WO2000027889A1 - Derive fonctionnel du chitosane - Google Patents

Description

明細書 機能性キ トサン誘導体

技術分野

本発明は、 新規な機能性キチン · キ トサン誘導体に関し、 さ らに詳し く は、 還元性末端を有する糖及び/または光官能性基 及び/または両親媒性基を導入することによ り、 溶解性、 ゲル 化性、 あるいはハイ ドロゲル形成性を改良したキ トサン誘導体 に関する。 背景技術

天然材料は概して組織親和性や生分解性などの生体適合性を 有しているため、 医療分野や化粧品分野などにおいて広く応用 が試みられている。 特に、 塩類とのキレー トや架橋反応によつ て固相化した り不溶性のハイ ドロゲルを形成させるこ とによつ て様々な用途が想定される。

例えば、 近年、 糖鎖の機能に関する研究が活発化し、 細胞の 接着、 ウィルスの感染などの生体認識に深く係わるこ とが明ら かとなつてきた。 哺乳類における糖質は、 概して糖蛋白質や糖 脂質などの複合体と して存在し、 その中の一部の糖鎖が特異的 な機能発現などに寄与する。 このため、 このような糖鎖含有物 質は高い生理活性を有する場合が多いが、 実際には、 取扱いや コス ト的な問題が生じていた。

一方、 植物や海洋生物においては、 糖鎖は、 生体の骨格を構 成する高分子体として存在している。 セルロース、 ぺクチン、 アラ ビアゴム、 ポリ ガラク トマンナン、 アルギン酸などは植物 や褐藻類に含まれるもので、 安価に大量採取するこ とが可能な 粘性の高い高分子物質である。 また、 キチン ， キ トサン類は力 二 · ェビなどの甲殻類の殻や昆虫の甲皮などに広く分布し、 そ の構成糖であるグルコサミ ンは、 感染や劣化を防御するェリ シ 夕一 （誘導因子） と しての役割も果たしている。

これらの糖質は、 極めて高い分子量を有する多糖体と して存 在し、 同時に高い粘性を有するため、 創傷被覆材、 人工皮膚、 口腔外科あるいは形成外科領域で用いられる補填材 （イ ンブラ ン ト） 、 止血材、 接着材などの医療や保湿材などの化粧品分野 での応用が試みられているが、 蛋白質成分に比べて、 溶媒に対 する溶解性などの点で化学的に修飾することが困難であるため、 その応用範囲は限られていた。

多糖類の中でも特徴的なキチン · キ トサン類は、 構成糖単位 中にアミ ノ基を含むため、 イ ソシァネー ト、 アルデヒ ド、 カル ポジイ ミ ド、 などの化学架橋剤と併用して創傷被覆材、 癒着防 止材、 分解性吸収材などと して利用することが検討されている。

しかしながら、 キチン質は水素結合に基づく 結晶性によ り水 不溶性であ り、 医療分野を含む広い産業分野で好適な実用に供 するには、 加水分解による低分子化や部分脱ァセチル化をしな ければならない。 また、 このようなキチン質の物性を改良する ために積極的に脱ァセチル化を施してアミ ノ基を露出した糖単 位を増加させたキ トサンは、 希有機酸などを含む酸性溶媒に可 溶であるが極めて粘稠であるため、 加療処置の現場で良好な操 作性を求められる創傷被覆や生体接着では扱いづらいものであ つた。 また、 粘稠なキ トサン溶液は生理的 p Hを維持しないの で、 治癒に係わる生理活性試薬などを自在に付加するこ とが困 難であ り、 さらに、 遊離の化学架橋剤の併用には毒性の問題な どがあるため、 医療を含むヘルスケア分野での使用は制限され ていた。 発明の開示

本発明者らは、 鋭意検討を行った結果、 ポ リ - N -ァセチルグ ルコサミ ンが少な く とも部分的に脱ァセチル化された構造を有 するキチン · キ トサン類を構成するグルコサミ ン単位のァミ ノ 基や水酸基の少な く とも一部に、 還元性未端を有する糖類及び Zまたは光反応性官能基及び/またはポリオキシアルキレンァ ルキルエーテル類等の両親媒性基及び/またはグリ コサミ ノグ リ カンを結合させるこ とによって、 上記問題が悉く解決できる こ とを見出し本発明を完成するに至った。

かく して、 本発明は、 少な く とも一部が脱ァセチル化された キチン · キ トサン類を構成するグルコサミ ン単位の 2位ァミ ノ 基の少な く とも一部に、 第 1 の機能化と して還元性末端を有す る糖類、 及び/または、 第 2の機能化と して光反応性官能基、 及び Zまたは、 第 3の機能化と して両親媒性基、 第 4の機能化 と してグリ コサミ ノグリカンを導入した機能性キ トサン誘導体 を提供する。 ただし、 前記第 3の機能化としての両親媒性基は、 当該キチン · キ トサン類を構成するダルコサミ ン単位またはァ セチルグルコサミ ン単位の 3位及び 6位の水酸基の少な く とも 一部に導入してもよい。 本発明の機能性キ トサン誘導体は、 還 元性末端を有する糖類を結合させるこ とによ り、 キチン ' キ ト サン類が本来有する p H依存的な水溶性を改良し、 生理的 p H 領域で水に可溶とな り、 光反応性官能基を導入するこ とによつ てキチン · キ トサン類を不溶性の自己架橋体なら しめるこ とが でき、 両親媒性基を導入するこ とによって有利なゲル形成能及 び高い含水性を達成するこ とができ、 グリコサミ ノ グリ カンを 導入するこ とによって癒着防止能を付与するこ とができる。

本発明のキ トサン誘導体は、 組織適合性や創傷治癒効果があ るこ とが知られているキチン · キ トサン類に、 糖類及び/また は光架橋性の基及び または両親媒性の基を結合せしめるこ と で、 生理的 p H領域での水溶性、 光反応による共有結合的自己 架橋 （硬化） 性あるいは分子間相互作用に基づ く不溶性のゲル 形成能が付与されたものであって、 生理的 p H領域で安全に生 体組織に適応させるこ とができるばかりでなく、 任意の強度と 含水性を有するハイ ドロゲル体を形成することが可能となる。 しかも、 本発明のキ トサン誘導体を用いて形成されたハイ ドロ ゲルは、 遊離の化学架橋剤を使用するこ となく 安全であ り、 そ の高い含水 · 保水性によ り様々な生理活性物質を包接するこ と ができるので、 例えば創傷被覆材、 癒着防止材、 止血材、 体液 や気体のシ一ル材、 ドラ ッグデリバリーの包接体、 細胞のカブ セル材などの医療分野、 さ らには皮膚や毛髪の保護材などの化 粧品分野等におけるヘルスケア材料と して広く利用することが できる。 図面の簡単な説明

図 1 は、 化合物 1 一 A 1 — aの I Rスペク トルである。 2 2 5 0 c m - 1にアジ ド基 （— N の吸収が見られる。

図 2 は、 化合物 1 一 A 1 — aの i H— N M Rスぺク トルである 7 . 2及び 7 . 6 p p mにベンゼン環のピークが見られる。 図 3は、 化合物 1 — A l — aの UVスペク トルである。 2 7 1 n mに ビークが見られる。

図 4は、 化合物 1 一 bの UVスペク トルである。 2 7 8 n m にピークが見られる。

図 5は、 化合物 1 — cの UVスぺク トルである。 2 6 2 n m にビークが見られる。

図 6は、 化合物 1 一 A 1 — Iの I Rスペク トルである。 8 4 0 c m-¹に長鎖アルキル基のメチレン基の横ゆれ吸収が認めら れる。

図 7は、 化合物 1 一 A l — a— Iの I Rスペク トルである。 2 2 5 0 c m- 'にアジ ド基の吸取、 8 4 0 c m- ¹に長鎖アルキ ル基のメチレン基の横ゆれ吸収が認められる。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の機能性キ トサン誘導体についてさ らに詳細に 説明する。

通常、 キチン - キ トサン類は、 力二殻由来のキチン質 （ポ リ — N—ァセチルグルコサミ ン） をアル力 リ処理するこ とによつ て得られる脱ァセチル化した酸可溶性画分であって、 一般に下 記式 （ 1 ) 、 （ 2 ) で示される構成単位を有するものである（下 記式中、 Qは N H C O C H ₃である） 。

なお、 キチン · キ トサン類のう ち脱ァセチル化度の低いもの (通常 4 0 %未満のもの） を 「キチン」 、 そ して脱ァセチル化 度の高いもの （通常 4 0 %以上のもの） を 「キ トサン j と呼ぶ こ ともあるが、 以下、 本明細書では、 少な く とも一部が脱ァセ チル化されたキチン · キ トサン類を総称して 「キ トサン」 とい う。 なお、 本発明におけるキ トサンは天然由来のものに限らず、 化学的または遺伝子工学的に合成された類似構造を有する化学 修飾糖鎖であってもよい。

ここで、 「脱ァセチル化度」 とは、 キ トサン （あるいは、 ポ リ ー N—ァセチルグルコサミ ン） を構成する糖単位の 2位のァ セチルアミ ノ基が脱ァセチル化によって遊離アミ ノ基に変換さ れている割合である。 本明細書では、 脱ァセチル化度は、 「健 康食品規格規準集 （その 4 ) 」 財団法人日本健康 ， 栄養食品協 会 （ 1996年） 第 55頁に記載の 「コロイ ド滴定法」 によって定量 される。

本発明のキ トサン誘導体は、 このキ トサンをさらに化学的に 修飾するこ とによ り機能化したものであ り、 原料と して使用さ れるキ トサンと しては、 脱ァセチル化度が少なく とも 4 0 %、 特に 6 0〜 1 0 0 %、 さ らに特に 6 5〜 9 5 %の範囲にあるも のが好適である。 なお、 脱ァセチル化度が 1 0 0 %のキ トサン は、 上記式 （ 1 ) の構成単位のみからな り、 式 （ 2 ) の構成単 位は含まない。

また、 該キ トサンの分子量には特に制限はなく、 最終のキ ト サン誘導体の使用目的に応じて広い範囲で変えることができる が、 一般には、 数平均分子量が 5 , 0 0 0〜 2 , 0 0 0， 0 0 0、 好ま し く は 1 0 , 0 0 0〜から 1 , 8 0 0， 0 0 0、 よ り好ま し く は 4 0 , 0 0 0〜 1， 5 0 0， 0 00の範囲のものが適してレヽる。 本発明のキ トサン誘導体は、 上記キ トサンを構成する式 ( 1 ) のグルコサミ ン単位の 2位のアミ ノ基、 及び Zまた は、 式 （ 2 ) のァセチルダルコサミ ン単位の 3位または 6位の水酸 基の少な く とも一部に、 還元性末端を有する糖類及び ま たは 光反応性官能基及び/または両親媒性基を導入したもので あつ て、 下記の式 （ 1 ' ) 、 （ 2， ） 及び/または （ 3 ) で示され る構成単位を含む （下記式中、 ； 1は、 還元性末端を有する糖類 残基または光反応性官能基または両親媒性基であ り、 R2は、 水 酸基または両親媒性基であ り、 Qは前記定義の通りである ） 。

即ち本発明のキ トサン誘導体は、 還元性末端を有する糖類、 光反応性官能基、 両親媒性基、 またはグリ コサミ ノ グリ カ ン類 の少な く ともいずれか一つが導入されたものであ り、 上記式 ( 1 ， ) 及び （ 2 ' ) の構成単位からなるもの、 （ 1 ' ) 及び ( 3 ) の構成単位からなるもの、 （ 2， ) 及び （ 3 ) の構成単 位からなるもの、 並びに （ 1 ， ） 、 （ 2， ） 及び （ 3 ) のすベ ての構成単位からなるものを包含する。 ただ し、 キ トサン誘導 体が （ 1 ， ） 及び （ 2， ) の構成単位のみからなる場合には、 R 2の少な く とも 1つは両親媒性基である。 また、 原料と して用 い られるキ トサンの脱ァセチル化度によっては、 式 （ 2 ， ） の 構成単位を含まないことがあ り、 化学修飾の度合いによっては 式 （ 1 ， ） の構成単位を含まないこ ともある。 即ち本発明のキ トサン誘導体は、 （ 3 ) の構造単位のみからなるものも包含す る。 また、 本発明のキ トサン誘導体は、 一分子中に、 還元性末 端を有する糖類残基、 光反応性官能基、 両親媒性基、 及びグリ コサミ ノ グリ カンのいすれか 2、 3、 あるいは 4つ全てを含む 場合もある。

本'発明に従い、 第 1 の機能化と してキ トサンの化学的修飾に 使用される還元性末端を有する糖類と しては、 アル ドース類、 ケ ト一ス類が包含され、 中でも、 構成糖単位の数が 2 0個以下、 特に 1〜 7個のものが好適に使用される。 具体的には、 例えば、 グルコース、 フゾレク ト一ス、 ガラク ト一ス、 フコース、 マンノ —ス、 ァラ ビノース、 キシロース、 エ リ ト ロ一ス、 ヘプッロ一 ス、 へキシロースなどのペン夕オースやへキサオース ； グノレコ サミ ン、 N —ァセチルグルコサミ ン、 ガラクサミ ンなどのアミ ノ糖類 ； ゥロン酸類ゃデォキシ糖類などの糖誘導体 ； これらの 単糖類を組み合わせた糖鎖からなる、 マル ト一ス、 イ ソマル ト —ス、 ラ ク ト一ス、 メ リ ビオース、 マル ト ト リ オースなどの二 も しく は三糖類 ； 各種オリ ゴ糖類などが挙げられるが、 中でも、 マル ト一ス、 ラク ト一ス、 メ リ ビオ一スなどの中性二糖類が好 適である。

上記糖類に換えて、 ポリエーテル、 多価アルコールなどの有 機化合物をキ トサンに誘導することもできるが、 生体適合性な どの面で天然の糖鎖を利用するのが好ま しい。

キ トサンの前記式 （ 1 ) のグルコサミ ン単位の 2位ァミ ノ基 への上記の糖類の導入は、 それ自体既知の方法を用いて行う こ とができ、 例えば、 糖類の還元性末端をカルボキシル化した後、 該 2位ァミ ノ基にア ミ ド結合によ り結合させる方法 （例えば、 特開平 1 0— 1 2 0 7 0 5号公報参照） や、 糖類の還元性末端 をアルデヒ ド化またはカルボニル化した後、 グルコサミ ン単位 の 2位アミ ノ基に、 シッ フ塩基を絰由する還元アルキル化法に よ り結合させる方法 （例えば、 キチン · キ トサン研究会編 「キ チン · キ トサンの応用」 5 3〜 5 6頁、 1 9 9 0年 2月 2 0日、 技法堂出版㈱発光参照） などが含まれる。

本発明でキ トサンに導入される糖類は 1種のみに限定される ものではな く、 2種以上を組み合わせて使用するこ ともで きる。 本発明のキ トサン誘導体を構成する前記式 （ 3 ) の構成単位 における R 1に含まれる糖側鎖の具体例と しては、 以下のものが 上げられるが、 これらに限られるわけではない。

( i

( i

< i

<vi)セ ロ ピオ一ス

から誘導される jNli-

( V )ラ ミ ナ リ ビオ一ス

から誘導される

-

( V i )マンノ ビオ

から誘導される

( V ii )N-ァセチル

キ ト ビオース

から誘導される

NHCOCH3 NHCOCH3 NHCOCHj NHCOCHj 上記（i)~(vii)の糖側鎖のうち、 左側に記載したものが、 糖 のカルボキシル基とキ トサンの 2位アミ ノ基との縮合によって 導入される残基を表し、 右側に記載したものが、 シ ッ フ塩基を 介して結合させた残基を表す。 '

このようにして、 キ トサンのダルコサミ ン単位の 2位ァミ ノ 基を糖類で置換するこ とによ り、 キ トサンの酸依存的溶解性が 緩和され、 中性領域での可溶化が達成される。

キ トサンのグルコサミ ン単位の 2位アミ ノ基の糖側鎖による 置換度は、 最終のキ トサン誘導体に望まれる物性などに応じて 変えるこ とができるが、 置換度が、 一般的には 0 . 1 ~ 8 0 %、 特に 0 . 5〜 6 0 %、 さ ら に特に 1 〜 4 0 %の範囲内にあるの が好適である。 ここで、 糖側鎖の 「置換度」 は、 キ トサンを構 成する糖単位の 2位のアミ ノ基が糖側鎖で置換されている程度 であ り、 キ トサンを構成する糖単位の 2位の遊離アミ ノ基と置 換ァミ ノ基の合計に対する置換アミ ノ基の割合と して示す。 本 明細書では、 糖側鎖の置換度は、 硫酸中で糖鎖がフ エノールと 反応することに基づく特徴的な発色を 4 9 O nmの吸光度で検 知する 「フ エ ノ ール—硫酸法」 によって測定される （J.E.Hodge, B.T.Hof reiter, "Methods in Carbohydrate Chemistry", ed. b y R. L. Whistler , M. L . Wolf rom, vol .1₃ p388, Academic Press, New York( 1962 )参照） 。

また、 本発明のキ トサン誘導体は、 第 2の機能化と して、 キ トサンを構成する前記式 （ 1 ) のグルコサミ ン単位の 2位アミ ノ基に光反応性官能基を導入するこ とによ り、 光照射による 自 己架橋性が付与される。

本発明に従ってキ トサンの化学修飾に使用される光反応性宫 能基は、 紫外線、 特に 2 0 0 ~ 3 8 O nmの近紫外領域を含む 紫外線の照射によって該光反応性官能基同志で及び/又はキ トサ ン中に存在するアミ ノ基あるいは水酸基などと反応して架橋結 合を形成するような基であ り、 例えば、 ベンゾフ エ ノ ン類、 ケ ィ皮酸類、 アジ ド類、 ジォレ フ イ ン類、 ビス アン トラセ ンのよ うな環状不飽和化合物などから誘導されるものが包含され、 特 に、 カルボニルアジ ド基、 スルホニルアジ ド基、 芳香族アジ ド 基を,有するものが好適である。

キ トサンのグルコサミ ン単位の 2位のアミ ノ基へのかかる光 反応性官能基の導入は、 それ自体既知の方法によ り行う ことが でき、 例えば、 カルボキシル基を有するアジ ド化合物を縮合剤 の存在下に該 2位のアミ ノ基に結合させる方法 （特開平 1 0— 1 2 0 7 0 5号公報参照） ； 酸クロ リ ド基、 アルデヒ ド基、 N —ヒ ドロキシコハク酸ィ ミ ドエステル基又はエポキシ基を介し てアジ ド化合物を該 2位のアミ ノ基と反応させる方法 （キチン ' キ トサン研究会編 「キチン、 キ ドサンの応用」 第 45〜65頁、 1 990年 2月 20日、 技報堂出版 （株） 発行、 参照） 等の方法に よ り 行う こ とができきる。

なお、 従来、 アジ ド基の架橋反応において、 ビスアジ ド以上 の多官能性化合物が有効である とされているが （特開平 9 — 1 0 3 4 8 1号公報参照） 、 本発明ではその必要はな く 、 モノ ア ジ ド化合物の導入によって も、 十分に自己架橋性を有する キ ト サン誘導体が得られる。

しかして、 本発明のキ トサン誘導体を構成する前記式 （ 3 ) の構成単位における 2位ァ ミ ノ基に結合した光反応性官能基 R 1 の具体例と しては、 例えば、 下記式 （ A ) から （ D ) で表され る ものが挙げられる。 式 （ A) の基は、 p—アジ ド安息香酸か ら誘導されるものであ り、 式 （ B ) の基は、 p—アジ ドベンズ アルデヒ ドから誘導される ものであ り、 式 （ C〕 の基は、 p— ベンゾィ ル安息香酸から誘導されるものであ り、 そ して、 式 ( D ) の基は、 ケィ皮酸から誘導されるものである。

Μ₃- θ)— CHjNH- ( B) ^-CO-^ -CONH- (C)

^^-CH=CH-CO H- (D) これらの光反応性官能基の導入の程度は、 最終のキ トサン誘 導体に望まれる架橋反応に基づくゲル化 （不溶化） の程度等に 応じて変えるこ とができるが、 光反応性官能基の置換度が 0.1 %〜 8 0 %、 特に 0.5 ~ 5 0 %、 さ らに特に ：！ 〜 3 0 %の範囲 内にする こ とが望ま しい。 こ こで、 光反応性官能基の 「置換 度」 は、 キ トサンを構成する糖単位の 2位のアミ ノ基が光反応 性感応基で置換されている程度であ り、 キ トサンを構成する糖 単位の 2位の遊離アミ ノ基と置換アミ ノ基の合計に対する置換 ァミ ノ基の割合である。 本明細書では、 光反応性官能基、 例え ばアジ ド基の置換度は、 4 —アジ ド安息香酸の 2 7 0 n mにお ける特性吸収から得られる検量線に基づいて決定するこ とがで きる

本発明のキ トサン誘導体における糖側鎖と光反応性官能基の 合計の置換度は、 特に制限されるものではな く、 広い範囲にわ た り変えるこ とができるが、 一般には 0 . 2〜 8 0 %、 好ま し く は 1 . 5〜 6 5 %、 さ らに好まし く は 3〜 5 0 %の範囲内と することができる。

また、 本発明によれば、 第 3の機能化と して、 キ トサンを構 成する前記式 （ 3 ) の糖単位の 2位のアミ ノ基や、 式 （ 1 ， ） 及び （ 2 ， ) の糖単位の 3 あるいは 6位の水酸基の少な く とも 一部に、 両親媒性基を導入することによ り、 含水性を飛躍的に 向上させた不溶性ハイ ドロゲルを得ることができる。 この両親 媒性基は、 疎水性基を具備する疎水プロ ックと親水基を具備す る親水ブロ ック とを有する基であり、 一般に界面活性剤機能を 有する場合が多い。 中でも、 疎水ブロ ック （X ) と親水ブロ ッ ク （ Y ) の分子量の割合が、 X : Y= 1 ： 5〜 5 ： 1 のものが好 適に用いられ、 解離性のイオン基を持たない非イオン性の基が よ り好適に使用できる。 特に、 疎水性のアルキルブロ ックと親 水性のポ リオキシアルキレンブロックから構成される分子量が 少なく とも 9 0以上、 よ り好ま しく は 5 0 0〜 1 0 , 0 0 0のポ リオキシアルキレンアルキルエーテルが好ま しい。 疎水ブロ ッ クを持たないポリエーテル類も使用できるが、 疎水プロ ッ ク と 親水ブロ ックの両方を有するポリオキシアルキレ ンアルキルェ —テルが含水性向上の点から好ま しい。

かかる両親媒性基のキ トサンへの導入は、 例えば、 両親媒性 基の親水ブロ ック又は疎水ブロ ックのいずれか一方の末端に、 ァミ ノ基と反応して共有結合を形成しう る基、 例えば、 アルデ ヒ ド基やエポキシ基などを持つ化合物を導入した後、 キ トサン のグルコサミ ンの 2位アミ ノ基と反応させる方法や、 カルボキ シル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテル誘導体 とキ トサンを縮合剤の存在下で反応させる方法、 さ らには酸ク 口 リ ド基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテル誘導 体とキ トサンの水酸基ゃァミ ノ基と反応させる方法などを用い て行う こ とができる。

例えば、 末端にエポキシ基を誘導したポリオキシアルキレン アルキルエーテル基をキ トサンのアミ ノ基に導入した場合、 前 記式 （ 4 ) における両親媒性基 R 2 は、 下記式 （ a ) で表され、 末端にアルデヒ ド基を誘導したポリオキシアルキレンアルキル エーテル基をキ トサンのァミ ノ基に導入した場合、 式 （ 4 ) の 両親媒性基 R 2は、 下記式 （ b ) で表される。 また、 末端に酸 クロ リ ド基を誘導したポリオキシアルキレンアルキルエーテル 基をキ トサンの 3位または 6位の水酸基に結合させた場合、 前 記式 （ 1 ) 〜 （ 4 ) における両親媒性基 R 2 ， または R 2 " は、 下記式 （ c ) で表される。 ただし、 下記式 （ a ) 〜 （ c ) にお ける n及び mは 1以上の繰返し単位数である。 CH₃-( CH₂)„-0-{ CH₂ CH_?0) _m-CH_z- CH- CH₂-NH- ( _a )

OH

CH₃-( CH,)„-0-( CH₂ CH_zO) _m-C _z- CONH- ( b )

CH₃-( CH_Z)„-0-( CH₂ CH_zO) ^-CH^ CO CH₂- ( _c )

本発明のキ トサン誘導体における両親媒性基の導入の程度は、 特に制限されるものではないが、 導入後のキ トサン誘導体の重 量変化に基づいて、 通常 5〜 7 0 %、 好ま し く は 1 5〜 5 5 % の範囲内とすることができる。

さ ら に、 本発明では、 好ま し くは糖側鎖及び光反応性官能基 が導入されたキ トサン誘導体に、 第 4の機能化と して、 グリ コ サミ ノ グリカン類を導入する こ とによ り、 創傷被覆材に求めら れる中心的な付加機能である治癩促進などの機能をさらに付加、 増強する こ とができる。

治癒促進効果は、 創傷治療の他、 スキンケア領域においてケ ラチノサイ 卜の入れ替わり （ターンオーバ一） を促進し、 シヮ 防止に寄与する。

キ トサンは、 本来治癒促進効果を有するこ とが示唆されてい るが、 例えば、 天然の酸性ムコ多糖類であるグリ コサミ ノ グリ カンをキ トサンの塩基性基とイオン複合化するこ とによって更 なる治癒促進が期待できるこ とが報告されている （Krats等， Sc and J Plat Reconstr Hand Surg, 31, 119-123 ( 1997)) ₀ 即ち 治癒の過程で生じる肉芽組織を構成する線維芽細胞や平滑筋細 胞の増殖を促進する細胞成長因子がグリ コサミ ノ グリカン類の 硫酸化糖に結合することによって活性化される という ものであ る o 本発明におけるキ トサンへのグリ コサミ ノ グリカンの導入は 従来のイ オン複合化によるのではな く、 前記式 （ 1 ) のグルコ サミ ン単位の 2位ァ ミ ノ基に、 共有結合によって導入される。 その結合法と しては、 例えば、 前述した糖類の導入法と同 じ方 法を用いるこ と もできるが、 一般には、 細胞増殖因子が結合す る硫酸化糖を保存するため、 過ヨ ウ素酸や亜硝酸分解によ って グリコサミ ノ グリ カ ン類の生じるアルデヒ ド基を介した結合法 が好適に用いられ得る。

この他、 光照射によって不溶性の自己架橋化したキ トサン膜 に上記の化学反応を通して結合させるこ とや、 イオン複合化を 介して結合させるこ とも可能である。

このよう に して導入されるグリ コサミ ノ グリカン類の具体例 と して、 次式で表されるものを挙げるこ とができるが、 これら に限られるものではない。

(へパ リ ン

から誘導）

(へパ リ ン

から誘導）

本発明のキ トサン誘導体におけるグリ コサミ ノ グリ カン類の 置換度は、 特に限定されるものではないが、 通常 1 〜 4 0 %、 好ま し く は 1 0〜 3 0 %の範囲内とするこ とができる。

本発明のキ トサン誘導体にあっては、 還元性末端を有する糖 類 （第 1 機能） 、 光反応性官能基 （第 2機能） 、 両親媒性基 (第 3機能） 、 及びグリ コサミ ノ グリ カン類 （第 4機能） から、 意図する用途に応じて、 少な く とも 1 つの置換基を適宜選択し て導入するこ とができる。

例えば、 光反応性官能基と両親媒性基とを同時に誘導すれば、 よ り高い強度と含水性を合わせ持ったハイ ドロゲルを形成する キ トサン誘導体を得るこ とができる。 このようなキ トサン誘導 体は、 ある程度の創傷治癒、 癒着防止、 保湿又は抗菌効果を有 するキ トサンを短時間に所望の強度で不溶性のゲル体とするこ とが可能な新規な機能性材料で、 医療や化粧品といったへルス ケアの分野で幅広く応用できる。 特に、 糖類を導入したキ トサ ン誘導体は中性領域での可溶性に優れてお り、 生理的緩衝液や 培地などで溶液化する事ができる。 さらに、 光反応性官能基を 有するキ トサン誘導体は、 0 . 1重量％以上の濃度で粘稠な水溶 液となり、 組織に適用した後に所定強度の紫外線を照射するこ とによって長く とも数分以内で不溶性ゲル体を形成し組織と密 着する。 従って、 熱傷、 外科的処理による組織欠損ゃ閧裂、 抜 歯における空洞、 骨欠損部などに自由に塗布、 埋植することが でき、 短時間の光照射によって直ちに不溶性の自己構造化に至 り、 体液や気体の遮断が可能となる。 また、 両親媒性基ゃグリ コサミ ノ グリカンを導入した、 高い保水性と治瘛促進効果を有 する該キ トサン誘導体は、 熱傷や皮膚潰瘍において浸出液を適 度にコン ト ロールし感染を防御するので患者の加療期間と医療 スタ ッ フの労働を軽減するこ とができる。

また、 ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等の両親媒性 基を導入したキ トサン誘導体の綿状乾燥体は、 自重の 1 0 0倍 に近い水分を迅速に吸収し不溶性のゲル体を形成するほどの高 含水性なので、 病的な臓器出血や外科処置後の出血を吸収し止 血を可能にするほか、 血管内止血によって腫瘍細胞の活動を抑 制するこ となどに利用できる。 このような両親媒性基を持つ本 発明のキ トサン誘導体は、 生理活性物質や薬剤などを含む水溶 液を吸収させて不溶性ゲルとした場合、 胃で吸収されず腸内細 菌ゃ酵素でポリ ダルコサミ ン骨格が部分的に分解するこ とによ つて位置特異的に薬物などを徐放する、 ドラ ッグデリバリ一シ ステムなどにも利用できる。

光反応性感応基を導入した場合、 本発明のキ トサン誘導体は、 繊維製品や樹脂製シー トなどに容易に塗布でき、 光照射によつ て不溶化されるので、 工業的に安価で機能的な表面改質材と し ても利用するこ とができる。 例えばグリコサミ ノ グリ カンをさ らに導入しておけば、 このような処理によって瘛着防止機能が 付与されたガーゼや包帯を作ることができるので、 特に熱傷な どにおいては創傷保護材の交換時に起こる二次的創傷の発生を 効果的に抑制するこ ともできる。

さ らに、 本発明のキ トサン誘導体は、 カテーテルを用いた非/ 低侵襲的な処理を可能にするほか、 肌や毛髪において紫外線を 吸収した り保湿効果を与える化粧品に至るまで極めて広いヘル スケア領域での応用ができる。

以下、 本発明を実施例を用いてさ らに具体的に説明するが、 これらは本発明の範囲を何ら限定するものではない。 実施例 1 ： キ トサン誘導体の調製

( 1 ) 還元性末端を有する糖類を導入したキ トサン誘導体の調 製 （第 1機能化） 力二由来のキチンをアルカ リ処理によって脱ァセチル化され たキ トサン （脱ァセチル化度 80%、 分子量 100万、 焼津水産化学 工業株式会社製 （以下 「化合物 1」 という） ） 125gを 50mMのテ ラメチルエチレンジァミ ン （ T E M E D ) 水溶液 10リ ッ トルに 分散させた後、 56.25mlの塩酸を加えて溶解させた。 このキ トサ ン溶液に、 水溶性カルポジイ ミ ド （ E D C ) 32 · 5g、 およびヨウ 素化したラク ト一ス 20.25gを添加し、 24時間室温で反応させた。 反応液中の未反応の分子量 10000以下の物質を限外濾過によって 除去し、 キ トサンを構成するグルコサミ ン単位の 2位ァミ ノ基 がラク ト一スに置換されたキ トサン誘導体 （以下、 「化合物 1 一 A l 」 という ； ラク ト一ス置換度は 2%) を得た。 また、 ヨウ 素化したラク ト一ス及び E D Cの仕込量を、 各々 607.5g及び 997. 7gに変えた以外は上記と同様の方法を用いて、 ラク トース置換 キ トサン誘導体 （以下、 「化合物 1 一 A 2」 という ； ラク ト一 ス置換度 ： 40%) を得た。

ヨウ素化したラク ト一ス 20.25gをヨウ素化したマル トース 20. 0gに変えた以外は上記方法に準じてマル ト一ス置換キ トサン誘 導体 （以下、 「化合物 1 一 B l」 という ； ラク ト一ス置換度 ： 0. 5% ) を得た。 また、 ヨウ素化したマル トース及び E D Cの仕込 量を、 各々 620.0g及び 978.0gに変えて、 マル ト一ス置換キ トサ ン誘導体 （以下、 「化合物 1 一 B 2」 という ； マル ト一ス置換 度 ： 24% ) を得た。

ヨウ素化したラク ト一ス 20.25gをヨウ素化したメ リ ビオース 2 O.Ogに変えた以外は上記方法に準じてメ リ ビオース置換キ トサ ン誘導体 （以下、 「化合物 1 一 C l 」 という ； ラク ト一ス置換 度 ： 0.5% ) を得た。 また、 ヨウ素化したメ リ ビオ一ス及び E D Cの仕込量を、 各々 620.0g及び 978.0gに変えて、 メ リ ビオース 置換キ トサン誘導体 （以下、 「化合物 1 — C 2」 という ； メ リ ビオース置換度 ： 37%) を得た。

( 2 ) 光反応性官能基を導入したキ トサン誘導体の調製 （第 2 機能化）

実施例 1 ( 1 ) で用いたキ トサン （化合物 1 ) 1 gを 50mMの T E M E D水溶液 100mlに溶解させた。 このキ トサン溶液に E D C 0.7g、 および p—アジ ド安息香酸 0.2gを添加し 72時間反応させ た。 反応液中の未反応の分子量 1000以下の物質を限外濾過によ つて除去し、 キ トサンを構成するグルコサミ ン単位の 2位アミ ノ基がアジ ド化合物に置換されたキ トサン誘導体 （以下、 「化 合物 1 — a」 という ； p—アジ ド安息香酸の置換度 ： 2.5%) を 得た。

キ トサン （化合物 1 ) lgを 50mMの T E M E D水溶液 100mlに溶 解させた溶液に、 水溶性カルボジイ ミ ド （ E D C ) 0.7g パラ ベンゾィル安息香酸 0.27gあるいはケィ皮酸 0.09gを添加し、 各 々72時間反応させた。 反応液中の未反応の分子量 10000以下の未 反応物を限外濾過によって除去し、 光反応性官能基と してパラ ベンゾィル安息香酸またはケィ皮酸を導入したキ トサン誘導体 (以下、 各々、 化合物 「 1 一 b」 （置換度 ： 1.3%) 及び 「 1 一 c」 （置換度 0.5%) という ） を得た。

次に、 実施例 1 ( 1 ) で調製した化合物 1 — A 1 (2%ラク ト —ス置換キ トサン誘導体） 及び化合物 1 — B 1 (0.5%マル ト一 ス置換キ トサン誘導体） の各々 lgを、 50mMの T E M E D水溶液 1 00mlに別々に溶解させた。 各キ トサン誘導体溶液に、 E D C0.3 5g及びアジ ド安息香酸 0. 2gを添加し、 72時間反応させた。 反応 液中の未反応の分子量 10000以下の物質を限外濾過によって除去 し、 糖類及び光反応性官能基を導入した （第 1及び第 2機能 化） キ トサン誘導体 （以下、 各々、 「化合物 1 — A 1 — a」 及 び 「化合物 1一 B 1 — a」 という ； アジ ド安息香酸による置換 度は、 ともに 2. 5 % ) を得た。

( 3 ) 両親媒性基を導入したキ トサン誘導体の調製 （第 3機能 化）

実施例 1 ( 1 ) で用いたキ トサン （化合物 1 ) の塩酸塩 1 gを- 純水 40mlに溶解し、 7. 76gのラゥリルアルコールポリエチレング リ コール （繰り返し単位が 1 5 ) グリ シジルェ一テル （ EX- 171、 ナガセ化成工業） を添加した。 80度、 24時間反応させた後、 メ タノ一ルを過剰に添加しキ トサン成分を再沈澱させた。 透析後、 凍結乾燥させ、 両親媒性基を導入したキ トサン誘導体 （以下、 「化合物 1一 I」 という） を得た。

キ トサン （化合物 1 ) に換えて実施例 1 ( 1 ) で調製した化 合物 1 — A 1 (ラク トース置換キ トサン誘導体） を用いた以外 は上記と同様にして、 糖類及び両親媒性基 （第 1及び第 3機能 化） キ トサン誘導体 （以下、 「化合物 1一 A 1 — I」 という） を得た。

キ トサン （化合物 1 ) に換えて実施例 1 ( 2 ) で調製した化 合物 1 一 a (アジ ド安息香酸置換キ トサン誘導体） を用いた以 外は上記と同様にして、 光反応性官能基及び両親媒性基 （第 2 及び第 3機能化） キ トサン誘導体 （以下、 「化合物 1一 a— I」 という） を得た。 キ トサン （化合物 1 ) に換えて実施例 1 ( 2 ) で調製した化 合物 1 一 A 1 — a (ラク ト一ス及びアジ ド安息香酸置換キ トサ ン誘導体） を用いた以外は上記と同様に して、 糖類及び両親媒 性基 （第 1、 第 2、 及び第 3機能化） キ トサン誘導体 （以下、 「化合物 1 一 A 1 — a— I」 という） を得た。 実施例 2 ： キ トサン誘導体の p H溶解特性

実施例 1 ( 1 ) で調製した糖類置換キ トサン誘導体の 0. 1 %水 溶液の可溶化範囲を下記表 1 に示す。 可溶化する p H領域

上記表 1 に示す通り、 キ トサンに対する二糖類の導入によ り、 未処理のキ トサン （化合物 1 ) で示される酸依存的なキ トサン の水溶性は緩和され、 中性領域での可溶性をあまねく獲得する こ とができた。 実施例 3 ： 水不溶性の自己構造体の形成能の評価 実施例 1 ( 2 ) 調製された化合物 1 一 a (アジ ド安息香酸置 換キ トサン誘導体） 、 並びに、 化合物 1 — A 1 — a及び 1 一 B 1 一 a (ラク ト一スまたはマル ト一ス、 及びアジ ド安息香酸置 換キ トサン誘導体） の各々 1 0 gを蒸留水に溶かして 1重量％水 溶液を調製し、 ガラス製の板に置いた。 直ちに 10〜90秒紫外線 ( 200〜 380nm、 5 . 5mW/cm ² ) を照射した。 この後、 不溶化したキ トサン誘導体ゲルを 100mlの蒸留水中に 24時間浸潰して水可溶性 のキ トサンを溶出させて乾燥した。

紫外線照射の前後での重量変化を調べ、 ゲル化率を求めた、 その結果を下表 2 に示す。 表 2 ： 光硬化性キ トサンの不溶性ゲル化率

表 2 に示す通り、 光反応性置換基を有する本発明の （第 2機 能化） キ トサン誘導体は、 30秒という極めて短い紫外線照射で ほぼ完全に架橋して水不溶性のキ トサンハイ ドロゲルを形成し た。 また、 糖類を導入した （第 1及び第 2機能化） キ トサン誘 導体は、 中性領域で可溶であるため、 生理的 p Hで溶液を調製 するこ とができた。 この第 1及び第 2機能化キ トサン誘導体は、 導入される二糖類の種類に依存するこ となく、 同様の条件で不 溶性ゲルの形成、 即ち自己架橋性を示した。 さ らに、 このよう な自己構造化から、 よ り強い紫外線照射を用いれば、 不溶性ゲ ルの形成時間が 1秒程度以下まで短縮できるこ とも明らかになつ た。 実施例 4 ： 水不溶性のハイ ドロゲルの強度の評価

第 2機能化したキ トサン誘導体 1一 a、 並びに、 第 1及び第 2機能化キ トサン誘導体 1一 A 1— aを用いて、 各々、 1、 3、 および 5重量％水溶液を調製した。 次に、 2 x 3 cmに裁断された厚 さ 2腿の食用ハム 2枚を 2 x 6cmになるように並べ、 2枚のハムの 境目を中心に 2 X 2αη、 厚さ 2mmになるように、 前記溶液を塗布し た。

この後直ちに、 塗布された 1一 a及び 1一 A 1 - aに 30秒間 紫外線を照射して 2枚のハムを接着させた。 接着した 2枚のハ ムの一方をク リ ップでスタン ドに固定し、 も う片方のハムの末 端に漸次加重をかけ、 1 — a及び 1一 A 1 — aが断裂する加重 量を測定した。

比較例として、 市販のフ イ ブリ ン糊 （ 「ベリ プラス ト」 、 へ キス ト · マリオン · ルセル社製） を用いて同様の処理を行った。

また、 直径 6腿のチューブの片端にハムを固定 ' 密着させ、 6 職の切れ目を設けて、 厚さ 2mmの 1 - aまたは 1一 A 1 — aのシ —ルを施し紫外線照射した。 チューブの別の片端から空気を送 りハムの切れ目から空気が漏れだしたときの圧力を測定した。 前者の実験でゲルが断裂したときの断面積あた りの加重、 及 び、 後者の実験で空気が漏れたときの圧力を下表 3 に示す。 た だし、 表 3 における加重及び圧力は以下のよう に定義する。 * 加重 ： ハムを接着しているゲルが断裂したときの、 ゲルの断 面積当た り にかかる重量 （10² kg / m² ) 。

** 圧力 ： 圧縮された空気によってハムの切れ目を塞いでいるゲ ルから空気が漏れだしたときの単位面積当た りの圧力 （Pa ) 。 表 3 ： ハイ ドロゲルの強度

上記表 3 に示す結果から明らかな通り、 アジ ド化合物を導入 したキ トサン誘導体は、 短時間の紫外線照射で極めて高い強度 の水不溶性のキ トサンハイ ドロゲルを形成した。 このとき全て の条件下で、 ハム組織からキ トサンゲルが剥離するこ とは観察 されなかった。 これに対し、 対照のベリ プラス トはハム組織か らの剥離も伴った断裂を呈した。 なお、 第 1機能化した 1 — A 1 一 aは、 中性領域で水溶液を調製するこ とができた。

また、 不溶性キ トサンゲルの強度は硬化させる前の水溶液の 濃度によって簡単に制御するこ とが可能であった。 この強度は、 少なく とも市販のフィ プリ ン糊とほぼ同等のものであった。 実施例 5 ： 毛髪保護作用の評価

実施例 1 ( 2 ) で調製した光反応性官能基を有するキ ト サン 誘導体 1 一 a (アジ ド安息香酸） 、 1 — b (パラベンゾィ ル安 息香酸） 及び 1 — c (ケィ皮酸） を、 1 ： 1 ： 1で今後した混 合物 （以下、 「 1 一 a b c」 という） を調製した。

ヒ ト毛髪 0. 25gを市販のシャ ンプーで洗浄し蒸留水で リ ンス し た。 乾燥後、 湿度 95 %、 37°Cで 1時間放置し、 0. 1重量％の 1 一 a b c水溶液に 10分間浸潰した。 処理した毛髪を濾紙上に展開 して余剰の水溶液を吸収し、 5分間紫外線照射した。 この後、 紫 外線照射された毛髪を蒸留水に 30分間浸漬 · 洗浄し、 湿度 95 %、 37度下で 1 時間放置した。 その後、 1 一 a b c処理の前後の毛 髪重量を測定し比較した。 対照と して、 未処理のキ トサン （化 号物 1 ) 及びラク ト一スのみを導入した 1 一 A 1 についても同 様の評価を行った。 結果を下表 4に示す。

表 4

上記表 4 に示すよう に、 光反応性官能基を導入した本発明の キ トサン誘導体は、 紫外線を吸収するこ とによって効果的に毛 髪表面に不溶化 · 固定化され、 高い水分保持を達成した。 これ は、 本発明のキ トサン誘導体が毛髪に対する保水および紫外線 防御効果を持ち、 長期コーティ ングを維持しながら毛髪に艷を 与えるこ とを示唆するものである。 これに対して、 糖類のみを 導入したキ トサン誘導体 1 一 A 1 は水に可溶であるため、 未処 理のキ トサン 1 に比較して有意な効果は見られなかった。 実施例 6 ： 止血能の評価

光反応性官能基 （アジ ド安息香酸） を導入したキ トサン誘導 体 1 一 a、 及び、 さ らに糖類 （ラク トース） を導入したキ トサ ン誘導体 1 一 A 1 — aの、 各々 1、 3、 および 5重量％水溶液を調 製した。 ウィスター系ラ ッ ト （雌、 4週齢） をペン トバルビ夕一 ル麻酔下で開腹し、 肝臓 2葉に対して深さ 2腿長さ 2隨の切開創 を設けた。 直ちに門脈をク リ ップし出血をふき取り調製した水 溶液を塗布した。 ピンポイ ン ト型の紫外線照射装置 （スポッ ト キュア、 ゥシォ電気） で 30秒間紫外線照射した後、 ク リ ップを はずし血流を再開した。 このような一連の止血処理は 1分以内に 完了した。 この結果、 各濃度のキ トサン溶液とも紫外線照射に よって良好な不溶性のゲル形成を完了し、 創面からの再出血を 完全に阻止した。

次に、 門脈よ り力ニューレを挿入し、 0. 5mMの E D T Aを添加 した P B Sをペリスタ リ ックポンプで注入した。 直ちに腹部下 大静脈を切断することによつて肝臓内の血液を P B Sで置換し た。 このとき、 P B S置換によって肝臓は黄褐色に変化するが、 血流に障害が生じて鬱血している部位は P B S置換が達成され ず特有の赤褐色を維持する。

本試験では、 切開創を本発明のキ トサン誘導体ゲルで止血し た部位に若干の赤褐色の鬱血を観察したが、 全体的には切開創 を設けなかった他の肝組織同様の血液置換が観察できた。 実施例 Ί ： 細胞応答の評価

第 2機能化したキ トサン誘導体 1 一 a、 並びに、 第 1及び第 2機能化したキ トサン誘導体 1 - A 1 — a及び 1 — B 1 — aの、 各々 0.1重量％水溶液を調製した。 直径 35麵のポリスチレン製の 培養皿に調製された各キ トサン誘導体溶液の 1 mlを添加して 2時 間静置した。 この後、 溶液を廃棄し 5分間紫外線照射し、 P B S で 3回洗浄した。

対照と して、 0.025重量％のファイ ブロネクチン （ F ) 及びゼ ラチン （ G ) 溶液を用いて、 培養皿を吸着 · コ一テイ ングした ものを用意した。 また、 未処理の培養皿 （N) も同時に用意し た。

これらの培養皿に、 ヒ ト臍帯由来の血管内皮細胞 （ V E C ) 、 新生児皮膚由来線維芽細胞 （ F I B ) 、 ラ ッ ト冠状動脈由来平 滑筋細胞 （ S M C ) 、 及び新生児由来表皮角化細胞 （ K E R) (ともにクロネテイ クス社） を 10⁶個播種し、 37°Cで 8時間培養 した。 このときの細胞付着率を下表 5に示す。 表 5 ： 培養皿に付着した播種細胞の割合 （％ ) 処理物質 V E C F I B S M C K E R

N (未処理） 10 23 21 26

F (ファイフ、、 Dネクチン） 47 48 47 48

G (セ、、ラチン) 46 44 47 48

1 - a 8 10 11 34

1 一 A 1 — a 8 5 7 31

1 - B 1 - a 8 4 21 37 表 5 に示されるよう に、 血管内皮細胞、 線維芽細胞、 および 平滑筋細胞などの内皮系の細胞は、 本発明のキ トサン誘導体に 対し極めて抑制された接着傾向を示したが、 上皮系の角化細胞 は細胞接着蛋白質であるフ ァイ ブロネクチンやゼラチンと同様 の接着傾向を示した。 ラク ト一スを導入したキ トサン誘導体 1 一 A 1 一 aにおいて最も高い細胞接着抑制傾向が観察された。

さ らに、 培養皿の中央に直径 15讓の円筒状の隔壁を設け、 隔 壁の外側をファイ ブロネクチン、 内側をキ トサン誘導体 1 一 a、 1 一 A l — aまたは 1 — B 1 — aで処理したものを用意した。 外側のフ ァイ ブロネクチン相に上記の細胞を播種し細胞を接着 させた後、 隔壁を取り除き長期培養を行ったところ、 角化細胞 以外は隔壁の内側に処理されたキ トサン誘導体処理相に遊走せ ず、 2週間後も増殖細胞が確認されなかった。 このときの細胞の 生存率は各培養皿とも極めて良好であった。

以上の結果は、 本発明のキ トサン誘導体が、 創傷部位に不溶 化処理された後、 治癒過程で生じる肉芽組織の浸入を阻止して 癒着を効果的に抑制する可能性を示唆している。 このような硬 化は、 特に熱傷などの創傷において被覆材を安全に交換するこ とや、 冠動脈の再閉塞を防止するステ ン ト処理術における平滑 筋細胞などの増殖における再閉塞を防止するこ となどに大き く 寄与する ものと思われる。

また、 皮膚領域においては、 表皮角化細胞の接着と遊走を実 現するこ とから、 皮膚の再生を活発化し皺を退縮させる美肌効 果が期待できる。 一方、 本発明によって導入できる光官能性基 であるアジ ド基、 ベンゾフ エ ノ ン基、 ケィ皮酸などは紫外線を 吸収して反応するので紫外線防止に伴う美白効果なども期待で きる化粧品原料とな り う る

実施例 8 ： 含水率の評価

実施例 1 ( 3 ) で調製した両親媒性基 （第 3機能） のみを導 入したキ トサン誘導体 1 一 I、 第 1及び第 3機能を導入したキ トサン誘導体 1 — A 1 — I、 第 2及び第 3機能を導入したキ ト サン誘導体 1 一 a— I、 第 1、 第 2、 及び第 3機能を導入した キ トサン誘導体 1 一 A 1 — a— I、 並びに、 比較用と して未処 理のキ トサン （化合物 1 ) 及び糖類のみ導入した誘導体 （ 1 一 A 1 ) を用いて以下の実験を行った。

これらの凍結乾燥後の綿状乾燥体各 l gを l OOcc容量のフラス コに入れ、 蒸留水 100mlを添加した。 5時間後、 水分を吸収して ゼリー状の透明ゲル体を形成した後、 吸水しきれなかった水分 を廃棄し、 ゼリー状のゲル体の重量を測定した。 結果を下表 6 に示す。

表 6 ： キ トサン誘導体の吸水量 （ g ) 材料 里里

キ トサン 5時間後完全な水溶液となったため

(未処理） 測定不能

1 一 A 1 5時間後完全な水溶液となったため

(ラクト-ス) 測定不能

1 一 I 7 2

1 - A 1 - I 7 5

1 一 a— I 7 0

1 - A 1 - a - I 6 8 表 6 に示されるよう に、 両親媒性基 （ポリオキシアルキレン アルキルエーテル基） を導入した本発明のキ トサン誘導体は、 自重の約 70倍の水分を吸収する高含水性であるこ とが明らかと なった。 また、 このような含水ゲル化は 10秒以内に終了し、 測 定から 5時間以後もゲル体は維持された。 また、.光反応性官能基 と両親媒性基とを有する化合物 1 — a — I は、 紫外線照射によ つてよ り強度の高いゲル体となった。 実施例 9 ： 血液の固化試験

シ ト レ一 ト -ホスフエ一 ト -デキス ト ロ一ス （ C P D ) を添力 tl して採血されたヒ ト新鮮血 3mlに、 本発明によって得られたキ ト サン誘導体 1一 I及び 1 一 a— Iの綿状乾燥体 O . lgを添加した。 1 一 I及び 1 一 a— I は、 たちまち血液中の水分を吸収して不 溶性の含水ゲル体を形成し、 さらに、 （ I ) — 1 一 A に紫外線 を照射した場合、 組織表面とゲル体との接着性が向上した。 こ れらの高含水性キ トサン誘導体は、 カテーテルや注射針を用い て血管内に注入されるこ とによって含水膨潤し、 効果的に血管 の血流を停止できる。 すなわち、 腫瘍組織に対して誘導された 脈管を閉塞させ腫瘍の成長を阻害する局所的ガン治療などに応 用できる ことを示唆するものである。 実施例 1 0 ： 物質の包接

本発明によって調製された lgのキ トサン誘導体 1 - 1及び 1 一 a — 1 に、 常温で飽和したクロロフィル水溶液 50mlを添加し た。 それそれのキ トサン誘導体は、 直ちにクロ ロフ ィル水溶液 を吸収し緑色のハイ ドロゲル体となった。 これらのゲル体は、 0. 1Mの酢酸緩衝液 （pH4.0 ) 、 及び IN塩酸溶液 （pHl ) 、 あるいは 1 Nの水酸化ナ ト リ ウム溶液 （ρΗΠ) 下でも分解されなかった。

以上の結果は、 本発明の高含水性キ トサン誘導体は、 水溶性 の化合物を容易に吸収しカプセル化するこ とができ、 ある程度 の非生理的条件でも不溶性のゲル体を維持する.こ とが可能であ るので、 ドラ ッグデリバリ一や薬物徐放体と して医療や食品の 分野で幅広い応用が期待できるこ とを示唆している。 実施例 1 1 ： キ トサン誘導体による表面処理 （固相化キ トサン 誘導体の機能化）

( 1 ) 両親媒性基による表面潤滑化処理

本発明によって第 1及び第 2機能を付与されたキ トサン誘導 体 1 — A 1 — aの 0. 1重量％水溶液を調製し、 ポリ ウレ夕ンコ一 トされた針金 （直系 2mm、 長さ 5cm、 川澄化学工業） を当該水溶 液に浸漬した。 この後、 直ちに 5分間紫外線照射し、 エタノール と水で洗浄した。 1 一 A 1 — aで処理されたウレタ ン線を、 5 重量％のラ ウ リルアルコールポ リエチレ ングリ コ一ル （ 1 5 ) グリ シジルエーテル （ E X— 1 7 1 ； ナガセ化成工業） を含む 炭酸緩衝液 （ p H 1 0 ) に浸潰し、 8 0 °Cで 2 0時間反応させ た。 反応後、 エタノール及び蒸留水で洗浄し、 両親媒性基で表 面潤滑処理されたポリ ウレタ ン線 （ 「 1 一 A 1 — a— ( I ) 」 とする） を得た。

得られた表面処理済みポリ ウレタン線 1 一 A 1 — a — （ I ) を生理食塩水に 30秒間漬けた後、 2kg/cm ²に調製した空気圧式掴 み具にて、 当該ポリ ウレタン線の表面潤滑処理部 2cmを、 1mm厚 のシ リ コーンシー トを介して挟み、 200mm/分の速度で引っ張り、 ポリ ウレ夕 ン線をシ リ コーンシ一 トの間から引き抜いたと きの 最大荷重を測定した。 この最大荷重によ り表面の潤滑性を評価 した。 対照と して、 未処理のポリ ウ レタン線 （ N ) 及び E X— 1 7 1 で処理していないポリ ウレタン線 （ 1 一 A l — aでは処 理済み） についても同様の測定を行った。 その結果を表 7 に示 す。

表 7 に示す通り、 両親媒性基である E X— 1 7 1 をで処理し た表面は、 潤滑性が向上して引き抜きやすく なつている。 即ち . 本発明の機能化キ トサン誘導体は、 光反応性官能基 （第 2機 能） の導入によ り樹脂などの表面に容易に薄膜を形成する こ と が可能であ り、 例えば両親媒性基などの更なる機能化は、 製膜 した後に実施するこ とも可能であるこ とが示された。 製膜した 後に潤滑性等の更なる機能を付加する表面改質が可能であるこ とから、 本発明のキ トサン誘導体は、 カテーテルやガイ ドワイ ヤーの表面処理にも好適に使用できるものである。 表 7 ： ポ リ ウレタン線の引き抜き最大荷重

( 2 ) グリ コサミ ノグリカン （へパリ ン） による表面処理 （第 4機能化）

本発明のキ トサン誘導体 1 一 A 1 一 aを蒸留水に溶解させ、 最終濃度が 1重量％となるよう にジメチルスルホキシ ドを添加し、 キ トサン誘導体濃度 1 重量％の混合溶液を調製した。 この混合 溶液で、 内径 5mm、 長さ 5cmの塩化ビエル製チューブの内部を満 たし、 チューブの外部から 24時間紫外線を照射した後、 未反応 の溶液を廃棄して蒸留水で洗浄した。 このように して、 塩化ビ ニルチューブの内表面を 1一 A 1一 a膜で被覆処理した。

上記とは別に、 公知の亜硝酸分解法によって還元末端にアル デヒ ド基を導入し、 低分子化したへパ リ ン分画をゲル濾過によ つて得た。 1mlの蒸留水に低分子化へパリ ン 1 Omgとシァノ水素化 ホウ素ナ ト リ ウム 50mgを添加した水溶液を調製し、 前記の洗浄 したキ トサン誘導体処理チューブに充填した。 50°Cで 24時間反 応させた後、 チューブ内を 0. 01% T W E E N 2 0溶液で置換し、 エタノールと蒸留水で洗浄して、 へパリ ン化 （第 4機能化） 塩 化ビニルチューブ （ 1一 A 1 — a— （ H ) ) を得た。

次いで、 上記へパ リ ン化チューブ 1一 A 1 — a— ( H ) 内に、 へパ リ ン と結合して複合体を形成する 0. 0008% トルイ ジンブル —水溶液を満たし、 へパリ ンに結合した トルイ ジンブル一の吸 光度変化を 6 4 0 n mで測定した。 対照と して、 未処理の塩化 ビニルチューブ、 及び、 シァノ水素化ホウ素ナ ト リ ウムを用い ないで低分子化へパリ ン処理を施したチューブ （即ち、 低分子 化へパ リ ンが共有結合せず、 単に表面に吸着しているもの、 「 1一 A l — a Z ( H ) 」 とする） を用いて同様の測定を行つ た。 結果を表 8 に示す。 表 8 ： トルイ ジンブル一の吸光度変化

表 8 に示すとお り、 グリ コサミ ノ グリ カン類であるへパリ ン を共有結合によって導入した本発明の機能化へパ リ ン誘導体で は、 単に吸着させただけの場合に比較して高効率でへパ リ ンに よる表面処理ができた。 従って本発明のキ トサン誘導体は、 血 液に触れるカテーテル、 ガイ ドワイヤー、 対外循環回路の医療 機器の表面処理に好適に使用しうる。 また、 創傷被覆材におい ては、 へパリ ンによる F G Fなどの細胞成長因子の活性化が達 成されるので、 創傷治癒促進効果が期待される。

なお、 本実施例では、 樹脂表面などに形成された光硬化膜の 表面にグリ コサミ ノ グリカン類を導入したが、 上述したように, 製膜する前のキ トサン分子にグリコサミ ノ グリ カン類を導入し た後に使用することも可能である。 産業上の利用可能性

本発明に係る機能化キ トサン誘導体は、 還元性末端を持つ糖 類の導入 （第 1機能化） によ り生理的 p Hでの溶解性が得られ 光反応性官能基の導入 （第 2機能化） によ り光照射による 自己 架橋性が付与され、 両親媒性基の導入 （第 3機能化） によ り含 水性 （吸水性） を飛躍的に向上させた不溶性ハイ ドロゲル形成 が可能とな り、 そ して、 グリ コサミ ノ グリ カ ン類の導入 （第 4 機能化） によ り、 創傷治癒促進ゃ抗血栓性を得るこ とができる。 従って、 本発明の機能化キ トサン誘導体は、 例えば、 医療の分 野においては生体組織に対する接合、 液体 · 気体の遮断、 癒着 防止、 塞栓症、 埋込、 潤滑材、 薬効成分の徐放.など、 化粧品分 野においてはスキンケアや毛髪保護などを含む、 ヘルスケア材 料と して広範に利用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 少な く とも一部が脱ァセチル化されたキチン . キ ト サン類を構成するグルコサミ ン単位の 2位アミ ノ基の少な く と も一部に、 還元性末端を有する糖類及び/または光反応性官能 基及び Zまたは両親媒性基及び/またはグリ コサミ ノ グリ カン 類を導入し、 及び/または、 当該キチン · キ トサン類を構成す るグルコサミ ン単位またはァセチルグルコサミ ン単位の 3位及 び/または 6位の水酸基の少なく とも一部に両親媒性基を導入 してなるこ とを特徴とする機能性キ トサン誘導体。

2 . キチン · キ トサン類の脱ァセチル化度が少な く とも 4 0 %であるこ とを特徴とする請求項 1 に記載の機能性キ トサ ン誘導体。

3 . 還元性末端を有する糖類が、 構成糖単位の数が 2 0 個以下の糖類であることを特徴とする請求項 1 または 2 に記載 の機能性キ トサン誘導体。

4 . 還元性末端を有する糖類が中性二糖類であることを 特徴とする請求項 3 に記載の機能性キ トサン誘導体。

5 . 還元性末端を有する糖類の置換度が、 0 . 1 〜 8 0 %である ことを特徴とする請求項 1 から 4のいずれかに記載の 機能性キ トサン誘導体。

6 . 光反応性官能基が、 カルボニルアジ ド基、 スルホ二 ルアジ ド基、 芳香族アジ ド基から選択されることを特徴とする 請求項 1 から 5のいずれかに記載の機能性キ トサン誘導体。

7 . 光反応性官能基の置換度が 0 . 1 〜 8 0 %であるこ とを特徴とする請求項 1 から 6のいずれかに記載の機能性キ ト サン誘導体。

8 . 両親媒性基が、 非イオン性基であるこ とを特徴とす る請求項 1 から 7のいずれかに記載の機能性キ トサン誘導体。

9 . 両親媒性基が、 ポリオキシアルキレンアルキルェ一 テル基であるであることを特徴とする請求項 8 に記載の機能性 キ トサン誘導体。

1 0 . 両親媒性基の置換度が 5 〜 7 0 %であるこ とを特 徴とする請求項 1から 9のいずれかに記載の機能性キ トサン誘 導体。

1 1 . グリコサミ ノグリ カン類がへパリ ン誘導体である ことを特徴とする請求項 1 から 1 0のいずれかに記載の機能性 キ トサン誘導体。

1 2 . 請求項 1 から 1 1 のいずれかに記載の機能性キ ト サン誘導体を含んでなるヘルスケア材料。