JP5987132B2 - 生医学的使用のためのビタミンで機能化したゲル形成ブロック・コポリマー - Google Patents

生医学的使用のためのビタミンで機能化したゲル形成ブロック・コポリマー Download PDF

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Description

（共同研究契約の当事者）
本発明は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションと、エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチとの共同研究契約下で行われた。
合成ポリマーの自己組織化により生成されるハイドロゲルおよび有機ゲルは、医薬品、化粧品および食品の広い範囲について、デリバリ・マトリックスとしての提供のため、無尽蔵の可能性を有する。近年のポリマー化学の進展は、良好に制御された組成および構造性を持ったポリマーを合成することを可能としている。高い汎用性を有しつつ異なる機能化戦略は、また、上述したポリマーのゲル化を許容すると共に、下記の会合機構、すなわち疎水性相互作用、イオン性相互作用、水素結合、巨大分子の物理的な交差およびマトリックスの化学的な架橋の１種またはこれらの組合せにより、薬剤ペイロードの取り込みを許容している。
いくつかの物理ゲル系が、“ＡＢＡ”型のトリブロック・コポリマーを使用して配合されており、両親媒性ポリマーを、“Ａ”または“Ｂ”のどちらかの構成物質を使って、親水性または疎水性とするように設計することができる。そのような系の多くでは、生体適合性および無毒性の面から、無電荷の疎水性構成物質のブロックとして、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）が使用されている。疎水性部分について、いくつかのよく選択されるブロックは、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＬＡ）、ポリ（Ｄ−ラクチド）（ＰＤＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）およびポリ（カプロラクトン）（ＰＣＬ）であり、それらは中間の“Ｂ”ブロック（例えばＰＥＧ−ｂ−ＰＧＡ−ｂ−ＰＥＧ）または末端の“Ａ”ブロック（例えばＰＬＬＡ−ｂ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＬＬＡ）のどちらかとして供することができる。ＰＬＬＡおよびＰＤＬＡを含むポリマーのエナンチオマー性トリブロック・コポリマーの水性混合物は、立体複合体を介して形成される物理ゲルを生じることもある。
ポリマーゲル系は、使用する分散媒体に応じて、概ね有機ゲルまたはハイドロゲルに分類することができる。有機ゲルは、３Ｄ物理架橋ネットワークによって固定された有機液相を有し、このネットワークは、自己組織化したポリマー鎖で撚り合わされた繊維からなる。様々な種類の有機素材（例えば有機溶媒、鉱物油、植物性油およびそれらの組合せ）が、上記の液相を作り上げるために使用されている。有機ゲルは、主に化粧品または食品の用途に使用されるが、一方で、比較的少ないものの、医薬品またはワクチンのデリバリ・マトリックスとして評価中である。その理由は、ゲル形成ポリマーとその分解産物の毒性および生体適合性に関する利用可能な情報が極めて乏しいことにある。しかし、毒性の問題を回避すれば、有機ゲルは局所製剤として使用し得る可能性がある。一般的な有機ゲルでは、皮膚への浸透能が高められているためである。他の適用の態様としては、経口および経粘膜ならびに皮下のデポー注射が挙げられる。本明細書において、デポーとは、体の領域であり、物質（例えば薬剤）は、その中で蓄積、堆積または貯蔵され、そこから分配することができる。デポー注射とは、長期にわたって吸収が起こるように、注射部位に、またはその近くに保持され易い形態をとった物質の注射である。
ハイドロゲルは、水中で調製され、有機ゲル系よりもさらに広く研究されている。普通に使用されるハイドロゲル形成“ＡＢＡ”型トリブロック・コポリマー（例えばＰＬＬＡ−ｂ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＬＬＡおよびＰＣＬ−ｂ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＣＬ）の殆どは、ハイドロゲル形成のために、高いポリマー濃度と疎水性含量が必要である。具体的には、（ＰＬＬＡ−ｂ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＬＬＡ）を含むラクチドの含量を１７重量％〜３７重量％とするには、ゲル化のために最低限で約１６重量％のトリブロック・コポリマーが必要である。このように高い割合の疎水性構成物質は、ｉｎ ｖｉｖｏ分解の間に有害な生理的影響を生じる。そのため、低濃度でハイドロゲルを形成することができるポリマー素材を開発することが望ましい。
２００８年の世界保健機関（ＷＨＯ）の調査によれば、乳がんは、全がん（非メラノーマ性皮膚がんを除く）の２２．９％を占め、その死亡率は世界で１３．７％前後である。欧州では、乳がんの罹患率がさらに高く、２８％に達している。乳がんの治療は、腫瘍の種類だけではなく、サイズ、段階および成長速度によって異なる場合がある。現在、アジュバント療法または術後療法に３つの主要な分類がある。これらにはホルモン遮断療法、化学療法およびモノクローナル抗体（ｍＡｂ）療法が挙げられる。後者は、特異的な細胞またはタンパク質を標的とするためのｍＡｂの利用を含み、免疫応答の誘発、増強または抑制によって疾患の治療を目指すものである。ｍＡｂは、ホルモン遮断療法と化学療法のどちらかと併用で使用して、がん治療の有効性を高めることができる。
研究では、ヒト上皮成長因子受容体２（ＨＥＲ２）遺伝子が、浸潤性乳がんの２０％〜２５％で増幅および／または過剰発現していることが示されている。これらのＨＥＲ−２陽性の乳がんは、ＨＥＲ−２陰性の乳腫瘍よりも大幅に低い生存率を有する。ＨＥＲ−２陽性の乳腫瘍は、細胞の無制限な成長および分裂を示す場合が非常に多く、そのためにがん化の発生率が上昇する。ハーセプチンは、組み換えのヒト化ｍＡｂであり、ＨＥＲ２タンパク質に選択的に結合して、その結果、別の制御不能ながん細胞の増殖を調節することができる。ハーセプチンは、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）に認可された、ＨＥＲ−２陽性の乳がんを治療するための治療薬でもある。静脈内投与は、多くの医院におけるハーセプチン・デリバリの現行法である。しかし、継続期間および用量の点で、至適のデリバリの態様については多くの議論が取り巻いている。最近、Ｆ・ホフマン−ラ・ロシュは、第３相臨床試験（ＨａｎｎａＨ試験）を報告したが、本試験は、ＨＥＲ−２陽性の乳がんの患者への（ネオ）アジュバントでのハーセプチンの皮下投与（静脈内投与との比較）に関するものであった。その製剤は、固定用量のハーセプチンと、賦形剤として組み換えヒトヒアルロニダーゼ（ｒＨｕＰＨ−２０）とを含んでおり、後者は、皮下腔で間質のヒアルロナンを一時的に分解する酵素の１種である。この試験では、ハーセプチンの皮下デリバリの治療上の有効性が、従来の静脈内経路に匹敵するものの、この治療が、患者の利便性を高め、服薬遵守を良好にし、薬局での調剤時間を短縮し、医薬上のリソースを最適化する上で、利点を有することが見出された。
上記に説明したように、さらに効果のある薬剤と抗生物質の製剤が今なお求められている。さらに具体的には、製剤は、がん療法に使用する皮下治療の有効性を高めるものであることが求められている。
したがって、以下を含む薬剤組成物を開示する。すなわち、
約４重量％〜約１０重量％のゲル形成ブロック・コポリマーと、
溶媒と、
約０．００１重量％〜約１０重量％の薬剤と
を含む薬剤組成物であって、
該ゲル形成ブロック・コポリマーは式（１）に記載の構造を有し、
（式中、ｄ’は、約１００〜約６００の値を有する正の数であり、
各Ｋ’は、Ｏ、ＮＨ、Ｓおよびそれらの組合せからなる群から選択される独立した２価の連結基であり、
各Ｐａは、１個〜約１０個のビタミン担持サブユニットを含む独立したモノカーボネートまたはポリカーボネート鎖であって、ビタミン担持サブユニットのそれぞれは、カーボネート主鎖および該カーボネート主鎖に連結された側鎖を含み、該側鎖は、ビタミンの共有結合形態を含み、
Ｚａは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
Ｚｂは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
重量パーセント（重量％）は、前記薬剤組成物の総重量に基づき、
該薬剤組成物は、前記溶媒中のブロック・コポリマーのポリマー鎖の非共有結合的な相互作用によって形成されるゲルであり、
該薬剤は、ゲルに含まれる、
薬剤組成物である。
さらに開示するのは、以下を含む抗菌性薬剤組成物である。すなわち、
約４重量％〜約１０重量％のゲル形成ブロック・コポリマーと、
溶媒と、
約０．０００１重量％〜約１０重量％の薬剤（第１の薬剤）
を含む薬剤組成物であって、
該ゲル形成ブロック・コポリマーは式（１）に記載の構造を有し、
（式中、ｄ’は、約１００〜約６００の値を有する正の数であり、
各Ｋ’は、Ｏ、ＮＨ、Ｓおよびそれらの組合せからなる群から選択される独立した２価の連結基であり、
各Ｐａは、１個〜約１０個のビタミン担持サブユニットを含む独立したモノカーボネートまたはポリカーボネート鎖であって、ビタミンを有するサブユニットのそれぞれがカーボネート主鎖および該カーボネート主鎖に連結された側鎖を含み、該側鎖はビタミンの共有結合形態を含み、
Ｚａは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
Ｚｂは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
重量パーセント（重量％）は、前記抗菌性薬剤組成物の総重量に基づき、
前記抗菌性薬剤組成物は、前記溶媒中のゲル形成ブロック・コポリマーのポリマー鎖の非共有結合的な相互作用によって形成されるゲルであり、
前記抗菌カチオン性ポリカーボネートは、該ゲルに含まれる、
抗菌性薬剤組成物である。
さらに開示するのは、以下を含む微生物を消滅させるための水溶液である。すなわち、
約０．０００１重量％〜約１０重量％の抗菌カチオン性ポリカーボネート（第１の薬剤）と、
約０．０００１重量％〜約１０重量％の抗菌性化合物（第２の薬剤）と
を含む、微生物を消滅させるための水溶液であって、
重量パーセント（重量％）は、該水溶液の総重量に基づき、
該第１の薬剤および該第２の薬剤は、該水溶液中で非共有結合性の相互作用によって会合する、微生物を消滅させるための水溶液である。
併せて開示するのは、式（１）に記載の構造を有するゲル形成ブロック・コポリマーである。
（式中、ｄ’は、約１００〜約６００の値を有する正の数であり、
各Ｋ’は、Ｏ、ＮＨ、Ｓおよびそれらの組合せからなる群から選択される独立した２価の連結基であり、
各Ｐａは、１個〜約１０個のビタミン担持サブユニットを含む独立したモノカーボネートまたはポリカーボネート鎖であって、ビタミンを有するサブユニットのそれぞれは、カーボネート主鎖および該カーボネート主鎖に連結された側鎖を含み、該側鎖は、ビタミンの共有結合形態を含み、
Ｚａは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
Ｚｂは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
本願の発明の上記または他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、図面および添付の特許請求の範囲から、当業者に認識され、理解されよう。
ＨＰＬＣ水中に４重量％および８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むブランクハイドロゲル（それぞれ実施例１５および実施例１６）の貯蔵弾性率（Ｇ’）および損失弾性率（Ｇ’’）を示すグラフである。本明細書では、重量パーセント（重量％）は、別段の指示がない限り、ハイドロゲルの総重量に基づく。 ＨＰＬＣ水中に４重量％および８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５を含むブランクハイドロゲル（それぞれ実施例１７および実施例１８）の貯蔵弾性率（Ｇ’）および損失弾性率（Ｇ’’）を示すグラフである。 ＨＰＬＣ水中に４重量％および８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むブランクハイドロゲル（それぞれ実施例１５および実施例１６）のずり速度に及ぼす粘度依存性を示すグラフである。 ＨＰＬＣ水中に４重量％および８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５を含むブランクハイドロゲル（それぞれ実施例１７および実施例１８）のずり速度に及ぼす粘度依存性を示すグラフである。 ＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０中に１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５および１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５の有機ゲルを含むブランク有機ゲル（それぞれ実施例１９および実施例２０）のずり速度に及ぼす粘度依存性を示すグラフである。 ４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むブランクハイドロゲル実施例１５および４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４の動的ステップひずみ振幅（γ＝０．２または１００％）を示すグラフである。 ４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含む凍結固定したブランクハイドロゲル（実施例１５）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 ８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含む凍結固定したブランクハイドロゲル（実施例１６）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 ４重量％のＶｉｔＥ２．５ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５を含む凍結固定したブランクハイドロゲル（実施例１７）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 ８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５を含む凍結固定したブランクハイドロゲル（実施例１８）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 保持ハイドロゲルからのニコチン酸ナトリウムの放出速度を示すグラフであり、保持ハイドロゲルは、 （ａ）実施例２１が、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含み（菱形）、 （ｂ）実施例２２が、８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含み（円形）、 （ｃ）実施例２３が、４重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含む（三角形）。 保持ハイドロゲルからのハーセプチンの放出速度を示すグラフであり、保持ハイドロゲルは、（ａ）実施例２４が、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチンを含み、（ｂ）実施例２５が、４重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５および１．０重量％のハーセプチンを含む。 保持ハイドロゲルからのドキシサイクリン（ＤＸＹ）の放出速度を示すグラフであり、保持ハイドロゲルは、（ａ）実施例２６が、１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５および１．０重量％のドキシサイクリンを含み、追加のリパーゼが添加または非添加であり、（ｂ）実施例２７が、１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５および１．０重量％のドキシサイクリンを含み、追加のリパーゼが添加または非添加である。 ヒト皮膚線維芽（ＨＤＦ）細胞の生細胞のパーセンテージを示す棒グラフであり、細胞は、ブランクハイドロゲル実施例１５および１６（４重量％および８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５をそれぞれ含む、灰色のバー）ならびにブランクハイドロゲル実施例１７および１８（４重量％および８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５を含む、黒色のバー）で処理した後のものである。 ヒト皮膚線維芽（ＨＤＦ）細胞の生細胞のパーセンテージを示す棒グラフであり、細胞は、ブランク有機ゲル実施例１９（１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５を含む）、ドキシサイクリン保持ハイドロゲル実施例２６（１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５および１０重量％ドキシサイクリンを含む）、ブランク有機ゲル実施例２０（１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５を含む）およびドキシサイクリン保持ハイドロゲル実施例２７（１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５および１重量％ドキシサイクリンを含む）で処理した後のものである。 ＨＥＲ２／ｎｅｕを過剰発現しているヒト乳がんＢＴ４７４細胞の生存パーセンテージをハーセプチン濃度の機能として示す棒グラフであり、細胞は、 （ａ）４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハーセプチン保持ハイドロゲルに４８時間、 （ｂ）ハーセプチン溶液に４８時間、 （ｃ）４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハーセプチン保持ハイドロゲルに１２０時間および （ｄ）ハーセプチン溶液に１２０時間処理した後のものであり、それぞれを０．０００５重量％、０．００２重量％、０．０１重量％、０．０５重量％、０．１重量％および０．５重量％のハーセプチン濃度を使用して実施した。ハーセプチン保持ゲルは、実施例２４の手順を使用して調製した。 ＭＣＦ７細胞の生存率をハーセプチン濃度の機能として示す棒グラフであり、細胞は、 （ａ）４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハーセプチン保持ハイドロゲルに４８時間、 （ｂ）ハーセプチン溶液に４８時間、 （ｃ）４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハーセプチン保持ハイドロゲルに１２０時間および （ｄ）ハーセプチン溶液に１２０時間処理した後のものであり、それぞれを０．０００５重量％、０．００２重量％、０．０１重量％、０．０５重量％、０．１重量％および０．５重量％のハーセプチン濃度を使用して実施した。ハーセプチン保持ゲルは、実施例２４の手順を使用して調製した。 ヒト皮膚線維芽（ＨＤＦ）細胞の生存率をハーセプチン濃度の機能として示す棒グラフであり、細胞は、 （ａ）４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハーセプチン保持ハイドロゲルに４８時間、 （ｂ）ハーセプチン溶液に４８時間、 （ｃ）４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハーセプチン保持ハイドロゲルに１２０時間および （ｄ）ハーセプチン溶液に１２０時間処理した後のものであり、それぞれを０．０００５重量％、０．００２重量％、０．０１重量％、０．０５重量％、０．１重量％および０．５重量％のハーセプチン濃度を使用して実施した。ハーセプチン保持ゲルは、実施例２４の手順を使用して調製した。 ＣＤ４５およびヘマトキシリン／エオシン（Ｈ＆Ｅ）で染色したマウス組織の一連の光学顕微鏡像であり、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）を用いて処理した後、注射の１週間後、２週間後、４週間後および６週間後に取り込んだ。矢印は、ハイドロゲルが存在する領域を示す。６週間で、ハイドロゲルは殆どが分解し、明瞭に識別することができなかった。目盛りバーは２００マイクロメートルを表す。 ＡＬＥＸＡ ＦＬＵＯＲ ７９０で標識したハーセプチンの生体内分布を示す一連のマウスの描図であり、ＢＴ４７４腫瘍担持マウス内における１３日間にわたる分布である。ハーセプチンは３通りの方法でマウスに１回デリバリした。すなわち、（ｉ）ハーセプチン保持ハイドロゲル（実施例２４）の皮下へのデリバリ（“ハーセプチン保持ハイドロゲル、皮下注”）、（ｉｉ）ハーセプチン溶液の静脈内へのデリバリ（“ハーセプチン溶液、静注”）、（ｉｉｉ）ハーセプチン溶液の皮下へのデリバリ（“ハーセプチン溶液、皮下注”）である。１３日目に、マウスを屠殺し、薬剤のクリアランスと代謝に関連する臓器および腫瘍組織を取り出して、イメージングした。左から肝臓、脾臓、肺、腎臓、腫瘍である。 様々なハーセプチン製剤を使用して１回注射した後の、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの体重変化を示すグラフであり、製剤には、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）の皮下へのデリバリ（“ブランクゲル”）、ハーセプチン溶液の静脈内へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（静注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）、ハーセプチン溶液の皮下へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）ならびにハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％ハーセプチン）の皮下へのデリバリ（“ハーセプチンゲル（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）を含めた。ハーセプチンの投与量は３０ｍｇ／ｋｇである。 様々なハーセプチン製剤を使用して１回注射した後の、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍サイズの変化を示すグラフであり、製剤には、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）の皮下への送達（“ブランクゲル”）、ハーセプチン溶液の静脈内へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（静注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）、ハーセプチン溶液の皮下へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）ならびにハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％ハーセプチン）の皮下へのデリバリ（“ハーセプチンゲル（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）を含めた。ハーセプチンの投与量は３０ｍｇ／ｋｇである。 ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍細胞を示す一連の顕微鏡像であり、１回の注射後２８日目に、ターミナルデオキシヌクレオチジル転移酵素によるｄＵＴＰニック端標識（ＴＵＮＥＬ）染色を行った後の像である。様々なハーセプチンの製剤を使用して注射しており、製剤には、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）の皮下へのデリバリ（“ブランクゲル（皮下注）”）、ハーセプチン溶液の静脈内へのデリバリ（“Ｈｅｒ溶液（静注）”）、ハーセプチン溶液の皮下へのデリバリ（“Ｈｅｒ溶液（皮下注）”）、ならびにハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％ハーセプチン）の皮下へのデリバリ（“Ｈｅｒゲル（皮下注）”）を含めた。ハーセプチンの投与量は３０ｍｇ／ｋｇである。目盛りバーは１００マイクロメートルを表す。ハーセプチンを用いて処理した腫瘍細胞は、使用した製剤に関わらず、大部分がアポトーシス性を有していた。このことは、抗腫瘍機構が、ハーセプチン誘発性アポトーシスに基づくものであったことを示している。 ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍サイズの変化を示すグラフであり、４週間にわたって毎週、ハーセプチン溶液の静脈内へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（静注、４×１０ｍｇ／ｋｇ、毎週）”）および皮下へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（静注、４×１０ｍｇ／ｋｇ、毎週）”）による投与を行った後のものを、ハーセプチン保持ハイドロゲル（実施例２４）の皮下への１回デリバリ（“ハーセプチンゲル（皮下注、４０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）したものと比較している。ハーセプチンの総投与量は、各群４０ｍｇ／ｋｇである。 ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの体重の変化を示すグラフであり、４週間にわたって毎週、ハーセプチン溶液の静脈内へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（静注、４×１０ｍｇ／ｋｇ、毎週）”）および皮下へのデリバリ（“ハーセプチン溶液（静注、４×１０ｍｇ／ｋｇ、毎週）”）による投与を行った後のマウスを、ハーセプチン保持ハイドロゲル（実施例２４）の皮下への１回デリバリ（“ハーセプチンゲル（皮下注、４０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）を行った場合と比較している。ハーセプチンの総投与量は、各群４０ｍｇ／ｋｇである。 ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍細胞を示す一連の顕微鏡像であり、図１４Ａおよび図１４Ｂに先に記載したようにハーセプチン溶液およびハーセプチン保持ゲルを注射した後２８日目に、ＴＵＮＥＬ染色を行った後の像である。ハーセプチン溶液を静脈内にデリバリしたものを“Ｈｅｒ溶液（静注、毎週）”と標記する。ハーセプチン溶液を皮下にデリバリしたものを“Ｈｅｒ溶液（皮下注、毎週）”と標記する。ハーセプチン保持ハイドロゲル（実施例２４）を皮下にデリバリしたものを“Ｈｅｒゲル（皮下注、１回）”を標記する。ハーセプチン溶液の注射は、週１回基準で実施し、一方、ハーセプチン保持ハイドロゲル（皮下注）は、治療第１日目に１回注射した。総投与量は４０ｍｇ／ｋｇであった。目盛りバーは１００マイクロメートルを表す。 ハーセプチンの注射後２８日目にＨ＆Ｅ染色を行った後の、マウスの心臓、肺、肝臓および腎臓の細胞の一連の顕微鏡像である。図１５に先に記載したように、ハーセプチン溶液製剤の注射（静脈内および皮下）は、週１回基準で行い、ハーセプチン保持ハイドロゲル（実施例２４）は、治療第１日目に１回、皮下に注射した。目盛りバーは、１００マイクロメートルを表す。 カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例２８（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．１％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）をＨＰＬＣ水中に含む）および実施例２９（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．１％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）をＨＰＬＣ水中に含む）のＧ’値の棒グラフである。併せて示しているのは、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含む）である。 図１７Ａのカチオン保持ハイドロゲルの粘度対ずり速度のプロファイルの棒グラフである。 Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ （Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（Ｅ．ｃｏｌｉ）およびＣａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓ）に対する、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルの消滅効率をそれぞれ示す棒グラフであり、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルは、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および様々な濃度のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）またはＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む。横軸のポリマーの濃度は、カチオン性ポリマーを指す。 Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ （Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（Ｅ．ｃｏｌｉ）およびＣａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓ）に対する、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルの消滅効率をそれぞれ示す棒グラフであり、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルは、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および様々な濃度のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）またはＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む。横軸のポリマーの濃度は、カチオン性ポリマーを指す。 Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ （Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（Ｅ．ｃｏｌｉ）およびＣａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓ）に対する、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルの消滅効率をそれぞれ示す棒グラフであり、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルは、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および様々な濃度のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）またはＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む。横軸のポリマーの濃度は、カチオン性ポリマーを指す。 Ｅ．ｃｏｌｉの処理の１８時間後の生菌のコロニー形成単位（ＣＦＵ）の数を示した棒グラフであり、Ｅ．ｃｏｌｉは、 （ａ）ブランク有機ゲル実施例１９（“６.５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−６．５ＶＥ”）、 （ｂ）ブランク有機ゲル実施例２０（“８.５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−８．５ＶＥ”）、 （ｃ）ドキシサイクリン保持有機ゲル実施例２６（“６.５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−６．５ＶＥ １重量％ＤＸＹ”）および （ｄ）ドキシサイクリン保持有機ゲル実施例２７（“８.５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−８．５ＶＥ １重量％ＤＸＹ”）を用いて処理した。 Ｃ．ａｌｂｉｃａｎに対する３種の溶液の消滅効率を示した棒グラフであり、 （ａ）Ｃ．ａｌｂｉｃａｎに対する１．０ＭＩＣ（２５０ｐｐｍ）のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）のみ、 （ｂ）０．５ＭＩＣ（１２５ｐｐｍ）のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）およびフルコナゾール（２．５ｐｐｍ）を用いて調製した、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）／フルコナゾール溶液および （ｃ）フルコナゾール（５．０ｐｐｍ）のみの場合を示す。ＭＩＣは、カチオン性ポリマーの最小発育阻止濃度を指す。 ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）／フルコナゾールの組合せの相乗効果を示すアイソボログラムであり、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）のみおよびフルコナゾールのみと比較したものであり、いずれもＣ．ａｌｂｉｃａｎに対し溶液によってデリバリされている。相乗効果は、薬剤の組合せの投与量によって提示されており、当該投与量は、相加効果の線の左側に位置し、三角形の内側の正方形として示されている。 Ｃ．ａｌｂｉｃａｎに対する消滅効率を比較した棒グラフであり、 （ａ）フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例３０（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０５重量％のフルコナゾールを含む）を、５００ｍｇ／Ｌのハイドロゲル保持濃度で使用する場合、 （ｂ）カチオン性ポリマー／フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例３１（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．０１５６重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．００１重量％のフルコナゾールを含む）を、フルコナゾール濃度＝１０ｍｇ／ＬおよびＶＥ／ＢｎＣＩ（１：３０）＝１５６ｍｇ／Ｌ（０．５ＭＢＣ）で使用する場合ならびに （ｃ）カチオン性ポリマー／フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例３２（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．００７８重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．００４重量％のフルコナゾールを含む）を、フルコナゾール濃度＝４０ｍｇ／ＬおよびＶＥ／ＢｎＣＩ（１：３０）＝７８ｍｇ／Ｌ（０．５ＭＢＣ）で使用する場合の効率である。ＭＢＣは、最小殺菌濃度を指す。 フルコナゾールの放出速度を示したグラフであり、フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例４３（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０５重量％のフルコナゾールを含む）（上方の線）およびカチオン性ポリマー／フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例４４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．３重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．３重量％のフルコナゾールを含む）（下方の線）からの放出に関するものである。 ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびフルコナゾールの組合せの相乗効果を実証するアイソボログラムであり、ハイドロゲルによってデリバリした場合の最小殺菌濃度に関する。カチオン性ポリマーとフルコナゾールとの相乗効果は、薬剤の組合せの投与量によって提示されており、当該投与量は、それぞれの保持ハイドロゲルに関する相加効果の線の左側に位置し、三角形の内側の正方形によって表されている。上方の正方形は、実施例３１に相当し、この例は、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．０１５６重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．００１重量％のフルコナゾールを含む。下方の正方形は、実施例３２に相当し、この例は、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．００７８重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．００４重量％のフルコナゾールを含む。 カチオン性ポリマー／ドキシサイクリン（ＤＸＹ）保持ハイドロゲルの消滅効率を示した棒グラフであり、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）に対する効率を示す。４種の保持ハイドロゲルは、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、ＤＸＹおよびカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を用いて調製され、ＤＸＹ／ ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）の比率は、それぞれ２.５ｐｐｍ／１５．６ｐｐｍ（実施例３３）、５ｐｐｍ／１５．６ｐｐｍ（実施例３４）、１ｐｐｍ／３１．２ｐｐｍ（実施例３５）および２．５ｐｐｍ／３１．２ｐｐｍ（実施例３６）である。消滅効率は、ＤＸＹを１ｐｐｍから５ｐｐｍＤＸＹで保持したものおよびＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を１５ｐｐｍから３１ｐｐｍで保持したものを使用する場合を１００％とした。 カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびドキシサイクリン（ＤＸＹ）の相乗効果を示すイソボログラムであり、保持ハイドロゲル実施例３３および実施例３５を用いてデリバリした場合のＰ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａに対する効果を示す。この効果は、相加効果の線の左側に組合せの投与量によって提示されており、三角形の内側の正方形によって表されている。左側の正方形は、実施例３５に相当し、右側の正方形は、実施例３３に相当する。図２６は、薬剤の組合せが、極めて低いドキシサイクリン濃度で効果があることを示している。 Ｓ．ａｕｒｅｕｓのバイオフィルムの代謝活性の低下を示す棒グラフであり、この低下は、 （ａ）ブランクハイドロゲル実施例１５、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハイドロゲル、 （ｂ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含むハイドロゲル、および （ｃ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含むハイドロゲルに因るものである。カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）は、Ｓ．ａｕｒｅｕｓに対する最小殺菌濃度（ＭＢＣ）で、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）ハイドロゲルに保持される。 Ｓ．ａｕｒｅｕｓのバイオフィルムのバイオマスの減少を示す棒グラフであり、この低下は、 （ａ）ブランクハイドロゲル実施例１５、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハイドロゲル、 （ｂ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含むハイドロゲル、および （ｃ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含むハイドロゲルに因るものである。カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）は、Ｓ．ａｕｒｅｕｓに対する最小殺菌濃度（ＭＢＣ）で、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）ハイドロゲルに保持される。 Ｅ．ｃｏｌｉのバイオフィルムの代謝活性の低下を示す棒グラフであり、この低下は、 （ａ）ブランクハイドロゲル実施例１５、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハイドロゲル、 （ｂ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含むハイドロゲル、および （ｃ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含むハイドロゲルに因るものである。カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）は、Ｅ．ｃｏｌｉに対する最小殺菌濃度（ＭＢＣ）で、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）ハイドロゲルに保持される。 Ｅ．ｃｏｌｉのバイオフィルムのバイオマスの減少を示す棒グラフであり、この低下は、 （ａ）ブランクハイドロゲル実施例１５、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハイドロゲル、 （ｂ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含むハイドロゲル、および （ｃ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含むハイドロゲルに因るものである。カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）は、Ｅ．ｃｏｌｉに対する最小殺菌濃度（ＭＢＣ）で、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）ハイドロゲルに保持される。 Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓのバイオフィルムの代謝活性の低下を示す棒グラフであり、この低下は、 （ａ）ブランクハイドロゲル実施例１５、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハイドロゲル、 （ｂ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含むハイドロゲル、および （ｃ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含むハイドロゲルに因るものである。カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）は、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対する最小殺菌濃度（ＭＢＣ）で、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）ハイドロゲルに保持される。 Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓのバイオフィルムのバイオマスの減少を示す棒グラフであり、この低下は、 （ａ）ブランクハイドロゲル実施例１５、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハイドロゲル、 （ｂ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含むハイドロゲル、および （ｃ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含むハイドロゲルに因るものである。カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）は、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対する最小殺菌濃度（ＭＢＣ）で、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）ハイドロゲルに保持される。 Ｓ．ａｕｒｅｕｓ、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓのバイオフィルムの一連のＳＥＭ像であり、 （ａ）ブランクハイドロゲル実施例１５、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含むハイドロゲル、 （ｂ）カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含むハイドロゲル、および （ｃ）実施例３８、すなわち、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む例を用いた処理後のものである。
ゲル形成ブロック・コポリマーを開示する。このブロック・コポリマーは、（ｉ）中心の親水性ブロック、（ｉｉ）該親水性ブロックの各末端に連結された、２つの辺縁の疎水性ブロック、および（ｉｉｉ）該疎水性ブロックの各末端に連結された２つの末端基を含む。親水性ブロックは、本質的に約１００〜約６００の重合度（ＤＰ）の２価のポリ（エチレンオキシド）鎖からなる。それぞれの疎水性ブロックは、モノカーボネートまたは１個〜１０個のカーボネートサブユニットを含み、このサブユニットは、ビタミンの共有結合形態を含む。これらのカーボネートサブユニットを、本明細書では、ビタミン担持サブユニットとよぶ。該ビタミン担持サブユニットは、カーボネート骨格と、共有結合形態を担持した側鎖とを含む。その末端基は、水素またはＣ１〜Ｃ１５基である。
疎水性ブロックは、任意選択で第２のカーボネートサブユニットを含むことができる。この第２のカーボネートサブユニットは、ビタミン担持サブユニットの希釈材としての役割を果たし得るか、ゲル形成ブロック・コポリマーのペイロード運搬能か、生物活性を増強するための付加的な機能（例えば、電荷を有するアミンまたはカルボキシル酸基）を提供し得るか、またはこれらのいかなる組合せをも提供し得る。好適な一実施形態では、ゲル形成ブロック・コポリマーは、無電荷である。別の実施形態では、各疎水性ブロックは、本質的に１個〜約４個のビタミン担持サブユニットからなり、各末端基は水素である。
以降にさらに記載するゲル形成ブロック・コポリマーおよび抗菌カチオン性ポリマーは、生分解性とすることができる。“生分解性である”という用語は、米国試験材料協会によって定義されており、生物活性、特に酵素作用によって引き起こされる分解であって、その結果、材料の化学構造を大きく変化させることをいう。本明細書での目的には、材料が“生分解性である”のは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００に拠るところで、材料が１８０日以内に６０％生分解される場合である。本明細書では、材料が“酵素的に生分解性である”のは、材料を、酵素に触媒される反応によって分解（例えば解重合）し得る場合である。
ゲル形成ブロック・コポリマーおよび抗菌カチオン性ポリマーは、生体適合性であり得る。“生体適合性のある”材料は、本明細書では、特定な施用の際に、適切な宿主応答を用いて実施することのできる材料として定義される。
ゲル形成ブロック・コポリマーは、溶媒中に約２０℃から約４０℃でゲルを形成することができるが、ゲル形成ブロック・コポリマーの濃度は、ゲルを含有する溶媒の総重量に基づけば、約４重量％以上であり、好ましくは約４重量％〜約１０重量％である。物理ゲルの堅さは、貯蔵弾性率（Ｇ’）によって表され、ゲル形成ブロック・コポリマーの構造、濃度またはそれらの組合せを調整することによって、約３００パスカル（Ｐａ）から約１２０００Ｐａまで変化させることができる。溶媒は、水、有機溶媒またはそれらの混合物とすることができる。有機溶媒としては、揮発性の有機液体（例えばエタノール）と、標準的な温度および気圧では難揮発性または不揮発性である有機液体（例えば鉱油、植物油）とが挙げられる。
本明細書で“ゲル”とは、別段の指示がない限り、“ハイドロゲル、有機ゲル、またはそれらの組合せ”を意味する。ゲルは、ゲル形成ブロック・コポリマーのポリマー鎖の非共有相互作用によって、所与の溶媒中に形成される。ゲルのネットワークは、これらのポリマー鎖の物理的な架橋からなる。ゲルは、医薬上有用な種々の材料をデリバリするためのマトリックスとして提供され得るが、そのような材料としては、１種または複数の薬剤が挙げられ、物理的にゲルに保持することができる。本明細書で“薬剤”は、米国食品・医薬品・化粧品法に承認または定義されている任意の物質にすることができる。当該物質を、開示したゲルを用いて効果的に配合し、効果のある医薬的使用に供することができる。薬剤には、疾患の診断、治療、予防、外傷の治療、またはこれらのいかなる組合せに使用する物質を含める。薬剤には、局所的に施用する化粧品および美容手術用製品に使用される材料も含める。薬剤には、ビタミンなどの食品も含める。薬剤には、治療用処置のために用いる場合の生細胞も含める。本願の薬剤は、好ましくは、ゲル形成ブロック・コポリマーの共有結合のないゲルを含む。本願の薬剤は、ゲルマトリックスに溶解または分散することができる。
薬剤は、天然生成もしくは合成の化合物、天然生成もしくは合成のポリマー、または前述の材料の組合せであり得る。天然生成の化合物の非限定的な例示としては、パクリタキセル、アルテミシニン、アルカロイド類、テルペノイド類、フィトステロール類、天然フェノール類、シクロスポリン、ロバスタチン、モルヒネ、キニン、ツボクラリン、ニコチン、ムスカリン、アスペルリシン、エレウテロビン、ディスコデルモライド、ブリオスタチン類、ドロスタチン類、セファロスタチン類およびビタミン類が挙げられる。合成の化合物の例示としては、抗菌薬類のセファロスポリン類、テトラサイクリン類、アミノグリコシド類、リファマイシン類、クロラムフェニコール、フルコナゾール、ドキシサイクリンが挙げられる。天然生成のポリマーの例示としては、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質およびペプチドが挙げられる。合成のポリマーの例示としては、抗菌カチオン性ポリカーボネートおよびモノクローナル抗体が挙げられ、後者は遺伝子工学的手法によって人工的に生産される。
本明細書では、ビタミンは、生体の正常な代謝のために微量で不可欠な有機化合物の群として定義され、一般的に体内で合成することができない。例示的なビタミンとしては、ビタミンＡ（レチノール）、ビタミンＢ１（チアミン）、ビタミンＢ２（リボフラビン）、ビタミンＢ３（ナイアシン）、ビタミンＢ５（パントテン酸）、ビタミンＢ６（ピリドキシン）、ビタミンＢ７（ビオチン）、ビタミンＢ９（葉酸）、ビタミン１２（コバラミン）、ベータ−カロテン、ビタミンＣ（アスコルビン酸）、ビタミンＤ化合物（ビタミンＤ１（カルシフェロール）、ビタミンＤ２（エルゴカルシフェロール）、ビタミンＤ３（コレカルシフェノール）またはそれらの組合せを含む）、ビタミンＥ化合物（アルファ−トコフェロール、ベータ−トコフェロール、ガンマ−トコフェロール、デルタ−トコフェロール、アルファ−トコトリエノール、ベータ−トコトリエノール、ガンマ−トコトリエノール、デルタ−トコトリエノールまたはそれらの組合せを含む）およびビタミンＫ１（フィロキノン）が挙げられる。
保持ゲル（薬剤組成物ともいう）は、溶媒、約４重量％〜約１０重量％のゲル形成ブロック・コポリマーおよび約０．０００１重量％〜約１０重量％の薬剤を含むが、さらに特別には約０．０００１％から約２重量％の薬剤を、さらになお特別には約０．０００１％から約１重量％の薬剤を含む。例えば、保持ゲルは、がんの治療に適した抗腫瘍薬を含むことができる。別の例として、保持ゲルは、抗菌カチオン性ポリマー（第１の薬剤）を含むことができる。抗菌カチオン性ポリマーは、ホモポリマー、ランダムポリマー、ブロック・コポリマー、スターポリマー、架橋されたマイクロゲルコアを含むスターポリマー、デンドリマー様ポリマーまたは上述したポリマーの型の組合せとすることができる。好ましくは、抗菌カチオン性ポリマーは、以降にさらに記載する１種または複数のカチオン性ポリマーであり、これらはカチオン性ポリカーボネートである。抗菌カチオン性ポリカーボネートは、好ましくは、ゲル形成ブロック・コポリマーに共有結合することなくゲルに含まれる。保持ゲルは、さらに抗菌化合物（第２の薬剤）を含むことができる。そのような薬剤としては、例えばフルコナゾールが挙げられ、この薬剤は、バイオフィルムを消滅させるのに適している。保持ゲルは、１種または複数の薬剤を含むことができるが、ゲル中で非共有結合的な相互作用によって会合する。保持ゲルは、薬剤の放出速度を制御し、適用部位または注射部位の近辺に薬剤を局在させ、その結果、薬剤の有効性を上げるための手段を提供する。
保持ゲル組成物は、様々な種類の注射によってデリバリすることができるが、そのような注射としては、皮内注射、皮下注射、筋肉内注射、静脈内注射、骨内注射、腹腔内注射またはそれらの組合せが挙げられる。保持ゲルは、局所的に皮膚表面（例えば生物活性物質の経皮デリバリ）、他の体表またはそれらの組合せに施用することができる。体表としては、眼および体腔が挙げられる。保持ゲルは、外傷に施用することもできる。
保持ゲル用の溶媒は、水、有機溶媒またはそれらの組合せとすることができる。有機溶媒の非限定的な例としては、ＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０（ＢＡＳＦの登録商標）が挙げられる。ＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０は、ＰＥＧ−４０キャスター油としても公知であり、非イオン性ポリエトキシレート界面活性剤である。
ゲル形成ブロック・コポリマーは、式（１）に記載の構造を有する。
（式中、ｄ’は、約１００〜約６００の値を有する正の数であり、
各Ｋ’は、Ｏ、ＮＨ、Ｓおよびそれらの組合せからなる群から選択される独立した２価の連結基であり、
各Ｐａは、１個〜約１０個のビタミン担持サブユニットを含む独立したモノカーボネートまたはポリカーボネート鎖であって、ビタミン担持サブユニットのそれぞれは、カーボネート主鎖および該カーボネート主鎖に連結された側鎖を含み、該側鎖は、ビタミンの共有結合形態を含み、
Ｚａは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
Ｚｂは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
好ましくは、ビタミン担持サブユニットは無電荷である。一実施形態では、各Ｐａは、本質的に１個〜約１０個のビタミン担持サブユニットからなる。別の実施形態では、各Ｋ’は、Ｏである。
Ｐａのビタミン担持サブユニットは、式（２）に記載の構造を有することができる。
（式中、カーボネート骨格の原子は、１〜６の番号を付され、
Ｌｄは、１個〜約１５個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む部分であり、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
ｔは、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔ’は、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔおよびｔ’は、いずれもゼロにはなり得ない。）
本明細書では、星印を付した結合（＊−）は、別の化学構造部分に付加する箇所を表す。
さらに特別なビタミン担持サブユニットは、ビタミンの共有結合形態を含み、該ビタミンは、ビタミンＤ化合物、ビタミンＥ化合物およびそれらの組合せからなる群から選択される。
いっそう特別なビタミン担持サブユニットは、アルファ−トコフェロール、ベータ−トコフェロール、ガンマ−トコフェロール、デルタ−トコフェロール、アルファ−トコトリエノール、ベータ−トコトリエノール、ガンマ−トコトリエノール、デルタ−トコトリエノールおよびそれらの組合せの共有結合形態を含む。
さらになお特別なビタミン担持サブユニットは、カーボネート主鎖分および該主鎖分に連結された側鎖を含み、該側鎖は、アルファ−トコフェロール（ビタミンＥ化合物）の共有結合形態を含む。
アルファ−トコフェロールは、公知の抗酸化剤である。疎水性アルファ−トコフェロール部をＡブロックへ導入することによって、ゲル化のための濃度の閾値およびハイドロゲルのレオロジー特性に大きな影響が及ぼされる。さらに、アルファ−トコフェロールおよびポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）は、生体適合性があり、ＦＤＡに認可された化学化合物であり、医薬適用での使用を評価する際の利点をハイドロゲル系に加える認可化合物である。
ビタミンの共有結合形態は、単一の立体異性体または立体異性体の混合物として存在することができる。
ＺａおよびＺｂは、独立した末端基である。一実施形態では、ＺａおよびＺｂのそれぞれは、アシル基（例えばアセチル、ベンゾイル）である。別の実施形態では、Ｚａは、水素であり、Ｚｂは、水素である。
さらに特別なビタミン担持サブユニットは、式（３）の構造を有する。
（式中、Ｌｅは、１個〜約１４個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む部分であり、
Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルである。）
一実施形態では、Ｌｅは、１個〜約１０個の炭素を含む。
別のさらに特別なビタミン担持サブユニットは、式（４）に記載の構造を有する。
（式中、Ｌｆは、１個〜約１４個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む部分であり、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルである。）
一実施形態では、Ｌｆは、１個〜約１０個の炭素を含む。
さらに特別なゲル形成ブロック・コポリマーは、式（１−Ａ）に記載の構造を有する。
（式中、カーボネート骨格の原子では、各カーボネートサブユニットに１〜６の番号を付され、
ｄ’は、約１００〜約６００の値を有する正の数であり、
各ｍ’は、２から約２０の値を有する独立した正の数であり、
各Ｌｄは、独立して、１個〜約１５個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
各Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む独立した部分であり、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカーボネートサブユニットはなく、
Ｚａは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
Ｚｂは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
一実施形態では、各Ｒ’は、水素であり、各Ｒ”は、メチルまたはエチルであり、各ｔ’は、１であり、各ｔ”は、１であり、Ｚａは、水素であり、Ｚｂは、水素である。
さらになお特別なゲル形成ブロック・コポリマーは、式（１−Ｂ）に記載の構造を含む。
（式中、カーボネート骨格の原子では、各カーボネートサブユニットに１〜６の番号を付され、
ｄ’は、約１００〜約６００の値を有する正の数であり、
各ｍ’は、２から約２０の値を有する独立した正の数であり、
各Ｌｅは、独立して、１個〜約１５個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
各Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む独立した部分であり、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｚａは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
Ｚｂは、水素または１個〜約１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
一実施形態では、各Ｒ”は、メチルまたはエチルであり、Ｚａは、水素であり、Ｚｂは、水素である。
ゲル形成ブロック・コポリマーを調製するための好適な方法は、有機的に触媒される環状カーボネートモノマーの開環重合を利用するものである。このモノマーは、ビタミンの共有結合形態を含み、ビタミン担持モノマーという。上記の開環重合は、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）によって開始することができ、このＰＥＧは、平均分子量数（Ｍｎ）が約５０００〜約２５，０００であるが、さらに具体的には１０，０００〜約２０，０００である。ビタミン担持モノマーは、以降にさらに記載する抗菌カチオン性コポリマーの調製に使用することもできる。
ビタミン担持サブユニットは、式（５）に記載の構造を有することができる。
（式中、環原子は、１〜６の番号で示され、
Ｌｄは、１個〜約１５個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む部分であり、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素および１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される独立した１価のラジカルであり、
ｔは、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔ’は、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔおよびｔ’は、いずれもゼロにはなり得ない。）
一実施形態では、ｔおよびｔ’は、それぞれ１であり、炭素４の各Ｒ’は、水素であり、炭素６の各Ｒ’は、水素であり、炭素５のＲ”は、水素、メチルおよびエチルからなる群から選択される。
式（５）の環状カーボネートモノマーは、立体特異的または非立体特異的とし得る。
式（５）のビタミン担持モノマーの開環重合は、開始ポリカーボネートを生成する。該ポリカーボネートは、以降にさらに記載する式（２）のビタミン担持サブユニットを有する。
ビタミン担持モノマーは、式（６）を有することができる。
（式中、環原子５は、標識されており、
Ｌｅは、１個〜約１４個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む部分であり、
Ｒ”は、水素および１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルである。）
式（６）のビタミン担持モノマーの開環重合は、開始ポリカーボネートを生成する。該ポリカーボネートは、以降にさらに記載する式（３）のビタミン担持サブユニットを有する。
式（６）の例示的な化合物は、ＭＴＣ−ＶｉｔＥである。
この化合物は、ペンダントのアルファ−トコフェロール基を有する。ＭＴＣ−ＶｉｔＥは、開環重合を経て、以下の構造を有するカーボネートサブユニットを形成する。
別の式（６）の化合物は、ＭＴＣ−ＶｉｔＤ２であり、以下の構造を有し、
ペンダントのエルゴカルシフェリル基を有する。ＭＴＣ−ＶｉｔＤ２は、開環重合を経て、以下の構造を有するカーボネートサブユニットを形成する。
ビタミン担持モノマーは、式（７）を有することができる。
（式中、環原子は、１〜６の番号で示され、
Ｌｆは、１個〜約１４個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態であり、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素および１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
ｔは、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔ’は、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔおよびｔ’は、いずれもゼロにはなり得ない。）
式（７）のビタミン担持モノマーの開環重合は、開始ポリカーボネートを生成する。該ポリカーボネートは、以降にさらに記載する式（４）のビタミン担持サブユニットを有する。
いくつかの好適な抗菌カチオン性ポリマーの型を、以下の節に記載する。
１本のポリマー鎖を有する抗菌カチオン性ポリマー（単腕型）
第１の抗菌カチオン性ポリマーは、式（８）に記載の構造を有する。
（式中、Ｚ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であって、Ｐ’の骨格カルボニル基に連結されており、
Ｚ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であり、
Ｐ’は、本質的にカチオン性カーボネートサブユニットからなるポリマー鎖であり、
ｉ）Ｐ’は、約５〜約４５の重合度（ＤＰ）を有し、ｉｉ）カチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、ポリマー鎖の主鎖分と、該主鎖分に連結されたＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖とを含み、ｉｉｉ）該カチオン性側鎖は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’を含み、
第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜約１００％は、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖を有し、
第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性カーボネートサブユニットの約０％〜約７５％は、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖を有する。）
Ｚ’は、１個〜１５個の炭素を含む任意の適した末端基とすることができる。Ｚ’は、酸素、窒素または硫黄のヘテロ原子であり、それらは、Ｐ’の骨格カルボニルに、それぞれカーボネート、カルバメートまたはチオカーボネートの形態で連結されている。Ｚ’は、カチオン性ポリマーを形成するための開環重合に使用する開始剤の残基とすることができる。一実施形態では、Ｚ’は、Ｃ１〜Ｃ１５化合物の共有結合形態である。別の実施形態では、Ｚ’は、Ｃ１〜Ｃ１５アルコキシまたはアリールオキシ基である。
Ｚ”は、好ましくはＰ’の骨格酸素に連結されている。Ｚ”が水素である場合、カチオン性ポリマーは、端部水酸基を有する。Ｚ”が水素ではない場合、Ｚ”は、１個〜１５個の炭素を含む任意の適した末端基とし得る。一実施形態では、Ｚ”は、Ｃ１〜Ｃ１５化合物の共有結合形態である。別の実施形態では、Ｚ”は、Ｃ１〜Ｃ１５アシル基である。
第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、好ましくはカチオン性側鎖を含み、該側鎖は、１３個〜約２０個の炭素、さらにいっそう好ましくは１５個〜約２０個の炭素を有する。
一実施形態では、Ｐ’は、本質的に２５モル％から約７５モル％の第１のカチオン性カーボネートサブユニットと、約７５モル％から約２５モル％の第２のカチオン性サブユニットとからなる。別の実施形態では、Ｐ’は、本質的に２５モル％から約５０モル％の第１のカチオン性カーボネートサブユニットと、約７５モル％から約２５モル％の第２のカチオン性サブユニットとからなる。
カチオン性カーボネートサブユニットは、式（９）に記載の構造を有することができる。
（式中、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
ｔは、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔ’は、０〜２の値を有する正の整数であり、
ｔおよびｔ’は、いずれもゼロにはなり得ず、
Ｘ’は、負電荷をもつイオンである。）
星印を付した結合は、ポリマー構造の他の部分に付加する箇所である。カチオン性カーボネートサブユニットのポリマー骨格の原子は、式（９）で１〜６と標識されている。この場合には、カチオン性側鎖基は、サブユニットの骨格炭素５に連結されている。一実施形態では、ｔおよびｔ’は、いすれも１であり、各Ｒ’は、ハロゲンであり、Ｒ”は、メチルまたはエチルである。
カチオン性カーボネートサブユニットが式（９）である式（８）のカチオン性ポリマーでは、各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
さらに特別なカチオン性サブユニットは、式（１０）に記載の構造を有する。
（式中、Ｌｂ−Ｑ’（Ｒａ）ｕは、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基いずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ５−Ｃ２４のカチオン性部分であり、ここで、Ｌｂは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
Ｘ’は、負電荷をもつイオンである。）
この場合には、カチオン性側鎖は、Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌｂ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＣ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌｂであり、式（９）の２価の連結基Ｌａに対応する。カチオン性側鎖は、５で標識された骨格炭素に連結されている。
カチオン性カーボネートサブユニットが式（１０）である式（８）のカチオン性ポリマーでは、各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌｂ−Ｑ’（Ｒａ）ｕを有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜約１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
別のさらに特別なカチオン性サブユニットは、式（１１）に記載の構造を有する。
（式中、Ｌｃ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基いずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ５−Ｃ２４のカチオン性部分であり、ここで、Ｌｃは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
Ｘ’は、負電荷をもつイオンである。）
この例では、カチオン側鎖は、Ｎ（Ｈ）Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌｃ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＮ（Ｈ）Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌｃであり、式（９）の２価の連結基Ｌａに対応する。カチオン性側鎖は、５で標識された骨格炭素に連結されている。セリノール、スレオニノールまたはそれらの組合せは、式（１１）のサブユニットの形成に有用な出発材料を提供する。
カチオン性カーボネートサブユニットが式（１１）である式（８）のカチオン性ポリマーでは、各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｎ（Ｈ）Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌｃ−Ｑ’（Ｒａ）ｕを有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜約１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｎ（Ｈ）Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｌｃ−Ｑ’（Ｒａ）ｕを有する。
式（９）のカチオン性サブユニットを使用すると、式（８）のカチオン性ポリマーは、式（１２）に記載の構造を有し得る。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの数を表し、ここで、ｎ’は、約５〜約４５の値を有し、
Ｚ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であり、
Ｚ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（１２）に示すように、ポリマー鎖は、オキシカルボニル基（“カルボニル末端”とよぶ）を鎖の第１の末端に、骨格の酸素（“酸素末端”とよぶ）を鎖の第２の末端を含む、主鎖分を含む。カチオン性カーボネートサブユニットの骨格原子は、１〜６の番号を付されて示される。
式（１２）では、第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１３個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。好ましくは、第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａ基は、５個〜約１２個の炭素を、さらに好ましくは８個〜約１２個の炭素を含む。好ましくは、第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＱ’（Ｒａ）ｕ’は、３個〜約１８個の炭素を、さらに好ましくは４個から約１８個の炭素を含む。
同じように、式（１２）の第２のカーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、少なくとも３個の炭素をそれぞれ有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計６個〜１２個の炭素を有するという条件においてである。
一実施形態では、Ｚ”は、水素である。別の実施形態では、第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１５個〜２０個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
さらに特別で非限定的な例として、Ｚ’は、ベンシルオキシ、４−メチルベンジルオキシまたはそれらの組合せであり、Ｚ”は、水素、アセチルまたはそれらの組合せとすることができる。
Ｚ’の末端基、Ｚ”の末端基またはそれらの組合せ、ならびに以降に記載した末端基によって、抗菌上の有効性を増強し、望ましくない潜在的な副反応（例えば鎖の開裂）からカチオン性ポリマーを安定化させることができ、該副反応は、例えば、保護されていない求核性の末端水酸基によって引き起こされる。さらにかさ高い末端基によって、疎水性を与え、カチオン性ポリマーの両親媒性の制御を可能にすることもできる。
抗菌カチオン性ポリマーは、式（１３）に記載の構造を有し得る。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの数を表し、ｎ’は、約５〜約４５の値を有し、
Ｙ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であって、生物活性化合物の共有結合形態を含み、該生物活性化合物は、ステロイド類、非ステロイドホルモン類、ビタミン類および薬剤からなる群から選択され、
Ｙ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（１３）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（１３）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
生物活性化合物は、立体特異的または非立体特異的とし得る。一実施形態では、Ｙ’は、ステロイド（例えばコレステロール）の共有結合形態を含み、Ｓ’と称される。ステロイド基は、カチオン性ポリマーの生体適合性を増強する。
別の実施形態では、Ｙ’は、ビタミン（例えばアルファ−トコフェロール（ビタミンＥ化合物）、エルゴカルシフェロール（ビタミンＤ２）またはそれらの組合せ）の共有結合形態を含む。
Ｙ’は、Ｓ’−Ｌ’−＊の構造を有することができる。ここで、Ｓ’は、ステロイド基であり、Ｌ’は、１個〜約１０個の炭素を含む単結合または任意の適した２価の連結基である。この場合には、Ｌ’は、Ｓ’を、ポリカーボネート骨格のカルボニル末端に連結する。
抗菌カチオン性ポリマーは、式（１４）に記載の構造を有することができる。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの数を表し、ｎ’は、約５〜約４５の値を有し、
Ｗ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であり、
Ｗ”は、生物活性化合物の共有結合形態を含む１価の第２の末端基であって、該生物活性化合物は、ステロイド類、非ステロイドホルモン類、ビタミン類および薬剤類からなる群から選択されるものであり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（１４）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（１４）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
Ｗ”は、生物活性化合物の立体特異的または非立体特異的な形態を含むことができる。一実施形態では、Ｗ”は、コレステロール、アルファ−トコフェロール（ビタミンＥ化合物）、エルゴカルシフェロール（ビタミンＤ２）またはそれらの組合せの共有結合形態を含む。
Ｗ”は、全体構造Ｓ’−Ｌ”−＊を有することができる。ここで、Ｓ’は、ステロイド基であり、Ｌ”は、１個〜約１０個の炭素を含む単結合または任意の適した２価の連結基である。この場合には、Ｌ”は、Ｓ’を、ポリカーボネート骨格の酸素末端に連結する。
抗菌カチオン性ポリマーは、式（１５）に記載の構造を有する。
（式中、Ｚ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であり、
Ｚ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であり、
Ｐ”は、ポリマー鎖であり、本質的にＩ）８５モル％から９９．９モル％のカチオン性カーボネートサブユニット、およびＩＩ）ステロイド、ビタミン化合物またはそれらの組合せの共有結合形態を含む、０．１モル％から約１５モル％のカーボネートサブユニットからなり、ここで、ｉ）Ｐ”は、約５〜約４５の重合度（ＤＰ）を有し、ｉｉ）カチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、ポリマー主鎖分と、該ポリマー主鎖分に連結されたカチオン性側鎖とを含み、ｉｉｉ）該カチオン性側鎖部分は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子を含み、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（１５）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（１５）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
式（１５）の抗菌カチオン性ポリマーは、式（１６）に記載の構造を有することができる。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの数を表し、ここで、ｎ’は、０以上の値を有し、
ｍ’は、カーボネートサブユニットの数を表し、ここで、ｍ’は、０以上の値を有し、
ｎ’＋ｍ’は、約５〜約４５の値を有し、
ｍ’：ｎ’は、約１５：８５〜約０．１：９９．９であり、
Ｚ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であり、
Ｚ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であり、
各Ｌｄは、１個〜約１０個の炭素を含む単結合または１価のラジカルからなる群から選択される、独立した２価の連結基であり、
各Ｈ’は、ステロイド、ビタミン化合物のいずれか１つまたはこれらの組合せの共有結合形態を含む、独立した１価のラジカルであり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（１６）の角括弧内にサブユニットが垂直に積み重なっているのは、ポリマー鎖内でサブユニットがランダムに分配されていることを示す。
式（１６）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（１６）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
Ｈ’は、ビタミンＥ化合物、ビタミンＤ化合物またはこれらの組合せの共有結合形態を含む。好ましくは、ビタミン化合物は、アルファ−トコフェロール（ビタミンＥ化合物）、エルゴカルシフェロール（ビタミンＤ２）またはそれらの組合せである。
以下の議論は、上記のあらゆるカチオン性ポリマーに全体的に適用される。
例示的で非限定的な２価のＬа基としては、
およびこれらの組合せが挙げられる。これらの例では、カルボニルおよびカルバメート窒素の星印を付した結合は、ポリカーボネート骨格（例えば、上記のカチオン性カーボネートサブユニットの５で標識された骨格炭素）に連結され、メチレン基の星印を付した結合は、Ｑ’に連結される。
互いに、ＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基または第四級ホスホニウム基を形成するが、このことは、正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’がＬａの炭素および３つまでの独立したＲａ基に結合することを意味する。
各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含む。各Ｒａは、１価の炭化水素置換基（例えばメチル、エチルなど）とすることができ、その場合に、ｕ’は３である。
Ｒａは、Ｑ’と共に環を形成することができ、その場合に、環のＲａは、２価を有する。例えば、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、
とすることができ、上式で、星印を付した結合はＬａに連結され、Ｑ’は窒素であり、ｕ’は２である。この例では、第１のＲａは、２価のブチレン基（＊−（ＣＨ２）４−＊）であり、第２のＲａは、メチルである。
Ｒａは、Ｑ’の多環部分である。例えば、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、
とすることができ、上式で、星印を付した結合はＬａに連結され、Ｑ’は窒素であり、ｕ’は１であり、Ｒａは３価を有する断片
である。
Ｒａ基はまた、独立して、酸素、窒素、硫黄、別のヘテロ原子またはこれらの組合せを含むことができる。一実施形態では、各Ｒａは、独立した１価の分岐または非分岐の炭化水素置換基である。
例示的で非限定的なＲａ基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−へキシル、ｎ−へプチル、ｎ−オクチルおよびベンジルが挙げられる。
例示的で非限定的なＱ’（Ｒａ）ｕ’基としては、
が挙げられる。
前出の例では、正電荷をもつ窒素およびリンが４価であり、星印を付した結合がＬａの炭素に連結されていることを理解されたい。Ｑ’基は、カチオン性ポリマーに単独または組合せで存在する。
例示的な負電荷をもつＸ’としては、ハライド（例えばクロライド、ブロミドおよびイオダイド）、カルボキシレート（例えばアセテートおよびベンゾエート）、スルホネート（例えばトシレート）またはこれらの組合せが挙げられる。Ｘ’イオンは、単独または組合せで存在する。
例示的で非限定的なカチオン性カーボネートサブユニットとしては、以下
およびこれらの組合せが挙げられる。上式で、Ｘ’は、イオンを介してカチオンと会合する負電荷をもつイオンである。
一般に、カチオン性ポリマーの抗菌活性は、２５モル％から１００モル％のカチオン性カーボネートサブユニットの（第１のカチオン性カーボネートサブユニット）のポリカーボネート骨格から、正電荷を持つヘテロ原子Ｑ’を隔てることによって生じ易く、ポリマー骨格からの６個以上の隣接して連結された原子中心を有する経路を、最も短くすることによって隔てられる。隣接して連結した原子中心は、ポリカーボネート骨格とＱ’との間にあることを理解されたい。例えば、Ｌａ−Ｑ’が
であれば、ポリマー骨格からＱ’までの最短の経路は、番号が付されている通り、５個の隣接して連結された原子中心を有する。この最短の経路には、カルボニル酸素を含めない。別の例として、Ｌａ−Ｑ’が
であれば、ポリマー骨格からＱ’までの最短の経路は、番号が付されている通り、６個の隣接して連結された原子中心を有する。この最短の経路には、アミド水素およびカルボニル酸素を含めない。別の例として、Ｌａ−Ｑ’が
であれば、ポリマー骨格からＱ’までの最短の経路は、番号が付されている通り、８個の隣接して連結された原子中心を有する。この最短の経路には、芳香環の２個の炭素およびカルボニル酸素を含めない。別の例として、Ｌａ−Ｑ’が
であれば、ポリマー骨格からＱ’までの最短の経路は、番号が付されている通り、７個の隣接して連結された原子中心を有する。この最短の経路には、芳香環の３個の炭素およびカルボニル酸素を含めない。最後に、別の例として、Ｌａ−Ｑ’が
であれば、ポリマー骨格からＱ’までの最短の経路は、番号が付されている通り、４個の隣接して連結された原子中心を有する。この最短の経路には、芳香環およびカルボニル酸素を含めない。
好ましくは、第１のカーボネートサブユニットのＱ’は、最短の経路によってポリマー骨格から隔てられているが、その経路は、６個〜約１５個の隣接して連結された原子中心を、さらに好ましくは８個〜約１５個の隣接して連結された原子中心を有する。
ステロイド基Ｓ’は、天然のヒトステロイド、非ヒトステロイド、合成ステロイド化合物またはこれらの組合せを由来とすることができる。本明細書では、ステロイド基は、四環系環構造を含み、
上式で、環系の１７個の炭素は、示すように番号を付される。ステロイド基は、１または複数の追加の置換基を含み、それらの置換基は、環の１または複数の番号付けされた位置に付加されている。四環の環構造の各環は、独立して、１または複数の二重結合を含む。
例示的なステロイド基としては、コレステリルが挙げられ、コレステリルは、コレステロール由来であり、以下に立体化学を記載せずに示される。
コレステリルの非制限的な立体特異的構造としては、
が挙げられ、上式で、立体特異的な不斉中心のＲ，Ｓ立体配置は標識されている。
追加の非限定的なステロイド基としては、
が挙げられる。
星印を付した結合は、付加の箇所を表す。例えば、上記のそれぞれのステロイド基の星を付した結合は、ポリカーボネート骨格の端部カルボニル基に、２価の連結基Ｌ’を通じて連結することができる。或いは、ステロイド基の星印を付した結合は、直接的に、ポリカーボネート骨格の端部カルボニル基に連結することができる。（例えば、Ｌ’を単結合とすることができる）。
当業者は、ステロイド基の各不斉中心を、Ｒ立体異性体、Ｓ立体異性体として、またはＲおよびＳの立体異性体の混合物として、存在させ得ることを認識することになる。追加のステロイド基Ｓ’としては、上記の構造の様々な立体異性体が挙げられる。カチオン性ポリマーは、ステロイド基を、単一の立体異性体として、または立体異性体の混合物として、含むことができる。
一実施形態では、Ｓ’はコレステリル基であり、ここで、該コレステリル基は、異性体の混合物
によって示される。
さらに特別なステロイド含有カチオン性ポリマーは、式（１７）に記載の構造を有する。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの数を表し、約５〜約４５の値を有し、
Ｓ’−Ｌ’は、第１の末端基であって、ここで、Ｌ’は、単結合または１個〜約１０個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｓ’は、ステロイドの共有結合形態を含み、
Ｙ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（１７）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（１７）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
式（１７）では、Ｌ’が単結合である際に、Ｓ’は、直接的に、ポリカーボネート骨格の端部カルボニル基に連結されている。一実施形態では、Ｌ’は、アルキレンオキシドを含む２価の連結基であり、該アルキレンオキシドは、エチレンオキシド（＊−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−＊）、プロピレンオキシド（＊−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−＊）、トリ（エチレンオキシド）（−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−＊）からなる群から選択される。上式で、酸素の星印を付した結合は、ポリカーボネート骨格の端部カルボニル基に連結されており、炭素の星印を付した結合は、Ｓ’に連結されている。
ステロイド含有カチオン性ポリマーは、先にさらに記載した単独または組合せのカチオン性カーボネートサブユニットを含むことができる。
ステロイド含有カチオン性ポリマーは、式（１８）に記載の構造を有することができる。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの数を表し、約５〜約４５の値を有し、
Ｙ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であり、
Ｓ”−Ｌ”は、第２の末端基であって、ここで、Ｌ”は、単結合または１個〜約１０個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｓ”は、ステロイドの共有結合形態を含み、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
Ｓ”−Ｌ”基は、ポリカーボネート骨格の酸素末端に連結し、Ｙ’は、ポリカーボネート骨格のカルボニル末端に連結されている。
式（１８）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（１８）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
２本のカチオン性ポリマー鎖を有するカチオン性ポリマー（二腕型カチオン性ポリマー）
抗菌カチオン性ポリマーは、式（１９）に記載の構造を有することができる。
（式中、Ｃ’は、ポリマー鎖Ｐｂに接続しているＣ２〜Ｃ１５の２価の連結基であり、ここで、Ｃ’は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子とを含み、
各Ｚｃは、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される、独立した１価の末端基であり、
各ポリマー鎖Ｐｂは、本質的にカチオン性カーボネートサブユニットからなり、ｉ）該カチオン性ポリマーは、合計５個〜約４５個のカチオン性カーボネートサブユニットを含み、ｉｉ）カチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、該ポリマー鎖の主鎖分と、該主鎖分に連結されたカチオン性側鎖とを含み、ｉｉｉ）該カチオン性側鎖は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’を含み、
第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーの全カチオン性カーボネートサブユニットの２５％〜１００％は、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖を有し、
第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜７５％は、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖を有する。）
式（１９）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（１９）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
一実施形態では、各Ｚｃは、窒素である。別の実施形態では、第１のカチオン性カーボネートサブユニットの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’は、主鎖分から最短の経路によって隔てられており、その最短の経路は、Ｑ’と主鎖分との間に、６個〜約１５個の隣接して連結された原子中心を有する。
式（１９）のさらに特別なカチオン性ポリマーは、式（２０）に記載の構造を有する。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの総数を表し、約５〜約４５の値を有し、
Ｃ’は、ポリマー鎖Ｐｂを接合するＣ２〜Ｃ１５の２価の連結基であって、Ｃ’は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子とを含み、
各ポリマー鎖Ｐｂは、本質的にカチオン性カーボネートサブユニットからなり、
各Ｚｃは、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される独立した１価の末端基であり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンまたは１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（２０）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（２０）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
Ｃ’は、非ポリマー性の２価の求核性の開始剤の残基として、開環重合によってカチオン性ポリマーを調製するのに使用することができる。
別の抗菌性ポリマーでは、２つのカチオン性ポリマー鎖に連結している断片は、生物活性化合物の共有結合形態を含み、そのような化合物は、ステロイド類、非ステロイドホルモン類、ビタミン類および薬剤類からなる群から選択される。これらの抗菌カチオン性ポリマーは、式（２１）に記載の構造を有する。
（式中、Ｃ”は、ポリマー鎖Ｐｂを接続している２価の連結基であり、ここで、Ｃ”は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子と、ｉｉｉ）ステロイド類、非ステロイドホルモン類、ビタミン類および薬剤類からなる群から選択される化合物の共有結合形態とを含み、
各Ｚｃは、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される、独立した１価の末端基であり、
各ポリマー鎖Ｐｂは、本質的にカチオン性カーボネートサブユニットからなり、ｉ）該カチオン性ポリマーは、合計５個〜約４５個のカチオン性カーボネートサブユニットを含み、ｉｉ）カチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、該ポリマー鎖の主鎖分と、該主鎖分に連結されたＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖とを含み、ｉｉｉ）該カチオン性側鎖は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’を含み、
第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖を有し、
第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖を有する。）
式（２１）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（２１）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
第１のカチオン性カーボネートサブユニットの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’は、最短の経路によってポリマー主鎖分から隔てられているが、その経路は、Ｑ’と主鎖分との間に、６個〜約１８個の隣接して連結された原子中心を有する。
一実施形態では、Ｃ”は、コレステロールの共有結合形態を含む。別の実施形態では、Ｃ”は、アルファ−トコフェロール、、エルゴカルシフェロールおよびそれらの組合せからなる群から選択されるビタミンの共有結合形態を含む。
式（２１）のさらに特別なカチオン性ポリマーは、式（２２）に記載の構造を有する。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの総数を表し、約５〜約４５の値を有し、
Ｃ”は、ポリマー鎖Ｐｂを接続している２価の連結基であって、Ｃ”は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子と、ｉｉｉ）ステロイド類、非ステロイドホルモン類、ビタミン類および薬剤類からなる群から選択される化合物の共有結合形態とを含み、
各ポリマー鎖Ｐｂは、本質的にカチオン性カーボネートサブユニットからなり、
各Ｚｃは、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される独立した１価の末端基であり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンまたは１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（２２）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（２２）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
抗菌カチオン性ポリマーは、式（２３）に記載の構造を有することができる。
（式中、Ｃ”は、ポリマー鎖Ｐｃを接続しているＣ２〜Ｃ１５の２価の連結基であり、ここで、Ｃ”は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子とを含み、該第２のヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択され、
各Ｚｃは、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される、独立した１価の末端基であり、
各ポリマー鎖Ｐｂは、本質的にＩ）８５モル％から９９．９モル％のカチオン性カーボネートサブユニット、およびＩＩ）ステロイド、ビタミン化合物またはそれらの組合せの共有結合形態を含む、０．１モル％から約１５モル％のカーボネートサブユニットからなり、ここで、ｉ）Ｐ”は、約５〜約４５の重合度（ＤＰ）を有し、ｉｉ）カチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、ポリマー主鎖分と、該ポリマー主鎖分に連結されたＣ６〜Ｃ２５カチオン性側鎖とを含み、ｉｉｉ）該カチオン性側鎖部分は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’を含み、
第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖を有し、
第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖を有する。）
式（２３）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（２３）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
式（２３）のカチオン性ポリマーは、式（２４）に記載の構造を有することができる。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの総数を表し、ここで、ｎ’は、０以上の値を有し、
ｍ’は、カーボネートサブユニットの総数を表し、ここで、ｍ’は、０以上の値を有し、
ｎ’＋ｍ’は、約５〜約４５の値を有し、
ｍ’：ｎ’の比は、約１５：８５〜約０．１：９９．９であり、
Ｃ’は、ポリマー鎖Ｐｃを接続しているＣ２〜Ｃ１５の２価の非ポリマー性の連結基であって、Ｃ’は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｃに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｃに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子とを含み、
各Ｚｃは、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される独立した１価の末端基であり、
各Ｌｄは、１個〜約１０個の炭素を含む単結合または１価のラジカルからなる群から選択される、独立した２価の連結基であり、
各Ｈ’は、ステロイド、ビタミン化合物のいずれか１つまたはこれらの組合せの共有結合形態を含む、独立した１価のラジカルであり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンまたは１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（２４）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（２４）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
Ｈ’は、ビタミンＥ化合物、ビタミンＤ化合物またはそれらの組合せの共有結合形態を含むことができる。一実施形態では、Ｈ’は、ビタミン化合物の共有結合形態を含むことができ、そのようなビタミン化合物は、アルファ−トコフェロール（ビタミンＥ化合物）、エルゴカルシフェロール（ビタミンＤ２）およびそれらの組合せからなる群から選択される。
抗菌カチオン性ポリマーは、式（２５）に記載の構造を有することができる。
（式中、Ｃ’は、ポリマー鎖Ｐｂを接続しているＣ２〜Ｃ１５の２価の連結基であって、Ｃ’は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子とを含み、
Ｙｃは、水素、ステロイドの共有結合形態を含む基およびビタミンの共有結合形態を含む基からなる群から選択される、１価の第１の末端基であり、
Ｙｄは、水素、ステロイドの共有結合形態を含む基およびビタミンの共有結合形態を含む基からなる群から選択される、１価の第２の末端基であり、
各ポリマー鎖Ｐｂは、本質的にカチオン性カーボネートサブユニットからなり、ｉ）該カチオン性ポリマーは、合計５個〜約４５個のカチオン性カーボネートサブユニットを含み、ｉｉ）カチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、該ポリマー鎖の主鎖分と、該主鎖分に連結されたカチオン性側鎖とを含み、ｉｉｉ）該カチオン性側鎖は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’を含み、
第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーの全カチオン性カーボネートサブユニットの２５％〜１００％は、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖を有し、
第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜７５％は、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖を有する。）
式（２５）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（２５）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
Ｙｃ、Ｙｄのどちらかまたはその両方は、ステロイド、ビタミンのどちらかまたはその両方の共有結合形態を含むことができる。
式（２５）のさらに特別なカチオン性ポリマーは、式（２６）に記載の構造を有する。
（式中、ｎ’は、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの総数を表し、約５〜約４５の値を有し、
Ｃ’は、ポリマー鎖Ｐｂを接続しているＣ２〜Ｃ１５の２価の連結基であって、Ｃ’は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子とを含み、
該ポリマー鎖Ｐｂは、本質的にカチオン性カーボネートサブユニットからなり、
Ｙｃは、水素、ステロイドの共有結合形態を含む基およびビタミンの共有結合形態を含む基からなる群から選択される、１価の第１の末端基であり、
Ｙｄは、水素、ステロイドの共有結合形態を含む基およびビタミンの共有結合形態を含む基からなる群から選択される、１価の第２の末端基であり、
各Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンまたは１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカチオン性カーボネートサブユニットはなく、
各Ｘ’は、負電荷をもつ独立したイオンであり、
また式中、カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの約２５％〜１００％は、第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、１０個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、
カチオン性ポリマーのカチオン性カーボネートサブユニットの０％〜約７５％は、第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称し、６個〜９個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。）
式（２６）の第１のカチオン性カーボネートサブユニットのＬａおよびＱ’（Ｒａ）ｕ’は、別個に３個〜約２２個の炭素を有することができるが、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’が合計１０個〜約２５個の炭素を有するという条件においてである。一実施形態では、式（２６）の各第１のカチオン性カーボネートサブユニットは、１３個〜約２５個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有し、各第２のカチオン性カーボネートサブユニットは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を有する。
カチオンを形成する環状カーボネートモノマー
開示したカチオン性ポリマーを調製する好適な方法は、環状カーボネートモノマーを利用し、該モノマーは、重合前または重合後にカチオン部分を形成することができる。これらをカチオン形成モノマーと称し、式（２７）を有する。
（式中、環原子は、１〜６の番号を付されて示され、
Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、
Ｅ’は、反応して、Ｌａに連結されたカチオン性部分Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生成することができる置換基であり、ここで、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＬａは、合わせて６〜約２５個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔおよびｔ’は、そちらもゼロにはなり得ない。）
式（２７）のカチオン形成モノマーは、環置換基Ｌａ−Ｅ’を有する。環置換基Ｌａ−Ｅ’は、開始ポリマーの側鎖となってゆくが、該側鎖は、カチオン形成モノマーの開環重合によって形成される。Ｅ’は、求電子性基、求核性基のいずれかまたはどちらともすることができるが、側鎖Ｌａ−Ｅ’が反応して、カチオン性ポリマーのＣ６〜Ｃ２５カチオン性側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生じることが可能である限りにおいてである。好ましくは、Ｅ’は、第三級アミンと反応して第四級アンモニウム基を形成するか、第三級ホスフィンと反応して第四級ホスホニウム基を形成するか、またはこれらのどちらも可能な脱離基である。
カチオン形成モノマーは、立体特異的または非立体特異的とし得る。
一実施形態では、式（２７）のｔおよびｔ’は、それぞれ１であり、炭素４の各Ｒ’は、水素であり、炭素６の各Ｒ’は、水素であり、炭素５のＲ”は、水素、メチルおよびエチルからなるｇ４群から選択される。
式（２７）のカチオン形成モノマーの開環重合は、式（２８）に記載のサブユニットを有する開始のポリカーボネートを生成する。
（式中、骨格原子は、１〜６の番号を付されて示され、
Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、
Ｅ’は、反応して、Ｌａに連結されたカチオン性部分Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生成することができる置換基であり、ここで、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＬａは、合わせて６〜約２５個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔおよびｔ’は、そちらもゼロにはなり得ない。）
さらに特別なカチオン形成モノマーは、式（２９）を有する。
（式中、環原子５は、標識され、
Ｌｂは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、
Ｅ’は、反応して、Ｌｂに連結されたカチオン性部分Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生成することができる置換基であり、ここで、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＬｂは、合わせて５〜約２４個の炭素を含み、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルである。）
式（２９）のカチオン形成モノマーの開環重合は、式（３０）に記載のサブユニットを有するポリカーボネートを生成する。
（式中、環原子５は、標識され、
Ｌｂは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、
Ｅ’は、反応して、Ｌｂに連結されたカチオン性部分Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生成することができる置換基であり、ここで、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＬｂは、合わせて５〜約２４個の炭素を含み、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルである。）
カチオン形成モノマーは、式（３１）を有することができる。
（式中、環原子５は、標識され、
Ｌｃは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、
Ｅ’は、反応して、Ｌｃに連結されたカチオン性部分Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生成することができる置換基であり、ここで、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＬｃは、合わせて５〜約２４個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルである。）
式（３１）のカチオン形成モノマーの開環重合は、式（３２）に記載のサブユニットを有する開始のポリカーボネートを生成する。
（式中、環原子５は、標識され、
Ｌｃは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、
Ｅ’は、反応して、Ｌｃに連結されたカチオン性部分Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生成することができる置換基であり、ここで、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＬｃは、合わせて５〜約２４個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルである。）
例示的なカチオン形成モノマーとしては、表１の環状カーボネートモノマーが挙げられる。

開環重合
開示したゲル形成ブロック・コポリマーおよび抗菌カチオン性ポリマーを形成するための開環重合の方法は、溶媒、有機触媒、求電子性の開始剤、追加の促進剤、および１種または複数の環状カーボネートモノマーを利用する。
式（５）のビタミン担持モノマーを使用して、式（１）のゲル形成ブロック・コポリマーを開環重合（ＲＯＰ）によって形成する方法を説明すると、式（５）のビタミン担持モノマー、触媒、随意の促進剤、２価の求電子性のポリ（エチレンオキシド）開始剤および溶媒を含む、反応混合物を構成する。混合物を撹拌して、式（１）のゲル形成ブロックリビングコポリマーを生成し、該コポリマーは、ＲＯＰを開始することのできる求電子基を含む端部サブユニットを有する。任意選択で、開始のゲル形成ブロック・コポリマーを、適したエンドキャッピング剤を用いてエンドキャップする。
式（２７）のカチオン形成モノマーを使用して、開示したカチオン性ポリマーを作製する方法を説明すると、式（２７）の環状カーボネートモノマー、触媒、随意の促進剤、１価のＲＯＰ開始剤（任意選択でステロイド基を含む）および溶媒を含む、反応混合物を構成する。混合物を撹拌して、開始ポリマーを生成する。任意選択で、開始ポリマーをエンドキャップして、エンドキャップされた開始ポリマーを形成することができる。その結果得られるポリマーは、式（３３）に記載の構造を有する。
（式中、ｎ’は、カチオン性カーボネートサブユニットの数を表し、ここで、ｎ’は、約５〜約４５の値を有し、
Ｚ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であり、
Ｚ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であり、
Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、
Ｅ’は、反応して、Ｌａに連結されたカチオン性部分Ｑ’（Ｒａ）ｕ’を生成することができる置換基であり、ここで、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、Ｑ’（Ｒａ）ｕ’およびＬａは、合わせて６〜約２５個の炭素を含み、
各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各Ｒ”は、水素、ハロゲンまたは１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
ｔ＝０およびｔ’＝０であるカーボネートサブユニットはない。）
Ｚ’は、ＲＯＰ開始剤の残基であり得る。一実施形態では、Ｚ’は、ステロイド部分を含むＳ’−Ｌ’である。この例では、開始ポリマーの各カーボネートユニットは、側鎖Ｅ’基を含む。
ＲＯＰによって形成された開始ポリマーのリビング末端（酸素末端）は、反応性のある水酸基（第２の末端基Ｚ”＝Ｈ）を有し、該水酸基は、別のＲＯＰを開始することが可能である。リビング末端は、エンドキャッピング剤によって処理することができ、その結果、第２の末端基Ｚ”を形成する。Ｚ”は、さらに進んだ鎖の成長を防止し、鎖の開裂などの望まない副反応に対して、ポリマーを安定化させることができる。重合およびエンドキャッピングは、開始ポリマーを単離することなく同じ槽で起こる。エンドキャッピング剤としては、例えば、端部の水酸基をエステルへ変換するための材料、すなわち無水カルボン酸、カルボン酸塩化物や反応性エステル（例えばｐ−ニトロフェニルエステル）などが挙げられる。一実施形態では、エンドキャップ剤は、アシル化剤であり、第２の末端基Ｚ”は、アシル基である。別の実施形態では、アシル化剤は、無水酢酸であり、第２の末端基Ｚ”は、アセチル基である。別の実施形態では、エンドキャップ剤は、ステロイド基。ビタミンまたはそれらの組合せの共有結合形態を含む。
開始ポリマー、エンドキャップされた開始ポリマーのどちらかまたはその両方は、化学的、熱的、光化学的のいずれかまたはそれらの組合せで処理し、Ｅ’を、正電荷をもつＱ’（Ｒａ）ｕ’基に変換することによって、カチオン性ポリマーを形成することができる。例えば、Ｅ’は、求電子性の脱離基（例えばクロライド、ブロミド、イオダイド、スルホン酸エステルなど）とすることができ、この脱離基は、ルイス塩基（例えば第三級アミン、トリアルキルホスフィン）との求電子性置換反応を経て、第四級アンモニウム基、ホスホニウム基のいずれかまたはその両方を形成する。一実施形態では、Ｅ’は、クロライド、ブロミド、イオダイドのいずれか１つまたはそれらの組合せである。別の実施形態では、環状カーボネートモノマーは、式（２９）の化合物であり、開始ポリマーは、式（３０）のサブユニットを含む。別の実施形態では、環状カーボネートモノマーは、式（３１）の化合物であり、開始ポリマーは、式（３２）のサブユニットを含む。
また、意図されているのは、正電荷をもつＱ’基を含むカチオン性環状カーボネートモノマーを使用して、カチオン性ポリマーを形成する方法である。この例では、ＲＯＰは、リビング末端ユニット（すなわち、続きのＲＯＰを開始することができる求核性の末端水酸基）を有するカチオン性開始ポリマーを形成する。リビング末端ユニットは、エンドキャップされて、望ましくない副反応を防止する。
求電子性のＥ’基を用いた求核置換反応によって第四級アミンを形成するための、例示的で非限定的な第三級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−イソ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ペンチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジメチル−イソ−プロピルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルペンチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルメチルアミン、ジエチルペンチルアミン、ジエチルブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−メチルイミダゾール、Ｎ−エチルイミダゾール、Ｎ−（ｎ−プロピル）イミダゾール、Ｎ−イソプロピルイミダゾール、Ｎ−（ｎ−ブチル）イミダゾール、Ｎ，Ｎ−ジエチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、ピリジンおよびそれらの組合せが挙げられる。
求電子性のＥ’基を用いた求核置換反応によって第四級ホスホニウム基を形成するための、例示的で非限定的な第三級ホスフィンとしては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、エチルジメチルホスフィン、プロピルジメチルホスフィン、ブチルジメチルホスフィン、ペンチルジメチルホスフィン、ヘキシルジメチルホスフィン、ヘプチルジメチルホスフィン、オクチルジメチルホスフィン、メチルジエチルホスフィン、プロピルジエチルホスフィン、ブチルジエチルホスフィン、ペンチルジエチルホスフィン、ヘキシルジエチルホスフィン、ヘプチルジエチルホスフィン、オクチルジエチルホスフィン、ペンチルジプロピルホスフィン、ペンチルジブチルホスフィン、ジペンチルメチルホスフィン、ジペンチルエチルホスフィン、ジペンチルプロピルホスフィン、ジペンチルブチルホスフィン、トリペンチルホスフィン、ヘキシルジプロピルホスフィン、ヘキシルジブチルホスフィン、シクロヘキシル−ジメチルホスフィン、シクロヘキシルジエチルホスフィン、ジヘキシルメチルホスフィン、ジヘキシル−エチルホスフィン、ジヘキシルプロピルホスフィン、ベンジルジメチルホスフィンおよびそれらの組合せが挙げられる。
ＲＯＰ開始剤
ＲＯＰのための求核性の開始剤は、一般に、アルコール、アミン、チオールのいずれか１つまたはいかなる組合せも含める。
１価の求核性の開始剤
１つのカチオン性ポリマー鎖を有する上記のカチオン性ポリマー（単腕型カチオン性ポリマー）について、ＲＯＰ開始剤は、非ポリマー性の１価の求核性の開始剤である（例えばエタノール、ｎ−ブタノール、ベンジルアルコールなど）。一部の例では、ＲＯＰ開始剤は、生物活性化合物の共有結合形態を含むことができ、該生物活性化合物は、ステロイド類、非ステロイドホルモン類、ビタミン類および薬剤類からなる群から選択される。例えば、１価の求核性のＲＯＰ開始剤としては、コレステロール、アルファ−トコフェロールおよびエルゴカルシフェロールが挙げられる。
さらに特別な１価の求核性のＲＯＰ開始剤は、無電荷のステロイド基Ｓ’を含む。該開始剤は、式（３４）に記載の構造を有することができる。
（式中、Ｓ’は、ステロイド基であり、Ｌｅは、ｉ）１個〜約１０個の炭素と、ｉｉ）ＲＯＰのための求核性の開始基とを含む１価の基である。式（３４）のＲＯＰ開始剤の非限定的な例としては、Ｃｈｏｌ−ＯＰｒＯＨ、すなわち
およびＣｈｏｌ−ＯＴＥＧ−ＯＨ、すなわち
が挙げられる。）上記の例では、Ｓ’は、コレステリル基である。下記に記載するカチオン性ポリマーを調製するための好適な方法を使用すると、カチオン性ポリマーのＳ’−Ｌ’−＊断片は、ポリカーボネート骨格のカルボニル末端に連結されている場合に、ＲＯＰ開始剤の残基である。Ｃｈｏｌ−ＯＰｒＯＨに由来するＳ’−Ｌ’−＊断片は、構造
を有する。Ｃｈｏｌ−ＯＴＥＧ−ＯＨに由来するＳ’−Ｌ’−＊断片は、構造
を有する。
ＲＯＰ開始剤は、単独で、または異なるＲＯＰ開始剤（例えば、異なるステロイド基、異なるＬｅ基のどちらかまたはその両方を有する開始剤）と組合せて、使用することができる。ＲＯＰ開始剤は、立体特異的または非立体特異的とし得る。
二腕型のカチオン性ポリマーのための２価の求核性の開始剤
２つのポリマー鎖を有する上記のカチオン性ポリマー（二腕型カチオン性ポリマー）を形成するために使用されるＲＯＰ開始剤は、２価の求核性の開始剤である。例示的な２価の求核性のＲＯＰ開始剤としては、エチレングリコール、ブタンジオール、１，４−ベンゼンジメタノールおよびＢｎ−ＭＰＡ、すなわち
が挙げられる。
ステロイド基を含む例示的な２価のＲＯＰ開始剤は、Ｃｈｏｌ−ＭＰＡ、すなわち
である。
ゲル形成ブロック・コポリマーを調製するためのポリエチレンオキシド開始剤
ゲル形成ブロック・コポリマーを調製するのに使用するＲＯＰ開始剤は、２価の求核性のポリ（エチレンオキシド）であり、その平均分子量数（Ｍｎ）は、約５０００〜約２５０００であり、好ましくは約１００００〜約２００００である。２価の求核性のポリ（エチレンオキシド）は、独立した端部のＲＯＰ開始基を有し、この基は、アミン、アルコール、チオールおよびそれらの組合せからなる群から選択される。例示的な２価の求核性のポリ（エチレンオキシド）開始剤としては、以下の材料、すなわち
およびこれらの組合せが挙げられる。
一実施形態では、ゲル形成ブロック・コポリマーを形成するのに使用されるＲＯＰ開始剤は、ポリ（エチレングリコール）（ＨＯ−ＰＥＧ−ＯＨ）であり、単にＰＥＧともよばれる。
ＲＯＰ溶媒
非限定的な溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ベンゾトリフルオリド、石油エーテル、アセトニトリル、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、２，２，４−トリメチルペンタン、シクロヘキサン、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、または先の溶媒の１種を含む組合せが挙げられる。適したモノマー濃度は、１リットル当たり約０．１〜５モル、およびさらに具体的には、１リットル当たり約０．２〜４モルである。
ＲＯＰ触媒
好適さに劣るもののＲＯＰ重合のための触媒としては、金属酸化物として、例えばテトラメトキシジルコニウム、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシジルコニウム、テトラ−ｉｓｏ−ブトキシジルコニウム、テトラ−ｎ−ブトキシジルコニウム、テトラ−ｔ−ブトキシジルコニウム、トリエトキシアルミニウム、トリ−ｎ−プロポキシアルミニウム、トリ−ｉｓｏ−プロポキシアルミニウム、トリ−ｎ−ブトキシアルミニウム、トリ−ｉｓｏ−ブトキシアルミニウム、トリ−ｓｅｃ−ブトキシアルミニウム、モノ−ｓｅｃ−ブトキシ−ジ−ｉｓｏ−プロポキシアルミニウム、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、テトラエトキシチタニウム、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシチタニウム、テトラ−ｎ−プロポキシチタニウム、テトラ−ｎ−ブトキシチタニウム、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシチタニウム、テトラ−ｔ−ブトキシチタニウム、トリ−ｉｓｏ−プロポキシガリウム、トリ−ｉｓｏ−プロポキシアンチモン、トリ−ｉｓｏ−ブトキシアンチモン、トリメトキシボロン、トリエトキシボロン、トリ−ｉｓｏ−プロポキシボロン、トリ−ｎ−プロポキシボロン、トリ−ｉｓｏ−ブトキシボロン、トリ−ｎ−ブトキシボロン、トリ−ｓｅｃ−ブトキシボロン、トリ−ｔ−ブトキシボロン、トリ−ｉｓｏ−プロポキシガリウム、テトラメトキシゲルマニウム、テトラエトキシゲルマニウム、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシゲルマニウム、テトラ−ｎ−プロポキシゲルマニウム、テトラ−ｉｓｏ−ブトキシゲルマニウム、テトラ−ｎ−ブトキシゲルマニウム、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシゲルマニウムやテトラ−ｔ−ブトキシゲルマニウムなど、ハロゲン化化合物として、例えば五塩化アンチモン、塩化亜鉛、臭化リチウム、塩化スズ（ＩＶ）、塩化カドミウムや三フッ化ホウ素ジエチルエーテルなど、アルキルアルミニウムとして、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、塩化ジエチルアルミニウム、二塩化エチルアルミニウムやトリ−ｉｓｏ−ブチルアルミニウムなど、アルキル亜鉛として、例えばジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛やジイソプロピル亜鉛など、ヘテロポリ酸として、例えばリンタングステン酸、リンモリブデン酸、ケイタングステン酸やこれらのアルカリ金属塩など、ジルコニウム化合物として、塩化ジルコニウム、オクタン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウムや硝酸ジルコニウムなどが挙げられる。
好ましくは、開環重合に使用する触媒の化学式は、金属のイオン性または非イオン性の形態を含まない。この金属は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、砒素、アンチモン、ビスマス、テルリウム、ポロニウムおよび周期表第３〜１２族の金属からなる群から選択される。周期表第３〜１２族の金属としては、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ランタノイド、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、アクチニウム、トリウム、プロタクチニウム、ウラン、ネプツニウム、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、バークリウム、カリホルニウム、アインスタニウム、フェルミウム、メンデレビウム、ノベリウム、ローレンシウム、ラザホージウム、ドブニウム、シーボーギウム、ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ダームスタチウム、レントゲニウムおよびコペルニシウムが挙げられる。
好適な触媒は、有機触媒であり、その化学式は上記の金属を含まない。開環重合のための有機触媒の例としては、トリアリルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミンおよびベンジルジメチルアミン４−ジメチルアミノピリジンなどの第三級アミン、ホスフィン、Ｎ−ヘテロ環状カルベン類（ＮＨＣ）、二機能性アミノチオウレア類、ホスファゼン類、アミジン類およびグアニジン類が挙げられる。
さらに特別な有機触媒は、Ｎ−ビス（３，５−トリフルオロメチル）フェニル−Ｎ’−シクロヘキシルチオウレア（ＴＵ）である。
他のＲＯＰ有機触媒は、少なくとも１つの１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール−２−イル（ＨＦＰ）基を含む。単供与水素結合触媒は、式（３５）を有する。
（式中、Ｒ２は、水素または１〜２０個の炭素を有する１価のラジカルを表し、例えばアルキル基、置換アルキル基、シクロアルキル基、置換シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、置換ヘテロシクロアルキル基、アリール基、置換アリール基またはこれらの組合せである。）例示的な単供与性の水素結合触媒を表２に列記する。
二重供与性の水素結合触媒は、２つのＨＦＰ基を有し、式（３６）によって表される
（式中、Ｒ３は、１〜２０個の炭素を含む２価のラジカル架橋基であり、アルキレン基、置換アルキレン基、シクロアルキレン基、置換シクロアルキレン基、ヘテロシクロアルキレン基、置換ヘテロシクロアルキレン基、アリーレン基、置換アリーレン基やこれらの組合せなどがある）。式（３６）の二重水素結合触媒の代表例としては、表３に列記したものが挙げられる。特別な実施形態では、Ｒ２は、アリーレン基または置換アリーレン基であり、ＨＦＰ基は、芳香環上で互いにメタ位を占める。
一実施形態では、触媒は、４−ＨＦＡ−Ｓｔ、４−ＨＦＡ−Ｔｏｌ、ＨＦＴＢ、ＮＦＴＢ、ＨＰＩＰ、３，５−ＨＦＡ−ＭＡ、３，５−ＨＦＡ−Ｓｔ、１，３−ＨＦＡＢ、１，４−ＨＦＡＢおよびこれらの組合せからなる群から選択される。
また、想定するのは、支持体に結合されたＨＦＰ含有基を含む触媒である。一実施形態では、支持体は、ポリマー、架橋されたポリマービーズ、無機物粒子または金属粒子を含む。ＨＦＰ含有ポリマーは、公知の方法によって形成することができ、方法としては、ＨＦＰ含有ポリマーの直接的な重合（例えば、メタクリレートモノマーである３，５−ＨＦＡ−ＭＡ、またはスチリルモノマーである３，５−ＨＦＡ−Ｓｔ）が挙げられる。直接的な重合（またはコモノマーによる重合）に付すことができるＨＦＰ含有モノマー中の官能基としては、アクリレート、メタクリレート、アルファ、アルファ、アルファ−トリフルオロメタクリレート、アルファ−ハロメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ノルボルネン、ビニル、ビニルエーテルおよび当分野で公知の他の基が挙げられる。連結基の例としては、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、Ｃ１〜Ｃ１２ヘテロアルキル、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、エステル基、アミド基またはこれらの組合せが挙げられる。また、想定するのは、電荷をもつＨＦＰ含有基を含む触媒であり、該ＨＦＰ含有基は、ポリマーまたは支持体表面の逆電荷をもつ部位に、イオン性会合によって結合している。
ＲＯＰ反応混合物は、少なくとも１種の有機触媒を含み、適切な場合にいくつかの有機触媒を共に含む。ＲＯＰ触媒は、環状カルボニルモノマーに対して１／２０〜１／４０，０００モルの割合で、好ましくは環状カルボニルモノマーに対して１／１，０００〜１／２０，０００モルの割合で添加される。
ＲＯＰ促進剤
ＲＯＰ重合は、任意選択の促進剤、具体的には窒素塩基の存在下で行うことができる。例示的な窒素塩基性促進剤を後段に列記するが、ピリジン（Ｐｙ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシクロヘキサン（Ｍｅ２ＮＣｙ），４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）、トランス１，２−ビス（ジメチルアミノ）シクロヘキサン（ＴＭＣＨＤ）、１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、１，５，７−トリアザビシクロ（４．４．０）デカ−５−エン（ＴＢＤ）、７−メチル−１，５，７−トリアザビシクロ（４．４．０）デカ−５−エン（ＭＴＢＤ）、（−）−スパルテイン（Ｓｐ）、１，３−ビス（２−プロピル）−４，５−ジメチルイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−１）、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−２）、１，３−ビス（２，６−ジ−ｉ−プロピルフェニル）イミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−３）、１，３−ビス（１−アダマンチル）イミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−４）、１，３−ジ−ｉ−プロピルイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−５）、１，３−ジ−ｔ−ブチルイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−６）、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−７）、１，３−ビス（２，６−ジ−ｉ−プロピルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン、１，３−ビス（２，６−ジ−ｉ−プロピルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−８）またはそれらの組合せが挙げられ、これらは表４に示されている。
一実施形態では、促進剤は、２個またか３個の窒素を有し、それぞれがルイス塩基として、例えば（−）−スパルテインの構造で関与しうる。さらに強い塩基は、一般に重合速度を高める。
触媒および促進剤は、同じ材料とすることができる。例えば、ある開環重合は、１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）のみを使用して、別の触媒または促進剤を存在させることなく行うことができる。
触媒は、環状カルボニルモノマーの総モル数に基づいて、好ましくは約０．２〜２０モル％、０．５〜１０モル％、１〜５モル％または１〜２．５モル％の量で存在する。
窒素塩基促進剤は、使用する際に、環状カルボニルモノマーの総モル数に基づいて、好ましくは０．１〜５．０モル％、０．１〜２．５モル％、０．１〜１．０モル％または０．２〜０．５モル％の量で存在する。先に述べたように、ある例では、特定の環状カルボニルモノマーに応じて、触媒および窒素塩基促進剤を同じ化合物とすることができる。
開始基は、環状カルボニルモノマーの総モル数に基づいて、好ましくは０．００１〜１０．０モル％、０．１〜２．５モル％、０．１〜１．０モル％または０．２〜０．５モル％の量で存在する。
特別な実施形態では、環状カルボニルモノマーの総モル数に基づいて、触媒は、約０．２〜２０モル％の量で存在し、窒素塩基促進剤は、０．１〜５．０モル％の量で存在し、開始剤の求核性の開始基は、０．１〜５．０モル％の量で存在する。
触媒は、選択された沈殿法によって除去することができ、また、固相に支持された触媒の場合には、単に濾過によって除去することができる。触媒は、カチオン性オリゴマーと残渣の触媒との総重量に基づき、０重量％（重量パーセント）〜約２０重量％、好ましくは０重量％（重量パーセント）〜約０．５重量％の量で存在させることができる。カチオン性オリゴマーは、好ましくは残渣の触媒を含まない。
開環重合は、ほぼ周囲温度であるかそれよりも高い温度で、さらに具体的には１５℃〜２００℃で、いっそう具体的には２０℃〜８０℃で実施することができる。反応時間は、溶媒、温度、撹拌速度、圧力、器具に応じて変わるが、一般に、重合は１〜１００時間以内に完了する。
ＲＯＰ重合は、窒素やアルゴンなどの不活性の（すなわち乾燥した）雰囲気下で、かつ１００ＭＰａ〜５００ＭＰａ（１ａｔｍ〜５ａｔｍ）の圧力で、さらに典型的には１００ＭＰａ〜２００ＭＰａ（１ａｔｍ〜２ａｔｍ）の圧力で行われる。反応の完了時に、減圧を使用して、溶媒を除去することができる。
ゲル形成ブロック・コポリマーは、サイズ排除クロマトグラフィーによって決定されるところ、約５５００〜約５５０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有することができる。
カチオン性ポリマーは、サイズ排除クロマトグラフィーによって決定されるところ、約１５００〜約５０，０００の、さらに具体的には約１５００〜約３０，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有することができる。カチオン性ポリマーの前駆体ポリマー、カチオン性ポリマーのいずれか１つまたはどちらも、１．０１〜約２．０の、さらに好ましくは１．０１〜１．３０の、いっそう好ましくは１．０１〜１．２５の多分散性指数（ＰＤＩ）を好ましくは有することができる。
幾つかの例では、カチオン性ポリマーは、脱イオン水中で、単独でナノ粒子ミセルに自己集合することができる。カチオン性ポリマーは、約１５ｍｇ／Ｌ〜４５ｍｇ／Ｌの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）を有することができる。このミセルは、約７ｍｇ／Ｌ〜約５００ｍｇ／Ｌの微生物増殖に対する最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）を有する。幾つかの例では、ＭＩＣは、ＣＩＣを下回るが、このことは、抗菌活性がカチオン性ポリマーの自己集合に依存しないことを示している。
一般に、５〜約４５のＤＰを有するカチオン性ポリマーであり、カチオン性カーボネートサブユニットの側鎖Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’基の７５％を超える分が８個またはそれ以下の炭素を含有したポリマーは、グラム陰性、グラム陽性のいずれかまたは両方である微生物および真菌に対して弱い活性を有していた。さらに、低いＤＰ（＜１０）では、カチオン性ポリマーのＨＣ５０、ＨＣ２０のいずれか１つまたはどちらの値も、概ね５００ｍｇ／Ｌを下回るが、このことは、殺生物特性の傾向を示している。さらに高いＨＣ５０、ＨＣ２０のいずれか１つまたはどちらの値とも、概して、約１０〜約４５のＤＰによって支持されていた。さらに後段の実施例では、カチオン性カーボネートサブユニットの側鎖基の少なくとも約２５％が１３個以上の炭素を含有し、ＤＰが約１０〜約３０であった場合に、カチオン性ポリマーは、グラム陰性、グラム陽性のいずれかまたは両方である微生物および真菌に対して、高い活性（ＭＣ＜５００ｍｇ／Ｌ）であり、５００ｍｇ／Ｌ以上のＨＣ５０値を有していた。高められた阻害有効性およびさらに低い赤血球毒性（さらに高いＨＣ５０値）は、ステロイド末端基Ｚ’を使用することによって得られる。溶血選択性（ＨＣ５０／ＭＩＣ）も上昇する。Ｚ’基、Ｚ” 基、Ｚｃ基およびＣ’ 基は、抗菌活性、溶血選択性をさらに調整し、第２の機能（例えば細胞認識能、細胞膜透過性の増強など）を付与するために使用することができる。
さらに、アルファ−トコフェリル（ビタミンＥ化合物）側鎖部分、エルゴカルシフェリル（ビタミンＤ２）側鎖部分のいずれか１つまたは両方を含む１０モル％以下のカーボネートサブユニットはまた、カチオン性カーボネートサブユニットの２５％〜１００％が１０〜２５個の炭素を含む場合に、ＭＩＣを低下させる（すなわち、微生物に対する毒性を増加させる）か、ＨＣ５０値を増加させる（すなわち、哺乳類の赤血球に対する毒性を低下させる）かのいずれかまたは両方について有効でもある。
また開示するのは、溶媒、約４重量％〜約１０重量％のゲル形成ブロック・コポリマーおよび約０．０００１重量％〜約１０重量％の抗菌カチオン性ポリマーを含む、抗菌性薬剤組成物である。ここで、重量パーセント（重量％）は、薬剤組成物の総重量に基づくものであり、薬剤組成物は、溶媒中で、ブロック・コポリマーのポリマー鎖の非共有結合性の相互作用によって、形成されたゲルであり、抗菌カチオン性ポリマーは、ゲルに含有されている。この抗菌カチオン性ポリマーは、ゲル中で、非会合のポリマー鎖、自己集合による粒子（例えばミセル）、および非共有結合性の相互作用によって形成された複合体のいずれか１つまたはそれらの組合せの形態で、存在することができる。
別の抗菌薬剤組成物は、約４重量％〜約１０重量％のゲル形成ブロック・コポリマー、および約０．０００１重量％〜約１０重量％の抗菌カチオン性ポリマー（第１の薬剤）、および約０．０００１重量％〜約１０重量％の抗菌性化合物（第２の薬剤）を含む。ここで、重量パーセント（重量％）は、薬剤組成物の総重量に基づくものであり、薬剤組成物は、溶媒中で、ブロック・コポリマーのポリマー鎖の非共有結合性の相互作用によって、形成されたゲルであり、第１の薬剤および第２の薬剤は、非共有結合性の相互作用によって会合し、ゲルに含有されている。後段の実施例は、このタイプの組合せが、別の同一の条件下で試験した場合の抗菌カチオン性ポリマーまたは抗菌性薬剤化合物のない同じ組成物よりも、微生物に対する毒性を著しく相乗的に増強することができることを、示している。
また開示するのは、微生物を消滅させるための抗菌性水溶液である。該溶液は、約０．０００１重量％〜約１０重量％の抗菌カチオン性ポリカーボネート（第１の薬剤）、および約０．０００１重量％〜約１０重量％の抗菌性化合物（第２の薬剤）を含む。ここで、重量パーセント（重量％）は、水溶液の総重量に基づくものである。第１の薬剤および第２の薬剤は、水溶液中で、非共有結合性の相互作用によって会合する。一実施形態では、抗菌化合物（第２の薬剤）は、フルコナゾール、ドキシサイクリンまたはこれらの組合せである。後段の実施例は、これらの組合せがまた、別の同一の条件下で試験した場合の抗菌カチオン性ポリマーまたは抗菌性化合物のどちらかがない同じ組成物よりも、微生物に対する毒性を著しく相乗的に増強することを呈示しうることを示している。該抗菌性水溶液は、微生物のバイオフィルムを消滅するのに適したものとすることができる。
さらに開示するのは、微生物を消滅させる方法であり、本法は、前記の任意の抗菌組成物を微生物に接触させるステップを含む。
例示的な微生物としては、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ（Ｓ．ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ）、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（Ｅ．ｃｏｌｉ）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）、Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓ）、メチシリン耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ（ＭＲＳＡ）、バンコマイシン耐性Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ（ＶＲＥ）、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｂａｕｍａｎｎｉｉ（Ａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉ）、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｎｅｏｆｏｒｍａｎｓ（Ｃ．ｎｅｏｆｏｒｍａｎｓ）およびＫｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ（Ｋ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）が挙げられる。
追加的に開示されているのは、がんを治療する方法であり、本法は、腫瘍の近傍または接触させて、ゲル組成物のｉｎ ｖｉｖｏのデポー注射を実施し、その結果、腫瘍の成長を阻害するステップを含む。該ゲル組成物は、溶媒、開示したゲル形成ブロック・コポリマーおよび抗腫瘍剤を含む。一実施形態では、該抗がん剤は、モノクローナル抗体である。別の実施形態では、抗腫瘍剤は、ハーセプチンである。
後段の実施例について、以下の定義を適用することができる。
ＨＣ５０は、哺乳類赤血球の５０％を溶血に付す原因となる、カチオン性ポリマーの濃度（ｍｇ／Ｌ）として規定される。５００ｍｇ／Ｌ以上のＨＣ５０値が望ましい。
ＨＣ２０は、哺乳類赤血球の２０％を溶血に付す原因となる、カチオン性ポリマーの濃度（ｍｇ／Ｌ）として規定される。５００ｍｇ／Ｌ以上のＨＣ２０値が望ましい。
生育阻止濃度（ＭＩＣ）は、所与の微生物の増殖を２４時間阻止するのに必要なカチオン性ポリマーの最小濃度（ｍｇ／Ｌ）として規定される。５００ｍｇ／Ｌ未満のＭＩＣが望ましい。いっそう望ましくは、２５０ｍｇ／Ｌ以下のＭＩＣである。低いＭＩＣであるほど、高い抗菌活性を表す。
最小殺菌濃度（ＭＢＣ）は、所与の微生物を消滅させるのに必要なカチオン性ポリマーの最小濃度（ｍｇ／Ｌ）として規定される。低いＭＢＣであるほど、高い抗菌活性を表す。
ＨＣ５０選択性は、ＨＣ５０／ＭＩＣの比として規定される。４以上のＨＣ５０選択性が望ましい。高いＨＣ５０選択性の値であるほど、微生物細胞に対する高い活性と、哺乳類細胞に対する低い毒性とを表す。同様に、ＨＣ２０選択性が、ＨＣ２０／ＭＩＣの比として規定される。４以上のＨＣ２０選択性が望ましい。
さらに後段にある実施例は、ゲル形成トリブロック・コポリマーが、大きなペイロードを運搬する能力と調整可能な放出特性とを有し、多くの医薬品主導の用途を可能にすることを実証している。幾つかの実施例では、ハイドロゲルが、抗菌カチオン性ポリカーボネート、分子抗菌薬のどちらか、もしくはその組合せと混合されて、ハイドロゲルに抗菌活性を付与するか、カチオン性ポリカーボネート、分子抗菌薬のどちらか、もしくは両方の制御放出を提供するかのどちらか一方、または両方をもたらした。抗菌カチオン性ポリカーボネートおよび分子抗菌剤の組合せを使用することによって、相乗的な増強が認められた。他の実施例では、抗がん剤をハイドロゲル中に組み込み、デポー注射によってデリバリしたが、このデポー注射は、腫瘍細胞に対して、強力なｉｎ ｖｉｖｏの選択的毒性を示した。
以下の実施例にて使用する材料を表５に列記する。
本明細書では、Ｍｎは、数平均分子量であり、Ｍｗは、重量平均分子量であり、ＭＷは、１分子の分子量である。
ｐ値は、帰無仮説が真であると考える場合に、実際に観察されたのと少なくとも同程度に極端な検定統計量を得る蓋然性である。ｐ値が低いほど、帰無仮説が真である場合に、結果が生じる傾向が少なくなり、かつそのために、結果は、統計的有意性の観点からさらに“有意性のある”ものとなる。帰無仮説は、ｐ値が有意性レベルα（ギリシャ文字のアルファ）よりも少ない場合に、しばしば棄却されるが、このαは０．０５または０．０１であることが多い。後段では、ｐ値を単に“Ｐ”と報じる。
アポトーシスは、生物の成長または発達の過程の正常かつ制御された一部として発生する、細胞の死を指す。生化学的な事象によって、特徴的な細胞の変化（形態構造）および死が引き起こされる。これらの変化としては、小疱形成、細胞膜の対称性および接着の喪失、細胞の退縮、核の断片化、クロマチンの凝縮および染色体ＤＮＡの断片化が挙げられる。
別段に指示のない限り、材料は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＴＣＩまたはＭｅｒｃｋから購入した。すべての溶媒は、分析グレードであり、Ｆｉｓｈｅｒ ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃまたはＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから購入し、受領した際に使用した。グローブボックスに移す前に、モノマーおよび他の試薬（例えば開始剤、モノマーなど）を高圧下で凍結乾燥することによって、良く乾燥させた。
Ｎ−ビス（３，５−トリフルオロメチル）フェニル−Ｎ’−シクロヘキシルチオウレア（ＴＵ）をＲ．Ｃ．Ｐｒａｔｔら、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２００６年、第３９巻（２３）、７８６３〜７８７１ページに報告されているように調製して、ＣａＨ２上で乾燥ＴＨＦ中にて撹拌し、濾過し、真空下で溶媒を除去することによって乾燥した。
１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）をＣａＨ２上で撹拌し、グローブボックスに移す前に真空蒸留した。
ヒト皮膚線維芽細胞を、ＲＰＭＩ１６４０培地で培養した。全ての培養培地に、１０％ウシ胎児血清、１００Ｕ／ｍＬのペニシリンおよび１００マイクログラム／ｍＬのストレプトマイシン（ＨｙＣｌｏｎｅ、ＵＳＡ）を補った。ＭＴＴを、濃度５ｍｇ／ｍＬとなるようにリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ、ｐＨ７．４）に溶解し、使用前に水溶液を０．２２マイクロメートルフィルターで濾過して、青色ホルマザン結晶を除去した。
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光測定
モノマーおよびポリマーの１Ｈ−および１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ Ａｖａｎｃｅ ４００スペクトロメータを使用して記録し、それぞれ４００ＭＨｚおよび１００ＭＨｚで、内部対照標準として溶媒のプロトンシグナルを用いて運用した。
サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）による分子量の決定
ＳＥＣは、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶離液として使用し、ポリマーの変換をモニターすると共に、マクロ連鎖移動剤のポリスチレン等価分子量を決定するために、実施した。ＴＨＦ−ＳＥＣは、Ｗａｔｅｒｓ ２６９５Ｄ（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｐｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ）分離モジュールに、Ｏｐｔｉｌａｂ ｒＥＸ示差屈折計（Ｗｙａｔｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ）、ならびにＷａｔｅｒｓ ＨＲ−４ＥおよびＨＲ １カラム（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｐｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ）を備え付けて記録した。装置は、ＴＨＦ中で３０℃に平衡化し、ポリマー溶媒として供給し、流速１．０ｍＬ／分で溶出するものとした。ポリマー溶液は、公知の濃度（およそ３ｍｇ／ｍＬ）に調製し、１００マイクロリットルの注入量を使用した。データの収集および解析は、Ａｓｔｒａ ｓｏｆｔｗａｒｅ（Ｗｙａｔｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ；バージョン５．３．４．１４）を使用して行った。カラムは、Ｍｐ＝３６０ＤａからＭｐ＝７７８ｋＤａまでの範囲のポリスチレン標品の一式（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ、ＵＳＡ）を用いて較正した。
レオロジー実験
既知濃度（４〜８重量％）のハイドロゲルおよび有機ゲルを、脱イオン（ＤＩ）水中に２５℃でコポリマーを溶解することによって調製した。ハイドロゲルのレオロジー解析は、ＡＲＥＳ−Ｇ２流量計（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＵＳＡ）に、８ｍｍ径のプレート−プレートジオメトリを備え付けて行った。測定は、１ｍｍの間隙のプレート間で、２５℃でゲルを平衡化させることによって取得した。データは、０．２％の制御されたストレインおよび１．０〜１００ラジアン／ｓｅｃの走査周波数で収集した。ポリマー懸濁液のゲル化特性は、各点における貯蔵せん断弾性率（Ｇ’）および損失弾性率（Ｇ’’）を測定することによって、モニターした。ずり流動化解析には、ハイドロゲルの粘度を、０．１〜１０秒−1のずり速度の関数としてモニターした。
ハイドロゲルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）撮像
形態構造上の摂動を最小限にするために、液体窒素で満たしたチャンバ内に試料を移し入れることによって、ハイドロゲルを凍結固定した。続いて１日の凍結乾燥工程をおいた。ゲルの形態構造を、ＳＥＭ（Ｊｅｏｌ ＪＳＭ−７４００Ｆ、日本）を使用して観察した。
１．モノマーの調製
ＭＴＣ−ＯＨ（ＭＷ１６０．１）の調製
ＭＴＣ−ＯＨは、Ｒ．Ｃ．Ｐｒａｔｔら、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、２００８、１１４−１１６の方法によって調製することができる。
ＭＴＣ−Ｃ６Ｈ５（ＭＷ３２６．２）の調製
１００ｍＬの丸底フラスコに、ｂｉｓ−ＭＰＡ、（７）、（５．００ｇ、３７ｍｏｌ、ＭＷ１３４．１）、ビス−（ペンタフルオロフェニル）カーボネート（ＰＦＣ、３１．００ｇ、７８ｍｍｏｌ、ＭＷ３９４．１）および各回７０ｍＬのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）でリンスしたＣｓＦ（２．５ｇ、１６．４ｍｍｏｌ）を装入した。初めは、反応が不均一であったが、１時間後に清澄で均一な溶液が形成され、そのまま２０時間撹拌した。溶媒を真空除去し、残渣を塩化メチレンに溶解した。溶液を約１０分間放置し、その間にペンタフルオロフェノール副生成物を沈殿させて、定量的に回収することができた。このペンタフルオロフェノール副生成物は、ペンタフルオロフェノールの１９Ｆ ＮＭＲにおいて特徴的な３つのピークを、ＧＣＭＳにおいて質量１８４の単一のピークを示した。濾過物を重炭酸ナトリウム、水で抽出し、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。溶媒を真空留去し、生成物を再結晶化（酢酸エチル／ヘキサン混合物）して、ＭＴＣ−Ｃ６Ｆ５を白色粉末結晶として得た。ＧＣＭＳでは、３２６ｇ／ｍｏｌの単一のピークであった。Ｃ１２Ｈ７Ｆ５Ｏ５についての分子量の計算値は、所与の構造と一致した。1H-NMR (400MHz、CDCl3中)：デルタ4.85 (d, J = 10.8Hz, 2H, CHaHb)、4.85 (d, J = 10.8Hz, 2H, CHaHb)、1.55 (s, 3H, CCH3)
ＭＴＣ−ＢｎＣｌ（ＭＷ２９８．７）の調製
フラスコに、ＭＴＣ−Ｃ６Ｆ５（１０ｇ、３０．６ｍｍｏｌ）、ｐ−クロロメチルベンジルアルコール（４．８ｇ、３０．６ｍｍｏｌ）、ＰＲＯＴＯＮ ＳＰＯＮＧＥ（２ｇ、９．３ｍｍｏｌ）およびＴＨＦ（３０ｍＬ）を装入した。反応混合物を１２時間撹拌して、次いでシリカゲルカラムに直接的に添加した。ジエチルエーテルを溶離液として使用して、生成物を単離し、７．４５ｇ（８１％）の白色粉末結晶を生成させた。
ＭＴＣ−ＰｒＣｌ（ＭＷ２３６．６５）の調製
塩化オキザリルを用いた標準的なプロトコールを使用して、ＭＴＣＯＨ（８．８２ｇ、５５ｍｍｏｌ）をＭＴＣＯＣｌに変換した。撹拌子を備えた２５０ｍＬの乾燥丸底フラスコ内で、形成された中間体を１５０ｍＬの乾燥塩化メチレンに溶解した。窒素気流下で添加用漏斗を取り付け、その中に、３−クロロプロパノール（４．９４ｇ、４．３６ｍＬ、５２．２５ｍｍｏｌ）、ピリジン（３．９５ｇ、４．０４ｍＬ、５５ｍｍｏｌ）および５０ｍＬの乾燥塩化メチレンを装入した。氷浴を使用してフラスコを０℃に冷却し、上部の溶液を３０分の間、滴下添加した。形成された溶液をさらに３０分間撹拌し、氷浴を外して、溶液を窒素下でさらに１６時間撹拌した。ＭＴＣ−ＰｒＣｌの粗生成物を、シリカゲルカラム上に直接的にアプライし、１００％塩化メチレンで溶出することによって、生成物を分離した。生成物の画分を取り出して、溶媒を留去し、生成物を灰白色の油として生成させたが、放置後に結晶となった。収量１１ｇ（８５％）。1H-NMR (CDCl3) デルタ：4.63 (d, 2H, CH2)、4.32 (t, 2H, CH2)、4.16 (d, 2H, CH2)、3.55 (t, 2H, CH2)、2.09 (m, 2H, CH2), 1.25 (s, 3H, CH3)．
５−メチル−５−（３−ブロモプロピル）オキシカルボキシル−１，３−ジオキサン−２−オン（ＭＴＣ−ＰｒＢｒ）（ＭＷ２８１．１０）の調製
３−ブロモ−１−プロパノールをアルコールとして使用し、ＭＴＣＯＰｒＣｌに用いた手順によって、ＭＴＣＯＰｒＢｒを４５ｍｍｏｌスケールで調製した。生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、続いて再結晶化させて、白色結晶を生成させた（６．３ｇ、４９％）。1H NMR (400 MHz, CDCl3)：デルタ 4.69 (d, 2H; CH2OCOO)、4.37 (t, 2H; OCH2)、4.21 (d, 2H; CH2OCOO)、3.45 (t, 2H; CH2Br)、2.23 (m, 2H; CH2)、1.33 (s, 3H; CH3)．13C NMR (100 MHz, CDCl3)：delta 171.0、147.3、72.9、63.9、40.2、31.0、28.9、17.3．
ＭＴＣ−ＶｉｔＥモノマーの調製
数滴のＤＭＦを加えた無水ＴＨＦ（５０ｍＬ）に、ＭＴＣ−ＯＨ（３．０８ｇ、１９．３ｍｍｏｌ）を溶解した。次いで塩化オキザリル（３．３ｍＬ、３９．４ｍｍｏｌ）を滴下添加して、反応混合物を窒素気流下で１時間撹拌して、揮発性物質を真空下で除去した。結果として生じた灰白色の固体を２〜３分間、６５℃に加熱し、あらゆる試薬残渣および溶媒を除去して、塩化アシル中間体であるＭＴＣ−Ｃｌを得た。固体を乾燥ジクロロメタン（５０ｍＬ）に再溶解し、氷浴を使用して０℃に冷却した。ジクロロメタン（５０ｍＬ）中のアルファ−トコフェロール（８．３０ｇ、１９．３ｍｍｏｌ）の溶液および乾燥トリエチルアミン（３ｍＬ、２１．６ｍｍｏｌ）を、続いて３０分間にわたって滴下添加した。混合物を周囲温度にまで温めて、さらに１８時間撹拌した。溶媒を除去後に固体粗生成物を得て、シリカゲルを使用したカラムクロマトグラフィーによる精製に付した。ヘキサンを初めに溶離液として使用して、その後、穏やかに極性を上げてゆき、最終的な終点を５０％酢酸エチルとした。２回目のクロマトグラフィー分離を、ジクロロメタン／酢酸エチル（４：１）を使用して行い、所望の生成物を、高純度で白色固体として得た（６．０５ｇ、５３％）．1H NMR (400 MHz, CDCl3)：デルタ 4.92 (d, 2H, J = 10.8 Hz, MTC-CH2)、4.34 (d, 2H, J = 10.8 Hz, MTC-CH2)、2.59 (d, 2H, J = 6.7 Hz, テトラヒドロピラノ-CH2)、2.09 (s, 3H, Ar-CH3)、2.00 (s, 3H, Ar-CH3)、1.96 (s, 3H, ArCH3)、1.70-1.90 (m, 2H)、1.00-1.60 (オーバーラッピングピーク, 27H)、0.80-0.90 (m, 12H, 4 × CH3 疎水性尾部上)．
ＩＩ．カチオン性ポリマーの調製
実施例１〜８
ランダムなカチオン性コポリマーを調製し、調製には、カチオンサブユニット用にＭＴＣ−ＰｒＢｒおよびＭＴＣ−ＢｎＣｌ前駆体と、疎水性コモノマーとしてＭＴＣ−ＶｉｔＥと、ベンジルアルコール（ＢｎＯＨ）開始剤と、ＤＢＵ／チオウレアとを使用した。４級化は、トリエチルアミンを用いて行った。反応の順序をスキーム１に示す。
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（すなわちｍ’：ｎ’＝１：３０）の調製を代表とする。グローブボックス内の、磁気撹拌子を入れた２０ｍＬのバイアル中で、ＭＴＣ−ＢｎＣｌ（６０８．８ｍｇ、２．０４ｍｍｏｌ、３０当量）、ＭＴＣ−ＶｉｔＥ（４０.０ｍｇ、６８マイクロモル、１．０当量）およびＴＵ（２５．２ｍｇ、６８マイクロモル、１．０当量）をジクロロメタン（３ｍＬ）に溶解した。この溶液に、ベンジルアルコール（ＢｎＯＨ）（７．０マイクロリットル、６８マイクロモル、１．０当量）と、続いてＤＢＵ（１０．２マイクロリットル、６８マイクロモル、１．０当量）とを添加して、重合化を開始した。反応混合物を室温で２０分間撹拌し、過剰量（〜２０ｍｇ）の安息香酸の添加によってクエンチした。次いで混合物を氷浴メタノール（５０ｍＬ）中に沈殿させて、−５℃で３０分間遠心分離した。結果として生じた半透明の油を、真空下で乾固し、泡状の白色固体を得た。中間体のＧＰＣ分析を実施し、ポリマーはさらに精製を行わずに使用した。続いてポリマーをアセトニトリルに溶解し、テフロン（登録商標）栓シール可能なチューブに移して、０℃に冷却した。トリメチルアミンを添加して、４級化工程を開始した。反応混合物を、室温で１８時間、シールチューブ内で撹拌した。反応の過程中に、油状物質の沈殿が観察された。混合物を、真空下で乾固し、凍結乾燥して、最終的に白色のクリスプな泡状の固体を得た。最終生成のポリマーを１Ｈ ＮＭＲによって特性解析に付し、最終的な組成および純度を決定した。
カチオン性ポリマーを形成するための重合化は、一般に効率がよく、適度に高収量を与える。ＭＴＣ−ＢｎＣｌの場合は、反応を３０分以内にクエンチした。ＭＴＣ−ＰｒＢｒの反応は、大抵は４時間まで要した。全ての予め第四級したポリマーを、ＧＰＣ分析に付したところ、その全てがＰＤＩ＜１．３の単峰形を有したことから、よく制御された重合化であったことが示された。最終的な４級化ポリマーのプロトンＮＭＲ解析もまた、式に一致した。
表６に、ＭＴＣ−ＶｉｔＥおよびＢｎＯＨ開始剤を用いて調製したカチオン性ランダムコポリマー、その重合化度（ＤＰ）、第四級化試薬、ＣＭＣおよび各カチオン性サブユニットの総炭素数を挙げる。表６の各ポリマーについて、ｍ’＝１である。
表７に、ＭＴＣ−ＶｉｔＥを使用して調製したカチオン性ランダムコポリマーの分析特性を挙げる。
ＩＩＩ．トリブロック・コポリマーの調製
ＭＴＣ−ＶｉｔＥの有機触媒性の開環重合（ＲＯＰ）は、ポリ（エチレングリコール）（ＨＯ−ＰＥＧ−ＯＨ）によって開始され、スキーム２によるＤＢＵ／チオウレア触媒の組合せを使用して達成された。
ＭＴＣ−ＶｉｔＥを用いた開環重合（ＲＯＰ）は、不完全であり、変換効率は、おおよそ６０％であった。過剰量のモノマーおよび試薬を、ジエチルエーテルを用いた沈殿を繰り返すことによって除去した。ポリマーの最終的な組成を、ＰＥＧのＯＣＨ２−ＣＨ２ピークと、ＭＴＣ−ＶｉｔＥの疎水性尾部上の４つのＣＨ３ピークとの比較によって決定した。ポリマーの疎水性は、ＭＴＣ−ＶｉｔＥ部分の量を変えることによって調整した。親水性は、ＨＯ−ＰＥＧ−ＯＨの長さを変えることによって調整した。トリブロック・コポリマーは、エンドキャップを行わなかった。
実施例９〜１４
実施例１１のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を代表とする。グローブボックス内の、磁気撹拌子を入れた２０ｍＬのバイアル中で、ＭＴＣ−ＶｉｔＥ（５８．９ｍｇ、１００マイクロモル、４．０当量）、ＨＯ−ＰＥＧ−ＯＨ（Ｍｎ＝２０ｋＤａ、５００ｍｇ、２５マイクロモル、１．０当量）およびＴＵ（９．３ｍｇ、２５マイクロモル、１．０当量）をジクロロメタン（４ｍＬ）に溶解した。この溶液に、ＤＢＵ（３．７マイクロリットル、２５マイクロモル、１．０当量）を添加して、重合化を開始した。反応混合物を室温にて撹拌したまま、試料のアリコートを採取して、モノマーの変換と分子量の増大を１Ｈ ＮＭＲ分析およびＳＥＣによってモニターした。１２０分後に、過剰量（〜２０ｍｇ）の安息香酸の添加によって、反応混合物をクエンチし、氷冷ジエチルエーテル（２×５０ｍＬ）中に沈殿させた。結果として生じたポリマーを、バイアル中にて約１〜２日乾燥し、試料の恒量を白色粉末として得た。
表８に、スキーム２の反応を使用して形成させたトリブロック・コポリマーの概要を示す。
表９に、トリブロック・コポリマーの分析結果を列記する。

ＩＶ．ハイドロゲルおよび有機ゲルの調製
ブランクハイドロゲルの調製
実施例１５
ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）を、ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に２５℃で溶解して、４重量％のハイドロゲルを形成させた。
実施例１６
ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（８０ｍｇ）を、ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に２５℃で溶解して、８重量％のハイドロゲルを形成させた。ゲルを４時間で形成させた。
実施例１７
ＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（４０ｍｇ）を、ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に２５℃で溶解して、４重量％のハイドロゲルを形成させた。ゲルを４時間で形成させた。
実施例１８
ＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（８０ｍｇ）を、ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に２５℃で溶解して、８重量％のハイドロゲルを形成させた。ゲルを４時間で形成させた。
ブランクＡＢＡ有機ゲル
実施例１９
ＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５（８０ｍｇ）をＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０（２００マイクロリットル）に溶解して、該混合物を１４００ｒｐｍで撹拌しながら８５℃で１時間加熱することによって、１０重量％の有機ゲルを形成させた。ＨＰＬＣグレード水（１０マイクロリットル）を、次いで撹拌しながら有機ゲルへ添加した。
実施例２０
実施例１９の手順を使用して、１０重量％の有機ゲルＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５を調製した。
ＡＢＡコポリマー／ニコチン酸ナトリウムハイドロゲルの調製
実施例２１
ニコチン酸ナトリウムを、ＨＰＬＣグレード水に溶解して濃度３ｇ／Ｌとした。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に２５℃で添加して、ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含むハイドロゲルを形成した。
実施例２２
ニコチン酸ナトリウムを、ＨＰＬＣグレード水に溶解して濃度３ｇ／Ｌとした。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（８０ｍｇ）に２５℃で添加して、ハイドロゲルの総重量に基づき、８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含むハイドロゲルを形成した。
実施例２３
ニコチン酸ナトリウムを、ＨＰＬＣグレード水に溶解して濃度３ｇ／Ｌとした。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（４０ｍｇ）に２５℃で添加して、ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含むハイドロゲルを形成した。
ＡＢＡコポリマー／ハーセプチンハイドロゲルの調製
実施例２４
抗体ハーセプチンを、ＨＰＬＣグレード水に溶解して濃度１０ｇ／Ｌとした。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に周囲温度で添加して、ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチンを含むハイドロゲルを形成した。
実施例２５
抗体ハーセプチンを、ＨＰＬＣグレード水に溶解して濃度１０ｇ／Ｌとした。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（４０ｍｇ）に２５℃で添加して、ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５および１．０重量％のハーセプチンを含むハイドロゲルを形成した。
抗菌性ＡＢＡトリブロック／ドキシサイクリン有機ゲルの調製
抗菌性有機ゲルを調製するために、トリブロック・コポリマーを、まずＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０に、８５℃に加熱することによって溶解した。細胞培養用フード内で、ドキシサイクリンを分けて濾過ＨＰＬＣ水に溶解した。次いで２つの溶液を室温で合わせて混合し、有機ゲルを形成した。
実施例２６
ＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５（２０ｍｇ）を、ＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０（２００マイクロリットル）に溶解し、８５℃に加熱し、１４００ｒｐｍで１時間撹拌した。その後、ドキシサイクリン溶液（ＨＰＬＣグレード水に２００ｇ／Ｌ）（１０マイクロリットル）を添加し撹拌して、ハイドロゲルの総重量に基づき、１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５および１重量％のドキシサイクリンを含む有機ゲルを形成した。
実施例２７
ＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５（２０ｍｇ）を、ＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０（２００マイクロリットル）に溶解し、８５℃に加熱し、１４００ｒｐｍで１時間撹拌した。その後、ドキシサイクリン溶液（ＨＰＬＣグレード水に２００ｇ／Ｌ）（１０マイクロリットル）を添加し撹拌して、ハイドロゲルの総重量に基づき、１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５および１重量％のドキシサイクリンを含む有機ゲルを形成した。
ＡＢＡトリブロック／カチオン性ポリマーハイドロゲルの調製
抗菌性ハイドロゲルを調製するために、カチオン性ポリマーを、バイオフード内で、まず濾過ＨＰＬＣ水に２５℃で溶解した。結果として得た溶液を、次いで固形トリブロック・コポリマーへ添加して溶解し、室温で放置した。
実施例２８
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（１ｍｇ）を、滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に溶解して、濃度溶液（１ｇ／Ｌ）を形成させた。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加し、周囲温度に４時間放置して、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．１重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む。
実施例２９
カチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）（１ｍｇ）を、滅菌ＨＰＬＣグレード水１ｍＬに溶解して、濃度溶液（１ｇ／Ｌ）を形成させた。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加し、周囲温度に４時間放置して、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．１重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む。
フルコナゾールを含む２成分または３成分のハイドロゲルの調製
実施例３０
フルコナゾール（０．５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に溶解して、濃度０．５ｇ／Ｌとした。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、フルコナゾール保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０５重量％のフルコナゾール（５００ｍｇ／Ｌ）を含む。
実施例３１
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．１５６ｍｇ）（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓについて０．５ＭＢＣ＝１５６ｍｇ／Ｌ）およびフルコナゾール（０．０１ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．０１５６重量％のＶＥ／Ｂｎ（１：３０）および０．００１重量％のフルコナゾールを含む。
実施例３２
０．２５ＭＢＣ（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓについて７８ｍｇ／Ｌ）のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．０７８ｍｇ）およびフルコナゾール（０．０４ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．００７８重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．００４重量％のフルコナゾールを含む。
ドキシサイクリンを含む２成分または３成分のハイドロゲルの調製
実施例３３
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．０１５６ｍｇ）およびドキシサイクリン（０．００２５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．００１５６重量％のＶＥ／Ｂｎ（１：３０）および０．０００２５重量％のフルコナゾールを含む。
実施例３４
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．０１５６ｍｇ）およびドキシサイクリン（０．００５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．００１５６重量％のＶＥ／Ｂｎ（１：３０）および０．０００５重量％のフルコナゾールを含む。
実施例３５
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．０３１２ｍｇ）およびドキシサイクリン（０．００２５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．００３１２重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．０００２５重量％のフルコナゾールを含む。
実施例３６
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．０３１２ｍｇ）およびドキシサイクリン（０．００２５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．００３１２重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．０００２５重量％のフルコナゾールを含む。
Ｓ．ａｕｒｅｕｓ、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓに対するＭＢＣに調製されたハイドロゲル
実施例３７
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．１５６ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む。
実施例３８
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．６２５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む。
実施例３９
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．３１２５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０３１２５重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む。
実施例４０
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．２５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０２５重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む。
実施例４１
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．３１３ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０３１３重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む。
実施例４２
カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）（０．６２５ｍｇ）を滅菌ＨＰＬＣグレード水（１ｍＬ）に含む溶液を、２５℃で調製した。次いでこの溶液（１ｍＬ）を、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４０ｍｇ）に添加して、保持ハイドロゲルを形成させた。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む。
フルコナゾールを含む２成分または３成分のハイドロゲルの調製
実施例４３
実施例３０の手順の概要にしたがって、フルコナゾール保持ハイドロゲルを調製した。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のフルコナゾール（５００ｍｇ／Ｌ）を含む。
実施例４４
実施例３１の手順の概要にしたがって、保持ハイドロゲルを調製した。該ハイドロゲルは、該ハイドロゲルの総重量に基づき、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．３重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．３重量％のフルコナゾールを含む。
表１０にハイドロゲルおよび有機ゲルの組成物を挙げる。
ＶＩ．薬剤溶液の調製
ハーセプチン溶液の調製
細胞培養検討のために、滅菌ＨＰＬＣグレード水を使用して、ハーセプチンを以下の濃度に溶解した。すなわち、０．００５、０．０２、０．１、０．５、１および５ｇ／Ｌである。
フルコナゾール溶液の調製
抗菌剤検討のために、滅菌ＨＰＬＣグレード水を使用して、フルコナゾールを適切な濃度に溶解した。例えば、５ｍｇ／Ｌのフルコナゾールを含む溶液は、フルコナゾールのストック溶液（１ｇ／Ｌ）に滅菌ＨＰＬＣグレード水を加えることによって形成させた。
ＶＩＩ．特性
レオロジー特性評価
ハイドロゲルのレオロジー解析を、ＡＲＥＳ−Ｇ２レオメータ（ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＵＳＡ）に８ｍｍ径のプレート−プレートジオメトリを備え付けて行った。測定は、１ｍｍの間隙のプレート間で、２５℃でゲルを平衡化させることによって取得した。データは、０．２％の制御されたストレインおよび１．０〜１００ラジアン／秒の走査周波数で収集した。ハイドロゲルの貯蔵せん断弾性率（Ｇ’）および損失弾性率（Ｇ’’）を、各点で測定した。ずり流動化解析には、ハイドロゲルの粘度を、０．１〜１０秒−１のずり速度の関数としてモニターした。貯蔵せん断弾性率Ｇ’から、有効架橋間の分子量であるＭｃを、以下の数式を使用して計算した。
上式で、ρは、ポリマー濃度（ｇ／ｍ３）であり、Ｒは、モルガス定数であり、Ｔは、絶対温度である。
ネットワークを破壊した後のハイドロゲルの弾性係数の回復は、１００％の高い歪みを２００秒間加えて、１ｒａｄ／秒の定周波数でＧ’およびＧ”の変化をモニターすることによって、検討した。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像
形態構造上の摂動を最小限にするために、液体窒素で満たしたチャンバ内に試料を移し入れることによって、ハイドロゲルを凍結固定した。次いで１日の凍結乾燥工程を行った。ゲルの形態構造を、ＳＥＭ（Ｊｅｏｌ ＪＳＭ−７４００Ｆ、日本）を使用して観察した。
iｎ ｖｉｔｒｏでのハイドロゲルからのニコチン酸ナトリウムの放出
ハイドロゲルからのニコチン酸ナトリウムの放出を、透析法を使用して検討した。５００Ｄａの分子量カットオフ（ＭＷＣＯ）を有する透析膜（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、ＵＳＡ）に０．５ｍＬのゲルを入れて、２５ｍＬの放出媒体（すなわち、ＰＢＳ（ｐＨ７．４））に浸漬した。これを３７℃の水浴中にて１００ｒｐｍで撹拌した。指定された時間間隔で、０．５ｍＬの放出媒体を除去し、新鮮な媒体に置換した。除去した媒体を、体積比９９：１の５０ｍＭ ＫＨ２ＰＯ４（ｐＨ７．０に調整）およびメタノールからなるＨＰＬＣ移動相に混合した。薬剤含量を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ、Ｗａｔｅｒｓ ９９６ ＰＤＡ検出器、ＵＳＡ）を使用して、２２０ｎｍのＵＶ波長で分析した。
ｉｎ ｖｉｔｒｏでのハイドロゲルからのハーセプチンの放出
ハーセプチン保持ハイドロゲルを、Ｔｒａｎｓｗｅｌｌインサート（Ｃｏｒｎｉｎｇ、ＵＳＡ）に移した。次いで、インサートを、２５ｍＬの放出媒体（すなわち、ＰＢＳ（ｐＨ７．４））に浸漬した。これを、３７℃の水浴中にて１００ｒｐｍで撹拌し続けた。指定された時間間隔で、０．１ｍＬの放出媒体を除去し、新鮮な媒体に置換した。ハーセプチンの放出量を、タンパク質定量ＢＣＡアッセイ（Ｐｉｅｒｃｅ、ＵＳＡ）を使用して定量した。
ｉｎ ｖｉｔｒｏでの有機ゲルからのドキシサイクリンの放出
ドキシサイクリンを含む保持有機ゲルを、Ｔｒａｎｓｗｅｌｌインサート（Ｃｏｒｎｉｎｇ、ＵＳＡ）に移した。次いで、インサートを、２５ｍＬの放出媒体（ＰＢＳ ｐＨ７．４または１×１０４Ｕ／ＬのリパーゼのＰＢＳ ｐＨ７．４溶液のどちらか）に浸漬した。これを、３７℃の水浴中にて１００ｒｐｍで撹拌し続けた。指定された時間間隔で、１．０ｍＬの放出媒体を除去し、新鮮な媒体に置換した。リパーゼの活性を維持させるために各一晩のインキュベーションを経て、放出媒体を新鮮な媒体に完全に置換した。収集した媒体を、体積比３０：７０の２５ｍＭ ＫＨ２ＰＯ４：アセトニトリルからなるＨＰＬＣ移動相（ｐＨ３．０に調整）に混合した。薬剤含量を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ、Ｗａｔｅｒｓ ９９６ ＰＤＡ検出器、ＵＳＡ）を使用して、２６０ｎｍのＵＶ波長で分析した。
ＭＴＴアッセイを使用したハイドロゲルの細胞毒性検討
ヒト皮膚線維芽細胞を９６穴プレートに２×１０４細胞／穴で播種し、１００マイクロリットルの増殖培地で培養した。次いで、プレートを２４時間、インキュベータへ戻して、処理前に７０〜８０％のコンフルエンシに到達させた。所望の細胞のコンフルエンシに到達した際に、使用済みの増殖培地を各穴から除去し、５０マイクロリットルの新鮮培地および５０マイクロリットルのハイドロゲルに置換して、２４時間インキュベートした。各条件について４連で試験した。処理が完了した際に、培養培地を除去して、１０マイクロリットルのＭＴＴ溶液を、各１００マイクロリットルの新鮮培地に添加した。次いで、プレートをインキュベータに戻して、５％ＣＯ２、３７℃で、さらに３時間維持した。次いで、各穴の増殖培地および過剰量のＭＴＴを除去した。１５０マイクロリットルのＤＭＳＯを次いで各穴に添加して、内在化した紫色ホルマザン結晶を溶解した。１００マイクロリットルのアリコートを各穴から採取し、新しい９６穴プレートに移した。次いで、マイクロプレート・リーダ（Ｔａｃａｎ、ＵＳＡ）を使用して、プレートを５５０ｎｍおよび対照波長６９０ｎｍでアッセイした。ホルマザン結晶の吸収の読み取りは、５５０ｎｍの吸収から６９０ｎｍの吸収を差し引いて得た。結果を、無処理のコントロール細胞の吸収の百分率として表した。
ヒト皮膚線維芽細胞を２４穴プレートに６×１０４細胞／穴で播種し、５００マイクロリットルの増殖培地で培養した。次いで、プレートを２４時間、インキュベータへ戻して、処理前に７０〜８０％のコンフルエンシに到達させた。所望の細胞のコンフルエンシに到達した際に、使用済みの増殖培地を各穴から除去し、５００マイクロリットルの新鮮培地に置換した。５０マイクロリットルの有機ゲルをＴｒａｎｓｗｅｌｌインサート（Ｃｏｒｎｉｎｇ、ＵＳＡ）へ添加して、培養培地に浸漬した。細胞を次いで２４時間、有機ゲルと共にインキュベートした。各条件について３連で試験した。処理が完了した際に、培養培地を除去して、１０ｐｌのＭＴＴ溶液を１００マイクロリットルの新鮮培地に添加した。次いで、プレートをインキュベータに戻して、５％ＣＯ２、３７℃で、さらに３時間維持した。次いで、各穴の増殖培地および過剰量のＭＴＴを除去した。１５０マイクロリットルのＤＭＳＯを次いで各穴に添加して、内在化した紫色ホルマザン結晶を溶解した。１００マイクロリットルのアリコートを各穴から採取し、新しい９６穴プレートに移した。次いで、マイクロプレート・リーダ（Ｔａｃａｎ、ＵＳＡ）を使用して、プレートを５５０ｎｍおよび対照波長６９０ｎｍでアッセイした。ホルマザン結晶の吸収の読み取りは、５５０ｎｍの吸収から６９０ｎｍの吸収を差し引いて得た。結果を、無処理のコントロール細胞の吸収の百分率として表した。
濃度の影響、疎水性／親水性のバランスおよび両親媒性のコポリマーの化学組成を、動力的機械的解析によって精査した。ポリマー濃度は、ハイドロゲルの貯蔵弾性率Ｇ’に強く影響する。図１Ａ〜図１Ｄは、ブランクハイドロゲルの機械的特性を示すグラフである。図１Ａは、ブランクハイドロゲルの貯蔵弾性率（Ｇ’）および損失弾性率（Ｇ”）を示すグラフであり、該ハイドロゲルは、４重量％および８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５をＨＰＬＣ水に含む（それぞれ実施例１５および１６）。図１Ｂは、ブランクハイドロゲルの貯蔵弾性率（Ｇ’）および損失弾性率（Ｇ”）を示すグラフであり、該ハイドロゲルは、４重量％および８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５をＨＰＬＣ水に含む（それぞれ実施例１７および１８）。図１Ｃは、ブランクハイドロゲルのずり速度への粘度依存性を示すグラフであり、該ハイドロゲルは、４重量％および８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５をＨＰＬＣ水に含む（それぞれ実施例１５および１６）。図１Ｄは、ブランクハイドロゲルのずり速度への粘度依存性を示すグラフであり、該ハイドロゲルは、４重量％および８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５をＨＰＬＣ水に含む（それぞれ実施例１７および１８）。
図１Ａに示すように、濃度を倍加させると（４〜８重量％）、Ｇ’は４〜１０倍の高値となる。特に、８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５は、約１２０００Ｐａの貯蔵弾性率Ｇ’を有し、この値は、４重量％ゲル（Ｇ’１４００Ｐａ）よりもほぼ１０倍高い。ポリマーの疎水性部分と親水性部分の間のバランスのゲル剛性への影響は、高いポリマー濃度で見ることができる。８重量％の濃度における１．２５から２．５へのＭＴＣ−ＶｉｔＥサブユニットの増加によって、貯蔵弾性率Ｇ’が約５０００Ｐａから約１２０００Ｐａに増加する。物理的架橋間の分子量Ｍｃを決定し、表１１に概要を示した。ポリマー濃度を上げたハイドロゲルは、さらに低いＭｃ値を示したが、このＭｃ値は、架橋間の分子量がさらに低くなったこと、および架橋密度がさらに高くなったことに対応する。
図１Ｃ（実施例１５および１６）ならびに図１Ｄ（実施例１７および１８）の２５℃におけるずり速度へのハイドロゲルの粘度依存性は、明確にゲルのずり流動化特性を示している。ずり流動化は、ずり応力のかかったポリマー鎖間の物理的な架橋の破壊に起因する。ずり流動化は、局所施用と注射可能な施用の両方に望ましい。
図１Ｅは、１０重量％の有機ゲルのずり速度への粘度依存性を示し、該有機ゲルは、ＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５（実施例１９）およびＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５（実施例２０）を用いてＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０中に調製したものである。有機ゲルは、低いずり速度において高い粘度を発揮し、このことは、よく構成されかつ堅固な構造であることを示している。ずり速度の増加においては、ゲルの粘度は漸減し、薄い液体となる。このことは、有機ゲルが、医薬化合物の局所デリバリのために、皮膚全体にわたってよく広げることができることを示している。
ハイドロゲルを注射可能な薬剤デポーとして使用するには、ずり応力が解除された場合に、低粘度の溶液相が速やかにゲルを形成することが不可欠である。この特性を検討するために、ダイナミックステップひずみ振幅試験（γ＝０．２または１００％）を、ＨＰＬＣグレード水中のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）ハイドロゲル（実施例１５、図２に−ハーセプチンで標示）、およびハーセプチン保持ゲル（実施例２４、図２に−ハーセプチンで標示）に適用した。図２のグラフは、開始時のＧ’が、小さなひずみ（γ＝０．２％）では約１４００Ｐａであることを示している。高いひずみ（γ＝１００％）に付す場合には、Ｇ’値は、２５℃で、直ちに１／２０を下回って６７Ｐａにまで減少する。２００秒間の連続的な応力を印加した後、ひずみは、γ＝０．２％に戻り、Ｇ’は、２５℃で直ちに約１４００Ｐａにまで何ら損失なく回復した。このダイナミックステップひずみ試験は、臨床において２５℃で皮下組織内に投与する間の押圧の所作を模倣するものである。ハイドロゲルのレオロジー上の動態の可逆性は、医薬のデリバリのための注射可能なマトリックスとして使用するのに好都合である。
ハイドロゲルのＳＥＭ撮像
ハイドロゲルを、脱イオン（ＤＩ）水中に形成させ、液体窒素を満たしたチャンバへ速やかに移した。凍結したハイドロゲルを１日凍結乾燥させ、次いで撮像した。ハイドロゲルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）撮像画像（図３Ａ〜図３Ｄ）は、ハイドロゲルネットワークの横断面の形態構造および多孔性が、ポリマー濃度に強く影響を受けることを示している。図３Ａおよび図３Ｂは、４重量％（実施例１５）および８重量％（実施例１６）の濃度のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５をＨＰＬＣグレード水に含むブランクハイドロゲルのＳＥＭをそれぞれ示す。図３Ｃおよび図３Ｄは、４重量％（実施例１７）および８重量％（実施例１８）の濃度のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５をＨＰＬＣグレード水に含むブランクハイドロゲルのＳＥＭをそれぞれ示す。長くしなやかな繊維が、両方のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−の４重量％のハイドロゲルに、大きな割合で存在しており、長いしなやかな繊維が、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（図３Ａ）とＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（図３Ｃ）の両方の４重量％のハイドロゲルに、大きな割合で存在しており、このことは、ＰＥＧ鎖のもつれに起因する蓋然性が最も高い。これらの長くしなやかな繊維は、約０．１〜約１マイクロメートルの径で異なる。ナノサイズ（＜１マイクロメートル）の球形の構造が、線維の長さに伴って発生するが、この構造は、ポリマーの自己会合の過程中に形成されるミセルである可能性がある。８重量％の濃度では、ハイドロゲルは、ナノ相レベルに分離したスポンジ構造をとる（図３Ｂおよび図３Ｄ）。そのスポンジ構造の多孔性は、異なるポリマー濃度で異なったものとなる。４重量％では、ハイドロゲルは、８重量％のハイドロゲルよりも、さらに多孔性を有したものとなる。
ハイドロゲルおよび有機ゲルからの薬剤の放出
図４Ａは、保持ハイドロゲルからのニコチン酸ナトリウムの放出速度をプロットしたグラフであり、該保持ハイドロゲルは、実施例２１（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含む）、実施例２２（８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含む）および実施例２３（４重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５および０．３重量％のニコチン酸ナトリウムを含む）である。保持ハイドロゲルは、ハイドロゲルを３７℃でリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）（ｐＨ７．４）中に浸漬し、継時的にＰＢＳ溶液のニコチン酸塩の濃度を測定することによって検討した。トリブロック・コポリマー濃度が高いほど、ハイドロゲルからのニコチン酸ナトリウムの放出が大幅に低いものとなった（図４Ａ）。これは、おそらくはゲルマトリックスの多孔性が低く、その結果、ゲルを介した薬剤分子の拡散がさらに遅くなったためである。コポリマーの疎水性／親水性バランスも、放出プロファイルに影響を与える。図４Ａでは、４重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（実施例２３）が、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（実施例２１）よりも速いニコチン酸ナトリウムの放出を示している。畏友付ける訳ではないが、このことは、ＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５のさらに低い疎水性に起因し、この疎水性は、結果としてポリマーとニコチン酸ナトリウム分子との分子間水素結合の程度を低める可能性がある。
大きな生体分子は、同様の傾向の放出プロファイルを示す。図４Ｂは、保持ハイドロゲルからのハーセプチンの放出速度をプロットしたグラフであり、該保持ハイドロゲルは、実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチンを含む）および実施例２５（４重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５および１．０重量％のハーセプチンを含む）である。大きな違いがハーセプチンの放出速度に観察された。ＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（実施例２５）ハイドロゲルから、タンパク質の９０％が４８時間内に放出されたのに対し、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（実施例２４）からの同量の放出は、３１２時間で完了した。
ドキシサイクリン（ＤＸＹ）の放出は、有機ゲルをＰＢＳに浸漬し、ＰＢＳ溶液中のドキシサイクリンの濃度を継時的に測定することによって検討した。有機ゲルの分解を促進するために、リパーゼを放出媒体に添加した。図４Ｃは、リパーゼの存在下および非存在下における有機ゲルからのドキシサイクリンの放出速度をプロットしたグラフであり、該有機ゲルは、実施例２６（１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５および１．０重量％のドキシサイクリンを含む）および実施例２７（１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５および１．０重量％のドキシサイクリンを含む）である。リパーゼの存在は、７７時間まではドキシサイクリンの放出の増加をもたらさず、ＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５（実施例２６）およびＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５（実施例２７）を伴う該酵素を含んだ媒体中に、２０％近くも多くの抗生物質が放出された。リパーゼの存在下では、有機ゲルの分解が発生し、その結果、同様の量の抗生物質（〜７５％）が２つのポリマーから放出された可能性がある。７７時間後、薬剤の複数のピークが、ＨＰＬＣクロ間とグラムに現れており、このことは、薬剤の分解を示している。測定をさらには行わなかった。
ｉｎ ｖｉｔｒｏの生体適合性の検討
ハイドロゲルを、そのｉｎ ｖｉｔｒｏの生体適合性について、ハイドロゲルおよび有機ゲルの２４時間の存在下でヒト皮膚線維芽細胞（ＨＤＦ）を培養することによって評価した。図５は、ブランクハイドロゲルを用いて処理した後に生存していたＨＤＦ細胞の百分率を示す棒グラフであり、該ブランクハイドロゲルは、実施例１５および１６（それぞれ４重量％および８重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含む）、ならびに実施例１７および１８（それぞれ４重量％および８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５を含む）である。低濃度（４重量％）のハイドロゲルは、細胞に対し何も毒性を表さなかった。しかし、８重量％のＶｉｔＥ２．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ２．５（実施例１８）の細胞生存率は、約７５％であった。理由を付けようとする訳ではないものの、このことは、ハイドロゲルの高い剛性（Ｇ’〜１２０００）および低い多孔性（図３Ｄを参照）に起因し、その結果、細胞への栄養分の拡散が遅延し、細胞環境から代謝物が排除された可能性がある。
図６は、ゲルを用いて処理した後に生存していたＨＤＦ細胞の百分率を示す棒グラフであり、該ゲルは、ブランク有機ゲル実施例１９（１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５を含む）、ドキシサイクリン保持ハイドロゲル実施例２６（１０重量％のＶｉｔＥ６．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ６．５および１重量％のドキシサイクリンを含む）、ブランク有機ゲル実施例２０（１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５を含む）、ならびにドキシサイクリン保持ハイドロゲル実施例２７（１０重量％のＶｉｔＥ８．５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ８．５および１重量％のドキシサイクリンを含む）である。
ハイドロゲルによってデリバリされたハーセプチンの様々な細胞株に対する細胞毒性
ハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中の４重量％）を、ＨＥＲ２／ｎｅｕを過剰発現しているヒト乳がんＢＴ４７４細胞、ＨＥＲ２／ｎｅｕを低発現しているヒト乳がんＭＣＦ７細胞およびヒト皮膚線維芽細胞（ＨＤＦ）に対して試験し、該ハイドロゲルの処置特異性ならびにｉｎ ｖｉｔｒｏ生体適合性を精査した。ＨＥＲ２／ｎｅｕは、ｃ−ｅｒｂＢ−２としても知られている。
ヒト皮膚線維芽細胞であるＭＣＦ７およびＢＴ４７４細胞を、２４穴プレートに６×１０４細胞／穴で播種し、５００マイクロリットルの増殖培地で培養した。次いで、プレートを２４時間、インキュベータへ戻して、処理前に〜７０％のコンフルエンシに到達させた。所望の細胞のコンフルエンシに到達した際に、使い果たされた増殖培地を各穴から除去し、Ｔｒａｎｓｗｅｌｌインサート中で５００マイクロリットルの新鮮培地および共に５０マイクロリットルの有機ゲルへ置換して、４８時間または１２０時間のどちらかの間インキュベートした。各条件について４連で試験した。処理が完了した際に、培養培地を除去して、５０マイクロリットルのＭＴＴ溶液を５００マイクロリットルの新鮮培地に添加した。次いで、プレートをインキュベータに戻して、５％ＣＯ２、３７℃で、さらに３時間維持した。次いで、各穴の増殖培地および過剰量のＭＴＴを除去した。６００マイクロリットルのＤＭＳＯを次いで各穴に添加して、内在化した紫色ホルマザン結晶を溶解した。１００マイクロリットルのアリコートを各穴から採取し、新しい９６穴プレートに移した。次いで、マイクロプレート・リーダ（Ｔａｃａｎ、ＵＳＡ）を使用して、プレートを５５０ｎｍおよび対照波長６９０ｎｍでアッセイした。ホルマザン結晶の吸収の読み取りは、５５０ｎｍの吸収から６９０ｎｍの吸収を差し引いて得た。結果を、無処理のコントロール細胞の吸収の百分率として表した。
図７は、細胞を処理した後のハーセプチン濃度との相関関係として、ＨＥＲ２／ｎｅｕを過剰発現しているヒト乳がんＢＴ４７４細胞の生存率を示す棒グラフであり、細胞は、（ａ）ハーセプチン保持ハイドロゲル（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中の４重量％）で４８時間、（ｂ）ハーセプチン溶液で４８時間、（ｃ）ハーセプチン保持ハイドロゲル（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中の４重量％）で１２０時間、（ｄ）およびハーセプチン溶液で１２０時間処理し、それぞれは、０．０００５重量％、０．００２重量％、０．０１重量％、０．０５重量％、０．１重量％および０．５重量％のハーセプチン濃度を使用して実施した。ハーセプチン保持ゲルは、実施例２４の手順を使用して調製した。図７は、４８時間の処理では、ハーセプチンがＢＴ４７４細胞への十分な消滅効果を発揮するのに不十分であることを示す。約６５％のＢＴ４７４細胞が、供試した最も高いハーセプチン濃度（すなわち５ｇ／Ｌ）でさえ依然として残った。興味深いことに、処理を１２０時間に延長した際には、ハイドロゲルを使用してデリバリしたハーセプチンのＩＣ５０が、０．０２ｇ／Ｌにまで劇的に減少し、一方、ブランクハイドロゲルは、最小限の細胞毒性であった。ＩＣ５０とは、最大阻害濃度の半分であり、所与の生物学的な過程（または過程の構成要素、すなわち酵素、細胞、細胞の受容体もしくは微生物）を阻害するために、特定の薬剤または他の物質（阻害剤）がどの程度必要であるかについての定量基準である。ハーセプチンの溶液製剤のＩＣ５０は、さらに低く、＜０．００５ｇ／Ｌである。理由を付けようとする訳ではないものの、このハイドロゲル製剤の高いＩＣ５０値は、該ハイドロゲルからのハーセプチンの放出速度論に起因すると思われる。ハーセプチンの初発量の約５０％が、５日目まで（すなわち１２０時間）に放出されたが、さらに、細胞毒性効果の累積も、ハーセプチン溶液のボーラス・デリバリに比べて、５日間にわたって低減したことになる。ハーセプチン保持ハイドロゲルは、ＢＴ４７４細胞を高いハーセプチン濃度（≧１ｇ／Ｌ）で消滅させる際に極めて有効であり、７０％以上の細胞が１２０時間に消滅した。薬物動態検討では、ハーセプチンが６．２〜８．３日の半減期を有することを示しており、ハイドロゲルからの２週間以上にわたるハーセプチンの持続放出プロファイルを用いて、ｉｎ ｖｉｖｏで抗体の継続供給をデリバリして、ＨＥＲ２＋腫瘍を根絶させることが可能となることが期待される。
図８は、細胞を処理した際のハーセプチン濃度の相関関係として、ＭＣＦ７細胞の生存率を示す棒グラフであり、細胞は、（ａ）ハーセプチン保持ハイドロゲル（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中の４重量％）で４８時間、（ｂ）ハーセプチン溶液で４８時間、（ｃ）ハーセプチン保持ハイドロゲル（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中の４重量％）で１２０時間、（ｄ）およびハーセプチン溶液で１２０時間処理し、それぞれは、０．０００５重量％、０．００２重量％、０．０１重量％、０．０５重量％、０．１重量％および０．５重量％のハーセプチン濃度を使用して実施した。ハーセプチン保持ゲルは、実施例２４の手順を使用して調製した。ＭＣＦ細胞では、ハイドロゲル製剤または溶液製剤のどちらかでデリバリしたハーセプチンは、ごく僅かな細胞毒性効果を示し、その効果は、５ｇ／Ｌのハーセプチン濃度までの１２０時間にわたる処理でさえ、８０％以上の細胞生存率を伴うものであった。このことは、ハーセプチン処理が、ＨＥＲ２／ｎｅｕを過剰発現しているがん細胞に対して特異的であることを示す。
図９は、細胞を処理した際のハーセプチン濃度との相関として、ヒト皮膚線維芽（ＨＤＦ）細胞の生存率を示す棒グラフであり、細胞は、（ａ）ハーセプチン保持ハイドロゲル（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中の４重量％）で４８時間、（ｂ）ハーセプチン溶液で４８時間、（ｃ）ハーセプチン保持ハイドロゲル（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中の４重量％）で１２０時間、（ｄ）およびハーセプチン溶液で１２０時間処理し、それぞれは、０．０００５重量％、０．００２重量％、０．０１重量％、０．０５重量％、０．１重量％および０．５重量％のハーセプチン濃度を使用して実施した。ハーセプチン保持ゲルは、実施例２４の手順を使用して調製した。抗体溶液は、ＨＤＦに対し、５ｇ／Ｌにて処理後２４時間後に僅かな細胞毒性を示した。ＨＤＲ細胞上のハーセプチンと上皮成長因子受容体（ＥＧＦＲ／ＥｒｂＢ）との相互作用は、ＨＤＦ細胞の増殖に僅かな障害を引き起こす可能性がある。ハーセプチン保持ハイドロゲルは、ハーセプチンの持続放出（１２０時間後にゲルから放出されるハーセプチンは〜６０％に過ぎない）が原因で、５ｇ／Ｌで大きな細胞毒性を示さなかった。さらに、ブランクハイドロゲルは、ＨＤＦに対して処理の１２０時間後でさえ細胞毒性を示さず、このことは、ｉｎ ｖｉｖｏの生体適合性を示している。
ｉｎ ｖｉｖｏ生体適合性およびゲル分解の検討
ビタミンＥ機能化ポリマーハイドロゲルを薬剤デリバリ・デポーとして提供するために、ハイドロゲルがｉｎ ｖｉｖｏで生体適合性を有することは極めて重要である。この特性を評価するために、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）の皮下注射をマウスに行った。
全ての動物実験は、施設内動物管理使用委員会（ＩＡＣＵＣ）による認可されたプロトコールに従って、シンガポール生物資源センターで実施した。雌ＢＡＬＢ／ｃマウスで体重が２０ｇ〜２５ｇのものに、１５０マイクロリットルのブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）を皮下に注射した。所定の期間で、マウスを屠殺して、ハイドロゲルおよびその周囲の組織を単離した。組織学的試験には、試料を４％の中性緩衝ホルマリン中に固定化し、次いで、標準的な手法を使用しヘマトキシリン／エオシン（Ｈ＆Ｅ）で染色した。皮下組織およびハイドロゲルに集結した炎症性の細胞を特定するために、免疫組織化学染色を行い、染色には、白血球によくみられる抗原（ＣＤ４５）を認識する、ラットモノクローナル抗マウスＣＤ４５Ｒ抗体（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ、米国）を使用した。スライドを、ヘマトキシリン／エオシン（Ｈ＆Ｅ）で対比染色して、細胞の核を可視化し、実体顕微鏡（Ｎｉｃｏｎ、米国）を使用して調べた。
処理したハイドロゲルおよび周囲のマウス組織の組織学的切片を、注射後１、２、４および６週間後に調べた（図１０、染色した組織の光学的な顕微鏡写真）。注射後２週間以内では、ハイドロゲルは、多くが無傷で残っており（図１０の矢印）、いくらかの炎症性細胞（点線の円内に示す一段暗いＤＡＢ染色によって標示されている）がハイドロゲル内へ浸潤していた。４週間では、ハイドロゲルの厚みが低下し、このことは、ハイドロゲルの分解を示す。６週間までに、ハイドロゲルは多くが分解して、該ハイドロゲルおよび周囲の組織のＣＤ４５陽性細胞の数には顕著な低下があった。白血球（炎症媒介性細胞）の数のこの大幅な低下は、ハイドロゲルの投与によって穏やかなｉｎ ｖｉｖｏ組織応答のみが発生し、炎症応答は１価的なものに過ぎず、慢性相へ進行しなかったことを示す。
体内分布を評価するために、ハーセプチンをまず、ＡＬＥＸＡ ＦＬＵＯＲ ７９０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、米国）を使用して標識した。テトラフルオロフェニル（ＴＦＰ）エステル部分を含むＡＬＥＸＡ ＦＬＵＯＲ染色剤を、モル比１５：１で抗体に添加した。反応は、室温で３０分間行った。蛍光コンジュゲートの精製は、超遠心分離を介して行った。次いで、コンジュゲートを、ＮＡＮＯＤＲＯＰ ＮＤ−１０００分光光度計（ＮａｎｏＤｒｏｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，米国）を使用して分析し、標識度を、ハーセプチン１モル当たりＡＬＥＸＡ ＦＬＵＯＲ染色剤１．４５モルであるものとして決定した。
ＢＴ４７４腫瘍を担持した雌ＢＡＬＢ／ｃヌードマウスを本検討に使用した。マウスを３群に分け、異なる製剤のハーセプチンを投与した。すなわち、（１）ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５ハイドロゲルおよび０．５重量％のハーセプチンを含む）（“ハーセプチン保持ハイドロゲル、皮下注”）、（２）ハーセプチン溶液を腫瘍部位からおよそ１ｃｍ離して皮下注射（“ハーセプチン溶液、皮下注”）、および（３）ハーセプチン溶液を静脈内注射（“ハーセプチン溶液、静注”）である。（２）および（３）には、ハーセプチンを、ＨＰＬＣグレード水に濃度５ｇ／Ｌで溶解した。
麻酔した動物を、３７℃に加温した動物プレートに置いた。ＩＣＧフィルタ対を使用して近赤外蛍光をイメージングし、曝露時間を１秒に設定した。スキャンは、投与後１、２、３、６、８、１０および１３日目に行った。１３日目にマウスを屠殺し、薬剤のクリアランスおよび代謝に関与する器官、ならびに腫瘍組織を摘出して、ＩＶＩＳ（Ｃａｌｉｐｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ、米国）を使用しイメージングした。
図１１は、１３日間にわたるマウス体内のＡＬＥＸＡ ＦＬＵＯＲ ７９０標識ハーセプチンの体内分布を示すマウス図の一式である。ハイドロゲルを使用した皮下デリバリと、溶液での静脈注射との比較によって、皮下注射がより好都合であることが示されている。静脈注射法の結果、ハーセプチンの蓄積が、主に腎臓、肝臓や肺などの器官内に生じたがが、腫瘍組織中にはごく僅かな量のみであった。ハーセプチン溶液を腫瘍部位から約１ｃｍ離して皮下に注射する際には、抗体は、静脈注射の場合よりも、腫瘍に大量に蓄積した。これは、腫瘍組織の近接性に起因する可能性が最もあり、この近接性によって、ハーセプチンを腫瘍へ行き届かせるための近付き易さがもたらされる。しかし、ハーセプチンは、循環系に入って、静脈内注射と同様の体内分布を受けることがさらに可能である。一方で、ハイドロゲル製剤は、ハーセプチンの局所デリバリを提供するが、このことによって、高容量のハーセプチンの蓄積が腫瘍内に生じ、他の器官へは殆ど蓄積が生じない。様々な製剤の体内分布のパターンは、その抗腫瘍効果に影響を及ぼす。
ＶＩＩＩ．ｉｎ ｖｉｖｏ抗腫瘍効果
異なる投与経路を介したハーセプチンのデリバリの医薬有効性を理解するため、ハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中に４重量％および１重量％のハーセプチン）を皮下（Ｓ．Ｃ．）注射し、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスモデルにおいて、ハーセプチン溶液の静脈内と皮下（Ｉ．Ｖ．）の両方の投与と比較した。マウスを、治療の最初の日にＨＰＬＣグレード水（Ｓ．Ｃ．）で対照の注射を行ったもの（０日）；ハーセプチン溶液を静注投与したもの（Ｉ．Ｖ．）；ハーセプチン溶液を皮下注投与したもの（Ｓ．Ｃ．）；ブランクハイドロゲル（実施例１５）を皮下注投与したもの（Ｓ．Ｃ．）；およびハーセプチンを保持したハイドロゲル（実施例２４）を皮下注投与したもの（Ｓ．Ｃ．）５群に分けた。ハーセプチン溶液は、ＨＰＬＣグレード水を使用して５ｇ／Ｌでハーセプチンを溶解することによって調整した。皮下注射は、腫瘍部位から１ｃｍのところに、マウス当たり１回行った。ハーセプチンの投与量は、すべての処方において、１５０ミリリットル中、３０ｍｇ／ｋｇであった。
雌ＢＡＬＢ／ｃヌードマウスで１８ｇ〜２２ｇのものに、５×１０６個のＢＴ４７４細胞を含む２００マイクロリットルの細胞懸濁液（マトリゲル（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ、米国）を用いて１：１）を皮下注射した。接種３週間後（腫瘍体積は１００ｍｍ３〜１２０ｍｍ３であった）に、腫瘍担持マウスを無作為にいくつかの群に分けた（１群あたり７〜１０匹のマウス）。
第１の実験では、グループ１のマウスを非処理対照として使用し、グループ２および３のマウスには、それぞれ静脈内（３０ｍｇ／ｋｇ）および皮下（１５０マイクロリットル）に、ＨＰＬＣグレード水中１．２５ｇ／Ｌの濃度のハーセプチン溶液の投与を行った。グループ４および５のマウスには、皮下（１５０マイクロリットル、３０ｍｇ／ｋｇ）に、それぞれブランクハイドロゲル実施例１５（ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５中に４重量％）およびハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン）を、腫瘍部位から〜１ｃｍ離して投与した。全てのマウスには、処理第１日目（０日目）に１回のみ注射した。
第２の実験では、グループ１ｂのマウスを非処理対象として使用し、グループ２ｂおよび３ｂのマウスには、毎週４回の用量のハーセプチン（４×１０ｍｇ／ｋｇ）の静脈内および皮下投与をそれぞれ与えた。一方、グループ４ｂのマウスには、ハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン）を、処理第１日目（０日目）に４０ｍｇ／ｋｇの投与量で、皮下に１回それぞれ注射した。臨床的意義を高めるために、ハーセプチン溶液およびハーセプチン保持ゲルの皮下投与は、離れた部位に、すなわち腫瘍から〜４ｃｍ離して行った。腫瘍サイズは、２本の直交する径にてノギスによって測定し、体積は、Ｌ×Ｗ２／２として計算した。式中、ＬおよびＷは、それぞれ外径および内径である。処理の終わりに、スチューデントの両側ｔ検定を使用して、統計的に腫瘍体積の差を評価し、Ｐ≦０．０５を考慮して統計的有意差を標示した。また、異なる製剤の毒性を、処理経過にわたってマウスの体重の変化をモニターすることによって評価した。
図１２Ａは、様々なハーセプチン製剤を使用して１回注射した後の、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの体重の変化を示すグラフであり、該製剤は、皮下にデリバリされたブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）（“ブランクゲル”）、静脈内にデリバリされたハーセプチン溶液（“ハーセプチン溶液（静注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）、皮下にデリバリされたハーセプチン溶液（“ハーセプチン溶液（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）および皮下にデリバリされたハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン）（“ハーセプチンゲル（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）を含める。ハーセプチン投与量は、３０ｍｇ／ｋｇであった。処理経過の間に、全てのマウスに体重変化は観察されず、このことは、全ての処理条件に対する良好な忍容性を示す。
図１２Ｂは、様々なハーセプチン製剤を使用して１回注射した後の、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍サイズの変化を示すグラフであり、該製剤は、皮下にデリバリされたブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）（“ブランクゲル”）、静脈内にデリバリされたハーセプチン溶液（“ハーセプチン溶液（静注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）、皮下にデリバリされたハーセプチン溶液（“ハーセプチン溶液（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）および皮下にデリバリされたハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン）（“ハーセプチンゲル（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）を含める。ハーセプチン投与量は、３０ｍｇ／ｋｇであった。時間に伴う腫瘍サイズの測定から、溶液製剤とハイドロゲル製剤による腫瘍成長阻害が異なることは明らかとなった。ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、“ブランクゲル”）は、対照群に比べて、同様の平均腫瘍体積を有する（Ｐ＝０．５６）。このことは、ブランクハイドロゲル実施例１５が、腫瘍に対し細胞毒性効果を何も発揮しないことを示す。著しく対照的に、ハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン、“ハーセプチンゲル（静注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）は、対照群に比べて、腫瘍を約７７％まで（Ｐ＝０．０１）低減した。ハーセプチン保持ハイドロゲルで処置されたマウスは、腫瘍の退縮を示した唯一の群であったことに注目されたい。このことは、処理経過の初日および最終日の腫瘍サイズを比べることによってみとめることができる（Ｐ＜０．００１）。さらに、抗腫瘍効果は、ハーセプチン溶液を静脈内（“ハーセプチン溶液（静注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）または皮下（“ハーセプチン溶液（皮下注、３０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）にデリバリして使用した処理に比べて、ハイドロゲル処理ではいっそう際立ち、Ｐ値は＜０．００５である。理由を付けようとする訳ではないが、このことは、ハーセプチン含有ハイドロゲルに起因する。このハイドロゲルは、より長い時間にわたって腫瘍部位に高濃度のハーセプチンを局所的に有し（図１１に示されているように）、ハーセプチンが、がん細胞に対する細胞毒性効果をさらに高く発揮することを可能にする。
組織学的解析
ハーセプチン製剤を注射後２８日目に、マウスを屠殺して、腫瘍ならびに正常組織（心臓、肺、肝臓および腎臓）を個別に摘出して、切片とした。組織学的試験には、試料を４％中性緩衝ホルマリン中に固定化して、次いで、標準的な手法を使用して、ヘマトキシリン／エオシン（Ｈ＆Ｅ）で染色した。腫瘍組織のアポトーシス細胞は、ターミナル転移酵素ｄＵＴＰニック端標識（ＴＵＮＥＬ）アッセイを使用して特定した。スライドをヘマトキシリンで対照染色して核を可視化し、実体顕微鏡（Ｎｉｃｏｎ、米国）を使用して調べた。
ＴＵＮＥＬアッセイは、アポトーシスの結果生じるＤＮＡ断片化を検出することによって、アポトーシス細胞を明らかにする（褐色の３，３’−ジアミノベンジジン（ＤＡＢ）として）。図１３は、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍細胞を示す顕微鏡写真の一式であり、様々なハーセプチン製剤を使用して１回の投与後２８日目に、ターミナルデオキシヌクレオチジル転移酵素ｄＵＴＰニック端標識（ＴＵＮＥＬ）染色後のものである。該製剤は、皮下にデリバリされたブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）（“ブランクゲル（皮下注）”）、静脈内にデリバリされたハーセプチン溶液（“ハーセプチン溶液（静注”）、皮下にデリバリされたハーセプチン溶液（“ハーセプチン溶液（皮下注）”）および皮下にデリバリされたハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン）（“ハーセプチンゲル（皮下注）”）を含める。ハーセプチン投与量は、３０ｍｇ／ｋｇであった。目盛りバーは、１００マイクロメートルを表す。図１３の顕微鏡写真のカラー版は、ハーセプチンを用いて処理した腫瘍細胞が、使用した製剤に関わらず、概ねアポトーシスを生じたことを示しており、このことは、抗腫瘍機構が、ハーセプチン誘発性アポトーシスに基づくものであることを呈示している。Ｈ＆Ｅ染色は、ハーセプチン保持ハイドロゲルを使用した処理の結果、残存する細胞がさらに僅かとなったことを示す。このことは、皮下デリバリされたハーセプチン保持ハイドロゲルの高い抗腫瘍効果を例示している。
また、ハーセプチン保持ハイドロゲルの単回皮下注射の抗腫瘍効果を、ハーセプチン溶液の毎週の静脈内および皮下注射と比べた。重要なのは、本研究の臨床的意義を高めるために、距離を置いた部位（腫瘍から約４ｃｍ離した）に皮下注射を行ったことである。ハーセプチンの総投与量は、各群で４０ｍｇ／ｋｇであった。処理の終わりには、スチューデントの両群ｔ検定を使用して、腫瘍体積の差を統計的に評価し、Ｐ≦０．０５を考慮して統計的有意差を標示した。
図１４Ａおよび図１４Ｂは、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍サイズ（図１４Ａ）およびマウス体重（図１４Ｂ）の変化を示すグラフであり、ハーセプチン溶液を静脈内（“ハーセプチン溶液（静注、４×１０ｍｇ／ｋｇ、毎週）”）および皮下（“ハーセプチン溶液（静注、４×１０ｍｇ／ｋｇ、毎週）”）に４回、毎週投与した後のものを、ハーセプチン保持ゲル（実施例２４）を１回皮下投与したもの（“ハーセプチンゲル（皮下注、４０ｍｇ／ｋｇ、１回）”）と比較している。ハーセプチン溶液で処理した群では、腫瘍は、２８日間にわたって同様のサイズのままであった。
皮下デリバリされたハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン）による腫瘍の低減は、皮下デリバリされたハーセプチン溶液よりも極めて大きなものであった（図１４Ａ）。ハーセプチン溶液群では、腫瘍は、全処理経過を通じてサイズが同様のままであり、一方で、ハイドロゲル処理群では、腫瘍は、処理の終期に３０％まで縮小した（Ｐ＝０．０３）。マウスの体重も、供試した各試料について比較的一定のままであった（図１４Ｂ）。理由を付ける訳ではないものの、ハイドロゲル製剤の優れた抗腫瘍効果は、おそらくはハイドロゲルネットワークによって供される保護的な環境に起因し、この環境は、ハーセプチンを分解するタンパク質分解酵素が皮下領域へ進入するのを大きく低減するものと考えられる。
治療の早期のフェーズでは、皮下注射したハーセプチン保持ハイドロゲル実施例２４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および１．０重量％のハーセプチン）の抗腫瘍の有効性は、静脈内注射したハーセプチン溶液よりもいっそう顕著である。ハイドロゲル処理群は、３日目までに６１％の腫瘍の退縮（ｐ＜０．００１）があったのに対し、溶液処理群は、治療開始からたった２週間後に腫瘍サイズに減少を示したに過ぎなかった。興味深いことに、ハイドロゲル治療群と同様に、ハーセプチン溶液を用いて注射（静脈内）したマウスは、治療の終了までに、３２％の腫瘍の退縮を示した（Ｐ＝０．００１）。図１５は、ＢＴ４７４腫瘍担持マウスの腫瘍細胞を示した顕微鏡写真の一式であり、ハーセプチンを溶液製剤（静脈内および皮下）ならびにハイドロゲル製剤（皮下）を投与後２８日目にＴＵＮＥＬ染色した後のものである。目盛りバーは、１００マイクロメートルを表す。静脈内にデリバリされたハーセプチン溶液は、“ハーセプチン溶液（静注、毎週）”と標識されている。皮下にデリバリされたハーセプチン溶液は、“ハーセプチン溶液（皮下注、毎週）”と標識されている。皮下にデリバリされたハーセプチン保持ハイドロゲル（実施例２４）は、“ハーセプチン溶液（皮下注、１回）”と標識されている。ハーセプチンの毎週投与は、循環系に入る抗体を新鮮に供給し、このことによって、体組織のタンパク質分解および分解に起因する生物活性の損失を補てんすることが可能となりうる。ハーセプチン保持ハイドロゲルの１回の注射の治療有効性は、溶液のハーセプチンの毎週投与（静脈内）と同様であり、これは、ポリマー・マトリックスが、抗体を捕捉し、持続方式で放出することができることに因る。がん細胞数におけるアポトーシスおよび大幅な低下は、どちらの治療条件でも観察された。臨床的意義に関しては、注入の頻度が、ハイドロゲルの使用を介して激減することができ、他の製剤を超える投与上の利便性を提供する。
図１６は、ハーセプチンの注入後２８日目にＨ＆Ｅ染色を行った後のマウスの心臓、肺、肝臓および腎臓の細胞の顕微鏡写真の一式であり、ハーセプチン溶液製剤（静脈内および皮下）の注入は、週１回行い、ハーセプチン保持ハイドロゲル（皮下）は、治療第１日目に１回注入した。目盛りバーは、１００マイクロメートルを表す。当該マウスから摘出した正常組織（心臓、肺、肝臓および腎臓）の病理学的解析では、毒性が示されなかった。
ＩＸ．抗菌特性
消滅効率
ハイドロゲルの手順：Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓ．ａｕｒｅｕｓおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓをＡＴＣＣより入手し、製造者のプロトコールに従って、凍結乾燥形態から再生させた。細菌試料は、トリプティックソイブロス（ＴＳＢ）溶液中で３００ｒｐｍの定常撹拌下にて３７℃で培養した。Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓは、酵母培地中で７０ｒｐｍの定常撹拌下にて室温で培養した。処理前に、細菌試料をまず植菌し、培養して対数増殖相に入らせた。抗菌性ハイドロゲルを調製するために、バイオフード内で、カチオン性ポリマーをまず濾過済ＨＰＬＣ水に溶解した。結果として得た溶液を、次いで固体トリブロック・コポリマーに添加して融解させ、室温で４時間放置してハイドロゲルを形成させた（実施例２８および実施例２９）。例として、カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）またはＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を、滅菌済ＨＰＬＣグレード水を使用することによって溶解し、種々の濃度のポリマー溶液を形成させた。次いで、この溶液を使用してＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を溶解し、種々の濃度のカチオン性ポリマーを含む４重量％のハイドロゲルを形成させた。
抗菌処理には、種々の濃度のカチオン性ポリマーを組み入れた、５０マイクロリットルのハイドロゲルのアリコートを９６穴マイクロプレートの穴の中に配した。細菌溶液の濃度を、マイクロプレート・リーダ（ＴＥＣＡＮ、スイス）上の６００ｎｍの波長において約０．０７の初期光学濃度（Ｏ．Ｄ．）に調整した。これは、ＭｃＦａｒｌａｎｄ１溶液（３×１０８ＣＦＵ／ｍｌ）の濃度に相当する。この９６穴プレートを、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓ．ａｕｒｅｕｓおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓについて、３７℃、３００ｒｐｍの一定振盪下で１８時間インキュベートした。処理後、試料を採取して１０倍希釈系列とし、寒天プレート上に広げた。プレートを３７℃で２４時間培養し、コロニー形成ユニット（ＣＦＵ）の数を計数した。カチオン性カーボネートを含まないハイドロゲルを用いて処理した細菌を陰性対照として使用し、各試験を３連で行った。最小殺菌濃度（ＭＢＣ）は、本明細書では、＞９９．９％の微生物を除外する抗菌組成物の最小濃度として規定する。
有機ゲルの手順：Ｅ．ｃｏｌｉをＡＴＣＣより入手し、製造者のプロトコールに従って、凍結乾燥形態から再生させた。細菌試料は、トリプティックソイブロス（ＴＳＢ）溶液中で３００ｒｐｍの定常撹拌下にて３７℃で培養した。Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓは、酵母培地中で７０ｒｐｍの定常撹拌下にて室温で培養した。処理前に、細菌試料をまず植菌し、培養して対数増殖相に入らせた。抗菌性処理のため、２０マイクロリットルの１重量％のドキシサイクリンを含む有機ゲル（実施例２６および実施例２７）を滅菌済バイアルへ加えた。細菌溶液の濃度を、マイクロプレート・リーダ（ＴＥＣＡＮ、スイス）上の６００ｎｍの波長において約０．０７の初期光学濃度（ＯＤ）に調整した。これは、ＭｃＦａｒｌａｎｄ１溶液（３×１０８ＣＦＵ／ｍｌ）の濃度に相当する。次いで、この細菌溶液を希釈して、等容量の細菌懸濁液（３×１０５）を各バイアル内へ添加し、３７℃、３００ｒｐｍの一定振盪下で１８時間インキュベートした。処理後、試料を採取して１０倍希釈系列とし、寒天プレート上に広げた。プレートを３７℃で２４時間培養し、コロニー形成ユニット（ＣＦＵ）の数を計数した。ＫＯＬＬＩＰＨＯＲ ＲＨ４０を用いて処理した細菌を陰性対照として使用し、各試験を３連で行った。
薬剤相互作用の解析
薬剤の組合せ（例えば、カチオン性ポリマー／ドキシサイクリンとカチオン性ポリマー／フルコナゾールのどちらかまたは両方）の抗菌効果を評価するために、薬剤相互作用の分析のチェッカボード法およびアイソボログラム法を使用した。チェッカボード法については、各組合せ投与量における各構成要素について部分阻害濃度（ＦＢＣ）を算出した。相互作用の種類および程度を、ＦＢＣインデックスを算出することによって決定した。このインデックスは、組合せでの薬剤のＭＢＣと薬剤単独のＭＢＣとの比率である。２つの相互作用性の薬剤であるＡおよびＢについて、ＦＢＣの総和は、相互作用の程度を示す。相乗効果を、ΣＦＩＣインデックス≦０．５として定義する。無関係性を、ΣＦＩＣインデックス＞０．５でありながら≦４として定義し、拮抗作用を、ΣＦＩＣインデックス＞４として定義した。アイソボログラム法については、薬剤相互作用の評価を、ＭＢＣレベルで行う。グラフ解析を使用して、＞９９．９％の消滅効率の効果を生じるのに必要な濃度を、各構成要素について決定し、二座標プロットのｘ軸およびｙ軸にプロットする。線を描いてこれらの二点を連結し、これを相加効果の線として定義する。その後、種々の濃度で組合せた薬剤を用いて処理を行う。同じ効果をもたらす組合せでのフルコナゾールおよびカチオン性ポリマーの濃度を、同じプロットに配置する。薬剤相互作用の効果を、相加効果の線に対する点の位置に従って決定する。相乗効果、相加効果または拮抗作用は、点がそれぞれ線の下方、真上または上方に位置する際に表される。
バイオフィルムの形成および処理
Ｓ．ａｕｒｅｕｓおよびＥ．ｃｏｌｉを、トリプティックソイブロス（ＴＳＢ）中にて３７℃で一晩増殖させ、使用前にＴＳＢ中で３×１０６および３×１０８ＣＦＵ／ｍｌに希釈した。Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓを、酵母培地中にて室温で一晩増殖させて、使用前に３×１０５ＣＦＵ／ｍｌに希釈した。希釈した細胞懸濁液１００マイクロリットルを、次いで９６穴プレートの各穴へ植菌し、増殖速度に応じて７〜１０日間培養した。バイオフィルム形成の速度に違いがあったことから、Ｓ．ａｕｒｅｕｓおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓを、それぞれ１００ｒｐｍ、３７℃および５０ｒｐｍ、２５℃で振盪し続けた。Ｅ．Ｃｏｌｉは、３７℃にて非振盪条件でインキュベートした。培養培地を毎日交換し、その際に、ＰＢＳを添加して、プランクトン状および接着の緩い細胞を洗い出してから、新鮮な培地に置換した。使い果たされた培地を最初に除去する前に、処理を実施した。バイオフィルムを穏やかにＰＢＳで洗浄して、プランクトン状および接着の緩い細胞を除去した。次いで、バイオフィルムを、５０マイクロリットルのハイドロゲル組成物を用いて２４時間インキュベートした。
バイオアッセイ
処理後に残ったバイオマスを、クリスタルバイオレット（ＣＶ）染色アッセイを使用して分析した。使い果たされた培地およびハイドロゲルを穏やかに除去し、バイオフィルムをＰＢＳで洗浄して、プランクトン状の細胞を除去した。固定化は、１００マイクロリットルのメタノールをバイオフィルムに添加し、１５分後に除去することによって行った。この後、１００マイクロリットルのクリスタルバイオレット染色液（０．１重量％）を固定化されたバイオフィルムに添加して、１０分間インキュベートした。過剰量のクリスタルバイオレットは、ＨＰＬＣ水を使用して徹底的に洗い出した。バイオフィルムへ結合した残りのクリスタルバイオレットを、２００マイクロリットルの３３％氷酢酸を使用して抽出した。１５０マイクロリットルのアリコートを各穴から採取し、新しい９６穴プレートに移した。次いで、マイクロプレート・リーダ（Ｔｅｃａｎ、スイス）を使用して、５７０ｎｍでの吸収を測定した。
ＸＴＴ低減アッセイ
ＸＴＴアッセイを使用し、細胞のミトコンドリア酵素活性を測定することによって、ハイドロゲル処理後のバイオフィルム中の生細胞を定量した。本アッセイは、代謝的に活性のある微生物細胞内の２，３−ビス（２−メトキシ−４−ニトロ−５−スルホフェニル）−５−（（フェニルアミノ）カルボニル）−２Ｈ−テトラゾリウムヒドロキシド（ＸＴＴ）が低減して水溶性ホルマザンとなることに基づく。ＸＴＴ溶液（１ｍｇ／ｍＬ）およびメナジオン溶液（０．４ｍＭ）を、脱イオン水に溶解させることによって別個に調製した。アッセイの直前に、２つの成分を混和して、ＸＴＴ：メナジオンを５：１の容量比とした。アッセイの間、培地をまず除去し、バイオフィルムを慎重にＰＢＳで洗浄して、プランクトン状の細胞を除去した。１２０マイクロリットルのＰＢＳおよび１４．４マイクロリットルのＸＴＴ−メナジオン混合物を、次いで各穴に添加して、３時間インキュベートした。１００マイクロリットルのアリコートを、次いで各穴から採取して、新しい９６穴プレートに移した。次いで、マイクロプレート・リーダ（Ｔａｃａｎ、スイス）を使用して、４９０ｎｍにおける吸収を測定した。
電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）
処理後、バイオフィルムをＰＢＳで穏やかに洗浄し、４％ホルムアルデヒドで３０分間固定化した。次に、バイオフィルムをＤＩ水で洗浄して、ホルムアルデヒドを除去し、一連のエタノール洗浄（３５、５０、７５、９０、９５および１００％）を行って、試料を脱水した。２日間の風乾後、試料をカーボンテープの上に乗せ、白金で被覆して、電界放射型走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ ＪＳＭ−７４００Ｆ、日本）下の分析用とした。
ハイドロゲルマトリックスの力学的特性に及ぼすカチオン性ポリマーの効果を検討した。ＨＰＬＣ水中での４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５ハイドロゲルの形成の間に、カチオン性ポリマー（０．１重量％、１０００ｍｇ／Ｌと等価）を添加した。図１７Ａは、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例２８（ＨＰＬＣ水中に４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．１重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む）および実施例２９（ＨＰＬＣ水中に４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．１重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む）のＧ’値の棒グラフである。図１７Ａの示すように、Ｇ’値は、１４００Ｐａ〜１６００Ｐａの範囲にある。ブランクハイドロゲルとカチオン性ポリマー保持ハイドロゲルとの間に、剛性の差は殆どなかった。
図１７Ｂは、図１７Ａのカチオン保持ハイドロゲルの粘度性対ずり速度のプロファイルのグラフである。カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル（実施例２８および実施例２９）は、低いずり速度において高い粘度を発揮し、このことは、堅固かつよく構成された構造であることを呈示している。ずり速度が増えると、ゲルの粘度は激減して希薄な液体となる。ハイドロゲルのこのずり流動化のプロファイルは、ずり応力の印加によって、ポリマー鎖間の物理的な架橋が途絶されたことに起因する。したがって、このことは、皮膚感染の局所的な処置のために、皮膚に広く広げることができることを示している。
ハイドロゲルを使用したＡＢＡトリブロック／カチオン性ポリマーの抗菌活性試験
２つのカチオン性ポリマー保持ハイドロゲルの抗菌活性を、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌および真菌のそれぞれの代表的なモデルとして、Ｓ．ａｕｒｅｕｓ、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓに対して検討した。これらの微生物は、皮膚外傷にしばしば現れる一般的な病原菌であり、抗生物質の感染域への局所的なデリバリを介して治療される。
ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５ハイドロゲルに保持した（それぞれは実施例２８および実施例２９）。２つのカチオン性ポリマーの抗菌上の有効性が一致しないことから、ハイドロゲルの調製のために、異なる濃度の範囲を使用した。ハイドロゲルを３×１０５ＣＦＵ／ｍＬの接種量で投与し、次いで、生細胞の増殖能を、２４時間後にプレート塗布手法によって評価した。この抗菌活性の試験方法は、溶液中のカチオン性ポリマーの最小阻止濃度（ＭＩＣ）を測定することと同種である。
図１８Ａ〜１８Ｃは、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（Ｅ．ｃｏｌｉ）およびＣａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓ）に対するカチオン性ポリマー保持ハイドロゲルの消滅効率を示す棒グラフであり、該ハイドロゲルは、４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５と、様々な濃度のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）またはＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）とを含む。横軸に示す濃度は、カチオン性ポリマーについて表している。この結果、ハイドロゲルによってデリバリされたカチオン性ポリマーは、細菌および真菌に対して広範な抗菌性を有することが示された。
表１２に、カチオン性ポリマーの最小殺菌濃度（ＭＢＣ）を列記する。該ポリマーは、トリブロック・コポリマーを含むものおよび含まないものであり、該ＭＢＣは、Ｓ．ａｕｒｅｕｓ、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓに対するものである。ＭＢＣ値は、ｍｇ／Ｌでカチオン性コポリマーの量を指す。カチオン性ポリマー単独（実施例２および８）については、溶液のＭＢＣ値は、各微生物に対する溶液の最小阻止濃度（ＭＩＣ）に等価である。
表１２は、トリブロック・コポリマーの存在が、カチオン性ポリマーの抗菌上の有効性を低下させる（すなわち、カチオン性ポリマー単独に対してＭＢＣを増加させる）ことを示す。保持ハイドロゲルは、グラム陽性のＳ．ａｕｒｅｕｓの増殖を阻害する際に最も効果がある。Ｓ．ａｕｒｅｕｓは、最も少ない量の各カチオン性ポリマー（ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）についてはＭＢＣ＝１５６．２ｍｇ／ＬおよびＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）については３１２．５ｍｇ／Ｌ）を要する。カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルは、グラム陰性のＥ．ｃｏｌｉの増殖を阻害する能力が低い（ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）についてはＭＢＣ＝３１２．５ｍｇ／ＬおよびＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）については２５００ｍｇ／Ｌ）。Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓ（真菌）に及ぼす抗菌効果は、２つの細菌種の効果の中間であった。カチオン性ポリマーのＭＢＣ値（表１２）は、カチオン性ポリマーが哺乳類細胞に対して溶血性を有するようになる濃度よりも低かった。
保持ハイドロゲルは、カチオン性ポリマー単独の溶液特性に一致する。すなわち、カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）は、溶液でデリバリする場合も、ハイドロゲル複合体としてデリバリする場合も、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）よりも高い抗菌／抗真菌特性を示す。
ドキシサイクリン保持有機ゲルの抗菌活性
薬剤保持有機ゲル（実施例２６および２７）の抗菌効能をＥ．ｃｏｌｉについて試験した。皮膚および柔組織の感染由来のＥ．ｃｏｌｉ株は、強力な潜在的病原性を発揮することができる。図１９は、Ｅ．ｃｏｌｉの処理から１８時間後の生細菌のコロニー形成ユニット（ＣＦＵ）の数を示す棒グラフである。ここでは、ブランク有機ゲル（実施例１９および２０、それぞれ“６．５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−６．５ＶＥ”および“８．５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−８．５ＶＥ”と標識）ならびにドキシサイクリン保持有機ゲル（実施例２６および２７、それぞれ”６．５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−６．５ＶＥ １重量％ＤＸＹ”および”８．５ＶＥ−ＰＥＧ２０ｋ−８．５ＶＥ １重量％ ＤＸＹ”と標識）を用いた”。ドキシサイクリン保持有機ゲルは、１００％の殺菌活性（０ＣＦＵ）を示した。使用したドキシサイクリン濃度は、いくつかのＥ．ｃｏｌｉ株では、既報の最小殺菌濃度（ＭＢＣ）の範囲より高かったものの、１重量％を選択した。その理由として、この濃度は、ＮａｎｏＤＯＸ（登録商標）やＡＴＲＩＤＯＸ（登録商標）などの臨床上認可されたドキシサイクリン製剤の典型的な保持含量であるためである。
溶液によってデリバリされるフルコナゾールおよびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）の相乗効果
以下に、溶液を介したデリバリによってカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）をフルコナゾールと組み合わせて使用し、抗菌活性の相乗的な増強を示す。フルコナゾール（Ｆｌｕｃ）は、抗真菌剤のアゾールファミリーの一員であり、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対する良好な活性を備え、低い細胞毒性を示す。臨床上の利用については相当に安全である一方で、アゾール類の負の面は、これらが静真菌的に過ぎず、殺真菌ではないことである。
カチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）（５ｍｇ）の滅菌ＨＰＬＣグレード水（１０ｍＬ）中ストック溶液を調製し、本溶液の終濃度を５００ｍｇ／Ｌ（５００ｐｐｍ）とした。第２の溶液のフルコナゾール（１ｍｇ）の滅菌ＨＰＬＣグレード水（１００ｍＬ）中ストック溶液を調製し、本溶液の終濃度を１０ｍｇ／Ｌ（１０ｐｐｍ）とした。３種の溶液を調製した。すなわち、（１）カチオン性ポリマー単独であり、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対して１．０ＭＩＣ＝２５０ｍｇ／Ｌ（２５０ｐｐｍ）であるもの、（２）カチオン性ポリマー／フルコナゾール溶液であり、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対して０．５ＭＩＣ＝１２５ｍｇ／Ｌ（１２５ｐｐｍ）のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）および２．５ｍｇ／Ｌ（２．５ｐｐｍ）のフルコナゾールを含むもの、および（３）フルコナゾール単独であり、５．０ｍｇ／Ｌ（５．０ｐｐｍ）であるもの、とした。製剤（２）は、１２５マイクロリットルのカチオン性ポリマーおよびフルコナゾールの各ストック溶液を組み合わせて、結果として生じた溶液を７５０マイクロリットルの滅菌ＨＰＬＣグレード水で希釈することによって得た。
図２０は、３つの溶液のＣ．ａｌｂｉｃａｎｓに対する消滅効率を示す棒グラフである。カチオン性ポリマー溶液（１）は、１．０ＭＩＣ＝２５０ｍｇ／Ｌ（２５０ｐｐｍ）で９９．９８％の消滅効率を達成した。フルコナゾール溶液は（３）は、５．０ｍｇ／Ｌ（５．０ｐｐｍ）で９５．５３％の消滅効率を達成した。しかし、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）およびフルコナゾールを含む溶液（２）は、０．５ＭＩＣ＝１２５ｍｇ／Ｌ（１２５ｐｐｍ）のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）および２．５ｍｇ／Ｌ（２．５ｐｐｍ）のフルコナゾールを使用して、１００％の消滅効率を達成した。
図２１は、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）／フルコナゾールの組合せの相乗効果を実証するグラフ（アイソボログラム）であり、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対し溶液によってデリバリしたＶＥ／ＰｒＢｒ（１：１５）単独およびフルコナゾール単独と比較したものである。相乗効果は、相加効果の線の左に配置する薬剤の組合せによって標示されており、三角形の内側に正方形として示されている。
ハイドロゲルによってデリバリされるフルコナゾールおよびカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）の相乗効果
以下の結果は、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対する抗菌活性の相乗的な増強を実証しており、ここでは、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）およびフルコナゾールを含む３成分ハイドロゲルを使用した。３種
のハイドロゲルを調製した。すなわち、（１）フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例３０（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０５重量％のフルコナゾール）であり、５００ｍｇ／Ｌの保持ハイドロゲル濃度で使用したもの、（２）カチオン性ポリマー／フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例３１（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．０１５６重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）、および０．００１重量％のフルコナゾール）であり、フルコナゾール＝１０ｍｇ／ＬおよびＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）＝１５６ｍｇ／Ｌ（０．５ＭＢＣ）の濃度で使用したもの、ならびに（３）カチオン性ポリマー／フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例３２（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、０．００７８重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）、および０．００４重量％のフルコナゾール）であり、フルコナゾール＝４０ｍｇ／ＬおよびＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）＝７８ｍｇ／Ｌ（０．２５ＭＢＣ）の濃度で使用したもの、である。図２２は、３種のハイドロゲルのＣ．ａｌｂｉｃａｎｓに対する消滅効率を比較した棒グラフである。５００ｍｇ／Ｌの高濃度でさえ、フルコナゾール単独では、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓの９９．５６％のみを消滅させるに過ぎなかったのに対し、フルコナゾール＝１０ｍｇ／ＬおよびＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）＝１５６ｍｇ／Ｌ（０．５ＭＢＣ）を使用した実施例３１の薬剤の組合せは、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓの９９．９９％を消滅させた（図２２、中央のバー）。
図２３は、フルコナゾールの放出率を示すグラフであり、フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例４３（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．３重量％のフルコナゾール、上部の曲線）、カチオン性ポリマー／フルコナゾール保持ハイドロゲル実施例４４（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）、０．３重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）および０．３重量％のフルコナゾール、下部の曲線）からの放出率を示す。この結果は、約８０％のフルコナゾールが、４時間以内に２成分ハイドロゲル実施例４３から放出され（図２３、上部の曲線）、約４０％のフルコナゾールが、７時間以内に３成分ハイドロゲル実施例４４から放出された（図２３、下部の曲線）ことを示す。
ハイドロゲルマトリックス中でこの静真菌剤およびカチオン性ポリマーを組合わせることによって、２つの組合せ用量で治療有効性の大幅な向上が観察された。該組合せ用量のＦＢＣ指標は、それぞれ〜０．５および〜０．２５であり、このことは、２つの化合物の共デリバリによる相乗的な相互作用を示す。さらに、薬剤相互作用を解析するイソボログラム法は、ハイドロゲルによってデリバリされた際のフルコナゾールとＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）との間の強い相乗性をさらに説明する。図２４は、最小殺菌濃度についての組合せ投与（ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）／フルコナゾール）の相乗効果を実証するイソボログラムであり、保持ハイドロゲル実施例３１（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）、０．０１５６重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．００１重量％のフルコナゾール）および保持ハイドロゲル実施例３２（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５）、０．００７８重量％のカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）および０．００４重量％のフルコナゾール）によってデリバリされた際のものである。カチオン性ポリマーとフルコナゾールとの間の相乗効果は、各保持ハイドロゲルを添加する線の左側に位置する薬剤の組合せの投与量によって示されており、三角形の内側に正方形として示した。上部の正方形は、実施例３１に相当し、下の正方形は、実施例３２に相当する。
ハイドロゲルによってデリバリされたドキシサイクリン（ＤＸＹ）／カチオン性ポリマーの相乗効果
ＤＸＹは、テトラサイクリン系抗生物質である。保持ハイドロゲルは、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５、ＤＸＹ、およびカチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を用いて調製した。ハイドロゲルをＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）に対して供試した。Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａは、１週間を超えて滞在している入院患者に一般的な病原菌である。Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａに対するＤＸＹのＭＢＣは、約２０〜３０ｍｇ／Ｌ（３０ｐｐｍ）である。Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａに対するＶＥ／ＢｎＣｌ（１：１５）のＭＢＣは、約５００ｍｇ／Ｌ（５００ｐｐｍ）である。４種のハイドロゲルを調製した。すなわち、ＤＸＹ／ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）比が、それぞれ２．５ｐｐｍ／１５．６ｐｐｍ（実施例３３）、５ｐｐｍ／１５．６ｐｐｍ（実施例３４）、１ｐｐｍ／３１．２ｐｐｍ（実施例３５）、２．５ｐｐｍ／３１．２ｐｐｍ（実施例３６）のものである。図２５は、各ハイドロゲルが１００％の消滅効率を達成したことを示す棒グラフである。図２６は、Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａに対するドキシサイクリン／カチオン性ポリマーの相乗効果を実証するイソボログラムであり、保持ハイドロゲル実施例３３および実施例３５によってデリバリされた際のものである。相乗効果は、薬剤の組合せの投与量によって示されており、三角形の内側の正方形によって示した。左側の正方形は、実施例３５に相当し、右側の正方形は、実施例３３に相当する。薬剤の組合せは、極めて低いドキシサイクリン濃度（約１ｐｐｍまたは１ｍｇ／Ｌ）で有効である。
カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルを、バイオフィルムを消滅させる能力について検討した。バイオフィルムの形成は、微生物が表面（無生物材料または組織）に付着し、それらが増殖して、不溶性のゼラチン状のエキソポリマーを分泌することができるようになった時に起こり、該エキソポリマーは、バイオフィルムとして知られる三次元の細胞：ポリマー・マトリックスを生じる。医療上のバイオフィルムの出現は、極めて手強いものであり、その理由は、バイオフィルム中で成長する微生物が、プランクトン状の細胞に比べて、抗菌剤および宿主防御系に不応性であり、かつ反応性が劇的に低いためである。バイオフィルムの持続性は、外傷治癒の不全、慢性炎症や感染性の塞栓の拡散などの臨床的状態を導くことがある。
バイオフィルムの排除に使用する抗菌剤の臨床的意義を確立するために、様々な微生物を細菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓ）を数日間培養して、治療前にバイオフィルムを発達させた。カチオン性ポリマーＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）またはカチオン性ポリマーＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を、Ｓ．ａｕｒｅｕｓ、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓに対するＭＢＣ濃度で、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５（４重量％）内に保持し、バイオフィルムの上に置いた。カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７および実施例３８を、Ｓ．ａｕｒｅｕｓ用に調製し、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３９および実施例４０を、Ｅ．ｃｏｌｉ用に調製し、そしてカチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例４１および実施例４２を、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓ用に調製した。対応のブランクハイドロゲル実施例１５を、対照として使用した。次いで、培養系をハイドロゲルと共に２４時間インキュベートして、抗菌作用を発生させた。次いで、ＸＴＴアッセイを実施して、残存する細菌の生存率を評価した。このアッセイでは、光学濃度（Ｏ．Ｄ．）の読み取りが低いほど、相当する細胞生存率が低く、ハイドロゲルのバイオフィルム排除能がより良好となる。
図２７Ａおよび２７Ｂは、Ｓ．ａｕｒｅｕｓのバイオフィルムの代謝活性およびバイオマスの低下をそれぞれ示す棒グラフであり、この低下は、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含む）、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む）、ならびにカチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む）に因るものである。代謝活性（図２７Ａ）およびバイオマス（図２７Ｂ）の低下は、Ｓ．ａｕｒｅｕｓに対するカチオン性ポリマー保持ゲルを用いて得た。
図２８Ａおよび２８Ｂは、Ｅ．ｃｏｌｉのバイオフィルムの代謝活性およびバイオマスの低下をそれぞれ示す棒グラフであり、この低下は、ブランクハイドロゲル実施例１５、（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含む）、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む）、ならびにカチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含むハイドロゲルに因るものである。代謝活性（図２８Ａ）およびバイオマス（図２８Ｂ）の低下は、Ｅ．ｃｏｌｉに対するカチオン性ポリマー保持ゲルを用いて得た。
図２９Ａおよび２９Ｂは、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓのバイオフィルムの代謝活性およびバイオマスの低下を示す棒グラフであり、この低下は、ブランクハイドロゲル実施例１５（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を含む）、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３７（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０１５６重量％のＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を含む）、ならびにカチオン性ポリマー保持ハイドロゲル実施例３８（４重量％のＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５および０．０６２５重量％のＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）を含む）に因るものである。代謝活性（図２９Ａ）およびバイオマス（図２９Ｂ）の低下は、Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対するカチオン性ポリマー保持ゲルを用いて得た。
ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を用いて保持したハイドロゲルは、Ｓ．ａｕｒｅｕｓ（グラム陰性）およびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓ（真菌）の増殖ならびに生存率を低下させる上で、Ｅ／ＰｒＢｒ（１：３０）を保持したものと同等に効率が良いように思われた。主な違いがＥ．ｃｏｌｉ（グラム陰性）に観察されたが、そこでは、さらに疎水性の高いＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）を保持したハイドロゲルを用いて処理した細胞は、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）保持ハイドロゲルを用いて処理したものに比べて、大幅に生存率が低かった。
処理後の細菌のバイオマスの持続性を、クリスタルバイオレットアッセイを使用して定量した。残存する任意のバイオフィルムの一部分は、抗菌剤から保護された状態にある細菌のポケットを備えた休止状態の区域として、作用することができる。さらに、残余のバイオフィルムに存在する“持続生残菌”と称する抵抗性細胞の亜集団も存在する。カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルのバイオマス消滅能は、バイオフィルム中に存在する細菌の細胞生存率が低下する傾向と同様の傾向を辿った。すなわち、ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）は、Ｅ．ｃｏｌｉに対して、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）よりも良好な抗菌作用を有し、２種のカチオン性ポリマーは、Ｓ．ａｕｒｅｕｓおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓのバイオフィルムに対して、同様の効率を示した。
ＳＥＭイメージングは、ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）保持ハイドロゲル（実施例３７）を用いて処理したバイオフィルムが、広域で細胞が消滅し一掃されたことを示している（図３０）。Ｓ．ａｕｒｅｕｓおよびＣ．ａｌｂｉｃａｎｓについては、無傷の細胞は存在せずに破裂した細胞片のみが残っていた。該イメージングはまた、細胞生存率およびバイオマスの定量アッセイと良く相関しており、ここでは、ＶＥ／ＢｎＣｌ（１：３０）ハイドロゲルが、ＶＥ／ＰｒＢｒ（１：３０）の同等物よりも大幅に効率良くＥ．ｃｏｌｉバイオフィルムを消滅させた。
結論
生分解性および生体適合性がある、ビタミンＥ−機能化“ＡＢＡ”型トリブロック・コポリマーは、環状カーボネートモノマーの有機触媒性の開環重合によって形成され、該モノマーは、ビタミンＥ化合物の共有結合形態を担持する。ブロック・コポリマー形態は、試薬または化学反応を添加することなく、物理的に架橋されたハイドロゲルおよび有機ゲルを形成する。ゲルのレオロジー特性は、ポリマーの濃度または組成を変えることによって、簡便な様式で容易に調整することができる。ゲルの剛性は、貯蔵弾性率Ｇ’によって標示され、ポリマーの組成、濃度のどちらかまたは両方に応じて、１００〜１２００Ｐａに変化させることができる。一連の広範な医薬化合物は、低分子薬剤、生体分子および化粧品／食品を含めて、ゲル形成過程の間にゲルの中に保持することができる。これらのゲルは、薬剤をデリバリするための、制御された放出プロファイルを有するデポーとして機能することができる。製剤化と調整が容易であることによって、これらの柔軟な物理ゲルは、広大な範囲の医薬主導の施用に魅力のある候補物質として供給する。
一例として、生分解性および生体適合性があるハーセプチン保持ハイドロゲルを、ＶｉｔＥ１．２５−ＰＥＧ（２０ｋ）−ＶｉｔＥ１．２５を用いて調製し、抗体を局所的に注入可能なデリバリ素材として利用することに成功した。保持ハイドロゲルのレオロジー特性および多孔性は、ポリマーの組成およびポリマーの濃度を変化させることによって、調整することができる。組織学的試験では、ハイドロゲルが慢性的な炎症応答を誘発せず、ｉｎ ｖｉｖｏで経時的に分解可能であることが明らかにされている。ハイドロゲルマトリックスは、ハーセプチンの持続放出を供給し、腫瘍部位内に抗体を局在化させる。ハーセプチン溶液に比べて、ｉｎ ｖｉｖｏの抗腫瘍有効性は、腫瘍近くの部位へのハーセプチン保持ゲルの単回の皮下注射を使用して、大幅に増強された。ハーセプチン保持ゲルは、腫瘍から遠位の部位に１回注射された際に、４週間にわたる毎週のハーセプチン溶液の静脈投与に匹敵する。ハイドロゲルを使用したハーセプチン処理は、さらに少ない頻度の注射を要し、これによって、高い利便性と、患者の服薬遵守の向上に寄与する。これらの結果は、ビタミンＥ機能化ハイドロゲルによって、抗体の皮下デリバリが期待されることを示唆している。
カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルは、バイオマスを消滅させ、バイオフィルム中に存在する細菌の生存率を大きく低減することができる。まとめると、本結果は、カチオン性ポリマー保持ハイドロゲルは、プランクトン様細菌とバイオフィルムの細菌の両方を排除するのに使用することができる。
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明するためのみに使用され、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される単数形態“ａ”、“ａｎ”、および“ｔｈｅ”は、文脈が明らかに他を示さない限り、同様に複数形態を含むことを意図する。さらに本明細書における用語“含む”または“含んでいる”、またはそれら両方は、記述された特徴、整数、ステップ、操作、要素、またはコンポーネント、またはこれらの如何なる組み合わせの存在を規定するものであって１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、コンポーネントまたはそれらのグループやこれらの如何なる組み合わせを排除するものではない。可能な値の範囲を表現するために２つの数値限定ＸおよびＹ（例えば、濃度ＸｐｐｍからＹｐｐｍ）を使用する場合、他のことが記述されない限り、値は、Ｘ，Ｙ、またはＸとＹの間の如何なる数とすることができる。
本発明の記述は、例示および説明の目的のために提示されたのであって、本発明を開示された形態に終止させるものであるとか、本発明を制限するものとかを意図するものではない。実施形態は、本発明の原理、実際的な適用を、当業者が本発明を理解することを可能とするため最適に説明するべく選択され、記述されたものである。

Claims (15)

  1. ４重量％〜１０重量％のゲル形成ブロック・コポリマーと、
    溶媒と、
    ０．０００１重量％〜１０重量％の薬剤と
    を含む薬剤組成物であって、
    前記ゲル形成ブロック・コポリマーは式（１）に記載の構造を有し、
    （式中、ｄ’は、１００〜６００の値を有する正の数であり、
    各Ｋ’は、Ｏ、ＮＨ、Ｓおよびそれらの組合せからなる群から選択される独立した２価の連結基であり、
    各Ｐａは、１個〜１０個のビタミン担持サブユニットを含む独立したモノカーボネートまたはポリカーボネート鎖であって、ビタミン担持サブユニットのそれぞれがカーボネート主鎖および前記カーボネート主鎖に連結された側鎖を含み、前記側鎖はビタミンの共有結合形態を含み、
    Ｚａは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
    Ｚｂは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
    重量パーセント（重量％）は、前記薬剤組成物の総重量に基づき、
    前記薬剤組成物は、前記溶媒中のブロック・コポリマーのポリマー鎖の非共有結合的な相互作用によって形成されるゲルであって、
    前記薬剤が、ゲルに含まれる、
    薬剤組成物。
  2. 各Ｐａは、１個〜８個のビタミン担持サブユニットからなり、前記ビタミンは、ビタミンＥ化合物、ビタミンＤ化合物およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の薬剤組成物。
  3. 前記ビタミン担持サブユニットのそれぞれは、アルファ−トコフェリル部分、またはエルゴカルシフェリル部分を含む、請求項１に記載の薬剤組成物。
  4. 前記ビタミン担持サブユニットは、式（２）に記載の構造を有する、請求項１に記載の薬剤組成物。
    （式中、カーボネート骨格の原子は、１〜６の番号が付され、
    Ｌｄは、１個〜１５個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
    Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む部分であり、
    各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される独立した１価のラジカルであり、
    Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
    ｔは、０〜２の値を有する正の整数であり、
    ｔ’は、０〜２の値を有する正の整数であり、
    ｔおよびｔ’はいずれもゼロではない。）
  5. 前記ゲル形成ブロック・コポリマーのビタミン含有サブユニットは、下記構造
    、または下記構造を有する、
    請求項１に記載の薬剤組成物。
  6. 前記薬剤は、抗がん剤であり、前記薬剤組成物は、がんを治療するために適した組成物である、請求項１に記載の薬剤組成物。
  7. 前記薬剤は、構造式（８）に記載の構造を有する抗菌カチオン性ポリカーボネートである、請求項１に記載の薬剤組成物。
    （式中、Ｚ’は、１価のＣ１〜Ｃ１５の第１の末端基であって、Ｐ’の骨格カルボニル基に連結されており、
    Ｚ”は、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される１価の第２の末端基であって、
    Ｐ’は、カチオン性カーボネートサブユニットからなるポリマー鎖であり、
    ｉ）Ｐ’は、５〜４５の重合度（ＤＰ）を有し、ｉｉ）カチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、主鎖分と、前記主鎖分に連結されたＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖とを含み、ｉｉｉ）前記カチオン性側鎖は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’を含み、
    第１のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性カーボネートサブユニットの２５％〜１００％は、１３個〜２５個の炭素を含むカチオン性側鎖を有し、
    第２のカチオン性カーボネートサブユニットと称する、カチオン性カーボネートサブユニットの０％〜７５％は、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖を有する。）
  8. 前記抗菌カチオン性ポリカーボネートのカチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、式（９）に記載の構造を有する、請求項７に記載の薬剤組成物。
    （式中、Ｌａ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基のいずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ６〜Ｃ２５のカチオン性側鎖であり、ここで、Ｌａは、少なくとも３個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
    各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
    Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
    ｔは、０〜２の値を有する正の整数であり、
    ｔ’は、０〜２の値を有する正の整数であり、
    ｔおよびｔ’は、いずれもゼロではなく、
    Ｘ’は、負電荷をもつイオンである。）
  9. 前記抗菌カチオン性ポリカーボネートのカチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは式（１０）に記載の構造を有する、請求項７に記載の薬剤組成物。
    （式中、Ｌｂ−Ｑ’（Ｒａ）ｕは、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基いずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ５−Ｃ２４のカチオン性部分であり、ここで、Ｌｂは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
    Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
    Ｘ’は、負電荷をもつイオンである。）
  10. 前記抗菌カチオン性ポリカーボネートのカチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは式（１１）に記載の構造を有する、請求項７に記載の薬剤組成物。
    （式中、Ｌｃ−Ｑ’（Ｒａ）ｕ’は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基いずれか１つまたはこれらの組合せを含むＣ５−Ｃ２４のカチオン性部分であり、ここで、Ｌｃは、少なくとも２個の炭素を含む２価の連結基であり、Ｑ’は、４価の正電荷をもつ窒素またはリンであり、ｕ’は、１〜３の値を有し、各Ｒａは、１〜３価を有する独立したラジカルであり、各Ｒａは、少なくとも１個の炭素を含み、
    各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、１価のラジカルであり、
    Ｒ”は、水素、ハロゲンおよび１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される１価のラジカルであり、
    Ｘ’は、負電荷をもつイオンである。）
  11. 前記薬剤は、式（１９）に記載の構造を有する抗菌カチオン性ポリカーボネートである、請求項１に記載の薬剤組成物。
    （式中、Ｃ’は、ポリマー鎖Ｐｂを接合するＣ２〜Ｃ１５の２価の連結基であって、Ｃ’は、ｉ）第１のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第１のヘテロ原子と、ｉｉ）第２のポリマー鎖Ｐｂに連結され、窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される第２のヘテロ原子とを含み、
    各Ｚｃは、水素およびＣ１〜Ｃ１５部分からなる群から選択される独立した１価の末端基であり、
    各ポリマー鎖Ｐｂは、カチオン性カーボネートサブユニットからなり、
    ｉ）前記カチオン性ポリマーは、計５個〜４５個のカチオン性カーボネートサブユニットを含み、ｉｉ）前記カチオン性カーボネートサブユニットは、前記ポリマー鎖の主鎖分と、前記主鎖分に連結されたカチオン性側鎖とを含み、かつｉｉｉ）前記カチオン性側鎖は、第四級アンモニウム基、第四級ホスホニウム基いずれか１つまたはこれらの組合せの正電荷をもつヘテロ原子Ｑ’を含み、
    前記カチオン性ポリマーの全カチオン性カーボネートサブユニットの２５％〜１００％は、１０個〜２５個の炭素を含む第１のカチオン性カーボネートサブユニットである、カチオン性側鎖を有し、
    前記カチオン性ポリマーの全カチオン性カーボネートサブユニットの０％〜７５％は、６個〜９個の炭素を含む第２のカチオン性カーボネートサブユニットである、カチオン性側鎖を有する。）
  12. 前記抗菌カチオン性ポリカーボネートの第１のカチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、１３個〜２５個の炭素を含むカチオン性側鎖を有し、前記第２のカチオン性カーボネートサブユニットのそれぞれは、６個〜１２個の炭素を含むカチオン性側鎖を有する、請求項１１に記載の薬剤組成物。
  13. 抗菌性化合物である第２の薬剤をさらに含み、前記抗菌性化合物は、フルコナゾール、ドキシサイクリンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項７または１１に記載の薬剤組成物。
  14. 式（１）に記載の構造を有するゲル形成ブロック・コポリマー。
    （式中、ｄ’は、１００〜６００の値を有する正の数であり、
    各Ｋ’は、Ｏ、ＮＨ、Ｓおよびそれらの組合せからなる群から選択される独立した二価の連結基であり、
    各Ｐａは、独立して、モノカーボネートまたは１個〜１０個のビタミン含有サブユニットを含むポリカーボネートであり、前記ビタミン含有サブユニットのそれぞれは、カーボネート主鎖分と前記カーボネート主鎖分に連結された側鎖とを含み、前記側鎖は、ビタミンに共有結合した形態を含み、
    Ｚａは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
    Ｚｂは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
  15. ゲル形成ブロックが、式（１−Ａ）に記載の構造：
    （式中、カーボネート骨格の原子には、各カーボネートサブユニットに１〜６の番号が付され、
    ｄ’は、１００〜６００の値を有する正の数であり、
    各ｍ’は、２から２０の値を有する独立した正の数であり、
    各Ｌｄは、独立して、１個〜１５個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
    各Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む独立した部分であり、
    各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
    各Ｒ”は、水素または１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
    各ｔは、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
    各ｔ’は、０〜２の値を有する独立した正の整数であり、
    ｔ＝０およびｔ’＝０であるカーボネートサブユニットはなく、
    Ｚａは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
    Ｚｂは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）か、または
    ゲル形成ブロックが、式（１−Ｂ）に記載の構造：
    （式中、カーボネート骨格の原子では、各カーボネートサブユニットに１〜６の番号を付され、
    ｄ’は、１００〜６００の値を有する正の数であり、
    各ｍ’は、２〜２０の値を有する独立した正の数であり、
    各Ｌｄは、独立して、１個〜１５個の炭素を含む単結合または２価の連結基であり、
    各Ｖ’は、ビタミンの共有結合形態を含む独立した部分であり、
    各Ｒ’は、水素、ハロゲン、メチルおよびエチルからなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
    各Ｒ”は、水素および１個〜６個の炭素を含むアルキル基からなる群から選択される、独立した１価のラジカルであり、
    Ｚａは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第１の末端基であり、
    Ｚｂは、水素または１個〜１５個の炭素を含む基からなる群から選択される第２の末端基である。）
    を有する、請求項１４に記載のゲル形成ブロック・コポリマー。
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