WO2023214550A1 - 分岐数制御による相分離構造を有する高分子材料 - Google Patents

分岐数制御による相分離構造を有する高分子材料 Download PDF

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WO2023214550A1
WO2023214550A1 PCT/JP2023/016921 JP2023016921W WO2023214550A1 WO 2023214550 A1 WO2023214550 A1 WO 2023214550A1 JP 2023016921 W JP2023016921 W JP 2023016921W WO 2023214550 A1 WO2023214550 A1 WO 2023214550A1
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polymer
group
groups
branched
polymer unit
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PCT/JP2023/016921
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崇匡 酒井
瑞 内藤
拓弥 片島
公祐 増井
宏幸 鎌田
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国立大学法人 東京大学
ジェリクル株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/337—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing other elements

Definitions

  • the present invention relates to an associative polymer material in which a liquid-liquid phase separation structure is induced by controlling the number of branches, connectivity, etc. in a polymer unit.
  • polymers form meeting points through supramolecular interactions (ionic bonds, hydrophobic functional groups, dynamic covalent bonds), forming a transient three-dimensional network structure in a solvent such as water. It is a substance that has Since the meeting point has a finite lifespan, it is a liquid material that has both viscosity and elasticity, unlike polymeric materials with similar compositions.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 are being studied for use as rheology control agents in foods and cosmetics, and as injectable internal tamponades and drug carriers (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
  • conventional slime-like polymers are compatible with solvents, and in fluids such as those in the body, they mix with solvents and dissolve and decompose, creating problems in their stable storage properties.
  • the present invention aims to develop a novel artificial material that is stable against external solvents without changing the chemical composition of the main chain skeleton or solvent that constitutes the polymer material, and without impairing the viscosity or elasticity of the slime-like material.
  • An object of the present invention is to provide a slime-like polymer material.
  • liquid-liquid phase separation can be induced by controlling the number of branches, terminal bonding ratio, concentration, etc. of the polymer units constituting the polymer material.
  • the inventors have discovered that it is possible to provide a slime-like polymeric material, and that the solubility in external solvents can be controlled thereby, and have completed the present invention.
  • a non-gelling polymer material containing a solvent in which a plurality of polymer units are connected to form a first region where the polymer units are densely present and a second region where the polymer units are sparsely present.
  • the polymer unit has a three-dimensional structure in which the regions exist in a phase-separated state; and a polymer unit B group consisting of one or more branched polymers having a total of two or more diol groups at the chain or end; the number average functional number of boronic acid-containing groups per molecule in the polymer unit A group is 3.
  • the number average number of diol functional groups per molecule in the polymer unit B group is in the range of 3 to 1,500;
  • the total polymer concentration (c) in the polymeric material is 0.1 to 100 g/L, and is in the range of 10 ⁇ 3 to 5 times the overlap concentration (c * ) of the polymer unit; each molecule of the polymer unit is bonded to another polymer unit.
  • N is the following relational expression:
  • the polymer material satisfies the following; ⁇ 2> The polymeric material according to ⁇ 1> above, wherein the solvent is water, and the branched polymer constituting the polymer unit groups A and B is a hydrophilic polymer; ⁇ 3> The polymer material according to ⁇ 1> above, wherein the branched polymer constituting the polymer unit groups A and B has a polyethylene glycol skeleton or a polyvinyl skeleton; ⁇ 4> The polymeric material according to ⁇ 1> above, wherein at least one of the polymer units A group and B group is composed of only bi-branched, tri-branched, tetra-branched, or octa-branched polyethylene glycol; ⁇ 5> The polymeric material according to ⁇ 1> above, wherein the branched polymers constituting the polymer unit groups A and B both have a molecular weight
  • the invention provides: ⁇ 11> A kit for forming the polymeric material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10> above, comprising one or more types of boronic acid-containing groups having a total of two or more boronic acid-containing groups in the side chain or terminal.
  • a first solution containing a group A of polymer units made of a branched polymer, and a second solution containing a group B of polymer units made of one or more branched polymers having a total of two or more diol groups in the side chain or terminal are separately prepared.
  • the number average number of functional groups of boronic acid-containing groups per molecule in the polymer unit A group is in the range of 3 to 60, and the number average number of diol groups per molecule in the polymer unit B group is in the range of The number average number of functional groups is in the range of 3 to 1500;
  • the total polymer concentration (c) in the first and second solutions is 0.1 to 100 g/L, and the overlapping concentration of the polymer units is (c * ) in the range of 10 ⁇ 3 to 5 times;
  • ⁇ 12> The kit according to ⁇ 11> above, further comprising a binding rate regulator in at least one of the first and second solutions;
  • the binding rate regulator is selected from the group consisting of sugars, sugar derivatives, and pH regulators;
  • N is the following relational expression: The present invention provides a manufacturing method that satisfies the following.
  • Example 1 Results of mixing 8-branched PEG-FPBA and 8-branched PEG-GDL and controlling the binding property by the amount of sorbitol added ( ⁇ : Formation of phase-separated structure, ⁇ : Single phase without phase separation).
  • Example 2 Results of controlling the binding properties by mixing 8-branched PEG-FPBA, 8-branched PEG-GDL, 4-branched PEG-FPBA, and 4-branched PEG-GDL ( ⁇ : Formation of phase-separated structure; single phase).
  • Example 3 Results of controlling binding properties by mixing multi-branched PEG-FPBA and multi-branched PEG-GDL (+ symbol in circle: formation of phase-separated structure).
  • FIG. 2 is an image observed by a confocal microscope of a sample subjected to fluorescence modification.
  • the polymer material of the present invention is a slime-like associative polymer that does not gel (that is, in a non-gelled state), and has a plurality of polymer units connected to each other. It has a three-dimensional structure in which two phases with different polymer concentrations exist in a phase-separated state: a dense phase (first region) in which the units are densely present, and a dilute phase (second region) in which the polymer units are sparsely present. It is an associative polymer material.
  • the present invention is characterized by the discovery that a slime-like polymer material in which liquid-liquid phase separation is induced can be obtained by controlling the number of branches, terminal bonding rate, concentration, etc. of the polymer unit. has.
  • the polymer material of the present invention is further characterized by satisfying the following requirements.
  • the polymer units constituting the polymeric material include polymer unit A group consisting of one or more branched polymers having a total of two or more boronic acid-containing groups in the side chain or terminal, and a polymer unit A group consisting of one or more branched polymers having a total of two or more boronic acid-containing groups in the side chain or terminal and a polymer unit B group consisting of one or more branched polymers having a diol group; 2)
  • the number average functional number of boronic acid-containing groups per molecule in the polymer unit A group is in the range of 3 to 60
  • the number average functional group number of diol groups per molecule in the polymer unit B group is in the range of 3 to 60.
  • N is the average number of the boronic acid-containing groups or the diol groups bonded to other polymer units per molecule of the polymer unit, N is the following relational expression: to satisfy.
  • the polymer material of the present invention is characterized by forming a three-dimensional network structure/porous structure through this phase separation, and the network size is on the ⁇ m order.
  • the first region is referred to as a "dense phase" in the relative sense that the concentration (density) of polymer units present in that region is greater than the density in the second region.
  • the first region has a concentration (density) about three times or more than the second region.
  • the polymer units constituting the polymer material of the present invention can form a non-gelling polymer material by being connected to each other, and more specifically, the polymer units constituting the polymer material of the present invention can form a non-gelling polymer material.
  • it is a polymer that can form a network structure, particularly a three-dimensional network structure, by linking the polymer units through chemical bonds caused by equilibrium reactions.
  • Such polymer units are preferably hydrophilic polymers.
  • the polymer unit used in the present invention consists of a polymer unit A group consisting of one or more branched polymers having a total of two or more boronic acid-containing groups in the side chain or terminal, and a polymer unit A group consisting of one or more branched polymers having a total of two or more diol groups in the side chain or terminal. It is a combination of polymer unit B group consisting of one or more branched polymers.
  • the total number of boronic acid-containing groups and diol groups is preferably 5 or more. It is further preferred that these functional groups exist at the ends.
  • each branch terminal has a boronic acid-containing group
  • the polymer unit group B has a bi-branched, tri-branched, tetra-branched, or eight-branched structure
  • a so-called linear polymer is also included in the term "branched polymer" as a two-branched polymer.
  • Group A and “Group B” are used to mean that they can each include a plurality of polymer units with different structures, and are not necessarily limited to the case of a combination of a plurality of polymer units. This includes the case where the polymer unit is composed of only one type of polymer unit.
  • polymer unit group A comprises a combination of a polymer having a total of 4 terminal boronic acid-containing groups and a polymer having a total of 8 terminal boronic acid-containing groups;
  • polymer unit B group comprises a total of 4 terminal terminal polymers;
  • a combination of a polymer having one diol group and a polymer having a total of eight terminal diol groups can be included.
  • hydrophilic polymer a polymer having an affinity for water known in the art can be used, but preferably a biocompatible polymer having a polyalkylene glycol skeleton or a polyvinyl skeleton.
  • the polymer having a polyalkylene glycol skeleton is preferably a polymer species having a plurality of branches of a polyethylene glycol skeleton, and bi-branched, tri-branched, quadri-branched or 8-branched polyethylene glycol is particularly preferred.
  • a polymeric material consisting of a 4-branched polyethylene glycol skeleton is generally known as a Tetra-PEG polymeric material, and is composed of 4-branched polymers each having two or more types of functional groups that can react with each other at their ends. It is known that a network structure network is constructed by AB type cross-end coupling reaction (Matsunaga et al., Macromolecules, Vol. 42, No. 4, pp. 1344-1351, 2009).
  • Tetra-PEG polymer materials can be easily produced on the spot by simply mixing two polymer solutions, and the polymer material production time can be reduced by adjusting the pH and ionic strength during polymer material preparation. It is also possible to control Furthermore, since this polymeric material has PEG as its main component, it also has excellent biocompatibility.
  • hydrophilic polymer having a polyvinyl skeleton examples include polyalkyl methacrylates such as polymethyl methacrylate, polyacrylates, polyvinyl alcohol, polyN-alkylacrylamide, polyacrylamide, and the like.
  • the branched polymers constituting the polymer unit groups A and B are hydrophilic polymers.
  • the branched polymers constituting the polymer unit groups A and B may have a polyethylene glycol skeleton or a polyvinyl skeleton.
  • at least one of the branched polymers constituting the polymer units A group and B group can each independently be composed of only 2-branched, 3-branched, 4-branched, or 8-branched polyethylene glycol.
  • the hydrophilic polymer has a weight average molecular weight (Mw) in the range 5x10 3 to 1x10 5 , preferably in the range 1x10 4 to 5x10 4 .
  • Mw weight average molecular weight
  • the branched polymers constituting the polymer units A group and B group both have a molecular weight (Mw) of 5 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 5 .
  • the polymer units A group and B group have such a boronic acid-containing group and a diol group
  • the boronic acid site and the OH group of the diol chemically react, as illustrated in the equilibrium reaction formula below.
  • the polymer material of the present invention having a structure in which polymer units are interconnected and associated can be obtained.
  • the specific structures of the boronic acid-containing group and diol group shown in the reaction formula are merely examples and are not limited to these, and as described later, other types of boronic acid-containing group and diol group may be used. You can do something.
  • the boronic acid-containing group present in polymer unit A group is not particularly limited as long as it has a structure having a boronic acid, but for example, an arylboronic acid, preferably an arylboronic acid which may be substituted with a halogen atom. Something can happen.
  • an arylboronic acid phenylboronic acid is preferred.
  • the boronic acid-containing groups may be the same or different, but are preferably the same. By having the same functional groups, the reactivity with the diol group becomes uniform, making it easier to obtain a polymeric material having a uniform structure.
  • the diol group present in polymer unit B group is not particularly limited as long as it is a functional group having two or more hydroxyl groups (OH groups) such as 1,2-diol and 1,3-diol, but It can be a derivative. It can be a sugar alcohol having a structure derived from sugar, preferably one having a ring-opened structure of a sugar derivative. Such sugars can be monosaccharides, disaccharides, or polysaccharides, and typically monosaccharides such as glucose or fructose. Further, it may be an aromatic diol group, an aliphatic diol group, or a diol group in which one or more carbon atoms in the molecule are substituted with a hetero atom. The diol groups may be the same or different, but it is preferable that they are the same. By having the same functional groups, the reactivity with the boronic acid-containing group becomes uniform, making it easier to obtain a polymeric material having a uniform structure.
  • OH groups
  • the number average number of functional groups of boronic acid-containing groups per molecule in polymer unit A group is in the range of 3 to 100, preferably in the range of 3 to 60.
  • the number average number of functional groups of diol groups per molecule in polymer unit B group is in the range of 3 to 1,500, preferably in the range of 3 to 100, more preferably in the range of 3 to 60.
  • a desired phase-separated structure can be obtained by setting the number of functional groups within a predetermined range and setting a polymer unit concentration that satisfies the formula for the average number of bonds N, which will be described later.
  • the "number average number of functional groups” is the average value of the number of boronic acid-containing groups or diol groups per molecule of the branched polymer contained in the polymer unit A group or B group.
  • Preferred non-limiting specific examples of the branched polymer constituting the polymer unit group A include, for example, a polymer represented by the following formula (I) having four polyethylene glycol skeleton branches and a boronic acid-containing group at each end. Examples of such compounds include:
  • X is a boronic acid-containing group, and in a preferred embodiment, X can be a phenylboronic acid-containing group or a fluorophenylboronic acid-containing group having the following structure (in the partial structure , the wavy lines are the connections to R 11 to R 14 ).
  • n 11 to n 14 may be the same or different. The closer the values of n 11 to n 14 are, the more uniform the three-dimensional structure can be, and the higher the strength. Therefore, in order to obtain a high-strength polymeric material, it is preferable that they be the same. If the value of n 11 to n 14 is too high, the strength of the polymeric material will be weakened, and if the value of n 11 to n 14 is too low, it will be difficult to form a polymeric material due to steric hindrance of the compound. Therefore, n 11 to n 14 have integer values of 25 to 250, preferably 35 to 180, more preferably 50 to 115, and particularly preferably 50 to 60.
  • R 11 to R 14 which are the same or different, are linker moieties that connect the functional group and the core portion.
  • R 11 to R 14 may be the same or different, but are preferably the same in order to produce a high-strength polymeric material having a uniform three-dimensional structure.
  • R 11 to R 14 are a direct bond, a C 1 -C 7 alkylene group, a C 2 -C 7 alkenylene group, -NH-R 15 -, -CO-R 15 -, -R 16 -O-R 17 -, -R 16 -NH-R 17 -, -R 16 -CO 2 -R 17 -, -R 16 -CO 2 -NH-R 17 -, -R 16 -CO-R 17 -, or -R 16 -CO -NH-R 17 - is shown.
  • R 15 represents a C 1 -C 7 alkylene group.
  • R 16 represents a C 1 -C 3 alkylene group.
  • R 17 represents a C 1 -C 5 alkylene group.
  • C 1 -C 7 alkylene group means an alkylene group having 1 or more and 7 or less carbon atoms, which may have a branch, and is a straight chain C 1 -C 7 alkylene group or 1 or 2 carbon atoms. It means a C 2 -C 7 alkylene group having three or more branches (the number of carbon atoms including branches is 2 or more and 7 or less). Examples of C 1 -C 7 alkylene groups are methylene, ethylene, propylene, butylene.
  • C 1 -C 7 alkylene groups are -CH 2 -, -(CH 2 ) 2 -, -(CH 2 ) 3 -, -CH(CH 3 )-, -(CH 2 ) 3 -, -( CH(CH 3 )) 2 -, -(CH 2 ) 2 -CH(CH 3 )-, -(CH 2 ) 3 -CH(CH 3 )-, -(CH 2 ) 2 -CH(C 2 H 5 )-, -(CH 2 ) 6 -, -(CH 2 ) 2 -C(C 2 H 5 ) 2 -, and -(CH 2 ) 3 C(CH 3 ) 2 CH 2 -.
  • a "C 2 -C 7 alkenylene group” is a branched or branched alkenylene group having 2 to 7 carbon atoms and having one or more double bonds in the chain. Examples include divalent groups having a double bond formed by removing 2 to 5 hydrogen atoms from adjacent carbon atoms from an alkylene group.
  • branched polymer constituting the polymer unit group B include the following formula (II) having four polyethylene glycol skeleton branches and a diol group at each end.
  • formula (II) having four polyethylene glycol skeleton branches and a diol group at each end. Examples of such compounds include:
  • Y is a diol group, and in a preferred embodiment, Y can be a group having the following structure (in the partial structure, the wavy line portion is a link to R 21 to R 24 ).
  • n 21 to n 24 may be the same or different. The closer the values of n 21 to n 24 are, the more uniform the three-dimensional structure of the polymer material can be, resulting in higher strength, so it is preferable, and it is preferable that they are the same. If the value of n 21 to n 24 is too high, the strength of the polymeric material will be weakened, and if the value of n 21 to n 24 is too low, it will be difficult to form a polymeric material due to steric hindrance of the compound. Therefore, n 21 to n 24 have an integer value of 5 to 300, preferably 20 to 250, more preferably 30 to 180, even more preferably 45 to 115, and even more preferably 45 to 55.
  • R 21 to R 24 are linker moieties that connect the functional group and the core portion.
  • R 21 to R 24 may be the same or different, but are preferably the same in order to produce a high-strength polymeric material having a uniform three-dimensional structure.
  • R 21 to R 24 are each the same or different and include a direct bond, a C 1 -C 7 alkylene group, a C 2 -C 7 alkenylene group, -NH-R 25 -, -CO-R 25 - , -R 26 -O-R 27 -, -R 26 -NH-R 27 -, -R 26 -CO 2 -R 27 -, -R 26 -CO 2 -NH-R 27 -, -R 26 -CO -R 27 - or -R 26 -CO-NH-R 27 -.
  • R 25 represents a C 1 -C 7 alkylene group.
  • R 26 represents a C 1 -C 3 alkylene group.
  • R 27 represents a C 1 -C 5 alkylene group.
  • the alkylene group and alkenylene group may have one or more arbitrary substituents.
  • substituents include an alkoxy group, a halogen atom (which may be a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an amino group, a mono- or di-substituted amino group, a substituted silyl group, and an acyl group.
  • the polymeric material can include, but is not limited to, a group, an aryl group, or the like. When an alkyl group has two or more substituents, they may be the same or different. The same applies to the alkyl moieties of other substituents containing alkyl moieties (eg, alkyloxy groups, aralkyl groups, etc.).
  • substituents include, but are not limited to, alkyl groups, alkoxy groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, halogen atoms, sulfo groups, amino groups, alkoxycarbonyl groups, and oxo groups. There isn't. Further substituents may be present in these substituents.
  • the total concentration (c 1 ) of polymer unit groups A and B is 1 to 200 g/L, preferably 5 to 100 g/L. It is. At the same time, the total concentration c 1 is in the range 0.02 to 3 times the overlap concentration (c 1 * ) of the polymer units, preferably in the range 0.1 to 2.
  • overlap concentration refers to the concentration at which polymers in the solvent begin to spatially contact each other
  • overlap concentration c * is expressed by the following formula: expressed. (where M w is the weight average molecular weight of the polymer; ⁇ is the specific gravity of the solvent; N A is Avogadro's constant; R g is the radius of gyration of the polymer).
  • a method of calculating the overlap density c * for example, refer to Polymer Physics (written by M. Rubinstein and R. Colby). Specifically, for example, it can be determined by measuring the viscosity of a dilute solution using the Flory-Fox equation.
  • the polymer material of the present invention is characterized in that the bonding rate between polymer units is within a predetermined range. Thereby, a desired phase separation structure can be obtained. More specifically, when N is the average number of boronic acid-containing groups or diol groups bonded to other polymer units per molecule of a polymer unit, N is the following relational expression: satisfy.
  • the average number of bonds N can be calculated using the equilibrium constant in the reaction between polymer units.
  • the network bonding ratio is the ratio of the number of connected bonds in an equilibrium state to the total number of reactive functional groups (i.e., boronic acid-containing groups and diol groups).
  • p can be calculated.
  • bond formation between polymer units is a secondary reaction. Therefore, the kinetics of bond formation can be expressed as:
  • n bond is the molar concentration of bonds
  • n F,0 and n G,0 are the initial concentrations of polymer unit A group and polymer unit B group, respectively.
  • n bond is expressed as follows.
  • the mesh connection rate p is It can be expressed as
  • the average number (N) of reactive functional groups bonded per molecule of polymer unit having the number of branches (f) in an actual system is It can be calculated as
  • a bonding regulator may be further included in order to adjust the above-mentioned average number of bonds N to an appropriate range.
  • Such bond modifiers can be broadly divided into (1) compounds that can inhibit the bond between polymer units to some extent, and (2) compounds that can adjust the surrounding environment that affects the bond between polymer units.
  • Examples of the compound (1) that can inhibit the bonding between polymer units to some extent include sugars such as glucose and sugar derivatives such as sorbitol. Further, as the compound (2) that can adjust the surrounding environment, a pH adjuster can be mentioned. As such a pH adjuster, a pH buffering agent known in the art can be used.
  • the amount of the binding regulator added can be adjusted as appropriate, but for example, when a sugar derivative is used, it can be in a molar ratio of 0.1 to 50 with respect to monomer unit B group.
  • the polymer material of the present invention contains a solvent and has a polymer content of 200 g/L or less, preferably 150 g/L or less, more preferably 100 g/L or less.
  • the lower limit of the polymer content is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining desired physical properties such as viscosity, the lower limit is preferably 0.1 g/L or more.
  • the polymer material of the present invention is characterized by having a porous structure on the ⁇ m order or an aggregate structure due to a phase separation structure.
  • the mesh size formed by the first region can be from 1 to 500 ⁇ m, preferably from 10 to 100 ⁇ m.
  • the mesh size means the length of the long side of a mesh unit (i.e., a hole) whose outer periphery is formed by the first region, which is a dense phase. Alternatively, if the mesh unit is approximately circular, the length may be the diameter of the mesh unit.
  • a second region of dilute phase and/or a solvent Inside such network units there is a second region of dilute phase and/or a solvent. Alternatively, in the dilute phase, there exists an aggregated dense phase with a pore size of 1 to 500 ⁇ m, preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • the first region, the concentrated phase has a polymer concentration of 1 to 20% by weight, based on the entire gel including solvent, and the second region, the dilute phase, has a polymer concentration of 0 to 3% by weight. It has a high molecular concentration.
  • the first region has a polymer concentration of 1 to 10% by weight and the second region has a polymer concentration of 0.01 to 2% by weight.
  • any solvent can be used as long as it dissolves the aggregate formed by the polymer units, but typically water or an organic solvent can be used.
  • an organic solvent can be used.
  • alcohols such as ethanol and polar solvents such as DMSO can be used.
  • the solvent is water.
  • the polymeric material of the present invention can typically be produced by mixing a raw material containing polymer unit A group and a raw material containing polymer unit B group.
  • concentration, addition rate, mixing rate, and mixing ratio of each solution are not particularly limited, and can be adjusted as appropriate by those skilled in the art.
  • water, alcohols such as ethanol, DMSO, etc. can be used as the solvent for such a solution.
  • a suitable pH buffer such as a phosphate buffer can be used.
  • the polymeric material of the present invention can be prepared using the kit described below.
  • Kit and manufacturing method The present invention, in another aspect, relates to a kit and manufacturing method for forming the above-mentioned polymeric material.
  • Such a kit includes a first solution containing a polymer unit group A consisting of one or more branched polymers having a total of two or more boronic acid-containing groups on the side chain or end; and a total of two or more diol groups on the side chain or end.
  • a first solution containing a polymer unit group A consisting of one or more branched polymers having a total of two or more boronic acid-containing groups on the side chain or end; and a total of two or more diol groups on the side chain or end.
  • the number average number of functional groups per molecule in the polymer unit group A is in the range of 3 to 60
  • the number average number of functional groups per molecule in the polymer unit B group is in the range of 3 to 1,500.
  • the polymer units in the two solutions are set in the following concentration ranges.
  • the total polymer concentration (c) when the first and second solutions are mixed is 0.1 to 100 g/L, and is 10 ⁇ 3 to 5 times the overlap concentration (c * ) of the polymer units. range.
  • At least one of the first and second solutions may further contain a binding rate regulator. Details such as the type of binding rate regulator are as already described.
  • the solvent in the first and second solutions is water, but depending on the case, a mixed solvent containing alcohols such as ethanol or other organic solvents may be used.
  • these polymer solutions are aqueous solutions containing water as the sole solvent.
  • the volume of each polymer solution can be adjusted as appropriate depending on the area and complexity of the structure of the affected area to which it is applied, but typically it is in the range of 0.1 to 20 ml, preferably in the range of 0.1 to 20 ml. The volume is 1 to 10 ml.
  • the pH of each polymer solution is typically in the range of 4 to 8, preferably in the range of 5 to 7.
  • a pH buffer agent known in the art can be used.
  • the pH can be adjusted within the above range by using a citric acid-phosphate buffer (CPB) and changing the mixing ratio of citric acid and disodium hydrogen phosphate.
  • CPB citric acid-phosphate buffer
  • a two-component mixing syringe as disclosed in International Publication No. WO 2007/083522 can be used.
  • the temperature of the two liquids at the time of mixing is not particularly limited, and may be any temperature at which each polymer unit is dissolved and each liquid has fluidity.
  • the temperatures of the two liquids may be different, but it is preferable that the two liquids are at the same temperature because the two liquids can be mixed easily.
  • a device such as a sprayer containing a polymer solution can be used as a container in the kit of the present invention.
  • a device such as a sprayer containing a polymer solution
  • the nebulizer any one known in the art can be used as appropriate, and preferably a medical nebulizer.
  • the present invention also relates to a method for producing the above-mentioned polymeric material.
  • the production method includes polymer unit A group consisting of one or more branched polymers having a total of two or more boronic acid-containing groups in the side chain or terminal, and one or more polymer units having a total of two or more diol groups in the side chain or terminal.
  • the method includes a step of preparing a polymer solution by mixing a polymer unit B group consisting of polymers with a solvent.
  • the number average number of functional groups per molecule in the polymer unit group A is in the range of 3 to 60, and the number average number of functional groups per molecule in the polymer unit B group is in the range of 3 to 1,500.
  • the total polymer concentration (c) in the polymer solution is 0.1 to 100 g/L, and is in the range of 10 ⁇ 3 to 5 times the overlap concentration (c * ) of the polymer units;
  • N is the following relational expression: satisfy.
  • At least one of the first and second solutions may further contain a binding rate regulator.
  • the manufacturing method of the present invention may include a step of separately adding a third solution containing a binding rate regulator.
  • polymeric material 1-1 Synthesis of polymer unit Tetra-PEG-GDL, Octa-PEG-GDL, which has a diol group (opened ring structure of gluconolactone) at the end of 4-branched or 8-branched tetrapolyethylene glycol, is used as a polymer unit constituting the polymer material. , and Tetra-PEG-FPBA and Octa-PEG-FPBA having a fluorophenylboronic acid group at the end.
  • Tetra-PEG-NH 2 molecular weight Mw of 5k, 10k, and 20k, respectively; Yuka Sangyo Co., Ltd.
  • Octa-PEG-NH 2 molecular weight Mw of 5k, 10k, and 20k, respectively; Yuka Sangyo Co., Ltd.
  • 4-carboxy-3-fluorophenylboronic acid FPBA
  • FPBA Fluji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • DMT-MM 4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride
  • DMT-MM Glucono- ⁇ -lactone
  • GDL Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • Tetra-PEG-GDL Tetra-PEG-NH 2 having an amino group at the end was dissolved in methanol at a concentration of 50 mg/mL, and the molar ratio was 10 times that of the terminal amino group of Tetra-PEG-NH 2 .
  • of gluconolactone and 20 times as much triethylamine were added, and the mixture was stirred at 35°C for 3 days.
  • Transfer the reaction solution to a dialysis membrane MWCO: 6-8,000 for 20k, MWCO: 3,500 for 10k, 5k
  • dialyze with methanol for 2 days and water for 2 days pass through a 0.45 um syringe filter. , freeze-dried and recovered as a powder. Completion of the synthesis was confirmed by 1 H-NMR.
  • Tetra-PEG-FPBA Tetra-PEG-FPBA Tetra-PEG-NH 2 was dissolved in methanol at a concentration of 50 mg/mL, and the molar ratio of FPBA to the terminal amino group of Tetra-PEG-NH 2 was 5 times that of FPBA and 10 times that of Tetra-PEG-NH 2 . DMT-MM was added and stirred at room temperature overnight. Transfer the reaction solution to a dialysis membrane (MWCO: 6-8,000 for 20k, MWCO: 3,500 for 10k, 5k), and soak in hydrochloric acid aqueous solution (10 mM) for half a day and sodium hydroxide aqueous solution (10 mM) for half a day.
  • MWCO dialysis membrane
  • Hyperbranched PEG-NH2 was dissolved in methanol at a concentration of 50 mg/mL, gluconolactone at a molar ratio of 10 equivalents and triethylamine at 20 equivalents relative to the NH2 terminal were added, and the mixture was stirred at 35°C for 3 days.
  • the reaction solution was transferred to a dialysis membrane (MWCO: 6-8,000 for 20k, MWCO: 3,500 for 10k, 5k), dialyzed against methanol and deionized water for 1 day each, and filtered through a 0.45 ⁇ m syringe filter. Thereafter, the reaction solution was freeze-dried, and the reaction product was recovered as a GDL end-modified product (hyperbranched PEG-GDL).
  • hyperbranched PEG-NH2 was dissolved in methanol at a concentration of 50 mg/mL, 5 equivalents of FPBA and 10 equivalents of DMT-MM were added in a molar ratio to the NH2 end, and the solution was incubated overnight at room temperature. Stirred. Transfer the reaction solution to a dialysis membrane (MWCO: 6-8,000 for 20k, MWCO: 3,500 for 10k, 5k) and soak for half a day in aqueous hydrochloric acid solution (10 mM) or half a day in an aqueous sodium hydroxide solution (10 mM).
  • a dialysis membrane MWCO: 6-8,000 for 20k, MWCO: 3,500 for 10k, 5k
  • Example 3 the obtained hyperbranched PEG-FPBA and hyperbranched PEG-GDL were dissolved in a pH 7.4 phosphate buffer at 10, 20, and 30 g/L, and mixed in equal amounts. A polymer material was obtained.
  • Figure 1 shows a plot of the results of confirming the formation of a phase-separated structure for various polymer materials synthesized in .
  • a sample that has undergone fluorescence modification such as fluorescein is observed using a confocal laser microscope (LSM800, manufactured by Zeiss) at an excitation wavelength of 498 nm and an observation wavelength of 598 nm.
  • LSM800 confocal laser microscope
  • Tetra-PEG-NH2 or Octa-PEG-NH2 (molecular weights Mw of 5k, 10k, and 20k were used, respectively; Yuka Sangyo Co., Ltd.) was dissolved in methanol at a concentration of 50 mg/ml.
  • the NH2 terminal was reacted with fluorescein isothiocyanate (FITC) (manufactured by Sigma Aldrich) at a concentration of 0.001 times, and stirred at 25°C for 1 day. Thereafter, 10 times the amount of gluconolactone and 20 equivalents of triethylamine were added to the NH2 terminal, and the mixture was stirred at 35°C for 3 days.
  • FITC fluorescein isothiocyanate
  • reaction solution Transfer the reaction solution to a dialysis membrane (MWCO: 6-8,000 for 20k, MWCO: 3,500 for 10k, 5k), dialyze with methanol and deionized water for 1 day each, and filter with a 0.45 ⁇ m syringe filter. Ta. Thereafter, the reaction solution was freeze-dried and the reaction product was recovered as a solid.
  • a fluorescence-modified sample was obtained by mixing Tetra-PEG-FPBA and Octa-PEG-FPBA synthesized in . It has been confirmed that there is almost no change in physical properties due to fluorescence modification.
  • the horizontal axis is the total concentration of polymer units (c)/overlapping concentration of polymer units (c * ); the vertical axis is the concentration of polymer units bonded to other polymer units per molecule of polymer units.
  • the average number of boronic acid-containing groups or diol groups is N.
  • Example 1 is the result of mixing 8-branched PEG-FPBA and 8-branched PEG-GDL, and controlling the binding property by adjusting the amount of sorbitol added.
  • ⁇ indicates that formation of a phase-separated structure was confirmed
  • x indicates that a single phase was formed without phase separation.
  • Example 2 is the result of controlling the binding properties by mixing 8-branched PEG-FPBA, 8-branched PEG-GDL, 4-branched PEG-FPBA, and 4-branched PEG-GDL.
  • ⁇ indicates the formation of a phase-separated structure
  • 10 indicates a single phase without phase separation.
  • Example 3 is the result of controlling the binding properties by mixing multi-branched PEG-FPBA and multi-branched PEG-GDL.
  • a symbol with a 10 inside a circle indicates the formation of a phase-separated structure.

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Abstract

【課題】　高分子材料を構成する主鎖骨格や溶媒などの化学組成を変えることなく、かつスライム状物質の粘性や弾性を損なわずに、外部溶媒に対する安定性を有する、新規な人工スライム状高分子材料を提供することを課題とする。 【解決手段】　高分子材料を構成するポリマーユニットの分岐数、末端結合率、及び濃度等を制御することで、液‐液相分離を誘起させたスライム状の高分子材料を提供できること、及びそれにより外部溶媒への溶解性を制御できることを見出した。

Description

分岐数制御による相分離構造を有する高分子材料
　本発明は、ポリマーユニットにおける分岐数及び結合性等を制御することで液－液相分離構造を誘起した会合性高分子材料に関する。
　一般的なスライムは、高分子同士が超分子相互作用 (イオン結合、疎水性官能基、動的共有結合) による会合点を形成し、水などの溶媒中で過渡的な３次元網目構造を形成した物質である。会合点には有限の寿命があるため、類似の組成を有する高分子材料と異なり、粘性と弾性を併せ持つ液体材料である。
　そのため、スライム状の高分子は、食品・化粧品のレオロジー制御剤としての利用や、インジェクション可能な体内タンポナーデや薬物担体としての研究がなされている（例えば、非特許文献１及び２）。しかし、従来のスライム状高分子は、溶媒と相溶しており、体内などの液中においては溶媒と混和して溶解 ・分解し、その安定的な貯留性に課題があった。
Rainer G et al. Br J Ophthalmol, 85:139-142, 2001 Ooki T et al. Developmental Cell, 49, 590-604, 2019
　そこで、本発明は、高分子材料を構成する主鎖骨格や溶媒などの化学組成を変えることなく、かつスライム状物質の粘性や弾性を損なわずに、外部溶媒に対する安定性を有する、新規な人工スライム状高分子材料を提供することを課題とする。
　本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討の結果、高分子材料を構成するポリマーユニットの分岐数、末端結合率、及び濃度等を制御することで、液‐液相分離を誘起させたスライム状の高分子材料を提供できること、及びそれにより外部溶媒への溶解性を制御できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
　すなわち、本発明は、一態様において、
＜１＞溶媒を含有する非ゲル化高分子材料であって、複数のポリマーユニットが連結することで、前記ポリマーユニットが密に存在する第１領域と、前記ポリマーユニットが疎に存在する第２領域が相分離状態で存在する３次元構造を有し；前記ポリマーユニットが、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群と、側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＢ群とを含み；前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりのボロン酸含有基の数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりのジオール基の数平均官能基数が、３～１５００の範囲であって；前記高分子材料中の合計ポリマー濃度（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲であり；前記ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している前記ボロン酸含有基又は前記ジオール基の平均数をＮとした場合に、Ｎが以下の関係式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 を満たす、該高分子材料；
＜２＞前記溶媒が水であり、前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが親水性ポリマーである、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜３＞前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが、ポリエチレングリコール骨格又はポリビニル骨格を有する、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜４＞前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群の少なくとも一方が、２分岐、３分岐、４分岐、又は８分岐のポリエチレングリコールのみで構成される、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜５＞前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが、いずれも５ｘ１０３～１ｘ１０５の分子量（Ｍｗ）を有する、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜６＞前記ボロン酸含有基が、ハロゲン原子で置換されていてもよいアリールボロン酸である、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜７＞前記ジオール基が、糖誘導体の開環構造を有する、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜８＞前記ポリマーユニットＡ群が、末端に合計４つのボロン酸含有基を有するポリマーと末端に合計８つのボロン酸含有基を有するポリマーの組合せを含み；前記ポリマーユニットＢ群が、末端に合計４つのジオール基を有するポリマーと末端に合計８つのジオール基を有するポリマーの組合せを含む、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜９＞結合率調整剤をさらに含む、上記＜１＞に記載の高分子材料；
＜１０＞結合率調整剤が、糖、糖誘導体及びｐＨ調整剤よりなる群から選択される、上記＜１＞に記載の高分子材料。
を提供するものである。
　別の態様において、本発明は、
＜１１＞上記＜１＞～＜１０＞のいずれか１に記載の高分子材料を形成するためのキットであって、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群を含む第１の溶液、及び側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＢ群を含む第２の溶液をそれぞれ別個に格納した容器を含み；前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりのボロン酸含有基の数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりのジオール基の数平均官能基数が、３～１５００の範囲であって；前記第１及び第２の溶液におけるポリマー濃度の合計（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲である、該キット；
＜１２＞前記第１及び第２の溶液の少なくともいずれか一方に結合率調整剤をさらに含む、上記＜１１＞に記載のキット；
＜１３＞前記結合率調整剤が、糖、糖誘導体及びｐＨ調整剤よりなる群から選択される、上記＜１１＞に記載のキット；
＜１４＞上記＜１＞～＜１０＞のいずれか１に記載の高分子材料の製造方法であって、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群と、側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上のポリマーよりなるポリマーユニットＢ群と、溶媒を混合してポリマー溶液を調製する工程を含み；前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～１５００の範囲であり；前記ポリマー溶液におけるポリマー濃度（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲であり；前記ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している前記ボロン酸含有基又は前記ジオール基の平均数をＮとした場合に、Ｎが以下の関係式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 を満たす、該製造方法
を提供するものである。
　従来のスライム状高分子は、溶媒である水と相溶しており、生体内において体液と混合されると溶解・分解してしまい、要求する特性を長期に渡り発揮できなかった。これに対し、本発明の高分子材料は、スライム状高分子の特性を維持しつつ、安定性を飛躍的に高めることができる。このため、本発明の高分子材料は、新規生体材料の設計につながるものである。
スライムの相図。縦軸はポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している平均数Ｎ、横軸は高分子濃度を重なり合い濃度で規格化した値である。実施例１：８分岐PEG-FPBAと８分岐PEG-GDLを混合し、ソルビトール添加量によって結合性を制御した結果 (〇: 相分離構造形成、×: 相分離せず単相)。実施例２：８分岐PEG-FPBA、８分岐PEG-GDL、４分岐PEG-FPBA、４分岐PEG-GDLを混合することで結合性を制御した結果(●: 相分離構造形成、十: 相分離せず単相)。実施例３：多分岐PEG-FPBAと多分岐PEG-GDLを混合することで結合性を制御した結果（〇中に＋のシンボル：相分離構造形成）。 図２は、蛍光修飾を行った試料の共焦点顕微鏡による観察画像である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。
１．本発明の高分子材料
　本発明の高分子材料は、ゲル化しない（すなわち、非ゲル化状態）、かつスライム状の会合性高分子であって、複数のポリマーユニットが連結することで、前記ポリマーユニットが密に存在する濃厚相（第１領域）と、前記ポリマーユニットが疎に存在す希薄相（第２領域）というポリマー濃度が異なる２つの相が相分離状態で存在する３次元構造を有する会合性高分子材料である。そして、本発明では、上記ポリマーユニットの分岐数、末端結合率、及び濃度等を制御することにより、液－液相分離が誘起されたスライム状高分子材料が得られることを見出した点に特徴を有する。
　かかる特異な相分離構造を有するため、本発明の高分子材料は、さらに、以下の要件を満たすことを特徴とする。
１）高分子材料を構成するポリマーユニットが、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群と、側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＢ群とを含むこと；
２）前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりのボロン酸含有基の数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりのジオール基の数平均官能基数が、３～１５００の範囲であること；
３）高分子材料中の合計ポリマー濃度（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲であること；
４）ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している前記ボロン酸含有基又は前記ジオール基の平均数をＮとした場合に、Ｎが以下の関係式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 を満たすこと。
　本発明の高分子材料は、この相分離によって３次元網目構造・多孔体構造を形成しており、その網目サイズは、μｍオーダーであることも特徴である。ここで、第１領域は、その領域に存在するポリマーユニットの濃度（密度）が、第２領域における密度と比較して大きいという相対的な意味において「濃厚相」と呼ぶものである。好ましくは、第１領域は、第２領域の約３倍以上の濃度（密度）を有する。
　以下、本発明の高分子材料を構成するポリマーユニット、及び当該高分子材料の特性についてより詳細に説明する。
（１－１）ポリマーユニット
　本発明の高分子材料を構成するポリマーユニットは、互いに連結することによって非ゲル性の高分子材料を形成し得るものであって、より詳細には、最終的な高分子材料において、当該ポリマーユニットが平衡反応による化学結合を介して連結することにより網目構造、特に、３次元網目構造の会合体を形成し得るポリマーである。かかるポリマーユニットは、好ましくは親水性ポリマーである。
　本発明に用いられるポリマーユニットは、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群と、側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＢ群の組み合わせである。ここで、ボロン酸含有基とジオール基の合計は、５以上であることが好ましい。これらの官能基は、末端に存在することがさらに好ましい。例えば、ポリマーユニットＡ群が、２分岐、３分岐、４分岐、又は８分岐の構造を有するものである場合、それぞれの分岐末端にボロン酸含有基を有することが好ましく、また、ポリマーユニットＢ群が、２分岐、３分岐、４分岐、又は８分岐の構造を有するものである場合、それぞれの分岐末端にジオール基を有することが好ましい。なお、本明細書においていわゆる直鎖状のポリマーも、２分岐のポリマーとして「分岐ポリマー」の用語に包含される。
　また、本明細書において、「Ａ群」や「Ｂ群」という語は、それぞれ、複数の異なる構造のポリマーユニットを含み得るという意味で用いられており、必ずしも複数のポリマーユニットの組合せの場合のみならず、１種のポリマーユニットのみで構成される場合を含む。
　好ましい態様では、ポリマーユニットＡ群が、末端に合計４つのボロン酸含有基を有するポリマーと末端に合計８つのボロン酸含有基を有するポリマーの組合せを含み；ポリマーユニットＢ群が、末端に合計４つのジオール基を有するポリマーと末端に合計８つのジオール基を有するポリマーの組合せを含むことができる。
　親水性ポリマーは、当該技術分野において公知の水に対して親和性を有するポリマーを用いることができるが、好ましくは、ポリアルキレングリコール骨格又はポリビニル骨格を有する生体適合性ポリマーである。
　ポリアルキレングリコール骨格を有するポリマーは、好ましくは、複数のポリエチレングリコール骨格の分岐を有するポリマー種が挙げられ、特に、２分岐、３分岐、４分岐、又は８分岐のポリエチレングリコールが好ましい。４分岐型のポリエチレングリコール骨格よりなる高分子材料は、一般に、Ｔｅｔｒａ－ＰＥＧ高分子材料として知られており、それぞれ末端に相互に反応し得る２種以上の官能基を有する４分岐高分子間のＡＢ型クロスエンドカップリング反応によって網目構造ネットワークが構築されることが知られている（Ｍａｔｓｕｎａｇａら、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、Ｖｏｌ.４２、Ｎｏ.４、ｐｐ.１３４４－１３５１、２００９）。また、Ｔｅｔｒａ－ＰＥＧ高分子材料は各高分子溶液の単純な二液混合で簡便にその場で作製可能であり、高分子材料調製時のｐＨやイオン強度を調節することで高分子材料化時間を制御することも可能である。そして、この高分子材料はＰＥＧを主成分としているため、生体適合性にも優れている。
　また、ポリビニル骨格を有する親水性ポリマーとしては、ポリメチルメタクリレートなどのポリアルキルメタクリレートや、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリＮ-アルキルアクリルアミド、ポリアクリルアミドなどを挙げることができる。
　好ましい態様では、ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーは親水性ポリマーである。また、ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが、ポリエチレングリコール骨格又はポリビニル骨格を有するものであってもよい。或いは、ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーの少なくとも一方が、それぞれ独立に、２分岐、３分岐、４分岐、又は８分岐のポリエチレングリコールのみで構成されることができる。例えば、ポリマーユニットＡ群が４分岐のポリエチレングリコールからなり、ポリマーユニットＢ群がポリビニルアルコールであるという組み合わせを用いることもできる。
　親水性ポリマーは、５ｘ１０３～１ｘ１０５の範囲、好ましくは、１ｘ１０４～５ｘ１０４の範囲の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する。好ましくは、ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが、いずれも５ｘ１０３～１ｘ１０５の分子量（Ｍｗ）を有する。
　ポリマーユニットＡ群とＢ群が、かかるボロン酸含有基とジオール基を有することにより、以下の平衡反応式に例示するように、ボロン酸部位とジオールのＯＨ基が化学的に反応することで、ポリマーユニット間が相互に連結・会合した構造の本発明の高分子材料が得られる。なお、当該反応式中に示したボロン酸含有基とジオール基の具体的構造は、あくまで例示であってこれらに限定されず、後述のようにこれら以外の種類のボロン酸含有基とジオール基であることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ポリマーユニットＡ群に存在するボロン酸含有基としては、ボロン酸を有する構造であれば特に制限はされないが、例えば、アリールボロン酸、好ましくは、ハロゲン原子で置換されていてもよいアリールボロン酸であることができる。アリールボロン酸としては、フェニルボロン酸が好ましい。ボロン酸含有基は、それぞれ同一であっても、異なってもよいが、同一である方が好ましい。官能基が同一であることによって、ジオール基との反応性が均一になり、均一な構造を有する高分子材料を得やすくなる。
　ポリマーユニットＢ群に存在するジオール基としては、１、２‐ジオールや１、３‐ジオールなどの２以上のヒドロキシル基（ＯＨ基）を有する官能基であれば特に制限はされないが、糖や糖誘導体であることができる。糖由来の構造を有する糖アルコール、好ましくは、糖誘導体の開環構造を有するものであることができる。かかる糖としては、単糖類、二糖類、多糖類のいずれも可能であるが、典型的には、グルコースやフルクトースのような単糖類であることができる。また、芳香族ジオール基、脂肪族ジオール基であることもでき、分子中の１以上の炭素がヘテロ原子に置換されているジオール基であってもよい。ジオール基は、それぞれ同一であっても、異なってもよいが、同一である方が好ましい。官能基が同一であることによって、ボロン酸含有基との反応性が均一になり、均一な構造を有する高分子材料を得やすくなる。
　上述のように、ポリマーユニットＡ群における１分子当たりのボロン酸含有基の数平均官能基数は、３～１００の範囲であり、好ましくは、３～６０の範囲である。また、ポリマーユニットＢ群における１分子当たりのジオール基の数平均官能基数が、３～１５００の範囲であり、好ましくは、３～１００の範囲、より好ましくは３～６０の範囲である。かかる官能基数を所定の範囲とし、後述の平均結合数Ｎの式を満たすようなポリマーユニット濃度とすることで、所望の相分離構造が得られる。ここで、「数平均官能基数」とは、ポリマーユニットＡ群又はＢ群に含まれる分岐ポリマーの1分子あたりのボロン酸含有基又はジオール基の数の平均値である。
　ポリマーユニットＡ群を構成する分岐ポリマーとして好ましい非限定的な具体例には、例えば、４つのポリエチレングリコール骨格の分岐を有し、それぞれの末端にボロン酸含有基を有する下記式（Ｉ）で表される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　式（Ｉ）中、Ｘは、ボロン酸含有基であり、好ましい実施態様では、Ｘは、以下の構造を有するフェニルボロン酸含有基又はフルオロフェニルボロン酸含有基であることができる（部分構造中、波線部は、Ｒ１１～Ｒ１４への連結部である。）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　式（Ｉ）中、ｎ１１～ｎ１４は、それぞれ同一でも又は異なってもよい。ｎ１１～ｎ１４の値が近いほど、均一な立体構造をとることができ、高強度となる。このため、高強度の高分子材料を得るためには、同一であることが好ましい。ｎ１１～ｎ１４の値が高すぎると高分子材料の強度が弱くなり、ｎ１１～ｎ１４の値が低すぎると化合物の立体障害により高分子材料が形成されにくい。そのため、ｎ１１～ｎ１４は、２５～２５０の整数値が挙げられ、３５～１８０が好ましく、５０～１１５がさらに好ましく、５０～６０が特に好ましい。
　上記式（Ｉ）中、それぞれ同一又は異なり、Ｒ１１～Ｒ１４は、官能基とコア部分をつなぐリンカー部位である。Ｒ１１～Ｒ１４は、それぞれ同一でも異なってもよいが、均一な立体構造を有する高強度な高分子材料を製造するためには同一であることが好ましい。Ｒ１１～Ｒ１４は、直接結合、Ｃ１－Ｃ７アルキレン基、Ｃ２－Ｃ７アルケニレン基、－ＮＨ－Ｒ１５－、－ＣＯ－Ｒ１５－、－Ｒ１６－Ｏ－Ｒ１７－、－Ｒ１６－ＮＨ－Ｒ１７－、－Ｒ１６－ＣＯ２－Ｒ１７－、－Ｒ１６－ＣＯ２－ＮＨ－Ｒ１７－、－Ｒ１６－ＣＯ－Ｒ１７－、又は－Ｒ１６－ＣＯ－ＮＨ－Ｒ１７－を示す。ここで、Ｒ１５はＣ１－Ｃ７アルキレン基を示す。Ｒ１６はＣ１－Ｃ３アルキレン基を示す。Ｒ１７はＣ１－Ｃ５アルキレン基を示す。
　ここで、「Ｃ１－Ｃ７アルキレン基」とは、分岐を有してもよい炭素数が１以上７以下のアルキレン基を意味し、直鎖Ｃ１－Ｃ７アルキレン基又は１つ又は２つ以上の分岐を有するＣ２－Ｃ７アルキレン基（分岐を含めた炭素数が２以上７以下）を意味する。Ｃ１－Ｃ７アルキレン基の例は、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基である。Ｃ１－Ｃ７アルキレン基の例は、－ＣＨ2－、－(ＣＨ2)2－、－(ＣＨ2)3－、－ＣＨ(ＣＨ3)－、－(ＣＨ2)3－、－(ＣＨ(ＣＨ3))2－、－(ＣＨ2)2－ＣＨ(ＣＨ3)－、－(ＣＨ2)3－ＣＨ(ＣＨ3)－、－(ＣＨ2)2－ＣＨ(Ｃ2Ｈ5)－、－(ＣＨ2)6－、－(ＣＨ２)2－Ｃ(Ｃ2Ｈ5)2－、及び－(ＣＨ2)3Ｃ(ＣＨ3)2ＣＨ2－などが挙げられる。
　「Ｃ２－Ｃ７アルケニレン基」とは、鎖中に１個若しくは２個以上の二重結合を有する状又は分枝鎖状の炭素原子数２～７個のアルケニレン基であり、例えば、前記アルキレン基から隣り合った炭素原子の水素原子の２～５個を除いてできる二重結合を有する２価基が挙げられる。
　一方、ポリマーユニットＢ群を構成する分岐ポリマーとして好ましい非限定的な具体例には、例えば、４つのポリエチレングリコール骨格の分岐を有し、それぞれの末端にジオール基を有する下記式（ＩＩ）で表される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　式（Ｉ）中、Ｙは、ジオール基であり、好ましい実施態様では、Ｙは、以下の構造を有する基であることができる（部分構造中、波線部は、Ｒ２１～Ｒ２４への連結部である。）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
　上記式（ＩＩ）中、ｎ２１～ｎ２４は、それぞれ同一でも又は異なってもよい。ｎ２１～ｎ２４の値は近いほど、高分子材料は均一な立体構造をとることができ、高強度となるので好ましく、同一である方が好ましい。ｎ２１～ｎ２４の値が高すぎると高分子材料の強度が弱くなり、ｎ２１～ｎ２４の値が低すぎると化合物の立体障害により高分子材料が形成されにくい。そのため、ｎ２１～ｎ２４は、５～３００の整数値が挙げられ、２０～２５０が好ましく、３０～１８０がより好ましく、４５～１１５がさらに好ましく、４５～５５であればさらに好ましい。
　上記式（ＩＩ）中、Ｒ２１～Ｒ２４は、官能基とコア部分をつなぐリンカー部位である。Ｒ２１～Ｒ２４は、それぞれ同一でも異なってもよいが、均一な立体構造を有する高強度な高分子材料を製造するためには同一であることが好ましい。式（ＩＩ）中、Ｒ２１～Ｒ２４は、それぞれ同一又は異なり、直接結合、Ｃ１－Ｃ７アルキレン基、Ｃ２－Ｃ７アルケニレン基、－ＮＨ－Ｒ２５－、－ＣＯ－Ｒ２５－、－Ｒ２６－Ｏ－Ｒ２７－、－Ｒ２６－ＮＨ－Ｒ２７－、－Ｒ２６－ＣＯ２－Ｒ２７－、－Ｒ２６－ＣＯ２－ＮＨ－Ｒ２７－、－Ｒ２６－ＣＯ－Ｒ２７－、又は－Ｒ２６－ＣＯ－ＮＨ－Ｒ２７－を示す。ここで、Ｒ２５はＣ１－Ｃ７アルキレン基を示す。Ｒ２６はＣ１－Ｃ３アルキレン基を示す。Ｒ２７はＣ１－Ｃ５アルキレン基を示す。
　本明細書において、アルキレン基及びアルケニレン基は任意の置換基を１個以上有していてもよい。該置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子のいずれであってもよい）、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、アシル基、又はアリール基などを挙高分子材料ことができるが、これらに限定されることはない。アルキル基が２個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アルキル部分を含む他の置換基（例えばアルキルオキシ基やアラルキル基など）のアルキル部分についても同様である。
　また、本明細書において、ある官能基について「置換基を有していてもよい」と定義されている場合には、置換基の種類、置換位置、及び置換基の個数は特に限定されず、２個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、スルホ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基などを挙高分子材料ことができるが、これらに限定されることはない。これらの置換基にはさらに置換基が存在していてもよい。
（１－２）ポリマーユニット濃度及び結合率
　本発明の高分子材料において、ポリマーユニットＡ群及びＢ群の合計濃度（ｃ１）は、１～２００ｇ／Ｌであり、好ましくは５～１００ｇ／Ｌである。同時に、合計濃度ｃ１は、ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ１ ＊）の０．０２～３倍の範囲、好ましくは、０．１～２の範囲である。
　ここで、「重なり合い濃度」（「重なり濃度」とも呼ばれる。）とは、溶媒中の高分子が空間的に互いに接触し始める濃度のことであり、一般に、重なり濃度ｃ＊は、以下の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 （式中、Ｍｗは、ポリマーの重量平均分子量であり；αは、溶媒の比重；ＮＡは、アボガドロ定数；Ｒｇは、ポリマーの慣性半径である。）。
　重なり濃度ｃ＊の算出方法は、例えば、Polymer Physics（M. Rubinstein, R.Colby著）を参照することができる。具体的には、例えば、希薄溶液の粘度測定より、フローリーフォックスの式を用いて求めることができる。
　また、本発明の高分子材料は、ポリマーユニット間の結合率が所定の範囲内であることを特徴とする。これにより、所望の相分離構造が得られる。より具体的には、ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合しているボロン酸含有基又はジオール基の平均数をＮとした場合に、Ｎが以下の関係式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 を満たす。
　ここで、以下に説明するように、結合平均数Ｎは、ポリマーユニット間の反応における平衡定数を用いて算出することができる。
　ポリマーユニットＡ群とＢ群との反応における平衡定数Ｋを用いて、平衡状態における連結した結合数と反応性官能基（すなわち、ボロン酸含有基及びジオール基）の総数の比である網目結合率pを算出することができる。 ここで、ポリマーユニットの間の結合形成は２次反応である。したがって、結合形成の速度論は次のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 ここで、nbondは結合のモル濃度、nF,0とnG,0はそれぞれポリマーユニットＡ群とポリマーユニットＢ群の初期濃度である。
　平衡状態では会合と解離はつり合っている（dnbond/dt＝0）。したがって、式(s11)を書き換えると、nbondは以下のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ここで網目の結合率 p は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 と表せる。
　例えば、ポリマーユニットＡ群におけるボロン酸含有基とポリマーユニットＢ群におけるジオール基が等量となるよう混合された場合（nF,0＝nG,0 ＝1/2 Cend）であることから、式（S12）と式（S13）から、pは次のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　一方、ボロン酸含有基とジオール基が非等量で混合された場合（nF,0/(nF,0 + nG,0) =s, nF,0 + nG,0 = Cend）は、次のように書き表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　以上の式を用いて、実際の系における、分岐数（ｆ）を有するポリマーユニット1分子あたりの平均的に結合している反応性官能基の数 (Ｎ) は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 と算出できる。
（１－３）結合率調整剤
　好ましい態様において、上述の結合平均数Ｎを適切な範囲とするために、結合調整剤をさらに含むことができる。かかる結合調整剤としては、大きく分けて、（１）ポリマーユニット間の結合をある程度阻害し得る化合物、及び（２）ポリマーユニット間の結合に影響する周囲環境を調節し得る化合物が含まれる。
　ポリマーユニット間の結合をある程度阻害し得る化合物（１）の例としては、グルコース等の糖、ソルビトール等の糖誘導体を挙げることができる。また、周囲環境を調節し得る化合物（２）としては、ｐＨ調整剤を挙げることができる。かかるｐＨ調整剤としては、当該技術分野において公知のｐＨ緩衝剤を用いることができる。
　結合調整剤の添加量は、適宜調整することができるが、例えば、糖誘導体を用いる場合には、モノマーユニットＢ群に対して、モル比で０．１～５０の範囲であることができる。
（１－４）高分子材料の物性等
　本発明の高分子材料は、溶媒を含み、２００ｇ／Ｌ以下、好ましくは、１５０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは、１００ｇ／Ｌ以下のポリマー含有量を有する。ポリマー含有量の下限値は特に限定されないが、所望の粘稠性等の物性が得られるという観点から、下限値は０．１ｇ／Ｌ以上であることが好ましい。
　本発明の高分子材料は、相分離構造により、μｍオーダーの多孔体構造、また凝集体構造を有することを特徴とする。具体的には、第１領域により構成される網目サイズが、１～５００μｍの大きさであることができ、好ましくは、１０～１００μｍである。当該網目サイズは、濃厚相である第１領域により外周が形成される網目単位（すなわち、孔）における長辺の長さを意味する。或いは、当該網目単位が略円形の場合には、その直径の長さとすることもできる。かかる網目単位の内部には、希薄相である第２領域及び／又は溶媒が存在する。または、希薄相の中に、孔径が１～５００μｍ、好ましくは、１０～１００μｍの凝集した濃厚相が存在する。
　典型的には、濃厚相である第１領域は、溶媒を含むゲル全体に基づき、１～２０重量％の高分子濃度を有し、希薄相である第２領域は、０～３重量％の高分子濃度を有する。好ましくは、第１領域は１～１０重量％、第２領域は０．０１～２重量％の高分子濃度を有する。
　本発明の高分子材料中に含まれる溶媒としては、上記ポリマーユニットにより形成される会合体が溶解する限り任意の溶媒を用いることができるが、典型的には、水又は有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、エタノールなどのアルコール類、ＤＭＳＯなどの極性溶媒を用いることができる。好ましくは、溶媒は水である。
　本発明の高分子材料は、典型的には、ポリマーユニットＡ群を含む原料と、ポリマーユニットＢ群を含む原料とを混合することによって製造することができる。原料としてポリマーユニットを含む溶液を用いる場合、各溶液の濃度、添加速度、混合速度、混合割合は特に限定されず、当業者であれば適宜調整することができる。かかる溶液の溶媒としては、上述のように、水、エタノールなどのアルコール類、ＤＭＳＯなどを用いることができる。当該溶液が水溶液である場合には、リン酸緩衝液などの適切なｐＨ緩衝液を用いることができる。好ましくは、本発明の高分子材料は、後述のキットを用いることで調製する
ことができる。
（１－５）キット及び製造方法
　本発明は、別の観点において、上記高分子材料を形成するためのキット及び製造方法に関する。
　かかるキットは、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群を含む第１の溶液；及び側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上のポリマーよりなるポリマーユニットＢ群を含む第２の溶液をそれぞれ別個に格納した容器を含み、
　前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～１５００の範囲であることを特徴とする。
　ここで、２つの溶液におけるポリマーユニットは、以下の濃度範囲に設定される。第１及び第２の溶液を混合した場合におけるポリマー濃度の合計（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲である。
　これにより、第１及び第２の溶液を混合することで、ｉｎ－ｓｉｔｕで、上述した本発明の高分子材料を得ることができる。ポリマーユニットＡ群及びＢ群の種類等の詳細については、既に述べたとおりである。
　好ましい態様では、第１及び第２の溶液の少なくともいずれか一方に結合率調整剤をさらに含むことができる。結合率調整剤の種類等の詳細については、既に述べたとおりである。
　第１及び第２の溶液における溶媒は、水であるが、場合によっては、エタノールなどのアルコール類やその他の有機溶媒を含む混合溶媒とすることもできる。好ましくは、これらポリマー溶液は、水を単独溶媒とする水溶液である。各ポリマー溶液の容量は、それらが付与される患部等の面積や構造の複雑さなどに応じて適宜調節することができるが、典型的には、それぞれ０．１～２０ｍｌの範囲、好ましくは、１～１０ｍｌである。
　各ポリマー溶液のｐＨは、典型的には、４から８の範囲であり、好ましくは、５～７の範囲である。ポリマー溶液のｐＨの調節は、該技術分野において公知のｐＨ緩衝剤を用いることができる。例えば、クエン酸－リン酸バッファー（ＣＰＢ）を用い、クエン酸とリン酸水素二ナトリウムの混合比を変えることで、ｐＨを上述の範囲に調節することができる。
　これらポリマー溶液を混合する手段としては、例えば、国際公開ＷＯ２００７／０８３５２２号公報に開示されたような二液混合シリンジを用いて行うことができる。混合時の二液の温度は、特に限定されず、ポリマーユニットがそれぞれ溶解され、それぞれの液が流動性を有する状態の温度であればよい。例えば、二液の温度は異なってもよいが、温度が同じである方が、二液が混合されやすいので好ましい。
　場合によって、本発明のキットにおける容器として、ポリマー溶液を格納した噴霧器などの器具を用いることができる。噴霧器は、当該技術分野において公知のものを適宜用いることができ、好ましくは医療用噴霧器である。
　また、別の側面において、本発明は、上述の高分子材料の製造方法にも関する。当該製造方法は、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群と、側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上のポリマーよりなるポリマーユニットＢ群と、溶媒を混合してポリマー溶液を調製する工程を含む。
　ここで、前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～１５００の範囲であり；
　前記ポリマー溶液におけるポリマー濃度の合計（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲であり；
　前記ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している前記ボロン酸含有基又は前記ジオール基の平均数をＮとした場合に、Ｎが以下の関係式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 を満たす。
　好ましい態様では、第１及び第２の溶液の少なくともいずれか一方に結合率調整剤をさらに含むことができる。或いは、本発明の製造方法は、結合率調整剤を含む第３の溶液を別途添加する工程を含んでいてもよい。
　各ポリマーユニット及び結合率調整剤の詳細については、既に述べたとおりである。
　以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
１．高分子材料の調製
１－１．ポリマーユニットの合成
　高分子材料を構成するポリマーユニットとして、４分岐、または８分岐テトラポリエチレングリコールの末端にジオール基（グルコノラクトンの開環構造）を有するＴｅｔｒａ－ＰＥＧ－ＧＤＬ、Octa－ＰＥＧ－ＧＤＬ、及び末端にフルオロフェニルボロン酸基を有するＴｅｔｒａ－ＰＥＧ－ＦＰＢＡ、Octa－ＰＥＧ－FPBAを合成した。
　原料は、以下のものを用いた。
Tetra-PEG-NH2（分子量Ｍｗは、それぞれ５ｋ、１０ｋ、２０ｋのものを用いた；油化産業株式会社）; 
Octa-PEG-NH2（分子量Ｍｗは、それぞれ５ｋ、１０ｋ、２０ｋのものを用いた；油化産業株式会社）；
4-carboxy-3-fluorophenylboronic acid（FPBA）（富士フィルム和光純薬株式会社）；
4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride（DMT-MM）（富士フィルム和光純薬株式会社）；
グルコノ－δ－ラクトン（GDL）（東京化成工業株式会社）。
Ｔｅｔｒａ－ＰＥＧ－ＧＤＬの合成
　アミノ基を末端に有するTetra-PEG-NH2をメタノールに50 mg/mLの濃度で溶解し、Tetra-PEG-NH2の末端アミノ基に対してモル比で10倍のグルコノラクトン、20倍のトリエチルアミンを添加し、35℃で3日間撹拌した。反応液を透析膜に移し（20kの場合はMWCO: 6-8,000、10k, 5kの場合はMWCO: 3,500）、メタノールで２日間、水で２日間透析し、0.45 umのシリンジフィルターを通した後、凍結乾燥して粉体で回収した。1H-NMRで合成の完了を確認した。
Ｔｅｔｒａ－ＰＥＧ－ＦＰＢＡの合成
　Tetra-PEG-NH2をメタノールに50 mg/mLの濃度で溶解し、Tetra-PEG-NH2の末端アミノ基に対してモル比で5倍のFPBA、10倍のDMT-MMを添加し、室温で一晩撹拌した。反応液を透析膜に移し（20kの場合はMWCO: 6-8,000、10k, 5kの場合はMWCO: 3,500）、塩酸水溶液（10 mM）で半日間・水酸化ナトリウム水溶液（10 mM）で半日、リン酸緩衝液（pH 7.4、10 mM）で半日、食塩水（100 mM）で１日、最後に純水で１日透析し、0.45 umのシリンジフィルターを通した後、凍結乾燥して粉体で回収した。1H-NMRで合成の完了を確認した。　
　８分岐のＰＥＧを原料とし、同様にＧＤＬ末端及びＦＰＢＡを有する各種ポリマーユニットを調整した。
多分岐PEG-GDLおよび多分岐PEG-FPBAの合成
　活性エステル末端Tetra-PEG-OSu (製品名SUNBRIGHT PTE-100HS；油化産業株式会社)およびアミン末端Tetra-PEG-NH2 (製品名SUNBRIGHT PTE-100PA；油化産業株式会社)を、pH7.4のリン酸緩衝液に、60 g/Lとなるように溶解した。それぞれの溶液を体積比で、0.14:0.86となるように混合し、ゲル化する直前の溶液を作製した。この溶液を、水で透析したのち、凍結乾燥によって粉末を得た。得られた粉末PEGは、アミン末端を過剰に有する多分岐体（多分岐PEG-NH2）である。
　多分岐PEG-NH2をメタノールに ５０mg/mL の濃度で溶解し、NH2 末端に対してモル比で１０ 等量のグルコノラクトン、２０等量のトリエチルアミンを加え、３５℃ で ３ 日間攪拌した。反応液を透析膜 （20kの場合はMWCO: 6-8,000、10k, 5kの場合はMWCO: 3,500）に移し、メタノールと脱イオン水で 1 日間ずつ透析し、0.45 μm のシリンジフィルターでろ過した。その後、反応液に凍結乾燥をかけ、反応物をGDL末端修飾体として回収した（多分岐PEG-GDL）。一方で、多分岐PEG-NH2をメタノールに50 mg/mLの濃度で溶解し、NH2末端に対してモル比で5等量のFPBA、10等量のDMT-MMを添加し、室温で一晩撹拌した。反応液を透析膜に移し（20kの場合はMWCO: 6-8,000、10k, 5kの場合はMWCO: 3,500）、塩酸水溶液（10 mM）で半日間・水酸化ナトリウム水溶液（10 mM）で半日、リン酸緩衝液（pH 7.4、10 mM）で半日、食塩水（100 mM）で１日、最後に純水で１日透析し、0.45 umのシリンジフィルターを通した後、凍結乾燥してFPBA修飾体（多分岐PEG-FPBA）を回収した。
１－２．高分子材料の合成
　得られたポリマーユニットを含む溶液、さらに、場合により結合調整剤である糖誘導体を含む溶液を調製し、これらポリマー溶液を混合して、以下の表に示す組成の高分子材料を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　実施例３では、得られた多分岐PEG-FPBA、多分岐PEG-GDLを、pH7.4リン酸バッファーに10, 20, 30 g/Lとなるように溶解し、等量混合することで、高分子材料を得た。なお、多分岐PEGの分岐数および分子量はウベローデ粘度管を用いた固有粘度[η]測定から Mark-Houwink-Sakuradaの式 ([η]=KMα)を用いて推定した。K, αはPEG-water系の文献値 (Rauschkolb et al. Biointerface Research in Applied Chemistry 2021) を参照した。
２．相分離構造の評価
　上記１．で合成した各種高分子材料について、相分離構造の形成の有無を確認した結果をプロットしたものを図１に示す。ここで、相分離構造の形成の確認は、フルオロセインなどの蛍光修飾を施した試料について共焦点レーザー顕微鏡（LSM800 、Zeiss社製)にて励起波長４９８ｎｍ、観察波長５９８ｎｍで観察し、５μｍ以上の構造体(すなわち、取得される画像上に異なる色で示される構造)が確認されたものを相分離構造と認定した（図２）。
蛍光修飾試料の合成
　Tetra-PEG-NH2またはOcta-PEG-NH2 (分子量Ｍｗは、それぞれ５ｋ、１０ｋ、２０ｋのものを用いた；油化産業株式会社)をメタノールに ５０mg/ml の濃度で溶解し、NH2 末端に対して０．００１倍の Fluorescein isothiocyanate (FITC)　(Sigma Aldrich社製) と反応させ、２５°Cで１日間攪拌した。その後、NH2 末端に対して １０ 倍のグルコノラクトン、２０等量のトリエチルアミンを加え、３５℃ で ３ 日間攪拌した。反応液を透析膜 （20kの場合はMWCO: 6-8,000、10k, 5kの場合はMWCO: 3,500）に移し、メタノールと脱イオン水で 1 日間ずつ透析し、0.45 μm のシリンジフィルターでフィルタリングを行った。その後、反応液に凍結乾燥をかけ反応物を固体として回収した。得られた蛍光修飾されたＴｅｔｒａ－ＰＥＧ－ＧＤＬ、Octa-PEG-GDLと上記１．で合成したＴｅｔｒａ－ＰＥＧ－ＦＰＢＡ、Octa-PEG-FPBAを混合することで、蛍光修飾試料を取得した。蛍光修飾による物性の変化はほぼないことを確認している。
　図１において、横軸は、ポリマーユニットの合計濃度（ｃ）／ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）であり；縦軸は、ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している前記ボロン酸含有基又は前記ジオール基の平均数をＮである。
　実施例１は8分岐PEG-FPBAと8分岐PEG-GDLを混合し、ソルビトール添加量によって結合性を制御した結果である。図１中の「○」は相分離構造の形成が確認されたもの、「×」は相分離せず単相であったものである。
　実施例２は8分岐PEG-FPBA、8分岐PEG-GDL、4分岐PEG-FPBA、4分岐PEG-GDLを混合することで結合性を制御した結果である。図１中の「●」は相分離構造の形成が確認されたもの、「十」は相分離せず単相であったものである。
　実施例３は多分岐PEG-FPBAと多分岐PEG-GDLを混合することで結合性を制御した結果である。図１中の右上領域における○の中に十があるシンボルは、相分離構造の形成が確認されたものである。
　図１のプロットについて、線形回帰分析を行った結果、ｃ／ｃ＊を変数とする以下の式を満たす場合に、相分離構造が得られることが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021

Claims (14)

  1. 　溶媒を含有する非ゲル化高分子材料であって、
    　複数のポリマーユニットが連結することで、前記ポリマーユニットが密に存在する第１領域と、前記ポリマーユニットが疎に存在する第２領域が相分離状態で存在する３次元構造を有し；
    　前記ポリマーユニットが、側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群と、側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＢ群とを含み；
    　前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりのボロン酸含有基の数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりのジオール基の数平均官能基数が、３～１５００の範囲であって；
    　前記高分子材料中の合計ポリマー濃度（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲であり；
    　前記ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している前記ボロン酸含有基又は前記ジオール基の平均数をＮとした場合に、Ｎが以下の関係式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     を満たす、
    該高分子材料。
  2. 　前記溶媒が水であり、前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが親水性ポリマーである、請求項１に記載の高分子材料。
  3. 　前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが、ポリエチレングリコール骨格又はポリビニル骨格を有する、請求項１に記載の高分子材料。
  4. 　前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群の少なくとも一方が、２分岐、３分岐、４分岐、又は８分岐のポリエチレングリコールのみで構成される、請求項１に記載の高分子材料。
  5. 　前記ポリマーユニットＡ群及びＢ群を構成する分岐ポリマーが、いずれも５ｘ１０３～１ｘ１０５の分子量（Ｍｗ）を有する、請求項１に記載の高分子材料。
  6. 　前記ボロン酸含有基が、ハロゲン原子で置換されていてもよいアリールボロン酸である、請求項１に記載の高分子材料。
  7. 　前記ジオール基が、糖誘導体の開環構造を有する、請求項１に記載の高分子材料。
  8. 　前記ポリマーユニットＡ群が、末端に合計４つのボロン酸含有基を有するポリマーと末端に合計８つのボロン酸含有基を有するポリマーの組合せを含み；
    　前記ポリマーユニットＢ群が、末端に合計４つのジオール基を有するポリマーと末端に合計８つのジオール基を有するポリマーの組合せを含む、
    請求項１に記載の高分子材料。
  9. 　結合率調整剤をさらに含む、請求項１に記載の高分子材料。
  10. 　結合率調整剤が、糖、糖誘導体及びｐＨ調整剤よりなる群から選択される、請求項１に記載の高分子材料。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１に記載の高分子材料を形成するためのキットであって、
    　側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群を含む第１の溶液、及び
    　側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＢ群を含む第２の溶液
    をそれぞれ別個に格納した容器を含み；
    　前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりのボロン酸含有基の数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりのジオール基の数平均官能基数が、３～１５００の範囲であって；
    　前記第１及び第２の溶液におけるポリマー濃度の合計（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲である、
    該キット。
  12. 　前記第１及び第２の溶液の少なくともいずれか一方に結合率調整剤をさらに含む、請求項１１に記載のキット。
  13. 　前記結合率調整剤が、糖、糖誘導体及びｐＨ調整剤よりなる群から選択される、請求項１１に記載のキット。
  14. 　請求項１～１０のいずれか１に記載の高分子材料の製造方法であって、
    　側鎖又は末端に合計２以上のボロン酸含有基を有する１種以上の分岐ポリマーよりなるポリマーユニットＡ群と、側鎖又は末端に合計２以上のジオール基を有する１種以上のポリマーよりなるポリマーユニットＢ群と、溶媒を混合してポリマー溶液を調製する工程を含み；
    　前記ポリマーユニットＡ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～６０の範囲であり、かつ前記ポリマーユニットＢ群における１分子当たりの数平均官能基数が、３～１５００の範囲であり；
    　前記ポリマー溶液におけるポリマー濃度（ｃ）が、０．１～１００ｇ／Ｌであり、かつ前記ポリマーユニットの重なり合い濃度（ｃ＊）の１０－３～５倍の範囲であり；
    　前記ポリマーユニットの１分子当たり、他のポリマーユニットと結合している前記ボロン酸含有基又は前記ジオール基の平均数をＮとした場合に、Ｎが以下の関係式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     を満たす、
    該製造方法。
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