(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式５で表される蛍光モノマー由来の構成単位と、
下記化学式９で表されるモノマー由来の構成単位と、
（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマー由来の構成単位と、
架橋剤由来の構成単位と、
を含む、三次元架橋構造を有する蛍光ハイドロゲル：
【化１】
0005901199.tif 000018
前記化学式５中、
Ｘ１およびＸ２は、同一または異なっていてもよく、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＮＲ−、−ＮＲ−、−ＮＲＣＯ−、−ＣＯＮＲ−、−ＳＯ２ＮＲ−、−ＮＲＳＯ２−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＳ−、−ＮＲＣＯＯ−、−ＯＣＯＮＲ−、および−ＣＯ−からなる群より選択される少なくとも１種の置換基を含んでいてもよい炭素数１〜３０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、この際、Ｒは、水素原子、または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
Ｚ１およびＺ２は同一または異なっていてもよく、−Ｏ−または−ＮＲ’−であり、この際Ｒ’は、水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
Ｑ、Ｑ’、Ｑ’’、Ｑ’’’は同一または異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシ基、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、炭素数２〜１１のアシル基、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルコキシ基、ハロゲン原子を含む基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、または炭素数１〜１０のアルキルアミノ基であり、ＱおよびＱ’ならびにＱ’’およびＱ’’’の少なくとも一方は、互いに結合して芳香環または複素環を形成してもよく、
Ｙ１およびＹ２は、同一または異なっていてもよく、置換されていてもよい２価の有機残基または単結合であり、この際、Ｙ１およびＹ２の少なくとも一方が、下記化学式３または下記化学式４で表される構造を含んでいてもよく、
【化２】
0005901199.tif 000019
【化３】
0005901199.tif 000020
前記化学式３および前記化学式４中、ｎは２〜５であり、ｊは１〜５であり、ｍは１〜２００であり、＊は結合点を表し、
【化４】
0005901199.tif 000021
前記化学式９中、Ｒ３は水素原子またはメチル基であり、Ｄは下記化学式６で表される基であり、
【化５】
0005901199.tif 000022
前記化学式６中、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、ｓは２〜５の整数であり、ｔは１〜２００の整数であり、
Ｚは、同一または異なっていてもよく、−Ｏ−または−ＮＲ’−であり、この際Ｒ’は、水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
Ｌは、単結合、−Ｕ５−、−Ｕ５−ＮＲ２−、−Ｕ５−Ｏ−、−Ｕ５−Ｓ−、−Ｕ５−ＳＳ−、−Ｕ５−ＮＲ２ＣＯ、−Ｕ５−ＣＯＮＲ２−、−Ｕ５−ＯＣＯ−、−Ｕ５−ＣＯＯ−、下記化学式７で表される基、および下記化学式８で表される基からなる群より選択される基であり、
【化６】
0005901199.tif 000023
【化７】
0005901199.tif 000024
この際、Ｕ５は置換されているかまたは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、Ｒ２は水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。
【請求項２】
前記架橋剤は、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドである、請求項１に記載の蛍光ハイドロゲル。
【請求項３】
（ａ１）下記化学式５で表される蛍光モノマーと、下記化学式９で表されるモノマーと、（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーと、架橋剤と、を含む水溶液を重合させる工程を含む、蛍光ハイドロゲルの製造方法：
【化８】
0005901199.tif 000025
前記化学式５中、
Ｘ１およびＸ２は、同一または異なっていてもよく、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＮＲ−、−ＮＲ−、−ＮＲＣＯ−、−ＣＯＮＲ−、−ＳＯ２ＮＲ−、−ＮＲＳＯ２−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＳ−、−ＮＲＣＯＯ−、−ＯＣＯＮＲ−、および−ＣＯ−からなる群より選択される少なくとも１種の置換基を含んでいてもよい炭素数１〜３０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、この際、Ｒは、水素原子、または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
Ｚ１およびＺ２は同一または異なっていてもよく、−Ｏ−または−ＮＲ’−であり、この際Ｒ’は、水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
Ｑ、Ｑ’、Ｑ’’、Ｑ’’’は同一または異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシ基、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、炭素数２〜１１のアシル基、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルコキシ基、ハロゲン原子を含む基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、または炭素数１〜１０のアルキルアミノ基であり、ＱおよびＱ’ならびにＱ’’およびＱ’’’の少なくとも一方は、互いに結合して芳香環または複素環を形成してもよく、
Ｙ１およびＹ２は、同一または異なっていてもよく、置換されていてもよい２価の有機残基または単結合であり、この際、Ｙ１およびＹ２の少なくとも一方が、下記化学式３または下記化学式４で表される構造を含んでいてもよく、
【化９】
0005901199.tif 000026
【化１０】
0005901199.tif 000027
前記化学式３および前記化学式４中、ｎは２〜５であり、ｊは１〜５であり、ｍは１〜２００であり、＊は結合点を表し、
【化１１】
0005901199.tif 000028
前記化学式９中、Ｒ3は水素原子またはメチル基であり、Ｄは下記化学式６で表される基であり、
【化１２】
0005901199.tif 000029
前記化学式６中、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、ｓは２〜５の整数であり、ｔは１〜２００の整数であり、
Ｚは、同一または異なっていてもよく、−Ｏ−または−ＮＲ’−であり、この際Ｒ’は、水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
Ｌは、単結合、−Ｕ５−、−Ｕ５−ＮＲ２−、−Ｕ５−Ｏ−、−Ｕ５−Ｓ−、−Ｕ５−ＳＳ−、−Ｕ５−ＮＲ２ＣＯ、−Ｕ５−ＣＯＮＲ２−、−Ｕ５−ＯＣＯ−、−Ｕ５−ＣＯＯ−、下記化学式７で表される基、および下記化学式８で表される基からなる群より選択される基であり、
【化１３】
0005901199.tif 000030
【化１４】
0005901199.tif 000031
この際、Ｕ５は置換されているかまたは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、Ｒ２は水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。
【請求項４】
前記架橋剤は、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドである、請求項３に記載の蛍光ハイドロゲルの製造方法。
【請求項５】
前記水溶液を重合させる工程は、ラジカル重合開始剤を用いて前記水溶液を化学重合させるか、光重合開始剤を用いて前記水溶液を光重合させるか、または放射線を照射して前記水溶液を放射線重合させる、請求項３または４に記載の蛍光ハイドロゲルの製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の蛍光ハイドロゲルを含む、体内埋め込み用の糖類測定用センサー。
【請求項７】
請求項１または２に記載の蛍光ハイドロゲルと、体内に埋込んだ前記蛍光ハイドロゲルに対して体内または体外より励起光を照射して、前記蛍光ハイドロゲルから発生する蛍光を計測する手段と、を有する、体内埋め込み用の糖類測定用センサー。
【請求項８】
請求項１または２に記載の蛍光ハイドロゲルと、体液が循環する経路の少なくとも一部に貼り付けた前記蛍光ハイドロゲルに対して、励起光を照射して前記蛍光ハイドロゲルから発生する蛍光を計測する手段と、を有する、糖類測定用センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ハイドロゲルおよびその製造方法、ならびにそれを用いた糖類測定用センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
体内埋め込み型センサーは、様々な疾患においてその病状の経過観察や治療効果のモニタなどに有用であり、近年、盛んに研究されている分野の一つである。特に、糖尿病治療においては、連続血糖測定による血糖コントロールが、病状の進行遅延や合併症の罹病の低減に貢献すると言われている。
【０００３】
現状の糖尿病患者の多くは、血糖の自己管理のために、指等の穿刺によって血液試料を採取し、血糖計に供給して測定値を読み取ることを行っている。しかし、このような方法は患者への苦痛や簡便性の点で問題があり、一日に数回の測定が限界で、血糖値変化の動向を頻繁に測定して把握することが難しいのが現状である。このような理由から、埋め込み型連続血糖計の有用性は高いと考えられる。
【０００４】
一方、生体内のグルコース濃度を継続的に測定するための技術開発は古くからなされており、例えば、可逆的にグルコースと反応して蛍光を発する物質を用いて蛍光量の変化でグルコース濃度を測定するものがある。このような蛍光物質として、特許文献１には、発蛍光性原子団と、少なくとも１つのフェニルボロン酸部位と、少なくとも１つのアミン性窒素とを有し、アミン性窒素がフェニルボロン酸部位の近傍に配置されて該フェニルボロン酸と分子内結合する分子構造を有する発蛍光性化合物が開示されている。また、特許文献２には、水性環境中での検体の濃度検出のための指示高分子として、親水性モノマーとアントラセンホウ酸エステル誘導体などのエキシマー形成多環芳香族炭化水素を有する指示成分モノマーとの共重合体が開示されている。さらに、特許文献３には、蛍光センサーとして、プラスチックフィルムなどの固相に直接蛍光物質を固定化する方法が開示されている。
【０００５】
しかし、上記特許文献１〜３に記載のセンサー物質は、フィルム形状やシート形状であり、体内に埋め込んで使用する場合、侵襲が少なくないという問題がある。かような問題に対し、特許文献４では、蛍光センサー物質を、シランカップリング剤等を用いて（メタ）アクリルアミド膜等の基材に固定させた糖類測定用センサーが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−５３４６７号公報
【特許文献２】特表２００４−５０６０６９号公報
【特許文献３】米国特許第６，３１９，５４０号明細書
【特許文献４】特開２００６−１０４１４０号公報
【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、上記特許文献４に記載の糖類測定用センサーでは、体内へ埋め込む際および取りだす際に、皮膚の切開が必要となるため、侵襲をできるだけ抑制するという点で改良の余地があった。
【０００８】
そこで、本発明は、グルコースなどの糖類の検出能に優れ、かつ低侵襲で体内への埋め込みおよび取り出しが容易な蛍光ハイドロゲルおよびその製造方法、ならびにそれを用いた糖類測定用センサー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】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究を積み重ねた結果、ポリアルキレンオキサイド構造を有する蛍光ハイドロゲルがグルコースなどの糖類の検出能に優れており、かつ、より低侵襲で体内への埋め込みおよび体内からの取り出しができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による蛍光ハイドロゲル、およびそれを用いた糖類測定用センサーは体液中の糖類検出能に優れ、かつ低侵襲的に体内への埋め込みおよび体内からの取り出しが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】チューブ１１中に充填された水溶液柱１２を示す模式図である。
【図２Ａ】水溶液柱を作製する微小流路の一例を示す模式図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ線における断面を示す模式図である。
【図３Ａ】同軸マイクロ流体装置の全体の構造を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａの主要部を拡大して示す模式図である。
【図４】実施例２で得られた蛍光ハイドロゲルの写真である。
【図５】グルコース濃度と蛍光ハイドロゲルの蛍光強度との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は実施例２の方法において、Ｆ−ＰＥＧ−ＡＡｍとポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレートとを用いずに作製したＡＡｍゲルのみのＦＴ−ＩＲスペクトルであり、（ｂ）はポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレートのみのＦＴ−ＩＲスペクトルであり、（ｃ）は実施例２の方法においてＦ−ＰＥＧ−ＡＡｍを用いずに作製したハイドロゲルのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図７】ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレートの濃度と、ゲルに吸着していたウシ血清アルブミン量との関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、実施例２で得られた蛍光ハイドロゲルをマウスの耳に埋めこんだときの写真であり、（ｂ）は、マウスの血糖値の変化と蛍光ハイドロゲルの蛍光強度の変化との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は蛍光ハイドロゲルを耳に埋め込んでから７２日後のマウスの写真であり、（ｂ）は蛍光ハイドロゲルを埋め込んでから７２日後に、マウスの血糖値の変化と埋め込まれていた蛍光ハイドロゲルの蛍光強度の変化との関係を評価した結果を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は蛍光ハイドロゲルを耳に埋め込んでから１４０日後のマウスの写真であり、（ｂ）は蛍光ハイドロゲルを埋め込んでから１４０日後に、マウスの血糖値の変化と埋め込まれていた蛍光ハイドロゲルの蛍光強度の変化との関係を評価した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第一は、下記化学式１で表される構造を有する、蛍光ハイドロゲルである。
【００１３】
【化１】
0005901199.tif 000002
【００１４】
前記化学式１中、Ｘ1およびＸ2は同一または異なっていてもよく、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ2ＮＲ−、−ＮＲ−、−ＮＲＣＯ−、−ＣＯＮＲ−、−ＳＯ2ＮＲ−、−ＮＲＳＯ2−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＳ−、−ＮＲＣＯＯ−、−ＯＣＯＮＲ−、および−ＣＯ−からなる群より選択される少なくとも１種の置換基を含んでいてもよい炭素数１〜３０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、この際、Ｒは、水素原子、または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。
【００１５】
炭素数１〜３０の直鎖状または分枝状のアルキレン基の具体的な例としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、ｓｅｃ−ブチレン基、ｔｅｒｔ−ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、オクタデシレン基、ノナデシレン基、エイコシレン基、ヘンイコシレン基、ドコシレン基、トリコシレン基、テトラコシレン基、ペンタコシレン基、ヘキサコシレン基、ヘプタコシレン基、オクタコシレン基、ノナコシレン基、またはトリアコンチレン基などが挙げられる。好ましくは、炭素数３〜１２のアルキレン基であり、より好ましくはプロピレン基、ヘキシレン基、またはオクチレン基である。
【００１６】
前記アルキレン基に含まれる置換基は、アルキレン基の末端に位置してもよいし、アルキレン基の内部に位置してもよい。好ましい置換基は、−ＮＲＣＯ−または−ＣＯＮＲ−である。Ｒは、水素原子または炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、より好ましくは水素原子である。
【００１７】
Ｒで用いられうる炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基の具体的な例としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉｓｏ−アミル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−へキシル基、３−メチルペンタン−２−イル基、３−メチルペンタン−３−イル基、４−メチルペンチル基、４−メチルペンタン−２−イル基、１，３−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルブタン−２−イル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルヘキシル基、３−メチルヘキシル基、４−メチルヘキシル基、５−メチルヘキシル基、１−エチルペンチル基、１−（ｎ−プロピル）ブチル基、１，１−ジメチルペンチル基、１，４−ジメチルペンチル基、１，１−ジエチルプロピル基、１，３，３−トリメチルブチル基、１−エチル−２，２−ジメチルプロピル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、２−メチルヘキサン−２−イル基、２，４−ジメチルペンタン−３−イル基、１，１−ジメチルペンタン−１−イル基、２，２−ジメチルヘキサン−３−イル基、２，３−ジメチルヘキサン−２−イル基、２，５−ジメチルヘキサン−２−イル基、２，５−ジメチルヘキサン−３−イル基、３，４−ジメチルヘキサン−３−イル基、３，５−ジメチルヘキサン−３−イル基、１−メチルヘプチル基、２−メチルヘプチル基、５−メチルヘプチル基、２−メチルヘプタン−２−イル基、３−メチルヘプタン−３−イル基、４−メチルヘプタン−３−イル基、４−メチルヘプタン−４−イル基、１−エチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、１−プロピルペンチル基、２−プロピルペンチル基、１，１−ジメチルヘキシル基、１，４−ジメチルヘキシル基、１，５−ジメチルヘキシル基、１−エチル−１−メチルペンチル基、１−エチル−４−メチルペンチル基、１，１，４−トリメチルペンチル基、２，４，４−トリメチルペンチル基、１−イソプロピル−１，２−ジメチルプロピル基、１，１，３，３−テトラメチルブチル基、ｎ−ノニル基、１−メチルオクチル基、６−メチルオクチル基、１−エチルヘプチル基、１−（ｎ−ブチル）ペンチル基、４−メチル−１−（ｎ−プロピル）ペンチル基、１，５，５−トリメチルヘキシル基、１，１，５−トリメチルヘキシル基、２−メチルオクタン−３−イル基、ｎ−デシル基、１−メチルノニル基、１−エチルオクチル基、１−（ｎ−ブチル）ヘキシル基、１，１−ジメチルオクチル基、または３，７−ジメチルオクチル基などが挙げられる。より好ましくは炭素数１〜５の直鎖状または分枝状のアルキル基である。
【００１８】
前記化学式１中、Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3およびＺ4は同一または異なっていてもよく、−Ｏ−または−ＮＲ'−であり、この際Ｒ'は、水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキル基である。Ｚ1およびＺ2としては、−Ｏ−がより好ましい。
【００１９】
Ｒ'で用いられうる炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基の具体的な例は、上記と同様であるので、ここでは説明を省略する。より好ましくは炭素数１〜５の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。
【００２０】
Ｑ、Ｑ'、Ｑ''、Ｑ'''は同一または異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシ基、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、炭素数２〜１１のアシル基、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルコキシ基、ハロゲン原子を含む基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、または炭素数１〜１０のアルキルアミノ基である。
【００２１】
炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基の具体的な例は、上記と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００２２】
炭素数２〜１１のアシル基は、下記化学式２で表される基であることが好ましい。
【００２３】
【化２】
0005901199.tif 000003
【００２４】
前記化学式２中、Ｌは置換されているかまたは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基である。
【００２５】
炭素数２〜１１のアシル基の例としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、またはイソバレリル基などが挙げられる。前記化学式２中のＬのアルキル基の炭素数は、好ましくは１〜４であり、より好ましくは１（すなわちアセチル基）である。アントラセン残基にアシル基を導入することにより、励起波長と極大蛍光波長との間隔が拡大するという効果が得られる。
【００２６】
炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルコキシ基の例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、１，２−ジメチル−プロポキシ基、ｎ−へキシルオキシ基、３−メチルペンタン−２−イルオキシ基、３−メチルペンタン−３−イルオキシ基、４−メチルペンチルオキシ基、４−メチルペンタン−２−イルオキシ基、１，３−ジメチルブチルオキシ基、３，３−ジメチルブチルオキシ基、３，３−ジメチルブタン−２−イルオキシ基、ｎ−ヘプチルオキシ基、１−メチルヘキシルオキシ基、３−メチルヘキシルオキシ基、４−メチルヘキシルオキシ基、５−メチルヘキシルオキシ基、１−エチルペンチルオキシ基、１−（ｎ−プロピル）ブチルオキシ基、１，１−ジメチルペンチルオキシ基、１，４−ジメチルペンチルオキシ基、１，１−ジエチルプロピルオキシ基、１，３，３−トリメチルブチルオキシ基、１−エチル−２，２−ジメチルプロピルオキシ基、ｎ−オクチルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、２−メチルヘキサン−２−イルオキシ基、２，４−ジメチルペンタン−３−イルオキシ基、１，１−ジメチルペンタン−１−イルオキシ基、２，２−ジメチルヘキサン−３−イルオキシ基、２，３−ジメチルヘキサン−２−イルオキシ基、２，５−ジメチルヘキサン−２−イルオキシオキシ基、２，５−ジメチルヘキサン−３−イルオキシ基、３，４−ジメチルヘキサン−３−イルオキシ基、３，５−ジメチルヘキサン−３−イルオキシ基、１−メチルヘプチルオキシ基、２−メチルヘプチルオキシ基、５−メチルヘプチルオキシ基、２−メチルヘプタン−２−イルオキシ基、３−メチルヘプタン−３−イルオキシ基、４−メチルヘプタン−３−イルオキシ基、４−メチルヘプタン−４−イルオキシ基、１−エチルヘキシルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、１−プロピルペンチルオキシ基、２−プロピルペンチルオキシ基、１，１−ジメチルヘキシルオキシ基、１，４−ジメチルヘキシルオキシ基、１，５−ジメチルヘキシルオキシ基、１−エチル−１−メチルペンチルオキシ基、１−エチル−４−メチルペンチルオキシ基、１，１，４−トリメチルペンチルオキシ基、２，４，４−トリメチルペンチルオキシ基、１−イソプロピル−１，２−ジメチルプロピルオキシ基、１，１，３，３−テトラメチルブチルオキシ基、ｎ−ノニルオキシ基、１−メチルオクチルオキシ基、６−メチルオクチルオキシ基、１−エチルヘプチルオキシ基、１−（ｎ−ブチル）ペンチルオキシ基、４−メチル−１−（ｎ−プロピル）ペンチルオキシ基、１，５，５−トリメチルヘキシルオキシ基、１，１，５−トリメチルヘキシルオキシ基、２−メチルオクタン−３−イルオキシ基、ｎ−デシルオキシ基、１−メチルノニルオキシ基、１−エチルオクチルオキシ基、１−（ｎ−ブチル）ヘキシルオキシ基、１，１−ジメチルオクチルオキシ基、または３，７−ジメチルオクチルオキシ基などが挙げられる。
【００２７】
ハロゲン原子を含む基の例としては、例えば、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、またはＯＩ−（ヨードオキシ基）などが挙げられる。
【００２８】
炭素数１〜１０のアルキルアミノ基の例としては、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ｎ−プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ｎ−ブチルアミノ基、ｎ−ペンチルアミノ基、ｎ−ヘキシルアミノ基、ｎ−オクチルアミノ基、ｎ−デシルアミノ基、またはｎ−イソアミルアミノ基などが挙げられる。
【００２９】
また、ＱおよびＱ'ならびにＱ''およびＱ'''の少なくとも一方は、互いに結合して芳香環または複素環を形成してもよい。前記芳香環の例としては、例えば、ベンゼン環が挙げられる。また、前記複素環の例としては、例えば、ピラゾール環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環などが挙げられる。
【００３０】
Ｑ、Ｑ'、Ｑ''、Ｑ'''の少なくとも１つに、ニトロ基、シアノ基またはアシル基を導入すると、蛍光の赤色変移または励起波長ピークと蛍光波長ピークとの間隔の拡大に寄与する場合があり、好ましい。
【００３１】
本発明においては、Ｑ、Ｑ'、Ｑ''、およびＱ'''のうちの少なくとも１つが、ニトロ基、シアノ基、または前記化学式２で表される炭素数２〜１１のアシル基であることが好ましく、ニトロ基、シアノ基、またはアセチル基であることがより好ましく、アセチル基がさらに好ましい。なお、Ｑ、Ｑ'、Ｑ''、およびＱ'''のうちの１〜３個が上記置換基で置換されていることが好ましく、より好ましくは１〜２個であり、さらに好ましくは１個である。
【００３２】
Ｙ1およびＹ2は、同一または異なっていてもよく、置換されていてもよい２価の有機残基または単結合である。Ｙ1およびＹ2は、蛍光モノマー化合物を水溶性にできる程度の親水性を有することが好ましい。ここで、蛍光モノマー化合物を水溶性にできる程度の親水性とは、有機溶媒や可溶化剤の存在無しに、蛍光モノマー化合物を重合するために必要な濃度領域において、水に溶解することを意味する。Ｙ1およびＹ2で用いられる基の具体的な例としては、例えば、アミノ基、カルボニルオキシ基、あるいは、スルホン酸基、ニトロ基、アミノ基、リン酸基、またはヒドロキシ基などの親水性基を有する二価の有機残基や、構造中にエーテル結合、アミド結合、またはエステル結合などの親水性結合を有する二価の有機残基が例示できる。
【００３３】
Ｙ1およびＹ2の少なくとも一方は、下記化学式３または下記化学式４で表される基を含むことが好ましい。また、Ｙ1およびＹ2の少なくとも一方が、下記化学式３で表される基および下記化学式４で表される基の両方を含んでいてもよく、この際、下記化学式３で表される基および下記化学式４で表される基の配置は、ブロック状でも良いし、ランダム状であってもよい。さらに、他の前記置換基や２価の有機残基を有していてもよい。
【００３４】
【化３】
0005901199.tif 000004
【００３５】
【化４】
0005901199.tif 000005
【００３６】
前記化学式３および前記化学式４中、ｎは２〜５であり、好ましくは２〜４、より好ましくは２または３である。また、ｊは１〜５であり、好ましくは１〜３、より好ましくは１である。さらに、ｍは１〜２００であり、好ましくは２０〜１５０、より好ましくは４０〜１２０である。なお、前記化学式３および前記化学式４中の＊は結合点を表す。
【００３７】
Ｙ1およびＹ2部分の分子量は、５００〜１０，０００が好ましく、１，０００〜５，０００がより好ましい。前記化学式３または前記化学式４で表される２価の有機残基は、例えばエチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルキレングリコール、またはビニルアルコールなどを重合することにより、形成することができる。
【００３８】
Ａ1、Ａ2、Ａ3、およびＡ4は同一または異なっていてもよく、水素原子またはメチル基である。
【００３９】
Ｕ1、Ｕ2、Ｕ3およびＵ4は同一または異なっていてもよく、水素原子、または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。
【００４０】
Ｄ1およびＤ2は同一または異なっていてもよく、下記化学式６で表される基である。
【００４１】
【化５】
0005901199.tif 000006
【００４２】
前記化学式６中、Ｒ1は水素原子または炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、この際、Ｒ1は、Ｄ1およびＤ2が結合していないＬ1、Ｌ2、Ｚ1またはＺ2と結合を形成してもよく、ｓは２〜５の整数であり、ｔは１〜２００の整数である。
【００４３】
前記化学式６中、ｓは好ましくは２〜４の整数であり、より好ましくは２である。さらに、ｔは好ましくは２０〜１５０の整数であり、より好ましくは４０〜１２０の整数である。
【００４４】
親水性である上記化学式６で表される基（ポリアルキレンオキサイド構造）の導入は、被検出物質と相互作用するフェニルボロン酸の周辺の環境や運動性を変化させ、最終的に得られる蛍光ハイドロゲルの感度、精度、応答速度、被測定物質である糖類の選択性の向上などに寄与する。また、上記化学式６で表される構造による立体反発効果は、アルブミンなどのタンパク質や脂質など生体成分の吸着抑制効果の向上に寄与する。
【００４５】
Ｌ1およびＬ2は同一または異なっていてもよく、単結合、−Ｕ5−、−Ｕ5−ＮＲ2−、−Ｕ5−Ｏ−、−Ｕ5−Ｓ−、−Ｕ5−ＳＳ−、−Ｕ5−ＮＲ2ＣＯ−、−Ｕ5−ＣＯＮＲ2−、−Ｕ5−ＯＣＯ−、−Ｕ5−ＣＯＯ−、下記化学式７で表される基、および下記化学式８で表される基からなる群より選択される基であり、
【００４６】
【化６】
0005901199.tif 000007
【００４７】
【化７】
0005901199.tif 000008
【００４８】
この際、Ｕ5は置換されているかまたは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、Ｒ2は水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。
【００４９】
上記炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキレン基の具体的な例としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、ｓｅｃ−ブチレン基、ｔｅｒｔ−ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、またはデシレン基などが挙げられる。好ましくは、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基であり、より好ましくはヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基である。
【００５０】
なお、本明細書において、「置換されているかまたは（もしくは）非置換の」との記載は、フッ素原子；塩素原子；臭素原子；シアノ基；ニトロ基；ヒドロキシ基；炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基；炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基；炭素数６〜３０のアリール基；炭素数２〜３０のヘテロアリール基；炭素数５〜２０のシクロアルキル基；などの置換基で置換されているか、または非置換であることを意味する。
【００５１】
ｐ1とｑ1とのモル比（ｐ1：ｑ1）およびｐ2とｑ2とのモル比（ｐ2：ｑ2）は、１：５０〜１：６，０００であり、好ましくは１：５０〜１：４，０００であり、より好ましくは１：１００〜１：２，０００である。モル比１：５０よりも蛍光モノマー化合物の割合が大きくなると、蛍光モノマー化合物の嵩高さのため自由度が失われ、糖類との相互作用が低下する虞がある。一方、モル比１：６，０００よりも蛍光モノマー化合物の割合が小さければ、蛍光強度の絶対量を確保できない場合がある。
【００５２】
ｐ1とｒ1とのモル比（ｐ1：ｒ1）およびｐ2とｒ2とのモル比（ｐ2：ｒ2）は、１：５〜１：３，０００であり、好ましくは１：８〜１：２，５００であり、より好ましくは１：１０〜１：２，０００である。モル比１：５よりも蛍光モノマー化合物の割合が大きくなると、蛍光モノマー化合物の嵩高さのため自由度が失われ、糖類との相互作用が低下する虞がある。一方、モル比１：３，０００よりも蛍光モノマー化合物の割合が小さければ、蛍光強度の絶対量を確保できない場合がある。なお、ｐ1およびｐ2は概ね１〜３０が好ましく、ｑ1およびｑ2は概ね５０〜１８０，０００が好ましい。また、ｒ1およびｒ2は概ね５〜９０，０００が好ましい。
【００５３】
上記化学式６で表される基の蛍光ハイドロゲルへの導入方法については、後述の蛍光ハイドロゲルの製造方法の項で詳細に述べる。
【００５４】
上述したように、本発明の蛍光ハイドロゲルの構造中、二価の有機残基Ｙ1およびＹ2は親水性を有することが好ましい。これにより、具体的には、以下のような効果が得られる。（１）蛍光モノマー化合物が水溶性となるため、蛍光ハイドロゲルを形成する際の重合反応を効率良く行うことができる。（２）親水性鎖の導入は被検出物質と相互作用するフェニルボロン酸周辺の環境や運動性を変化させ、感度、精度、応答速度、被測定物質である糖類の選択性の向上に寄与する。（３）親水性鎖が蛍光ハイドロゲル全体の構造を安定化させる。（４）水中でのみ反応が行えるため、有機溶剤中に懸濁した状態で重合を行うことができる。
【００５５】
上記化学式１で表される構造を有する蛍光ハイドロゲルの重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリエチレンオキサイド換算で、５０，０００〜７５０，０００であることが好ましく、１５０，０００〜４５０，０００であることがより好ましい。
【００５６】
本発明の蛍光ハイドロゲルの形状は、特に制限されず、球形状、円柱形状、角柱形状、立方体形状、ファイバー形状、もしくはこれらの中空形状、またはこれらを用いて構築した３次元構造、例えば、織布構造、シリンダ構造、チューブ、スプリング構造など、いずれの形状であってもよい。蛍光ハイドロゲルの埋め込み方法や蛍光検出の際に適した形状を選択することが好ましい。
【００５７】
本発明による蛍光ハイドロゲルの大きさは、特に制限されないが、注射器、カニューレ、またはカテーテルを用いて埋め込みを行う場合は、１０〜２０００μｍであることが好ましく、１００〜１０００μｍであることがより好ましい。なお、本明細書において、該直径は、実体顕微鏡により測定した値を用いる。
【００５８】
また、ある血糖値において、それぞれの蛍光ハイドロゲルが同程度の蛍光強度を有するように、蛍光ハイドロゲルのサイズは略均一であることが好ましい。なお、本発明の蛍光ハイドロゲルを複数用いる場合、そのサイズは互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。
【００５９】
本発明の第二は、蛍光ハイドロゲルの製造方法である。
【００６０】
本発明の蛍光ハイドロゲルの製造方法は、特に制限されないが、例えば、（ａ１）下記化学式５で表される蛍光モノマー化合物と、下記化学式９で表されるモノマーと、（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーと、を含む水溶液を重合させる工程を含む製造方法：または、（ａ２）下記化学式５で表される蛍光モノマー化合物と、下記化学式１０で表されるモノマーと、（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーと、を含む水溶液を重合させる工程と、（ｂ）下記化学式１１で表される化合物を反応させる工程と、を含む、蛍光ハイドロゲルの製造方法が好ましい。以下、かような製造方法について詳細に述べるが、本発明はこれらの形態に何ら制限されるものではない。
【００６１】
【化８】
0005901199.tif 000009
【００６２】
前記化学式５中、Ｘ1、Ｘ2、Ｚ1、Ｚ2、Ｙ1、Ｙ2、Ｑ、Ｑ'、Ｑ''、およびＱ'''は、前記化学式１と同様の定義である。
【００６３】
【化９】
0005901199.tif 000010
【００６４】
前記化学式９中、Ｒ3は水素原子またはメチル基であり、Ｄは下記化学式６で表される基であり、
【００６５】
【化１０】
0005901199.tif 000011
【００６６】
前記化学式６中、Ｒ1は水素原子または炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、ｓは２〜５の整数であり、ｔは１〜２００の整数であり、
Ｚは、同一または異なっていてもよく、−Ｏ−または−ＮＲ'−であり、この際Ｒ'は、水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
Ｌは、単結合、−Ｕ5−、−Ｕ5−ＮＲ2−、−Ｕ5−Ｏ−、−Ｕ5−Ｓ−、−Ｕ5−ＳＳ−、−Ｕ5−ＮＲ2ＣＯ、−Ｕ5−ＣＯＮＲ２−、−Ｕ5−ＯＣＯ−、−Ｕ5−ＣＯＯ−、下記化学式７で表される基、および下記化学式８で表される基からなる群より選択される基であり、
【００６７】
【化１１】
0005901199.tif 000012
【００６８】
【化１２】
0005901199.tif 000013
【００６９】
この際、Ｕ5は置換されているかまたは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、Ｒ2は水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。
【００７０】
【化１３】
0005901199.tif 000014
【００７１】
前記化学式１０中、Ｅは−Ｏ−または−ＮＲ'−であり、この際Ｒ'は、水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｇはその末端に反応性官能基を含む置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、Ｒ4は水素原子またはメチル基である。
【００７２】
［水溶液を重合させる工程（（ａ１）または（ａ２））］
本工程では、各種モノマーを水溶液の形態とし、該水溶液の状態で重合反応を行う。（ａ１）の工程と（ａ２）の工程との異なる点は、使用するモノマーが異なるところにある。上記化学式９で表されるモノマーを用いる（ａ１）の工程においては、本工程により上記化学式６で表される構造（ポリアルキレンオキサイド構造）が蛍光ハイドロゲルに導入され、本発明の蛍光ハイドロゲルが得られる。上記化学式１０で表されるモノマーを用いる（ａ２）の工程においては、本工程と後述の化学式１１で表される化合物を反応させる工程（ｂ）とを行うことにより、上記化学式６で表される構造（ポリアルキレンオキサイド構造）が蛍光ハイドロゲルに導入され、本発明の蛍光ハイドロゲルが得られる。
【００７３】
前記蛍光モノマー化合物は、上記化学式５で表される構造を有する。このうち、前記蛍光モノマー化合物として好ましい化合物である、９，１０−ビス［［Ｎ−（２−ボロノベンジル）−Ｎ−［６−［（アクリロイルポリオキシエチレン）カルボニルアミノ］ヘキシル］アミノ］メチル］−２−アセチルアントラセン（上記化学式５のＸ1およびＸ2が−Ｃ6Ｈ12−ＮＨＣＯ−、Ｙ1およびＹ2が上記化学式３のｎが２であるポリエチレングリコール残基、Ｚ1およびＺ2が−Ｏ−、Ｑがアセチル基、Ｑ'、Ｑ''、およびＱ'''が水素原子である化合物：以下、単に「Ｆ−ＰＥＧ−ＡＡｍ」とも称する）の製造方法を、下記反応式１を参照しながら説明する。しかし、本発明はこれに制限されるものではない。
【００７４】
【化１４】
0005901199.tif 000015
【００７５】
原料として２−アセチル−９，１０−ジメチルアントラセン（上記反応式１中のＩ）を用い、四塩化炭素（ＣＣｌ4）／クロロホルム混合溶媒を加熱して、Ｎ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）および過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）と反応させることにより、２−アセチル−９，１０−ビス（ブロモメチレン）アントラセン（上記反応式１中のＩＩ）が得られる。次いで、これを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の溶媒中で、ジイソプロピルエチルアミン（ＤＩＥＡ）等の塩基存在下、Ｎ−（ｔ−ブトキシカルボニル）−ヘキシルジアミン（上記反応式１中のＩＩＩ）を反応させると、ブロモメチレン基が［（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）ヘキシルアミノ］メチレン基（上記反応式１中のＩＶ）となる。これを、ＤＭＦ等の溶媒中で、ＤＩＥＡ等の塩基存在下、２−（２−ブロモメチルフェニル）−１，３−ジオキサボナリン（上記反応式１中のＶ）を作用させると、９，１０−ビス［［Ｎ−６'−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）ヘキシル−Ｎ−［２−（５，５−ジメチルボリナン−２−イル）ベンジル］アミノ］メチル］−２−アセチルアントラセン（上記反応式１中のＶＩ）が得られる。これに、塩酸等の酸を作用させて脱保護すると、９，１０−ビス［［Ｎ−（６'−アミノヘキシル）−Ｎ−（２−ボロノベンジル）アミノ］メチル］−２−アセチルアントラセン（上記反応式１中のＶＩＩ）が得られる。次に、アクリロイル−（ポリエチレングリコール）−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルを、塩基性緩衝液中で反応させると、目的物であるＦ−ＰＥＧ−ＡＡｍを得ることができる。
【００７６】
なお、原料化合物として、アントラセン骨格にアセチル基以外のアシル基を有する化合物を使用すると、溶媒、添加剤、反応温度、反応時間および分離方法等を適宜選択することで、アントラセン骨格にアセチル基以外のアシル基を有する化合物を製造することができる。
【００７７】
前記（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーとしては、得られた重合体がその構造中に（メタ）アクリロイル基とアミドとを有すればよく、（メタ）アクリルアミドまたはその誘導体が好ましい。具体的な例としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−ｔｒｉｓ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、またはＮ−（ｎ−ブトキシメチル）アクリルアミドなどが挙げられる。また、Ｎ−アクリロイルリジン、Ｎ−アクリロイルヘキサメチレンジアミンなどの（メタ）アクリロイルクロライドとアミノ酸または活性アミノ基を有する化合物との縮合体も用いることができる。より好ましくは、アクリルアミドまたはメタクリルアミドである。
【００７８】
（ａ１）の工程で用いられる上記化学式９で表されるモノマーは、分子内にポリアルキレンオキサイド構造を有するモノマーである。より具体的な例としては、例えば、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリプロピレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールエチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールエチルアクリルアミド等が挙げられる。
【００７９】
上記化学式９で表されるモノマーは市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。市販品の例としては、例えば、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート（アルドリッチ社製、品番：４５４９９０−２５０ＭＬ）が挙げられる。合成する場合の合成方法としては、例えば、ポリエチレングリコールと塩化アクリロイルとを反応させる方法が挙げられる。
【００８０】
（ａ２）の工程で用いられる上記化学式１０で表されるモノマーは、その末端に反応性官能基を有する置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基（前記化学式１０中のＧ）を有しており、この反応性官能基と後述する化学式１０中のＪ2で表される基とが反応して、蛍光ハイドロゲル内にポリアルキレンオキサイド構造が導入される。
【００８１】
前記化学式１０中のＧに含まれる反応性官能基の具体的な例としては、例えば、ハロゲン基、水酸基、アルデヒド基、Ｎ−ヒドロキシスクシイミド基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、マレイミド基、カルボン酸エステル基、イソチオシアネート基、アルキルスルホニルオキシ基等が挙げられる。
【００８２】
また、前記化学式１０中のＧで表される基は、反応性官能基と前記化学式（１０）中のＥで表される基との間にいわゆるスペーサー基を含む基であってもよい。前記スペーサー基は、好ましくは炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキレン基、アミノアルキル基、オキシアルキル基等であり、より好ましくは炭素数１〜５の直鎖状または分枝状のアルキレン基である。なお、前記スペーサー基は、その中に、アミド結合、イミド結合、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、およびスルホンアミド結合からなる群より選択される少なくとも１種の結合を含んでいてもよい。
【００８３】
前記炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキレン基の例は、上記と同様であるので、ここでは説明を省略する。前記化学式１０で表される化合物のより具体的な例としては、例えば、Ｎ−（２−アミノエチル）アクリルアミド、Ｎ−（３−アミノプロピル）アクリルアミド、Ｎ−（２−アミノエチル）メタクリルアミド、Ｎ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミド等が挙げられる。
【００８４】
前記化学式１０で表されるモノマーは市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。市販品の例としては、例えば、Ｎ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミド（ポリサイエンス株式会社製、品番：２１２００−５）が挙げられる。合成する場合の合成方法としては、例えば、アルキルジアミンと塩化アクリロイルとを反応させる方法が挙げられる。
【００８５】
本工程において、前記蛍光モノマー化合物、前記（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマー、および上記化学式９で表わされるモノマーまたは上記化学式１０で表わされるモノマーを含む重合性モノマーは、水溶液の形態にされる。
【００８６】
前記水溶液の溶媒は、特に制限されず、蒸留水、イオン交換水、純水、超純水などを使用することができる。また、リン酸緩衝液に対して、上記各種モノマーを加えた水溶液を使用することもできる。
【００８７】
前記蛍光モノマー化合物の水溶液中の濃度は、１〜３０質量％であることが好ましく、２〜１０質量％であることがより好ましい。また、前記（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーの水溶液中の濃度は、５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜２０質量％であることがより好ましい。また、上記化学式９で表されるモノマーまたは前記化学式１０で表されるモノマーの水溶液中の濃度は、１〜５０質量％であることが好ましく、３〜１５質量％であることがより好ましい。
【００８８】
前記水溶液中には、他の成分を含んでもよい。このような成分としては、例えば、重合開始剤、重合促進剤、架橋剤、水中で陽イオンとなり得るカチオン性モノマー、水中で陰イオンとなり得るアニオン性モノマー、またはイオンを有さないノニオン系モノマーなどが挙げられる。重合開始剤、重合促進剤、および架橋剤の詳細については、後述する。
【００８９】
水中で陽イオンとなり得るカチオン性モノマーの例としては、例えば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、または４−ビニルピリジンなどを挙げることができる。これらは単独で使用してもよいしまたは２種以上組み合わせて使用してもよい。
【００９０】
水中で陰イオンとなり得るアニオン性モノマーの例としては、例えば、（メタ）アクリル酸、ビニルプロピオン酸または４−ビニルベンゼンスルホン酸などを挙げることができる。これらは単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。
【００９１】
イオンを有さないノニオン系モノマーの例としては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３−メトキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチルアクリレートまたは１，４−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートなどを挙げることができる。これらは単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。
【００９２】
これら他の成分の配合量は、蛍光モノマー化合物と、（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーと、上記化学式９で表わされるモノマーまたは前記化学式１０で表わされるモノマーとの合計量に対して０．１〜１０モル％が好ましく、より好ましくは２〜７モル％である。
【００９３】
また、これら他の成分の水溶液中の濃度は、０．０１〜１０質量％であることが好ましく、０．０２〜１．０質量％であることがより好ましい。重合開始剤、重合促進剤、および架橋剤の詳細については後述する。
【００９４】
上述したように、本発明の蛍光ハイドロゲルの形状は特に制限されないが、目的とする蛍光ハイドロゲルの形状に応じて、本工程において水溶液を所望の形状としておくことが好ましい。例えば、本工程において水溶液滴を作製すれば、球形状の蛍光ハイドロゲルが得られる。また、例えば、本工程において水溶液柱を作製すれば、ファイバー形状の蛍光ハイドロゲルが得られる。以下、上記の水溶液滴および水溶液柱を作製する方法を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９５】
上記水溶液から水溶液滴を作製する方法としては、例えば、（１）水溶液を有機溶媒中に滴下する方法；（２）攪拌している有機溶媒中に水溶液を添加し、懸濁・乳化させる方法；などが挙げられる。
【００９６】
前記有機溶媒の例としては、例えば、シクロヘキサン、流動パラフィン、ヘキサデカン、コーン油、ミネラル油、シリコーンオイルなどが挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。水溶液滴の安定性、すなわち合一を抑制するという観点から、より好ましくはシリコーンオイルである。
【００９７】
上記（１）の有機溶媒中への水溶液の添加方法は、特に制限されず、例えば、２次元のＴ−ジャンクション（Ｔ字交差路）や３次元のフロー焦点などを有するマイクロ流体装置（Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）；ピペットマン、キャピラリーシリンジ、インクジェット微量分注器などの微量分注器；またはシリンジなどを用いて行うことができる。特に、マイクロオーダーで粒径を容易に制御できるという観点から、３次元マイクロ流体装置の一種である軸対称フロー焦点装置（Ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｆｌｏｗ−Ｆｏｃｕｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ、以下単に「ＡＦＦＤ」とも称する）を用いることが好ましい。
【００９８】
ＡＦＦＤは、ステレオリソグラフィーにより作製することができる（Ｙ．Ｍｏｒｉｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｍｉｃｒｏｄｅｖ．，  ｖｏｌ．１１（２），  ｐｐ．３６９−３７７，２００９  参照）。ＡＦＦＤを使用すると、以下の２つの利点がある。
【００９９】
（ｉ）分散相である内部流体に対し連続相である外部流体の流速比をコントロールすることで、水溶液滴のサイズを変化させることができる。
【０１００】
（ｉｉ）水溶液滴はＡＦＦＤの表面に接触しないので、溶液の成分とは関係なく水溶液滴を形成することができる（Ｓ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．，  ｖｏｌ．１７，  ｐｐ．１０６７−１０７２，２００５．；Ａ．Ｌｕｑｕｅ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈ．  Ｓｙｓｔ．，  ｖｏｌ．１６，  ｐｐ．  １２０１−１２０８，  ２００７．；およびＡ．Ｓ．Ｕｔａｄａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ｖｏｌ．３０８，  ｐｐ．  ５３７−５４１，２００５．参照）。
【０１０１】
上記（２）の懸濁・乳化は、適当な速度で攪拌している有機溶媒に、上記化学式１で表される蛍光モノマー化合物、上記化学式９で表されるモノマーまたは上記化学式１０で表されるモノマー、および（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーを含む水溶液を添加することで行うことができる。有機溶媒の攪拌で生じるせん断応力により、有機溶媒中に加えられた水溶液は液滴状に分断され、有機溶媒中に分散する。
【０１０２】
有機溶媒中における水溶液滴の安定性が低い場合は、界面活性剤を用いることが好ましい。界面活性剤の例としては、例えば、モノオレイン酸ソルビタン、セスキオレイン酸ソルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンエステル、レシチン、トリメチルステアリルアンモニウムクロリド、トリメチルセチルアンモニウムクロリド、トリメチルセチルアンモニウムブロミド、トリメチルｎ−テトラデシルアンモニウムクロリド、ハードドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ソフトドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、４−ｎ−オクチルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩、ノニルフェノール硫酸エステルナトリウム塩などの硫酸エステル塩、さらにはジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは単独で使用してもよいしまたは２種以上組み合わせて使用してもよい。界面活性剤を添加する場合は、蛍光モノマー化合物等が溶解している水溶液か有機溶媒のどちらか、または両方に添加する。
【０１０３】
上記の方法の他にも、ガラス、金属、プラスチックなどの疎水性である材料の表面に、インクジェット装置などからマイクロサイズの水溶液滴を、体積を制御しながら滴下し、さらに紫外光や電子線を照射することによって、疎水性の材料の表面上に略球形状の蛍光ハイドロゲルを形成することが可能である。
【０１０４】
水溶液滴の粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜２０００μｍ、より好ましくは１〜１０００μｍである。特に注射器、カニューレ、もしくはカテーテルを用いての埋め込みを行う場合や、マイクロ流路を用いる場合は、１０〜２００μｍであることが特に好ましい。なお、本明細書において、粒径は、実体顕微鏡により測定した値を採用するものとする。
【０１０５】
最終的に得られる蛍光ハイドロゲルの形状や大きさは、この工程において得られる水溶液滴の形状・大きさにより制御できる。ＡＦＦＤ、微量分注器等により水溶液を有機溶媒に加える方法においては、その液滴量を制御することで、水溶液滴の大きさの制御が可能である。攪拌している有機溶媒中に水溶液を添加し水溶液滴を分散させる方法においては、有機溶媒を攪拌する速度や、水溶液および有機溶媒の粘性等により、水溶液滴の大きさを制御することが可能である。また、得られた蛍光ハイドロゲルを、フィルターなどのふるいにかけることで、必要な粒径を有する蛍光ハイドロゲルのみを選別することも可能である。
【０１０６】
上記水溶液から水溶液柱を作製する方法としては、例えば、（１）チューブを用いる方法；（２）微小流路を用いる方法；（３）同軸マイクロ流体装置を用いる方法；などが挙げられる。
【０１０７】
上記（１）のチューブを用いる方法は、特に制限されないが、例えば、蛍光モノマー化合物と（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーとを含む水溶液を、チューブ中に注入して、水溶液柱を作製する方法が挙げられる。
【０１０８】
図１は、チューブ１１中に充填された水溶液柱１２を示す模式図である。水溶液柱１２は、重合されて蛍光ハイドロゲルファイバーとなり、これを、チューブ１１から取り出すことで蛍光ハイドロゲルファイバーを得ることができる。
【０１０９】
前記チューブの素材としては、たとえば、ガラス、金属、例えば、アルミ、スチール、プラスチック、例えば、ポリオレフィン、シリコン、テフロン、などが挙げられる。
【０１１０】
前記チューブ中への水溶液の注入は、シリンジなどを用いて行い、水溶液柱を得ることができる。チューブへ水溶液を注入した後は、必要に応じてチューブの両末端に栓をする。このようにして作製される水溶液柱を各種重合法により重合することで、蛍光ハイドロゲルを得ることができる。チューブを用いる方法では、チューブの形状を変えることで、の断面および長さ方向の形を変化させた様々な形状の蛍光ハイドロゲルを作製することができる。各種重合法についての詳細は後述する。
【０１１１】
該チューブの内径および長さは、目的とする蛍光ハイドロゲルのサイズによって適宜設定できることができる。例えば、チューブの内径は１０〜２０００μｍであることが好ましく、また、チューブの長さは、１０〜３００ｍｍであることが好ましい。
【０１１２】
チューブ中に重合した蛍光ハイドロゲルは、圧力等で押し出すか、蛍光ハイドロゲルを収縮させる、またはチューブを切る、チューブを溶かすなどの操作を行うことにより取り出すことができる。押し出して取り出す場合は、チューブの内壁を予め界面活性剤、例えば、プルロニック（登録商標）、ポリエチレングリコール、ＭＰＣポリマーなどでコーティングすることにより、容易に取り出すことができる。
【０１１３】
上記（２）のマイクロ流路（微小流路）を用いる方法にて使用するマイクロ流路（微小流路）の一例を、図２Ａに示す。マイクロ流路（微小流路）のインレット２１に蛍光モノマー化合物と（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーとを含む水溶液を注入すると、アウトレット２２に流れて、マイクロ流路（微小流路）２３中に水溶液柱２４を作製することができる。図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ線における断面を示す模式図であり、マイクロ流路（微小流路）２３を含む基板２６と、基板２６の上部にかぶせる基板２７とに挟まれる空間の中に水溶液が注入され、水溶液柱２４が形成されていることを示している。前記マイクロ流路（微小流路）の形成材料としては、例えば、ガラス、ポリジメチルシロキサン、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂などが挙げられる。
【０１１４】
かようにして作製される水溶液柱を各種重合法により重合することで、蛍光ハイドロゲルを得ることができる。各種重合法について詳細は後述する。マイクロ流路（微小流路）を用いる方法では、流路形状を変えることで、の断面および長さ方向の形を変化させた様々な形状の蛍光ハイドロゲルを作製することができる。
【０１１５】
該マイクロ流路（微小流路）の内径および長さは、目的とする蛍光ハイドロゲルのサイズによって適宜設定できることができる。例えば、マイクロ流路（微小流路）の内径は１０〜２０００μｍであることが好ましく、また、マイクロ流路（微小流路）の長さは、１０〜３０００ｍｍであることが好ましい。
【０１１６】
マイクロ流路（微小流路）中で重合して得られる蛍光ハイドロゲルは、マイクロ流路（微小流路）２３を含む基板２６から上部にかぶせた基板２７を外して取り出すことができる。取り出す場合は、マイクロ流路（微小流路）の内壁をプルロニック（登録商標）などの界面活性剤、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリマー、またはオクタフルオロシクロブタン（Ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ、Ｃ4Ｆ8）などで予めコーティングしておくことにより、容易に取り出すことができる。
【０１１７】
上記（３）の同軸マイクロ流体装置を用いる方法では、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示すような同軸マイクロ流体装置（ｃｏａｘｉａｌ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｄｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。２つの流体が同軸となるようにコア部およびシェル部に分けて射出することができるマイクロ流体装置は、例えば、Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  ４，  ｐｐ．５７６−５８０，  ２００４のＦｉｇ．１に具体的に説明されている。例えば、コア部の流体３１として蛍光モノマー化合物と（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーとを含む水溶液を用い、シェル部の流体３２として前記水溶液とは混ざらない有機溶媒を用いることにより、シェル部の有機溶媒の中にコア部の水溶液柱を作製することができる。前記有機溶媒の例としては、例えば、シクロヘキサン、流動パラフィン、ヘキサデカン、コーン油、ミネラル油、シリコーンオイルなどが挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。この水溶液柱を各種重合法により重合することにより、本発明の蛍光ハイドロゲルを得ることができる。また、前記有機溶媒の代わりに、シェル部の流体３２として、コア部と接触することで瞬時にコア部の水溶液を重合させるような組成を有する溶液を用いてもよい。各種重合法の詳細は後述する。
【０１１８】
次に、上記（ａ１）または（ａ２）の工程で得られた水溶液を重合する。水溶液を重合させる方法は、特に制限されず、例えば、ラジカル重合開始剤を用いる化学重合法、光重合開始剤を用いる光重合法、または放射線を照射する放射線重合法などが挙げられる。
【０１１９】
化学重合法は、ラジカル重合開始剤、および必要に応じて重合促進剤を、水溶液中、有機溶媒中、またはその両方に添加することで行われる。重合温度は好ましくは１５〜７５℃、より好ましくは２０〜６０℃である。また、重合時間は好ましくは３分〜２０時間、より好ましくは１０分〜８時間である。ラジカル重合開始剤の例としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、または過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩；過酸化水素；アゾビス−２−メチルプロピオンアミジン塩酸塩またはアゾイソブチロニトリルなどのアゾ化合物；ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、クメンハイドロパーオキシドまたは酸化ベンゾイルなどのパーオキシド等を挙げることができ、これらは単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。この際、重合促進剤として、例えば、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、モール塩、ピロ重亜硫酸ナトリウム、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシレート、またはアスコルビン酸などの還元剤；エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、グリシン、またはＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルエチレンジアミンなどのアミン化合物；などの１種または２種以上を用いることができる。
【０１２０】
重合開始剤の量は、水溶液中の濃度として、０．０１〜１０質量％であることが好ましい。
【０１２１】
光重合法は、例えば、光重合開始剤を予め水溶液に加えておき、有機溶媒中で得られた水溶液に対して、紫外光を照射することで行うことができる。
【０１２２】
用いられる光重合開始剤の例としては、例えば、アセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ベンゾフェノン、ｐ，ｐ'−ジクロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ'−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，２−ジメチルプロピオイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２−メチル−２−エチルヘキサノイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２，６−ジメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２，６−ジメトキシベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、２，３，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，３，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメトキシベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリクロロベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルナフチルフォスフォネート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸、ｐ−ジエチルアミノ安息香酸、アゾビスイソブチロニトリル、１，１'−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）、ベンゾインパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイドなどが挙げられる。これらは単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。
【０１２３】
紫外光の波長は２００〜４００ｎｍが好ましく、また、紫外光の照射量は、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ2であることが好ましく、５００〜１５００ｍＪ／ｃｍ2であることがより好ましい。
【０１２４】
放射線重合法は、得られた水溶液に対し、放射線を照射することで放射線重合を行う。放射線としては、電子線が好ましく、その照射線量は、１０〜２００ｋＧｙであることが好ましく、２０〜５０ｋＧｙであることがより好ましい。
【０１２５】
電子線により重合を行う場合、重合開始剤や重合促進剤を用いることなく重合が可能であり、その場合、重合開始剤・促進剤を洗浄する工程を行わなくてもよい。また、上記化学重合法において例示した重合開始剤および重合促進剤を用いることもできる。
【０１２６】
電子線の照射は、電子加速装置により行うことができる。電子を加速する電圧の大きさにより装置は、低エネルギータイプ、中エネルギータイプ、高エネルギータイプと分類されている。本工程の重合においては、低エネルギータイプの電子線加速装置が好ましい。例えば、低エネルギータイプの電子線加速装置の例として、浜松ホトニクス株式会社製の低エネルギー電子線照射装置が挙げられる。これは、フィラメントから生じた熱電子を高電圧で加速してエネルギーを高め、ベリリウム窓箔からその電子線を大気中に取り出すものであり、４０〜１１０ｋＶという比較的低い加速電圧の電子線を照射することが可能である。
【０１２７】
上記工程により蛍光ハイドロゲルが得られた後、さらに洗浄液を用いて蛍光ハイドロゲルの洗浄を行うことが好ましい。洗浄液の例としては、リン酸緩衝液、純水などが挙げられる。
【０１２８】
また、上記（ａ１）または（ａ２）工程で有機溶媒を用いた場合、前記有機溶媒を溶解しうる洗浄液Ａ、その洗浄液Ａを溶解しうる洗浄液Ｂ、などのように順次に用いて、蛍光ハイドロゲルの分散相を交換・洗浄することで、最終的に、水溶液中に蛍光ハイドロゲルを得ることができる。洗浄液の例としては、例えば、アルコール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、炭化水素類、含ハロゲン炭化水素類、緩衝剤水溶液、純水などが挙げられるが、好ましくはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジエチルエーテル、酢酸エチル、アセトン、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、クロロホルム、塩化メチレン、リン酸緩衝液、純水などが挙げられ、より好ましくは、ヘキサン、エタノール、リン酸緩衝液、純水などが挙げられる。これら洗浄液は、単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。これらの中でも、ヘキサン、エタノール、リン酸緩衝液、および純水からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。
【０１２９】
［（ｂ）化学式１１で表される化合物を反応させる工程］
本工程では、上記（ａ２）工程を行った場合に得られるハイドロゲル中の反応性官能基（上記化学式中の）と、下記化学式１１で表される化合物中のＪ2部分とを反応させ、蛍光ハイドロゲルにポリアルキレンオキサイド構造を導入する。
【０１３０】
【化１５】
0005901199.tif 000016
【０１３１】
前記化学式１１中、Ｊ1は水素原子、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、−Ｕ6−ハロゲン原子、−Ｕ6−ＣＨＯ、−Ｕ6−ＳＨ、−Ｕ6−ＮＨ2、−Ｕ6−ＮＨＲ5、−Ｕ6−ＣＯＯＨ、−Ｕ6−ＣＯＯＲ5、−Ｕ6−Ｏ−パラトルエンスルホニル基、−Ｕ6−イソチオシアネート基、−Ｕ6−ＯＣＯ−Ｕ6−イソチオシアネート基、−Ｕ6−マレイミド基、−Ｕ6−ＮＨＣＯ−Ｕ6−マレイミド基、−Ｕ6−ＣＯＮＨ−Ｕ6−マレイミド基、−Ｕ6−ＯＳＯ2Ｒ5、−Ｕ6−ＯＣＯＲ5、−Ｕ6−（ＯＲ5）2、−Ｕ6−ＣＯＯ−パラニトロフェニル基、−Ｕ6−ＯＣＯ−Ｕ6−ＣＯＯ−Ｎ−スクシンイミド基、または−Ｕ6−ＣＯＯ−Ｎ−スクシンイミド基を含む基であり、
Ｊ2は、−Ｏ−Ｕ6−ハロゲン原子、−Ｏ−Ｕ6−ＣＨＯ、−Ｏ−Ｕ6−ＳＨ、−Ｏ−Ｕ6−ＮＨ2、−Ｏ−Ｕ6−ＮＨＲ5、−Ｏ−Ｕ6−ＣＯＯＨ、−Ｏ−Ｕ6−ＣＯＯＲ5、−Ｏ−Ｕ6−Ｏ−パラトルエンスルホニル基、−Ｏ−Ｕ6−イソチオシアネート基、−ＯＣＯ−Ｕ6−イソチオシアネート基、−Ｏ−Ｕ6−マレイミド基、−Ｏ−Ｕ6−ＮＨＣＯ−Ｕ6−マレイミド基、−Ｏ−Ｕ6−ＣＯＮＨ−Ｕ6−マレイミド基、−Ｏ−Ｕ6−ＯＳＯ2Ｒ5、−Ｏ−Ｕ6−ＯＣＯＲ5、−Ｏ−Ｕ6−（ＯＲ5）2、−Ｏ−Ｕ6−ＣＯＯ−パラニトロフェニル基、−ＯＣＯ−Ｕ6−ＣＯＯ−Ｎ−スクシンイミド基、または−Ｏ−Ｕ6−ＣＯＯ−Ｎ−スクシンイミド基を含む基であり、
この際、Ｕ6は置換されているかまたは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、Ｒ5は水素原子または置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基であり、
ｎは２〜５であり、ｍは１〜２００である。
【０１３２】
前記化学式１１で表される化合物は市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。市販品の例としては、例えば、ポリエチレングリコール−ペンチルカルボニルオキシ−Ｎ−スクシンイミド（日油株式会社製、品番：ＳＵＮＢＲＩＧＨＴ  ＭＥ−０５０ＨＳ）が挙げられる。合成する場合の合成方法としては、例えば、ポリエチレングリコールとアルキルジカルボン酸とを反応させる方法が挙げられる。
【０１３３】
Ｊ1またはＪ2と、Ｇに含まれる反応性官能基との組合せは、互いに結合をつくる官能基同士の組合せにより種々の反応が採用され、特に制限されない。例えば、一方が水酸基、アミノ基、チオール基であって、他方がハロゲン基、オキシスルホニルアルキル基、活性化エステル基、ＣＯＯ−Ｎ−スクシンイミド基の組合せである場合、求核反応となる。また、一方が水酸基、アミノ基、チオール基であって、他方がカルボン酸基の組合せである場合、脱水縮合反応となる。
【０１３４】
Ｊ1とＪ2との両方に反応性官能基を含む化合物を用いることにより、架橋構造をつくることもできる。
【０１３５】
本工程の反応において、用いられる溶媒、反応触媒、反応雰囲気、反応温度、反応時間等の反応条件などは、採用される反応により変わりうる。一例を挙げれば、求核反応の場合、反応時間は０．５〜２０時間が好ましく、反応温度は０〜１００℃が好ましい。また適宜、塩基、酸、触媒、脱水縮合剤、可溶化剤、活性化剤等の反応助剤を存在させてもよい。
【０１３６】
前記化学式１１で表される化合物の水溶液中の濃度は、０．１〜２０質量％であることが好ましく、１〜５質量％であることがより好ましい。
【０１３７】
以上のような本発明の製造方法により得られる蛍光ハイドロゲルは、上記化学式１で表される構造を有する。詳細な構造は、上述した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１３８】
上記化学式１で表される構造を有する蛍光ハイドロゲルは、上記の（ａ１）工程を含む製造方法、または上記の（ａ２）工程および（ｂ）工程を含む製造方法以外の製造方法によっても製造することができる。
【０１３９】
例えば、予め（メタ）アクリルアミド残基を有する重合性モノマーを重合させて得られる重合物、上記化学式５で表される蛍光モノマー化合物、上記化学式９で表されるモノマーまたは上記化学式１０で表されるモノマー、重合開始剤、および必要に応じて重合促進剤を含む水溶液を有機溶媒に添加し溶液を作製し、得られた溶液を上記の重合方法により重合させる製造方法によっても、上記化学式１で表される構造を有する蛍光ハイドロゲルを製造することができる。
【０１４０】
本発明の蛍光ハイドロゲルは、三次元架橋構造を有していてもよい。三次元架橋構造の導入方法は、特に制限されず、例えば、本発明の蛍光ハイドロゲルに架橋剤を作用させて、上記化学式５で表される蛍光モノマー化合物と（メタ）アクリルアミド残基を含む重合性モノマーと、上記化学式９で表わされるモノマーまたは上記化学式１０で表わされるモノマーとの間の少なくとも一部に、分子間架橋を形成させる方法が挙げられる。ポリ（メタ）アクリルアミド鎖に三次元架橋を形成させると、水溶液中でも蛍光モノマー化合物を溶出させることなく糖類の検出が容易にできる。なお、本発明で用いられる蛍光モノマー化合物は、糖類と結合して蛍光を発する疎水性部位を有するが、該疎水性部位は、上記化学式１中のＹ1およびＹ2で表される二価の有機残基を介してポリ（メタ）アクリルアミド鎖に結合されるため、水溶液中でも糖類と結合できる自由度が確保されている。したがって、三次元架橋構造を形成しても、糖類の検出感度をほとんど低下させない。
【０１４１】
前記架橋剤としては、重合性二重結合によって蛍光センサー化合物中に三次元架橋構造を導入し得るものを広く含む。具体的な例としては、例えば、Ｎ，Ｎ'−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ'−（１，２−ジヒドロキシエチレン）−ビス（メタ）アクリルアミド、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどのジビニル化合物；トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ポリ（メタ）アリロキシアルカン、（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエ−テル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン、グリシジル（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロールプロパンジ（メタ）アリルエーテル、テトラアリロキシエタン、またはグリセロールプロポキシトリアクリレートなどが挙げられる。これら架橋剤は、単独でもまたは２種以上組み合わせても使用することができる。
【０１４２】
架橋剤の量は、水溶液柱中の濃度として、０．０１〜１０質量％であることが好ましい。
【０１４３】
本発明により得られる蛍光ハイドロゲルは、体内埋め込み用の糖類測定用センサーの構成要素として用いられうる。本発明の蛍光ハイドロゲルは、低侵襲的に生体内に埋め込むことが出来る。埋込み方法としては、注射器、カニューレ、留置針、もしくはカテーテルを用いての埋設、または皮膚表層の一部を剥離した埋設などが挙げられる。さらに埋め込んだ蛍光ハイドロゲルがファイバー形状である場合は、その端をつまんで引き抜くなどすることで、生体に埋め込んだ全ての蛍光ハイドロゲルを取り出すことができる。すなわち、本発明は、かような蛍光ハイドロゲルの使用方法をも提供する。
【０１４４】
本発明の蛍光ハイドロゲルは、生体適合性の高いポリ（メタ）アクリルアミド構造を有するため、長期の生体内埋込みに際しての生体への影響が少ない。
【０１４５】
本発明の蛍光ハイドロゲルは、生体内で加水分解や酵素分解などの化学的分解を受けないため、長期埋込みの安定性が高いと考えられる。埋込み組織としては、皮内や皮下が好ましく、高感度や小さなタイムラグを実現するためには、血液との体液交換が盛んでありかつ皮膚表面からの深度が浅い真皮層がより好ましい。埋込み場所は、皮膚表面からの光学測定ができる場所ならば特に制限されず、例えば、腕、脚、腹部、耳等が挙げられる。また、例えば、蛍光ハイドロゲルがファイバー形状である場合、皮下や体内で組織に対して縫い込んだり、巻きつけたりすることで生体内に固定することが可能であり、部位や器官の大きさ、形状に限られずに埋め込むことができる。例えば、皮下組織や、腎被膜、膵臓被膜などに縫い込んだり、血管などに巻きつけたりして固定することができる。
【０１４６】
本発明の蛍光ハイドロゲルは体内に埋込まれ、体外、もしくは同じ部位に埋め込まれたセンサーから励起光を照射して、上記蛍光ハイドロゲルから発生する蛍光を計測する手段を有する、体内埋め込み用の糖類測定用センサーの構成要素としても用いられうる。
【０１４７】
また、体液を、体内に刺し込んだ中空針と前記中空針に接続された体外の蛍光検出系との間で循環させ、その循環経路の一部に蛍光ハイドロゲルを貼り付け、前記蛍光ハイドロゲルから発生する蛍光を計測する手段を有する、糖類測定用センサーの構成要素としても用いられうる。
【０１４８】
上記循環経路は、測定対象である糖類は透過させるが、生体成分のうち細胞等やタンパク質等の高分子を透過させない性質を有するものが好ましい。体液は、蛍光ハイドロゲルが張り付けられた循環経路を通り、その体液中の糖類が蛍光ハイドロゲルと接触する。前記体液中の糖類と接触する蛍光ハイドロゲルの蛍光を、蛍光検出系を用いて連続的に測定することによって、生体内の糖濃度を反映する値を得ることが出来る。
【０１４９】
蛍光検出系は、少なくとも１種の光源と、少なくとも１種の光検出器とを含むものが好ましい。光源および光検出器は、光源から発する励起光がなるべく入らないように、かつ蛍光ハイドロゲルから発せられる蛍光が効率よく検出できるよう配置することが好ましい。
【０１５０】
蛍光信号の測定は、蛍光ハイドロゲルの蛍光特性に合ったランプ、ＬＥＤ、レーザー等の光源および光検出器、また、必要に応じて、光、レンズ、鏡、プリズム、光学フィルターなどをセンサー構成物周辺の適当な位置に配置して行うことができる。
【０１５１】
本発明の蛍光ハイドロゲルを用いて検出できる糖類は、特に制限されず、例えば、グルコース、ガラクトース、フルクトースなどの単糖類、マルトース、スクロース、ラクトースなどの多糖類が挙げられる。これらの中でも、グルコースがより好ましい。
【０１５２】
上述の糖類測定用センサーを用いることにより、糖尿病患者が血糖値を自己制御する際の煩雑性または血糖値のタイムラグを減少させることができる。さらに、上述の糖類測定用センサーを用いることにより、糖尿病患者以外の人々が健康管理のための血糖値測定を簡便に行うことも可能となる。
【実施例】
【０１５３】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、これら実施例は、本発明を何ら制限するものではない。
【０１５４】
（実施例１：９，１０−ビス［［Ｎ−（２−ボロノベンジル）−Ｎ−［６−［（アクリロイルポリオキシエチレン）カルボニルアミノ］ヘキシル］アミノ］メチル］−２−アセチルアントラセンの合成）
（Ａ）９，１０−ビス（ブロモメチル）−２−アセチルアントラセン（上記反応式１中のＩＩ）の合成
９，１０−ジメチル−２−アセチルアントラセン（上記反応式１中のＩ）６００ｍｇ、Ｎ−ブロモスクシンイミド８００ｍｇ、および過酸化ベンゾイル５ｍｇを、クロロホルム６ｍＬと四塩化炭素２０ｍＬの混合物に加え、８０℃で２時間、加熱還流を行った。溶媒を除去した後、残渣をメタノールで抽出し、７８０ｍｇの目的物を得た。
【０１５５】
（Ｂ）９，１０−ビス［６'−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）ヘキシルアミノメチル］−２−アセチルアントラセン（上記反応式１中のＩＶ）の合成
上記（Ａ）で得た生成物５００ｍｇ、Ｎ−ＢＯＣ−ヘキシルジアミン（上記反応式１中のＩＩＩ）  １．１２５ｇ、およびジイソプロピルエチルアミン  １．２５ｍＬを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１０ｍＬに溶解し、４５℃で１時間攪拌して反応を行った。反応混合物はクロロホルム６０ｍＬで希釈し、水１００ｍＬで３回、飽和食塩水１００ｍＬで１回洗浄し、有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥剤を濾過後、濃縮し、クロロホルム／メタノール（体積比  ９５／５）混合溶媒を溶離液とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、３６７ｍｇの目的物を得た。
【０１５６】
（Ｃ）９，１０−ビス［［Ｎ−６'−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）ヘキシル−Ｎ−［２−（５，５−ジメチルボリナン−２−イル）ベンジル］アミノ］メチル］−２−アセチルアントラセン（上記反応式１中のＶＩ）の合成
上記（Ｂ）で得た生成物２００ｍｇ、２−（２−ブロモメチルフェニル）−１，３−ジオキサボリナン（上記反応式１中のＶ）７００ｍｇおよびＮ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン０．３５ｍＬを、３ｍＬのジメチルホルムアミドに溶解し、室温（２５℃）で１６時間攪拌した。溶媒除去後、メタノール／クロロホルムを溶離液とするシリカゲルカラムで精製し目的物１９４ｍｇを得た。
【０１５７】
（Ｄ）９，１０−ビス［［Ｎ−（６'−アミノヘキシル）−Ｎ−（２−ボロノベンジル）アミノ］メチル］−２−アセチルアントラセン（上記反応式１中のＶＩＩ）の合成
上記（Ｃ）で得られた生成物１００ｍｇを、２ｍＬのメタノールに溶解し、４Ｎ  塩酸２ｍＬを加えて、室温（２５℃）で１０時間攪拌した。蒸発乾固後、ゲル濾過によって無機塩を除去し、目的物９５ｍｇを得た。
【０１５８】
（Ｅ）Ｆ−ＰＥＧ−ＡＡｍの合成
上記（Ｄ）で得られた生成物１６０ｍｇを、０．５ｍＬのＤＭＦに溶解し、アクリロイル−（ポリエチレングリコール）−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル（ポリエチレングリコール残基部分の分子量は３，４００）１．２２ｇの１０ｍＬ  １００ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝８．０）溶液に加え、室温（２５℃）で２０時間攪拌した。反応混合物をゲル濾過に供し、蛍光高分子画分を採取し、凍結乾燥後、目的物であるＦ−ＰＥＧ−ＡＡｍ  １．２ｇを得た。重クロロホルムを用いて測定した1Ｈ−ＮＭＲデータは下記表１の通りであり、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）残基由来のピークと重なる水素のシグナルは確認されなかった。
【０１５９】
【表１】
0005901199.tif 000017
【０１６０】
（実施例２：蛍光ハイドロゲルの作製）
ここでは、上記（ａ１）の方法により、蛍光ハイドロゲルの作製を行った。アクリルアミドの濃度が１５質量％、およびＮ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミドの濃度が０．３質量％、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート（アルドリッチ社製、品番４５４９９０−２５０ＭＬ、平均分子量：４８０、以下、単に「ＰＥＧアクリレート」とも称する）の濃度が０、１、５、１０質量％となるように、６０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．４）にそれぞれ加えて溶解・混合し、計４種類の水溶液を調製した。ここで用いたＰＥＧアクリレートは、上記化学式９のｓが２、ｔが８〜９の混合物、Ｒ1がメチル基、Ｒ3が水素原子、Ｚが−Ｏ−、Ｌが単結合である化合物である。次に、４種類の水溶液を室温（２５℃）でそれぞれ窒素バブリングを行った。
【０１６１】
得られた水溶液に、実施例１で合成したＦ−ＰＥＧ−ＡＡｍが５質量％の濃度、過硫酸ナトリウムが１．８質量％の濃度、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルエチレンジアミンが０．２質量％の濃度になるようにそれぞれ添加した。
【０１６２】
次いで、作製される蛍光ハイドロゲルの取り出しを容易にするためにプルロニック（登録商標）をコーティングしたポリオレフィンチューブ中に、上記水溶液を吸い取り、３７℃のホットプレート上に置いて、重合を開始した。ポリオレフィンチューブは、内径７００μｍで長さが７０ｍｍのものを使用した。
【０１６３】
５時間後、空気圧を加え、重合により得られた蛍光ハイドロゲルをポリオレフィンチューブから取り出し、大量の純水につけ、２４時間以上洗浄した。得られた直径７００μｍの蛍光ハイドロゲルの写真を、図４に示す。
【０１６４】
（実施例３：グルコース応答能の確認）
実施例２で得られた直径７００μｍの蛍光ハイドロゲル（ＰＥＧアクリレート  ５質量％）を、グルコース濃度が０〜１０００ｍｇ／ｄＬの範囲となるように調製した６０ｍＭリン酸緩衝液中に浸漬し、蛍光実体顕微鏡により、各グルコース濃度における蛍光ハイドロゲルの蛍光強度について観察した。結果を図５に示す。
【０１６５】
図５に示すように、蛍光ハイドロゲルはグルコース応答性を有しており、本発明の蛍光ハイドロゲルを用いることで、グルコース濃度を測定できることが確認できた。
【０１６６】
（実施例４：ＦＴ−ＩＲによる解析）
蛍光ハイドロゲルへのＰＥＧ構造導入の確認のため、実施例２の方法においてＦ−ＰＥＧ−ＡＡｍを用いずに作製したハイドロゲルについてＦＴ−ＩＲの測定（図６の（ｃ））を行った。ＦＴ−ＩＲ測定は、作製したハイドロゲルを凍結乾燥したのち、ＡＴＲ法にて行った。コントロールとして、実施例２の方法において、Ｆ−ＰＥＧ−ＡＡｍとＰＥＧアクリレートとを用いずに作製したＡＡｍゲルのみのＦＴ−ＩＲスペクトル（図６の（ａ））と、ＰＥＧアクリレートのみのＦＴ−ＩＲスペクトル（図６の（ｂ））も測定した。
【０１６７】
図６の（ｃ）に示すように、ＰＥＧアクリレートを用いて作製したハイドロゲルからは、ＰＥＧのＣ−Ｏの非対称伸縮運動に由来する１１００ｃｍ-1付近のピークが確認できた。一方、ＰＥＧを用いずに作製したＡＡｍゲルにおいては、そのピークは観察されなかった。この結果より、本重合方法によりハイドロゲル中にＰＥＧ構造が導入することが可能であることが確認できた。
【０１６８】
（実施例５：タンパク質吸着抑制能の評価）
蛍光ハイドロゲルのタンパク質吸着抑制能の評価のため、実施例４にて作製した４種類の蛍光ハイドロゲル（ＰＥＧアクリレート  ０、１、５、１０質量％）を、１ｍｇ／ｍＬのウシ血清アルブミン溶液に浸漬した。室温（２５℃）で４８時間浸漬を行った後、５００ｍＭの塩化ナトリウム溶液に浸漬し、蛍光ハイドロゲルに吸着したウシ血清アルブミンを溶出させた。この溶出液に対し、ＢＣＡアッセイを行うことで、ゲルに吸着していたウシ血清アルブミン量を求めた。結果を図７に示す。
【０１６９】
図７に示すように、ＰＥＧアクリレート濃度の増加にしたがって、吸着したウシ血清アルブミン濃度が減少していくことが確認できた。ＰＥＧの立体反発効果により、ウシ血清アルブミンのゲルへの吸着が抑制されたものと考えられ、タンパク質吸着抑制に対し、ＰＥＧ構造が有効であることが確認できた。
【０１７０】
（実施例６：生体内でのグルコース応答性の確認）
実施例２で得られた直径７００μｍの蛍光ハイドロゲル（ＰＥＧアクリレート  ５質量％）を長さ２５ｍｍ程度にカットし、マウスの耳に埋めこんだ。このときの写真を図８の（ａ）に示す。次に、マウスの頚静脈から、グルコース溶液、およびインスリン溶液を投与し、マウスの血糖値を変化させたときの、蛍光ハイドロゲルの生体内における蛍光強度変化の観察結果を図８の（ｂ）に示す。
【０１７１】
図８の（ｂ）に示すように、血糖値の上昇・下降により蛍光ハイドロゲルの蛍光強度も上昇下降することが確認できた。
【０１７２】
これにより、本発明の蛍光ハイドロゲルが、体内埋め込み用の糖類測定用センサーとして使用できることが確認できた。
【０１７３】
（実施例７：埋め込みから７２日後の生体内におけるグルコース応答性の確認）
実施例６と同様に蛍光ハイドロゲル（ＰＥＧアクリレート  ５質量％）を埋め込んでから７２日後、実施例６と同様の糖負荷試験を行った。蛍光ハイドロゲルを埋め込んでから７２日後のマウスの写真を図９（ａ）に、糖負荷試験時の血糖値変化および埋め込まれていた蛍光ハイドロゲルの蛍光強度変化を図９（ｂ）に示す。
【０１７４】
図９（ｂ）に示すように、埋め込みから７２日経過後であっても、体内の血糖値に応答して、蛍光ハイドロゲルの蛍光強度が上昇・下降することが確認できた。これにより、本発明の蛍光ハイドロゲルが、長期（７２日以上）体内埋め込み用の糖類測定用センサーとして使用できることが確認できた。
【０１７５】
（実施例８：埋め込みから１４０日後の生体内におけるグルコース応答性の確認）
実施例６および７と同様に蛍光ハイドロゲル（ＰＥＧアクリレート  ５質量％）を埋め込んでから１４０日後、実施例６および７と同様の糖負荷試験を行った。蛍光ハイドロゲルを埋め込んでから１４０日後のマウスの写真を図１０（ａ）に、糖負荷試験時の血糖値変化および埋め込まれていた蛍光ハイドロゲルの蛍光強度変化を図１０（ｂ）に示す。
【０１７６】
図１０（ｂ）に示すように、埋め込みから１４０日経過後であっても、体内の血糖値に応答して、蛍光ハイドロゲルの蛍光強度が上昇・下降することが確認できた。これにより、本発明の蛍光ハイドロゲルが、長期（１４０日以上）体内埋め込み用の糖類測定用センサーとして使用できることが確認できた。
【符号の説明】
【０１７７】
１１      チューブ、
１２、２４      水溶液柱、
２１      マイクロ流路（微小流路）のインレット、
２２      マイクロ流路（微小流路）のアウトレット、
２３      マイクロ流路（微小流路）、
２６、２７      基板、
３１    コア部の流体、
３２    シェル部の流体、
３３    インジェクション用ガラス管、
３４    ポリジメチルシロキサン製ホルダー、
３５    集束用ガラス管、
３６    蛍光ハイドロゲル、
３７    ＤＩ水。
【図１】
0005901199.tif 000032
【図２Ａ】
0005901199.tif 000033
【図２Ｂ】
0005901199.tif 000034
【図３Ａ】
0005901199.tif 000035
【図３Ｂ】
0005901199.tif 000036
【図４】
0005901199.tif 000037
【図５】
0005901199.tif 000038
【図６】
0005901199.tif 000039
【図７】
0005901199.tif 000040
【図８】
0005901199.tif 000041
【図９】
0005901199.tif 000042
【図１０】
0005901199.tif 000043