(57)【要約】      （修正有）【課題】温度に応答して低温収縮／高温膨潤挙動を示す高温膨潤型ゲル、及びその製造方法を提供する。また当該高温膨潤型ゲルの原料となる新規な光硬化性ポリマー及びその製造方法を提供する。【解決手段】一般式（II）：2014125601.tif 000025〔式（II）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基〕で示される構造を有することを特徴とする光硬化性ポリマーまたはその塩に光照射して、高温膨潤型ゲルを製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）：
【化１】
2014125601.tif 000019
〔式（Ｉ）中、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とするポリマー（以下、単に「ポリマー（Ｉ）」ともいう）またはその塩を、
（a）溶媒存在下で、アミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋する工程、または
（b）（b-1）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒存在下で光照射して架橋する工程、
もしくは
（b-2）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒非存在下で光照射して架橋し、その後、吸液させる工程
を有する方法で製造される高温膨潤型ゲル。
【請求項２】
上記アミノ基と反応する架橋剤が、グルタルアルデヒド、ジ（N-ヒドロキシスクシンイミド）エステル系架橋剤、及びビスエポキシド系架橋剤からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１記載の高温膨潤型ゲル。
【請求項３】
上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、 N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸、ビニル化合物、アクリル化合物、メタクリル化合物、4-イソチオシアナトベンゾフェノン、または4-アジドフェニルイソチオシアネートである、請求項１記載の高温膨潤型ゲル。
【請求項４】
一般式（Ｉ）：
【化２】
2014125601.tif 000020
〔式（Ｉ）中、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とするポリマー（ポリマー（Ｉ））またはその塩を、
（a）水存在下で、アミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋する工程、または
（b）（b-1）架橋性モノマーと反応させた後、溶媒存在下で光照射して架橋する工程、
もしくは
（b-2）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒非存在下で光照射して架橋し、その後、吸液させる工程
を有する、高温膨潤型ゲルの製造方法。
【請求項５】
上記アミノ基と反応する架橋剤が、グルタルアルデヒド、ジ（N-ヒドロキシスクシンイミド）エステル系架橋剤、及びビスエポキシド系架橋剤からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項４に記載する製造方法。
【請求項６】
上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、 N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸、ビニル化合物、アクリル化合物、メタクリル化合物、4-イソチオシアナトベンゾフェノン、または4-アジドフェニルイソチオシアネートである請求項４に記載する製造方法。
【請求項７】
上記（b-1）または（b-2）が、ポリマー（Ｉ）またはその塩を架橋性モノマーと反応させて、下記一般式（II）：
【化３】
2014125601.tif 000021
〔式（II）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｘは０より大きく「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｘ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕。
で示される構造を有する光硬化性ポリマー（光硬化性ポリマー（II））またはその塩を得る工程を有する、請求項４または６に記載する製造方法。
【請求項８】
一般式（II）：
【化４】
2014125601.tif 000022
〔式（II）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｘは０より大きく「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｘ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とする光硬化性ポリマーまたはその塩。
【請求項９】
上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸、ビニル化合物、アクリル化合物、メタクリル化合物、4-イソチオシアナトベンゾフェノン、または4-アジドフェニルイソチオシアネートである、請求項８に記載する光硬化性ポリマーまたはその塩。
【請求項１０】
一般式（I）：
【化５】
2014125601.tif 000023
〔式（I）中、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有するポリマー（ポリマー(I)）またはその塩を、縮合剤の存在下で、架橋性モノマーと反応させる工程を有する、
一般式（II）：
【化６】
2014125601.tif 000024
〔式（II）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｘは０より大きく「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｘ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有する光硬化性ポリマーまたはその塩の製造方法。
【請求項１１】
上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸、ビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物、4-イソチオシアナトベンゾフェノン、または4-アジドフェニルイソチオシアネートである、請求項１０に記載する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度に応答して低温収縮／高温膨潤挙動を示す高温膨潤型ゲル、及びその製造方法に関する。また本発明は、当該高温膨潤型ゲルの原料となる新規ポリマー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水溶液中において低温溶解型（下限臨界共溶温度型：LCST型）挙動を示す温度感応性高分子化合物や高温溶解型（上限臨界共溶温度型：UCST型）挙動を示す温度感応性高分子化合物に関して、従来から多くの研究がなされており（非特許文献１〜５、特許文献１〜２）、生理学的条件下で相転移温度をコントロールすることにより、細胞分離、ドラッグデリバリーシステム、また再生医療に応用できる可能性が期待されている。
【０００３】
一方、温度に応答して低温収縮／高温膨潤挙動を示すポリマーゲルも知られており（特許文献３〜４）、これを、上記温度感応性高分子化合物と同様に、生理学的条件下で相転移温度をコントロールすることにより、ドラッグデリバリーシステムに応用することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開公報WO/2011/118587
【特許文献２】国際公開公報WO/2012/165356
【特許文献３】特開平8-134146号公報
【特許文献４】特開2003-321513号公報
【特許文献５】特開昭60−106803号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Okano, T. et al., (1993) J. Biomed. Mater. Res., 27, 1243-1251
【非特許文献２】Kim, Y.-H. et al., (1994) J. Control. Release, 28, 148-152
【非特許文献３】Buscall, R. et al., (1982) Eur. Polym. J., 18, 967-974
【非特許文献４】Schulz, D. N. et al. (1986) Polymer, 27, 1734-1742
【非特許文献５】Aoki, T. et al., (1999) Polymer. J., 31, 1185-1188
【非特許文献６】Hossein M. Ekrami et al.,(1995) Journal of Drug Tareting, Vol.2, pp.469-475
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のことから、特に生理学的条件で温度に応答して低温収縮／高温膨潤挙動を示すポリマーゲルに対する期待も高まっている。そこで本発明は、生理学的条件で温度に応答して低温収縮／高温膨潤挙動を示す高温膨潤型ゲル及びその調製方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、当該高温膨潤型ゲルを調製するために使用される新規ポリマー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、以前に自ら開発したウレイド基を有する高温溶解型（UCST型）温度感応性高分子化合物（特許文献２）を検討していたところ、当該温度感応性高分子化合物をアミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋するか、あるいは架橋性モノマーで処理した後に光照射して架橋することで、生理学的条件で、温度に可逆的に応答して低温条件下では収縮挙動、高温条件下では膨潤挙動を示すゲルが調製できることを見出した。
【０００８】
本願発明はかかる知見に基づいて完成したものであり、下記の実施形態を包含するものである。
【０００９】
（Ｉ）高温膨潤型ゲル
（I-1）一般式（Ｉ）：
【００１０】
【化１】
2014125601.tif 000002
【００１１】
〔式（Ｉ）中、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数をそれぞれ意味する。〕。
で示される構造を有することを特徴とするポリマー（以下、単に「ポリマー（Ｉ）」ともいう）またはその塩を、
（a）溶媒存在下で、アミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋する工程、または
（b）（b-1）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒存在下で光照射して架橋する工程、
もしくは
（b-2）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒非存在下で光照射して架橋し、その後、吸液させる工程
を有する方法で製造される高温膨潤型ゲル。
【００１２】
（I-2）上記アミノ基と反応する架橋剤が、グルタルアルデヒド、ジ（N-ヒドロキシスクシンイミド）エステル系架橋剤（ジNHSエステル系架橋剤）、及びビスエポキシド系架橋剤からなる群から選択される少なくとも１種である、（I-1）記載の高温膨潤型ゲル。
（I-3）ジNHSエステル系架橋剤がdisuccinimidyl suberateまたはdithiobis(succinimidylpropionate）であり、ビスエポキシド系架橋剤が1,4-butanediol diglydicyl etherである、（I-2）記載の高温膨潤型ゲル。（I-4）上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）、ビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物である（I-1）記載の高温膨潤型ゲル。
（I-5）上記架橋性モノマーが、４−アジド安息香酸、４−ベンゾイル安息香酸、Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）であり、光照射がＵＶ照射である、（I-1）または（I-4）記載の高温膨潤型ゲル。
（I-6）ＵＶの波長が３３０〜３８５ｎｍである、（I-5）に記載する高温膨潤型ゲル。
（I-7）上記架橋性モノマーがビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物であり、光照射が可視光照射である、（I-1）または（I-4）記載の高温膨潤型ゲル。
（I-8）ポリマー（Ｉ）を架橋性モノマーと反応させて得られる、下記一般式（II）：
【００１３】
【化２】
2014125601.tif 000003
【００１４】
〔式（II）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｘは０より大きく「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｘ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とする光硬化性ポリマー（以下、単に「光硬化性ポリマー（II）」ともいう）またはその塩を、溶媒存在下で光照射して架橋するか、溶媒非存在下で光照射して架橋した後に、吸液させることによって得られる、（I-1）及び（I-4）〜（I-7）のいずれかに記載する高温膨潤型ゲル。
（I-9）上記Ｒ２が、アジドフェニル基、ベンゾイルフェニル基、ビニルフェニル基、ビニル基、及び１−メチルエテニル基からなる群から選択される少なくとも１つである、（I-8）に記載する高温膨潤型ゲル。
（I-10）一般式（Ｉ）中、ｐが１である（I-1）〜（I-9）のいずれかに記載するポリマーまたはその塩。
【００１５】
なお、本発明の高温膨潤型ゲルには、一般式（III）：
【００１６】
【化３】
2014125601.tif 000004
【００１７】
〔式（Ｉ）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｚは０または「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｚ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とするポリマー（ポリマー（III））またはその塩を、架橋することによって得られる高温膨潤型ゲルが含まれる。
【００１８】
上記ポリマーまたはその塩が、一般式（III）中、ｚが０であるポリマーまたはその塩である場合は、本発明の高温膨潤型ゲルは、当該ポリマー（III）またはその塩を水存在下でアミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋することによって得ることができ、また、上記ポリマーまたはその塩が、一般式（III）中、ｚが０以外の正数であるポリマーまたはその塩である場合は、本発明の高温膨潤型ゲルは、当該ポリマー（III）またはその塩を水存在下で光照射により架橋するか、または水非存在下で架橋し、その後吸水させることによって得ることができる。
【００１９】
（II）高温膨潤型ゲルの製造方法
（II-1）一般式（Ｉ）：
【００２０】
【化４】
2014125601.tif 000005
【００２１】
〔式（Ｉ）中、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とするポリマー（ポリマー（Ｉ））またはその塩を、
（a）水存在下で、アミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋する工程、または
（b）（b-1）架橋性モノマーと反応させた後、溶媒存在下で光照射して架橋する工程、
もしくは
（b-2）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒非存在下で光照射して架橋し、その後、吸液させる工程
を有する、高温膨潤型ゲルの製造方法。
【００２２】
（II-2）上記アミノ基と反応する架橋剤が、グルタルアルデヒド、ジ（N-ヒドロキシスクシンイミド）エステル系架橋剤（ジNHSエステル系架橋剤）、及びビスエポキシド系架橋剤からなる群から選択される少なくとも１種である、（II-1）記載の製造方法。
（II-3）ジNHSエステル系架橋剤がdisuccinimidyl suberateまたはdithiobis(succinimidylpropionate）であり、ビスエポキシド系架橋剤が1,4-butanediol diglydicyl etherである、（II-2）記載の製造方法。
（II-4）上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、 Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）、ビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物である（II-1）記載の製造方法。
（II-5）上記架橋性モノマーが、４−アジド安息香酸、４−ベンゾイル安息香酸、Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）であり、光照射がＵＶ照射である、（II-1）または（II-4）記載の製造方法。
（II-6）ＵＶの波長が３３０〜３８５ｎｍである、（II-5）に記載する製造方法。
（II-7）上記架橋性モノマーがビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物であり、光照射が可視光照射である、（II-1）または（II-4）記載の製造方法。
【００２３】
（II-8）上記（b-1）または（b-2）が、ポリマー（Ｉ）またはその塩を架橋性モノマーと反応させて、下記一般式（II）：
【００２４】
【化５】
2014125601.tif 000006
【００２５】
〔式（II）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｘは０より大きく「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｘ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有する光硬化性ポリマー（光硬化性ポリマー（II））またはその塩を得る工程を有する、（II-1）及び（II-4）〜（II-7）のいずれかに記載する製造方法。
（II-9）一般式（Ｉ）中、ｐが１である（II-1）〜（II-8）のいずれかに記載する製造方法。
【００２６】
なお、本発明の高温膨潤型ゲルの製造方法には、一般式（III）：
【００２７】
【化６】
2014125601.tif 000007
【００２８】
〔式（Ｉ）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｚは０または「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｚ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とするポリマー（ポリマー（III））またはその塩を、架橋する工程を有する高温膨潤型ゲルの製造方法が含まれる。
【００２９】
上記ポリマーまたはその塩が、一般式（III）中、ｚが０であるポリマーまたはその塩である場合は、高温膨潤型ヒドロゲルは、ポリマー（III）またはその塩を溶媒存在中でアミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋することによって得ることができ、また、上記ポリマーまたはその塩が、一般式（III）中、ｚが０以外の正数であるポリマーまたはその塩である場合は、高温膨潤型ヒドロゲルは、当該ポリマー（III）またはその塩を溶媒存在下で光照射して架橋するか、またはポリマー（III）またはその塩を溶媒非存在下で光照射して架橋した後に、吸液させることによって得ることができる。
【００３０】
（III）本発明の光硬化性ポリマーまたはその塩、並びにそれから得られる吸液性ポリマー
（III-1）一般式（II）：
【００３１】
【化７】
2014125601.tif 000008
【００３２】
〔式（II）中、Ｒ１は酸素原子または硫黄原子、Ｒ２は架橋性モノマーの架橋性基、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数、ｘは０より大きく「（１−ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１−ｎ）−ｘ」の関係を満たす正数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有することを特徴とする光硬化性ポリマーまたはその塩。
（III-2）一般式（II）中、ｐが１である（III-1）に記載する光硬化性ポリマーまたはその塩。
（III-3）一般式（II）中、ｙが０である（III-1）または（III-2）に記載する光硬化性ポリマーまたはその塩。
（III-4）上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、 Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）、ビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物である（II-1）〜（III-3）のいずれかに記載の光硬化性ポリマーまたはその塩。
（III-5）一般式（II）中、Ｒ２が、アジドフェニル基、ベンゾイルフェニル基、ビニルフェニル基、ビニル基、または１−メチルエテニル基である、（III-4）記載の光硬化性ポリマーまたはその塩。
【００３３】
（III-6）（III-1）〜（III-5）のいずれに記載の光硬化性ポリマーまたはその塩に、光照射することによって得られる吸液性ポリマー。
（III-7）Ｒ２が４−アジド安息香酸、４−ベンゾイル安息香酸、Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）であり、光照射がＵＶ照射である、（III-6）に記載する吸液性ポリマー。
（III-8）ＵＶの波長が３３０〜３８５ｎｍである、（III-7）に記載する吸液性ポリマー。
（III-9）Ｒ２がニルフェニル基、ビニル基、または１−メチルエテニル基であり、光照射が可視光照射である、（III-6）記載の吸液性ポリマー。
【００３４】
（IV）本発明の光硬化性ポリマーまたはその塩、並びに吸液性ポリマーの製造方法
（IV-1）一般式（I）：
【００３５】
【化８】
2014125601.tif 000009
【００３６】
〔式（I）中、ｐは１〜５の整数、ｍは１０以上の整数、ｎは０．４≦ｎ≦１を満たす数をそれぞれ意味する。〕
で示される構造を有するポリマー（ポリマー(I)）またはその塩を、縮合剤の存在下で、架橋性モノマーと反応させる工程を有する、
一般式（II）：
【００３７】
【化９】
2014125601.tif 000010
【００３８】
〔式（II）中、Ｒ１、Ｒ２、ｐ、ｍ、ｎ、ｘ１、及びｙは前記の通り〕
で示される構造を有する光硬化性ポリマー（光硬化性ポリマー（II））またはその塩の製造方法。
（IV-2）一般式（II）中、ｐが１である（IV-1）に記載する製造方法。
（IV-3）一般式（II）中、ｙが０である（IV-1）または（IV-2）に記載する製造方法。
（IV-4）上記架橋性モノマーが、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、 Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）、ビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物である（IV-1）〜（IV-3）のいずれかに記載の製造方法。
（IV-5）一般式（II）中、Ｒ２が、アジドフェニル基、ベンゾイルフェニル基、ビニルフェニル基、ビニル基、または１−メチルエテニル基である、（IV-4）記載の製造方法。
（IV-6）（III-1）〜（III-5）のいずれに記載のポリマーまたはその塩に、光照射する工程を有する吸液性ポリマーの製造方法。
（IV-7）Ｒ２が、４−アジド安息香酸、４−ベンゾイル安息香酸、Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）であり、光照射がＵＶ照射である、（IV-6）に記載する製造方法。
（IV-8）ＵＶの波長が３３０〜３８５ｎｍである、（IV-7）に記載する製造方法。
（IV-9）Ｒ２がニルフェニル基、ビニル基、または１−メチルエテニル基であり、光照射が可視光照射である、（IV-6）記載の製造方法。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の高温膨潤型ゲルは、可逆的に、またヒステリシスなく、温度の上昇に伴い膨潤し、温度の下降に伴い収縮する温度応答性の挙動を示す。かかる温度応答性の挙動は、生理条件に近い緩衝溶液中においても生じる。またゲルの大きさは、光照射時間によって調整することができ、光照射時間が長いほど、ゲルは大きくなる傾向がある。
【００４０】
当該特性を有する本発明の高温膨潤型ゲルによれば、上記の特性に基づいて、薬物（蛋白質を含む）等のコントロールリリースが可能であり、また温度変化に伴う体積変化を利用することでマイクロ流路のコントロール弁としても有用である。具体的には、ドラッグデリバリーシステムへの応用、カラム充填剤としての利用、ＰＣＲの酵素放出剤としての利用、動脈瘤を改善するための医学的応用が可能である。
【００４１】
また一般式（I）で示されるポリマー（ポリマー（I））及び一般式（II）で示される光硬化性ポリマー（光硬化性ポリマー（II））（これらを総括したポリマーは、一般式（III）で示される）は、低温収縮／高温膨潤の挙動を示す上記本発明の高温膨潤型ゲルの製造原料（または製造中間体）として有用である。
【００４２】
本発明の高温膨潤型ゲルは、当該ポリマー（I）をアミノ基を反応する架橋剤で架橋するか、または架橋性モノマーで処理した後に光照射して架橋する操作を行うことで簡便に調製することができる。また、本発明の光硬化性ポリマー（II）及びそれから調製される吸液性ポリマーは新規化合物である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】製造例１において使用したポリアリルアミン（PAA150K）と、式(II)で示されるカルバモイル化ポリアリルアミン（PAU150K 83）（一般式（I）中、ｘ=0のポリマーに該当）の１H−NMRスペクトルを示す。「ａ」はカルバモイル化されていないメチレンのプロトンのピーク、「ｂ」はカルバモイル化されたメチレンのプロトンのピークをそれぞれ示す。
【図２】製造例３にて製造したアジドベンゾイル化ポリアリルアミン（AzPh-PAU150K 86）と（一般式（I）中、ｘ≠0のポリマーに該当）の１H−NMRスペクトルを示す。「ａ」はメチレンのプロトンピーク、「ｂ」はアジドベンゾイル基のプロトンピークをそれぞれ示す。
【図３】製造例４で調製した高温膨潤型ヒドロゲル（グルタルアルデヒド濃度：１、２及び３重量％）について、６℃〜３４℃まで温度を上昇し、その時間中、ポリマー反応物の大きさと透明度を観察した結果を示す。
【図４】（Ａ）製造例５で調製した高温膨潤型ヒドロゲル（n=4、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）について、28℃〜60℃の範囲で温度を昇降し、その時間中、４倍の対物レンズを備えた顕微鏡にて、ポリマー反応物の大きさと透明度を観察した結果を示す。（Ｂ）温度と各ハイドロゲルの大きさ（直径：μｍ）との関係（左図）、温度と相対体積（４つのハイドロゲルの平均体積の相対値）との関係（右図）を示す。
【図５】（上段）実験例３で調製した高温膨潤型ヒドロゲル（UV照射：10秒、20秒、30秒）について、27℃〜63℃の範囲で温度を昇降し、その期間中、４倍の対物レンズを備えた顕微鏡にて、ヒドロゲルの大きさと透明度を観察した結果を示す。（下段）各高温膨潤型ヒドロゲル（UV照射：10秒、20秒、30秒）について、各ヒドロゲルの相対体積と昇降温度との関係（右図）を示す。
【図６】（右欄）実験例５で調製した高温膨潤型ヒドロゲルについて、30℃→55℃の範囲で温度を上昇させ（Heating）（図６の右欄の上段）、また逆に54℃→29℃の範囲で温度を降下させて（Cooling）（図６の右欄の下段）、その期間中、４倍の対物レンズを備えた顕微鏡にて、ヒドロゲルの大きさと透明度を観察した結果を示す。（左段）上記の結果から、時間と昇降温度との関係（図６の左欄の下）、及び時間とヒドロゲルの相対体積との関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
（１）高温膨潤型ゲルの製造に使用されるポリマー（Ｉ）及びその製造方法
本発明の高温膨潤型ゲルは、下記一般式（Ｉ）：
【００４５】
【化１０】
2014125601.tif 000011
【００４６】
で示される構造を有することを特徴とするポリマー（Ｉ）またはその塩を、
（a）溶媒存在下で、アミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋する工程、または
（b）（b-1）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒存在下で光照射して架橋する工程、
若しくは
（b-2）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒非存在下で光照射して架橋し、その後、吸液させる工程、
を有する方法によって得ることができるものである。
【００４７】
なお、本願発明が対象とする高温膨潤型ゲルには、分散媒が水、有機溶媒、または水と有機溶媒の混合液であるゲルがいずれも包含される。つまり、本願が対象とする「ゲル」には、分散媒が水のゲルである「ヒドロゲル (hydrogel)」、及び分散媒が有機溶媒のゲルである「オルガノゲル(organogel)」がいずれも含まれる。また本願が対象とする「ゲル」には、上記分散媒が蒸発などにより内部の溶媒を失い空隙を持つ網目構造となった「キセロゲル(xerogel)」、並びに凍結乾燥により分散媒が除去された「クリオゲル(cryogel)」や超臨界乾燥により分散媒が除去された「エアロゲル (aerogel)」も含まれる。
【００４８】
上記式（Ｉ）中、ｐはポリマー側鎖のメチレン基の数を表す。具体的には、ｐは１以上の整数を意味する。通常１〜５、好ましくは１〜４、より好ましくは１〜３、さらに好ましくは１〜２、特に好ましくは１である。
【００４９】
ポリマー（Ｉ）は、上記式（Ｉ）中で示されるモノマー単位（ｍ＝１）が１０以上重合してなるものである（ｍ≧１０）。かかるアミノ酸の重合度として、具体的には１０以上、好ましくは１０〜５０００、より好ましくは２０〜２０００、特に好ましくは２０〜１０００である。
【００５０】
上記式（Ｉ）において、カルバモイル化しているアリルアミン（ｎ）は、全アリルアミン（ｍ）のうち４０〜１００％（４〜１０割）（ｎは０．４≦ｎ≦１）の範囲である。生理的条件下で高温溶解型の温度感応性（感温性）を示すという観点から、好ましくは８４〜１００％（８.４〜１０割）であり、より好ましくは８７〜１００％（８.７〜１０割）である。具体的には、「ｎ×１００」は、ポリマー（I）全体（１００％）に対するカルバモイル化アリルアミンのパーセンテージ（％）を意味する。
【００５１】
また上記ポリマー（Ｉ）の塩としては、当該ポリマーを構成するモノマー単位中の側鎖アミノ基への付加塩を挙げることができる。かかる付加塩としては、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、酢酸塩等のカルボン酸塩類、メタンスルホン酸塩、ｐ−トルエンスルホン酸塩、クエン酸塩や酒石酸塩などオキシカルボン酸塩、安息香酸塩を例示することができる。
【００５２】
本発明のポリマー（Ｉ）は、下式（IV）で示されるポリアリルアミンまたはその塩をシアン酸塩（MCNO）と反応させることで製造することができる。
【００５３】
【化１１】
2014125601.tif 000012
【００５４】
（ｎ、びｍ、及びｐは、上記と同意義である。ＭＣＮＯはシアン酸の塩（Ｍ）を意味する。）。
【００５５】
ここでポリアリルアミン（IV）の塩としては、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、酢酸塩等のカルボン酸塩類、メタンスルホン酸塩、ｐ−トルエンスルホン酸塩、クエン酸塩や酒石酸塩などオキシカルボン酸塩、安息香酸塩を例示することができる。好ましくは塩酸塩、硫酸塩、及びリン酸塩などの無機塩である。
【００５６】
なお、ポリアリルアミン（IV）またはその塩の製造方法は既に公知であり、具体的には例えば特開昭60−106803号公報（特許文献５）の記載に従って調製することができる。塩を含まないフリーのタイプのポリアリルアミン（IV）は、既知のポリアリルアミンの塩をアルカリで中和後、副生する中和塩を水に対して透析することで調製することができる。また、市販のポリアリルアミン(塩フリー)を使用することもできる。かかる市販品としては、濃度１５％のポリアリルアミン（分子量約１万）水溶液（ＰＡＡ−１５：日東紡績(株)製）、濃度１０％のポリアリルアミン（分子量約１万）水溶液（ＰＡＡ−１０Ｃ：日東紡績(株)製）、濃度２０％のポリアリルアミン（分子量約１万）水溶液（ＰＡＡ−Ｌ：日東紡績(株)製）、及び濃度２０％のポリアリルアミン（分子量約１０万）水溶液（ＰＡＡ−Ｈ：日東紡績(株)製）を例示することができる。
【００５７】
ポリアリルアミン（IV）を溶液にするために使用する溶媒としては、水、有機溶媒またはこれらの混合液を挙げることができる。有機溶媒としては、ポリアリルアミンの溶解性から極性溶媒であることが好ましく、例えばメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール等のアルコール類；アセトニトリル、ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等を挙げることができる。反応に使用するポリアリルアミン溶液におけるポリアリルアミン濃度としては、制限されないが、通常１〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％、より好ましくは５〜２０重量％を挙げることができる。
【００５８】
ポリアリルアミン（IV）またはその塩と反応させるシアン酸塩（MCNO）としては、シアン酸カリウムやシアン酸ナトリウム等のシアン酸のアルカリ金属塩を好適に例示することができる。好ましくはシアン酸カリウムである。かかるシアン酸塩の使用割合としては、上記ポリアリルアミン（IV）にカルバモイル基が所望の割合（導入率）（一般式（IV）中、ｎが0.4≦ｎ≦1）で導入されるように、化学量論的に必要な計算量を挙げることができる。シアン酸塩の使用割合として、具体的には、ポリアリルアミン１モルに対して、０．４〜１０モルになるような割合を挙げることができる。上限は１０モル以下であればよいが、好ましくは５モル以下、より好ましくは３モル以下である。下限はカルバモイル基の導入率（カルバモイル化度）に応じて対応するモル数に設定することができる（特許文献１の製造例１及び２、表１〜３参照。当該文献は援用により本件明細書に組み込まれる）。例えば、カルバモイル化度を０．４にする場合には０．４モル程度、０．８にする場合には０．８モル程度に設定調整することができる。
【００５９】
ポリアリルアミン（IV）またはその塩とシアン酸塩（MCNO）とを反応させて、ポリマー（I）を製造するときは、まず、原料のポリアリルアミン（IV）またはその塩の溶液にシアン酸塩（MCNO）をゆっくりと滴下することが好ましい。このとき、溶媒にシアン酸塩（MCNO）を溶解させて、原料のポリアリルアミン（IV）またはその塩の溶液に滴下することもできる。この場合、シアン酸塩（MCNO）を溶解させるための溶媒は、通常、原料のポリアリルアミンを溶解させるための溶媒と同じである。
【００６０】
ポリアリルアミン（IV）またはその塩とシアン酸塩（MCNO）との反応は、撹拌しながら行うことが好ましい。反応温度は、特に制限されないが、好ましくは０〜１００℃、より好ましくは３０〜６０℃に維持することが望ましい。反応時間も特に制限されないが、通常１２〜４８時間、好ましくは１２〜２５時間で、ポリマー（I）の溶液を得ることができる。
【００６１】
反応終了後、副生したアルコールと反応溶媒を除去するために、反応溶液を、真空乾燥することにより、ポリマー（I）を、固体として得ることができる。
【００６２】
また、ポリマー（I）の塩は、原料として、ポリアリルアミンの部分塩を用い、これとシアン酸塩（MCNO）とを、フリーのポリアリルアミンを用いた場合と同様に、反応させることにより、製造することができる。通常、原料のポリアリルアミンの部分塩とシアン酸塩（MCNO）とを反応させた場合、そのポリアリルアミンのＮＨで、塩を形成していないＮＨが、優先的に水素結合性置換基で置換される。反応終了後、得られるポリマー（Ｉ）の塩の溶液を、アセトン等の溶媒に加えて再沈することにより、ポリマー（Ｉ）の付加塩を、固体として取り出すことが可能となる。
【００６３】
なお、ポリアリルアミン（IV）のカルバモイル度など、カルバモイル基の導入率（ポリマー（Ｉ）の生成率）は、NMR測定またはコロイド滴定により測定することができる。
【００６４】
（２）高温膨潤型ゲルの製造方法
本発明の高温膨潤型ゲルは、前述するポリマー（Ｉ）またはその塩を、
（a）溶媒存在下で、アミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋する工程、または
（b）（b-1）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒存在下で光照射により架橋する工程、若しくは
（b-2）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒非存在下で光照射により架橋し、その後、吸液させる工程
を経ることによって得ることができるものである。
【００６５】
以下、（a）、（b-1）及び（b-2）の方法それぞれについて説明する。
【００６６】
（a）：ポリマー（Ｉ）またはその塩を、溶媒存在下でアミノ基と反応する架橋剤を用いて架橋する方法
当該ポリマー（Ｉ）またはその塩の架橋は、ポリマー（Ｉ）またはその塩を溶媒存在下で架橋剤と反応させることによって行うことができる。
【００６７】
ここでポリマー（Ｉ）またはその塩を溶解させる溶媒は、水、極性有機溶媒、または水と極性有機溶媒との混合液を挙げることができる。極性有機溶媒としては、DMSO、DMF、アセトニトリル、エタノール、メタノールを挙げることができる。好ましくは、水、DMFまたは水とDMFの混合液である。本明細書では、ポリマー（Ｉ）またはその塩を上記の溶媒に溶解した溶液を「ポリマー（Ｉ）またはその塩の溶液」と称する。
【００６８】
当該水溶液中のポリマー（Ｉ）またはその塩の濃度は、制限されないものの、通常0.1〜50重量％、好ましくは1〜30重量％、より好ましくは5〜20重量％を挙げることができる。かかる溶液に対して使用する架橋剤の割合としては、所期の目的が達成できる割合であれば特に制限はないものの、反応液100重量％中の架橋剤の濃度が、通常0.01〜20重量％、好ましくは0.1〜10重量％、より好ましくは0.5〜5重量％となるような割合を挙げることができる。
【００６９】
架橋反応は、制限はされないものの、ポリマー（Ｉ）またはその塩の溶液に架橋剤を添加した後、良く混合した後、静置することによって行うことが好ましい。反応温度としては、通常0〜80℃、好ましくは4〜60℃、より好ましくは20〜40℃を挙げることができる。反応時間は、特に制限されないが、通常1〜24時間の範囲で、適宜選択して設定することができる。
【００７０】
架橋反応後、必要に応じて、反応物を還元剤で処理してもよく、斯くしてポリマー（Ｉ）またはその塩のアミノ基と架橋剤より形成されたシッフベースを還元することができる。かかる還元剤としては、制限されないが、シアノ水素化ホウ酸ナトリウム、及び水素化ホウ素ナトリウムなどを例示することができる。
【００７１】
以上の方法に従って、本願発明の高温膨潤型ゲルを調製することができる。
【００７２】
（b）：ポリマー（I）またはその塩を、架橋性モノマーと反応させた後に、光照射により架橋する方法
当該方法は、さらに下記の方法に分類することができる。
（b-1）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒存在下で光照射により架橋する工程を有する方法。
（b-2）架橋性モノマーと反応させた後に、溶媒非存在下で光照射により架橋し、その後、吸液させる工程を有する方法。
【００７３】
以下、各方法について説明する。
【００７４】
（b-1）及び（b-2）において、ポリマー（I）またはその塩を架橋性モノマーと反応させる工程
当該工程は、前述するポリマー（Ｉ）またはその塩を、好ましくは縮合剤の存在下で、架橋性モノマーと反応させることによって実施することができる。
【００７５】
この工程で使用される架橋性モノマーとしては、架橋剤として公知のものであればよく、例えば、式（II）中、Ｒ１が酸素原子である光硬化性ポリマーを製造する場合は、アジド安息香酸、ベンゾイル安息香酸、 N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、ビニル化合物、アクリル化合物、及びメタクリル化合物などを挙げることができる。また、式（II）中、Ｒ１が硫黄原子である光硬化性ポリマーを製造する場合は、4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）やBenzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）等のイソチオシアネート貴を有する化合物を挙げることができる。
【００７６】
ここで、ビニル化合物とは、ビニル基を有する化合物を意味する。具体的には、ビニル基を有する架橋性化合物であれば、特に制限されないものの、ビニル安息香酸、なかでも４−ビニル安息香酸を好適に挙げることができる。
【００７７】
ここで、アクリル化合物とは、アクリル基を有する化合物を意味する。具体的には、アクリル基を有する架橋性化合物であれば、特に制限されないものの、アクリル酸を好適に挙げることができる。
【００７８】
ここで、メタクリル化合物とは、メタクリル基を有する化合物を意味する。具体的には、メタクリル基を有する架橋性化合物であれば、特に制限されないものの、メタクリル酸を好適に挙げることができる。
【００７９】
本発明のポリマー（Ｉ）またはその塩を、上記架橋性モノマーと反応させることで、下式（II）で示されるポリマーまたはその塩が生成する。なお、当該反応は、好ましくは縮合剤の存在下で行うことが望ましい。
【００８０】
【化１２】
2014125601.tif 000013
【００８１】
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、ｐ、ｍ、ｎ、ｘ及びｙは前記の通り〕。
【００８２】
上記反応により、一般式（Ｉ）で示されるポリマーのアミノメチル基に架橋性モノマーに由来する架橋性基が導入され、上記式（II）で示されるポリマー（光硬化性ポリマー（II））が生成する。従って、上記式（II）において、ｘは０より大きく「（１―ｎ）−ｙ」の関係を満たす正数、ｙは０または「（１―ｎ）−ｘ」の関係を満たす正数を意味する。つまり、ｘ及びｙはｎと、「ｘ＋ｙ＝（１−ｎ）」の関係を有する。
【００８３】
ポリマー（Ｉ）を溶液にするために使用する溶媒としては、水、有機溶媒またはこれらの混合液を挙げることができる。有機溶媒としては、ポリマー（I）の溶解性から極性溶媒であることが好ましく、例えばメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール等のアルコール類；アセトニトリル、ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等を挙げることができる。反応液中におけるポリマー（I）の濃度としては、制限されないが、通常１〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％、より好ましくは５〜２０重量％を挙げることができる。
【００８４】
反応に使用する架橋性モノマーの割合としては、上記ポリマー（I）のアミノメチル基に架橋性モノマーに由来する架橋性基が所望の割合（導入率）（一般式（II）中、ｘが0.01≦ｘ≦0.6）で導入されるように、化学量論的に必要な計算量を挙げることができる。具体的には、モノマーユニットあたりのmol％に換算して、通常0.1〜60 mol％、好ましくは0.5〜20 mol％、より好ましくは1〜5 mol％を挙げることができる。なお、下限は架橋性基の導入率に応じて対応するモル数に設定することができる。例えば、架橋性基の導入率を0.1にする場合には0.1モル程度、0.011にする場合には0.01モル程度に設定調整することができる。
【００８５】
ポリマー（I）またはその塩と上記架橋性モノマーを反応させて、ポリマー（II）を製造するときは、まず、原料のポリマー（I）またはその塩の溶液に架橋性モノマーをゆっくりと滴下することが好ましい。このとき、溶媒に架橋性モノマーを溶解させて、原料のポリマー（I）またはその塩の溶液に滴下することもできる。この場合、架橋性モノマーを溶解させるための溶媒は、通常、原料のポリマー（I）を溶解させるための溶媒と同じものを使用することができる。
【００８６】
なお、上記反応は、縮合剤の存在下で行うことが好ましい。
【００８７】
ここで使用される縮合剤としては、アミド結合を形成させるという作用を有するものであればよく、例えばN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N′-エチルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミドを挙げることができる。好ましくはN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N′-エチルカルボジイミドである。反応液中における縮合剤の割合としては、制限されないが、架橋剤の通常0.8〜5倍等量、好ましくは0.9〜3倍等量、より好ましくは1〜1.5倍等量を挙げることができる。
【００８８】
ポリマー（I）またはその塩と架橋性モノマーとの反応は、撹拌しながら行うことが好ましい。反応温度は、特に制限されないが、好ましくは0〜60℃、より好ましくは0〜25℃に維持することが望ましい。反応時間も特に制限されないが、通常12〜48時間、好ましくは12〜25時間で、反応生成物である光硬化性ポリマー（II）またはその塩の溶液を得ることができる。
【００８９】
反応終了後、副生物と反応溶媒を除去するために、反応溶液を、真空乾燥することにより、光硬化性ポリマー（II）を、固体として得ることができる。
【００９０】
また、光硬化性ポリマー（II）の塩は、原料として、ポリマー（I）の塩を用い、これと架橋性モノマーとを、フリーのポリマー（I）を用いた場合と同様に、反応させることにより、製造することができる。反応終了後、得られるポリマー（II）の塩の溶液を、アセトン等の溶媒に加えて再沈することにより、ポリマー（II）の付加塩を、固体として取り出すことが可能となる。従って、ポリマー（II）の塩としては、ポリマー（I）の塩と同様に、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、酢酸塩等のカルボン酸塩類、メタンスルホン酸塩、ｐ−トルエンスルホン酸塩、クエン酸塩や酒石酸塩などオキシカルボン酸塩、安息香酸塩を例示することができる。好ましくは塩酸塩、硫酸塩、及びリン酸塩などの無機塩である。
【００９１】
なお、ポリマー（II）の架橋性基の導入率（ポリマー（II）の生成率）は、NMR測定またはコロイド滴定により測定することができる。
【００９２】
（b-1）及び（b-2）において、光硬化性ポリマーを光照射により架橋する工程
当該工程は、上記工程で得られた光硬化性ポリマー（II）またはその塩を、溶媒存在下で光照射して架橋するか［（ｂ-1）の方法］、または溶媒非存在下で光照射して架橋して、その後、吸液させる［（ｂ-2）の方法］ことにより、本発明の高温膨潤型ゲルを形成する工程である。
【００９３】
上記の工程で得られた光硬化性ポリマーとして、下式（II）で示される前述のポリマー（II）またはその塩（以下、これを総称して「光硬化性ポリマー（II）等」という）を挙げることができる。
【００９４】
【化１３】
2014125601.tif 000014
【００９５】
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、ｐ、ｍ、ｎ、ｘ、及びｙは前記の通り〕。
【００９６】
（i）（ｂ-1）の場合
光硬化性ポリマー（II）の架橋を溶媒存在下で行う場合、つまり光硬化性ポリマー（II）等を溶媒存在下で光照射して架橋する場合、光硬化性ポリマー（II）等を溶解させる溶媒として、水、有機溶媒、または水と有機溶媒の混合物を挙げることができる。ここで、有機溶媒としては、ポリマー（II）の相溶性から極性有機溶媒であることが好ましく、具体的には、DMSO、DMF、メタノール、及びエタノールを挙げることができる。好ましくは、水、DMSO、及び水とDMSOとの混合液である。本明細書では、光硬化性ポリマー（II）等を上記の溶媒に溶解した溶液を「光硬化性ポリマー（II）の溶液」と称する。
【００９７】
当該溶液中の光硬化性ポリマー（II）の濃度は、制限されないものの、通常0.1〜50重量％、好ましくは1〜30重量％、より好ましくは5〜20重量％を挙げることができる。
【００９８】
かかる光硬化性ポリマー（II）の溶液に対して照射する光としては、制限されず、可視光及びＵＶ光を挙げることができる。
【００９９】
具体的には、架橋性モノマーとして４−アジド安息香酸、４−ベンゾイル安息香酸、Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）等を用いて調製された光硬化性ポリマー（II）等に対する照射光としては、好ましくはＵＶ光を挙げることができる。好ましくは波長が260〜500nm、より好ましくは330〜385nmの範囲にあるＵＶであることが好ましい。
【０１００】
一方、架橋性モノマーとして、ビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物を用いて調製された光硬化性ポリマー（II）等に対する照射光としては、好ましくは可視光（波長360〜830nm）及びＵＶ光を挙げることができる。可視光としては、好ましくは波長が400〜700nm、好ましくは450〜600nmの範囲にある可視光であることが好ましい。またＵＶ光としては、好ましくは波長が260〜500nm、より好ましくは330〜385nmの範囲にある可視光であることが好ましい。
【０１０１】
照射光として可視光を用いる場合、光重合開始剤の存在下で可視光を照射することが好ましく、斯くして、光硬化性ポリマー（II）等が架橋して、高温膨潤型ゲルを得ることができる。光重合開始剤としては、可視光線の照射によって励起する光重合開始剤であれば、特に制限されないが、例えばカンファキノン及びその誘導体、例えばカルボン酸化またはスルフォン酸化したカンファキノンを挙げることができる。また、照射光としてＵＶ光を用いる場合、前述する架橋性モノマーの存在下でＵＶ光を照射することが好ましく、斯くして、光硬化性ポリマー（II）等が架橋して、高温膨潤型ゲルを得ることができる。
【０１０２】
照射する光の強さとしては、ＵＶ光線及び可視光もいずれも、水銀ランプやハロゲンランプから照射される10ｍW程度の光線を挙げることができ、かかる光を通常1〜600秒間、好ましくは5〜100秒間の範囲で照射することにより、上記光架橋性ポリマー（II）等を架橋することができる。なお、かかる架橋反応を行う温度条件は、特に制限なく、4〜80℃の温度条件下で実施することができるが、通常、室温（25±5℃程度）で実施することができる。
【０１０３】
斯くして、本願発明の高温膨潤型ヒドロゲルを調製することができる。
【０１０４】
（ii）（ｂ-2）の場合
光硬化性ポリマー（II）の架橋を溶媒非存在下で行う場合、つまり光硬化性ポリマー（II）等を溶媒非存在下で光照射して架橋する場合、光硬化性ポリマー（II）等を、予め溶媒に溶解または分散しておかないことを除いて、上記（i）に記載する方法と同様に実施することができる。
【０１０５】
光硬化性ポリマー（II）等に対して照射する光としては、制限されず、可視光及びＵＶ光を挙げることができる。
【０１０６】
具体的には、架橋性モノマーとして４−アジド安息香酸、４−ベンゾイル安息香酸、Benzophenone-4-isothiocyanate（4-イソチオシアナトベンゾフェノン）、N-ヒドロキシスクシンイミジル4-アジド安息香酸（アジド安息香酸−NHS）、または4-Azidophenyl isothiocyanate（アジドフェニルイソチオシアネート）等を用いて調製された光硬化性ポリマー（II）等に対する照射光としては、好ましくはＵＶ光を挙げることができる。好ましくは波長が260〜500nm、より好ましくは330〜385nmの範囲にあるＵＶであることが好ましい。
【０１０７】
一方、架橋性モノマーとして、ビニル化合物、アクリル化合物、またはメタクリル化合物を用いて調製された光硬化性ポリマー（II）等に対する照射光としては、好ましくは可視光（波長360〜830nm）及びＵＶ光を挙げることができる。可視光としては、好ましくは波長が400〜700nm、好ましくは450〜600nmの範囲にある可視光であることが好ましい。またＵＶ光としては、好ましくは波長が260〜500nm、より好ましくは330〜385nmの範囲にある可視光であることが好ましい。
【０１０８】
照射光として可視光を用いる場合、光重合開始剤の存在下で可視光を照射することが好ましく、斯くして、光硬化性ポリマー（II）等が架橋して、高温膨潤型ゲルを得ることができる。光重合開始剤としては、可視光線の照射によって励起する光重合開始剤であれば、特に制限されないが、例えばカンファキノン及びその誘導体、例えばカルボン酸化またはスルフォン酸化したカンファキノンを挙げることができる。また、照射光としてＵＶ光を用いる場合、前述する架橋性モノマーの存在下でＵＶ光を照射することが好ましく、斯くして、光硬化性ポリマー（II）等が架橋して、高温膨潤型ゲルを得ることができる。
【０１０９】
照射する光の強さとしては、ＵＶ光線及び可視光のいずれも、水銀ランプやハロゲンランプから照射される10 ｍW程度の光線を挙げることができ、かかる光を通常1〜600秒間、好ましくは5〜100秒間の範囲で照射することにより、上記光架橋性ポリマー（II）等を架橋することができる。なお、かかる架橋反応を行う温度条件は、特に制限なく、4〜80℃の温度条件下で実施することができるが、通常、室温（25±5℃程度）で実施することができる。
【０１１０】
上記の光照射によって生成した反応物に、溶媒を吸液させることで本願発明の高温膨潤型ゲルを調製することができる。
【０１１１】
ここで溶媒として、水、有機溶媒、または水と有機溶媒の混合物を挙げることができる。ここで、有機溶媒としては、上記反応物の相溶性から極性有機溶媒であることが好ましく、具体的には、DMSO、DMF、メタノール、及びエタノールを挙げることができる。好ましくは、水、DMSO、及び水とDMSOとの混合液である。
【０１１２】
斯くして、本願発明の高温膨潤型ヒドロゲルを調製することができる。
【０１１３】
（３）高温膨潤型ゲルの特性とその用途
前述する方法で調製される本発明の高温膨潤型ゲルは、後述する実験例で示すように、可逆的に、またヒステリシスなく、温度の上昇に伴い膨潤し、温度の下降に伴い収縮する温度応答性の挙動を示す。かかる温度応答性の挙動は、生理条件に近い緩衝溶液中においても生じる。またゲルの大きさは、光照射時間によって調整することができ、光照射時間が長いほど、ゲルは大きくなる傾向がある。
【０１１４】
このため、当該特性を有する本発明の高温膨潤型ゲルによれば、上記の特性に基づいて、薬物（蛋白質を含む）等のコントロールリリースが可能であり、また温度変化に伴う体積変化を利用することでマイクロ流路のコントロール弁としても有用である。具体的には、ドラッグデリバリーシステムへの応用、カラム充填剤としての利用、ＰＣＲの酵素放出剤としての利用、動脈瘤を改善するための医学的応用が可能である。
【実施例】
【０１１５】
以下、製造例及び実験例を挙げて本発明の構成及び効果をより明確に説明する。但し、本発明はこれらの製造例及び実験例によって何ら制限されるものではない。
【０１１６】
製造例１及び２  ポリマー（I）の製造方法
下式に従って、ポリマー(I-１)（式（I）で示されるｐ＝１の化合物）を製造した。
【０１１７】
【化１４】
2014125601.tif 000015
【０１１８】
ポリアリルアミン塩酸塩５ｇ（アミンとして53ミリモル）に水１５０ｍＬを加えて溶解し、５０℃に加熱し、これにシアン酸カリウム３.８ｇ（ポリアミンアミンのアミノ基１モルに対して0.88モル）（製造例１）またはシアン酸カリウム３.７ｇ（ポリアミンアミンのアミノ基１モルに対して0.85モル）（製造例２）を水１０ｍＬに溶解した液を適下した後、２４時間、同温度（50℃）に保った。反応終了後、同温度で透析膜（MWCO：3,500）を用いて、水に対して２４時間透析して副生した塩化カリウムを除き、凍結乾燥を行った。なお、ここではポリアリルアミン塩酸塩として、分子量が１.５×１０５のもの（式中のｍが1500のもの）を使用した（以下、これを「PAA150K」ともいう）。
【０１１９】
上記で得られた各高分子化合物（カルバモイル化ポリアリルアミン(II-1)： PAU150K）のATR-IRスペクトル（赤外線吸収スペクトル）を測定したところ、いずれも1550 cm-1及び1350 cm-1付近にカルバモイル基由来の吸収が認められた。
【０１２０】
そこで、凍結乾燥した高分子化合物（カルバモイル化ポリアリルアミン： PAU150K）１０ｍｇを０.１重量％ ＮａＯＤを含む重水中に加え、６０℃にて１Ｈ−ＮＭＲを測定し、カルバモイル基の導入率（カルバモイル化度）を決定した。図１に、ポリアリルアミン（PAA150K）と製造例１のカルバモイル化ポリアリルアミン（カルバモイル化度0.83、PAU150K 83）の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを示す。カルバモイル化度は、２.６ppm（カルバモイル化されていないメチレンのプロトンピーク：図１において「a」として示す) と３.１ppm（カルバモイル化されたメチレンのプロトンピーク：図１において「b」として示す）のピークの面積比により、下式に従って算出した。 
【０１２１】
【数１】
2014125601.tif 000016
【０１２２】
この結果から、製造例１により、８３モル％のカルバモイル基が導入されたカルバモイル化ポリアリルアミン（PAU150K 83）（カルバモイル化度：0.83）が、また製造例２により、83モル％のカルバモイル基が導入されたカルバモイル化ポリアリルアミン（PAU150K 86）（カルバモイル化度：0.86）が得られたことが確認された。つまり上記式（I-1）中、製造例１の高分子化合物の「ｎ」は0.83、「1-n」は0.17であり、また製造例２の高分子化合物の「ｎ」は0.86、「1-n」は0.14である。
【０１２３】
これらの高分子化合物は、本明細書において一般式（III）で示されるポリマーのうち、ｐが1、ｍが150、ｘが0、ｎが0.83（製造例１）または0.86（製造例２）、ｙが0.17（製造例１）または0.14（製造例２）であるポリマーに相当する。
【０１２４】
製造例３  ポリマー（II）の製造方法
上記製造例２で調製した高分子化合物（PAU150K 86）を用いて、下式に従って、光応答性のポリマー(II-１)（式（II）で示されるｐ＝１の化合物）を製造した。
【０１２５】
【化１５】
2014125601.tif 000017
【０１２６】
（式中、ｍは150、ｎは0.86を意味する。）。
【０１２７】
具体的には、PAU150K 86（200 mg）、4-アジド安息香酸（6.9 mg）、炭酸水素ナトリウム（3.5 mg）を、水20 mL に溶解した後、(3-dimethyllaminopropyl)carbodiimide (8.9 mg）及びN-Hydroxysuccinimide(5.3mg)を溶解したDMF(7mL)を添加して、4℃で24時間反応させた。反応終了後、透析膜（MWCO：3,500）を用いて、水に対して24時間透析して副生物を除き、凍結乾燥を行った。
【０１２８】
上記反応により得られた高分子化合物（AzPh-PAU150K  86）１０ｍｇを重水中に加え、６０℃にて１Ｈ−ＮＭＲを測定し、4-アジド安息香酸の導入率（アジドベンゾイル化度）を決定した。図２に、製造例１のカルバモイル化ポリアリルアミン（PAU150K 86）から製造されたアジドベンゾイル化ポリアリルアミン（製造例３：AzPh-PAU150K 86）の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを示す。アジドベンゾイル化度は、すべてのメチレンピーク2.6 ppm（a）及びアジドベンゾイル基のピーク(7.2 ppmと7.8 ppm)（b）の面積比により、下式に従って算出した。 
【０１２９】
【数２】
2014125601.tif 000018
【０１３０】
この結果から、製造例３により、86モル％カルバモイル基と2モル％のアジドベンゾイル基が導入されたポリアリルアミン（AzPh-PAU150K 86）（カルバモイル化度：0.86、アジドベンゾイル化度：0.02）が得られたことが確認された。つまり上記式中、製造例２の高分子化合物（I-1）の「ｎ」は0.86、「1-n」は0.14であり、また製造例３の高分子化合物（II-1）の「ｎ」は0.86、「ｘ」は0.02、及び「ｙ」は0.12である（なお、「1-n」＝ｘ＋ｙである）。
【０１３１】
当該高分子化合物は、本明細書において一般式（II）で示されるポリマーのうち、ｐが1、ｍが150、ｘが0.02、ｎが0.86、ｙが0.12であるポリマーに相当する。
【０１３２】
製造例４  高温膨潤型ヒドロゲル（タイプ１）の製造とその評価
製造例１で製造したポリマー（II）（カルバモイル化ポリアリルアミン（PAU150K 83））の20重量％水溶液にグルタルアルデヒドを、１、２または３重量％濃度になるように添加し、その後、直径３mmのシリコンチューブにいれた。これを４５℃で３時間インキュベーションした後、チューブから生成したヒドロゲルを取り出し、三分割シャーレの各画分に予めくわえおいたシアノ水素化ホウ酸ナトリウム水溶液（10ｍｇ/ｍL）4ｍL中に浸漬した（１時間×３回）。以上の操作はすべて室温（25±5℃）で行った。
【０１３３】
実験例１  製造例４の高温膨潤型ヒドロゲル（タイプ１）の評価
上記製造例４で生成した反応物（I-1）を、純水（Milli-Q水）で洗浄した後、生理的条件に類似した緩衝液（10 mM Hepes-NaOH (pH=7.5) 150mM NaCl）（水温6 ℃）に置換し一日放置した。その後、６℃から１５分かけながら３４℃まで上昇させ、その後３４℃条件下で５時間４５分間放置し、その間、デジタルカメラ撮影し、ポリマー反応物の大きさと透明度を観察した。
【０１３４】
結果を図３に示す。図３に示すように、低温（6℃）では白く収縮していたゲルが、温度が上がるにつれて、膨潤し、３４℃では透明なゲルとなることが確認された。このことから、上記ポリマー（Ｉ）から、架橋反応により、低温収縮／高温膨潤の挙動を示す高温膨潤型ハイドロゲルが製造できることが判明した（製造例４）。
【０１３５】
製造例５  高温膨潤型ヒドロゲル（タイプ２）の製造とその評価
製造例３で製造したポリマー（II-1）（アジドベンゾイル化ポリアリルアミン（AzPh-PAU150K 86）の20重量％水溶液  2μLを、ポリスチレン製のディッシュに滴下し、顕微鏡下40倍対物レンズにて視野絞りを細小にして、波長330-385 nmのＵＶを20秒間照射して架橋反応を行った。
【０１３６】
実験例２  製造例５の高温膨潤型ヒドロゲル（タイプ２）の評価
上記製造例５で得られた反応物（n=4）を、純水（Milli-Q水）で洗浄した後、生理的条件に類似した緩衝液（10 mM Hepes-NaOH (pH=7.5) 150mM NaCl）３ mLにて置換し（室温条件下で一日放置）、液の乾燥を防止するためにミネラルオイル２.３５ mLを液表面に重層した。その後、一旦、温度を６０℃に上昇させて室温（28℃）に戻した後、１分間当たり約１℃の速さで６０℃まで温度を上昇させ、また６０℃に到達後は、同様に１分間当たり約１℃の速さで２８℃まで温度を下降させ、その期間じゅう、４倍の対物レンズを備えた顕微鏡にて、ポリマー反応物の大きさと透明度を観察した。
【０１３７】
結果を図４（n=4、A,B,C,及びD）に示す。
【０１３８】
図４に示すように、低温（28℃）では収縮していたゲルが、温度が３６℃、４４℃、５２℃及び６０℃と上昇するに伴って膨潤し透明度が大きくなること、逆に温度が６０℃、５２℃、４４℃及び３６℃と低下するに伴って収縮し、透明度が低下することが確認された。また６０℃で、２８℃の時の大きさの８倍もの大きさまで膨潤することが確認された。このことから、上記ポリマー（II-1）から、架橋反応により、低温収縮／高温膨潤の挙動を示す高温膨潤型ハイドロゲルが製造できることが判明した。また図４（Ｂ）に、ゲルの温度と相対容積との関係を示すが、この結果から、本発明のヒドロゲルは、低温収縮／高温膨潤の挙動にヒステリシスがないことがわかる。
【０１３９】
実験例３  製造例５の高温膨潤型ヒドロゲル（タイプ２）の評価（光架橋時間変動による影響）
製造例３で製造したポリマー（II-1）（アジドベンゾイル化ポリアリルアミン（AzPh-PAU150K 86）の２０重量％水溶液２μLを、ポリスチレン製のディッシュに滴下し、顕微鏡下４０倍対物レンズにて視野絞りを細小にして、波長330-385 nmのＵＶを10秒、20秒または30秒間照射して架橋反応を行った。次いで、純水（Milli-Q水）で洗浄した後、生理的条件に類似した緩衝液（10 mM Hepes-NaOH (pH=7.5) 150mM NaCl）３ mLに置換し（室温条件下で一日放置）、液の乾燥を防止するためにミネラルオイル２.２５ mLを液表面に重層した。その後、一旦、温度を６０℃に上昇させて室温（27℃）に戻した後、１分間当たり約１℃の速さで６３℃まで温度を上昇させ、また６３℃に到達後は、同様に１分間当たり約１℃の速さで２７℃まで温度を下降させ、その期間じゅう、４倍の対物レンズを備えた顕微鏡にて、ポリマー反応物の大きさと透明度を観察した。
【０１４０】
結果を図５に示す。
【０１４１】
図５に示すように、光照射による架橋時間に関係なく、いずれの反応物も低温（6℃）では白く収縮しているものの、温度が上がるにつれて膨潤し、透明なゲルとなることが確認された。また図５（Ａ）からわかるように、光照射による架橋時間が長いほうがハイドハイドロゲルが大きくなる。このことから、ポリマー（II-1）（アジドベンゾイル化ポリアリルアミン（AzPh-PAU150K 86）に対する光照射時間をコントロールすることにより、ハイドハイドロゲルの大きさを調整することができることがわかる。
【０１４２】
実験例４  製造例５の高温膨潤型ヒドロゲル（タイプ２）の評価
製造例５で製造した高温膨潤型ハイドロゲルの温度を、１０分間で３０.１℃から５３.１℃まで急上昇させ、次いで１０分間で５３.１℃から５５.２℃までゆっくり上昇させ、次いで１０分間で５５.２℃から５４.７℃にゆっくり低下させた（Heating）。さらに、５４℃から１０分間で３６.０℃まで急低下させ、次いで１０分間で３６.０℃から３０.０℃までゆっくり下降させ、さらに１０分間で３０.０℃から２８.９℃までゆっくり低下させた（Cooling）。その期間じゅう、４倍の対物レンズを備えた顕微鏡にて、ポリマー反応物の大きさと透明度を観察した。
【０１４３】
結果を図６に示す。
【０１４４】
図６に示すように、本発明の高温膨潤型ヒドロゲルは、温度変化に素早く反応して可逆的に膨潤／収縮することができることが確認された。
【０１４５】
このように、本発明の高温膨潤型ヒドロゲルは温度上昇に伴って膨潤することから、当該ヒドロゲルによれば低温条件下の収縮状態にて保持させておいた薬物を、温度上昇による膨潤に伴って放出することが可能となる（温度コントロールによる薬物リリース）。また、本発明の高温膨潤型ヒドロゲルは、温度変化によって体積（容積）をコントロールできることから、マイクロ流路の弁として使用すれば、温度コントロールによって弁の開閉が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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