JP5822273B2 - Biodegradable hydrogel and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、極めて親水性が高く多量の水を吸収保持することができる上に、生分解性と極めて優れたゲル特性を示す生分解性ハイドロゲルと、当該ハイドロゲルを効率的に製造するための方法に関するものである。   The present invention is highly hydrophilic and capable of absorbing and retaining a large amount of water, and in addition, biodegradable hydrogel exhibiting extremely excellent gel characteristics and biodegradable hydrogel and efficiently producing the hydrogel It is about the method.

ハイドロゲルと呼ばれる高分子化合物は、その化学構造中に水酸基やカルボキシ基などの親水性基を多数有し、且つ網目状の架橋構造を有することから、その網目構造中に多量の水を包含することができる上に、多少の圧力では内部の水を放すことはない。   A polymer compound called a hydrogel has a large number of hydrophilic groups such as hydroxyl groups and carboxy groups in its chemical structure, and has a network-like cross-linked structure, and therefore includes a large amount of water in the network structure. In addition, some pressure does not release the water inside.

ハイドロゲルとしては、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマーを、架橋剤などを用いた化学的手段やγ線などを用いた物理的手段により架橋したものが挙げられる。このようなハイドロゲルは、透明度が高いという利点の他、吸水性が極めて優れるという特性を有し、創傷被覆材などとしての利用が検討されている。即ち、創傷は乾燥環境下よりも湿潤環境下の方が治癒し易いといえることから、ハイドロゲルからなるシートで創傷部位を被覆することにより、治癒の促進が可能になると考えられる。その他、化粧品などに添加される保湿剤、農業分野で利用される保水材、細胞培養用ゲルとしても利用され得る。特に吸水性に優れる架橋ポリアクリル酸塩は、オムツなどの吸水シート材料としての利用が進んでいる。   Examples of the hydrogel include those obtained by crosslinking a hydrophilic polymer such as polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, and polyvinylpyrrolidone by chemical means using a cross-linking agent or the like, or physical means using γ rays. . Such a hydrogel has the property that water absorption is extremely excellent in addition to the advantage of high transparency, and its use as a wound dressing or the like is being studied. That is, since it can be said that a wound is healed more easily in a wet environment than in a dry environment, it is considered that healing can be promoted by covering the wound site with a sheet made of hydrogel. In addition, it can be used as a moisturizing agent added to cosmetics, a water retaining material used in the agricultural field, and a cell culture gel. In particular, crosslinked polyacrylates excellent in water absorption are being used as water-absorbing sheet materials such as diapers.

ところが、上記のような化成ポリマーの架橋体は生分解性を示さない上に、その優れた吸水性から燃焼処理するためには多大なエネルギーを要するので、使用後の廃棄時における環境負荷が大きい。そこで、親水性の高い生分解性ポリマーの利用が考えられる。かかる生分解性ポリマーであれば、微生物などによる分解が可能であるので廃棄時の環境負荷が小さい。また、安全性に優れることから、例えば歯のインプラントなどにおいて、生体内で用い得る接着剤などとして利用も可能である。   However, the cross-linked product of the above-mentioned chemical conversion polymer does not exhibit biodegradability and also requires a large amount of energy for combustion treatment due to its excellent water absorption, and therefore has a large environmental load at the time of disposal after use. . Therefore, utilization of a highly hydrophilic biodegradable polymer can be considered. Such a biodegradable polymer can be decomposed by microorganisms and the like, and therefore has a small environmental load at the time of disposal. Moreover, since it is excellent in safety, it can also be used as an adhesive that can be used in vivo in, for example, a dental implant.

しかし生分解性ポリマーは、化成ポリマーに比して透明度に劣り、また、吸水性も質量比でせいぜい10倍程度までと十分でないという問題がある。例えば、代表的な生分解性ハイドロゲルとしては寒天やコンニャクがあり、これらが安全であり分解が容易であることは万人に理解され得るところであるが、いったんゲル化させた以降は吸水させ難く、高い吸水性が求められる用途では利用し難いことも十分に首肯できるところである。   However, the biodegradable polymer is inferior in transparency as compared with the chemical conversion polymer, and has a problem that the water absorption is not sufficient at most about 10 times in mass ratio. For example, there are agar and konjac as typical biodegradable hydrogels, and it can be understood by everyone that these are safe and easy to decompose, but it is difficult to absorb water once gelled. In addition, it can be sufficiently confirmed that it is difficult to use in applications that require high water absorption.

生分解性のポリマーとしては、近年、納豆の糸の主成分であるポリ−γ−グルタミン酸が注目を集めている。ポリ−γ−グルタミン酸は極めて高い親水性を示すことから、架橋により吸水材などとしての利用も考えられる。例えば特許文献1には、ポリ−γ−グルタミン酸の溶液に電子線を照射して生分解性吸水性樹脂を製造する方法が記載されている。しかし、電子線による架橋では、ポリ−γ−グルタミン酸の特性である生分解性が失われてしまう。一方、ポリ−γ−グルタミン酸は、それを構成するモノマー単位毎にカルボキシ基を有することから化学的な架橋も可能であり、化学的な架橋であれば生分解性も維持できるために、生分解性の吸水材などの開発も期待できる。ところがポリ−γ−グルタミン酸には、その高い親水性故に化学的な架橋が難しいという問題がある。   In recent years, poly-γ-glutamic acid, which is the main component of natto yarn, has attracted attention as a biodegradable polymer. Since poly-γ-glutamic acid exhibits extremely high hydrophilicity, it can be used as a water-absorbing material by crosslinking. For example, Patent Document 1 describes a method for producing a biodegradable water-absorbent resin by irradiating a solution of poly-γ-glutamic acid with an electron beam. However, cross-linking with an electron beam loses the biodegradability that is characteristic of poly-γ-glutamic acid. On the other hand, since poly-γ-glutamic acid has a carboxy group for each monomer unit constituting the poly-γ-glutamic acid, it can be chemically crosslinked, and if it is chemically crosslinked, biodegradability can be maintained. The development of water-absorbing materials can also be expected. However, poly-γ-glutamic acid has a problem that chemical crosslinking is difficult due to its high hydrophilicity.

即ち、ポリ−γ−グルタミン酸は水に対して高い溶解性を示すが、有機溶媒にはほとんど溶解しないために、ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基(α−カルボキシ基)を修飾するには、その水溶液中、水溶性の脱水縮合剤である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(Water Soluble Carbodiimide,WSC)を用いて架橋剤や修飾剤を縮合していた(特許文献2〜4)。しかし、水溶液中での脱水反応は、当然ではあるが効率が極めて悪い。また、脱水縮合剤は比較的高価であり、生体にアレルギー症状を引き起こすおそれもある。   That is, poly-γ-glutamic acid has high solubility in water, but hardly dissolves in organic solvents. Therefore, in order to modify the side chain carboxy group (α-carboxy group) of poly-γ-glutamic acid In the aqueous solution, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (Water Soluble Carbodiimide, WSC), which is a water-soluble dehydrating condensing agent, was condensed with a crosslinking agent or a modifying agent ( Patent Documents 2 to 4). However, the dehydration reaction in an aqueous solution is naturally very inefficient. In addition, the dehydrating condensing agent is relatively expensive and may cause allergic symptoms in the living body.

ところで本発明者らは、ポリ−γ−グルタミン酸に関する研究を継続して行っており、ポリ−γ−グルタミン酸と第四級アンモニウムイオン化合物とのコンプレックスが、保湿性を有しながらも水に対して不溶性を示す一方で、有機溶媒に溶解できることを見出している(特許文献5)。   By the way, the present inventors have continued research on poly-γ-glutamic acid, and the complex of poly-γ-glutamic acid and a quaternary ammonium ion compound has a moisture retaining property against water. It has been found that it can be dissolved in an organic solvent while showing insolubility (Patent Document 5).

特開2000−327795号公報JP 2000-327795 A 特開2002−80593号公報JP 2002-80593 A 特開2007−297559号公報JP 2007-297559 A 特開2009−209362号公報JP 2009-209362 A 特開2010−222496号公報JP 2010-2222496 A

上述したように、ポリ−γ−グルタミン酸を架橋して吸水材などとして利用する技術は知られていた。また、ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基を修飾する方法も知られていた。   As described above, a technique for crosslinking poly-γ-glutamic acid and utilizing it as a water-absorbing material or the like has been known. A method for modifying the side chain carboxy group of poly-γ-glutamic acid has also been known.

しかし、従来のポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基の修飾方法は水溶液中で脱水反応を行うという極めて効率の悪いものであった。また、従来のポリ−γ−グルタミン酸側鎖修飾体は、十分な吸水性を示すものではなかった。例えば特許文献2〜3に記載の修飾体は、元来水溶性の高いポリ−γ−グルタミン酸の側鎖に水溶性化合物を導入したのみであり、水溶性を示すためにハイドロゲルにはならないと考えられる。特許文献4の架橋体はハイドロゲルではなく成形体であって素材としては硬いものであり、吸水材などとしての利用は難しい。一方、特許文献1の架橋体は非常に高い吸水性を示すが、電子線の照射により架橋されたものであるために生分解性が失われてしまっている。   However, the conventional method for modifying the side chain carboxy group of poly-γ-glutamic acid is very inefficient in that dehydration reaction is carried out in an aqueous solution. Moreover, the conventional poly-γ-glutamic acid side chain modified product does not exhibit sufficient water absorption. For example, the modified products described in Patent Documents 2 to 3 have only introduced a water-soluble compound into the side chain of poly-γ-glutamic acid, which is originally highly water-soluble, and do not become a hydrogel in order to exhibit water-solubility. Conceivable. The cross-linked body of Patent Document 4 is not a hydrogel but a molded body and is a hard material, and is difficult to use as a water-absorbing material. On the other hand, although the crosslinked body of patent document 1 shows very high water absorption, since it was bridge | crosslinked by irradiation of an electron beam, biodegradability has been lost.

かかる状況の下、本発明は、極めて親水性が高く多量の水を吸収保持することができる上に、生分解性と極めて優れたゲル特性を示す生分解性ハイドロゲルと、電子線照射によらず、当該ハイドロゲルを効率的に製造するための方法を提供することを目的とする。   Under such circumstances, the present invention is based on a biodegradable hydrogel having extremely high hydrophilicity and capable of absorbing and retaining a large amount of water, and exhibiting biodegradability and extremely excellent gel characteristics, and electron beam irradiation. It aims at providing the method for manufacturing the said hydrogel efficiently.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、本発明者らが開発したポリ−γ−グルタミン酸イオンコンプレックスの有機溶媒溶液へ特定のアミン化合物を作用させれば、驚くべきことに脱水縮合剤を用いなくても当該アミン化合物と側鎖カルボキシ基が効率良く反応し、また、得られる化合物は架橋体でないにもかかわらず極めて優れた吸水性を示すハイドロゲルであることを見出して、本発明を完成した。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, if a specific amine compound is allowed to act on the organic solvent solution of the poly-γ-glutamate ion complex developed by the present inventors, the amine compound and the side chain can be surprisingly used without using a dehydration condensing agent. The present invention was completed by finding that the carboxy group reacted efficiently, and that the resulting compound was a hydrogel exhibiting excellent water absorption even though it was not a crosslinked product.

本発明に係る生分解性ハイドロゲルは、側鎖カルボキシ基が修飾されている下記単位構造(I)を有するポリ−γ−グルタミン酸からなることを特徴とする。   The biodegradable hydrogel according to the present invention is characterized by comprising poly-γ-glutamic acid having the following unit structure (I) in which a side chain carboxy group is modified.

[式中、Xはリンカー基を示し、Yは1以上の水酸基を有するC6-12アリール基を示す] [Wherein X represents a linker group, and Y represents a C 6-12 aryl group having one or more hydroxyl groups]

Xは、C1-6アルキレン基、または、Y側末端にアミノ基(−NR−基。ここで、Rは水素原子またはC1-6アルキル基を示す)、エーテル基(−O−基)、アミド基(−NHC(=O)−基または−C(=O)NH−基)、カルボニル基、−O(C=O)−基、−(C=O)O−基もしくはウレア基(−NHC(=O)NH−基)を有するC1-6アルキレン基とすることができ、Yは、1以上の水酸基を有するフェニル基とすることができる。 X represents a C 1-6 alkylene group, or an amino group (—NR— group at the Y-side end; R represents a hydrogen atom or a C 1-6 alkyl group), an ether group (—O— group) Amide group (—NHC (═O) — group or —C (═O) NH— group), carbonyl group, —O (C═O) — group, — (C═O) O— group or urea group ( C 1-6 alkylene group having —NHC (═O) NH— group), and Y can be a phenyl group having one or more hydroxyl groups.

本発明において、「C6-12アリール基」は、炭素数6〜12の一価の芳香族炭化水素基をいう。例えば、フェニル基、インデニル基、ナフチル基、ビフェニル基などを挙げることができる。これらのうち、フェニル基またはナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。 In the present invention, the “C 6-12 aryl group” refers to a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. Examples thereof include a phenyl group, an indenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group. Of these, a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable.

「C1-6アルキレン基」とは、炭素数1〜6の直鎖状または分枝鎖状の二価の脂肪族炭化水素基をいう。例えば、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、メチルジメチレン基、テトラメチレン基、1−メチルトリメチレン基、1,1−ジメチルジメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等を挙げることができる。これらのうち、C1-4アルキレン基が好ましく、C1-2アルキレン基がより好ましい。 The “C 1-6 alkylene group” refers to a linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Examples thereof include a methylene group, a dimethylene group, a trimethylene group, a methyldimethylene group, a tetramethylene group, a 1-methyltrimethylene group, a 1,1-dimethyldimethylene group, a pentamethylene group, and a hexamethylene group. Of these, a C 1-4 alkylene group is preferable, and a C 1-2 alkylene group is more preferable.

「C1-6アルキル基」とは、炭素数1〜6の直鎖状または分枝鎖状の一価の脂肪族炭化水素基をいう。例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等を挙げることができる。これらのうち、C1-4アルキル基が好ましく、C1-2アルキル基がより好ましい。 The “C 1-6 alkyl group” refers to a linear or branched monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group and the like can be mentioned. Of these, a C 1-4 alkyl group is preferable, and a C 1-2 alkyl group is more preferable.

「C12-20アルキル基」は、炭素数12〜20の直鎖状または分枝鎖状の一価の脂肪族炭化水素を意味する。例えば、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等の直鎖状C12-20アルキル基;イソテトラデシル基、イソペンタデシル基、イソヘキサデシル基、イソヘプタデシル基、イソオクタデシル基、sec−テトラデシル基、sec−ペンタデシル基、sec−ヘキサデシル基、sec−ヘプタデシル基、sec−オクタデシル基、t−テトラデシル基、t−ペンタデシル基、t−ヘキサデシル基、t−ヘプタデシル基、t−オクタデシル基、ネオテトラデシル基、ネオペンタデシル基、ネオヘキサデシル基、ネオヘプタデシル基、ネオオクタデシル基等の分枝鎖状C12-20アルキル基を挙げることができる。R4としては、好ましくはC15-20アルキル基であり、より好ましくはC16-20アルキル基であり、最も好ましくはC17-20アルキル基である。R5としては、好ましくはC13-20アルキル基であり、より好ましくはC14-19アルキル基であり、最も好ましくはC15-18アルキル基である。 The “C 12-20 alkyl group” means a linear or branched monovalent aliphatic hydrocarbon having 12 to 20 carbon atoms. For example, linear C 12-20 alkyl group such as dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group; isotetradecyl group, isopentadecyl group, Isohexadecyl group, isoheptadecyl group, isooctadecyl group, sec-tetradecyl group, sec-pentadecyl group, sec-hexadecyl group, sec-heptadecyl group, sec-octadecyl group, t-tetradecyl group, t-pentadecyl group, t-hexadecyl group A branched C 12-20 alkyl group such as a group, t-heptadecyl group, t-octadecyl group, neotetradecyl group, neopentadecyl group, neohexadecyl group, neoheptadecyl group, neooctadecyl group, and the like. . R 4 is preferably a C 15-20 alkyl group, more preferably a C 16-20 alkyl group, and most preferably a C 17-20 alkyl group. R 5 is preferably a C 13-20 alkyl group, more preferably a C 14-19 alkyl group, and most preferably a C 15-18 alkyl group.

Yの定義におけるアリール基が有する水酸基の数としては、1以上、5以下が好ましい。当該水酸基数を1以上とすることにより、吸水性の確保や生体内接着剤としての利用が可能になる。一方、当該水酸基数の上限は特になく、アリール基の置換可能な数とすることができるが、水酸基数が多過ぎると原料化合物の価格が高くなり製造コストが上がるおそれがあり得るので、当該数としては5以下が好ましい。当該水酸基数としては、2以上がより好ましく、また、4以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。   The number of hydroxyl groups of the aryl group in the definition of Y is preferably 1 or more and 5 or less. By setting the number of hydroxyl groups to 1 or more, it becomes possible to ensure water absorption and use as an in vivo adhesive. On the other hand, there is no particular upper limit on the number of hydroxyl groups, and the number of aryl groups can be substituted. However, if the number of hydroxyl groups is too large, the price of the raw material compound may increase and the production cost may increase. Is preferably 5 or less. The number of hydroxyl groups is more preferably 2 or more, more preferably 4 or less, and still more preferably 3 or less.

本発明に係る生分解性ハイドロゲルの製造方法は、
ポリ−γ−グルタミン酸水溶液に下記式(II)または式(III)の第四級アンモニウムイオン化合物を添加することにより、イオンコンプレックスを調製する工程;
The method for producing a biodegradable hydrogel according to the present invention comprises:
A step of preparing an ion complex by adding a quaternary ammonium ion compound of the following formula (II) or formula (III) to a poly-γ-glutamic acid aqueous solution;

[式中、R1〜R3は独立してC1-2アルキル基を示し、R4〜R5は独立してC12-20アルキル基を示す] [Wherein R 1 to R 3 independently represent a C 1-2 alkyl group, and R 4 to R 5 independently represent a C 12-20 alkyl group]

上記イオンコンプレックスと下記式(IV)のアミン化合物とを有機溶媒中で反応させることにより、ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基を修飾する工程を含むことを特徴とする。   It includes a step of modifying the side chain carboxy group of poly-γ-glutamic acid by reacting the ion complex with an amine compound of the following formula (IV) in an organic solvent.

[式中、Xはリンカー基を示し、Yは1以上の水酸基を有するC6-12アリール基を示す] [Wherein X represents a linker group, and Y represents a C 6-12 aryl group having one or more hydroxyl groups]

上記本発明方法では、上記有機溶媒としてアルコール溶媒を用いることが好ましい。アルコール溶媒は、上記イオンコンプレックスに対する溶解性が高い上に安全である。   In the method of the present invention, an alcohol solvent is preferably used as the organic solvent. Alcohol solvents have high solubility in the ion complex and are safe.

また、XやYとしては、上述したものと同様のものを挙げることができる。   Moreover, as X and Y, the thing similar to what was mentioned above can be mentioned.

本発明に係るハイドロゲルは、ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基にアミン化合物がアミド結合している構造を有するものであることから生分解性を保持しており、安全性が非常に高く且つ廃棄時に環境へ負荷を与えない。また、親水性が極めて高く多量の水を吸収保持することができる。さらに、極めて優れたゲル特性を示す。従って、生体内で利用可能な接着剤、創傷被覆材、細胞培養用ゲル、農業用の保水材、化粧品などへ配合する保湿剤、吸水材などへの適用が期待できる。   The hydrogel according to the present invention has a structure in which an amine compound is bonded with an amide bond to a side chain carboxy group of poly-γ-glutamic acid, so that it retains biodegradability and is extremely high in safety. In addition, it does not put an impact on the environment at the time of disposal. Moreover, it has extremely high hydrophilicity and can absorb and retain a large amount of water. Furthermore, it exhibits extremely excellent gel properties. Accordingly, it can be expected to be applied to adhesives that can be used in vivo, wound dressings, cell culture gels, agricultural water retaining materials, moisturizing agents blended into cosmetics, water absorbing materials, and the like.

また、本発明に係る生分解性ハイドロゲルの製造方法は、水溶液中での脱水反応という低効率な従来方法と異なり、有機溶媒を用いることができ、また、高価で且つ生体に有害な脱水縮合剤を用いる必要が無い。従って本発明方法は、上記の特性を有する生分解性ハイドロゲルを安価で効率的に製造できるものとして、非常に有用である。   In addition, the method for producing the biodegradable hydrogel according to the present invention can use an organic solvent, unlike the low-efficiency conventional method of dehydration reaction in an aqueous solution, and is expensive and harmful to living organisms. There is no need to use an agent. Therefore, the method of the present invention is very useful as a biodegradable hydrogel having the above-mentioned characteristics that can be produced at low cost and efficiently.

図1は、ドーパミンの飽和エタノール溶液にポリ−γ−グルタミン酸のイオンコンプレックスを添加した場合の経時的変化を示す写真である。イオンコンプレックスを添加すると((1))、イオンコンプレックスの溶解に伴って界面でドーパミンとの反応生成物が生じることが分かる((2)〜(4))。FIG. 1 is a photograph showing changes with time when an ion complex of poly-γ-glutamic acid is added to a saturated ethanol solution of dopamine. It can be seen that when an ion complex is added ((1)), a reaction product with dopamine is generated at the interface as the ion complex dissolves ((2) to (4)). 図2は、本発明に係る生分解性ハイドロゲルに100質量倍から2000質量倍の水を添加した上で静置したものの写真である。2000質量倍の水を添加した場合には粘性のゾルとなるが、100質量倍から1000質量倍の水を添加した場合ではゲル状態が維持されていることが分かる。FIG. 2 is a photograph of the biodegradable hydrogel according to the present invention, which was allowed to stand after adding 100 to 2000 mass times of water. When 2000 mass times of water is added, it becomes a viscous sol, but when 100 mass times to 1000 mass times of water is added, the gel state is maintained. 図3は、本発明に係る生分解性ハイドロゲルの希釈物をFrequency Sweep試験に供した結果を示すグラフである。かかる結果より、レオロジー学的には、3000倍に希釈した試料でさえゲル性を示すことが分かる。FIG. 3 is a graph showing the results of subjecting the biodegradable hydrogel dilution according to the present invention to a Frequency Sweep test. From these results, it can be seen that rheologically, even a sample diluted 3000 times shows gel properties. 図4は、本発明に係る生分解性ハイドロゲルの希釈物をStrain Sweep試験に供した結果を示すグラフである。かかる結果より、15〜20%もの歪量を付加するまで、本発明に係る生分解性ハイドロゲルの1000倍希釈物はゲル性を示すことが分かる。FIG. 4 is a graph showing the results of subjecting the biodegradable hydrogel dilution according to the present invention to the strain sweep test. From these results, it can be seen that the 1000-fold dilution of the biodegradable hydrogel according to the present invention exhibits gel properties until a strain amount of 15 to 20% is added. 図5は、本発明に係る生分解性ハイドロゲルのゲル性の自己修復性を試験した結果を示すグラフであり、(1)は負荷した歪量の変化を示し、(2)はG’値とG”値を示す。かかる結果より、歪量を変化させてもG’値の低下は認められず、本発明に係る生分解性ハイドロゲルが優れた自己修復性を示すことが明らかとなった。FIG. 5 is a graph showing the results of testing the self-healing property of the biodegradable hydrogel according to the present invention, where (1) shows the change in strain applied and (2) shows the G ′ value. From these results, no decrease in G ′ value was observed even when the amount of strain was changed, and it became clear that the biodegradable hydrogel according to the present invention showed excellent self-healing properties. It was. 図6は、本発明に係る生分解性ハイドロゲルと一般的なハイドロゲルであるアガロースゲルとの間で、吸水性に関する履歴特性を試験した結果を示すグラフである。アガロースゲルではいったん乾燥するとほとんど吸水できなくなったのに対して、本発明に係るドーパミルPGAゲルでは、乾燥と吸水を5回繰返しても吸水性能が失われないことが判明した。FIG. 6 is a graph showing the results of testing hysteresis characteristics regarding water absorption between the biodegradable hydrogel according to the present invention and an agarose gel which is a general hydrogel. It was found that the agarose gel hardly absorbs water once dried, whereas the dopamil PGA gel according to the present invention does not lose the water absorption performance even after repeated drying and water absorption five times.

以下、先ず、本発明に係る生分解性ハイドロゲルの製造方法を、実施の順番に従って説明する。   Hereinafter, first, the manufacturing method of the biodegradable hydrogel which concerns on this invention is demonstrated according to the order of implementation.

(1) イオンコンプレックスの調製工程
本工程では、ポリ−γ−グルタミン酸(以下、「PGA」と略記する場合がある)の水溶液に式(II)または式(III)の第四級アンモニウムイオン化合物を添加することにより、PGAと第四級アンモニウムイオン化合物からなるイオンコンプレックスを調製する。
(1) Ion Complex Preparation Step In this step, a quaternary ammonium ion compound of formula (II) or formula (III) is added to an aqueous solution of poly-γ-glutamic acid (hereinafter sometimes abbreviated as “PGA”). By adding, an ion complex composed of PGA and a quaternary ammonium ion compound is prepared.

PGAの種類は、特に制限されない。例えば、L−グルタミン酸のみからなるもの、D−グルタミン酸のみからなるもの、両方を含むものがあるが、何れも用いることができる。   The type of PGA is not particularly limited. For example, there are those consisting only of L-glutamic acid, those consisting only of D-glutamic acid, and those containing both, and any of them can be used.

より安定的な高次元構造を示すと考えられることから、PGAを構成するグルタミン酸のうち90%以上がL−グルタミン酸またはD−グルタミン酸であるものが好ましい。当該割合としては、92%以上がより好ましく、95%以上がより好ましく、98%以上がさらに好ましい。また、PGAを構成するグルタミン酸の大部分がL−グルタミン酸であることが好ましい。   Since it is considered that a more stable high-dimensional structure is exhibited, it is preferable that 90% or more of glutamic acid constituting PGA is L-glutamic acid or D-glutamic acid. As the said ratio, 92% or more is more preferable, 95% or more is more preferable, and 98% or more is further more preferable. Moreover, it is preferable that most of glutamic acid which comprises PGA is L-glutamic acid.

使用するPGAの分子サイズも特に制限されないが、平均分子質量で10kDa以上のものが好適である。一般的に、分子サイズが大きいほど強度などの性能が高くなる。一方、分子サイズが過剰に大きなPGAは製造コストが大きく、また、製造が技術的に難しい場合もあるので、通常は1,000kDa以下とする。   The molecular size of the PGA used is not particularly limited, but those having an average molecular mass of 10 kDa or more are suitable. In general, the larger the molecular size, the higher the performance such as strength. On the other hand, PGA with an excessively large molecular size is expensive to manufacture and may be technically difficult to manufacture, so it is usually set to 1,000 kDa or less.

PGAは、市販されているものがあればそれを用いてもよいし、別途製造してもよい。但し、通常の条件でグルタミン酸を重合するとポリ−α−グルタミン酸が得られるので、微生物を使って生合成させることが好ましい。分子サイズの大きいPGAを製造できる微生物としては、超好塩古細菌であるNatrialba aegyptiacaがある。   If there exists what is marketed, PGA may use it and may manufacture it separately. However, since poly-α-glutamic acid is obtained when glutamic acid is polymerized under normal conditions, it is preferably biosynthesized using a microorganism. As a microorganism capable of producing PGA having a large molecular size, there is Natalba aegyptica which is a hyperhalophilic archaea.

原料であるPGAとしては、その塩を用いてもよい。当該塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩;カルシウム塩やマグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩などを挙げることができる。また、塩を用いる場合であっても全てのカルボキシ基が塩となっている必要はなく、その一部のみが塩となっていてもよい。但し、アルカリ土類金属塩などの多価金属塩は、水に対する溶解性が低い場合があり得るので、好適にはPGAのフリー体またはPGAの一価金属塩を用いる。   As PGA as a raw material, a salt thereof may be used. Examples of the salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt; alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt. Further, even when a salt is used, it is not necessary that all carboxy groups are salts, and only a part thereof may be a salt. However, since polyvalent metal salts such as alkaline earth metal salts may have low solubility in water, a PGA free body or a monovalent metal salt of PGA is preferably used.

本発明に係る第四級アンモニウムイオン化合物(II)と(III)は、第三級アミンと長鎖アルキル基からなるものであり、一般的に界面活性剤や相間移動触媒などとして用いられているものである。特に第四級アンモニウムイオン化合物(III)は、抗菌剤、殺菌剤、抗真菌剤としても用いられている。   The quaternary ammonium ion compounds (II) and (III) according to the present invention are composed of a tertiary amine and a long-chain alkyl group, and are generally used as a surfactant or a phase transfer catalyst. Is. In particular, the quaternary ammonium ion compound (III) is also used as an antibacterial agent, bactericidal agent, and antifungal agent.

本発明に係るPGAイオンコンプレックスとしては、第四級アンモニウム塩により十分に改質されているものが好適である。より具体的には、PGAイオンコンプレックスにおける第四級アンモニウムイオン化合物の割合が、PGAを構成するグルタミン酸に対して0.5倍モル以上であることが好ましく、0.6倍モル以上であることがより好ましく、0.7倍モル以上であることがさらに好ましい。   As the PGA ion complex according to the present invention, one that is sufficiently modified with a quaternary ammonium salt is suitable. More specifically, the ratio of the quaternary ammonium ion compound in the PGA ion complex is preferably 0.5 times mol or more, and 0.6 times mol or more with respect to glutamic acid constituting PGA. More preferably, it is 0.7 times mole or more.

特に、PGAを構成するグルタミン酸と第四級アンモニウムイオン化合物を等モルまたは略等モル含むものが好適である。PGAイオンコンプレックスにおける第四級アンモニウムイオン化合物が、PGAを構成するグルタミン酸、即ち側鎖カルボキシ基と等モルまたは略等モルであれば、PGAを十分に改質できる。ここで、略等モルとは、両者のモル数がほぼ等しいことを意味するが、具体的にはPGAを構成するグルタミン酸に対する第四級アンモニウムイオン化合物が0.8倍モル以上、1.2倍モル以下、特に0.9倍モ
ル以上、1.1倍モル以下であることをいうものとする。
In particular, those containing equimolar or substantially equimolar amounts of glutamic acid and quaternary ammonium ion compound constituting PGA are suitable. If the quaternary ammonium ion compound in the PGA ion complex is equimolar or substantially equimolar with the glutamic acid constituting the PGA, that is, the side chain carboxy group, the PGA can be sufficiently modified. Here, “substantially equimolar” means that the number of moles of both is substantially equal. Specifically, the quaternary ammonium ion compound with respect to glutamic acid constituting PGA is 0.8 times mole or more and 1.2 times mole. It shall be said that it is below mol, especially 0.9 times mol or more and 1.1 times mol or less.

なお、第四級アンモニウムイオン化合物は、一種のみ用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。また、第四級アンモニウムイオン化合物(II)と第四級アンモニウムイオン化合物(III)を混合して用いてもよい。なお、第四級アンモニウム塩としては、化合物(III)がより好適である。   In addition, a quaternary ammonium ion compound may be used individually and may be used in mixture of 2 or more types. Further, a quaternary ammonium ion compound (II) and a quaternary ammonium ion compound (III) may be mixed and used. As the quaternary ammonium salt, compound (III) is more preferable.

第四級アンモニウムイオン化合物は、通常、ハロゲン化物塩として存在する。よって、本発明においては、反応液へ第四級アンモニウムイオン化合物塩を直接添加したり、或いは当該塩を水溶媒に溶解した上で添加すればよい。第四級アンモニウムイオン化合物は、PGAを十分に改質するため、PGAに対して十分量用いることが好ましい。   Quaternary ammonium ion compounds are usually present as halide salts. Therefore, in the present invention, the quaternary ammonium ion compound salt may be added directly to the reaction solution, or may be added after dissolving the salt in an aqueous solvent. The quaternary ammonium ion compound is preferably used in a sufficient amount relative to PGA in order to sufficiently modify PGA.

本発明のPGAイオンコンプレックスは、溶媒中、PGAと第四級アンモニウムイオン化合物を混合するのみで、極めて容易に製造できる。   The PGA ion complex of the present invention can be produced very easily only by mixing PGA and a quaternary ammonium ion compound in a solvent.

ここで使用する溶媒としては、水が好適である。原料であるPGAを良好に溶解できるからであり、また、目的化合物であるPGAイオンコンプレックスは水に対して不溶性であることから、反応後における目的物の単離精製に便利だからである。但し、第四級アンモニウムイオン化合物の水溶性などによっては、反応液に対するそれらの溶解性を高めるために、メタノールやエタノールなどのアルコール溶媒;THFなどのエーテル溶媒;ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドなどのアミド溶媒などの水溶性有機溶媒を反応液に添加してもよい。しかし、反応終了後の回収などを考慮すれば、溶媒としては水のみを用いることが好ましい。   As the solvent used here, water is suitable. This is because the raw material PGA can be dissolved well and the target compound PGA ion complex is insoluble in water, which is convenient for isolation and purification of the target product after the reaction. However, depending on the water solubility of the quaternary ammonium ion compounds, in order to increase their solubility in the reaction solution, alcohol solvents such as methanol and ethanol; ether solvents such as THF; amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide A water-soluble organic solvent such as may be added to the reaction solution. However, in consideration of recovery after completion of the reaction, it is preferable to use only water as the solvent.

本発明のPGAイオンコンプレックスは水不溶性であることから、水溶媒から容易に分離できるため、反応液における各成分の濃度は特に制限されない。例えば、反応液におけるPGAの濃度を0.5w/v%以上、10w/v%以下程度、第四級アンモニウムイオン化合物の濃度を1.0w/v%以上、10w/v%以下程度とすることができる。   Since the PGA ion complex of the present invention is insoluble in water and can be easily separated from the aqueous solvent, the concentration of each component in the reaction solution is not particularly limited. For example, the concentration of PGA in the reaction solution is about 0.5 w / v% or more and about 10 w / v% or less, and the concentration of the quaternary ammonium ion compound is about 1.0 w / v% or more and about 10 w / v% or less. Can do.

反応液は、第四級アンモニウムイオン化合物の分散性を高めるため、適度に加熱することが好ましい。加熱温度は、例えば40℃以上、80℃以下程度とすることができる。反応時間は適宜調整すればよいが、通常、1時間以上、24時間以下程度とすることができる。   The reaction solution is preferably heated moderately in order to improve the dispersibility of the quaternary ammonium ion compound. The heating temperature can be, for example, about 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. The reaction time may be adjusted as appropriate, but can usually be about 1 hour or more and 24 hours or less.

本発明のPGAイオンコンプレックスは水不溶性であることから、濾過や遠心分離などにより水溶媒から容易に分離することができる。また、分離したPGAイオンコンプレックスは、水で洗浄することにより、過剰に用いたPGAまたは第四級アンモニウムイオン化合物、その他の塩を除去することも可能である。また、水溶媒は、アセトンなどで洗浄することにより簡便に除去できる。   Since the PGA ion complex of the present invention is insoluble in water, it can be easily separated from an aqueous solvent by filtration or centrifugation. The separated PGA ion complex can be washed with water to remove excess PGA, quaternary ammonium ion compound, and other salts. The aqueous solvent can be easily removed by washing with acetone or the like.

(2) 反応工程
次に、上記で得られたPGAイオンコンプレックスとアミン化合物(IV)とを有機溶媒中で反応させることにより、ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基を修飾する。なお、本発明方法においてはWSCなどの脱水縮合剤を用いなくても反応が進行する。その理由は必ずしも明らかではないが、PGAイオンコンプレックス溶液中ではイオン化したPGAが第四級アンモニウム塩の作用により有機溶媒に溶解しているという特殊な環境にあり、イオン化したPGAがより安定化するよう、第四級アンモニウム塩よりも反応性の高いアミン化合物と反応してアミドとなる方向に反応平衡が大きく傾くことによると考えられる。また、当該反応は有機溶媒中で進行するため、脱水反応が進み易いという要因もある。
(2) Reaction step Next, the side chain carboxy group of poly-γ-glutamic acid is modified by reacting the PGA ion complex obtained above with the amine compound (IV) in an organic solvent. In the method of the present invention, the reaction proceeds even without using a dehydrating condensing agent such as WSC. The reason is not necessarily clear, but in the PGA ion complex solution, the ionized PGA is dissolved in an organic solvent by the action of the quaternary ammonium salt, so that the ionized PGA is more stabilized. It is considered that the reaction equilibrium is greatly inclined in the direction of reacting with an amine compound having a higher reactivity than the quaternary ammonium salt to form an amide. Moreover, since the reaction proceeds in an organic solvent, there is also a factor that the dehydration reaction easily proceeds.

アミン化合物(IV)はシンプルな化学構造を有するため、市販のものがあればそれを使用すればいいし、或いは市販の化合物から当業者公知の方法により容易に合成することができる。   Since the amine compound (IV) has a simple chemical structure, if it is commercially available, it can be used, or can be easily synthesized from a commercially available compound by methods known to those skilled in the art.

PGAイオンコンプレックスとアミン化合物(IV)とを反応させる条件は、適宜調整することができる。例えば、PGAイオンコンプレックスの溶液を用いることができる。   Conditions for reacting the PGA ion complex with the amine compound (IV) can be appropriately adjusted. For example, a solution of PGA ion complex can be used.

PGAイオンコンプレックスを溶解するための溶媒は、PGAイオンコンプレックスを十分に溶解できるものであり、且つアミン化合物(IV)とのアミド化反応を阻害しないものであれば特に制限されないが、例えば、PGAイオンコンプレックスに対する優れた溶解性と安全性から、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールなどのC1-6アルコール溶媒を挙げることができる。これらの中では、C1-4アルコール溶媒が好ましく、C1-2アルコール溶媒がより好ましく、エタノールがさらに好ましい。 The solvent for dissolving the PGA ion complex is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the PGA ion complex and does not inhibit the amidation reaction with the amine compound (IV). C1-6 alcohol solvents, such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, can be mentioned from the outstanding solubility with respect to a complex, and safety | security. Of these, C 1-4 alcohol solvents are preferred, C 1-2 alcohol solvents are more preferred, and ethanol is even more preferred.

PGAイオンコンプレックス溶液の濃度は特に制限されず、適宜調整すればよいが、例えば、0.1w/v%以上、20w/v%以下が好ましい。当該濃度が0.1w/v%以上であれば、十分な効率で反応を進めることができる。一方、当該濃度が高過ぎると、PGAコンプレックスの溶解が困難になるおそれがあり得るので、当該濃度としては20w/v%以下が好適である。当該濃度としては、0.5w/v%以上がより好ましく、1w/v%以上がさらに好ましく、また、15w/v%以下がより好ましく、10w/v%以下がさらに好ましい。   The concentration of the PGA ion complex solution is not particularly limited and may be adjusted as appropriate. For example, it is preferably 0.1 w / v% or more and 20 w / v% or less. If the said density | concentration is 0.1 w / v% or more, reaction can be advanced with sufficient efficiency. On the other hand, if the concentration is too high, it may be difficult to dissolve the PGA complex. Therefore, the concentration is preferably 20 w / v% or less. The concentration is more preferably 0.5 w / v% or more, further preferably 1 w / v% or more, more preferably 15 w / v% or less, and still more preferably 10 w / v% or less.

アミン化合物(IV)の添加量は、上記PGAイオンコンプレックスの使用量などにより適宜調整すればよいが、例えば、PGAイオンコンプレックスに対する質量比で0.01以上、5以下とすることができる。当該質量比が0.01以上であれば、十分な効率で反応を進めることができる。一方、当該質量比が高過ぎると、かえって反応効率が低下するおそれがあり得るので、当該質量比としては5以下が好適である。当該質量比としては、0.05以上がより好ましく、0.1以上がさらに好ましく、0.4以上が特に好ましく、また、4以下がより好ましく、2以下がさらに好ましく、1以下が特に好ましい。   The addition amount of the amine compound (IV) may be appropriately adjusted depending on the use amount of the PGA ion complex, and may be 0.01 or more and 5 or less in mass ratio with respect to the PGA ion complex, for example. If the said mass ratio is 0.01 or more, reaction can be advanced with sufficient efficiency. On the other hand, if the mass ratio is too high, the reaction efficiency may possibly be lowered. Therefore, the mass ratio is preferably 5 or less. The mass ratio is more preferably 0.05 or more, further preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.4 or more, more preferably 4 or less, still more preferably 2 or less, and particularly preferably 1 or less.

また、最終的に得られる生分解性ハイドロゲル(側鎖カルボキシ基修飾PGA)における側鎖カルボキシ基の所望の修飾率に応じて、アミン化合物(IV)の添加量を決定してもよい。即ち、例えば使用したPGAの平均分子量と量から当該PGAを構成する総グルタミン酸のモル数を算出し、さらに所望の修飾率が得られるアミン化合物(IV)の理論必要量を算出し、当該理論必要量の0.5倍モル以上、2倍モル以下程度、より好ましくは1倍モル以上、1.8倍モル以下程度のアミン化合物(IV)を用いればよい。なお、本発明における側鎖カルボキシ基の所望の修飾率とは、修飾された側鎖カルボキシ基のモル数を、使用したPGAを構成する総グルタミン酸のモル数、即ち、側鎖カルボキシ基の総モル数で除し、100をかけたパーセンテージをいうものとする。ここで、PGAは高分子であることから、末端のα−カルボキシ基は無視するものとする。また、修飾された側鎖カルボキシ基のモル数は、固体核磁気共鳴分析などで決定することができる。   Moreover, you may determine the addition amount of amine compound (IV) according to the desired modification rate of the side chain carboxy group in the biodegradable hydrogel (side chain carboxy group modification PGA) finally obtained. That is, for example, the number of moles of total glutamic acid constituting the PGA is calculated from the average molecular weight and amount of the PGA used, and the theoretical required amount of the amine compound (IV) capable of obtaining a desired modification rate is calculated. The amine compound (IV) may be used in an amount of 0.5 to 2 mol, more preferably 1 to 1.8 mol. In the present invention, the desired modification rate of the side chain carboxy group refers to the number of moles of the modified side chain carboxy group, the number of moles of total glutamic acid constituting the PGA used, that is, the total number of moles of the side chain carboxy group. Divide by number and say percentage multiplied by 100. Here, since PGA is a polymer, the terminal α-carboxy group is ignored. The number of moles of the modified side chain carboxy group can be determined by solid-state nuclear magnetic resonance analysis or the like.

アミン化合物(IV)は、そのままPGAイオンコンプレックス溶液に添加してもよいし、いったん溶液とした上で添加してもよい。   The amine compound (IV) may be added to the PGA ion complex solution as it is, or may be added once the solution is formed.

アミン化合物(IV)を溶解する溶媒は適宜選択すればよいが、例えば、水;蟻酸や酢酸などの有機酸溶媒;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールなどのC1-6アルコール溶媒;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド溶媒;N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドなどのアミド溶媒;ジエチルエーテルやテトラヒドロフランなどのエーテル溶媒;これら2以上の混合溶媒を挙げることができる。但し、上記溶媒の種類や量によっては、溶解性の低いPGAイオンコンプレックスが析出したり分解するおそれがあり得るので、溶媒としてはPGAイオンコンプレックスの溶媒と同じものとするか、或いはアミン化合物(IV)溶液の濃度を高くしてその量をできるだけ抑制することが好ましい。 The solvent for dissolving the amine compound (IV) may be appropriately selected. For example, water; organic acid solvents such as formic acid and acetic acid; C 1-6 alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, and n-butanol Solvents; sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide; amide solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and dimethylacetamide; ether solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran; mixed solvents of these two or more. However, depending on the type and amount of the solvent, a PGA ion complex having low solubility may be precipitated or decomposed. Therefore, the solvent may be the same as that of the PGA ion complex, or may be an amine compound (IV ) It is preferable to suppress the amount as much as possible by increasing the concentration of the solution.

本工程の反応は非常に速やかに進行し、また、得られる反応物の溶解性は低い。よって、アミン化合物(IV)溶液の添加手段により、得られる反応物の形態を制御することも可能である。例えば、アミン化合物(IV)溶液をノズルから押出してPGAイオンコンプレックス溶液に添加する場合、ノズル径を調整することにより所望の径を有する繊維状物質を得ることが可能になる。   The reaction in this step proceeds very rapidly and the solubility of the resulting reaction product is low. Therefore, it is also possible to control the form of the reaction product obtained by means of adding the amine compound (IV) solution. For example, when an amine compound (IV) solution is extruded from a nozzle and added to a PGA ion complex solution, a fibrous material having a desired diameter can be obtained by adjusting the nozzle diameter.

また、上記とは逆に、アミン化合物(IV)溶液にPGAイオンコンプレックスをそのまま或いは溶液状態で添加してもよい。   In contrast to the above, the PGA ion complex may be added to the amine compound (IV) solution as it is or in a solution state.

この場合、アミン化合物(IV)を溶解するための溶媒としては、PGAイオンコンプレックスを溶解するための溶媒と同一とすることが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールなどのC1-6アルコール溶媒とすることが好ましい。これらの中では、C1-4アルコール溶媒が好ましく、C1-2アルコール溶媒がより好ましく、エタノールがさらに好ましい。 In this case, the solvent for dissolving the amine compound (IV) is preferably the same as the solvent for dissolving the PGA ion complex, such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, etc. It is preferable to use a C 1-6 alcohol solvent. Of these, C 1-4 alcohol solvents are preferred, C 1-2 alcohol solvents are more preferred, and ethanol is even more preferred.

なお、アミン化合物(IV)溶液にPGAイオンコンプレックスをそのまま添加する場合、PGAイオンコンプレックスが溶媒に溶解すると共にアミン化合物(IV)との反応が起こり、反応生成物が析出する。   When the PGA ion complex is added as it is to the amine compound (IV) solution, the PGA ion complex dissolves in the solvent and a reaction with the amine compound (IV) occurs to precipitate a reaction product.

本工程の反応温度や反応時間は適宜調整すればよい。例えば、常温で反応させれば温度制御は必要なく、工業的な大量生産にも適する。また、反応時間としては、PGAコンプレックスとアミン化合物(IV)とを混合してから、10分間以上、50時間以下程度とすることができる。また、反応混合液は、静置しておいてもよいし、攪拌してもよい。   What is necessary is just to adjust the reaction temperature and reaction time of this process suitably. For example, if the reaction is performed at room temperature, temperature control is not necessary, and it is suitable for industrial mass production. The reaction time can be about 10 minutes or more and about 50 hours or less after the PGA complex and the amine compound (IV) are mixed. Further, the reaction mixture may be left standing or stirred.

(3) 後処理工程
次に、上記工程で得られた反応生成物、即ち側鎖カルボキシ基がアミン化合物(IV)によりアミド化されたPGAを単離する。
(3) Post-treatment step Next, the reaction product obtained in the above step, that is, the PGA in which the side chain carboxy group is amidated with the amine compound (IV) is isolated.

側鎖カルボキシ基がアミン化合物(IV)によりアミド化されたPGAは、極めて高い親水性を示すものの、一般的な溶媒に対する溶解性は低い。よって、上記反応混合物から析出した生成物を、遠心分離などにより反応液から分離したり、或いはスパーテルなどの器具に付着させて回収することができる。   PGA in which the side chain carboxy group is amidated with amine compound (IV) exhibits extremely high hydrophilicity, but has low solubility in a general solvent. Therefore, the product precipitated from the reaction mixture can be separated from the reaction solution by centrifugation or the like, or attached to an instrument such as a spatula and collected.

次いで、単離された生成物を有機溶媒で洗浄することが好ましい。洗浄に用いられる有機溶媒としては、C1-6アルコール溶媒など、PGAイオンコンプレックスやアミン化合物(IV)などに対して溶解性を示すものが好ましい。 The isolated product is then preferably washed with an organic solvent. As the organic solvent used for washing, those showing solubility in PGA ion complex, amine compound (IV) and the like such as C 1-6 alcohol solvent are preferable.

さらに、無水アセトンなどによる脱水処理や、減圧乾燥などにより、乾燥することが好ましい。   Furthermore, it is preferable to dry by dehydration treatment with anhydrous acetone or the like, or under reduced pressure.

以上で説明した本発明方法で製造される生分解性ハイドロゲルは、生分解性を示すことから非常に安全性が高く且つ廃棄時に環境へ負荷を与えない上に、極めて親水性が高く、自質量の1000倍もの水を吸収保持することができる。また、極めて優れたゲル特性を示す。従って、生体内で利用可能な接着剤、創傷被覆材、農業用の保水材、吸水材などへの適用が期待できる。   The biodegradable hydrogel produced by the method of the present invention described above is very safe because it exhibits biodegradability, and does not give an environmental load at the time of disposal. It can absorb and retain water as much as 1000 times its mass. In addition, it exhibits extremely excellent gel characteristics. Therefore, it can be expected to be applied to adhesives, wound dressings, agricultural water retention materials, water absorption materials and the like that can be used in vivo.

本発明に係る生分解性ハイドロゲルの側鎖カルボキシ基の修飾率としては、5%以上、90%以下が好ましい。当該修飾率が5%以上であれば、ゲルの形状をとり始める。また、当該修飾率が10%以上であれば、十分にハイドロゲル化する。一方、当該修飾率の上限は特に制限されず100%であってもよいが、修飾率を100%にするのは難しい場合もあるので、好適には90%以下とする。当該修飾率としては、20%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましく、また、80%以下がより好ましく、70%以下がさらに好ましく、60%以下が特に好ましい。   The modification rate of the side chain carboxy group of the biodegradable hydrogel according to the present invention is preferably 5% or more and 90% or less. If the modification rate is 5% or more, the gel begins to take shape. Moreover, if the said modification rate is 10% or more, it will fully hydrogel. On the other hand, the upper limit of the modification rate is not particularly limited and may be 100%. However, since it may be difficult to make the modification rate 100%, it is preferably 90% or less. The modification rate is more preferably 20% or more, further preferably 30% or more, more preferably 80% or less, still more preferably 70% or less, and particularly preferably 60% or less.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

実施例1
(1) PGAイオンコンプレックスの調製
超好塩古細菌であるN.aegyptiaca由来のものであり、平均分子量が1000kDのポリ−γ−グルタミン酸ナトリウム塩(10g)を精製水に溶解し、2w/v%の溶液とした。当該溶液へ60℃に保温したヘキサデシルピリジニウムブロマイド(HDPB)の0.2M水溶液を等量加えた。HDPB添加直後に水不溶性材料が形成されることを確認した後、さらに60℃で4時間保温した。得られた水不溶性材料を濾別回収した後、100mLの熱水で計3回洗浄した。さらにアセトンで洗浄することにより脱水した後、真空乾燥した。
Example 1
(1) Preparation of PGA ion complex Poly-γ-glutamic acid sodium salt (10 g) derived from aegypticaca and having an average molecular weight of 1000 kD was dissolved in purified water to obtain a 2 w / v% solution. An equal amount of a 0.2M aqueous solution of hexadecylpyridinium bromide (HDPB) kept at 60 ° C. was added to the solution. After confirming that a water-insoluble material was formed immediately after HDPB addition, the mixture was further kept at 60 ° C. for 4 hours. The obtained water-insoluble material was collected by filtration and then washed 3 times with 100 mL of hot water. Furthermore, it dehydrated by washing | cleaning with acetone, Then, it vacuum-dried.

得られた水不溶性材料を酸加水分解後、常法に従ってキラル分割HPLCで分析したところ、原料として使用したポリ−γ−グルタミン酸ナトリウム塩の側鎖カルボキシ基の90%以上が改質されていることが分かった。   The obtained water-insoluble material was acid-hydrolyzed and analyzed by chiral resolution HPLC according to a conventional method. As a result, 90% or more of the side chain carboxy group of the poly-γ-glutamic acid sodium salt used as a raw material was modified. I understood.

(2) PGAイオンコンプレックス溶液の調製
上記(1)で得られたPGAイオンコンプレックス(2g)を無水エタノール(50mL)に加え、完全に溶解するまで室温で容器を転倒させつつ混和し、4w/v%溶液とした。
(2) Preparation of PGA ion complex solution Add the PGA ion complex (2 g) obtained in (1) above to absolute ethanol (50 mL), mix by inverting the container at room temperature until completely dissolved, and add 4 w / v % Solution.

(3) ドーパミルPGAの調製
別途、ドーパミン塩酸塩(0.85g)を無水エタノール(100mL)に溶解し、0.85w/v%溶液を得た。上記(2)で得られたPGAイオンコンプレックス溶液(5mL)を注射器に充填し、当該ドーパミン溶液(10mL)に注入し、常温で静置したところ、繊維状の物質が生じた。当該繊維状物質を遠心分離で回収し、無水エタノール(10mL)で3回洗浄した後、アセトンに浸漬して脱水した。繊維状物質を遠心分離で分離した後、真空乾燥することにより、PGAとドーパミンとの反応物(以下、「ドーパミルPGA」という)を得た。なお、本実験を繰り返し行い、静置時間を30分間から24時間としたが、得られる反応物に変わりはなかった。
(3) Preparation of dopamil PGA Separately, dopamine hydrochloride (0.85 g) was dissolved in absolute ethanol (100 mL) to obtain a 0.85 w / v% solution. When the PGA ion complex solution (5 mL) obtained in (2) above was filled into a syringe, poured into the dopamine solution (10 mL), and allowed to stand at room temperature, a fibrous substance was produced. The fibrous material was collected by centrifugation, washed 3 times with absolute ethanol (10 mL), and then dehydrated by immersion in acetone. The fibrous substance was separated by centrifugation and then vacuum dried to obtain a reaction product of PGA and dopamine (hereinafter referred to as “dopamil PGA”). This experiment was repeated and the standing time was changed from 30 minutes to 24 hours, but the obtained reaction product was not changed.

なお、上記(1)で得られたPGAイオンコンプレックスが黄色みを帯びていたのに対して、得られたドーパミルPGAは白色を呈していた。   The PGA ion complex obtained in the above (1) was yellowish, whereas the obtained dopamil PGA was white.

実施例2
上記実施例1(1)により得られたPGAイオンコンプレックス(10mg)を、常温で調製したドーパミン塩酸塩飽和エタノール溶液(500μL)の入ったエッペンチューブに常温で投入した(図1(1))。その結果、PGAイオンコンプレックスのエタノールへの溶解とこれに伴って瞬時に起こるドーパミンによる修飾反応、さらにPGAとドーパミンとの反応物がアルコールに不溶という特性を利用し、PGAイオンコンプレックスと液相の界面で形成される微細繊維状物質(図1(2)の矢印部分)をピペットで巻き取って回収した(図1(2)〜(3))。かかる操作を、PGAイオンコンプレックスが消失するまで行った(図1(4))。回収した微細繊維状物質を上記実施例1(3)と同様にして洗浄・乾燥した。
Example 2
The PGA ion complex (10 mg) obtained in Example 1 (1) was charged at room temperature into an Eppendorf tube containing a saturated ethanol solution of dopamine hydrochloride (500 μL) prepared at room temperature (FIG. 1 (1)). As a result, the PGA ion complex is dissolved in ethanol, and the modification reaction with dopamine that occurs instantaneously is accompanied by the property that the reaction product of PGA and dopamine is insoluble in alcohol. The fine fibrous material (arrow part of FIG. 1 (2)) formed by (1) was wound up with a pipette and collected (FIGS. 1 (2) to (3)). This operation was performed until the PGA ion complex disappeared (FIG. 1 (4)). The collected fine fibrous material was washed and dried in the same manner as in Example 1 (3).

試験例1 ゲル特性試験
実施例2で得られたドーパミルPGAを20mL容の蓋付容器に入れ、それぞれ質量比で100倍、250倍、300倍、500倍、1000倍または2000倍の水を加え、蓋をした上で振り混ぜて静置した。これら容器を逆さにした写真を図2に示す。
Test Example 1 Gel Characteristic Test Dopamil PGA obtained in Example 2 is put in a 20 mL container with a lid, and 100 times, 250 times, 300 times, 500 times, 1000 times, or 2000 times water is added by mass ratio, respectively. The lid was shaken and allowed to stand. Fig. 2 shows a photograph of these containers turned upside down.

図2のとおり、本発明に係るドーパミルPGAは、少なくとも質量比で1000倍の水までは内部に保持することができ、容器を逆さにしても流動性を示さず、ゲル状態が維持されていた。一般的な生分解性ハイドロゲルは、せいぜい10倍程度までの水を内部に保持することしかできないが、本発明に係る生分解性ハイドロゲルは、従来の生分解性ハイドロゲルの吸水能を遥かに上回る、化成ハイドロゲルに匹敵するほどの吸水性を示した。   As shown in FIG. 2, the dopamil PGA according to the present invention was able to hold water at least up to 1000 times in mass ratio, and did not show fluidity even when the container was inverted, and the gel state was maintained. . A general biodegradable hydrogel can only hold up to about 10 times the water inside, but the biodegradable hydrogel according to the present invention has a far greater water absorption capacity than the conventional biodegradable hydrogel. The water absorption was comparable to that of the chemical hydrogel.

また、ドーパミルPGAに質量比で2000倍の水を加えたところ、流動性を有する高粘性ゾルに転移した。一般に、化成ポリマーにはゾル−ゲル転移は見られず、生分解性のバイオゲルに特有の性質といえる。ゾル状態、さらには粘性を有しない水溶液状態であれば、処理は非常に容易であり、廃棄時に環境へ与える負荷が少ない。本発明に係るハイドロゲルは、上記のとおり高い吸水性を示しながらも、生分解性ハイドロゲルのかかる特性を保持していることが明らかとなった。   Further, when water of 2000 times by mass was added to dopamil PGA, it was transferred to a highly viscous sol having fluidity. In general, the chemical conversion polymer does not show a sol-gel transition, which is a characteristic characteristic of biodegradable biogels. If it is a sol state or a non-viscous aqueous solution state, the treatment is very easy and the load on the environment at the time of disposal is small. It has been clarified that the hydrogel according to the present invention retains such characteristics of the biodegradable hydrogel while exhibiting high water absorption as described above.

因みに、PGAの水溶性は極めて高く、10w/w%を超える高濃度でも水溶液の状態をとる。この異常に高い親水性の制御が、PGAの産業実用材料化を考える上で大きな課題となっていた。そのため、本発明に係るハイドロゲルは、このような材料化のモデルとしても興味深いものである。   Incidentally, the water solubility of PGA is extremely high, and it takes an aqueous solution state even at a high concentration exceeding 10 w / w%. This unusually high hydrophilicity control has been a major issue when considering the practical application of PGA to industrial materials. Therefore, the hydrogel according to the present invention is also interesting as a model for such materialization.

試験例2 Frequency Sweep試験
Frequency Sweep試験により、ドーパミルPGAの希釈液がゲル性を示すか或いはゾル性を示すかを調べた。この試験によれば、一定の歪量下、周波数を変化させて動的な粘弾性を測定することにより、ゲル性とゾル性の有無を明らかにできる。詳しくは、試料に加えた力学的エネルギーが回復される性質を弾性(ゲル性)といい、貯蔵剛性率G’で表すことができる。一方、変形速度に比例した応力が発生する状態で変形を止めると応力は0となり、変形したままになる性質を粘性(ゾル性)という。この場合、加えた力学的エネルギーが全て熱となって散逸し、これを損失剛性率G”として測定できる。試料の粘弾性は損失正接tanδ=G”(ω)/G’(ω)[式中、ωは角速度を示す]で評価され、レオロジー学上、tanδ<1の場合に試料はゲルであるといえ、与えられたエネルギーが試料に蓄えられる傾向が強くなる。一方、tanδ>1の場合、試料はゾルであるといえ、試料に与えられたエネルギーは熱として放出される。
Test Example 2 Frequency Sweep Test Whether the diluted solution of dopamil PGA exhibited gel property or sol property was examined by the Frequency Sweep test. According to this test, the presence or absence of gel property and sol property can be clarified by measuring dynamic viscoelasticity by changing the frequency under a certain amount of strain. Specifically, the property of recovering the mechanical energy applied to the sample is called elasticity (gel property), and can be represented by storage rigidity G ′. On the other hand, when the deformation is stopped in a state where a stress proportional to the deformation rate is generated, the stress becomes 0, and the property of remaining deformed is called viscosity (sol property). In this case, all of the applied mechanical energy is dissipated as heat, and this can be measured as the loss rigidity G ″. The viscoelasticity of the sample is the loss tangent tan δ = G ″ (ω) / G ′ (ω) [formula Where ω represents an angular velocity], and in rheology, when tan δ <1, it can be said that the sample is a gel, and the tendency for the applied energy to be stored in the sample becomes strong. On the other hand, when tan δ> 1, it can be said that the sample is a sol, and the energy applied to the sample is released as heat.

実施例2で得られたドーパミルPGAを20mL容の蓋付容器に入れ、質量比で1000倍または3000倍の水を加え、蓋をした上で振り混ぜることにより希釈した。上記試験例1のとおり、見かけ上、1000倍希釈の場合はゲル状を保っていたが、3000倍希釈の場合はゾル状であった。ストレスレオメータ(TAインストールメント社製,AR−G2)を用い、各試料の貯蔵剛性率G’と損失剛性率G”をレオロジー分析により求めた。測定はチタン製のパラレルプレート上で行い、試料の厚さは400μmとし、温度はペルチェ制御により25℃に保った。1000倍希釈ドーパミルPGA試料の測定では直径4cmのプレートを用い、3000倍希釈ドーパミルPGA試料では直径6cmのプレートを使った。歪量(%)はrω/h(式中、rは半径を示し、ωは角速度を示し、hは試料厚を示す)の百分率で定義されるものであり、1000倍希釈ドーパミルPGAでは1%に固定した。一方、3000倍希釈ドーパミルPGA試料は柔らか過ぎ、歪量が1%では低周波数域の分析が難しかったため、歪量は5%に固定した。周波数は、0.01Hzから10Hzまで変化させた。結果を図3に示す。   The dopamil PGA obtained in Example 2 was placed in a 20-mL container with a lid, 1000 times or 3000 times the water in mass ratio was added, and the mixture was diluted with shaking after being covered. As in Test Example 1, apparently, the gel was maintained when diluted 1000-fold, but it was sol when diluted 3000-fold. Using a stress rheometer (TA Installation, AR-G2), the storage rigidity G ′ and the loss rigidity G ″ of each sample were determined by rheological analysis. Measurement was performed on a titanium parallel plate. The thickness was 400 μm, and the temperature was maintained at 25 ° C. by Peltier control, a plate having a diameter of 4 cm was used for measurement of a 1000-fold diluted dopamil PGA sample, and a plate having a diameter of 6 cm was used for a 3000-fold diluted dopamil PGA sample. (%) Is defined as a percentage of rω / h (where r represents a radius, ω represents an angular velocity, and h represents a sample thickness), and is fixed at 1% for 1000-fold diluted dopamil PGA. On the other hand, since the 3000-fold diluted dopamil PGA sample was too soft and it was difficult to analyze the low frequency region with a distortion amount of 1%, the distortion amount was fixed at 5%. . Frequency was varied from 0.01Hz to 10 Hz. The results are shown in FIG.

図3の結果のとおり、1000倍希釈ドーパミルPGA試料のG’値(●)は明らかにG”値(○)よりも大きく、明確なゲル性を示すことが分かった。一方、3000倍希釈ドーパミルPGA試料では明らかにG’値(▲)とG”値(△)の差は小さくなったが、tanδ<1である。よって、見かけ上、3000倍希釈ドーパミルPGA試料はゾル状であるが、レオロジー学上はゲルといえるものであることが明らかとなった。   As shown in FIG. 3, the G ′ value (●) of the 1000-fold diluted dopamil PGA sample was clearly larger than the G ″ value (◯), indicating a clear gel property. In the PGA sample, the difference between the G ′ value (▲) and the G ″ value (Δ) is clearly small, but tan δ <1. Therefore, it was apparent that the 3000-fold diluted dopamil PGA sample was in the form of a sol, but in terms of rheology it was a gel.

以上の結果のとおり、本発明に係るドーパミルPGAは、含水量に応じてゾル−ゲル転移を起こすことが予想できるが、3000倍もの水分を含む場合であってもゲル性を示すことから、優れたゲル特性を示すことが証明された。   As described above, the dopamil PGA according to the present invention can be expected to cause a sol-gel transition depending on the water content, but it exhibits excellent gel properties even when it contains 3000 times as much water. It was proved to show gel properties.

試験例3 Strain Sweep試験
Strain Sweep試験は、一定の周波数の下で歪量を変化させ、どの程度の歪みでゲル状態が破壊されるかを調べるものである。そこで、明確なゲル性を示す1000倍希釈ドーパミルPGAについて、Strain Sweep試験を行った。
Test Example 3 Strain Sweep Test The strain sweep test changes the amount of strain under a certain frequency, and examines how much strain the gel state is destroyed. Therefore, a strain sweep test was performed on 1000-fold diluted dopamil PGA showing clear gel properties.

基本的な実験条件や機器類は試験例2に準ずるが、本試験においては周波数を1Hzに固定化し、歪量を0.01%から3000%まで変化させ、貯蔵剛性率G’と損失剛性率G”を測定した。結果を図4に示す。   The basic experimental conditions and equipment are the same as in Test Example 2, but in this test, the frequency was fixed at 1 Hz, the strain amount was changed from 0.01% to 3000%, the storage rigidity G 'and the loss rigidity ratio G ″ was measured. The results are shown in FIG.

図4のとおり、1000倍希釈ドーパミルPGA試料の場合、歪量3%付近でG’値(●)は低下し始め、歪量15〜20%でG”値(○)と逆転した。この時点でゾル状態または溶液状態に達したと考えられる。   As shown in FIG. 4, in the case of a 1000-fold diluted dopamil PGA sample, the G ′ value (●) began to decrease around the strain amount of 3%, and reversed to the G ″ value (◯) at the strain amount of 15-20%. It is thought that the sol state or solution state was reached.

試験例4 Self−healing試験
Self−healing試験は、一定の周波数の下、歪量を一定時間ごとに大きく変化させ、ゲルの自己修復性を調べるものである。上記の本発明に係る1000倍希釈ドーパミルPGAについて、かかる自己修復性を調べた。
Test Example 4 Self-healing test The self-healing test is to examine the self-healing property of the gel by changing the amount of strain greatly at constant time under a constant frequency. The self-repairing property of the 1000-fold diluted dopamil PGA according to the present invention was examined.

具体的には、図5(1)のとおり、本発明に係る1000倍希釈ドーパミルPGAに対して、歪量1%から始め、302秒後に歪量を100%に、598秒後に歪量を1%に、1120秒後に歪量を100%に、1490秒後に歪量を1%に、2090秒後に歪量を100%にし、最終的には2085秒後の時点で歪量を1000%にし、歪量を1%と100%との間で周期的に切り替えつつ、G’値とG”値を測定した。結果を図5に示す。   Specifically, as shown in FIG. 5 (1), for the 1000-fold diluted dopamil PGA according to the present invention, the strain amount starts from 1%, the strain amount becomes 100% after 302 seconds, and the strain amount becomes 1 after 598 seconds. %, The strain amount is set to 100% after 1120 seconds, the strain amount is set to 1% after 1490 seconds, the strain amount is set to 100% after 2090 seconds, and finally the strain amount is set to 1000% after 2085 seconds, The G ′ value and the G ″ value were measured while periodically switching the strain amount between 1% and 100%. The results are shown in FIG.

図5(2)のとおり、歪量を1%から100%に切り替えた瞬間、G”値(○)がG’値 (●)を上回り、ゾル状態になった。次いで、1%に戻すと瞬時にG’値とG”値が逆転し、ゲル性の回復が認められた。このような挙動は何度も繰り返し確認できた。また、ゲルの劣化は正味のG’値が低下することで表れてくるが、ここではほぼ100%回復していた。現在広く用いられている一般的な化学ゲルでは、ゲル構造が崩壊するようなストレスを受けると二度とゲルに復帰することはないとされているが、かかる結果から、本発明に係るドーパミルPGAが自己修復性という極めて優れたゲル特性を有することが実証された。最後に、1000%という強歪みをかけることでドーパミルPGAのポリマー鎖にも達する破壊・破断を試みた結果、自己修復ゲルとしての性質は完全に消滅したため、かかる自己修復性は、ドーパミルPGAの特に高分子構造領域に起因する特性であることが示された。   As shown in FIG. 5 (2), at the moment when the strain amount was switched from 1% to 100%, the G ″ value (◯) exceeded the G ′ value (●) and became a sol state. The G ′ value and the G ″ value were instantaneously reversed, and the gel property was recovered. Such behavior could be confirmed over and over again. Further, the deterioration of the gel is manifested by a decrease in the net G ′ value, but here it was almost 100% recovered. In general chemical gels that are widely used at present, it is said that the gel structure will never return to the gel when subjected to stress that causes the gel structure to collapse. It has been demonstrated to have a very good gel property of restorability. Finally, as a result of trying to break and break reaching the polymer chain of dopamil PGA by applying a strong strain of 1000%, the self-healing gel properties completely disappeared. It was shown that the properties were attributed to the polymer structure region.

試験例5 乾燥−吸水履歴特性試験
特定のストレスから解放された材料が初期状態に戻ろうとする性質を履歴特性という。例えばヒドロゲルの場合、乾燥を繰り返しても初期状態に近い吸水力が維持されているとなれば、優れた履歴ゲル材として重宝される可能性が高まる。今回、寒天末に含まれる代表的なバイオゲルであるアガロースと本発明に係るドーパミルPGAについて、乾燥と吸水に係る履歴特性を比較した。
Test Example 5 Drying / Water Absorption History Characteristic Test A property that a material released from a specific stress tries to return to an initial state is called a hysteresis characteristic. For example, in the case of a hydrogel, if water absorption near the initial state is maintained even after repeated drying, the possibility of being useful as an excellent history gel material increases. This time, hysteresis characteristics relating to drying and water absorption were compared between agarose, which is a typical biogel contained in agar powder, and dopamil PGA according to the present invention.

具体的には、1w/v%ドーパミルPGAゲルと1w/v%アガロースゲルの各々2mLをガラスシャーレ(φ3.5cm)内に静置した。次いで、50時間かけて十分に乾燥させた後、再度2mLの蒸留水を加えてから5分後の吸水率を算出した。当該吸水率は添加した水分量に対する残存水分量の比率から算出した。この操作を5回まで繰り返した。
結果を図6に示す。
Specifically, 2 mL each of 1 w / v% dopamil PGA gel and 1 w / v% agarose gel was allowed to stand in a glass petri dish (φ3.5 cm). Next, after sufficiently drying for 50 hours, the water absorption after 5 minutes from the addition of 2 mL of distilled water was calculated. The water absorption rate was calculated from the ratio of the remaining water amount to the added water amount. This operation was repeated up to 5 times.
The results are shown in FIG.

図6のとおり、アガロースゲルではいったん乾燥するとほとんど吸水できなくなった(白抜きの棒線)。このように、アガロースゲルをはじめとする一般的な多糖類バイオゲルではヒステリシス(履歴挙動を妨げる性質)が大きいという問題があった。これに対し、本発明に係るドーパミルPGAゲルでは、乾燥と吸水を5回繰返しても吸水性能が失われないことが判明した(黒塗りの棒線)。以上、本発明に係るドーパミルPGAには、吸水性に関して優れた復帰挙動が認められた。   As shown in FIG. 6, the agarose gel hardly absorbs water once dried (open bar). As described above, general polysaccharide biogels such as agarose gel have a problem of large hysteresis (property that hinders history behavior). On the other hand, in the dopamil PGA gel according to the present invention, it has been found that the water absorption performance is not lost even if drying and water absorption are repeated 5 times (black bar). As described above, in the dopamil PGA according to the present invention, an excellent return behavior with respect to water absorption was recognized.

Claims (4)

生分解性ハイドロゲルを製造するための方法であって、
ポリ−γ−グルタミン酸水溶液に下記式(II)または式(III)の第四級アンモニウムイオン化合物を添加することにより、イオンコンプレックスを調製する工程;
[式中、R1〜R3は独立してC1-2アルキル基を示し、R4〜R5は独立してC12-20アルキル基を示す]
上記イオンコンプレックスと下記式(IV)のアミン化合物とを有機溶媒中で反応させることにより、ポリ−γ−グルタミン酸の側鎖カルボキシ基を修飾する工程を含むことを特徴とする製造方法。
[式中、Xはリンカー基を示し、Yは1以上の水酸基を有するC6-12アリール基を示す]
A method for producing a biodegradable hydrogel comprising:
A step of preparing an ion complex by adding a quaternary ammonium ion compound of the following formula (II) or formula (III) to a poly-γ-glutamic acid aqueous solution;
[Wherein R 1 to R 3 independently represent a C 1-2 alkyl group, and R 4 to R 5 independently represent a C 12-20 alkyl group]
The manufacturing method characterized by including the process of modifying the side chain carboxy group of poly-gamma-glutamic acid by making the said ion complex and the amine compound of following formula (IV) react in an organic solvent.
[Wherein X represents a linker group, and Y represents a C 6-12 aryl group having one or more hydroxyl groups]
有機溶媒としてアルコール溶媒を用いる請求項に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 , wherein an alcohol solvent is used as the organic solvent. Xが、C1-6アルキレン基、または、Y側末端にアミノ基、エーテル基、アミド基、カルボニル基、−O(C=O)−基もしくは−(C=O)O−基を有するC1-6アルキレン基であるアミン化合物(IV)を用いる請求項またはに記載の製造方法。 X is a C 1-6 alkylene group, or C having an amino group, an ether group, an amide group, a carbonyl group, an —O (C═O) — group or a — (C═O) O— group at the Y-side end. The production method according to claim 1 or 2 , wherein the amine compound (IV) which is a 1-6 alkylene group is used. Yが1以上の水酸基を有するフェニル基であるアミン化合物(IV)を用いる請求項のいずれかに記載の製造方法。 The process according to any one of claims 1 to 3, Y is an amine compound is a phenyl group (IV) having one or more hydroxyl groups.
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