JP4558213B2 - 疎水性および親水性の成分を有する水性ゲル形成システム - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、米國仮出願 No. 60/128,803、１９９９年４月１２日出願の権利を享受する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、橋かけポリマー・ネットワーク構造の水性ゲルを形成する、疎水性成分および親水性成分を有する水性ゲル形成システムに関する。
【０００３】
（背景技術）
最近に至るまで水性ゲルは親水性成分のみに基づいていた。おおむね疎水性の性質をもつ新しい治療用タンパク質、ペプチド、オリゴヌクレオチドがますます利用できるようになって、親水性と疎水性の両要素を備えた新しい種類の水性ゲルの必要性が増大してきた。というのも予期どおりの薬物放出プロフィルを達成するために、疎水性薬物あるいは疎水性生理活性分子を完全に親水性ポリマーの水性ゲル内に均質に分散させることは困難だからである。さらには、疎水性薬物をより効果的に扱うことの必要性のほかに、疎水性と親水性の成分を持つ水性ゲルは、比較的長期間の構造的な完全性の維持、また物理的な耐久性といった点で、全体的に親水性に基づいた水性ゲルよりもすぐれている。
【０００４】
親水性と疎水性の両要素を兼ね備えた水性ゲルの必要性と利点にもかかわらず、これらについて公表された研究はわずかに過ぎない。これら全ての研究は橋かけのない適当なモノマーからコポリマーの合成によるか、もしくは疎水性ポリマーと親水性ポリマーの物理的混合によっている。コポリマーの合成はポリラクチド＝オリゴマーとポリエチレン＝グリコールとの共重合を含んでいるが、これは橋かけポリマー・ネットワークあるいは疎水的性質をもつ水性ゲルを与えなかった。物理的混合の方法には親水性成分と疎水性成分との統合が貧弱だという大きな欠陥がある。つまり組成物全体をとおしての均質性を欠いている。
【０００５】
(発明の要旨)
本発明は、疎水性と親水性の両成分を備えた水性ゲルを提供する。この水性ゲルは、共重合を用いる手法あるいは物理的混合に依るものでなく、フリーラジカル的重合によって一相の橋かけポリマー・ネットワーク構造に変換可能な疎水性と親水性成分によるものである。
【０００６】
一つの実施態様において、本発明は、(Ａ）ビニル基の如き不飽和基端末を持つ疎水性マクロマーの重量で０.０１ないし９９.９９％、および（Ｂ）ビニル基の如き不飽和基挿入化合物と反応する水酸基を含むポリサッカリドである親水性ポリマーの重量で９９.９９ないし０.０１％を含む水性ゲル形成システムに関する。ここで（Ａ）と（Ｂ）の合計百分率は１００％である。
【０００７】
疎水性マクロマーは、好ましくは生分解性であり、極めて好ましくはポリ乳酸中の端末カルボキシル基の水酸基をアミノエタノール基に変えることにより得られるジオールと不飽和基挿入化合物とを反応させることによってつくる。
【０００８】
親水性ポリマーは、好ましくはデキストランであり、そのデキストランのグルコース部の１以上の水酸基を不飽和基挿入化合物と反応せしめたものである。
【０００９】
一例として、親水性ポリマーは、PCT/US99/18818（出典明示により本明細書の一部とする）に記載の如く、デキストラン−マレイン酸モノエステルである。
【００１０】
他の実施態様において、水性ゲル、好ましくは生分解性の水性ゲルは、上記例示の水性ゲル形成システムのフリーラジカル的重合により、好ましくは光橋かけ反応により形成され、３次元に橋かけポリマー・ネットワーク構造を持っている。別の実施態様において、インドメタシンにて例示されるような２００ないし１,０００の重量平均分子量の薬物を、制御された放出のための３次元に橋かけポリマー・ネットワークに捕捉せしめる。もう一つ別の実施態様において、インスリンで例示されるポリペプチドの如き１,０００から１０,０００の重量平均分子量の水溶性巨大分子を、制御された放出のための３次元に橋かけポリマー・ネットワークに捕捉せしめる。更なる別の実施態様において、例えば１０,０００から１００,０００の重量平均分子量の合成あるいは天然ポリマーを、制御放出のための３次元橋かけポリマー・ネットワークに捕捉せしめる。
【００１１】
本明細書で使用する「水性ゲル」なる用語は、水に膨潤し、溶解することなくその構造内に水をかなり保持できる能力をもつ重合物質を意味する。
【００１２】
生分解性水性ゲルとは、少なくとも一個の生分解性成分、すなわち水および／または天然に見出される酵素類によって分解される成分を含有する水性ゲル形成システムから生成される水性ゲルである。
【００１３】
「橋かけポリマー・ネットワーク構造」なる用語は、疎水性分子間、親水性分子間、および疎水性分子と親水性分子の間に橋かけが形成された相互結合構造を意味することに、ここでは使われる。
【００１４】
本明細書で使用する「光橋かけ」なる用語は、照射エネルギーを働かせることによって、ビニル結合に橋かけを切断または形成させることを意味する。
【００１５】
本明細書で使用する「マクロマー」なる用語は、５００から８０,０００の重量平均分子量をもつモノマーを意味する。
【００１６】
本明細書で使用する「不飽和基挿入化合物」なる用語は、水酸基と反応して不飽和基を含むペンダント基あるいは端末基、例えば末端にビニル基をもつペンダント基を与える化合物を意味する。
【００１７】
重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーによって測定する。
数量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーによって測定する。
【００１８】
(図面の簡単な説明)
図１a、１b、および １c は、それぞれインドメタシン（ＩＤＭ）、インスリン、およびウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の累積放出率対時間のグラフであり、後記の実施例Ｖにて言及する。
【００１９】
水性ゲル形成システムについて先ず述べる。このシステムは、(Ａ）不飽和基端末を持つ疎水性マクロマーの重量で０.０１ないし９９.９９％、例えば５ないし９５％、および（Ｂ）不飽和基挿入化合物と反応する水酸基を含むポリサッカリドである親水性ポリマーの重量で９９.９９ないし０.０１％、例えば９５％ないし５％を含む。（Ａ）と（Ｂ）の合計百分率は１００％の水性ゲル形成システムである。
【００２０】
疎水性マクロマー（Ａ）について述べる。端末水酸基を持つ基が存在しないのであれば、出発物質マクロマーの端末基を、端末水酸基を持つ基に変換、すなわちジオールと成し、ついでビニル基のような端末不飽和基をマクロマーに付与すべく、端末水酸基と不飽和基挿入化合物とを反応させることによって、疎水性マクロマー（Ａ）を容易に得る。出発物質マクロマーは、好ましくは５００ないし２０,０００の範囲の重量平均分子量を持っている。出発物質のマクロマーは、好ましくは６００ないし８,０００の範囲、例えば６００ないし１,０００、または６,５００ないし８,０００の重量平均分子量をもつポリ乳酸の脂肪族ポリエステルである。ポリ乳酸は、極めて好ましくはポリ−Ｄ,Ｌ−乳酸（ときにＰＤＬＬＡと記す）である。ポリ−Ｄ,Ｌ−乳酸は生分解能、生適合性能および適度の物理的耐久力が組み合わさっているため、生分解性のある疎水性重合物質として広く使われている。ポリ−Ｄ,Ｌ−乳酸の分解はよく理解されており、その分解生成物は人の体内から容易に排出され得る自然の代謝物である。他の出発物質マクロマーは、例えば他の脂肪族ポリエステル、例えばポリグリコール酸、ポリ（ε-カプロラクトン）、ポリ(グリコリド-コ-ラクチド）、ポリ（ラクチド-ε-カプロラクトン)、ポリカプロラクトンジ＝オール（例えば、Ｍnが５３０、１,２５０、２,０００のもの）、ポリカプロラクトン＝トリオール（例えば、Ｍnが３００または９００のもの）、あるいは一個のカルボキシル端末基と一個の水酸端末基を、または両端末にカルボキシル基を、または両端末に水酸基を持つ合成の生分解性マクロマーである。
【００２１】
出発物質マクロマーの端末カルボキシル基は、脱水剤として１,３−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）および反応速度を改善しまた副反応を抑制する目的で補助求核剤として１−ヒドロキシベンゾトリアゾール（ＨＯＢＴ）の存在下に、端末カルボキシル基の水酸基を２−アミノエタノールと反応させて端末水酸基を持つ基に変換することができる。
【００２２】
出発物質のポリ乳酸は、例えば、窒素雰囲気下でテトラヒドロフランに溶解し、０℃に冷却し、ＨＯＢＴおよびＤＣＣを加え、０.５ないし２時間攪拌し、室温となし、次いで２‐アミノエタノールを加え、室温にて０.５ないし２４時間攪拌することによりジオールに変換できる。副生成物のシクロヘキシルウレア塩が沈殿する。これを濾去する。２‐アミノエタノールの量は最も意味のある可変量であり、ポリ乳酸の分子量に依存して、好ましくは２‐アミノエタノールとポリ乳酸とのモル比は１：１ないし１５：１の範囲である。２‐アミノエタノールとポリ乳酸とのモル比は、好ましくは少なくとも１.１：１である。これより小さいモル比ではカルボキシル端末基の水酸基への変換が不完全であった。ＤＣＣとポリ乳酸とのモル比は、ポリ乳酸の分子量に依存して、好ましくは１：１ないし１５：１の範囲である。また、ＨＯＴＢとポリ乳酸とのモル比は、ポリ乳酸の分子量に依存して、好ましくは１：１ないし１５：１の範囲である。これらのモル比が１：１より小さく、ポリ乳酸の重量平均分子量が６００ないし１,０００である場合は、たとえ反応時間を延長したとしても、カルボキシル鎖端末基の水酸基への変換は不完全である。初期温度が０℃である理由は穏やかな反応を起こさせ、副反応を少なくたり除くことにある。０℃での反応時間は、好ましくは０.５ないし１時間の範囲である。室温での時間は、反応の初めの内に変換が完結するので、好ましくは０.５ないし１時間の範囲である。重量平均分子量８００のポリ乳酸出発物質について、最適反応条件は以下のとおりであった。ＤＣＣとポリ乳酸とのモル比が１：１、ＨＯＴＢとポリ乳酸とのモル比が１：１、の反応は０℃で０.５時間、室温に戻した後にポリ乳酸１モル当り１.１モルの２‐アミノエタノールを添加、０.５時間反応。以上の最適条件下で、端末カルボキシルの水酸基への変換は１００％、収率は９５％より高かった。
【００２３】
次ぎに、不飽和端末基を持つ疎水性ポリマーを得るためのジオールと不飽和基挿入化合物との反応について述べる。
【００２４】
不飽和基挿入化合物は、例えば、アクリロイル＝クロリド、メタクリロイル＝クロリド、アクリル酸、メタアクリル酸、あるいは分子の一末端にビニル基の如き不飽和基をもつイソシアナート、例えばアリル＝イソシアナート、あるいはイソシアナトエチル＝メタクリラートである。
【００２５】
ビニル基挿入化合物がアクリロイル＝クロリドである場合について述べる。反応は酸捕捉剤の存在下に溶媒中で行う。ポリ乳酸から得られるジオールについて、反応溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中で反応を行い、トリエチルアミンが相応しい酸捕捉剤である。好ましくは、ジオールのＴＨＦ溶液に０℃でトリエチルアミンを加え、次いでアクリロイル＝クロリドを加え、最初は０℃でさらに室温で攪拌を続ける。副生成物のジエタノールアミン塩酸塩を濾過によって除く。トリエチルアミンとジオールとのモル比は、好ましくは３：１ないし１５：１の範囲である。アクリロイル＝クロリドとジオールとのモル比は、好ましくは３：１ないし１５：１の範囲である。アクリロイル＝クロリドを添加後０℃での時間は、好ましくは２ないし４時間の範囲である。室温での時間は、好ましくは１０ないし４８時間の範囲である。アクリロイル＝クロリドとジオールとの高比率（例えば８：１）ならびにトリエチルアミンとジオールとの高比率（例えば８：１）は、ポリ乳酸の重量平均分子量が６００ないし１,０００の場合、ポリマー骨格の解裂をもたらす。反応時間を室温で３時間から２１時間への延長は変換を高めた。出発物質が８００の重量平均分子量をもつポリ乳酸である場合の最適反応条件は、ジオール１モル当りアクリロイル＝クロリド４モル、ジオール１モル当りトリエチルアミン４モルであり、０℃で３時間の反応、その後の反応は室温１８時間であることが分った。この最適反応条件で生成物の収率は約９０％であった。より高い初期の反応温度では起こるであろうが、0℃での反応期間は、アクリロイル＝クロリドとトリエチルアミンとの激しい反応を起こさなくする。
【００２６】
ポリ−Ｄ,Ｌ−乳酸からビニル端末疎水性分子（Ａ）の合成反応式を下に示す。ｎは、例えば８から１２０の範囲にある。
【化１】

【００２７】
分子の一端末にビニル基をもつイソシアナートである不飽和基挿入化合物とジオールとを反応せしめる場合について述べる。イソシアナートは、例えばアリル＝イソシアナートまたはイソシアナートエチル＝メタクリラートである。ポリ乳酸から得られるジオールについて、アリル＝イソシアナートとの反応は、ジオールに対し１：１ないし１：２のモル比のアリル＝イソシアナートを用い、例えば、ジメチル＝スルホキシドのような極性溶媒中、室温から５０℃の温度で、例えば、ジブチル錫＝ジラウラートのような有機錫触媒の存在下に行なうことができる。副生成物は生じない。
【００２８】
次ぎは親水性ポリマー（Ｂ）について説明する。
親水性ポリマー（Ｂ）はポリサッカリド誘導体である。
【００２９】
（Ｂ）を作るのに有用なポリサッカリドはペダント水酸官能基を持っている。それらは、例えば、デキストラン、イヌリン、でん粉、セルロース、プラン、レェバン、マンナン、キチン、キシラン、ペクチン、グルクロナン、ラミナリン、ガラクトマンナン、アミロース、アミロペクチン、フィトフォトオルグルカンである。これらは３次元ネットワーク形成可能な多数の水酸官能基をもっている。名を挙げたポリサッカリド類は安価である。
【００３０】
好ましいポリサッカリド出発物質であるデキストランについてここで述べる。デキストランは最も豊富に天然に由来する生分解性ポリマーのひとつである。デキストランは体内で酵素的消化を受けやすく、約５−１０％の（１→３）α−分枝鎖を含み主として（１→６）α−Ｄ−グルコシド結合から成っている。グルコース反復部当り３個の水酸基を含み、そのため橋かけポリマー・ネットワークの形成を仲介する。出発物質としてのデキストランは、好ましくは４０,０００ないし８０,０００の範囲の重量平均分子量をもっている。
【００３１】
ポリサッカリドの水酸基と不飽和基挿入化合物との反応について次ぎに述べる。
不飽和基挿入化合物は、例えば、アクリロイル＝クロリド、メタクリロイル＝クロリド、アクリル酸、メタクリル酸、あるいはビニル基のような不飽和基を分子の一端末に持つイソシアナート、例えば、アリル＝イソシアナートまたはイソシアナトエチル＝メタクリラートである。
【００３２】
アクリロイル＝クロリドが不飽和基挿入化合物である場合、親水性ポリマー（Ｂ）を得るには、ポリサッカリド出発物質の均質溶液を作り、酸捕捉剤を加え、次いでアクリロイル＝クロリドを加えてポリマー（Ｂ）を作るべく反応させる。ポリサッカリド出発物質がデキストランである場合は、デキストランはＬｉＣｌ／Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）(ＬｉＣｌはＤＭＦをより極性にするよう働く)に溶解できる。デキストランを溶媒に加えて、均質の溶液となるまで例えば２時間にわたり温度を例えば１２０℃に上げることにより、デキストラン溶液を得る。この溶液は酸捕捉剤を加える前に好ましくは室温まで冷却する。酸捕捉剤にはピリジンが挙げられる。アクリロイル＝クロリドは、好ましくはＤＭＦ溶液として反応混合物に加える。デキストランのアンヒドログルコース残基部に対するアクリロイル＝クロリドのモル比、および同ピリジンのモル比は、好ましくは同一であり、例えば１：１ないし６：１であり、好ましくは２：１ないし３：１の範囲である。反応は、例えば３ないし２４時間、極めて好ましくは３ないし６時間の反応時間範囲で、その間好ましくは室温にて行なう。アクリロイル＝クロリドとピリジンの各モル比が前述の好ましい範囲内で増加するに従い、また反応時間が増すに従い、水酸基のビニル端末基への変換の度合いは向上する。ただし、各モル比が例えば６：１の如く更に高まると、上記変換度合いは減少する。置換度（アンヒドログルコース部１００当りのビニル基の数）は１.５０ないし４.８０の範囲、例えば約３.７０となる。不飽和基挿入化合物としてアクリロイル＝クロリドを用いて、デキストランから親水性ポリマー（Ｂ）を合成する反応式を下記する。ｍは、例えば２６０ないし４３０の範囲である。
【００３３】
【化２】

上記反応での副生成物はピリジン塩酸塩である。上記反応式中の化合物（５）はここではデキストラン＝アクリラートに当る。
【００３４】
分子の一末端にビニル基を持つイソシアナートが不飽和基挿入化合物である場合、上述のポリサッカリド出発物質用および上述イソシアナート用の溶媒にポリサッカリド出発物質を溶解し、触媒を加え、次いでイソシアナートを加え、反応を起こすに有効な時間、有効な反応温度で攪拌することにより、親水性ポリマー（Ｂ）を得る。ポリサッカリド出発物質がデキストランであり、イソシアナートがアリル＝イソシアナートである場合、溶媒は、例えばジメチル＝スルホキシド（ＤＭＳＯ）であり、相応しい触媒はジブチル錫＝ジラウラートである。ジブチル錫＝ジラウラートとデキストランのアンヒドログルコース残基部とのモル比は、例えば０.０５：１ないし０.１：１の範囲であり、またアリル＝イソシアナートと上記残基部とのモル比は、例えば０.２５：１ないし１：１の範囲である。反応温度は例えば室温から６０℃の範囲であり、反応時間は例えば２ないし８時間の範囲である。各パラメータ（すなわち、デキストランのアンヒドログルコース残基部に対するジブチル錫＝ジラウラートのモル比、同残基部に対するアリル＝イソシアナートのモル比、反応時間および反応温度）を大きくすると、置換度、すなわちアンヒドログルコース部１００当りのアリル＝イソシアナート基の数が増加することがわかった。置換度は約１から１５の範囲であった。不飽和基挿入化合物としてアリル＝イソシアナートを用いてデキストランから親水性ポリマー（Ｂ）を合成する反応式を下記する。ｍは、例えば２６０から４３０の範囲である。
【化３】

【００３５】
上記反応において副生成物はない。上記反応の生成物はここではｄｅｘ−ＡＩにあたる。
【００３６】
（Ａ）と（Ｂ）の百分率、疎水性マクロマーの分子量、親水性ポリマーの分子量および親水性ポリマーにおける置換度は、本水性ゲル形成システムによって作られる水性ゲルの疎水性／親水性、物理的特性、膨潤率および生分解特性に影響する変動項である。「膨潤率」は下記のように定義される。
【数１】

Ｗtは時間ｔにおける水性ゲルの重量、Ｗoは膨潤前の水性ゲルの初期重量である。膨潤率のデータは、液体１５mlを入れた容器に既知重量の乾燥水性ゲルを浸し、規則的な時間間隔にて膨潤した水性ゲルを液体から採り分け、表面の水を拭き取り、平衡点に達するまで、重量を測ることによって得る。
【００３７】
上述のとおり、（Ａ）と（Ｂ）の量はそれぞれ重量で０.０１から９９.９９％および重量で９９.９９から０.０１％の範囲にあり、（Ａ）と（Ｂ）の百分率の合計は１００である。上述のとおり、ポリ−Ｄ,Ｌ−乳酸の重量平均分子量は、好ましくは６００ないし１,０００または６,５００ないし８,０００の範囲である。上述のとおり、デキストラン出発物質は約４０,０００ないし８０,０００の重量平均分子量である。ポリマー(Ｂ)の置換度（アンヒドログルコース部１００当りのビニル基の数）を約１から約１５の範囲で得る。
【００３８】
（Ｂ）の百分率が下がり（Ａ）の百分率が増すと、疎水性（ならびに疎水性試剤や疎水性の環境との適合性）は増大し膨潤率は低下する（この際（Ｂ）の百分率が８０％から６０％に低下し（Ａ）の百分率が２０％から４０％に増えると、膨潤率の減少は最大となる）。（Ｂ)の百分率が増し（Ａ）の百分率が下がると、親水性ならびに親水性物質や親水性環境との適合性が増大する。（Ａ）の百分率の増加は、水性ゲル形成システムから生成する水性ゲルの物理的特性を改善した。（Ａ）の分子量の増加は、疎水性と物理的特性を増加し、（Ａ）または（Ｂ）の百分率が高い場合に膨潤率を高め、また生成した水性ゲルの生分解時間を延長する。（Ｂ）の分子量の増加は、疎水性を低下し、膨潤率を低下し、物理的特性を増大し、また（Ｂ）がデキストラン誘導体である場合に生成した水性ゲルの、デキストラン加水分解酵素による分解時間を延長する。親水性ポリマーの置換度が増加すると親水性および膨潤率（より高い重量百分率のデキストラン誘導体の構成物では）は減少し、物理的特性を増大し、そして生成した水性ゲル内での分解時間を延長する。
【００３９】
水性ゲル形成システムのフリーラジカル的重合により生成した水性ゲルの具体例について述べる。ここで生成した水性ゲルは３次元の橋かけポリマー・ネットワーク構造をとっている。フリーラジカル的重合は、好ましくは光重合であり、以下のように行なう。水性ゲル形成システムを溶解することにより、すなわち、上で特定した範囲内で選んだ量の両成分（Ａ）と（Ｂ）を溶解し、光反応開始剤、例えばポリマー（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づく重量で１ないし５％の開始剤を加え、その結果できた混合物を厚さ０.５から２mmのフィルムとなし、次いで例えば低強度のポータブルな長波長紫外線ランプ（ＬＷＵＶランプ）を使って、粘着性のない水性ゲルが得られるまで、室温にてそのフィルムに紫外線照射を行なう。光重合は酸素の存在下であっても１０分から３時間の範囲内に完結する。ポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸出発物質から得られたマクロマー（Ａ）、およびデキストラン＝ジアクリラートであるポリマー（Ｂ）の水性ゲル形成システムについては、ＤＭＳＯ中（Ａ）と（Ｂ）の合計濃度が３０ないし５０％ｗ/ｖで均質溶液となるように、先述の範囲内の百分率となる量で（Ａ）と（Ｂ）をＤＭＳＯに溶解し、次いで光反応開始剤、例えば２,２−ジメトキシ＝２−フェニル＝アセトフェノンを、例えば１ないし５％ｗ/ｗ（（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づく）の量を加え、次ぎにその混合物を疎水性プレート上に移してそこに膜を作り、次いで１ないし３時間ＵＶ照射を行うことにより、水性ゲルを作ることができる。なお、水性ゲルの色は、ポリマー（Ａ）化合物が取り込まれるにしたがって光学的に透明な状態から淡黄色の透明な状態に変わり、黄色の強さはポリマー（Ａ）の取り込みが増えるにしたがって増加する。ポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸出発物質から得られたマクロマー（Ａ）およびｄｅｘ−ＡＩであるポリマー（Ｂ）の水性ゲル形成システムについては、両成分を３０ないし５０％（ｗ/ｖ）の濃度となるように、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解し、次いで、ポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸出発物質から得られたマクロマー（Ａ）およびデキストラン＝ジアクリラートであるポリマー（Ｂ）を含む水性ゲル形成システムについて記述したように処理する。ＵＶ橋かけ反応時間が比較的短い、例えば０.５から１時間であると、高い膨潤率となることが分っている。できた水性ゲルは、未反応（橋かけをしていない）成分および溶媒を除去するため、抽出にかけることが好ましく、次いで水性ゲルを極めて好ましくは触ってもべとつかないほどに乾燥することが好ましい。一般にこのような抽出は、生成した水性ゲルの膨潤比を高める。
【００４０】
分析によると、ここで生成した水性ゲルは橋かけポリマー・ネットワーク・システム構造を含有する。
【００４１】
こうして生成した水性ゲルは水性ゲル形成システムの成分のどちらか、または両方と反応する生理活性物質を化学的に取り込むことができる。このことは水性ゲル形成システムの成分の一方または両方と生理活性物質とを反応させることにより達成できる。
【００４２】
水性ゲル形成システムの成分と反応しない生理活性物質は、水性ゲル内に物理的に閉じ込め、あるいは水性ゲル内に物理的に包み込めることができる。すなわち、それらを反応混合物に含ませておいて光橋かけ反応に付すと、光橋かけ反応が生理活性物質をそこに閉じ込めたり包み込んだ水性ゲルが生成する。
【００４３】
本発明のＰＤＬＬＡアクリラート／ｄｅｘ−ＡＩ水性ゲルの幅広い膨潤行動がｐＨ緩衝液（ｐＨ３から１０）にわたってみられる。一般に、すべての水性ゲルについて二相の膨潤パターン、すなわち初期での早い膨潤相と第二のゆるやかな膨潤相を認めた。
【００４４】
疎水性／親水性、物理的特性、膨潤率および生分解性特性を変えるために上述のパラメータを変えることによって、水性ゲル形成システムは、薬物の制御放出デバイス用、傷保護用、皮膚代替用、遺伝子治療におけるビールス送出用、外科用体内埋植物の被覆用（例えば人工すい臓の被覆用）、細胞の付着と増殖を助けるための組織培養プレートの被覆用の各水性ゲルを作るように仕立てることができる。上述のように、種々のパラメータは、膨潤比を増加するために変えることができる。比較的高い膨潤比は、より早い薬物放出をもたらし、コンタクトレンズや傷の清浄有用物にとって重要な高親水性と関係し、衛生用途品にはより良い吸収性をもたらす。本発明の水性ゲルは、例えば低分子量の薬物、水溶性巨大分子やタンパク質の制御放出にとって有用であり、また組織工学の基礎としても有用である。
【００４５】
次ぎに、別の例について述べる。ここでは例えば２００ないし１,０００の範囲にある重量平均分子量の薬物を、水性ゲル形成システム中の（Ａ）と（Ｂ）成分のフリーラジカル重合により形成された３次元ネットワークに閉じ込める。実施例IIIで用いたモデル薬物はインドメタシンであるが、経口投与に伴う胃腸への強い副作用があるので、放出システムがそれには重要である。インドメタシンは、慢性関節リウマチ、強直性脊椎炎、骨関節炎、急性肩甲痛、急性通風性関節炎の処置に広く使われてきた非ステロイド性抗炎症薬である。この範疇に入る他の薬物には、例えばフルビプロフェン、プロキシフィリン、レバミゾール、プレドニソロンがある。これらは制御放出の薬物投与に良い手段を提供する。
【００４６】
次ぎに、代わりの例について述べる。例えば１,０００ないし１０,０００の範囲にある重量平均分子量の水溶性巨大分子を、水性ゲル形成システムの（Ａ）と（Ｂ）成分のフリーラジカル重合により形成された３次元ネットワークに閉じ込める。実施例Ｖで用いたモデル巨大分子はポリペプチドのインスリンである。他の巨大分子には、例えばトリプシン−ダリクレイン阻害薬がある。これらは水溶性薬物の制御放出投与のために良い手段を提供する。
【００４７】
次ぎに、代わりの例について述べる。例えば１０,０００ないし１００,０００の範囲にある重量平均分子量の合成または天然ポリマーを、水性ゲル形成システムの（Ａ）と（Ｂ）成分のフリーラジカル重合により形成された３次元ネットワークに閉じ込める場合である。合成または天然ポリマーには、例えばタンパク質、ペプチド、ポリサッカリド、ポリムコサッカリドがある。代わりのタンパク質とは、例えばリゾチーム、インターロイキン−１、塩基性線維芽細胞成長因子である。実施例IＶで用いたモデルタンパク質はウシ血清アルブミンである。この代替物は、合成または天然のポリマー薬物の制御放出投与のために良い手段を提供する。
【００４８】
上述の３つの代替について、捕捉成分を容易に取りこませるには、（Ａ）と（Ｂ）合計の溶液中濃度を３０ないし５０％（ｗ/ｖ）となるように、成分（Ａ）と（Ｂ）の溶液を作り、光反応開始剤を加え、次いで捕捉される物質の例えば０.５ないし３％ｗ/ｗ（（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づく）を加え、次ぎにフリーラジカル重合を起こさせる。溶媒は（Ａ）と（Ｂ）および捕捉される物質を溶解するものである。例えばＤＭＦを使用する。（Ａ）と（Ｂ）を溶解する他の溶媒には、例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）が含まれる。そして溶媒の選択は、（Ａ）と（Ｂ）を溶解する溶媒の中から、捕捉すべき物質も溶かす溶媒を得るよう行なう。
【００４９】
捕捉された物質を含む水性ゲルの投与は、例えば、方法が水性ゲルの用途に矛盾しないなら、その物質に用いられる投与方法で、また（方法がその物質に相応しければ）好ましくは経口投与である。制御放出が水性ゲルに影響を受けていることを考慮し、物質と関連付けた投与量とするのが相応しい。
【００５０】
本発明の具体例をここに記載する。試験結果は上に引用した米国仮出願 60/128,803 に説明されている。その補遺Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを含め米国仮出願 60/128,803の全開示は出典明示により本明細書の一部とする。
【００５１】
本発明を以下の実施例により説明する。
実施例Ｉ
重量平均分子量８００のポリ−Ｄ,Ｌ−乳酸（ＰＤＬＬＡ）５ｇを窒素気流下３つ口丸底フラスコにてテトラヒドロフラン（濃度８％（ｗ/ｗ））に溶解し、その溶液を氷浴にて０℃まで冷却した。次ぎに１,３−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）１.４ｇおよび１-ヒドロキシベンゾトリアゾール（ＨＯＢＴ）０.９ｇ（ＤＣＣとＰＤＬＬＡとのモル比は１：１、ＨＯＢＴとＰＤＬＬＡとのモル比は１：１）を加え、連続攪拌しながら０.５時間反応を行なった。次ぎに混合物を室温に戻し、そこで２−アミノエタノール０.４５ml（２−アミノエタノールとＰＤＬＬＡとのモル比は１.１：１）をフラスコに滴下して加え、次いで０.５時間攪拌を続けた。析出した副生成物のシクロヘキシルウレア塩を濾別した。濾液を大過剰の乾燥ヘキサン中に注ぐことによりジオール生成物を得た。生成物は更にテトラヒドロフランとヘキサンをそれぞれ用いて溶解と再析出を数回行うことにより精製した。最後にジオールは１日室温で真空下に乾燥した。端末基−ＣＯＯＨの−ＯＨ基への変換は１００％、収率は９５％より高かった。
【００５２】
ジオール４ｇをフラスコ中、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し濃度８％（ｇ/ml、ｗ/ｖ）とした。フラスコに窒素を流し、氷浴にて冷却した。次ぎにトリエチルアミン３mlを加えた。５分後アクリロイル＝クロリド１.８mlを含むＴＨＦ溶液（濃度３０％（ｖ/ｖ））をフラスコに滴下して加えた。トリエチルアミンとジオールとのモル比は４：１、アクリロイル＝クロリドとジオールとのモル比は４：１であった。混合物は氷浴上３時間攪拌し、次いで１８時間室温にて反応させた。副生成物のジエタノールアミン塩酸塩はガラスフィルターを使って除去した。ジアクリラート生成物は１０倍のヘキサンを使って析出させた。生成物は更にＴＨＦとヘキサンをそれぞれ用いて溶解と再析出を数回行なって精製した。生成物を１日真空下に室温で乾燥した。これは、マクロマー（Ａ）に使うための、ポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸から得られるジオールのアクリロイル誘導体を構成する。収率は約９０％であった。
【００５３】
重量平均分子量７０,０００のデキストラン２ｇを、窒素ガスの連続気流下に保たれたフラスコ中、ＤＭＦ８０ml中ＬｉＣｌ３gmを含むＬｉＣｌ／ＤＭＦ（４％ｗ/ｖ）溶媒混合物に加えた。フラスコを油浴に浸け、油浴の温度を２時間で室温から１２０℃に上げた。できた混合物は均一の黄金色溶液となった。溶液を室温に冷却し、ピリジン２ml（デキストランのアンヒドログルコース残基部に対するピリジンのモル比は２：１）を加えた。５分後アクリロイル＝クロリド２ml（デキストランのアンヒドログルコース残基部に対するアクリロイル＝クロリドのモル比は２：１）のＤＭＦ溶液（濃度２０％（ｖ/ｖ））を攪拌しながら徐々にフラスコに加えた。反応を３時間室温で行なった。過剰の冷エタノール中に析出させデキストラン＝アクリラートを得た。生成物を濾過、冷エタノールで数回洗浄し、２日間真空下で４０℃にて乾燥した。生成物は親水性ポリマー（Ｂ）を構成した。生成物は約３.７０の置換度（アンヒドログルコース部１００当りのビニル基）であることが分った。
【００５４】
マクロマー（Ａ）およびポリマー（Ｂ）をＤＭＳＯに溶解した。（Ｂ）／（Ａ）の重量比９０：１０、８０：２０、７０：３０、６０：４０、５０：５０の溶液を、最終濃度が３０％ｗ/ｖの均一溶液となるように、ＤＭＳＯに（Ａ）と（Ｂ）を溶解して作った。各溶液に２,２−ジメトキシ＝２−フェニル＝アセトフェノンを５％ｗ/ｗ（（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づく）加えた。各混合物を疎水性ＰＴＦＥプレート上に移し、粘着性のないディスク状（直径１０mm、厚さ１mm）の水性ゲルが得られるまで、約３時間室温にて低強度のポータブル長波長紫外線ランプを照射した。水性ゲルを脱イオン水およびエタノールにてそれぞれ４８時間抽出して未反応デキストラン＝ジアクリラート、未反応ポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸誘導ジアクリラートおよびＤＭＳＯ溶媒を除去した。水性ゲルは次いで４８時間５０℃真空下に乾燥した。分析によって橋かけポリマー・ネットワークの生成がわかった。
【００５５】
実施例II
実施例Ｉと同様にしてマクロマー（Ａ）を構築するためのポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸ジアクリラートを得た。
アリル＝イソシアナト誘導デキストランは以下のようにして調製した。
【００５６】
一連の実験で、重量平均分子量４３,０００のデキストラン５ｇをジブチル錫＝ジラウラート触媒の存在下、アリル＝イソシアナートと反応させた。各実験では、室温にて連続の窒素雰囲気下に３つ口丸底フラスコ中、乾燥デキストランを無水ＤＭＳＯに溶解した。ジブチル錫＝ジラウラート（ＤＢＴＤＬ）触媒を室温にて溶液に注入し、次いでアリル＝イソシアナートを滴下して加えた。各々、反応混合物を予定した時間、予定した温度にて攪拌した。様々な反応時間での試料をフラスコからピペットで直接吸い採った。できたポリマーの試料を過剰の冷イソプロパノール中析出させ、ＤＭＳＯとイソプロパノールをそれぞれ用いて溶解と再析出により更に精製した。生成物のｄｅｘ-ＡＩは２日間減圧下室温にて乾燥し、水性ゲルの形成に使われるまで冷暗所（２℃）に保存した。
【００５７】
多様な実験におけるＤＢＴＢＬおよびイソシアナートの量、反応温度、反応時間および得られた置換度（ＤＳ）（アンヒドログルコース部１００当りのアリル＝イソシアナートの数）を下の表１に挙げた。ここで反応物モル比とは、グルコース中アンヒドログルコース部に対するＤＢＴＤＬのモルおよび同アリル＝イソシアナートのモルを意味する。
【００５８】
【表１】

【００５９】
ポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸から誘導したジアクリラート（ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマー）および表１のサンプルＤｅｘ‐ＡＩ‐３、８時間、の場合と同様にして作ったｄｅｘ−ＡＩを用いて、水性ゲルを作った。Ｄｅｘ−ＡＩ対ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーの重量比９０：１０、８０：２０、７０：３０、６０：４０、５０：５０、４０：６０、３０：７０、２０：８０、１０：９０は、本発明の範囲である。各々、ｄｅｘ−ＡＩおよびＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーをＤＭＦに溶解して濃度５０％（ｗ/ｖ）溶液を得た。各々、２,２−ジメトキシ＝２−フェニル＝アセトフェノン開始剤５％（ｗ/ｗ、ｄｅｘ−ＡＩおよびＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーの合計重量に基づく）を溶液に加えた。どの場合も、できた均一溶液を疎水性ＰＴＦＥプレート上に移し、実施例Ｉに記載したように、ポータブル長波長紫外線ランプの下に室温で、機能化したポリマーを光橋かけ反応させることによってディスク状水性ゲルを得た。最後に、水性ゲルを真空オーブン中４８時間５０℃で真空下に乾燥した。ニコレ・マグナ ５６０ ＦＴ−ＩＲスペクトロフォトメータを用いて行なったＦＴ−ＩＲ解析は、各々の場合、橋かけポリマー・ネットワークを示した。
【００６０】
実施例III
ここでは水性ゲル形成システムより作られた水性ゲルからの低分子量薬物の放出プロフィルを検討するため、モデル薬物としてインドメタシンを使用した。インドメタシンは経口投与に伴い強い胃腸への副作用をもっており、薬物放出システムが重要なので、インドメタシンを特に選択した。
【００６１】
この実施例では、本発明（（Ａ）と（Ｂ）の組成比範囲にわたるマクロマー（Ａ）およびポリマー（Ｂ）の組み合わせ）に従い、インドメタシンは水性ゲル中、ならびにマクロマー（Ａ）またはポリマー（Ｂ）のみを持つ水性ゲル中に捕捉し、ｐＨ７.４のリン酸緩衝液中での放出を検討した。
【００６２】
システム１シリーズ実験と名づける一連の実験で、マクロマー（Ａ）は重量平均分子量８００のＰＤＬＬＡ（ポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸）から得られたＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーであり、ポリマー（Ｂ）はデキストラン出発物質が重量平均分子量４３,０００で、５.０３の置換度をもつｄｅｘ−ＡＩであった。
【００６３】
システム２シリーズ実験と名づける一連の実験で、マクロマー（Ａ）は重量平均分子量８００のＰＤＬＬＡから得られたＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーであり、ポリマー（Ｂ）はデキストラン出発物質が重量平均分子量７０,０００で、６.７７の置換度をもつｄｅｘ−ＡＩであった。
【００６４】
システム３シリーズ実験と名づける一連の実験で、マクロマー（Ａ）は重量平均分子量７,０００のＰＤＬＬＡから得られたＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーであり、ポリマー（Ｂ）はデキストラン出発物質が重量平均分子量７０,０００で、６.７７の置換度をもつｄｅｘ−ＡＩであった。
【００６５】
システム１シリーズの実験およびシステム２シリーズの実験用ＰＤＬＬＡジアクリラートは、実施例ＩのＰＤＬＬＡジアクリラートと同様にして作った。システム３シリーズの実験用のＰＤＬＬＡジアクリラートについてここで述べる。システム３シリーズの実験用のＰＤＬＬＡジアクリラートは実施例ＩのＰＤＬＬＡジアクリラートと同様にして作った。ただし、ジオールの調製において、ＰＤＬＬＡの重量平均分子量は７,０００、ＤＣＣ／ＰＤＬＬＡのモル比は１０：１、ＨＯＢＴ／ＰＤＬＬＡのモル比は１０：１、２−アミノエタノール／ＰＤＬＬＡのモル比は１０：１であり、０℃での反応時間は２時間および室温での反応時間は４時間であり、またジオールからジアクリラートの調製において、トリエチールアミン／ＰＤＬＬＡジオールのモル比は１０：１、アクリロイル＝クロリド／ＰＤＬＬＡジオールのモル比は１０：１であり、０℃での反応時間は２時間および室温での反応時間は４８時間であった。
【００６６】
システム１シリーズの実験用のｄｅｘ‐ＡＩは、実施例IIの表１のＤｅｘ‐ＡＩ‐３、８時間と同様にして作った。システム２シリーズ実験およびシステム３シリーズ実験のｄｅｘ‐ＡＩを同様に行ない、各々、重量平均分子量７０,０００のデキストラン出発物質を使用した以外は、システム１シリーズ実験用のＤｅｘ‐ＡＩ‐３、８時間の場合と同様にして製造した。
【００６７】
システム１シリーズの実験には、水性ゲルはｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラートの重量比１００／０、８０／２０、５０／５０、２０／８０、０／１００を用いて作った。システム２シリーズの実験に、水性ゲルはｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラートの重量比１００／０、８０／２０、５０／５０、２０／８０を用いて作った。システムシリーズの実験には、水性ゲルはｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラートの重量比８０／２０、５０／５０、２０／８０、０／１００を用いて作った。
【００６８】
このように、出発物質のＰＤＬＬＡおよびデキストランの分子量と同じく疎水性と親水性成分の％も多様に変えた。
【００６９】
ＤＭＦ中の二つの合計濃度が５０％ｗ／ｖとなるようＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩをＤＭＦに溶解することにより、水性ゲルを作った。次いで２,２−ジメトキシ＝２−フェニル＝アセトフェノンを光開始剤として加えた（５％ｗ／ｗ、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩの合計重量に基づく）。次いで光橋かけ反応の前に直接インドメタシン２.５％（ｗ／ｗ、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩの合計重量に基づく）を加えた。できた組成物をＰＴＦＥプレートに移し、長波長の紫外線光に照射して直径８mm、厚さ１mmの水性ゲルディスクを作り、水性ゲルは室温にて数日間真空下に乾燥した。
【００７０】
各水性ゲルからのインドメタシンの放出を以下の方法により測定した。実験は３７℃で行った。各水性ゲルを量り採り、放出媒体としてリン酸緩衝液（ｐＨ７.４、０.１Ｍ）１５mlを入れたガラス容器に浸した。１,０００時間にわたる時間間隔で、試料から２mlを採り新鮮な緩衝液に置きかえた。試料中のインドメタシン濃度はパーキン・エルマー・ラムダ２ＵＶ／ＶＩＳスペクトロメーターにてλ＝３２０での媒体の吸光率を検知することにより測定し、時間に対する累積放出を適当な計算により求めた。累積放出を百分率として記録したが、ここで計算のための分子は採取時間までに放出されたインドメタシンの累積量であり、分母は放出されたインドメタシンの最大量であった。結果は以下のとおりであった。
【００７１】
すべての水性ゲルについて、インドメタシン放出は二相、すなわち初期の早い放出相とそれに続く遅い放出相であった。
【００７２】
Ｄｅｘ‐ＡＩ成分が１００％である水性ゲルからのインドメタシンの放出は、３ないし４日間継続し、１２０時間前に終了した。デキストラン出発物質の分子量はインドメタシンの放出活動に大きな影響を及ぼさないようであった。
【００７３】
ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーが１００％である水性ゲルからのインドメタシンの放出は、分子量８００のＰＤＬＬＡから作られたマクロマーについては約７５０時間、分子量７,０００のＰＤＬＬＡから作られたマクロマーについては１,０００時間となり、ＰＤＬＬＡの分子量の増加は放出率の低下をもたらした。
【００７４】
ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩの両成分から調製された水性ゲルについて述べる。ＰＤＬＬＡアクリラート・マクロマー成分の重量百分率の増加にともない放出率は低下した。ｄｅｘ‐ＡＩ優位の水性ゲル、例えば８０％ｄｅｘ‐ＡＩ／２０％ＰＤＬＬＡジアクリラートの場合、デキストランの分子量はインドメタシン放出率に大きな影響を及ぼさなかった。しかし、２０％ｄｅｘ‐ＡＩ／８０％ＰＤＬＬＡアクリラートについて、システム２の組成よりもシステム３の組成（比較的大きな分子量のＰＤＬＬＡ）の方が放出が遅いことで示されるように、ＰＤＬＬＡの分子量は、ＰＤＬＬＡアクリラートが優位な水性ゲル（例えば２０％ｄｅｘ‐ＡＩ／８０％ＰＤＬＬＡアクリラート）において重要な要素であった。
【００７５】
例え少量のＰＤＬＬＡアクリラートでも膨潤比を下げ、機械的強度を高めることが分った。
【００７６】
実施例IV
水性ゲル形成システムで作られる水性ゲルからのタンパク質放出プロフィルを検討するため、モデルタンパク質としてウシ血清アルブミンを使用した。ウシ血清アルブミンはよく性質が分ったタンパク質であり、サイズが大きく（重量平均分子量は６９,０００）、分析が容易、安価、かつ一般的に入手できるため、ウシ血清アルブミンを特に選択した。
【００７７】
この実施例では、本発明（（Ａ）と（Ｂ）の組成比範囲にわたるマクロマー（Ａ）およびポリマー（Ｂ）の組み合わせ）に従い、シグマ・ケミカル社製の蛍光性イソシアナート標識ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）を水性ゲルに捕捉、またマクロマー（Ａ）あるいはポリマー（Ｂ）のみを持つ水性ゲルに捕捉し、ｐＨ７.４のリン酸緩衝液中の放出を検討した。
【００７８】
使用した疎水性マクロマーは、重量平均分子量７４０のポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸（ベーリンガー・インゲルハイム社から供給）から出発して実施例ＩおよびIIと同様にして作られたポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸ジアクリラート（ＰＤＬＬＡジアクリラート）であった。
【００７９】
使用した親水性ポリマーは、重量平均分子量４３,０００のポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸（シグマ・ケミカル社から購入）から出発して実施例IIと同様にして作られたｄｅｘ‐ＡＩであり、置換度６（アンヒドログルコース部１００当りのアリル＝イソシアナート基の数）であった。
【００８０】
水性ゲルは、ＤＭＦ中の二つの合計濃度が５０％ｗ／ｖとなるように、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩをＤＭＦに溶解することによりつくった。次いで２,２−ジメトキシ＝２−フェニル＝アセトフェノンを光開始剤として加えた（２.５％ｗ／ｗ、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩの合計重量に基づく）。次いで光橋かけ反応の前に直接ＢＳＡを２.５％（ｗ／ｗ、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩの合計重量に基づく）を加えた。できた組成物をＰＴＦＥプレート上に移し、長波長紫外線光（８ワット、３６５nm）に３時間照射して直径８mm、厚さ１mmの水性ゲルディスクを作り、中にＢＳＡを捕捉した水性ゲルを恒量に達するまで室温にて数日間真空下に乾燥した。Ｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡの重量比が１００／０、８０／２０、５０／５０、２０／８０および０／１００である水性ゲルを作った。
【００８１】
ＢＳＡの放出を以下の方法により測定した。各々の場合、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）（０.１Ｍ、ｐＨ７.４）１５mlを入れた２０mlのネジ蓋つきガラス試験管に水性ゲル約３５mgを入れた。試験管は３７℃のインキュベーターに入れた。６０日にわたり予定した間隔で液体試料２mlを採り、これをＰＢＳと置きかえた。採取した各試料中のＢＳＡ濃度はパーキン・エルマー・ラムダ２ＵＶ／ＶＩＳスペクトロメーター（ノルウォーク社、コネチカット州）を用いて４９０nmにて測定した。すべての放出検討は３回行なった。
【００８２】
すべての放出プロフィルは、初めの２日間は初期の爆発的放出とこれに続く維持的放出が特徴的であった。１００％Ｄｅｘ‐ＡＩ水性ゲルからＢＳＡの合計放出量は５８日後に６２％に達し、この合計量の３０％が初めの２日間のインキュベーション中に放出された。１００％ＰＤＬＬＡジアクリラート水性ゲルは初めの２日間のインキュベーション中に１３％の爆発効果をもつ放出プロフィルを示し、すべてのＢＳＡはインキュベーションのほぼ４８日までに放出された。Ｄｅｘ‐ＡＩとＰＤＬＬＡの両者から得た水性ゲルでは、初期の爆発的放出は１００％ｄｅｘ‐ＡＩ水性ゲルに比べてかなり減少した。例えば、初めの２日間のインキュベーション中に８０／２０のｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡからＢＳＡの放出はわずか１０％、５０／５０からは１６％、２０／８０のｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラートからは１５％であった。Ｄｅｘ‐ＡＩおよびＰＤＬＬＡ両者から得た水性ゲルは６０日の最後までにはＢＳＡのすべてを放出しなかった。６０日の検討期間に放出されたＢＳＡの合計量は、ｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラートが８０／２０で４９％、５０／５０で６４％、および２０／８０で９８％であった。一般に、ｄｅｘ‐ＡＩプラスＰＤＬＬＡジアクリラートのＰＤＬＬＡジアクリラート組成の百分率が増えるに従ってｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラート水性ゲルからのＢＳＡの放出率は高まった。
【００８３】
Ｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラート水性ゲルからのＢＳＡの放出は拡散と分解の両方による制御を受けた。初期の爆発相の間、ｄｅｘ‐ＡＩの疎水性が微細多孔性構造生成の主たる理由であって、微細多孔性構造が拡散制御放出の原因であった。ＰＤＬＬＡジアクリラートの加水分解的分解が進行するので、その後のＢＳＡ放出は分解による制御であった。
【００８４】
データによると、疎水性で加水分解的分解可能なＰＤＬＬＡジアクリラートと親水性で非加水分解的分解可能なｄｅｘ‐ＡＩの組み合わせは、１００％ｄｅｘ‐ＡＩ水性ゲルから得られた結果に比べると初期の爆発効果を低下させ、そして１００％ＰＤＬＬＡジアクリラート水性ゲルからの結果に比べるとＢＳＡの放出継続時間を延ばす。
【００８５】
実施例Ｖ
ここで水性ゲル形成システムから作られた水性ゲルからの放出プロフィルを検討するため、モデル水溶性巨大分子としてポリペプチドのインスリンを使用した。
【００８６】
この実施例において、本発明（（Ａ）と（Ｂ）の組成比範囲でのマクロマー（Ａ）およびポリマー（Ｂ）の組み合わせ）に従い、蛍光性イソシアナート標識インスリン（重量平均分子量６,０００）、すなわちシグマ・ケミカル社から購入したＦＩＴＣ−インスリンを、水性ゲル、またマクロマー（Ａ）またはポリマー（Ｂ）のみを持つ水性ゲルに捕捉し、ｐＨ７.４のリン酸緩衝液中での放出を検討した。
【００８７】
使用した疎水性マクロマーは、重量平均分子量７４０のポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸（ベーリンガー・インゲルハイム社から供給）から出発して、実施例ＩおよびIIと同様にして作られたポリ−Ｄ,Ｌ‐乳酸ジアクリラート（ＰＤＬＬＡジアクリラート）であった。
【００８８】
使用した親水性ポリマーは、重量平均分子量４３,０００のデキストラン（シグマ・ケミカル社から購入）から出発して実施例IIと同様にして作られたｄｅｘ‐ＡＩであり、また置換度６（アンヒドログルコース部１００当りのアリル＝イソシアナート基の数）であった。
【００８９】
水性ゲルは、ＤＭＦ中の二つの合計濃度が５０％（ｗ／ｖ）となるよう、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩをＤＭＦに溶解することにより作った。次いで２,２−ジメトキシ＝２−フェニル＝アセトフェノンを光開始剤として加えた（２.５％ｗ／ｗ、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩの合計重量に基づく）。次いで標識インスリン２.５％（ｗ／ｗ、ＰＤＬＬＡジアクリラート・マクロマーおよびｄｅｘ‐ＡＩの合計重量に基づく）を溶液に加えた。できた溶液をＰＴＦＥプレート上に移し、室温で３時間ポータブルの長波長紫外線ランプ（８ワット、３６５nm）の下でｄｅｘ‐ＡＩおよびＰＤＬＬＡジアクリラートを橋かけ反応させることにより、ディスク状水性ゲルを得た。残留溶媒を除去すべく、標識インスリンを取り込んだ水性ゲルを室温にて数日間真空下で乾燥した。直径８mm、厚さ１mmの水性ゲルディスクを得た。Ｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡの重量比１００／０、８０／２０、５０／５０、２０／８０、０／１００の水性ゲルを作った。
【００９０】
インスリンの放出は以下の方法により測定した。各々の場合、リン酸緩衝液（ＰＢＳ、０.１Ｍ、ｐＨ７.４）１５mlの入った２０mlのネジ蓋つきガラス試験管に、約３５mgの標識インスリンを取り込んだ水性ゲルを３７℃で入れた。７週間にわたりそこに浸けた。予定した間隔で試験緩衝液２mlを除き、同量の新鮮な緩衝液と置きかえた。採取した各試料中のインスリン濃度をパーキン・エルマー・ラムダ２ＵＶ／ＶＩＳスペクトロメーター（ノルウォーク社、コネチカット州）を用いて４９０nmにて測定した。３試料の平均放出を報告した（すなわち、試験は３回行ない、結果の平均値を算出した）。
【００９１】
結果は以下のとおりである。１００％ｄｅｘ‐ＡＩ水性ゲルから初期の爆発的放出は最小であった。しかしながら、ＰＤＬＬＡジアクリラートの百分率が上がるにつれ、初期の爆発、放出程度、および放出率は増加した。１００％ＰＤＬＬＡジアクリラート水性ゲルは最大の初期爆発効果、最高の放出程度、最高の放出率を示した。例えば、７週間インキュベーション後、１００％ｄｅｘ‐ＡＩ水性ゲルからわずか１４％捕捉インスリンが放出されたに過ぎない。ＰＤＬＬＡジアクリラート成分が増加するに従い、放出程度は増加した。すなわち、８０／２０のｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラートでは３２％、５０／５０では６０％、２０／８０では７２％であった。そして１００％ＰＤＬＬＡジアクリラート水性ゲルはおよそ４４日目までにインスリン１００％を放出した。放出率はインキュベーション期間の初めが最大であった。
【００９２】
図１ａ、１ｂ、１ｃに、１００／０、８０／２０、５０／５０、２０／８０、および０／１００重量比のｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラート水性ゲルに取り込まれたインドメタシンについての結果、１００／０、８０／２０、５０／５０、２０／８０、および０／１００重量比の同水性ゲルに取り込まれたインスリンの結果、ならびに１００／０、５０／５０、８０／２０、２０／８０、および０／１００重量比の同水性ゲルに取り込まれたＢＳＡについての結果を、それぞれ示す。図１ａに示されるように、小さな分子のインドメタシンは４０日以内にすべての水性ゲルから完全に放出され、またＰＤＬＬＡジアクリラート成分の百分率が上がるに従い放出率が減少した。図１ｂおよび１ｃに示されるように、大きい分子のインスリンおよびＢＳＡの放出率は、ＰＤＬＬＡジアクリラート成分の百分率が上がるに従い増加し、その大きい分子は、１００／０や８０／２０のようなｄｅｘ‐ＡＩ成分の高い水性ゲルから実験期間内で完全には放出されなかった。ＢＳＡに代表されるタンパク質の如き大きい分子およびインスリンに代表される比較的小さい水溶性巨大分子の放出プロフィルに及ぼすｄｅｘ‐ＡＩ／ＰＤＬＬＡジアクリラート組成比の影響は異なっている。一般に、ＢＳＡの初期爆発的放出は、ＰＤＬＬＡジアクリラート成分の百分率が高くなるに従い減少し、その後インキュベーション時間が増すに従い放出は継続されるが、放出率と程度はＰＤＬＬＡジアクリラートの百分率が高まるにつれ増加した。他方、インスリンの放出は、ＰＤＬＬＡジアクリラート成分の百分率が上がるに従い（初期を含め）全期間中増加する。すべての場合、水性ゲルネットワークは、取り込んだ薬物の制御放出を提供する。
（改変）
上記実施例について多くの改変が当業者に明白である。したがって、本発明は特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１aはインドメタシン（ＩＤＭ）の累積放出率対時間のグラフである。図１bはインスリンの累積放出率対時間のグラフである。図１cはウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の累積放出率対時間のグラフである。

Claims (13)

1. （ｉ）脂肪族ポリエステルの両端末に不飽和基を挿入することによって得られる疎水性マクロマーおよび（ｉｉ）デキストランのグルコース単位中の１以上の水酸基を不飽和基挿入化合物と反応させて得られる親水性ポリマーを含み、フリーラジカル重合により１相の橋かけポリマーネットワーク構造に変換されるものである、水性ゲル形成システム。
2. ０.０１−９９.９９重量％の（Ａ）脂肪族ポリエステルの両端末に不飽和基を挿入することによって得られる疎水性マクロマー、および９９.９９−０.０１重量％の（Ｂ）水酸基を含有するポリサッカリドを不飽和基挿入化合物と反応させることにより得られる親水性ポリマーを含み、ここで(Ａ)と(Ｂ)の％の合計は１００％である、水性ゲル形成システム。
3. 疎水性マクロマーが、脂肪族ポリエステルの端末カルボン酸の水酸基をアミノエタノール基に変換することにより得られるジオールの水酸基を、不飽和基挿入化合物と反応せしめてつくられる、請求項２の水性ゲル形成システム。
4. ポリサッカリドがデキストランであって、デキストランのグルコース単位中の１以上の水酸基が不飽和基挿入化合物と反応せしめられている、請求項２の水性ゲル形成システム。
5. 脂肪族ポリエステルが、ポリ−Ｄ,Ｌ−乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（ε-カプロラクトン）、ポリ(グリコリド-コ-ラクチド）、ポリ（ラクチド-ε-カプロラクトン)、ポリカプロラクトン＝ジオールおよびポリカプロラクトン＝トリオールからなる群から選択される、請求項１または２の水性ゲル形成システム。
6. 請求項１−５のいずれかに記載の水性ゲル形成システムをフリーラジカル重合して形成される３次元の１相の橋かけポリマー・ネットワーク構造を有する、水性ゲル。
7. ３次元の１相の橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された平均分子量２００−１,０００の薬物を有する、請求項６の水性ゲル。
8. ３次元の１相の橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された薬物がインドメサシンである、請求項７の水性ゲル。
9. ３次元の１相の橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された平均分子量１,０００−１０,０００の水溶性マクロ分子を有する、請求項６の水性ゲル。
10. 水溶性マクロ分子がポリペプチドである、請求項９の水性ゲル。
11. ポリペプチドがインスリンである、請求項１０の水性ゲル。
12. ３次元の１相の橋かけポリマー・ネットワーク構造中に捕捉された平均分子量１０,０００−１００,０００の合成または天然のポリマーを有する、請求項６の水性ゲル。
13. 合成または天然のポリマーがタンパク質である、請求項１２の水性ゲル。

Images