JP5671024B2 - ポリマー、好ましくは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを作る方法、得られるポリマーおよび（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、ならびにこれを含むバイオデバイス - Google Patents

Description

本発明は、新規の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートなどの環状（アルキル）アクリロイルカーボネートの開環重合によってポリマー鎖に少なくとも１つの（アルキル）アクリロイル基が組入れられる新規のポリマーを作る方法と、この方法によって入手可能なポリマーおよび（アルキル）アクリロイルポリカーボネートと、ポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを含むか、またはこれを用いて作られたバイオデバイス（biodevice）と、環状（アルキル）アクリロイルカーボネートとに関する。

生物医学技術では、生物学的条件下で用いることができ、好ましくは生物分解性でもあるポリマーに対する必要性が存在する。そのようなポリマーは、生物活性分子が直接または間接にポリマーに結合可能であるように修飾されるべきものである。生物活性分子がそれに結合したポリマーはそのまま用いられてもよく、またはステント、インプラント、血管、細胞区画、医薬デバイス、ヒドロゲルなどの生物学的支持体に取付けられてもよい。ポリマーの修飾は、官能化、架橋、および／またはグラフト化によるものであってもよい。架橋およびグラフト化は官能化の前または後に行われてもよいが、生物学的支持体への結合の前または後にも（加えて）行なわれてもよい。

ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ（トリメチレンカーボネート）（ＰＴＭＣ）などの脂肪族ポリエステルおよびポリカーボネートは重要な合成生物分解性材料である。これらのポリマーは生体適合性であり、好適な機械的性質を有し、インビボで非毒性の生成物に分解可能であり、繊維、膜、棒、微粒子、ナノ粒子、および多孔性三次元構成に容易に加工可能である。再吸収可能な縫合糸としての用途、およびさまざまな医療デバイスにおける用途に加えて、分解性ポリエステルおよびポリカーボネートは、制御された薬物送達、組織工学、および再生医療のために用いられるおよび／または現在研究されている重要な生体適合物質のうち１つである。

それにも拘らず、これらの分解性ポリマーは理想的ではない。実際、それらは、それらの高い疎水性、不適切な分解プロファイル、および／または化学修飾のためのポリマー鎖中の反応中心の欠如のためにさまざまな生物学的用途の要件を満たすことができないことが非常にしばしばである。益々進歩している生物医学技術では、複雑な生物学的に活性の生体適合物質の開発の必要性が存在する。先行技術では、とりわけ、たとえばヒドロキシル（Leemhuis, M., et al, Macromolecules 2006, 39 (10), 3500-3508）、カルボキシル（in't Veld, P. J. A., et al, Makromolek. Chem. 1992, 193 (11), 2713-2730）、およびアミン（Zhou, Y., et al, Macromol. Rapid Commun. 2005, 26 (16), 1309-1314）などのペンダント基を含有する官能性脂肪族ポリエステルおよびポリカーボネートが記載されている。これらの官能性ポリマーは一方では向上した親水性および生物分解性などの改良された生理化学的性質を示すが、他方では薬物抱合またはさらなる誘導を容易にする。しかしながら、それらの合成は通常、重合の前後の官能基の保護および脱保護に係る多段階プロセスであり、この結果、全体的な収率が低くなり、分解が生じることがある。

注目すべきことに、（Mecerreyes, D. et al., Macromol. Rapid Comm. 2000, 21, 779-784; Vaida, C. et al., J. Polym. Sci. Polym. Chem. 2008, 46 (20), 6789-6800などの）アクリロイル、（Pratt, R. C., et al, Chem. Comm. 2008, (1), 114-116などの）アリル、または（Lu, C. H., et al, J. Polym. Sci. Polym. Chem. 2007, 45 (15), 3204-3217; Riva, R. et al., Macromolecules 2007, 40, 796-803などの）アルキン／アジドなどの官能基を提示する分解性ポリマーについていくつかの報告が存在する。これらのプロセスでは、保護／脱保護ステップが必要なく、それらは重合後の修飾を通して多様な官能性に容易に変換可能である。特に、アクリロイル基を含有する官能性ＰＣＬは、（１）チオール含有分子とのマイケル付加化学によるさらなる誘導が高度に選択的であり、ヒドロキシル、カルボキシル、およびアミンを含むさまざまな官能基に対して寛容である；（２）反応が非常に穏やかな条件下で起こるため、分解が最小限である；かつ（３）触媒が必要なく、一見したところ副生成物が産出されず、これにより起こり得る汚染が排除される点で、関心があるように思われる。それにも拘らず、γ−アクリロイル−ε−カプロラクトン（ＡＣＬ）の重合が著しい副反応と関連付けられることが報告されている（Vaida, C. et al, Macromol. Symp. 2008, 272, 28-38を参照）。他の欠点は、ＡＣＬがラクチド（ＬＡ）モノマーと共重合できないことである。必要な場合、（共）重合体は不飽和モノマーとグラフト化されてもよい。

本発明は、開環重合によって、新規の環状カーボネートモノマー、すなわちアクリロイルカーボネート（ＡＣ）および（アルキル）アクリロイルカーボネート（ＡＡＣ）、特に（メタ）アクリロイルカーボネート（ＭＡＣ）などがポリマー鎖に組入れられた官能性および好ましくは生物分解性ポリマーを作るための方法を提供することをその目的とする。開環重合によって、（アルキル）アクリロイルポリカーボネートなどのポリマーが調製される。好ましくは、これらのポリマー、特にポリカーボネートは修飾されてもよい。この修飾はペンダント（アルキル）アクリロイル基で起こり、任意の所望の順で官能化、架橋、および／またはグラフト化を含む。官能化のためマイケル付加反応を利用することができる。

ＡＣ、ＡＡＣ、およびＭＡＣモノマーは、容易に合成することができ、かつ環状アルキルエステル、環状ジエステル、モルホリンジオン、ジオキサノン、および環状アルキルカーボネートなどのさまざまな異なるコモノマーと共重合可能である。共重合はブロック重合の形態をとってもよい。得られる共重合体は少なくとも１つの第１のモノマーおよび／または少なくとも１つのコモノマーの１つ以上のブロックを含む。さらに、所望の機能および／または性質に依存して、（共）重合体を任意の好適な方法で架橋してもよい。

本発明の（共）重合体の汎用的な重合後の修飾は、修飾された生体適合性材料の範囲を生じる。開環重合とマイケル付加化学による修飾との組合せは、生物学的に活性の生体適合物質を開発するのに効率的かつ実際的な方策であることを示した。

本発明の重合方法は、開環重合によって少なくとも１つの環状（アルキル）アクリロイルカーボネートがポリマー鎖に組入れられる重合、１つの環状（アルキル）アクリロイルカーボネートの単独重合、２つ以上の環状（アルキル）アクリロイルカーボネートの共重合、または少なくとも１つの環状（アルキル）アクリロイルカーボネートと少なくとも１つの第２のコモノマーとの共重合であってもよい。これらの第２のコモノマーは、環状アルキルエステル、環状ジエステル、モルホリンジオン、ジオキサノン、および環状アルキルカーボネートを含む群から選択されてもよい。

環状（アルキル）アクリロイルカーボネートは、対応のトリオールから直接にまたは間接に産生されてもよい。本発明の第１の方法では、環状（アルキル）アクリロイルカーボネートはトリオール１，１，１−トリ（ヒドロキシルメチル）Ｃ_１〜Ｃ_３アルカンから形成される。特に、容易に入手可能であるので、１，１，１−トリ（ヒドロキシルメチル）エタンおよび１，１，１−トリ（ヒドロキシルメチル）プロパンが好ましい。

直接合成に従うと、トリオールは塩化（アルキル）アクリロイルと反応する。形成されるモノ−（アルキル）アクリロイル誘導体は、クロロ蟻酸アルキル、特にクロロ蟻酸エチルと反応する。この結果、式（４）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートが生成される。必要に応じて、得られる環状（アルキル）アクリロイルカーボネートは結晶化によってなどで精製される。

間接合成に従うと、まず３つのヒドロキシル基のうち２つでアリーリデンアセタールを形成することによってトリオールを保護する。たとえば、アリーリデンアセタールはベンジリデンアセタール（１）である（スキーム１を参照）。このベンジリデンアセタールは、塩化（アルキル）アクリロイルと反応して、モノ−（アルキル）アクリロイル誘導体（３）を形成する。その後、クロロ蟻酸アルキル、特にクロロ蟻酸エチルとの反応によって環化を行なう。この結果、直接合成と同じ、式（４）を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートが生成される。

要約すると、（ｉ）１，１，１−トリ（ヒドロキシルメチル）アルカンの（アルキル）アクリル化、または（ｉｉ）アリールアセタール保護１，１，１−トリ（ヒドロキシルメチル）アルカンの（アルキル）アクリル化、脱保護、および環形成によって環状（アルキル）アクリロイルカーボネートを調製することが好ましいであろう。たとえば、この（アルキル）アクリル化は、アクリル化、メタクリル化、またはエチルアクリル化である。

式（４）を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートは、開環重合によってポリマー鎖に組入れるために、好ましくは本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを作るための単独重合における第１のモノマーとして、用いることができる。明らかに、環状アクリロイルカーボネート、環状（メタ）アクリロイルカーボネート、および（エチル）アクリロイルカーボネートなどの２つ以上の異なる環状（アルキル）アクリロイルカーボネートを、本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを作るために用いることができる。この重合は、好ましくは第１スズオクトアートまたは亜鉛ビス［ビス（トリメチルシリル）アミド］などの触媒の存在下での開環重合を含むかまたはこれを介して進行する。しばしば、メトキシＰＥＧ、またはアルカノール、たとえばイソプロパノール、などの重合開始剤が用いられる。

これらのポリマーは制御された分子量および所望の多分散性（ＰＤＩ）で産生することができる。本発明のポリマーの数平均分子量Ｍ_ｎは、一般的に、１０００〜５００，０００または１０００〜５０，０００などの、約５００〜１，０００，０００である。分子量Ｍ_ｎは^１Ｈ ＮＭＲによってまたはＧＰＣによって定められてもよい。ＰＤＩは一般的に、１．１２〜１．８０のような１．０〜２．０の範囲などの１．０〜４．０の範囲にある。

このように、発明の第１の局面に従うと、ポリマーを作るための方法であって、重合の際、式（４）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートの開環重合によって少なくとも１つの（アルキル）アクリロイル基がポリマー鎖に組入れられる、方法が提供される。得られるポリマーは、修飾に利用可能な少なくとも１つのペンダント（アルキル）アクリロイル基をポリマー鎖中に含む。

好ましい実施形態では、（アルキル）アクリロイルポリエステルを作るための方法は、
ｉ．少なくとも１つの第１のモノマー、式（４）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートを提供するステップと、
ｉｉ．少なくとも第１のモノマーを、オプションで第２のモノマーとともに重合して、これにより（アルキル）アクリロイル官能化ポリカーボネートを作るステップとを含む。

実施形態に従うと、本発明は、（アルキル）アクリロイルポリカーボネートベースの共重合体も提供する。これに対し、上記規定された少なくとも１つの第１のモノマー、式（４）を有する環状(アルキル)アクリロイルカーボネートは、少なくとも１つの第２のモノマーと共重合される。この第２のモノマーは開環重合に加わる。用いられる第２のモノマーの種類に依存して、形成される（アルキル）アクリロイルカポリーボネートは、(アルキル)アクリロイルポリカーボネート、(アルキル)アクリロイルポリエステルカーボネート、(アルキル)アクリロイルポリアミドカーボネート、または(アルキル)アクリロイルポリエステルアミドカーボネートである。所望により、共重合体の性質に依存して第２のモノマーのモル％を調節可能である。モル％は、１〜１５モル％のような、０．５〜２０モル％などの一般的に０．１〜５０モル％の間の、０．０１〜９９．９９モル％の間で異なってもよい。

これらの性質は一般的に、共重合体の究極的な使用によって決まる。たとえば、ポリマー鎖にカーボネートまたはアミドカーボネート基を導入することにより、共重合体は、ポリマー鎖中の生物分解性基の濃度に依存する程度に生物分解性になる。

明らかに、産生された共重合体は、重合に加わるモノマーの各々の１つ以上のブロックを含んでもよい。さらに、共重合体は、本発明の他の(アルキル)アクリロイルポリカーボネートに関連して上述されたように官能化され、架橋され、および／またはグラフト化されるなどして修飾されてもよい。

第１の例に従うと、第２のモノマーとして、式（５）

［式中、ｍ＝３〜１４である］
を有する環状Ｃ_３〜Ｃ_１４アルキルエステルを用いることができる。

形成される共重合体は以下の構造（１０）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は、式（４）で与えられた上記の意味を有する］
を有してもよい。式中、ｘおよびｙはさまざまなモノマーのモル％を示し、整数ｎは繰返しユニットの数を示す。ｘ、ｙ、およびｎの値は、重合条件、第１のモノマーおよび第２のモノマーの相対的な量、ならびに異なる長さのブロックが共重合で用いられたか否かに依存する。このように、ｘとｙとの両方は、たとえば、０．５〜９９．５モル％など、０．０１〜９９．９９モル％の間で異なってもよい。さらに、ｎは１００〜１０００など、たとえば１０〜５０，０００など、５〜１００，０００の範囲内にあってもよい。Ｒ_３の意味はｍに依存する。このように、Ｒ_３は（ＣＨ_２）_ｍ（ｍは３〜１４である）を表わす。好ましくは、ｍは４、５または１４である。好適な環状アルキルエステルの例は、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン（ε−ＣＬ）、およびω−ペンタデカラクトンである。

第２の例に従うと、第２のモノマーとして、式（６）

［式中、Ｒ_ｘおよびＲ_ｙは各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
を有する環状ジエステルを用いることができる。非常に実際的な例はラクチド（式中、Ｒ_ｘおよびＲ_ｙは両者ともメチルである）である。ラクチドの場合、共重合体は以下の構造（１０）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は式（４）で与えられた上記の意味を有し、Ｒ_３は式（１１）

を有する］
を有する。

本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは、ポリマー鎖中でカーボネート基の隣にエステル基も含む（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネートである。これは、安定性、生物分解性、および生体適合性に関連する独自の性質を有する、本発明の（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネートを与えるであろう。

第２のモノマー、式（５）の環状アルキルエステルとして用いられる共重合体に関連して論じられたように、ｘ、ｙ、およびｎの値を所望の性質によって必要に応じて選択してもよく、重合条件、第１のモノマーおよび第２のモノマーの相対的な量、モノマー対開始剤の比率、ならびに異なる長さのブロックが共重合で用いられたか否かに依存する。このように、ｘとｙとの両方が以上示されたように異なってもよい。

第３の例に従うと、第２のモノマーとして、式（７）

［式中、Ｒ_ｘは水素、メチル、またはエチルであり、独立してＲ_ｚは水素、メチル、エチル、またはオプションで保護されるアミノ酸残基である］
を有するモルホリンジオンを用いることができる。
アミノ酸残基は、グリシン、バリン、セリン、システイン、プロリン、フェニルアラニンのような天然アミノ酸などの任意のアミノ酸から生じてもよい。アミノ酸残基はベンジルエステルの形態などで（一時的に）保護されてもよい。

結果的に得られる共重合体は以下の構造（１０）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は式（４）で与えられた上記の意味を有し、Ｒ_３は式（１２）
−Ｃ（Ｒ_ｚ）−ＮＨ−ＣＯ−Ｃ（Ｒ_ｘ）− （１２）
を有する］
を有する。本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは、ポリマー鎖中に、カーボネート基の隣にアミド基およびエステル基を含む（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートである。これは、安定性、生物分解性、および生体適合性に関連する独自の性質を有する本発明の（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートを与えるであろう。性質はｘ、ｙ、ｎ、Ｒ_ｘ、およびＲ_ｚの値の適切な選択によって調節可能である。

第４の例に従うと、第２のモノマーとして、式（８）

［式中、Ｒ_ｘおよびＲ_ｙは各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
を有するジオキサンを用いることができる。

結果的に得られる共重合体は以下の構造（１０）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は式（４）で与えられた上記の意味を有し、Ｒ_３は式（１３）
−Ｃ（Ｒ_ｘ）−Ｏ−ＣＨ_２−Ｃ（Ｒ_ｙ）− （１３）
を有する］
を有する。

本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは、ポリマー鎖中に、カーボネート基の隣にエステル基も含む（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネートである。これは、安定性、生物分解性、および生体適合性に関連する独自の性質を有する本発明の（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネートを与えるであろう。ｘ、ｙ、ｎ、Ｒ_ｘ、およびＲ_ｙの値の適切な選択により性質を調節することができる。

第５の例に従うと、第２のモノマーとして、式（９）

［式中、ｐ＝３〜５である］
を有する環状Ｃ_３〜Ｃ_５アルキルカーボネートを用いることができる。好ましくはｐは３であり、それで環状アルキルカーボネートがトリメチレンカーボネートとなる。結果的に得られる共重合体は以下の構造（１０）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は式（４）で与えられた上記の意味を有し、Ｒ_３は式（１４）
−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｐ− （１４）
を有する］
を有する。本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートである。これは、安定性、生物分解性、および生体適合性に関連する独自の性質を有する本発明の（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネートを与えるであろう。ｘ、ｙ、ｎ、およびｐの値の適切な選択により性質を調節することができる。

一般的に、ポリマー、特に本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは、式（４）の少なくとも１つの環状（アルキル）アクリロイルカーボネートが開環重合によって組入れられるポリマー鎖、好ましくは第１のモノマーとしての環状（アルキル）アクリロイルカーボネートによってかつオプションで第２のモノマーによっても形成される線状のポリマー鎖を含む。ポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートの必要とされる性質および／または機能に鑑みて、ポリマー鎖の構造が適合されることも可能である。本発明に従うと、ポリマー鎖は分岐形状または星のような形状を有している可能性がある。これに対し、重合は、直線形状、分岐形状、または星形状を有する多官能性重合開始剤を用いて行なわれる。好ましい実施形態に従うと、多官能性重合開始剤は、必要とされる直線、分岐、または星形状を有する多官能性ＰＥＧである。

ポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは少なくとも１つの不飽和アクリロイル基を含む。少なくとも１つの不飽和基は、架橋、官能化、および／またはグラフト化などの修飾に用いられてもよい。架橋の場合、関連の独自の性質を有する、本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートなどの架橋されたポリマー鎖および／または（アルキル）アクリロイルポリマー鎖が与えられる。この架橋は、たとえば、ジチオール、ジアミン、およびアミノチオールなどの二官能性試薬との反応によって行なってもよい。好適な二官能性試薬の例は、１，６−ヘキサンジチオール、エチレンジアミン、および２−メルカプトエチルアミンである。代替的にまたは加えて、架橋は光架橋またはガンマ線照射によって行なってもよい。（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリルエステルなどの不飽和モノマーとのグラフト化の後に発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを架橋することも可能である。

ポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは不飽和ペンダント基を含む。これらの基を架橋のために用いてもよいが、これらの基を、ポリマー鎖中の不飽和基との反応によって任意の好適な官能基で本発明のポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを官能化するためにも用いてもよい。明らかに、不飽和ペンダント基を、一方では官能化に用いてもよく、他方では架橋に用いてもよい。ポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネート鎖のこれらの修飾の両者とも、バイオデバイスの製作の前または後に行ってもよい。換言すると、本発明の官能化されたおよび／または架橋された（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを、本発明のバイオデバイスに形成してもよい。代替的に、本発明のポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを、まずバイオデバイスに取付けるかまたはこれに形成してもよく、後で官能化および／または架橋してもよい。

このように、本発明の好ましい実施形態に従うと、ポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートは、本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートの不飽和ペンダント基と反応する二官能性リガンドとの反応によって官能化される。そのような二官能性リガンドは好ましくはチオール含有官能性リガンドおよび／またはアミン含有官能性リガンドである。チオール含有官能性リガンドの好ましい例は、２−メルカプトエタノール、３−メルカプトプロパン酸、システアミン、システイン、メルカプト糖、ＰＥＧ−ＳＨ、およびアルギニン−グリシン−アスパラギン酸−システイン（ＲＧＤＣ）ペプチドである。アミン含有官能性リガンドの好ましい例は２−アミノエタノールである。明らかに、ポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートの完全性および性質が維持されるかまたは許容可能なレベルに維持される限り、本発明のポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートのペンダント基との反応性を示す任意のさらなる官能性リガンドを用いることができる。

以上論じたように、そのままのまたは架橋および／または官能化による修飾後の本発明のポリマーまたは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートをグラフト化して、他のまたは付加的な性質を（アルキル）アクリロイルポリカーボネートに与えてもよい。これに対し、（アルキル）アクリロイルポリエステルの（アルキル）アクリロイル基を不飽和モノマーとグラフト化することが好ましい。

別の局面に従うと、本発明は、本発明の方法によって得られる、（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネート、および（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートなどの、本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートにも関する。これらの（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを任意の好適な態様によって架橋および／または官能化してもよい。いくつかの例は、オプションで架橋されるおよび／またはグラフト化される、（メタ）アクリロイルポリカーボネート、（メタ）アクリロイルポリエステルカーボネート、（メタ）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートである。これらの（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネート、および（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートを、チオール含有官能性リガンドおよび／またはアミン含有官能性リガンドで官能化してもよい。

本発明のさらなる局面に従うと、バイオデバイスを作る際に（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを用いてもよい。バイオデバイスは、生物学的システムと組合せて用いることが意図されるデバイスである。好ましくは、バイオデバイスは生物学的システムと一時的にまたは連続的に接触する。このことは、バイオデバイスが、生物学的システムの機能または性質が意図された態様以外には実質的に変更されないまたは修正されないように生物学的システムに適合すべきであることを意味する。バイオデバイスは、人間または動物の体などの生物学的システムに組入れられるまたはその中に実現されるように意図されてもよいが、植物における適用も企図される。バイオデバイスは、ステント、血管、組織支持体などのインプラント、代謝産物、酵素、抗体、もしくはウイルス粒子などの生体分子の検出システム、または薬送達マトリックスもしくはコーティングとの組合せなどの薬送達システムの形態を有してもよい。これらのバイオデバイスは、それらがともに用いられるべき生物学的システムに適合すべきである。本発明のバイオデバイスの別の例は細胞または組織培養のために用いられるシステムであり、その培養システム中で、（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネート、および（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートなどのポリマーは、細胞または組織の一部をまたはその全ての閉じ込めを形成してもよい。薬送達システム、組織支持体、巻かれた繊維、織物、および布用などの状況下で、ある期間内にまたはある期間後にバイオデバイスが生物分解性であるべきことが要件とされることがある。

（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネート、および（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートなどのポリマーは、安定性、生体適合性、および／または生物分解性に関連する必要とされる性質をバイオデバイスに与えるように直接におよび／または官能化後に調製可能である。

したがって、本発明の別の局面は、本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネート、および／または（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートなどのポリマーを含むかまたはこれを用いて作られた、ステント、血管、および細胞区画などのバイオデバイスに関する。

本発明のバイオデバイスの例は、抗体、酵素などの生物学的に活性の薬剤を好ましくは含む、ヒドロゲルに結合される（アルキル）アクリロイルポリカーボネートである。

バイオデバイスの基板の表面は本発明のポリマーでコーティングされてもよく、その後、表面へのヒドロゲルまたは水膨潤可能ポリマーの層の固定のためなど、表面での好適な化学的機能性を導入するために、表面に露出するポリマーの（アルキル）アクリロイル基を修飾してもよい。好適なヒドロゲルまたは水膨潤可能ポリマーはデキストランおよび／またはＰＥＯベースであってもよい。ヒドロゲルまたは水膨潤可能ポリマーの固定後、ヒドロゲルまたは水膨潤可能ポリマーの（残留）化学的機能性を、特異的な生物学的活性を表面に与える生物活性分子の固定などのさらなる表面修飾のために用いることができる。たとえば、表面にたとえば特異的細胞捕捉活性を与える抗体を固定することができる。生物活性分子のさらなる例は薬である。生物活性が異なる分子の組合せも固定可能である。薬については、デバイスの適用後に、好ましくは制御された態様で薬が放出されるように薬を固定することが好ましいことがある。デバイスの適用の際に薬を放出するという意図をもって、本発明のポリマー自体を、第１のステップでポリマーをコーティングとして塗布する前に生物活性分子（好ましくは薬）と組合せてもよい。これに代えて、第１のステップで、所望の化学的機能性を既に与えられた／これで修飾された本発明のポリマーを用いてバイオデバイスの表面をコーティングし、次にヒドロゲルまたは水膨潤可能ポリマーの層を表面に直接に固定することができる。

別の代替例は、第１のコーティングステップの後に表面に露出する（アルキル）アクリロイル基をモノマーのグラフト化を開始するのに用い、その結果、たとえばアクリル酸をグラフト化することによってヒドロゲルまたは水膨潤可能層を表面上に生じさせる手順である。このように導入されるカルボン酸基を次に生物活性分子の固定に用いてもよい。

さらに、本発明の（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを他のポリマーとの混合物中で用いてもよいことを注記する。そのようなポリマー配合物を次に、たとえば、本発明のポリマーについて上述したように用いてもよい。

最後に、本発明は、本発明の、もしくは本発明の方法を用いて入手可能な（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、ならびに／またはバイオデバイスを作る際のおよび／もしくは医薬におけるそれらの使用、ならびに式（４）

［式中、Ｒ_１およびＲ_２は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートにも関する。

（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネート、および（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートを作る方法、ならびにそのような（アルキル）アクリロイルポリカーボネート、ならびに本発明のバイオデバイスの言及されたおよび他の特徴は情報の目的のためにのみ与えられ、どの程度にも発明を限定することを意図しないいくつかの実施例および実施形態によってさらに図示されるであろう。これらの実施形態に関連して添付の図を参照する。

ＡＣ（Ａ）およびＭＡＣ（Ｂ）モノマーの^１Ｈ ＮＭＲスペクトル（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）の図である。 （Ｍ）ＡＣ共重合体の^１Ｈ ＮＭＲスペクトル（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）の図であり、（Ａ）はＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）であり、（Ｂ）はＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＭＡＣ）であり、かつ（Ｃ）はＰ（ＬＡ−ｃｏ−ＡＣ）である、図である。 ２−メルカプトエタノール（Ａ）、２−メルカプトエチルアミン塩酸塩（Ｂ）、および３−メルカプトプロパン酸（Ｃ）で修飾されたＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％共重合体の^１Ｈ ＮＭＲスペクトル（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）の図である。 Ｌ−システイン（Ａ）およびＲＧＤＣペプチド（Ｂ）で修飾されたＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％共重合体の^１Ｈ ＮＭＲスペクトル（３００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ_６）の図である。 官能性共重合体膜の接触角測定値の図である。 Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）（ＲＧＤＣ）_５．２％（ＯＨ）_３．７％の膜（ａ）、Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）の膜（ｂ）、および組織培養プラスチック（ｃ）上の３ｄ培養後のＬ９２９細胞（左パネル）およびHoechst 33258（青、右パネル）で染色されたそれらの核の画像（×４００）の図である。

実施例１：アクリロイルカーボネート（ＡＣ，４ａ）およびメタクリロイルカーボネート（ＭＡＣ，４ｂ）の調製
ＡＣ（４ａ）およびＭＡＣ（４ｂ）モノマーを４段階で合成した（スキーム１を参照）。以下は４ａの合成の例であり、同じ態様で４ｂを合成する。室温のＴＨＦ（３７５ｍＬ）中の１，１，１−トリ（ヒドロキシルメチル）エタン（ＴＨＭＥ，２４ｇ，０．２モル）およびｐ−トルエンスルホン酸一水和物（ＴｓＯＨ，１．２ｇ，６．３ｍｍｏｌ）の撹拌溶液にベンズアルデヒド（２１．４ｍＬ，０．２１モル）を滴下した。

１６時間の反応の後、反応混合物を水性アンモニアで中和し、溶媒を減圧下で蒸発させ、残渣を１５０ｍＬのＣＨ_２Ｃｌ_２中に溶解し、１５０ｍＬのリン酸緩衝液（ｐＨ７．４）で２回抽出した。有機層を濃縮して、ペンジリデンアセタール（１）の３９ｇ（９４％）の無色の粉末を得た。

０℃の１５０ｍＬの無水ＣＨ_２Ｃｌ_２中の１（１０ｇ，４８ｍｍｏｌ）およびＥｔ_３Ｎ（１２ｍＬ，８６．４ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、ＣＨ_２Ｃｌ_２に溶解したアクリロイルクロリド（５．８ｍＬ，７２ｍｍｏｌ）を滴下した。０℃での４時間の反応の後、反応混合物を濾過した。濾液をリン酸緩衝液（ｐＨ７．４）で２回洗浄し、次に濃縮して、原料２ａを得た。２ａを１６０ｍＬのＣＨ_３ＯＨ／１．０Ｍ ＨＣｌ（ｖ／ｖ １／１）に溶解し、２時間室温で撹拌した。２ＭのＮａＯＨを用いて、次に溶液のｐＨを７．０に調節した。溶液を濃縮し、酢酸エチルで抽出した。有機層を濃縮して、原料生成物、モノ−アクリロイルＴＨＭＥ３ａを生じ、これをカラムクロマトグラフィで精製した（溶離液：酢酸エチル／石油エーテル）。収量：５．０７ｇ（６１％）。^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ０８６（ｓ，３Ｈ），２．９６（ｓ，２Ｈ），３．５６（ｑ，２Ｈ），４．２６（ｓ，２Ｈ），５．８８−６．４２（ｍ，３Ｈ）。

０℃の乾燥ＴＨＦ（１５０ｍＬ）中の３ａ（４ｇ，２２．９ｍｍｏｌ）およびクロロ蟻酸エチル（４．６ｍＬ，４８．０９ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、ＴＨＦに溶解したＥｔ_３Ｎ（７ｍＬ，５０．４９ｍｍｏｌ）を滴下した。０℃での４時間の反応後、反応混合物を濾過し、濾液を減圧下で濃縮した。残渣をジエチルエーテルで結晶化して４ａを得た。収量：２．９４ｇ（６４％）。^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１．１４（ｓ，３Ｈ），４．１７（ｄ，２Ｈ），４．１９（ｓ，２Ｈ），４．３３（ｄ，２Ｈ），５．９１−６．４５（ｍ，３Ｈ）（図１を参照）。元素分析，Ｃ_９Ｈ_１２Ｏ_５としての計算値：Ｃ，５４．００；Ｈ，６．０４。実測値：Ｃ，５３．８７；Ｈ，６．０６。

同様に４ｂを調製し、全体的な収率は４０％であった。^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１．１２（ｓ，３Ｈ），１．９６（ｓ，３Ｈ），４．１６（ｓ，２Ｈ），４．１８（ｄ，２Ｈ），４．３３（ｄ，２Ｈ），５．６４（ｓ，１Ｈ），６．１２（ｓ，１Ｈ）（図１を参照）。元素分析，Ｃ_１０Ｈ_１４Ｏ_５としての計算値：Ｃ，５６．０７；Ｈ，６．５９。実測値：Ｃ，５６．１８；Ｈ，６．５２。

実施例２：（保護なしの）環状カーボネートモノマーの直接合成
２段階で、すなわち保護および脱保護なしに、ＡＣモノマー４ａを合成する。典型的に、室温の７００ｍＬのＴＨＦ中のＴＨＭＥ（３５ｇ，０．２９モル）の溶液に、２０ｍＬのＥｔ_３Ｎ（０．１５モル）を加えた。溶液を０℃に冷却した。ＴＨＦ中のアクリロイルクロリド（１０ｍＬ，０．１２モル）の溶液を滴下した。０℃での４時間の反応の後、溶媒をロータリーエバポレータで除去した。残渣をリン酸緩衝液（ｐＨ７．４）に溶解し、酢酸エチルで２回抽出した。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィで精製し（溶離液：酢酸エチル／石油エーテル＝１／１ ｖ／ｖ）、生成物３ａを得た。収量：８．２ｇ（３９．２％）。^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ０．８６（ｓ，３Ｈ），２．９６（ｓ，２Ｈ），３．５６（ｑ，２Ｈ），４．２６（ｓ，２Ｈ），５．８８−６．４２（ｍ，３Ｈ）。

０℃の乾燥ＴＨＦ（３５０ｍＬ）中の３ａ（８．２ｇ，４６．９５ｍｍｏｌ）およびクロロ蟻酸エチル（９．５ｍＬ，９９．３２ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、ＴＨＦ中のＥｔ_３Ｎ（１６．１ｍＬ，１１５．９ｍｍｏｌ）の溶液を滴下した。０℃での４時間の反応の後、反応混合物を濾過し、濾液を減圧下で濃縮した。残渣をジエチルエーテルで結晶化して４ａを得た。収量：５．７５ｇ（６２％）。^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１．１４（ｓ，３Ｈ），４．１７（ｄ，２Ｈ），４．１９（ｓ，２Ｈ），４．３３（ｄ，２Ｈ），５．９１−６．４５（ｍ，３Ｈ）。

同様の態様でＭＡＣ（４ｂ）を産生することができる。
実施例３：ポリ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）、ポリ（ＣＬ−ｃｏ−ＭＡＣ）、ポリ（ＬＡ−ｃｏ−ＡＣ）、ポリ（ＬＡ−ｃｏ−ＭＡＣ）、およびポリ（ＴＭＣ−ｃｏ−ＡＣ）の開環共重合
開始剤としてイソプロパノールを用い、触媒としてＳｎ（Ｏｃｔ）_２を用いて１１０℃のトルエン中で重合を行なった。Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％の合成は以下のとおりである（スキーム２も参照）。窒素雰囲気下のグローブボックス中で、トルエン（２０ｍＬ）中のε−ＣＬ（１．５３９ｇ，１３．５ｍｍｏｌ）およびＡＣ（０．３ｇ，１．５ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、イソプロパノール保存溶液（０．２６ｍＬ，０．７５Ｍ）およびＳｎ（Ｏｃｔ）_２保存溶液（１ｍＬ，０．１Ｍ）を素早く加えた。モノマー対開始剤のモル比を８０／１に設定し、モノマー供給量は１０モル％であった。反応容器を封止し、サーモスタットで１１０℃に温度調節した油浴中に置いた。２４時間の重合の後、酢酸２滴によって反応を終了させた。結果的に得られたポリマーＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％を冷たいジエチルエーテル中での析出によって単離し、室温で真空中で乾燥させた。

それぞれ４００および３００ＭＨｚで動作するUnity Inova 400およびＮＭＲシステム（Varian）上に^１Ｈ ＮＭＲスペクトルを記録した。ＣＤＣｌ_３およびＤＭＳＯ−ｄ_６を溶媒として用い、残渣溶媒シグナルに対して化学シフトを較正した。共重合体の分子量および多分散性は、ガードカラムおよび示差屈折率検出器を伴う２つの線形のＰＬgelカラム（５００ＡおよびMixed-C）を装備したWaters1515ゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）器具によって定めた。測定は、流量が１．０ｍＬ／分の３０℃の溶離液としてのＴＨＦとカラムの較正のための一連の狭いポリスチレン標準とを用いて行なった。接触角はPOWEREACH Instrument（Micaren, JC2000C/X）によって定めた。

ＭＡの代わりにＭＡＣを用いおよび／またはε−ＣＬの代わりにＬＡを用いて、同じ態様で、共重合体であるポリ（ＣＬ−ｃｏ−ＭＡＣ）、ポリ（ＬＡ−ｃｏ−ＡＣ）、ポリ（ＬＡ−ｃｏ−ＭＡＣ）を産生した（スキーム２も参照）。

さらに、第２のモノマーとしてトリメチレンカーボネート（ＴＭＣ）を用いて別の（アルキル）アクリロイルポリエステルを合成した。

ε−ＣＬ、ＬＡ、および／またはＴＭＣとの（Ｍ）ＡＣの共重合は円滑に行なわれ、（方法に依存した）８０００〜２０，０００の範囲内の制御された分子量（Ｍ_ｎ）および適度の多分散性（ＰＤＩ＝１．２６〜１．６０）を有する共重合体を与えた（表１を参照）。

^１Ｈ ＮＭＲはそのままのアクリロイルプロトン（図２Ａおよび図２Ｂ）に起因するδ５．６−６．４で、ならびにＡＣおよびＭＡＣそれぞれの共重合体のためのそのままのメタクリロイルプロトン（図２Ｃ）に帰するδ５．６−６．１で明確な共鳴を見せたことが注目される。

共重合体の組成は、δ２．３０でのＰＣＬメチレンプロトン、δ５．１６でのメチンプロトン、およびδ２．０５でのＰＴＭＣメチレンプロトンのシグナルの積分と（メタ）アクリロイルプロトンのシグナルの積分とを比較することによって定めることができた。注目すべきことに、Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）鎖は８．９モル％のＡＣユニットを含有し、これは１０モル％の供給量に近い（表１，エントリー１）。したがって、この共重合体をＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％と表記する。ＬＡとのＡＣの共重合は６．１モル％ＡＣを有する共重合体を得た（表１，エントリー２）。

ＬＡとの共重合の能力は、これらの官能性環状カーボネートモノマーを多様な生物医学的用途にとって非常に魅力的にする。同様に、ε−ＣＬとのＭＡＣの共重合は、７．６モル％ＭＡＣを含有するＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＭＡＣ）を与えた（表１，エントリー３）。２０モル％ＡＣモノマーのより高い供給比では、１６モル％ＡＣユニットを有するＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）が得られた（表１，エントリー４）。１０モル％ＡＣのモル供給比率でのＴＭＣとＡＣとの共重合は、８．３モル％ＡＣユニットを含有する共重合体を得た（表１，エントリー５）。さらに、^１Ｈ ＮＭＲ端基分析は、すべての共重合体が理論値（表１）に近い分子量を有することを明らかにした。したがって、これらの官能性共重合体の（メタ）アクリロイル官能性および分子量の両者ともを容易に制御可能であることが明らかである。

実施例４：（アルキル）アクリロイルポリカーボネートブロック共重合体の合成
実施例４ａ：ＰＥＧ_５ｋ−Ｐ（ＴＭＣ_１５７−ｃｏ−ＡＣ_６）の合成
触媒として亜鉛ビス［ビス（トリメチルシリル）アミド］を用い、重合開始剤としてメトキシＰＥＧ（Ｍ_ｎ＝５０００）を用いて、４０℃のＣＨ_２Ｃｌ_２中で開環重合を行なった。窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ＣＨ_２Ｃｌ_２（１０ｍＬ）中のＰＥＧ（０．２８ｇ，０．０５６ｍｍｏｌ）、ＡＣ（０．１ｇ，０．５ｍｍｏｌ）、およびＴＭＣ（０．９ｇ，８．８２ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、亜鉛ビス［ビス（トリメチルシリル）アミド］（１１ｍｇ，０．０３ｍｍｏｌ）を素早く加えた。反応容器を封止し、サーモスタットで４０℃に温度調節した油浴中に置いた。１日間、磁気撹拌によって重合を進めた。結果的に得られたポリマーを冷たいジエチルエーテルからの２回の析出によって単離し、室温で真空で乾燥させた。ＰＥＧ_５ｋ−Ｐ（ＴＭＣ_１５７−ｃｏ−ＡＣ_６）共重合体についての^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１．０６（ｓ，−ＣＣＨ_３），２．０５（ｍ，−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−），３．３８（ｓ，ＰＥＧ−ＯＣＨ_３），３．６４（ｓ，−ＣＨ_２ＯＣＨ_２−），４．１１（ｓ，−ＯＣＨ_２ＣＣＨ_２Ｏ−，−ＣＨ_２ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ_２），４．２４（ｔ，−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−），５．６−６．４（ｍ，ＣＨ_２＝ＣＨ−）。ＧＰＣ特徴付け（溶離液：ＴＨＦ，流量：１．０ｍＬ／分，標準：ポリスチレン）：Ｍ_ｎ＝２４９００，ＰＤＩ＝１．５４。

実施例４ｂ：ＰＥＧ_５ｋ−ＰＡＣ_１．４ｋ−ＰＤＬＬＡ_４．８ｋトリブロック共重合体の合成
触媒として亜鉛ビス［ビス（トリメチルシリル）アミド］を用い、開始剤としてメトキシＰＥＧ（Ｍ_ｎ＝５０００）を用いて、２段階で開環重合を行なった。窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ＣＨ_２Ｃｌ_２（３ｍＬ）中のＰＥＧ（０．３４ｇ，０．０６８ｍｍｏｌ）およびＡＣ（０．１５ｇ，０．７５ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、亜鉛ビス［ビス（トリメチルシリル）アミド］（１８ｍｇ，０．０５ｍｍｏｌ）を素早く加えた。グローブボックス中での室温での２日間の反応の後、ＣＨ_２Ｃｌ_２（２ｍＬ）に溶解したＤＬＬＡ（０．３ｇ，２．０８ｍｍｏｌ）を反応溶液に加え、次に反応容器を封止し、サーモスタットで４０℃に温度調節した油浴の中に置いた。また２日間磁気撹拌によって重合を進めた。結果的に得られたポリマーを冷たいジエチルエーテルからの析出により単離し、室温で真空で乾燥させた。ＰＥＧ_５ｋ−ＰＡＣ_１．４ｋ−ＰＤＬＬＡ_４．８ｋ共重合体についての^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１．０６（ｓ，−ＣＣＨ_３），１．５８（ｄ，ＣＨ_３ＣＨＣＯ−），３．３８（ｓ，ＰＥＧ−ＯＣＨ_３），３．６４（ｓ，−ＣＨ_２ＯＣＨ_２−），４．１０（ｓ，−ＯＣＨ_２ＣＣＨ_２Ｏ−，−ＣＨ_２ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ_２），５．２０（ｍ，−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＯ−），５．６−６．４（ｍ，ＣＨ_２＝ＣＨ−）。ＧＰＣ特徴付け（溶離液：ＴＨＦ，流量：１．０ｍＬ／分，標準：ポリスチレン）：Ｍ_ｎ＝１４３００，ＰＤＩ＝１．１７。

実施例５：（アルキル）アクリロイルポリカーボネートの官能化
マイケル付加反応によってなど、ペンダント（アルキル）アクリロイル基に対する付加反応によって（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを官能化した。マイケル付加反応は窒素雰囲気下で室温でＤＭＦ中で行なった。Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％の官能化を例示する。Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％を、チオール含有分子（Ｒ−ＳＨ：２−メルカプトエタノール、２−メルカプトエチルアミン塩酸塩、３−メルカプトプロパン酸、またはＬ−システイン）で官能化した。反応は、室温で、ＡＣ／Ｒ−ＳＨ／ピリジンモル比１／１０／１０で、ＤＭＦ中で行なった、スキーム３を参照。２〜３ｄの間反応を進めた。結果的に得られた官能性ポリマーを冷たいジエチルエーテル／エタノールからの析出によって単離し、室温で真空で乾燥させた。

ＲＧＤＣでの修飾のため、Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％、ＲＧＤＣ、およびピリジンを、室温でＡＣ／ＲＧＤＣ／ピリジンモル比１／１／１０で、ＤＭＦ中で反応させた（スキーム３を参照）。７ｄの間反応を進めた。次に、２−メルカプトエタノール（ＡＣユニットに対して５倍）を加えて残余のＡＣ基と反応させた。また２ｄの間反応を続けた。結果的に得られたＲＧＤ官能化ポリマーを冷たいエタノールから析出によって単離し、室温で真空で乾燥させた。

官能化反応の結果、^１Ｈ ＮＭＲは、アクリロイル基に帰するピークの完全な消滅と、２−メルカプトエタノールおよびシステアミン部分にそれぞれ対応する新しいシグナルの発生とを明らかにし（図３Ａおよび図３Ｂ）、これは、（それぞれＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）（ＯＨ）_８．９％およびＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）（ＮＨ_２）_８．９％と表記される）２−メルカプトエタノールおよびシステアミンでの１００％官能化を示す。３−メルカプトプロパン酸でのＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％の官能化はアクリロイル基の３０％変換を生じ、Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）（ＣＯＯＨ）_２．７％を与えた（図３Ｃ）。注目すべきことに、すべての修飾された共重合体のＧＰＣ曲線は、ＰＤＩが親共重合体と同様である場合に単峰形のままであり、このことは修飾の際の最小限の分解を示す。

マイケル付加反応は穏やかな条件下での重合後の官能化を可能にした。したがって、ペプチドおよびタンパク質を含む繊細な生物活性分子はそれらのシステイン部分を通じて（アルキル）アクリロイルポリエステルを官能化してもよい。システインまたはＲＧＤＣペプチドでのＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％の官能化は上述のものと同じ反応条件下で１００％の官能化を示し、^１Ｈ ＮＭＲ（図４Ａ）によって示されるようなＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）（ｃｙｓ）_８．９％を与えた。システインでのＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）６．１％の修飾も定量的官能化という結果をもたらし、Ｐ（ＬＡ−ｃｏ−ＡＣ）（ｃｙｓ）_６．１％を得た。ＲＧＤＣペプチドとの反応はわずかに異なっており、ここでは、ＡＣ／ＲＧＤＣ／ピリジンモル比は１／１／１０に設定され、７ｄの反応の後、２−メルカプトエタノール（ＡＣユニットに対して５倍）を加えて残余のＡＣ基を消費した。顕著なことに、^１Ｈ ＮＭＲは、ＲＧＤＣが、５８％ＲＧＤＣ官能化で（図４Ｂ）、共重合体に成功裡に結合したことを示した。残余のＡＣユニットは２−メルカプトエタノールで完全に誘導体化され、Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）（ＲＧＤＣ）_５．２％（ＯＨ）_３．７％を得た。

実施例６：バイオデバイス−組織培養システム
官能性共重合体膜の調製
顕微鏡スライド上にＤＭＦ（０．５重量％）中の官能化共重合体溶液を置くことによって薄膜を調製した。スライド上の膜をデシケータ中に１８時間置くことによって乾燥させ、その後３日間真空乾燥して完全にＤＭＦを除去した。結果的に得られた膜は均一であった。（POWEREACH Instrumentを用いた）静的接触角測定は、２−メルカプトエタノール、システアミン、システイン、およびＲＧＤＣで修飾されたＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％がすべて親共重合体（図５）と比較して増大した親水性を見せたことを実証した。３−メルカプトプロパン酸で修飾されたＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％の親水性の無視できる程度の変化の可能性がもっとも高いのは、その適度の官能化の度合いによるものである。同様に、増大した親水性は、システインで修飾されたＰ（ＬＡ−ｃｏ−ＡＣ）６．１％共重合体（図５）についても観察されたものの、接触角の減少はシステインで修飾されたＰ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）８．９％よりも低程度であった。

細胞培養研究
以上調製した官能化共重合体でコーティングした顕微鏡スライドを２４ウェル組織培養プレート中に置いた。プレート全体を使用前に放射によって滅菌した。３７℃の加湿５％ＣＯ_２雰囲気中で、５×１０^５細胞／ウェルの密度でＬ９２９繊維芽細胞を接種した。培地は毎日交換した。３ｄの培養の後、媒質を除去し、顕微鏡での観察の前に細胞を新しい媒質で２回濯いだ。蛍光顕微鏡検査によって細胞核を視覚化するため、ＰＢＳで細胞を３回洗浄し、４％パラホルムアルデヒドで固定し、Hoechst 33258（KeyGEN，中国）で染色した。細胞は、倒立顕微鏡（ＤＳカメラケーブルを装備したNikon Eclipse 80i顕微鏡）で観察した。

図６は、３日間の培養後の細胞の画像を示す。細胞核はHoechst 33258（青）で染色した。ＲＧＤ修飾Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）の膜は、親共重合体および組織培養プラスチックと比較してより良好な細胞接着および成長を支持したことに注目すると興味深い。重要なことに、ＲＧＤ修飾共重合体膜上の細胞およびそれらの核の形態は、天然組織中の繊維芽細胞に典型的であるように思われた。さらに、Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）および組織培養プラスチックの膜とは異なり、健常でない丸形の細胞は、Ｐ（ＣＬ−ｃｏ−ＡＣ）（ＲＧＤＣ）_５．２％（ＯＨ）_３．７％の官能化膜については実際には存在しなかった。これらの結果は、ＲＧＤＣペプチドの活性が穏やかなマイケル付加反応にわたって維持したことを示した。ＲＧＤペプチドは（たとえば組織工学用途における）細胞接着を刺激するのに広く適用されてきた。これらの（アルキル）アクリロイル環状カーボネートモノマーは、ペプチドおよびタンパク質を、多様な生物医学デバイス、ならびに医療機器、組織工学、および薬送達システムを含む用途のための合成生物分解性ポリマーにアンカー固定することによって官能化の新たな入口を提供する。

Claims (19)

1. ポリマーを作るための方法であって、
   重合の際、式（４）
   ［式中、Ｒ_１およびＲ_２は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
   を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートの開環重合によって、少なくとも１つの（アルキル）アクリロイル基がポリマー鎖中に組入れられ、
   前記ポリマーの前記少なくとも１つの（アルキル）アクリロイル基は、チオール含有官能性リガンドおよび／またはアミン含有官能性リガンドとの反応により官能化され修飾される、方法。
2. 前記チオール含有官能性リガンドは、２−メルカプトエタノール、３−メルカプトプロパン酸、システアミン、システイン、およびアルギニン−グリシン−アスパラギン酸−システイン（ＲＧＤＣ）ペプチド、メルカプト糖、ＰＥＧ−ＳＨであり、
   前記アミン含有官能性リガンドは２−アミノエタノールである、請求項１に記載の方法。
3. 前記ポリマーは、前記官能化の前または後に、架橋され、および／または不飽和モノマーによってグラフト化され、
   前記架橋は、ジチオール、ジアミン、および／またはアミノチオールとの反応、光架橋、またはガンマ線照射によるものである、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記不飽和モノマーは、（メタ）アクリル酸または（メタ）アクリルエステルである、請求項３に記載の方法。
5. 前記架橋は、１，６−ヘキサンジチオール、エチレンジアミン、または２−メルカプトエチルアミンとの反応によるものである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ポリマーは（アルキル）アクリロイルポリカーボネートであり、
   前記方法は、
   ｉ．少なくとも１つの、第１のモノマーである式（４）
   ［式中、Ｒ _１ およびＲ _２ は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
   を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートを提供するステップと、
   ｉｉ．少なくとも１つの、第２のモノマーである、
   ・式（５）
   ［式中、ｍ＝３〜１４である］
   を有する環状Ｃ _３ 〜Ｃ _１４ アルキルエステル、
   ・式（６）
   ［式中、Ｒ _ｘ およびＲ _ｙ は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
   を有する環状ジエステル、
   ・式（７）
   ［式中、Ｒ _ｘ は水素、メチル、またはエチルであり、かつ独立してＲ _ｚ は水素、メチル、エチル、保護されていないアミノ酸残基、または保護されているアミノ酸残基である］
   を有するモルホリンジオン、
   ・式（８）
   ［式中、Ｒ _ｘ およびＲ _ｙ は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
   を有するジオキサノン、ならびに／または
   ・式（９）
   ［式中、ｐ＝３〜５である］
   を有する環状Ｃ _３ 〜Ｃ _５ アルキルカーボネートを提供するステップと、
   ｉｉｉ．前記少なくとも１つの第１のモノマーを、前記第２のモノマーとともに重合し、これにより（アルキル）アクリロイルポリカーボネートを作るステップとを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記重合は、直線形状、分岐形状、または星形状を有する多官能性重合開始剤を用いて行なわれる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記多官能性重合開始剤は多官能性ＰＥＧである、請求項７に記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法によって入手可能な官能化されたポリマー。
10. （アルキル）アクリロイルポリカーボネートの形態、（アルキル）アクリロイルポリエステルカーボネートの形態、または（アルキル）アクリロイルポリエステルアミドカーボネートの形態を有し、
    チオール含有官能性リガンドおよび／またはアミン含有官能性リガンドによって官能化されている、請求項９に記載のポリマー。
11. バイオデバイスを作るための方法であって、
    式（４）
    ［式中、Ｒ _１ およびＲ _２ は各々独立して水素、メチル、またはエチルである］
    を有する環状（アルキル）アクリロイルカーボネートの開環重合によって、少なくとも１つの（アルキル）アクリロイル基がポリマー鎖中に組入れられるようにポリマーが重合され、前記ポリマーを用いてバイオデバイスを形成し、その後、前記ポリマーの前記少なくとも１つの（アルキル）アクリロイル基を官能化する工程、または、
    請求項９または１０に記載の官能化されたポリマーを用いてバイオデバイスを形成する工程、を有する、方法。
12. 前記バイオデバイスの前記ポリマーは架橋されている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記バイオデバイスの表面に露出している前記ポリマーは、修飾されている、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法によって作られる、ステント、血管、または細胞区画であるバイオデバイス。
15. 前記官能化されたポリマーは、抗体または酵素である生物学的に活性な薬剤を含むヒドロゲルに結合されている、請求項１４に記載のバイオデバイス。
16. バイオデバイスおよび／または医薬に用いられる官能化されたポリマーであって、
    請求項９または１０に記載の官能化されたポリマー、または請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法によって得られるポリマーである、官能化されたポリマー。
17. 式（５）で表される環状Ｃ _３ 〜Ｃ _１４ アルキルエステルは、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、またはω−ペンタデカラクトンである、請求項６に記載の方法。
18. 式（６）で表される環状ジエステルがラクチドである、請求項６に記載の方法。
19. 式（９）で表される環状Ｃ _３ 〜Ｃ _５ アルキルカーボネートは、トリメチレンカーボネートである、請求項６に記載の方法。