JP2023041070A - 化学架橋アルギン酸を用いた移植用デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ここで使用される新規なアルギン酸誘導体(例えば、式(I)及び式(II)のアルギン酸誘導体)は、例えば、化学架橋形成でハイドロゲル化するものであり、当該化学架橋するアルギン酸誘導体を用いて平板型に調製したアルギン酸ゲルが、生体内(健常マウスの腹腔内)に移植したところ、5週間後でも平板型ゲルのサイズに大きな変化がなく、当該ゲルが溶解せずに形状を維持し、生体内安定性に優れること。
(2)また、当該マウスの腹腔内の癒着や炎症が見られないこと。
(3)平板型ゲル内にMin6細胞を包埋させ3~4週間培養したところ、Min6クラスターの生存が確認でき、増殖が良好で、細胞毒性はないこと。
(4)ブタ膵島を包埋した化学架橋アルギン酸ゲルを半透膜で被覆した移植用デバイスを糖尿病モデルマウスに移植したところ、75日間に及ぶ血糖値抑制効果が示されたこと。
(5)上記(4)において、移植後10週経過してから当該移植用デバイスを摘出したところ、癒着、血管新生、及び炎症などの障害は認められなかったこと。更に、移植用デバイス中の膵島についてジチゾン染色によりその生存を確認したころ、十分生存していることが確認されたこと。また、移植後10週間後摘出した移植用デバイスを開き、中のアルギン酸ゲルを確認したところ、その形状状態が維持されていたこと。
例示的な態様は、以下の〔1〕~〔23〕の通りであり得る。
(A):
アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基にアミド結合及び2価のリンカー(-L1-)を介して、環状アルキン基(Akn)が導入された、下記式(I):
の群から選択される環状アルキン基を表わし、星印はキラル中心を表す]で表わされるアルギン酸誘導体;
(B):
アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基にアミド結合及び2価のリンカー(-L2-)を介して、アジド基が導入された、下記式(II):
-L1-は、前記態様〔3〕中の定義と同じであり;
-L2-は、前記態様〔3〕中の定義と同じであり;
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される環状基であり(各式中、両端の波線外側は含まない)、星印はキラル中心を表す]を介して結合した架橋アルギン酸である、前記〔3〕に記載の移植用デバイス。
工程(a):任意選択の工程として、生体から膵臓を摘出し、膵島を分離する工程、
工程(b):化学架橋によってハイドロゲル化することができるアルギン酸誘導体の溶液に、インスリン分泌細胞、膵島、培養されて得られた膵島細胞、および幹細胞より分化させて得られた膵島細胞からなる群より選択される細胞又は組織を混和する工程、
工程(c):工程(b)で得られたアルギン酸誘導体の溶液に、2価金属イオンを含む溶液と接触させて、厚さ0.5~5mmのゲルを作製する工程、
工程(d):任意選択の工程として、工程(c)で得られたゲルを半透膜で被覆する工程。
工程(a):任意選択の工程として、生体から膵臓を摘出し、膵島を分離する工程、
工程(b):化学架橋によってハイドロゲル化することができるアルギン酸誘導体の溶液に、インスリン分泌細胞、膵島、培養されて得られた膵島細胞、および幹細胞より分化させて得られた膵島細胞からなる群より選択される細胞又は組織を混和する工程、
工程(c):工程(b)で得られたアルギン酸誘導体の溶液を半透膜に封入する工程、
工程(d):工程(c)で得られた半透膜を、2価金属イオンを含む溶液と接触させて、半透膜中のアルギン酸誘導体の溶液をゲル化する工程。
(1)生体適合性や安定性に優れ、細胞毒性も少なく、移植部位における癒着や炎症もほとんどない。
(2)ゲルの溶解が少なく形状が長期間維持される。
(3)長期間にわたり、血糖降下作用を持続させ、血糖を調節することが可能となる。
(4)長期間使用した後、半透膜中のアルギン酸ゲルは溶解しないで形状を維持可能であり、また膵島の生存・機能維持が可能であり、長期間使用できる。
(5)交換が可能であり、免疫隔離可能であり、癒着、炎症等も少なく、安全性の高い医療材料となる。
ここでは、化学架橋によりゲル化されるアルギン酸誘導体を用いて調製された、細胞などを生体に移植するためのデバイス、より具体的には、例えば、インスリン分泌細胞又は膵島などが包埋された化学架橋アルギン酸ゲルと、必要に応じて当該ゲルを被覆する半透膜とを含む移植用デバイス、その製造方法などが提供される。化学架橋によりゲル化されるアルギン酸誘導体は、例えば、アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基に、アミド結合及び2価のリンカーを介して環状アルキン基又はアジド基が導入された式(I)又は式(II)のアルギン酸誘導体であり、式(I)及び式(II)のアルギン酸誘導体を用いてHuisgen反応(1,3-双極子付加環化反応)を行うことで新規な架橋アルギン酸が得られる。
例示的な態様は、以下の〔1〕~〔23〕の通りであり得る。
(A):
アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基にアミド結合及び2価のリンカー(-L1-)を介して、環状アルキン基(Akn)が導入された、下記式(I):
の群から選択される環状アルキン基を表わし、星印はキラル中心を表す]で表わされるアルギン酸誘導体;
(B):
アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基にアミド結合及び2価のリンカー(-L2-)を介して、アジド基が導入された、下記式(II):
-L1-は、前記態様〔3〕中の定義と同じであり;
-L2-は、前記態様〔3〕中の定義と同じであり;
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される環状基であり(各式中、両端の波線外側は含まない)、星印はキラル中心を表す]を介して結合した架橋アルギン酸である、前記〔3〕に記載の移植用デバイスである。
式(II)のアルギン酸誘導体が、下記式(EX-4-(II)-A-2)である、
工程(a):任意選択の工程として、生体から膵臓を摘出し、膵島を分離する工程、
工程(b):化学架橋によってハイドロゲル化することができるアルギン酸誘導体の溶液に、インスリン分泌細胞、膵島、培養されて得られた膵島細胞、および幹細胞より分化させて得られた膵島細胞からなる群より選択される細胞又は組織を混和する工程、
工程(c):工程(b)で得られたアルギン酸誘導体の溶液に、2価金属イオンを含む溶液と接触させて、厚さ0.5~5mmのゲルを作製する工程、
工程(d):任意選択の工程として、工程(c)で得られたゲルを半透膜で被覆する工程。
工程(a):任意選択の工程として、生体から膵臓を摘出し、膵島を分離する工程、
工程(b):化学架橋によってハイドロゲル化することができるアルギン酸誘導体の溶液に、インスリン分泌細胞、膵島、培養されて得られた膵島細胞、および幹細胞より分化させて得られた膵島細胞からなる群より選択される細胞又は組織を混和する工程、
工程(c):工程(b)で得られたのアルギン酸誘導体の溶液を半透膜に封入する工程、
工程(d):工程(c)で得られた半透膜を、2価金属イオンを含む溶液と接触させて、半透膜中のアルギン酸誘導体の溶液をゲル化する工程。
「移植用デバイス」とは、インスリン分泌細胞又は膵島が封入されたハイドロゲルを用いたものである。当該ハイドロゲルは、アルギン酸誘導体を化学架橋によりゲル化したものである。したがって、アルギン酸誘導体としては、化学架橋によってゲル化することが可能なものを用いる。インスリン分泌細胞又は膵島が封入されているハイドロゲルの形状は、例えば平板型である。移植用デバイスにおいて、ハイドロゲルが更に半透膜で被覆されていてもよく、この場合、インスリン分泌細胞又は膵島が封入されたハイドロゲルが半透膜中に挿入された状態となる。
「膵島」とは、別名ランゲルハンス氏島とも呼ばれる、平均約2000個の膵島細胞より構成される細胞塊である。膵島は、グルカゴンを分泌するα細胞、インスリンを分泌するβ細胞、ソマトスタチンを分泌するδ細胞、グレリンを分泌するε細胞、及び膵ポリペプチドを分泌するPP(pancreatic polypeptide;膵ポリペプチド)細胞の5種の細胞から構成される。
「インスリン分泌細胞又は膵島」とは、生物学的活性な生成物の分泌機能を有する細胞又は組織とも表現される。
また、「膵島細胞」は、分化により膵島細胞になったものであってもよい。この場合、「膵島細胞」には、例えば、iPS細胞、ES細胞、及び体性幹細胞(例えば、間葉系幹細胞)を分化させて得られた膵島細胞も含み得る。
インスリン分泌細胞又は膵島(膵島細胞を含む)としては、患者に移植した際に、患者の病的状態を回復することができる程度の生存性と機能とを有することが好ましい。インスリン分泌細胞、膵島又は膵島細胞の機能としては、例えば、インスリンを分泌することが挙げられ、移植後においてもグルコース応答性が維持されていることが好ましい。
移植部位は特に限定されず、皮下、腹腔内、肝臓内、筋肉内、大網内、腎被膜下などを挙げることができるが、皮下や腹腔内に移植することが好ましい。
「半透膜」としては、セルロースエステルで作製された半透膜であることが好ましい。
具体例としては、透析膜であるスペクトラ/ポアCE 透析チューブ(SPECTRUM社)が挙げられる。当該セルロースエステルは酢酸セルロースの高分子であることがより好ましい。
移植用デバイスが半透膜を含む場合、半透膜中のハイドロゲルの厚さは、1~3mmであることが好ましく、1.5mm~2mmであることがより好ましい。
移植用デバイスが半透膜を含まない場合、ハイドロゲルの厚さは、0.5~5mmであり、0.5~3mmであることが好ましく、0.5~1mmであることがより好ましい。
また、ハイドロゲルの形状も、平板状であれば、特に限定されない。平板とは、平らな板を意味し、厚さがほぼ一定で広い面積を有する板状のことを示す。当該板の形状として、例えば、三角形、四角形、五角形のような多角形や円形等の平らな板状が挙げられる。また、ハイドロゲルは、前記の厚さであり、かつ、板状全体でほぼ一定の厚さであることが好ましい。ハイドロゲルにおいて厚さのばらつきは、好ましくは±10%以内、より好ましくは±5%以内である。ハイドロゲルの厚さは、ハイドロゲルの最大厚の部分の厚さである。いくつかの態様では、平板型のハイドロゲルは、例えば、短直径が12~15mm、長直径が12~18mm、厚さが0.5~5mm程度の大きさの架橋アルギン酸のゲルであり、円形、四角形、六角形、八角形などの形状を取ることも可能である。平板型のハイドロゲルを面積で表現すると、例えば、144~270mm2とも表わすことができる。
インスリン分泌細胞の量についても、膵島に準じて適宜設定できる。
移植用デバイスの製造方法において、「工程(a):任意選択の工程として、生体から膵臓を摘出し、膵島を分離する工程」とは、工程(a)が任意選択であることであることを意味する。「生体」は、例えば、ヒト、または非ヒト哺乳動物であり、非ヒト哺乳動物としては、例えば、ブタが挙げられる。工程(a)を行う場合には、例えば、ブタ膵島の単離で言えば、当技術の公知の手順、或いは、霜田ら(Shimoda;Cell Transplantation、第21巻、501-508頁、2012年)に記載された方法、もしくはエドモントンプロトコールを用いた標準のリコルディー技術等に準じて、無菌下で成体のブタから無菌の生存可能な膵臓を得て、膵島細胞を単離することができる。その他の非ヒト哺乳動物の膵島、或いはヒトの膵島の単離も、ブタ膵島の単離に準じて行うことができる。その後、単離した膵島を、そのまま用いてもよいし、あるいは、培養して用いてもよい。膵島の培養については、例えば、野口(Noguchi)ら(Transplantation Proceedings,42,2084-2086(2010))の方法に準じて、培地中(Connaught Medical Research Laboratory(CMRL)-based Miami-defined media #1(MM1;Mediatech-Cellgro,Herndon,VA)-supplemented with 0.5% human serum albumin.)、5%CO2/95%空気の湿潤雰囲気中で37℃で1日間培養することが可能である。
ここで、「化学架橋によってハイドロゲル化することができるアルギン酸誘導体の溶液」は、例えば、前述の式(I)で表わされるアルギン酸誘導体の溶液と、前述の式(II)で表わされるアルギン酸誘導体の溶液の2種の溶液である。この場合、工程(b)では、これらの2種の溶液、およびそれらに細胞又は組織を混和した溶液は、混合せずに、別々に作製される。このとき、細胞又は組織は、2種の溶液の一方にのみ混和してもよいし、あるいは両方に混和してもよい。
次いで、「工程(d):任意選択の工程として、工程(c)で得られたゲルを半透膜で被覆する工程」とは、工程(d)が任意選択であることを意味する。工程(d)を行う場合には、工程(c)で得られたゲルを、当該分野で公知の方法またはそれに準ずる方法で、半透膜で被覆する。例えば、ゲルを、半透膜(例えば、一端をシールした半透膜のチューブ)に挿入して、もう一端をシールすることで被覆する。
次いで、「工程(d):工程(c)で得られた半透膜を、2価金属イオンを含む溶液と接触させて、半透膜中のアルギン酸溶液をゲル化する工程」では、工程(c)で得られたのアルギン酸溶液を封入した半透膜を2価金属イオンを含む溶液と接触させて、半透膜中のアルギン酸溶液をゲル化する。
2価金属イオンを含む溶液は、例えば、2価金属イオンの塩を溶媒に溶解させることにより得ることができる。2価金属イオンの塩としては、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化ストロンチウム等が挙げられる。溶媒としては、例えば、水、及び生理食塩水が挙げられる。
いくつかの態様では、2価金属イオンを含む溶液は、カルシウムイオンを含む溶液であり、好ましくは、塩化カルシウムを含む水溶液である。
2価金属イオンを含む溶液の使用量は、アルギン酸誘導体の使用量や分子量などに応じて適宜調節するのが望ましい。
ここで、「接触」とは、アルギン酸誘導体の溶液を封入した半透膜を2価金属イオン溶液に浸漬すること、アルギン酸誘導体の溶液を封入した半透膜に2価金属イオン溶液をかけることなどが挙げられる。
Aknは、下記部分構造式[各式中、波線右側は含まない]:
の群から選択される2価のリンカーであり;
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、両端の波線外側は含まない]:
更に好ましくは、下記部分構造式[各式中、両端の波線外側は含まない]:
Aknは、好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側(イミノ基側)は含まない]:
更に好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側(イミノ基側)は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、両端の波線外側は含まない]:
更に好ましくは、下記部分構造式[各式中、両端の波線外側は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側(イミノ基側)は含まない]:
更に好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側(イミノ基側)は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、両端の波線外側は含まない]:
更に好ましくは、下記部分構造式[各式中、両端の波線外側は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式[各式中、波線右側は含まない]:
より好ましくは、下記部分構造式:
より好ましくは、下記部分構造式:
[4-1b]前記態様[4]の前記式(II)のアルギン酸誘導体において、-L2-は、好ましくは、下記部分構造式:
より好ましくは、下記部分構造式:
-L1-は、前記態様[1]中の定義と同じであり;
-L2-は、前記態様[4]中の定義と同じであり;
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される環状基であり(各式中、両端の波線外側は含まない)、星印はキラル中心を表す]を介して結合した架橋アルギン酸。
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される2価のリンカーであり;
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
より好ましくは、-L2-X-L1-の組み合わせは、下記部分構造式[式中、両端の波線外側は含まない]:
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される環状基である(各式中、両端の波線外側は含まない)]である。
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される環状基である(各式中、両端の波線外側は含まない)]である。
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される部分構造で示される通りであり(表中の-L1-、-L2-又は-X-の各式は前記態様[1]、[1-1]、[1-1a]、[1-1b]、[4]、[4-1]、[4-1a]、[4-1b]、[7]、[7-1]、[7-2]、[7-3]、[7-3-1]、[7-1a]、[7-2a]、[7-3a]、及び[7-3a-1]に記載の通りである);
より好ましくは、-L2-X-L1-の組み合わせは、下記部分構造式[式中、両端の波線外側は含まない]:
の群から選択される部分構造で示される通りである。
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される環状基である(各式中、両端の波線外側は含まない)]である。
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
の群から選択される環状基である(各式中、両端の波線外側は含まない)]である。
-L2-は、下記部分構造式:
Xは、下記部分構造式:
の組合わせの群から選択される部分構造で示される通りであり(表中の-L1-、-L2-又は-X-の各式は前記態様[1]、[1-1]、[1-1a]、[1-1b]、[1-1b]、[4]、[4-1]、[4-1a]、[4-1b]、[7][7-1]、[7-2]、[7-3]、[7-3-1]、[7-1a]、[7-2a]、[7-3a]、[7-3a-1]、[7-1b]、[7-2b]、及び[7-3b]に記載の通りである);
より好ましくは、-L2-X-L1-の組み合わせは、下記部分構造式[式中、両端の波線外側は含まない]:
のいずれかの組み合わせであり(各式は前記態様[1-1]、[1-2]、[1-1a]、[1-2a]、[1-1b]、及び[1-2b]に記載の通りである);
より好ましくは、下表:
更に好ましくは、下表:
例えば、下記構造式:
より好ましくは、式(LK-1-1-a)、式(LK-2-1-a)、式(LK-3-1-a)、式(LK-5-1-a)、式(LK-6-1-a)、式(LK-7-1-a)及び式(LK-7-1-b)[各式は前記態様[4-1]、[4-1a]又は[4-1b]の定義と同じである]である。
本明細書中、アルギン酸と記載する場合、アルギン酸、アルギン酸エステル、及びそれらの塩(例えば、アルギン酸ナトリウム)からなる群から選択される少なくとも1種のアルギン酸(「アルギン酸類」という場合がある)を意味する。用いられるアルギン酸は、天然由来でも合成物であってもよいが、天然由来であるのが好ましい。好ましく用いられるアルギン酸類は、レッソニア、マクロシスティス、ラミナリア、アスコフィラム、ダービリア、カジカ、アラメ、コンブなどの褐藻類から抽出される生体内吸収性の多糖類であって、D-マンヌロン酸(M)とL-グルロン酸(G)という2種類のウロン酸が直鎖状に重合したポリマーである。より具体的には、D-マンヌロン酸のホモポリマー画分(MM画分)、L-グルロン酸のホモポリマー画分(GG画分)、およびD-マンヌロン酸とL-グルロン酸がランダムに配列した画分(M/G画分)が任意に結合したブロック共重合体である。
日本薬局方(第16版)の粘度測定法に従い、回転粘度計法(コーンプレート型回転粘度計)を用いて測定した。具体的な測定条件は以下のとおりである。試料溶液の調製は、MilliQ水を用いて行った。測定機器は、コーンプレート型回転粘度計(粘度粘弾性測定装置レオストレスRS600(Thermo Haake GmbH)センサー:35/1)を用いた。回転数は、1w/w%アルギン酸ナトリウム溶液測定時は1rpmとした。読み取り時間は、2分間測定し、開始1分から2分までの平均値とした。3回の測定の平均値を測定値とした。測定温度は20℃とした。
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)と、(2)GPC-MALSの2種類の測定法で測定した。測定条件は以下のとおりである。
試料に溶離液を加え溶解後、0.45μmメンブランフィルターろ過したものを測定溶液とした。
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定
[測定条件(相対分子量分布測定)]
カラム:TSKgel GMPW-XL×2+G2500PW-XL(7.8mm I.D.×300mm×3本)
溶離液:200mM硝酸ナトリウム水溶液
流量:1.0mL/min
濃度:0.05%
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:200μL
分子量標準:標準プルラン、グルコース
[屈折率増分(dn/dc)測定(測定条件)]
示差屈折率計:Optilab T-rEX
測定波長:658nm
測定温度:40℃
溶媒:200mM硝酸ナトリウム水溶液
試料濃度:0.5~2.5mg/mL(5濃度)
カラム:TSKgel GMPW-XL×2+G2500PW-XL(7.8mm I.D.×300mm×3本)
溶離液:200mM硝酸ナトリウム水溶液
流量:1.0mL/min
濃度:0.05%
検出器:RI検出器、光散乱検出器(MALS)
カラム温度:40℃
注入量:200μL
本明細書中、新規なアルギン酸誘導体が提供される。本明細書中、アルギン酸誘導体としては、アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基にアミド結合及び2価のリンカーを介して、Huisgen反応における反応性基又は当該反応性基の相補的な反応性基が導入されたものである。
より具体的には、下記式(I):
Huisgen反応(1,3-双極子付加環化反応)は、下記式に示される様に末端アジド基及び末端アルキン基を有する化合物間の縮合反応である。反応の結果、二置換1,2,3-トリアゾール環が収率良く得られ、余計な副生成物が生じないという特徴を有している。当該反応は、1,4-又は1,5-二置換トリアゾール環が生成し得ると考えられるが、銅触媒を用いることで位置選択的にトリアゾール環を得ることが可能である。
架橋アルギン酸は、(i)2価の金属イオン結合を介したものと、(ii)化学結合を介したものと、又は(iii)2価の金属イオン結合及び化学結合の両方を介したものがある。何れの架橋アルギン酸は、ゲル状から半固体、場合によってはスポンジ様の形態を形成する特性を有している。
なお、好ましい態様のアルギン酸誘導体を用いた架橋アルギン酸構造体は、化学結合による架橋を含むため安定性を有し、アルギン酸ナトリウムを用いたイオン架橋のみの架橋アルギン酸構造体と比較して、形状を長期間維持することができ、有利である。
架橋アルギン酸構造体は、前記アルギン酸誘導体に架橋反応を施すことを含む方法により得ることができる。例えば、以下の方法によって調製することが可能だが、これらに限定されるものでない。
式(I)のアルギン酸誘導体及び式(II)のアルギン酸誘導体を混和して得られるアルギン酸誘導体の混合溶液を、2価金属イオンを含む溶液中に滴下することで、化学架橋(Huisgen反応によりアルキン基及びアジド基から形成されるトリアゾール環による架橋)及びイオン架橋(2価金属イオンにより部分的に形成される架橋)が形成された、特定の構造体である、架橋アルギン酸構造体を得ることができる。
式(I)のアルギン酸誘導体を含む溶液を、2価金属イオンを含む溶液中に滴下する等して部分的に架橋された特定の構造体が得られる。前記で得られた、例えばゲル等の構造体を、前述の式(II)のアルギン酸誘導体を含む溶液に添加することにより、前記構造体の表面等にさらなる架橋反応(Huisgen反応)を施すことにより、架橋アルギン酸構造体を得ることができる。尚、この方法は、式(I)のアルギン酸誘導体を式(II)のアルギン酸誘導体に、式(II)のアルギン酸誘導体を式(I)のアルギン酸誘導体に、それぞれ置き換えて実施することも可能である。
本明細書において、アルギン酸誘導体、又は光架橋アルギン酸構造体は、生体適合性を有する。本明細書において、生体適合性とは、生体用材料(ここでは、式(I)で表わされる光反応性基が導入されたアルギン酸誘導体、及び当該アルギン酸誘導体を用いて製造された光架橋アルギン酸構造体のことを言う)と生体間の相互作用、前記生体用材料に隣接する組織の局所的反応、又は全身的反応等の反応を引き起こさない性質を、生体適合性(biocompatibility)を有するという。
架橋アルギン酸構造体の安定性は、例えば、ゲル安定性を測定すること、透過性はゲル透過率を測定することなどで確認することができる。
容器に入れた架橋アルギン酸構造体ゲルにリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を添加し、PBS中に漏出したアルギン酸の濃度(μg/mL)を測定する。測定したアルギン酸濃度を、架橋アルギン酸構造体ゲルを分解することで得た全アルギン酸濃度で除した値を百分率で示した値を、崩壊率とする。ゲル安定性は、具体的には、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
フルオレセインイソチオシアナート-デキストランを内包した架橋アルギン酸構造体ゲルを作製し、容器に入れた前記ゲルに生理食塩水を添加し、生理食塩水中に漏出したデキストラン濃度を測定する。測定したデキストランの濃度を、フルオレセインイソチオシアネート-デキストラン内包架橋アルギン酸構造体ゲルを分解することで得た全デキストラン濃度で除した値を百分率で示した値がゲル透過率である。ゲル透過率は、具体的には、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
例えば、内容物としてフルオレセインイソチオシアナート-デキストランを内包した架橋アルギン酸構造体ゲルは以下の方法にて調製できる。
(2)(1)で得られた混合溶液に、式(II)で表わされるアルギン酸誘導体の溶液を混和する。
((1)の式(I)を式(II)に変更する場合、(2)の式(II)は式(I)に変更することになる)
(3)(2)で得られた混合溶液を、カルシウムイオンを含む溶液中に滴下し得られたゲルが、溶液中で、化学架橋及びイオン架橋を形成することにより、フルオレセインイソチオシアナート-デキストラン内包の架橋アルギン酸構造体ゲルが得られる。
本明細書において、式(I)又は式(II)で表わされるアルギン酸誘導体は、各々、H2N-L1-Akn(式中、L1及びAknは、前記態様[1]中の定義と同じである)で表わされるアミン誘導体(AM-1)、又は、H2N-L2-N3(式中、L2は、前記態様[4]中の定義と同じである)で表わされるアミン誘導体(AM-2)を、アルギン酸類の任意のカルボキシル基とを、縮合剤を用いる縮合反応により製造することができる。
0.5重量%~1重量%のアルギン酸水溶液及び式(AM-1)で表わされるアミンを用いて、文献公知の方法、例えば、『実験化学講座 第5版 16、有機化合物の合成IV、カルボン酸および誘導体、エステル類、p35-70、酸アミドおよび酸イミド、p118-154、アミノ酸・ペプチド、p258-283、2007年、丸善』等に記載された方法に準じて、1,3-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(WSC・HCl)、ベンゾトリアゾール-1-イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェイト(BOP試薬)、ビス(2-オキソ-3-オキサゾリジニル)ホスフィニッククロリド(BOP-Cl)、2-クロロ-1,3-ジメチルイミダゾリニウムヘキサフルオロホスフェイト(CIP)、又は4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)、等から選択される縮合剤の存在下、アルギン酸が析出しない程度の、テトラヒドロフラン、1、4-ジオキサン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、2-プロパノール、等のアルコール系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド等の極性溶媒等から選択される溶媒と水との混合溶媒中、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基、又はトリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基の存在下又は非存在下にて、0℃から50℃間の温度で縮合反応を行うことにより、式(I)のアルギン酸誘導体を製造することができる。
0.5重量%~1重量%のアルギン酸水溶液及び式(AM-2)で表わされるアミンを用いて、前述の[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]に準じて反応をおこなうことにより、式(II)のアルギン酸誘導体を製造することができる。
式(SM-2)の化合物[式(SM-2)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物である]及び式(RG-2)[式(RG-2)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物である]の化合物を用いて、文献公知の方法、例えば、『European Journal of Organic Chemistry, 2014(6), p1280-1286; 2014年』等に記載された方法に準じて、(i)PPh3、及びN2(CO2CHMe2)2の試薬存在下、テトラヒドロフラン等の反応に関与しない溶媒中、光延反応を行い、続いて(ii)水酸化ナトリウム等の塩基存在下、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、水等の反応に関与しない溶媒若しくはそれらの混合溶媒中、加水分解を行うことにより式(IM-1)で表される化合物を製造することができる。
[製造方法B]<工程1>により得られる式(IM-1)の化合物及び式(RG-3)[式(RG-3)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m5=2~6の整数である]の化合物を用いて、(iii)前記[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]と同様な縮合反応を行い、続いて(iv)保護基P1を脱保護することにより式(AM-OL-2)で表されるアミン化合物、又は式(AM-OL-2)の塩として製造することができる。
式(SM-1)の化合物及び式(RG-4)の化合物[式(RG-4)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m8=1~6の整数である]を用いて、文献公知の方法、例えば、『Journal of the American Chemical Society、126(46)、p15046-15047、2004年』等に記載された方法に準じて、(i)AgClO4存在下、トルエン等の反応に関与しない溶媒中、式(RG-4)の化合物を置換させ、続いて(ii)NaOMeを用いて脱臭素化反応を行うことによりアルキン基を形成し、(iii)水酸化リチウム、水酸化ナトリウム等の塩基存在下、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、水等の反応に関与しない溶媒若しくはそれらの混合溶媒中、加水分解を行うことにより式(IM-2)で表される化合物を製造することができる。
[製造方法C]<工程1>により得られる式(IM-2)の化合物及び式(RG-5)の化合物[式(RG-5)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m9=2~6の整数である]を用いて、前記[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]と同様な縮合反応を行い、続いて保護基P1を脱保護することにより式(AM-OL-3)で表されるアミン化合物、又は式(AM-OL-3)の塩として製造することができる。
式(SM-3)の化合物[式(SM-3)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり]を用いて、文献公知の方法、例えば、『Faming Zhuanli Shenqing, 104529898, 22 Apr 2015年』等に記載された方法に準じて、(i)ピリジン等の塩基存在下、エタノール等の反応に関与しない溶媒中、H2NOH-HClを反応させオキシムを形成させ、続いて(ii)P2O5, メタンスルホン酸中、五酸化二リンを反応させ、ベックマン転移を行うことにより8員環ラクタムを形成させる、続いて(iii)ジエチルエーテル等の反応に関与しない溶媒中、BH3、LiAlH4等の還元剤を用いてアミド基の還元を行ことにより、式(IM-3)で表される化合物を製造することができる。
[製造方法D]<工程1>により得られる式(IM-3)及び式(RG-6)[式(RG-6)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m3=1~6の整数である]の化合物を用いて、(iv)前記[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]と同様な縮合反応を行い縮合体が得られる、続いて(v)臭素を付加させて後、tert-BuOKを用いて脱臭素化反応を行うことによりアルキン基を形成し、続いて(vi)保護基P1を脱保護することにより式(AM-OL-5)で表されるアミン化合物、又は式(AM-OL-5)の塩として製造することができる。
[製造方法D]<工程1>の(ii)で得られる式(IM-4)の化合物及び式(RG-7)の化合物[式(RG-7)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m2’=2~6の整数である]を用いて、文献公知の方法、例えば、『Synthesis、46(5)、p669-677、2014年』等に記載された方法に準じて、水酸化ナトリウム等の塩基及びテトラブチルアンモニウムブロマイド等の相間移動触媒の存在下、トルエン等の反応に関与しない溶媒中で、反応することにより式(IM-5)で表される化合物を製造することができる。
[製造方法E]<工程1>で得られる式(IM-5)の化合物に、臭素を付加させて後、tert-BuOK等の塩基を用いて脱臭素化反応を行うことによりアルキン基を形成し、続いて保護基P2を脱保護することにより式(AM-OL-6)で表されるアミン化合物、又は式(AM-OL-6)の塩として製造することができる。
[製造方法E]<工程1>で得られる式(IM-5)の化合物を用いて、[製造方法D]<工程1>の(iii)の還元法に準じて反応を行うことで、式(IM-6)の化合物を製造することができる。
[製造方法E]<工程3>で得られる式(IM-6)の化合物を用いて[製造方法E]<工程2>と同様に反応を行うことにより式(AM-OL-7)で表されるアミン化合物、又は式(AM-OL-7)の塩として製造することができる。
式(SM-4)の化合物[式(SM-4)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり]を用いて、文献公知の方法、例えば、『Synthesis, (9), p1191-1194; 2002年』等に記載された方法に準じて、臭素を付加させた後、tert-BuOKを用いて脱臭素化反応を行うことによりアルキン基を形成することで、式(IM-7)で表される化合物を製造することができる。
[製造方法F]<工程1>で得られる式(IM-7)の化合物及び式(RG-8)の化合物[式(RG-8)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり(詳細は後述の製造方法Hを参照);m6=1~6の整数であり;m7=2~6の整数である]を用いて、文献公知の方法、例えば、『Journal.American.Chemical.Society.,126、p15046-15047、2004年』又は『Chem.Ber.,94、p3260-3275、1961年』等に記載された方法に準じて、Huisgen反応を行い、続いて保護基P1を脱保護することにより式(AM-OL-8)で表されるアミン化合物、又は式(AM-OL-8)の塩として製造することができる。
式(AM-LK-1)で表されるアミンの製造方法[式(AM-LK-1)のうち、n1=1,n2=3のp置換アミンは、国際公開第2016/152980号パンフレット等に記載された方法に準じて、製造することもできる。]:
式(SM-6)の化合物[式(SM-6)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n1=1~6の整数である]及び式(RG-10)の化合物[式(RG-10)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n2=2~6の整数である]を用いて、前記[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-8)を製造することができる。
[製造方法H]<工程1>で得られる式(IM-8)の化合物を用いて、文献公知の方法、例えば、『Organometallics,29(23),p6619-6622;2010年』等に記載された方法に準じて、ジメチルスルホキシド等の反応に関与しない溶媒中、NaN3を反応させアジド基を導入した後、保護基P1を脱保護することにより式(AM-LK-1)で表されるアミン化合物、又は式(AM-LK-1)の塩として製造することができる。
式(SM-7)の化合物[式(SM-7)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物である]及び式(RG-11)の化合物[式(RG-11)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n4=2~6の整数である]を用いて、[製造方法B]<工程1>に準じる光延反応を行い、続いて水酸化ナトリウム等の塩基存在下、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、水等の反応に関与しない溶媒若しくはそれらの混合溶媒中、エステル基の加水分解を行うことにより、式(IM-9)で表される化合物を製造することができる。
[製造方法J]<工程1>で得られる式(IM-9)の化合物及び式(RG-12)[式(RG-12)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n3=2~6の整数である]の化合物を用いて、前記[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]と同様な縮合反応を行うことにより縮合体が得られ、続いて保護基P1を脱保護することにより式(AM-LK-2)で表されるアミン化合物、又は式(AM-LK-2)の塩として製造することができる。
[製造方法J]<工程1>の式(SM-7)の化合物及び式(RG-13)の化合物[式(RG-13)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n6=2~6の整数である]を用いて、[製造方法B]<工程1>に準じる光延反応を行い、続いて水酸化ナトリウム等の塩基存在下、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、水等の反応に関与しない溶媒若しくはそれらの混合溶媒中、エステル基の加水分解を行うことにより、式(IM-10)で表される化合物を製造することができる。
[製造方法K]<工程1>で得られる式(IM-10)の化合物及び式(RG-14)[式(RG-14)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n5=1~6の整数である]の化合物を用いて、前記[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]と同様な縮合反応を行うことにより縮合体が得られ、続いて保護基P1を脱保護することにより式(AM-LK-3)で表されるアミン化合物、又は式(AM-LK-3)の塩として製造することができる。
式(SM-8)の化合物[式(SM-8)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり]を用いて、文献公知の方法、例えば、『国際公開第2009/067663号パンフレット』等に記載された方法に準じて、臭素を付加させて後、LiN(i-Pr)2を用いて脱臭素化を行うことで式(IM-11)の化合物を製造することができる。
[製造方法L]<工程1>で得られる式(IM-11)の化合物及び式(RG-15)で表わされる化合物[式(RG-15)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m1=2~6の整数である]を用いて、水素化ナトリウム等の塩基存在下、テトラヒドロフラン等の反応に関与しない溶媒中で反応させることで、側鎖が導入された化合物が得られる。続いて保護基P1を脱保護することにより、式(AM-OL-4)で表されるアミン化合物、又は式(AM-OL-4)の塩として製造することができる。
式(SM-M)の化合物及び式(RG-M-1)の化合物[式(SM-M)の化合物及び式(RG-M-1)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n7=2~6の整数である]を用いて、前記[式(I)のアルギン酸誘導体の製法]と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-M-1)で表わされる化合物を製造することができる。
<工程2>
[製造方法M]<工程1>で得られる式(IM-M-1)の化合物を用いて、文献公知の方法、例えば、『グリーン(Greene)らの『プロテクティブ・グループス・イン・オルガニック・シンセシス(Protective Groups in Organic Synthesis) 第4版、2007年、ジョン ウィリー アンド サンズ(John Wiley & Sons)』の成書に記載の方法により、保護基の種類により適宜脱保護法を選択して反応を行うことで、式(AM-LK-4)で表わされる化合物、又は式(AM-LK-4)の塩として製造することができる。
式(SM-N)の化合物及び式(RG-N-1)の化合物[式(SM-N)の化合物及び式(RG-N-1)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m10=1~4、m11=1~6、m12=1~6の整数である]を用いて、前記[製造方法M]<工程1>と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-N-1)で表わされる化合物を製造することができる。
[製造方法N]<工程1>で得られる式(IM-N-1)の化合物を用いて、文献公知の方法、例えば、『グリーン(Greene)らの『プロテクティブ・グループス・イン・オルガニック・シンセシス(Protective Groups in Organic Synthesis) 第4版、2007年、ジョン ウィリー アンド サンズ(John Wiley & Sons)』の成書に記載の方法により、保護基の種類により適宜脱保護法を選択して反応を行うことで、式(AM-OL-17)で表わされる化合物、又は式(AM-OL-17)の塩として製造することができる。
式(AM-OL-18)で表されるアミンの製造方法[式(AM-OL-18)のうち、m13=1、m14=2のアミンは、国際公開第2015/143092号パンフレット等に記載された方法に準じて、製造することもできる。]:
式(SM-P)の化合物及び式(RG-P-1)の化合物[式(SM-P)の化合物及び式(RG-P-1)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m13=1~4、m14=2~6の整数である]を用いて、前記[製造方法M]<工程1>と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-P-1)で表わされる化合物を製造することができる。
[製造方法P]<工程1>で得られる式(IM-P-1)の化合物を用いて、文献公知の方法、例えば、『グリーン(Greene)らの『プロテクティブ・グループス・イン・オルガニック・シンセシス(Protective Groups in Organic Synthesis) 第4版、2007年、ジョン ウィリー アンド サンズ(John Wiley & Sons)』の成書に記載の方法により、保護基の種類により適宜脱保護法を選択して反応を行うことで、式(AM-OL-18)で表わされる化合物、又は式(AM-OL-18)の塩として製造することができる。
式(SM-Q)の化合物及び式(RG-Q-1)の化合物[式(SM-Q)の化合物及び式(RG-Q-1)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;m15=1~4、m16=1~6の整数である]を用いて、前記[製造方法M]<工程1>と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-Q-1)で表わされる化合物を製造することができる。
[製造方法Q]<工程1>で得られる式(IM-Q-1)の化合物を用いて、文献公知の方法、例えば、『グリーン(Greene)らの『プロテクティブ・グループス・イン・オルガニック・シンセシス(Protective Groups in Organic Synthesis) 第4版、2007年、ジョン ウィリー アンド サンズ(John Wiley & Sons)』の成書に記載の方法により、保護基の種類により適宜脱保護法を選択して反応を行うことで、式(AM-OL-19)で表わされる化合物、又は式(AM-OL-19)の塩として製造することができる。
式(AM-LK-5)で表されるアミンの製造方法[式(AM-LK-5)のうち、n8=1、n9=2のアミンは、国際公開第2016/152980号パンフレット等に記載された方法に準じて、製造することもできる。]:
式(SM-R)の化合物[式(SM-R)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n8=1~4の整数である]及び式(RG-R-1)の化合物[式(RG-R-1)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n9=1~6の整数である]を用いて、前記[製造方法M]<工程1>と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-R-1)で表わされる化合物を製造することができる。
[製造方法R]<工程1>で得られる式(IM-R-1)の化合物を用いて、前記[製造方法H]<工程2>と同様にNaN3を反応させアジド基を導入した後、保護基P1を脱保護することにより式(AM-LK-5)で表されるアミン化合物、又は式(AM-LK-5)の塩として製造することができる。
[E=OTs基又はOMs基の場合]:
式(SM-S)の化合物[式(SM-S)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n10=1~4の整数である]及びメタンスルホン酸クロライド、トシル酸クロライド、無水トシル酸等の試薬を用いて、文献公知の方法、例えば、『Journal of the American Chemical Society、136(29)、p10450-10459、2014年』等に記載された方法に準じて、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン等の塩基存在下、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2-ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒など反応に関与しない溶媒、もしくはこれらの混合溶媒を用いて又は無溶媒にて、-78℃から溶媒が還流する温度で反応を行い、式(IM-S-1)で表される化合物を製造することができる。
式(SM-S)の化合物を用い、文献公知の方法、例えば、『実験化学講座 第4版 19、有機合成I、炭化水素・ハロゲン化合物、363-482頁、1992年、丸善』等に記載された方法に準じて、下記に示す各種ハロゲン化剤(塩素化剤、臭素化剤、ヨウ素化剤)及び反応に関与しない溶媒を適宜選択し、0℃から溶媒が還流する温度で反応を行うことで、式(IM-S-1)で表わされるハロゲン化化合物(E=塩素、臭素、ヨウ素)を製造することができる。
<E=塩素の場合>
塩素化剤として、塩化水素/塩化亜鉛(HCl/ZnCl2)、塩化水素/ヘキサメチルリン酸トリアミド(HCl/HMPA)、塩化チオニル(SOCl2)、四塩化炭素/トリフェニルホスフィン(CCl4/PPh3)、トリホスゲン/トリフェニルホスフィン((CCl3)2CO/PPh3)、トリホスゲン/N,N-ジメチルホルムアミド(POCl3/DMF)等の試薬を用いることで、所望の塩素化物を製造することができる。
<X=臭素の場合>
臭素化剤として、48%臭化水素酸(48%HBr)、48%臭化水素酸/硫酸(48%HBr/H2SO4)、臭化水素/臭化リチウム(HBr/LiBr)、臭化ナトリウム/硫酸(NaBr/H2SO4)、三臭化リン(PBr3)等の試薬を用いることで、所望の塩素化物を製造することができる。また、式(IM-S-1)において、E=OTs又はOMsの化合物に、臭化ナトリウム(NaBr)を反応させることでも、所望の臭素化物を製造することができる。
<X=ヨウ素の場合>
ヨウ素化剤として、ヨウ化水素酸(HI)、ヨウ素/トリフェニルホスフィン(I2/PPh3)等の試薬を用いることで、所望のヨウ素化物を製造することができる。また、 式(IM-S-1)において、E=OTs又はOMsの化合物に、ヨウ化ナトリウム(NaI)を反応させることでも、所望のヨウ素化物を製造することができる。
[製造方法S]<工程1>で得られる式(IM-S-1)の化合物を用いて、前記[製造方法H]<工程2>と同様にNaN3を反応させることで、式(IM-S-2)の化合物を製造することができる。
<工程3>
[製造方法S]<工程2>で得られる式(IM-S-2)の化合物を用いて、前記[製造方法B]<工程1>のエステル基の加水分解反応と同様にして、加水分解を行うことで、式(IM-S-3)の化合物を製造することができる。
[製造方法S]<工程3>で得られる式(IM-S-3)及び式(RG-S-1)の化合物[式(RG-S-1)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n11=1~6の整数である]を用いて、前記[製造方法M]<工程1>と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-S-4)で表わされる化合物を製造することができる。
<工程5>
[製造方法S]<工程4>で得られる式(IM-S-4)の化合物の保護基P1を脱保護することにより式(AM-LK-6)で表されるアミン化合物、又は式(AM-LK-6)の塩として製造することができる。
式(SM-M)の化合物及び式(RG-T-1)の化合物[式(SM-M)の化合物及び式(RG-T-1)の化合物は市販化合物又は市販化合物から文献公知の製造方法により製造できる化合物であり;n12=1~6の整数である]を用いて、前記[製造方法M]<工程1>と同様な縮合反応を行うことにより式(IM-T-1)で表わされる化合物を製造することができる。
<工程2>
[製造方法T]<工程1>で得られる式(IM-T-1)の化合物を用いて、文献公知の方法、例えば、『グリーン(Greene)らの『プロテクティブ・グループス・イン・オルガニック・シンセシス(Protective Groups in Organic Synthesis) 第4版、2007年、ジョン ウィリー アンド サンズ(John Wiley & Sons)』の成書に記載の方法により、保護基の種類により適宜脱保護法を選択して反応を行うことで、式(AM-LK-7)で表わされる化合物、又は式(AM-LK-7)の塩として製造することができる。
アルギン酸誘導体は、前述の通り、移植用デバイスを作製するのに用いることができる。移植用デバイス以外にも、アルギン酸誘導体は、食品、医療、化粧品、繊維、製紙などの幅広い分野で、従来のアルギン酸の代わりに用いることができる。アルギン酸誘導体または光架橋アルギン酸構造体の好ましい用途としては、具体的には、創傷被覆材、術後癒着防止材、薬剤徐放用基材、細胞培養用基材、細胞移植用基材等の医療用材料が挙げられる。
実施例中の反応性置換基導入率(モル%)は、1H-NMR(D2O)から算出されたアルギン酸を構成する単糖(グルロン酸およびマンヌロン酸)単位のモル数に対する導入された反応性置換基のモル数の割合を示すものとする。
1重量%に調製したアルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:A-2)水溶液(43.6 mL)に、4-(4、6-ジメトキシ-1、3、5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)(111.65 mg)、1モル濃度-重曹水(403.5 μL)を加えた。この溶液に、市販のジベンゾシクロオクチン-アミン[CAS:1255942-06-3](EX1-SM、83.62 mg)のエタノール溶液(2 mL)を滴下し、室温で18時間攪拌した。塩化ナトリウム(400 mg)を加えた後、エタノール(87.2 mL)を加え、30分間室温で攪拌した。得られた沈殿をろ取し、エタノールで洗浄後、減圧乾燥して、標記化合物EX1-(I)-A-2a(376 mg)を淡黄色固体として得た。
1重量%に調製したアルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:A-2)水溶液(120 mL)に、4-(4、6-ジメトキシ-1、3、5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)(330 mg)、1モル濃度-重曹水(300 μL)を加えた。この溶液に、市販のジベンゾシクロオクチン-アミン[CAS:1255942-06-3](EX1-SM、80 mg)のエタノール溶液(12 mL)を滴下し、30℃で4時間攪拌した。塩化ナトリウム(1.2 g)を加えた後、エタノール(240 mL)を加え、30分間室温で攪拌した。得られた沈殿をろ取し、エタノールで洗浄後、減圧乾燥して、標記化合物EX1-(I)-A-2b(1.19 g)を白色固体として得た。
当該白色固体を80 mLの水に溶解し、凍結乾燥後、40℃で23時間乾燥して、標記化合物EX1-(I)-A-2b(1.2 g)を白色アモルファスとして得た。
1重量%に調製したアルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:A-2)水溶液(120 mL)に、4-(4、6-ジメトキシ-1、3、5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)(167 mg)、1モル濃度-重曹水(151 μL)を加えた。この溶液に、市販のジベンゾシクロオクチン-アミン[CAS:1255942-06-3](EX1-SM、42 mg)のエタノール溶液(12mL)を滴下し、30℃で3.5時間攪拌した。塩化ナトリウム(1.2 g)を加えた後、エタノール(240 mL)を加え、30分間室温で攪拌した。得られた沈殿をろ取し、エタノールで洗浄後、減圧乾燥して、標記化合物EX1-(I)-A-2c(1.2 g)を白色固体として得た。
当該白色固体を80m Lの水に溶解し、凍結乾燥後、40℃で23時間乾燥して、標記化合物EX1-(I)-A-2c(1.15 g)を白色アモルファスとして得た。
1重量%に調製したアルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:A-2)水溶液(201 mL)に、4-(4、6-ジメトキシ-1、3、5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)(281 mg)、1モル濃度-重曹水(253 μL)を加えた。この溶液に、市販のジベンゾシクロオクチン-アミン[CAS:1255942-06-3](EX1-SM、70 mg)のエタノール溶液(20 mL)を滴下し、32℃で3時間攪拌した。塩化ナトリウム(2.01 g)を加えた後、エタノール(402 mL)を加え、30分間室温で攪拌した。得られた沈殿をろ取し、エタノールで洗浄後、減圧乾燥して、標記化合物EX1-(I)-A-2d(1.94 g)を白色固体として得た。
当該白色固体を130 mLの水に溶解し、凍結乾燥後、室温で2時間乾燥して、標記化合物EX1-(I)-A-2d(1.84 g)を白色アモルファスとして得た。
当該白色固体を80 mLの水に溶解し、凍結乾燥後、40℃で23時間乾燥して、標記化合物EX3-(II)-A-2b(1.19 g)を白色アモルファスとして得た。
当該白色固体を80 mLの水に溶解し、凍結乾燥後、40℃で22時間乾燥して、標記化合物EX2-(II)-A-2c(1.15 g)を白色アモルファスとして得た。
当該白色固体を130 mLの水に溶解し、凍結乾燥後、室温で2時間乾燥して、標記化合物EX2-(II)-A-2d(1.99 g)を白色アモルファスとして得た。
当該白色固体を180 mLの水に溶解し、凍結乾燥後、40℃で6時間乾燥後、一度冷蔵保存した。再度40℃で5時間乾燥して、標記化合物EX3-(I)-A-2b(2.77 g)を白色アモルファスとして得た。
当該白色固体を40 mLの水に溶解し、凍結乾燥後、40℃で22時間乾燥して、標記化合物EX4-(II)-A-2(583 mg)を白色アモルファスとして得た。
当該白色固体を80 mLの水に溶解し、凍結乾燥して、標記化合物EX4-2-(II)-A-2(1.14 g)を白色綿状物として得た。
反応性基又は相補的な反応性基導入率は、アルギン酸の繰り返し単位であるウロン酸単糖単位あたりに導入された反応性基又は相補的な反応性基の数を百分率で表した値を意味する。
本実施例においては、反応性基又は相補的な反応性基導入率(mol%)は、1H-NMRの積分比により計算した。又、導入率の算出に必要なアルギン酸の量は、検量線を利用したカルバゾール硫酸法により測定し、反応性基又は相補的な反応性基の量は、検量線を利用した吸光度測定法により測定することもできる。
実施例で得られた反応性基又は相補的な反応性基が導入されたアルギン酸固体を0.15 mol/LのNaClを含む10mmol/Lリン酸緩衝液(pH7.4)に溶解し0.1%溶液を調製し、孔径0.22μmのポリエーテルスルフォン製ろ過フィルター(Minisart High Flow Filter、Sartorius社)を通し不溶物を除いた後、ゲルろ過用サンプルとした。各サンプルのスペクトルを分光光度計DU-800(Beckman-Coulter社)により測定し、各化合物のゲルろ過における測定波長を決定した。特異的な吸収波長を持たない化合物に関しては、示差屈折計を用いた。
平板型アルギン酸ゲルの製造
各実施例で得られたアルギン酸誘導体を用いて、1.6重量%もしくは3・3重量%の水溶液を調製し、ミニザルトハイフロー(ザルトリウス, 0.2μm、 Cat. 16532GUK)を用いてろ過滅菌する。濾過滅菌後の水溶液の塩濃度を調整し、1.5重量%又は3.0重量%の生理食塩水溶液とした。
実施例1(a,b,c)のアルギン酸:1.5重量%生理食塩水溶液 (実施例5-1a、実施5-1b、実施例5-1cの溶液)
実施例2(a,b,c)のアルギン酸:3.0重量%生理食塩水溶液 (実施例5-2a、実施例5-2b、実施例5-2cの溶液)
実施例3(a)のアルギン酸:1.5重量%生理食塩水溶液 (実施例5-3aの溶液)
実施例4のアルギン酸:3.0重量%生理食塩水溶液 (実施例5-4の溶液)
あるいは、各実施例で得られたアルギン酸誘導体を用いて、1.0重量%の生理食塩水溶液を調製し、MILLEXGV 0.22μm(Millipore, 0.22μm、 Cat. SLGV033RS)を用いてろ過滅菌する。
実施例1(d)のアルギン酸:1.0重量%生理食塩水溶液 (実施例5-1dの溶液)
実施例2(d)のアルギン酸:1.0重量%生理食塩水溶液 (実施例5-2dの溶液)
実施例3(b)のアルギン酸:1.0重量%生理食塩水溶液 (実施例5-3bの溶液)
実施例4-2のアルギン酸:1.0重量%生理食塩水溶液 (実施例5-5の溶液)
以下の実施例では、これらの各アルギン酸生理食塩溶液を、適宜濃度調整して試験に用いた。
実施例1(a,b,c)又は実施例3(a)で調製したアルギン酸と実施例2(a,b,c)又は実施例4で調製したアルギン酸とを組み合わせて、化学架橋したアルギン酸ゲルを作製する。
より具体的には、実施例5-1(a,b,c)の溶液と実施例5-2(a,b,c)の溶液とを組み合わせ、実施例5-3aの溶液と実施例5-4の溶液とを組み合わせる。
また、実施例1(d)又は実施例3(b)で調製したアルギン酸と実施例2(d)又は実施例4-2で調製したアルギン酸とを組み合わせて、化学架橋したアルギン酸ゲルを作製する。
より具体的には、実施例5-1dの溶液と実施例5-2dの溶液とを組み合わせ、実施例5-1dの溶液と実施例5-5の溶液とを組み合わせ、実施例5-3bの溶液と実施例5-2dの溶液とを組み合わせ、実施例5-3bの溶液と実施例5-5の溶液とを組み合わせる。
<一般的な調製方法>
3.5cm培養皿に55mmol/L 塩化カルシウム(CaCl2)水溶液を2mLいれ、400μLのアルギン酸溶液をP1000ピペットで滴下し、10分間静置する。この間、5分以上経って固まりだしたら、手で培養皿を振盪させてアルギン酸の縁を固める。10分後、塩化カルシウム溶液を4mL追加で添加し、5分静置する。生理食塩水で3回洗浄し、平板型のアルギン酸ゲルを得る。
ここで、平板型ゲルとは、例えば、短直径が12~15mm、長直径が12~18mm、厚さが0.5~5mm程度の大きさのアルギン酸ゲルであり、円形、四角形、六角形、八角形などを取ることも可能であり、特に限定されない。
アルギン酸ゲルの生体適合性試験
実施例5に記載の「平板型アルギン酸ゲルの製造」に準じて、55mmol/Lの塩化カルシウム水溶液を用いて、平板型アルギン酸ゲルを製造した。アルギン酸溶液は、1重量%に調製したアルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:B-2)水溶液、アルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:A-2)水溶液、実施例5-1bの溶液と実施例5-2bの溶液とを2:1(容量比)で混和して得られる溶液、実施例5-1dの溶液と実施例5-2dの溶液とを1:1(容量比)で混和して得られる溶液、実施例5-1dの溶液と実施例5-5の溶液とを1:1(容量比)で混和して得られる溶液、実施例5-3bの溶液と実施例5-2dの溶液とを1:1(容量比)で混和して得られる溶液、実施例5-3bの溶液と実施例5-5の溶液とを1:1(容量比)で混和して得られる溶液を用いて、下記の平板型アルギン酸ゲルを調製した。
調製した平板上アルギン酸ゲルをD-MEM培地で終夜培養した。翌日、無血清D-MEM培地に置換し、さらに、生理食塩水中へ置換し、1時間以上静置して、動物への移植用のアルギン酸ゲルを得た。
1重量%に調製したアルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:B-2)水溶液を用いて、短直径(12mm)-長直径(15mm)-厚さ(5mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。この平板型アルギン酸ゲルの写真を図1(a)として示した。
実施例5-1bの溶液と実施例5-2bの溶液を2:1(容量比)で混合した溶液を用いて、短直径(12mm)-長直径(12mm)-厚さ(4mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。化学架橋基としては1%濃度に調製した。この平板型アルギン酸ゲルの写真を図2(a)
として示した。
実施例5-1bの溶液と実施例5-2bの溶液を2:1(容量比)で混合した溶液を用いて、短直径(12mm)-長直径(12mm)-厚さ(4mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。化学架橋基としては2%濃度に調製した。この平板型アルギン酸ゲルの写真を図3(a)として示した。
1重量%に調製したアルギン酸ナトリウム(持田製薬株式会社製:A-2)水溶液を用いて、短直径(約12mm)-長直径(約12mm)-厚さ(約4mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。
実施例5-1dの溶液と実施例5-2dの溶液を1:1(容量比)で混合した溶液を用いて、短直径(約12mm)-長直径(約12mm)-厚さ(約4mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。化学架橋基としては1%濃度に調製した。
実施例5-1dの溶液と実施例5-5の溶液を1:1(容量比)で混合した溶液を用いて、短直径(約12mm)-長直径(約12mm)-厚さ(約4mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。化学架橋基としては1%濃度に調製した。
実施例5-3bの溶液と実施例5-2dの溶液を1:1(容量比)で混合した溶液を用いて、短直径(約12mm)-長直径(約12mm)-厚さ(約4mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。化学架橋基としては1%濃度に調製した。
実施例5-3bの溶液と実施例5-5の溶液を1:1(容量比)で混合した溶液を用いて、短直径(約12mm)-長直径(約12mm)-厚さ(約4mm)の平板上アルギン酸ゲルを得た。化学架橋基としては1%濃度に調製した。
実施例6-1a~cで調製した各アルギン酸ゲルを健常マウスC57BL/6NCrの腹腔内に移植した。5週間後開腹してゲルを摘出し、ゲルの状態を確認した。また腹腔内の腹腔内の癒着や炎症も確認した。
また、実施例6-1d~hで調製した各アルギン酸ゲルを健常マウスC57BL/6NCrの腹腔内に移植した。1,2又は4週間後開腹してゲルを摘出し、ゲルの状態を確認した。また腹腔内の腹腔内の癒着や炎症も確認した。
実施例6-1bのアルギン酸ゲル:摘出したアルギン酸ゲルは、ゲルのサイズ変化はなかった。その状態の写真を図2(b)として示した。
実施例6-1cのアルギン酸ゲル:摘出したアルギン酸ゲルは、割れてはいるが、元の形状はほぼ維持しており、ゲルのサイズ変化はなかった。その状態の写真を図3(b)として示した。
実施例6-1fのアルギン酸ゲル:1週間後、2週間後、4週間後に摘出したアルギン酸ゲルは、いずれもゲルのサイズ変化はなかった。
実施例6-1gのアルギン酸ゲル:1週間後、2週間後に摘出したアルギン酸ゲルは、いずれもゲルのサイズ変化はなかった。4週間後に摘出したアルギン酸ゲルは、割れてはいるが、元の形状はほぼ維持しており、ゲルのサイズ変化はなかった。
実施例6-1hのアルギン酸ゲル:1週間後、2週間後に摘出したアルギン酸ゲルは、いずれもゲルのサイズ変化はなかった。4週間後に摘出したアルギン酸ゲルは、割れてはいるが、元の形状はほぼ維持しており、ゲルのサイズ変化はなかった。
膵臓ランゲルハンス島β細胞の株化細胞であるMIN6細胞(5×106 cells)を、実施例6-1a、実施例6-1b、実施例6-1c、実施例6-1d、実施例6-1e、実施例6-1f、実施例6-1g、実施例6-1hのアルギン酸ゲルの調製に用いた各アルギン酸溶液に添加し後、アルギン酸ゲルを作製し、D-MEM培地で3~4週間培養して、MIN6細胞の生存を顕微鏡で確認した。
実施例6-1a、実施例6-1b、実施例6-1c、実施例6-1d、実施例6-1e、実施例6-1f、実施例6-1g、実施例6-1hのアルギン酸ゲル中における細胞増殖は良好であり、顕微鏡下で十分細胞が生存していることが観察された。
糖尿病モデルマウスへの腹腔内移植による移植用デバイスの評価
当技術の公知の手順、或いは、霜田ら(Shimoda;Cell Transplantation、第21巻、501-508頁、2012年)に記載された方法、もしくはエドモントンプロトコールを用いた標準のリコルディー技術等に準じて、無菌下で成体のブタから無菌の生存可能な膵臓を得て、膵島細胞を単離した。
次いで、単離した膵島を、野口(Noguchi)ら(Transplantation Proceedings,42, 2084-2086 (2010))の方法に準じて、培地中(Connaught Medical Research Laboratory (CMRL)-based Miami-definedmedia #1 (MM1; Mediatech-Cellgro, Herndon, VA)-supplementedwith 0.5% human serum albumin.)、5%CO2 /95%空気の湿潤雰囲気中で37℃で1日間培養した。培養した膵島を移植用デバイスの作製に使用した。
架橋基の導入率5.0mol%の実施例1bと導入率4.9mol%の実施例2bとを用いて、各々、1.5重量%の実施例5-1bの生理食塩水溶液及び3.0重量%の実施例5-2bの生理食塩水溶液を調整する。
実施例5-1bの溶液と実施例5-2bの溶液を2:1(容量比)で混合することで、架橋基の導入率が5mol%相当の2重量%のアルギン酸溶液が調製できる。
実施例5-1bと実施5-2bの溶液を2倍、及び4倍に希釈した溶液を調製し、各々2:1(容量比)で混合し、溶液を調製する。
2倍希釈した溶液の混合溶液を実施例7-1の溶液、4倍希釈した溶液の混合溶液を実施例7-2の溶液とする。
また、同様な方法で、実施例5-1cの溶液と実施例5-2cの溶液とを2:1(容量比)で混合し、4倍希釈した溶液の混合液を実施例7-3の溶液とする。
<移植用デバイス>
実施例7-1a:実施例7-1の溶液を100μL用いて調製した移植用デバイス
実施例7-1b:実施例7-1の溶液を200μL用いて調製した移植用デバイス
実施例7-2a:実施例7-2の溶液を100μL用いて調製した移植用デバイス
実施例7-2b:実施例7-2の溶液を200μL用いて調製した移植用デバイス
実施例7-3a:実施例7-3の溶液を100μL用いて調製した移植用デバイス
実施例7-3b:実施例7-3の溶液を200μL用いて調製した移植用デバイス
また、100μLまたは200μLのブタ膵島含有0.5重量%~1.0重量%アルギン酸溶液を作製するため、実施例5-1cのアルギン酸溶液(B1)にデバイス1個分に分注した膵島ペレットを懸濁後、実施例5-2cのアルギン酸溶液(C1)と混合し、ブタ膵島を懸濁させた実施例7-3a及び実施例7-3bの溶液とした。1デバイスあたりのブタ膵島量10000IEQのペレット量(10~30μL)に応じて、実施例5-1cのアルギン酸溶液(B1)および実施例5-2cのアルギン酸溶液(C1)は、生理食塩水にて濃度調製を行った。
・培養条件:M199+Nicotinamide+Fetal bovine serum+Penicillin/Streptomycin (P/S), O/N
・洗浄条件:1)移植用無血清培地(M199+P/S),30min, r.t.
2)生理食塩水(saline+P/S), 30min, r.t.
使用動物:
野生型免疫正常マウス(C57BL/6NCr)の糖尿病モデルマウス。13~17週齢、雄、25 ~35 g。Streptozocin溶液の尾静注、110 mg/kg、単回投与にて約1週間で糖尿病モデルを作製した。随時血糖値が300 mg/dL以上、600 mg/dL以下の個体を糖尿病モデルとした。
三種混合麻酔薬(ドミトール/ミダゾラム/ベトルファール)を0.25~0.3 mL腹腔内投与にて麻酔し、麻酔下にて腹部剃毛、消毒後、腹部を約 2cm正中切開し、洗浄後の移植用デバイスを腹腔内に単純留置、固定無しで移植した。移植後、閉腹しメデトミジン拮抗薬(アンチセダン)を0.25~0.3 mL皮下注射し覚醒させた。手術はヒートパッド上でマウスを保温して行った。免疫抑制剤の投与無し。補液・抗生剤・抗炎症剤等の投与も無し。
移植前及び、移植後day1から数日置きに日中定時に随時血糖値を測定した。メスによる尾の切創からの血液1滴で、グルテストNeoアルファおよびグルテストNeoセンサーを使用し血糖値を測定した。 体重は随時血糖値測定直前に電子天秤にて測定した。デバイス移植マウスの随時血糖値は、300 mg/dL未満のものを糖尿病が治癒した個体とした。
実施例7-2aの移植デバイスを用いた際の移植後 day75までの血糖値変動を図5-1、体重の変動を図6-1に示した。また、移植後 day 305までの血糖値変動を図5-2、体重の変動を図6-2に示した。さらに、移植後day305で移植用デバイスを取り出し、別の糖尿病モデルマウスへ移植し(ここで、糖尿病モデルマウスへデバイスを移植し、移植したデバイスを所定期間経過後に取り出し、取り出したデバイスを別の糖尿病モデルマウスへ移植することを「リレー移植」と呼ぶ)、リレー移植後day 26までの血糖値変動を図5-3、体重の変動を図6-3に示した。図5-1~3及び図6-1~3中、♯1及び♯2は各々移植したマウス固体を識別する番号を意味する。
体重変動には異常はなく、血糖値は75日間正常値に維持された。また、移植後305日間及び更なるリレー移植後26日間、体重変動には異常はなく、血糖値は正常に維持された。
また、実施例7-2bの移植用デバイスを用いた際の移植後 day 305までの血糖値変動を図7-1、体重の変動を図8-1に示した。さらに、移植後day 305で移植用デバイスを取り出し、別の糖尿病モデルマウスへ移植し、リレー移植後day26までの血糖値変動を図7-2、体重の変動を図8-2に示した。
移植後305日間及び更なるリレー移植後26日間、体重変動には異常はなく、血糖値は正常に維持された。
また、実施例7-3bの移植用デバイスを用いた際の移植後 day 305までの血糖値変動を図9-1、体重の変動を図10-1に示した。さらに、移植後day 305で移植用デバイスを取り出し、別の糖尿病モデルマウスへ移植し、リレー移植後day26までの血糖値変動を図9-2、体重の変動を図10-2に示した。なお、♯2及び♯3は途中でデバイスを摘出し、試験を終了している。
移植後305日間及び更なるリレー移植後26日間、体重変動には異常はなく、血糖値は正常に維持された。
組織反応性の評価は以下のように行った。
移植後数週後、または随時血糖値上昇後、デバイス移植マウスを三種混合麻酔薬にて麻酔し、麻酔下にて腹部消毒、腹部を約4cm正中切開し、移植デバイスを腹腔内臓器の間から探した。臓器間にデバイスの一部が見られたら鑷子にてゆっくりと取り出し、単体でデバイスが取り出せるかどうかを調べる。取り出したデバイスの表面の状況を観察する。
<観察項目>
1. デバイス表面に、血管新生しているかどうかを調べる。血管新生があれば、毛細血管レベルか太い血管までできているか観察する。
2. 次に、臓器や腹膜、大網等と癒着しているか、繋がっているか観察する。臓器が鈍的に剥離が可能か、鋭的に剥離が必要か調べる。
3. 臓器と直接癒着している場合は、どの臓器とデバイスのどの部分(面全体か、一部か、辺か、デバイス折り目部分やシールング部分か等。)が癒着しているか、確認する。
4. 臓器側に炎症等があるかどうかを確認する。
※ デバイス摘出後、閉腹。拮抗薬を皮下注射し覚醒させる。手術はヒートパッド上でマウスを保温して行う。
(1)生体適合性や安定性に優れ、細胞毒性も少なく、移植部位における癒着や炎症もほとんどない。
(2)ゲルの溶解が少なく形状が長期間維持される。
(3)長期間にわたり、血糖降下作用を持続させ、血糖を調節することが可能となる。
(4)長期間使用した後、半透膜中のアルギン酸ゲルは溶解しないで形状を維持可能であり、また膵島の生存・機能維持が可能であり、長期間使用できる。
(5)交換が可能であり、免疫隔離可能であり、癒着、炎症等も少なく、安全性の高い医療材料となる。
Claims (23)
- インスリン分泌細胞又は膵島が封入されたハイドロゲルを含む移植用デバイスであって、前記ハイドロゲルがアルギン酸誘導体を化学架橋によりゲル化したものである、移植用デバイス。
- 前記ハイドロゲルが、架橋としてHuisgen反応により形成されるトリアゾール環による化学架橋を含む、請求項1に記載の移植用デバイス。
- 前記化学架橋が、以下の(A)及び(B)に記載のアルギン酸誘導体の組み合わせによる化学架橋である、請求項1又は2に記載の移植用デバイス
(A):
アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基にアミド結合及び2価のリンカー(-L1-)を介して、環状アルキン基(Akn)が導入された、下記式(I):
(B):
アルギン酸の任意の1つ以上のカルボキシル基にアミド結合及び2価のリンカー(-L2-)を介して、アジド基が導入された、下記式(II):
- 前記膵島が、ヒト膵島またはブタ膵島である、請求項1~6のいずれか1項に記載の移植用デバイス。
- 前記膵島が、ブタの成体の膵島である、請求項7に記載の移植用デバイス。
- 前記膵島が、胎生期、新生児期、または周産期のブタ膵島である、請求項7に記載の移植用デバイス。
- 前記ハイドロゲルが、更に半透膜で被覆された、請求項1~9のいずれか1項に記載の移植用デバイス。
- 前記半透膜が、セルロース誘導体より形成された透析膜である、請求項10に記載の移植用デバイス。
- 前記セルロース誘導体が、酢酸セルロースである、請求項11に記載の移植用デバイス。
- 前記移植用デバイスの移植部位が、皮下又は腹腔内である、請求項1~12のいずれか1項に記載の移植用デバイス。
- 前記移植用デバイスの厚さが、0.5~5mmである、請求項1~13のいずれか1項に記載の移植用デバイス。
- 前記移植用デバイスの厚さが、1~3mmである、請求項14に記載の移植用デバイス。
- 前記移植用デバイスのハイドロゲルの厚さが、0.5~3mmである、請求項1~13のいずれか1項に記載の移植用デバイス。
- 前記ハイドロゲルの厚さが、0.5~1mmである、請求項16に記載の移植用デバイス。
- 前記インスリン分泌細胞又は膵島を含むハイドロゲルを作製した後、半透膜中で被覆した、請求項1~17のいずれか1項に記載の移植用デバイス。
- 化学架橋によってハイドロゲル化するアルギン酸誘導体の溶液に、インスリン分泌細胞又は膵島を懸濁し、当該インスリン分泌細胞又は膵島を懸濁した溶液を半透膜中に封入した後、当該半透膜を2価金属イオンを含む溶液と接触させることで、半透膜中のアルギン酸誘導体をゲル化して得られる、請求項1~17のいずれか1項に記載の移植用デバイス。
- 前記2価金属イオンを含む溶液が、カルシウムイオンを含む溶液である、請求項19に記載の移植用デバイス。
- 以下の工程(a)~(d)を含む、インスリン分泌細胞又は膵島が封入されたハイドロゲルを含む移植用デバイスの製造方法。
工程(a):任意選択の工程として、生体から膵臓を摘出し、膵島を分離する工程、
工程(b):化学架橋によってハイドロゲル化することができるアルギン酸誘導体の溶液に、インスリン分泌細胞、膵島、培養されて得られた膵島細胞、および幹細胞より分化させて得られた膵島細胞からなる群より選択される細胞又は組織を混和する工程、
工程(c):工程(b)で得られたアルギン酸誘導体の溶液に、2価金属イオンを含む溶液と接触させて、厚さ0.5~5mmのゲルを作製する工程、
工程(d):任意選択の工程として、工程(c)で得られたゲルを半透膜で被覆する工程。 - 以下の工程(a)~(d)を含む、インスリン分泌細胞又は膵島が封入されたハイドロゲルを含む移植用デバイスの製造方法。
工程(a):任意選択の工程として、生体から膵臓を摘出し、膵島を分離する工程、
工程(b):化学架橋によってハイドロゲル化することができるアルギン酸誘導体の溶液に、インスリン分泌細胞、膵島、培養されて得られた膵島細胞、および幹細胞より分化させて得られた膵島細胞からなる群より選択される細胞又は組織を混和する工程、
工程(c):工程(b)で得られたのアルギン酸誘導体の溶液を半透膜に封入する工程、
工程(d):工程(c)で得られた半透膜を、2価金属イオンを含む溶液と接触させて、半透膜中のアルギン酸溶液をゲル化する工程。 - 前記2価金属イオンを含む溶液が、カルシウムイオンを含む溶液である、請求項21又は請求項22に記載の移植用デバイスの製造方法。
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