JPWO2009078492A1 - セルロース誘導体およびそのハイドロゲル - Google Patents

Abstract

本発明は、セルロース誘導体であるカルボキシメチルセルロースのもつ複数のカルボキシル基のうち、一部のものを−ＣＯ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚで置換したセルロース誘導体、ならびにそのハイドロゲルである。ここで、Ｘは炭素数１〜１０の２価の炭化水素基であり、Ｙは両末端に酸素原子を有する、ポリアルキレンオキシドから導かれる２価の基であり、Ｚは炭素数１〜２４の炭化水素基または−ＣＯ−Ｒ４であり、Ｒ４は炭素数１〜２３の炭化水素基である。かかるハイドロゲルは粘弾性に優れ、かつ注射器などの注入器で所定の場所に注入することができるため、医療用ゲルや癒着防止材として利用できる。

Description

本発明は、セルロース誘導体であるカルボキシメチルセルロースのカルボキシル基が特定の置換基で置換されたセルロース誘導体およびそのハイドロゲルに関する。本発明のセルロース誘導体は、水中でハイドロゲルを形成する。かかるハイドロゲルは粘弾性に優れ、かつ注射器などの注入器で所定の場所に注入することができる不定形のインジェクタブルゲルを形成することができ、医療用ゲルや癒着防止材として好ましく利用できる。

天然由来のバイオマスであるセルロースより誘導されるカルボキシメチルセルロースは水溶性を示す誘導体であり、分散性や保水性がよいことから、食品や化粧品など様々な分野で利用されている。またカルボキシメチルセルロースは安全性が高いため、医療分野においてはパップ材、Ｘ線造影剤、錠剤の崩壊材、薬用シロップ、癒着防止材の原料などに利用されている。
カルボキシメチルセルロースのカルボキシル基を修飾し、不溶性の誘導体を形成した例は知られており、例えば国際公開第ＷＯ０１／０４６２６５号明細書にはカルボキシメチルセルロースを含むポリアニオン性多糖、求核剤、および活性化剤を水性混合液中で混合することからなるポリアニオン性多糖の非水溶性誘導体およびその製造方法が記載されている。
ここで記載されている誘導体は非水溶性であり、本発明のゲルのような、水に対して低濃度で存在するときは水溶性を示し、高濃度のときは傾けても流れない粘弾性を有するゲルについてはなんら記載がない。
国際公開第ＷＯ８９／１０９４０号明細書には、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルスターチ、およびカルボキシメチルキチンからなる群から選択される酸性ポリサッカライドの、脂肪族、アリール脂肪族、脂環式、および複素環式系列のアルコールとの全エステルおよび部分エステル類、ならびに該部分エステル類の無機塩基または有機塩基との塩類が記載されている。しかしながら、これらの多糖誘導体がハイドロゲルを形成することに関してはなんら記載がなく、本発明のようなインジェクタブルゲルを与えることについては示唆もされていない。
日本特許出願公開第２０００−５１３４３号公報には、多糖類高分子および１つの多糖高分子に付着した脂肪酸鎖を有する、ゲル状態から溶液状態に、およびその逆方向に、可逆的に状態変化するようにした天然の傷治療製品が開示されている。
しかしながら、これらの文献で開示されている多糖類は、水溶液中での粘弾性に乏しく、注射針のような細い管を経由して体内に注入可能なハイドロゲルとして用いることは困難である。

本発明が解決しようとする課題は、高粘弾性を有するが、注射器などの注入器で所定の場所に注入できるインジェクタブルゲルとして有用な生体内消化性のセルロース誘導体を提供することにある。これまで開示された技術では、高い粘弾性を有するゲルを得ようとして置換基の導入割合（置換度）を高めようとすると凝集や沈殿が起こり、粘弾性の高いゲルが得られなかった。しかし、高粘弾性のゲルが得られれば、体内の特定の箇所に一定期間、任意に留らせることができるため、傷口の保護や、臓器間の物理的な隔離バリアー形成に有用である。また、かかるゲルに薬物を含浸させることで、局所的なドラッグデリバリーシステムを実現できる。さらに、生体内に注入するといずれは分解または吸収されてしまう特性があれば、外科手術時に用いる注入用ゲル材や再生医療の足場材料などに好ましく利用できる。
本発明の発明者らは、生体内に用いることができて安全性に優れ、取り扱い性に優れたインジェクタブルゲルを見出すことを目的に鋭意研究した結果、カルボキシメチルセルロースを特定の官能基で化学修飾することによって、高い粘弾性を有しながら取り扱い性にも優れたインジェクタブルゲルが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記式（１）で表される化学構造を繰り返し単位とするセルロース誘導体である。

式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、およびＲ^３はそれぞれ独立に、下記式（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）からなる群より選ばれ、
−Ｈ （ａ）
−ＣＨ_２−ＣＯＯＭ （ｂ）
−ＣＨ_２−ＣＯ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚ （ｃ）
式（ｂ）中、Ｍは水素原子、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属であり、
式（ｃ）中、Ｘは炭素数１〜１０の２価の炭化水素基であり、Ｙは両末端に酸素原子を有する２価のポリアルキレンオキシドであり、Ｚは炭素数１〜２４の炭化水素基または−ＣＯ−Ｒ^４である（ここで、Ｒ^４は炭素数１〜２３の炭化水素基である）。
また、本発明はかかるセルロース誘導体を含有するハイドロゲルである。
また、本発明はかかるセルロース誘導体を含有する医療用材料である。
さらに、本発明はかかるセルロース誘導体を含有する癒着防止材である。
なお、本発明のセルロース誘導体は、上記式（１）で表される化学構造を繰り返し単位としているが、全く同一の繰り返し単位が連結してできるポリマーに限られず、上記した範囲で許容される種々のＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３の組合せに基づく多様な繰り返し単位が連結してできるポリマーも本発明に含まれる。

本発明は、上記式（１）で表される化学構造を繰り返し単位とするセルロース誘導体である。
ここで、Ｍは水素原子、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属であるが、アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウムなどが挙げられ、アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウムなどが挙げられる。好ましくはナトリウムである。
式（ｃ）中のＸは、炭素数１〜１０の２価の炭化水素基である。具体的には、メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基、ｎ−ブチレン基、イソブチレン基などが挙げられる。好ましくはメチレン基である。
Ｙは、両末端に酸素原子を有する、ポリアルキレンオキシドから導かれる２価の基である。ポリアルキレンオキシドとは、具体的には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で例示されるポリアルキレンエーテル類をいう。両末端に酸素原子を有するとは、ポリアルキレンオキシドの両末端の水酸基から水素原子を除去したものが隣接する基との結合に関与している構造をいう。具体的には、−（Ｏ−ＣＨ_２−ＣＨ（ＣＨ_３）−）_ｎ−Ｏ−で表される１，２−ポリプロピレングリコール類、−（Ｏ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＨ_２−）_ｎ−Ｏ−で表される１，３−ポリプロピレングリコール類、−（Ｏ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−）_ｎ−Ｏ−で表されるポリエチレングリコール類などから導かれる基が挙げられる。また、上記ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの共重合体、例えばＰＥＯ−ＰＰＯなどで表される共重合体から導かれる基であってもよい。ここでｎは繰り返し単位数を表す。
かかる繰り返し単位数ｎは、好ましくは２〜１００がよく、さらに好ましくは３〜７０である。
Ｚは、炭素数１から２４の炭化水素基または、−ＣＯ−Ｒ^４であり、Ｒ^４は炭素数１〜２３の炭化水素基である。
Ｚの炭素数１から２４の炭化水素基としては、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ラウリル基、ステアリル基などの直鎖状アルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシルノニル基、コレステリル基などの環状構造を有するアルキル基、オレイル基などの不飽和アルキル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基などの芳香族炭化水素基が例示できる。これらの中ではステアリル基、オレイル基などが好ましい。
Ｒ^４は、炭素数１〜２３の炭化水素基である。Ｒ^４の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ヘプタデカニル基、ヘプタデセニル基、ラウリル基、ステアリル基などの直鎖状アルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシルノニル基、コレステリル基などの環状構造を有するアルキル基、オレイル基などの不飽和アルキル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基などの芳香族炭化水素基が例示できる。これらの中ではヘプタデカニル基、ヘプタデセニル基などが好ましい。
Ｒ^４が脂肪族アルキル基の場合、Ｚの−ＣＯ−Ｒ^４は、脂肪酸に由来するアシル基となる。かかるアシル基の好ましい具体例としては、ラウロイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オレオイル基が挙げられる。一方、Ｒ^４が芳香族基のときは、Ｚの−ＣＯ−Ｒ^４は、芳香族脂肪酸に由来するアシル基となる。その好ましい具体例としては、ベンゾイル基、ナフトイル基を例示することができる。これらの中では、ステアロイル基、オレオイル基が好ましく用いられる。
置換度とは、置換基（ａ）、置換基（ｂ）、および置換基（ｃ）の当量の合計を３とした場合の、それぞれの置換基の当量をいう。置換基（ｂ）の置換度と置換基（ｃ）の置換度の合計は、好ましくは０．３〜２．０であり、より好ましくは０．５〜１．８であり、さらに好ましくは０．６〜１．２である。
置換基（ｂ）の置換度と、置換基（ｃ）の置換度との割合は特に限定されないが、置換基（ｂ）が置換基（ｃ）よりも多く存在するほうが好ましい。特に、置換基（ｃ）の置換度の、置換基（ｂ）の置換度に対する比であるＲｃ／ｂが０．０１〜０．４であるものがゲルとして好ましい。
置換基（ｃ）の置換度は、０．００１〜０．５０、好ましくは０．００５〜０．４０である。置換基（ｃ）の置換度をこの範囲に制御することにより、適度な粘弾性を有し、注射器などの細管を有する器具を用いて注入可能なゲルを得ることができる。置換基（ｃ）の置換度は元素分析による炭素含量と窒素含量の比から求めることができる。
また、セルロース誘導体の重量平均分子量は１×１０^３〜５×１０^６であり、好ましくは５×１０^４〜５×１０^６、より好ましくは５×１０^４〜１×１０^６である。セルロース誘導体の重量平均分子量は、セルロースに導入される置換基（ｃ）の導入による分子量の変化が起こり、置換基（ｃ）を導入する前のセルロース誘導体よりも分子量が増えることとなる。原料となるカルボキシメチルセルロースの分子量を適切に選択することによって目的の分子量を有するセルロース誘導体を得ることができる。
原料となるカルボキシメチルセルロースは、セルロースから誘導される。セルロースとしては、植物由来のセルロースであっても発酵法により製造されたバクテリアセルロースであってもよく、特に限定されない。セルロースを水酸化ナトリウムなどの強アルカリ水溶液にてアルカリセルロースとし、これにモノクロロ酢酸やそのナトリウム塩と反応させることによりカルボキシメチルセルロースが得られる。セルロース骨格におけるカルボキシメチル基の置換位置は特に限定はないが、主にＣ−６位にあることが好ましい。
本発明のセルロース誘導体は、（ｉ）カルボキシメチルセルロースと、（ｉｉ）下記式（２）で表される成分Ｐの縮合反応により得ることができる。
ここで成分Ｐとは、下記式（２）で表される、片末端にアミノ基を有する化合物である。
Ｈ_２Ｎ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚ （２）
ここで、Ｘ、Ｙ、およびＺの定義は、前記式（１）における定義と同一である。
かかるアミノ基は、適切な酸類と塩を形成しても遊離のアミノ基であってもよく、特に制限はない。式（２）の化合物は、好ましくは以下の反応により製造することができる。
反応１）：
Ａ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯＯＨ ＋ Ｈ−Ｙ−Ｚ → Ａ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚ
反応２）：
Ａ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚ → Ｈ_２Ｎ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚ
ここで、Ａはアミノ基の保護基を表す。
反応１）は、Ａ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯＯ−で表されるアミノ基が保護されたアミノ酸誘導体と、Ｈ−Ｙ−Ｚの構造を有する片末端が水酸基の化合物とのカップリング反応である。反応にはエステル結合を形成させる縮合剤を用いることが好ましく、カルボジイミド類などの縮合剤が好ましく用いられる。好ましい具体例として、ジシクロヘキシルカルボジイミドを挙げることができる。
アミノ基の保護基Ａとしては、具体的にはベンジル基、ｔ−ブチルオキシカルボニル基（Ｂｏｃ基）などの公知の保護基を用いることができる。これらの中でもＢｏｃ基が好ましい。
反応１）により得られる、Ａ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚは、上記カップリング反応（反応１））に限定されず、公知のあらゆる合成方法を利用できる。例えば、アミノ基が保護されカルボキシル基が活性エステルになっているアミノ酸誘導体と、Ｈ−Ｙ−Ｚの構造を有する片末端が水酸基の化合物とのエステル交換反応で合成してもよい。
反応２）はアミノ基の脱保護反応であり、通常のペプチド合成で用いられる公知の反応であれば、いずれの反応も用いることができる。ＡがＢｏｃ基の場合は、酸を用いた脱保護反応がよく、トリフルオロ酢酸などの酸が好ましく利用される。反応物の精製方法も特に限定されないが、所望に応じてクロマトグラフィーによる分離精製を行ってもよい。
上記反応１）と２）は、液相合成でも固相合成でもよく、反応方法や精製方法は特に制限されない。
上記反応で得られた化合物であるＨ_２Ｎ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚの片末端アミノ基と、カルボキシメチルセルロースのカルボキシル基とのカップリング反応により、本発明のセルロース誘導体が得られる。
Ｈ_２Ｎ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚは、出発物質たるカルボキシメチルセルロースのカルボキシル基のモル当量に対して０．０１〜０．４当量となるように反応系に導入することが好ましい。このとき、反応効率を考慮してＨ_２Ｎ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚの仕込み量を過剰にしてもよい。
カップリング反応は、カルボキシメチルセルロースの特性から、水を含む溶液で反応させることが好ましい。この場合、反応溶媒を水だけとしても、水と相溶する有機溶媒を混合してもよく、水と相溶しない有機溶媒を用いた２層系の反応で行ってもよい。水と相溶する有機溶媒としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類やテトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類、ポリエチレンオキシド化合物などのエーテル類、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドなどのアミド類、ピリジンやピペリジンなどの有機塩基類、ジメチルスルホキシドなどのジアルキルスルホン類、アセトンなどのケトン類を挙げることができる。好ましくは、水および水と相溶する有機溶媒を混合した均一な反応系で、カルボキシメチルセルロースとＨ_２Ｎ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚとの反応を行うことが好ましく、水と相溶する有機溶媒としてはテトラヒドロフランが好ましい。
カップリングに用いる触媒は、公知のいずれの化合物を使ってもよく、カルボキシル活性化剤や縮合剤が好ましく用いられる。カルボキシル活性化剤として、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド、ｐ−ニトロフェノール、Ｎ−ヒドロキシベンゾトリアゾール、Ｎ−ヒドロキシピペリジン、２，４，５−トリクロロフェノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジンなどが挙げられる。縮合剤としては、１−エチル−３−（ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミドやその塩酸塩、ジイソプロピルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミドやＮ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドなどが挙げられる。
これらの中でも、カルボキシ活性化剤としてＮ−ヒドロキシベンゾトリアゾールを、縮合剤として１−エチル−３−（ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミドの塩酸塩を用いるのが好ましい。
反応温度は、好ましくは０〜６０℃である。副生成物を抑えるためには、反応を０〜１０℃に行うのがより好ましい。反応環境は弱酸性下が好ましく、さらに好ましくはｐＨ６〜７である。
本発明のハイドロゲルは、本発明のセルロース誘導体が水を含むことにより形成されるハイドロゲルであり、水１００重量部に対し、式（１）で表される化学構造を繰り返し単位とするセルロース誘導体を０．０５〜３．０重量部、好ましくは０．１〜２．０重量部、さらに好ましくは０．３〜１．０重量部含むハイドロゲルである。
本発明のハイドロゲルのうち、ゲルの入った容器を傾けても流れ落ちない程度の粘弾性を有するものが好ましく、スパテルなどの金属へらで触ると容易に変形することが可能で、患部に塗布することが容易な状態であり、また注射器など細管を有する器具で注入することが可能なものが好ましい。本発明のハイドロゲルの粘弾性は、本発明のセルロース誘導体の水に対する含量を変えることにより調整できるので、使用目的に合わせて最適化できる。
また、本発明のハイドロゲルは無色透明であり、製造の過程でごみなどの異物が混入した場合、これを検知することが可能であり、工業生産する上でのメリットを有する。
また、本発明のハイドロゲルを水で希釈しても水を吸収し、ゲルの体積は水が増えた分大きくなる。さらに水で希釈していくと、いずれは水に可溶化し、ゲルの性状を失い、水溶液となる特徴を有する。
本発明のハイドロゲル中に含まれる水以外の他の成分としては、触媒として用いた縮合剤類、縮合剤が所定の化学反応を経由することで生成するウレアなどの副産物類、カルボキシル活性化剤、未反応のアミン類、反応の各段階で混入する可能性のある異物、ｐＨの調整に用いたイオン類などが含まれるが、これらの成分はいずれの化合物も、生体内に入れたときに異物反応として認識されない程度の含有量以下の低いレベルに抑えてあることが好ましい。
本発明のセルロース誘導体の好ましい複素弾性率としては、水中におけるポリマー濃度が０．５重量％、温度３７℃の条件で、動的粘弾性測定装置（レオメーター）で角速度１０ｒａｄ／ｓｅｃにて測定したときに、５０〜９００Ｎ／ｍ^２であるものが好ましく、より好ましくは１００〜７００Ｎ／ｍ^２のものである。ここで、複素弾性率とは弾性体の応力とひずみの比を表す定数のことである。
また、本発明のセルロース誘導体およびそのハイドロゲルの用途としては、医用材料を含めた医療用途、ヘアケア製品や肌の保湿剤などの日用品用途、化粧品用途などへの使用が可能である。その中でも、本発明のハイドロゲルは注射器を通して注入可能であることから低侵襲医療用途に用いることが可能であり、特に再生医療のための細胞の担体、成長因子などの液性因子を保持・徐放する担体、医薬品として利用できる低分子化合物を保持・徐放する担体、癒着防止材やシーラントなどの医用材料として好ましく利用できる。さらには、細胞培養担体、微生物の培養担体、歯科用のインプラント材料などに好ましく用いられる。細胞を培養させた成型品と細胞との複合体は、セルチップなどのセンシングや診断などの用途にも好ましく用いることができる。
本発明のセルロース誘導体およびそのハイドロゲルは、公知のあらゆる滅菌方法で滅菌処理することができる。好ましく用いられる滅菌方法は、電子線照射やエチレンオキシドによるガス滅菌、高圧蒸気滅菌などである。

以下、実施例により本発明の実施の形態を説明するが、これらは本発明の範囲を制限するものではない。
［実施例１］
Ｈ _２ Ｎ−ＣＨ _２ −ＣＯ−（Ｏ−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ） _７ −Ｏ−Ｃ _１８ Ｈ _３５ の合成
オレイルアルコールポリエチレングリコールエーテル（Ｈ−（Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ_２）_７−Ｏ−Ｃ_１８Ｈ_３５、和光純薬（株）製）１ミリモルに対し、Ｎ−ブチルオキシカルボニルグリシン（Ｂｏｃ−Ｇｌｙ−ＯＨ、和光純薬（株）製）１ミリモルをジクロロメタンに溶解し、縮合剤として、ジシクロヘキシルカルボジイミド（和光純薬（株）製）１ミリモルを含むジクロロメタン溶液を室温で滴下した。反応液をろ過して副生成物であるジシクロヘキシルウレアを取り除き、濃縮、乾燥させ、アミノ基が保護された中間体（Ｂｏｃ−ＮＨ−ＣＨ_２−ＣＯ−（Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ_２）_７−Ｏ−Ｃ_１８Ｈ_３５）を得た。
この中間体に、１〜２ｍｌ程度のトリフルオロ酢酸（和光純薬（株）製）を加え、酸処理による脱Ｂｏｃ反応を室温で２時間行った。反応の進行はＴＬＣで確認した。反応液を減圧濃縮し、過剰のトリフルオロ酢酸を取り除き、目的物であるアミン化合物のトリフルオロ酢酸塩を得た。生成物は、^１Ｈ−ＮＭＲで確認した。
［実施例２］
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ−Ｎａ）と、Ｈ _２ Ｎ−ＣＨ _２ −ＣＯ−（Ｏ−ＣＨ _２ ＣＨ _２ ） _７ −Ｏ−Ｃ _１８ Ｈ _３５ とのカップリング
ＣＭＣ−Ｎａ（日本製紙ケミカル（株）製、Ｆ６００ＭＣ、置換度０．６９）２００ｍｇを水４０ｍｌに溶解し、さらにテトラヒドロフラン４０ｍｌを加えて混合し、均一な溶液を得た。この溶液に、実施例１で合成したＨ_２Ｎ−ＣＨ_２−ＣＯ−（Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ_２）_７−Ｏ−Ｃ_１８Ｈ_３５のトリフルオロ塩酸塩を、ＣＭＣ−Ｎａのカルボキシル基１当量に対して０．２当量を加え、混合した。
ＥＤＣ（１−エチル−３−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］カルボジイミド・ＨＣｌ、和光純薬工業（株）製）、およびＨＯＢｔ・Ｈ_２Ｏ（１−ヒドロキシベンゾトリアゾール・１水和物、和光純薬工業（株）製）をそれぞれＨ_２Ｎ−ＣＨ_２−ＣＯ−（Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ_２）_７−Ｏ−Ｃ_１８Ｈ_３５に対して１．１当量、１０ｍｌのテトラヒドロフラン／水＝１／１に溶解し、反応系に添加した後、終夜攪拌した。攪拌後、反応液をロータリーエバポレーターで濃縮することによりテトラヒドロフランを除去し、水を蒸発させ、全体量を約１／３にまで濃縮したところでエタノール中に反応溶液を加え、沈殿を形成させた。沈殿をろ別し、その沈殿物をエタノール中に懸濁させて２４時間攪拌し、沈殿物を回収して真空乾燥することでセルロース誘導体を得た。得られたセルロース誘導体の元素分析を行い、炭素と窒素の比率から置換度を算出した。その結果、置換度は０．１６であった。
［実施例３］
ハイドロゲルの調製
実施例２で得られたセルロース誘導体１０ｍｇをイオン交換水１９９０ｍｇに溶解し、濃度０．５重量％のハイドロゲルを調製した。得られたハイドロゲルは無色透明で、容器を傾けても流動することはなく、スパテルなどの金属へらを簡単に挿入することができ、２５Ｇの注射針を通して容易に押し出すことができるハイドロゲルであった。
また、得られたハイドロゲルの複素弾性率を測定したところ、１７７Ｎ／ｍ^２であった。ハイドロゲルの複素弾性率は、動的粘弾性測定装置であるＲｈｅｏｍｅｔｅｒ ＲＦＩＩＩ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）を使用し、３７℃、角速度１０ｒａｄ／ｓｅｃで測定した。
［実施例４］
腹腔内癒着試験
日本チャールス・リバー（株）のＳｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙ（ＳＤ）系ラット（１０匹）を使用し、Ｂｕｃｋｅｎｍａｉｅｒ ＣＣ ３ｒｄらの方法に従って腹腔内癒着モデルを作製した［Ｂｕｃｋｅｎｍａｉｅｒ ＣＣ ３ｒｄ，Ｐｕｓａｔｅｒｉ ＡＥ，Ｈａｒｒｉｓ ＲＡ，Ｈｅｔｚ ＳＰ：Ａｍ Ｓｕｒｇ．６５（３）：２７４−８２，１９９９］。すなわち、ラットをペントバルビタールナトリウムの腹腔内投与麻酔下で背位に固定し、腹部を剃毛した後、消毒用エタノールで消毒した。さらにイソジン消毒液で手術領域を消毒した後、腹部正中線に沿って３〜４ｃｍ切開して盲腸を露出させた。露出させた盲腸の一定の面積（１〜２ｃｍ^２）について、滅菌ガーゼを用いて点状出血が生じるまで擦過した。盲腸を元に戻し、さらに相対する腹壁に欠損（８ｍｍ×１６ｍｍ）を作製した。その後、腹壁の欠損部位に実施例２で得られたセルロース誘導体１０ｍｇを注射用蒸留水９９０ｍｇに溶解し、濃度１．０重量％で調製したハイドロゲル（１ｍｌ）を塗布した。切開部の筋層を連続縫合した後、皮膚を４〜５針縫合した。創傷部をイソジン消毒液で消毒した後、ケージに戻した。モデル作製４週間後に動物をペントバルビタールナトリウム麻酔下で開腹し、腹腔内癒着の程度を肉眼的に観察し、以下に示す基準に従ってスコア化した。
（スコア分類）
スコア０：癒着が認められない状態
スコア１：軽度の牽引で切れる程度の弱い癒着がある状態
スコア２：軽度の牽引に耐えられ得る中程度の癒着がある状態
スコア３：かなりしっかりとした癒着がある状態
さらに、癒着が認められた場合、盲腸にゼムクリップを縫合糸にて縫い付け、それをＭｅｔｒｉｃ Ｇａｕｇｅｓ（ＥＷ−９３９５３−０５、Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ社製）で引っ張り、盲腸が腹壁からはがれる最大強度（単位はｇｆ、１ｇｆ≒０．００９８１Ｎ）を測定し、その値を癒着の強度として評価した。癒着がない場合、０ｇｆとして扱った。
その結果、癒着のスコア、強度はそれぞれ、０．８±１．３、１２２．６±２０３．５ｇｆとなった（平均値±標準偏差）。
［比較例１］
コントロールとして、ハイドロゲルを塗布せずに実施例４と同様の操作を行い、癒着の程度、強度を評価した。その結果、癒着のスコア、強度はそれぞれ、１．４±１．５、３３１．２±３６４．９ｇｆとなった（平均値±標準偏差）。
以上、４週間後において、比較例１で強固な癒着が発生していたのに対し、実施例４では癒着の程度、強度が著しく抑制されていた。このことから、実施例２で得られたセルロース誘導体より得られるハイドロゲルには、生体内において癒着を著しく抑制する効果があることが確認され、手術後の癒着を効果的に防止できることがわかった。

本発明のセルロース誘導体は、高い粘弾性を有するハイドロゲルを形成することで、体内の特定の箇所に留まらせることが可能となるため、傷口保護や、臓器間の物理的な隔離バリアー形成のために用いられる。
また、本発明のハイドロゲルに薬物を含浸させることで、局所的なドラッグデリバリーシステムを実現できる。
また、本発明のハイドロゲルは生体内に注入すると、いずれは分解または吸収されてしまう特性があり、外科手術時に用いる注入用ゲル材や再生医療の足場材料などに好ましく利用できる。
その他の用途としては、ヘアケア製品や肌の保湿剤などの日用品用途、化粧品用途などへの使用が可能である。さらに、細胞培養担体、微生物の培養担体、歯科用のインプラント材料などにも用いられる。細胞を培養させた成型品と細胞との複合体は、セルチップなどのセンシングや診断などの用途にも用いられる。

Claims (6)

1. 下記式（１）で表される化学構造を繰り返し単位とするセルロース誘導体。
   

   

   式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、およびＲ^３はそれぞれ独立に、下記式（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）からなる群より選ばれ、
   −Ｈ （ａ）
   −ＣＨ_２−ＣＯＯＭ （ｂ）
   −ＣＨ_２−ＣＯ−ＮＨ−Ｘ−ＣＯ−Ｙ−Ｚ （ｃ）
   式（ｂ）中、Ｍは水素原子、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属であり、
   式（ｃ）中、Ｘは炭素数１〜１０の２価の炭化水素基であり、Ｙは両末端に酸素原子を有する、ポリアルキレンオキシドから導かれる２価の基であり、Ｚは炭素数１〜２４の炭化水素基または−ＣＯ−Ｒ^４である（ここで、Ｒ^４は炭素数１〜２３の炭化水素基である）。
2. 置換基（ｃ）の置換度と置換基（ｂ）の置換度の比であるＲｃ／ｂが０．０１〜０．４である請求項１に記載のセルロース誘導体。
3. Ｙのポリアルキレンオキシドの繰り返し単位が２〜１００である請求項１または請求項２に記載のセルロース誘導体。
4. 水１００重量部に対し、請求項１から請求項３のいずれかに記載のセルロース誘導体を０．１〜２．０重量部含むハイドロゲル。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のセルロース誘導体を含有する医療用材料。
6. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のセルロース誘導体を含有する癒着防止材。