KR20130092408A

KR20130092408A - 하이드로겔

Info

Publication number: KR20130092408A
Application number: KR1020127029691A
Authority: KR
Inventors: 유카 야마모토; 히로아키 가네코; 마사야 이토; 다이시 다나카
Original assignee: 데이진 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2013-08-20
Also published as: EP2562212A4; WO2011132800A1; RU2012149629A; JP5542200B2; US20130034592A1; BR112012025557A2; CA2797017A1; EP2562212A1; JPWO2011132800A1; AU2011243517B2; MX2012012097A; CN102844367A; AU2011243517A1

Abstract

소수성기를 공유 결합으로 도입한 폴리아니온성 다당류 유도체와 염 농도가 50 mM 이상 200 mM 이하인 염 용액으로 이루어지는 하이드로겔로서, 그 희석 용액 중에 있어서 평균 입경이 100∼2000 ㎚ 인 응집 구조를 갖는 하이드로겔, 및 소수성기를 도입한 폴리아니온성 다당류 유도체와 50 mM 이상 200 mM 이하의 염 용액을 포함하는 혼합물을 조제하는 공정, 및 그것을 가열 처리하는 공정을 포함하는 그 하이드로겔의 제조 방법. 본 발명의 하이드로겔은 장기 안정성을 갖고, 또한 구멍 직경이 5 ㎛ 이상인 다공질 필터를 사용하여 여과하는 것이 가능하다.

Description

하이드로겔 {HYDROGEL}

본 발명은, 특정한 응집 구조를 형성함으로써 장기 안정성을 갖는 다당류 유도체의 하이드로겔 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

화학적으로 수식된 다당류는, 그 하이드로겔을 형성하는 특성이나 생체 친화성 등의 특성에서, 식품 용도, 일용품 용도, 화장품 용도 등에서 널리 이용되고 있고, 그 용도는 의료 분야에도 미치고 있다. 그 중에서도 다당류 유도체의 하이드로겔은, 창상 부위를 습윤 상태로 유지하는 창상 피복제나, 조직 수복을 위한 충전재, 외과 수술 후의 유착을 방지하는 재료, 세포 배양의 배지, 약물 수송 시스템의 담체 등의 의료 분야에 대한 폭넓은 응용이 기대되고 있다.

의료용 하이드로겔 중에서, 안전하고 취급성이 우수한 하이드로겔로서, 유동성을 갖는 인젝터블 겔이 요구되고 있다. 유동성이 있는 인젝터블 겔은, 체내에 주사기 등을 사용하여 주입하는 것이 가능하고, 내시경 수술시에도 저침습으로 사용할 수 있는 의료 재료가 될 수 있다.

이들 하이드로겔은 제조 후, 수송, 보관되고 있는 동안, 장기에 걸쳐 품질을 일정하게 유지할 필요가 있다. 그러나, 지금까지 알려져 있는 몇 개의 다당류 유도체의 겔에 관해서는, 안정성을 유지하는 방법이 알려져 있지 않다.

주사기를 사용하여 주입하는 경우에는 의료용 주사제와 동등한 품질이 확보되어 있는 것이 바람직한데, 의료용 주사제로서 사용하는 경우, 미국 약국방, 유럽 약국방, 일본 약국방에 의해 10 ㎛ 이상의 불용성 미립자수가 규정되어 있다. 또한 안전면에서 생각해도 구멍 직경 10 ㎛ 이상의 입자는 필터 여과에 의해 제거되고 있는 것이 필수적이다. 그러나, 지금까지 알려져 있는 다당류 유도체의 인젝터블 겔은 물에 대한 용해도가 낮거나, 또는 점도가 높으므로, 불용성 미립자를 제거하는 것이 곤란하였다.

일본 공개특허공보 2006-296916호에는 히알루론산과 포스파티딜에탄올아민의 반응 생성물로 이루어지는 유착 방지재가 기재되어 있고, 국제공개 WO2007/015579호 명세서에는 카르복시메틸셀룰로오스와 포스파티딜에탄올아민의 반응 생성물로 이루어지는 유착 방지재가 기재되어 있고, 국제공개 WO1996/037519호 명세서에는 히알루론산 유도체의 유착 방지재가 기재되어 있고, 국제공개 WO2010/016611호 명세서에는 카르복시메틸셀룰로오스와 포스파티딜에탄올아민의 반응 생성물을 생리 식염수에 용해하여 얻어지는 고점탄성의 하이드로겔이 기재되어 있다.

그러나, 어느 문헌에서도 장기 보존 안정성에 관해서는 조금도 검토되어 있지 않고, 보존 안정성이 우수한 겔에 관해서는 기재도 시사도 없다. 또한, 후술하는 이물질의 존재나, 그 저감 방법에 관해서도 기재가 없고, 시사도 되어 있지 않다.

하이드로겔은 아니지만, 미국특허 제6869938호 명세서에는, 수용액상의 유착 방지재를 조제하는 과정에서 카르복시메틸셀룰로오스와 폴리에틸렌옥사이드를 포함하는 용액을 필터로 여과하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 동 명세서에서는 후술하는 필터의 구멍 직경보다 대폭 큰, 구멍 직경 30 ㎛ 이상의 필터가 사용되고 있어, 수 ㎛ 정도 크기의 이물질을 제거하는 것은 달성할 수 없었다.

또한, 일본 공개특허공보 2004-18750호에는, 히알루론산에 「카르복실기에 결합할 수 있는 구핵성 시약」을 결합시킨 히알루론산 유도체에 관해서, 그 반응액을 알칼리성으로 하는 처리를 실시함으로써, 알칼리 처리 전은 다공질 필터 (구멍 직경 0.45 ㎛) 를 통과하지 않은 히알루론산 유도체 수용액이, 알칼리 처리 후에는 다공질 필터 (구멍 직경 0.45 ㎛) 를 통과하게 되는 것이 기재되어 있다. 그러나, 동 공보의 수법은 알칼리성의 조건하이므로 불안정한 화합물에는 사용할 수 없고, 또한 pH 가 중성인 수용액을 얻기 위해서는 최종적으로 알칼리를 중화할 필요가 있다. 그리고, 동 공보 중에는, 본 명세서에서 개시하고 있는 가열 처리에 의한 필터 통과성의 향상에 관해서는 기재되어 있지 않고, 시사도 되어 있지 않다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 장기 안정성을 갖는 다당류 유도체의 하이드로겔을 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자들은, 상기 목적하에서 예의 연구한 결과, 특정한 응집 구조를 갖는 하이드로겔은 장기 안정성 및 양호한 필터 여과성을 갖는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은, 소수성기를 공유 결합으로 도입한 폴리아니온성 다당류 유도체와 염 농도가 50 mM 이상 200 mM 이하인 염 용액으로 이루어지는 하이드로겔로서, 그 희석 용액 중에 있어서 평균 입경이 100∼2000 ㎚ 인 응집 구조를 갖는 하이드로겔이다.

또한, 본 발명은 이러한 하이드로겔의 제조 방법이고, 구체적으로는 소수성기를 도입한 폴리아니온성 다당류 유도체와 염 농도가 50 mM 이상 200 mM 이하인 염 용액을 포함하는 혼합물을 조제하는 공정, 및 그것을 가열 처리하는 공정을 포함하는 하이드로겔의 제조 방법이다.

본 발명의 하이드로겔은 장기 안정성을 갖는다. 그 때문에, 장기에 걸쳐 안정적인 품질의 제품을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 하이드로겔은 필터를 사용하여 여과하는 것이 가능하고, 이물질이 제거된 안전성이 높은 하이드로겔을 제공하는 것이 가능해진다.

또, 아크릴아미드겔, 아가로오스, 젤라틴 등의 종래 사용되어 온 하이드로겔은 온도나 pH 를 변화시키지 않으면 형상이 변화되지 않는 특성을 갖는 것에 대해, 본 발명 하이드로겔은 소수성 상호 작용에 의해 응집되어 하이드로겔을 형성하기 때문에, 응집 구조를 유지한 채로 용액상으로 희석할 수 있다는 특징을 갖는다. 그 때문에, 본 발명 하이드로겔의 응집 구조는 희석 용액 중의 응집체의 입경을 DLS 측정함으로써 조사할 수 있다. 그리고, 장기 안정성 및 필터 여과성은 이러한 응집체의 입경에 의존한다는 것을 알아냈다.

본 발명에 있어서, 「그 희석 용액 중에 있어서 평균 입경이 100∼2000 ㎚ 인 응집 구조를 갖는다」란, 이러한 희석 용액 중의 응집체의 입경을 DLS 측정한 것이 100∼2000 ㎚ 인 것을 의미한다.

이하, 종래의 하이드로겔과 본 발명의 하이드로겔의 구조 상의 상이를 개념도에 의해 설명한다.

도 1 의 좌변은 종래의 하이드로겔의 개념도이다. 도 1 의 우변은 그것을 분석하기 위해 희석 조작을 실시한 상태인데, 온도나 pH 를 변화시키지 않으면 형상이 변화되지 않는 특성을 갖기 때문에, 희석에 의해서도 그물 구조가 변화되지는 않고, 처음부터 필터 여과도 할 수 없다.

도 2 의 좌변은 분자 사슬의 물리적인 엉킴에 의해 형성시킨 겔상 용액의 개념도이다. 도 2 의 우변은 그것을 분석하기 위해 희석 조작을 실시한 상태인데, 희석에 의해 그물 구조가 풀리고, 응집체는 형성되지 않고 용액상이 된다. 이러한 겔상 용액은 장기 안정성에 문제가 있다.

도 3 의 좌변은, 소수성 상호 작용에 의해 응집됨으로써 형성된 점에서는 본 발명의 하이드로겔과 동일한 하이드로겔의 개념도인데, 응집 구조는 불균일하다. 이러한 응집 구조는, 희석 용액 중의 응집체의 입경을 DLS 측정함으로써 조사할 수 있다. 도 3 의 우변은 그와 같은 분석을 하기 위해 희석 조작을 실시한 상태인데, 희석 용액 중의 응집체의 입경은 불균일하다.

도 4 의 좌변은 본 발명의 하이드로겔의 개념도이다. 이러한 하이드로겔의 응집 구조는 균일하고 안정적이며, 필터 여과성과 장기 안정성이 우수하다. 도 4 의 우변은 그 응집 구조를 분석하기 위해 희석 조작을 실시한 상태인데, 응집체의 입경은 균일하다.

도 1 은, 화학 결합에 의해 가교하여 얻어지는 종래의 하이드로겔의 구조를 나타내는 개념도이다.
도 2 는, 분자 사슬의 물리적인 엉킴에 의해 형성시킨 종래의 하이드로겔의 구조를 나타내는 개념도이다.
도 3 은, 소수성 상호 작용에 의해 응집됨으로써 형성된 종래의 하이드로겔의 구조를 나타내는 개념도이다.
도 4 는, 소수성 상호 작용에 의해 형성된 균일한 응집 구조를 갖는 본 발명 하이드로겔의 구조를 나타내는 개념도이다.
도 5 는, 실시예 3 및 비교예 2 에 있어서의 40 ℃ 1 개월 보존했을 때의 점도 변화 (각속도 10 rad/sec) 를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 실시예 4 에 있어서의 필터 전후의 점탄성 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 비교예 3 에 있어서의 필터 전후의 점탄성 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 실시예 7 에 있어서의 필터 전후의 불용성 미립자수 변화 (샘플 1 ㎖ 당) 를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 참고예 1 에 있어서의 DLS 측정 결과를 나타내는 도면이다.

<다당류 유도체>

본 발명의 하이드로겔 및 그 제조 방법에 있어서, 다당류 유도체의 원료로서 사용되는 다당류로는, 폴리아니온성 다당류이면 특별히 한정되지 않는다. 구체예로는, 히알루론산, 알긴산, 펙틴, 폴리갈락투론산 등의 천연 다당류, 카르복시메틸풀루란, 카르복시메틸키틴, 카르복시메틸키토산, 카르복시메틸만난, 카르복시메틸스타치, 카르복시메틸덱스트란, 카르복시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸풀루란 등의 카르복시알킬 다당류, 산화셀룰로오스나 산화전분 등의 산화 다당류, 콘드로이틴황산, 데르마탄황산, 헤파린이나 헤파란황산 등 황산기를 포함하는 다당류를 들 수 있다. 그 중에서도 카르복시메틸셀룰로오스나 히알루론산이 바람직하고, 특히 카르복시메틸셀룰로오스가 바람직하다.

원료 다당류의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5만 달톤 이상 100 만 달톤 이하, 보다 바람직하게는 5 만 달톤 이상 50 만 달톤 이하이다.

이들 폴리아니온성 다당과 염을 형성하는 카티온에도 특별히 한정은 없는데, 프로톤이나 금속 이온, 구체적으로는 나트륨, 칼륨, 리튬, 칼슘, 마그네슘 등의 금속 이온, 유기 암모늄 등의 유기 카티온류를 예시할 수 있다. 이들 중에서도, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨염이 목적으로 하는 효과를 쉽게 얻을 수 있어 바람직하다.

폴리아니온성 다당에 도입하는 소수기로는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 인산에스테르 구조를 갖는 것이고, 보다 바람직하게는 하기 식 (1) 로 나타내는 포스파티딜기를 갖는 것이다.

식 (1) 중, X 는 수소 원자 또는 알칼리 금속이다. R¹ 및 R² 는, 각각 독립적으로 직사슬상 또는 분기 사슬을 갖는 탄소수 9∼21 의 알킬기 또는 알케닐기이다.

바람직한 다당류 유도체의 일례로서, 하기 식 (2) 의 반복 단위를 갖는 것을 예시할 수 있다.

식 (1) 중, R³, R⁴, 및 R⁵ 는, 각각 독립적으로 하기 식 (1-a), (1-b), 및 (1-c) 로 이루어지는 군에서 선택된다.

식 (1-b) 및 식 (1-c) 중, X 는 수소 원자 또는 알칼리 금속이다. 식 (1-c) 중, R⁶ 및 R⁷ 은, 각각 독립적으로 직사슬상 또는 분기 사슬을 갖는 탄소수 9∼21 의 알킬기 또는 알케닐기이다.

식 (1-a) 로 나타내는 치환기의 당량 및 식 (1-b) 로 나타내는 치환기의 당량은 특별히 한정되지 않지만, 폴리아니온성 다당류 유도체가 50 mM 이상 200 mM 이하의 염화나트륨을 포함하는 염 용액에 용해되는 당량인 것이 바람직하다. 식 (1-c) 로 나타내는 치환기의 당량은 0.25∼5.0 mol%/당 잔기인 것이 바람직하다.

식 (1-b) 및 식 (1-c) 중의 X 는 수소 원자 또는 알칼리 금속인데, 용해성의 관점에서, X 는 알칼리 금속인 것이 바람직하다. 생체 내에서의 안전성을 고려하면, 보다 바람직하게는 나트륨이다.

식 (1-c) 중의 R⁶ 및 R⁷ 은, 각각 독립적으로 직사슬상 또는 분기 사슬을 갖는 탄소수 9∼21 의 알킬기 또는 알케닐기인데, 용해성의 관점에서, 탄소수 9∼21 의 알케닐기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소수 17 의 알케닐기이다.

<다당류 유도체에 의한 하이드로겔>

상기 다당류 유도체는, 특정 조건에서 염 용액과 혼합하고, 가열함으로써 하이드로겔을 형성할 수 있다 (이러한 하이드로겔을, 이하, 간단히 「하이드로겔」이라고 약기하는 경우가 있다).

사용하는 염 용액은 염 농도가 50 mM 이상 200 mM 이하이고, 보다 바람직하게는 50 mM 이상 200 mM 이하의 염화나트륨을 포함하는 염 용액이고, 더욱 바람직하게는 pH 를 6.5 이상 7.5 이하로 조정한 120 mM 이상 180 mM 이하의 염화나트륨을 포함하는 완충액이고, 가장 바람직하게는 인산 완충 생리 식염수이다. 일반적으로, 고분자는 염 강도가 증가하면 염석의 효과에 의해 용해성이 감소되는데, 본 발명의 방법을 사용하면, 인산 완충 생리 식염수에 대해서도 다당류 유도체를 용해시켜 필요한 강도를 얻는 것이 가능하다.

다당류 유도체의 농도에 관해서는, 물 100 중량부에 대하여, 본 발명에서 사용되는 다당류 유도체를 0.1∼5.0 중량부, 바람직하게는 0.3∼3.0 중량부 포함함으로써, 적절한 점탄성을 갖는 하이드로겔을 얻을 수 있다.

통상, 어느 하이드로겔도, 폴리머의 농도를 높임으로써 원하는 겔 강도를 얻을 수 있는데, 본 발명의 하이드로겔은, 물에 대하여 5 중량% 이하의 낮은 폴리머 농도에 있어서도, 충분한 겔 점탄성을 얻을 수 있다. 구체적으로 바람직한 하이드로겔의 물성으로는, 하이드로겔이 들어간 용기를 기울여도 흘러 내리지 않을 정도의 점탄성을 갖는 것이고, 주걱 등으로 만지면 용이하게 변형하는 것이 가능하여, 환부에 도포하는 것이 용이한 상태이다. 또한, 이러한 하이드로겔은 주사기 등 세관을 갖는 기구로 주입하는 것이 가능하다.

하이드로겔의 바람직한 점탄성으로는, 온도 37 ℃ 의 조건에서, 레오미터로 불리는 동적 점탄성 측정 장치를 사용하여, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도가 0.5∼100 ㎩·sec 가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2∼30 ㎩·sec 이다. 이 범위가 주입형 겔로서의 취급성의 양호함과 체내에서의 체류성을 동시에 만족시키는 범위인데, 사용 목적에 따라 적절히 변경할 수 있다.

본 발명의 하이드로겔의 응집체 입경으로는, 온도 20 ℃ 의 조건에서, 동적 광산란 광도계를 사용하고, 측정 파장 532.0 ㎚, 다당류 유도체 농도 0.3 중량%, 검출 각도 90.0°로 했을 때의 평균 입경이 100∼2000 ㎚ 가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 120∼1500 ㎚ 이고, 보다 바람직하게는 150∼1200 ㎚ 이고, 가장 바람직하게는 200∼1000 ㎚ 이다. 이 범위가 주입형 겔로서의 취급성의 양호함과 체내에서의 체류성, 나아가서는 장기 안정성과 필터 여과성을 만족시키는 바람직한 범위이다.

본 발명의 하이드로겔을 제조할 때의 가열 온도는 70 ℃ 이상 140 ℃ 이하이고, 바람직하게는 100 ℃ 이상 135 ℃ 이하이다.

본 발명의 하이드로겔을 제조할 때의 가열 시간은, 가열 온도에 따라 하이드로겔이 여과 가능하게 되는 데에 필요한 최단 시간 이상이면 특별히 한정되지 않지만, 다당류 유도체의 열분해를 생각하면, 바람직하게는 1 분 이상 3 시간 이내이다. 또, 이러한 하이드로겔의 응집체의 입경 분포는, 가열 처리를 진행시킴에 따라 작은 방향으로 시프트되는데, 결국은 일정 범위에 수속된다.

본 발명의 하이드로겔을 제조할 때의 가열시의 압력은, 가열 온도에 따라 물이 비점에 도달하지 않는 압력이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 대기압∼10 기압이다.

본 발명의 하이드로겔은 여과가 가능하다. 보다 구체적으로는, 구멍 직경이 5 ㎛ 이상인 다공질 필터로 여과할 수 있다. 이것은, 가열 처리에 의해, 하이드로겔 중에 있어서의 다당류 유도체 분자의 응집체의 평균 입경이 작아지기 때문으로 생각된다.

한편, 본 발명의 하이드로겔에 있어서의 다당류 유도체의 평균 분자량은, 가열에 의해서도 감소되지 않는 것이 확인되었다.

본 발명의 제조 방법은, 소수성기를 도입한 폴리아니온성 다당류 유도체와, 염 농도가 50 mM 이상 200 mM 이하인 염 용액을 포함하는 혼합물을 조제하는 공정, 및 그것을 가열 처리하는 공정을 포함하는 하이드로겔의 제조 방법인데, 가열 처리 후, 추가로 구멍 직경이 5 ㎛ 이상인 다공질 필터로 여과하는 공정을 추가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 하이드로겔의 용도로는, 유착 방지재, 유착 방지재 이외의 의료 용도 (창상 피복제·충전재·세포 배양 배지·약물 수송 시스템의 담체 등), 헤어 케어 제품이나 피부의 보습제 등의 일용품 용도, 화장품 용도 등에 대한 사용이 가능하다.

실시예

(1) 실시예 및 비교예에 사용한 재료는 이하와 같다.

(i) 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 (CMCNa : 다이이치 공업 제약 (주) 제조) ; P603A (하이드록실기의 카르복시메틸기에 대한 치환도 0.7, 중량 평균 분자량 25 만 달톤), PRS (하이드록실기의 카르복시메틸기에 대한 치환도 0.8, 중량 평균 분자량 23 만 달톤), PM250-L (하이드록실기의 카르복시메틸기에 대한 치환도 0.7, 점도 평균 분자량 54 만 달톤)

(ii) 테트라하이드로푸란 (THF : 와코 순약 공업 (주) 제조)

(iii) L-α-디올레오일포스파티딜에탄올아민 (DOPE : 닛폰 유지 (주) 제조),

(iv) 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드염산염 (WSC·HCl : 오사카 유기 합성 (주) 제조)

(v) 3,4-디하이드로-3-하이드록시-4-옥소-1,2,3-벤조트리아진 (DHBT : 와코 순약 공업 (주) 제조)

(vi) N-하이드록시숙신이미드 (HOSu : 와코 순약 공업 (주) 제조)

(vii) 인산 완충 생리 식염수 ;

염화나트륨 (NaCl : 와코 순약 공업 (주) 제조) 136.9 mM, 인산 2 수소나트륨 (NaH₂PO₄·2H₂O : 와코 순약 공업 (주) 제조) 2.92 mM, 인산수소나트륨 수화물 (Na₂HPO₄·12H₂O : 와코 순약 공업 (주) 제조) 9.02 mM

(viii) 인산 완충액 ;

인산 2 수소나트륨 2.92 mM, 인산수소나트륨 수화물 9.02 mM

(ix) HEPES 완충액 ;

2-[4-(2-하이드록시에틸)-1-피페라지닐]에탄술폰산 (HEPES : GIBCO 제조) 50 mM

(2) 다당류 유도체 중의 포스파티딜에탄올아민 함량의 측정

다당류 유도체 중의 포스파티딜에탄올아민 함량은, ¹H-NMR 스펙트럼의 피크의 적분비로부터 구하였다.

(3) 하이드로겔의 장기 안정성 시험

40 ℃ 에서의 가속 시험을 실시하였다. 조제 직후와 40 ℃ 보존 후의 하이드로겔의 점도를 점탄성 측정 장치 <RFSⅢ> (티·에이·인스트루먼트·재팬) 을 사용한 측정에 의해 구하였다.

(4) 필터 여과 전후의 점도 측정

하이드로겔을 채운 시린지의 끝에 PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 를 붙이고, 25 ℃ 조건하에서 시린지를 손으로 눌러 여과하고, 여과 전후의 점도를 점탄성 측정 장치 <RFSⅢ> (티·에이·인스트루먼트·재팬) 을 사용하여 측정하였다.

(5) 동적 광산란법에 의한 입경 측정

화이버 광학 동적 광산란 광도계 <FDLS-3000> (오오츠카 전자) 을 사용하여 이하의 조건에서 입경 분포를 구하였다.

측정 조건 : 측정 온도 20 ℃, 측정 파장 532.0 ㎚, 측정 농도 0.3 중량%, 검출 각도 90.0°, 적산 횟수 100 회, 전처리 PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 여과

(6) 필터 여과 전후의 당 농도 측정

하이드로겔을 채운 시린지의 끝에 PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 를 붙이고, 25 ℃ 조건하에서 시린지를 손으로 눌러 여과하고, 여과 전후의 당 농도를 황산안트론법에 의해 정량하였다.

(7) 필터 여과 전후의 불용성 미립자수 측정

하이드로겔을 채운 시린지의 끝에 PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 를 붙이고, 25 ℃ 조건하에서 시린지를 손으로 눌러 여과하고, 여과 전후의 불용성 미립자수를 액체용 자동 미립자 측정기 System 9703-150 (HIAC) 을 사용하여 측정하였다.

(8) 다당류 유도체의 분자량의 측정

CMCNa 를 100 mM 염화나트륨 수용액에 0.02-0.05 중량% 의 농도로 용해시키고, 우벨로데 점도계를 사용하여 CMCNa 의 고유 점도를 측정하고, 점도 평균 분자량을 산출하였다.

[실시예 1]

(1) 원료 합성

CMCNa(PRS) 3000 ㎎ 을 물과 테트라하이드로푸란의 1 : 1 (체적비) 의 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액에, DOPE 349 ㎎ (0.50 mmol), WSC·HCl 143 ㎎ (0.74 mmol), 및 DHBT 324 ㎎ (1.98 mmol) 을 첨가하였다. 반응 종료 후, 반응 용액을 에탄올에 첨가함으로써 다당류 유도체를 석출시키고, 여과 채취하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 세정하고, 감압 건조시켰다. 얻어진 다당류 유도체의 DOPE 에 의한 치환도는 1.47 mol%/당 잔기였다.

(2) 하이드로겔의 조제

(1) 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 하이드로겔의 점도 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 점도 측정을 실시한 결과, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도가 약 7.1 ㎩·sec 가 되고, 점도가 높은 하이드로겔을 조제할 수 있었다. 이 하이드로겔을 sample 1 로 한다. 이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 580 ㎚ 였다.

[실시예 2]

(1) 원료 합성

CMCNa(PM250-L) 3000 ㎎ 을 물과 테트라하이드로푸란의 1 : 1 (체적비) 의 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액에, DOPE 384 ㎎ (0.52 mmol), WSC·HCl 99 ㎎ (0.52 mmol), 및 DHBT 337 ㎎ (2.06 mmol) 을 첨가하였다. 반응 종료 후, 반응 용액을 에탄올에 첨가함으로써 다당류 유도체를 석출시키고, 여과 채취하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 세정하고, 감압 건조시켰다. 얻어진 다당류 유도체의 DOPE 에 의한 치환도는 0.76 mol%/당 잔기였다.

(2) 하이드로겔의 조제

(1) 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을 각각 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 점도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 점도 측정을 실시한 결과, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도가 약 13.1 ㎩·sec 가 되고, 점도가 높은 하이드로겔을 조제할 수 있었다. 이 하이드로겔을 sample 2 로 한다. 이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 1789 ㎚ 였다.

[비교예 1]

(1) 원료

실시예 1 및 실시예 2 에서 합성한 다당류 유도체를 사용하였다.

(2) 하이드로겔의 조제 (용매로서 물을 사용하여 조제)

실시예 1 및 실시예 2 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을 각각 물 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 점도 측정 및 평균 입경 측정

조제한 샘플에 관해서 점도 측정을 실시한 결과, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도가, 실시예 1 에서 합성한 다당류 유도체를 사용한 샘플은 0.1 ㎩·sec 이하, 실시예 2 에서 합성한 다당류 유도체를 사용한 샘플은 약 0.3 ㎩·sec 가 되고, 어느 쪽도 겔화되지 않았다. 이들 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 산란 강도 부족이 되고, 응집체를 형성하지 않았다.

[실시예 3]

(1) 원료

(2) 하이드로겔의 조제

실시예 1 및 실시예 2 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을 각각 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 장기 안정성 시험

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 조제 직후, 및 40 ℃ 1 개월 보존 후의 점도 측정을 검토한 결과, 어느 쪽의 샘플도 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도에 변화는 없었다. 결과를 도 5 에 나타낸다.

[비교예 2]

(1) 원료

CMCNa(PM250-L) 3000 ㎎ 을 물과 테트라하이드로푸란의 1 : 1 (체적비) 의 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액에, DOPE 351 ㎎ (0.47 mmol), WSC·HCl 399 ㎎ (2.08 mmol), 및 HOSu 239 ㎎ (2.08 mmol) 을 첨가하였다. 반응 종료 후, 반응 용액을 에탄올에 첨가함으로써 다당류 유도체를 석출시키고, 여과 채취하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 세정하고, 감압 건조시켰다. 얻어진 다당류 유도체의 DOPE 에 의한 치환도는 2.39 mol%/당 잔기였다. 또한, 동일하게 하여 DOPE 에 의한 치환도 2.79 mol%/당 잔기의 다당류 유도체를 합성하였다.

(2) 하이드로겔의 조제 (용매로서 물을 사용하여 조제)

(1) 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을 물 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 장기 안정성 시험 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 조제 직후, 및 40 ℃ 1 개월 보존 후의 점탄성을 검토한 결과, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도는 대폭 변화되었다. DOPE 에 의한 치환도가 2.39 mol%/당 잔기인 다당류 유도체를 사용하여 조제한 하이드로겔을 sample 3, DOPE 에 의한 치환도가 2.79 mol%/당 잔기인 다당류 유도체를 사용하여 조제한 하이드로겔을 sample 4 로 한 결과를 도 5 에 나타낸다. 이들 샘플의 조제 직후의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 산란 강도 부족이 되고, 응집체를 형성하지 않았다.

[실시예 4]

(1) 원료 합성

CMCNa(P603A) 3000 ㎎ 을 물과 테트라하이드로푸란의 1 : 1 (체적비) 의 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액에, DOPE 384 ㎎ (0.52 mmol), WSC·HCl 247 ㎎ (1.29 mmol), 및 DHBT 337 ㎎ (2.06 mmol) 을 첨가하였다. 반응 종료 후, 반응 용액을 에탄올에 첨가함으로써 다당류 유도체를 석출시키고, 여과 채취하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 세정하고, 감압 건조시켰다. 얻어진 다당류 유도체의 DOPE 에 의한 치환도는 1.30 mol%/당 잔기였다.

(2) 하이드로겔의 조제

(1) 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 5 분간 가열하였다.

(3) 필터 여과 전후의 점도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 필터 여과 전후에 있어서의 점탄성을 검토한 결과, 필터 여과 후에도 점탄성에 변화는 볼 수 없었다. 결과는 도 6 및 표 1 에 나타낸다. 이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 446 ㎚ 였다.

[비교예 3]

(1) 원료

실시예 4 에서 합성한 다당류 유도체를 사용하였다.

(2) 하이드로겔의 조제 (가열 처리를 실시하지 않고 조제)

상기 다당류 유도체 20 ㎎ 을 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 하이드로겔을 조제하였다.

(3) 필터 여과 전후의 점도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 필터 여과 전후에 있어서의 점탄성을 검토한 결과, 필터 여과 전후에서 점탄성이 대폭 변화되었다. 결과는 도 7 및 표 1 에 나타낸다.

이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 2820 ㎚ 였다.

[실시예 5]

(1) 원료

CMCNa(P603A) 를 사용하였다.

(2) 하이드로겔 희석 용액의 조제

CMCNa(P603A) 20 ㎎ 을 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제하였다. 이 용액을 121 ℃ 에서 20 분간 가열을 실시한 것과 실시하지 않은 것을 준비하였다. 각각을 100 mM 염화나트륨 수용액으로 희석하고, 0.05∼0.02 중량% 의 용액을 조제하였다.

(3) 다당류 유도체의 분자량의 측정

가열 처리를 실시한 것과 실시하지 않은 것에 대해 고유 점도로부터 점도 평균 분자량을 측정하였다. 그 결과, 가열 처리를 실시한 것의 점도 평균 분자량은 10.5 만 달톤이 되고, 가열 처리를 실시하지 않은 것의 점도 평균 분자량 11.5 만으로 거의 동일해졌기 때문에, 가열 처리에 의해 다당류 유도체의 분자량이 변화되지 않은 것을 알았다.

[실시예 6]

(1) 원료 합성

CMCNa(PRS) 3000 ㎎ 을 물과 테트라하이드로푸란의 1 : 1 (체적비) 의 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액에, DOPE 349 ㎎ (0.47 mmol), WSC·HCl 99 ㎎ (0.52 mmol), 및 DHBT 337 ㎎ (2.06 mmol) 을 첨가하였다. 반응 종료 후, 반응 용액을 에탄올에 첨가함으로써 다당류 유도체를 석출시키고, 여과 채취하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 세정하고, 감압 건조시켰다. 얻어진 다당류 유도체의 DOPE 에 의한 치환도는 1.57 mol%/당 잔기였다. 동일하게 하여 1.07 mol%/당의 다당류 유도체를 합성하였다.

(2) 하이드로겔의 조제

(1) 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 5 분간 가열하였다. PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 로 여과하였다.

(3) 필터 여과 전후의 당 농도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 필터 여과 전후에 있어서의 당 농도를 검토한 결과, 필터 여과 전후에 있어서의 피검물 중의 당 농도에 변화는 보이지 않았다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 이것의 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, DOPE 에 의한 치환도가 1.07 mol%/당 잔기인 샘플은 224 ㎚, 1.57 mol%/당 잔기인 샘플은 648 ㎚ 였다.

[실시예 7]

(1) 하이드로겔

실시예 6 에서 조제한 샘플을 사용하였다.

(2) 필터 여과 전후의 불용성 미립자수 측정

(1) 의 샘플 1 ㎖ 에 관해서, 필터 여과 전후에 있어서의 10 ㎛ 이상, 및 25 ㎛ 이상의 불용성 미립자수를 검토하였다. 그 결과, 대조 물질에 비해 피검물의 10 ㎛ 이상, 및 25 ㎛ 이상의 불용성 미립자수는 2 분의 1 에서 20 분의 1 감소하였다. 결과를 도 8 에 나타낸다.

[실시예 8]

(1) 원료 합성

CMCNa(PRS) 3000 ㎎ 을 물과 테트라하이드로푸란의 1 : 1 (체적비) 의 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액에, DOPE 349 ㎎ (0.50 mmol), WSC·HCl 143 ㎎ (0.74 mmol), 및 DHBT 324 ㎎ (1.98 mmol) 을 첨가하였다. 반응 종료 후, 반응 용액을 에탄올에 첨가함으로써 다당류 유도체를 석출시키고, 여과 채취하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 세정하고, 감압 건조시켰다. 얻어진 다당류 유도체의 DOPE 에 의한 치환도는 1.44 mol%/당 잔기였다.

(2) 하이드로겔의 조제

(1) 에서 합성한 다당류 유도체 20 ㎎ 을, 200 mM 염화나트륨을 포함하는 인산 완충액 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 5 분간 가열하였다. PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 로 여과하고, 추가로 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 필터 여과 전후의 점도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 필터 여과 전후에 있어서의 점탄성을 검토한 결과, 필터 여과 후에도 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도에 변화는 보이지 않았다. 결과는 표 3 에 나타낸다. 이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 620 ㎚ 였다.

(4) 장기 안정성 시험

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 조제 직후, 및 40 ℃ 1 개월 보존 후의 점탄성을 검토한 결과, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도에 변화는 없었다. 결과를 표 3 에 나타낸다.

[실시예 9]

(1) 원료

실시예 8 에서 합성한 다당류 유도체를 사용하였다.

(2) 하이드로겔의 조제

상기 다당류 유도체 20 ㎎ 을, 137 mM 염화나트륨을 포함하는 HEPES 완충액 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 5 분간 가열하였다. PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 로 여과하고, 추가로 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 필터 여과 전후의 점도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 필터 여과 전후에 있어서의 점탄성을 검토한 결과, 필터 여과 후에도 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도에 변화는 보이지 않았다. 결과는 표 3 에 나타낸다. 이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 887 ㎚ 였다.

(4) 장기 안정성 시험

[비교예 4]

(1) 원료

실시예 8 에서 합성한 다당류 유도체를 사용하였다.

(2) 하이드로겔의 조제 (용매로서 인산 완충액을 사용하여 조제)

상기 다당류 유도체 20 ㎎ 을 인산 완충액 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 5 분간 가열하였다. PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 로 여과하고, 추가로 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 점도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 대하여 점탄성을 검토한 결과, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도가 약 0.1 ㎩·sec 이하가 되고, 겔화되지 않았다. 이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 산란 강도 부족이 되고, 응집체를 형성하지 않았다.

[비교예 5]

(1) 원료

실시예 9 에서 합성한 다당류 유도체를 사용하였다.

(2) 하이드로겔의 조제 (용매로서 HEPES 완충액을 사용하여 조제)

상기 다당류 유도체 20 ㎎ 을 HEPES 완충액 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 5 분간 가열하였다. PVDF 필터 (구멍 직경 5 ㎛) 로 여과하고, 추가로 121 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.

(3) 점도 측정 및 평균 입경 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 대해 점탄성을 검토한 결과, 각속도 10 rad/sec 로 측정했을 때의 절대 점도가 약 0.3 ㎩·sec 가 되고, 겔화되지 않았다. 이 샘플의 희석 용액에 관해서 평균 입경을 측정한 결과, 산란 강도 부족이 되고, 응집체를 형성하지 않았다.

[참고예 1]

(1) 원료

실시예 4 에서 합성한 다당류 유도체를 사용하였다.

(2) 하이드로겔의 조제

상기 다당류 유도체 20 ㎎ 을 인산 완충 생리 식염수 1980 ㎎ 에 용해하고, 농도 1.0 중량% 의 용액을 조제한 후, 121 ℃ 에서 20 분간 가열하는 것을 3 회 반복하였다.

(3) DLS 측정

(2) 에서 조제한 샘플에 관해서 DLS 측정을 실시하였다. 결과는 도 9 에 나타낸다. 121 ℃ 에서 20 분간 처리를 1 회 실시하면 입경 분포가 작아지는 방향으로 시프트되는데, 추가로 동일한 처리를 반복해도 입경 분포의 변화는 적어지고, 일정 범위에 수속되는 것을 알 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명의 하이드로겔은, 예를 들어 유착 방지재나 DDS 담체 등의 의용품으로서 사용된다.

Claims

소수성기를 공유 결합으로 도입한 폴리아니온성 다당류 유도체와 염 농도가 50 mM 이상 200 mM 이하인 염 용액으로 이루어지는 하이드로겔로서, 그 희석 용액 중에 있어서 평균 입경이 100∼2000 ㎚ 인 응집 구조를 갖는 하이드로겔.
제 1 항에 있어서,
폴리아니온성 다당류가 카르복시메틸기를 갖는 다당류인 하이드로겔.
제 1 항에 있어서,
폴리아니온성 다당류가 카르복시메틸셀룰로오스인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
소수성기가 인산에스테르 구조를 갖는 것인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
소수성기가 하기 식 (1) 로 나타내는 포스파티딜기를 갖는 것인 하이드로겔.

여기서, X 는 수소 원자 또는 알칼리 금속이고, R¹ 및 R² 는, 각각 독립적으로 직사슬상 또는 분기 사슬을 갖는 탄소수 9∼21 의 알킬기 또는 알케닐기이다.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
제조 공정에 70 ℃ 이상 140 ℃ 이하의 가열 공정을 포함하는, 응집체의 평균 입경이 120∼1500 ㎚ 인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
제조 공정에 100 ℃ 이상, 대기압∼10 기압의 가압 조건하에서의 가열 공정을 포함하는, 응집체의 평균 입경이 150∼1200 ㎚ 인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
소수성기의 당량이 0.25∼5.0 mol%/당 잔기인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
용매가 50 mM 이상 200 mM 이하의 염화나트륨을 포함하는 염 용액인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
용매가 pH 를 6.5 이상 7.5 이하로 조정한 120 mM 이상 180 mM 이하의 염화나트륨을 포함하는 완충액이고, 응집체의 평균 입경이 200∼1000 ㎚ 인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
용매가 인산 완충 생리 식염수인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
다당류 유도체의 농도가 0.3∼3.0 중량% 인 하이드로겔.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 하이드로겔을, 구멍 직경이 5 ㎛ 이상인 다공질 필터로 여과하여 얻어지는 하이드로겔.
제 13 항에 있어서,
입자 직경이 10 ㎛ 이상인 불용성 미립자가 1 ㎖ 당 3000 개 이하, 및/또는 입자 직경이 25 ㎛ 이상인 불용성 미립자가 1 ㎖ 당 300 개 이하인 하이드로겔.
소수성기를 도입한 폴리아니온성 다당류 유도체와 염 농도가 50 mM 이상 200 mM 이하인 염 용액을 포함하는 혼합물을 조제하는 공정, 및 그것을 가열 처리하는 공정을 포함하는 하이드로겔의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
가열 처리하는 공정이, 70∼140 ℃ 에서 1 분간 이상 3 시간 이하 처리하는 공정인 제조 방법.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
염 용액이 생리 식염수인 제조 방법.
제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
가열 처리 후, 추가로 구멍 직경이 5 ㎛ 이상인 다공질 필터로 여과하는 공정을 포함하는 제조 방법.