(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（ａ）で表される数平均分子量が１万以上５万以下である分岐型ポリマーを、三価以上の陽イオンで架橋させてなる架橋ポリマー。
【化１】
0005966582.tif 000011
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３〜８の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し、ｎはエチレンオキサイドの平均付加モル数を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【請求項２】
前記一般式（ａ）中のｍが４である請求項１に記載の架橋ポリマー。
【請求項３】
前記三価以上の陽イオンが、鉄（ＩＩＩ）イオンである請求項１または２に記載の架橋ポリマー。
【請求項４】
下記一般式（ａ）で表される数平均分子量が１万以上５万以下である分岐型ポリマーを含有する第一の水溶液と、三価以上の陽イオンを含有する第二の水溶液とを混合して得られるインジェクタブルハイドロゲル。
【化２】
0005966582.tif 000012
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３〜８の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し、ｎはエチレンオキサイドの平均付加モル数を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【請求項５】
前記一般式（ａ）中のｍが４であり、前記三価以上の陽イオンが、鉄（ＩＩＩ）イオンである請求項４に記載のインジェクタブルハイドロゲル。
【請求項６】
前記第二の水溶液が、三塩化鉄の水溶液である請求項４または５に記載のインジェクタブルハイドロゲル。
【請求項７】
前記第一の水溶液および前記第二の水溶液のいずれか一方または両方が、薬物または細胞を含有する請求項４〜６のいずれか一項に記載のインジェクタブルハイドロゲル。
【請求項８】
下記一般式（ａ）で表される数平均分子量が１万以上５万以下である分岐型ポリマーを含有する第一の水溶液と、三価以上の陽イオンを含有する第二の水溶液とを備えるハイドロゲル形成キット。
【化３】
0005966582.tif 000013
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３〜８の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し、ｎはエチレンオキサイドの平均付加モル数を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【請求項９】
注射用である請求項８に記載のハイドロゲル形成キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタブルハイドロゲルに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の薬物治療のための投与経路は、経口投与、静脈投与、経皮投与などさまざまであるが、投与された薬物は一般的に、速やかに全身へと行き渡ってその薬効を発揮する。しかし薬物は、悪性の腫瘍や病原性細菌といったターゲットのみならず、健康な細胞や組織、人間にとって有用な細菌などに対しても影響を与える（例えば非特許文献１）。
薬物の全身の拡散による健康な細胞や組織への影響を一般的に副作用と呼ぶ。例として、抗癌剤治療における副作用は重篤である。例えば、１０人の癌患者に対し、抗癌剤であるメトトレキサートを投与した結果、主作用である薬効によって悪性腫瘍の縮小がみられる一方で、口内炎、吐き気、おう吐、脱毛、腎不全、肝機能障害などの副作用が生じることが明らかとなっている（例えば非特許文献２）。
一般的に、薬物の薬効は、血液中の薬物濃度が最小効果発現濃度と最小副作用発現域との間の治療濃度域にあるときに発揮されるが、該薬物濃度を治療濃度域に維持することの難しさが副作用回避を困難なものにしている。投与された薬物は、通常、血液を介して速やかに全身へと拡散した後、速やかに代謝、排泄される。そのため、薬物治療を行う際には、一日複数回の投与を行い、薬物濃度が治療濃度域を示す時間を延ばすことが不可欠となる。また、血液中の薬物濃度は、薬物投与後、毒性を示す濃度まで急上昇した後、速やかに減少するという挙動を示す。つまり患者に対して毒として作用する量の薬物を一日に複数回投与することが余儀なくされている。そのため、患者に対する心身の負担及び薬物投与の煩わしさ、治療費の増加など、患者のＱｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｉｆｅ（ＱＯＬ）を著しく損なうという現実が未だに存在しているのが薬物治療の現状である（例えば非特許文献３〜４）。
【０００３】
薬物投与の欠点を解消する方法の一つとして、ハイドロゲルを担体としたコントロールドリリースという手法が挙げられる。この手法では、薬物をハイドロゲルのネットワーク間に保持することで、ゆっくりとした放出が可能となり、薬物を安定して治療濃度域の間に保つことができる。そのため、薬効が長時間持続し、投与頻度を下げることが可能であり、薬物濃度を、毒性を示す濃度より低く保つこともできるため、患者への負担の軽減が期待できる（例えば前出の非特許文献３）。
薬物担体としてのハイドロゲルを構成する材料としては、生体適合性を有するポリマー、例えばゲルが薬物を放出し終えた時に、自然に体外へ排出されるか、又は体内で分解される（生分解性を有する）ポリマーが用いられる。現在、ハイドロゲルの材料として研究対象となっているポリマーとしては、アルギン酸、ゼラチン、ヒアルロナン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などが代表的である。
ハイドロゲルを用いたコントロールドリリースの例としては、生分解性ポリマーと薬物を溶解させた水溶液をゲル化させ、ゲルが生体内で崩壊するに伴って薬物を徐放する方法や、ポリマーと薬物を溶解させた水溶液をゲル化させ、ゲルのネットワークの隙間から薬物を徐放する方法などがある（非特許文献５）。
また、近年、再生医学等の分野において、ハイドロゲルを、細胞を保持する担体として用いることが提案されている。
更に、整形外科や産婦人科の分野において、ハイドロゲルを、術後の組織の癒着を防止し、運動機能の低下や不妊など外科手術に伴う二次的な機能低下を予防するために用いることも提案されている。また、美容形成の分野においても、ハイドロゲルを皮下や脂肪組織に注入し、しわやたるみなど老化や事故など外観上の衰えを改善するために用いることも提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】S. Q. Liu et. al “Bio-functional micelles self-assembled from a folate-conjugated block copolymer for targeted intercellular delivery of anticancer drugs” Biomaterials 28 (2007) 1423-1433
【非特許文献２】N. Jaffe et al. “Recent advances in the chemotherapy of metastatic osteogenic sarcoma” Cancer 30 (1972) 1627-1631
【非特許文献３】K. E. Uhrich et al. “Polymeric Systems for controlled drug release” Chem. Rev 99  (1999) 3181-3198
【非特許文献４】A. L. Balsari et al. “Protection against doxorubicin- induced alopecia in rats by liposome-entrapped monoclonal antibodies” The FASEB Journal 8 (1994) 226-230
【非特許文献５】C. C. Lin et al. “Hydrogels in controlled release formulations: Network design and mathematical modeling” Advanced Drug Delivery Reviews, 58 (2006)1379-1408
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように体内に挿入して使用されるハイドロゲルは、通常、流動性を有していないため、注射器での投与は不可能である。注射器での投与を想定した場合、注射針を通過するサイズに粒径を制御する必要があり、微小な粒径をもつゲルビーズを作成しなければならないなどの問題が存在する。一方で、マクロなサイズのゲルを体内に移植する場合は、ゲルのサイズを制御する複雑な方法をとらずに済む反面、移植の際には外科的な手術による体の切開が避けられない。外科的手術によって開かれた部分は細菌による感染症の発症も懸念される。
そこで本発明者らは、ハイドロゲル材料として、生体適合性を有するとともに、その水溶液が、注射器で投与可能な流動性を有するゾルであり、生体内に投与した時に、生理的条件等により、速やかに固体（ゲル）へと変化する特性を持つポリマーについて検討を行った。このような特性を持つポリマーであれば、投与前のゾル状態の水溶液に、保持させたい薬物や細胞を均一に混ぜ合わせることができる。また、この水溶液を注射器で投与し、投与場所でゲル化させることができるため、薬物や細胞を保持したインジェクタブルハイドロゲルを最小限の外科的な侵襲で埋殖できる。
しかしこのような特性を持つポリマーは、ほとんど見出されていないのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、生体適合性を有するとともに、水溶液が注射器で投与可能な流動性を有するゾルであり且つ該水溶液の速やかなゲル化が可能なポリマー、該ポリマーから形成された架橋ポリマーおよびインジェクタブルハイドロゲル、該ハイドロゲルの形成用として有用なキット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】
本発明者は、鋭意検討の結果、生体適合性に優れたポリエチレングリコール鎖により形成された分岐構造を有するポリマーの各末端をリン酸残基に変換し、三価以上の陽イオンを共存させると、速やかにゲル化が進行することを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、以下の態様を有する。
［１］下記一般式（ａ）で表される数平均分子量が１万以上５万以下である分岐型ポリマーを、三価以上の陽イオンで架橋させてなる架橋ポリマー。
【０００８】
【化１】
0005966582.tif 000002
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３〜８の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し、ｎはエチレンオキサイドの平均付加モル数を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【０００９】
［２］前記一般式（ａ）中のｍが４である［１］に記載の架橋ポリマー。
［３］前記三価以上の陽イオンが、鉄（ＩＩＩ）イオンである［１］または［２］に記載の架橋ポリマー。
［４］下記一般式（ａ）で表される数平均分子量が１万以上５万以下である分岐型ポリマーを含有する第一の水溶液と、三価以上の陽イオンを含有する第二の水溶液とを混合して得られるインジェクタブルハイドロゲル。
【００１０】
【化２】
0005966582.tif 000003
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３〜８の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し、ｎはエチレンオキサイドの平均付加モル数を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【００１１】
［５］前記一般式（ａ）中のｍが４であり、前記三価以上の陽イオンが、鉄（ＩＩＩ）イオンである［４］に記載のインジェクタブルハイドロゲル。
［６］前記第二の水溶液が、三塩化鉄の水溶液である［４］または［５］に記載のインジェクタブルハイドロゲル。
［７］前記第一の水溶液および前記第二の水溶液のいずれか一方または両方が、薬物または細胞を含有する［４］〜［６］のいずれか一項に記載のインジェクタブルハイドロゲル。
［８］下記一般式（ａ）で表される数平均分子量が１万以上５万以下である分岐型ポリマーを含有する第一の水溶液と、三価以上の陽イオンを含有する第二の水溶液とを備えるハイドロゲル形成キット。
【００１２】
【化３】
0005966582.tif 000004
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３〜８の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し、ｎはエチレンオキサイドの平均付加モル数を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【００１３】
［９］注射用である［８］に記載のハイドロゲル形成キット。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生体適合性を有するとともに、水溶液が注射器で投与可能な流動性を有するゾルであり且つ該水溶液の速やかなゲル化が可能なポリマー、該ポリマーから形成された架橋ポリマーおよびインジェクタブルハイドロゲル、該ハイドロゲルの形成用として有用なキットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のインジェクタブルハイドロゲルを構成するネットワーク構造の一例を示す模式図である。
【図２】実施例１〜８でのインジェクタブルハイドロゲルの製造方法を説明する図である。
【図３】実施例３で得たインジェクタブルハイドロゲルの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜分岐型ポリマー＞
本発明の分岐型ポリマーは、下記一般式（ａ）で表される。
【００１７】
【化４】
0005966582.tif 000005
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３以上の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【００１８】
一般式（ａ）中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示す。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、カルシウム、マグネシウム等が挙げられる。
Ｍが水素原子またはアルカリ金属原子である場合、式中の２つのＭはそれぞれ同じであっても異なってもよい。Ｍがアルカリ金属土類金属である場合、通常、式（ａ）中の−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭ）２は、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｏ−）２Ｍ’２＋［Ｍ’はアルカリ土類金属原子である］となる。
ｍは、分岐型ポリマーの分岐数を示し、３以上の整数である。分岐数ｍは、原料となる多価アルコールや分岐型ポリエチレングリコールの入手のしやすさから、３〜８であることが好ましく、４であることが特に好ましい。
【００１９】
［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示す。ポリオキシエチレン基は、エチレンオキサイドの付加により形成される基であり、ｎはエチレンオキサイドの付加モル数を示す。ｎの値は、分岐型ポリマーの数平均分子量から平均値（平均付加モル数）として算出される。
分岐型ポリマーの数平均分子量は、通常、５千以上８万以下であり、ゲルの含水率の観点から、１万以上５万以下がより好ましく、１万以上３万以下が特に好ましい。数平均分子量が５万を超えると３価の陽イオンとの反応性が低下するおそれがある。
本発明において、分岐型ポリマーの数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される。
【００２０】
Ｒはｍ価の連結基を示す。
ｍ価の連結基としては、特に限定されないが、例えば、ｍ価の多価アルコール残基が挙げられる。ｍ価の多価アルコール残基は、ｍ価の多価アルコールからｍ個の水酸基を除いた基である。
ｍ価の多価アルコール（Ｒ（ＯＨ）ｍ）としては、ｍの値に応じて、公知の多価アルコールのなかから適宜選択できる。入手のし易さ安定性の点から、Ｒがｍ価の飽和炭化水素基であるものが好ましい。該飽和炭化水素基は、鎖状でもよく、環構造を含むものであってもよい。該飽和炭化水素基の炭素数は、１〜８が好ましく、３〜４がより好ましい。
ｍ価の多価アルコールの具体例としては、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ヘキサグリセロール、グリセロール等が挙げられる。これらの中でも、ペンタエリトリトールが好ましい。
【００２１】
前記分岐型ポリマーの製造方法としては、特に限定するものではないが、下記一般式（ａ０）で表される分岐型ポリエチレングリコールをリン酸化する（末端にリン酸残基（−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭ）２））を導入する）方法が好ましい。
【００２２】
【化５】
0005966582.tif 000006
［式中、ｍ、［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎ、Ｒは前記と同じである。］
【００２３】
前記分岐型ポリエチレングリコールのリン酸化は、極めて容易である。例えば、分岐型ポリエチレングリコールを溶媒に溶解し、塩基（ジイソプロピルアミン等）の存在下で塩化ホスホリルと反応させる方法によりリン酸化できる。
前記分岐型ポリエチレングリコールは、例えば、前述したｍ価の多価アルコール（Ｒ（ＯＨ）ｍ）にエチレンオキサイドを付加する方法等により製造できる。また、市販品を用いることもできる。
【００２４】
本発明の分岐型ポリマーは、ハイドロゲルの原料として有用である。例えば後述するように、該分岐型ポリマーを含有する第一の水溶液と、三価以上の陽イオンを含有する第二の水溶液とを混合すると、混合液中で該分岐型ポリマーが三価以上の陽イオンにより架橋して架橋ポリマーが形成され、これにより混合液がゲル化してハイドロゲルが得られる。
【００２５】
本発明の架橋ポリマーは、前記分岐型ポリマーを、三価以上の陽イオンで架橋させてなるものである。
三価以上の陽イオンとしては、例えば、鉄（ＩＩＩ）イオン、アルミニウム（ＩＩＩ）イオン、コバルト（ＩＩＩ）イオン等の金属イオンが挙げられる。また、金属イオン以外の陽イオンを用いてもよい。これらの中でも、生体にも含まれていることから、鉄（ＩＩＩ）イオンが特に好ましい。
架橋ポリマーに含まれる三価以上の陽イオンは、１種でも２種以上でもよい。
本発明の架橋ポリマーは、例えば、分岐型ポリマーを含有する第一の水溶液と、三価以上の陽イオンを含有する第二の水溶液とを混合することにより製造できる。第一の水溶液と第二の水溶液とを混合すると、その混合液中で該分岐型ポリマーが三価以上の陽イオンにより急速に架橋して架橋ポリマーが形成される。
第一の水溶液、第二の水溶液については、それぞれ、この後、本発明のインジェクタブルハイドロゲルの説明で挙げるものと同様のものが挙げられる。
【００２６】
本発明のインジェクタブルハイドロゲルは、下記一般式（ａ）で表される分岐型ポリマーを含有する第一の水溶液と、三価以上の陽イオンを含有する第二の水溶液とを混合して得られるものである。
ここで、「インジェクタブルハイドロゲル」とは、注射器による注入が可能で、注入部位にてゲル化（固化）するハイドロゲルを示す。
本発明のインジェクタブルハイドロゲルは、注入前（第一の水溶液と第二の水溶液の混合前）は、ゾル状態であることから、注射器内に容易に装填でき、また、注射器により、メスなどによる切開無しに、体内等に挿入できる。体内等への注入後（第一の水溶液と第二の水溶液の混合後）は、注入部位にてゲル化し、流動性のないゲル状態となる。
注射器による注入が可能であるかどうかは、通常の室温（１５〜３０℃）条件下にて、以下の（１）、（２）の条件を満たすかどうかにより判断できる。（１）および（２）の両方を満たす場合は注射器による注入が可能といえる。
（１）並列二筒式で、針部で混合する方式の注射器の注射筒に、第一の水溶液、第二の水溶液をそれぞれ装填できる。
（２）第一の水溶液、第二の水溶液を装填した前記注射器に力を加えたときに、第一の水溶液および第二の水溶液のいずれも、おおよそ０．１ｍＬ／秒以上のスピードで注入できる。
【００２７】
【化６】
0005966582.tif 000007
［式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子または１／２原子のアルカリ土類金属原子を示し；ｍは３以上の整数を示し；［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎはポリオキシエチレン基を示し；Ｒはｍ価の連結基を示す。］
【００２８】
前記第一の水溶液と前記第二の水溶液とを混合すると、得られた混合液中で、前記分岐型ポリマーの末端のリン酸残基（−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭ）２））同士が三価以上の陽イオンにより架橋して網目構造の架橋ポリマーが形成され、混合液がゲル化する。この架橋とゲル化は、第一の水溶液と第二の水溶液との混合後、速やかに進行する。
図１に、インジェクタブルハイドロゲルを構成するネットワーク構造の模式図を示す。図１に示すネットワーク構造は、分岐型ポリマーの分岐数ｍが４である分岐型ポリマーを、三価以上の陽イオンで架橋させてなる架橋ポリマーで構成される。図１中の符号Ａは、分岐型ポリマーの末端のリン酸残基を示し、Ｂは分岐型ポリマーの主鎖（Ｒ−（Ｏ−［ＣＨ２ＣＨ２Ｏ］ｎ−）を示し、Ｃは三価以上の陽イオンを示す。
ハイドロゲルにおいては、このネットワーク構造中に水が保持されている。第一の水溶液及び第二の水溶液のいずれか一方又は両方が薬物または細胞を含有する場合、ネットワーク構造中に、水とともに薬物または細胞が保持される。
【００２９】
前記分岐型ポリマーは、水溶性を有するとともに、該水溶液は、三価以上の陽イオンが共存していない状態においては、注射器で投与可能な流動性を示すゾルである。また、三価以上の陽イオンも高い水溶性を有している。
そのため、第一の水溶液、第二の水溶液はそれぞれ注射器での投与が可能であり、これらを同じ場所に注射器で投与することで、投与場所にハイドロゲルを形成できる。
例えば第一の水溶液と第二の水溶液を、２筒式の注射筒にそれぞれ注入しておき、皮下、筋肉等に投与すると、投与場所にてそれらが混合することにより直ちにハイドロゲルが生成する。したがって、皮下、筋肉等に注射のみでインジェクタブルハイドロゲルを留置させることができる。
【００３０】
さらに、前記分岐型ポリマーは、分岐型ポリエチレングリコール（前記一般式（ａ）中の−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭ）２が水素原子であるもの）の末端にリン酸残基が導入されたものである。この分岐型ポリエチレングリコールは生体適合性及び生分解性を有しているため、前記分岐型ポリマーやこれを三価以上の陽イオンで架橋した架橋ポリマーも、生体適合性及び生分解性を有している。そのため、該架橋ポリマーで構成されるインジェクタブルハイドロゲルは、生体内で徐々に分解していく特徴を有している。
【００３１】
したがって、薬物を第一の水溶液と第二の水溶液のいずれか一方または両方に含有させ、薬物を含有するインジェクタブルハイドロゲルを生体内に生成させれば、薬物が、インジェクタブルハイドロゲルの崩壊の進行に伴って緩やかに放出される。そのため、血液中の薬物濃度の急激な上昇を抑制できる。また、長時間にわたって薬物濃度を治療濃度域に維持でき、長時間にわたる薬理効果が期待できる。これにより、薬物治療における副作用の強さや投与回数の多さなどを解決できる。また、侵襲的な手術の必要もない。さらに生体内で徐々に分解するため、除去の必要がない。したがって、患者のＱＯＬの著しい向上をもたらすことが可能である。
また、軟骨細胞等の細胞を第一の水溶液と第二の水溶液のいずれか一方または両方に含有させ、細胞を含有するインジェクタブルハイドロゲルを生体内に生成させれば、瞬間的に細胞を固める事ができ、さらに多くの水を含んでいるために、栄養の供給やガス交換がスムーズに行え、細胞を効果的に増殖させることができる。
また、本発明のインジェクタブルハイドロゲルは、メス等による切開が不要であることから、薬物や細胞を含有しない場合でも、整形外科や産婦人科の分野で、術後の組織の癒着を防止し、運動機能の低下や不妊など外科手術に伴う二次的な機能低下を予防する用途や、美容形成の分野で、しわやたるみなど老化や事故など外観上の衰えを改善するために皮下や脂肪組織に注入する用途においても有用である。
【００３２】
〔第一の水溶液〕
第一の水溶液は、前記一般式（ａ）で表される分岐型ポリマーを含有する。
該分岐型ポリマーについての説明は、前記本発明の分岐型ポリマーについての説明と同じである。
第一の水溶液に含まれる分岐型ポリマーは、１種でも２種以上でもよい。
第一の水溶液中の分岐型ポリマーの含有量は、１〜１０質量％が好ましく、２〜５質量％がより好ましい。１０質量％以上であると、粘性が高すぎてしまい、１質量％以下であると、ゲル化がおきにくい。
【００３３】
第一の水溶液は、分岐型ポリマーを水に溶解することにより調製できる。
水としては、超純水、生理食塩水、リン酸緩衝液等が使用でき、ハイドロゲルの用途等を考慮して適宜選択できる。
水の配合量は、得られる第一の水溶液が、常温（例えば１５〜３０℃）条件下にて、注射器で投与可能な流動性を示す量とすることが好ましい。
【００３４】
第一の水溶液に、必要に応じて、分岐型ポリマー及び水以外の他の成分を含有させてもよい。該他の成分としては、第一の水溶液と混合可能なものであれば特に限定されず、生理活性を有するものであってもよく、有さないものであってもよい。例えば、薬物、細胞、タンパク質、ペプチド、多糖、核酸等が挙げられる。
ただし、第一の水溶液に三価以上の陽イオンを含有させるとゲル化するため、三価以上の陽イオン、又は水溶液中で三価以上の陽イオンを生じる成分は配合しない。
【００３５】
〔第二の水溶液〕
第二の水溶液は、三価以上の陽イオンを含有する。
三価以上の陽イオンとしては、前記本発明の架橋ポリマーの説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。それらの中でも、生体にも含まれていることから、鉄（ＩＩＩ）イオンが特に好ましい。
第二の水溶液に含まれる三価以上の陽イオンは、１種でも２種以上でもよい。
第二の水溶液中の三価以上の陽イオンの含有量は、モル濃度として、０．０５〜４Ｍが好ましく、０．１〜２Ｍがより好ましい。０．１Ｍ以下あるいは２Ｍ以上であるとゲル化しにくい。
【００３６】
第二の水溶液は、例えば、水に溶解して三価以上の陽イオンを生じる化合物を水に溶解することにより調製できる。例えば水に溶解して鉄（ＩＩＩ）イオンを生じる化合物としては、三塩化鉄、硫酸アンモニウム鉄、水酸化鉄、硝酸鉄、硫酸鉄等が挙げられる。これらの中でも、水への溶解性の点から、三塩化鉄が好ましい。
水としては、超純水、生理食塩水、リン酸緩衝液等が使用でき、ハイドロゲルの用途等を考慮して適宜選択できる。
水の配合量は、得られる第二の水溶液が、常温（例えば１５〜３０℃）条件下にて、注射器で投与可能な流動性を示す量とすることが好ましい。
【００３７】
第二の水溶液に、必要に応じて、三価以上の陽イオン及び水以外の他の成分を含有させてもよい。該他の成分としては、各水溶液と混合可能なものであれば特に限定されず、生理活性を有するものであってもよく、有さないものであってもよい。例えば、薬物、細胞、タンパク質、ペプチド、多糖、核酸等が挙げられる。
ただし、第二の水溶液に前記分岐型ポリマーを含有させるとゲル化するため、前記分岐型ポリマーは配合しない。
【００３８】
本発明においては、第一の水溶液及び第二の水溶液のいずれか一方又は両方が、薬物または細胞を含有することが好ましい。これにより、薬物または細胞を含有するインジェクタブルハイドロゲルが得られる。薬物を含有するインジェクタブルハイドロゲルは、薬物治療におけるコントロールドリリース用途において有用である。また、細胞を含有するインジェクタブルハイドロゲルは、再生医学の用途において有用である。
薬物としては、例えば、抗炎症剤、ステロイド類、免疫抑制剤等が挙げられる。
細胞としては、例えば、軟骨細胞、脂肪細胞、心筋細胞、筋芽細胞等が挙げられる。
【００３９】
前記第一の水溶液と前記第二の水溶液とを混合することにより、本発明のインジェクタブルハイドロゲルが得られる。
第一の水溶液と第二の水溶液との混合比は、各水溶液の質量比として、１：０．８〜１：５０の範囲内が好ましく、１：１〜１：２０の範囲内がより好ましい。上記の範囲内であると、形成されるハイドロゲルの強度、例えば圧縮弾性率が高まる。ハイドロゲルの強度が高いほど、安定した物質の保持や長期間にわたる放出等の点で有用である。
【００４０】
上記第一の水溶液および第二の水溶液は、ハイドロゲル形成用キットとして用いることができる。該キットにおいては、第一の水溶液と第二の水溶液とが混和しないように保持される。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を、実施例を示して説明する。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例において４ｂＰＥＧ、４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓはそれぞれ以下の意味を有する。
４ｂＰＥＧ：下記式（１）で表される、末端水酸基の４分岐型ポリエチレングリコール。
４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓ：下記式（２）で表される、末端リン酸残基の４分岐型ポリエチレングリコール。
各式中のｎの定義は前記のとおりである。
４ｂＰＥＧの平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した数平均分子量である。４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓのリン酸化率は１Ｈ−ＮＭＲ法及び３２Ｐ−ＮＭＲ法により測定した。
【００４２】
【化７】
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【００４３】
＜合成例１：４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓの合成＞
フレーク状の４ｂＰＥＧ（数平均分子量＝１０，０００、ｎ＝５６，日油社製）５．２７ｇを、容量３００ｍＬの三角フラスコ内に入れた。ここにテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）２００ｍＬを注ぎ込み、アルミホイルで蓋をした後、ホットスターラーを用いて、５０℃に保持しながら静かに撹拌して、４ｂＰＥＧを完全に溶解させた。溶解後、アルミホイルの蓋を外し、ジイソプロピルアミン１０．００ｍＬ（４ｂＰＥＧ末端の水酸基に対して５０モル倍等量）を加え、再度アルミホイルで密閉した状態で、完全に混合するまで溶液を撹拌させた。
別途、容量１０００ｍＬのナスフラスコに、ＴＨＦ３００ｍＬを注ぎ、マグネティックスターラーを用いて激しく撹拌させながら、塩化ホスホリル（オキシ塩化リン）１０．００ｍＬ（４ｂＰＥＧ末端の水酸基に対して５０モル倍等量）をゆっくりと加えた。ここに、等圧滴下ロートを用いて、上記で調製した４ｂＰＥＧのＴＨＦ溶液を滴下した。全量を滴下後、滴下ロートを外し、密栓をして空気が入らない状態で２４時間撹拌させ、完全に反応させた。反応後、ロータリーエバポレーターを用いてＴＨＦを留去し、その後、蒸留水３００ｍＬを加え、２４時間撹拌させた。撹拌後、ロータリーエバポレーターを用いて、全量が１／４程度になるまで溶媒である水を取り除いた後、分子量分画１０００の透析膜を用いて３日間、蒸留水で透析を行い、精製した。透析後の溶液を、全量が１／４程度になるまで濃縮した後、容量１００ｍＬの凍結乾燥瓶を用いて凍結乾燥を行い、粉末状の目的物（４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓ）を得た。得られた４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓのリン酸化率（％）、収量（ｇ）をそれぞれ表１に示した。
【００４４】
＜合成例２〜３：４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓの合成＞
４ｂＰＥＧとして、数平均分子量が２０，０００（ｎ＝１１５）又は３０，０００（ｎ＝１７０）のものを使用し、４ｂＰＥＧ、塩化ホスホリル（オキシ塩化リン）、ジイソプロピルアミンそれぞれの使用量を表１記載のとおり変更した以外は合成例１と同様にして、粉末状の４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓを得た。得られた４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓのリン酸化率（％）、収量（ｇ）をそれぞれ表１に示した。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
＜実施例１〜８＞
まず、合成例２又は３で得た４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓの５０ｍｇを、表２に示す量（μＬ）の超純水に溶解して４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓ水溶液を調製した。該水溶液は、２５℃の条件下において注射可能な流動性を有していた。
別途、三塩化鉄を、表２に示す濃度となるように超純水に溶解して三塩化鉄水溶液を調製した。
【００４７】
得られたポリマー水溶液及び三塩化鉄水溶液を用いて、図２に示す手順でハイドロゲルを製造した。具体的には、ガラスプレートを、水酸化カリウム−エタノール溶液に３０分以上浸漬させ、アルカリ洗浄を行った。このガラスプレート上に、シリコーンゴム（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ））で作製したリング（内径１３ｍｍ、高さ４ｍｍ）を置き、型を作製した。そこに、先ほど調製した４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓ水溶液と、表２に示す量の三塩化鉄水溶液を流し込んだ。
その結果、実施例１〜８のいずれの例においても、速やかなゲル化によりハイドロゲルが形成された。
その後、ハイドロゲルが形成されたガラスプレート上からＰＤＭＳリングを取り外した。実施例３のハイドロゲルの写真を図３に示す。また、各例のハイドロゲルの圧縮弾性率（ｋＰａ）を、以下の手順で測定した。結果を表２に示す。
【００４８】
（圧縮弾性率の測定方法）
３７℃の恒温室に保持した圧縮試験機のステージに、ハイドロゲルをガラスプレートごと載せ、圧縮試験を行った。圧縮試験機のジグを３ｍｍ／ｍｉｎの速度で押しつけ、ゲルが完全に押しつぶされるまで測定を続けた。このときに得られた応力−ひずみ曲線の初期の直線性を示す部分の傾きを求め、この数値を、当該ハイドロゲルの持つ圧縮弾性率と定義した。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
三塩化鉄水溶液の濃度のみを変化させた実施例１〜４の結果から、４ｂＰＥＧ−ｐｈｏｓと鉄（ＩＩＩ）イオンの混合比を変化させることにより、インジェクタブルハイドロゲルの強度を変化させられることが分かった。実施例５〜８においても同様の結果が確認された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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