(57)【要約】複数の環境性刺激の臨界最小値に暴露されると、ゲル化可能なポリマー溶液が開示される。ポリマー溶液は、生体内で利用できる水溶液であり、刺激の少なくとも１種が臨界最小値よりも低くなるか、あるいは臨界最小値の範囲から外れると、ゲル化が反転し得る。医療環境において、ポリマー水溶液は、特定の身体部位に運ぶための化学的治療薬剤又は放射性同位体治療薬剤のいずれかを具備する。本方法の主要な利点は、１種の環境性刺激単独に暴露された場合にはゲル化が生じないことである。よって、ゲル化を生じさせずに、比較的長い距離にわたり身体を貫通させて治療薬剤を導通させることができる。【選択図】図１
2004512389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の環境性刺激の臨界最小値に暴露されるとゲル化可能なポリマー溶液であって、該環境性刺激の少なくとも１が、該臨界最小値よりも低下した場合に逆ゲル化可能なポリマー溶液。
【請求項２】
複数の環境性刺激は、雰囲気環境の温度、ｐＨ、イオン強度、電場、磁場、溶媒組成、光、圧力及び化学組成からなる群より選択されるものである請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
ゲル化は、少なくとも２種の雰囲気環境性刺激に暴露された際に生じる請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
ゲル化は、２種の環境性刺激の臨界最小値に暴露された際に生じる請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
ゲル化は、少なくとも２種の生体内環境性刺激に暴露された際に生じる請求項１に記載の化合物。
【請求項６】
ゲル化は、外部から課された少なくとも２種の生体内環境性刺激に暴露された際に生じる請求項１に記載の化合物。
【請求項７】
複数の環境性刺激は、人体に見出される生体内状態である請求項１に記載の化合物。
【請求項８】
複数の環境性刺激は、ヒトではない哺乳類の身体に見出される生体内状態である請求項１に記載の化合物。
【請求項９】
化合物は、人体の特定の部位に注入される請求項１に記載の化合物。
【請求項１０】
化合物は、医学的状態の処置用の治療活性剤を含む請求項９に記載の化合物。
【請求項１１】
化合物は、医学的状態の処置用の放射性同位体を含む請求項１０に記載の化合物。
【請求項１２】
化合物は、管状導管内にブロックを生じさせるように、管状導管に注入される請求項１０に記載の化合物。
【請求項１３】
化合物は、血管内脈瘤に注入される請求項１２に記載の化合物。
【請求項１４】
ポリマー水溶液を複数の環境性刺激の臨界最小値に暴露させてゲルを形成する工程を含み、該ゲルは、１種よりも多い環境性刺激の値を臨界最小値よりも低くさせることによって、ポリマー水溶液に戻すことができるものである、ポリマー水溶液から可逆性ゲルを形成する方法。
【請求項１５】
さらに、温度、ｐＨ、イオン強度、電場、磁場、溶媒組成、化学組成、光及び圧力からなる群より環境性刺激を選択する工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、哺乳類の身体の中で、生体内状態で環境性刺激に暴露させる工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、哺乳類の身体の外部から環境性刺激を与える工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、ポリマー水溶液を人体の特定の部位に注入する工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、ポリマー水溶液を血管内の塞栓形成部に注入する工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、ポリマー化合物中に、医学的状態の処置用の治療用活性薬剤を置く工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
さらに、ポリマー化合物中に、医学的状態の処置用の放射性同位体を置く工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、ポリマー溶液を水溶液として準備する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、（メタ）アクリルアミドおよび適切な疎水性コモノマーを準備する工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
さらに、ポリマー溶液を水溶液として準備する工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、ポリマーを、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＤＭＡＥＡ）及びＮ−イソプロピルアクリルアミドのコモノマーとして準備する工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも２種の生体内環境性刺激の臨界最小値に暴露される際にゲル化可能なポリマー水溶液であって、該ポリマー水溶液は、１種よりも多い該生体内環境性刺激が臨界最小値よりも低下した場合に、逆ゲル化可能であることを特徴とするポリマー水溶液。
【請求項２７】
ポリマー水溶液から可逆性ゲルを形成する方法であって、該ポリマー水溶液を少なくとも２種の生体内環境性刺激の臨界最小値に暴露させてゲルを形成する工程を含み、該ゲルは、１種よりも多い該生体内環境性刺激を臨界最小値よりも低下させることによって、液体ポリマー化合物に戻すことが可能である方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、ゲル化が複数の環境性刺激に対する応答の結果である可逆性ゲル化合物に関する。特に、本発明は、ヒト又は他の哺乳類の身体に見いだされる生体内刺激などの少なくとも２種の環境性刺激の臨界最小値に暴露されることに対応してゲル化するポリマー溶液に関する。ゲル化反応は、そのような環境性刺激の少なくとも一種を臨界最小値よりも低い値（又は範囲外）に低下させることによって、逆転可能である。
【０００２】
【発明の背景】
可逆性ゲル化合物の使用は、従来、周知である。この分野において、「ゲル」とは、物理的に架橋された網状長鎖ポリマー分子及びその網内に捕捉された液体分子からなる液体状態と固体状態との間の物質の形態、つまり溶媒によって膨潤した三次元網を意味する。溶媒が水である場合、ゲルは「ヒドロゲル」と呼ばれる。
【０００３】
ゲルは、化学的ゲル又は物理的ゲルのいずれかに分類することができる。前者は、化学的共有結合により形成され、得られる生成物は共有架橋ゲルと呼ばれ、可逆的ではない。後者は、水素結合もしくは疎水性相互作用又は荷電相互作用などの二次的な物理力によって形成され、可逆的である。
【０００４】
市販されているポリ（エチレンオキサイド−ｂ−プロピレンオキサイド−ｂ−エチレンオキサイド）（ＰＥＯ／ＰＰＯ／ＰＥＯ；Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ（ＢＡＳＦ、Ｍｏｕｎｔ Ｏｌｉｖｅ、ＮＪ）又はＰｏｌｏｘａｍｅｒｓ（ＩＣＩ））のブロックコポリマーは、可逆性熱ゲル化ポリマーの最もよく知られた例である。ＰＥＯ／ＰＰＯ／ＰＥＯコポリマーは、３０種以上の異なるノニオン性界面活性剤の一系列であり、分子量が約１，０００〜１４，０００の範囲にある液体、固体及びペーストの広範囲を含む。ＰＥＯ／ＰＰＯ／ＰＥＯコポリマーの濃縮溶液は、高温で可逆性ゲルを形成し、温度の低下により液体状態に復帰する。ゲル化温度は、ポリマー組成及び溶液濃度に依存する。
【０００５】
ＰＥＯ／ＰＰＯ／ＰＥＯコポリマー水溶液は、ポリマー濃度が最小臨界値よりも高くなる際に温度が単調に増加するにつれ、ゾルからゲルへの相転移（低温ゾル−ゲル境界）及びゲルからゾルへの相転移（高温ゲル−ゾル境界）を示す。ＰＥＯ／ＰＰＯ／ＰＥＯコポリマーのゲル化機構は未だ明らかになってはいない。
【０００６】
熱可逆性ゲルは、ゼラチン（コラーゲンの部分加水分解によって調製されるプロテイン）などの天然ポリマー、アガロース、アミロペクチン、カラゲーナン、Ｇｅｌｌａｎ（商標）などの多糖類などによっても形成される。このバイオポリマーの分類はすべて、冷却時にハイドロゲルを形成する。対比して、セルロース誘導体ゲルは、異なる機構であり、低温でゾル化し、高温でゲル化する。ゾル−ゲル転移温度は、セルロースの水酸基における置換基によって影響を受ける。
【０００７】
新規なポリエチレングリコール及びポリ（乳酸／グリコール酸）の生物分解性トリブロックコポリマー（ＰＥＧ／ＰＬＧＡ／ＰＥＧ）が開発され、水溶液として体温でゾルからゲルへの転移を発現する。Ｎ−イソプロピルアクリルアミドとアクリル酸（ポリ（ＮｉＰＡＡｍ−ｃｏ−ＡＡｃ））とのコポリマーに基づく再吸収不能な熱可逆性ゲルが開発されており、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドのポリマーにより発現される低い臨界溶液温度ゆえに、生理的温度で可逆性ゾル−ゲル転移を示す。
【０００８】
異なるゲル化機構の例として、荷電水溶性ポリマーは溶液中のｐＨ変化に応答して可逆性ゲルを形成し得る。例えば、キトサン溶液は、ｐＨが酸性から中性にわずかに変化する際に、約７．０のｐＨでゾル−ゲル転移を発現する。ｐＨが引き金となる転移は、温度変化により引き起こされる転移よりも緩やかである。
【０００９】
化学的架橋ゲルは、分子量及び電荷によって分子を分離するクロマトグラフィー及び電気永動分析方法におけるマトリックスとして、広範囲に用いられている。加えて、可逆性ゲル化ポリマーを介して人間の患者に薬剤をデリバリする努力、並びに治療薬剤の局所的な適用及び眼へのデリバリのための努力がなされている。米国特許Ｕ．Ｓ． ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．４，１８８，３７３に記載されているように、商標「Ｐｌｕｒｏｎｉｃ」として市販されているコポリマーポリオールを用いることが知られている。
【００１０】
薬剤デリバリシステムの埋め込み（例えば、ガン治療）に用いるため、並びに組織工学用の注入可能なマトリックスとして、原位置（ｉｎ−ｓｉｔｕ）ゲル化合物が提案されている。刺激誘導性生体内ゲル化は、無毒性重合化残渣を生成し、結果的に熱発生を伴わないプロセスである。
【００１１】
例えば、米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，２５２，３１８は、温度及びｐＨの両者における同時変化に対する顕著な粘度変化を受ける可逆性ゲル化水性組成物を開示する。’３１８特許に開示される組成物は、少なくとも２種の個々異質の可逆性ゲルポリマーの組み合わせからなり、このポリマーの一方は温度感応性（メチルセルロースもしくはポリオキシエチレン及びポリオキシプロピレンのブロックコポリマーなど）であり、他方はｐＨ感応性（ポリアクリル酸など）である。この組成物は、点滴注入薬剤、経口薬剤及び注射可能薬剤デリバリ賦形薬として、及び局所的適用潤滑剤、湿潤剤及び洗浄剤として使用することが意図されている。
【００１２】
他の注射可能なポリマーとしては、例えば米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，９３９，４８５にあるような単一刺激性ポリマーを挙げることができる。ポリマー水溶液のゲル化は、温度、ｐＨ又はイオン強度などの単一の環境性刺激における変化に応答する。
【００１３】
米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ４，７３２，９３０は、イソプロピルアクリルアミドモノマーと、金属イオン源と、架橋剤と、液体媒体との重合により得られる重合生成物からなる化学架橋ゲル組成物を開示する。この生成物は、可逆性相転移機能を発現し、液体媒体組成物温度又はイオン濃度の変化に応答する劇的な電圧変化を生じさせる。
【００１４】
米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，５２５，３３４は、患者の体温にて生体内でゲル化する温度感応性ポリマーの水溶液の導入による脈管塞栓形成法を開示する。明らかに、このような温度感応性ゲル化応答は、ゲル化する前に患者の身体内で相当な距離をポリマーが移動しなければならない（大腿動脈から脳まで延びるカテーテルを通してゲルが導入される場合など）プロセス内では作用しないであろう。
【００１５】
ＰＣＴ公開公報ＷＯ ９９／５６７８３は、動脈瘤治療用のハイドロゲルを開示する。このゲルは、放射線不透過薬剤（放射性ゲルを蛍光透視法で視認可能とする）及び治療薬剤の両者を運ぶ。ハイドロゲルは、カテーテルを通して動脈瘤まで運ばれ、ここで体温に達するか又は体液に暴露されるときに、ハイドロゲルはさらに粘性になる。ゲル化した化合物は、動脈瘤への流れを阻止し、動脈瘤のネックを横断する細胞層の成長を促進するヒト成長因子を運ぶようになる。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、少なくとも２種の環境性刺激に感応する単一の注入可能な水性ゲル化溶液を提供することにあり、より好ましくはヒト又は他の哺乳類の身体内の少なくとも２種の生体内環境性刺激に感応する化合物を提供することにある。本発明の化合物は、環境性刺激の臨界最小値に暴露されたときにゲル化し、好ましくは、環境性刺激のすべて（あるいは最低でも少なくとも１種）の臨界最小値が感応範囲よりも小さい又は感応範囲を外れた場合に、ゲル化した化合物がゲル化していない状態に戻る可逆性ゲル化化合物である。
【００１７】
理想的な多重刺激可逆性ハイドロゲルは、配合状態にて低い粘性を有する水溶液又は化合物を含むが、生理的状態にて迅速なゲル化を発現する。このハイドロゲルは、原位置（ｉｎ−ｓｉｔｕ）多重環境性刺激に応答してゲル化し、可逆性である。このハイドロゲルは、合理的な機械的強度を有し、ホスト体組織内での生体適合性を有するものでなければならない。
【００１８】
以下の参考文献は、この分野で有用なプロセス又は化合物を開示する。
米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，５２５，３３４
米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，７０２，３６１
米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，６９５，４８０
米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，８５８，７４６
米国特許Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，５８９，５６８
Ｔ． Ｇ． Ｐａｒｋ、Ａ． Ｓ． Ｈｏｆｆｍａｎ， ”Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ， ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐＨ／Ｔｈｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｓｅｎｓｉｔｖｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄ． Ｉｎｔｅｒｎ． Ｓｙｍｐ． Ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｒｅｌ． Ｂｉｏａｃｔ． Ｍａｔｅｒ．， １７（１９９０）， ｐｐ１１２−１１３
Ｇ． Ｃｈｅｎ、Ａ． Ｓ． Ｈｏｆｆｍａｎ ”Ｇｒａｆｔ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｔｈａｔ Ｅｘｈｉｂｉｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ Ｏｖｅｒ ａ Ｗｉｄｅ Ｒａｎｇｅ ｏｆ ｐＨ”， Ｖｏｌ ３， Ｎａｔｕｒｅ， １９９５， ｐｐ．４９−５２
Ｓ． Ｂｅｌｔｒａｎ、Ｊ． Ｐ． Ｂａｋｅｒ、Ｈ． Ｈ． Ｈｏｏｐｅｒ、Ｈ． Ｗ． Ｂｌａｎｃｈ、Ｊ． Ｍ． Ｐｒａｕｓｎｉｔｚ、”Ｓｗｅｌｌｉｎｇ Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉａ ｆｏｒ Ｗｅａｋｌｙ Ｉｏｎｉｚａｂｌｅ， Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ”， Ｐｒｏｃ． Ａｍｅｒ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １９９１
Ｊ． Ｚｈａｎｇ、Ｎ． Ａ． Ｐｅｐｐａｓ， ”Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐＨ−ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｐｏｌｙ（Ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）／Ｐｏｌｙ（Ｎ−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍｉｄｅ） Ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ， ２０００”　（現在、ウェブ（ｗｏｒｌｄ ｗｉｄｅ ｗｅｂ）上でオンライン閲覧可能である）
Ｔ． Ｇ． Ｐａｒｋ， ”Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｆｒｏｍ ｐＨ／Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ； Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０（１９９９）， ｐｐ． ５１７−５２１
【００１９】
【発明の概要】
本発明は、複数の環境性刺激の臨界最小値に暴露されるときにゲル化可能なポリマー水溶液を含む。「複数の」環境性刺激とは、２種以上の任意の数でよいが、ほとんどの場合、本発明のプロセスは、２種の刺激を利用する。ポリマー水溶液は、環境性刺激のすべて又は最低でも少なくとも１種が、臨界最小値よりも小さい場合（又は範囲から外れる場合）に、逆ゲル化し得る。環境性刺激は、ゲル化を誘導するものであれば任意の刺激でよく、例えば、温度、ｐＨ、イオン強度、電場、磁場、溶媒組成、化学組成、光、圧力などを挙げることができる。これらの刺激それぞれに対する臨界最小値は、ゲルが用いられる局部環境に応じて変動してもよく、医療用途（すなわち生体内）又は産業用途の間で顕著に異なるであろう。
【００２０】
生体内環境性刺激は、ヒト患者に関連するものであるか又は飼育されている動物もしくは家畜の獣医学的使用におけるもののいずれかであってもよい。例えば、本発明の物及び方法は、牛、馬、羊、豚、犬、猫などに用いることができる。環境性刺激は、使用領域内（例えば、「大気中」）で天然に見られる状態のいずれであっても、あるいは外部から与えられるものであってもよい。一般的に、ヒトに注入される場合には、本発明のポリマー水溶液は、腔（手術後の腫瘍部位など）又は導管／管（血管など）のいずれかの身体の特定の箇所又は体組織集合体（腫瘍など）に注入される。
【００２１】
ポリマー溶液は、薬学的活性治療薬剤用のキャリアであっても（この場合、典型的には水溶液となる）、あるいは単に不活性ブロック集合体として作用するものであってもよい。前者の例は、腫瘍集合体に至るカテーテルを通して運ばれる化学物質又は放射性同位体の注入である。後者の例は、管状体内で制限（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を生じさせるための管状体へのゲル化した集合体の注入である（例えば、血管の脈瘤又はオスの可逆的不妊手術の目的での輸送管の脈瘤）。同様に、ポリマー溶液を工業用途に用いることもでき、この場合は水溶液でなくてもよい。
【００２２】
ポリマー水溶液をゲル化させずに延長された距離にわたり身体内のカテーテル内で運ぶことができれば、生体内環境での医療上の優れた利点となる。例えば、脳内に、ゲル化した集合体中に多量の放射性同位体を埋め込むことが望ましい場合に、カテーテルを患者の大腿動脈に挿入して、そこから脳まで治療薬剤を運ぶことができる。例えば、本発明のプロセスの使用に際して、ゲル化を誘導する２種の刺激は、血流中の温度及びｐＨであってもよく、この場合（カテーテル内で）液体ポリマー化合物単独を暖めてもゲル化を生じさせない。化合物が脳内の血液と接触するまでゲル化は生じず、血液のｐＨ又はイオン強度によってゲル化が誘導され、ゲル化が生じる。
【００２３】
［発明の詳細な説明］
本発明の可逆性刺激感応性ゲルは、主として、離れた解剖学的部位における血管の塞栓形成など医療環境において用いられることを意図する。しかし、本発明のゲルは、医療用途だけに限定されず、医療以外の用途でも用いられることは理解されたい。例えば、油井又は他の深い井戸の掘削における掘削泥水としての使用、帯水層中での有害性汚染物質の移動を阻止するための地中での使用、物質の通過を阻止するための任意の産業用導管のシーリングなどである。
【００２４】
ポリマー溶液が多重刺激に暴露されるときにゲル化応答が生じることが非常に好ましいゲル化ポリマーの特別な用途がある。本明細書において、刺激とは、少なくとも１種の追加の刺激との組み合わせにおいてポリマー溶液のゲル化反応を引き起こす任意の環境性刺激である。例えば、このような刺激としては、温度、ｐＨ、イオン強度、電場、磁場、溶媒濃度／組成、雰囲気化学物質濃度／組成、光又は圧力などがある。ほとんどの場合、２種の刺激の結果としてゲル化が生じることが好ましいと思われるが、３種以上の刺激に応答してゲル化が生じる場合も本発明の範囲に含まれる。
【００２５】
本明細書において、ゲル化応答可能な刺激は、ゲル化を効果的に生じさせるために「臨界最小値」に到達しなければならない。この臨界最小値から外れる値は、ポリマー組成物を液体として（又は液体と同じように）流すことになるであろう。臨界最小値は、特定の環境に依存し、単一刺激（例えば、温度）に対する値は使用に応じて本質的に異なるものでもよい。例えば、温度及びｐＨがゲル化に応答可能な刺激である場合に、ヒト身体の血流中に注入されたポリマー溶液において、温度に対する臨界最小値は、約３５〜３７℃（内部体温）であり、ｐＨに対する臨界最小値は約７．０〜７．５（血液及び多くの他の組織内流体のｐＨ）である。一方、油分野でのゲル化に対する臨界最小値は７０℃を越え、ｐＨは６．０未満又は８．０を越える。記載を簡略化するために、ゲル化に必要な範囲外の任意の刺激状態を、たとえその値が高くても、臨界最小値「よりも小さい」又は「未満」と表記する。例えば、室温は２０℃台であり、ゲル化を誘導する臨界最小値（３７℃）よりも小さいが、５０℃の温度も高すぎてゲル化を同様に阻害し得るので、本明細書において、臨界最小値「よりも小さい」と表記する。
【００２６】
ゲル化は、流体状組成物から固体状組成物への粘度変化である。「固体」の程度は、用途に応じて非常に変動するが、一般的に、本発明のゲルは、ペースト状から固体状に至る全範囲において粘性を示す。
【００２７】
ある状況において、ゲルのゲル化が逆転可能であることは重要である。例えば、腫瘍治療のための手術前の血管塞栓形成は、腫瘍の収縮を成功させるために必要であろうが、体組織に苛酷な損傷を与えるので、そのような血管内で血液の流れが永久に阻止させることは望ましくない。臨界最小値「よりも小さい」環境性刺激状態に戻るとき、ゲルは粘性を逆転させて、非常に近接した環境内で搬送可能である溶液に戻る。本発明のゲルは、高度に安定で、液体状態とゲル状態との間にあるとき又はこの間の循環を繰り返すときに、相分離を示さない。原位置でゲル化した場合に、ゲル組成物がいつまでもあるいは作為的に逆転させるまでゲル化したまま残存することは、特に重要である。例えば、本発明のゲルは、数年程度の長期にわたってゲル化されたまま残るように設計することもできることが明かであろう。
【００２８】
さらに、本明細書において、用語「環境性」とは、ゲル化を誘導するかもしれない刺激の無制限の刺激をいう。産業的な非医療現場において、そのような環境性刺激は、化学組成、温度、光、圧力等を含むものでよい。ヒト又は他の哺乳類の身体の場合、用語「環境性」とは、典型的には、ゲル化に影響を与え得る身体内の周知の状態（温度、ｐＨ、イオン強度など）をいう。
【００２９】
本発明において有用なポリマーとしては、熱可逆性コポリマーが水溶液中にある場合に、実質的な離漿なしに形成するゲルとして有用な熱可逆性コポリマーを挙げることができるが、これらに限定されない。離漿は、ゲル化時に、コポリマーマトリックスから放出された水として定義される。実質的な離漿は、コポリマーマトリックスから放出された約１０ｗｔ％を越える水である。本発明によれば、離漿は約１０ｗｔ％未満であり、より好ましくは約５ｗｔ％未満であり、最も好ましくは約２ｗｔ％未満である。実質的に離漿がないとは、約２ｗｔ％未満、好ましくは０ｗｔ％の離漿をいう。
【００３０】
本発明により合成することができるポリマーの種類としては、特定の化合物に特定されないが、熱可逆性コポリマーは、（メタ）アクリルアミド誘導体及び親水性コモノマーの直鎖ランダム、ブロック又はグラフトコポリマーであってもよく、コポリマーは、最小ゲル化分子量制限（カットオフ：ｃｕｔｏｆｆ）以上の複数の分子量を有する複数の鎖の形態である。本発明によれば、最小ゲル化分子量制限は、少なくとも数千であり、好ましくは約１２，０００である。最小ゲル化分子量制限未満の分子量を有するコポリマー又はポリマー鎖が多量に存在することは、ゲル化しない乳白色の溶液を生じさせる。さらに、直鎖ランダムコポリマー中の親水性コモノマーの量は、好ましくは約１０ｍｏｌ％未満であり、より好ましくは約５ｍｏｌ％未満であり、最も好ましくは約２ｍｏｌ％未満である。親水性コモノマーがＡＡｃであり、熱感応性コモノマーがＮｉＰＡＡｍである場合、直鎖ランダムコポリマー中のＡＡｃの量は好ましくは約１ｍｏｌ％〜約２．５ｍｏｌ％であり、最も好ましくは約１．６ｍｏｌ％〜約１．９ｍｏｌ％である。直鎖の構造は、架橋されたものではない。さらに、ブロック又はグラフトコポリマー構造は、直鎖が（メタ）アクリルアミド誘導体及び親水性コモノマーの交互位置をランダムに共有する構造である。
【００３１】
（メタ）アクリルアミド誘導体は、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（メタ）アクリロイルピロリドン、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド及びこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されないＮ−アルキル置換（メタ）アクリルアミドである。
【００３２】
親水性コモノマーは、（メタ）アクリルアミド誘導体と共重合する任意の親水性コモノマーである。好ましい親水性コモノマーは、カルボン酸、（メタ）アクリルアミド、親水性（メタ）アクリルアミド誘導体、親水性（メタ）アクリル酸エステルを含むがこれらに限定されない親水性（メタ）アクリル化合物である。カルボン酸は、例えば、アクリル酸、アクリル酸二量体、メタクリル酸及びこれらの組み合わせであってもよい。親水性アクリルアミド誘導体は、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、２−［Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ］エチル（メタ）アクリルアミド、２−［Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ］エチル（メタ）アクリルアミド又はこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。親水性（メタ）アクリルエステルは、２−［Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ］エチル（メタ）アクリレート、２−［Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ］エチル（メタ）アクリレート及びこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。
【００３３】
医療用途に主たる用途を有するほとんどのポリマー組成物は、溶媒が水であるハイドロゲルである。明らかに、ヒト又は他の哺乳類の身体に非水溶性溶媒を導入することは、大きな副作用を伴う。しかし、工業的な状況では、溶媒は任意の周知の有機溶媒を含むものでよい。
【００３４】
医療用途において、本発明のゲルは、制限するものではないが、静脈及び皮下治療部位、組織補完、非経口デリバリ、脈管治療塞栓形成、腫瘍治療、体液導管のブロックなどを含む種々の身体局部に治療薬剤を運ぶために利用してもよい。制限するものではないが、プロテイン、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、多糖類、グリコプロテイン、リポプロテインなどを含む治療品質を有する任意の生物学的活性化合物は、本発明のプロセスによって運ぶことができる。
【００３５】
本発明のプロセスによってほとんど同様に投与することができる治療学的に活性な又は診断用化合物の分類は、制限されるものではないが、抗ガン剤、放射性核種、抗生物質、免疫抑制薬、神経毒、抗炎症剤、結像剤、などを含む。
【００３６】
本発明の物及び方法の生物学的使用はヒトに対する特定の用途を見いだすが、他のタイプの動物も同様に治療できることは理解されたい。なぜなら、これらの治療コストは、比較的高価であり、典型的には広範囲の動物に商業的な意味において有用ではない。しかし、この技術の非哺乳類への研究応用は、実行可能であるかもしれない。ヒト以外では、本発明は、牛、馬、羊、豚、犬、猫などに特に適用を見いだすであろう。
【００３７】
一般的に、本発明のポリマーの組成物は、非常に広範囲に見いだされるであろう。可逆性ゲル化溶液は、可逆性ポリマーを約７０ｗｔ％〜９９ｗｔ％の量で水溶液と混合することにより作ることができる。
実施例１
Ｎ−イソプロピルアクリルアミドをｎ−ヘキサンから再晶析させて、真空下で乾燥させた。アクリル酸を減圧下で蒸留した。２，２’−アゾビスイソブチロニトリルをメタノールから再晶析することによって精製した。使用前に、ジオキサンを超音波処理し、脱気して、脱酸素した窒素でパージした。受け入れる際に任意のナドヘキサン（試薬）を用いた（Ｅｉｔｈｅｒ ｎａｄ ｈｅｘａｎｅ （ｒｅａｇｅｎｔ ｇｒａｄｅ） ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｒｅｃｅｉｖｅｄ）。リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）（ｐＨ＝７．４）を０．２７２ｇの無水ＫＨ２ＰＯ４と、２．１３０ｇのＮａ２ＨＰＯ４ｘＨ２Ｏと、８．４７４ｇのＮａＣｌとを、超純水１．０リットル中に溶解させて調製した。溶液のｐＨは、ＯＲＩＯＮ ７２０Ａ ｐＨ−計で７．４に調節した。
【００３８】
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）を正確なコモノマー；ＫＫ−１１コポリマーに対する２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＤＭＡＥＡ）及びＭｊ−１１４コポリマーに対するアクリル酸（ＡＡｃ）のフリーラジカル溶液共重合によって、コポリマーを得た。ＮＩＰＡＡｍ及びＤＭＡＥＡの９７／３ｍｏｌ％比で、フリーラジカル開始剤としてＡＩＢＮを用いて、陽イオン化可能な弱塩基コポリマーをジオキサン中で合成した。モノマー（ＮＩＰＡＡｍ：５．０００ｇ、４．４１５×１０−２ｍｏｌ；ＤＭＡＥＡ：２０７．３μＬ、１．３６５×１０−３ｍｏｌ）を乾燥脱気ジオキサン（２４ｍＬ）中で溶解させて、脱酸素した乾燥窒素で０．５時間、洗浄した。ＡＩＢＮ添加（４．８ｍｇ、ジオキサン溶液（約１００μＬ）中２．９３×１０−５ｍｏｌ）後、混合物を窒素でさらに１０分間パージした。重合化は、純窒素下、７０℃で１９時間行った。次いで、反応混合物を室温（ＲＴ）まで冷却し、ジオキサン（２４ｍＬ）で希釈し、１／３ｖ／ｖエチルエーテル／ヘキサン混合物中に注ぎ、約２時間力強く撹拌した。次いで、粗ポリマーを濾過し、エーテルで洗浄し、一晩、真空下で乾燥させた。乾燥ポリマーを超純水２００ｍＬ中に溶解させ、ナイロンメンブラン（ポアサイズ０．４５μｍ）を通して濾過した。粗ポリマーを、３０ＫＤ ＭＷＣＯメンブランを用いて限外濾過（３回）することによって精製した。精製した溶液をフリーズドライして、乾燥ポリマー粉末（収率８４−８５％）を得た。
【００３９】
モル質量は、以下の設備を用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって分析した。
・２個のスタイラジェル（ｓｔｙｒａｇｅｌ）カラム、ＨＭＷ ６Ｅ及びＨＲ ４Ｅ（いずれも７．８×３００ｍｍ）；
・Ｒｈｅｏｄｙｎｅ ５０又は２００μＬループインジェクター；
・検出器：ｍｉｎｉＤＡＷＮ光走査型検出器及びＷａｔｅｒｓ ４１０ 示差屈折計；
・５１５ ＨＰＬＣ Ｗａｔｅｒｓ ポンプ及び超音波処理され脱気されたアイソクラテックＴＨＦ（ＨＰＬＣ用）移動層；流速は、０．５ｍＬ／ｍｉｎに設定した；
・Ａｓｔｒａ ４．７０ソフトウェア
結果を下記Ｔａｂｌｅ １にまとめた。
【００４０】
【表１】
2004512389.tif 000003
【００４１】
ポリ（ＮＩＰＡＡｍ−ｃｏ−ＤＭＡＥＡ）及びポリ（ＮＩＰＡＡｍ−ｃｏ−ＡＡｃ）ポリマー溶液の可逆性ゾル−ゲル転移は、ダイナミックレオロジー（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ＳＲ ２０００）を用いて調べた。ポリマー溶液を直径２．５ｍｍ及びギャップ０．５ｍｍの平行なプレートの間に置いた。ダイナミック温度ランプテスト（ＤＴＲＴ）を、制御した応力（２．０ｄｙｎｃ／ｃｍ２）及び周波数（１．０ｒａｄｉａｎ／ｓｅｃ）下で行った。加熱−冷却サイクル温度ギャップは、０．３℃の増分で２１−３７℃を確立した。水中及びＰＢＳ中１０％ポリマー溶液を調べた。
【００４２】
図１〜６は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＤＭＡＥＡ）ポリマー溶液と、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＡＡＣ）ポリマー溶液と、について、温度ギャップ２１−３７℃で行ったＤＴＲＴの結果を示す。図１は、温度の関数としてのポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＤＭＡＥＡ）（ＫＫ−１１）ポリマー溶液の貯蔵粘度（ｎ’）の対数変化を示す。加熱プロセス（Ｈ）は、ゾル−ゲル転移を引き起こし、結果的に、粘度を３桁増加させた（０．１−１００Ｐａ×ｓ）。増加は非常にシャープで、約３４−３６．５℃で生じた。冷却時（Ｃ）には、ゲル化温度よりも低い温度でゲルが融け、ゲル形成温度及びゲル溶融温度の間の特徴的なヒステリシスループを示す。この挙動は、絡まったハイドロゲル分子の崩壊に対する抵抗の結果である。この実験を制御した応力（２．０ｄｙｎｃ／ｃｍ２）及び周波数（１．０ｒａｄｉａｎ／ｓｅｃ）下で行った。加熱−冷却サイクル温度増分は０．３℃であった。図２は、制御した応力（２．０ ｄｙｎｃ／ｃｍ２）及び周波数（１．０ｒａｄｉａｎ／ｓｅｃ）下で、温度の関数としての貯蔵モジュラスがどのように変化するかを示す。加熱−冷却サイクル温度増分は０．３℃であった。図３は、制御した応力（２．０ｄｙｎｃ／ｃｍ２）及び周波数（１．０ｒａｄｉａｎ／ｓｅｃ）下で行った温度の関数としての複合粘度対数変化を示す。加熱−冷却サイクルの温度増分は０．３℃であった。
【００４３】
図４〜６は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＡＡＣ）（ＭＪ１１４Ｋ）ポリマー溶液のレオロジー挙動を示す。図４〜６の各実験は、制御した応力（２．０ ｄｙｎｃ／ｃｍ２）及び周波数（１．０ｒａｄｉａｎ／ｓｅｃ）下で行った。加熱−冷却サイクル温度増分は０．３℃であった。
【００４４】
図１〜６に示す特性は、本発明の利点を説明するものである。シャープなゾル−ゲル転移は、人体の生理学的温度の直前で生じ、ヒステリシスは、体温の小さな変動故に形成されたゲルの迅速な溶融を避ける補助となる。２種のゲルの貯蔵モジュラス（Ｇ’）は、ゾル状態でほぼゼロであったので加熱曲線上には示していない。図２及び図５にそれぞれ示すように、ＰＢＳ中ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＡＡＣ）ゲル溶液及びポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＤＭＡＥＡ）ゲル溶液について、３２．０℃及び３２．５℃で、シャープな増加が見られた。両方のゲルについて、貯蔵モジュラスの最大値は約３７℃であり、この物質が注入可能なゲル化配合物であり得る可能性を示す。
【００４５】
ポリマー水溶液とＰＢＳ中ポリマー溶液との異なる挙動は、長い針又はカテーテルを介して、水溶液をゾル（非ゲル化）状態で、離れた解剖学的部位に運ぶことができる可能性を証明する。ポリマー水溶液は、生理学的温度にて、体液と接触するとゲル化する。
実施例２
Ｎ−イソプロピルアクリルアミドと親水性コモノマー、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＤＭＡＥＡ）とのコポリマーをフリーラジカル重合によってジオキサン中で合成した。沈殿及び限外濾過による２工程の広範囲な精製の後、ＮＤＡＥＡコポリマーを減圧下で凍結乾燥させて粉末形態のコポリマーを得た。次いで、この粉末を水中に溶解させて、水溶液を形成させた。
【００４６】
３７℃に暖めたこの溶液のサンプル２ｍＬを３０ゲージ針付の２ｍＬシリンジに採取した。針を、やはり３７℃に暖めたリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＬ）溶液中に浸けた。シリンジからの暖かいコポリマー溶液を暖かいＰＢＳ溶液に注入した。瞬間的なゲル形成が観察された。注入したゲルは、「ひも」を形成した。
【００４７】
同じ水溶液のサンプルをさらに２ｍＬ、室温から４０℃まで徐々に加熱した。４０℃でもゲル形成は観察されなかった。
室温で平衡状態にある同じ溶液のさらに別の２ｍＬサンプルを３０ゲージ針付２ｍＬシリンジに採取した。針を、やはり室温で平衡状態にあるリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）溶液に浸けた。シリンジからの室温のコポリマー溶液を室温のＰＢＳ溶液に注入した。ゲル形成は観察されなかった。注入されたポリマー溶液は、単純に緩衝液に溶解した。
【００４８】
よって、多重刺激ゲル化は温度及び正確なイオン強度に影響され、ＮＤＡＥＡコポリマーのゲル化を引き起こすために必要であることが明かである。ただ一つの刺激における変化は、ゲル化を引き起こさない。
実施例３
Ｎ−イソプロピルアクリルアミドと親水性コモノマー、２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＮＤＡＥＡ）とのコポリマーをフリーラジカル重合によりジオキサン中で合成した。沈殿及び限外濾過による２工程の広範囲な精製の後、ＮＤＡＥＡコポリマーを減圧下で凍結乾燥させて粉末形態のコポリマーを得た。次いで、この粉末を水中に溶解させて水溶液を形成させた。
【００４９】
３７℃に暖めたこの溶液サンプル２ｍＬを３０ゲージ針付２ｍＬシリンジに採取した。針を、やはり３７℃に暖めたＰＢＳ溶液中に浸けた。シリンジからの暖かいコポリマー溶液を暖かいＰＢＳ溶液中に注入した。瞬間的なゲル形成が観察された。注入されたゲルは「ひも」を形成した。同じ水溶液からの別の２ｍＬサンプルを室温から４０℃まで徐々に加熱した。４０℃でもゲル形成は観察されなかった。
【００５０】
室温で平衡状態にあるこの溶液のまた別の２ｍＬサンプルを３０ゲージ針付２ｍＬシリンジに採取した。針を、やはり室温で平衡状態にあるＰＢＳ溶液中に浸けた。シリンジからの室温のコポリマー溶液を室温のＰＢＳ溶液に注入した。ゲル形成は観察されなかった。注入されたポリマーは単に緩衝液中に溶解した。
【００５１】
【結び】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を記載したが、本明細書における開示が単に例示的なものであり、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて代替、変更、修正がなされてもよいことは当業者には理解されるであろう。よって、本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＤＭＡＥＡ）ポリマーの対数貯蔵粘度（ｌｏｇ ｎ’）と温度との関係を示すグラフである。
【図２】
図２は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＤＭＡＥＡ）ポリマーの貯蔵モジュラス（Ｇ’）と温度との関係を示すグラフである。
【図３】
図３は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＤＭＡＥＡ）ポリマーの対数複合粘度（ｌｏｇ ｎ＊）と温度との関係を示すグラフである。
【図４】
図４は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＡＡＣ）ポリマーの対数貯蔵粘度（ｌｏｇ ｎ’）と温度との関係を示すグラフである。
【図５】
図５は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＡＡＣ）ポリマーの貯蔵モジュラス（Ｇ’）と温度との関係を示すグラフである。
【図６】
図６は、ポリ（ＮＩＰＰＡｍ−ｃｏ−ＡＡＣ）ポリマーの対数複合粘度（ｌｏｇ ｎ＊）と温度との関係を示すグラフである。
【図１】
2004512389.tif 000004
【図２】
2004512389.tif 000005
【図３】
2004512389.tif 000006
【図４】
2004512389.tif 000007
【図５】
2004512389.tif 000008
【図６】
2004512389.tif 000009
【国際公開パンフレット】
2004512389.tif 000010
2004512389.tif 000011
2004512389.tif 000012
2004512389.tif 000013
2004512389.tif 000014
2004512389.tif 000015
2004512389.tif 000016
2004512389.tif 000017
2004512389.tif 000018
2004512389.tif 000019
2004512389.tif 000020
2004512389.tif 000021
2004512389.tif 000022
2004512389.tif 000023
2004512389.tif 000024
2004512389.tif 000025
2004512389.tif 000026
2004512389.tif 000027
2004512389.tif 000028
2004512389.tif 000029
2004512389.tif 000030
2004512389.tif 000031
2004512389.tif 000032
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004512389.tif 000033
2004512389.tif 000034
【国際調査報告】
2004512389.tif 000035
2004512389.tif 000036
2004512389.tif 000037
2004512389.tif 000038
2004512389.tif 000039