JP4727812B2 - 重合開始剤基を担持する架橋可能なマクロマー - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願との関係）
本出願は、米国特許仮出願第６０／０７８，６０７号（１９９８年３月１９日出願）の継続出願である米国特許出願第０９／１２１，２４８号（１９９８年７月２３日出願）の継続出願であり、その開示のすべてを参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
（技術分野）
本発明はマクロマーを重合させることによるマトリックスの製造に関する。他の態様においては、本発明は細胞の固定化、組織の接着、薬物送達の制御などの目的で、そのようなマトリックスを使用することに関する。
（発明の背景）
マトリックスは水不溶性であることを特徴とするポリマーの網状構造である。ポリマーマトリックスの一つのタイプとしてヒドロゲルがあり、これは含水ポリマーの網状構造と定義することができる。ヒドロゲル製造のために用いられるポリマーは、種々のモノマー、たとえば、メタクリレートおよびアクリレートモノマー、アクリルアミド（メタクリルアミド）モノマー、およびＮ−ビニル−２−ピロリドンから作ることができる。 ゲルを形成するためには、通常この種のモノマーを架橋させるが、その際に用いる架橋剤には、たとえば、エチレンジメタクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、メチレンビス（４−フェニルイソシアネート）、エチレンジメタクリレート、ジビニルベンゼン、およびアリルメタクリレートがある。
【０００３】
ポリマーの網状構造のもう一つのタイプは、さらに疎水性のモノマーおよび／またはマクロマーから作ることができる。これらの材料から形成したマトリックスは通常、水を排除する。疎水性のマトリックスを製造するために用いられるポリマーは種々のタイプのモノマー、たとえば、アルキルアクリレートおよびアルキルメタクリレート、およびポリエステル形成性モノマー、たとえば、ε−カプロラクトンおよびラクチドから作ることができる。水の存在する環境での使用のために処方する場合、これらの材料を架橋させる必要はないが、ジビニルベンゼンのような標準的な架橋剤で架橋することもできる。疎水性マトリックスはまた、適当な反応性基を担持するマクロマーを反応させることでも作ることができ、たとえば、ジイソシアネートマクロマーをジヒドロキシマクロマーと反応させたり、ジエポキシ含有マクロマーをジ酸無水物またはジアミン含有マクロマーと反応させることで作ることができる。
【０００４】
ポリマーの網状構造を製造するには種々の方法があるが、生存可能な組織の存在下で作ることおよび／または生物活性化合物を含ませることを目的としてこれらの網状構造を製造しようとすると、ポリマーの網状構造を製造する許容し得る方法の数は極端に少なくなる。
それでもなお、薬剤送達、細胞性免疫の分離、術後癒着の予防、組織修復などの目的で、生きている組織または生物活性薬剤の存在下で、ヒドロゲルおよび非ヒドロゲルいずれのポリマーマトリックスが、得られることが望ましい。これらのポリマーマトリックスは二種のカテゴリーに分類でき、それらは生分解性または生体吸収性のポリマーの網状構造と生体内で安定なポリマーの網状構造である。
【０００５】
生分解性ポリマー網状構造については従来から種々の用途が提案され、たとえば薬剤放出制御担体、接着剤、封鎖剤などがある。たとえば薬剤放出制御担体として使用する場合には、ポリマーマトリックスは薬剤や他の治療薬を長期間にわたって保持し、放出していくことが可能である。このようなマトリックスはたとえば、多数の方法で作ることができ、それには疎水性ポリマーの溶媒キャスト法なども含まれる。しかしながら、溶媒キャスト法では通常有機溶媒および／または高温が使用されるので、生物学的材料の活性にとっては有害であり、製造方法が複雑なものになり得る。また、溶液からポリマーを溶媒キャスト法でとりだすと、得られるのは架橋のないマトリックスである。このようなマトリックスは架橋のあるマトリックスに比べると構造が少なく、そのようなマトリックスからの生物活性薬剤放出を制御することは一層困難になる。所望の材料の内部あるいは周辺でモノマーを重合させるような別の方法もあるが、これはモノマーによる細胞毒性、酸素による阻害、重合熱など複雑な問題が生じる。
【０００６】
別の製法で、生分解性および生体内で安定なヒドロゲルを製造するのに過去に用いられたものに、あらかじめ作っておいたマクロマーを低分子量の重合開始剤を用いて重合させる方法がある。しかしながら、この方法には多くの欠陥があり、たとえば、毒性、有効性、それに溶解性の面で考えておかねばならぬことがある。たとえば、低分子量の可溶性重合開始剤を含むマクロマー溶液を用いて、生存可能な細胞物質を被包しようとすると、重合開始剤が細胞膜を透過し、細胞内に拡散することがある。重合開始剤が存在するだけで、細胞になにがしかの毒性の影響があるかもしれない。しかし、活性化させると、これらの重合開始剤はフリーラジカルを発生し、細胞毒性として働くのは明らかである。もし重合開始剤が、生成したマトリックスから拡散して外へ出るとなるとまた別の欠陥が表面化してきて、毒性やその他の問題を引き起こす。このような重合開始剤は水溶液に集まりやすく、効率および再現性の問題を招く。最後になるが、必要なラジカル鎖重合を開始させようとしても、多くの重合開始剤ではその効率が低いことから、重合混合物に一種以上のモノマー性の重合「促進剤」を添加する必要があることが多い。このような促進剤は分子量が小さいことが多く、細胞膜を透過することができるため、しばしば細胞毒性や発癌性の問題が生じる。
【０００７】
たとえば、米国特許第５，４１０，０１６号（ハッベル（Ｈｕｂｂｅｌｌ）ら）および同第５，５２９，９１４号（ハッベル（Ｈｕｂｂｅｌｌ）ら）は生分解性および生体内安定性重合性マクロマーから作ったヒドロゲルに関するものである。これらの重合性マクロマーからヒドロゲルを製造するのに、可溶性で低分子量の重合開始剤が使用されている。このような重合開始剤を、細胞を被包するゲルを形成させるために、マクロマーに結合させ、細胞の存在下に光照射することも可能である。
【０００８】
ヒドロゲルも、たとえば、組織の接着剤、血管内のコーティング、術後癒着の防止など、生物学的な接着剤や封鎖剤に使用しようとすると同じ様な、あるいはまた別の欠陥がでてくることが多い。どの用途においても、ヒドロゲルマトリックスは、通常、一種以上の組織の表面に「接着（ａｄｈｅｒｅ）」しなければならない。現在の方法では物理的な「接着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）」またはヒドロゲルが表面に「貼付く（ｓｔｉｃｋ）」ことに依存している。優れた接着剤なら、表面に対して物理的および化学的な接着力を備えており、現在のヒドロゲル接着剤と同様の物理的な特性とあわせて、マトリックス材料と組織の表面に化学的な共有結合をもたらしている。共有結合は一般に、水素結合やファンデルワールス力のような物理的な接着力よりははるかに強力である。
【０００９】
上述のように、マクロマーを光によって重合開始させてポリマーマトリックスを作るには、種々の技法が使用されるが、用いられる光重合開始剤は低分子量物であることが多い。ポリマー状の光重合開始剤についても既に記載はあるが、その応用やシステムは上述のものとは全く異なる。たとえば、Ｃ．Ｈ．バーンフォード（Ｂａｒｎｆｏｒｄ）「ラジカル重合（Ｒａｄｉｃａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）」（クロシュビッツ（Ｋｒｏｓｃｈｗｉｔｚ）編、コンサイス・エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Ｃｏｎｃｉｓｅ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、１９９０年、第９４０〜９５７ページ）を参照されたい。この中の「光増感重合開始：ポリマー状光増感剤および光重合開始剤（Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ：Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒｓ）」というタイトルの項の中で、著者は次のように記述している。「ポリマー状光増感剤および光重合開始剤について述べてきた。これらの多くは、ベンゾフェノン系のポリマー、たとえば、ポリ（ｐ−ジビニルベンゾフェノン）（ＤＶＢＰ）などである。このような剛直なポリマーは増感剤としての効率が高いと言われている。励起されたベンゾフェノンによる主鎖主鎖からの水素引抜きが起こりにくいからである」。
【００１０】
米国特許第４，３１５，９９８号（ネッカース（Ｎｅｃｋｅｒｓ））には、光酸化、光二量化、および光付加環化反応などの光増感化学反応の不均一系触媒として、ポリマーに結合した光増感触媒を使用することが記載されている。ポリマーに結合した光増感触媒は水および通常の有機溶媒には不溶なので、簡単な濾過をするだけで反応媒体および反応生成物から容易に分離することができる。
【００１１】
必要とされているのは、従来のポリマーマトリックスに付随していた問題点、特に生存可能な組織または生理活性物質の存在下にポリマーマトリックスを形成させる時に生じる欠陥のないマクロマーおよびマクロマーシステムであるのは明らかである。
（発明の要約）
本発明はポリマーにペンダントした二種以上の重合性基および、ポリマーにペンダントした一種以上の重合開始剤基を含む架橋可能なマクロマーシステムを提供するものである。好ましい態様としては、重合性基と重合開始剤基が同一のポリマー主鎖にペンダントしているものである。それとは別の好ましい態様としては、重合性基と重合開始剤基が、別個のポリマー主鎖にペンダントしているものである。
【００１２】
第一の態様では、マクロマーシステムは重合性基と重合開始剤基のいずれもが共有結合的にポリマー主鎖に結合しているものを含む。重合開始剤基をペンダントさせるには、主鎖にこの基を結合させるのであるが、その結合時期は適当であれば何時でもよく、たとえば、マクロマー形成に先立ってでもよいし（たとえば、マクロマーを製造するためのモノマーに結合させる）、あるいは、完全に出来上がったマクロマーそのものに結合させてもよい。マクロマーシステムそのものは、重合開始剤基および重合性基の両方を担持するマクロマーを含んでいるが、典型的には、そのパーセントは少ない。マクロマーの大部分は重合性基がペンダントしているだけであり、その理由は、重合開始剤基はマクロマー分子に対する化学量論比が１対１よりははるかに少ない量であってもそれで充分だというのが普通だからである。
【００１３】
別の好ましい態様では、マクロマーシステムは、通常は重合開始剤基をペンダントしていない重合性マクロマーと、ポリマー状重合開始剤とを組合せる。いずれの態様においても、ここでは重合開始剤を「ポリマー状重合開始剤」と呼ぶことにする。そのような重合開始剤基がポリマー主鎖に付いているからである。
本発明のマクロマーシステムは、ポリマー状重合開始剤を使用しているので、重合性マクロマーとそれとは別の低分子量重合開始剤を使用する方法に比べると、予想外のすぐれた点が多々ある。たとえば、このようなシステムでは、非毒性、効率性、溶解性などのような性質を最善に組み合わせることが可能である。たとえば、主鎖を調整して重合性マクロマーの水または有機溶媒への溶解性を調節できるので、溶解性を改良することが可能である。本発明のポリマー状重合開始剤は、典型的には、固定化の際に細胞内に拡散することができないので、毒性についても改良することが可能である。
【００１４】
好ましい態様において、ペンダント重合開始剤基は、長波長紫外線（ＬＷＵＶ）活性化性分子、たとえば、４−ベンゾイル安息香酸、[（９−オキソ−２−チオキサンタニル）−オキシ]酢酸、２−ヒドロキシチオキサントン、およびビニルオキシメチルベンゾインメチルエーテル；可視光活性化性分子、エオシンＹ、ローズベンガル、カンファーキノンおよびエリトロシン；および熱活性化性分子、４，４’アゾビス（４−シアノペンタン）酸、および２，２−アゾビス[２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン]二塩酸塩、からなる群より選択する。重合開始剤群にとって重要な性質は、あらかじめ作ってある重合性基を含有するマクロマーに結合できる能力、または、変性することによってマクロマー合成に加わりうるモノマーとなり、次いで重合性基に付加する能力を有していることである。
【００１５】
このような態様においてペンダント重合性基として好ましいのは、ペンダントビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、エタクリレート基、２−フェニルアクリレート基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、イタコネート基、およびスチレン基からなる群より選択されたものである。
さらに好ましい態様においてポリマー主鎖は、合成マクロマー、たとえば、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）；誘導体を作りうる天然ポリマー、たとえば、セルロース；多糖類、たとえば、ヒアルロン酸、デキストラン、およびヘパリン；およびタンパク質、たとえば、コラーゲン、ゼラチン、およびアルブミン、からなる群より選択される。
【００１６】
本発明のマクロマーは種々の用途に使用することが可能で、たとえば、薬剤放出の制御、組織接着剤および封鎖剤の調製、細胞の固定化、および埋植用の三次元構造体の製作などに使用される。一つの側面として、たとえば、本発明は細胞を固定化する方法を提供し、その方法は、本発明のポリマー状重合開始剤と一種以上の重合性マクロマーを組合せ、細胞のあるところで、マクロマーを重合させるに適した条件下で細胞を固定化する各ステップを含む。
【００１７】
（詳細な説明）
本明細書で使用する以下の言葉および用語は、下記の意味を持つものとする。 「マクロマーシステム」とは、重合可能なポリマーシステムであって、ペンダント重合性基および重合開始剤基を与える一種以上のポリマーを含むものを指す。これらの基は、同一のポリマー主鎖上にあっても、異なったポリマー主鎖上にあってもよく、たとえば、重合性マクロマーに付いていても、非重合性のポリマー主鎖に付いていてもよく；
「重合性マクロマー」とは、二種以上の重合性の（たとえばビニル）基を担持するポリマー主鎖のことを指し；
「重合開始剤基」とは、フリーラジカル反応を開始させる能力をもつ化学基であって、重合性マクロマーにペンダント基として存在するか、または別の非重合性のポリマー主鎖にペンダントしているものを指し；そして、
「ポリマー状重合開始剤」とは、一種以上の重合開始剤基および随意に一種以上の他の熱化学的反応性基または親和性基を有する（重合性または非重合性）ポリマー主鎖を指す。
【００１８】
本発明のポリマー主鎖としては合成または天然のいずれでもよく、ポリマーマトリックスの製造に有用であると先に記した多くのマクロマーが含まれる。この主鎖は一般に、水または有機溶媒（たとえばジメチルスルホキシド）を添加した水などの水溶液に可溶かもしくはほとんど可溶であるか、または適当な溶媒または溶媒の組合せで可溶化が可能なものである。それとは別に、ポリマー主鎖が、生理学的な環境条件において液状である材料であってもよい。生分解性のゲルを得るために使用する主鎖は、インビボな条件下では加水分解性であることが好ましい。
【００１９】
一般的に言って、本発明のポリマー主鎖は、生分解性または生体吸収性、および生体内安定性試薬の、二つのカテゴリーに分類できる。これらはさらに、親水性でヒドロゲルマトリックスを作る試薬と、非ヒドロゲルマトリックスを作る試薬とに分類できる。
生体吸収性ヒドロゲルを作る主鎖は、一般には天然のポリマーであって、たとえば、多糖類の例をあげると、ヒアルロン酸（ＨＡ）、デンプン、デキストラン、ヘパリンおよびキトサンがあるがこれらに限定されるわけではなく、またタンパク質（および他のポリアミノ酸類）の例をあげると、ゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、アルブミンおよびそれらの活性ペプチドドメインなどがあるがこれらに限定されるわけではない。これらの材料から作ったマトリックスは、生理学的な条件下で、通常は酵素に仲介された加水分解によって、分解される。
【００２０】
生体吸収性マトリックスを作る主鎖は、一般には合成ポリマーであって、一種以上のモノマーを縮合重合させて得られる。この種のマトリックス形成ポリマーには、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、並びにこれらの材料のコポリマー、ポリ無水物、ポリオルトエステルなどがある。
【００２１】
生体内で安定なヒドロゲルマトリックスを作る主鎖は、一般には合成または天然のポリマーであって、水に可溶であり、そのマトリックスがヒドロゲルまたは含水ゲルであるものである。この種の主鎖の例としては、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などがある。
【００２２】
生体内で安定性マトリックス形成性主鎖は、一般には疎水性のモノマーから得られる合成ポリマーで、疎水性モノマーの例をあげれば、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ジメチルシロキサンなどがある。これらの主鎖材料は通常水への溶解性は大きくないが、ニートな液状として処方することでき、活性化させることによって強靱なマトリックスが形成される。親水性モノマーと疎水性モノマーの両方を含む主鎖ポリマーを合成することも可能である。
【００２３】
重合性マクロマーのポリマー主鎖は、随意に、種々の所望の機能や特性をもたせることができ、たとえば、前記のハッベルによる特許にも記載されている。この特許の開示内容は参照により本明細書に組み込む。主鎖には、重合性領域と同様に、水可溶性領域、生分解性領域、疎水性領域を備えておくことができる。
ここで使用しているように、「重合性基」という用語は一般に、もっとも好ましくは可視光または長波長紫外線照射で活性化される光重合開始剤による、フリーラジカル生成により開始される重合が可能な基を指している。好ましい重合性基には、アクリレート、メタクリレート、エタクリレート、イタコネート、アクリルアミド、メタクリルアミド、およびスチレンがある。
【００２４】
典型的には、まず標準的な熱化学反応を使用してマクロマーを作り、次いで重合性基をマクロマーの中に導入する。したがって、たとえば、コラーゲンに対して重合性基を導入するには、アミン含有リシン残基にアクリロイルクロリドまたはグリシジルアクリレートを反応することにより可能となる。これらの反応により、コラーゲンに重合性部分がペンダントされる。同様にして、本発明に記載される用途に使用するマクロマーを合成する際に、反応性基を持つモノマーを合成手順に組み込んでもよい。たとえば、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）またはアミノプロピルメタクリルアミド（ＡＰＭＡ）をＮ−ビニルピロリドンまたはアクリルアミドと共重合させることができ、その結果、ヒドロキシルまたはアミノ基がペンダントした水溶性ポリマーが得られる。これらのペンダント基をさらにアクリロイルクロリドまたはグリシジルアクリレートと反応させると、重合性基をペンダントした水溶性ポリマーが得られる。
【００２５】
本発明のシステムで有用な重合開始剤基は、フリーラジカルを生成することにより重合反応を開始させ、マクロマーを所望の大きさにかつ所望の時間枠のうちに重合させるのに用いることができるものである。光活性化フリーラジカル重合開始剤によって、一般にマクロマーの間で架橋反応および重合反応が開始される。長波長ＵＶおよび可視光で重合開始させるための重合開始剤として好ましいのは、エチルエオシン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、その他のアセトフェノン誘導体、チオキサントン、ベンゾフェノン、およびカンファーキノンなどである。
【００２６】
ポリマー状重合開始剤として好ましいのは、光増感性分子であって、光のエネルギーを捕捉しマクロマーの重合を開始するものである。その他の好ましいポリマー状重合開始剤としては、感熱性分子があり、それらは熱エネルギーを捕捉してマクロマーの重合を開始する。
光重合開始剤が本発明のマクロマーのフリーラジカル重合を開始させるには、一般に三種のメカニズムのうちの一種による。第一のメカニズムはカルボニル基と隣接炭素原子の間のホモリティックα開裂反応に関わるものである。このタイプの反応は一般にノリッシュ（Ｎｏｒｒｉｓｈ）Ｉ型反応と呼ばれている。ノリッシュＩ型の反応性を持ち、ポリマー状重合開始剤システムに有用な分子の例としては、ベンゾインエーテルおよびアセトフェノンの誘導体などがある。
【００２７】
第二のメカニズムは、分子間または分子内いずれかの水素引抜き反応をともなうものである。この開始システムは、追加のエネルギー転移受容分子がなくても、水素を特定せずに引抜くが、より一般的にはエネルギー転移受容体を用いる。その受容体は一般には第三級アミンで、これにより、アミノアルキルラジカルとケチルラジカルの両方ができる。水素引抜き反応性を示し、ポリマー状重合開始剤システムに有用な分子の例には、ベンゾフェノン、チオキサントン、およびカンファーキノンの類似体がある。
【００２８】
水素引抜きタイプのポリマー状重合開始剤を使用する際には、ペンダント第三級アミン基をマクロマーのポリマー主鎖に組み込むことができる。これにより、生成するフリーラジカルはすべてポリマーに結合したものばかりになる。
第三のメカニズムは、光還元性または光酸化性染料を用いた光増感反応に関わるものである。ほとんどの場合では、光還元性染料は還元剤、典型的には第三級アミンと併用される。還元剤は誘起された三重項を遮断することができ、染料のラジカルアニオンと還元剤のラジカルカチオンが生成する。光増感反応性を有しポリマー状重合開始剤システムに有用な分子の例をあげれば、エオシンＹ、ローズベンガル、およびエリトロシンなどがある。還元剤はポリマー主鎖に組み込むことができ、これにより、生成するフリーラジカルはすべてポリマーに結合したものばかりになる。
【００２９】
熱反応性ポリマー状重合開始剤もまた、マクロマーの重合に有用である。ポリマー状重合開始剤システムに使用できる熱反応性重合開始剤の例としては、４，４’アゾビス（４−シアノペンタン酸）および過酸化ベンゾイル類似体などがある。
マクロマーを重合させるためにポリマー状重合開始剤を使用すると驚くべき効果が得られ、低分子量の相当物に比較してこれらポリマー状重合開始剤では重合の効率が増大する。この効率増大は、マクロマーの重合に有用な三種類の光重合開始剤メカニズムのすべてで認められる。
【００３０】
モノマー溶液の重合開始は、工業的な紫外線硬化塗料の分野での使用が検討され、たとえば、米国特許第４，３１５，９９８号（ネッカース（Ｎｅｃｋｅｒｓ））およびＰＣＴ出願の国際公開番号ＷＯ第９７／２４３７６号（クエスター（Ｋｕｅｓｔｅｒ）ら）が参照できるが、生物学的材料の存在下でマクロマーを重合したり、薬剤放出性マトリックスを創製するためにポリマー状重合開始剤を使用することについては、これまで報告されていない。
【００３１】
このようなシステムの場合、開始効率が高いということは特に重要である。生物学的または生物活性物質の存在下にポリマーマトリックスを形成させようとする時には、その物質を重合開始に用いるエネルギー源に暴露する時間を最小限にとどめることが一般的には望ましい。したがって、使用する重合開始剤システムの開始効率が極力高いということが必須の条件となってくる。
【００３２】
特定の用途の場合にはマトリックスの強度または耐久性が要求されるが、その際にも効率が高いということが、重合開始システムにとって必要な特性となる。マトリックス形成用のシステムが重合開始されると、システムのフリーラジカル重合が進行してゲル化にまで達し、重合システムがガラス状態になるので、マトリックス生成システムの成分が拡散することが非常に困難となる。したがって、重合開始システムの効率が高いほど、重合がより完全に進み、より強度のある、より耐久性の高いマトリックスが得られるのである。本発明に記載されるポリマー状重合開始剤システムでは、促進剤を使用しなくても、ポリマーに結合していない低分子量の重合開始剤を使用した時よりは、高い効率が得られる。
【００３３】
ポリマー状重合開始剤上の開始剤基が水素引抜き反応性を示す基、すなわち分子間で水素を引抜くことができる基であれば、また別の効果が実現される。その効果が重要となるのは、これらの重合開始剤を含むマクロマーシステムを、組織の接着剤、血管内のコーティング、外科手術後の癒着防止のためのバリアーの形成、またはマトリックスを一種以上の表面に「接着」させることを含む用途に用いる場合である。このタイプの反応性を示す重合開始剤は隣接の分子から水素を引抜くことが可能であるので、このタイプのポリマー状重合開始剤を含むマクロマーシステムを基質に作用させると、システムを光活性化させることで重合開始剤によって基質からの水素引抜きが起こり、基質上にフリーラジカルが生成すると共に、重合開始剤にもフリーラジカルが生成する。次いで、このジラジカルが崩壊して、マクロマーシステムと基質の間に共有結合ができるのである。
【００３４】
同一のマクロマーの上の別の重合開始剤基は他のマクロマーとフリーラジカル反応をはじめるので、該表面に結合した架橋マトリックスが生成する。この種の反応性を示す重合開始剤基には、ベンゾフェノンおよびチオキサントンの類似体がある。容易に理解できるように、表面に対してマトリックスをこういう形で接着できるのはポリマー状重合開始剤だけであって、これらの重合開始剤の類似物であっても低分子量のものではこの現象は生じない。
【００３５】
別の態様では、ポリマー状重合開始剤はペンダント開始剤基とペンダント反応性または親和性基をもつポリマー主鎖からできている。これらの反応性または親和性基によって、ポリマー状重合開始剤基を対象としている表面にある目標の基と結合させるさせることができる。これによりポリマー状重合開始剤が対象の表面に結合できるようになる。この方式で、マクロマーの界面重合を実施することが可能である。ペンダント反応性または親和性基を含むポリマー状重合開始剤の溶液を、目標の反応部位をもつ表面に塗布する。ポリマー状重合開始剤上の反応性または親和性基がその表面の部位に反応し、ポリマー状重合開始剤がその表面に結合する。次いで過剰のポリマー状重合開始剤を洗い流すことも可能である。それから、重合性マクロマーの溶液をその表面に塗布する。このシステムに光エネルギーを与えると、フリーラジカル重合反応は対象としている表面のみで開始される。重合性マクロマーの濃度と光照射時間を変えることで、表面に形成されるマトリックスの厚みおよび架橋密度を調節することができる。
【００３６】
一般に、重合開始剤基をポリマー主鎖に導入するには二種類の方法がある。第一の方法は重合開始剤を含むモノマーを作る方法である。これは、標準的な化学反応を使えば容易に可能である。たとえば、重合開始剤を酸クロリド類似物の形にして、アミン含有モノマーと反応させれば、重合開始剤を含有するモノマーを作ることができる。
【００３７】
重合開始剤基をポリマー主鎖に導入する第二の方法は、あらかじめ作ってあるポリマーに反応性の重合開始剤類似体を結合させるものである。たとえば、重合開始剤を酸クロリド類似物の形にして、アミノ基をペンダントしたポリマーと反応させれば、ペンダント重合開始剤を担持したポリマーを作ることができる。
マクロマーシステムから製造したポリマーマトリックスは種々の用途に使用でき、たとえば次のようなものがある；
細胞の被包： ヒドロゲルを使って細胞またはその他の組織を含むミクロカプセルまたはマクロカプセルを形成することに関しては文献に詳しく記載されている。これは、糖尿病、パーキンソン病、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、慢性痛、その他の病気の治療に応用されている。細胞の被包についての記述は特許や学術文献で読むことができる。本発明を使用すれば、以下の二つの基本的な方法で細胞を被包することができる。
１）バルク重合
この態様では、細胞物質をマクロマーシステムの溶液に混合し、ついでエネルギーを与えて活性化してフリーラジカル重合を開始させる。重合開始に先立って、マクロマーシステムに細胞物質を懸濁させた溶液を特定の形状にした型に入れるか、または、あらかじめ整形された膜状システム、たとえば中空繊維の中側に入れておくことができる。光照射または他のエネルギーを与えると、フリーラジカル重合が始まってマクロマーシステムがゲル化し、所望の形状の、細胞を含んだマトリックスが形成される。自立型の形状に成形する時は、マクロマーシステムの処方を設計して、それにより得られるマトリックスが所望の程度の強度と透過選択性を持つようにすることが可能である。たとえば、所望の透過選択性を持つように設計した中空繊維ような膜の内面構造を作ろうとする時には、マクロマーシステムの処方により、細胞懸濁マトリックスに所望の特性、たとえば生体適合性などを持たせることが可能である。
２）界面重合
この態様では、細胞物質の表面に直接に膜を形成する。重合性または非重合性のポリマー状重合開始剤含有するペンダント親和性基（たとえば、プラスの電荷をもつ基）の溶液を細胞物質と混合する。親和性基が細胞物質の表面の部位に結合する。ついで、過剰のポリマー状重合開始剤を洗い流してから、細胞物質を重合性マクロマー溶液に懸濁させる。重合開始剤基は細胞物質の表面にしか存在しないので、光エネルギーを与えると、その表面とマクロマーの界面だけで重合が開始される。光照射時間とマクロマーの処方を調節することによって、厚み、耐久性、透過選択性などの所望の特性をもつポリマーマトリックスを細胞物質の表面に直接作ることができる。
【００３８】
接着剤と封鎖剤： ポリマーマトリックスシステムはまた、組織やその他の表面に対する接着剤としても幅広い用途がある。この目的では、マクロマーシステムの溶液を接着したい表面に塗布し、この表面にもう一つの面をあてがい、これを光照射することで表面−表面の接合を形成する。もし一時的な接着が必要な場合は、マクロマーシステムを分解性のマクロマーで構成すればよい。
【００３９】
バリアー： ポリマーマトリックスは種々の用途において、表面にバリアーを形成させる目的にも使用できる。そのような応用例の一つが、外科手術後の組織癒着を防止するバリアーである。この用途では、液状のマクロマーシステムを、損傷を受けた組織の表面に塗布する。液状物を光照射してマクロマーを重合させる。このポリマーマトリックスが損傷を受けた組織に他の組織が癒着するのを防ぐ役目を果たす。この目的では、分解性、非分解性のいずれのマクロマーシステムでも使用することができる。前述の、バルク重合および界面重合のどちらの方法を使用しても、このタイプの表面塗膜を作ることが可能である。
【００４０】
薬剤放出制御担体： ポリマーマトリックスは薬剤放出制御用の基剤としても広い用途を持つ。この用途では、マクロマーシステム溶液および、薬剤、タンパク質、または他の活性物質を表面に塗布する。溶液に光照射してマクロマーを重合させる。このポリマーマトリックスには薬剤が含まれており、生理的環境または液体の存在する環境におくと、薬剤が環境内に徐々に放出される。含有された薬剤の放出パターンはマクロマーシステムの処方を変えることで調節可能である。この目的では、分解性、非分解性のいずれのマクロマーシステムでも使用することができる。薬剤放出制御表面を作るのには、前記と同様に、バルク重合および界面重合のどちらの技術でも使用できる。これに代わる態様として、あらかじめ表面に作っておいたマトリックスに薬剤や他の活性物質を吸収させることも可能である。マトリックスへの吸収ならびに放出特性は、架橋密度、マトリックスの疎水性、および吸収させるのに使用する溶媒などを変えることによって調節することができる。
【００４１】
これに代わるものとして、薬剤含有ポリマーミクロスフェアーも標準的な方法によって作ることが可能である。本発明を用いることによって、広い範囲の薬剤や生物活性物質を送達することが可能で、たとえば、抗血栓薬、抗炎症薬、抗菌剤、増殖抑制剤、および抗がん剤、並びに成長因子、形態形成タンパク質などがあるが、これらに限定される訳ではない。
【００４２】
組織の置換え／主鎖： ポリマーマトリックスはハイブリッド組織および器官のための三次元足場材料としても有用性が見出された。この用途では、液状の形のマクロマーシステムを組織の欠損部分に塗布し、次いで光照射してマクロマーを重合させてマトリックスとすると、内部に成長する細胞が転移し、基礎組織が器官形成される。ある態様では、マクロマーシステムにさらに成長因子を加えておくと、それが徐々に放出されて所望のタイプの細胞の成長を刺激する。また別の態様では、マクロマーはペンダント細胞外マトリックスペプチドを含み、それが所望のタイプの細胞の内部成長を刺激する。第三の態様は、上記の性質を併せ持たせておくものである。またそれらとは別の態様では、マトリックスに含まれる細胞に、さらに成長因子を加えたもの、または加えないものがある。足場材料は、型または成形器具のくぼみに液状のマクロマーを入れることで、インビトロで作ることも可能であるし、あるいは、液状マクロマーシステムを組織の欠損部に注入することによりインビボでも作ることができる。この用途には分解性、非分解性いずれのマクロマーシステムでも使用できるが、分解性マトリックスの方が好ましい。
【００４３】
創傷被覆剤： ポリマーマトリックスはこれまでも優れた創傷被覆材料として広く使用されていた。近時、ヒドロゲルおよびヒドロコロイド系の創傷被覆材料が、その優れた創傷治癒効果のために、広く使用されるようになった。この用途では、液状のマクロマーシステムを創傷部位に塗布し、次いで光に暴露することにより、可撓性のあるポリマーマトリックスが形成される。液状で塗布するので、マクロマー製剤は創傷の凹凸のある表面にもなじむ。光照射により可撓性のあるマトリックスが生成するが、これは創傷の表面と全く同じ形状となるので、細菌浸潤の部位としてはたらくような体液の溜まりは存在しえない。一つの態様としては、マクロマーシステムにさらに一種以上の治療用の薬剤、たとえば成長因子または抗菌剤を含ませておくと、これが創傷に徐々に放出される。この用途には分解性、非分解性いずれのマクロマーシステムでも使用できる。
【００４４】
インサイトゥーでの医療器具の形成： ポリマー材料を生体内に埋植し、病変または損傷組織の機能を代替したり補完することができる。この一つの例が、経皮的冠動脈形成術（ＰＣＴＡ）にともなって冠動脈の構造を保持するために、中空円筒状のポリマー器具を使用するものである。現在では、あらかじめ整形した円筒状の器具を、カテーテルを挿入してからバルーンで拡張し、器具を固定する方法で埋植している。拡張器具により動脈の構造を保持し、動脈が元の形に戻って閉塞すること（再狭窄）を防ぐ。
【００４５】
この用途では、損傷のある動脈に光照射部品を備えたマルチルーメンカテーテルを使用して、液状マクロマー製剤を塗布する。損傷組織に液状マクロマーシステムを塗布してから、短時間の光照射をすれば、半硬質なポリマーマトリックスが形成される。カテーテルを引き抜いても、中空円筒状でぴったりの大きさのポリマー器具が残って動脈を支え、再狭窄を防ぐのである。一つの態様では、マクロマーシステムにさらに放出性の治療薬剤、たとえば、増殖抑制剤および／または抗血栓剤のようなものを一種以上含有させておく。これらの薬剤は形成されたマトリックスから徐々に放出され、損傷組織に対して一層の治療効果をもたらす。この用途においても、分解性、非分解性いずれのマクロマーシステムでも使用できる。
【００４６】
本発明について以下の実施例を参考にさらに説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。本発明の範囲を離れることなく、記載された態様に多くの変更を加えうることは、当業者にとっては明らかであろう。したがって、本発明の範囲は本出願に記載された実施例に限定されるべきではなく、特許請求項の文言により記載された態様およびそれらの態様と同等のもののみによって限定されるものである。特に断らない限り、パーセントはすべて質量パーセントである。
実施例
実施例１
７−メチル−９−オキソチオキサンテン−３−カルボン酸クロリド（ＭＴＡ−Ｃｌ）の合成
頭上撹拌機を用いて２リットルの三つ口丸底フラスコで、５０．０ｇ（０．１８５ｍｏｌ）の７−メチル−９−オキソチオキサンテン−３−カルボン酸（ＭＴＡ）を３５０ｍｌのトルエンと４１５ｍｌ（５．６９ｍｏｌ）のチオニルクロリドに溶解した。２ｍｌのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を加え、還流状態で２時間反応させた。この時間経過後、反応混合物を室温で１６時間撹拌した。溶媒を真空下で除去し、トルエンを３５０ｍｌずつ３回使用して共沸させ、過剰のチオニルクロリドを除去した。生成物を８００ｍｌのクロロホルムから再結晶させ、得られた固形物を４５℃で１６時間真空中において、溶媒を完全に除去した。単離した生成物は４５．３１ｇ（収率８５％）で、核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）により所望の構造が得られたことを確認した。この生成物は実施例２で記す方法によって光反応性モノマーを製造するのに用いた。
実施例２
Ｎ−[３−（７−メチル−９−オキソチオキサンテン−３−カルボキサミド）プロピル]メタクリルアミド（ＭＴＡ−ＡＰＭＡ）の合成
乾燥管を取りつけた２５０ｍｌ丸底フラスコ中で４．５３ｇ（２５．４ｍｍｏｌ）のＮ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミド塩酸塩（ＡＰＭＡ）を１００ｍｌの無水クロロホルムに懸濁させた。このスラリーを氷浴で冷却してから、撹拌しながら７．６９ｇ（２６．６ｍｍｏｌ）のＭＴＡ−Ｃｌを固体のまま加えた。７．４２ｍｌ（５３．２ｍｍｏｌ）のトリエチルアミン（ＴＥＡ）を２０ｍｌのクロロホルムに溶かした溶液を、１．５時間かけて加え、ゆっくりと温めながら室温にまで戻した。混合物は乾燥管をつけたままで室温で１６時間撹拌を続けた。この時間経過後、反応液を０．１Ｎ ＨＣｌで洗浄し、重合禁止剤のフェノチアジンを少量加えてから、真空下で溶媒を除去した。得られた生成物をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／トルエン（３／１）中で再結晶し、風乾すると、８．８７ｇ（収率８８．７％）の生成物が得られた。この化合物の構造はＮＭＲ分析により確認した。
実施例３
Ｎ−スクシンイミジル６−マレイミドヘキサノエート（ＭＡＬ−ＥＡＣ−ＮＯＳ）の製造
頭上撹拌機および乾燥管つき３リットル三つ口フラスコ中で、１００．０ｇ（０．７６２ｍｏｌ）の６−アミノヘキサン酸を３００ｍｌの酢酸に溶解した。７８．５ｇ（０．８０１ｍｏｌ）の無水マレイン酸を２００ｍｌの酢酸に溶解してから、６−アミノヘキサン酸溶液中に加えた。沸騰状態の水浴の上でこの混合物を１時間加熱撹拌すると白色の固形物が生成した。室温で一夜冷却してから、固形物を濾過により集め、５０ｍｌのヘキサンで２回洗浄した。乾燥すると、（Ｚ）−４−オキソ−５−アザ−２−ウンデセンジオン酸が、典型的には、１５８〜１６５ｇ（９０〜９５％）得られ、その融点は１６０〜１６５℃であった。ＮＭＲスペクトル分析では、所望の化合物に一致した。
【００４７】
頭上撹拌機付き２リットル三つ口丸底フラスコ中に、１５０．０ｇ（０．６５４ｍｏｌ）の（Ｚ）−４−オキソ−５−アザ−２−ウンデセンジオン酸、６８ｍｌ（７３．５ｇ、０．７２１ｍｏｌ）の無水酢酸、および５００ｍｇのフェノチアジンを加えた。９１ｍｌ（０．６５３ｍｏｌ）のトリエチルアミンおよび６００ｍｌのＴＨＦを加え、混合物を撹拌しながら加熱して還流させた。還流を全部で４時間させてから、黒ずんだ混合物を６０℃未満まで冷却し、３リットルの水に２５０ｍｌの１２Ｎ ＨＣｌを溶かした溶液中にそそぎ込んだ。この混合物を室温で３時間撹拌してから、セライト（Ｃｅｌｉｔｅ）５４５の充填物を通して濾過し、固形物を除去した。濾液を５００ｍｌのクロロホルムで４回抽出し、抽出物を合わせてから硫酸ナトリウム上で乾燥させた。重合防止のために１５ｍｇのフェノチアジンを添加してから、減圧下で溶媒を除去した。６−マレイミドヘキサン酸をヘキサン／クロロホルム（２／１）から再結晶でとりだすと、典型的には、７６〜８３ｇ（５５〜６０％）の収量で、その融点は８１〜８５℃であった。ＮＭＲスペクトル分析では、所望の化合物に一致した。
【００４８】
２０．０ｇ（９４．７ｍｍｏｌ）の６−マレイミドヘキサン酸をアルゴン雰囲気下で１００ｍｌのクロロホルムに溶解し、次いで４１ｍｌ（０．４７ｍｏｌ）のシュウ酸クロリドを加えた。室温で２時間撹拌したのち、溶媒を減圧下で除去し、さらに新しいクロロホルム２５ｍｌを４回使用して、残存している過剰のシュウ酸クロリドを徹底的に除去した。酸クロリドを１００ｍｌのクロロホルムに溶解してから、１２．０ｇ（０．１０４ｍｏｌ）のＮ−ヒドロキシスクシンイミドおよび１６．０ｍｌ（０．１１４ｍｏｌ）のトリエチルアミンを加えた。室温で一夜撹拌してから、生成物を１００ｍｌの水で４回洗浄してから、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒を除去すると、２４．０ｇ（８２％）のＭＡＬ−ＥＡＣ−ＮＯＳが得られ、このものはこれ以上の精製をすることなしに、使用した。ＮＭＲスペクトル分析では、所望の化合物に一致した。
【００４９】
実施例４
ＭＴＡ−ＡＰＭＡ、ＭＡＬ−ＥＡＣ−ＮＯＳ、およびＮ−ビニルピロリドンのコポリマーの製造
５ｍｏｌ％のＭＴＡ−ＡＰＭＡ、１０ｍｏｌ％のＭＡＬ−ＥＡＣ−ＮＯＳ、および８５ｍｏｌ％のＮ−ビニルピロリドン（ＶＰ）からなるモノマー装入量を共重合させることで、ポリマー状重合開始剤を製造した。重合開始剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、酸素捕捉剤としてＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を用いて、ホルムアミドまたは他の適当な溶媒の中で重合反応をさせた。メルカプトエタノールを連鎖移動剤として加えたが、その濃度は、ポリマーの分子量が２，０００〜２０，０００ドルトンになるように調節した。重合反応が終了したら、エーテルまたは他の、ポリマーを溶解しない溶媒を加えてコポリマーを沈殿させた。濾過で分離した後、沈殿溶媒を用いて生成物を徹底的に洗浄して残存モノマーや低分子量のオリゴマーを除去した。コポリマーは真空下で乾燥し、デシケータ中で保存して、加水分解されやすいＮ−オキシスクシンイミド（ＮＯＳ）エステルを保護した。
【００５０】
実施例５
ペンタエリスリトールエトキシレートのポリ（カプロラクトン−コ−ラクチド）誘導体からの光反応性マクロマーの合成
８．１４７ｇ（５６．５ｍｍｏｌ）の１−ラクチド（３，６−ジメチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン）および６．４５０ｇ（５６．５ｍｍｏｌ）のε−カプロラクトンを厚肉管に入れて、１５ｇスケールの反応を行った。この混合物に０．４０２ｇ（１．４９ｍｍｏｌ）のペンタエリスリトールエトキシレート（平均分子量約２７０）を加えて重合部位とし、分子量の調節を行った。この混合物を穏やかに加熱してすべての原料を完全に溶解させた。触媒の、２−エチルヘキサン酸第一スズ（０．０１５ｍｌ）を加えてから、反応管を封管した。反応混合物を２０時間、１５０℃で加熱撹拌した。得られたポリマーはクロロホルムに溶解し、１０００ＭＷＣＯ透析チューブを使用してメタノールに対して透析した。透析後、溶媒を真空下で除去した。精製ポリマーをクロロホルムに溶解し、２．４１ｇ（２３．８ｍｍｏｌ）のＴＥＡで処理した。この反応混合物に２９２ｍｇ（１．１９ｍｍｏｌ）の４−ベンゾイル安息香酸クロリド（ＢＢＡ−Ｃｌ）を加え、こうしてできた混合物を１６時間撹拌した。この反応混合物に０．７３４ｇ（８．１１ｍｍｏｌ）のアクリロイルクロリドを加え、反応液をさらに８時間撹拌した。この変性ポリマーを、１０００ＭＷＣＯ透析チューブを使用してメタノールに対して透析することで精製した。透析後、溶媒は真空下で除去し、ポリマー（１５．３６ｇ）は室温、デシケータ中で保存した。
【００５１】
実施例６
ペンダント重合開始剤基を有する水溶性シロキサンマクロマーの合成
５０ｇのペンダント重合開始剤基を有する水溶性シロキサンマクロマーを以下の方法で合成した。まず、市販されているポリ[ジメチルシロキサン−コ−メチル（３−ヒドロキシプロピル）シロキサン]−グラフト−ポリ（エチレングリコール）３−アミノプロピルエーテル（アルドリッチ・ケミカル（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社製）の５０ｇを５０ｍｌのメチレンクロリドに溶解した。この溶液に５．０ｇ（４９ｍｍｏｌ）のＴＥＡを加えた。反応溶液を−５０℃まで冷却してから、室温で撹拌プレートに移した。実施例１に記した一般的な方法で合成したＭＴＡ−Ｃｌの１．０ｇ（３．５ｍｍｏｌ）およびアクリロイルクロリドの５．０ｇ（５５ｍｍｏｌ）を添加し、この溶液を室温で６時間撹拌した。溶液を３５００ＭＷＣＯの透析チューブを使用して脱イオン水に対して透析し、次いで水を真空下で除去した。生成物（４８．４ｇ）は室温でデシケータ内に保存した。
【００５２】
実施例７
重合性ヒアルロン酸の合成
２ｇのヒアルロン酸（ライフコア・バイオメディカル（Ｌｉｆｅｃｏｒｅ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ）社製、チャスカ（Ｃｈａｓｋａ）、ミネソタ州）を１００ｍｌの無水ホルムアミドに溶解した。この溶液に、１．０ｇ（９．９ｍｍｏｌ）のＴＥＡおよび４．０ｇ（３１ｍｍｏｌ）のグリシジルアクリレートを加えた。反応混合物を３７℃で７２時間撹拌した。１２−１４ｋＭＷＣＯ透析チューブを使用して脱イオン水に対して徹底的に透析をおこなってから、生成物（２．８９ｇ）を凍結乾燥で単離した。
【００５３】
実施例８
光誘導体化ポリアクリルアミド（Ｐｈｏｔｏ−ＰＡＡ）の製造
１０．２４ｇ（０．１４４ｍｏｌ）のアクリルアミドを２００ｍｌの脱イオン水に溶解した。この溶液に、０．２７９ｇ（１．５６ｍｍｏｌ）のＡＰＭＡ、０．３３ｇ（１．４５ｍｍｏｌ）の過硫酸アンモニウムおよび０．１５５ｇ（１．３３ｍｍｏｌ）のＴＥＭＥＤを加えた。溶液を吸引ビンに入れ水アスピレータを使って１０分間脱気した。チューブをクランプして溶液を真空下で１時間放置した。得られたポリマー溶液を１２−１４ｋＭＷＣＯ透析チューブを使用して脱イオン水に対して透析した。３．０ｇのポリマーを含む１５０ｍｌのポリマー溶液をＰＴＦＥびんに入れ、これに０．５０４ｍｌ（３．６２ｍｍｏｌ）のＴＥＡを加えた。これに、３０ｍｌ（３．４８ｍｍｏｌ）の４−ベンゾイル安息香酸クロリドのＣＨＣｌ₃溶液（２８．４ｍｇ／ｍｌ）を加えた。びんを密栓してから１時間振盪した。次いでびんを１０分間遠心分離器にかけて相分離させてから、水相を除き、１２−１４ｋＭＷＣＯ透析チューブを使用して脱イオン水に対して透析し、凍結乾燥した。生成物（３．２１ｇ）は室温でデシケータ内に保存した。
【００５４】
実施例９
エオシンＹのＮ−ヒドロキシスクシンイミドエステルの合成
１．００ｇ（１．５４ｍｍｏｌ）のエオシンＹを、撹拌下穏やかに加熱し多少の超音波をあてながら、１０ｍｌの無水ジオキサンに溶解した。完全に溶解してから、このオレンジ色の溶液をアルゴン雰囲気下で室温まで冷却した。０．１９５ｇ（１．６９ｍｍｏｌ）のＮ−ヒドロキシスクシンイミドおよび０．６３５ｇ（３．０８ｍｍｏｌ）の１，３−ジシクロヘキシルカルボジイミドを固体のまま添加した。得られた赤色の混合物を不活性ガス雰囲気下で室温で４８時間撹拌した。この時間経過後、固形分を濾別しジオキサンで洗浄した。濾液を真空下で濃縮すると１．０８ｇ（収率９４％）のガラス状の赤色固形物が得られた。
【００５５】
実施例１０
ＡＰＭＡ、メチルメタクリレート、およびＮ−ビニルピロリドンのコポリマーの合成とそれへのアクリロイル基の導入
以下のコポリマー成分をガラス製反応容器に入れて２０ｍｌのＤＭＳＯに溶解した：ＡＰＭＡ（２．６８ｇ、１５．０ｍｍｏｌ）、ＶＰ（６．７４ｍｌ、６３．１ｍｍｏｌ）、メチルメタクリレート（ｍＭＡ）（０．３３４ｍｌ、３．１２ｍｍｏｌ）、メルカプトエタノール（０．０５３ｍｌ、０．７６ｍｍｏｌ）、ＡＩＢＮ（０．０４１ｇ、０．２５ｍｍｏｌ）、およびＴＥＭＥＤ（０．０５７ｍｌ、０．３８ｍｍｏｌ）。完全に溶解してから、このモノマー溶液を脱気し、アルゴンでシールしてから５５℃の振盪インキュベーターにセットした。このコポリマーを、６−８，０００ＭＷＣＯ透析チューブを使用して脱イオン水に対して透析した。透析液（約４００ｍｌ）にアクリレート基をつけた。５．０ｍｌ（３５．９ｍｍｏｌ）のＴＥＡを撹拌しながら加えた。この溶液をフリーザーに５〜１０分間入れて冷却した。その後すぐに、５．０ｍｌ（６１．５ｍｍｏｌ）のアクリロイルクロリドを５ｍｌのクロロホルムに溶解した溶液を撹拌しながら加えた。反応混合物を室温で１６時間撹拌した。この時間経過後、このアクリル化ポリマーを６−８，０００ＭＷＣＯチューブを使用して脱イオン水に対して透析した。生成物を凍結乾燥すると、７．１０ｇのものが得られた。
【００５６】
実施例１１
ＭＴＡ−ＡＰＭＡ、ＡＰＭＡ、メチルメタクリレート、およびＮ−ビニルピロリドンのコポリマーの合成とそれへのアクリロイル基の導入
以下のコポリマー合成原料をガラス製反応容器に入れて２０ｍｌのＤＭＳＯに溶解した：ＭＴＡ−ＡＰＭＡ（０．６１３ｇ、１．５５ｍｍｏｌ）、ＡＰＭＡ（２．５７８ｇ、１４．４ｍｍｏｌ）、ＶＰ（６．２７ｍｌ、５８．７ｍｍｏｌ）、ｍＭＡ（０．３１９ｍｌ、２．９８ｍｍｏｌ）、メルカプトエタノール（０．０５４ｍｌ、０．７７ｍｍｏｌ）、ＡＩＢＮ（０．０３９ｇ、０．２４ｍｍｏｌ）、およびＴＥＭＥＤ（０．０５３ｍｌ、０．３５ｍｍｏｌ）。完全に溶解してから、このモノマー溶液を脱気し、アルゴンでシールしてから５５℃の振盪インキュベーターにセットした。このコポリマーは、６−８，０００ＭＷＣＯ透析チューブを使用して脱イオン水に対して透析した。透析液に遮光下で、アクリレート基をつけた。５．０ｍｌ（３５．９ｍｍｏｌ）のＴＥＡを撹拌しながら加えた。この溶液をフリーザーに５〜１０分間入れて冷却した。この時間経過後、５．０ｍｌ（６１．５ｍｍｏｌ）のアクリロイルクロリドを５ｍｌのクロロホルムに溶解した溶液を撹拌しながら加えた。反応混合物を室温で９時間撹拌した。この時間経過後、このアクリル化ポリマーを遮光下で６−８，０００ＭＷＣＯチューブを使用して脱イオン水に対して透析した。生成物（８．８８ｇ）を凍結乾燥で単離した。
【００５７】
実施例１２
マトリックス形成についての評価
１０％ＤＭＳＯ／水溶媒を用いて実施例１１のコポリマーの１５％溶液を調製した。溶液中のＭＴＡ含量はこの溶液の３９５ｎｍにおける吸収を測定することにより判断した（３９５ｎｍでの吸収＝４２．６）。１０％ＤＭＳＯ／水溶媒を用いて、実施例１０でのコポリマー（実施例１１で記載されたコポリマーとほぼ同じであるが、ＭＴＡ−ＡＰＭＡを含まない）の１５％溶液を調製した。この溶液にＭＴＡを、その３９５ｎｍでの吸光度が上記の溶液のそれと一致するまで加えていった。この二種類の溶液は、コポリマーおよび光重合開始剤の濃度は同じであるが、違っているのは一方の溶液では光重合開始剤がポリマーの形で存在する（ＰＯＬＹ）のに対し、他方では光重合開始剤がポリマーの形ではない（ＮＯＮ）ことである。
【００５８】
これら二種類の溶液のマトリックス形成能力を比較するために、以下の評価法を採用した：光反応性ポリマー溶液が光照射により固形のヒドロゲルディスクを形成する能力を評価するために、９６穴のマイクロタイター板の蓋のくぼみをミニチュア型として使用した。このくぼみは直径が８ｍｍ、深さが約０．６ｍｍで、３０μｌのポリマー溶液で丁度このくぼみが一杯になる。（ＰＯＬＹ）および（ＮＯＮ）それぞれの溶液を３０μｌずつくぼみに入れた。ポリマー溶液を充填してから、この蓋に、４００−５００ｎｍフィルターを取りつけたイー・エフ・オー・エス ウルトラキュア（ＥＦＯＳ Ｕｌｔｒａｃｕｒｅ）１００ＳＳ照射システムを用いて、露光時間を変えながら照射した。照射後、蓋を大量の水で洗い、それぞれのポリマー処方が固形ディスクを形成する能力を、以下の評価基準に従って評点をつけた。
【００５９】
０ ＝ 液状、ゲル化なし
１ ＝ 柔らかいゲル、型からはずせない
２ ＝ 硬いゲル、型からはずすのがやや困難
３ ＝ 非常に硬いゲル、型から容易にはずせる
４ ＝ 非常に硬いゲル、明らかにゴム的性質を示す
結果：
【００６０】
【表１】

【００６１】
マトリックスの形成
光エネルギーに暴露した場合、ポリマーに結合していない重合開始剤（ＮＯＮ）を含むポリマー溶液の場合に比較して、ポリマーに結合した重合開始剤（ＰＯＬＹ）を含むポリマー溶液の方が、マトリックスの形成が早く、また、より完全なものができた。
実施例１３
エオシン置換ポリマーの合成
１０．０ｇ（９０．０ｍｍｏｌ）のＮ−ビニルピロリドンを５０ｍｌのＤＭＳＯに溶解した。この溶液に０．３０ｇ（１．６８ｍｍｏｌ）のＡＰＭＡ、０．１５ｇ（０．９１ｍｍｏｌ）のＡＩＢＮ、および０．１０ｇ（０．８６ｍｍｏｌ）のＴＥＭＥＤを加えた。この溶液に窒素ガスを２０分間吹き込んでから、５５℃のインキュベーターに２０時間入れておいた。得られたポリマーは水を使用した透析で精製してから凍結乾燥で単離した。
【００６２】
このポリマー３ｇを１５０ｍｌの無水ジオキサンに溶解した。この溶液に０．５０４ｍｌ（３．６２ｍｍｏｌ）のＴＥＡを添加した。次いで、２．７４ｇ（３．５ｍｍｏｌ）のエオシンＹのＮ−ヒドロキシスクシンイミドエステルを加え、反応混合物を２時間室温で撹拌した。この溶液を１２−１４ｋｄａのカットオフ透析チューブを使用して脱イオン水に対して透析し、凍結乾燥により生成物を単離した。この反応により３．９６ｇの赤色のポリマーが得られた。
実施例１４
生分解性の組織接着剤
５％の重合性ヒアルロン酸（実施例７）および２％の光誘導体化ポリアクリルアミド（実施例８）からなる水溶液を調製した。透析用のセルロースチューブを組織のモデルに使用して、この試薬を組織接着剤として使用した場合の評価をした。
【００６３】
透析チューブについて剪断強さ試験を行った。チューブを細長く切断して、２ｃｍｘ４ｃｍの試験片を作った。試験片はすばやく水に浸け、取り出して、湿っている間に試験にかけた。試験片の一つを表面を平らに置いて、そのひも状部分の一端に１０μｌの接着剤を塗布した。もう一つの試験片を、試験片同士の重なりが１ｃｍになるようにして、この上に重ねた。光活性性接着剤（２／５ＨＡ）を評価する時は、このオーバーラップ部分に１０秒間光を照射した。比較対照の接着剤を評価する時には、接着剤を５分間固定しておいた。接着させた試料は、引張試験機に両端が長さ方向になるように取付け、接着面が引張試験機の軸と平行になるようにした。試験片を１ｃｍ／分の速度で接着剤層破壊または基材破壊に達するまで引張し、破壊時の力を記録した。基材のみ、および、光活性性接着剤では光照射なしの試料も、評価の対照として加えた。
【００６４】
【表２】

【００６５】
実施例１５
インサイトゥーでのヒドロゲル創傷被覆剤の形成
光重合性のマトリックス形成性試薬のインサイトゥー創傷被覆剤としての有効性を評価した。
試薬の調製：
試験用のインサイトゥー形成性創傷被覆剤の調製は以下によった：
１）６％殺菌グリセリン水溶液に実施例１０で得られた反応性マクロマーを２０％の濃度で溶解する。
【００６６】
２）実施例１２で得られたポリマー状エオシン試薬の４％殺菌水溶液および２Ｍのトリエタノールアミン（ＴＥＡ）殺菌水溶液を調製する。
３）これら三種の殺菌溶液を手術室に持ち込み、ブタの皮膚に作った創傷部位に適用する。
体重１５〜２０ｋｇの若齢の雌ブタ（チャイナ・ホワイト（Ｃｈｉｎａ Ｗｈｉｔｅ）種）４頭に麻酔をかけて、それぞれのブタの体の片側に１２の創傷をつけた。創傷は大きさ約２．５４ｃｍ×５．０８ｃｍ（１インチｘ２インチ）で深さは約０．０３８１ｃｍ（０．０１５インチ）であり、これは目盛り付きの電気ダーマトーム（パジェット（Ｐａｄｇｅｔｔ））を用いてつけた。それぞれのブタの胸部から脊椎傍の部分にかけて６カ所ずつ２列に創傷をつけ、創傷と創傷の間は約５．０８ｃｍ（約２インチ）の間隔を空けた。各創傷にはランダムに、次の三種の治療のうちの一つを施した：
１）治療せず（対照）
２）オプサイト（ＯｐＳｉｔｅ、登録商標）、スミス・アンド・ネヒュー社（Ｓｍｉｔｈ ａｎｄ Ｎｅｐｈｅｗ、Ｉｎｃ）の半閉鎖式創傷被覆剤
３）試験用の光硬化性被覆剤
試験用の被覆剤を塗布するために、０．５ｍｌのポリマー状エオシン溶液と０．５ｍｌのＴＥＡ溶液をマクロマー／グリセリン溶液に加え、光硬化性創傷被覆液を作った。この溶液を１６本の３ｍｌ滅菌済み注射器に入れ（注射器それぞれに２ｍｌずつ）、各創傷部位に注射器１本分を塗布した。溶液はそれぞれ決められた創傷部位に（部位１カ所あたり約１．５ｍｌずつ）塗布し、部位からあふれるようにした。液を固化させるために、１５０Ｗの白熱電球を創傷表面から約１０．１６ｃｍ（４インチ）離して３０秒間点灯した。被覆剤溶液はすぐに丈夫なゴム状のヒドロゲルになり、これは創傷部に非常によく接着していた。それぞれのブタの創傷部全体に消毒済みの４ｘ４のガーゼをあて、ブタを消毒済みのメリヤス地で覆った。日を決めて（第３、４、５および７日）、ブタ１頭に麻酔をかけ、創傷部の上皮化および回復に対する被覆剤の効果を評価した。
創傷部の上皮化および回復に対する被覆剤の効果の評価：
麻酔をかけてから、皮膚の損傷部をその下にある深部皮下組織から切離して取り出し、１０％中性緩衝ホルマリン溶液で固定した。固定化後、キーズ（Ｋｅｙｓ）生検パンチを使って、各創傷から５個の生検試料を採取した。各生検試料は、容器に入れラベルをつけて、組織切片の作成を依頼した。組織切片は厚み４μｍに切断し、ヘマトキシリンとエオシンで染色した。組織切片を顕微鏡で検査したが、その際、創傷部位にあてた被覆剤の種類は伏せておいた。次のような点について評価を行い、顕微鏡検査で評点をつけた。
【００６７】
創傷における上皮化の程度
炎症反応の強さ
創傷における線維増殖の程度
皮下組織に対する損傷の程度
起きている炎症反応の程度を区別するのに、組織切片の細胞のタイプについての形態計測解析を援用した。 多形核細胞、リンパ球細胞、および 線維芽細胞の数を調べた。それぞれの組織生検について、以下の１〜５に分けて評点をつけた：
炎症反応の強さ
１．炎症反応なし、またはあるかなしかの境界線
２．きわめてわずかな炎症
３．炎症細胞密度が中程度で、滲出液あり
４．重篤で、創傷組織の内部または上部で炎症細胞密度高く、滲出液層が厚い
５．極端に激しい炎症、炎症細胞の濃厚な病巣の徴候があり、創傷組織または創傷に浸潤、炎症滲出液の厚い層あり。
創傷における上皮化の程度
１．角質層が少なくとも４細胞層存在し、全部の表皮が存在している
２．角質層が少なくとも１細胞層存在し、全部の表皮が存在している
３．角質層が少なくとも１細胞層存在し、１／２の表皮が覆われている
４．角質層が存在せず、表皮下の組織にきわめてわずかな炎症
５．角質層が存在せず、表皮下の組織に中程度の炎症
創傷における線維増殖の程度
１．創傷に線維増殖なし
２．創傷表面の１／３〜１／２において創傷に軽い線維増殖あり
３．創傷の２／３以上において創傷に軽い線維増殖あり
４．創傷の１／３〜１／２において創傷に中程度の線維増殖あり
５．創傷の１／２以上において創傷に重篤な線維増殖あり
皮下組織に対する損傷の程度
１．皮下組織に損傷なし
２．皮下組織に軽い浮腫を伴う軽い損傷があるが、炎症細胞はほとんどなし
３．皮下組織に中程度の浮腫を伴う中程度の損傷があり、中程度の炎症細胞蓄積あり
４．皮下組織に重篤な浮腫を伴う重篤な損傷があり、炎症細胞多し
５．皮下組織に極めて重篤な損傷があり、炎症細胞の濃厚な病巣を伴う
結果
それぞれの生検試料について上記の基準を使用して盲検法で評価した。組織学的な試験が終了してから、評点をつけた生検試料を創傷部位と関連づけた。それぞれの被覆剤についてすべての部位での評点を合計し検体数または評点で割ることで、それぞれの被覆剤の単純平均で評点を計算した。
【００６８】
第３，４，５および７日における各タイプの創傷被覆剤の全評点を統計的に解析するために、データインターバル（ｄａｔａ ｉｎｔｅｒｖａｌ）のためのアノバ・サス（ＡＮＯＶＡ ＳＡＳ）プログラムで評価して、三種類の創傷治療法に何か差があるかどうかを統計的に評価した。統計的に有意差が認められたのは、二つの評点だけであった。
１．創傷をつけてから第４日目に、オプサイト（ＯｐＳｉｔｅ、登録商標）被覆剤の平均値は２．４であり、対照および実験の創傷部位とは統計的に有意な差があった。
２．創傷をつけてから第７日目に、実験用の被覆剤での平均は１．８であり、対照およびオプサイト（ＯｐＳｉｔｅ、登録商標）被覆剤とは統計的に有意な差があった
創傷後第７日では、上記の評価基準で判断すると、実験用の光硬化性被覆剤は、未処置またはオプサイト（ＯｐＳｉｔｅ、登録商標）被覆剤による処置に比べて、有意にきわめて優れた治癒効果を示した。
実施例１６
生体吸収性薬剤送達塗膜
実施例５で得られたマクロマーの３３％エタノール溶液を調製した。長さ１０ｃｍのポリウレタン（ＰＵ）の棒をマクロマー溶液に浸漬してから、６分間光照射してマトリックスを形成させた。この方法により棒の上には、非常に耐久性があり、容易に剥がれず、可撓性のある塗膜が生成した。１ｇのクロロヘキシジン２酢酸塩（抗菌剤）を１０ｍｌのマクロマー溶液に溶解し、新しいＰＵ棒を使用して同様の塗装加工をおこなった。この場合にも、棒上には耐久性があり、容易に剥がれず、可撓性のある塗膜が生成した。この棒を切断して１ｃｍの試料片とし、阻害ゾーンを分析することによって評価した。
【００６９】
染料入り塗膜試験片、薬剤なし塗膜試験片、塗膜なし試験片をミュラー・ヒントン（Ｍｕｅｌｌｅｒ−Ｈｉｎｔｏｎ）寒天平板上に置いた。この寒天平板にはスタフィロコッカス・エピデルミディス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ）（クリステンセン（Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ）より入手、ＲＰ６２Ａ）の１０⁶懸濁液を塗布したものである。これらの試験片は不洗浄対照として用いられ、６０日間にわたって毎日、新しく菌を塗布した寒天平板に移し替えていった。
【００７０】
さらに追加の試験片として、薬剤無し（塗膜ありとなしの両方）および薬剤入り塗膜のものを、スナップキャップ式のバイアルに入れ、５０％ノルマルの仔ウシ血清ＰＢＳ溶液で洗浄した。チューブをオービタルシェーカーに取付け、３７℃、２００ｒｐｍで培養することを２０日間続けた。洗浄液は毎日取り去り、新しい溶液と置き換えた。定期的に試験片を血清／ＰＢＳから抜き出して前記のようにして寒天にのせた。これらの試験片で生じる阻害ゾーンを記録し、不洗浄の試験片によるゾーンと比較した。
【００７１】
薬剤無し塗膜の対照試験片では、塗膜の有無に関わらず、ゾーンはできなかった。第０日では、薬剤含有試験片は洗浄品も不洗浄品も２４．５ｍｍのゾーンを生成した。第２０日は、最終の洗浄試験片を評価する日であったが、不洗浄試験片では１７．５ｍｍのゾーンを生成し、洗浄試験片では９．５ｍｍのゾーンを生成した。第６０日は、試験を終了する日だが、不洗浄品はまだ１７ｍｍのゾーンを生成していた。
【００７２】
この実験から、このマトリックス形成ポリマーは、生理活性物質の長期間にわたる送達を可能とする薬剤送達塗膜を作るのに有用であることが示された。
実施例１７
生体内で安定な薬剤送達塗膜
実施例６で得られたマクロマーを５０％ＩＰＡ／Ｈ₂Ｏの２５％溶液に調製した。長さ１０ｃｍのポリウレタンの棒をマクロマー溶液に浸漬してから、６分間光照射してマトリックスを形成させた。この方法により棒の上には、非常に耐久性があり、容易に剥がれず、可撓性のある塗膜が生成した。５００ｍｇのクロロヘキシダーゼ２酢酸塩を１０ｍｌのエタノールに溶解させた。塗膜をつけた棒の半分をこの溶液に室温で６０分間浸漬し、残り半分は同じ条件で純エタノールに浸漬した。浸漬後、棒をエタノールから上げ、室温で２０時間かけて乾燥させた。この棒を切断して１ｃｍの試料片とし、阻害ゾーンを分析することによって評価した。
【００７３】
塗膜無し対照、塗膜あり対照、および 薬剤入り塗膜試験片をミュラー・ヒントン（Ｍｕｅｌｌｅｒ−Ｈｉｎｔｏｎ）寒天平板上に置いた。この寒天平板にはスタフィロコッカス・エピデルミディス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ）（クリステンセン（Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ）より入手、ＲＰ６２Ａ）の１０⁶懸濁液を塗布したものである。これらの平板を３７℃で２０時間培養した。それぞれの試験片の周辺で細菌の増殖がまったく認められないゾーンを測定し、毎日この試験片を新しく菌を塗布した寒天平板に移すことを１４日続けた。
【００７４】
塗膜無し対照試験片および塗膜あり対照試験片ではゾーンが認められなかった。薬剤含有塗膜試験片は、第０日では２５ｍｍのゾーンを生成した。この試験片は毎日、ゾーンを生成していた。第１４日は、試験を終了する日であるが、この試験片は平均で６ｍｍのゾーンを生成していた。
実施例１８
三次元形状の器具の製作
直径３ｍｍのテフロンコートをした棒の一端を１．５ｃｍの深さまでＢＢＡ−アクリロイルポリテトラ（カプロラクトン−コ−ラクチド）ペンタエリスリトールエトキシレート（実施例５参照）のニート液中に浸け、直ちに、対向して設置したダイマックス（Ｄｙｍａｘ）ランプの間に吊り下げ、回転しながら１０秒間光照射した。光照射により、棒の上には半硬質の弾性塗膜が生成した。棒を冷却してこのポリマー塗膜をはずしやすくした。円筒の閉じている方の端をカミソリ刃で切り取ると、長さ１．２５ｃｍ、直径３．５ｍｍの中空円筒器具が形成できた。
実施例１９
重合性コラーゲンの合成
１ｇの可溶性コラーゲン（セメド−Ｓ（Ｓｅｍｅｄ−Ｓ）、ケンゼイ−ナッシュ社（Ｋｅｎｓｅｙ−Ｎａｓｈ Ｃｏｒｐ．））（Ｉ型とＩＩＩ型の混合物）を５０ｍｌの０．０１Ｎ ＨＣｌに溶解した。溶解してから、１．２５ｇのトリエチルアミン（１２．４ｍｍｏｌ）をこの反応混合物に添加した。１ｇのアクリロイルクロリド（１１．０ｍｍｏｌ）を１ｍｌのメチレンクロリドに溶解したものを、この反応容器に加え、混合物を室温で２０時間撹拌した。
【００７５】
反応物を脱イオン水に対して徹底的に透析し、生成物は凍結乾燥により単離した。重合性コラーゲンが収量１．１７ｇで得られた。
実施例２０
骨形態形成性タンパク質を含有するコラーゲン足場材料
Ａ．固化足場材料の製造
リン酸緩衝食塩水（ｐＨ７．４）に重合性コラーゲン（実施例１９）を５％（ｗ／ｖ）、光誘導体化ポリアクリルアミド（実施例８の記載にしたがって合成）を１％（ｗ／ｖ）溶解した液状マクロマー溶液を調製した。これに、５０μｇ／ｍｌ（０．００５％ｗ／ｖ）の骨形態形成性タンパク質（ＢＭＰ−７、個人的ルートで入手）を加えた。次いで、上記溶液のアリコート（１５０μｌ）を型（直径８ｍｍ、深さ３ｍｍ）に入れ、１０秒間ダイマックスランプ（実施例１３に記載）で照射して、コラーゲン足場材料を固化させた。固化コラーゲン足場材料の対照となるディスクを、同様な手順により作成したが、ＢＭＰ−７は加えなかった。
Ｂ．固化足場材料の評価
ＢＭＰ−７入りの固化コラーゲン足場材料のディスクを、ラットの頭蓋オンレー埋植モデルにおける骨成長刺激について評価した。このモデルでは、骨膜は除去し、コラーゲンディスクを頭蓋骨に移植した。３０日後に移植片とその周辺の頭蓋骨をとりだし、冷メタノールで固定してから、ＰＭＭＡに包埋し、切片を切り出し、５０〜１００μｍの厚みまで研磨し、サンダーソン・ラピッド・ボーン・ステイン（Ｓａｎｄｅｒｓｏｎｓ Ｒａｐｉｄ Ｂｏｎｅ Ｓｔａｉｎ）で染色し、ファン・ギーソン（Ｖａｎ Ｇｉｅｓｏｎ）のピクロフクシンで対比染色した。この試験法では、非脱灰の骨を評価しており、成熟骨は赤色に染色され、未成熟骨はピンク色に染色され、軟骨は青灰色に染色され、変化を受けないコラーゲンは無細胞で青黄色に見える。
【００７６】
対照物質の一つはＢＭＰ−７を添加していない固化コラーゲン足場材料のディスクでできている。第二の対照物質はＢＭＰ−７を含有する液状マクロマー溶液１５０μｌを非照射で用いたものからできている（ＢＭＰ−７を含有する固化コラーゲン足場材料を作るのに型に入れ、照射したものと同一の溶液組成である）。
【００７７】
上記のようにして、第３０日に組織学的に評価すると、試験用のディスク（ＢＭＰ−７を含有する固化コラーゲン足場材料）ではもともとコラーゲンディスクを埋め込んだ部分に著しく骨の成長が認められた。これとは対照的に、二つの対照物質（ＢＭＰ−７なしの固化コラーゲン足場材料およびＢＭＰ−７を含有する液状対照溶液を光照射しなかったもの）はいずれも骨の成長は全然もしくはほとんど認められなかった。対照物資で形成された骨の量は、実験用のディスクの場合に観察された量の２５％以下であり、したがって、固化コラーゲン足場材料はＢＭＰ刺激の骨の生成を著しく促進していることが実証された。

Claims (33)

1. ペンダント重合性基およびペンダント重合開始剤基を有する一種以上のポリマーを含む架橋可能なマクロマーシステムであって、
   ペンダント重合性基が、ペンダントビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、エタクリレート基、２−フェニルアクリレート基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、イタコネート基、およびスチレン基からなる群より選択されるとともに、
   ペンダント重合開始剤基が、長波長紫外線（ＬＷＵＶ）光活性化性分子、可視光活性化性分子、および熱活性化性分子からなる群より選択され、
   生体内で使用されるマトリックスを形成するために重合に付されるマクロマーシステム。
2. 重合性基および重合開始剤基が、同一のポリマー主鎖にペンダントしている、請求項１に記載のマクロマーシステム。
3. 重合性基および重合開始剤基が、異なったポリマー主鎖にペンダントしている、請求項１に記載のマクロマーシステム。
4. ペンダント重合開始剤基が、ポリマー状マクロマーを製造するために用いられる一種以上のモノマーに結合している、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
5. ペンダント重合開始剤基が、ポリマー状マクロマーそのものに結合している、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
6. システムが、重合開始剤基と重合性基の両方を担持しているマクロマーとペンダント重合性基のみをもつマクロマーとを組み合わせて含む、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
7. ＬＷＵＶ分子が、４−ベンゾイル安息香酸、［（９−オキソ−２−チオキサンタニル）−オキシ］酢酸、２−ヒドロキシチオキサントン、ビニルオキシメチルベンゾインメチルエーテル、ベンゾフェノンおよびチオキサントンからなる群より選択される、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
8. 可視光活性化性分子が、エオシンＹ、ローズベンガル、カンファーキノン、エリトロシンおよびエチルエオシンからなる群より選択される、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
9. 熱活性化性分子が、４，４’アゾビス（４−シアノペンタン）酸、および２，２−アゾビス[２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン]二塩酸塩からなる群より選択される、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
10. 光重合開始が、水素引抜き反応によって引き起こされる、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
11. マクロマーが、ペンダント第三級アミン基を更に有する、請求項１０に記載されたマクロマーシステム。
12. ポリマー主鎖が、合成ポリマーおよび天然ポリマーからなる群より選択される、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
13. ポリマー主鎖が、生分解性ポリマーおよび生体内で安定なポリマーからなる群より選択される、請求項１２に記載されたマクロマーシステム。
14. ポリマーが、ヒドロゲルマトリックス形成に用いられるポリマーおよび非ヒドロゲルマトリックス形成に用いられるポリマーからなる群より選択される、請求項１３に記載されたマクロマーシステム。
15. ポリマーが、ヒドロゲルマトリックス形成に用いられる生分解性のポリマーを含む、請求項１４に記載されたマクロマーシステム。
16. ポリマーが、多糖類およびポリアミノ酸からなる群より選択される天然ポリマーである、請求項１５に記載されたマクロマーシステム。
17. 多糖類が、ヒアルロン酸、デンプン、デキストラン、ヘパリンおよびキトサンからなる群より選択され、ポリアミノ酸が、ゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、アルブミンおよびそれらの活性ペプチドドメインからなる群より選択される、請求項１６に記載されたマクロマーシステム。
18. ポリマーが、一種以上のモノマーの縮合重合により製造される合成ポリマーを含む、請求項１２に記載されたマクロマーシステム。
19. ポリマーが、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、並びにこれらのポリマー、ポリ無水物、およびポリオルトエステルからなる群より選択された疎水性、生分解性ポリマーである、請求項１３に記載されたマクロマーシステム。
20. ポリマーが、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、およびポリビニルアルコールからなる群より選択された生体内で安定な、親水性ポリマーである、請求項１３に記載されたマクロマーシステム。
21. ポリマーが、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、およびジメチルシロキサンからなる群より選択された疎水性モノマーの重合により形成される合成、生体内で安定なポリマーである、請求項１３に記載されたマクロマーシステム。
22. ポリマー主鎖が、ペンダント反応性基または親和性基をさらに含んでいる、請求項１に記載されたマクロマーシステム。
23. 反応性基または親和性基が、対象の表面の標的基に結合させるのに用いられる、請求項２２に記載されたマクロマーシステム。
24. 生体内で使用されるポリマーマトリックスを形成するためのマクロマー製剤であって、請求項１に記載されたマクロマーシステムを含有する製剤。
25. 生体内での使用が、細胞の被包、接着剤／封鎖剤、バリアー、薬剤放出制御担体、組織の置換、創傷被覆剤、およびインサイトゥーでの医療器具の形成からなる群より選択される、請求項２４に記載された製剤。
26. システムの光重合開始が水素引抜き反応によって引き起こされる請求項２４に記載された製剤。
27. マクロマーが、ペンダント第三級アミン基を更に有する、請求項２４に記載された製剤。
28. 光重合開始が、マトリックスと基質の間に共有結合を形成する、請求項２６に記載された製剤。
29. インビボで使用されるポリマーマトリックスであって、請求項１に記載されたマクロマーシステムを含み、そのシステムがフリーラジカル重合により架橋されてマトリックスを形成するマトリックス。
30. インビボでの使用が、細胞の被包、接着剤／封鎖剤、バリアー、薬剤放出制御担体、組織の置換、創傷被覆剤、およびインサイトゥーでの医療器具の形成からなる群より選択される、請求項２９に記載されたマトリックス。
31. システムの光重合開始が、水素引抜き反応によって引き起こされる、請求項２９に記載されたマトリックス。
32. マクロマーが、ペンダント第三級アミン基を更に有する、請求項２９に記載されたマトリックス。
33. 光重合開始が、マトリックスと基質の間に共有結合を形成する、請求項３１に記載されたマトリックス。