(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液上で、カルボキシ基の活性化剤の存在下で、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーを、アミド化反応によってヒアルロン酸又はその陽イオン塩と交差結合させる段階を含み、ここで高分子又はオリゴマーが、キトサン、キトサン誘導体、脱アセチル化されたヒアルロン酸又はその陽イオン塩、脱アセチル化されたヒアルロン酸又はその陽イオン塩の誘導体からなる群から一つ以上選択されることを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法。
【請求項２】
前記高分子又はオリゴマーとして、分子の内部に水素イオンを受け取ることができるアミン基を有しており、酸性又は中性の条件で陽電荷を有する高分子又はオリゴマーを使用し、前記高分子又はオリゴマーのアミン基と、前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基との静電気的引力を利用し、交差結合反応を促進させることを特徴とする、請求項１記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法。
【請求項３】
前記反応を酸性又は中性の条件下で行い、前記高分子又はオリゴマーは、その内部に存在するアミン基が水素イオンと結合して陽電荷を有する多価陽イオン高分子又はオリゴマーであり、前記多価陽イオン高分子又はオリゴマーのアミン基と、前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基との静電気的引力を利用し、交差結合反応を促進させることを特徴とする、請求項２記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法。
【請求項４】
反応に関与するヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基と、前記高分子又はオリゴマーのアミン基の比率を、１：０．０１−１００として反応させることを特徴とする、請求項１又は２記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法 。
【請求項５】
前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩として、１０，０００−１０，０００，０００の分子量範囲のヒアルロン酸又はその陽イオン塩を使用し、反応時のヒアルロン酸又はその陽イオン塩の濃度が、０．０１ｍｇ／ｍｌ−１００ｍｇ／ｍｌとなるようにして反応させることを特徴とする、請求項１又は２記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法 。
【請求項６】
前記カルボキシ基の活性化剤として、カルボジイミド（ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）を使用することを特徴とする、請求項１記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法。
【請求項７】
カルボジイミドは、ＥＤＣ（１−ｅｔｈｙｌ−３−（３−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）、及び反応補助剤として、ＮＨＳ（Ｎ−Ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）化合物を任意で添加することを特徴とする、請求項６記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法。
【請求項８】
カルボジイミドは、ＥＤＣと類似した構造を有する１−ａｌｋｙｌ−３−（３−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅｓ、ＥＴＣ（１−ｅｔｈｙｌ−３−（３−（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｏ）ｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）、ＣＭＣ（１−ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ−３−（２−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｅｔｈｙｌ） ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）の水溶性化合物から選択され、反応補助剤として、ＨＯＢｔ（１−ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ）、ＨＯＯＢｔ（３，４−ｄｉｈｙｄｒｏ−３−ｈｙｄｒｏｘｙ−４−ｏｘｏ−１，２，３−ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｉｎｅ）、ＨＯＡｔ（１−ｈｙｄｒｏｘｙ−７−ａｚａｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ）、Ｓｕｌｆｏ−ＮＨＳ（Ｎ−ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）から選択される化合物を任意で添加することを特徴とする、請求項６記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法。
【請求項９】
反応時、ＥＤＣを０．０００１−１００ｍｇ／ｍｌとなるように、ＮＨＳを０−１００ｍｇ／ｍｌとなるように添加することを特徴とする、請求項７記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法。
【請求項１０】
水溶液上で、カルボキシ基の活性化剤の存在下で、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーを、アミド化反応によってヒアルロン酸又はその陽イオン塩と交差結合させて製造するものであって、ここで高分子又はオリゴマーが、キトサン、キトサン誘導体、脱アセチル化されたヒアルロン酸又はその陽イオン塩、脱アセチル化されたヒアルロン酸又はその陽イオン塩の誘導体からなる群から一つ以上選択されることを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１１】
前記高分子又はオリゴマーが、分子の内部に水素イオンを受け取ることができるアミン基を有しており、酸性又は中性の条件で陽電荷を有する高分子又はオリゴマーであり、カルボキシ基の活性化剤の存在下で、前記高分子又はオリゴマーのアミン基と、前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基との静電気的引力を利用し、交差結合を促進させて製造されたことを特徴とする、請求項１０記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１２】
反応に関与するヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基と、前記高分子又はオリゴマーのアミン基の比率を、１：０．０１−１００として製造されたことを特徴とする、請求項１０又は１１記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１３】
請求項１の方法によって製造された水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１４】
請求項３の方法によって製造された水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１５】
請求項５の方法によって製造された水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１６】
請求項６の方法によって製造された水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１７】
請求項７の方法によって製造された水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１８】
請求項８の方法によって製造された水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項１９】
請求項９の方法によって製造された水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【請求項２０】
ゲル、膜、ビーズ（ｂｅａｄ）、又はメッシュ（ｍｅｓｈ）の形態を有することを特徴とする、請求項１０記載の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒアルロン酸の架橋結合型アミド誘導体及びその製造方法に関し、より詳しくは、多様な分子量のヒアルロン酸又はその陽イオン塩と、多様な分子量のアミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーを、アミド化反応によって交差結合させることを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体及びその製造方法に関する。
【０００２】
ヒアルロン酸(以下、HAという)は、N-アセチル-D-グルコサミンとD-グルクロン酸とからなる、反復単位が線形に連結されている生体高分子物質であって、眼球の硝子体液、関節滑液、鶏の鶏冠等に多く存在する。ここで、HAという用語は、ヒアルロン酸とその陽イオン塩とをともに含む概念である。本発明のヒアルロン酸の陽イオン塩は、例えば、ヒアルロン酸のナトリウム塩、カリウム塩等の無機塩と、ヒアルロン酸のテトラブチルアンモニウム塩等の有機塩を含むが、これに制限されることはない。望ましい本発明のヒアルロン酸の陽イオン塩は、ヒアルロン酸のナトリウム塩である。
【０００３】
HA誘導体は、手術後の癒着防止用フィルム、しわ取り薬、成形補助物等の様々な用途として開発されている。HA誘導体は、水に対する溶解度によって、可溶性誘導体と不溶性誘導体とに大きく分けることができる。不溶性誘導体の場合、その合成方法を大きく二つに分けて考えることができるが、一つは、作用基が一つある化合物をHAに反応させHAの線形鎖に該化合物を結合させるものであり、他の一つは、作用基が二つある化合物をHAと反応させ交差結合されたHAを作ることである。
【０００４】
【従来の技術】
ジビニルスルホン、ビスエポキシド、ビスハライド(bishalide)、ホルムアルデヒド等の作用基が二つある化合物を使用して交差結合された不溶性HA誘導体を合成した例が多くの文献に報告されている。米国特許第4,582,865号にHAの架橋のためジビニルスルホンが使用されたものが報告されており、米国特許第4,713,448号にはホルムアルデヒドを利用して架橋反応を行ったものが報告されいる。国際出願第86/00912号には、二つ以上のエポキシ基を有する化合物を利用してカルボキシ基を含有する様々な多糖類の架橋に利用した例が報告されている。
【０００５】
HAのカルボキシ基を、EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride)を利用して水溶液上で活性化させた後、作用基が一つあるアミンと反応させアミド結合を形成させれば、水に対する溶解度が減少するという報告がある(米国特許第4,937,270号参照)。また、EDCを利用して様々な多価陰イオン多糖類とHAを交差結合させた例も報告されている(米国特許第5,017,229号参照)。
【０００６】
【解決すべき課題】
本発明の目的は、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーが、アミド化反応によってヒアルロン酸又はその陽イオン塩と交差結合されたことを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、前記のような水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明は、ヒアルロン酸の架橋結合型アミド誘導体及びその製造方法に関し、前記誘導体は、多様な分子量のヒアルロン酸又はその陽イオン塩と、多様な分子量のアミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーを、アミド化反応によって交差結合させた誘導体であることができる。望ましい具体例として、前記高分子又はオリゴマーは多価陽イオン高分子又はオリゴマーであることができる。本発明の架橋されたヒアルロン酸誘導体は粘弾性が非常に優れ、様々な用途に応用可能である。また、本発明の架橋されたヒアルロン酸誘導体は、スポンジやゴムのような特徴を有することもできる。
【０００９】
特に、本発明は、望ましくはアミン基が二つ以上存在する多価陽イオン高分子又はオリゴマーを、HAのカルボキシ陰イオンとの静電気的引力を利用し、反応に関与する両作用基が非常に近接した位置に存在するようにすることにより、反応の速度を増大させ、高い反応収率を得ることができる特徴を有する。また、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーと、ヒアルロン酸又はその陽イオン塩の物理的結合、即ち、イオン結合の状態を維持することではなく、アミド結合による共有結合を形成することにより、本発明の架橋されたヒアルロン酸誘導体は、生体内の様々な条件、即ち、高塩分、低いpHの条件においても耐える生体材料という特徴を有する。更に、EDCを利用してHAの交差結合によって得られた不水溶性の、既存物質とは全く異なる物性を有する新たな生体材料ということができる。本発明の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体は、既存のヒアルロン酸誘導体が生体内で分解しやすく、酸等の厳しい条件でも溶解しやすいという欠点を克服した新たな構造の物質であり、高い粘弾性を有する優れた物性の生体適合性材料という特徴を有する。
【００１０】
即ち、本発明は、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーが、アミド反応によってヒアルロン酸又はその陽イオン塩と交差結合されたことを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体を提供する。前記において、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーは、前記高分子又はオリゴマー全体当たりアミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーを意味する。望ましくは、本発明は、前記架橋されたヒアルロン酸誘導体において、前記高分子又はオリゴマーが、分子の内部に水素イオンを受け取ることができるアミン基を有しており、酸性又は中性の条件で陽電荷を有する高分子又はオリゴマーであり、カルボキシ基の活性化剤の存在下で、前記高分子又はオリゴマーのアミン基と、前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基との静電気的引力を利用し、交差結合を促進させて製造されたことを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体を提供する。望ましくは、本発明は、前記架橋されたヒアルロン酸誘導体において、反応に関与するヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基と、前記高分子又はオリゴマーのアミン基の比率を、1：0.01-100として製造されたことを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体を提供する。また、望ましくは、カルボキシ基の活性化剤の存在下で、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーが、アミド化反応によってヒアルロン酸又はその陽イオン塩と交差結合されたことを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体を提供する。本発明は、また望ましくは、前記架橋されたヒアルロン酸誘導体において、前記反応が酸性又は中性の条件下で行われ、前記高分子又はオリゴマーは、その内部に存在するアミン基が水素イオンと結合して陽電荷を有する多価陽イオン高分子又はオリゴマーであり、前記多価陽イオン高分子又はオリゴマーのアミン基と、前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基との静電気的引力を利用し、交差結合反応を促進させて製造されたことを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体を提供する。
【００１１】
なお、本発明は、カルボキシ基の活性化剤の存在下で、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーを、アミド化反応によってヒアルロン酸又はその陽イオン塩と交差結合させる段階を含むことを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法を提供する。望ましくは、本発明は、前記架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法において、前記高分子又はオリゴマーとして、分子の内部に水素イオンを受け取ることができるアミン基を有しており、酸性又は中性の条件で陽電荷を有する高分子又はオリゴマーを使用し、前記高分子又はオリゴマーのアミン基と、前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基との静電気的引力を利用し、交差結合反応を促進させることを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法を提供する。望ましくは、本発明は、前記架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法において、反応に関与するヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基と、前記高分子又はオリゴマーのアミン基の比率を、1：0.01-100として反応させることを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法を提供する。また、望ましくは、前記架橋されたヒアルロン酸誘導体において、前記反応が酸性又は中性の条件下で行われ、前記高分子又はオリゴマーは、その内部に存在するアミン基が水素イオンと結合して陽電荷を有する多価陽イオン高分子又はオリゴマーであり、前記多価陽イオン高分子又はオリゴマーのアミン基と、前記ヒアルロン酸又はその陽イオン塩のカルボキシ基との静電気的引力を利用し、交差結合反応を促進させることを特徴とする、水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体の製造方法を提供する。
【００１２】
前記アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーとしては、アミン基が二つ以上存在する、自然系に存在する物質及びこの物質を利用して合成した物質、又はその誘導体である高分子又はオリゴマーを例に挙げることができる。前記高分子の分子量は、望ましくは3,000-10,000,000程度であり、前記オリゴマーの分子量は、望ましくは300-3,000程度である。
【００１３】
更に、本発明は、望ましくは、ヒアルロン酸水溶液とアミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマー水溶液を混合し、静電気的引力を誘導した後、近接している両作用基、即ち、カルボキシ陰イオンとアミン陽イオンをカルボキシ基の活性化剤を利用して反応させ、水に不溶性の生体材料を合成した後、水と酸水溶液等で洗浄し、精製した物質のみを分離した後乾燥する過程を含むものである。該過程の特徴は、反応が容易であり、分離工程が簡単であり、有害性有機溶媒を使用しないことにある。
【００１４】
本発明の反応時に添加される前記カルボキシ基の活性化剤、即ち、カルボキシ基の活性化のための物質としては、カルボジイミド(carbodiimide)を含む。望ましくは、前記カルボジイミドは、EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride)、EDCと類似した構造を有する1-alkyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimides、ETC(1-ethyl-3-(3-(trimethylammonio)propyl)carbodiimide)、CMC(1-cyclohexyl-3-(2-morpholinoethyl) carbodiimide)等、水に溶解しやすい化合物から選択することができる。
【００１５】
より望ましくは、本発明の反応時に、前記反応補助剤を任意で添加することができる。水に溶解することができ、活性(active)エステルを形成することができる物質であれば、全てを前記反応補助剤として使用することができ、前記反応補助剤の望ましい例としては、NHS(N-Hydroxysuccinimide)、HOBt(1-hydroxybenzotriazole)、HOOBt(3,4-dihydro-3-hydroxy-4-oxo-1,2,3-benzotriazine)、HOAt(1-hydroxy-7-azabenzotriazole)、Sulfo-NHS(N-hydroxysulfosuccinimide)等から選択される化合物等である。
【００１６】
NHSのような反応補助剤を使用した場合、使用しない場合に比べ、収得した架橋されたヒアルロン酸誘導体の物性には大した差はなかったが、N-アシル尿素のような副産物の生成が減少した。
【００１７】
カルボキシ基の活性化のために、本発明の望ましい具体例において、反応時にEDCを0.0001-100mg/mlとなるように、NHSを0-100mg/mlとなるように添加することもできる。
【００１８】
本発明の架橋されたヒアルロン酸誘導体及び製造方法において使用されたヒアルロン酸又はその陽イオン塩の分子量は、10,000-10,000,000の範囲が望ましく、また反応時に、ヒアルロン酸又はその陽イオン塩の濃度が、0.01mg/ml-100mg/mlとなるようにして反応させることが望ましい。
【００１９】
本発明の架橋されたヒアルロン酸誘導体及び製造方法において使用されたアミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーとしては、キトサン、キトサン誘導体、脱アセチル化されたヒアルロン酸又はその陽イオン塩、脱アセチル化されたヒアルロン酸又はその陽イオン塩の誘導体、反応することができるアミン基が二つ以上存在するペプチド及びタンパク質等の水素イオンを受け取ることができるアミン基を多量含有した物質が望ましい。
【００２０】
本発明の架橋されたヒアルロン酸誘導体及び製造方法において使用されたアミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーは、pH2-8の水溶液に溶解可能な物質が望ましい。
【００２１】
本発明の反応に使用される望ましい溶媒としては、水、緩衝水溶液等を例に挙げることができるが、これに限定されることはない。本発明の前記反応時の温度は、0-40℃が望ましく、室温がより望ましい。本発明の前記反応時のpHは2-8が望ましく、4-6がより望ましい。本発明の前記反応時の反応時間は0.5-20時間が通常的であり、2時間程度が望ましい。
【００２２】
本発明の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体は、ゲル、膜、ビーズ(bead)、及びメッシュ(mesh)等の形態を有するように製造されることができる。
【００２３】
本明細書内の各反応において、生成物は当業界に公知された通常の方法により、反応系から分離及び/又は精製されることができる。分離及び精製方法としては、蒸留(大気圧下の蒸留及び減圧蒸留を含む)、再結晶、カラムクロマトグラフィ、イオン交換クロマトグラフィ、ゲルクロマトグラフィ、親和性クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、相分離、溶媒抽出、洗浄等を利用することができる。精製は、各反応後毎に、又は一連の反応後に行うことができる。
【００２４】
本発明の誘導体の合成のために必要な出発物質及び試薬は、文献の方法又は前述した方法によって容易に製造可能であり、又は商業的に購入可能である。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２６】
ただし、下記の実施例は本発明を例示するものであるだけで、本発明の内容が下記の実施例によって限定されることはない。
【００２７】
実施例1：キトサンで架橋したHA誘導体の製造
反応時の濃度が1.25mg/mlとなるように、ヒアルロン酸ナトリウム(分子量：2,000,000以上)水溶液を製造した。また、反応時の濃度が0.625mg/mlとなるように、キトサン-塩酸水溶液を製造した。前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液を攪拌しながら、ここに前記キトサン-塩酸水溶液を添加した。キトサン-塩酸水溶液が添加されると、キトサン-ヒアルロン酸の沈殿が生成された。両水溶液が完全に混合された後、pHは4-5となった。ここに、よく攪拌しながらEDC及びNHSを次の表1のような濃度で徐々に添加した。添加後、25℃において2時間反応させた。
【００２８】
［表1］
0004230767.tif 000002
【００２９】
表1において、EDCとNHSを添加しないサンプル、即ち、キトサンとヒアルロン酸がイオン結合の形態で沈殿されているサンプルが、高い塩濃度又は低いpHで水に溶解する点に着目し、このサンプルが完全に溶解するまで1N HClを徐々に添加した。この添加には30分程度が所要し、反応液100mlに1N HCl3ml程度が必要であった。残りのサンプル(EDCとNHSを添加したサンプル)も同じ条件で処理し、キトサンとヒアルロン酸がアミド結合をなすことができず、単純にイオン結合の形態で沈殿されている未反応の部分を、アミド結合によってキトサンで架橋されたHA誘導体から除去することができた。酸処理によっても溶解せずに残った部分を多量の水で洗浄し、未反応のEDCやNHS、及びこれらの反応副産物を完全に除去した後、これを25℃で真空乾燥させた。前記のような過程を通じて、水に不溶性のキトサンで架橋されたHA誘導体を得ることができた。EDCとNHSを多く添加したサンプルほど、最終的により多量の生成物を得ることができ、各群に対して収得したキトサンで架橋されたHA誘導体の量は次の通りである。：B群49%；C群58%；D群71%；E群77%
【００３０】
実施例2：キトサンで架橋したHA誘導体の製造
反応時の濃度が1.25mg/mlとなるように、ヒアルロン酸ナトリウム(分子量：2,000,000以下)水溶液を製造した。また、反応時の濃度が0.625mg/mlとなるように、キトサン-塩酸水溶液を製造した。この両物質を実施例1と同様の過程で反応させて精製し、水に不溶性のキトサンで架橋されたHA誘導体を得ることができた。実施例1と同様に、EDCとNHSを多く添加したサンプルほど、最終的により多量の生成物を得ることができ、各群に対して収得したキトサンで架橋されたHA誘導体の量は次の通りである。：B-1群53%；C-1群62%；D-1群69%；E-1群77%
【００３１】
実施例3：キトサンで架橋したHA誘導体の酸と高塩分に対する耐性試験及びキトサンで架橋したHA誘導体のアミド結合の確認
反応時の濃度が1.25mg/mlとなるように、ヒアルロン酸ナトリウム水溶液を製造した。また、反応時の濃度が0.625mg/mlとなるように、キトサン-塩酸水溶液を製造した。前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液を攪拌しながら、ここに前記キトサン-塩酸水溶液を添加した。キトサン-塩酸水溶液が添加されると、キトサン-ヒアルロン酸の沈殿が生成された。両水溶液が完全に混合された後、pHは4-5となった。ここに、よく攪拌しながらEDCとNHSを次の表2のような濃度で徐々に添加した。添加後、25℃において2時間反応させた。
【００３２】
反応後、酸処理をせずに多量の水で数回洗浄し、生成物を精製した後真空乾燥させれば、イオン結合によって沈殿されたキトサン-HA複合体も共に混合され、最終生成物に残る。EDC及びNHSを添加した場合(サンプルA、B、C)には、実施例1と同様の過程で酸処理をして精製し生成物を収得し、EDC及びNHSを添加しない場合(サンプルD)には、酸処理をせずに精製しイオン結合によって沈殿されたキトサン-HA複合体(サンプルD)を得た。これらを真空乾燥させた後、0.1N塩酸水溶液に各サンプルが0.02%(w/v)となるように分散させた後、完全に溶解するまでかかる時間を測定して下記の表2に示した。
【００３３】
［表2］
0004230767.tif 000003
【００３４】
表2のサンプルについて、1N塩酸水溶液に対する様相を調べるため、1%(w/v)となるように1N塩酸水溶液にサンプルを分散させた後攪拌しながら、24時間後に各サンプル溶液を観察し、その結果を下記の表3に示した。
【００３５】
［表3］
0004230767.tif 000004
【００３６】
なお、表2のサンプルの高塩分に対する耐性を調べるため、1N塩化ナトリウム水溶液に、1(w/v)%となるように前記表2のサンプルを添加した後、攪拌しながらその様相をみた結果、
【００３７】
サンプルDの場合だけ30分内に沈殿が完全に溶解しながら透明な状態となり、残りのサンプルは10日以上形態をそのまま維持した。この結果は、サンプルA、B、Cが、キトサンとHAの間のイオン結合による物理的複合体の形態で存在することでなく、共有結合による架橋をなしていることを示した。
【００３８】
前記のように製造及び精製した後真空乾燥させたサンプルa乃至dに対する赤外線吸収スペクトルを、下記図1乃至4に示した。図面によれば、水素イオンを受け取ったキトサンのアミンと塩をなすHAのカルボキシ基のC=Oストレッチ(stretch)による1728.6cm-1付近のピークが架橋反応が多く進行されるほど、相対的に減少することが分かる(図1乃至4参照)。また、水素イオンを受け取ったキトサンの一次アミンの変形(deformation)による1557.5cm-1付近のピークが架橋反応が進行されるほど相対的に減少し、サンプルaにおいてはショルダー(shoulder)の形態で残っていることが分かる(図1乃至4参照)。この結果は、塩をなしていた両作用基、即ち、アミン基とカルボキシ基が反応し、その量が減少することを示すことであり、アミドのC=Oストレッチによる1600.6cm-1付近のピークが架橋反応が進行されるほど、相対的に増加する事実と符合する(図1乃至4参照)。一般的に、架橋が進行されるほど水素結合が増加し、これにより、アミドのC=Oストレッチによるピークが低い波数(wave  number)に移動する傾向を示すことが知られているが、一般的なアミドのピークの位置(1660cm-1付近、J. Bioactive Compatible Polymers, 9, 429-447(1994))より低い波数(1600.6cm-1)でピークが現れた事実は、本発明による物質が架橋されたという事実とも符合する。従って、本発明によるHA誘導体が、アミド結合によって架橋されたことが分かる。副反応として生じることができるエステル(1745-1760cm-1)や無水カルボキシ酸(anhydride、1800cm-1)の形成は、スペクトル上で観察されなかった(Silversteinの他多数、編集、Spectrometric Indentification of Organic Compounds、pp.122-124, John Wiley and Sons, New York(1981))。また、EDCを使用するとき、多く生じる副産物であるN-アシル尿素(1700cm-1)の形成もスペクトル上では観察されなっかった(米国特許第5,527,893号参照)。
【００３９】
これらのスペクトル分析の結果と、前記酸と高塩分に対する耐性試験の結果を総合し、キトサンで架橋したHA誘導体の構造及びその合成過程を図5に図式的に示した。
【００４０】
実施例4：脱アセチル化されたHAを利用して交差結合されたHA誘導体の製造
HAを高いpH又は低いpHの条件で温度を高くすれば、鎖の分解と共に脱アセチル化が進行され、活性が大きいアミンが形成される。該アミンは、キトサンの場合と類似した方法によって、カルボキシ基とアミド結合をなすことができる。
【００４１】
HAの脱アセチル化を行うため、0.2-10NのNaOHを使用してHAと25-50℃において1-30時間反応させた。反応の終結は、HClによって中和させて行い、透析後、凍結乾燥によって脱アセチル化されたHAを得ることができた。反応の結果、生成されたアミンの量をロス(Roth)の蛍光計法(fluorimetric method)(Anal. Chem., 1971, 43, 880-882；J. Chromatogr., 1973, 83, 353-356；Clin. Chem.  Clin. Biochem., 1976, 14, 361-364参照)を利用して測定した後、脱アセチル化度を求めた。脱アセチル化度は、下記の式によって求めた。
【００４２】
脱アセチル化度=［生成されたアミンの濃度］/［HAの反復単位の濃度］×100(%)
【００４３】
HAの反復単位の濃度は、HAの反復単位にカルボキシ基が一つずつ存在するという点に着目し、カルボキシ基を定量して求めた。カルボキシ基の定量は、カルバゾール方法(Anal. Biochem., 1962, 4, 330)によって行った。
【００４４】
反応の結果、脱アセチル化度は1-40%となった。前記と同様の方法によって得られた脱アセチル化されたHAを利用し、交差結合反応を行った。10mg/mlの脱アセチル化されたHAに、2.4mg/mlとなるようにEDCを、また、2.9mg/mlとなるようにNHSを入れ、25℃において2時間反応させて精製した後真空乾燥させた。その結果、水に不溶性のゲルが51%の収得率で形成された。前記生成された水に不溶性の架橋されたHA誘導体の酸と高塩分に対する耐性試験の結果、0.1N塩酸水溶液で48時間以上、1N塩化ナトリウム水溶液で10日以上、不溶性の状態でその形態を維持した。その試験方法は実施例3と同じであった。
【００４５】
実施例5：脱アセチル化されたHAで架橋したHA誘導体の製造
キトサンと同様に、脱アセチル化されたHAにも、カルボキシ基と反応することができる多量のアミン基が存在する。該アミン基を利用し、実施例1と類似した過程で、水に不溶性のHA誘導体を製造することができた。それぞれ0.5mg/mlとなるように、脱アセチル化されたHAとヒアルロン酸ナトリウム(分子量：2,000,000以上)が混合された水溶液を作った後、0.2mg/mlとなるようにEDCを、また、0.24mg/mlとなるようにNHSを入れ、25℃において2時間反応させた後、精製し乾燥させた。その結果、水に不溶性のゲルが56%の収得率で形成された。前記生成された水に不溶性の架橋されたHA誘導体の酸と高塩分に対する耐性試験の結果、0.1N塩酸水溶液で48時間以上、1N塩化ナトリウム水溶液で10日以上、不溶性の状態でその形態を維持した。その試験方法は実施例3と同じであった。
【００４６】
実施例6：キトサンで架橋したHA誘導体からなる膜の製造
反応時の濃度が1.25mg/mlとなるように、ヒアルロン酸ナトリウム(分子量：2,000,000以上)水溶液を製造した。また、反応時の濃度が0.625mg/mlとなるように、キトサン-塩酸水溶液を製造した。製造したヒアルロン酸ナトリウム水溶液をガラスプレートに注ぎ、ここに表1のB、C、D、E群のような多様な濃度でEDCとNHSを入れた。よく混合した後、製造したキトサン-塩酸水溶液を前記プレートに注ぐと、白い膜がプレートに形成された。これを乾燥させ、キトサンで架橋したHA誘導体からなる膜を得ることができた。各群に対して収得したキトサンで架橋されたHA誘導体の量は次の通りである。：B-2群51%；C-2群63%；D-2群70%；E-2群79%
【００４７】
高塩分に対する耐性を調べるため、収得したキトサンで架橋したHA誘導体からなる膜を、実施例3と同様に、1N塩化ナトリウム水溶液内に1(w/v)%となるように添加した後に攪拌しながら、その様相をみた結果、10日以上の期間の間形態をそのまま維持した。
【００４８】
実施例7：キトサンで架橋したHA誘導体からなる膜の製造
反応時の濃度が1.25mg/mlとなるように、ヒアルロン酸ナトリウム(分子量：2,000,000以下)水溶液を製造した。また、反応時の濃度が0.625mg/mlとなるように、キトサン-塩酸水溶液を製造した。製造したヒアルロン酸ナトリウム水溶液をガラスプレートに注ぎ、ここに表1のB、C、D、E群のような多様な濃度でEDCとNHSを入れた。よく混合した後、製造したキトサン-塩酸水溶液を前記プレートに注ぐと、白い膜がプレートに形成された。これを乾燥させ、キトサンで架橋したHA誘導体からなる膜を得ることができた。各群に対して収得したキトサンで架橋されたHA誘導体の量は次の通りである。：B-3群47%；C-3群61%；D-3群70%；E-3群78%
【００４９】
高塩分に対する耐性を調べるため、収得したキトサンで架橋したHA誘導体からなる膜を、実施例3と同様に、1N塩化ナトリウム水溶液内に1(w/v)%となるように添加した後に攪拌しながら、その様相をみた結果、10日以上の期間の間形態をそのまま維持した。
【００５０】
実施例8：キトサンで架橋したHA誘導体からなるビーズの製造
実施例1と同様の方法で製造した乾燥されたHA誘導体を微細に刷って水や生理食塩水等に分散させたとき、注射器で注入可能なHA誘導体のビーズ溶液となった。
【００５１】
実施例9：キトサンで架橋したHA誘導体からなるビーズの製造
実施例2と同様の方法で製造した乾燥されたHA誘導体を微細に刷って水や生理食塩水等に分散させたとき、注射器で注入可能なHA誘導体のビーズ溶液となった。
【００５２】
実施例10：キトサンで架橋したHA誘導体からなる水和されたゲルの製造
反応時の濃度が1.25mg/mlとなるように、ヒアルロン酸ナトリウム(分子量：2,000,000以下)水溶液を製造した。また、反応時の濃度が0.625mg/mlとなるように、キトサン-塩酸水溶液を製造した。前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液を攪拌しながら、ここに前記キトサン-塩酸水溶液を添加した。ここに、0.2-1.2mg/mlとなるようにEDCを、また、0.24-1.44mg/mlとなるようにNHSを入れ、25℃において2時間反応させて精製した後真空乾燥させた。ここで、乾燥したHA誘導体200-700mgを収得した。前記乾燥したHA誘導体の質量を測定し、水に48時間浸した後、表の水気をよく拭き、増加した質量を測定し、HA誘導体の質量当たり水の含有量を測定した。また、この水を含有したゲルのレオロジー物性をレオメータ(rheometer)によって測定した。その結果、次のような測定値を得ることができた。
【００５３】
含有された水の質量/HA誘導体の質量=1.5-3.0
0.01-0.1Hzの振動数における貯蔵弾性率(storage modulus)=50-300kPa
0.01-0.1Hzの振動数における損失弾性率(loss modulus)=8-50kPa
【００５４】
これらの弾性率の数値は、ゴムと類似した範囲の値である。これは、本発明による物質が架橋された物質であるという事実と符合する結果であり、この物質が成形補助物等に使用されることができるということを表す。既に、当業界に公知されたように、貯蔵弾性率が大きいというのは弾性が大きいことを意味し、損失弾性率が大きいというのは粘性が大きいことを意味する。前記収得したゲルの貯蔵弾性率及び損失弾性率の数値が大きいので、前記と同様の方法によって高粘弾性を有する水和されたゲル状のHA誘導体を製造することができた。
【００５５】
実施例11：キトサンで架橋したHA誘導体からなる水和されたゲルの製造
反応時の濃度が1.25mg/mlとなるように、ヒアルロン酸ナトリウム(分子量：2,000,000以上)水溶液を製造した。また、反応時の濃度が0.625mg/mlとなるように、キトサン-塩酸水溶液を製造した。前記ヒアルロン酸ナトリウム水溶液を攪拌しながら、ここに前記キトサン-塩酸水溶液を添加した。ここに、0.2-1.2mg/mlとなるようにEDCを、また、0.24-1.44mg/mlとなるようにNHSを入れ、25℃において2時間反応させて精製した後真空乾燥させた。ここに、乾燥したHA誘導体200-700mgを収得した。前記乾燥したHA誘導体の質量を測定し、これを水に浸して48時間程度放置し、水和されたゲル状のHA誘導体を製造することができた。前記水に浸しておいた水和されたゲル状のHA誘導体の表の水気をよく拭いた後、増加した質量を測定し、HA誘導体の質量当たり水の含有量を測定した。また、この水を含有したゲルのレオロジー物性をレオメータによって測定した。その結果、次のような測定値を得ることができた。
【００５６】
含有された水の質量/HA誘導体の質量=1.2-3.0
0.01-0.1Hzの振動数における貯蔵弾性率=60-330kPa
0.01-0.1Hzの振動数における損失弾性率=10-50kPa
【００５７】
前記と同様の方法によって高粘弾性を有する水和されたゲル状のHA誘導体を製造することができた。
【００５８】
実施例12：HAとキトサンの分子量と反応時の濃度、EDCとNHSの濃度による多様な物質の架橋されたHA誘導体の製造
次のような様々な変数を組合せ、多様な物性の架橋されたHA誘導体を製造することができた。
【００５９】
ヒアルロン酸ナトリウムの分子量
：300,000以下；300,000-3,000,000；3,000,000以上
反応時のヒアルロン酸の濃度
：0.02mg/ml；0.1mg/ml；1.0mg/ml；10mg/ml；80mg/ml
キトサンの分子量をキトサン水溶液の粘度値で表示(1%酢酸水溶液にキトサンが1%となるように溶解し、ブルックフィールド粘度計によって粘度を測定したときの粘度)
：低分子量(20-200cps)；中間分子量(200-800cps)；高分子量(800-2000cps)
反応時のキトサンの濃度(mg/ml)
：0.005；0.01；0.05；0.1；0.5；1.0；5.0；10；20；40；80
反応時のEDCの濃度(mg/ml)
：0.00096；0.0048；0.0096；0.024；0.048；0.24；0.48；2.4；3.84；4.8；19.2；38.4；76.8
反応時のNHSの濃度(mg/ml)
：0；0.000576；0.001152；0.001728；0.00288；0.00576；0.00864；0.01152；0.0144；0.01728；0.0288；0.0432；0.0576；0.0864；0.144；0.288；0.432；0.576；0.864；1.44；2.304；2.88；4.32；4.608；5.76；6.912；8.64；11.52；23.04；34.56；46.08；69.12；92.16
【００６０】
収得したキトサンで架橋したHA誘導体を利用し、実施例10の方法と同様の方法を使用し、水和されたゲル状のHA誘導体を製造することができた。この水を含有したゲルのレオロジー物性をレオメータによって測定した結果、次のような測定値を得ることができた。
【００６１】
含有された水の質量/HA誘導体の質量=1.0-5.0
0.01-0.1Hzの振動数における貯蔵弾性率=20-410kPa
0.01-0.1Hzの振動数における損失弾性率=2-60kPa
【００６２】
【発明の効果】
本発明の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体は粘弾性が非常に優れ、様々な用途で応用可能である。本発明の架橋されたヒアルロン酸誘導体は、手術後の癒着防止用フィルム、しわ取り薬、成形補助物等の様々な用途として使用することができる。
【００６３】
特に、本発明は、望ましくは、アミン基が二つ以上存在する多価陽イオン高分子又はオリゴマーのアミン基を、HAのカルボキシ陰イオンとの静電気的引力を利用し、反応に関与する両作用基が非常に近接した位置に存在するようにすることにより、反応の速度を増大させ、高い反応収率を得ることができる特徴を有する。また、アミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマーと、ヒアルロン酸又はその陽イオン塩の物理的結合、即ち、イオン結合の状態を維持することではなく、アミド結合による共有結合を形成することにより、本発明の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体は、生体内の様々な条件、即ち、高塩分、低いpHの条件においても耐える生体材料という特徴を有する。更に、EDCを利用してHAの交差結合によって得られた不水溶性の、既存物質とは全く異なる物性を有する新たな生体材料ということができる。本発明の水に不溶性の架橋されたヒアルロン酸誘導体は、既存のヒアルロン酸誘導体が生体内で分解しやすく、酸等の厳しい条件でも溶解しやすいという欠点を克服した新たな構造の物質であり、高い粘弾性を有する優れた物性の生体適合性材料という特徴を有する。
【００６４】
更に、本発明は、望ましくは、ヒアルロン酸水溶液とアミン基が二つ以上存在する高分子又はオリゴマー水溶液を混合し、静電気的引力を誘導した後、近接している両作用基、即ち、カルボキシ陰イオンとアミン陽イオンをカルボキシ基の活性化剤を利用して反応させ、水に不溶性の生体材料を合成した後、水と酸水溶液等で洗浄し、精製した物質のみを分離した後乾燥する過程を含むものである。該過程の特徴は、反応が容易であり、分離工程が簡単であり、有害性有機溶媒を使用しないことにある。
【００６５】
前記において、本発明は、記載された具体例を中心に詳細に説明したが、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であるということは、当業者においては明白なことであり、斯かる変形及び修正が添付された特許請求の範囲に属するのも当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例3における表2のサンプルaに対する赤外線吸収スペクトルである。
【図２】実施例3における表2のサンプルbに対する赤外線吸収スペクトルである。
【図３】実施例3における表2のサンプルcに対する赤外線吸収スペクトルである。
【図４】実施例3における表2のサンプルdに対する赤外線吸収スペクトルである。
【図５】キトサンで架橋したHA誘導体の構造及びその合成過程についての図式である。
【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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