JPH11189624A - Temperature-responsive hydrogel - Google Patents

Temperature-responsive hydrogel

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JPH11189624A
JPH11189624A JP35938797A JP35938797A JPH11189624A JP H11189624 A JPH11189624 A JP H11189624A JP 35938797 A JP35938797 A JP 35938797A JP 35938797 A JP35938797 A JP 35938797A JP H11189624 A JPH11189624 A JP H11189624A
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JP
Japan
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temperature
hydrogel
methyl ether
monomer
mol
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Pending
Application number
JP35938797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kimura
隆 木村
Kunihiko Takagi
邦彦 高木
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11189624A publication Critical patent/JPH11189624A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a temperature-responsive polyvinyl methyl ether hydrogel which can be applied thinly, evenly, and firmly on the surfaces of many objects at one time and capable of controlled release of a substance in response to a specified temperature change by crosslinking a copolymer obtained by copolymerizing vinyl methyl ether with a monomer having a reactive functional group with a crosslinking agent. SOLUTION: Vinyl methyl ether in an amount of 30 mol.% or above, desirably, 50 mol.% or above is copolymerized with 1-30 mol.%, desirably, 5-20 mol.% monomer having a reactive functional group and, optionally, at least another monomer copolymerizable therewith at 4-90 deg.C, desirably, 20-80 deg.C for 1-72 hr, desirably 12-48 hr to obtain a copolymer. This copolymer is crosslinked with 0.01-5 mol.%, based on the monomer, crosslinking agent at 4-80 deg.C, desirably 20-60 deg.C to obtain a temperature-responsive hydrogen having a crosslinking density of 0.1-10%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、温度応答型ハイド
ロゲルに関するものである。
The present invention relates to a temperature-responsive hydrogel.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、刺激応答機能を持つ高分子に関す
る研究が盛んになっており、その一つに感温性高分子が
ある。感温性水溶性高分子としては、冷水には溶解し、
温水には不溶の水に対して負の溶解度係数を示すメチル
セルロース、ポリ酢酸ビニルの部分けん化物、ポリN−
イソプロピルアクリルアミドに代表されるポリN−アル
キル置換アクリルアミド、ポリビニルメチルエーテルが
知られている。このうち、ポリビニルメチルエーテル水
溶液は38℃を境にして加熱により沈殿し、冷却により
溶解する温度応答性を示す。ポリビニルメチルエーテル
水溶液はγ線、電子線等の高エネルギー放射線の照射に
より架橋が起こり、同じく38℃に下限臨界溶液温度を
持つ温度応答型ハイドロゲルが生成する。このポリビニ
ルメチルエーテルハイドロゲルは、繊維状にすることに
より人工筋肉の素材として適用できることが指摘され、
その為の試みが多く為されてきた。最近の生医学的応用
事例として、刺激が製剤に加えられた時のみ必要な量の
薬物を放出する理想的なDDSの薬物放出制御層とし
て、ポリビニルメチルエーテルハイドロゲルを用いるこ
とが検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, research on polymers having a stimulus response function has been actively conducted, and one of them is a thermosensitive polymer. As a temperature-sensitive water-soluble polymer, it dissolves in cold water,
Methylcellulose, a partially saponified polyvinyl acetate, and polyN-
Poly N-alkyl-substituted acrylamide represented by isopropylacrylamide and polyvinyl methyl ether are known. Among them, the aqueous solution of polyvinyl methyl ether exhibits temperature responsiveness in which it precipitates by heating around 38 ° C. and dissolves by cooling. The aqueous solution of polyvinyl methyl ether undergoes crosslinking by irradiation with high energy radiation such as γ-rays and electron beams, and a temperature-responsive hydrogel having a lower critical solution temperature of 38 ° C. is also formed. It has been pointed out that this polyvinyl methyl ether hydrogel can be applied as a material for artificial muscle by making it into a fibrous form,
Many attempts have been made for that. In recent biomedical applications, the use of polyvinyl methyl ether hydrogel as an ideal drug release control layer for DDS, which releases the required amount of drug only when a stimulus is applied to the formulation, is being studied. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのポリ
ビニルメチルエーテルハイドロゲルは、いずれも重合時
にγ線、電子線等の高エネルギ−放射線を照射すること
によって作製するものであり、設備上の制約が多く、ま
た、多くの物体に一度に適用することを考えた場合、影
になった部分にはハイドロゲルが形成されない等の製造
上の問題点があった。また、ポリビニルメチルエーテル
ハイドロゲルは反応性官能基を有していない為、基材表
面に安定に結合さすことができないという問題点があっ
た。
However, these polyvinyl methyl ether hydrogels are all produced by irradiating high energy radiation such as γ-rays and electron beams during polymerization. In addition, when the method is applied to many objects at once, there is a problem in manufacturing that a hydrogel is not formed in a shadowed portion. Further, since polyvinyl methyl ether hydrogel does not have a reactive functional group, there is a problem that it cannot be stably bonded to the substrate surface.

【0004】本発明は、かかる問題点を解決し、特別な
設備を必要とせず、一度に大量の物体表面上に薄く均一
に且つ強固に重層することが可能な、所定の温度変化に
応答して物質の放出制御を行うことができる温度応答型
ポリビニルメチルエーテルハイドロゲルを提供すること
を目的とするものである。
The present invention solves such a problem and responds to a predetermined temperature change which can be thinly, uniformly and firmly laminated on a large amount of object surface at once without requiring special equipment. It is an object of the present invention to provide a temperature-responsive polyvinyl methyl ether hydrogel capable of controlling the release of a substance by using the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ビニル
メチルエーテルと反応性官能基を有する単量体を主成分
とする温度応答型共重合体を基材表面上で架橋剤により
架橋することにより、温度応答型ハイドロゲルを簡便に
一度に大量の物体表面上に薄く均一に且つ強固に重層で
きることを見出し、本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in order to solve such problems, and as a result, have found that the temperature of a monomer containing vinyl methyl ether and a monomer having a reactive functional group as a main component is determined. By cross-linking the responsive copolymer with a cross-linking agent on the substrate surface, the present inventors have found that a temperature-responsive hydrogel can be easily and thinly and uniformly laminated on a large number of object surfaces at a time, and the present invention has been achieved. did.

【0006】すなわち、本発明は、ビニルメチルエーテ
ルと反応性官能基を有する単量体を主成分として重合し
て得られる共重合体を架橋剤により架橋することにより
得られる温度応答型ハイドロゲルを要旨とするものであ
る。
That is, the present invention provides a temperature-responsive hydrogel obtained by crosslinking a copolymer obtained by polymerizing a monomer having a reactive functional group with vinyl methyl ether as a main component with a crosslinking agent. It is an abstract.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明において、温度応答型ハイドロゲルとは、相
転移温度を持つハイドロゲルのことを指し、相転移温度
を境にしてこの温度以下では水を吸収して膨潤した膨潤
相になり、逆に相転移温度以上では水を放出して収縮し
た収縮相になるものである。この膨潤と収縮の挙動は水
の存在下で可逆的に起こる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. In the present invention, the term “temperature-responsive hydrogel” refers to a hydrogel having a phase transition temperature. Below this temperature, a water-swelled swelling phase is formed by absorbing water, and conversely, the phase transition temperature. Above the transition temperature, water is released to form a contracted contracted phase. This swelling and shrinking behavior occurs reversibly in the presence of water.

【0008】本発明で用いられる反応性官能基を有する
単量体とは、分子内にサクシイミド基、酸無水物基とい
った活性アシル基やエポキシ基等の反応性官能基を有す
る二重結合を有する化合物を指すものであり、具体的に
は、グリシジルアクリレート、N−アクリルオキシサク
シイミド、グリシジルメタクリレート、N−メタクリル
オキシサクシイミド等が挙げられる。
The monomer having a reactive functional group used in the present invention has a double bond having a reactive functional group such as an active acyl group such as a succinimide group or an acid anhydride group or an epoxy group in the molecule. It refers to a compound, and specifically includes glycidyl acrylate, N-acryloxysuccinimide, glycidyl methacrylate, N-methacryloxysuccinimide and the like.

【0009】本発明で用いられる架橋剤とは、共重合体
中の反応性官能基と反応しえる水酸基、アミノ基、カル
ボキシル基、チオール基のような活性水素基を分子内に
2個以上有する化合物を指し、具体的には、ポリオー
ル、ポリアミン、ポリカルボン酸等が挙げられる。
The crosslinking agent used in the present invention has at least two active hydrogen groups such as a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group and a thiol group which can react with a reactive functional group in a copolymer. A compound, specifically, a polyol, a polyamine, a polycarboxylic acid and the like.

【0010】ポリオールとは、1分子中に少なくとも2
個のヒドロキシル基を有する化合物を指し、例えば、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、ブチレング
リコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビ
トール、ジグリセリン、ジエチレングリコール、トリエ
チレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタ
エチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプ
ロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどが挙
げられ、特にポリアルキレングリコールが好ましい。
[0010] The polyol is at least 2 per molecule.
Refers to a compound having one hydroxyl group, for example, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, glycerin, pentaerythritol, sorbitol, diglycerin, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol Examples thereof include propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polybutylene glycol, and polyalkylene glycol is particularly preferable.

【0011】ポリアミンとは、1分子中に少なくとも2
個のアミノ基を有する化合物を指し、例えば、エチレン
ジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、ポリ(オキシエチレン)ジアミン、ポリ(オキシプ
ロピレン)ジアミン等のジアミン、ポリビニルアミン、
アミノアセタール化ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンイミン、ジアミンとエピクロルヒドリンの反応生成物
等が挙げられる。
[0011] The polyamine is defined as at least 2 per molecule.
Refers to compounds having one amino group, for example, diamines such as ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, poly (oxyethylene) diamine, poly (oxypropylene) diamine, polyvinylamine,
Examples include aminoacetalized polyvinyl alcohol, polyethyleneimine, a reaction product of diamine and epichlorohydrin, and the like.

【0012】ポリカルボン酸とは、1分子中に少なくと
も2個のカルボキシル基を有する化合物を指し、例え
ば、テレフタル酸、アジピン酸、ポリアクリル酸、マレ
イン酸−メチルビニルエーテル共重合体、カルボキシメ
チルセルロース等が挙げられる。これら架橋剤は低分子
量のものであっても高分子量のものであってもどちらで
も構わないが、架橋剤の構造により該ハイドロゲルの体
積を制御することができる。すなわち、活性水素基間の
距離が長ければ長いほど生じるハイドロゲルの体積が増
大する。
The term "polycarboxylic acid" refers to a compound having at least two carboxyl groups in one molecule. Examples thereof include terephthalic acid, adipic acid, polyacrylic acid, maleic acid-methyl vinyl ether copolymer, carboxymethyl cellulose and the like. No. These crosslinking agents may be of a low molecular weight or a high molecular weight, but the volume of the hydrogel can be controlled by the structure of the crosslinking agent. That is, the longer the distance between active hydrogen groups, the larger the volume of the resulting hydrogel.

【0013】本発明の温度応答型ハイドロゲルを得るに
は、まず、ビニルメチルエーテルと上記した反応性官能
基を有する単量体を主成分として重合し共重合体を得
る。このときに用いるビニルメチルエーテルは、ゲルの
温度応答性を確保する意味から、重合させる全単量体中
30モル%以上用いるのが好ましく、特に好ましくは5
0モル%以上用いるのがよい。反応性官能基を有する単
量体は、重合させる全単量体中1〜30モル%用いるの
が好ましく、特に好ましくは5〜20モル%用いるのが
よい。
In order to obtain the temperature-responsive hydrogel of the present invention, first, vinyl methyl ether and the above-mentioned monomer having a reactive functional group are polymerized as main components to obtain a copolymer. The vinyl methyl ether used at this time is preferably used in an amount of 30 mol% or more, particularly preferably 5 mol%, of all monomers to be polymerized, from the viewpoint of securing the temperature responsiveness of the gel.
It is preferable to use 0 mol% or more. The monomer having a reactive functional group is preferably used in an amount of 1 to 30 mol%, and particularly preferably 5 to 20 mol%, based on all monomers to be polymerized.

【0014】これらの単量体から成る共重合体を合成す
る際、重合を開始させる方法としては、加熱のみによっ
ても行い得るが、通常、重合開始剤を使用した方が良好
な結果が得られる。重合開始剤としては、ラジカル重合
を開始する能力を有するものであれば制限はなく、例え
ば、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム
等の無機過酸化物、ベンゾイルパーオキシド、t−ブチ
ルパーオキシド等の有機過酸化物、それらの過酸化物と
鉄、コバルト、銅等の塩、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩等の
還元剤との組合せ及びアゾビスイソブチロニトリル等の
アゾ化合物等を挙げることができる。これらの重合開始
剤の添加量は通常のラジカル重合で採用される範囲で充
分であり、単量体に対して0.01〜5重量%、好まし
くは0.05〜2重量%の範囲である。
When synthesizing a copolymer comprising these monomers, the method of initiating the polymerization can be carried out only by heating, but in general, better results are obtained by using a polymerization initiator. . The polymerization initiator is not limited as long as it has the ability to initiate radical polymerization, and examples thereof include inorganic peroxides such as hydrogen peroxide, potassium persulfate, and ammonium persulfate, benzoyl peroxide, and t-butyl peroxide. Organic peroxides, such as combinations of these peroxides with reducing agents such as iron, cobalt, copper, etc., sulfites, bisulfites and the like, and azo compounds such as azobisisobutyronitrile. Can be. The addition amount of these polymerization initiators is sufficient within the range employed in ordinary radical polymerization, and is in the range of 0.01 to 5% by weight, preferably 0.05 to 2% by weight, based on the monomers. .

【0015】重合温度及び重合時間は、使用する開始剤
の種類によって異なるが、それぞれ通常4〜90℃、好
ましくは20〜80℃、及び通常1〜72時間、好まし
くは12〜48時間である。
The polymerization temperature and the polymerization time vary depending on the type of initiator used, but are usually 4 to 90 ° C., preferably 20 to 80 ° C., and usually 1 to 72 hours, preferably 12 to 48 hours.

【0016】ビニルメチルエーテルと上記の反応性官能
基を有する単量体との共重合体を合成する際、これらの
単量体と共重合可能な1種以上の他の単量体とを併用す
ることができる。このような単量体の具体例として、ア
クリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート、アクリ
ル酸、メタクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレ
ート、メタクリル酸等のような親水性単量体及びN−n
−ブチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミ
ド、N−n−ブチルメタクリルアミド、N−t−ブチル
メタクリルアミド等のN−アルキル(メタ)アクリルア
ミド誘導体、エチルアクリレート、ブチルアクリレー
ト、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート等の
(メタ)アクリレート誘導体、アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、エチレン、
スチレン、ブタジエン、イソプレン等のような疎水性単
量体を挙げることができる。
When synthesizing a copolymer of vinyl methyl ether and the above-mentioned monomer having a reactive functional group, these monomers are used in combination with one or more other copolymerizable monomers. can do. Specific examples of such a monomer include hydrophilic monomers such as acrylamide, hydroxyethyl acrylate, acrylic acid, methacrylamide, hydroxyethyl methacrylate, methacrylic acid, and N-n.
N-alkyl (meth) acrylamide derivatives such as -butylacrylamide, Nt-butylacrylamide, Nn-butylmethacrylamide, Nt-butylmethacrylamide, ethyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, butyl methacrylate and the like (Meth) acrylate derivatives, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate, vinyl chloride, ethylene,
Hydrophobic monomers such as styrene, butadiene, isoprene and the like can be mentioned.

【0017】次いで、この共重合体を上記した架橋剤に
より架橋することで、本発明の温度応答型ハイドロゲル
を得ることができる。本発明の温度応答型ハイドロゲル
の架橋密度(重合体中の架橋している構造単位の数の全
体の構造単位の数に対する割合)は、0.1〜10%の
範囲にあることが好ましい。したがって、架橋反応にお
いては、架橋剤を単量体に対して0.01〜5モル%添
加すればよい。
Then, the temperature-responsive hydrogel of the present invention can be obtained by crosslinking the copolymer with the crosslinking agent described above. The crosslink density (the ratio of the number of crosslinked structural units in the polymer to the total number of structural units) of the thermoresponsive hydrogel of the present invention is preferably in the range of 0.1 to 10%. Therefore, in the crosslinking reaction, the crosslinking agent may be added in an amount of 0.01 to 5 mol% based on the monomer.

【0018】架橋化反応の温度及び時間は、使用する架
橋剤と反応性官能基の組合せによって異なり、一概に規
定することはできない。また、架橋化反応を効率良く進
行させる為に、ピリジン、トリエチルアミン、トリエチ
ルベンジルアンモニウムクロライド等の触媒を適宜添加
しても良い。
The temperature and time of the cross-linking reaction differ depending on the combination of the cross-linking agent and the reactive functional group used, and cannot be specified unconditionally. Further, a catalyst such as pyridine, triethylamine, triethylbenzylammonium chloride, etc. may be appropriately added in order to allow the crosslinking reaction to proceed efficiently.

【0019】本発明の温度応答型ハイドロゲルの相転移
温度は、具体的には、4〜80℃の範囲であり、好まし
くは20〜60℃の範囲である。ここで、相転移温度
は、温度応答型ハイドロゲルを恒温槽中に浸漬し、低温
から徐々に昇温していった時、該ハイドロゲルが急激に
収縮し始める時の温度として求められる。本発明の温度
応答型ハイドロゲルの相転移温度は、ビニルメチルエー
テル、反応性官能基を有する単量体及びその他単量体の
種類または組成比、架橋剤の種類または添加量によって
自由に変えることができる為、必要に応じた相転移温度
を持つハイドロゲルを適宜作製することが可能である。
具体的には、ビニルメチルエーテルと共重合する疎水性
の単量体の組成比を増加させることにより、相転移温度
を低下さすことができる。また、ビニルメチルエーテル
と共重合する親水性の単量体の組成比を増加させること
により、相転移温度は上昇する。
[0019] The phase transition temperature of the thermoresponsive hydrogel of the present invention is specifically in the range of 4 to 80 ° C, preferably in the range of 20 to 60 ° C. Here, the phase transition temperature is determined as the temperature at which the hydrogel starts shrinking rapidly when the temperature-responsive hydrogel is immersed in a thermostat and gradually heated from a low temperature. The phase transition temperature of the temperature-responsive hydrogel of the present invention can be freely changed depending on the type or composition ratio of vinyl methyl ether, a monomer having a reactive functional group and other monomers, and the type or amount of a crosslinking agent. Therefore, it is possible to appropriately prepare a hydrogel having a phase transition temperature as required.
Specifically, the phase transition temperature can be reduced by increasing the composition ratio of the hydrophobic monomer copolymerized with vinyl methyl ether. Further, by increasing the composition ratio of the hydrophilic monomer copolymerized with vinyl methyl ether, the phase transition temperature increases.

【0020】さらに、本発明の温度応答型ハイドロゲル
の相転移温度以下の所定温度での膨潤度は、ビニルメチ
ルエーテル、反応性官能基を有する単量体及びその他単
量体の種類または組成比、架橋剤の種類または添加量に
よって自由に変えることができる。すなわち、ビニルメ
チルエーテルと共重合する疎水性の単量体の組成比を増
加させるか架橋剤の添加量を上げることにより、膨潤度
をより小さくすることができる。また、ビニルメチルエ
ーテルと共重合する親水性の単量体の組成比を増加させ
るか架橋剤の添加量を下げることにより、膨潤度をより
大きくすることができる。なお、ここでいう膨潤度は、
いわゆる重量膨潤度のことであり以下の式により求め
る。 膨潤度=(純水で膨潤させた時のゲルの重量)/(ゲル
の絶乾重量)
Further, the degree of swelling of the temperature-responsive hydrogel of the present invention at a predetermined temperature not higher than the phase transition temperature depends on the type or composition ratio of vinyl methyl ether, a monomer having a reactive functional group and other monomers. , Can be freely changed depending on the type or amount of the crosslinking agent. That is, the swelling degree can be further reduced by increasing the composition ratio of the hydrophobic monomer copolymerized with vinyl methyl ether or increasing the amount of the crosslinking agent added. Further, the swelling degree can be further increased by increasing the composition ratio of the hydrophilic monomer copolymerized with vinyl methyl ether or decreasing the amount of the crosslinking agent added. The degree of swelling here is
It is the so-called weight swelling degree, which is determined by the following equation. Swelling degree = (weight of gel when swollen with pure water) / (absolute dry weight of gel)

【0021】本発明の温度応答型ハイドロゲルは、ブロ
ック状、ペレット状、膜状、繊維状、粒子状、フレーク
状等に成形して使用することができる。どの形状に成形
するかは、使用場面によって適宜決まってくるため一様
には規定できない。
The temperature-responsive hydrogel of the present invention can be used after being shaped into a block, pellet, film, fiber, particle, flake, or the like. The shape to be formed is appropriately determined depending on the use situation and cannot be uniformly defined.

【0022】本発明の温度応答型ハイドロゲルを、温度
応答性の放出制御層として利用することが可能である。
この場合、本発明の温度応答型ハイドロゲルの相転移温
度以下の所定温度での薬剤等の物質の透過速度は、ハイ
ドロゲルの厚さ、ビニルメチルエーテル、反応性官能基
を有する単量体及びその他単量体の種類または組成比、
架橋剤の種類または添加量によって自由に変えることが
できる。所定の温度及び所定の膜厚のもとでは、ビニル
メチルエーテルと共重合する疎水性の単量体の組成比を
増加させるか架橋剤の添加量を上げることにより、透過
速度をより小さくすることができる。また、ビニルメチ
ルエーテルと共重合する親水性の単量体の組成比を増加
させるか架橋剤の添加量を下げることにより、透過速度
をより大きくすることができる。
The temperature-responsive hydrogel of the present invention can be used as a temperature-responsive release control layer.
In this case, the permeation rate of a substance such as a drug at a predetermined temperature equal to or lower than the phase transition temperature of the temperature-responsive hydrogel of the present invention depends on the thickness of the hydrogel, vinyl methyl ether, a monomer having a reactive functional group and Other monomer types or composition ratios,
It can be freely changed depending on the type or amount of the crosslinking agent. At a given temperature and a given film thickness, the permeation rate should be reduced by increasing the composition ratio of the hydrophobic monomer copolymerized with vinyl methyl ether or increasing the amount of the crosslinking agent added. Can be. Further, by increasing the composition ratio of the hydrophilic monomer copolymerized with vinyl methyl ether or decreasing the amount of the crosslinking agent added, the transmission speed can be further increased.

【0023】本発明の温度応答型ハイドロゲルにより放
出制御できる物質としては、水に可溶であれば特に制限
はなく、医薬、農薬、触媒、芳香剤、酵素等を挙げるこ
とができる。例えば、医薬としては、アンピシリン、セ
ファゾリン、バンコマイシン、ホスフォマイシン、ゲン
タミシン、エリスロマイシン、ミノサイクリン、クロラ
ムフェニコール、シプロフロキサシン、リファンピシ
ン、スルファメトキサゾール、トリメトプリム、イソニ
コチン酸ヒドラジド等の抗菌剤が挙げられる。
The substance whose release can be controlled by the temperature-responsive hydrogel of the present invention is not particularly limited as long as it is soluble in water, and examples thereof include drugs, pesticides, catalysts, fragrances, enzymes and the like. For example, pharmaceuticals include antimicrobial agents such as ampicillin, cefazolin, vancomycin, phosphomycin, gentamicin, erythromycin, minocycline, chloramphenicol, ciprofloxacin, rifampicin, sulfamethoxazole, trimethoprim, and isonicotin hydrazide. Is mentioned.

【0024】本発明の温度応答型ハイドロゲルは、膨潤
状態では、薬剤等の物質は、そのハイドロゲル中に存在
する水を通じて拡散により系外へ放出され、収縮状態で
は、ゲル表面に疎水性の膜が生じる為、物質の拡散が抑
制され系外への放出が停止する。この疎水性の膜はゲル
表面で速やかに形成される為、物質の放出制御は迅速に
起こる。本発明の温度応答型ハイドロゲルを薬剤等の物
質の放出制御に適用する場合は水の存在が必須条件であ
る。但し、水だけである必要はなく、場合により適量の
各種界面活性剤、有機溶剤、塩類を含む水溶液において
も該ハイドロゲルは温度応答性を示すことができる。
In the temperature-responsive hydrogel of the present invention, in a swelling state, substances such as drugs are released out of the system by diffusion through water present in the hydrogel, and in a contracting state, the surface of the gel becomes hydrophobic. Since a film is formed, the diffusion of the substance is suppressed, and the release to the outside of the system is stopped. Since the hydrophobic film is quickly formed on the gel surface, the release of the substance is quickly controlled. When the temperature-responsive hydrogel of the present invention is applied to controlling the release of substances such as drugs, the presence of water is an essential condition. However, it is not necessary to use only water, and in some cases, the hydrogel can exhibit temperature responsiveness even in an aqueous solution containing appropriate amounts of various surfactants, organic solvents, and salts.

【0025】放出制御の形態としては、物質保持層と放
出制御層とを分離させたリザーバー型と薬剤等の物質を
放出制御層に分散させたモノリシック型の2つのタイプ
に分類されるが、本発明の温度応答型ハイドロゲルは、
必要に応じて膜状、板状、繊維状等に成形することによ
り、放出制御層として2つのタイプのいずれにも適用す
ることができる。すなわち、リザーバー型に適用した場
合、外部の温度が相転移温度以下の時、該ハイドロゲル
は膨潤状態となり薬剤等の物質は放出制御層を透過して
外部に放出され、外部の温度が相転移温度以上の時は該
ハイドロゲルは収縮状態となり薬剤等の物質は放出制御
層を透過することができなくなり外部への放出が停止す
る。また、薬剤等の物質を該ハイドロゲル中に液体また
は固体状態で分散させることによりモノリシック型のも
のを容易に作製することができる。前述の通り、該ハイ
ドロゲルは温度変化に対して表面律速である為、外部の
温度が相転移温度以下の時は該ハイドロゲル中の薬剤は
拡散して外部に放出され、相転移温度以上では表面が収
縮し、疎水性の膜が速やかに生じる為に薬剤の拡散が抑
制され外部への放出は停止する。
The forms of controlled release are classified into two types: a reservoir type in which a substance holding layer and a release controlling layer are separated, and a monolithic type in which a substance such as a drug is dispersed in the controlled release layer. The temperature-responsive hydrogel of the invention is:
The release control layer can be applied to any of the two types by forming it into a film, plate, fiber or the like as required. That is, when applied to a reservoir type, when the external temperature is lower than the phase transition temperature, the hydrogel becomes a swelling state, and substances such as drugs pass through the release control layer and are released to the outside. When the temperature is higher than the temperature, the hydrogel is in a contracted state, and substances such as drugs cannot permeate the release control layer, and release to the outside stops. Further, a monolithic material can be easily produced by dispersing a substance such as a drug in a liquid or solid state in the hydrogel. As described above, since the hydrogel has a surface rate-determining temperature change, when the external temperature is lower than the phase transition temperature, the drug in the hydrogel is diffused and released to the outside. Since the surface shrinks and a hydrophobic film is rapidly formed, diffusion of the drug is suppressed, and release to the outside is stopped.

【0026】基材表面上に本発明の温度応答型ハイドロ
ゲルから成る膜を形成させる為には、ビニルメチルエー
テルと反応性官能基を有する単量体を主成分として重合
して得られる共重合体と架橋剤とを基材表面上にて反応
させて基材表面に該ハイドロゲル膜を形成する。このた
めには、例えば、該共重合体と架橋剤を溶解した溶液に
基材表面を接触させ、次いで基材表面を加熱するかもし
くは触媒を添加する方法が好適である。
In order to form a film made of the temperature-responsive hydrogel of the present invention on the surface of a substrate, it is necessary to obtain a copolymer obtained by polymerizing vinyl methyl ether and a monomer having a reactive functional group as main components. The coalescing and the crosslinking agent are reacted on the surface of the substrate to form the hydrogel film on the surface of the substrate. For this purpose, for example, a method in which the substrate surface is brought into contact with a solution in which the copolymer and the crosslinking agent are dissolved, and then the substrate surface is heated or a catalyst is added is suitable.

【0027】また、本発明の温度応答型ハイドロゲル
は、未反応の反応性官能基を有しているので、ナイロン
等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等のポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリウ
レタン等のような活性水素基を分子内に有する基材表面
に共有結合さすこともできる。
Further, since the temperature-responsive hydrogel of the present invention has an unreacted reactive functional group, it can be used as a polyamide such as nylon, polyester such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyarylate, polyurethane and the like. It can also be covalently bonded to a substrate surface having an active hydrogen group in the molecule.

【0028】[0028]

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例で得られる温度応答性ハイドロゲルの
膨潤度は、重量膨潤度のことであり以下の式により求め
られる。 膨潤度=(純水で膨潤させた時のゲルの重量)/(ゲル
の絶乾重量) また、下限臨界溶液温度は、温度応答型ハイドロゲルを
恒温槽中に浸漬し、低温から徐々に昇温していき、分光
光度計により500nmで測定される濁度が急激に増加
し始める時の温度して求められる。
Next, the present invention will be described in detail with reference to examples. The degree of swelling of the temperature-responsive hydrogel obtained in the examples refers to the degree of swelling by weight and is determined by the following equation. Degree of swelling = (weight of gel when swollen with pure water) / (absolute dry weight of gel) The lower critical solution temperature is such that a temperature-responsive hydrogel is immersed in a thermostat and gradually rises from a low temperature. As the temperature increases, the temperature at which turbidity, measured at 500 nm by a spectrophotometer, begins to increase sharply is determined.

【0029】実施例1 ビニルメチルエーテル12.0gとグリシジルメタクリ
レート0.5gを無水テトラヒドロフラン50mlに溶
解せさ、10分間アルゴンガスでバブリングした後、同
じくアルゴンガスでバブリング脱気したアゾビスイソブ
チロニトリル(重合開始剤)の1重量%テトラヒドロフ
ラン溶液をシリンジで0.2ml添加した。アルゴンガ
ス雰囲気下50℃で24時間攪拌した後、ヘキサン10
0mlを加え、共重合体を沈殿させた。沈殿を濾過乾燥
し、共重合体10.4gを得た。得られた共重合体の1
重量%水溶液10mlにポリアミンであるイオネットY
B−400(三洋化成工業社製)を56mg添加し、2
5℃で1日間放置することにより透明ゲルを得た。この
ゲルの30℃及び37℃での膨潤度を測定したところ、
30℃では4.7、37℃では1.5であった。また、
相転移温度は34℃であった(表1参照)。次に、絶乾
したゲルを1mg/mlのリファンピシン水溶液に10
℃で24時間浸しゲルにリファンピシンを含ませた。リ
ファンピシン含有ゲルを温度制御した純水中に浸し、ゲ
ルから遊離してくるリファンピシンの量をHPLCによ
り測定した。温度を30℃と37℃で段階的に変化させ
た時のリファンピシンの累積遊離量を図1に示す。
Example 1 12.0 g of vinyl methyl ether and 0.5 g of glycidyl methacrylate were dissolved in 50 ml of anhydrous tetrahydrofuran, bubbled with argon gas for 10 minutes, and then azobisisobutyronitrile was degassed by bubbling with argon gas. 0.2 ml of a 1% by weight (polymerization initiator) tetrahydrofuran solution was added with a syringe. After stirring at 50 ° C. for 24 hours in an argon gas atmosphere, hexane 10
0 ml was added to precipitate the copolymer. The precipitate was filtered and dried to obtain 10.4 g of a copolymer. 1 of the obtained copolymer
Ionette Y, a polyamine, is added to a 10% by weight aqueous solution.
56 mg of B-400 (manufactured by Sanyo Chemical Industries) was added, and 2
A transparent gel was obtained by allowing to stand at 5 ° C. for 1 day. When the degree of swelling of this gel at 30 ° C. and 37 ° C. was measured,
It was 4.7 at 30 ° C and 1.5 at 37 ° C. Also,
The phase transition temperature was 34 ° C (see Table 1). Next, the completely dried gel was added to a 1 mg / ml rifampicin aqueous solution for 10 minutes.
The gel was immersed in rifampicin at 24 ° C. for 24 hours. The rifampicin-containing gel was immersed in temperature-controlled pure water, and the amount of rifampicin released from the gel was measured by HPLC. FIG. 1 shows the cumulative release amount of rifampicin when the temperature was changed stepwise at 30 ° C. and 37 ° C.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】実施例2 ビニルメチルエーテル11.5gとグリシジルメタクリ
レート1.0gにした以外は実施例1と同様の方法でハ
イドロゲルを得た。これらのハイドロゲルの相転移温
度、膨潤度、リファンピシンの累積遊離量を実施例1と
同様の方法で測定した。結果を表1及び図1にまとめ
た。
Example 2 A hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1 except that 11.5 g of vinyl methyl ether and 1.0 g of glycidyl methacrylate were used. The phase transition temperature, the degree of swelling, and the cumulative release of rifampicin of these hydrogels were measured in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1 and FIG.

【0032】実施例3 ビニルメチルエーテル11.5gとグリシジルメタクリ
レート0.5gとアクリルアミド0.5gとを共重合さ
せたこと以外は実施例1と同様の方法でハイドロゲルを
得た。これらのハイドロゲルの相転移温度、膨潤度、リ
ファンピシンの累積遊離量を実施例1と同様の方法で測
定した。結果を表1及び図1にまとめた。上記の実施例
1〜3の結果から明らかなように、共重合体の組成比を
変えることによって、種々の相転移温度及び膨潤特性を
持つポリビニルメチルエーテルハイドロゲルを得ること
ができる。得られたポリビニルメチルエーテルハイドロ
ゲルを放出制御層として利用することにより、薬剤等の
物質の放出速度を温度により自在に制御することが可能
である。
Example 3 A hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1 except that 11.5 g of vinyl methyl ether, 0.5 g of glycidyl methacrylate and 0.5 g of acrylamide were copolymerized. The phase transition temperature, the degree of swelling, and the cumulative release of rifampicin of these hydrogels were measured in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1 and FIG. As is clear from the results of Examples 1 to 3, by changing the composition ratio of the copolymer, polyvinyl methyl ether hydrogels having various phase transition temperatures and swelling characteristics can be obtained. By using the obtained polyvinyl methyl ether hydrogel as a release control layer, it is possible to freely control the release rate of a substance such as a drug depending on the temperature.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の温度応答型ハイドロゲルは、未
反応の反応性官能基を有しているので、基材表面に安定
に重層さすことができる。また本発明の温度応答型ハイ
ドロゲルは温度に応じて薬剤等の物質の放出速度を変化
させる放出制御層として利用することが可能である。
The temperature-responsive hydrogel of the present invention has an unreacted reactive functional group, so that it can be stably laminated on the substrate surface. The temperature-responsive hydrogel of the present invention can be used as a release control layer that changes the release rate of a substance such as a drug according to the temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の温度応答型ハイドロゲルに含ませたリ
ファンピシンの種々の温度における遊離挙動を示した図
である。
FIG. 1 is a diagram showing the release behavior of rifampicin at various temperatures contained in the temperature-responsive hydrogel of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビニルメチルエーテルと反応性官能基を
有する単量体を主成分として重合して得られる共重合体
が架橋剤により架橋されていることを特徴とする温度応
答型ハイドロゲル。
1. A temperature-responsive hydrogel, wherein a copolymer obtained by polymerizing a monomer having a reactive functional group with vinyl methyl ether as a main component is cross-linked by a cross-linking agent.
JP35938797A 1997-12-26 1997-12-26 Temperature-responsive hydrogel Pending JPH11189624A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7056972B2 (en) 2001-03-23 2006-06-06 Canon Kabushiki Kaisha Composition containing stimuli-responsive polymer, ink composition containing it, and image-forming method and apparatus using the ink composition
JP2009279224A (en) * 2008-05-23 2009-12-03 Panasonic Corp Dishwasher
JP2009279223A (en) * 2008-05-23 2009-12-03 Panasonic Corp Dishwasher
JP2019189759A (en) * 2018-04-25 2019-10-31 コニカミノルタ株式会社 Active light ray curable inkjet ink and image formation method

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