(57)【要約】【課題】酸素発生に必要な物質を外部からの供給に依存しない自己反応性であり、かつ毒性の高い副生成物を生じない酸素徐放材を提供する。【解決手段】金属過酸化物と、金属過酸化物と反応し得る弱酸又は弱酸を誘導し得る弱酸前駆体とを予め内包し、自己反応性を備える酸素徐放材に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属過酸化物と、弱酸又は弱酸前駆体とを含み、自己反応性を備えることを特徴とする酸素徐放材。
【請求項２】
前記弱酸のｐＫａが３以上１３以下であることを特徴とする、請求項１に記載の酸素徐放材。
【請求項３】
前記弱酸前駆体と反応可能なプロトン性化合物をさらに含み、前記弱酸前駆体と前記プロトン性化合物との反応によって誘導され得る弱酸のｐＫａが３以上１３以下であることを特徴とする、請求項１に記載の酸素徐放材。
【請求項４】
前記弱酸又は前記弱酸前駆体から誘導され得る弱酸が、カルボン酸、リン酸の共役塩基、硫酸の共役塩基、又はそれらの二種以上の混合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の酸素徐放材。
【請求項５】
前記カルボン酸が、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一価若しくは二価のカルボン酸、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一部のメチレン構造が酸素原子に置換された構造の一価若しくは二価のカルボン酸、安息香酸、フタル酸、又はそれらの任意の水素原子がＣ１−Ｃ１８のアルキル基、アルコキシ基、アシル基に置換された誘導体、オリゴエチレングリコール若しくはポリエチレングリコール構造を含む一価若しくは二価のカルボン酸、側鎖にカルボン酸基を備える高分子化合物、又はそれらの二種以上の混合物を含み、前記リン酸の共役塩基が、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、又はそれらの二種以上の混合物を含み、前記硫酸の共役塩基が、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、硫酸水素アンモニウム、又はそれらの二種以上の混合物を含むことを特徴とする、請求項４に記載の酸素徐放材。
【請求項６】
前記弱酸前駆体が、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一価若しくは二価のカルボン酸の酸無水物若しくは酸塩化物、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一部のメチレン構造が酸素原子に置換された構造の一価若しくは二価のカルボン酸の酸無水物若しくは酸塩化物、オリゴエチレングリコール若しくはポリエチレングリコール構造を含む一価若しくは二価のカルボン酸の酸無水物若しくは酸塩化物、側鎖にカルボン酸基を備える高分子化合物の酸無水物若しくは酸塩化物、無機若しくは有機の酸性酸化物、又はそれらの二種以上の混合物を含むことを特徴とする、請求項４に記載の酸素徐放材。
【請求項７】
前記プロトン性化合物が、水、アルコール、又はそれらの二種以上の混合物であることを特徴とする、請求項３に記載の酸素徐放材。
【請求項８】
分散媒をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の酸素徐放材。
【請求項９】
前記分散媒が、オリゴアルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、ポリイソブチレン、ポリジメチルシロキサン、若しくはそれらの任意の水素原子がＣ１−Ｃ１８のアルキル基、アルコキシ基、アシル基に置換された誘導体、若しくはそれらを部分構造として含む共重合体、水、アルコール、油脂、コハク酸の低級アルコールジエステル、酢酸の低級アルコールエステル、又はそれらの二種以上の混合物を含むことを特徴とする、請求項８に記載の酸素徐放材。
【請求項１０】
前記分散媒、弱酸、弱酸前駆体、及びプロトン性化合物の融点又は軟化点が、−１９６℃以上５０℃以下であること特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の酸素徐放材。
【請求項１１】
前記金属過酸化物が、第１族金属、第２族金属、若しくは第４周期遷移金属の過酸化物、又はそれらの二種以上の混合物であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の酸素徐放材。
【請求項１２】
前記金属過酸化物が、過酸化カルシウム、過酸化マグネシウム、過酸化亜鉛、過酸化ニッケル、過酸化リチウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化バリウム、過酸化ストロンチウム、又はそれらの二種以上の混合物から選択されることを特徴とする、請求項１１に記載の酸素徐放材。
【請求項１３】
前記金属過酸化物の量が、酸素徐放材の全重量に対して、５重量％以上５０重量％以下であり、前記金属過酸化物の物質量に対する弱酸の解離し得るプロトンの物質量の割合が、０．５以上５以下であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の酸素徐放材。
【請求項１４】
前記弱酸の濃度が、３７℃における液相中で、１．０μＭ以上１０００ｍＭ以下であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の酸素徐放材。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の酸素徐放材が発生する酸素を細胞又は生体組織に供給する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞移植用酸素徐放材に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生医療は、失われた生体機能を回復させる医療技術であり、近年急速に発展している。その１つとして他家細胞を移植することで治療効果を得る細胞治療の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、移植された他家細胞が免疫細胞により攻撃されることを抑制し、治療効果を持続するための、移植する細胞を微小なアルギン酸ゲルによって被覆することで免疫隔離を実現するマイクロカプセル化技術が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献１では、マイクロカプセル型の細胞移植デバイスに酸素を供給する方法として、酸素徐放材が提案されている。この酸素徐放材は、過酸化水素の分解反応を利用して酸素を発生させるものであり、例えば、過酸化カルシウムと酸素徐放材の被覆材であるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を透過した体液中の水分との反応を利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８９８６７２５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｔｕｃｈ，  Ｂ．ら、Ｄｉａｂｅｔｅｓ  ｃａｒｅ、２００９年、３２、１８８７頁〜１８８９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、細胞の高密度化が困難であり、さらに移植細胞が散逸しやすい。
【０００８】
一方で、多数の細胞を免疫隔離膜に被覆したマイクロカプセル型の細胞移植デバイスは、細胞を高密度で導入しやすい上に、移植細胞の摘出が容易であるが、デバイス内への酸素供給が不足しやすい。
【０００９】
また、特許文献１に記載の方法では、ＰＤＭＳ中の水の透過速度がほぼ一定であり、かつ律速段階になることを活用することで、長期間にわたって平滑的に酸素を供給することを実現しているものの、水がＰＤＭＳと接触する外部の湿潤環境から供給されるために、酸素供給効果がその湿潤環境や体液との接触表面積に大きく依存し、移植部位によっては必ずしも同一の効果が期待できない。また、副生成物として水酸化カルシウムを生じ、水酸化カルシウムは、強アルカリ性であることから毒性が高く、細胞移植デバイスが体内で破損した際のリスクがある。
【００１０】
したがって、本発明は、酸素発生に必要な物質を外部からの供給に依存しない自己反応性であり、かつ毒性の高い副生成物を生じない酸素徐放材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の酸素徐放材は、金属過酸化物と、金属過酸化物と反応し得る弱酸又は弱酸を誘導し得る弱酸前駆体とを予め内包し、自己反応性を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、酸素発生に必要な物質を外部からの供給に依存しない自己反応性であり、かつ毒性の高い副生成物を生じない酸素徐放材が提供される。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の酸素徐放材における日数と酸素徐放量の関係を示すグラフである。
【図２】実施例３の酸素徐放材における日数と酸素徐放量の関係を示すグラフである。
【図３】実施例５における評価で用いたデバイスの模式図である。
【図４】比較例３における評価で用いたデバイスの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。また、以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更及び修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１５】
本発明は、自己反応性を備え、外部から物質供給をすることなく、平滑的に酸素を供給し、かつ毒性の高い副生成物を生じない酸素徐放材に関する。
【００１６】
本発明で提供する酸素徐放材は、移植細胞への酸素供給用であり、代表的な使用例として、細胞移植デバイスが挙げられる。ここで、細胞移植デバイスとは、目的の細胞、例えば膵臓細胞を免疫隔離膜で被覆することによりホスト免疫細胞から保護可能であるマイクロカプセル型細胞移植デバイスである。細胞移植デバイス内の細胞は高密度に格納されている上に、血管から比較的距離が離れている。そのため、酸素要求量の大きな細胞に適用する場合、長期的な細胞の生存には、デバイス外部からの酸素供給が望ましい。細胞デバイス向け酸素徐放材は、以下の３点の特性を有することが望ましいが、これらを全て満たす酸素徐放材はこれまでに実現されていなかった。
【００１７】
１点目としては、外部から物質を供給することなく酸素を発生できる点である。外部からの物質を供給する酸素徐放材では、その効果が外部の環境に依存し、必ずしも同一の効果が期待できない。それに対して、酸素徐放材の組成のみで目的の反応を完遂するような自己反応性を有する酸素徐放材では、外部の環境や移植部位に依存することなく、同一の効果が期待できる。
【００１８】
２点目としては、平滑的に酸素を供給できる点である。過剰な酸素供給は、高分圧な酸素により生じる活性酸素種が細胞を損傷するリスクを伴う。それに対して、平滑的に酸素を供給する酸素徐放材では、このリスクを避けることが期待できる。
【００１９】
３点目としては、毒性の高い副生成物を生じない点である。毒性の高い副生成物が生じる酸素徐放材は、デバイスが破損した際にその副生成物が漏洩するリスクを伴う。それに対して、体液と不利益な反応をしない副生成物のみを生じる組成の酸素徐放材では、このリスクを避けることが期待できる。
【００２０】
本発明の酸素徐放材は、以下に説明する材料設計指針に基づくことでこれらの要求を満たすことができる。
【００２１】
本発明の酸素徐放材は、少なくとも金属過酸化物を含む。
【００２２】
本発明の酸素徐放材では、金属過酸化物と弱酸との反応で過酸化水素が発生し、発生した過酸化水素が分解することで酸素が発生する。この際に、金属と弱酸との反応による副生成物が生じるが、当該副生成物は、一般に金属水酸化物と比較して反応性が低く、毒性も低い。
【００２３】
（金属過酸化物のプロトン化反応）
Ｍｘ（Ｏ２）ｙ  ＋  ２ｙＨ＋  →  ｘＭ２ｙ／ｘ＋  ＋  ｙＨ２Ｏ２
【００２４】
（過酸化水素の分解反応）
２Ｈ２Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ  ＋  Ｏ２
【００２５】
反応の進行による金属過酸化物の固体表面積の増減はほぼ一定とみなせるため、系中に存在する反応可能な実質的な弱酸の濃度を一定に保ち、かつ金属過酸化物と弱酸との反応を律速段階とすることで、平滑的な酸素発生を実現できる。そのための方法としては、例えば、第一の様式として、難溶性の弱酸が系中に溶解する速度を低く一定に保つ方法や、第二の様式として、系中の弱酸の拡散速度を低くすることで弱酸と金属過酸化物との反応を遅くする方法や、第三の様式として、弱酸を誘導し得る弱酸前駆体から弱酸を化学的に発生させる際にその反応速度を低く一定に保つ方法、又はそれらの組合せなどが考えられる。
【００２６】
なお、強酸や強酸の前駆体を用いることでも弱酸を用いる反応と同様の反応を実現可能であるが、未反応の強酸や強酸の前駆体による安全性のリスクが生じ得る。
【００２７】
本発明で使用する金属過酸化物は、第１族金属、第２族金属、又は第４周期遷移金属の過酸化物であり、細胞や生体に対して極端な毒性がない過酸化物が好ましい。金属過酸化物の例として、過酸化カルシウム、過酸化マグネシウム、過酸化亜鉛、過酸化ニッケル、過酸化リチウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化バリウム、及び過酸化ストロンチウムからなる群から選択されるものが挙げられる。上記金属過酸化物であれば、細胞や生体に対して極端な毒性がない。金属過酸化物としては、特に生体への安全性の観点から過酸化カルシウム又は過酸化マグネシウムが好ましい。なお、金属過酸化物は、これらの中において、一種類のみを単独で含んでいてもよいし、二種類以上を組み合わせて混合物として含んでいてもよい。
【００２８】
本発明の酸素徐放材は、体積当たりの酸素徐放量が高いほど、必要量を削減することができ、細胞移植デバイスを低サイズ化することができる。したがって、本発明において、金属過酸化物の量は、酸素徐放材の全重量に対して、５重量％以上５０重量％以下であることが好ましい。また、金属過酸化物の物質量に対する弱酸の解離し得るプロトンの物質量の割合は、０．５以上５以下であることが好ましい。
【００２９】
本発明の酸素徐放材では、使用時において金属過酸化物と接触する弱酸濃度を低く維持することで酸素を平滑的に発生する。弱酸濃度が高すぎる場合には平滑的な酸素の発生及び充分な徐放期間の確保が困難になるが、弱酸濃度が低すぎる場合には実質的な酸素発生が得られないため、弱酸濃度は、３７℃における液相中で、１．０μＭ以上１０００ｍＭ以下であることが好ましい。
【００３０】
本発明で使用する弱酸のｐＫａは、３以上１３以下が好ましい。弱酸のｐＫａの下限としては、生体への安全性から３以上である。さらに、弱酸のｐＫａの上限としては、化学平衡の観点からｐＫａが約１２である過酸化水素をプロトン化可能であるｐＫａとして、実質的に１３以下である。本発明で使用する弱酸のｐＫａは、３．５以上１２以下がより好ましく、４以上１０以下がさらにより好ましい。
【００３１】
本発明で使用する弱酸の価数は、限定されない。
【００３２】
本発明で使用する弱酸は、過酸化水素と反応しにくい構造であることが好ましい。過酸化水素と反応しやすい構造とは、例えばＣＣ二重結合、ＣＣ三重結合、アルデヒド、ケトンなどである。
【００３３】
本発明で使用する弱酸としては、例えば、カルボン酸、リン酸の共役塩基、硫酸の共役塩基などが挙げられる。弱酸の例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ＯＥＧカルボン酸、ＰＥＧカルボン酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、マレイン酸、（−）−Ｏ−アセチル−Ｌ−リンゴ酸、ジグリコール酸、ポリ（無水マレイン酸）の加水分解物又は加アルコール分解物、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、硫酸水素アンモニウムなどが挙げられる。カルボン酸の例としては、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一価若しくは二価のカルボン酸、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一部のメチレン構造が酸素原子に置換された構造の一価若しくは二価のカルボン酸、安息香酸、フタル酸、又はそれらの任意の水素原子がＣ１−Ｃ１８のアルキル基、アルコキシ基、アシル基に置換された誘導体、オリゴエチレングリコール若しくはポリエチレングリコール構造を含む一価若しくは二価のカルボン酸、又は側鎖にカルボン酸基を備える高分子化合物が挙げられる。弱酸としての上記カルボン酸、リン酸の共役塩基、及び硫酸の共役塩基は、過酸化水素と反応しにくい構造を有する。弱酸は、これらの中において、一種類のみを単独で含んでいてもよいし、二種類以上を組み合わせて混合物として含んでいてもよい。
【００３４】
本発明の酸素徐放材は、分散媒を含むことができる。
【００３５】
本発明で使用する分散媒は、漏洩時のリスクの観点から、低毒性であることが好ましい。
【００３６】
分散媒としては、例えば、高分子性化合物としては、オリゴアルキレングリコール、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、若しくはポリプロピレングリコールのようなポリアルキレングリコール類、ポリイソブチレン、ポリジメチルシロキサン、又はそれらの任意の水素原子がＣ１−Ｃ１８のアルキル基、アルコキシ基、アシル基に置換された誘導体、あるいはそれらを部分構造として含む共重合体などが挙げられ、低分子性化合物としては、水、エタノールやイソプロピルアルコールのようなアルコール、油脂、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチルのようなコハク酸の低級アルコールジエステル、酢酸エチルのような低級脂肪酸、例えば酢酸の低級アルコールエステルなどが挙げられる。上記分散媒を用いることにより、下記で説明するように、金属過酸化物と弱酸との反応の制御が容易になる。分散媒は、これらの中において、一種類のみを単独で含んでいてもよいし、二種類以上を組み合わせて混合物として含んでいてもよい。
【００３７】
以下では、金属過酸化物と弱酸との反応を律速段階にする方法について例示する。
【００３８】
上述の第一の様式である難溶性の弱酸が系中に溶解する速度を低く一定に保つ方法としては、弱酸と分散媒の親和性を制御する方法が挙げられる。親和性を制御する指針としては、例えば親水性の弱酸に対しては疎水性の分散媒を用いる、疎水性の弱酸に対して親水性の分散媒を用いる、などが挙げられる。
【００３９】
この第一の様式における弱酸と分散媒の組み合わせの一例として、弱酸としてリン酸二水素ナトリウムを用いて、さらに分散媒としてポリエチレングリコールジメチルエーテル（平均分子量２５０）／水（９０／１０重量％）を用いる組み合わせが挙げられる。
【００４０】
上述の第二の様式である系中の弱酸の拡散速度を低くすることで弱酸と金属過酸化物との反応を遅くする方法としては、粘性により拡散を制御する方法がある。一般に、粘性は分子が移動する速さを支配する要素の１つであり、粘性が高ければ、拡散速度は遅くなる。これを利用することで拡散律速を実現可能である。このような場合、例えば高粘性分散媒や増粘材を含む分散媒を使うことができる。
【００４１】
この第二の様式における分散媒としては、ポリエチレングリコール（平均分子量２５０）にポリエチレングリコール（平均分子量１００００）を添加した混合物やポリイソブチレンなどが挙げられる。
【００４２】
上述の第三の様式である弱酸前駆体から弱酸を化学的に発生させる際にその反応速度を低く一定に保つ方法としては、弱酸前駆体と反応させるプロトン性化合物、例えば水やアルコールの濃度を低く保つ方法が挙げられる。
【００４３】
弱酸前駆体とプロトン性化合物との反応の例としては、弱酸前駆体としてカルボン酸無水物やカルボン酸塩化物を用い、弱酸前駆体の加水分解（すなわち、プロトン性化合物が水である）や加アルコール分解（すなわち、プロトン性化合物がアルコールである）によって弱酸であるカルボン酸を得る反応などが挙げられる。また、プロトン性化合物が水である場合には、過酸化水素の分解の際に副生する水を反応に用いることができるため、プロトン性化合物である水を触媒的に再利用することができ、系中で弱酸前駆体から生じる弱酸の速度をほぼ一定にすることができる。
【００４４】
弱酸前駆体としては、上述の弱酸の無水物や塩化物を用いることができる。中でも、カルボン酸無水物の例としては、酢酸無水物、プロピオン酸無水物、酪酸無水物、吉草酸無水物、カプロン酸無水物、エナント酸無水物、カプリル酸無水物、ペラルゴン酸無水物、カプリン酸無水物、ラウリン酸無水物、ミリスチン酸無水物、パルミチン酸無水物、マルガリン酸無水物、若しくはステアリン酸無水物などの非環状酸無水物や、コハク酸無水物、マロン酸無水物、グルタル酸無水物、アジピン酸無水物、ピメリン酸無水物、スベリン酸無水物、アゼライン酸無水物、セバシン酸無水物、フタル酸無水物、マレイン酸無水物、（−）−Ｏ−アセチル−Ｌ−リンゴ酸無水物、若しくはジグリコール酸無水物などの環状酸無水物、又はそれらの任意の水素原子がＣ１−Ｃ１８のアルキル基、アルコキシ基、アシル基に置換された誘導体などが挙げられる。さらに、弱酸前駆体の例としては、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一価若しくは二価のカルボン酸の酸無水物若しくは酸塩化物、Ｃ１−Ｃ１８の直鎖若しくは分岐構造をもつ飽和炭化水素の一部のメチレン構造が酸素原子に置換された構造の一価若しくは二価のカルボン酸の酸無水物若しくは酸塩化物、オリゴエチレングリコール若しくはポリエチレングリコール構造を含む一価若しくは二価のカルボン酸の酸無水物若しくは酸塩化物、側鎖にカルボン酸基を備える高分子化合物の酸無水物若しくは酸塩化物、無機若しくは有機の酸性酸化物などが挙げられる。上記弱酸前駆体を用いることで、弱酸前駆体とプロトン性化合物、例えば水やアルコールとの反応により、弱酸を得ることができる。酸無水物は、これらの中において、一種類のみを単独で含んでいてもよいし、二種類以上を組み合わせて混合物として含んでいてもよい。
【００４５】
第三の様式の一例として、弱酸前駆体としてのカプリン酸無水物と、プロトン性化合物としての水とを用いる方法が挙げられる。カプリン酸無水物と水との加水分解反応からカプリン酸を緩徐に生成する一方で、金属過酸化物とカプリン酸とが反応して生成した過酸化水素の分解から水を再生することにより、カプリン酸無水物と水との加水分解反応はほぼ一定の速度で進行する。プロトン性化合物として添加する水の量が少なければ弱酸を低く維持することが可能である。
【００４６】
また、第三の様式において、上記のプロトン性化合物として水を含む代わりに一定量の弱酸をあらかじめ含む場合には、まず金属過酸化物、例えば過酸化カルシウムと弱酸との反応から水が生じ、この水が上述のように触媒的に酸無水物の加水分解反応を促進するので、あらかじめ水を含む必要性はない。
【００４７】
本発明の酸素徐放材は、いずれの様式においても、構成する組成の融点（又は場合により軟化点）を利用して酸素の発生開始を制御することもできる。融点以下の温度では酸素徐放材に流動性がなく反応が進まない状態、融点以上の温度で酸素徐放材に流動性があり反応が進む状態、という状態の遷移を用いることで保存性を兼ね備えさせることもできる。このような場合、現実的な範囲での保存温度において流動性がなく、使用温度である体温付近で流動性がある状態にすることが好ましい。このような挙動は、分散媒や弱酸や弱酸前駆体やプロトン性化合物などの融点を適切な範囲にすることで実現できる。
【００４８】
融点を利用して酸素の発生開始を制御する場合、融点は２５℃〜３７℃であり、室温では流動性がなく、体温では流動性があることが最も想定される形態であるが、これに限定されることはない。例えば保存に液体窒素を使用することができるので、液体窒素温度で凝固すればよいため、好ましい融点は−１９６℃以上である。一方、凝固点降下を考慮すると好ましい融点は５０℃以下である。より好ましい融点は−７９℃以上４５℃以下、さらに好ましい融点は−３０℃以上４０℃以下である。
【００４９】
分散媒の融点を利用する場合、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールなどのポリエーテル、コハク酸ジメチルなどを用いることができる。弱酸の融点をする場合、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸などを用いることができる。弱酸前駆体の融点を利用する場合、カプリル酸無水物、ペラルゴン酸無水物、カプリン酸無水物、ラウリン酸無水物、ミリスチン酸無水物、２，２−ジメチルコハク酸無水物などを用いることができる。プロトン性化合物の融点を利用する場合、水、エタノールなどを用いることができる。
【００５０】
本発明の酸素徐放材は、酸素発生に必要な物質を外部からの供給に依存しない自己反応性であり、長期間にわたって平滑的に酸素を供給可能であり、かつ毒性の高い副生成物を生じない。すなわち、本発明の酸素徐放材は、使用方法の制限が少なく、安全性が高い。したがって、本発明の酸素徐放材を用いた細胞又は生体組織の移植が実現可能であり、さらに、長期治療効果を有する細胞移植デバイスや生体組織移植デバイスを実現することができる。例えば、本発明の酸素徐放材を利用することで、筐体と、筐体中、好ましくは筐体下部に配置されている本発明の酸素徐放材と、酸素徐放材上の間隙と、間隙中に配置されている酸素透過膜と、酸素透過膜上に配置されている細胞又は生体組織とを含む細胞移植デバイスを調製することができる。
【実施例】
【００５１】
以下本発明の実施例と比較例を図１〜図４にそって説明していく。
【００５２】
図１は、実施例１で測定した酸素量の結果である。
【００５３】
図２は、実施例３で測定した酸素量の結果である。
【００５４】
図３は、本発明が搭載された細胞評価用デバイスである。細胞評価用デバイスは、デバイス下部の細胞に酸素を供給するための酸素徐放材１、酸素徐放材から発生した酸素を均一に分配するための間隙２、酸素徐放材で生成した酸素を下部から細胞に供給する酸素透過膜３、デバイス上部の評価用Ｖ７９細胞４及び細胞培養液５、並びにデバイス全体を支える筐体６で構成されている。
【００５５】
図４は、本発明が搭載されていない細胞評価用デバイスである。
【００５６】
＜実施例１＞
実施例１では、難溶性の弱酸が系中に溶解する速度を低く一定に保つ方法（第一の様式）に基づく酸素徐放材を調製した。
【００５７】
金属化酸化物として過酸化カルシウム、難溶性の弱酸としてリン酸二水素ナトリウム、分散媒としてポリエチレングリコールジメチルエーテル（平均分子量１０００）／水（９５／５重量％）を用いることで弱酸の溶解速度を低く保った。過酸化カルシウム０．３ｇ、リン酸二水素ナトリウム０．６ｇ、ポリエチレングリコールジメチルエーテル（平均分子量１０００）／水（９５／５重量％）１．０ｍＬを均一に混合し、３７℃において発生した酸素量を定量したところ、５日間にわたるほぼ均一な酸素発生が確認された（図１）。
【００５８】
＜実施例２＞
実施例２では、系中の弱酸の拡散速度を低くすることで弱酸と金属過酸化物との反応を遅くする方法（第二の様式）に基づく酸素徐放材を調製した。
【００５９】
金属過酸化物として過酸化カルシウム、弱酸としてリン酸二水素ナトリウム、高粘度分散媒としてポリエチレングリコールポリエチレングリコール（平均分子量１０００）／ポリエチレングリコール（平均分子量１００００）／水（９０／５／５重量％）を用いることでプロトンの拡散速度を遅く保った。過酸化カルシウム０．３ｇ、リン酸二水素ナトリウム０．６ｇ、ポリエチレングリコール（平均分子量１０００）／ポリエチレングリコール（平均分子量１００００）（９０／１０重量％）１．０ｍＬを均一に混合し、３７℃において発生した酸素量を定量したところ、粘性の比較的低い実施例１よりもさらに長い７日間にわたるほぼ均一な酸素発生が確認された。
【００６０】
＜実施例３＞
実施例３では、弱酸前駆体から弱酸を化学的に発生させる際にその反応速度を低く一定に保つ方法（第三の様式）方法に基づく酸素徐放材を調製した。
【００６１】
金属過酸化物として過酸化カルシウム、弱酸前駆体としてカプリン酸無水物、プロトン性化合物として水を用いることで弱酸の発生速度を遅く保った。過酸化カルシウム０．３ｇ、カプリン酸無水物１．６ｇ、水３０μＬを均一に混合し、３７℃において発生した酸素を定量したところ、５日間にわたるほぼ均一な酸素発生が確認された（図２）。
【００６２】
＜実施例４＞
実施例４では、弱酸前駆体から弱酸を化学的に発生させる際にその反応速度を低く一定に保つ方法（第三の様式）方法に基づく酸素徐放材を調製した。
【００６３】
金属過酸化物として過酸化カルシウム、弱酸前駆体としてコハク酸無水物、分散媒としてポリエチレングリコールジメチルエーテル（平均分子量１０００）／水（９５／５重量％）を用いることで弱酸の発生速度を遅く保った。過酸化カルシウム０．３ｇ、コハク酸無水物０．５ｇ、ポリエチレングリコールジメチルエーテル（平均分子量１０００）／水（９５／５重量％）１．０ｍＬを均一に混合し、３７℃において発生した酸素を定量したところ、７日間にわたるほぼ均一な酸素発生が確認された。
【００６４】
＜実施例５＞
実施例５では、本発明における酸素徐放材を用いたＶ７９細胞培養を検討した（図３）。
【００６５】
過酸化カルシウム０．６ｇ、カプリン酸無水物３．２ｇ、水５０μＬを混合して酸素徐放材とし、図３のようなデバイスにＶ７９細胞を播種し、無酸素下で培養したところ、７日後のＶ７９の生存率は８０％であり、良好な値であった。
【００６６】
＜比較例１＞
比較例１では、金属過酸化物と水（ｐＫａ１５．７）の組み合わせを検討した。
【００６７】
過酸化カルシウム０．３ｇ、水１ｇを均一に混合し、３７℃において発生した酸素を定量したところ、水が弱酸として機能しなかったため、酸素の発生は確認されなかった。
【００６８】
＜比較例２＞
比較例２では、液相中に存在する反応可能な弱酸濃度が高すぎる条件を検討した。
過酸化カルシウム０．３ｇ、酢酸１ｇを均一に混合して１５Ｍの弱酸を含む混合物を調製し、３７℃において発生した酸素を定量したところ、３０分以上の酸素発生は確認されなかった。
【００６９】
＜比較例３＞
比較例３では、本発明における酸素徐放材を用いずにＶ７９細胞培養を検討した（図４）。
【００７０】
酸素徐放材用いずに、図４のようなデバイスにＶ７９細胞を播種し、無酸素下で培養したところ、７日後のＶ７９の生存率は１０％と低い値であった。
【００７１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１：酸素徐放材、２：間隙、３：酸素透過膜、４：評価用Ｖ７９細胞、５：細胞培養液、６：筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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