JP4947512B2 - 生体適合性ヒドロゲル - Google Patents

Description

本発明は、生体適合性を持つヒドロゲルを形成するゲル化剤、及び、生体適合性を持つヒドロゲルに関するものである。

低分子ゲルは、低分子化合物が分子間力による自己組織化により繊維状の構造を形成し、それが複雑に絡み合った３次元ネットワークを形成することによって、溶媒分子を捕捉したゲルである（例えば、非特許文献１参照）。
ゲルを形成する低分子化合物の分子設計が可能なことから、分離膜、センサー、触媒、無機材料、電子材料、バイオ素材等、様々な分野への応用が期待されている（例えば、非特許文献２参照）。
我々も、新規な構造を有する３，４，５−長鎖アルキルオキシベンズアミド誘導体を合成し（特許文献１参照）、その一部の化合物が有機溶媒をゲル化することを見出し、高いゲル化能を有する化合物を提供した（特許文献２参照）。
しかし、バイオ素材への応用を考えた場合、有機溶媒をゲル化したオルガノゲルよりも、水をゲル化したヒドロゲルが望ましいことは明らかであるが、低分子が形成するヒドロゲルの報告は少ない（例えば、非特許文献３参照）。また、得られたヒドロゲルをバイオ素材として利用する場合、ヒドロゲル自体が生体適合性を持つことが望ましいが、こうした観点からの報告はほとんど無い。

我々は、これまでに、オリゴエチレングリコールを結合した３，４，５−長鎖アルキルオキシベンズアミド誘導体を合成し、これらの化合物が医療用材料等に生体適合性を付与する目的で使用できること（特許文献３参照）、また、これらの化合物が有機溶媒をゲル化すること（特許文献４参照）を開示している。しかし、これらの化合物のヒドロゲル形成能に関しては検討が行われていなかった。
特開２００１−１２２８８９号公報 特開２００４−２６２８０９号公報 特開２００５−２３２０６１号公報 特開２００５−２３２２７８号公報 ケミカル・レビュー（Chem. Rev.）、１９９７年、９７巻、ｐ．３１３３−３１５９ アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション（Angew. Chem. Int. Ed.）、２０００年、３９巻、ｐ．２２６３−２２６６ ケミカル・レビュー（Chem. Rev.）、２００４年、１０４巻、ｐ．１２０１−１２１７

本発明の課題は、生体適合性を持つヒドロゲルを形成するゲル化剤、及び、生体適合性を持つヒドロゲルを提供することにある。

上記課題に関して鋭意検討した結果、本発明者らは、式（１）で示されるオリゴエチレングリコールを結合した３，４，５−長鎖アルキルオキシベンズアミド誘導体が、親水性のオリゴエチレングリコール部分の長さｍ、疎水性のアルキル部分の長さｎ、及び、ゲル化の条件の適切な選択によって、ヒドロゲルを形成することを見出し、本発明を完成するに至った。

（式中で、ＸはＯＨまたはＮＨ₂を、ｍは１から１００までの整数を、ｎは１１から１７までの整数を表す。）
すなわち、本発明は、式（１）で示される化合物を有効成分とし、生体適合性を持つヒドロゲルを形成するゲル化剤、及び、式（１）で示される化合物を有効成分とし、生体適合性を持つヒドロゲルを提供する。

式（１）で示される化合物は、例えば、エチレングリコールのオリゴマーまたはポリマーのアミン誘導体と３，４，５−トリス（アルキルオキシ）安息香酸とのアミド縮合によって得られる（特開２００５−２３２０６１号公報）。
エチレングリコールのオリゴマーまたはポリマーのアミン誘導体は、例えば、市販のエチレングリコールのオリゴマーまたはポリマー、あるいは、市販で入手出来ない長さのオリゴマーについては、オリゴエチレングリコールの一端を保護し、他の一端をトシル化して、合計が必要な長さとなるオリゴエチレングリコールと縮合の後、脱保護して得られる化合物（ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー（Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．）２００４年、６９巻、ｐ．６３９−６４７）の一端、または、両端を、順次、トシル化、トシル基のヨウ素化、ヨウド基のフタルイミドへの変換、ヒドラジンによる脱保護によって得られる（バイオケミストリー（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）１９８０年、１９巻、ｐ．４５９５−４６００）。
３，４，５−トリス（アルキルオキシ）安息香酸は、例えば、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸メチルをアルキルブロミドによってエーテル化、次いで、加水分解することによって得られる（バイオオーガニック・アンド・メディシナル・ケミストリー（Ｂｉｏｏｒｇ． Ｍｅｄ． Ｃｈｅｍ．）２００２年、１０巻、ｐ．４０１３−４０２２）。
尚、式（１）で、ｍは１から１００までの整数、ｎは１１から１７までの整数が許容されるが、室温付近でヒドロゲル化剤あるいはヒドロゲルの有効成分として用いる場合、好ましくは、ｍが１０から３５の整数、ｎが１１から１６の整数で示される化合物である。

式（１）で示される化合物は、そのまま単独で、あるいは、そのヒドロゲル化を妨げない物質との混合物として、ヒドロゲル化剤として用いることができる。
ヒドロゲルは、式（１）で示される化合物を有効成分とするゲル化剤を、適当量（好ましくは、水に対する濃度として１ｍＭから１Ｍとなる量）、水に懸濁させ、そのままヒドロゲルを用いる温度で撹拌するか、または、一旦、１００℃以下の適当な温度まで加熱の後、ヒドロゲルを用いる温度に放置するか、または、さらに冷却することによって作成する。

以下に、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の記述に限定されるものではない。

(ヒドロゲルの作成)
化合物サンプルを適当量秤量し、純水を加えて一定濃度とし、超音波照射器、ボルテックスミキサー等を用いて分散させる。この水分散溶液を、一旦、４０℃付近まで加熱した後、室温で放置、室温でヒドロゲルを形成しない場合は、さらに、氷冷してヒドロゲルの形成を検討した。
式（１）において、ＸがＯＨ、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、室温、２０ｍＭから３０ｍＭの濃度でヒドロゲルを与えた。
式（１）において、ＸがＮＨ₂、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、室温、５ｍＭから６０ｍＭの濃度でヒドロゲルを与えた。
以上の結果から、式（１）で示される化合物がヒドロゲルを形成することが示された。

(ヒドロゲル形成に対する塩等の効果)
実施例１と同様の方法で、純水の代わりに、０．１ＭＨＣｌ水溶液、０．１ＭＮａＯＨ水溶液、０．１ＭＣａＣｌ₂水溶液、あるいは、０．１ＭＮａ₂ＳＯ₄水溶液を用いてヒドロゲルの形成を検討した。

０．１ＭＨＣｌ水溶液の場合、式（１）において、ＸがＯＨ、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、氷冷下、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ＸがＯＨ、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。式（１）において、ＸがＮＨ₂、ｍが１１、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ＸがＮＨ₂、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭの濃度で、ＸがＮＨ₂、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。

０．１ＭＮａＯＨ水溶液の場合、式（１）において、ＸがＯＨ、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、氷冷下、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ＸがＯＨ、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。式（１）において、ＸがＮＨ₂、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、氷冷下、２５ｍＭの濃度で、ＸがＮＨ₂、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。

０．１ＭＣａＣｌ₂水溶液の場合、式（１）において、ＸがＯＨ、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、氷冷下、２５ｍＭの濃度で、ＸがＯＨ、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。式（１）において、ＸがＮＨ₂、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、氷冷下、２５ｍＭの濃度で、ＸがＮＨ₂、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、氷冷下、１５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。

０．１ＭＮａ₂ＳＯ₄水溶液の場合、式（１）において、ＸがＯＨ、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、氷冷下、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ＸがＯＨ、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、室温、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。式（１）において、ＸがＮＨ₂、ｍが１７、ｎが１１の化合物は、氷冷下、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ＸがＮＨ₂、ｍが２３、ｎが１１の化合物は、氷冷下、１５ｍＭから２５ｍＭの濃度で、ヒドロゲルを与えた。

以上の結果から、式（１）で示される化合物は、適切な条件を選択することにより、ヒドロゲルの形成が起こり易くなること、及び、広範なＸ、ｍ、ｎにおいてヒドロゲルを形成することが示された。

本発明が提供するヒドロゲルは、３次元細胞培養、細胞や蛋白質の分離・精製、蛋白質医薬品の徐放等に、生体適合性をもつソフトマテリアルとして、利用することができる。

Claims (2)

1. 式（１）で示されるベンズアミド誘導体を有効成分とするヒドロゲル化剤。
   

   

   （式中で、ＸはＯＨまたはＮＨ₂を、ｍは１から１００までの整数を、ｎは１１から１７までの整数を表す。）
2. 請求項１に記載した化合物を有効成分とするヒドロゲル。