WO2023013410A1 - 高分子組成物 - Google Patents

Abstract

２－ピロリドンの構造に由来する生体親和性を活用した新規な高分子組成物を提供することを課題とし、特に当該２－ピロリドン構造を含む新規な構造を有することによって非水溶性の状態を有する高分子組成物を提供することを課題とする。　２－ピロリドンの構造を側鎖部分に有する所定のモノマーユニットを含む高分子を含み、０～１００℃の範囲内に非水溶性である温度域を有する高分子組成物。

Description

高分子組成物

　本発明は、生体や、血液等を含む生体組織、細胞、タンパク質等の生体関連物質に接触する等した際に、生体等に異物反応を生じ難いことによって特徴付けられる高分子組成物に係るものである。本願は、２０２１年８月４日に日本国へ出願された特願２０２１－１２７９２９号に基づく優先権を主張し、その内容を援用する。

　一般に、各種の人工的に合成された材料等の表面に血液等の生体関連物質が接触すると、当該材料の表面が異物として認識され、例えば、材料表面へのタンパク質の非特異的吸着を生じて変性等を生じ、その結果として凝固系、補体系、血小板系の活性化等が生じる。このため、例えば、生体や生体関連物質と接触して使用される医療用機器の表面等においては、その使用の際に、当該機器が異物として認識され、生体関連物質に異物反応を生じることを防止するために当該機器の表面に生体親和性を付与することが望まれており、これまでにも各種の生体親和性を示す材料が提案され、医療現場等での実用化が進められている。

　例えば、２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）ポリマーは、生体を構成する物質を模した構造（リン脂質極性基）をビニル基等の重合性基に結合させた単位構造をモノマーとして重合させることによってポリマーとしたものであり、当該ＭＰＣポリマーを含む組成物を医療用機器表面に塗布することにより生体親和性が付与されて、血小板の粘着等が抑制され優れた抗血栓性を発現することが知られている。
　また、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は、鎖状のエーテル構造である－（Ｃ_２Ｈ_４－Ｏ）－を繰返し単位とするポリマーであって、生体を構成する物質とは類似しない構造を有するにも関わらず、非常に優れた生体親和性を有することが知られている。

　これまでの研究により、上記のような所定のポリマー等が人工的に合成されたものであるにも関わらず生体親和性を発現する機構が明らかにされつつある。つまり、結果として生体親和性を示す合成ポリマーや生体由来の物質においては、それらが水相に接触して水和した際に、共通して「中間水」と称される状態の水分子が含有されることが明らかになっている。そして、当該「中間水」が存在する材料の表面においては、水相中のタンパク質の吸着・変性が防止されることが観察され、その結果として凝固系、補体系、血小板系等の活性化が抑制されるものと考えられている（例えば、非特許文献１等を参照）。

　つまり、ポリマー等が水相に接触して水和した際に、中間水の形態の水分子を生じる形態での水和を生じることが生体親和性を生じるために必要とされており、この点からは、生体親和性を示すポリマー等は所定の親水性を有することが必要であると考えられる。また、水和によって中間水の形態の水分子を含有するポリマー等の表面を細胞培養のための基材として使用することで、細胞培養を良好に行うことが可能ある（特許文献１）。

　一方、例えば、医療用機器の表面に生体親和性を付与する等の目的で使用されるポリマー等においては、血液等の水相と接触した際に当該ポリマー等が溶出することを防止するために一定の非水溶性を示すことが求められ、そのためには当該ポリマー等が所定の疎水性を有することが必要とされる。
　つまり、医療用機器の表面に生体親和性を付与する等の目的で使用されるポリマー等においては、中間水を含有可能であるために親水性である一方で、溶出や溶解を防ぐための非水溶性（疎水性）が要求されるという、相反する特性が求められている。

　上記ＭＰＣポリマーについても、ＭＰＣホモポリマーは水溶性であり、医療用材料としての使用が困難であるため、疎水性の構成単位（メタクリル酸ブチル等）との共重合体とすることで、生体親和性と非水溶性を両立させる技術が使用されている（特許文献２）。また、上記ＰＥＧも水溶性でありことから、他の構成単位との共重合（特許文献３）や、架橋構造（特許文献４）とすることによって耐水性を向上することが行われている。

　上記の例は、生体親和性ポリマーに対して、これを非水溶化するための疎水性を付与する目的で、生体親和性を示さない疎水性の構成単位を付加したり、本来の生体親和性ポリマーの構造の一部を変更する等の手法を用いるものであって、生体親和性の観点からは懸念を含むものである。

　５員環ラクタム構造を持つ２－ピロリドンの構造を側鎖部分に有するポリマーには、良好な生体親和性を示すものが存在することが知られている。２－ピロリドンの構造を有するポリマーとして一般的に使用されるポリビニルピロリドンは所定の生体親和性を示すと共に、上記ＭＰＣポリマーやＰＥＧと同様に水溶性を示す。例えば、特許文献５には、当該ポリビニルピロリドンを非水溶性にする目的で、放射線照射によって架橋させる技術が記載されている。

　また、特許文献６には、上記２－ピロリドンの構造を（メタ）アクリル構造を有する主鎖に対する側鎖部分に設けてなるＮ－２－（メタ）アクリロイルオキシエチル－２－ピロリドンが生体親和性を示すと共に水溶性を示すことが記載されている。そして、当該構造を医療用ヒドロゲルとして使用するためには疎水性を有する構成単位との共重合等による耐水化が必要である一方で、当該疎水性を有する構成単位に起因して生体親和性が低下することが記載されている。

　以上のような各種のポリマーが共通に示す特徴は、ポリマー等の水和によって中間水が含有されることで生体親和性を示す現象と、ポリマー等が水溶性を示す現象とが本質的に類似するものであって、生体親和性と耐水溶性の間に一種のトレードオフの関係が存在することを示唆するものであると考えられる。

　また、ポリマーが示す水溶性に関係して、例えば、特許文献７に記載されるように、温度に応じて水溶性／非水溶性の特性が変化する高分子組成物が存在することが知られている。当該特性を示す高分子は温度応答性高分子（或いは、温度感受性高分子）と称され、高分子鎖と水相間の界面エネルギーの温度依存性に起因して、水相中での分子鎖の形態が不連続に変化することにより水溶性／非水溶性の特性変化を生じるものと理解されている。

　上記水溶性／非水溶性の転移を生じる温度について、当該転移温度より低温側で水溶性を示す場合、当該温度は下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ：Lower Critical Solution Temperature）と称され、転移温度より高温側で水溶性を示す場合には、当該温度は上限臨界溶液温度（ＵＣＳＴ：Upper Critical Solution Temperature）と称されている。

特開２０１６－６３８０１号公報 特開平３－３９３０９号公報 特開２００５－２３１０８号公報 特開２００５－２５５８７５号公報 特開平２－８６８３８号公報 特開平４－２８７０５号公報 ＷＯ２００４／０８７２２８号パンフレット

Ｔａｎａｋａ， Ｍ ． ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｄｉｔｉｏｎ， ２０１０年，２１，ｐ．１８４９－１８６３ 中山正道, Ｄｒｕｇ　Ｄｅｌｉｖｅｒｙ　Ｓｙｓｔｅｍ，２３－６，２００８，ｐ．６２７－６３６

　各種組成物等による表面の被覆等によって生体親和性の付与が望まれる医療機器等においては、単にその表面に良好な生体親和性が付与されるだけでなく、その用途に応じた多種多様の諸特性が発揮されることが求められる。また、医療機器等の表面を被覆等する用途以外においても、生体親和性を発揮すると共に、各種の特性を有する各種高分子組成物が期待される。
　そして、良好な生体親和性を示すと共に、各種用途に応じた諸特性を発揮するためには、上記のような高分子組成物の有する親水性の程度や内容等の適正化を的確に行うことが必要であると考えられる。

　本発明は、特に上記２－ピロリドンの構造に由来する生体親和性を活用した新規な高分子組成物を提供することを課題とし、特に当該２－ピロリドン構造を含む新規な構造を有することによって非水溶性の状態を有する高分子組成物を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、下記の構造式（２）によって示されるモノマーユニットを含む高分子を含み、０～１００℃の範囲内に非水溶性である温度域を有する高分子組成物を提供する。

　また、本発明は、下記の構造式（２）におけるｍが相互に異なる２種以上の構造を含む高分子組成物を提供する。
　また、本発明は、下記の構造式（２）におけるｍが５以上である構造を含む高分子組成物を提供する。

　また、本発明は、下記の構造式（２）によって示されるモノマーユニットを含む高分子を含み、０～１００℃の全域において非水溶性である高分子組成物を提供する。
　また、本発明は、下記の構造式（２）によって示されるモノマーユニットを含む高分子を含み、０～１００℃の温度域内に水溶性と非水溶性とが転移する温度域を有し、当該温度域以上において非水溶性であり、当該温度域以下において水溶性を示す高分子組成物を提供する。
　また、上記高分子において、下記の構造式（２）によって示されるモノマーユニットが占める割合が８０％以上である高分子組成物を提供する。

　本発明によれば、親水性の程度を任意に調整可能な高分子組成物であって、生体親和性を維持しながら所定の条件下で非水溶性等を示す高分子組成物が提供される。

構造式２におけるｍ値を変化させて得られるホモポリマーが有する親水化温度について模式的に示す図である。 構造式２におけるｍ値をｍ＝１，３，４としたホモポリマーの水溶液が、温度に応じてコロイド化することを示す写真である。 構造式２におけるｍ値をｍ＝１，３，４としたホモポリマーの水溶液を温度変化させた際の光の透過率の変化を示すグラフである。 構造式２におけるｍ値をｍ＝４としたホモポリマーの溶解濃度を変化させた各水溶液について、温度変化させた際の光の透過率の変化を示すグラフである。 構造式２におけるｍ値がｍ＝２，６である構成単位間の共重合体の水溶液を温度変化させた際の光の透過率の変化を示すグラフである。 本発明に係る高分子組成物等の表面での血小板粘着性を示すグラフである。 本発明に係る高分子組成物等が溶解した水溶液中での溶血性を示すグラフである。 本発明に係る高分子組成物等の表面でのタンパク質吸着量を示すグラフである。

　上記のように、２－ピロリドンの構造を側鎖部分に含む従来のホモポリマーにおいては、当該２－ピロリドンの構造の部分以外の構造の違いによらず、一般に生体親和性を示すと共に水溶性を示すことが知られている。当該２－ピロリドン構造を含むポリマーが示す現象は、当該２－ピロリドン構造が示す親水性に起因するものであり、当該ポリマーが含水した際に所定の水和構造が形成されて中間水の状態の水分子が含まれると共に、当該２－ピロリドン構造の示す親水性がポリマー内の他の構造部分が有する疎水性を凌駕する結果、分子レベルで水相と混和を生じる結果であると推察される。

　本発明者は、２－ピロリドン構造を一部に有する構成単位（モノマーユニット）について、当該２－ピロリドン構造部分以外の構造を種々検討した結果、下記構造式２に示す構成単位を含むポリマーが、温度応答性高分子としての挙動を示すことを見出し、当該挙動を利用することによって、２－ピロリドン構造に由来する生体親和性を維持しながら、少なくとも所定の温度域において非水溶性を示す高分子組成物を見出したものである。構造式２において、Ｒ_１はＨ又はＣＨ_３のいずれかであり、Ｒ_２はＯ又はＮＨのいずれかを示す。また、ｍ値は、Ｒ_２と２－ピロリドン構造を結合する炭素鎖に含まれる炭素数を示し、ｎ値は構成単位の繰り返し数を示す。

　つまり、上記構造式２に示す構成単位を含むポリマーと水相が接触する状態においては、当該ポリマーは高温側において非水溶性を示して水相と相分離する傾向を有する一方で、低温側では水溶性を示して水相と混和を生じ易い傾向を示すことが見出され、いわゆる下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）を有するものであり、温度に応じて水溶性／非水溶性の性質が可逆的に変化する温度応答性高分子としての挙動を示すことが見出された。

　そして、特に、構造式２におけるｍ値を各種設定した構成単位を含む高分子組成物とすることにより、０～１００℃の範囲内に上記ＬＣＳＴを設定して当該ＬＣＳＴ以上の温度において非水溶性とし、更に、０～１００℃の全域において非水溶性とすることが可能であり、生体親和性が求められる各種の用途において使用される非水溶性を示す高分子組成物を構成することが可能である。

　構造式２に示す構成単位を含むポリマーが温度応答性高分子としての挙動を示す機構は以下のように推察される。上記構造式２においてｍ値に係る部位は、ポリマーの主鎖部分と２－ピロリドンに含まれる窒素原子を連結する炭素鎖であり、当該炭素鎖の部位は疎水性を示すと考えられる。一方、当該２－ピロリドンの部位は強い親水性を有し、ポリマー全体としての親水性／疎水性は、その両者のバランスによって決定されるものと考察される。

　そして、当該炭素鎖の部位の疎水性と、２－ピロリドンの部位の親水性の程度が、それぞれ固有の温度依存性を有しており、その結果としてポリマー全体としての親水性／疎水性が温度によって変化して温度応答性が発現するものと考察される。更に、構造式２におけるｍ値を変化することで、当該炭素鎖の部位に由来する疎水性の程度を変化させることが可能であり、ポリマー全体としての水溶性／非水溶性の転移温度を変化させることが可能であり、所定の温度域において非水溶性を示すポリマーを得ることができる。当該連結部を構成する炭素鎖は、飽和又は不飽和の炭素鎖であって、直鎖又は分岐型とすることが可能であり、例えば、当該連結部をアルキレン基とする他、分岐を含む炭素鎖として、当該分岐した炭素鎖の末端の少なくとも一つに２－ピロリドンが結合された構造とすることができる。

　特許文献６に記載される２－ピロリドンの構造を（メタ）アクリル構造を有する主鎖に対する側鎖部分に設けてなるＮ－２－（メタ）アクリロイルオキシエチル－２－ピロリドンは、上記構造式２におけるｍ値をｍ＝２とした構成単位に相当し、そのホモポリマーは良好な生体親和性を示す一方で水溶性を示し、医療機器の表面等を構成する材料として使用することが困難である。

　一方、以下に示す本発明に係る実施例、比較例に示すように、上記構造式２に示す構成単位においてポリマー主鎖をアクリル構造とし、ｍ値をｍ＝１，３，４としたホモポリマーは、それぞれ純水中において３０．２℃、６５．３℃、２９．７℃付近を下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）とする温度応答性高分子としての挙動を示し、当該ＬＣＳＴよりも高温側において非水溶性を示すことが観察される。また、当該ｍ値をｍ≧５としたホモポリマーにおいては、０～１００℃の温度域の全域で非水溶性を示し、上記構造式２に示す構成単位おけるｍ値を変化させて得られるホモポリマーにおいては、非水溶性の温度範囲を生じることが示された。

　更に、上記構造式２に示す構成単位において、水相が存在可能な０～１００℃の温度域にＬＣＳＴが観察されないホモポリマー（ｍ＝２，５，６等）に関して、例えば、その全域において水溶性であるｍ＝２の構成単位と、逆に、その全域において非水溶性であるｍ＝６の構成単位の間で形成したコポリマーにおいては、０～１００℃の温度域内にＬＣＳＴを発現することが本発明により見出された（下記、表２０等を参照。）。

　当該ｍ値の異なる構成単位間でコポリマー（共重合体）を形成することにより特性が変化する現象は、当該ポリマー内でｍ値の異なる構成単位が混在することによって、当該各構成単位が固有に有する水溶性／非水溶性の転移温度等の特性に関して、その中間的な特性を発現した結果であると考えられる。そして、上記コポリマーで観察されるＬＣＳＴは、ｍ＝２の構成単位が１００℃以上に潜在的な水溶性／非水溶性の転移温度を有することにより０～１００℃の温度域の全域において水溶性であり、ｍ＝６の構成単位は０℃以下に潜在的な水溶性／非水溶性の転移温度を有することにより０～１００℃の温度域の全域において非水溶性であることを示唆するものと考えられる。

　つまり、本発明は、上記構造式２に示す構成単位を含むポリマーが温度応答性高分子として水溶性／非水溶性の転移温度を有すると共に、そのｍ値の設定によって当該転移温度を調整可能であることを見出したことに基づくものであり、ホモポリマー又はコポリマーの形態において当該ｍ値を各種設定することで、０～１００℃の範囲内に転移温度（ＬＣＳＴ）を設定して当該ＬＣＳＴ以上の温度において非水溶性を示すポリマーとし、更に、０℃以下に当該転移温度を設定して０～１００℃の全域において非水溶性としたポリマーを提供するものである。

　上記水溶性／非水溶性の転移は、ポリマー等の水相に対する溶解度が温度に応じて急激に変化することに起因するものであり、当該転移は所定の温度域に渡って生じるものである。本発明においては、各ポリマーを評価するための指標として、例えば、１ｗｔ％のポリマー濃度を有する水溶液においてポリマーの顕著な溶解／析出が観察される温度を水溶性／非水溶性の転移温度と記載する。また、本発明においては、当該水溶性／非水溶性の転移温度を「親水化温度」と称することがある。

　また、本発明においてポリマーが非水溶性であると記載する場合は、当該ポリマーが使用等される環境下において水相と平衡させた際に、当該ポリマーを含む相が水相と分離して別相を形成可能であることを意味するものとする。また、典型的には当該ポリマーの水溶液中での飽和溶解度が０．５ｗｔ％以下、好ましくは０．１ｗｔ％以下であることにより、水相と分離した別相を形成可能であることを意味するものとする。また、水相と分離して存在するポリマーを含む相が液相又は固相であることを問わないものとする。

　例えば、本発明に係る高分子組成物を溶解した水溶液を上記親水化温度以上に加熱して非水溶性化した際に、粉末状の固相からなる高分子組成物が析出する場合の他に、水和した状態の高分子組成物が流動性を有する相を形成して水相から分離して析出する形態が観察される。本発明においては、当該流動性を有する形態等で水相と分離して別相を形成することも、非水溶性の一態様に含むものとする。
　また、本発明においては、モノマーと単量体、ポリマーと重合体、高分子の語をそれぞれ同一の意味内容のものとして使用し、当該高分子を含む組成物を高分子組成物と称するものとする。また、重合体において、共重合体の語とコポリマーの語を互換的に使用し、実質的に単一の構成単位を重合してなるホモポリマーと区別して使用するものとする。

　図１には、上記構造式２におけるｍ値を変化させて得られるホモポリマーが有する親水化温度について模式的に示す。上記のように、ｍ値がｍ＝１，３，４のホモポリマーの場合には、水相が存在可能な０～１００℃の温度域内において水溶性／非水溶性が転移する親水化温度（ＬＣＳＴ）が観測される。一方、図１に示すように、ｍ＝２のホモポリマーが０～１００℃の全域で水溶性であることは、その水溶性／非水溶性が変化する親水化温度が１００℃以上に存在することを示し、一方、ｍ≧５のホモポリマーは０℃以下の温度に潜在的な親水化温度を有するために非水溶性を示すものと考察される。

　本発明に係る高分子組成物は、構造式２におけるｍ値によらず良好な生体親和性を発現することから、生体親和性を確保しながら、温度変化等によって水溶性／非水溶性の状態を変化させながら使用する用途や、非水溶性の状態で使用する用途に好適に使用することができる。

　本発明に係る高分子組成物においては、構造式２に示す構成単位におけるｍ値は特に限定されず、本発明に係る高分子組成物の効果を阻害しない範囲で、適宜のｍ値を有する構成単位を含むことにより、少なくても所定の温度域において非水溶性を示すホモポリマー又はコポリマーとし、これらを含む高分子組成物として使用することができる。

　本発明に係る高分子組成物は、構造式２に示す構成単位において所定のｍ値を有する構成単位を重合してなるホモポリマーとして使用することができる。特に、ｍ値を拡大することによって本発明に係る高分子組成物はホモポリマーの状態において０～１００℃の全域で非水溶性を示すことから、各種の医療機器等の表面をコーティングするためのコーティング剤として好ましく使用することができる。 当該ホモポリマーにおいてはｍ値の拡大に伴ってポリマーの結晶化等によって柔軟性が低下することから、当該態様においてはｍ値がｍ＝１０以下、或いはｍ＝８以下の構成単位を使用することが好ましい。

　一方、本発明に係る高分子組成物において、特に異なるｍ値を有する構造式２に示す構成単位を任意の比率で含む共重合体（コポリマー）を使用することにより、使用される各構成単位から成るホモポリマーが示す特性の中間的な特性を有する高分子組成物とすることができる。これを利用することによって、所望の温度に水溶性／非水溶性の転移を生じる親水化温度を有する高分子組成物が構成可能であり、例えば、当該親水化温度以上の所定の温度において非水溶性の膜等として使用される高分子組成物とすることができる。

　上記コポリマーを合成する際には、例えば、０～１００℃の全域で水溶性を示すｍ＝２の構成単位を１００℃以上に親水化温度を有する成分として使用し、また、０～１００℃の全域で非水溶性を示すｍ≧５の構成単位は０℃以下に親水化温度を有する成分として使用することができる。当該コポリマーを合成する際には、特に付加的な特性をポリマーに付与する等の目的でｍ＝１０以上のｍ値を有する構成単位を含むことができる。

　本発明に係る高分子組成物は、当該高分子組成物と接して使用される水溶液中において、０～１００℃の温度域内に非水溶性を示す温度域を有するものであればよく、特にその使用環境下において０～１００℃の全域において非水溶性であるものが含まれる。また、本発明に係る高分子組成物においては、上記水溶性／非水溶性が転移する親水化温度が相互に異なるホモポリマーやコポリマーを含むことが可能であり、複数の親水化温度を有する高分子組成物や、親水化温度がブロードであって緩慢な水溶性／非水溶性の転移挙動を示す高分子組成物とすることができる。

　本発明に係る高分子組成物は、基本構造を共通にする構成単位のみから構成される共重合体において、当該構成単位の配合比率等を調節することによって水溶性／非水溶性の転移挙動を変化させることが可能であり、一分子内や組成物内でのミクロ的な相分離等を生じにくく、均一な組成物を構成することが可能である。

　また、本発明に係る高分子組成物は、特に上記構造式２に示す構成単位のみから構成されるポリマーの他、上記親水化温度の調整や、水和の程度を調整する等の目的に応じて、本発明に係る高分子組成物の効果を阻害しない範囲で、上記構造式２に示す構成単位以外の構成単位を加えることによって、本発明に係る高分子組成物に各種の特性を付与することが可能である。

　上記構造式２に示す構成単位以外の構造の例として、例えば、アミノメチルアクリレート、アミノエチルアクリレート、アミノイソプロピルアクリレート等のアミノアルキルアクリレート、ジアミノメチルアクリレート、ジアミノエチルアクリレート、ジアミノブチルアクリレート等のジアミノアルキルアクリレート、アミノメチルメタクリレート、アミノエチルメタクリレート等のアミノアルキルメタクリレート、ジアミノメチルメタクリレート、ジアミノエチルメタクリレート等のジアミノアルキルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、２ － エチルヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート等のアルキルメタクリレート、メトキシ（メタ）アクリレート等のアルコキシ（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート等のアルコキシアルキル（メタ）アクリレート、グリシジルメタクリレート、アクリルアミド、ｔ－ブチルアクリルアミド、ｎ－ブチルアクリルアミド、ｉ－ブチルアクリルアミド、ヘキシルアクリルアミド、ヘプチルアクリルアミド等のアルキルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキルアクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルメタクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキルメタクリルアミド、プロピレン等が挙げられる。

　また、一般に中間水を含有せずにＬＣＳＴを示すことが知られている（メタ）アクリルアミド化合物、Ｎ－イソプロピル（メタ）アクリルアミド等のＮ－アクリル置換（メタ）アクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ－ジメチル（メタ）アクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキル置換（メタ）アクリルアミド誘導体、１－（１－オキサ－２－プロペニル）－ピロリジン等のＮ－ヘテロ環状基置換（メタ）アクリルアミド誘導体などを用いることが可能である。

　本発明に係る高分子組成物において、上記構造式２に示す構成単位以外の構成単位が占める割合はその用途等に応じて決定することが可能である。一方、基本構造を共通にする構成単位のみから構成されることに基づく均一性の確保等の観点からは、上記構造式２に示す構成単位が占める割合を、モノマーユニット間のモル比として、例えば、８０ｍｏｌ％以上とすることが好ましく、より好ましくは８０ｍｏｌ％より大きく、８５ｍｏｌ％以上、９０ｍｏｌ％以上、９５ｍｏｌ％以上の割合とすることが好ましい。

　また、本発明に係る高分子組成物において、特に構造式２におけるｍ値の大きな構成単位については、良好な生体親和性を示すと共に、高い非水溶性を示すことを利用して、例えば、ＭＰＣポリマーのように水溶性を示すポリマーに非水溶性を付与するための非水溶性化剤として使用することが可能である。具体的には、ｍ値がｍ≧５等のホモポリマーの状態で非水溶性を示す構成単位を、適宜の割合で上記構造式２に示す構成単位以外の構成単位と共重合させてなるポリマーとすることができる。

　上記ｍ≧５等のホモポリマーの状態で非水溶性を示す構成単位を他の構成単位と共重合させる際の割合は特に限定されず、モノマーユニット間のモル比として、例えば、５ｍｏｌ％以上とすることが可能であり、当該モル比を１０ｍｏｌ％以上、３０ｍｏｌ％以上、或いは５０ｍｏｌ％以上とすることにより、上記構造式２に示す構成単位が有する特徴をより反映したポリマーとすることができる。

　なお、本発明に係る高分子組成物には、無水状態の高分子組成物と共に、当該高分子組成物が水和してなる水和物等も本発明に係る高分子組成物に含まれるものとする。また、本発明の目的の範囲内において、本発明に係る高分子組成物には、本発明のポリマー以外のポリマー等を混合して組成物として使用することができる。また、必要に応じて、例えば、ラジカル捕捉剤、過酸化物分解剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤等の添加剤を添加した組成物としてもよい。

　本発明に係る高分子組成物は、主に２－ピロリドンの部位に起因する水和構造によって中間水を含有可能であり、良好な生体親和性を発現する。そして、水溶性／非水溶性が転移する親水化温度を任意に設定可能であり、これらの特徴を利用することによって、例えば下記に挙げるような各種の生体親和性の発現が望まれる用途に好適に使用することが可能である。

（１）ＬＣＳＴを有することにより、所定の温度での溶解／析出を利用する各種の使用
　本発明に係る高分子組成物は、水相が存在する０～１００℃の温度範囲で安定して存在可能であり、任意の親水化温度（ＬＣＳＴ）を付与することが可能である。また、水溶性の温度域において水相に溶解した状態と、非水溶性とされた温度域において水相と分離して存在する状態のいずれにおいても生体親和性を示すことから、タンパク質や細胞、組織等の生体関連物質を含む水溶液中に本発明に係る高分子組成物を共存させた際に、当該生体関連物質に対して及ぼす悪影響が小さく、タンパク質の変性抑制効果等を生じることが期待される。

　上記の特徴を利用して、例えば、所定の親水化温度を有するように調製した水溶性又は非水溶性の状態の本発明に係る高分子組成物を、タンパク質等の生体関連物質を含む水溶液中に共存させることにより、当該水溶液に生じる温度変化を高分子組成物の溶解／析出として目視により検出可能であり、温度変化を捕捉する手段として使用することが可能である。

　また、本発明に係る高分子組成物が示す親水化温度（ＬＣＳＴ）は、平衡する水相中の酸性度（ｐＨ）や各種のイオンの存在によっても変化することを利用して、各種の生体関連物質との共存状態において水相中の溶質の変化を目視可能とするセンサーを構成することができる。

（２）ＤＤＳを構成する素材としての使用
　本発明に係る高分子組成物は、特に生体内の所定の箇所をターゲットにして薬物を供給する目的で使用される、いわゆるドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）の薬物キャリアを構成する素材として好ましく使用することができる。従来から、体温の近傍にＬＣＳＴを有するＰＮＩＰＡＭ（poly-(N-isopropylacrylamide）等の温度応答性高分子をＤＤＳ担体の一部として使用することにより、所定の温度に加熱された患部付近においてポリマーが非水溶性になることを利用して薬物を放出させる技術が開発されている（例えば、非特許文献２）。

　本発明に係る高分子組成物においては、上記化１に示す構成単位におけるｍ値をｍ＝２，３として、そのホモポリマーのＬＣＳＴが体温以上である構成単位と、ｍ値をｍ＝１又はｍ≧４として、そのホモポリマーのＬＣＳＴが体温以上である構成単位とを適宜の割合で共重合させることによって、体温近傍の適宜の温度を親水化温度（ＬＣＳＴ）とする高分子組成物を構成することが可能であり、上記ＰＮＩＰＡＭ等と同様の手法によってＤＤＳ担体とすることができる。

　つまり、例えば、薬物を内包する薬物キャリアを主に構成するリポソーム膜に対して、本発明に係る高分子組成物をグラフト等させることで温度応答性リポソームを構成することができる。当該温度応答性リポソームを使用した薬物キャリアでは、これをＬＣＳＴ以上の温度に加熱することで、本発明に係る高分子組成物を構成する分子の疎水化に伴う形態変化によってリポソーム構造に機械的な歪みが導入されて不安定化することを利用して、内包薬物が放出される。

　また、本発明に係る高分子組成物を使用して、高分子ミセル型の薬物キャリアを構成することができる。つまり、本発明に係る高分子組成物を含み、所定の温度で親水性／疎水性等の不均質な構造を有するブロック共重合体、グラフト共重合体とすることで、当該共重合体からなる高分子ミセルを生成させ、その内部に薬物を物理的、化学的に担持させた高分子ミセル型の薬物キャリアを構成することができる。当該高分子ミセル型の薬物キャリアにおいては、ＬＣＳＴを跨ぐ温度変化により、本発明に係る高分子組成物が親水化／疎水化を生じることでミセル構造が不安定化し、内包薬物を放出することができる。

　また、本発明に係る高分子組成物が水相から析出する際にコアセルベート構造を形成することを利用して、当該コアセルベートに薬物を担持させた薬物キャリアを構成することができる。当該構造の薬物キャリアでは、ＬＣＳＴ以下に冷却することによって本発明に係る高分子組成物が水相中に溶解し、内包薬物を放出することができる。

　本発明に係る高分子組成物を含む薬物キャリアは適宜の形態で投与可能であり、例えば、経口剤、貼付剤、注射剤、点滴、坐剤等の剤形に応じて、経口投与、経皮投与、静脈内または筋肉内投与、及び直腸投与などにより投与することが可能である。
　本発明に係る高分子組成物においては、ｍ値が異なるのみで、相互に類似する構成単位間の共重合体により構成されるため、重合組成と親水化温度（ＬＣＳＴ）等の相関がより直線的であり、副次的な特性の発生を抑制することが可能である。

（３）タンパク質、細胞の分離／濃縮剤、保護剤としての使用
　本発明に係る高分子組成物は、生体親和性を有することで従来から知られるＭＰＣポリマー（特許文献１等を参照）と比較した際にタンパク質との親和性が高いことが観察される。例えば、使用環境下で非水溶性とされた本発明に係る高分子組成物の表面においては、水溶液中のタンパク質が高密度で吸着し、当該タンパク質を水溶液中から分離することができる。また、タンパク質が溶解した水溶液中に本発明に係る高分子組成物を溶解し、その後に当該高分子組成物の親水化温度以上に加熱して非水溶性化した高分子組成物を析出させることで、当該析出した高分子組成物内にタンパク質が濃縮されて取り込まれることによっても、タンパク質を水溶液中から分離することができる。

　上記のような特徴を利用して、本発明に係る高分子組成物は水溶液中からのタンパク質の分離回収に良好に使用され、同時に、本発明に係る高分子組成物の発現する生体親和性により吸着等したタンパク質の変性等を防止することができる。
　同様に、本発明に係る高分子組成物を溶解した水溶液中に細胞や組織等の生体関連物質を分散等させた状態で、当該高分子組成物の親水化温度以上に加熱して高分子組成物を非水溶性化することで、当該細胞等の表面に本発明に係る高分子組成物を析出させて、細胞の活性を維持する等の目的で使用することが可能であり、当該本発明に係る高分子組成物を細胞等の表面に付着した状態で細胞培養を行うことができる。

　本発明に係る高分子組成物を、その親水化温度（ＬＣＳＴ）以下の温度で水相中に溶解した後、当該親水化温度以上の温度に加熱して非水溶性化した際には、水和した状態の高分子組成物がコロイド状の流動相として水相中から析出することが観察される。これはポリマーの水和物が全体として疎水化して水相から分離する液／液相分離であり、いわゆるコアセルベートが形成されるものと考えられる。

　当該特徴を利用することにより、水相中に溶解して存在する各種の生体関連物質等の被分離物が水相／コアセルベート相に対して示す選択比に基づいてコアセルベート相中に分離／濃縮することが可能である。例えば、上記のように、タンパク質等が本発明に係る高分子組成物に対して示す親和性を利用することで、形成されるコアセルベート相内に高い選択比で取り込むことが可能であり、水相中から分離回収することができる。

　上記被分離物として、例えば、タンパク質、細胞、ＲＮＡやＤＮＡ等の核酸、またはアンチセンス核酸、siＲＮＡ、miＲＮＡ、リボザイム、ＲＮＡアプタマーなどの核酸誘導体等の水素結合性物質、パクリタキセル等の抗がん剤、またはカーボンナノチューブ等の疎水結合性物質、アニオン性物質、カチオン性物質等が挙げられる。

　本発明に係る高分子組成物がコアセルベートを形成することを利用する上記分離／濃縮は、例えば５～３６℃の比較的低温域で行うことが可能であり、微生物や細胞培養の生体物等のバイオプロダクトや、酵素や抗体や生理活性物質などタンパク質等の分離／濃縮に好適に使用することができる。

（４）生体親和性の表面を形成するコーティング材としての使用
　生体親和性の発現が望まれる高分子組成物等によって形成される表面が生体や、生体組織、細胞等に接触して使用される際には、生体の温度である３７℃の近辺を使用温度として使用されることが一般的である。本発明に係る高分子組成物においては、上記化１に示す構成単位におけるｍ値を所定の範囲として得られるホモポリマーや、異なるｍ値を有する構成単位を所定の比率で使用したコポリマーとする等によって、その親水化温度を当該使用温度以下、特に０℃以下に設定することにより非水溶性の状態を形成可能であり、生体親和性を発現するコーティング組成物として、従来の生体親和性ポリマー等と同様に使用することが可能である。

　本発明に係る高分子組成物により、上記所定の温度で使用される非水溶性の表の形成は、ｍ値を所定の範囲に設定して使用温度以下に親水化温度を設定したホモポリマーやコポリマーを含む高分子組成物を使用して、例えば、当該ポリマーを所定の有機溶剤に溶解させて溶液とし、塗布法、スプレー法、ディップ法等により、形成される皮膜の膜厚が、例えば、０．１μｍ～１ｍｍ程度になるように基材表面に塗布して有機溶剤を乾燥除去することによって行うことができる。

　また、本発明に係る高分子組成物では、本発明に係る高分子組成物が溶解した水溶液を親水化温度（ＬＣＳＴ）以上に加熱した際に、水和した高分子組成物により構成されるコロイド状の流動相（コアセルベート相）が水相中から析出する。当該コアセルベート相をコーティング剤として使用して基体表面に塗布して、その後に水和水を乾燥除去することによって皮膜を形成することができる。当該方法によれば、例えば、有機溶媒や水相に対する耐性の低い基材に対して良好なコーティングを行うことができる。

　また、コーティングを行う部材に本発明に係る高分子組成物をより強固に固定化させる目的で、コーティング後に熱を加え、本発明に係る高分子組成物との接着性を更に高めることもできる。また、表面を架橋することで固定化してもよい。架橋する方法として、コモノマー成分として架橋性モノマーを導入してもよい。また、電子線、γ線、光照射によって架橋してもよい。
　架橋性モノマーとしては、メチレンビスアクリルアミド、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリアリルイソシアネート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート等のビニル基又はアリル基を１分子中に複数個有する化合物のほかに、ポリエチレングリコールジアクリレートが挙げられる。

　本発明に係る高分子組成物の内、特に親水化温度が３７℃以下、特に０℃以下であり、水溶性を示す温度域を有しない高分子組成物は、所定量の水を含水することで優れた生体適合性と共に、防汚性、細菌付着防止作用及び炎症抑制作用等を示し、生体適合性を有することが要求されるような人工臓器や医療器具等を製造する際に、原材料として使用するか、表面コーティング剤として使用することにより、上記作用が付与された人工臓器や医療機器を提供することができる。

　上記人工臓器や医療機器の例として、血液等の生体物質に接触する部位を有する人工臓器や医療機器が挙げられ、具体的には、血液フィルター、人工肺装置、透析装置、血液保存バッグ、血小板保存バッグ、血液回路、人工心臓、留置針、カテーテル、ガイドワイヤー、ステント、人工血管、内視鏡が挙げられるが、これらに限定されない。

　上記人工臓器や医療機器を構成する基材の材質や形状は、特に制限されない。例えば、材質としては、木錦、麻等の天然ポリマー、ナイロン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ（メタ）アクリレート、エチレン－ ビニルアルコールコポリマー、ブタジエン－ アクリロニトリルコポリマー等の合成ポリマー及びそれらの混合物が挙げられる。また、金属、セラミクス及びそれらの複合材料等も例示される。人工臓器や医療機器が、複数種の基材より構成されていても構わない。
　例えば、形状としては、多孔質体、繊維、不織布、粒子、フィルム、シート、チューブ、中空糸や粉末等の形状を有する基材の表面に、本発明に係る高分子組成物を適用することができる。

　人工臓器や医療機器等に、細菌付着防止特性及び／ 又は炎症抑制特性を付与する際には、生体内組織や血液と接する表面の少なくとも一部、好ましくは生体内組織や血液と接する表面のほぼ全体に、本発明に係る高分子組成物を適用することが好ましい。

　本発明に係る高分子組成物は、生体内組織や血液と接して使用される人工臓器や医療機器の全体をなす材料、又はその表面部をなす材料として用いることができ、体内埋め込み型の人工器官や治療機器、体外循環型の人工臓器類、手術縫合糸、カテーテル類（血管造影用カテーテル、ガイドワイヤー、ＰＴＣＡ用カテーテル等の循環器用カテーテル、胃管カテーテル、胃腸カテーテル、食道チューブ等の消化器用カテーテル、チューブ、尿道カテーテル、尿菅カテーテル等の泌尿器科用カテーテル） 等の医療用具の血液と接する表面の少なくとも一部、好ましくは血液と接する表面のほぼ全体が、本発明に係る高分子組成物で構成されることが望ましい。また、本発明に係る高分子組成物は、止血剤、生体組織の粘着材、組織再生用の補修材、薬物徐放システムの担体、人工膵臓や人工肝臓等のハイブリッド人工臓器、人工血管、塞栓材、細胞工学用の足場のためのマトリックス材料等に用いることも可能である。

　これらの人工臓器や医療機器においては、血管や組織への挿入を容易にして組織を損傷しないため、更に表面潤滑性を付与してもよい。表面潤滑性を付与する方法としては水溶性ポリマーを不溶化して材料表面に吸水性のゲル層を形成させる方法が優れている。この方法によれば、生体親和性と表面潤滑性を併せ持つ材料表面を提供できる。

　具体的には、本発明に係る高分子組成物を、血液フィルターを構成する基材表面の少なくとも一部にコーティングしてもよい。また、血液バッグと前記血液バッグに連通するチューブの血液と接する表面の少なくとも一部に本発明に係る高分子組成物をコーティングしてもよい。また、チューブ、動脈フィルター、遠心ポンプ、ヘモコンセントレーター、カーディオプレギア等からなる器械側血液回路部、チューブ、カテーテル、サッカー等からなる術野側血液回路部から構成される体外循環血液回路の血液と接する表面の少なくとも一部を本発明に係る高分子組成物でコーティングしてもよい。

　本発明に係る高分子組成物を留置針組立体に使用する際には、先端に鋭利な針先を有する内針と、前記内針の基端側に設置された内針ハブと、前記内針が挿入可能な中空の外針と、前記外針の基端側に設置された外針ハブと、前記内針に装着され、かつ前記内針の軸方向に移動可能なプロテクタと、前記外針ハブと前記プロテクタとを連結する連結手段とを備えた留置針組立体の、血液と接する表面の少なくとも一部が本発明に係る高分子組成物でコーティングされてもよい。また、長尺チューブとその基端（手元側）に接続させたアダプターから構成されるカテーテルの血液と接触する表面の少なくとも一部が本発明に係る高分子組成物でコーティングされてもよい。

　ガイドワイヤーの血液と接触する表面の少なくとも一部が本発明に係る高分子組成物でコーティングされてもよい。また、金属材料やポリマー材料よりなる中空管状体の側面に細孔を設けたものや金属材料のワイヤやポリマー材料の繊維を編み上げて円筒形に成形したもの等、様々な形状のステントの血液と接触する表面の少なくとも一部が本発明に係る高分子組成物でコーティングされてもよい。

　本発明に係る高分子組成物を人工心肺に使用する際には、多数のガス交換用多孔質中空糸膜をハウジングに収納し、中空糸膜の外面側に血液が流れ、中空糸膜の内部に酸素含有ガスが流れるタイプの中空糸膜外部血液灌流型人工肺の、中空糸膜の外面もしくは外面層に、本発明に係る高分子組成物が被覆されている人工肺としてもよい。
　透析液が充填された少なくとも一つの透析液容器と、透析液を回収する少なくとも一つの排液容器とを含む透析液回路と、前記透析液容器を起点とし、又は、前記排液容器を終点として、透析液を送液する送液手段とを有する透析装置であって、その血液と接する表面の少なくとも一部が本発明に係る高分子組成物でコーティングされてもよい。

（５）タンパク質吸着膜、細胞培養基材としての使用
　従来、生体親和性を発現することで知られているポリマー等の多くにおいては、当該生体親和性を発現する際の機序として、血液等に含まれるタンパク質等が当該ポリマー表面に吸着することを防止する、いわゆるアンチファウリング性を利用して、タンパク質が吸着しない結果として当該ポリマー表面でのタンパク質の変性を防止し、変性したタンパク質によって引き起こされる各種の現象が防止されて生体親和性が発現される現象が観察されている。

　一方、本発明に係る高分子組成物の表面においては、従来から知られる生体親和性を示す物質と比較して、水溶液中に溶解したタンパク質の吸着量が多く、且つ、当該吸着したタンパク質の変性が抑制されることが観察される。また、本発明に係る高分子組成物を構成する構成単位のＸ値を変化させた際に、タンパク質の生体関連物質の吸着特性等を調整することが可能である。特に、Ｘ値の大きい構成単位を使用することにより、タンパク質の吸着量を拡大することが可能であり、効率的にタンパク質を吸着することができる。

　血液が接する血管の内壁や、細胞が接する細胞外マトリックスにはタンパク質が大きな割合で含まれることから、本発明に係る高分子組成物によりタンパク質が変質しない状態で吸着した表面を形成することにより、より優れた生体親和性が発現することが期待される。
　上記のような特徴に基づいて、本発明に係る高分子組成物の表面を血液、リンパ液等のタンパク質が溶解して存在する水溶液と接触させることによって、各種のタンパク質を未変性の状態で回収、分離するフィルター等として使用することが可能である。

　更に、本発明に係る高分子組成物の表面に血液、リンパ液等に溶解して存在するタンパク質が未変性の状態で吸着することを利用して、本発明に係る高分子組成物を細胞培養の際の支持体として使用することで、生体内と類似の環境下で細胞培養を行うことが可能である。本発明に係る高分子組成物の表面は、細胞の種類によらず細胞培養に基質への接着が必要とされる付着細胞の培養に広く使用することができる。つまり、本発明に係る高分子組成物を使用した細胞培養用支持体は、基質に接着して生きる細胞であれば特に限定されず、表皮細胞や、血管内皮細胞、口腔内皮細胞、食道上皮細胞、胃上皮細胞、腸管上皮細胞等の消化管上皮細胞、鼻腔粘膜上皮細胞、気管上皮細胞、肺胞上皮細胞等の呼吸器上皮細胞、汗腺細胞、皮脂腺細胞、アポクリン腺細胞、乳腺細胞等の外分泌腺細胞、唾液腺上皮細胞、涙腺細胞、膵臓ランゲルハンス島細胞、副腎髄質細胞、副腎皮質細胞、松果体細胞、脳下垂体細胞、甲状腺細胞等の内分泌腺細胞、肝細胞、腎上皮細胞、膵臓細胞、副腎細胞等の内臓実質細胞、味蕾細胞、嗅上皮細胞、有毛細胞等の感覚器細胞、神経細胞と、星状膠細胞、シュワン細胞等のグリア細胞、心筋細胞、骨格筋細胞、平滑筋細胞等の筋細胞、線維芽細胞、間質細胞、結合織細胞、軟骨細胞、骨芽細胞等の間葉細胞、胸腺上皮細胞、子宮上皮細胞、卵巣ろ胞細胞、輸卵管上皮細胞、精細管上皮細胞、ライディッヒ細胞等の細胞培養に適用することができる。

　また、本発明に係る高分子組成物を使用した細胞培養用支持体は胚性幹細胞(ＥＳ細胞)、人工多能性幹細胞(ｉＰＳ細胞)、胚性腫瘍細胞(ＥＣ細胞)、胚性生殖幹細胞(ＥＧ細胞)、核移植ＥＳ細胞、体細胞由来ＥＳ細胞等の分化多能性を有する幹細胞、造血幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、脂肪組織由来間葉系幹細胞、その他間質由来幹細胞、Ｍｕｓｅ細胞、神経幹細胞等の組織幹細胞、多分化能を有する幹細胞、肝臓、膵臓、脂肪組織、骨組織、軟骨組織等の各種組織における前駆細胞等の各種の幹細胞の培養に使用することが可能である。

　上記幹細胞に関しては、外来遺伝子が導入され、あるいは、染色体上の遺伝子編集処理が施される処理が施されても構わないし、ウイルス感染による培養下での増殖促進処理（トランスフォーメーション等）が施されてもかまわない。また、本発明に係る高分子組成物を使用した細胞培養用支持体を用いた幹細胞の培養においては、基質に含有される中間水量等に応じて幹細胞から各種の細胞への分化の程度が変化することから、各種幹細胞の培養の目的に応じた基質を選択することで、所定の分化を促進し、又は抑制しながら、培養の目的に則した細胞培養が可能である。

　また、本発明に係る高分子組成物を使用した細胞培養用支持体は、肝臓、腎臓、膵臓、副腎等の内臓と、汗腺、皮脂腺、アポクリン腺、乳腺等の外分泌腺と、松果体、脳下垂体、甲状腺等の内分泌腺とを含むがこれらに限定されない臓器の特徴的な機能（血液中の老廃物、アルコールその他の薬物の代謝、分解又は異化、消化液等の外分泌、血液循環へのインシュリン、アドレナリン等のホルモン内分泌）を発揮する臓器実質細胞の培養に使用することができる。当該臓器実質細胞は、それぞれの臓器の特徴的な機能を発揮することを条件として、被検者から摘出又は回収された体細胞（初代細胞）の他、培養下で有限又は無限の増殖が可能な培養細胞（株細胞）でもかまわない。被検者の安全性が確保されることを条件として、本発明の臓器実質細胞は、腫瘍由来の細胞であってもかまわないし、外来遺伝子が導入され、あるいは、染色体上の遺伝子編集処理が施される処理が施されても構わないし、ウイルス感染による培養下での増殖促進処理（トランスフォーメーション等）が施されてもかまわない。

　その他、本発明に係る高分子組成物を使用した細胞培養では、培養の対象となる細胞の維持や増殖の他に、例えば、培養中の細胞によりアルブミンや血液凝固因子等の有用タンパク質を生産させる産生バイオリアクター等、所定の細胞を培養して組織化し、人体における臓器が担う少なくとも一種の機能を発現する人工臓器の一部として使用し、臓器疾患の患者の臓器の機能を補助する等の目的で使用することができる。
　また、本発明に係る高分子組成物を使用して培養された細胞は、細胞に対する各種薬品の影響を調査する対象や、細胞自体の検証のために用いることができる。

　また、本発明に係る高分子組成物は、酵素または抗体を固定化するための基材として使用することが可能であり、イムノアッセイ法等の被験物質（タンパク質等）の定性または定量分析、タンパク質の精製、バイオリアクター構築等に使用される固定化酵素、固定化抗体の調製に使用することができる。
　本発明に係る高分子組成物に対して酵素や抗体を固定化する際には、本発明に係る高分子組成物が非水溶性を示す温度域において、酵素や抗体を含む水相と共存させることにより行われる。また、目的とする抗体との間で抗原抗体反応を生じる抗原を本発明に係る高分子組成物に固定することで、その後に抗原抗体反応を使用して目的の抗体を固定化することもできる。

　本発明に係る高分子組成物を、上記のような生体親和性の表面を形成するコーティング材や、タンパク質の吸着や細胞培養基材として使用する際に、本発明に係る高分子組成物の親水化温度（ＬＣＳＴ）を、例えば、０℃～３５℃のように、水の凝固温度と各種の目的における使用温度の間に設定することによって、本発明に係る高分子組成物を基材表面に塗布してコーティングを行う際の溶媒として水を使用することが可能となり、特に溶媒として有機溶剤を用いることに起因する弊害を回避することができる。

　上記親水化温度（ＬＣＳＴ）を０℃～３５℃程度の間に設定した高分子組成物を使用して、水を溶媒として基材表面のコーティングを行う際には、当該親水化温度以下の温度の水溶液を調製し、これを基材表面に塗布して乾燥し、必要に応じて加熱等をすることによって本発明に係る高分子組成物により皮膜を形成することができる。

　また、上記のように、親水化温度（ＬＣＳＴ）を０℃～３５℃程度の間に設定した高分子組成物を使用して表面を形成した細胞培養用支持体を用いることにより、培養によって得られた細胞や細胞シート、擬似的な組織等を支持体から脱離する操作を容易とすることが可能であり、当該細胞等への負担を減少させることができる。
　つまり、上記本発明に係る高分子組成物により表面された表面上で３７℃付近において細胞培養等を行った後、当該高分子組成物の親水化温度（ＬＣＳＴ）以下の温度に培養系を冷却することで当該高分子組成物が溶出し、培養後の細胞を支持体から容易に分離することが可能である。上記特徴を利用して、本発明に係る高分子組成物を使用した細胞培養用支持体を、例えば、心筋細胞の培養を行うことによって心筋シートを作製する等、各種の幹細胞等を使用した再生医療を行う際の足場として使用することが可能である。

　本発明に係る高分子組成物は、構造式３に示す構造をモノマーとして、特に単一種類のモノマーのみを使用して、又は、Ｒ２と２－ピロリドンを結合する炭素鎖の長さ等が異なる複数種類のモノマーを混合して使用して、適宜の方法により当該モノマーを重合することにより製造することができる。構造式３におけるＲ_１，Ｒ_２，ｍは、構造式２におけるＲ_１，Ｒ_２，ｍと同一である。
　また、例えば、重合される高分子組成物に各種の特性を付与する等の目的に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲において、他の（メタ）アクリル酸等をモノマーとして、上記重合の際に混合して使用することが可能である。

　上記単量体の重合は、少なくとも１種類のモノマーを所定の溶媒に溶解してなる溶液に適切な開始剤を添加し、ランダム重合、イオン重合、光重合、マクロマーを利用した重合等の一般的な方法によって行うことができる。当該重合の開始剤として、例えば、過酸化物系ラジカル開始剤（過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム等）または、アゾ系ラジカル開始剤（２，２’－アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’－アゾビス－ジメチルバレロニトリル（ＡＤＶＮ）等）、２，２’－アゾビスシアノ吉草酸（ＡＣＶＡ）、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩（ＶＡ－０４４）、水溶性あるいは油溶性のレドックス系ラジカル開始剤（ジメチルアニリンと過酸化ベンゾイルからなる）等を使用することができる。

　重合開始剤の使用量は目的とする重合体が得られる範囲で適宜決定可能であり、例えば、上記の単量体１００質量部に対して通常０．０１から１０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．０１から５質量部である。重合温度および重合時間は、重合開始剤の種類や他のモノマーの有無や種類などによって適宜選択して決定することができる。例えば、ＡＩＢＮを重合開始剤として用いて行う場合、重合温度は４０～９０℃ 、好ましくは５０～８０℃ 、より好ましくは６０～７０℃である。重合時間は１～４８時間、好ましくは１～２４時間、より好ましくは２～２４時間とすることができる。

　重合反応を行う圧力は特に限定されないが、常圧であることが好ましい。複数種類の単量体を使用する重合反応は、それぞれの単量体を混合してランダム共重合を行ってもよく、あるいは、それぞれの単量体をある程度重合してから両者を混合して行うブロック共重合としてもよい。
　上記重合反応を行う際に使用される溶媒として、重合に供される上記単量体が溶解するものであれば特に限定されず、一般的な溶媒が使用可能である。例えば、アセトン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などの極性非プロトン性溶媒、プロパノール、エタノール、メタノール、水などの極性プロトン性溶媒から適宜選択して使用することができる。

　本発明に係る浸透圧調節剤を主に構成する高分子組成物の分子量は特に限定されず、その用途等に応じて適宜決定することができる。一般的には、数平均分子量（Ｍｎ）として１，０００～１００，０００程度とすることが可能であり、特に、１０，０００～７０，０００程度とすることが好ましい。
　以下に説明する本発明の実施例は例示のみを目的とし、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載によってのみ特定される。

（モノマー合成例１）
Ｎ－（アクリロイロキシ－ｎ－メチル）－２－ピロリドン（ＮＡＭｅＰ）の合成
　以下の方法により、Ｎ－ヒドロキシメチル－２－ピロリドン（ＮＨＭｅＰ）を経由して、本発明に係る高分子組成物を得るためのモノマーとしてのＮ－（アクリロイロキシ－ｎ－メチル）－２－ピロリドン（ＮＡＭｅＰ）を合成した。ＮＡＭｅＰは、構造式３において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２を酸素原子、ｍ値を１とした構造に相当する。
　２－ピロリドン（１０６．２ｇ、１．２５ｍｏｌ、関東化学（株））に水酸化カリウム（０．３ｇ、５．３４ｍｍｏｌ、ＦＵＪＩＦＩＬＭ和光（株））を混合した状態で８０℃に加熱したものにパラホルムアルデヒド（３７．８ｇ、１．２５ｍｏｌ（ホルムアルデヒド換算）、ＦＵＪＩＦＩＬＭ和光（株））を加え、３０分間攪拌して反応を生じさせた。反応後の液を室温まで冷却し、２００ｍＬのトルエンを加えて目的物を沈殿させた。得られた沈殿物を回収し、トルエンから３回再結晶させることでＮＨＭｅＰを白色固体として得た（７７．２ｇ、５３．６％）。表１には、得られた白色固体についての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光、質量分析（ＨＲＭＳ）および元素分析（ＥＡ）の結果を示す。

　上記で得たＮＨＭｅＰ（５４．０ｍｍｏｌ）とトリエチルアミン（１．１等量、東京化成工業（株））を２００ｍＬのジクロロメタンに溶解させ氷浴した。そこに９０ｍＬのジクロロメタンに溶解させた塩化アクリロイル（１．０等量、東京化成工業（株））を滴下し、滴下終了後室温で１２時間攪拌した。反応液を１００ｍＬの１Ｍ塩酸で３回、１００ｍＬの５％炭酸カリウム水溶液で３回、１００ｍＬの飽和食塩水で１回洗浄した。有機層を回収し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧除去して粗生成物を得た。高温用重合禁止剤としてのＢＭＨ　（精工化学（株））を少量添加し、蒸留することで純粋なＮＡＭｅＰ（沸点：７６－７８℃、０．５ｍｍＨｇ、５．６４ｇ、６１．４％）を無色透明の液体として得た。表２には、得られたＮＡＭｅＰについての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光、質量分析（ＨＲＭＳ）および元素分析（ＥＡ）の結果を示す。

（モノマー合成例２）
Ｎ－（アクリロイロキシ－ｎ－エチル）－２－ピロリドン（ＮＡＥｔＰ）の合成
　モノマーであるＮＡＥｔＰを合成する際の中間体としてのＮＨＥｔＰ（５４．０ｍｍｏｌ）として、市販品（東京化成工業（株）製）を使用した以外は、上記合成例１と同様にして、ＮＡＥｔＰを合成した。ＮＡＥｔＰは、構造式３において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２を酸素原子、ｍ値を２とした構造を有する。表３には、得られたＮＡＥｔＰ（沸点：８３－８５℃、０．５ｍｍＨｇ、６．２３ｇ、６３．０％）についての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光、質量分析（ＨＲＭＳ）および元素分析（ＥＡ）の結果を示す。

（モノマー合成例３）
Ｎ－（アクリロイロキシ－ｎ－プロピル）－２－ピロリドン（ＮＡＰｒＰ）の合成
　モノマーであるＮＡＰｒＰを合成する際の中間体としてのＮＨＰｒＰ（５４．０ｍｍｏｌ）として、市販品（東京化成工業（株）製）を使用した以外は、上記合成例１と同様にして、ＮＡＰｒＰを合成した。ＮＡＰｒＰは、構造式３において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２を酸素原子、Ｘ値を３とした構造を有する。表４には、得られたＮＡＰｒＰ（沸点：９４－９６℃、０．５ｍｍＨｇ、６．５４ｇ、６１．４％）についての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光、質量分析（ＨＲＭＳ）および元素分析（ＥＡ）の結果を示す。

（モノマー合成例４～６）
Ｎ－（アクリロイロキシ－ｎ－ブチル）－２－ピロリドン（ＮＡＢｕＰ）、Ｎ－（アクリロイロキシ－ｎ－ペンチル）－２－ピロリドン（ＮＡＰｎＰ）、Ｎ－（アクリロイロキシ－ｎ－ヘキシル）－２－ピロリドン（ＮＡＨｘＰ）の合成
　以下の方法により、Ｎ－ヒドロキシアルキル－２－ピロリドン（ＮＨＲＰ）（Ｒ＝Ｂｕ，Ｐｅ、Ｈｘ）を経由して、本発明に係る高分子組成物を得るためのモノマーとしてのＮ－（アクリロイロキシ－ｎ－アルキル）－２－ピロリドン（ＮＡＲＰ）（Ｒ＝Ｂｕ，Ｐｅ、Ｈｘ）を合成した。

　ＮＡＢｕＰは、構造式２において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２を酸素原子、ｍ値を４とした構造を有する。ＮＡＰｅＰは、構造式２において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２を酸素原子、ｍ値を５とした構造を有する。ＮＡＨｘＰは、構造式３において、Ｒ１を水素原子、Ｒ２を酸素原子、ｍ値を６とした構造を有する。
　０．８４ｍｏｌの４－アミノブタノール（Ｂｕ）、４－アミノペンチノール（Ｐｎ）、４－アミノヘキサノール（Ｈｘ）（東京化成工業（株）製）に対して、それぞれγ－ブチロラクトン（７２．４ｇ、０．８４ｍｏｌ、東京化成工業（株））を混合し、室温で１時間攪拌した後、オートクレーブ反応容器内で２５０℃、８時間反応させた。得られた混合液を蒸留することで、ＮＨＢｕＰ、ＮＨＰｎＰ、ＮＨＨｘＰを、それぞれ無色透明な液体として得た。
　表５～７には、上記で得られた各液体についての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光、質量分析（ＨＲＭＳ）および元素分析（ＥＡ）の結果を示す。

　上記で得たＮＨＢｕＰ，ＮＨＰｎＰ，ＮＨＨｘＰ（各５４．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、上記合成例１と同様にして、モノマーであるＮＡＢｕＰ，ＮＡＰｎＰ，ＮＡＨｘＰを合成した。
　表８～１０には、上記で得られた各モノマーについての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光、質量分析（ＨＲＭＳ）および元素分析（ＥＡ）の結果を示す。

（ホモポリマーの合成）
　上記で合成されたＮＡＲＰ（Ｒ＝Ｍｅ，Ｅｔ，Ｐｒ，Ｂｕ，Ｐｎ、Ｈｘ）をモノマーとして使用し、以下の方法で各種のポリ（（Ｎ－アクリロイロキシアルキル）－２－ピロリドン）（ＰＮＡＲＰ）の合成を行った。
　各ＮＡＲＰ（２０ｍｍｏｌ）をモノマー濃度が２ＭとなるようにＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解したものに、重合開始剤として２，２’－アゾビスイソブチロニトリル（１／２００等量、東京化成工業（株））を混合し、３０分間アルゴンガスをバブリングし、溶存酸素を除去した。その後６０℃に加熱し、４０分間反応させた。

　反応液を大過剰のジエチルエーテルに注ぎ、生成したポリマーを沈殿させた。良溶媒にアセトン、貧溶媒にジエチルエーテルを用いた再沈殿を行うことによりポリマーを精製し、最後に溶媒を減圧除去することで純粋なポリマーを白色固体（ＰＮＡＭｅＰ）または無色透明な粘稠体（ＰＮＡＥｔＰ、ＰＮＡＰｒＰ、ＰＮＡＢｕＰ、ＰＮＡＰｎＰ、ＰＮＡＨｘＰ）として得た。得られた各ポリマーについての構造はＮＭＲ分光分析（^１Ｈ ＮＭＲ［４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ］）による構造解析、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）測定による数平均分子量（Ｍｎ）と分子量分布（ＰＤＩ、Ｍw／Ｍｎ）の測定、示差走査熱量（ＤＳＣ）測定によりガラス転移温度（Ｔｇ）の評価を行った。
　表１１，１２には、上記で得られた各ポリマーについてのＮＭＲ分光分析の結果を示す。

　表１３には、上記で合成したポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）と分子量分布（ＰＤＩ、Ｍｗ／Ｍｎ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）を示す。表１３に示すように、上記の合成手法によって、構造式２においてｍ値の異なる構成単位から構成される各種のホモポリマーが、同程度の重合度で合成された。

（コポリマーの合成）
　上記で合成されたＮＡＲＰ（Ｒ＝Ｍｅ，Ｅｔ，Ｐｒ，Ｂｕ，Ｐｎ、Ｈｘ）をモノマーとして使用し、以下の方法で、ｍ値の異なるＮＡＲＰを構成単位として含む各種のＰＮＡＲＰ共重合体の合成を行った。
　重合に用いる２種のＮＡＲ_１ＰとＮＡＲ_２Ｐを所定の割合（全量；６ｍｍｏｌ）でモノマー濃度が２ＭとなるようにＤＭＦに溶解させた溶液に、重合開始剤としての２，２’－アゾビスイソブチロニトリル（１／２００等量、東京化成工業（株））を投入し、３０分間アルゴンガスをバブリングし、溶存酸素を除去した。その後６０℃に加熱して４０分間保持して重合反応を生じさせた。反応後の溶液を大過剰のジエチルエーテルに注ぎ、生成したポリマーを沈殿させた。その後、良溶媒にアセトン、貧溶媒にジエチルエーテルを用いた再沈殿を行うことによりポリマーを精製し、最後に溶媒を減圧除去することでポリマーを無色透明な粘稠体として得た。

　得られた各ポリマーについての構造はＮＭＲ分光分析（^１Ｈ ＮＭＲ［４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ］）による構造解析、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）測定による数平均分子量（Ｍｎ）と分子量分布（ＰＤＩ、Ｍw／Ｍｎ）の測定、示差走査熱量（ＤＳＣ）測定によりガラス転移温度（Ｔｇ）の評価を行った。
　表１４～１７には、上記で得られた各ポリマーについてのＮＭＲ分光分析の結果を示す。

　表１８には、各共重合体についての組成（実測値と仕込み組成）、数平均分子量（Ｍｎ）と分子量分布（ＰＤＩ、Ｍｗ／Ｍｎ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）を示す。なお、表１８，２０においては、各ＰＮＡＲＰの表記について、例えば、「ＰＮＡＭｅＰ」を「Ｍｅ」のように略して表記する。
　表１８に示すように、構造式２においてｍ値の異なるモノマーを所定の比率で混合して、上記の合成手法により重合させることによって、当該モノマーの混合比率を反映した共重合体であって、同程度の重合度を有する共重合体を得ることができる。

　表１３に記載のｍ値の異なる構成単位から構成されるホモポリマーを、その濃度が１ｗｔ％になるように純水に投入した状態で０～１００℃の範囲で温度変化をさせ、各ポリマーの水相中への溶解挙動を観察した。その結果、ｍ＝２であるＰＮＡＥｔＰは０～１００℃の全域でポリマーが純水中に溶解して単一相としての透明な水溶液を形成し、水溶性であることを示した。他方、ｍ＝５，６であるであるＰＮＡＰｎＰ、ＰＮＡＨｘＰでは、０～１００℃の全域でポリマー相が純水と混和せず、非水溶性であることが観察された。

　上記に対して、ｍ＝１，３，４であるであるＰＮＡＭｅＰ、ＰＮＡＰｒＰ、ＰＮＡＢｕＰでは、例えば、１０℃付近の低温ではポリマーが純水中に溶解して単一相としての透明な水溶液を形成して水溶性を示すことが観察された。その一方で、当該水溶液を加熱して、例えば、８０℃付近の高温とすることで、いずれも当該水溶液からポリマーが析出してコロイド状に白濁し、各ポリマーが非水溶性となって水相とは異なるポリマー相を形成して分離することが観察された。また、当該水溶性と非水溶性との間の転移は可逆的であることが観察された。

　図２には、上記ｍ＝１，３，４に係るポリマー、及び、温度応答性高分子であることで知られるＰＮＩＰＡＭについて、それぞれのポリマー濃度が１ｗｔ％になるように純水と混合したサンプルを、１０℃付近に冷却した場合（（ａ）ＬＣＳＴ以下）と、８０℃付近に加熱した場合（（ｂ）ＬＣＳＴ以上）の状態を比較して示す。図２に示すように、１０℃付近においては、ＰＮＩＰＡＭを含む全てのポリマーが水溶性を示して透明な水溶液を形成する一方で、８０℃付近においては、ポリマーが析出してコロイド状に白濁することが観察された。

　図３には、上記各サンプルを温度変化させた際の光（６００ｎｍ）の透過率変化を示す。図３では、各サンプルにおいて透過率が最も高い状態が１００％、透過率が最も低下した状態が０％となるように標準化して、各サンプルでの光透過率の変化を示す。図３に示すように、各サンプルにおいて、昇温／降温の各過程において略同一の温度で光透過率の変化が可逆的に生じることが観察された。

　図４には、上記ｍ＝４のポリマー（ＰＮＡＢｕＰ）について、純水に対して０．１２５ｗｔ％～２．０ｗｔ％の各種ポリマー濃度となるように混合したサンプルを使用して、２０～５０℃の間で温度変化をさせた際の光透過率の変化を、図３と同様に標準化して示す。図４に示すように、ＰＮＡＢｕＰ（ｍ＝４）は、約３０～４５℃の間で急激に光透過率が変化し、３０℃よりも低温側では２．０ｗｔ％以上の濃度でポリマーが純水に溶解するのに対して、４５℃よりも高温側ではその溶解度が０．１ｗｔ％程度以下となって、非水溶性を示すことが明らかになった。

　上記図２～４に示す評価結果から、上記ｍ＝１，３，４に係るポリマーは、対比として使用したＰＮＩＰＡＭと同様に下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）を有する温度応答性高分子であり、当該ＬＣＳＴより高温側で非水溶性を示し、低温側で水溶性を示すものであることが示される。

　表１９には、表１に示す各ホモポリマーが、純水及びＰＢＳ（－）中で示すＬＣＳＴ等を示す。なお、表１９においては、各ポリマーのポリマー濃度が１ｗｔ％となるように純水又はＰＢＳに投入して溶解した水溶液に関して、図３，４等においてと同様に、温度変化に伴う光透過率の変化曲線を測定し、当該変化曲線の傾きが最も大きくなる温度をＬＣＳＴとした。
　また、表１９に示す各ポリマーの最大中間水量は、純水環境下において各ポリマーを飽和含水させた際に中間水の形態で含有される水分子の重量割合を示す。中間水の含有量は、各サンプルをＤＳＣ内において－１００～３０℃の範囲で温度変化をさせる過程において、特に－６０～－２０℃付近の氷点下の温度域において水分子の規則化に起因して生じるエンタルピー変化量を、水の凝固潜熱で除して求めた（非特許文献１等を参照）。

　表１９に示すように、ｍ値が１，３，４であるホモポリマーが示すＬＣＳＴは、純水中とＰＢＳ中で変化することが観察され、ポリマーの周囲に存在するイオン等の影響を受けるものと推察された。また、ｍ＝２であるＰＮＡＥｔＰは、ＰＢＳ中においても純水中と同様に０～１００℃の全範囲で水溶性を示し、ＬＣＳＴが観察されなかった。一方、ｍ＝５，６であるＰＮＡＰｎＰ、ＰＮＡＨｘＰは、ＰＢＳ中においても純水中と同様に０～１００℃の全範囲で非水溶性を示した。

　また、表１９に示す各ホモポリマーは、純水中において１４．１～２２．１ｗｔ％程度の割合で中間水量を含有可能であることが観察された。特に、ｍ値が大きく非水溶性を示すポリマー（ｍ＝５，６）においても、水溶性を示すｍ＝２のポリマーと同程度の水和量を示すことから、構造式２に示す構成単位においては、そのｍ値に関わらず側鎖先端の２－ピロリドンの部位が所定量の水分子との水和を生じることが推察された。

　また、ｍ値をｍ＝１（メチレン基）とした際には、他の構成単位と比較して中間水量の減少等が観察される。このことは、構造式２におけるｍ値をｍ＝１として炭素鎖を短くした際には、２－ピロリドンの部位が主鎖に近接して自由度が低下する等の結果として水和状態に変化を生じるために、その親水性の程度が低下してＬＣＳＴが観察されるようになるものと推察された。

　ｍ値が１，３，４のホモポリマーは、それぞれのＬＣＳＴ以下の温度で水溶性を示し、当該ＬＣＳＴ以上に昇温する際に一般にポリマーがコロイド状に析出する現象が観察される（図２）。当該析出を生じる際に、ｍ＝１であるＰＮＡＭｅＰでは粉末（固体）状態のポリマーが生成する一方で、ｍ＝３，４であるＰＮＡＰｒＰ、ＰＮＡＢｕＰでは、水和したポリマーから構成される液滴が水相中から液／液相分離することによって析出を生じることが観察された。当該水溶液中から析出する際の形態の変化は、ポリマー分子と水分子の相互作用の程度がｍ値によって変化する結果であると考察された。

　表２０には、表２に示す各共重合体について、表１９について説明した方法により決定した純水及びＰＢＳ中で示すＬＣＳＴを示す。なお、表２０に示す各重合体においては、各ＬＣＳＴ以下の温度で均一な水溶液とした後に昇温することでポリマーを析出させた際には、いずれの各重合体においてもコアセルベートの形態で析出を生じることが観察された。

　表２０に示すように、ホモポリマーとした際にＬＣＳＴが観察されるｍ＝１，３，４の構成単位間での共重合体（表４中の、２－１，２－２）においては、当該構成単位からなるホモポリマーが示すＬＣＳＴの中間的なＬＣＳＴが観察された。このことは、構造式２に示す構造の内で異なるｍ値を有する構成単位を含む共重合体においては、当該各構成単位に固有のＬＣＳＴに対して、その中間的なＬＣＳＴが発現することを示すものと考えられた。

　一方、そのホモポリマーにおいてＬＣＳＴが観察されるＮＡＢｕＰと、０～１００℃の全範囲で非水溶性を示すＮＡＰｎＰの共重合体（表２０中の、２－３）においては、当該ＰＮＡＢｕＰホモポリマーよりも低温側にＬＣＳＴが観察された。このことは、０℃以上での水溶性を示さないＰＮＡＰｎＰは、潜在的な水溶性／非水溶性の転移温度（親水化温度）を有しており、当該親水化温度が０℃以下に存在することによって顕在的なＬＣＳＴが観察されないことを示すものと考えられた。

　更に、そのホモポリマーが０～１００℃の全範囲で水溶性であるＮＡＥｔＰと、０～１００℃の全範囲で非水溶性であるＮＡＨｘＰの共重合体（表２０中の、２－４～２－１３）においてもＬＣＳＴが観察されると共に、その重合比率に応じて連続的に当該ＬＣＳＴが変化することが観察された。このことは、水溶性を示すＰＮＡＥｔＰにおいても潜在的な親水化温度が存在することを示すものであり、当該親水化温度が１００℃以上に存在することにより０～１００℃の全範囲での水溶性が発現されるものと考えられた。

　表１８，２０に示すように、構造式２に示すｍ値を適宜設定した重合体（コポリマー）、又は、異なるｍ値を有する構成単位間の共重合体を使用することにより、０～１００℃の範囲内の所定の温度に親水化温度（ＬＣＳＴ）を有し、当該親水化温度以上の温度で非水溶性を示す高分子組成物を得ることが可能である。また、当該親水化温度が０℃以下である重合体（コポリマー）、又は、異なるｍ値を有する構成単位間の共重合体を使用することにより、０～１００℃の全範囲で非水溶性を示す高分子組成物を得ることが可能である。

　図５には、表１８に示すコポリマーの内、ＮＡＥｔＰとＮＡＨｘＰの構成割合を変更した各コポリマーを、純水又はＰＢＳ（－）中に１ｗｔ％の割合で溶解した水溶液について、各水溶液を温度変化させた際の光（６００ｎｍ）の透過率変化を示す。なお、図５中における「ｘ」の値は、当該コポリマーにおけるＰＮＡＥｔＰのモル比率を示す。

　図５に示すように、ＮＡＥｔＰとＮＡＨｘＰの構成割合を変更したポリマーにおいては、その組成に応じたＬＣＳＴが発現する。特に、ホモポリマーにおいて潜在的な親水化温度が１００℃以上であるＮＡＥｔＰと、潜在的な親水化温度が０℃以下であるＰＮＡＨｘＰを組合せることによって、水相が存在する０～１００℃の全範囲内の所望の温度をＬＣＳＴとして設定することが可能である。

　上記のような特徴を利用して、構造式２におけるｍ値が相互に異なる複数の構成単位間の共重合体を使用し、その構成比率を変更することによって、所望の親水化温度を有する高分子組成物を得ることが可能である。特に、０～４０℃付近の任意の温度にＬＣＳＴを設定可能であることから、各種生体関連物質に接触する用途であって、当該ＬＣＳＴの発現を利用する各種の用途に好適に使用することが可能である。

（血小板粘着試験）
　上記表１８，２０に示すホモポリマー、コポリマーの内、特に３７℃付近において非水溶性を示すポリマーが有する生体親和性を評価する目的で、当該ポリマー表面における血小板の粘着性を評価した。生体親和性を示す表面においては、血小板の粘着や活性化が抑制されることが知られている。

　評価に使用するヒト全血として、アメリカ合衆国で採血された実験用購入血（採血後５日以内）を使用した。冷蔵状態のヒト全血を、室温下、３０分程度の放置により常温に戻し、転倒混和を３回行った後に、遠心分離機（テーブルトップ遠心機 2420、KUBOTA）により４００rcfで５分間の遠心分離を行った。当該遠心分離後の上澄み（淡黄色半透明）を約５００μＬ採取し、これを多血小板血漿（Platelet Rich Plasma; ＰＲＰ）とした。その後、さらに２５００rcfで１０分間の遠心分離を行い、上澄み（淡黄色透明）を約２ｍＬ採取し、これを少血小板血漿（Platelet Poor Plasma; ＰＰＰ）とした。血球計算盤を用いてＰＢＳ（－）にて８００倍に薄めたＰＲＰ中の血小板をカウントすることでＰＲＰ中の血小板濃度を算出し、播種濃度が３.０×１０⁷ cells/cm^２になるようにＰＲＰをＰＰＰで希釈し、血小板懸濁液を調製した。

　上記表１８，２０に示すポリマーの内、３７℃付近で非水溶性を示すＰＮＡＢｕＰ、ＰＮＡＰｎＰ、ＰＮＡＨｘＰの各ホモポリマー（１－４～１－６）、及び、ＰＮＡＥｔＰとＰＮＡＨｘＰのコポリマー（Ｅｔ：Ｈｘ＝３０：７０，２－１２）について、それぞれをメタノールに対して０．５ｗｔ％の割合で溶解したポリマー溶液をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム表面にスピンコートした後に溶媒を乾燥除去することで、各ポリマーで表面をコーティングしたサンプルを作製した。また、対比のために、高い生体親和性を示すことが知られているＰＭＥＡ（ポリ（２－メトキシエチルアクリレート））をコーティングしたサンプル、及び、コーティングを行っていないＰＥＴフィルム表面、ＬＣＳＴを示すポリマーとして知られるＰＮＩＰＡＭをコーティングしたサンプルを使用した。

　上記で調製した血小板懸濁液を各サンプルに４５０μＬ（約３００μＬ/cm^２）注いだ状態で、３７℃で１時間のインキュベートをすることで血小板を粘着させた。その後、血小板懸濁液をサンプル表面から除去し、ＰＢＳにより洗浄を２回行った後、１％グルタルアルデヒド（２５％グルタルアルデヒド、polyscience, Inc. 01909を１/２５にＰＢＳ（－）で希釈したもの）溶液に浸漬して３７℃で２時間インキュベートすることで粘着した血小板を基板上に固定化させた。固定化後、ＰＢＳ（－）（１０分）、ＰＢＳ（－）：水＝１：１（８分）、水（８分、１０分）に各１回ずつ浸漬させることで洗浄を行った。洗浄後、３時間風乾させたのちに、シリカゲルを入れた容器内で１日以上乾燥を行った。乾燥後、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope; SEM、KEYENCE、3Dリアルサーフェスビュー顕微鏡 VE-9800）で基板表面を観察することで各サンプル表面での血小板の粘着数をカウントした。

　図６には、上記の各サンプル表面での血小板の粘着数を示す。図６においては、サンプル表面に粘着した血小板において、Ｉ型（正常型）、ＩＩ型（偽足形成）、ＩＩＩ型（進展型）の各形態で粘着したものの内訳を示す。
　生体親和性を示さないＰＥＴ表面においては、血小板粘着数の合計が大きいと共に、ＩＩ型、ＩＩＩ型の形態で粘着した血小板の割合が大きいことが観察された。一方、本発明に係るホモポリマー（ＰＮＡＢｕＰ、ＰＮＡＰｎＰ、ＰＮＡＨｘＰ）においては、血小板粘着数の合計とその内訳においてＰＭＥＡと同程度であることが示され、高い生体親和性が発現することが観察された。また、特にＰＮＡＥｔＰとＰＮＡＨｘＰのコポリマーにおいては、上記ホモポリマーと比較して高い生体親和性が発現する傾向が観察された。
　上記結果から、本発明に係る高分子組成物においては、非水溶性である表面上において、高い生体親和性が発現することが観察された。

（溶血試験）
　上記表１８，２０に示すホモポリマー、コポリマーの内、特に３７℃付近等において水溶性であるポリマーが有する生体親和性を評価する目的で、当該ポリマーをヒト全血と混合した際に生じる溶血性を評価した。
上記と同様に２０℃又は３７℃に戻したヒト全血を３回、転倒混和したものに対して、各ポリマーを１０ｍｇ／ｍＬ迄の各種の濃度で溶解したＰＢＳ(－)溶液を体積比で１：１となるように混合（最終赤血球濃度:約１．５×１０^９Ｃｅｌｌｓ／ｍＬ) し、２０℃又は３７℃で２時間インキュベートした後、上澄み液の吸光度 (５４０ｎｍ)を測定し、当該吸光度から溶血率を算出した。

　評価には、ＰＮＡＭｅＰ～ＰＮＡＢｕＰ（ｍ＝１～４。１－１～１－４）のホモポリマーと、ＰＮＡＥｔＰとＰＮＡＨｘＰのコポリマー（Ｅｔ：Ｈｘ＝８０：２０，７０：３０。２－７，２－８）を使用し、対比のためにｔｗｅｅｎ２０、ｔｒｉｔｏｎ　Ｘ１００を溶解したＰＢＳ(－)溶液を使用した。上記各ポリマーは、いずれも２０℃以上にＬＣＳＴを有し、２０℃においては水相中に均一に溶解する。一方、３７℃においては、ＰＮＡＢｕＰのみ非水溶性を示すことから、上記試験ではＬＣＳＴ以下の温度でＰＮＡＢｕＰを溶解したＰＢＳを３７℃に昇温することでコアセルベート状にＰＮＡＢｕＰが析出した状態のＰＢＳとヒト全血を混合して評価を行った。

　図７には、上記ポリマー等をヒト全血に混合した際に観察される溶血率を示す。図７に示すように、２０℃と３７℃のいずれにおいても、対比として使用したｔｒｉｔｏｎ　Ｘ１００においては明らかな溶血が観察される濃度域において、上記ポリマーによる溶血は実質的に観察されなかった。このことから、上記ポリマーは水相中に溶解している際にも生体親和性を発現することが示された。

（タンパク質吸着試験）
　上記表１８，２０に示すポリマーが水溶液中のタンパク質を吸着する吸着能を評価する目的で、以下の評価を行った。
　上記表２，４に示すホモポリマー、コポリマーの内、３７℃付近において非水溶性を示すポリマーとして、ＰＮＡＢｕＰ～ＰＮＡＨｘＰ（ｍ＝４～６。１－４～１－６）のホモポリマーと、ＰＮＡＥｔＰとＰＮＡＨｘＰのコポリマー（Ｅｔ：Ｈｘ＝７０：３０～１０：９０。２－８～２－１４）を使用して、それぞれをメタノールに溶解したポリマー溶液（０．５ｗｔ％）をＰＥＴフィルム表面にスピンコートした後に溶媒を乾燥除去することで、各ポリマーで表面をコーティングしたサンプルを作製した。また、対比のために、ＰＭＥＡ，ＰＮＩＰＡＭをコーティングしたＰＥＴフィルム、及び、コーティングをしないＰＥＴフィルムを使用した。

　上記の各サンプルを３７℃のＰＢＳ（－）（３００μＬ）に１時間浸漬させることで、各ポリマー表面を十分に水和させた後、当該ＰＢＳ（－）にタンパク質溶液として１０％のウシ胎児血清 （ＦＢＳ）を含むダルベッコ改変イーグル培地（ＤＭＥＭ） を１ｍＬ滴下し、３７℃で１時間のインキュベーションを行った。その後、ＰＢＳ（－）で３回やさしく洗浄することで各ポリマー表面から余分なタンパク質溶液を除去した後、Ｍｉｃｒｏ　ＢＣＡ法によって各ポリマー表面に吸着したタンパク質の量を算出した。

　図８には、上記で算出した、各ポリマー表面における吸着タンパク質量を示す。本発明に係るＰＮＡＢｕＰ～ＰＮＡＨｘＰのホモポリマーでは、ＰＭＥＡと比較して同等以上の量のタンパク質吸着が生じることが観察され、その吸着量はｍ値が拡大するに従って増加することが観察された。また、ＰＮＡＥｔＰとＰＮＡＨｘＰのコポリマーでは、その混合比率に応じてタンパク質の吸着量が変化すると共に、特に大きなタンパク質吸着量が観察される混合比率が存在することが示された。

　また、図８と上記図６を対比した際に、例えば、生体親和性を示さず激しく血小板吸着やその活性化等の異物反応を生じるＰＥＴと、生体親和性を示すことにより血小板吸着等が抑制されるＰＭＥＡ間で吸着タンパク質量に大きな違いが認められない。一方、ＰＥＴ表面等で観察される異物反応が、ＰＥＴ表面等に吸着したタンパク質の変性等に起因する凝固系、補体系、血小板系等の活性化であることを考慮すれば、図８においてＰＥＴ表面に吸着したタンパク質には変性が生じており、ＰＭＥＡ表面に吸着したタンパク質は未変性であることが推察される。

　そして、上記本発明に係るポリマー表面にはＰＭＥＡ等と比較して多量のタンパク質の吸着を生じるが、当該ポリマーの表面ではＰＭＥＡ等と同程度に血小板粘着が抑制されることから、本発明に係るポリマー表面においては、未変性の状態で多量のタンパク質を吸着して保持可能であると推察される。

　本発明に係る高分子組成物は、所定の温度範囲で非水溶性とすることが可能であり、特に所定の温度にＬＣＳＴを設定可能であると共に、高い生体親和性を示すものであり、各種の生体関連物質と接触等をしながら使用される材料として好ましく使用することができる。

Claims (6)

1. 　構造式（１）によって示されるモノマーユニットを有する高分子を含み、０～１００℃の範囲内に非水溶性である温度域を有することを特徴とする高分子組成物。但し、構造式（１）において、Ｒ_１は水素原子又はメチル基のいずれか、Ｒ_２はＯ又はＮＨのいずれかを示し、ｍは１以上の自然数、ｎはモノマーユニットの繰り返し数を意味するものとする。
   

   
2. 　上記高分子は、ｍが相互に異なる２種以上の構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の高分子組成物。
3. 　上記高分子は、ｍが５以上である構造を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高分子組成物。
4. 　上記高分子は、０～１００℃の全域において非水溶性であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の高分子組成物。
5. 　上記高分子は、０～１００℃の温度域内に水溶性と非水溶性とが転移する温度域を有し、当該温度域以上において非水溶性であり、当該温度域以下において水溶性を示すことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の高分子組成物。
6. 　上記高分子において、上記構造式（１）によって示されるモノマーユニットが占める割合が８０％以上であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の高分子組成物。

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