(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１重量％〜９９重量％の濃度で存在するアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサン、ビニルおよびそれらの誘導体からなる群から選択される親水性または疎水性共重合材料と共重合したスルホキシド、スルフィドまたはスルホンを包含する生体適合性ヒドロゲル。
【請求項２】
前記共重合材料が、Ｎ−ビニル−ピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、グリセロールメタクリレート、１，２−ジヒドロキシプロピルメタクリレートまたはＮ，Ｎ，ジメチルアクリルアミドの誘導体である、請求項１に記載のヒドロゲル。
【請求項３】
前記共重合材料が、１重量％〜９９重量％の濃度で存在するスルホキシドと共重合したヒドロキシエチルメタクリレートである、請求項２に記載のヒドロゲル。
【請求項４】
前記スルホキシドが５重量％〜４０重量％の濃度で存在する、請求項３に記載のヒドロゲル。
【請求項５】
前記共重合材料が、１重量％〜９９重量％の濃度で存在するスルフィドと共重合したヒドロキシエチルメタクリレートである、請求項２に記載のヒドロゲル。
【請求項６】
前記スルフィドが５重量％〜４０重量％の濃度で存在する、請求項５に記載のヒドロゲル。
【請求項７】
前記共重合材料が、１重量％〜９９重量％の濃度で存在するスルホンと共重合したヒドロキシエチルメタクリレートである、請求項２に記載のヒドロゲル。
【請求項８】
前記スルホンが５重量％〜４０重量％の濃度で存在する、請求項７に記載のヒドロゲル。
【請求項９】
６０重量％〜９５重量％の濃度で存在するアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサン、ビニルおよびそれらの誘導体からなる群から選択される親水性または疎水性共重合材料と共重合した、５重量％〜４０重量％の濃度で存在するスルホキシド、スルフィドまたはスルホンを包含するヒドロゲルから作製されたソフトコンタクトレンズ。
【請求項１０】
前記共重合材料が、Ｎ−ビニル−ピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、グリセロールメタクリレート、１，２−ジヒドロキシプロピルメタクリレートまたはＮ，Ｎ，ジメチルアクリルアミドの誘導体である、請求項９に記載のレンズ。
【請求項１１】
１重量％〜９９重量％の濃度で存在するアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサン、ビニルおよびそれらの誘導体からなる群から選択される親水性または疎水性共重合材料と共重合した、スルホキシド、スルフィドまたはスルホンを含むヒドロゲルから作製される、ソフトコンタクトレンズ。
【請求項１２】
前記共重合材料が、Ｎ−ビニル−ピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、グリセロールメタクリレート、１，２−ジヒドロキシプロピルメタクリレートまたはＮ，Ｎ，ジメチルアクリルアミドの誘導体である、請求項１１に記載のレンズ。
【請求項１３】
前記ヒドロゲルが１０重量％〜４０重量％のスルホキシドを包含する、請求項１１に記載のレンズ。
【請求項１４】
生体適合性ヒドロゲルを調製するための方法であって、
（ａ）スルホキシド、スルホンまたはスルフィドモノマーを調製する工程と、
（ｂ）前記スルホキシド、スルホンまたはスルフィドを、水およびエチレングリコールジメタクリレートの存在下、１重量％〜９９重量％の濃度で存在するアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサン、ビニルおよびそれらの誘導体からなる群から選択される親水性または疎水性共重合材料と共重合させる工程と
を含む方法。
【請求項１５】
工程（ｂ）で、架橋剤および開始剤がさらに添加される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記共重合材料が、Ｎ−ビニル−ピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、グリセロールメタクリレート、１，２−ジヒドロキシプロピルメタクリレートまたはＮ，Ｎ，ジメチルアクリルアミドである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
メチル−３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホキシド、メチル−３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホン、およびメチル−３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルフィドからなる群から選択される、アクリルアミド−官能基化化合物。
【請求項１８】
すなわち、メチル−３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホキシドである、請求項１７に記載の化合物。
【請求項１９】
すなわち、メチル−３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホンである、請求項１７に記載の化合物。
【請求項２０】
すなわち、メチル−３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルフィドである、請求項１７に記載の化合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、新規な生体模倣ヒドロゲル材料およびそれらを調製する方法に関する。特に、本発明は、親水性または疎水性共重合材料と共重合した、アクリルアミド−官能化炭水化物、スルホキシド、スルフィドまたはスルホンを含む、ヒドロゲル（例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレートまたはビニル、あるいはそれらの誘導体（例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリレート））、およびそれらを調製する方法に関する。本発明はまた、ソフトコンタクトレンズおよび生物医学用インプラントの作製に対する新しいヒドロゲルの使用に関する。さらに、本発明は、新規アクリルアミド−官能化炭水化物、スルホキシド、スルフィドおよびスルホンに関する。
【０００２】
（背景および関連した開示）
ヒドロゲルポリマーは、生物医学用材料産業において、血管および組織環境の両方におけるインプラント材料としての広範な使用が見いだされてきている。これらは、種々の形態に容易に作製され、それらの構成要素に依存するある範囲の特性を示し得る。それらを規定する特性は、水を吸収および保持する能力であり、この特性は、バルクの材料における親水性基の存在によって支配される。
【０００３】
種々の機能を供給する生物医学用ヒドロゲルは、天然にあることが知られている。例えば、骨成長のプロセス間、コラーゲン繊維は、無機物核形成が生じる際、ヒドロゲルを形成する。細胞表面の炭水化物層は、細胞表面を保護し水和するヒドロゲル様マトリクスを形成する。この天然の精巧な構造は、複雑な生物学的プロセスにおいて種々の機能を果たす。
【０００４】
比較すると、生物医学的適用のための作製されたヒドロゲルポリマーは、ほとんど機能性を有さない。
【０００５】
「グリコポリマー」（Ｂｉｏｃｏｎｊ．Ｃｈｅｍ．、３：２５６（１９９２）として知られているペンダント糖部分を有するポリマーは、生物学的に重要な炭水化物分子の多価提示のための骨格として、近年大変興味を引いている。これらのグリコポリマーは、ウイルス宿主細胞付着および白血球内皮細胞癒着の強力なインヒビターとして使用されている（ＦＥＢＳ、２７２：２０９（１９９０）；Ｃａｎ．Ｊ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、３７：２３３（１９９１）；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１１９：３１６１（１９９７）。グリコポリマーはまた、標的化薬剤および遺伝子送達のためのビヒクルとして（Ｊ．Ｈｅｐａｔｏｌｏｇｙ、２１：８０６（１９９４）、および細胞癒着のための人工基質として（Ｊ．Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌ．、１１５：４８５（１９９１）調査されている。生体適合性インプラント材料としてのグリコポリマーの適合性は、比較的調査されておらず、例えば、Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．、１９５：３５９７（１９９４）に記載される少数の例に限定されている。
【０００６】
生体適合性インプラント材料として使用されるポリマーについて、それらの特性、特に表面組成物は、非常に重要なものである。試みは、バルク系へおよびそれらの表面上に生体適合性成分を導入することを含む。例えば、Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉ．、１４９：８４（１９９２）に記載される研究は、バルク中でペンダントグルコース単位を有するコポリマーまたは共有結合した中性多糖類を有する表面が、血小板癒着およびタンパク質吸着の減少を実証することを示す。
【０００７】
従って、本発明の主要な目的は、新規な生体模倣、生体適合性ヒドロゲル材料を提供することであり、これらは、高親水性、湿潤性および生物医学用インプラントとして使用するのに適した低タンパク質吸着を有する改変された表面のものである。
【０００８】
本明細書中に記載されそして参照される、すべての特許、特許出願および刊行物は、本明細書において参考として援用される。
【０００９】
（要旨）
本発明の１つの局面は、親水性または疎水性共重合材料のアクリルアミド官能化炭水化物モノマーとの共重合により調製されたヒドロゲル材料である。
【００１０】
本発明の別の局面は、炭水化物モノマーがＮ−メチル−Ｎ−β−ラムノシルアクリルアミド、Ｎ−［３−（２−Ｎ−エチルプロペンアミド）チオプロピル］−β−Ｎ−キシロシルアセトアミド、Ｎ−アクリロイル−Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン、Ｎ−アクリロイル−Ｄ−グルカミンおよびＮ−アクリロイル−Ｎ−（４−（３，６，９−トリオキサ）デシロキシベンジル）−Ｄ−グルカミンからなる群から選択される、ヒドロゲル材料である。
【００１１】
本発明のなお別の局面は、Ｎ−メチル−Ｎ−β−ラムノシルアクリルアミド、Ｎ−［３−（２−Ｎ−エチルプロペンアミド）チオプロピル］−β−Ｎ−キシロシルアセトアミド、Ｎ−アクリロイル−Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン、Ｎ−アクリロイル−Ｄ−グルカミンおよびＮ−アクリロイル−Ｎ−（４−（３，６，９−トリオキサ）デシロキシベンジル）−Ｄ−グルカミンからなる群から選択されるアクリルアミド官能化炭水化物である。
【００１２】
本発明のなお別の局面は、アクリルアミド官能化炭水化物モノマーを含むヒドロゲルの合成方法である。
【００１３】
本発明のさらに別の局面は、共重合材料のスルホキシド、スルフィドまたはスルホンとの共重合により調製されるヒドロゲル材料である。
【００１４】
本発明のなおさらに別の局面は、ヒドロゲルを含むスルホキシド、スルフィドまたはスルホンの調製方法である。
【００１５】
本発明のなおさらに別の局面は、改良されたソフトコンタクトレンズおよび他の生物医学用インプラントの保護ために有用な炭水化物、スルホキシド、スルフィドまたはスルホンを含むヒドロゲルアクリルアミドである。
【００１６】
本発明のなおさらに別の局面は、アクリルアミド官能化スルホキシド、スルフィドまたはスルホンである。
【００１７】
（定義）
本明細書中で使用されるものとして：
「ヒドロゲル」は、炭水化物、スルホキシド、スルフィドまたはスルホンモノマーと共重合するＨＥＭＡを含むコポリマーを意味する。
【００１８】
［ＨＥＭＡ］は、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを意味する。
【００１９】
「ＥＧＤＭＡ」は、エチレングリコールジメチルアクリレートを意味する。
【００２０】
「官能化」は、アクリルアミドでの誘導体化を意味する。
【００２１】
「糖モノマー」または「炭水化物モノマー」は、アクリルアミドで官能化した炭水化物を意味する。
【００２２】
「コポリマー」は、炭水化物モノマーあるいはＨＥＭＡと共重合したアクリルアミドで官能化したスルホキシド、スルフィドまたはスルホンを意味する。
【００２３】
「ＡＴＦ」は、人工涙流体を意味する。
【００２４】
（発明の詳細な説明）
本発明は、ペンダント炭水化物、スルホキシド、スルフィドまたはスルホン基を有する生体模倣ヒドロゲルポリマーの新規なクラスを開示する。このヒドロゲルは、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサンおよびビニルまたはそれらの誘導体形態の２−ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＭＡ）、Ｎ−ビニル−ピロリドン（ＮＶＰ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、メタクリル酸（ＡｃＭ）、１，２−ジヒドロキシ−プロピルメタクリレート（ＤＰＭＡ）、グリセロールメタクリレート（ＧＭＡ）またはＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ）からなる群から選択される親水性または疎水性マトリクス共重合材料と、アクリルアミド官能化炭水化物モノマーあるいはアクリルアミド官能化スルホキシド、スルフィドまたはスルホンとの共重合により調製される。新規なヒドロゲルは、改良された生体適合性、低い免疫原性、ならびに増加した平衡含水率、水保持力、表面親水性および減少したタンパク質吸着および結合活性を有する。新規なヒドロゲルは、一般に生物医学用インプラント用途におけるおよび特に市販のソフトコンタクトレンズ用途における使用に適切である。
【００２５】
さらに本発明は、アクリルアミド官能化炭水化物、スルホキシド、スルフィドおよびスルホンを開示する。
【００２６】
（Ｉ．炭水化物ヒドロゲル）
本発明の炭水化物ヒドロゲルは、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサンおよびビニルまたはそれらの誘導体形態（例えば、Ｎ−ビニル−ピロリドン（ＮＶＰ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、メタクリル酸（ＡｃＭ）、１，２−ジヒドロキシ−プロピルメタクリレート（ＤＰＭＡ）、グリセロールメタクリレート（ＧＭＡ）またはＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ））、シロキサンまたはグリセロールメタクリレートからなる群から選択される親水性または疎水性マトリクス共重合材料と、好ましくはヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）と、共重合したアクリルアミド−官能化炭水化物モノマーを含むポリマーである。ＨＥＭＡはその容易な取り扱いのために、代表的な共重合材料として選択された。しかしながら、すべての他の上記に列挙した材料は、ＨＥＭＡと従来的に交換可能であり、そして新規なヒドロゲルにおいてそれらは、実質的にＨＥＭＡと同様の様式で機能する。
【００２７】
生理学的環境において、新規ヒドロゲルのＨＥＭＡ部分は、物理的強度、相対的な化学的不活性を有し、それに対して、新規なヒドロゲルの炭水化物部分は、好ましい水和特性、低免疫原性および哺乳動物細胞の表面において存在する偏在性を有する。ヒドロゲルを含有する炭水化物およびＨＥＭＡは、上記の特性のすべてを合わせている。
【００２８】
新規なヒドロゲルポリマーの高親水性、湿潤性および平衡含水率は、高酸素透過性および種々の他の生物学的に重要な機能性をもたらし、非常に所望される生体適合性材料になり得るこれらのヒドロゲルの性能を与える。
【００２９】
（Ａ．アクリルアミド官能化炭水化物）
（１．化合物の同定）
本発明の新規なヒドロゲルの炭水化物部分は、官能化された炭水化物（特に、重合可能なアクリルアミド基で官能化された炭水化物）を含む。
【００３０】
本発明のアクリルアミド官能化炭水化物モノマーは、チャート１に示される炭水化物モノマーによって代表され、ここでモノマー１は、Ｎ−メチル−Ｎ−β−ラムノシルアクリルアミド（１）であり；モノマー２は、Ｎ−［３−（２−Ｎ’−エチルプロペンアミド）チオプロピル］−β−Ｎ−キシロシルアセトアミド（２）であり；モノマー３は、Ｎ−アクリロイル−Ｄ−グルカミン（３）；モノマー４は、Ｎ−アクリロイル−Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミンであり；およびモノマー５は、Ｎ−アクリロイル−Ｎ−（４（３，６，９−トリオキサ）デシロキシベンジル）−Ｄ−グルカミン（５）である。
【００３１】
【化１】
0004330268.tif 000002
【００３２】
他の化合物、例えば、アクリルアミドもしくはアクリレートエステルで同様に官能化した他の炭水化物またはこれらの化合物に同じかもしくは同様の官能性を与える任意の他の試剤は、上に列挙したモノマーを置換するために使用され得る。
【００３３】
本発明の範囲内にある重合性炭水化物アクリルアミド化合物は、以下の一般式を有し、
【００３４】
【化２】
0004330268.tif 000003
【００３５】
ここで、Ｒ1はアルキル、シクロアルキルまたはアリールであり、そしてＲ2は水素、アルキル、シクロアルキルまたはアリールである。
【００３６】
この化合物には、任意の単糖類またはオリゴ糖が挙げられ、ここで、還元性末端ピラノースまたはフラノース単位は、グリコサミンを介してアクリルアミド基に結合される。
【００３７】
（２．誘導体化グリコサミンの合成）
誘導体化炭水化物の合成は、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．、３０：１６１１（１９９１）に従って単純な一級アルキルアミンを用いた遊離還元糖のインキュベーションによって生成されるグリコサミンの仲介に基づいている。このアプローチは、これらの還元末端における糖の誘導体化を可能にする。アクリルアミド−官能化した炭水化物の調製のための一般的反応は、スキーム１に示され、
【００３８】
【化３】
0004330268.tif 000004
【００３９】
ここで、Ｒ1およびＲ2は水素、アルキル、シクロアルキルまたはアリールである。
【００４０】
この糖類は、最初にＲ1基を含むアミンで処理される。この工程は、当該分野で公知である。第二工程において、Ｒ2が水素である場合、アミンはアクリレート基でアシル化され、Ｒ2がメチルである場合、アミンはメタクリレート基で処理され、そしてＲ2がアルキル、シクロアルキルまたはアリールである場合、このアミンは、他のアクリレート誘導体で処理される。
【００４１】
アクリルアミド官能化炭水化物モノマー１および２の調製のために、二つの方法が首尾良く利用された。これらの方法は、スキーム２および３に例示される。１工程合成法は、モノマー３および４の合成のために使用された。モノマー５は、トリエチレングリコール基を用いた官能化によって調製された。
【００４２】
（ｉ．Ｌ−ラムノースアクリルアミド法）
第一方法（参考例２に記載した、Ｌ−ランノース−アクリルアミド、すなわちモノマー１の合成によって例示した）は、全くβ−配置のみをとるラムノシルアミン、すなわち化合物６を形成するための、遊離糖のメチルアミンでの処理を含む。この方法の詳細な手順は、参考例３に記載される。モノマー１はスキーム２に従って調製される。
【００４３】
【化４】
0004330268.tif 000005
【００４４】
Ｌ−ラムノースアクリルアミド反応は単純であり、事前の精製なしで進行し、そして穏やかな塩基性条件下でグリコサミン中間体とアクリロイルクロリドとを反応させて所望のアクリルアミド誘導体を得る工程を含む。
【００４５】
（ｉｉ．チオエーテルをベースにしたリンカー法）
第二方法は、Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．、３９４：１８７（１９９５）に記載した手順を改変して利用する。この方法は、炭水化物部分と、キシロース誘導体、すなわち化合物２によってこの例に表された重合性アクリルアミド基との間の短いチオエステルをベースにしたリンカーの挿入を含む。詳細な方法は、参考例５に記載される。この反応をスキーム３に示す。
【００４６】
【化５】
0004330268.tif 000006
【００４７】
スキーム３に見られるように、遊離Ｄ−キシロースは一晩そのままの状態のアリルアミンで処理され、中間体のキシロシルアリルアミン誘導体を得る。この誘導体（これは水の存在下で容易に加水分解する）を、ピリジン（ｐｙｒ）中で、無水酢酸（Ａｃ2Ｏ）を用いてアセチル化し、安定なアセチル化生成物、すなわち化合物７を得、次いで、脱−Ｏ−アセチル化して安定なグリコシルアミド化合物８を得る。２−アミノエタンチオールのアルケンへの逆Ｍａｒｋｏｖｎｉｋｏｖフリーラジカル付加は、水性緩衝液中でのＵＶ光への曝露によって達成され、化合物９を提供する。化合物９のアミノ基の選択的アクリロイル化は、穏やかな塩基性条件下でアクリロイルクロリドとの反応によって達成され、所望の重合性標的モノマー２を与える。
【００４８】
アクリルアミド基の糖への特異的結合のためのこれらの方法の両方ともは、ある範囲の単糖類および高次の多糖類に容易に適応され、これらは、天然資源（例えば、血漿または組織に見いだされる糖タンパク質）から合成されかつ誘導したものであるか、または植物、昆虫もしくは動物などに由来するオリゴ糖であるかのいずれかである。
【００４９】
本発明ヒドロゲルの調製に適切な全ての単糖類および多糖類は、本発明の範囲内に含まれる。
【００５０】
（ｉｉｉ．一工程法）
鎖状アルジトール基を処理する、重合性誘導体モノマー３および４は、それぞれ、市販のＤ−グルカミン化合物１０およびＮ−メチル−Ｄ−グルカミン化合物１１から１工程で合成され、モノマー３および４を得た。この方法は、スキーム４に示される。
【００５１】
【化６】
0004330268.tif 000007
【００５２】
（ｉｖ．トリエチレングリコールを用いた官能化）
重合性グルカミン誘導体、すなわちモノマー５を、スキーム５に従ってトリエチレングリコール基を用いて官能化した。
【００５３】
【化７】
0004330268.tif 000008
【００５４】
モノマー５は、スキーム５に表されるように調製した。トリエチレングリコールモノメチルエーテルを、対応するトシレート化合物１２に転化し、次いで、塩基性条件下で４−ヒドロキシベンズアルデヒドと反応し、付加体１３を得た。アルデヒド化合物１３と１−アミノ−１−デオキシ−Ｄ−ソルビトール化合物１０との還元的アミノ化は、化合物１４を与え、これを、アクリロイルクロリドでアシル化して、重合性誘導体モノマー５を得た。
【００５５】
（３．炭水化物のＨＥＭＡとの共重合）
ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ＨＥＭＡ）ヒドロゲル（これを、生物医学用途のための多くの有利な特性を与えられる）は、炭水化物アクリルアミドモノマーを含むヒドロゲルの調製のための代表的な系として使用した。本発明の新規のヒドロゲルにおいて、ＨＥＭＡは、代表的であり、そしてアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサンおよびビニルまたはそれらの誘導体化形態（例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＭＡ）、Ｎ−ビニル−ピロリドン（ＮＶＰ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、メタクリル酸（ＡｃＭ）、１，２−ジヒドロキシ−プロピルメタクリレート（ＤＰＭＡ）、グリセロールメタクリレート（ＧＭＡ）またはＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ））からなる群から選択されるマトリックス共重合物質あるいは任意の他のマトリックス共重合物質で置換され得る。
【００５６】
新規のヒドロゲルは、必要に応じて、約０．１〜約２％、好ましくは約１％の量の架橋剤の存在下で、上で列挙したようなＨＥＭＡまたは他の物質と、約１〜約９９ｗｔ％、好ましくは約５〜約４０ｗｔ％、最も好ましくは、約１０〜２０ｗｔ％の濃度で存在する、炭水化物部分との、好ましくはモノマー１〜５のような上記のそれらの炭水化物との共重合によって調製された。
【００５７】
ＨＥＭＡと炭水化物モノマーとの共重合は、架橋剤、好ましくは、約０．０１〜２％、好ましくは約１％で存在するエチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）の存在下で、約１〜約９９ｗｔ％、好ましくは約６０〜９０ｗｔ％、最も好ましくは、約７５〜８０ｗｔ％の濃度のＨＥＭＡを、約１ｗｔ％〜約９９ｗｔ％、好ましくは約５〜約４０ｗｔ％、最も好ましくは約２０〜４０ｗｔ％の濃度の炭水化物モノマーと反応することによって達成された。この反応は、溶媒の非存在下で進行し得るか、または水および／または水性もしくは有機溶媒（例えば、エチレン、グリコールまたはＤＭＳＯ）の存在下で行われる。開始剤（例えば、約４００ｍｇ／ｍＬの過硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2Ｓ2Ｏ8）、約１５０ｍｇ／ｍＬの二過硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ5））または重合反応の任意の他の開始剤が添加され得る。この反応は、室温にてまたは穏やかな加熱と共に進行し、そして代表的には一晩より長い時間を必要としない。
【００５８】
重合の前に、溶液は医用インプラントのために必要とされる型に注入され得るか、または二つのガラスプレート間に注入され得、この二つのガラスプレート間の空間に対応する厚さのヒドロゲルフィルムを形成する。コポリマーの調製の詳細な説明は、参考例１１にある。
【００５９】
さらに、他の化合物（両方の不活性であるかまたは特定の生物学的に重要な特性を確証するおよび／あるいはヒドロゲルの特性および官能性を変化するもの）は、炭水化物モノマーおよびＨＥＭＡに添加され得る。これらは、生理活性タンパク質、ペプチド、脂質、アミノ酸、もしくはエチレングリコール、不活性化合物または他の機能性物質（例えば、抗菌薬、医薬品、カラーレンズのための染料など）であり得る。
【００６０】
本発明の利点の１つは、炭水化物対ＨＥＭＡの比を変化させることによって、異なる炭水化物を選択することによって、または他の成分を添加することによって、このヒドロゲル材料は、特定の使用において所望される特性を獲得するために特に設計され得る。
【００６１】
新規のヒドロゲルの改良された特性を証明および確証するために、炭水化物含有量が、ポリマーの親水性、水含有量、タンパク質結合などに与える影響が決定された。この目的のために、０ｗｔ％、５ｗｔ％、１０ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、８０ｗｔ％および１００ｗｔ％までの重量の種々の割合の炭水化物を有するコポリマーがそれぞれ調製された。これらの反応において、ＤＭＳＯを溶媒として使用し、そして、アゾイソブチリルニトリル（ＡＩＢＮ）をラジカル開始剤として使用した。不活性窒素雰囲気下で反応が進行した。
【００６２】
ソフトコンタクトレンズに特に適切であるヒドロゲルの調製の場合、水溶液の存在下で、ＨＥＭＡおよび炭水化物モノマーが同時に重合され、そしてエチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）を用いて架橋された。ソフトコンタクトレンズヒドロゲルの場合、炭水化物モノマー濃度は、機械的強度を維持するが適切な親水性および湿潤性を確保するために、好ましくは、４０ｗｔ％未満、そしてより好ましくは２０ｗｔ％未満であった。炭水化物モノマーの含有量がインプラントの種類およびその予想される機能に依存してより高くなり得ることを除いては、医用インプラントに適切なヒドロゲルを、同様に調製した。
【００６３】
ＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルポリマーは、赤外分光法（ＦＡＩＲ）によって特徴付けられた。ｐ（ＨＥＭＡ）およびＨＥＭＡと１０％または２０％のいずれかの炭水化物モノマー１とのコポリマーのＦＡＩＲスペクトルは、ヒドロゲルの全てに共通するエステルカルボニル（Ｃ＝Ｏ）伸縮バンドを表す１７２８ｃｍ-1にピークを示した。１０％または２０％のモノマー１を含むヒドロゲルは、炭水化物アクリルアミドに特有のアミドカルボニル（Ｎ−Ｃ＝Ｏ）基の存在に対応する１６３０ｃｍ-1に付加的なピークを示した。さらに、ピークの強度はまた、炭水化物アクリルアミドの相対的割合と相関した。
【００６４】
この方法によって調製されたヒドロゲルは、平衡水含有量（ＥＷＣ）測定、示差走査熱量（ＤＳＣ）測定、およびＸ線光電子分光（ＸＰＳ）測定を使用して、それらの水含有量について、さらに試験された。
【００６５】
（４．炭水化物ヒドロゲルの特性）
機械的強度、軟性、柔軟性、親水性、湿潤性およびタンパク質の低い結合および吸着は、ソフトコンタクトレンズを含む生物医学的インプラントとしての使用に適切なヒドロゲルのための主要な必要条件である。これらの特性を獲得するために、ヒドロゲルの表面特性が主に重要である。ヒドロゲルの表面特性は、生理的環境内でのそれらの相互作用を決定するために重大である。
【００６６】
接触角測定、ＸＰＳ、静的二次イオン質量分析（ＳＨＩＭＳ）を含む幾つかの技術およびＤＳＣによって測定されたコポリマーの熱的挙動は、本発明の新規ヒドロゲルの表面の特徴付けのために使用された。
【００６７】
（ｉ．平衡水含有量測定）
平衡水含有量（ＥＷＣ）は、ヒドロゲルの最も基本的な特性である。多くのヒドロゲルの特性（例えば、酸素透過性、湿潤性および生物学的適合性）は、ゲル内の水の量によって主に制御される。
【００６８】
以前に、高いＥＷＣを有するヒドロゲルを開発する試みがなされた。しかし、従来のヒドロゲルのほとんどは、タンパク質、細菌およびリポタンパク質性異物を結合および吸着する傾向にあり、非常に所望されない事象がソフトコンタクトレンズの曇りおよび眼感染を引き起こす。この問題は、タンパク質の非常に低い結合および吸着を有するヒドロゲルを設計することによってのみ、除去され得る。
【００６９】
新規のヒドロゲルのＥＷＣは、脱イオン水中にＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルを浸漬して、それらの含水を観察することによって決定された。この詳細な手順は、参考例１３に記載される。
【００７０】
モノマー１、２、３、４または５を含む本願のＨＥＭＡ−炭水化物コポリマーのＥＷＣは、図１に見られる。図１に示されるように、ＥＷＣは、ヒドロゲル中に存在する炭水化物モノマーの含有量（ｗｔ％）の増加と共に次第に増加した。ヒドロゲルマトリックス中における炭水化物の存在は、割合依存様式でコポリマーのＥＷＣを増加させた。最大数の極性ヒドロキシル基を有する炭水化物（モノマー３および４）は、ＥＷＣに最も顕著な影響を及ぼし、その値を４０％（炭水化物は全く存在しない）から７０％（２０重量％の炭水化物が存在する）まで増加させた。モノマー１および２、すなわち３つのヒドロキシル基のみを含む化合物は、同様の傾向を示す一方で、モノマー３および４程度に水含有量を上昇させる潜在性はなかった。ＨＥＭＡコポリマー内において、５つのヒドロキシル基およびＰＥＧ基を含むモノマー５の水保持挙動はモノマー１と同様であった。
【００７１】
図１は、モノマー１〜５の濃度（０〜２５ｗｔ％）の関数として含水したコポリマーの水含有量を示す。
【００７２】
図１に見られるように、炭水化物を全く含まないｐ（ＨＥＭＡ）のＥＷＣは、約４０％であった。糖モノマー１〜５の任意の１つがＨＥＭＡに添加された場合、水含有量は即座に増加し始めた。モノマー１、２および５の１０ｗｔ％濃度において、ＥＷＣは約４５％に達し、一方で、モノマー３および４の場合、同じ１０ｗｔ％濃度において、ＥＷＣは、約５５％まで増加した。モノマーの濃度が、１０ｗｔ％より上に増加すると、水含有量は、より急速に増加した。２０ｗｔ％濃度におけるモノマー１および５の場合、ＥＷＣは、それぞれ約６０および６３％まで増加した。モノマー２は、２０ｗｔ％にて、約５５％のＥＷＣを有した。モノマー３および４は、２０ｗｔ％濃度のＨＥＭＡに添加された場合、６５％より上に水含有量を増加させるのに非常に効果的であった。２０ｗｔ％の炭水化物モノマー３がＨＥＭＡコポリマーに添加された場合、ＥＷＣは７０％に達した。ヒドロゲルを含む全ての炭水化物は、ｐ（ＨＥＭＡ）に比べより高い水含有量を示した。
【００７３】
この研究の結果は、ヒドロゲル系への糖類基の導入がヒドロゲルの水含有量を著しく向上することを示す。次いで、より高い水含有量は、ヒドロゲル材料の酸素透過性および湿潤性を増加させ、これらの新規ヒドロゲルを医用インプラントおよびソフトコンタクトレンズの作製に特に適切なものとする。
【００７４】
（ｉｉ．水保持力の測定）
ヒドロゲルの高い水含有量に加えて、ヒドロゲルが、ヒドロゲル中に水を保持し得ることは重要であり、そして必須である。水がＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲル内で結合される力は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して、加熱する間に水が放出される際の温度を測定することによって定量され得る。
【００７５】
この技術は、含水したヒドロゲルからの水の損失を温度の関数として、そしてブロードなＤＳＣピークを与える不可逆転移としての加熱の一定速度を決定する。極大ピークに対応する温度は、所定のポリマーの水保持力の定性的指標として受け取られる。より高い極大ピーク温度は、より多い水保持を反映する。ＤＳＣ測定の結果は、図２に示される。
【００７６】
図２は、モノマー１〜５の異なる濃度を含むＨＥＭＡヒドロゲルコポリマーについてのＤＳＣピーク−極大温度を示す。
【００７７】
図２に見られるように、ヒドロゲル内の炭水化物部分の存在は、ＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルの水保持力を増加させ、そしてその増加の大きさは、炭水化物の割合に依存する。例えば、モノマー４は、２０ｗｔ％において、１００℃を越える極大ピークの温度に達した。
【００７８】
モノマー２、３および５はまた、全て２０ｗｔ％において、１００℃に比べわずかに低い極大ピーク温度を有する良好な水保持力を示す。モノマー３および４は、１０ｗｔ％濃度においてでさえも、良好な水保持能力を示す。化合物５および１を除く全ては、１０ｗｔ％濃度において、より高い極大ピーク温度を示し、従ってｐ（ＨＥＭＡ）に比べより良好な水保持力を有する。
【００７９】
（ｉｉｉ．接触角測定）
高親水性および高表面湿潤性の両方を有する材料が、生物医学的なインプラント用途の基礎となる。なぜならば、これらは、水性流体への曝露時に、より構造転位する傾向が少ないからである。ヒドロゲルの高親水性および湿潤性は、血液および生組織と調和するために必須である。というのは、これらは、ヒドロゲルへのまたはヒドロゲル上への生物学的材料（例えば、タンパク質、リポタンパク質、細菌など）の付着、結合、および吸着を決定し、これに影響を与えるからである。この観点から、タンパク質の低吸着がこのヒドロゲルの生物学的適合性の非常に重要な局面である。
【００８０】
固体材料の表面の親水性または湿潤性は、既知の極性の液体を使用して、接触角測定によって、容易に推定され得る。固体表面上の既知の極性の液体の接触角は、表面浸潤性の定量的な指標を供給する。接触角測定の詳細な手順は、参考例１４に記載する。
【００８１】
本発明のヒドロゲルの接触角測定を新規なヒドロゲルのフィルム表面上で行った。モノマー１〜５を含有する新規なヒドロゲルコポリマーの接触角を測定するために、異なる極性を有する溶媒、つまりメチレンジヨージド（これは疎水性である）およびグリセロール（これは親水性である）を使用した。これら２つの選択した溶媒は、顕著な浸透または膨潤なしに、親水性材料上で安定な液滴を形成する。
【００８２】
接触角測定の結果は、図３および４に見られ、これはモノマー含量（ｗｔ％）とモノマー１および３の接触角との間の相関を示す。化合物３は、５個のヒドロキシル基を含有する開いた鎖状糖類の誘導体であり、従って、すべての調製したモノマーのうちで、最も親水性であると考えられる。モノマー１は、３個のヒドロキシル基を含有するラムノースの誘導体であり、従って、より親水性が少ないと考えられる。モノマー１および３を、０ｗｔ％から１００ｗｔ％までの濃度でＨＥＭＡに組み込み、コポリマーフィルム表面上に配置したメチレンジヨージドおよびグリセロールの接触角を測定した。図３は、ＨＥＭＡ−モノマー３の重量あたりの割合の増加の接触角に対する影響を示し、図４は、ＨＥＭＡ−モノマー１の重量あたりの割合の増加の接触角に対する影響を示す。
【００８３】
図３および４に見られるように、モノマーの割合の増加とともに、両方のヒドロゲルについて、メチレンジヨージドの接触角は増加し、グリセロールの接触角も次第に増加した。メチレンジヨージドの接触角の観察された増加は、ＨＥＭＡへの炭水化物の組み込み量を次第に増加するに従って、これら両方のコポリマーの親水性は次第に増加する。同様に、グリセロールの接触角は、ヒドロゲル内のモノマー含量の増加とともに減少し、これは、炭水化物モノマーの含量の増加とともにコポリマーの疎水性が減少したことを示す。予想されたように、より親水性のモノマー３はコポリマーの親水性に対してより大きな影響を有し、これは、メチレンジヨージドとの最も大きな接触角およびグリセロールとの最も小さな接触角を示す。モノマー１は、ずっと親水性が少なく、コポリマー親水性に対する影響はより少なく、より小さな接触角を有する（図４に見られる）。
【００８４】
（ｉｖ．Ｘ線光電子分光法）
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）は、ポリマー試料の表面における元素組成および化学結合等の情報を提供する。ＸＰＳは、ヒドロゲル（乾燥および含水状態の両方における）の表面特徴付けおよび分析に広範に適用されてきた。ＸＰＳ測定スペクトルは、コポリマーの表面に存在する元素の定性的情報を提供する。
【００８５】
脱水状態のＨＥＭＡ−炭水化物１〜５の表面組成を決定するために利用されるＸＰＳ分析は、ポリマー表面の炭水化物部分の存在の指標として、ＸＰＳスペクトルにおいて、窒素および／またはイオウの存在を検出した。結果は、図５に見られる。
【００８６】
図５は、ＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルの典型的測定スペクトルを示す。具体的には、図５は、ＨＥＭＡ−モノマー１（１０ｗｔ％）のＸＰＳ測定スペクトルを示し；他のモノマーも同様の結果を示した。予想されたように、Ｃ、ＯおよびＮは、モノマー１〜５を含有するすべてのヒドロゲルコポリマーから検出された。さらに、Ｓは、モノマー２を含有するＨＥＭＡヒドロゲルにおいて記録された。炭水化物部分を含まないｐ（ＨＥＭＡ）のコントロール試料は、窒素またはイオウのいずれも含有しなかった。
【００８７】
コポリマー調製に使用されたすべてのモノマーのＣ、Ｏ、ＮおよびＳの原子濃度を計算した。糖モノマー１、２および５については、炭素／酸素の比は、ＨＥＭＡについてよりも高かった；糖モノマー３および４については、炭素／酸素の比は、ＨＥＭＡについてよりも低かった。表１は、モノマー１および３を含有するＨＥＭＡ−ヒドロゲルの化学元素組成の詳細な多重スペクトルを要約した。表１に見られるように、Ｃ、ＯおよびＮの理論原子濃度に関係なく、両方のヒドロゲルのＸＰＳスペクトルは、炭素のずっとより高い濃度ならびに酸素および窒素のより低い濃度を示した。
【００８８】
【表１】
0004330268.tif 000009
【００８９】
表２は、ＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルのＸＰＳ元素組成を示す。表２において、１０ｗｔ％または２０ｗｔ％のモノマー１〜５を含有するＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルのＣ、Ｏ、ＮおよびＳの得られたＸＰＳ組成を、その理論原子濃度と比較する。この目的のために、元素の理論原子濃度を、コポリマーのバルク構造に基づいて計算した。すべての測定したヒドロゲルにおいて検出された、窒素および／またはイオウの実際の原子濃度は、予測された理論データよりも高かった。例えば、２０ｗｔ％のモノマー２を含有するヒドロゲルにおいて、Ｎ％およびＳ％は、化学量論的に計算されたバルク組成よりもほぼ２倍高かった。
【００９０】
【表２】
0004330268.tif 000010
【００９１】
表２の上半分は、理論的原子濃度（ｗｔ％）を示し；表２の下半分は、得られた濃度（ｗｔ％）を示す。
【００９２】
これらの研究の結果を図６に示す。この図６は、ＨＥＭＡ−モノマー２（２０ｗｔ％）のＸＰＳ元素組成の、理論計算データと実際に観察されたデータとを比較する。図６Ａは、イオウおよび窒素の理論値および実際の値を示し；図６Ｂは、酸素および炭素の理論値および実際の値を示す。
【００９３】
ＸＰＳにより決定される元素組成および角依存ＸＰＳデータはともに、ＨＥＭＡ−炭水化物コポリマーにおいて、炭水化物部分がそのポリマーの表面に局在化していることを確かにする。このデータは、疎水性非極性原子（例えば、炭素−炭素ポリマー鎖）がサンプルの表面に局在化し、親水性基（大部分は、ヒドロキシル基およびスペーサー）はポリマーのバルクの方を向いていることを示す。
【００９４】
（ｖ．ＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルの親水性）
ヒドロゲルに存在する水は、溶存酸素および小分子の輸送媒体として、またヒドロゲル合成材料と体液との間の橋渡しとして、作用する。従って、ヒドロゲル材料の水結合特性は、生物環境内におけるその機能にとって重大である。
【００９５】
例えば、眼は、大気から直接に酸素を必要とし、一般に眼の表面に配置されるコンタクトレンズは、この酸素供給を損なう。ソフトコンタクトレンズが使用される場合、ヒドロゲルマトリクスの水に溶解した酸素のみが、角膜に提供される。従って、ヒドロゲル材料の酸素透過性は、直接的に、平衡水含有量に関連し、ＥＷＣがより高いほど、酸素透過性はより良好になる。
【００９６】
コンタクトレンズまたは生物医学的インプラント用途のために改良ヒドロゲル材料を設計する場合、水含量の向上および表面上へのタンパク質吸着の低下は、成功する設計のための２つの非常の重要な特徴である。新規ヒドロゲル材料は、極性官能基の数を増加させることによってより親水性になされ得、より高い程度の含水および平衡水含有量の増加が得られ、また逆に、このような基の数を低下させることにより、より少ない含水およびＥＷＣの低下が得られる。
【００９７】
架橋剤としての２ｗｔ％エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）存在下での、ＨＥＭＡおよび炭水化物−アクリルアミドモノマー１〜５のバルク共重合は、向上した平衡水含有量値を有する親水性ヒドロゲルを提供した。モノマー１〜５の構造的特徴に基づいて、ゲルの親水性は、極性成分（つまり、アミド官能基または複数のヒドロキシル基を含有する炭水化物モノマー）の量を増加させるにつれて直線的に増加する。結果は図７に見られる。
【００９８】
図７に見られるように、モノマー１および２（最も少ない数のヒドロキシル基を有する）は、１０ｗｔ％存在した場合、水含量の中程度の増加を提供する。それに対して、モノマー３〜５は、ＨＥＭＡヒドロゲルの水含量を、１０ｗｔ％における約５５％まで、２０ｗｔ％組み込みレベルで存在する場合６５％を超えるまで増加させる。２０ｗｔ％濃度において、モノマー５−ＨＥＭＡヒドロゲルは、水含量を、モノマー３または４ＨＥＭＡヒドロゲルについて観察されるレベルにまで増加する。
【００９９】
本発明の新規ヒドロゲルを用いた研究および得られるデータは、本発明のヒドロゲルが、コンタクトレンズおよび生物医学的インプラントの製造にこれまで使用されているｐ（ＨＥＭＡ）に比較して、増加した平衡水含有量、増加したバルク水保持、増加した親水性、湿潤性、および増加したタンパク質結合活性を有することを示す。
【０１００】
生物医学的インプラント（ソフトコンタクトレンズを含む）用のヒドロゲルは、モノマー構造特性、ヒドロゲル物理特性、およびタンパク質吸着挙動を相関させることによって調製される。次いで、これらの特性およびその相関は、その意図される生物医学的用途に（例えば、骨または軟骨インプラント、胸部インプラント、化粧品用途などのために）、特に適切な炭水化物ベースのヒドロゲルを設計する際に使用される。
【０１０１】
（Ｂ．生物学的試験および特性）
炭水化物部分と共重合したＨＥＭＡを含有するヒドロゲルは、その生物学的適合性に重要な種々の生物学的活性官能基を有する。これらの特性のうちの２つは、低い固有タンパク質結合およびタンパク質吸着である。ヒドロゲル表面上へのタンパク質吸着は、親水性、疎水性、および電荷密度を含む表面の化学的性質等の様々な要因に依存し、また曝露したタンパク質のサイズおよび化学組成に依存している。
【０１０２】
異なる生物学的媒体は幾分異なる種類のタンパク質から構成されるので、特定のインプラント適用に設計された材料は、インビボで最も遭遇しやすいタンパク質を使用して試験されなければならず、そして試験した。結果として、試験を、ソフトコンタクトレンズ用の材料としてのその安定性について試験したヒドロゲルにおいて行った。
【０１０３】
（１．コンタクトレンズヒドロゲル）
ソフトコンタクトレンズの点で、ヒドロゲル材料の水含量をその引張り強さが損なわれない点まで増加させることは、眼の快適さを増加し、そして酸素の角膜への輸送および上皮層への輸送を向上する。
【０１０４】
現在市販のヒドロゲルベースのコンタクトレンズは、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）により４つの群に分類されている。第１群：低水含量非イオン性；第２群：高水含量非イオン性；第３群：低水含量イオン性；第４群：高水含量イオン性。インビボおよびインビトロ両方での研究が、第４群ヒドロゲルレンズにおけるタンパク質リゾチームの高沈着を示し、このタンパク質は、その小さなサイズにより、ヒドロゲルマトリクス内に吸収されると考えられる（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，１６：６８５（１９９５））。
【０１０５】
現在入手可能なソフトコンタクトレンズのうちの多くは、タンパク質とコンタクトレンズのヒドロゲルとの間の所望でない相互作用を有する。インビボおよびインビトロの両方の研究が、第４群ヒドロゲルレンズにおけるタンパク質リゾチームの高沈着を示し、このタンパク質は、その小さなサイズにより、ヒドロゲルマトリクス内に吸収されると考えられている（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，１６：６８５（１９９５））。これは、これらのレンズの弱い耐性を導き、その長時間装用の安全性についての問題を引き起こす。
【０１０６】
本発明の生物学的適合性ヒドロゲル材料は、長時間装用ソフトコンタクトレンズ用途のために特に設計された。この目的のために、新規ヒドロゲルシステムは、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）に基づき、異なる濃度で存在する５つの構造的に異なる炭水化物アクリルアミドモノマーを構築し、ヒト涙液およびコンタクトレンズ沈着物に一般に見出されるタンパク質と脂質との混合物を含有する人工涙液（ＡＴＦ）を使用して、インビトロタンパク質および脂質吸着について試験した。涙のタンパク質およびコンタクトレンズ沈着物の両方の主成分は、リゾチーム、アルブミン、ムチン、ラクトフェリン、ＩｇＡおよびＩｇＧである。
【０１０７】
本願の（ｃｕｒｒｅｎｔ）ヒドロゲルの炭水化物構成要素は、ｐ（ＨＥＭＡ）ヒドロゲルの平衡水含有量を、２０ｗｔ％の組み込みレベルで、７０ｗｔ％程度の高さまで増加させることが見出された。しかし、メタクリル酸またはＮ−ビニルピロリジンのような従来の水を増加する添加剤とは違って、炭水化物モノマーは、インビトロタンパク質吸着に悪影響を与えなかった。実際、２つのモノマー（ＨＥＭＡに化合物３および４を組み込んだ）を用いて、人工涙液（ＡＴＦ）からのタンパク質の吸着は、純粋なｐ（ＨＥＭＡ）ヒドロゲルについて観察されたものの約５０ｗｔ％まで減少した。
【０１０８】
その増加した親水性、浸潤性、および低いタンパク質結合および付着のため、本発明の新規ヒドロゲルは、生物医学的インプラント用の、とりわけソフトコンタクトレンズ用の材料として特に有用である。
【０１０９】
（２．インビトロタンパク質吸着および結合）
インビトロタンパク質吸着の研究のために、実施例１７に記載されるプロトコルを用いたＡＴＦ溶液を使用した。この調製物は、涙およびレンズ沈着物に見出される３つの主要なタンパク質（つまり、リゾチーム、アルブミン、およびムチン）を総タンパク質濃度３．２ｍｇ／ｍＬで、ならびにすべての推奨された脂質成分を含有した。
【０１１０】
ｐ（ＨＥＭＡ）および１０ｗｔ％または２０ｗｔ％の各炭水化物モノマーを含有するＨＥＭＡ−炭水化物から調製したヒドロゲル（１×１ｃｍ2サイズの小片）を、３７℃で様々な時間、ＡＴＦ中でインキュベートした。吸着したタンパク質を、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，１９５：１９５３（１９９４）に記載されるＢＣＡアッセイを使用して定量した。
【０１１１】
この研究の結果を、図８Ａ〜Ｅに示す。各図において、ポリ（ＨＥＭＡ）のタンパク質吸着挙動を、モノマー１〜５を含有する炭水化物−ＨＥＭＡヒドロゲルのタンパク質吸着挙動とともにプロットする。
【０１１２】
図８Ａ〜８Ｅに見られるように、本研究におけるすべてのヒドロゲルについて、タンパク質吸着の大部分は、最初の４時間以内で発生し、より長い時間のＡＴＦ中でのヒドロゲルのさらなるインキュベートは、その吸着を顕著に増加しなかった。いくつかの場合において、２４時間および７２時間のインキュベーション期間において、吸着タンパク質の明白な減少が存在した。
【０１１３】
図８Ａ〜Ｅにおける結果は、タンパク質吸着に対する、ＨＥＭＡ−炭水化物およびｐ（ＨＥＭＡ）ヒドロゲルの効果を示す。最も重要のことには、図８Ａ〜Ｆに見られる結果は、ＨＥＭＡヒドロゲルへの炭水化物モノマー化合物１〜５の組み込みが、平衡水含有量を増加する一方で、タンパク質結合における逆の大きな増加を導かないことを示す。実際、ＨＥＭＡにおける化合物３および４の量の増加により、ＡＴＦからのタンパク質吸着は、ｐ（ＨＥＭＡ）について観察されるレベルの５０％より低いレベルまで現に減少する（図８Ｃおよび８Ｄに見られる）。図８Ａ、８Ｂ、および８Ｅに見られるように、モノマー１、２または５を含有するＨＥＭＡ−炭水化物は、その濃度に依存するタンパク質吸着挙動を示し、そしてこの挙動はｐ（ＨＥＭＡ）と類似であるかまたは多くの場合においてｐ（ＨＥＭＡ）のものよりも低い。
【０１１４】
図８Ａ〜Ｅに示される炭水化物−ＨＥＭＡヒドロゲルのインビトロタンパク質吸着挙動は、ＢＣＡタンパク質分析技術による、またヒドロゲル表面から界面活性剤溶液へ抽出されたタンパク質のＵＶ吸収スペクトルを測定することによる、実験の複数のセットにおいて再現性であることが確認された。図８Ｆは、ｐ（ＨＥＭＡ）および２０ｗｔ％のモノマー３または４を含有するＨＥＭＡ−炭水化物から抽出されたタンパク質の光学密度を示し、これは、図８Ｃおよび８Ｄにおいて観察された傾向に近い一致を示している。
【０１１５】
炭水化物−ＨＥＭＡヒドロゲルのタンパク質吸着における観察された差異の原因となる要因（例えば、水含量、表面の官能性、および浸潤性）は、タンパク質沈着に対する材料の耐性を決定する際に重大である。試験したヒドロゲルのうち、最も低いタンパク質吸着は、最も高い平衡水含有量（およそ６６〜６８ｗｔ％）を有するヒドロゲルに対して、すなわち、２０ｗｔ％の化合物３および４を含有するＨＥＭＡ−炭水化物に対して観察された（図７、８Ｃおよび８Ｄ）。同様に、より低い水含量を有する１０ｗｔ％のモノマー１および２を含有するＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルは、ｐ（ＨＥＭＡ）ヒドロゲルのものよりわずかに高いか、またはそれと等しいタンパク質吸着を示した。対照的に、２０ｗｔ％でのＨＥＭＡ−炭水化物モノマー５ヒドロゲルは、モノマー３および４含有ヒドロゲルの水含量に匹敵する水含量を示し、これはモノマー１および２のタンパク質吸着レベルと類似のタンパク質吸着レベルを有する。これは、非イオン性ＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルへのタンパク質の吸着が平衡水含有量（バルク特性）の単なる関数ではないが、表面浸潤性ならびにタンパク質およびポリマーの官能基間の親水性−疎水性相互作用を含む、多様な要因に依存することを示す。
【０１１６】
本研究において観察されるヒドロゲルのタンパク質吸着は、ＡＴＦから個々のヒドロゲル表面への異なるタンパク質の差別的結合親和性を反映する。炭水化物−ＨＥＭＡヒドロゲルへの異なるタンパク質の吸着プロフィールをより詳細に研究するために、２０ｗｔ％のモノマー３、４または５を含有するＨＥＭＡ−ヒドロゲルへの個々のタンパク質の沈着を測定した。
【０１１７】
ｐ（ＨＥＭＡ）およびＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲル３、４、および５（２０ｗｔ％）のタンパク質吸着挙動を、単一タンパク質溶液（リゾチーム、アルブミンまたはムチンのいずれかを含む）において研究した。この結果を図９に示す。
【０１１８】
図９に見られるように、アルブミンの溶液（３．２ｍｇ／ｍＬ）中で２４時間インキュベートした場合、４つすべての試験したヒドロゲルは、無視し得るタンパク質吸着を示した。対照的に、リゾチーム溶液（３．２ｍｇ／ｍＬ）中でインキュベートした場合、これらのヒドロゲルへのタンパク質吸着は、３つのタンパク質の混合物において観察されるものとほとんど同一であることが見出された（図９および８Ｃ〜Ｅを比較することによってわかる）。
【０１１９】
図９の結果は、炭水化物−ＨＥＭＡヒドロゲル表面の性質への見識を与える。２０ｗｔ％のモノマー３、４または５を含有するＨＥＭＡ−炭水化物のヒドロゲルへのアルブミンの非常に低い吸着は、これらのヒドロゲルのポリマー表面が幾分極性かまたは親水性であることを示す。図９に見られる結果は、２０ｗｔ％の炭水化物モノマー化合物３または４のＨＥＭＡへの組み込みが、リゾチーム吸着を５０ｗｔ％より多く減少することをさらに示す。このようなリゾチーム吸着における減少は、ソフトコンタクトレンズ用途用の材料の有意な改良である。なぜなら、このタンパク質は、ヒト涙およびレンズ沈着物の両方において高濃度で見出され、ソフトコンタクトレンズへの細菌付着の危険を増加することが示されているからである。
【０１２０】
本願の（ｃｕｒｒｅｎｔ）炭水化物−ヒドロゲルは、高水含有非イオン性（第２群）のクラスの材料に属する。結果的に、２０ｗｔ％のモノマー３および４を含有する新規ＨＥＭＡヒドロゲルのインビトロタンパク質吸着挙動を、市販の高水含量イオン性（ＦＤＡ第４群）および高水含量非イオン性（ＦＤＡ第２群）のソフトコンタクトレンズ材料と比較した。比較研究に使用した市販のコンタクトレンズを表３に列挙する。
【０１２１】
この研究の結果を図１０に示す。市販のレンズの場合、レンズ材料の種類に基づいたタンパク質吸着において予測されるかまたは公知の傾向を列挙した。図１０Ａに見られるように、第４群のＡＣＵＶＵＥおよびＦＯＣＵＳレンズは、高レベルのタンパク質吸着を示し；ＰＥＲＭＡＦＬＥＸ、ＬＵＮＮＥＬＬＥ、ＰＲＯＣＬＥＡＲ、ＲＹＴＨＭＩＣ、ＳＢ  ６０＋およびＳＡＴＵＲＥＹＥＳ（ＦＤＡ第２群）のレンズは、イオン性レンズよりもかなり低いレベルのタンパク質吸着を有し、２０ｗｔ％のモノマー３および４を含有するＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルは、すべての試験レンズのうち最も低い吸着レベルを有した。
【０１２２】
【表３】
0004330268.tif 000011
【０１２３】
a  ＦＤＡ第４群：高水含量／イオン性
ＦＤＡ第２群：高水含量／非イオン性
ＭＭＡ＝メチルメタクリレート−Ｎ−ビニルピロリドン
ＧＭＡ＝グリセロールメタクリレート
リゾチームのような小さなタンパク質はヒドロゲルマトリクスに浸透し得るので、コンタクトレンズまたはヒドロゲル材料の（表面積よりもむしろ）質量に対するタンパク質吸着レベルを測定した。結果を図１０Ｂに示す。
【０１２４】
図１０Ｂは、質量について規格化したヒドロゲル小片およびコンタクトレンズに結合したタンパク質量を示す。第４群および第２群のコンタクトレンズ間の傾向は、多かれ少なかれ同じままであるが、２０ｗｔ％のモノマー３および４を含有するＨＥＭＡヒドロゲルに対する相対タンパク質吸着は有意により低い。
【０１２５】
タンパク質吸着挙動と相関し得るソフトコンタクトレンズヒドロゲルの物理特性を同定する目的で、これらのヒドロゲルの水結合特性をＤＳＣによって、表面極性を接触角測定によって、および表面化学組成をＸＰＳによって、前述した方法を使用して、研究した。さらに、遊離水の量をＤＳＣにより測定した。
【０１２６】
（３．示差走査熱量測定による「遊離」水の定量化）
ヒドロゲルマトリクス中の水は、熱力学的に異なる状態で存在することが公知である。水素結合およびファンデルワールス相互作用を介してポリマーネットワークと強く関連している水は、「結合水または不凍性水」と呼ばれる。ずっとより高い移動性およびポリマー環境と弱い相互作用を有する水は、「遊離水または凍結水」と呼ばれる。
【０１２７】
ｐ（ＨＥＭＡ）および２０ｗｔ％のモノマー３、４または５を含有するＨＥＭＡヒドロゲルから得られる示差走査熱量測定の加熱曲線を、図１１に示す。ＤＳＣは、炭水化物−ＨＥＭＡヒドロゲルの場合、ポリマーマトリクス中の遊離水の量は、水の全量とともに、顕著に増加することを定性的に示す（図８に見られる）。
【０１２８】
図１１は、ＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルの場合、遊離水領域において溶けている水を示す曲線下面積は、不凍水領域についてのものよりもずっと高い。しかし、ｐ（ＨＥＭＡ）の場合、重なっている溶解曲線の大部分は、不凍水領域にある。新規ヒドロゲルは、室温を超えて加熱する場合、水蒸発転移（ｗａｔｅｒ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）についてのそのより高いピーク極大温度に基づいて、ｐ（ＨＥＭＡ）よりもしっかりと水を保持すると思われる。図１１に見られるように、モノマー３、４または５のＨＥＭＡヒドロゲルへの組み込みは、ほぼ同程度まで、遊離水の量を増加する。従って、２０ｗｔ％のモノマー３、４または５を含有するＨＥＭＡヒドロゲルのタンパク質吸着挙動における差異は、ポリマーマトリクス中の遊離水の量によらない。
【０１２９】
ソフトコンタクトレンズの製造に使用される本発明のＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルは、治療的使用のための薬学的に活性な化合物または化粧品的使用のための添加剤（例えば、染料）をさらに含有し得る。
【０１３０】
（ＩＩ．ポリスルホキシドヒドロゲル）
新規ヒドロゲルの第２の群は、以下からなる群から選択されるマトリクス共重合材料と共重合される、スルホキシド、スルフィドまたはスルホン−アクリレート部分を包含するヒドロゲルである：アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリレート、メタクリレート、シロキサンおよびビニル、またはその誘導体形態：２−ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＭＡ）、Ｎ−ビニル−ピロリドン（ＮＶＰ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、メタクリル酸（ＡｃＭ）、１，２−ジヒドロキシ−プロピルメタクリレート（ＤＰＭＡ）、グリセロールメタクリレート（ＧＭＡ）またはＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ）。上記のように、ＨＥＭＡを、代表的な試験共重合材料として選択した。
【０１３１】
スルホキシドヒドロゲルは、（３−メチルスルホキシ）プロピルアセテート、化合物２３およびそのホモログ、化合物２４と、ＨＥＭＡとの共重合によるか、またはスルフィドもしくはスルホンとＨＥＭＡとの共重合により調製される、架橋ＨＥＭＡ−スルホキシド（２３）、ＨＥＭＡ−スルフィド（１８）およびＨＥＭＡ−スルホン（２６）ヒドロゲルである。これらのヒドロゲルは高親水性であり、９０ｗｔ％までの平衡水含有量を示す。
【０１３２】
その改良された特性により、スルホキシド、スルフィドまたはスルホンベースのヒドロゲルは、生物医学的インプラント（例えば、骨、関節インプラント、軟骨代替品、またはタンパク質耐性ソフトコンタクトレンズ）に使用される材料の製造に適している。
【０１３３】
（Ａ．スルホキシド含有ヒドロゲル）
高い極性が存在するが、この種類のヒドロゲルの非イオン性スルホキシド官能性のために、重合可能なスルホキシドモノマーから生成されるヒドロゲルの親水性は、向上されることが見出された。
【０１３４】
（１．化合物同定）
チャート２に見られる２つのスルホキシド−アクリレートモノマー２３および２４を合成し、様々な量の２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）とのいくつかのその架橋ヒドロゲルを調製した。
【０１３５】
これらのモノマーはチャート２に見られる。
【０１３６】
【化８】
0004330268.tif 000012
【０１３７】
（２．スルホキシドの合成）
スルホキシドモノマー２３および２４の合成を、スキーム６およびスキーム７に示す。
【０１３８】
【化９】
0004330268.tif 000013
【０１３９】
スキーム６は、スルホキシドモノマー２３の調製を示す。スキーム６５に見られるように、トリエチルアミン存在下での市販の３−メチルチオプロパノール（１７）とアクリロイルクロリドとの反応により、チオアクリレート１８を得、これを続いて、１当量のｍ−クロロペルオキシ安息香酸（ＭＣＰＢＡ）を用いて、対応するスルホキシドモノマー２３に酸化した。
【０１４０】
【化１０】
0004330268.tif 000014
【０１４１】
１個のアクリレート部分あたり２個のスルホキシド基を有するモノマー２４の合成を、３−メチルチオプロパノール（１７）をトシル化してアクリロイルクロリドを用いてエステル化することにより中間体４，８−ジチアノナノールを調製し、続いて、ｍ−クロロペルオキシ安息香酸（ＭＣＰＢＡ）を用いた２０の酸化により、モノマー２４を得ることによって、スキーム６に見られるように達成した。化合物２３および２４の調製は、実施例１８〜２１に記載する。
【０１４２】
モノマー２３（無色粘性液体）および２４（白色低融点固体）は、ＨＥＭＡへの非常に良好な溶解性を示す。プレポリマー混合物を、ＨＥＭＡ中における様々な重量比のモノマー２３および２４と、架橋剤（例えば、１〜２ｗｔ％のエチレングリコールジメタクリレート）、溶媒（好ましくは、エチレングリコール／水またはジメチルスルホキシド）、および開始剤とを合わせることによって調製する。次いで、この混合物をスペーサーによって分離された２つのガラス板間に配置して、生成物ヒドロゲルシートの厚さを制御する。重合を、アンモニウムパースルフェートを用いて熱的に、またはベンゾインメチルエーテルおよび３６５ｎｍ波長の光の適用を用いて光化学的に、開始する。このようにして得られたヒドロゲルシートを含水し、脱イオン水中で数日間洗浄して抽出可能なモノマー、オリゴマーおよび溶媒を除去する。
【０１４３】
次いで、このシートを１×１ｃｍ2の小片に切り分け、脱イオン水下で保存し、そしてその物理的および生物学的特性について試験する。
【０１４４】
（３．スルホキシドの物理特性）
（ｉ．スルホキシド−ＨＥＭＡヒドロゲルのＥＷＣ）
ヒドロゲルの基本的性質は、その架橋ポリマーマトリクス中に水を保持するその能力である。１〜２ｗｔ％架橋レベルの純粋なＨＥＭＡヒドロゲルは、典型的には、上記のように、室温では約４０ｗｔ％の平衡水含有量を示す。ＨＥＭＡヒドロゲルへの親水性スルホキシド官能基の組み込みは、水含量の有意な向上を生じた。結果は図１２に見られる。
【０１４５】
図１２は、ヒドロゲルの平衡水含有量に対する、ヒドロゲル中のスルホキシドモノマー（単数または複数）２３および２５濃度の影響を示す。ＨＥＭＡ中のモノマー２３の濃度を０から１００ｗｔ％まで増加させた場合、得られるヒドロゲルの水含量は、４０ｗｔ％から約９０ｗｔ％まで上昇する。同様の挙動がまた、モノマー２４についても注目される。
【０１４６】
（ｉｉ．スルホキシド−ＨＥＭＡヒドロゲルにおける水分保持）
スルホキシド含有ヒドロゲル系の水分保持能力は示差走査熱分析（ＤＳＣ）によって測定した。ＤＳＣはポリマーマトリックスからの水の蒸発を測定し、そしてＤＳＣサーモグラムにおける広域ピークとしてこの不可逆的な転移を記録する。ピーク極大温度（ＰＭＴ）をこのヒドロゲル系の水分保持能力の定性測定として採用した（ここで、より高いＰＭＴはポリマーマトリックスにおけるより強い水分保持を示す）。種々の混合スルホキシド−ＨＥＭＡヒドロゲルのＤＳＣピーク極大温度は図１３に示す。
【０１４７】
図１３は、親水性スルホキシド官能基を含有する混合ヒドロゲルが、純粋なＨＥＭＡヒドロゲルよりも非常に高い極大ピーク温度を示し、それゆえ、より親水性であることを示す。
【０１４８】
（４．スルホキシドの生物学的特性）
（Ａ．スルホキシド−ＨＥＭＡヒドロゲルおよびインビトロタンパク質吸着研究）
新規のスルホキシドベースのヒドロゲル系の開発は、平衡水含有量を増強するスルホキシド部分の親水性性質およびタンパク質をはじく（ｒｅｐｅｌｌｉｎｇ）能力に基づいた。
【０１４９】
ＨＥＭＡ−炭水化物の炭水化物誘導ヒドロゲル系のインビトロタンパク質吸着挙動−についての上記の研究は、人口涙液（これはヒト涙において一般に見出されるタンパク質および脂質の混合物を利用する）を使用する。同一の実験条件が、スルホキシド含有ヒドロゲルの生物学的特性の決定のために使用された。
【０１５０】
上記のように、この試験は、生理学的ｐＨ（７．２４）および温度（３７℃）でのＡＴＦ中でのヒドロゲル片の所定の時間の間のインキュベーション、およびポリマー表面上に吸着されたタンパク質の量の決定を、包含する。ＢＣＡアッセイを、タンパク質の定量のために使用した。この研究の結果は、図１４に示す。
【０１５１】
図１４は、インビトロタンパク質吸着研究からの結果を示し、これは、ヒドロスルホキシド濃度が１０〜４０重量％で維持された場合に、混合型ヒドロゲルについての表面結合型タンパク質の量はｐ（ＨＥＭＡ）ヒドロゲルのそれよりも低いかまたはそれとほぼ同一であることを見出した。より高いスルホキシド濃度（７０および１００重量％）がヒドロゲル中に存在する場合、ＨＥＭＡスルホキシドヒドロゲル表面上に吸着されたタンパク質の量は、純粋なＨＥＭＡヒドロゲルのそれの約２倍である。
【０１５２】
タンパク質をはじく能力を損なうことなく平衡水含有量が約７０％まで増強されたこの系は、スルホキシド誘導型ＨＥＭＡヒドロゲル（これは４０重量％までのスルホキシドを含有する）である。結果は図１５において見出され、ここで、スルホキシド濃度は平衡水含有量および表面結合型タンパク質の量に対してプロットされている。
【０１５３】
図１５に示すように、スルホキシド２３の濃度が１０重量％と４０重量％との間である場合、この水分含量は約７０重量％まで増加し、そしてタンパク質吸着はｐ（ＨＥＭＡ）の吸着よりもかなり低くなる。しかし、約６０重量％を超えるスルホキシドの存在は、速やかにタンパク質吸着を増加する。
【０１５４】
化合物２３および２４の、ＨＥＭＡとの共重合は、類似またはかなり低いレベルのインビトロタンパク質吸着を維持しつつ、ｐ（ＨＥＭＡ）ヒドロゲルよりかなり高い水の取り込みを有するヒドロゲルを生成する。スルホキシドベースのヒドロゲルは、特に生物医学的インプラント適用での使用に、および特にソフトコンタクトレンズ適用に見込みのある新規の物質を構成する。
【０１５５】
（Ｂ．スルフィドおよびスルホン誘導化混合型ヒドロゲル）
上記の結果は、ＨＥＭＡベースヒドロゲル中のスルホキシド官能基の取り込みの、ヒドロゲルの特性の改善に対する影響（例えば、水分含量、減少したタンパク質吸着など）を示す。結果として、これらの知見に基づき、イオウベース新規アクリレートモノマーにおけるイオウの酸化状態の効果は、他のイオウ化合物のヒドロゲルへの取り込みが類似の特性を有し得るかどうかを決定するために研究された。この研究はチャート３中に見出されるモノマー１８および２６、ならびにＨＥＭＡと共重合される場合にそれらがどの特性をヒドロゲルに対して付与するかということに関する。
【０１５６】
（１．化合物の同定）
２つのアクリレートモノマー（スルフィドアクリレート（１８）およびスルホンアクリレート（２６））が合成され、そしてＨＥＭＡと共重合される。このアクリレートモノマー１８および２６はチャート３に見出される。
【０１５７】
【化１１】
0004330268.tif 000015
【０１５８】
化合物１８はスルフィドであり、そして化合物２６はスルホンである。これらのモノマーは、それぞれ、対応するスルホキシド（モノマー２３）に関して、より酸化されていないか、または、より酸化されている。その極性および親水性は、スルホキシド２３＞スルホン２６＞スルフィド１８の順番で減少した。
【０１５９】
（２．スルフィドおよびスルホンヒドロゲルの合成）
１８および２６の合成はスキーム７に見出される。この合成は、市販の３−メチルチオプロパノール１７のアクロイルクロリドでのスルフィド１８へのエステル化の１工程を包含する。モノマー１８の２当量のｍ−クロロペルオキシ安息香酸での二重酸化によって、モノマー２６（スキーム８）の形成が生じる。
【０１６０】
（スキーム８）
【０１６１】
【化１２】
0004330268.tif 000016
【０１６２】
（Ｂ．スルフィド−およびスルホン−ＨＥＭＡヒドロゲルの親水性ならびにインビトロでの吸着）
次いで、スルフィド１８およびスルホン２６のアクリレートを、２３および２４のヒドロゲルについて上に概説される手順に従って、上に同定したＨＥＭＡまたは他の親水性もしくは疎水性共重合材料と共重合させた。ヒドロゲル１８および２６の平衡水含有量を測定し、そしてそれらのスルホキシドアナログ２３の対応するヒドロゲルの平衡水含有量と比較した。結果を図１７Ａに示す。
【０１６３】
スルフィドおよびスルホン−ＨＥＭＡヒドロゲルの平衡水含有量は、スルホキシドヒドロゲルと比較してかなり低い。事実、この混合型ヒドロゲルは、ヒドロゲル中のモノマー１８または２６の量が増加するにつれて、純粋なＨＥＭＡヒドロゲル自体よりも疎水性となる。この傾向はモノマー２３、１８および２６のそれぞれの極性に基づく。
【０１６４】
（Ｃ．スルホキシド−、スルフィド−、またはスルホン−ＨＥＭＡソフトコンタクトレンズのインビトロタンパク質吸着）
スルホキシド−、スルフィド−、またはスルホン−ＨＥＭＡヒドロゲルの改善された特性は、これらの材料を用いるソフトコンタクトレンズの製造をもたらした。スルホキシド含有ヒドロゲルは、良好な引張強度および高い平衡水含有量（約６５〜８０重量％）を有するコンタクトレンズをもたらした。スルホキシド由来のコンタクトレンズのインビトロタンパク質吸着挙動が測定され、そして種々の市販のソフトレンズと比較されてきた。この目的のために、式Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３と表示された３つの異なる材料を調製し、そして、高水含量−イオン性（ＦＤＡ  第４群）および高水含量−非イオン性（ＦＤＡ  第２群）に属する市販のレンズと比較した。この研究の結果を、図１６に示す。
【０１６５】
図１６において、第４群のＡＣＵＶＵＥ（登録商標）、およびＦＯＣＵＳ（登録商標）イオン性レンズは、高レベルのタンパク質吸着を示した。ＰＥＲＭＡＦＬＥＸ（登録商標）、ＬＵＮＮＥＬＬＥ（登録商標）、ＰＲＯＣＬＥＡＲ（登録商標）、ＲＹＴＨＭＩＣ（登録商標）、ＳＢ  ６０＋（登録商標）、およびＳＡＴＵＲＥＹＥＳ（登録商標）（ＦＤＡ第２群）は、イオン性レンズよりもかなり低いレベルのタンパク質吸着を有した。最も低いレベルの吸着は、ＨＥＭＡコンタクトレンズの３つの処方物（Ｆ−１、Ｆ−２、およびＦ−３）で観察され、これらは、２７重量％のスルホキシド２３と、７３重量％の、ＨＥＭＡ（７１〜７２．９重量％）と、架橋剤（０．１〜２重量％）と、ヒドロゲルの物理的特性を改善するがタンパク質結合に影響を与えない添加剤（ごく少量）との組合せを含む。スルホキシド−ＨＥＭＡヒドロゲルにおける毒物学試験は、新規ヒドロゲルに毒性がないことを明らかにした。
【０１６６】
スルフィドおよびスルホン含有ヒドロゲルのインビトロタンパク質吸着をスルホキシドヒドロゲルのそれと比較した研究において、スルフィド−およびスルホン−ＨＥＭＡヒドロゲルの両方について、タンパク質吸着は、スルホキシド誘導体と比較してより低いことが示された。この結果は、図１７Ｂに示され、これは、これらのヒドロゲルの平衡水含有量と、それに対するこれらのタンパク質吸着を示している。
【０１６７】
これらのより低いタンパク質吸着の代わりに、ＨＥＭＡ含有モノマー１８および２６の混合ヒドロゲルは、おそらく、それらの非常に低い親水性に起因して、ソフトコンタクトレンズ用途の炭水化物またはスルホキシド含有ヒドロゲルと同様には有用ではない。しかし、それらの他の特性に基づいて、これらは、それらの低いタンパク質結合特性と同じように高い水含量が重要でない／または望まれていない他の生体医用インプラント材料として、経皮パッチ、送達ビヒクル、関節、骨インプラントなどとして、使用され得る。これは、スルホン−ＨＥＭＡヒドロゲルについて特に真実である。
【０１６８】
（有用性）
本発明のヒドロゲルは、多様なデバイス（例えば、薬物送達ビヒクル、人工筋肉、コラーゲン置換インプラント、コンタクトレンズなど）における生体適合性合成材料としての広範囲にわたる用途のために適切である。生体医用インプラント材料のための最も重要な特性および要件の１つは、それらの生体適合性（すなわち、材料界面において生物学的組織に有害な影響がないこと）である。生体適合性は、表面の生体接着性（ｂｉｏａｄｈｅｓｉｏｎ）により密接に支配され、そしてタンパク質の吸着は、材料の表面が生物学的流体（血液、血漿、および涙流体など）と接触する際に材料の表面上で起こる、最初に観察可能な事象のうちの１つである。ヒドロゲル表面上での最初のタンパク質吸着の度合は、第２の事象（細胞および微生物のヒドロゲルへの付着など）の誘発をもたらす。細胞または微生物の付着は、生体医用インプラントの適切な機能を損ない得る。
【０１６９】
本発明のヒドロゲルから作製されるコンタクトレンズは、眼に快適な所望の特性（例えば、柔軟性および可撓性）を有し、そして最も重要なことには、酸素に対する透過性を有する。これらの特性は、ヒドロゲルマトリックスの水和の度合いに依存する。コンタクトレンズは、その表面上に、周囲の涙流体に由来する好ましくないタンパク質および脂質の堆積を受けやすいので、高い親水性および低いタンパク質吸着性は、ソフトコンタクトレンズへの適用に適切なヒドロゲル材料の最も必要とされる２つの特性である。
【０１７０】
以前に用いられたポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）［ｐ（ＨＥＭＡ）］ヒドロゲルは、コンタクトレンズ作製のための、炭水化物とのそれらの組合せのために、最適な選択である。なぜなら、それらの固有の低いタンパク質結合性および優れた物理的特性（光学的透明性および高い引張強度を含む）のためである。不運なことに、これらは単独では比較的低い水取り込みおよび酸素透過性を有し、これらの２つの特徴は、より良好な性能のために改善されなければならない。本発明に従う、炭水化物基、スルホキシド基、スルフィド基、またはスルホン基の配合は、ポリ（ＨＥＭＡ）ヒドロゲルの平衡水含有量を増加させ、ヒドロゲルをタンパク質吸着に対してより耐性にし、高度に親水性のヒドロゲルを生じる。
【０１７１】
ＨＥＭＡベースのヒドロゲルの増加した水含量、親水性、および低いタンパク質吸着は、特にソフトコンタクトレンズ材料に有用な本発明の重要な特性である。なぜなら、より高い平衡水含有量は、角膜へのより良好な酸素供給をもたらすからである。
【０１７２】
一方、より高いスルホキシド濃度を含むヒドロゲル（これは非常に高い水含量（約７０重量％）を有する）は、非常に低い引張強度を有し、それ故にコンタクトレンズ製造に使用されるには特に適切ではない。しかし、このような極度に吸収剤様のヒドロゲル材料は、人工関節インプラント、眼内レンズなどの他の生体医用用途のために有用である。
【０１７３】
（実施例１）
（一般的手順、方法および材料）
他に述べない限り、ヒドロゲルの調製および試験のために用いられた全ての試薬は、市販の供給者（Ａｌｄｒｉｃｈ）から得られ、そしてこれらはさらなる精製をすることなく使用された。試薬等級の溶媒は、ＦｉｓｈｅｒまたはＥＭ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  ｃｏｍｐａｎｉｅｓから得た。
【０１７４】
２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）を、使用の前に、減圧下での蒸留により精製した。
【０１７５】
実験操作において用いられた脱イオン水は、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｍｉｌｌｉ−Ｑ  ＵＦ  Ｐｌｕｓ水精製システムを用いて限外濾過した。
【０１７６】
1Ｈおよび13Ｃ  ＮＭＲを、Ｖａｒｉａｎ  ＸＬ−２００分光計上で、２００ＭＨｚ（プロトンについて）および５０ＭＨｚ（カーボンについて）でそれぞれ記録した。
【０１７７】
プロトンスペクトルは、適切な残留溶媒の共鳴（ＤＭＳＯ−ｄ６についてβ＝２．５０ｐｐｍ、または不明瞭な場合は内部Ｓｉ（ＣＨ3）3）を参照した。
【０１７８】
カーボンスペクトルは、適切な溶媒の共鳴（ＤＭＳＯ−ｄ６のセンターラインについてβ＝３９．５０ｐｐｍ）を参照した。
【０１７９】
リゾチーム（９５重量％、鶏卵白由来）、アルブミン（９６重量％、ウシ）およびムチン（ＩＩＩ型、ブタの胃由来）は、全て、Ｓｉｇｍａから購入した。
【０１８０】
リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ）溶液は、脱イオン水中に溶解させたＰＢＳ錠剤（Ｓｉｇｍａ）から作製した。
【０１８１】
ＢＣＡタンパク質アッセイキット（２２３２５番）は、Ｐｉｅｒｃｅ（Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，ＩＬ）から購入した。
【０１８２】
種々の商標の市販のソフトコンタクトレンズは、Ｓｕｎｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ，ＮＭ，ＵＳＡ）およびＥｓｓｉｌｏｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ）から贈与された。化学組成の詳細を、表３に示す。
【０１８３】
吸収スペクトルを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＵＶ−１６０１分光光度計上で記録した。
【０１８４】
空気中の乾燥ヒドロゲル上または水中に沈めた水和したヒドロゲル上のジヨードメタン（９９重量％、Ａｌｄｒｉｃｈ、３μｌ小滴）の静的接触角を、ゴニオメーター（モデル１００−００１１５番、Ｒａｍｅ−Ｈａｒｔ，Ｉｎｃ．，Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｌａｋｅｓ，  ＮＪ）を用いて測定した。
【０１８５】
（参考例２）
（Ｎ−メチル−Ｎ−β−ラムノシル（ｒｈａｍｎｏｓｙｌ）アクリルアミド（１））
メチルアミン塩酸塩（３．８ｇ、５６．３ｍｍｏｌ）を、新たに調製されたＮａＯＭｅ溶液（メタノール中）（１００ｍＬ、１．０Ｍ）にゆっくりと添加し、そして沈殿を、重力濾過（ｇｒａｖｉｔｙ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）により除去した。次いで、Ｌ−ラムノース一水和物（５．１ｇ、２８．０ｍｍｏｌ）を添加し、そしてこの溶液を室温にて一晩撹拌した。反応混合物をエバポレートして乾燥させ、明るい黄色の固体の中間体化合物６を得、これをさらなる精製をすることなく、次の工程で用いた。この固体中間体に、５００ｍＬのメタノール、３０ｍＬのトリエチルアミン、そして塩化アクリロイルのＴＨＦ溶液（８０ｍＬ、２５重量％体積／体積）をゆっくりと添加した。この溶液を周囲温度にて維持した。反応混合物を４時間にわたって室温にて撹拌し、真空中で濃縮し、そして１００ｍＬのトリエチルアミンで希釈した。沈殿固体を、減圧濾過により除去し、そして濾液を濃縮し、そしてシリカゲルクロマトグラフィー（６：１酢酸エチル／メタノールで溶出）により精製して、３．１ｇ（４９重量％）のモノマー１を得た。
【０１８６】
モノマー１は、室温にて、第３級アミンの周りの回転異性体の混合物として存在した。
【０１８７】
ＮＭＲスペクトルは、合体点（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ  ｐｏｉｎｔ）を越える温度にて記録されて、ピークの帰属を単純化した。
【０１８８】
【数１】
0004330268.tif 000017
【０１８９】
（参考例３）
（２，３，４，５−テトラ−Ｏ−アセチル−Ｎ−アリル−β−Ｎ−キシロシルアセトアミド（７））
化合物７（これは、モノマー２の調製のための中間体である）の調製のために、Ｄ−キシロース（４．０ｇ、２６．７ｍｍｏｌ）を、室温にて、２４時間、アリルアミン中で撹拌した。溶液を真空中でエバポレートして、そして残渣を無水酢酸／ピリジン（１：１；ｖｏｌ／ｖｏｌ）で一晩処理した。溶液をエバポレートして乾燥させ、生成化合物７（９．３ｇ（９８重量％））を、わずかに着色した固体として得た。
【０１９０】
【数２】
0004330268.tif 000018
【０１９１】
（参考例４）
（Ｎ−［アリル−］−β−Ｎ−キシロシルアセトアミド（８））
モノマー２の合成のための第２の中間体の調製のために、化合物７（９．３ｇ、２６ｍｍｏｌ）をメタノール中に溶解させ、そしてｐＨ９に到達するまで、ナトリウムメトキシドのメタノール中水溶液で処理した。溶液を室温にて４時間撹拌した。Ｄｏｗｅｘ樹脂（Ｈ＋形態）を用いて溶液を中和し、脱アセチル化生成物８を得、そしてこの溶液を濾過し、そして真空中で濃縮した。化合物８を、油性の残渣として、定量的収率で得た。
【０１９２】
【数３】
0004330268.tif 000019
【０１９３】
（参考例５）
（Ｎ−［３−（２−Ｎ'−エチルプロペンアミド）チオプロピル］−β−Ｎ−キシロシルアセトアミド（２））
システアミン（２−アミノエタンチオール塩酸塩）（３．２ｇ、２８．２ｍｍｏｌ）および脱アセチル化化合物８を、１５ｍＬの脱酸素水中に溶解させた。この溶液を、窒素でパージし、そして出発物質が完全に消失するまで、窒素雰囲気下で５時間にわたって、紫外光（２５４ｎｍ）を照射した。この溶液をエバポレートして乾燥させ、次いで生成化合物９を、さらに精製することなく使用した。
【０１９４】
アミン９（２６．０ｍｍｏｌ、化合物６のモル数に基づく）をメタノール中に溶解させ、そして塩化アクリロイル（１０ｍＬ、１２３ｍｍｏｌ）（ＴＨＦ中、１８重量％；ｖｏｌ／ｖｏｌ）を０℃にてゆっくりと滴下してアクリロイル化することにより、モノマー２を調製した。ｐＨを、２Ｍ  ＫＯＨを用いて、８〜９の間に維持した。溶液をカチオン交換樹脂（ＤＯＷＥＸ樹脂Ｈ＋形態）を用いて中和し、粗生成物２を得た。４：１酢酸エチル／メタノールを用いるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、５．８ｇ（６２重量％）の純粋なモノマー２を、吸湿性固体として得た。室温にて、化合物２は、第３級アミンの周りの回転異性体混合物として存在した。
【０１９５】
ＮＭＲスペクトルを、合体点（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ  ｐｏｉｎｔ）を越える室温にて記録し、ピークの帰属を単純化した。
【０１９６】
【数４】
0004330268.tif 000020
【０１９７】
（参考例６）
（Ｎ−アクリロイル−Ｄ−グルカミン（３））
Ｎ−アクリロイル−Ｄ−グルカミン（３）：１−アミノ−１−デオキシ−Ｄ−ソルビトール（Ｄ−グルカミン）１０（５．０ｇ、２８ｍｍｏｌ）を、ＣＨ3ＯＨ（１２０ｍＬ）およびＨ2Ｏ（１５ｍＬ）の混合物中に溶解させ、そして氷浴中で冷却した。ＫＯＨ水溶液（２Ｍ）を定期的に添加することによって反応混合物のｐＨを８と９との間に維持しながら、塩化アクリロイル（ＴＨＦ中２．３５Ｍの溶液を３０ｍＬ、７１ｍｍｏｌ）を、上記溶液に滴下した。氷上でさらなる１時間の後、揮発物を減圧下でエバポレートし、そして残渣を、５〜１５％のＣＨ2Ｃｌ2（ＭｅＯＨ中）の勾配を有するシリカゲルクロマトグラフィーに供し、化合物３（３．６ｇ（５６％））を、白色固体として得た（融点１２２〜１２３℃）。
【０１９８】
【数５】
0004330268.tif 000021
【０１９９】
（参考例７）
（Ｎ−アクリロイル−Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン（４））
モノマー４の調製のために、Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン（５．０ｇ、２５．５ｍｍｏｌ）を、メタノール（１２０ｍＬ）と水（１５ｍＬ）との混合物中に溶解させ、そして氷浴上で０〜５℃に冷却した。ＫＯＨ水溶液（２Ｍ）を定期的に添加することによって反応混合物のｐＨを８と９との間に維持しながら、塩化アクリロイル（ＴＨＦ中２．３５Ｍ、３０ｍＬ、７０．５ｍｍｏｌ）を、上記溶液に滴下した。混合物を、さらに１時間０〜５℃で撹拌し、揮発物を減圧下でエバポレートし、そして残渣を、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、５〜１５％のＣＨ2Ｃｌ2（ＭｅＯＨ中））に供し、白色固体化合物４（４．３５ｇ（６９重量％））を得た。
【０２００】
【数６】
0004330268.tif 000022
【０２０１】
（参考例８）
（３，６，９−トリオキサデカン−１−トシレート（１２））
ｐ−トルエンスルホニルクロリド（２６．０ｇ、１３６ｍｍｏｌ）を、分割して、激しく撹拌している３，６，９−トリオキサデカン−１−オール、乾燥ピリジン（１５．３ｇ、１９４ｍｍｏｌ）および乾燥ＣＨＣｌ3（１２０ｍＬ）の冷却混合物（０℃）に添加した。反応混合物を０℃で２．５時間撹拌した後、Ｈ2Ｏ（１００ｍＬ）を添加し、そして生成物をエーテル（１５０ｍＬ）で抽出した。有機層を、１５０ｍＬの２Ｎ  ＨＣｌ、Ｈ2Ｏ、飽和ＮａＨＣＯ3水溶液、およびＨ2Ｏで順次に洗浄し、次いでＮａ2ＳＯ4で乾燥させた。溶液を濃縮し、そして生成物を、１０％酢酸エチル（ヘキサン中）、続いて１００％エーテルを用いるシリカゲルクロマトグラフィーにより精製して、純粋な化合物１２（２５ｇ、８６％）を、無色のオイルとして得た。
【０２０２】
【数７】
0004330268.tif 000023
【０２０３】
（参考例９）
（４−（３，６，９−トリオキサ）デシルオキシベンズアルデヒド（１３））
４−ヒドロキシベンズアルデヒド（２．６８ｇ、２０．０ｍｍｏｌ）、３，６，９−トリオキサデカン−１−トシレート１２（５．０ｇ、１５．７ｍｍｏｌ）および無水Ｋ2ＣＯ3（１０．３５ｇ、７５．０ｍｍｏｌ）の混合物（２−ブタノン（５０ｍＬ）中）を、還流下で、激しく撹拌しながら、５時間にわたって加熱した。反応混合物を室温まで冷却し、濾過し、そして固体を５０ｍＬのアセトンで洗浄した。合わせた濾液をエバポレートし、そして残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、５０：５０重量％ヘキサン／エーテル、エーテル、および２０：５０重量％エーテル／アセトン）に供して、無色のオイル状化合物１３を得た（３．１ｇ、７６重量％）。
【０２０４】
【数８】
0004330268.tif 000024
【０２０５】
（参考例１０）
（Ｎ−アクリロイル−Ｎ−［４（３，６，９−トリオキサ）デシルオキシベンジル］−Ｄ−グルカミン（５））
モノマー５の調製のために、トリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム（２．６ｇ、１２．２６ｍｍｏｌ）を、４（３，６，９−トリオキサ）デシルオキシベンズアルデヒド１３（２．０ｇ、７．６９ｍｍｏｌ）、ＤＭＦ（８０ｍＬ）中に溶解させたＤ−グルカミン（１．４５ｇ、８．０ｍｍｏｌ）、および酢酸（０．８ｍＬ）の撹拌溶液に、室温にて、一度に添加した。曇った反応混合物は、室温で４時間撹拌した後、透明になった。乾燥エーテル（３００ｍＬ）の添加により、生成物であるＮ−（４−（３，６，９−トリオキサ）デシルオキシベンジル）−Ｄ−グルカミン（１４）を形成して、明るい黄色の吸湿性固体（１４）を沈殿させ、これを濾過し、より多くのエーテル（５０ｍＬ）で洗浄し、吸引乾燥させ、そしてさらなる精製なしにアクリロイル化に用いた。上記固体１４を、メタノール（４０ｍＬ）中に溶解させ、そして氷浴中で０〜５℃に冷却した。
【０２０６】
ＫＯＨ水溶液（２Ｍ）を定期的に添加することによって反応混合物のｐＨを８と９との間に維持しながら、塩化アクリロイル（ＴＨＦ中２．３５Ｍ、７．０ｍＬ、１６．４５ｍｍｏｌ）を、化合物１４に滴下した。反応物を、０〜５℃で、さらに１時間撹拌し、そして室温まで加温した。揮発の後に得られた残渣を、減圧下でエバポレートし、そしてカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、５〜１２％のＣＨ2Ｃｌ2（ＭｅＯＨ中））に供し、無色のゴム状化合物５（１．５ｇ（アルデヒド由来で４０．１重量％））を得た。
【０２０７】
【数９】
0004330268.tif 000025
【０２０８】
（参考例１１）
（コポリマーヒドロゲルの調製）
ＨＥＭＡおよび炭水化物モノマー（それぞれ４ｇ）の当量重量を、０．１ｍＬのエチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）、１ｍＬの脱イオン水、および１．５ｍＬのエチレンと合わせた。この混合物に、（ＮＨ4）2Ｓ2Ｏ8（４００ｍｇ／ｍｌ）の溶液とＮａ2Ｓ2Ｏ2（１５０ｍｇ／ｍＬ）の溶液（両方とも０．５体積／重量％の量で）とを添加した。この混合物をガラス板上に注ぎ、薄い１〜２ｍｍのフィルムを形成し、次いで別のガラス板で覆った。均一な厚さのフィルムを得るために、１〜２ｍｍの厚さのガラス片を縁に沿って挿入してこのガラス板を分離し、そしてフィルムの厚さを規定した。重合反応を、室温にて一晩進行させた。
【０２０９】
（参考例１２）
（コポリマーフィルムの調製）
代表的には、ＨＥＭＡおよび炭水化物モノマーを、ＡＩＢＮ（モノマーに対して１．０重量％）と共に、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中に溶解させて、１０重量％溶液を形成した。混合物に、Ｎ2を２０分間パージし、次いで６５℃にて、Ｎ2下にて、６時間にわたって加熱した。ポリマーを、アセトンをゆっくり添加することにより、溶液から沈殿させた。沈殿したポリマーを、再びＤＭＳＯに溶解させ、そしてガラス板上にキャストした。４０℃で真空中にてＤＭＳＯ溶液をエバポレートすることにより、コポリマーのフィルムを得た。
【０２１０】
（参考例１３）
（平衡水含有量（ＥＷＣ）測定）
平衡水含有量の測定を、以下のように行った。
【０２１１】
重合後、均一な（ｆｌａｔ）ＨＥＭＡ−炭水化物コポリマーヒドロゲルを、脱イオン水中、２時間、室温で浸漬し、そして抽出した。抽出流体を捨て、新鮮な水を１日ごと１日につき２回加え、未反応のモノマーおよび溶解性オリゴマーの除去を確実にした。十分に含水した（ｈｙｄｒａｔｅｄ）サンプルを秤量し、そしてＷｈ（含水）として表した。得られた軟ヒドロゲルを水から取り出し、そしてデシケータ中、五酸化リンで、真空、室温にて、少なくとも２日間乾燥した。脱水したサンプルを再び秤量し、そしてＷｄ（乾燥サンプル）として表した。
【０２１２】
ヒドロゲルによって吸着された水含有量の量を、乾燥ポリマーの重量（Ｗｄ）および対応する含水したポリマーの重量（Ｗｈ）から、以下の式に従って決定した：
ＥＷＣ（％）＝［（Ｗｈ−Ｗｄ）／Ｗｈ］×１００
ここで、ＥＷＣは、平衡水含有量であり；Ｗｈは、含水したサンプルであり；そしてＷｄは、乾燥サンプルである。
【０２１３】
（参考例１４）
（接触角測定）
コポリマーヒドロゲルの接触角を、ジヨードメタンおよびグリセロール方法を用いて測定した。Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，１９５：１９５３（１９９４）。
【０２１４】
ジヨードメタンおよびグリセロールの液滴が、コポリマーヒドロゲルフィルム上に堆積したが、これは、ＤＭＳＯ溶液のキャスティングから測定された。典型的なコポリマーフィルムについて、３μＬのジヨードメタンまたはグリセロールをポリマー表面上に滴下し、そして静的接触角を、この液滴の堆積後５分以内に測定した。各サンプルについて、全６つの接触角読み取りを液滴の両側から収集し、そしてその値を平均した（±２°）。
【０２１５】
（参考例１５）
（示差走査熱量測定器（ＤＳＣ）測定）
このコポリマーサンプルの示差走査熱量測定をＰｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  ＤＳＣ−７で行った。ｐ（ＨＥＭＡ）およびＨＥＭＡ−炭水化物ポリマーヒドロゲルの十分に含水したサンプルを１ｃｍ×１ｃｍの小片に切断し、そして２５℃と１５０℃との間で１分あたり５℃の加熱速度で窒素雰囲気下で加熱に供し、そしてＤＳＣを行った。スペクトルをすべての調査したＨＥＭＡ−炭水化物またはＨＥＭＡ−スルホキシドヒドロゲルについて記録した。
【０２１６】
（参考例１６）
（Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ））
ＨＥＭＡ−炭水化物コポリマーサンプルをＸＰＳ分析の前に脱水した。このサンプルを、デシケータ中、五酸化リンで、少なくとも２日間、室温、真空下で乾燥した。ＸＰＳ測定を、モノクロメータを備えたＰｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  ５５００スペクトロメータで行った。このスペクトルを、１０-8〜１０-9Ｔｏｒｒの範囲で真空下、ＭｇＫα  Ｘ線（１２５３．６ｅＶ）で記録した。
【０２１７】
測定を、このサンプル表面の平面に関して、４５度のテイクオフ角（ｔａｋｅ−ｏｆｆ  ａｎｇｌｅ）を用いて記録した。このサンプルのＣ、Ｏ、Ｎおよび／またはＳの元素組成は、３つの詳細な走査スペクトルから平均したものであった。結合エネルギースケールの負荷（ｃｈａｒｇｅ）補正を炭素スペクトル中の−ＣＨ2−ピークを２８５．０ｅＶに設定することによって行った。
【０２１８】
（実施例１７）
（タンパク質吸着研究）
ＨＥＭＡ−炭水化物またはＨＥＭＡ−スルホキシドヒドロゲルのタンパク質吸着をコンタクトレンズに関して使用された公知の材料のタンパク質吸着と比較した。
【０２１９】
人工的な涙液体（ＡＴＦ）を以下の手順に従って調製した。脂質混合物Ａ（０．４０８ｇ）（これは、０．４ｇのトリオレフィン、０．３ｇのｎ−プロピルオレエート、０．５ｇのリナリルアセテート（ｌｉｎａｌｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ）および０．０８ｇのジカプロインから作製される）を、０．０１２ｇのコレステロールおよび０．１８ｇのコレステロールリノレートの混合物に加え、そしてボルテックスミキサーを用いて徹底的に混合し、脂質混合物Ｂを得た。
【０２２０】
この混合物の一部（０．０１６ｇ）を、０．００１ｇのウンデシル酸、０．４ｇのリゾチーム、０．２ｇのムチン、および０．０４ｇのアルブミンと合わせ、そしてこの固体混合物を、激しい振盪下で、２００ｍＬの１９：１  ＰＢＳ／Ｈａｎｋｓ平衡塩類溶液に溶解した。４℃で一晩貯蔵した後、得られたタンパク質／脂質溶液（ＡＴＦ）を１Ｎ  ＮａＯＨ溶液でｐＨ７．４に調節した。ＡＴＦの全タンパク質濃度はＰｉｅｒｃｅ  ＢＣＡタンパク質アッセイ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２６：４８２５（１９９３））を用いて測定すると３．２ｍｇ／ｍＬであった。
【０２２１】
個々のタンパク質溶液を、０．３２ｇのタンパク質を１９：１  ＰＢＳ／Ｈａｎｋｓ平衡塩類溶液に溶解することによって作製し、最終タンパク質濃度を３．２ｍｇ／ｍＬとした。このタンパク質溶液を４℃で貯蔵し、そしてそれらの調製の３週間以内で使用した。
【０２２２】
１×１ｃｍ2の面積および約１ｍｍ厚を有する合成ヒドロゲル小片、ならびに市販のコンタクトレンズを、穏やかに振盪する３６℃で維持された水浴上で、ＡＴＦ中または個々のタンパク質溶液中（ヒドロゲル小片またはコンタクトレンズあたり２ｍＬ）に、種々の時間で浸し、インキュベートした。インキュベート後、このヒドロゲルまたはコンタクトレンズをこのタンパク質溶液から取り出し、すばやく蒸留水の穏やかな流れですすぎ、そして室温で、ＰＢＳ溶液１０ｍＬ中で約１０分間で２回振盪した。
【０２２３】
コントロールと試験材料との両方について洗浄したヒドロゲル小片を、ＢＣＡタンパク質アッセイ試薬を用いて吸着されたタンパク質の存在についてアッセイした。いくつかの場合において、吸着されたタンパク質を１重量％のナトリウムドデシルスルフェート（ＳＤＳ）溶液（レンズまたはヒドロゲル小片あたり２．０ｍＬ）中に抽出し、そしてこの抽出物の２８０ｎｍでの光学密度を相対吸着レベルの測定値としてとった。結果を、ＨＥＭＡ−炭水化物について図１０に、そしてＨＥＭＡ−スルホキシドについて図１６に示す。
【０２２４】
（実施例１８）
（３−メチルチオ−１−プロピルアクリレートの合成）
氷浴（０〜５℃）中で冷却された乾燥ＣＨ2Ｃｌ2（１１０ｍＬ）中の３−メチルチオ−１−プロパノール（１７）（１２．５ｇ、１１７．７ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（１７．８ｇ、１７７．０ｍｍｏｌ）の混合物に、乾燥ＣＨ2Ｃｌ2（３０ｍＬ）中の塩化アクリロイル（２１．３ｇ、２３５．０ｍｍｏｌ）の溶液を、２．５時間かけて攪拌しながら１滴ずつ添加した。この反応混合物を室温まで加温し、次いでより多くのＣＨ2Ｃｌ2（２２５ｍＬ）で希釈し、そして水（２５０ｍＬ）中に注いだ。ＣＨ2Ｃｌ2層を飽和ＮａＨＣＯ3水溶液（２×１７５ｍＬ）および水（２．２２５ｍＬ）で洗浄した。乾燥した（Ｎａ2ＳＯ4）有機層のエバポレーションによって黄色のオイルを得た。カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン、１０重量％エーテル／ヘキサン）による精製によって、透明なオイル化合物１８（１１．４ｇ、６０重量％）（すなわち、３−メチルチオ−１−プロピルアクリレート）を得た。
【０２２５】
【数１０】
0004330268.tif 000026
【０２２６】
（実施例１９）
（メチル３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホキシド）
ＣＨ2Ｃｌ2（８０ｍＬ）中の３−メチルチオ−１−プロピルアクリレート（１８）（５．９５ｇ、３７．１ｍｍｏｌ）の氷冷溶液に、ｍ−クロロペルオキシ安息香酸（７６．５重量％、８．３７ｇ、３７．１ｍｍｏｌ）を、１．５時間かけて部分ずつ添加した。反応の進行をＴＬＣによってモニターした。反応が完了した際に、溶媒を減圧下でエバポレートした。得られた粘性の白色固体を水（２×１００ｍＬ）で洗浄し、そしてろ過した。水の洗液を減圧下でエバポレートし、粗生成物を黄色オイルとして得た。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、エーテル、２０重量％アセトン／エーテル、７０重量％アセトン／エーテル）によって精製し、無色のオイル化合物２３（すなわち、メチル３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホキシド）（４．３ｇ、６６重量％）を得た。
【０２２７】
【数１１】
0004330268.tif 000027
【０２２８】
（実施例２０）
（メチル３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホキシドの大スケール合成）
ジクロロメタン（３００ｍＬ）中の３−メチルチオ−１−プロパノール（１７）（２５．０ｇ、２３５．５ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（５０．０ｍＬ、３６．３ｇ、３５９．４ｍｍｏｌ）の混合物を、氷浴中で冷却し、そしてジクロロメタン（７５ｍＬ）中の塩化アクリロイル（４０．０ｍＬ、４４．６ｇ、４９５．１ｍｍｏｌ）の溶液を、攪拌しながら３．５時間かけて１滴ずつ添加し、その間、温度を５℃未満に厳密に維持した。この反応混合物を２００ｍＬのジクロロメタンで希釈し、そして５００ｍＬの水に注いだ。有機層を、水（５００ｍＬ）、飽和ナトリウムジカーボネート水溶液（２×５００ｍＬ）、および水（５００ｍＬ）で連続的に洗浄した。粗３−メチルチオ−１−プロピルアクリレート１８を含有するジクロロメタン層（約５００ｍＬ）を、続く酸化工程に直接用いた。
【０２２９】
上記ジクロロメタン層を氷浴中で冷却し、そしてｍ−クロロペルオキシ安息香（７６．５重量％平均活性、４８．０ｇ、２７８．２ｍｍｏｌ）を７５分かけて部分ずつ添加し、その間、温度を５℃未満に厳密に維持した。反応の進行をＴＬＣによってモニターし、そして７５分後の反応混合物中に存在する残りのスルフィド−アクリレートの量に依存して、より多くのｍ−クロロペルオキシ安息香酸（２〜５ｇ）を加えた。０℃で２時間の全反応時間の後、溶媒を減圧下でエバポレートし、得られた固体を脱イオン水（３×２００ｍＬ）で抽出し、そしてろ過した。濾液を陰イオン交換樹脂（約２５ｇ、ＯＨ型）で１時間攪拌し、ろ過した。濾液を、減圧下、３０℃未満でエバポレートし、粗製化合物２３を暗色の褐色がかった黄色オイルとして得た（約３５ｇ）。粗生成物をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、溶媒：ヘキサン／エーテル、アセトン；４５：４５：１０％）によって精製し、２段階で、無色オイルを得た（３０．１ｇ、７２．５重量％）。あるいは、この生成物を真空蒸留によって精製した。
【０２３０】
【数１２】
0004330268.tif 000028
【０２３１】
（実施例２１）
（メチル３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホン（２６）の合成）
実施例１９に記載された、スルホキシド化合物２３の調製について使用されたのと同じ手順を、１当量でなく２当量のｍ−クロロペルオキシ安息香酸を使用したことを除いては、化合物２６の調製に使用した。
【０２３２】
３−メチルチオ−１−プロピルアクリレート（１８）（８．１１ｇ、５０．５ｍｍｏｌ）、およびｍ−クロロペルオキシ安息香酸（９．３４ｇ、１０１．１ｍｍｏｌ）を、実施例１９に記載されたように反応させた。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、５０重量％エーテル／ヘキサン、エーテル）によって精製し、透明なオイルの化合物２６（６．７ｇ、７０重量％）（すなわち、メチル３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルホン）を得た。
【０２３３】
【数１３】
0004330268.tif 000029
【０２３４】
（実施例２２）
（３−メチルチオ−１−プロパノールトシレートの合成）
氷浴中で冷却された３−メチルチオ−１−プロパノール（１７）（５．０ｇ、４７．１ｍｍｏｌ）、ピリジン（７．４３ｇ、９４．０ｍｍｏｌ）およびＣＨＣｌ3（４７ｍＬ）の混合物に、トシルクロリド（１３．４７ｇ、７０．６ｍｍｏｌ）を攪拌しながら部分ずつ加えた。この混合物を、１時間後、室温に加温し、そしてさらに１５時間攪拌を続けた。この混合物をＣＨ2Ｃｌ2（２００ｍＬ）で希釈し、水（２×１００ｍＬ）で洗浄し、そして有機相を乾燥させた（Ｎａ2ＳＯ4）。溶媒をエバポレートし、そして得られた黄色のオイルをカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、１５重量％エーテル／ヘキサン、５０重量％エーテル／ヘキサン）によって精製し、無色のオイル（１０．５ｇ、８６重量％）（すなわち、３−メチルチオ−１−プロパノールトシレート）を得た。
【０２３５】
【数１４】
0004330268.tif 000030
【０２３６】
（実施例２３）
（４，８−ジチアノナノールの合成）
乾燥ＴＨＦ（３００ｍＬ）中の３−メチルチオ−１−プロパノールトシレート（１４．１４ｇ、５４．３ｍｍｏｌ）、および３−メルカプト−１−プロパノール（５．０ｇ、５４．３ｍｍｏｌ）の混合物に、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（８．５１ｇ、８０．０ｍｍｏｌ）を一部ずつ窒素の雰囲気（ｂｌａｎｋｅｔ）下で加え、そして得られた混合物を室温で２４時間攪拌した。水（１０ｍＬ）をこの反応混合物に滴下し、過剰なカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドをクエンチし、そして溶媒を減圧下でエバポレートした。得られた固体をエーテル（３×１００ｍＬ）で洗浄し、そして濾過した。エーテル層を水（３×１００ｍＬ）で洗浄し、そして乾燥した（Ｎａ2ＳＯ4）。溶媒のエバポレーションによって８．７ｇの明るい黄色のオイルを得た。この生成物をさらに精製することなくアクリロイル化に使用した。
【０２３７】
【数１５】
0004330268.tif 000031
【０２３８】
（実施例２４）
（４，８−ジチアノニルアクリレートの合成）
実施例１８に記載される調製に類似の手順に従った。化合物４，８−ジチアノナノール（８．６５ｇ、４８．０ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（７．３ｇ、７２．０ｍｍｏｌ）、およびアクリロイルクロリド（８．７ｇ、９６．１ｍｍｏｌ）を反応させ、４，８−ジチアノニルアクリレートを黄色のオイルとして得（８．３ｇ）、そしてさらに精製することなく使用した。
【０２３９】
【数１６】
0004330268.tif 000032
【０２４０】
（実施例２５）
（３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルフィド（２５）の合成）
実施例１９に記載された調製の手順に類似の手順を化合物２５の調製のために使用した。
【０２４１】
化合物４，８−ジチアノニルアクリレート（４．８６ｇ、２０．７ｍｍｏｌ）、およびｍＣＰＢＡ（９．３４ｇ、４１．４ｍｍｏｌ）を、実施例１８に記載されるように反応させた。粗生成物を透明なオイルとして得た。このオイルをカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、２０重量％アセトン／エーテル、５０重量％アセトン／エーテル、アセトン）によって精製し、無色のオイル（これは、冷蔵庫に置くと凝固した）を得（３．４ｇ、５からの３工程を経て２７重量％）、化合物２５であるメチル３−（アクリロイルオキシ）プロピルスルフィドを得た。
【０２４２】
【数１７】
0004330268.tif 000033
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、炭水化物モノマー１（−黒三角−）、２（−白三角−）、３（−白四角−）、４（−白丸−）、および５（−黒丸−）の割合の関数として水和したＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルの平衡含水率（重量％）を示す。
【図２】  図２は、１０重量％または２０重量％の炭水化物モノマー１、２、３、４または５を含有する水和したＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルコポリマーの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）極大ピーク温度を示す。
【図３】  図３は、モノマー１を含むＨＥＭＡコポリマーフィルムの表面上のグリセロール（−白四角−）およびメチレンジヨーダイド（−白丸−）の接触角に及ぼす炭水化物モノマー１の含量の影響を示す。
【図４】  図４は、モノマー３を含むＨＥＭＡコポリマーフィルムの表面上のグリセロール（−白四角−）およびメチレンジヨーダイド（−白丸−）の接触角に及ぼす炭水化物モノマー３の含量の影響を示す。
【図５】  図５は、１０重量％のモノマー１を含むＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルのＸ線電子分光法（ＸＰＳ）調査スペクトルを示す。
【図６】  図６は、ＸＰＳ分析による２０重量％のモノマー２含むＨＥＭＡ−炭水化物コポリマーの、窒素、イオウ、炭素および酸素元素組成を示す。計算値は、実験観測値と比較する。
【図７】  図７は、炭水化物モノマー１〜５の重量％量の関数としてＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルの平衡含水率（ＥＷＣ）を示す。
【図８】  図８は、３６℃で人工涙流体（ＡＴＦ）中でインキュベートした時間（時間）の関数としてＨＥＭＡおよびモノマー１（図８Ａ）、２（図８Ｂ）、３（図８Ｃ）、４（図８Ｄ）、および５（図８Ｅ）を含むＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルに吸着したタンパク質の量（マイクログラム／ｃｍ2）を示す。
【図９】  図９は、３６℃で２４時間インキュベートした後の２０重量％のモノマー３、４、または５を含有するＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルへのアルブミンおよびリゾチームの吸着（マイクログラム／ｃｍ2）を例示する。
【図１０】  図１０は、種々の市販のコンタクトレンズおよび２０重量％のモノマー３および４を含むヒドロゲルへのタンパク質吸着を示す。図１０Ａ（マイクログラム／ｃｍ2）；図１０Ｂ（材料のマイクログラム／ミリグラム）。
【図１１】  図１１は、２０重量％のモノマー３、４、または５を含有する水和したＨＥＭＡ−炭水化物ヒドロゲルのＤＳＣ加熱曲線（水の融解吸熱）を示す。
【図１２】  図１２は、ＨＥＭＡ−スルフィドヒドロゲル中の平衡含水率（重量％）に及ぼすスルホキシド濃度（重量％）の影響を例示する。
【図１３】  図１３は、ＨＥＭＡ−スルホキシドヒドロゲルのＤＳＣ極大ピーク温度（℃）に及ぼすスルホキシド濃度（重量％）の影響を示す。
【図１４】  図１４は、３６℃で２４時間人工涙流体中でインキュベートの前後のＨＥＭＡ−スルホキシドヒドロゲルに吸着されたタンパク質の量に及ぼすスルホキシド濃度（重量％）の影響を示す。
【図１５】  図１５は、３６℃でＡＴＦ中でインキュベート２４時間後の平衡含水率（重量％）および吸着したタンパク質の量に及ぼすスルホキシド濃度（重量％）の影響を示す。
【図１６】  図１６は、３６℃で人工涙流体中で２４時間インキュベーションの間、種々の市販のコンタクトレンズのヒドロゲルおよび３つの異なるＨＥＭＡ−スルホキシド処方物（Ｆ−１、Ｆ−２およびＦ−３）から作製されたレンズへのタンパク質吸着（マイクログラム／ｃｍ2）を示す。
【図１７】  図１７は、対応するヒドロゲルの平衡含水率に及ぼすＨＥＭＡ−スルフィド、ＨＥＭＡ−スルホキシドまたはＨＥＭＡ−スルホン中のスルフィド、スルホキシドまたはスルホンの濃度（重量％）の影響（図１７Ａ）または３６℃で２４時間人工涙流体中でインキュベーション後の対応するヒドロゲル上のインビトロでのタンパク質吸着に及ぼすＨＥＭＡ−スルフィド、ＨＥＭＡ−スルホキシドまたはＨＥＭＡ−スルホンスルホン中のスルフィド、スルホキシドまたはスルホンの濃度（重量％）の影響（図１７Ｂ）を示す。ヒドロゲルの平衡含水率（ＥＷＣ、重量％）を、各バーの下側に示す。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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