓および腎臓の機能をそれぞれ監視するために、キレート剤を注射した動物から得た血液サンプルを、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、アラニントランスアミダーゼ、総ビリルビン、アルカリホスファターゼおよび／または尿素窒素、血清中クレアチニンについて分析してもよい。この実験プロトコルは、健康な動物を含んでいてもよく、中程度の鉄投薬量を含んでいてもよく、したがって、動物の健康が脅かされるとは予想されない。また、別の適切なポリマーを特定する場合、ＳｉＭｉＧ−０３およびＳｉＭｉＰ−０３も試験してもよい。
（実施例３）
材料
平均分子量が５６ｋＤａのポリ（塩酸アリルアミン）（ＰＡＡｍ）と、分析グレードの試薬Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）をＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから得て、これをさらに修飾することなく使用した。２，３ ジヒドロキシ安息香酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアミン（ＴＥＡ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、および全ての金属塩化物を、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）およびＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）をＴｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水（ＤＩ）をＢａｒｎｓｔｅａｄ ＥａｓｙＰｕｒｅ浄水器（ｗａｔｅｒ ｐｕｒｉｆｉｅｒ）から得た。
（ＰＡＡｍヒドロゲルの調製）
簡単にいうと、所定量のＭＢＡを含む２０％ｗ／ｖのポリマー溶液を調製した。架橋剤を脱イオン水に溶解し（窒素を５分間流し）、次いで、これをポリアリルアミンポリマーに加えた。次いで、この溶液に架橋性触媒ＴＥＡ（３００μＬ）を加え、十分に混合した。次に、マイクロピペットによって、小さなプラスチックキュベットに前駆体を移し、次いで、パラフィルムで覆った。キュベットを周囲温度で１時間置き、次いで、約３℃まで冷却し、この温度でさらに２４時間維持した。この後、キュベットからヒドロゲルを取り出し、０．０５Ｍ塩化ナトリウムで数日間洗浄した。
（２，３ ジヒドロキシ安息香酸によるヒドロゲルの修飾）
２，３ ＤＨＢＡおよびＮＨＳのＤＭＦ ５ｍＬ溶液を、ＤＣＣのＤＭＦ ５ｍＬ溶液と混合した。この混合物を低温で６時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、既知の重さの乾燥ゲルに、この濾液を直接加えた。数種類のＰＡＡｍ：ＤＨＢＡ比（０．００１、０．００５、０．０５、０．０１）をこの試験で調べ、以下の表５に示すように、最終的なヒドロゲルの選択性および鉄結合親和性を最適化した。
反応混合物を室温に３日間置いた。次いで、ＰＡＡｍ結合体ヒドロゲルを水で数日間かけて洗浄した。
（アミン官能基の定量）
一級アミン基を電位差滴定によって定量した。粉砕して粉末にした後、４０ｍｇのＰＡＡｍヒドロゲルおよび各ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルを、０．２Ｍ ＫＣｌ水溶液３５ｍＬに懸濁させた。次いで、このポリマー懸濁物に８Ｍ ＫＯＨ水溶液１４０μＬを加え、ｐＨを約１２まで上げた。標準的な０．１Ｍ ＨＣｌを用い、懸濁物を滴定した。両ポリマー懸濁物のｐＨが約２．５になるまで、ＨＣｌを加えた。報告した手順にしたがって、電位差滴定データから遊離アミン基を定量した。
（ポリマー−鉄安定性定数の決定）
ゲルキレート剤の安定性定数を古くから行われているリガンド競争アッセイを用いて測定した。水溶性キレート剤（エチレンジアミンテトラ酢酸：ＥＤＴＡ）で平衡状態にしておき、ポリマーキレート剤によって鉄を競争的にキレート化し、ＰＬＬ／ＤＨＢＡヒドロゲルの鉄−リガンド錯体の安定性定数を決定した。簡単に言うと、１０ｍＭ ＥＤＴＡ溶液１．５ｍｌに、５ｍＭ ＦｅＣｌ３溶液２ｍＬ、ＰＢＳ ２１．５ｍＬ、既知の質量のゲルを加えた。混合物を２０℃で３日間回転させ、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）によって可溶性鉄錯体の濃度を決定した。ゲルの安定性定数を、文献に報告されている手順にしたがって決定した。あらゆる異なるＰＡＡｍ：ＤＨＢＡ比について、同じ手順を繰り返した。
（選択性試験）
数種類の重金属（例えば、銅、亜鉛、マンガン、カルシウム、カリウム）存在下、ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡによるＦｅの選択性を調べた。全金属成分を含有する金属溶液（１０ｍＬ）を調製した。各金属の上限耐容摂取量を溶液の初期濃度として使用した。これらの濃度は、通常の食事に存在するこれらの金属イオンの１日栄養摂取量に対する米国の１日当たり推奨量（ＲＤＡ）データに基づいて選択された。この溶液混合物のｐＨを２．５に調節し、既知の質量のＰＡＡｍ−ＤＨＢＡ乾燥ゲルを加えた後、室温で２時間保持した。全ての異なるＰＡＡｍ−ＤＨＢＡ比について選択性試験を行った。
（金属の分析）
サンプルの一元素分析および多元素分析は、誘導結合プラズマ発光分光機（ＩＣＰ−ＯＥＳ）（Ｏｐｔｉｍａ ２０００ ＤＶ、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）にＡＳ ９３ｐｌｕｓオートサンプラー（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）を取り付けたものによって定量した。Ｃｒｏｓｓ−ＦｌｏｗネブライザーおよびＳｃｏｔｔスプレーチャンバを使用した。ＲＦ Ｐｏｗｅｒは１３００Ｗであり、ネブライザーおよび補助流速は、それぞれ０．８および０．２Ｌ／分であった。サンプルの流速を１．５ｍＬ／分に設定した。ＩＣＰ−ＯＥＳデータは、Ｗｉｎｌａｂ ３２（バージョン３．０、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）によって処理した。サンプル分析に使用した分析曲線は、相関係数が＞０．９９９であった。
（結果および考察）
（ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡヒドロゲルの合成および特性決定）
Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）を用い、Ｍｉｃｈａｅｌ型負荷反応によってポリ（塩酸アリルアミン）を架橋した。モノマーと架橋剤の比率は、文献の推奨値に基づいて選択した。ＤＣＣ／ＮＨＳカップリング化学を応用し、ヒドロゲルの遊離アミン側鎖を、２，３ ＤＨＢＡのカルボン酸末端と反応させた。２，３ ＤＨＢＡヒドロキシル基の濃度が、鉄の結合を高めるのに重要であると思われるため、高い鉄親和性をもつヒドロゲルを得るために、適切なＰＡＡｍ：ＤＨＢＡ比の選択が重要であった。最終生成物の結合親和性および選択性を最適化するために、表５に示すように、数種類のＰＡＡｍ：ＤＨＢＡ比を調べた。電位差滴定データを用い、結合度を算出した。結合効率は、２，３ ＤＨＢＡの初期濃度に依存して７５％〜９５％の範囲を変動した。
（Ｆｅ（ＩＩＩ）−ヒドロゲルの条件付き安定性定数）
このリガンド競争方法は、可溶性鉄（ＩＩＩ）−リガンド錯体および架橋したポリマーキレート剤の両方の安定性定数を決定するために広く用いられている。ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡ−鉄錯体の安定性定数（ｌｏｇ Ｋ）は、表５に示すように、同じように合成したヒドロゲルの値と比べ、かなり高かった（１０倍）。ＤＨＢＡの濃度が小さくなると、条件付き安定性定数も小さくなった。図３８および３９に示すように、ヒドロゲルに組み込まれた官能基の濃度が小さくなるにつれて、ヒドロゲルの結合能力も同様に低下した。ポリマーキレート剤のキレート性は、リガンドとポリマーマトリックスとの間の立体障害によって影響を受けることも示されているが、ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡヒドロゲルの場合、観察した結合能力に基づき、鉄キレート化プロセスのポリマー骨格によってほとんど推定されないだろう。
ヒドロキシピリジノン、ヒドロキシピラノン、カテコール部分から作られたある範囲の末端に六座配位子をもつ鉄結合デンドリマーの合成を報告した。これらのデンドリマーの安定性定数は、この試験で報告されている値と似ていた。別の試験で、一連のポリマー鉄キレート剤が、Ｎ，Ｎ ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−アクリルアミドとの共重合を経て、ポリマーに組み込まれた３−ヒドロキシピリジン−４−１六座配位子の合成によって導入された。このポリマーのＦｅ（ＩＩＩ）キレート化能力は、１時間以内に８０％に達し、鉄（ＩＩＩ）の安定性定数（ｌｏｇ Ｋ’）は２６．５５であると決定され、この値は、ここで報告されている値よりわずかに低かった。
（ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡヒドロゲルの選択性）
ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡヒドロゲルがＦｅ（ＩＩＩ）に対して高い親和性をもつため、これらのヒドロゲルが、他の金属イオンよりもＦｅ（ＩＩＩ）に優れた選択性をもっているだろうと予想した。銅（ＩＩ）、亜鉛（ＩＩ）、マンガン（ＩＩ）もすべて生体組織および食物に存在している。これら３種類の金属は生命に必須であるため、この試験で設計したヒドロゲルが、この二価のカチオン群に対する親和性がかなり低いことは重要である。競争試験で、鉄（ＩＩＩ）は、表６で以下に示すように、競争する金属（すなわち、Ｚｎ２＋、Ｍｎ２＋およびＣｕ２＋）存在下、ヒドロゲルに選択的に結合することが示された。
これらすべての場合で、ヒドロゲルとともにインキュベートした後、鉄濃度が顕著に減っていた。一方、競争する二価金属の濃度は、ほとんど変化しないままであった。比較として、相対的に高い安定性定数をもつＦｅ（ＩＩＩ）ヒドロゲルキレート剤が報告されているが、選択性試験から、Ｆｅ（ＩＩＩ）およびＣｕ（ＩＩ）に対する結合能力は、ほとんど同じであることがわかり、このことは、Ｆｅ（ＩＩＩ）に対し、選択性がないことを示している。
（実施例４）
材料。
平均分子量が５６ｋＤａのポリ（塩酸アリルアミン）（ＰＡＡｍ）と、分析グレードの試薬Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）をＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから得て、これをさらに修飾することなく使用した。２，３ ジヒドロキシ安息香酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアミン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、クエン酸、リン酸カリウム、および全ての金属塩化物を、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）およびＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）をＴｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水（ＤＩ）をＢａｒｎｓｔｅａｄ ＥａｓｙＰｕｒｅ浄水器から得た。
（ＰＡＡｍヒドロゲルの調製）
Ｍｉｃｈａｅｌ型負荷反応によって、ＰＡＡｍをＭＢＡで架橋した。この架橋手順は、ＰＡＡｍおよびポリ（α−Ｌ−リジン臭化水素酸塩）ヒドロゲルを合成するために開発された。簡単に言うと、所定量のＭＢＡを含有する２０％ｗ／ｖ ポリマー溶液を調製した。架橋剤を脱イオン水に溶解し（窒素を５分間流し）、次いで、これをポリアリルアミンポリマーに加えた。ＰＡＡｍに対する架橋剤のモル比が異なるいくつかについて、調べた。上の溶液にＴＥＡ架橋触媒（３００μＬ）を加え、十分に混合した。次に、マイクロピペットによって、小さなプラスチックキュベットに前駆体を移し、次いで、パラフィルムで覆った。キュベットを周囲温度で１時間置き、次いで、約３℃まで冷却し、この温度でさらに２４時間維持した。この後、キュベットからヒドロゲルを取り出し、０．０５Ｍ塩化ナトリウムで数日間洗浄した。以下（表７）に示すように、この試験で観察されたヒドロゲルを調製するために、複数合成条件を使用した。
さまざまな架橋剤：ポリマー比で合成し、許容範囲の反応収率を維持しつつ、生物医学用途での許容範囲の膨潤指数の特定を促進した。これらの値は、経口投与の後に、ＦＤＡで承認された製品であるＲｅｎａｇｅｌ（登録商標）の研究報告およびデータに基づき、十分な機械的一体性と化学安定性を与えることが知られている。
（膨潤試験）
イオン強度（０．５Ｍ）を固定した緩衝溶液（緩衝剤として水酸化ナトリウム）を用い、ヒドロゲルの膨潤挙動を試験した。既知のイオン強度をもつ緩衝溶液を製造するために、昔からのプロトコルを用いた。既知の重量をもつ乾燥サンプルを、室温で所定のｐＨをもつ溶液中に入れた。平衡状態に達した後、溶液からサンプルを採取した。膨潤指数（ＳＩ）を式１を用いて算出した。
式中、Ｗｓは、平衡状態での膨潤したヒドロゲルの重量であり、Ｗｄは、乾燥したヒドロゲルの重量である。
（２，３ ジヒドロキシ安息香酸によるヒドロゲルの修飾）
２，３ ＤＨＢＡ（１００ｍｇ、０．６５ｍｍｏｌ）およびＮＨＳ（７４ｍｇ、０．６５ｍｍｏｌ）のＤＭＦ ５ｍＬ溶液を、ＤＣＣ（６７ｍｇ、０．３２５ｍｍｏｌ）のＤＭＦ ５ｍＬ溶液と混合した。この混合物を低温で６時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、既知の重さ（２５ｍｇ）の乾燥ゲルに、この濾液を直接加えた。この反応混合物を室温で３日間置いた。次いで、ＰＡＡｍ結合体ヒドロゲルを数日間かけて水で洗浄した。
（アミン官能基の定量）
一級アミン基を電位差滴定によって定量した。粉砕して粉末にした後、４０ｍｇのＰＡＡｍポリマーおよびＰＡＡｍ−ＤＨＢＡポリマーを、０．２Ｍ ＫＣｌ水溶液３５ｍＬに懸濁させた。次いで、このポリマー懸濁物に８Ｍ ＫＯＨ水溶液１４０μＬを加え、ｐＨを約１２まで上げた。標準的な０．１Ｍ ＨＣｌを用い、懸濁物を滴定した。両ポリマー懸濁物のｐＨが約２．５になるまで、ＨＣｌを加えた。電位差滴定データから遊離アミン基を定量した。
（結合速度論試験）
塩化第二鉄溶液（２ｍｇ／ｍＬ）を、Ｎ２をパージしつつ、ＮａＯＨを用いてｐＨを６．５に調節した。速度論試験のために、室温で溶液を保存した。異なる時間間隔で媒体からサンプルを採取し、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡによる鉄結合速度を決定した。
（結合実験）
既知の濃度の塩化第二鉄および塩化第一鉄の溶液（０．２５、０．５、１、２、２．５）ｍｇ／ｍＬを調製した。金属溶液２０ｍＬを１２５ｍＬの容量フラスコに取ることによって、結合実験を行ない、鉄濃度を維持しつつ、溶液を望ましいｐＨに調節した。次いで、既知の質量のＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルをこの混合物に加え、室温に２時間置くか、または平衡状態に達するまで置いた。次いで、溶液を濾過し、濾液について金属濃度を分析した。
（選択性試験）
数種類の重金属（例えば、銅、亜鉛、マンガン、カルシウム、カリウム）存在下、ＰＡＡｍ−ＤＨＢＡによるＦｅの選択性を調べた。鉄および重金属の１：１（ｗｔ）混合物を含有する金属溶液（１０ｍＬ）を調製した（２ｍｇ／ｍＬ）。次いで、この溶液混合物のｐＨを２．５、４、５、７に調節し、既知の質量のＰＡＡｍ／ＤＨＢＡ乾燥ゲルを加えた後、室温に２時間置いた。
（金属の分析）
サンプルの一元素分析および多元素分析は、誘導結合プラズマ発光分光機（ＩＣＰ−ＯＥＳ）（Ｏｐｔｉｍａ ２０００ ＤＶ、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）にＡＳ ９３ｐｌｕｓオートサンプラー（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）を取り付けたものによって定量した。Ｃｒｏｓｓ−ＦｌｏｗネブライザーおよびＳｃｏｔｔスプレーチャンバを使用した。ＲＦ Ｐｏｗｅｒは１３００Ｗであり、ネブライザーおよび補助流速は、それぞれ０．８および０．２Ｌ／分であった。サンプルの流速を１．５ｍＬ／分に設定した。ＩＣＰ−ＯＥＳデータは、Ｗｉｎｌａｂ ３２（バージョン３．０、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）によって処理した。サンプル分析に使用した分析曲線は、相関係数が＞０．９９９であった。
（吸着等温線）
異なる等温線モデルを使用し、吸着プロセスが平衡状態に達したときに、液相と固体のヒドロゲル相との間に金属分子がどのように分布しているかを決定した。ラングミュアー、フロイントリッヒ、テムキンの等温線モデルをこのデータに適用した。第二鉄イオンおよび第一鉄イオンの吸着パラメーターを、異なるｐＨで算出した。等温線モデルの正確さは、線形相関係数（Ｒ２）値によって評価した。
（ラングミュアー等温線）
ラングミュアー等温線は、有限な数の吸着部位を含む表面に対し、単層吸着を想定している。ラングミュアー等温線の式の線形形態は、以下のように与えられる。
式中、Ｃｅは、金属イオン（ｍｇ／Ｌ）の平衡状態での濃度であり、ｑｅは、単位質量のヒドロゲルあたり吸着する金属イオンの量（ｍｇ／ｇ）であり、ＫＬおよびｑｍａｘは、吸着／脱着エネルギーおよび吸着能力にそれぞれ関連するラングミュアー定数である。Ｃｅ／ｑｅをＣｅに対してプロットすると、１／ｑｍａｘの勾配をもつ直線が得られた。Ｒ２値を表８にまとめている。ラングミュアー定数ＫＬおよびｑｍａｘは、式（２）から計算し、その値を表８に示す。
（フロイントリッヒ等温線）
フロイントリッヒ等温線は、不均一な表面エネルギーを推定し、ラングミュアー式のエネルギー項が、表面被覆率の関数として変動する。フロイントリッヒ等温線の線形形態は、以下の式で与えられる。
式中、Ｃｅは、金属イオン（ｍｇ／Ｌ）の平衡状態での濃度であり、ｑｅは、単位質量のヒドロゲルあたり吸着する金属イオンの量（ｍｇ／ｇ）であり、ＫＦ（ｍｇ／ｇ（ｌ／ｍｇ）１／ｎ）およびｎはフロイントリッヒ定数であり、ｎは、吸収プロセスがどのように好ましいかの指標を与える。ｌｎｑｅ対ｌｎＣｅのプロットは、勾配が１／ｎの直線を与えた。フロイントリッヒ定数ＫＦおよびｎも算出し、これも表８に列挙している。
（テムキン等温線）
テムキンおよびピチェフ（Ｐｙｚｈｅｖ）は、吸着質／吸着剤の相互作用が間接的に吸着等温線に及ぼす影響を考慮した。層内にある全分子の吸着熱は、吸着質／吸着剤の相互作用によって、被覆率とともに線形に低下するだろう。テムキン等温線は、以下のような形態で使用されてきた。
ｑｅ対ｌｎＣｅのプロットから直線を得た。定数Ａおよびｂを、Ｒ２値とともに表２に示している。
（合成および特性決定）
Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）を用い、Ｍｉｃｈａｅｌ型負荷反応によってポリ（塩酸アリルアミン）を架橋した。数種類のモノマー対架橋剤の比率を用い、水中で反応を行った。許容可能なヒドロゲルの収率は、表７に示すようにさまざまな反応条件について得られた。一級アミン基を結合することによって架橋がなされるが、ＰＡＡｍヒドロゲルをさらに修飾するのに利用可能なかなりの数の反応性アミノ部位がまだ残っていた。２，３ ＤＨＢＡは、ＤＣＣ／ＮＨＣ結合化学を用い、ＰＡＡｍヒドロゲルに共有結合した。
（膨潤試験）
平衡状態に達する時間を決定するために、ＰＡＡｍおよびＰＡＡｍ／ＤＨＢＡの膨潤速度論を試験した。ヒドロゲルの膨潤は、時間とともに増加するが、最終的には一定値に達し、したがって、平衡状態の膨潤率を計算することができる。図４０Ａおよび４０Ｂに示されるように、ＰＡＡｍヒドロゲルは、１０時間で平衡状態に達し、一方、ＰＡＡｍ／ＤＢＨＡは、１時間未満で平衡状態に達した。
架橋剤濃度はさまざまであり、最終的なＰＡＡｍヒドロゲルの膨潤挙動を決定した。表７は、ＰＡＡｍ：架橋剤比率が異なるＰＡＡｍヒドロゲルの膨張係数を含んでいる。比率２．７が選択されたのは、この比率の膨張指数は、化学用途または生物医学用途のいずれかで許容可能な範囲内にあるからである。次いで、室温（約２５℃）で、ゲルをｐＨ１、２、４、５、７．４の緩衝溶液に浸すことによって、ヒドロゲルの膨潤挙動をｐＨの関数としてさらに観察した。図４１Ａに示すように、ＰＡＡｍの膨潤挙動は、異なるｐＨで平衡状態になった後に決定した。ＰＡＡｍヒドロゲルの膨潤は、低いｐＨ値では高く、ｐＨ２．２で最大膨潤が観察された。このことは、低いｐＨでＰＡＡｍのアミン基が完全にプロトン化していることに起因するだろう。ＰＡＡｍの一級アミンのｐＫａは、約９．６７である。したがって、予想通り、ポリマーのイオン化アミンから得られる挙動を観察した。浸透圧は、プロトン化一級アミンの対イオンから生じ、膨潤の推定要因である。電解溶液に浸したら、この種のヒドロゲルでは膨潤プロセス中にイオン交換が起こり、水吸収にかなりの効果を発揮するだろう。
ＰＡＡｍ結合体ヒドロゲルについて同じ実験を行ない、図４１Ｂに示すように、２，３ ＤＨＢＡ修飾されたゲルの膨潤挙動を異なるｐＨ値で試験した。多くのアミン基がアミド結合によって占められているため、ヒドロゲル内のイオン化可能な基の量は減っていた。異なるｐＨでＰＡＡｍ／ＤＨＢＡを観察すると、膨潤挙動にほとんど顕著な変化がない。
また、同じ重量の異なるヒドロゲルの画像は、大きな膨潤の違いを示していた。ＰＡＡｍヒドロゲルは、図４２Ａおよび４３Ｂに示すように、２，３ ＤＨＢＡで修飾した後、膨潤性が顕著に低下していることが示された。ＤＨＢＡに結合した後に、イオン交換可能なアミン基が占有されていることは、水の取り込み量を大きく減らし、対イオンの取り込みも減ると推定される。さらに、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルは、図４２Ｃに示すように、２ｍｇ／ｍＬの塩化第二鉄溶液に浸した後、さらに崩壊した。ヒドロキシル基は、負電荷をもつ酸素分子とともに（アミド結合の部分的な二重結合特性に起因する）、Ｆｅの推定配位部位を与えた。さらに、電位差滴定データから明らかなように、ある種のプロトン化したアミン基が、Ｆｅの配位にも寄与しているだろう。ＰＡＡｍおよびＰＡＡｍ／ＤＨＢＡについて得られた電位差滴定データは、結合反応の後に、アミン基の約２３％が占められていることを示していた。ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルが第二鉄溶液中でさらに崩壊することは、Ｆｅが複数のＤＨＢＡに配位していることによって説明されるだろう。
（結合速度論）
金属吸収の速度論を決定するには、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡの反応性を解明し、化学用途または生物医学用途での有望性を評価することが重要である。金属結合の速度論は、既知の質量の乾燥ヒドロゲル存在下、金属溶液の既知の初期濃度（２ｍｇ／ｍＬ、ＦｅＣｌ３）を用いて監視された。図４３に示すように、平衡状態での結合は、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡおよびＰＡＡｍの場合、それぞれ１１８０および８１０ｍｇ Ｆｅ／ゲルｇであることがわかった。ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルの場合、全鉄吸収量の約８０％が、５分未満に達成された。この迅速な吸収挙動は、生物医学用途、特に、急性金属中毒の処置に重要である。速度定数および結合能力を誘導するために、速度論的データを、擬一次（Ｌａｇｅｒｇｒｅｎモデル）および擬二次（Ｈｏモデル）といった速度論モデルを用いてモデル化し、これらは、以下のような線形形態であらわされる。
式中、ｋ１（Ｌ／分）およびｋ２（ｇ／ｍｇ・分）は、それぞれ擬一次および擬二次の速度定数である。フィッティングした速度論モデルは、図４４に示しており、以下の表９に示すように、線形回帰によって得られるこのモデルの変化量を比較した。
Ｒ２が約１であったため、擬二次反応モデルが、第二鉄イオンにとって最もよいフィッティング結果を示した。
（結合等温線）
異なるｐＨ値および異なる等温線モデルで決定した金属イオン結合能力を用い、データをフィッティングした。低いｐＨでは、金属イオンの取り込みは、比較的高かった。これは、プロトン化した一級アミン基が鉄配位部位とともに存在することに起因すると思われ、これらが合わさって、鉄に対するヒドロゲルの結合能力を高めるだろう。ｐＨを上げていくと、残った一級アミン基のイオン化が減少し、金属イオンの取り込み量が低くなった。図４５および図４６に示すように、第二鉄溶液および第一鉄溶液それぞれの等温曲線を異なるｐＨ値で得た。
等温線データのモデリングは、結合に関する特徴、例えば、最大結合能力、結合定数の意味ある情報を誘導するのに必須である。したがって、いくつかの理論的な等温線の式（フロイントリッヒ、ラングミュアーまたはテムキンの式を含む）を利用し、どの式が実験データを最もよく記述するかを評価した。一般的に、フロイントリッヒモデルおよびテムキンモデルは、不均一な系に適用可能であり、一方、ラングミュアーモデルは、均一な単層吸着に基づくものである。３種類のモデルの中で、フロイントリッヒモデルとテムキンモデルは、図４５および４６に示されるように、吸着が不均一性であることを暗示する低い状態で、正確な第二鉄等温線および第一鉄等温線を与えた。これらのモデルで得られたＲ２値は、表８に示すように、ラングミュアーモデルと比較して、１に近かった。このデータから、異なる親和性をもつ２種類以上の結合部位が、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡによる鉄結合に関与しているという推測が可能であろう。この仮説は、確認するにも、反証するにも、さらなる試験が必要であろう。
セファロース−デフェロキサミン（ｄｅｓｆｅｒｒｉｏｘａｍｉｎｅ）Ｂゲルを用いた異なる系から鉄を取り除くことは、すでに報告されている。セファロースに担持した１−（ｆｌ−アミノエチル）−３−ヒドロキシ−２−メチル−４−ピリジノン（ＨＰ）およびＬ−ミモシンのような他の鉄キレート剤の固定効果も調べられている。しかし、固定されたＤＦＯの有効性は低かった。ゲルがＦｅ（ＩＩＩ）に対して高い親和性をもっており、ミルク、ワイン、乳清、ラクトフェリンから鉄を取り除くために使用されていたが、主にイソウレア結合の加水分解のため、それほど安定ではなかった。架橋したポリマー酸塩化物前駆体およびポリマーヒドロキシエチルエステル前駆体から誘導されたヒドロキサム酸を含有するヒドロゲルの鉄結合パラメーターも調べられてきた。これらのヒドロゲルの最大鉄（ＩＩＩ）結合能力は、それぞれ、０．８１および０．４５ｍｍｏｌ／ｇであった。ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡヒドロゲルの最大鉄（ＩＩＩ）結合能力は、溶液のｐＨに依存して、９．３〜２５．５ｍｍｏｌ／ｇを変動する。
（必須金属の選択性試験の影響）
金属をキレート化するヒドロゲルの重要な特徴のひとつは、目的の金属を特異的に標的とし、媒体から取り除く能力である。ヒドロゲルの望ましい用途が金属中毒の処置である場合、選択性は、特に重要である。ヒドロゲル選択性は、ある他の必須金属イオン（例えば、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｎ２＋、Ｎｉ２＋またはＫ＋）のバイオアベイラビリティに影響を与えることがある。必須金属を選択的に吸収すると、生命維持に必要な臓器に重篤な損傷を与えてしまうことがある。第二鉄イオンの結合に対する必須金属の影響を、多成分溶解系を用いて観察し、異なるｐＨでのＰＡＡｍ／ＤＨＢＡの金属選択性を評価した。全ての金属の濃度を同じにしたら（２ｍｇ／ｍＬ）、図４７に示すように、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡは、媒体に存在する鉄のほぼ８０％を吸収しつつ、典型的には、必須金属（例えば、Ｃａ、Ｚｎ）の吸収は５０％未満である。この比率は、広範囲のｐＨにわたって同様であった。ある種の必須金属存在下、３−ヒドロキシピリジン−４−オン六座配位子リガンドを含有するコポリマー（ＤＭＡＡ）の鉄選択性は、すでに調べられている。ＤＭＡＡヒドロゲルは、鉄に高い親和性を示すものの、Ｃｕ２＋にも有効に結合してしまう（５３％より多い）。比較的、ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡは、他の金属存在下、Ｆｅに対して高い選択性を示し、このことは、Ｆｅ−ＰＡＡｍ／ＤＨＢＡ錯体の安定性が大きいことを暗示している。
（実施例５）
材料。
平均分子量が５６ｋＤａのポリ（塩酸アリルアミン）（ＰＡＡｍ）と、分析グレードの試薬Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）をＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから得て、これをさらに修飾することなく使用した。２，３−ジヒドロキシ安息香酸、チオグリコール酸（ＴＧＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアミン（ＴＥＡ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、および全ての金属塩化物を、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）およびＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）をＴｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水（ＤＩ）をＢａｒｎｓｔｅａｄ ＥａｓｙＰｕｒｅ浄水器から得た。
（ＰＡＡｍヒドロゲルの調製）
簡単に言うと、所定量のＭＢＡを含む２０％ｗ／ｖ ポリマー溶液を調製した。架橋剤を脱イオン水に溶解し（窒素を５分間流し）、次いで、これをポリアリルアミンポリマーに加えた。次いで、上の溶液にＴＥＡ架橋触媒（３００μＬ）を加え、十分に混合した。次に、マイクロピペットによって、前駆体を小さなバイアルに移した。バイアルを周囲温度で１時間置き、次いで、約３℃まで冷却し、この温度でさらに２４時間維持した。この後、バイアルからヒドロゲルを取り出し、０．０５Ｍ塩化ナトリウムで数日間洗浄した。
（ヒドロゲルの官能基化）
ＴＧＡおよびＮＨＳのＤＭＦ ５ｍＬ溶液を、ＤＣＣのＤＭＦ ５ｍＬ溶液と混合した。この混合物を低温で６時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、既知の重さの乾燥ゲルに、この濾液を直接加えた。反応混合物を室温に３日間置いた。次いで、ＰＡＡｍ結合体ヒドロゲルを、水を用いて数日間洗浄した。ＴＧＡ／ＤＨＢＡのモル比１：１の結合体にも同じ手順を行った。
（アミン官能基の定量）
一級アミン基を電位差滴定によって定量した。粉砕して粉末にした後、４０ｍｇの官能基化ヒドロゲルを、０．２Ｍ ＫＣｌ水溶液３５ｍＬに懸濁させた。次いで、このポリマー懸濁物に８Ｍ ＫＯＨ水溶液１４０μＬを加え、ｐＨを約１２まで上げた。標準的な０．１Ｍ ＨＣｌを用い、懸濁物を滴定した。全ポリマー懸濁物のｐＨが約２．５になるまで、ＨＣｌを加えた。報告した手順にしたがって、電位差滴定データから遊離アミン基を定量した。
（結合速度論試験）
金属塩化物溶液（２ｍｇ／ｍＬ）のｐＨを、イオン強度を０．０２Ｍ〜０．０４Ｍの範囲で２．５に調節し、速度論試験のために室温に置いた。異なる時間間隔で媒体からサンプルを採取し、官能基化ヒドロゲルによる金属の結合速度を決定した。
（結合実験）
既知の濃度の金属塩化物溶液（０．２５、０．５、１、２、２．５）ｍｇ／ｍＬを調製した。金属溶液２０ｍＬを１２５ｍＬの容量フラスコに取ることによって結合実験を行った。金属濃度を維持しつつ、溶液をｐＨ＝２．５に調節した。全ての溶液のイオン強度は、０．０２Ｍ〜０．０４Ｍであった。次いで、既知の質量の官能基化ヒドロゲルをこの混合物に加え、室温に２時間置くか、または平衡状態に達するまで置いた。次いで、溶液を濾過し、濾液について金属濃度を分析した。
（吸着等温線）
異なる等温線モデルを使用し、吸着プロセスが平衡状態に達したときに、液相とヒドロゲル相との間に金属分子がどのように分布しているかを決定した。ラングミュアー、フロイントリッヒ、テムキンの等温線モデルをこのデータに適用した。各金属イオンの吸着パラメーターを、ｐＨ値２．５で算出した。表１２に示すように、各等温線モデルの定数を計算し、等温線モデルの正確さは、線形相関係数（Ｒ２）値によって評価した。
（選択性試験）
競争する金属存在下、官能基化されたＰＡＡｍによるＰｂ、Ｃｄ、Ａｓの選択性を調べた。全金属成分を含有する金属溶液（１０ｍＬ、２ｍｇ／ｍＬ）を調製した。次いで、この溶液混合物のｐＨを２．５に調節し、既知の質量の官能基化された乾燥ゲルを加えた後、室温で２時間保持した。全溶液のイオン強度は、０．０２Ｍ〜０．０４Ｍであった。
（金属の分析）
サンプルの一元素分析および多元素分析は、誘導結合プラズマ発光分光機（ＩＣＰ−ＯＥＳ）（Ｏｐｔｉｍａ ２０００ ＤＶ、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）にＡＳ ９３ｐｌｕｓオートサンプラー（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）を取り付けたものによって定量した。Ｃｒｏｓｓ−ＦｌｏｗネブライザーおよびＳｃｏｔｔスプレーチャンバを使用した。ＲＦ Ｐｏｗｅｒは１３００Ｗであり、ネブライザーおよび補助流速は、それぞれ０．８および０．２Ｌ／分であった。サンプルの流速を１．５ｍＬ／分に設定した。ＩＣＰ−ＯＥＳデータは、Ｗｉｎｌａｂ ３２（バージョン３．０、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＵＳＡ）によって処理した。サンプル分析に使用した分析曲線は、相関係数が＞０．９９９であった。
（合成および特性決定）
すでに報告されている方法にしたがって、ポリ（塩酸アリルアミン）を架橋した。ここで、最適な反応収率は、すでに報告されたデータから選択した。ＤＣＣ／ＮＨＣ結合化学によって、２，３ ＤＨＢＡおよびＴＧＡを、ＰＡＡｍヒドロゲルの利用可能なアミノ部位に共有結合した。さらに、電位差滴定データを使用し、以下の式を用い、結合度を算出した。
ここで、ＣＨは、ヒドロゲルの濃度である。ＰＡＡｍ／ＴＧＡヒドロゲルおよびＰＡＡｍ／ＴＧＡ／ＤＨＢＡヒドロゲルについて、結合効率は、それぞれ４７％および６７％であった。
（結合速度論）
金属吸収の速度論を決定するには、ヒドロゲルの性能を解明し、化学用途または生物医学用途での有望性を評価することが重要である。金属結合の速度論は、既知の質量の乾燥ヒドロゲルを金属溶液の既知の初期濃度（２ｍｇ／ｍＬ、金属塩化物）に加えることによって監視された。溶液中の金属の濃度を、時間経過にともなって監視した。図４９に示すように、すべての官能基化ヒドロゲルについて、全金属吸収の約４０％〜５０％が５分未満で達成された。異なる官能基化ヒドロゲルが存在する状態で、Ａｓの吸収が最も速く、Ｃｄが最も遅かった。このことは、ＰｂおよびＣｄに比べ、Ａｓの原子半径が小さいことに起因にしていると思われる。以前、磁気特性をもつコンポジットヒドロゲルを合成し、水性環境から毒性のある金属イオンを取り除く試験が行われた。全ての場合の試験で、全金属の４０％に満たない量が２時間後に吸収された。ほとんどの試験で、全除去量の約５０％に達するのに必要な最短時間は、約１５〜３０分である。ここに報告したヒドロゲルの迅速な吸収挙動は、生物医学用途、特に、急性金属中毒の処置に重要な利点を与えるだろう。
平衡状態での結合値は、表１０に示すように、ＰＡＡｍ／ＴＧＡ／ＤＨＢＡと比較して、ＰＡＡｍ／ＴＧＡヒドロゲルでは全体的に高かった。
これは、毒性のある金属と配位するのに利用可能なチオール基の密度が高いからであろう。天然の麻繊維にスルフヒドリル官能基を導入することによって作られた金属結合性材料のＣｄおよびＰｂ吸収ならびに速度論的結合の系統的な試験は、すでに行われた。改質した麻の吸収能力は、カドミウムイオンおよび鉛イオンについて、室温でそれぞれ１４．０ｍｇ／繊維ｇおよび２３．０ｍｇ／繊維ｇであると報告されている。比較として、ここに報告したヒドロゲルは、ＰＡＡｍ／ＴＧＡゲルおよびＰＡＡｍ／ＴＧＡ／ＤＨＢＡゲルについて、Ｃｄの場合、４５２．６ｍｇ／ヒドロゲルｇ、および２９４．９ｍｇ／ヒドロゲルｇ、Ｐｂの場合、３５４．７ｍｇ／ヒドロゲルｇ、および２９１．８ｍｇ／ヒドロゲルｇを達成した。
速度定数および結合能力を誘導するために、速度論的データを、擬一次（Ｌａｇｅｒｇｒｅｎモデル）および擬二次（Ｈｏモデル）といった速度論モデルを用いてモデル化し、これらは、式５および６で示されるように、線形形態であらわされ、ｋ１（Ｌ／分）およびｋ２（ｇ／ｍｇ・分）は、それぞれ擬一次および擬二次の速度定数である。表１１に示すように、線形回帰によって得られるこのモデルの変化量を比較した。
これらそれぞれの場合で、Ｒ２値が１に近いため、擬二次反応モデルが最もよいフィッティング結果を示した。
（結合等温線）
金属イオン結合能力を決定し、異なる等温線モデルを使用し、データをフィッティングした。急性金属中毒のときのこれらのヒドロゲルの有望な用途であるため（胃のｐＨ 約２．５）、これらの試験は低ｐＨを選択した。金属イオンの取り込みは比較的高かった。これは、プロトン化した一級アミン基がチオール官能基とともに金属結合の優れた配位部位を与えることに起因すると思われる。
いくつかの理論的な等温線の式（フロイントリッヒ、ラングミュアーまたはテムキンの式を含む）を利用し、どの式が実験データを最もよく記述するかを評価した。表１２に示すように、低い相関係数の値が観察されたため、この試験で報告されたデータには、この３種類の吸収モデルはどれも正確なフィッティングが得られなかった。
ほとんどの場合、データの逆数プロットは、ラングミュアー等温線の直線に適合したが、負の妨害値は、単にラングミュアー吸着が起こっているわけではないことを示唆していた。フロイントリッヒモデルは、同時に作用する多種類の部位が存在し、それぞれが異なる吸収自由エネルギーをもち、多数の利用可能な部位が存在すると仮定している。この試験で、１より低い負の協同性因子（ｎ）は、吸収された金属および／またはヒドロゲル部位の不均一な結合親和性との間の負の側方相互作用に起因して、不均一な吸収であることの指標である。テムキン等温線は、吸収熱の低下は直線的であり、吸収は、結合エネルギーの均一な分布を特徴とすると仮定している。このモデルは、いずれのデータにも合わず、このことは、複数の複雑な結合機構が金属吸収に関与しているであろうことを示唆している。
（選択性試験）
金属をキレート化するヒドロゲルの重要な特徴のひとつは、目的の金属を特異的に標的とし、媒体から取り除く能力である。ＰＡＡｍ／ＴＧＡヒドロゲルおよびＰＡＡｍ／ＴＧＡ／ＤＨＢＡヒドロゲルの金属選択性を、多成分溶解系を用いて観察した。全ての毒性金属の濃度を同じにしたら（すなわち、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓを２ｍｇ／ｍＬで）、ＰＡＡｍ／ＴＧＡは、媒体中に存在するほぼ１００％の鉛を吸収しつつ、同じ実験で、他の競争する金属（例えば、ＦｅおよびＺｎ）が存在すると、図５０に示されるように、この値が約７０％まで低下した。金属の吸収に関するＰＡＡｍ／ＴＧＡヒドロゲルの傾向は、Ｐｂ＞Ａｓ＞Ｃｄ＞Ｚｎ＞Ｆｅの順序にしたがっていた。この傾向は、ＰＡＡｍ／ＴＧＡ／ＤＨＢＡでも同様であった。以前、磁気ヒドロゲル（１３０ｍｇ／ｇ）を用い、高いＰｂ除去能力が報告された。ＰＡＡｍ／ＴＧＡおよびＰＡＡｍ／ＴＧＡ／ＤＨＢＡのＰｂ除去能力は、それぞれ３４５．６および２９１．７ｍｇ／ｇであった。すべてのデータは、これらのヒドロゲルが、廃棄水処理に優れた可能性をもち、急性金属中毒にも可能性の高い用途を与えるであろうことを示唆していた。
（実施例６）
材料。
平均分子量が１５３０ｋＤａのポリ−Ｌ−リジン臭化水素酸塩（ＰＬＬ）をＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから得て、これをさらに修飾することなく使用した。２，３−ジヒドロキシ安息香酸（２，３ ＤＨＢＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアミン（ＴＥＡ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、リン酸カリウム、および全ての金属塩化物を、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）およびＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）をＴｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水（ＤＩ）をＢａｒｎｓｔｅａｄ ＥａｓｙＰｕｒｅ浄水器から得た。
（２，３ ジヒドロキシ安息香酸によるポリマーの修飾）
２，３ ＤＨＢＡ（６４ｍｇ、０．４２ｍｍｏｌ）およびＮＨＳ（４７．４８ｍｇ、０．４ｍｍｏｌ）のＤＭＦ ５ｍＬ溶液を、ＤＣＣ（４２．５ｍｇ、０．２ｍｍｏｌ）のＤＭＦ ５ｍＬ溶液と混合した。この混合物を低温で６時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、この濾液をＰＬＬ溶液（１５ｍｇ／ｍＬ、２ｍＬ）に直接加えた。反応混合物を室温に６時間置いた。次に、ｒｏｔｏｖａｐを用いてＤＭＦを蒸発させ、サンプルを減圧オーブンに一晩置き、ＤＭＦを完全に蒸発させた。ＰＬＬ結合体ポリマーを水に溶解し、水に対し数日間かけて洗浄した。
（結合速度論試験）
塩化第二鉄溶液（２ｍｇ／ｍＬ）のｐＨを６．５に調節し、速度論試験のために、室温で溶液を保存した。異なる時間間隔で媒体からサンプルを採取し、ＰＬＬ／ＤＨＢＡによる鉄結合速度を決定した。
（選択性試験）
数種類の重金属（例えば、銅、亜鉛、マンガン、カルシウム、カリウム）存在下、ＰＬＬ／ＤＨＢＡによるＦｅの選択性を調べた。鉄および重金属の１：１（ｗｔ）混合物を含有する金属溶液（１０ｍＬ）を調製した（２ｍｇ／ｍＬ）。次いで、この溶液混合物のｐＨを２．５に調節し、室温に置いた。ＰＬＬ／ＤＨＢＡ（６ｍｇ／ｍＬ、１０ｍＬ）を透析バッグに移し、上の溶液に浸した。２時間後、この溶液からサンプルを採取し、金属濃度を試験した。
（ポリマー鉄キレート剤の細胞毒性）
ハイスループット細胞生存率アッセイを、標準的な手順を用いて完了させた。ポリマーの細胞毒性は、ＣｅｌｌＴｉｔｅｒ ９６（登録商標）Ａｑｕｅｏｕｓ Ｃｅｌｌ Ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ Ａｓｓａｙ（Ｐｒｏｍｅｇａ）によって決定した。Ａ５４９細胞およびＨＵＶＥＣ細胞を培養し、ポリマーとともに約２４時間インキュベートした。次に、培地を取り除き、１００μＬの新鮮な培養培地と２０μＬのＭＴＳ試薬溶液の混合物と交換し、５％ ＣＯ２インキュベーター中、細胞を３７℃で３時間インキュベートした。次いで、各ウェルの吸収率を、マイクロタイタープレートリーダー（ＳｐｅｃｔｒａＭａｘ、Ｍ２５、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｃｏｒｐ．）を用い、４９０ｎｍで測定し、相対的な細胞生存率を決定した。
（ポリマーのｉｎ ｖｉｔｒｏ溶血アッセイ）
新鮮なマウス血液を用い、溶血アッセイを行った。１５００ｒｐｍで１５分間遠心分離処理をすることによって赤血球を集め、ｐＨ７．４のリン酸緩衝化食塩水（ＰＢＳ）緩衝液３５ｍＬで３回洗浄した。遠心分離した赤血球２ｍＬとＰＢＳ ４５ｍＬを混合することによってストック溶液を調製した。４種類の異なる濃度をもつＰＢＳ緩衝液（１ｍｇ／ｍＬ、１００μｇ／ｍＬ、１０μｇ／ｍＬ、１μｇ／ｍＬ）中、ＰＬＬ／ＤＨＢＡ溶液を調製した。９６ウェルプレート中、サンプル溶液１００μＬを、ストック溶液１ｍＬに加えた。溶液をインキュベーターの中で３７℃で１時間インキュベートした。溶血の割合を、３０００ｒｐｍで１時間遠心分離した後、上澄みを５７０ｎｍ吸光度でＵＶ−可視光分析することによって測定した。生理食塩水１ｍＬをネガティブコントロールとして使用した。
（結果）
金属結合の速度論を、２ｍｇ／ｍＬのＦｅＣｂ溶液中で監視した。平衡状態での結合は、鉄キレート能をもつポリマーについて、１３０３．７ｍｇ／ｇであることがわかった。もっと重要なことに、図５１および以下の表１３に示すように、全吸収の約８０％が５分未満に達成された。
このほぼ即座の鉄吸収挙動は、急性鉄過剰状態を処置するのに非常に望ましいだろう。
多成分溶解系を使用し、親鉄剤を模倣するポリマーの金属選択性を評価した。図５２に示すように、全金属の濃度を等しくすると（２ｍｇ／ｍＬ）、親鉄剤を模倣するポリマー（すなわち、ＤＨＢＡで修飾）は、媒体中の鉄のほぼ７５％を吸収し、この値は、Ｎｉを除き、存在する金属の中で最高値であり、Ｎｉは、この試験で使用する初期濃度よりも通常は、初期濃度が低い。現実的な試験では、各金属の上限耐容摂取量を媒体の初期濃度として使用すると、選択性がみられる場合がある。親鉄剤を模倣するポリマーは、所望なように、必須元素である亜鉛およびカルシウムよりも、鉄およびニッケルに対し非常に選択的であった。
ＭＴＳ細胞毒性アッセイを使用し、ＨＵＶＥＣ細胞およびＡ５４９細胞に対するＰＬＬ／ＤＨＢＡの毒性の影響を試験した。現時点で上市されており、鉄過剰症の処理に使用されるＦＤＡ承認薬ＤＦＯをコントロールとして使用した。図５３に示すように、ＰＬＬ／ＤＨＢＡは、ＨＵＶＥＣ細胞に対し、なんら毒性の影響をほとんど示さなかったのに対し、ＤＦＯは、１０μｇ／ｍＬの低い濃度でさえ、かなりの毒性であった。ＰＬＬ／ＤＨＢＡもＤＦＯも、図５４に示すように、Ａ５４９細胞になんら毒性の影響を与えなかった。
解毒のために親鉄剤を模倣するポリマーを血液に注射するとき、このポリマーと血中の構成要素との有害な相互作用を避けなければならない。ポリマー溶液の濃度は比較的高かったが、ＰＬＬ／ＤＨＢＡ溶液は、図５５に示すように、実験範囲で赤血球に対し、観察できるような溶血活性を示さなかった。
本発明は、本発明の精神または必須の特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態で具現化してもよい。ここに記載した実施形態は、あらゆる観点で単なる具体例であり、制限するものではないと考えるべきである。したがって、本発明の範囲は、上の記載ではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の等価物の意味および範囲の中に入るあらゆる変化は、本発明の範囲に包含されるべきである。本明細書に引用したあらゆる参考文献は、特定の参照によって本明細書に組み込まれる。
本開示のある特定の例である実施形態は、部分的に、以下の記載と添付の図面を参照することによって理解されるだろう。
本発明の好ましい実施形態では、例えば以下が提供される：
（項目１） ポリマーと、
ポリマーに共有結合した１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含む、組成物であって、該１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、組成物。
（項目２） 前記ポリマーが、前記１以上のキレート剤に結合した１以上のモノマー側鎖を含む、項目１に記載の組成物。
（項目３） 前記ポリマーが、前記１以上のキレート剤との１以上のアミド結合をもつ、項目１に記載の組成物。
（項目４） 前記ポリマーがポリアミンを含む、 項目１に記載の組成物。
（項目５） 前記ポリマーが注射可能である、項目１に記載の組成物。
（項目６） 前記ポリマーがヒドロゲルである、項目１に記載の組成物。
（項目７） 前記ポリマーが可食である、項目１に記載の組成物。
（項目８） 前記ポリマーが、ポリアリルアミン（ＰＡＡ）、ポリビニルホルムアミド（ＰＶＦ）、ポリビニルアミド（ＰＶＡ）、ポリリジン（ＰＬＬ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、アミノ酸、ポリペプチド、およびタンパク質のうち１以上を含んでいてもよい、項目１に記載の組成物。
（項目９） 前記キレート剤が、前記ポリマーの側鎖の第２の結合反応生成物に共有結合した第１の結合反応生成物を含む、項目１に記載の組成物。
（項目１０） 前記第２の結合反応生成物に結合した前記第１の結合反応生成物が、アミンとカルボン酸とを反応させ、アミド結合を形成する反応から作られる、項目９に記載の組成物。
（項目１１） 前記ポリマーが前記アミンを含み、前記キレート剤が前記カルボン酸を含む、項目１０に記載の組成物。
（項目１２） 前記キレート剤が、金属をキレート化することができる、項目１に記載の組成物。
（項目１３） 前記キレート剤が、重金属をキレート化することができる、項目１に記載の組成物。
（項目１４） 前記金属が、アルミニウム、ヒ素、カドミウム、クロム、銅、鉄、鉛、マンガン、水銀、またはこれらの組み合わせである、項目１２に記載の組成物。
（項目１５） 前記キレート剤が、金属キレート剤の誘導体であり、該誘導体が、前記ポリマーに結合した結合部分を有する、項目１に記載の組成物。
（項目１６） 前記キレート剤を前記ポリマーに結合するリンカーを含む、項目１に記載の組成物。
（項目１７） キレート能をもつポリマーを調製する系であって、この系は、
第１の反応性結合基をもつポリマーと、
前記第１の反応性結合基と反応して結合することが可能な第２の反応性結合基を有する１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含む、系であって、該１以上のキレート剤は、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環をもつ、系。
（項目１８）
前記第１の反応性結合基と前記第２の反応性結合基との反応を促進することが可能なカップリング剤を含む、項目１７に記載の系。
（項目１９） 結合反応媒体を含む、項目１７に記載の系。
（項目２０） 前記ポリマーと前記キレート剤とを反応させて結合するための反応チャンバを備える、項目１７に記載の系。
（項目２１） １以上のポリマーを架橋する方法であって、該方法は、
１以上の金属キレート剤を有するポリマーを提供することと、
金属が該ポリマーの２種以上の金属キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩をキレート化するように、該金属と該ポリマーとを混合することとを含み、前記１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、方法。
（項目２２） 前記ポリマーを、前記金属を含む溶液と混合する、項目２１に記載の方法。
（項目２３） 前記金属が、２種以上のポリマーの２種以上の金属キレート剤とキレート化する、項目２１に記載の方法。
（項目２４） キレート能をもつポリマーを調製する方法であって、該方法は、
第１の反応性基を含むポリマーを提供することと、
第２の反応性基を含むキレート剤を提供することと、
該ポリマーと該キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とが共有結合するように、該第１の反応性基と該第２の反応性基とを反応させることとを含み、該１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、方法。
（項目２５） カップリング剤を提供することと、
前記第１の反応性基と、前記第２の反応性基とを、該カップリング剤を用いてカップリングさせることとを含む、項目２４に記載の方法。
（項目２６） アミド結合を形成することを含む、項目２５に記載の方法。
（項目２７） 金属をキレート化する方法であって、この方法は、
キレート剤、またはキレート剤の誘導体、またはキレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
該金属キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーと該金属とを混合することとを含む、方法。
（項目２８） 前記金属が媒体中に存在する、項目２７に記載の方法。
（項目２９） 媒体から金属を分離する方法であって、該方法は、
キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供し、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーと金属を含む媒体とを混合することと、
該ポリマーにキレート化した金属を該媒体から分離することとを含む、方法。
（項目３０） 金属が胃腸管から吸収されるのを抑制する方法であって、該方法は、
該ポリマーが胃腸管の中の金属と混合し、該キレート剤が該金属をキレート化するように、１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを胃腸管の中に提供し、該１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
該ポリマーにキレート化した金属を胃腸管から取り除くこととを含む、方法。
（項目３１） モノマーと、
モノマーに共有結合した１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含み、ここで、該１以上のキレート剤は、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、組成物。
（項目３２） 油井でスケールが形成するのを抑制する方法であって、該方法は、
キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーを、該金属を有する油井に入れることと、
該ポリマーにキレート化した金属を該油井から分離することとを含む、方法。
（項目３３） 油井を処理する方法であって、該方法は、
キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーを、該金属を有する油井に入れることと、
該ポリマーにキレート化した金属を該油井から分離することとを含む、方法。
（項目３４） 前記ポリマーがヒドロゲルである、項目３３に記載の方法。

Claims (34)

  1. ポリマーと、
    ポリマーに共有結合した１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含む、組成物であって、該１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、組成物。
  2. 前記ポリマーが、前記１以上のキレート剤に結合した１以上のモノマー側鎖を含む、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記ポリマーが、前記１以上のキレート剤との１以上のアミド結合をもつ、請求項１に記載の組成物。
  4. 前記ポリマーがポリアミンを含む、 請求項１に記載の組成物。
  5. 前記ポリマーが注射可能である、請求項１に記載の組成物。
  6. 前記ポリマーがヒドロゲルである、請求項１に記載の組成物。
  7. 前記ポリマーが可食である、請求項１に記載の組成物。
  8. 前記ポリマーが、ポリアリルアミン（ＰＡＡ）、ポリビニルホルムアミド（ＰＶＦ）、ポリビニルアミド（ＰＶＡ）、ポリリジン（ＰＬＬ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、アミノ酸、ポリペプチド、およびタンパク質のうち１以上を含んでいてもよい、請求項１に記載の組成物。
  9. 前記キレート剤が、前記ポリマーの側鎖の第２の結合反応生成物に共有結合した第１の結合反応生成物を含む、請求項１に記載の組成物。
  10. 前記第２の結合反応生成物に結合した前記第１の結合反応生成物が、アミンとカルボン酸とを反応させ、アミド結合を形成する反応から作られる、請求項９に記載の組成物。
  11. 前記ポリマーが前記アミンを含み、前記キレート剤が前記カルボン酸を含む、請求項１０に記載の組成物。
  12. 前記キレート剤が、金属をキレート化することができる、請求項１に記載の組成物。
  13. 前記キレート剤が、重金属をキレート化することができる、請求項１に記載の組成物。
  14. 前記金属が、アルミニウム、ヒ素、カドミウム、クロム、銅、鉄、鉛、マンガン、水銀、またはこれらの組み合わせである、請求項１２に記載の組成物。
  15. 前記キレート剤が、金属キレート剤の誘導体であり、該誘導体が、前記ポリマーに結合した結合部分を有する、請求項１に記載の組成物。
  16. 前記キレート剤を前記ポリマーに結合するリンカーを含む、請求項１に記載の組成物。
  17. キレート能をもつポリマーを調製する系であって、この系は、
    第１の反応性結合基をもつポリマーと、
    前記第１の反応性結合基と反応して結合することが可能な第２の反応性結合基を有する１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含む、系であって、該１以上のキレート剤は、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環をもつ、系。
  18. 前記第１の反応性結合基と前記第２の反応性結合基との反応を促進することが可能なカップリング剤を含む、請求項１７に記載の系。
  19. 結合反応媒体を含む、請求項１７に記載の系。
  20. 前記ポリマーと前記キレート剤とを反応させて結合するための反応チャンバを備える、請求項１７に記載の系。
  21. １以上のポリマーを架橋する方法であって、該方法は、
    １以上の金属キレート剤を有するポリマーを提供することと、
    金属が該ポリマーの２種以上の金属キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩をキレート化するように、該金属と該ポリマーとを混合することとを含み、前記１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、方法。
  22. 前記ポリマーを、前記金属を含む溶液と混合する、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記金属が、２種以上のポリマーの２種以上の金属キレート剤とキレート化する、請求項２１に記載の方法。
  24. キレート能をもつポリマーを調製する方法であって、該方法は、
    第１の反応性基を含むポリマーを提供することと、
    第２の反応性基を含むキレート剤を提供することと、
    該ポリマーと該キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とが共有結合するように、該第１の反応性基と該第２の反応性基とを反応させることとを含み、該１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、方法。
  25. カップリング剤を提供することと、
    前記第１の反応性基と、前記第２の反応性基とを、該カップリング剤を用いてカップリングさせることとを含む、請求項２４に記載の方法。
  26. アミド結合を形成することを含む、請求項２５に記載の方法。
  27. 金属をキレート化する方法であって、この方法は、
    キレート剤、またはキレート剤の誘導体、またはキレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
    該金属キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーと該金属とを混合することとを含む、方法。
  28. 前記金属が媒体中に存在する、請求項２７に記載の方法。
  29. 媒体から金属を分離する方法であって、該方法は、
    キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供し、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
    該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーと金属を含む媒体とを混合することと、
    該ポリマーにキレート化した金属を該媒体から分離することとを含む、方法。
  30. 金属が胃腸管から吸収されるのを抑制する方法であって、該方法は、
    該ポリマーが胃腸管の中の金属と混合し、該キレート剤が該金属をキレート化するように、１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを胃腸管の中に提供し、該１以上のキレート剤が、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
    該ポリマーにキレート化した金属を胃腸管から取り除くこととを含む、方法。
  31. モノマーと、
    モノマーに共有結合した１以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含み、ここで、該１以上のキレート剤は、１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、組成物。
  32. 油井でスケールが形成するのを抑制する方法であって、該方法は、
    キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
    該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーを、該金属を有する油井に入れることと、
    該ポリマーにキレート化した金属を該油井から分離することとを含む、方法。
  33. 油井を処理する方法であって、該方法は、
    キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該１以上のキレート剤が１個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、
    該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーを、該金属を有する油井に入れることと、
    該ポリマーにキレート化した金属を該油井から分離することとを含む、方法。
  34. 前記ポリマーがヒドロゲルである、請求項３３に記載の方法。
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