JPWO2013021836A1 - Functional hydrogel - Google Patents

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Abstract

本発明は、ケラチンを材料とする非流動性の機能性ハイドロゲルおよび当該機能性ハイドロゲルを製造する方法を提供することを課題とする。かかる課題は、以下の工程を含む、機能性ハイドロゲルの製造方法および当該製造方法により製造される機能性ハイドロゲルにより解決される:1)ケラチン含有材料に、ジスルフィド結合をチオール基に変換するための還元剤を添加してケラチンを抽出する工程;2)ケラチン含有材料に、チオール基がジスルフィド結合を再形成するのを防ぐためのタンパク質安定化剤を添加する工程;3)タンパク質安定化剤を除去してケラチンを精製し、ケラチン溶液を得る工程:4)ケラチン溶液を濃縮することにより機能性ハイドロゲルを作製する工程。An object of the present invention is to provide a non-flowable functional hydrogel using keratin as a material and a method for producing the functional hydrogel. Such a problem is solved by a production method of a functional hydrogel including the following steps and a functional hydrogel produced by the production method: 1) In order to convert a disulfide bond into a thiol group in a keratin-containing material. Adding a reducing agent of 2 to extract keratin; 2) adding to the keratin-containing material a protein stabilizer for preventing thiol groups from reforming disulfide bonds; 3) adding a protein stabilizer Step of removing and purifying keratin to obtain a keratin solution: 4) A step of producing a functional hydrogel by concentrating the keratin solution.

Description

本発明は、機能性ハイドロゲルの製造方法および当該製造方法から製造される新規な機能性ハイドロゲル、ならびに、機能性ハイドロゲルの応用に関する。   The present invention relates to a method for producing a functional hydrogel, a novel functional hydrogel produced from the production method, and an application of the functional hydrogel.

本出願は、参照によりここに援用されるところの日本出願特願2011-171678号優先権を請求する。   This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2011-171678, which is incorporated herein by reference.

タンパク質の一種であるケラチンは、羽毛や毛髪などの動物組織の非血管組織中に存在することが知られている。ケラチンは、毛髪用化粧料に配合されるなどして利用されているものの、産業界全体として見ると未利用のタンパク質と考えられる。ケラチンを産業用素材として活用することが期待され、研究開発が進められている。   Keratin, a kind of protein, is known to exist in non-vascular tissues of animal tissues such as feathers and hair. Although keratin is used by being blended in hair cosmetics, it is considered as an unused protein when viewed from the industry as a whole. Research and development are underway with the expectation that keratin will be used as an industrial material.

ケラチンは、羽毛や毛髪から抽出することができる。ケラチンの抽出方法は従来より公知であり、酸化法、還元法、あるいはそれらを組み合わせた方法が用いられている。ケラチンは多数のシステイン残基を含み、分子間および分子内のジスルフィド結合(S-S結合)により多量体を形成している。水溶液としてケラチンを抽出するためには、S-S結合を開裂させる必要がある。酸化法では、過酢酸や過酸化水素による処理により、S-S結合の開裂後にスルホン酸が生じる。スルホン酸は、再度酸化させることによりS-S結合に戻ることがない。還元法では、チオグリコール酸、2-メルカプトエタノール、ジチオスレイトールなどによりS-S結合の開裂後、チオール基(SH基)に変換させる。酸化法と還元法の組合わせでは、軽微な酸化により一部のS-S結合をスルホン酸にした後、還元が行われる。この場合抽出されたケラチンのシステイン残基は、スルホン酸を有するものとSH基のものが混在する。   Keratin can be extracted from feathers and hair. The extraction method of keratin is conventionally known, and an oxidation method, a reduction method, or a combination thereof is used. Keratin contains a large number of cysteine residues and forms multimers by intermolecular and intramolecular disulfide bonds (S-S bonds). In order to extract keratin as an aqueous solution, it is necessary to cleave the S—S bond. In the oxidation method, treatment with peracetic acid or hydrogen peroxide generates sulfonic acid after cleavage of the S—S bond. The sulfonic acid does not return to the S—S bond by being oxidized again. In the reduction method, the S—S bond is cleaved with thioglycolic acid, 2-mercaptoethanol, dithiothreitol, etc., and then converted to a thiol group (SH group). In the combination of the oxidation method and the reduction method, reduction is carried out after converting some S—S bonds to sulfonic acid by light oxidation. In this case, the extracted keratin cysteine residues include those having a sulfonic acid and those having an SH group.

抽出したケラチンの応用として、水溶性ペプチド、スポンジ、フィルムなどの形態が提案されている。また、ケラチンをゲル化することについても検討されており、架橋剤を用いてゲル化可能であることが知られている。架橋剤を用いてゲル化されたケラチンは、架橋剤が例えば生体に好ましくない毒性を有することや、水溶液への再溶解性を有さないといった点から、用途が限られてしまうという問題がある。そこで、架橋剤を使用せずにケラチンをゲル化する方法が望まれている。   As applications of the extracted keratin, forms such as water-soluble peptides, sponges and films have been proposed. In addition, gelation of keratin has been studied, and it is known that gelation is possible using a crosslinking agent. Keratin gelled with a cross-linking agent has a problem that its use is limited because the cross-linking agent has unfavorable toxicity to a living body, for example, and does not have re-solubility in an aqueous solution. . Therefore, a method for gelling keratin without using a crosslinking agent is desired.

架橋剤を用いずに、ケラチン含有組成物に粘度を持たせることが可能となったことが、特許文献1〜11および非特許文献1において報告されている。特許文献1〜3では、酸化剤を用いてケラチンのジスルフィド結合をスルホン酸に変換させる工程を経て、ゲル状のケラチン含有組成物を作製したことが開示されている。特許文献4〜6では、酸化剤を用いて調製した粉末形態のケラチン材料に水溶性溶媒を加えることによってゲル状のケラチン含有組成物を形成すること、ゲル状のケラチン含有組成物内には水に結合し得るスルホン酸基が存在することが開示されている。特許文献7では、人毛にチオグリコール酸を添加して還元処理を行い、ケラチンを抽出した後、塩酸による沈殿、透析、ヨード酢酸による誘導体化を経た後、凍結乾燥することによりカルボキシメチルケラテインの粉末を得たことが開示されている。その後、得られた粉末を水溶液に溶解することにより、ゲル状のケラチン含有組成物を作製することが開示されている。非特許文献1では、人毛にチオグリコール酸を添加して還元処理を行い、ケラチンを抽出した後、pH調整のために水酸化ナトリウム溶液を添加しながら透析を行い、20重量%まで濃縮することによりゲル状のケラチン含有組成物を作製したことが開示されている。   It has been reported in Patent Documents 1 to 11 and Non-Patent Document 1 that it is possible to give a viscosity to the keratin-containing composition without using a crosslinking agent. Patent Documents 1 to 3 disclose that a gel-like keratin-containing composition was prepared through a step of converting a keratin disulfide bond into a sulfonic acid using an oxidizing agent. In Patent Documents 4 to 6, a gel-like keratin-containing composition is formed by adding a water-soluble solvent to a powdered keratin material prepared using an oxidizing agent, and water is contained in the gel-like keratin-containing composition. It is disclosed that there are sulfonic acid groups that can be bonded to the benzene. In Patent Document 7, thioglycolic acid is added to human hair, reduction treatment is performed, keratin is extracted, subjected to precipitation with hydrochloric acid, dialysis, derivatization with iodoacetic acid, and then freeze-dried, whereby carboxymethylkeratein is obtained. Is obtained. Thereafter, it is disclosed that a gel-like keratin-containing composition is prepared by dissolving the obtained powder in an aqueous solution. In Non-Patent Document 1, thioglycolic acid is added to human hair to perform reduction treatment, keratin is extracted, dialyzed while adding sodium hydroxide solution for pH adjustment, and concentrated to 20% by weight. Thus, it is disclosed that a gel-like keratin-containing composition was produced.

特許文献1〜11および非特許文献1は、Mark Van Dykeを代表とする同じ研究グループによるものである。特許文献4および特許文献5においては、ゲル状ケラチン含有組成物をシリコンなどで構成された外被に充填することにより、乳房インプラントなどに用いることが開示されている。また特許文献7〜11においては、ゲル状ケラチン含有組成物の粘度(単位:ポアズ)が開示されている。粘度とは流体についての物理定数であり、特許文献1〜11および非特許文献1に開示されているゲル状ケラチン含有組成物は、固体もしくは半固体ではなく、流動性を有する粘凋な流体であると考えられる。すなわち、ケラチンを材料とする非流動性のゲルは未だ報告されていない。   Patent Literatures 1 to 11 and Non-Patent Literature 1 are from the same research group represented by Mark Van Dyke. Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose that a gel-like keratin-containing composition is used for a breast implant or the like by filling a jacket made of silicon or the like. In Patent Documents 7 to 11, the viscosity (unit: poise) of the gel-like keratin-containing composition is disclosed. Viscosity is a physical constant for a fluid, and the gel-like keratin-containing composition disclosed in Patent Documents 1 to 11 and Non-Patent Document 1 is not a solid or semi-solid, but a viscous fluid having fluidity. It is believed that there is. That is, a non-flowable gel made of keratin has not been reported yet.

米国特許5932552号U.S. Pat. 特表2003-501208号公報Special table 2003-501208 米国特許6270791号US 6270791 特表2003-516775号公報Special Table 2003-516775 Publication 米国特許6371984号US Patent 6371984 米国特許6316598号US Patent 6316598 国際公開第WO2007/050387号International Publication No.WO2007 / 050387 特表2009-513190号公報Special table 2009-513190 特表2009-527274号公報Special table 2009-527274 特表2009-527481号公報Special Publication 2009-527481 特表2010-524943号公報Special table 2010-524943 gazette

T. Aboushwareb et al., J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomater.,90B, 45-54 (2009)T. Aboushwareb et al., J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomater., 90B, 45-54 (2009)

本発明は、ケラチンを材料とする非流動性の機能性ハイドロゲルおよび当該機能性ハイドロゲルを製造する方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a non-flowable functional hydrogel using keratin as a material and a method for producing the functional hydrogel.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ケラチン含有材料からケラチンを抽出する際に、ケラチン含有材料にタンパク質安定化剤を添加してケラチンを抽出し、その後タンパク質安定化剤を除去して精製されたケラチン溶液を得、精製されたケラチン溶液を濃縮して濃縮ケラチン溶液を得、濃縮ケラチン溶液から非流動性の機能性ハイドロゲルを作製可能であることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have added a protein stabilizer to the keratin-containing material to extract keratin, and then extract the keratin from the keratin-containing material. To obtain a purified keratin solution, and concentrating the purified keratin solution to obtain a concentrated keratin solution, and found that a non-flowable functional hydrogel can be produced from the concentrated keratin solution. Was completed.

すなわち、本発明は以下よりなる。
1.以下の工程を含む、機能性ハイドロゲルの製造方法:
1)ケラチン含有材料に、ジスルフィド結合をチオール基に変換するための還元剤を添加してケラチンを抽出する工程;
2)ケラチン含有材料に、チオール基がジスルフィド結合を再形成するのを防ぐためのタンパク質安定化剤を添加する工程;
3)タンパク質安定化剤を除去してケラチンを精製し、ケラチン溶液を得る工程:
4)ケラチン溶液を濃縮することにより機能性ハイドロゲルを作製する工程。
2.タンパク質安定化剤がドデシル硫酸ナトリウムである、前項1に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。
3.工程3)のタンパク質安定化剤の除去が、工程1)および2)により得られたケラチン抽出液150〜250 mLに対して透析外液2〜5 Lを使用した透析を、少なくとも5回行うことによる、前項1または2に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。
4.工程4)におけるケラチン溶液の濃縮が、40〜65℃の温度条件下で行われる、前項1〜3のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。
5.ケラチン含有材料にタンパク質変性剤をさらに添加する、前項1〜4のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。
6.前項1〜5のいずれか1に記載の製造方法により作製される、機能性ハイドロゲル。
7.機能性ハイドロゲルが水性媒体への溶解性を有する、前項6に記載の機能性ハイドロゲル。
8.機能性ハイドロゲル内のチオール基が置換基により修飾されている、前項6または7に記載の機能性ハイドロゲル。
9.前項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルと、生理活性物質および/または生体適合性物質を含有する、機能性ハイドロゲル組成物。
10.前項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルを疑似体液に接触させることによる、ハイドロキシアパタイトを含有する機能性ハイドロゲル組成物の製造方法。
11.前項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルまたは前項9に記載の機能性ハイドロゲル組成物を少なくとも含む、薬物送達用担体。
12.薬物送達用担体が、薬物送達システムとして用いられる、前項11に記載の薬物送達用担体。
13.薬物送達用担体が、薬物徐放用担体として用いられる、前項11または12に記載の薬物送達用担体。
14.前項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルまたは前項9に記載の機能性ハイドロゲル組成物を含む、再生医療材料。
That is, this invention consists of the following.
1. A method for producing a functional hydrogel comprising the following steps:
1) A step of extracting keratin by adding a reducing agent for converting a disulfide bond to a thiol group to a keratin-containing material;
2) adding a protein stabilizer to the keratin-containing material to prevent thiol groups from re-forming disulfide bonds;
3) Step of removing the protein stabilizer and purifying keratin to obtain a keratin solution:
4) A step of producing a functional hydrogel by concentrating the keratin solution.
2. 2. The method for producing a functional hydrogel according to item 1, wherein the protein stabilizer is sodium dodecyl sulfate.
3. The removal of the protein stabilizer in step 3) is performed at least 5 times by dialysis using 2-5 L of dialysis external solution against 150-250 mL of the keratin extract obtained in steps 1) and 2). The method for producing a functional hydrogel according to 1 or 2 above.
4). 4. The method for producing a functional hydrogel according to any one of items 1 to 3, wherein the concentration of the keratin solution in step 4) is performed under a temperature condition of 40 to 65 ° C.
5. 5. The method for producing a functional hydrogel according to any one of items 1 to 4, wherein a protein denaturant is further added to the keratin-containing material.
6). 6. A functional hydrogel produced by the production method according to any one of 1 to 5 above.
7). 7. The functional hydrogel according to item 6 above, wherein the functional hydrogel has solubility in an aqueous medium.
8). 8. The functional hydrogel according to item 6 or 7, wherein the thiol group in the functional hydrogel is modified with a substituent.
9. 9. A functional hydrogel composition comprising the functional hydrogel according to any one of items 6 to 8, and a physiologically active substance and / or a biocompatible substance.
10. The manufacturing method of the functional hydrogel composition containing a hydroxyapatite by making the functional hydrogel of any one of the preceding clauses 6-8 contact a pseudo-body fluid.
11. A carrier for drug delivery, comprising at least the functional hydrogel according to any one of items 6 to 8 or the functional hydrogel composition according to item 9.
12 12. The drug delivery carrier according to 11 above, wherein the drug delivery carrier is used as a drug delivery system.
13. 13. The drug delivery carrier according to item 11 or 12, wherein the drug delivery carrier is used as a drug sustained release carrier.
14 A regenerative medical material comprising the functional hydrogel according to any one of items 6 to 8 or the functional hydrogel composition according to item 9.

本発明の機能性ハイドロゲルの製造方法によれば、非流動性の機能性ハイドロゲルを作製することが可能である。本発明の製造方法により得られた機能性ハイドロゲルは、非血管組織より抽出したケラチンを主材料として作製したものであるため、病原性のリスクが極めて低い。   According to the method for producing a functional hydrogel of the present invention, it is possible to produce a non-flowable functional hydrogel. Since the functional hydrogel obtained by the production method of the present invention is prepared using keratin extracted from non-vascular tissue as a main material, the risk of pathogenicity is extremely low.

本発明の機能性ハイドロゲルはチオール基を持つため、当該チオール基に、種々の置換基(例えば酸性残基、塩基性残基等)を導入して修飾を施すことにより、ハイドロゲル自体の物性や機能を改変することが可能である。チオール基またはチオール基を修飾する置換基には、種々の生理活性物質や生体適合性物質の導入が可能であり、多様な作用や薬効を発揮しうる機能性ハイドロゲル組成物を作製して利用することが可能となる。本発明の機能性ハイドロゲルは非流動性であるため、再生医療の材料として利用することができる。また、本発明の機能性ハイドロゲルは、薬物送達用担体として用いることができる。本発明の機能性ハイドロゲルは、pH等の条件によって水性媒体への再溶解性を有するため、腸溶性経口剤等の薬物送達システム(DDS)としての利用も可能である。また、薬物の徐放性を有するものは、薬物徐放用担体として用いることが可能である。   Since the functional hydrogel of the present invention has a thiol group, the physical properties of the hydrogel itself can be obtained by introducing various substituents (for example, acidic residues, basic residues, etc.) and modifying the thiol group. It is possible to modify the function. Various physiologically active substances and biocompatible substances can be introduced into the thiol group or a substituent that modifies the thiol group, and a functional hydrogel composition capable of exhibiting various actions and medicinal effects is prepared and used. It becomes possible to do. Since the functional hydrogel of the present invention is non-flowable, it can be used as a material for regenerative medicine. The functional hydrogel of the present invention can be used as a drug delivery carrier. Since the functional hydrogel of the present invention has re-solubility in an aqueous medium depending on conditions such as pH, it can be used as a drug delivery system (DDS) such as an enteric oral preparation. Moreover, what has the sustained release property of a drug can be used as a carrier for sustained drug release.

本発明の機能性ハイドロゲルによれば、薬物等の生理活性物質や生体適合性物質(例えばハイドロキシアパタイト(HAP))を含有させた機能性ハイドロゲル組成物を容易に作製することが可能である。   According to the functional hydrogel of the present invention, it is possible to easily produce a functional hydrogel composition containing a physiologically active substance such as a drug or a biocompatible substance (for example, hydroxyapatite (HAP)). .

本発明の機能性ハイドロゲルの写真である。(実施例1)It is a photograph of the functional hydrogel of the present invention. Example 1 S-カルボキシメチル化ケラチンのハイドロゲル上のHAPを走査電顕で確認した写真である。(実施例5)It is the photograph which confirmed HAP on the hydrogel of S-carboxymethylated keratin with the scanning electron microscope. (Example 5) S-カルボキシメチル化ケラチンのハイドロゲル上のHAPについて、粉末X線結晶解析により確認した結果である。(実施例5)It is the result confirmed by the powder X-ray crystal analysis about HAP on the hydrogel of S-carboxymethylated keratin. (Example 5) S-カルボキシメチル化ケラチンのハイドロゲルとHAPとの複合体の徐放能を示す図である。(実施例6)It is a figure which shows the sustained release ability of the complex of the hydrogel of S-carboxymethylated keratin and HAP. (Example 6) サリチル酸内包ハイドロゲルからのサリチル酸徐放能を示す図である。(実施例8)It is a figure which shows the salicylic acid sustained release ability from a salicylic acid inclusion hydrogel. (Example 8) サリチル酸含浸ハイドロゲルからのサリチル酸徐放能を示す図である。(実施例8)It is a figure which shows the salicylic acid sustained release ability from a salicylic acid impregnation hydrogel. (Example 8)

(機能性ハイドロゲルの製造方法)
本発明は以下の1)〜4)の工程を含む機能性ハイドロゲルの製造方法に関するものである。
1)ケラチン含有材料に、ジスルフィド結合をチオール基に変換するための還元剤を添加してケラチンを抽出する工程。
2)ケラチン含有材料に、チオール基がジスルフィド結合を再形成するのを防ぐためのタンパク質安定化剤を添加する工程。
3)タンパク質安定化剤を除去してケラチンを精製し、ケラチン溶液を得る工程。
4)ケラチン溶液を濃縮することにより機能性ハイドロゲルを作製する工程。
本発明の製造方法により非流動性の機能性ハイドロゲルを作製することができる。
(Method for producing functional hydrogel)
The present invention relates to a method for producing a functional hydrogel including the following steps 1) to 4).
1) A step of extracting keratin by adding a reducing agent for converting a disulfide bond to a thiol group to a keratin-containing material.
2) A step of adding a protein stabilizer for preventing the thiol group from reforming the disulfide bond to the keratin-containing material.
3) A step of purifying keratin by removing the protein stabilizer to obtain a keratin solution.
4) A step of producing a functional hydrogel by concentrating the keratin solution.
A non-flowable functional hydrogel can be produced by the production method of the present invention.

本明細書において「ケラチン含有材料」は、ケラチンを含有するものであって、本発明の方法によりケラチンを抽出可能な材料であればいかなるものであってもよい。ケラチン含有材料として例えば、羊毛、アルパカ、カシミア、モヘア、アンゴラなどの哺乳類の獣毛、角、ひずめ、ヒトの毛髪、爪、鳥類の羽毛等が挙げられ、これらの材料について脱脂等の処理を施したもの等を用いてもよい。また獣毛から衣料品、絨毯、カーペット等の織物、編み物等を製造する際には、獣毛の廃棄物が多量に排出される。例えば製造工程や使用済みものを合わせると、羊毛等の廃棄物量は約5万トンにも達する。本発明のケラチン含有材料としては羊毛の廃棄物を使用することができるため、産業廃棄物の再利用としても有用である。また、古着や、使用済みの織物、編み物等をケラチン含有材料として用いることも可能である。ケラチン含有材料は、細かく刻んで用いることが好ましい。   In the present specification, the “keratin-containing material” may contain any material that contains keratin and can extract keratin by the method of the present invention. Examples of keratin-containing materials include animal hairs of mammals such as wool, alpaca, cashmere, mohair, angora, horns, strains, human hair, nails, and feathers of birds. You may use what you did. In addition, when manufacturing clothing such as clothing, carpets, carpets, and knitting from animal hair, a large amount of animal waste is discharged. For example, when manufacturing processes and used items are combined, the amount of waste such as wool reaches about 50,000 tons. Since the waste material of wool can be used as the keratin-containing material of the present invention, it is useful for the reuse of industrial waste. In addition, used clothes, used woven fabrics, knitted fabrics, and the like can be used as the keratin-containing material. The keratin-containing material is preferably used by being finely chopped.

本発明においては、ケラチン含有材料からケラチンを抽出するために、還元剤を用いる。還元剤としては、ケラチンのジスルフィド結合(以下「S-S結合」と称する)を、チオール基(以下「SH基」と称する)に変換可能なものであればいかなるものであってもよいが、例えばチオグリコール酸、2-メルカプトエタノール、ジチオスレイトールなどのチオール化合物、メタ重亜硫酸ナトリウムなどの重亜硫酸塩、亜硫酸水素ナトリウムなどの亜硫酸塩が挙げられる。還元剤としてはチオール化合物が好ましく、2-メルカプトエタノールがより好ましい。   In the present invention, a reducing agent is used to extract keratin from the keratin-containing material. Any reducing agent may be used as long as it can convert a disulfide bond of keratin (hereinafter referred to as “SS bond”) into a thiol group (hereinafter referred to as “SH group”). Examples include thiol compounds such as glycolic acid, 2-mercaptoethanol, and dithiothreitol, bisulfites such as sodium metabisulfite, and sulfites such as sodium bisulfite. As the reducing agent, a thiol compound is preferable, and 2-mercaptoethanol is more preferable.

工程1)により還元型ケラチンが生成されるが、還元剤の使用量は、還元剤の種類により異なり、ケラチンのS-S結合をほぼ全てを還元し得る量で添加すればよい。ケラチンのS-S結合のほぼ全てを還元するためには、ケラチンのシステイン含量(モル)に対して100倍〜30000倍程度、好ましくは1000倍〜20000倍程度のモル量で還元剤を用いることが好ましい。30000倍程度の還元剤を用いれば、ケラチンのS-S結合を還元するのに充分であると考えられる。例えば、還元剤として2-メルカプトエタノールを用いる場合、ケラチン含有材料10 gを、水性媒体100 ml中で、150 mM以上の2-メルカプトエタノールに接触させて、ケラチンを抽出すればよい。後述する実施例では、充分量の還元剤として、1.66 Mの2-メルカプトエタノールを用いている。   Reduced keratin is produced by step 1). The amount of reducing agent used depends on the type of reducing agent, and it may be added in an amount that can reduce almost all of the S—S bonds of keratin. In order to reduce almost all of the SS bonds of keratin, it is preferable to use the reducing agent in a molar amount of about 100 to 30000 times, preferably about 1000 to 20000 times the cysteine content (mole) of keratin. . If a reducing agent of about 30000 times is used, it is considered sufficient to reduce the S—S bond of keratin. For example, when 2-mercaptoethanol is used as the reducing agent, keratin may be extracted by bringing 10 g of a keratin-containing material into contact with 150 mM or more of 2-mercaptoethanol in 100 ml of an aqueous medium. In Examples described later, 1.66 M of 2-mercaptoethanol is used as a sufficient amount of the reducing agent.

上記工程1)においては、ケラチン含有材料を懸濁した水性媒体中に、還元剤を添加して、ケラチンを抽出すればよい。あるいは、予め還元剤を添加した水性媒体中にケラチン含有材料を添加してもよい。本工程において使用される水性媒体としては、抽出されるケラチンが機能性ハイドロゲルを作製し得るものであれば、いかなる成分、組成の水性媒体であってもよく、例えば、蒸留水、リン酸塩、炭酸塩、酢酸塩、ほう酸塩、クエン酸塩、トリスなどの緩衝液などをあげることができる。また本発明における水性媒体は、メタノール、エタノールなどのアルコール類、酢酸エチルなどのエステル類、アセトンなどのケトン類、アセトアミドなどのアミド類を含有する蒸留水や緩衝液であってもよい。   In the above step 1), a reducing agent may be added to the aqueous medium in which the keratin-containing material is suspended to extract keratin. Or you may add a keratin containing material in the aqueous medium which added the reducing agent previously. The aqueous medium used in this step may be an aqueous medium having any component and composition as long as the extracted keratin can produce a functional hydrogel. For example, distilled water, phosphate , Carbonates, acetates, borates, citrates, tris buffers and the like. The aqueous medium in the present invention may be distilled water or a buffer solution containing alcohols such as methanol and ethanol, esters such as ethyl acetate, ketones such as acetone, and amides such as acetamide.

工程2)においては、SH基がS-S結合を再形成することを防ぐために、タンパク質安定化剤を添加する。タンパク質安定化剤は、S-S結合形成阻害剤またはタンパク質解離剤と称することもできる。タンパク質安定化剤は、SH基がS-S結合を再形成することを防ぐことができ、ケラチンを可溶化し得るものであればいかなるものであってもよい。タンパク質安定化剤としては、非イオン性界面活性剤、 両イオン性界面活性剤 、陰イオン性界面活性剤などの界面活性剤が例示されるが、好ましくは陰イオン性界面活性剤であり、より好ましくはアルキル硫酸塩類であり、さらに好ましくはドデシル硫酸ナトリウム(以下「SDS」と称する)である。   In step 2), a protein stabilizer is added to prevent the SH group from reforming the S—S bond. Protein stabilizers can also be referred to as S—S bond formation inhibitors or protein dissociators. The protein stabilizer may be any as long as it can prevent the SH group from reforming the S—S bond and can solubilize keratin. Examples of protein stabilizers include surfactants such as nonionic surfactants, amphoteric surfactants, and anionic surfactants, preferably anionic surfactants, and more Alkyl sulfates are preferable, and sodium dodecyl sulfate (hereinafter referred to as “SDS”) is more preferable.

工程2)におけるタンパク質安定化剤は、工程1)の還元剤と別個(例えば還元剤の添加後)に添加されてもよいし、還元剤と同時に添加されてもよい。タンパク質安定化剤は、還元剤と同様、水性媒体中に添加されることが好ましい。タンパク質安定化剤の使用量は、タンパク質安定化剤の種類により異なり、SH基がS-S結合を再形成することを防ぐことにより、ケラチンを沈殿させずに溶液中で可溶化した状態を維持し得る量であればいかなる量であってもよい。例えばタンパク質安定化剤としてSDSを用いる場合、SDSはタンパク質1 gに対して14 gが結合すると考えられている。ケラチン含有材料10 gの半分の重量がタンパク質に相当する場合、SDSを0.25 M程度で使用することで、タンパク質量に対して飽和量のSDSを用いていることとなる。SDSは必ずしも飽和量が必要とは限らず、SH基がS-S結合を再形成することを防ぐことが可能な量を適宜調整して用いることが可能である。具体的には、ケラチン含有材料10 gを、水性媒体100 ml中で、0.1〜0.5 MのSDS、好ましくは0.2〜0.3 MのSDSに接触させればよい。   The protein stabilizer in step 2) may be added separately from the reducing agent in step 1) (for example, after addition of the reducing agent), or may be added simultaneously with the reducing agent. The protein stabilizer is preferably added to the aqueous medium in the same manner as the reducing agent. The amount of protein stabilizer used varies depending on the type of protein stabilizer, and it can maintain a solubilized state in solution without precipitating keratin by preventing the SH group from reforming the SS bond. Any amount can be used. For example, when SDS is used as a protein stabilizer, 14 g of SDS is considered to bind to 1 g of protein. When half the weight of 10 g of keratin-containing material corresponds to protein, SDS is used at about 0.25 M, so that a saturating amount of SDS is used relative to the amount of protein. SDS does not necessarily require a saturation amount, and can be used by appropriately adjusting the amount capable of preventing the SH group from reforming the S—S bond. Specifically, 10 g of the keratin-containing material may be contacted with 0.1 to 0.5 M SDS, preferably 0.2 to 0.3 M SDS, in 100 ml of an aqueous medium.

工程1)および2)においては、さらにケラチン含有材料を懸濁した水性媒体中にタンパク質変性剤を添加し、ケラチンの抽出を行ってもよい。タンパク質変性剤の添加の順番は、特に限定されるものではなく、還元剤やタンパク質安定化剤のいずれかと同時であってもよいし、別個であってもよい。タンパク質変性剤は、ケラチン含有材料中のタンパク質の水素結合の間に割り込むことにより、水素結合による高次構造の安定性を低下させ得るものであればいかなるものであってもよい。タンパク質変性剤としては例えば、尿素やチオ尿素、グアニジン塩酸塩等が挙げられるが、尿素を用いることが好ましい。タンパク質変性剤の使用量は、タンパク質変性剤の種類により異なるが、タンパク質の高次構造の安定性を低下させるものであればいかなる量であってもよい。例えばタンパク質変性剤として尿素を用いる場合、ケラチン含有材料10 gを、水性媒体100 ml中で、4〜10 Mの尿素、好ましくは6〜8 Mの尿素に接触させればよい。タンパク質の変性処理では、通常8 M程度の尿素を用いるが、4 M程度でも反応時間を調整することにより、タンパク質を変性し得ると考えられる。また、尿素の溶解度を考えると、10 M程度が上限であると考えられる。   In steps 1) and 2), a protein denaturant may be added to an aqueous medium in which a keratin-containing material is suspended to extract keratin. The order of adding the protein denaturant is not particularly limited, and may be the same as that of the reducing agent or the protein stabilizer, or may be separate. Any protein denaturant may be used as long as it can reduce the stability of the higher-order structure due to hydrogen bonding by interrupting the hydrogen bonding of the protein in the keratin-containing material. Examples of protein denaturing agents include urea, thiourea, guanidine hydrochloride and the like, but it is preferable to use urea. The amount of the protein denaturing agent used varies depending on the type of the protein denaturing agent, but may be any amount as long as it reduces the stability of the protein higher-order structure. For example, when urea is used as a protein denaturant, 10 g of keratin-containing material may be contacted with 4 to 10 M urea, preferably 6 to 8 M urea, in 100 ml of an aqueous medium. In protein denaturation treatment, urea of about 8 M is usually used, but it is considered that protein can be denatured by adjusting the reaction time even at about 4 M. Further, considering the solubility of urea, it is considered that the upper limit is about 10 M.

工程1)および2)により、ケラチン含有材料からケラチンを抽出したケラチン抽出溶液を得ることができる。工程1)および2)においては、水性媒体中でケラチン含有材料と、還元剤およびタンパク質安定化剤(所望によりタンパク質変性剤)とを接触させてインキュベートすることにより抽出反応を行うが、インキュベートは30〜60℃の温度条件下で、12〜24時間程度行えばよい。インキュベートした後、ケラチンを抽出した後のケラチン含有材料の残渣を、沈殿物等としてろ別などにより溶液より除去する。かくして、残渣を含有しないケラチン抽出溶液を得ることができる。   By steps 1) and 2), a keratin extract solution obtained by extracting keratin from the keratin-containing material can be obtained. In steps 1) and 2), the extraction reaction is carried out by bringing the keratin-containing material into contact with a reducing agent and a protein stabilizer (optionally a protein denaturing agent) and incubating in an aqueous medium. What is necessary is just to perform for about 12 to 24 hours on the temperature conditions of -60 degreeC. After the incubation, the residue of the keratin-containing material after extracting the keratin is removed from the solution by filtration or the like as a precipitate. Thus, a keratin extraction solution containing no residue can be obtained.

工程3)において、ケラチン抽出溶液からタンパク質安定化剤を除去して、精製されたケラチン溶液(精製ケラチン溶液)を得る。 タンパク質安定化剤の除去方法は、いかなる手法を用いてもよく、タンパク質安定化剤の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、透析膜による透析、限外濾過、脱塩カラムによる透析、ゲル濾過、イオン交換クロマトグラフィーなどの荷電を利用する方法、アフィニティークロマトグラフィーなどの特異的親和性を利用する方法、逆相高速液体クロマトグラフィーなどの疎水性の差を利用する方法、等電点電気泳動などの等電点の差を利用する方法などが挙げられるが、これらに限定されない。タンパク質安定化剤がSDSである場合、SDSはタンパク質と複合体を形成しているため、容易に除去することができない。透析膜を用いた透析によりSDSを除去する場合は、タンパク質と複合体を形成したSDSを除去するために、工程1)および2)により得られたケラチン抽出溶液150〜250 mLに対して透析外液2〜5 L(好ましくは約3 L)を使用して、少なくとも5回透析を行うのが好適である。1回の透析は、2時間以上行うことが好ましい。これらのいずれかの手法によりタンパク質安定化剤を実質的に除去し、精製されたケラチン溶液を得ることができる。   In step 3), the protein stabilizer is removed from the keratin extraction solution to obtain a purified keratin solution (purified keratin solution). Any method for removing the protein stabilizer may be used, and it may be appropriately selected depending on the type of the protein stabilizer. For example, dialysis using a dialysis membrane, ultrafiltration, dialysis using a desalting column, gel filtration, methods using charges such as ion exchange chromatography, methods using specific affinity such as affinity chromatography, reversed-phase high-performance liquid Examples include, but are not limited to, a method using a difference in hydrophobicity such as chromatography and a method using a difference in isoelectric point such as isoelectric focusing. When the protein stabilizer is SDS, since SDS forms a complex with the protein, it cannot be easily removed. When removing SDS by dialysis using a dialysis membrane, in order to remove SDS that has formed a complex with protein, the keratin extract solution obtained in steps 1) and 2) is not dialyzed. It is preferred to perform dialysis at least 5 times using 2-5 L of liquid (preferably about 3 L). One dialysis is preferably performed for 2 hours or more. By any of these techniques, the protein stabilizer can be substantially removed to obtain a purified keratin solution.

本発明において、精製されたケラチン溶液は、タンパク質安定化剤のみならず、還元剤やタンパク質変性剤もケラチン抽出溶液から実質的に除去されたものがより好適である。還元剤やタンパク質変性剤は、上記のタンパク質安定化剤の除去工程により同時に除去されてもよいし、公知の手法もしくは新規に見出される手法によって、別工程により除去されてもよい。   In the present invention, the purified keratin solution is more preferably one in which not only the protein stabilizer but also the reducing agent and protein denaturant are substantially removed from the keratin extract solution. The reducing agent and the protein denaturant may be removed at the same time by the above-described protein stabilizer removing step, or may be removed by a separate step by a known method or a newly found method.

精製されたケラチン溶液中のタンパク質濃度は特に限定されないが、例えば10〜50 mg/ml程度、好ましくは30〜50 mg/ml程度である。   The protein concentration in the purified keratin solution is not particularly limited, but is, for example, about 10 to 50 mg / ml, preferably about 30 to 50 mg / ml.

工程4)においては、工程3)により得た精製されたケラチン溶液を濃縮することにより濃縮されたケラチン溶液(濃縮ケラチン溶液)を得、濃縮されたケラチン溶液により機能性ハイドロゲルを作製する。精製されたケラチン溶液の濃縮は、いかなる手法により行ってもよいが、タンパク質が変性しない温度条件下で行うことが必要である。濃縮工程は30〜65℃、好ましくは45〜60℃、より好ましくは50〜60℃の温度条件下で行う。   In step 4), a concentrated keratin solution (concentrated keratin solution) is obtained by concentrating the purified keratin solution obtained in step 3), and a functional hydrogel is prepared from the concentrated keratin solution. Concentration of the purified keratin solution may be performed by any technique, but it is necessary to perform it under temperature conditions where the protein is not denatured. The concentration step is performed under a temperature condition of 30 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C, more preferably 50 to 60 ° C.

精製ケラチン溶液の濃縮は、透析、限外濾過、常圧蒸留、減圧蒸留、減圧化エバポレーターを用いた手法などの既知の濃縮法または新規に見出される濃縮法、あるいはそれらの組み合わせによって行えばよい。例えば有機溶媒などを用いた沈殿法や、凍結乾燥によるケラチン溶液の濃縮は、ケラチンが溶液の状態ではなく沈殿や粉末の状態となってしまうため、本発明においては好ましくない。本発明におけるケラチン溶液の濃縮は、溶液のままで濃縮可能な、前述したような濃縮法を用いることが好ましい。   Concentration of the purified keratin solution may be performed by a known concentration method such as dialysis, ultrafiltration, atmospheric distillation, vacuum distillation, a method using a vacuum evaporator, a newly found concentration method, or a combination thereof. For example, a precipitation method using an organic solvent or the like, or concentration of a keratin solution by freeze-drying is not preferable in the present invention because keratin is not in a solution state but in a precipitate or powder state. The concentration of the keratin solution in the present invention is preferably performed using the concentration method as described above, which can be concentrated in the solution.

濃縮されたケラチン溶液中のタンパク質濃度は、例えばSH基の修飾されていないケラチンを含有するケラチン溶液の場合は、110〜160 mg/ml程度である。タンパク質濃度が110 mg/ml未満の場合は、工程4)において冷却してインキュベートを行ったとしても、流動性のあるゲル状組成物しか得られず、本発明の機能性ハイドロゲルを得ることができない。タンパク質濃度が160 mg/mlより高濃度の場合は、流動性がなくなりゲル化してしまうため、鋳型としての所望の容器に濃縮されたケラチン溶液を流し込むことができなくなってしまう。
なお、後述するような種々の置換基や生理活性物質等により修飾されたSH基を有するケラチンを含有する溶液や、精製されたケラチン溶液中に生理活性物質等を添加した場合などでは、濃縮されたケラチン溶液中のタンパク質濃度は120〜160 mg/mlに限定されるものではない。例えば、SH基がカルボキシメチル基、エチルアミノ基、アセトアミド基等で修飾されている場合は、濃縮されたケラチン溶液中のタンパク質濃度は140〜180 mg/mlである。
The protein concentration in the concentrated keratin solution is, for example, about 110 to 160 mg / ml in the case of a keratin solution containing keratin not modified with an SH group. When the protein concentration is less than 110 mg / ml, only a fluid gel-like composition can be obtained even when cooled and incubated in step 4), and the functional hydrogel of the present invention can be obtained. Can not. When the protein concentration is higher than 160 mg / ml, fluidity is lost and gelation occurs, so that the concentrated keratin solution cannot be poured into a desired container as a template.
In addition, in the case of adding a physiologically active substance or the like to a solution containing a keratin having an SH group modified with various substituents or a physiologically active substance as described later, or a purified keratin solution, it is concentrated. The protein concentration in the keratin solution is not limited to 120 to 160 mg / ml. For example, when the SH group is modified with a carboxymethyl group, an ethylamino group, an acetamide group or the like, the protein concentration in the concentrated keratin solution is 140 to 180 mg / ml.

工程4)においては、機能性ハイドロゲルを作製するために、濃縮ケラチン溶液を適切な容器に入れてインキュベートする。インキュベートの時間は温度条件や作製したい機能性ハイドロゲルの硬さ(弾性など)によって調節可能であるが、例えば3〜16時間程度である。インキュベートは、室温で行ってもよいし、室温より低温の4〜20℃の冷却条件下で行ってもよい。濃縮されたケラチン溶液のタンパク質濃度やタンパク質のSH基修飾の種類等に応じて、室温または冷却条件下でハイドロゲルを作製すればよい。例えばタンパク質濃度が比較的高い場合は、室温でも容易にハイドロゲルを作製することができ、濃度が比較的低い場合は、冷却することにより容易にハイドロゲルを作製することができる。   In step 4), the concentrated keratin solution is placed in a suitable container and incubated to produce a functional hydrogel. The incubation time can be adjusted depending on the temperature conditions and the hardness (elasticity, etc.) of the functional hydrogel to be produced, and is, for example, about 3 to 16 hours. Incubation may be performed at room temperature or under cooling conditions of 4 to 20 ° C. lower than room temperature. What is necessary is just to produce hydrogel under room temperature or cooling conditions according to the protein concentration of the concentrated keratin solution, the kind of SH group modification of protein, etc. For example, when the protein concentration is relatively high, the hydrogel can be easily prepared even at room temperature, and when the concentration is relatively low, the hydrogel can be easily prepared by cooling.

上記工程1)〜4)により得られた精製もしくは濃縮されたケラチン溶液中のタンパク質、あるいは作製された機能性ハイドロゲルは、無修飾のSH基を有している。かかるSH基は、公知の手法により、様々の置換基、例えば酸性残基、塩基性残基、中性残基により修飾を行うことが可能である。SH基の修飾は、精製されたケラチン溶液や濃縮されたケラチン溶液において行うことも可能であるが、ケラチンをゲル化して機能性ハイドロゲルを作製した後においても、可能である。なお本明細書においては、SH基のカルボキシメチル基による修飾を「カルボキシメチル化」と表す場合と、「S-カルボキシメチル化」と表す場合がある。カルボキシメチル化以外の他の修飾態様についても同様である。   The protein in the purified or concentrated keratin solution obtained by the above steps 1) to 4) or the produced functional hydrogel has an unmodified SH group. Such SH groups can be modified with various substituents such as acidic residues, basic residues, and neutral residues by known methods. Modification of the SH group can be performed in a purified keratin solution or a concentrated keratin solution, but can also be performed after gelling keratin to prepare a functional hydrogel. In the present specification, modification of the SH group with a carboxymethyl group may be expressed as “carboxymethylation” or “S-carboxymethylation”. The same applies to other modifications other than carboxymethylation.

酸性残基とは例えば、カルボキシ基(-COOH)、ヒドロキサム酸基(-CONHOH)、アシルシアナミド基(-CONHCN)、スルホ基(-SO3H)、スルホンアミド基(-SO2NH2または-NRSO3H)、アシルスルホンアミド基(-CONHSO2Rまたは-SO2NHCOR)、フェノール基(-C6H4OH)、これらの酸性残基で置換された炭化水素基(例、カルボキシメチル基)等が挙げられる。酸性残基中のRは、水素原子、または置換基を有していてもよい炭化水素基を表わす。酸性残基は、置換基を有していてもよい炭化水素基、C1-6アルコキシ基、保護されていてもよいアミノ基、1-ピペリジニル基または4-モルホリニル基等の保護基により保護されていてもよい。「炭化水素基」としては、C1-15アルキル基、C3-8シクロアルキル基、C2-10アルケニル基、C2-10アルキニル基、C3-10シクロアルケニル基、C6-14アリール基等が挙げられる。またR中における置換基としては、例えば、ニトロ基、水酸基、オキソ基、チオキソ基、シアノ基、カルバモイル基、C1-8炭化水素等で置換されたアミノカルボニル基、カルボキシ基、C1-6アルコキシカルボニル基、スルホ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子が例示される。Examples of the acidic residue include a carboxy group (—COOH), a hydroxamic acid group (—CONHOH), an acyl cyanamide group (—CONHCN), a sulfo group (—SO 3 H), a sulfonamide group (—SO 2 NH 2 or — NRSO 3 H), acylsulfonamide groups (—CONHSO 2 R or —SO 2 NHCOR), phenol groups (—C 6 H 4 OH), hydrocarbon groups substituted with these acidic residues (eg, carboxymethyl group) ) And the like. R in the acidic residue represents a hydrogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group. The acidic residue is protected by a protecting group such as an optionally substituted hydrocarbon group, a C 1-6 alkoxy group, an optionally protected amino group, a 1-piperidinyl group or a 4-morpholinyl group. It may be. Examples of the “hydrocarbon group” include C 1-15 alkyl group, C 3-8 cycloalkyl group, C 2-10 alkenyl group, C 2-10 alkynyl group, C 3-10 cycloalkenyl group, C 6-14 aryl. Groups and the like. Examples of the substituent in R include, for example, nitro group, hydroxyl group, oxo group, thioxo group, cyano group, carbamoyl group, aminocarbonyl group substituted with C 1-8 hydrocarbon, carboxy group, C 1-6 Illustrative are halogen atoms such as alkoxycarbonyl group, sulfo group, fluorine, chlorine, bromine and iodine.

中性残基とは、例えば、水酸基、水酸基で置換された炭化水素基、水酸基で置換された環状基、環状エーテル基、または環状チオエーテル基等が挙げられる。さらに水酸基は保護されていてもよい。また環状エーテル基や環状チオエーテル基は、置換基を有していてもよい。水酸基を保護する保護基としては、C1-8アルキル基、C2-8アルケニル基、C2-8アルキニル基、C7-15アラルキル基、C3-8シクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、C1-8アシル基、C1-8アルキルスルホニル基等が挙げられ、これらの基はさらに1〜6個のハロゲン原子(前記と同じ意味を表す。)等で置換されていてもよい。Examples of the neutral residue include a hydroxyl group, a hydrocarbon group substituted with a hydroxyl group, a cyclic group substituted with a hydroxyl group, a cyclic ether group, or a cyclic thioether group. Furthermore, the hydroxyl group may be protected. Moreover, the cyclic ether group or the cyclic thioether group may have a substituent. Examples of protecting groups for protecting hydroxyl groups include C 1-8 alkyl groups, C 2-8 alkenyl groups, C 2-8 alkynyl groups, C 7-15 aralkyl groups, C 3-8 cycloalkyl groups, phenyl groups, naphthyl groups. , C 1-8 acyl group, C 1-8 alkylsulfonyl group and the like, and these groups may be further substituted with 1 to 6 halogen atoms (which have the same meaning as described above) and the like.

塩基性残基とは例えば、グアニジノ基、アミノ基、C1-6アルキルカルボニル−アミノ基(例、アセトアミド)、これらの塩基性残基で置換された炭化水素基(例、アミノエチル基)等が挙げられる。これらの塩基性残基は置換基を有していてもよく、置換基としては例えば、C1-6アルキル基、C1-6アシル基等が例示される。Basic residues include, for example, guanidino group, amino group, C 1-6 alkylcarbonyl-amino group (eg, acetamide), hydrocarbon group (eg, aminoethyl group) substituted with these basic residues, etc. Is mentioned. These basic residues may have a substituent, and examples of the substituent include a C 1-6 alkyl group and a C 1-6 acyl group.

上記酸性残基等によるSH基の修飾は、公知の種々の試薬または新規に見出される試薬、すなわちSH基を修飾可能なSH基化学修飾剤を用いて行うことができる。SH基化学修飾剤としては、例えばアルキル化剤を用いることができる。公知のアルキル化剤により、アルキル化されたSH基を有する機能性ハイドロゲルを作製することができる。アルキル化剤としてヨード酢酸を用いた場合、工程3)により得た、精製されたケラチン溶液に、ヨード酢酸を添加して公知の手法により反応させる。反応させた後、工程4)の濃縮工程を行い、機能性ハイドロゲルを作製することができる。   The modification of the SH group with the acidic residue or the like can be performed using various known reagents or newly discovered reagents, that is, SH group chemical modifiers capable of modifying the SH group. As the SH group chemical modifier, for example, an alkylating agent can be used. A functional hydrogel having an alkylated SH group can be prepared with a known alkylating agent. When iodoacetic acid is used as the alkylating agent, iodoacetic acid is added to the purified keratin solution obtained in step 3) and reacted by a known method. After the reaction, the functional hydrogel can be prepared by performing the concentration step of step 4).

(機能性ハイドロゲル)
本発明は工程1)〜4)から得られた機能性ハイドロゲル、および、さらにSH基の修飾工程を経て得られた機能性ハイドロゲルに関する。
(Functional hydrogel)
The present invention relates to a functional hydrogel obtained from steps 1) to 4), and further to a functional hydrogel obtained through an SH group modification step.

本発明の機能性ハイドロゲルは水性媒体に対して再溶解する性質を有する。「再溶解」とは、一旦半固体のハイドロゲルの形態になったものを水性媒体中に置いた場合に、ハイドロゲルが水性媒体により膨潤した後、溶解に至ることを意味する。本発明の機能性ハイドロゲルが再溶解した後の水性媒体は、機能性ハイドロゲルが再溶解する前の水性媒体と同等の粘度を有する。機能性ハイドロゲルのうち、SH基の修飾工程を経ていないものは、塩基性溶液および中性溶液に対して溶解性を示すが、特に塩基性溶液に対する溶解性が高い。ここで、塩基性溶液とはpH 8〜12、好ましくはpH 9.5〜11である。また中性溶液とはpH 6〜8.5、好ましくはpH 6.5〜8.0である。本発明の機能性ハイドロゲルにおいて、SH基に導入する置換基を変更することにより、機能性ハイドロゲルの溶解性を改変することが可能であると考えられる。   The functional hydrogel of the present invention has the property of being redissolved in an aqueous medium. "Re-dissolution" means that once a semi-solid hydrogel is placed in an aqueous medium, the hydrogel swells with the aqueous medium and then dissolves. The aqueous medium after the functional hydrogel of the present invention is redissolved has a viscosity equivalent to that of the aqueous medium before the functional hydrogel is redissolved. Among functional hydrogels, those that have not undergone the SH group modification step are soluble in basic solutions and neutral solutions, but are particularly highly soluble in basic solutions. Here, the basic solution has a pH of 8 to 12, preferably a pH of 9.5 to 11. The neutral solution has a pH of 6 to 8.5, preferably pH 6.5 to 8.0. In the functional hydrogel of the present invention, it is considered that the solubility of the functional hydrogel can be modified by changing the substituent introduced into the SH group.

また本発明の機能性ハイドロゲルの膨潤度について説明する。SH基の修飾されていない機能性ハイドロゲルは、酸性溶液に対して100〜500%、好ましくは100〜300%の膨潤度を有し、中性溶液に対して1500〜3500%、好ましくは2000〜3000%の膨潤度を有する。SH基の修飾されていない機能性ハイドロゲルは、塩基性溶液によって比較的短時間で溶解するため、膨潤度は規定されない。酸性溶液に対する膨潤度は、pH 3.5の酢酸緩衝液を用いて測定した場合の値であり、中性溶液に対する膨潤度は、pH 7.5のリン酸緩衝液を用いて測定した場合の値である。塩基性溶液に対する膨潤度は、pH 10.4の炭酸-重炭酸緩衝液を用いて測定した場合の値である。なお膨潤度は、膨潤後重量(g)/乾燥重量(g)×100により算出される。乾燥重量とは、機能性ハイドロゲルを作製するのと等量の濃縮されたケラチン溶液を凍結乾燥して得られた物質の重量である。   The degree of swelling of the functional hydrogel of the present invention will be described. Functional hydrogels not modified with SH groups have a degree of swelling of 100-500%, preferably 100-300% for acidic solutions and 1500-3500%, preferably 2000 for neutral solutions. Has a degree of swelling of ~ 3000%. A functional hydrogel having no SH group modification dissolves in a relatively short time with a basic solution, and thus the degree of swelling is not specified. The swelling degree with respect to the acidic solution is a value when measured using an acetic acid buffer solution at pH 3.5, and the swelling degree with respect to a neutral solution is a value when measured with a phosphate buffer solution at pH 7.5. The degree of swelling with respect to a basic solution is a value measured using a carbonate-bicarbonate buffer having a pH of 10.4. The degree of swelling is calculated by weight after swelling (g) / dry weight (g) × 100. The dry weight is the weight of a substance obtained by freeze-drying an equal amount of concentrated keratin solution as that for producing a functional hydrogel.

(機能性ハイドロゲル組成物とその製造方法)
さらに本発明は、機能性ハイドロゲルと、生理活性物質および/または生体適合性物質(単に「生理活性物質等」とも称する)を含む機能性ハイドロゲル組成物を包含する。生理活性物質および/または生体適合性物質は、機能性ハイドロゲル内に含有されていればよく、含有の態様は問わない。例えば、生理活性物質等がSH基を修飾する態様で含有されていてもよいし、SH基以外の残基に結合している態様で含有されていてもよいし、単に機能性ハイドロゲル内に分散もしくは溶解して含有されていてもよい。SH基の生理活性物質等による修飾は、上記置換基による修飾と同様、精製されたケラチン溶液や濃縮されたケラチン溶液において行うことも可能であるが、ケラチンをゲル化して機能性ハイドロゲルを作製した後においても、可能である。
(Functional hydrogel composition and production method thereof)
Furthermore, the present invention includes a functional hydrogel composition comprising a functional hydrogel and a bioactive substance and / or a biocompatible substance (also simply referred to as “bioactive substance etc.”). The physiologically active substance and / or biocompatible substance may be contained in the functional hydrogel, and the form of inclusion is not limited. For example, a physiologically active substance or the like may be contained in a form that modifies the SH group, may be contained in a form that is bonded to a residue other than the SH group, or simply contained in the functional hydrogel. It may be dispersed or dissolved. Modification of SH group with a physiologically active substance, etc. can be performed in purified keratin solution or concentrated keratin solution, similar to the above-described modification with substituents, but keratin is gelled to produce a functional hydrogel. It is possible even after.

本発明で用いられる生理活性物質は、薬理学的に有用なものであれば特に限定をされず、非ペプチド化合物であってもよいし、タンパク質やペプチド化合物であってもよい。非ペプチド化合物としては、抗生物質、抗腫瘍剤、抗炎症剤や、薬理学的に有用な作用を発揮しうる、種々の遺伝子等があげられる。また、ペプチド化合物としては、例えば、インスリン、ソマトスタチン、成長ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン、プロラクチン、エリスロポイエチン、副腎皮質ホルモン、腫瘍壊死因子等の各種サイトカイン、神経成長因子、細胞増殖因子、エンドセリン拮抗作用を有するペプチド類などおよびその誘導体、さらにはこれらのフラグメントまたはフラグメントの誘導体などの生理活性ペプチドが挙げられる。   The physiologically active substance used in the present invention is not particularly limited as long as it is pharmacologically useful, and may be a non-peptide compound, or a protein or peptide compound. Examples of non-peptide compounds include antibiotics, antitumor agents, anti-inflammatory agents, and various genes that can exert pharmacologically useful actions. Examples of peptide compounds include insulin, somatostatin, growth hormone, growth hormone releasing hormone, prolactin, erythropoietin, corticosteroid, tumor necrosis factor and other cytokines, nerve growth factor, cell growth factor, and endothelin antagonistic activity. And the like, and derivatives thereof, as well as bioactive peptides such as these fragments or fragment derivatives.

本発明で用いられる生理活性物質は、薬理学的に許容される塩であってもよい。このような塩としては、該生理活性物質がアミノ基等の塩基性基を有する場合、無機酸(無機の遊離酸とも称する)(例、炭酸、重炭酸、塩酸、硫酸、硝酸、ホウ酸等)、有機酸(有機の遊離酸とも称する)(例、コハク酸、酢酸、プロピオン酸、トリフルオロ酢酸等)などとの塩が挙げられる。生理活性物質がカルボキシル基等の酸性基を有する場合、無機塩基(無機の遊離塩基とも称する)(例、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属など)や有機塩基(有機の遊離塩基とも称する)(例、トリエチルアミン等の有機アミン類、アルギニン等の塩基性アミノ酸類等)などとの塩が挙げられる。また、生理活性ペプチドは金属錯体化合物(例、銅錯体、亜鉛錯体等)を形成していてもよい。   The physiologically active substance used in the present invention may be a pharmacologically acceptable salt. As such salts, when the physiologically active substance has a basic group such as an amino group, an inorganic acid (also referred to as an inorganic free acid) (eg, carbonic acid, bicarbonate, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, boric acid, etc.) ), Organic acids (also referred to as organic free acids) (eg, succinic acid, acetic acid, propionic acid, trifluoroacetic acid, etc.) and the like. When the physiologically active substance has an acidic group such as a carboxyl group, an inorganic base (also referred to as an inorganic free base) (eg, an alkali metal such as sodium or potassium, an alkaline earth metal such as calcium or magnesium) or an organic base ( Salts (for example, organic amines such as triethylamine, basic amino acids such as arginine) and the like. In addition, the physiologically active peptide may form a metal complex compound (eg, copper complex, zinc complex, etc.).

生体適合性物質としては、ハイドロキシアパタイト等のリン酸カルシウム類、ポリアクリルアミド、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等の合成高分子、ポリシアル酸、アルギン酸およびアルギン酸塩、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、デンプン、ペクチン等の多糖類、ポリ−γ−グルタミン酸等のポリペプチド、これらのコポリマー、ならびにこれらの誘導体、ゼラチン、コラーゲン及びその誘導体等のタンパク質、クエン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、シュウ酸、乳酸、グリコール酸、グルコース、マンノース、ショ糖、マルトースなどの低分子化合物などを含む。   Biocompatible substances include calcium phosphates such as hydroxyapatite, synthetic polymers such as polyacrylamide, polylactic acid and polyglycolic acid, polysialic acid, alginic acid and alginates, chitin, chitosan, hyaluronic acid, starch and pectin. Polysaccharides such as sugars, poly-γ-glutamic acid, copolymers thereof, derivatives thereof, proteins such as gelatin, collagen and derivatives thereof, citric acid, aspartic acid, glutamic acid, malic acid, tartaric acid, succinic acid, oxalic acid, Including low molecular weight compounds such as lactic acid, glycolic acid, glucose, mannose, sucrose, and maltose.

生理活性物質および/または生体適合性物質を予め、精製または濃縮されたケラチン溶液中に添加して、ハイドロゲルを作製して機能性ハイドロゲル組成物を作製することができる。精製または濃縮されたケラチン溶液中に生理活性物質等を添加した場合、生理活性物質等は、ケラチン溶液中に分散または溶解した状態であってもよいし、SH基等の残基を修飾した状態であってもよい。かかる手法により作製されたものは、生理活性物質等を内包した機能性ハイドロゲル組成物と称することができる。   A functional hydrogel composition can be prepared by adding a physiologically active substance and / or a biocompatible substance to a keratin solution that has been purified or concentrated in advance to prepare a hydrogel. When a physiologically active substance or the like is added to a purified or concentrated keratin solution, the physiologically active substance or the like may be dispersed or dissolved in the keratin solution, or a state in which a residue such as an SH group is modified It may be. A product prepared by such a method can be referred to as a functional hydrogel composition containing a physiologically active substance or the like.

また、機能性ハイドロゲルを作製した後、生理活性物質等もしくは生理活性物質等の原料となる物質に機能性ハイドロゲルを接触させることにより、生理活性物質等を含有する機能性ハイドロゲル組成物を作製することができる。生理活性物質等もしくは生理活性物質等の原料となる物質の機能性ハイドロゲルへの接触は、これらの物質を含有する溶液に機能性ハイドロゲルを浸漬することにより、行えばよい。かかる手法により作製されたものは、生理活性物質等を含浸した機能性ハイドロゲル組成物と称することができる。   Moreover, after producing a functional hydrogel, a functional hydrogel composition containing a physiologically active substance or the like is obtained by bringing the functional hydrogel into contact with a physiologically active substance or a material that is a raw material such as a physiologically active substance. Can be produced. The contact with the functional hydrogel of a physiologically active substance or a raw material such as a physiologically active substance may be performed by immersing the functional hydrogel in a solution containing these substances. A product prepared by such a method can be referred to as a functional hydrogel composition impregnated with a physiologically active substance or the like.

生体適合性物質として、ハイドロキシアパタイトが例示される。ハイドロキシアパタイトを含有する機能性ハイドロゲル組成物の製造方法について、説明する。工程1)〜4)(所望によりSH基の修飾工程を含む)により機能性ハイドロゲルを得、当該機能性ハイドロゲルを、ハイドロキシアパタイトの原料となる疑似体液に浸漬することにより、機能性ハイドロゲルの表面にハイドロキシアパタイトの結晶が結合した機能性ハイドロゲル組成物を作製することができる。本発明においては、SH基をカルボキシメチル基により修飾した機能性ハイドロゲルを、疑似体液に浸漬してハイドロキシアパタイトの結晶が結合した機能性ハイドロゲル組成物を作製することが好ましい。   Examples of the biocompatible substance include hydroxyapatite. A method for producing a functional hydrogel composition containing hydroxyapatite will be described. A functional hydrogel is obtained by steps 1) to 4) (optionally including a modification step of an SH group), and the functional hydrogel is immersed in a simulated body fluid that is a raw material for hydroxyapatite. A functional hydrogel composition in which hydroxyapatite crystals are bonded to the surface can be prepared. In the present invention, it is preferable to prepare a functional hydrogel composition in which hydroxyapatite crystals are bonded by immersing a functional hydrogel in which an SH group is modified with a carboxymethyl group in a simulated body fluid.

ここで、疑似体液とは、少なくともカルシウムイオンとリン酸イオンを含む疑似体液である。好ましくは疑似体液とは、リン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2)等のリン酸カルシウム類を与える溶液であり、Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, HCO3-, HPO4 2-, SO4 2-をヒト血漿にほぼ等しくした溶液が例示される。疑似体液としては例えば、NaCl、NaHCO3、KCl、K2HPO4・3H2O、MgCl2・6H2O、CaCl2、Na2SO4又はNaFなどを水に溶解することによって調製することができる。またpHを7〜8に調整することが好ましい。ここで用いる疑似体液のCa2+イオン濃度は2〜5 mM、リン酸イオン濃度は0.5〜2 mMであることが望ましい。Here, the simulated body fluid is a simulated body fluid containing at least calcium ions and phosphate ions. Preferably, the simulated body fluid is a solution that gives calcium phosphates such as tricalcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), and Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cl , HCO 3− , HPO 4 2− , SO 4 2− is approximately equal to human plasma. The simulated body fluid can be prepared, for example, by dissolving NaCl, NaHCO 3 , KCl, K 2 HPO 4 · 3H 2 O, MgCl 2 · 6H 2 O, CaCl 2 , Na 2 SO 4 or NaF in water. it can. Moreover, it is preferable to adjust pH to 7-8. The simulated body fluid used here preferably has a Ca 2+ ion concentration of 2 to 5 mM and a phosphate ion concentration of 0.5 to 2 mM.

疑似体液に機能性ハイドロゲルを浸漬する時間や温度などの条件は特に限定されないが、例えば70〜200時間程度、36〜38℃程度で行えばよい。   Conditions such as time and temperature for immersing the functional hydrogel in the simulated body fluid are not particularly limited, and may be performed, for example, for about 70 to 200 hours and about 36 to 38 ° C.

(機能性ハイドロゲルおよび機能性ハイドロゲル組成物の用途)
本発明において得られた機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物は、種々の用途に用いることが可能である。例えば、機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物は、薬物を担持して生体に投与するための担体である薬物送達用担体として使用することができる。薬物は、前述の生理活性物質の一例である。
(Use of functional hydrogel and functional hydrogel composition)
The functional hydrogel or functional hydrogel composition obtained in the present invention can be used for various applications. For example, a functional hydrogel or a functional hydrogel composition can be used as a drug delivery carrier that is a carrier for carrying a drug and administering it to a living body. The drug is an example of the aforementioned physiologically active substance.

本発明の薬物送達用担体は、生体の組織、器官または病変部位などの標的部位にのみ薬物を送達するための担体としても使用可能である。かかる標的部位のみに薬物を送達するための担体は、薬物送達システム(DDS)として用いられ得るものであり、標的指向性を有するものである。DDSとしては、経口剤が例示され、特に腸溶性経口剤が例示される。例えばSH基の修飾されていない機能性ハイドロゲルは、酸性では溶解せず中性以上で溶解することから、腸溶性経口剤への応用が期待される。また機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物に、標的部位を特異的に認識し、標的部位に指向する物質を含有させてもよい。これにより、本発明の薬物送達用担体は標的部位のみに薬物を送達することができる。標的部位を特異的に認識する物質は、ケラチンのSH基を修飾することにより、機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物に含有させることができる。標的部位を特異的に認識する物質は、例えば、標的部位に存在する分子と特異的に結合する物質である。当該物質は、タンパク質、ペプチド等のいかなる分子であってもよい。   The drug delivery carrier of the present invention can also be used as a carrier for delivering a drug only to a target site such as a living tissue, organ or lesion site. A carrier for delivering a drug only to such a target site can be used as a drug delivery system (DDS) and has a target directivity. Examples of DDS include oral agents, and particularly enteric oral agents. For example, functional hydrogels with no SH group modification are expected to be applied to enteric oral agents because they do not dissolve when acidic and dissolve at neutrality or higher. The functional hydrogel or functional hydrogel composition may contain a substance that specifically recognizes the target site and directs to the target site. Thus, the drug delivery carrier of the present invention can deliver a drug only to the target site. A substance that specifically recognizes a target site can be contained in a functional hydrogel or a functional hydrogel composition by modifying the SH group of keratin. The substance that specifically recognizes the target site is, for example, a substance that specifically binds to a molecule present in the target site. The substance may be any molecule such as protein or peptide.

本発明の薬物送達用担体は徐放特性を有するものもあり、薬物徐放用担体として使用することもできる。本発明の機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物を薬物徐放用担体として用いた場合、ハイドロゲルが埋入部位より容易に拡散することがなく、薬物の薬理作用を局所的かつ継続的に発揮させることができると考えられる。本発明の機能性ハイドロゲルは、水性媒体例えば、中性水溶液中でゆっくりと再溶解するため、ゲルが保持する薬物と外液との交換による薬物の放出、ゲルの溶解による薬物の放出という二重の徐放が可能になると考えられる。   Some of the drug delivery carriers of the present invention have sustained release characteristics, and can be used as drug sustained release carriers. When the functional hydrogel or functional hydrogel composition of the present invention is used as a drug sustained-release carrier, the hydrogel does not easily diffuse from the implantation site, and the pharmacological action of the drug is locally and continuously maintained. It is thought that it can be exhibited. Since the functional hydrogel of the present invention is slowly re-dissolved in an aqueous medium such as a neutral aqueous solution, the release of the drug by exchanging the drug retained by the gel and the external solution, and the release of the drug by dissolution of the gel. It is thought that sustained release of heavy will be possible.

また本発明の機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物において、SH基に種々の修飾を施すことによりハイドロゲルの性質を変化させ、幅広い薬物に適応可能とすることができる。本発明の機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物において、SH基の修飾態様や薬物の種類を選択することにより、薬物の徐放パターンを制御することが可能である。   Moreover, in the functional hydrogel or functional hydrogel composition of the present invention, the properties of the hydrogel can be changed by applying various modifications to the SH group to make it adaptable to a wide range of drugs. In the functional hydrogel or functional hydrogel composition of the present invention, the sustained release pattern of the drug can be controlled by selecting the modification mode of the SH group and the type of the drug.

本発明の薬物送達用担体は、標的指向性と徐放特性の両方を付与されたものであってもよい。   The drug delivery carrier of the present invention may be provided with both target directivity and sustained release characteristics.

また本発明の機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物は、医薬品のみならず、健康食品への応用も可能であると考えられる。   The functional hydrogel or functional hydrogel composition of the present invention is considered to be applicable not only to pharmaceuticals but also to health foods.

また本発明の機能性ハイドロゲルまたは機能性ハイドロゲル組成物は、骨代替材料や生体組織の再生を誘導・促進し得る足場等の再生医療用材料、細胞培養用基材などに用いることが可能である。本発明のハイドロキシアパタイトを含有する機能性ハイドロゲル組成物に、さらに抗生物質等の薬物を含有させることにより、骨代替材料として有効に使用可能であると考えられる。   Further, the functional hydrogel or functional hydrogel composition of the present invention can be used as a bone substitute material, a regenerative medical material such as a scaffold capable of inducing / promoting regeneration of a living tissue, a cell culture substrate, and the like. It is. It is considered that the functional hydrogel composition containing the hydroxyapatite of the present invention can be effectively used as a bone substitute material by further containing a drug such as an antibiotic.

以下、本発明の内容を実施例に示して具体的に本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例においてはタンパク質濃度をLowry法により測定した。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the following examples, the protein concentration was measured by the Lowry method.

(実施例1)ハイドロゲルの作製
蒸留水で洗浄後細断した羊毛27 gを、0.26 Mドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、1.66 M 2-メルカプトエタノール(2-ME)、8 M尿素を含有する水溶液300 mlと混合し、60℃で一晩振とうした。固形残渣をステンレスメッシュで除去し、ケラチン抽出溶液を得た。次に、SDS、2-ME、尿素を除去するために、抽出液を透析チューブ (Dialysis Membrane size36 ,Wako) に移し、透析外液として約3000 mlの蒸留水を用いて透析して、精製されたケラチン溶液を得た。透析外液の交換は2日間で6回行った。透析中に生じた沈殿物をろ別し、約700 mlの溶液を得た。この段階でLowry法によりタンパク質濃度測定を行った結果、タンパク質濃度20〜40 mg/mlであった。
(Example 1) Preparation of hydrogel 27 g of wool that was chopped after washing with distilled water was added to an aqueous solution containing 0.26 M sodium dodecyl sulfate (SDS), 1.66 M 2-mercaptoethanol (2-ME), and 8 M urea. Mix with 300 ml and shake at 60 ° C. overnight. The solid residue was removed with a stainless steel mesh to obtain a keratin extract solution. Next, in order to remove SDS, 2-ME, and urea, the extract is transferred to a dialysis tube (Dialysis Membrane size36, Wako) and purified by dialysis using about 3000 ml of distilled water as an external dialysis solution. A keratin solution was obtained. Exchange of the external dialysis solution was performed 6 times in 2 days. The precipitate produced during dialysis was filtered off to obtain about 700 ml of solution. At this stage, the protein concentration was measured by the Lowry method. As a result, the protein concentration was 20 to 40 mg / ml.

限外ろ過器ultra filter (P0200, ADVANTEC)により、精製されたケラチン溶液をタンパク質濃度60〜70 mg/mlまで濃縮した後、60℃の湯浴中で撹拌しながらタンパク質濃度が約110〜120 mg/mlになるまでさらに濃縮して濃縮されたケラチン溶液を得た。これを適当な容器中、4℃で冷蔵保存することでハイドロゲルを得た。   After concentrating the purified keratin solution to a protein concentration of 60-70 mg / ml using an ultra filter (P0200, ADVANTEC), the protein concentration is about 110-120 mg while stirring in a hot water bath at 60 ° C. The solution was further concentrated to / ml to obtain a concentrated keratin solution. This was stored in a suitable container at 4 ° C. to obtain a hydrogel.

得られたハイドロゲルの写真を図1に示す。本実施例において得られたハイドロゲルは、非流動性であり半固体のものであった。   A photograph of the resulting hydrogel is shown in FIG. The hydrogel obtained in this example was non-fluid and semi-solid.

(実施例2)SH基の修飾されたケラチンのハイドロゲルの作製
実施例1と同様に、羊毛よりケラチンの抽出および精製を行なった。但し、透析は透析外液として0.5 M Tris-HCl (pH 8.5)を用いて行い、精製されたケラチン溶液(タンパク質の濃度20〜40 mg/ml、0.5 M Tris-HCl (pH 8.5))を得た。
(Example 2) Production of hydrogel of keratin modified with SH group In the same manner as in Example 1, keratin was extracted and purified from wool. However, dialysis is performed using 0.5 M Tris-HCl (pH 8.5) as an external dialysis solution to obtain a purified keratin solution (protein concentration 20-40 mg / ml, 0.5 M Tris-HCl (pH 8.5)). It was.

ヨード酢酸を終濃度0.12 Mとなるように加え、室温で約2時間撹拌した。反応の進行に伴い、pHが低下するので、適時粉末のトリスヒドロキシメチルアミノメタンを添加しpHを8.5に維持した。反応後、蒸留水に対し1日2回透析外液を交換し透析を行なった。透析後、限外ろ過によりタンパク質濃度約70〜80 mg/mlまで濃縮を行なった。エルマン試薬を用い残基SH含量を調べたところ、SH含量は反応前の約20%に減少しており、80%がカルボキシメチル化していると考えられた。60℃のウォーターバスでタンパク質濃度150〜160 mg/mlまで濃縮して濃縮ケラチン溶液を得、濃縮ケラチン溶液をシャーレに移して4℃で冷蔵保存することでハイドロゲルを得た。
またヨード酢酸の代わりに、2−ブロモエチルアミンまたはヨードアセトアミドを用いて、SH基がエチルアミノ化、アセトアミド化されたケラチンを得、これらのハイドロゲルを作製した。
Iodoacetic acid was added to a final concentration of 0.12 M, and the mixture was stirred at room temperature for about 2 hours. As the reaction proceeded, the pH decreased, so trishydroxymethylaminomethane was added in a timely manner to maintain the pH at 8.5. After the reaction, dialysis was performed by exchanging the external dialysis solution twice a day against distilled water. After dialysis, the protein concentration was concentrated to about 70-80 mg / ml by ultrafiltration. When the residue SH content was examined using the Elman reagent, the SH content was reduced to about 20% before the reaction, and 80% was considered to be carboxymethylated. A concentrated keratin solution was obtained by concentrating to a protein concentration of 150 to 160 mg / ml in a 60 ° C. water bath, and the concentrated keratin solution was transferred to a petri dish and refrigerated at 4 ° C. to obtain a hydrogel.
Further, using 2-bromoethylamine or iodoacetamide instead of iodoacetic acid, keratins in which the SH group was ethylaminated and acetamidated were obtained, and these hydrogels were prepared.

(実施例3)ハイドロゲルの膨潤度の測定
実施例1にて作製したハイドロゲルを、1 M酢酸緩衝液 (pH 3.5)、1 Mリン酸緩衝液 (pH 7.5)、または1 M炭酸−重炭酸緩衝液(pH 10.4)に浸漬し、膨潤度を測定した。
(Example 3) Measurement of swelling degree of hydrogel The hydrogel prepared in Example 1 was prepared by using 1 M acetate buffer (pH 3.5), 1 M phosphate buffer (pH 7.5), or 1 M carbonate-heavy. It was immersed in a carbonate buffer (pH 10.4) and the degree of swelling was measured.

その結果を以下の表1に示す。
1 M酢酸緩衝液 (pH 3.5の酸性領域)では、時間とともにゲルが収縮した。これはケラチンの等電点が酸性側にあるため、電荷の消失と共にゲルが収縮したものと考えられる。1 Mリン酸緩衝液 (pH 7.5の中性領域)では、ゲルは膨潤したが、約48時間で膨潤は止まった。1 M炭酸−重炭酸緩衝液(pH 10.4の塩基性領域)ではゲルは激しく膨潤し、24時間以内に溶解した。なお乾燥重量とは、実施例1にてハイドロゲルを作製するのに用いたのと等量のケラチン溶液と濃縮ケラチン溶液を凍結乾燥して得た物質の重量である。
The results are shown in Table 1 below.
In 1 M acetate buffer (pH 3.5 acidic region), the gel contracted over time. This is thought to be because the gel contracted as the charge disappeared because the isoelectric point of keratin was on the acidic side. In 1 M phosphate buffer (neutral region of pH 7.5), the gel swelled, but the swelling stopped after about 48 hours. In 1 M carbonate-bicarbonate buffer (basic region at pH 10.4) the gel swelled vigorously and dissolved within 24 hours. The dry weight is the weight of the substance obtained by freeze-drying the same amount of keratin solution and concentrated keratin solution as used in preparing the hydrogel in Example 1.

(実施例4)ハイドロゲルの徐放能の評価
ハイドロゲルにブロモフェノールブルー(BPB)を担持させて、様々な条件での徐放能を調べた。
実施例1の方法と同様にして濃縮されたケラチン溶液を得、濃縮されたケラチン溶液にBPBを添加後、冷却しハイドロゲルを作製した。37℃で1 M酢酸緩衝液 (pH 4.4)、1 Mリン酸緩衝液 (pH 7.5)、1 M炭酸-重炭酸緩衝液 (pH 10.2)の各水溶液中でのBPBの徐放を、590 nmの吸光度より求めた。
(Example 4) Evaluation of sustained release ability of hydrogel Bromophenol blue (BPB) was supported on the hydrogel, and the sustained release ability under various conditions was examined.
A concentrated keratin solution was obtained in the same manner as in Example 1, and BPB was added to the concentrated keratin solution, followed by cooling to prepare a hydrogel. Slow release of BPB in aqueous solutions of 1 M acetate buffer (pH 4.4), 1 M phosphate buffer (pH 7.5), 1 M carbonate-bicarbonate buffer (pH 10.2) at 37 ° C, 590 nm It was calculated from the absorbance.

pH 4.4の水溶液中では、BPB担持ハイドロゲルは収縮したが、BPBの徐放は認められなかった。
pH 7.5とpH 10.2で徐放能を確認した結果を以下の表2に示す。
pH 7.5では72時間までBPBの徐放が認められ、72時間で約80%の薬剤が放出された。一方、pH 10.4では高い初期バーストが見られたが、24時間で55%の薬剤が放出されたところで放出は止まった。
なお、ハイドロゲル作製後BPB溶液に浸漬し担持させる方法も試みたところ、より高い初期バーストの後、ほぼ同様な放出パターンを示した。
In the aqueous solution at pH 4.4, the BPB-supported hydrogel contracted, but sustained release of BPB was not observed.
The results of confirming the sustained release ability at pH 7.5 and pH 10.2 are shown in Table 2 below.
At pH 7.5, sustained release of BPB was observed up to 72 hours, and about 80% of the drug was released in 72 hours. On the other hand, a high initial burst was seen at pH 10.4, but the release stopped when 55% of the drug was released in 24 hours.
An attempt was also made to immerse and carry the hydrogel in a BPB solution, and showed a similar release pattern after a higher initial burst.

(実施例5)ハイドロキシアパタイトを含有する、SH基がカルボキシルメチル基により修飾されたケラチンのハイドロゲル組成物の作製
実施例2にて作製したSH基がカルボキシルメチル基により修飾されたケラチン(S-カルボキシメチル化ケラチン)のハイドロゲルを37℃、疑似体液(Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, HCO3-, HPO4 2-, SO4 2-をヒト血漿にほぼ等しくしたもの)に1〜7日間浸漬した。ハイドロゲルが白色結晶で覆われた後、エタノールで洗浄した。析出した結晶について、走査電顕、粉末X線結晶解析を行い、析出した結晶がハイドロキシアパタイト(HAP)であることを確認した。
(Example 5) Preparation of hydrogel composition of keratin containing hydroxyapatite and SH group modified with carboxymethyl group Keratin (S- the hydrogel 37 ° C. carboxymethylation keratin), simulated body fluid (Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, HCO 3-, HPO 4 2-, almost SO 4 2-a human plasma Soaked for 1 to 7 days. After the hydrogel was covered with white crystals, it was washed with ethanol. The precipitated crystals were subjected to scanning electron microscope and powder X-ray crystal analysis to confirm that the precipitated crystals were hydroxyapatite (HAP).

ケラチンゲル上のHAPの走査電顕の写真を図2に示す。ハイドロゲルを疑似体液に浸漬後1日目(上図)と7日目(下図)の写真である。図2よりHAPが析出されていることを確認することができる。また、粉末X線結晶解析の結果を図3に示す。図3中、1d、3d、7dは各々疑似体液に浸漬した1日目、3日目、7日目の結果を示す。疑似体液に浸漬した1日目から、32°付近に低結晶性のハイドロキシアパタイトに帰属されるブロードなピークが確認された。疑似体液への浸漬日数を増すごとに、そのピーク強度が高くなっていく傾向が確認された。これらの結果から、疑似体液への浸漬時間が増すにつれて、ハイドロキシアパタイトの結晶性が高くなることがわかった。   A scanning electron micrograph of HAP on keratin gel is shown in FIG. It is the photograph of the 1st day (upper figure) and the 7th day (lower figure) after immersing hydrogel in a simulated body fluid. From FIG. 2, it can be confirmed that HAP is deposited. The results of powder X-ray crystal analysis are shown in FIG. In FIG. 3, 1d, 3d, and 7d show the results of the first day, the third day, and the seventh day, respectively, immersed in the simulated body fluid. A broad peak attributed to low crystalline hydroxyapatite was observed at around 32 ° from the first day of immersion in the simulated body fluid. It was confirmed that the peak intensity increased as the number of days of immersion in the simulated body fluid increased. From these results, it was found that as the immersion time in the simulated body fluid increases, the crystallinity of hydroxyapatite increases.

(実施例6)ハイドロキシアパタイト(HAP)を含有するS-カルボキシメチル化ケラチンのハイドロゲルの徐放能の評価
実施例5にて作製したHAPを含有するS-カルボキシメチル化ケラチンのハイドロゲル組成物を、BPB水溶液(5 mg/ml)に減圧下で1時間浸漬し、BPBを担持させた。37℃、PBS中でBPBの徐放を、実施例5と同様の方法により観察した。
(Example 6) Evaluation of sustained release ability of hydrogel of S-carboxymethylated keratin containing hydroxyapatite (HAP) Hydrogel composition of S-carboxymethylated keratin containing HAP prepared in Example 5 Was immersed in an aqueous BPB solution (5 mg / ml) under reduced pressure for 1 hour to carry BPB. Slow release of BPB in PBS at 37 ° C. was observed in the same manner as in Example 5.

結果を図4に示す。約10時間で総担持量の25%が放出されたが、その後150時間まで観察したところ50%まで徐放が観察された。さらに徐放は継続することが示唆された。   The results are shown in FIG. In about 10 hours, 25% of the total supported amount was released, but when observed up to 150 hours thereafter, sustained release was observed up to 50%. Furthermore, it was suggested that sustained release continues.

(実施例7)ハイドロゲルの膨潤度の測定
実施例3と同様にして、実施例1および実施例2により作製した各種ハイドロゲルを、1 M酢酸緩衝液 (pH 3.5)、1 Mリン酸緩衝液 (pH 7.5)、または1 M炭酸−重炭酸緩衝液(pH 10.4)に浸漬し、膨潤度を測定した。
(Example 7) Measurement of degree of swelling of hydrogel In the same manner as in Example 3, various hydrogels prepared in Example 1 and Example 2 were prepared using 1 M acetate buffer (pH 3.5), 1 M phosphate buffer. The sample was immersed in a solution (pH 7.5) or 1 M carbonate-bicarbonate buffer (pH 10.4), and the degree of swelling was measured.

結果を以下の表3に示す。各種ハイドロゲルを各pHの水溶液に浸漬し、体積が変化しなくなった時点(48〜72時間)での膨潤度(膨潤後重量/乾燥重量 x 100)を示した。
The results are shown in Table 3 below. Various hydrogels were immersed in an aqueous solution of each pH, and the degree of swelling (weight after swelling / dry weight × 100) at the time when the volume did not change (48 to 72 hours) was shown.

(実施例8)各種ハイドロゲルのサリチル酸徐放能の確認
(1)サリチル酸内包ハイドロゲル
実施例1の方法と同様にして得られた濃縮ケラチン(100〜120 mg/ml)に、10 mLの10 mM サリチル酸 in Tris-HCl (pH 7.4)を添加した後、60℃で140-160 mg/mlまで濃縮した。これを冷却静置し、サリチル酸を内包した無修飾のハイドロゲルを得た。直径1 cm、高さ0.5 cmの円柱状にくり抜いた後、50 ml PBS中に浸漬し、放出されたサリチル酸を296 nmの吸光度により検出した。
なおカルボキシメチル化、エチルアミノ化、アセトアミド化は、実施例2と同様に、精製ケラチン溶液(タンパク質の濃度20〜40 mg/ml)に、ヨード酢酸、2−ブロモエチルアミン、ヨードアセトアミドをそれぞれ添加することにより行った。その後、無修飾のハイドロゲルと同様に濃縮し、サリチル酸を添加、さらに濃縮を行うことにより、サリチル酸を内包した各種修飾ハイドロゲルを得た。
(Example 8) Confirmation of salicylic acid sustained release ability of various hydrogels (1) Salicylic acid-encapsulated hydrogel 10 mL of 10% of concentrated keratin (100 to 120 mg / ml) obtained in the same manner as in Example 1 After adding mM salicylic acid in Tris-HCl (pH 7.4), the mixture was concentrated to 140-160 mg / ml at 60 ° C. This was allowed to cool and stand to obtain an unmodified hydrogel encapsulating salicylic acid. After being cut into a cylindrical shape having a diameter of 1 cm and a height of 0.5 cm, it was immersed in 50 ml PBS, and the released salicylic acid was detected by absorbance at 296 nm.
Carboxymethylation, ethylamination, and acetamidation were carried out by adding iodoacetic acid, 2-bromoethylamine, and iodoacetamide, respectively, to a purified keratin solution (protein concentration of 20 to 40 mg / ml) as in Example 2. Was done. Then, it concentrated similarly to the unmodified hydrogel, added salicylic acid, and further performing concentration to obtain various modified hydrogels encapsulating salicylic acid.

(2)サリチル酸含浸ハイドロゲル
実施例1の方法と同様にして得られたケラチンハイドロゲルを、直径1 cm、高さ0.5 cmの円柱状にくり抜き、これを10 mLの10 mM サリチル酸 in Tris-HCl (pH 7.4)に浸漬しサリチル酸を含浸させた。その後50 ml PBS中に浸漬し、放出されたサリチル酸を296 nmの吸光度により検出した。
(2) Salicylic acid-impregnated hydrogel The keratin hydrogel obtained in the same manner as in the method of Example 1 was cut into a cylindrical shape having a diameter of 1 cm and a height of 0.5 cm, and 10 mL of 10 mM salicylic acid in Tris-HCl. It was immersed in (pH 7.4) and impregnated with salicylic acid. Thereafter, it was immersed in 50 ml PBS, and the released salicylic acid was detected by absorbance at 296 nm.

サリチル酸内包ハイドロゲルのサリチル酸徐放能の結果を、以下の表4と図5に示す。なお、表4中の「Keratin」および図5中の「ケラチンハイドロゲル」は、無修飾のケラチンを表す。サリチル酸の総担持量は、サリチル酸内包ハイドロゲルを1 M塩酸で溶解して求めた。
カルボキシメチル化ケラチンハイドロゲルは約5時間で溶解したため、それに伴ってサリチル酸の放出も約5時間で完了した。アミノエチル化ケラチンハイドロゲルも24時間で溶解し、サリチル酸放出も24時間で完了した。無修飾ケラチンおよびアセトアミド化ケラチンハイドロゲルは、溶解せず、72時間の徐放が見られた。
サリチル酸を内包させたハイドロゲルでは、より溶解しやすくなる傾向が見られた。
The results of the salicylic acid sustained release ability of the salicylic acid-encapsulating hydrogel are shown in Table 4 and FIG. “Keratin” in Table 4 and “keratin hydrogel” in FIG. 5 represent unmodified keratin. The total supported amount of salicylic acid was determined by dissolving salicylic acid-encapsulating hydrogel with 1 M hydrochloric acid.
Since the carboxymethylated keratin hydrogel dissolved in about 5 hours, the release of salicylic acid was completed in about 5 hours. The aminoethylated keratin hydrogel was also dissolved in 24 hours and the salicylic acid release was completed in 24 hours. Unmodified keratin and acetamidated keratin hydrogel did not dissolve and sustained release was observed for 72 hours.
The hydrogel containing salicylic acid tended to be more easily dissolved.

サリチル酸含浸ハイドロゲルのサリチル酸徐放能の結果を、以下の表5と図6に示す。なお、表5中の「Keratin」および図6中の「ケラチンハイドロゲル」は、無修飾のケラチンを表す。サリチル酸の総担持量は、サリチル酸含浸ハイドロゲルを1 M塩酸で溶解して求めた。
全てのハイドロゲルにおいて、サリチル酸内包ハイドロゲルに比べて高い初期バーストが見られた。ゲルを薬液に浸漬する方法では、ゲル表層に入った薬剤が多くなり初期バーストが高くなったと思われる。カルボキメチル化ケラチン及びアミノエチル化ケラチンハイドロゲルは24時間で溶解し薬剤放出もその時点で完了したが、5〜24時間の間で徐放が見られた。無修飾ケラチンは3時間の初期バースト後72時間まで徐放が観察された。アセトアミド化ケラチンハイドロゲルは、比較的初期バースト量が少なく、1時間の初期バースト後72時間まで徐放が起こった。
The results of the salicylic acid sustained release ability of the salicylic acid-impregnated hydrogel are shown in Table 5 and FIG. “Keratin” in Table 5 and “keratin hydrogel” in FIG. 6 represent unmodified keratin. The total supported amount of salicylic acid was determined by dissolving salicylic acid-impregnated hydrogel with 1 M hydrochloric acid.
In all hydrogels, a higher initial burst was seen compared to the salicylic acid-encapsulating hydrogel. In the method of immersing the gel in the chemical solution, it seems that the amount of the drug that entered the gel surface layer increased and the initial burst increased. Carboxymethylated keratin and aminoethylated keratin hydrogel dissolved in 24 hours and drug release was complete at that time, but sustained release was seen over 5-24 hours. Unmodified keratin was observed for sustained release up to 72 hours after an initial burst of 3 hours. The acetamidated keratin hydrogel had a relatively small initial burst amount, and sustained release occurred until 72 hours after the initial burst of 1 hour.

薬剤総担持量は、担持方法、ゲルの種類に関係なく、ほぼ同量のサリチル酸が担持されていた。
サリチル酸は酸性物質であることから、等電点がpH5〜6のケラチンに静電的な結合はせず反発すると考えられ、サリチル酸はゲル内で分散していると考えられる。無修飾ケラチンハイドロゲル及びアセトアミド化ケラチンハイドロゲルでは、酸性物質の徐放性を確認することができた。またカルボキシメチル化ケラチンゲルは中性で溶解することから、急速な酸性物質の放出が確認された。アミノエチル化ケラチンは酸性物質を担持させることにより中性においても溶解を起こすことができ、カルボキシメチル化ケラチンに近い放出パターンを示すことがわかった。
The total amount of drug supported was approximately the same amount of salicylic acid regardless of the loading method and the type of gel.
Since salicylic acid is an acidic substance, it is considered that the isoelectric point does not electrostatically bind to keratin having a pH of 5 to 6 and is repelled, and salicylic acid is considered to be dispersed in the gel. In the unmodified keratin hydrogel and the acetamidated keratin hydrogel, the sustained release property of the acidic substance could be confirmed. Moreover, since the carboxymethylated keratin gel was neutral and dissolved, rapid release of acidic substances was confirmed. It was found that aminoethylated keratin can dissolve even in neutrality by supporting an acidic substance, and shows a release pattern similar to carboxymethylated keratin.

(実施例9)ハイドロゲルのBPB徐放能の確認
1 M酢酸緩衝液 (pH 4.4)、1 Mリン酸緩衝液 (pH 7.5)、1 M炭酸-重炭酸緩衝液 (pH 10.2)の代わりに、0.2M 塩酸−塩化カリウム緩衝液(pH 1.2)、0.2M リン酸緩衝液(pH 5.8)を用いた以外は、実施例4の方法と同様にして、無修飾ハイドロゲルからのブロモフェノールブルー(BPB)の徐放能の確認を行った。
(Example 9) Confirmation of BPB sustained release ability of hydrogel
Instead of 1 M acetate buffer (pH 4.4), 1 M phosphate buffer (pH 7.5), 1 M carbonate-bicarbonate buffer (pH 10.2), 0.2 M hydrochloric acid-potassium chloride buffer (pH 1.2), The sustained release ability of bromophenol blue (BPB) from the unmodified hydrogel was confirmed in the same manner as in Example 4 except that 0.2 M phosphate buffer (pH 5.8) was used.

結果を以下の表6に示す。
この結果より、薬剤をハイドロゲルに担持させた場合、胃のpHでは放出が起こらず、腸のpHで放出が起こることが強く示唆された。
The results are shown in Table 6 below.
This result strongly suggested that when the drug was supported on the hydrogel, release did not occur at the stomach pH but occurred at the intestinal pH.

本発明により、非流動性の新規な機能性ハイドロゲルが提供される。かかる機能性ハイドロゲルはSH基を含有しており、用途に応じて多様な置換基、生理活性物質、生体適合性物質等によりSH基を修飾し、物性や機能を改変することが可能である。本発明の機能性ハイドロゲルおよび、機能性ハイドロゲル組成物は、薬物送達用担体、薬物送達システム、薬物徐放用担体や、骨代替材料、移植材料などの再生医療材料、細胞培養用基材など、医療・食品といった広範な分野において、応用が可能である。   The present invention provides a novel non-flowable functional hydrogel. Such functional hydrogels contain SH groups, and it is possible to modify physical properties and functions by modifying SH groups with various substituents, bioactive substances, biocompatible substances, etc. according to the application. . The functional hydrogel and functional hydrogel composition of the present invention include a drug delivery carrier, a drug delivery system, a sustained drug release carrier, a bone substitute material, a regenerative medical material such as a transplant material, and a cell culture substrate. It can be applied in a wide range of fields such as medicine and food.

さらに本発明の機能性ハイドロゲルの製造方法は、衣料品、絨毯、カーペット等の織物、編み物等を製造した際の廃棄物や、使用済みの衣料品、織物、編み物等を原料として機能性ハイドロゲルを作製することが可能である。本発明は、資源を有効活用することができ環境に配慮したものであり、社会貢献という観点からも優れた技術である。   Furthermore, the method for producing the functional hydrogel of the present invention comprises a functional hydrogel made from wastes from the production of clothing, carpets, carpets and other woven fabrics and knitted fabrics, and used clothing, woven fabrics and knitted fabrics as raw materials. It is possible to make a gel. The present invention can make effective use of resources, considers the environment, and is an excellent technology from the viewpoint of social contribution.

Claims (14)

以下の工程を含む、機能性ハイドロゲルの製造方法:
1)ケラチン含有材料に、ジスルフィド結合をチオール基に変換するための還元剤を添加してケラチンを抽出する工程;
2)ケラチン含有材料に、チオール基がジスルフィド結合を再形成するのを防ぐためのタンパク質安定化剤を添加する工程;
3)タンパク質安定化剤を除去してケラチンを精製し、ケラチン溶液を得る工程:
4)ケラチン溶液を濃縮することにより機能性ハイドロゲルを作製する工程。
A method for producing a functional hydrogel comprising the following steps:
1) A step of extracting keratin by adding a reducing agent for converting a disulfide bond to a thiol group to a keratin-containing material;
2) adding a protein stabilizer to the keratin-containing material to prevent thiol groups from re-forming disulfide bonds;
3) Step of removing the protein stabilizer and purifying keratin to obtain a keratin solution:
4) A step of producing a functional hydrogel by concentrating the keratin solution.
タンパク質安定化剤がドデシル硫酸ナトリウムである、請求項1に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。 The method for producing a functional hydrogel according to claim 1, wherein the protein stabilizer is sodium dodecyl sulfate. 工程3)のタンパク質安定化剤の除去が、工程1)および2)により得られたケラチン抽出液150〜250 mLに対して透析外液2〜5 Lを使用した透析を、少なくとも5回行うことによる、請求項1または2に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。 The removal of the protein stabilizer in step 3) is performed at least 5 times by dialysis using 2-5 L of dialysis external solution against 150-250 mL of the keratin extract obtained in steps 1) and 2). The method for producing a functional hydrogel according to claim 1 or 2. 工程4)におけるケラチン溶液の濃縮が、40〜65℃の温度条件下で行われる、請求項1〜3のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。 The method for producing a functional hydrogel according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the keratin solution in step 4) is performed under a temperature condition of 40 to 65 ° C. ケラチン含有材料にタンパク質変性剤をさらに添加する、請求項1〜4のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルの製造方法。 The method for producing a functional hydrogel according to any one of claims 1 to 4, wherein a protein denaturant is further added to the keratin-containing material. 請求項1〜5のいずれか1に記載の製造方法により作製される、機能性ハイドロゲル。 The functional hydrogel produced by the manufacturing method of any one of Claims 1-5. 機能性ハイドロゲルが水性媒体への溶解性を有する、請求項6に記載の機能性ハイドロゲル。 The functional hydrogel according to claim 6, wherein the functional hydrogel has solubility in an aqueous medium. 機能性ハイドロゲル内のチオール基が置換基により修飾されている、請求項6または7に記載の機能性ハイドロゲル。 The functional hydrogel according to claim 6 or 7, wherein a thiol group in the functional hydrogel is modified with a substituent. 請求項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルと、生理活性物質および/または生体適合性物質を含有する、機能性ハイドロゲル組成物。 A functional hydrogel composition comprising the functional hydrogel according to any one of claims 6 to 8, and a physiologically active substance and / or a biocompatible substance. 請求項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルを疑似体液に接触させることによる、ハイドロキシアパタイトを含有する機能性ハイドロゲル組成物の製造方法。 The manufacturing method of the functional hydrogel composition containing a hydroxyapatite by making the functional hydrogel of any one of Claims 6-8 contact a pseudo-body fluid. 請求項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルまたは請求項9に記載の機能性ハイドロゲル組成物を少なくとも含む、薬物送達用担体。 A carrier for drug delivery comprising at least the functional hydrogel according to any one of claims 6 to 8, or the functional hydrogel composition according to claim 9. 薬物送達用担体が、薬物送達システムとして用いられる、請求項11に記載の薬物送達用担体。 The drug delivery carrier according to claim 11, wherein the drug delivery carrier is used as a drug delivery system. 薬物送達用担体が、薬物徐放用担体として用いられる、請求項11または12に記載の薬物送達用担体。 13. The drug delivery carrier according to claim 11 or 12, wherein the drug delivery carrier is used as a drug sustained release carrier. 請求項6〜8のいずれか1に記載の機能性ハイドロゲルまたは請求項9に記載の機能性ハイドロゲル組成物を含む、再生医療材料。 A regenerative medical material comprising the functional hydrogel according to any one of claims 6 to 8 or the functional hydrogel composition according to claim 9.
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