JP6194127B2 - グルコース検出体及びグルコース検出方法 - Google Patents
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Description
少なくとも親水性モノマーと、疎水性モノマーと、化学式(1)で表されるボロン酸含有モノマーとにより構成されるポリマーを含み、グルコースの存在量に応じて前記ポリマーの濁度が変化するものである。
少なくとも親水性モノマーと、疎水性モノマーと、化学式(1)で表されるボロン酸含有モノマーとにより構成されグルコースの存在量に応じて濁度が変化するポリマーを含むグルコース検出体を用い、前記ポリマーの濁度変化に基づいてグルコースを検出するものである。
親水疎水バランス値HHB=Li×Mi+Lo×Mo+Lb×Mb … 数式(1)
濁度T=Gs/Gb … 数式(2)
濁度変化TCR=T(−)/T(+) … 数式(3)
実験例で用いた化合物の略称を以下に示す。
3APB:3−アクリルアミドフェニルボロン酸
4APB:4−アクリルアミドフェニルボロン酸
AA:アクリルアミド
HEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート
DMAA :N,N−ジメチルアクリルアミド
EA:エチルアクリレート
NPA:N−フェニルアクリルアミド
MBA:N,N’−ジメチレンビスアクリルアミド
親水性モノマーであるアクリルアミド(AA)と2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)とN−ジメチルアクリルアミド(DMAA)とのうちいずれかと、ボロン酸含有モノマーである3−アクリルアミドフェニルボロン酸(3APB)とを任意の配合比(表1参照)になるよう量りとり、ジメチルスルホキシドに溶解した。また、架橋剤としてN,N’−ジメチレンビスアクリルアミド(MBA)をモノマー総量に対して1.5mol%、重合開始剤として2,2−メトキシ−2−アミノフェニルアセトフェノンをモノマー総量に対して2.0mol%添加した。この配合液をモールド型に流し込み、室温で紫外光(UV,365nm)を30分間照射し、重合させた。重合後、モールド型からポリマーを取り出し、直径6mmの円形に切り出したあと、エタノールに浸漬し、未重合モノマー及び溶媒を抽出した。その後、1Mのグルコースを含むリン酸緩衝溶液にポリマーを12時間以上浸漬し、ポリマーの写真を撮影した。その後、各ポリマーをリン酸緩衝溶液に移し、3〜4分後に再度ポリマーの写真を撮影した。
親水性モノマーであるAAとHEAとDMAAとのうちいずれかと、疎水性モノマーであるエチルアクリレート(EA)と、ボロン酸含有モノマーである3APBとを任意の配合比(表2参照)になるようにした以外は実験例1と同様の工程を経て、得られたポリマーを実験例19〜36とした。
親水性モノマーであるAAとHEAとDMAAとのうちいずれかと、疎水性モノマーであるN−フェニルアクリルアミド(NPA)と、ボロン酸含有モノマーである3APBとを任意の配合比(表2参照)になるようにした以外は実験例1と同様の工程を経て、得られたポリマーを実験例37,38とした。なお、各モノマーのLogPow値は、オンラインソフトウエアのALGOPS2.1による計算値によれば、3APBが0.51、AAが−0.65、HEAが0.04、DMAAが0.17、EAが1.24、NPAが1.67である。
親水性モノマーであるAAとHEAとDMAAとのうちいずれかと、疎水性モノマーであるEAと、ボロン酸含有モノマーである4APBとを任意の配合比(表2参照)になるようにした以外は実験例1と同様の工程を経て、得られたポリマーを実験例39〜41とした。なお、4APBのLogPow値は、オンラインソフトウエアのALGOPS2.1による計算値によれば、0.48である。
親水疎水バランス値HHBは、親水性モノマーのLogPow値をLi、親水性モノマーの含有率をMi(mol%)、疎水性モノマーのLogPow値をLo、疎水性モノマーの含有率をMo(mol%)、ボロン酸含有モノマーのLogPow値をLb、ボロン酸含有モノマーの含有率をMb(mol%)とし、上記数式(1)により算出した。なお、各含有率は、親水性モノマーと疎水性モノマーとボロン酸含有モノマーとの総量(mol)に対する含有率である。
濁度は、パブリックドメインの画像処理ソフトであるImageJを使用し、測定対象の写真からグレー値を測定し、試料のグレー値をGs、試料の置かれた背景のグレー値をGbとし、上記数式(2)により算出した。濁度Tが1.0のとき、試料は無色透明であり、値が大きくなるに従い濁度は高くなる。また、グルコースの有無による濁度の変化(Turbidity Change Ratio:TCR)は、1Mのグルコースを含むリン酸緩衝溶液中での濁度をT(+)、リン酸緩衝溶液中での濁度をT(−)とし、上記数式(3)により算出した。なお、表1,2には、目視により濁度T(+)及び濁度変化TCRを確認した結果も示した。濁度T(+)は、濁度の低い順に、A(T≦1.2;目視でほぼ無色透明)、B(1.2<T≦1.5;目視で確認できる濁り)、C(T>1.5;目視で明らかに確認できる濁り)として評価した。また、濁度変化TCRは、1Mのグルコースを含むリン酸緩衝溶液に浸漬させたのち、グルコースを含まないリン酸緩衝溶液に浸漬させた際の濁度変化において、濁度の変化が大きい順に、A(TCR≧2.0;目視で明確に確認できる濁度の変化)、B(1.2<TCR<2.0;目視で確認できる濁度の変化)、C(TCR≦1.2;目視でほぼ確認できない濁度の変化)として評価した。
実験例1〜18のモノマーのモル比と親水疎水バランス値HHB、1Mのグルコースを含むリン酸緩衝溶液中での濁度T(+)、リン酸緩衝溶液中での濁度T(−)及び濁度変化TCRをまとめて表1に示した。同様に、実験例19〜38の結果をまとめて表2に示した。表1に示すように、疎水性モノマーを用いない実験例1〜18では、濁度変化TCRがほとんどなかったのに対し、実験例19〜38では、比較的良好な濁度変化が起きていることがわかった。なかでも、親水疎水バランス値HHBが25以上75以下の範囲、より好ましくは、33以上69以下の範囲において濁度変化が明確にわかりやすい結果であった。また、実験例19〜23,33〜36,39では、モル比Mi/Mbは3.2以上7.6以下の範囲が好ましく、モル比Mo/Mbは5以上11.4以下の範囲が好ましく、親水疎水バランス値HHBは41以上56以下の範囲が好ましかった。また、実験例24〜28,37,38,40では、モル比Mi/Mbは5以上7.5以下の範囲が好ましく、モル比Mo/Mbは1.5以上4以下の範囲が好ましく、親水疎水バランス値HHBは33以上57以下の範囲が好ましかった。実験例29〜32,41では、モル比Mi/Mbは4.5以上5以下の範囲が好ましく、モル比Mo/Mbは4以上4.5以下の範囲が好ましく、親水疎水バランス値HHBは63以上69以下の範囲が好ましかった。
本発明のポリマーをコンタクトレンズに組み込んだものを作製し、これを実験例42とした。1Mのグルコースを含むリン酸緩衝溶液に浸した実験例26のポリマーを、レンズ型モールドの中心部に置き、その上から1mol%の2,2−メトキシ−2−アミノフェニルアセトフェノン及びMBAを含む2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)のモノマー溶液を注入した。その後、室温で紫外光(UV,365nm)を30分間照射し、重合させた。重合後、レンズモールド型からコンタクトレンズを取り出し、1Mのグルコースを含むリン酸緩衝溶液に浸漬した。このコンタクトレンズのポリマー部分のグルコース応答性を確認したところ、T(+)は1.2、T(−)は3.7であった。また、濁度変化TCRは3.1であり、HEMAを主成分とするコンタクトレンズ中において良好なグルコース応答性を得た。
Claims (7)
- 親水性基としての含窒素基及びヒドロキシ基のうち1以上を有すると共に結合基としてのアクリロイル基とメタクリロイル基とビニル基とのうち1以上を有する親水性モノマーと、疎水性であるアルキル基とアルキレン基とフェニル基とのうち1以上を有すると共に結合基としてのアクリロイル基とメタクリロイル基とビニル基とのうち1以上を有する疎水性モノマーと、化学式(1)で表されるボロン酸含有モノマーとにより構成されるポリマーを少なくとも含み、
前記親水性モノマーは、アクリルアミド(AA)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、N,N’−ジメチルアクリルアミド(DMAA)、N−ビニル−2−ピロリドン、1−メチル−3−メチレン−2−ピロリジノンから選ばれる1以上であり、
前記疎水性モノマーは、エチルアクリレート(EA)及びN−フェニルアクリルアミド(NPA)から選ばれる1以上であり、
前記親水性モノマーのオクタノール/水−分配係数Li(LogPow値)及び含有率Mi(mol%)と、前記疎水性モノマーのオクタノール/水−分配係数Lo(LogPow値)及び含有率Mo(mol%)と、前記ボロン酸含有モノマーのオクタノール/水−分配係数Lb(LogPow値)及び含有率Mb(mol%)とにより数式(1)を用いて求められる親水疎水バランス値HHBが25以上75以下の範囲であり、
前記ボロン酸含有モノマーの含有率Mb(mol%)に対する前記親水性モノマーの含有率Mi(mol%)であるモル比Mi/Mbが1以上10以下の範囲を満たし、前記ボロン酸含有モノマーの含有率Mb(mol%)に対する前記疎水性モノマーの含有率Mo(mol%)であるモル比Mo/Mbが1以上15以下の範囲を満たし、
グルコースの存在量に応じて前記ポリマーの濁度が変化する、グルコース検出体。
- 下記(1)〜(3)のいずれか1つの条件を満たす、請求項1に記載のグルコース検出体。
(1)前記親水性モノマーがアクリルアミド(AA)であり、前記モル比Mi/Mbが3.2以上7.6以下の範囲であり、前記モル比Mo/Mbが5以上11.4以下の範囲であり、前記親水疎水バランス値HHBが41以上56以下の範囲である。
(2)前記親水性モノマーが2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)であり、前記モル比Mi/Mbが5以上7.5以下の範囲であり、前記モル比Mo/Mbが1.5以上4以下の範囲であり、前記親水疎水バランス値HHBが33以上57以下の範囲である。
(3)前記親水性モノマーがN,N’−ジメチルアクリルアミド(DMAA)であり、前記モル比Mi/Mbが4.5以上5以下の範囲であり、前記モル比Mo/Mbが4以上4.5以下の範囲であり、前記親水疎水バランス値HHBが63以上69以下の範囲である。 - 前記ポリマーは、ハイドロゲルである、請求項1又は2に記載のグルコース検出体。
- 眼科用部材に組み込まれている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のグルコース検出体。
- 前記眼科用部材は、コンタクトレンズである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のグルコース検出体。
- 親水性基としての含窒素基及びヒドロキシ基のうち1以上を有すると共に結合基としてのアクリロイル基とメタクリロイル基とビニル基とのうち1以上を有する親水性モノマーと、疎水性であるアルキル基とアルキレン基とフェニル基とのうち1以上を有すると共に結合基としてのアクリロイル基とメタクリロイル基とビニル基とのうち1以上を有する疎水性モノマーと、化学式(1)で表されるボロン酸含有モノマーとにより少なくとも構成され、前記親水性モノマーのオクタノール/水−分配係数Li(LogPow値)及び含有率Mi(mol%)と、前記疎水性モノマーのオクタノール/水−分配係数Lo(LogPow値)及び含有率Mo(mol%)と、前記ボロン酸含有モノマーのオクタノール/水−分配係数Lb(LogPow値)及び含有率Mb(mol%)とにより数式(1)を用いて求められる親水疎水バランス値HHBが25以上75以下の範囲であり、前記ボロン酸含有モノマーの含有率Mb(mol%)に対する前記親水性モノマーの含有率Mi(mol%)であるモル比Mi/Mbが1以上10以下の範囲を満たし、前記ボロン酸含有モノマーの含有率Mb(mol%)に対する前記疎水性モノマーの含有率Mo(mol%)であるモル比Mo/Mbが1以上15以下の範囲を満たし、グルコースの存在量に応じて濁度が変化するポリマーを含むグルコース検出体を用い、前記ポリマーの濁度変化に基づいてグルコースを検出し、
前記親水性モノマーは、アクリルアミド(AA)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、N,N’−ジメチルアクリルアミド(DMAA)、N−ビニル−2−ピロリドン、1−メチル−3−メチレン−2−ピロリジノンから選ばれる1以上であり、
前記疎水性モノマーは、エチルアクリレート(EA)及びN−フェニルアクリルアミド(NPA)から選ばれる1以上である、
グルコース検出方法。
- 下記(1)〜(3)のいずれか1つの条件を満たす、請求項6に記載のグルコース検出方法。
(1)前記親水性モノマーがアクリルアミド(AA)であり、前記モル比Mi/Mbが3.2以上7.6以下の範囲であり、前記モル比Mo/Mbが5以上11.4以下の範囲であり、前記親水疎水バランス値HHBが41以上56以下の範囲である。
(2)前記親水性モノマーが2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)であり、前記モル比Mi/Mbが5以上7.5以下の範囲であり、前記モル比Mo/Mbが1.5以上4以下の範囲であり、前記親水疎水バランス値HHBが33以上57以下の範囲である。
(3)前記親水性モノマーがN,N’−ジメチルアクリルアミド(DMAA)であり、前記モル比Mi/Mbが4.5以上5以下の範囲であり、前記モル比Mo/Mbが4以上4.5以下の範囲であり、前記親水疎水バランス値HHBが63以上69以下の範囲である。
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