(57)【要約】  これまで生体用接着剤や心臓弁などの医療用デバイス処理に用いられている架橋剤や縮合剤は、人工的に合成された非天然物であるため、生体内で代謝されずに毒性を示し、溶解するには有機溶媒が必要である。そのため、生体親和性の高い水溶性架橋剤の開発が望まれていた。  分子内に水酸基を持つ酒石酸及びその誘導体のカルボキシル基を電子吸引性基であるスクシンイミジル、スルホスクシンイミジル、マレイミジル、フタルイミジル、イミダゾールイル、ニトロフェニル、トレジル又はこれらの誘導体の１種又は２種以上の組み合わせによって修飾した水溶性酒石酸誘導体及び該酒石酸誘導体により得られる高分子架橋体。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酒石酸又はその誘導体の２つのカルボキシル基を電子吸引性基であるスクシンイミジル、スルホスクシンイミジル、マレイミジル、フタルイミジル、イミダゾールイル、ニトロフェニル、トレジル又はこれらの誘導体の１種又は２種以上の組み合わせによって修飾したことを特徴とする水溶性酒石酸誘導体。
【請求項２】
請求項１記載の水溶性酒石酸誘導体を用いて架橋された生分解性高分子からなることを特徴とする水溶性高分子架橋体。
【請求項３】
請求項１記載の水溶性酒石酸誘導体を硬化成分とし、ジメチルスルホキシド溶液若しくは塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の１種又は２種以上の組み合わせからなる緩衝溶液又は該緩衝溶液とジメチルスルホキシドの混合溶液、からなる溶媒に溶解した生分解性高分子を接着成分とすることを特徴とする二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料。
【請求項４】
請求項３記載の二成分系生体内分解吸収性粘着性医用材料からなることを特徴とする軟組織と軟組織、軟組織と硬組織、又は硬組織と硬組織を接着する生体用組織接着剤。
【請求項５】
請求項３記載の二成分系生体内分解吸収性粘着性医用材料からなることを特徴とする止血剤、血管塞栓剤、シーラント、又は動脈瘤の封止剤。
【請求項６】
請求項１記載の水溶性酒石酸誘導体を用いて、ジメチルスルホキシド溶液若しくは塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の１種又は２種以上の組み合わせからなる緩衝溶液又は該緩衝溶液−ジメチルスルホキシド混合溶液中において生分解性高分子を架橋することを特徴とする高分子架橋体の合成法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酒石酸又はその誘導体のカルボキシル基を電子吸引性基により修飾した酒石酸誘導体と該酒石酸誘導体により合成された高分子架橋体および該酒石酸誘導体と生分解性高分子から構成される二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、生体用組織接着剤や生体由来の物質を用いた医療用デバイスには、人工的に化学合成されたグルタルアルデヒドなどのアルデヒドを有する架橋剤や1−エチル−3−（3−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドなどの縮合剤等が用いられていた（例えば、特許文献１、２）。本発明者らは、クエン酸回路内に存在するトリカルボン酸であるクエン酸のカルボキシル基を電子吸引性基によって少なくとも１つ以上修飾した生体低分子誘導体を開発した(特許文献３、非特許文献１〜３)。なお、アルカン二酸ジスクシンイミドによる分子間架橋タンパク質の生成方法が知られている（特許文献４）。【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０３４７９号公報
【特許文献２】特開平１１−２３９６１０号公報
【特許文献３】特開２００４−９９５６２号公報
【特許文献４】特開昭６１−６９７５９号公報
【非特許文献１】Polymer Preprints,Japan 2002, Vol.51, No.14,3728
【非特許文献２】Polymer Preprints,Japan 2003, Vol.52, No.14,4147
【非特許文献３】Polymer Preprints,Japan 2003, Vol.52, No.14,4140
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまで医療用デバイスの処置等に用いられている架橋剤や縮合剤は、主に人工的に合成された非天然物であり、生体内で代謝されず生体に対して毒性を示すことが指摘されている。そのため、医療現場で用いる際には用途や使用量が制限されている。さらに、これまで、強固な組織接着力を持ち、残留した架橋剤又は分解生成物の生体毒性が低い生体用組織接着剤は存在しなかった。また、血管の閉塞、止血、エアーリーク、動脈瘤の封止などに対し、従来の止血剤、血管塞栓剤、シーラントまたは動脈瘤の封止剤は、塗布部分から剥離し易く、十分な接着強度を持ったものが存在しなかった。【０００５】
また、本発明者らが開発した生体低分子誘導体及び特許文献４に開示されているアルカン二酸ジスクシンイミドは、水に対する溶解性が低いため、架橋体を合成するには有機溶媒であるジメチルスルホキシドなどを用いることが課題として挙げられる。そのため、生体親和性が高く、生体内で代謝・排泄される水溶性架橋剤の開発が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するため、本発明では、水酸基を持つジカルボン酸である酒石酸を電子吸引性基により修飾した水溶性酒石酸誘導体および該酒石酸誘導体により生分解性高分子を架橋することにより合成された高分子架橋体、該酒石酸誘導体と生分解性高分子から構成される二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料を開発した。【０００７】
すなわち、本発明は、ジカルボン酸である酒石酸の２つのカルボキシル基を電子吸引性基により修飾したジカルボン酸誘導体、及び得られた酒石酸誘導体を用いて生分解性高分子を架橋することにより調製された高分子架橋体である。【０００８】
また、本発明は、生分解性高分子の有機溶媒溶液若しくは水溶液、緩衝液、又は水−有機溶媒混合溶液を接着成分とし、ジカルボン酸である酒石酸の２つのカルボキシル基を電子吸引性基により修飾した酒石酸誘導体を硬化成分とすることを特徴とする二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料である。【０００９】
また、用いる電子吸引性基には、スクシンイミジル、スルホスクシンイミジル、マレイミジル、フタルイミジル、イミダゾールイル、ニトロフェニル、トレジル又はこれらの誘導体の１種又は２種以上の組み合わせが挙げられる。【００１０】
また、高分子架橋体又は生体内分解吸収性粘着性医用材料に用いる生分解性高分子は、タンパク質、グリコサミノグリカン、キトサン、ポリアミノ酸、ポリアルコール、又はこれらの２つ又はそれ以上の組み合わせが挙げられる。【００１１】
また、グリコサミノグリカンには、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヒアルロン酸、ヘパラン硫酸、ヘパリン、ケラタン硫酸、又はこれらの誘導体の１種又は２種以上の組み合わせが挙げられる。これらのグリコサミノグリカンは、分子量及び由来する生物によらない。【００１２】
また、タンパク質は、コラーゲン（数１０種類のタイプによらない）、アテロコラーゲン（数１０種類のタイプによらない）、アルカリ処理コラーゲン（数１０種類のタイプによらない）、ゼラチン、ケラチン、ヘモグロビン、カゼイン、グロブリン、フィブリノーゲン、ヒト血液由来アルブミン、遺伝子組み換えアルブミン、アルブミンフラグメント、及び化学的に改変されたアルブミン等アミノ基を有する高分子が含まれる群より選択されるタンパク質の１種又は２種以上の組み合わせが挙げられる。【００１３】
また、高分子架橋体、水溶性酒石酸誘導体と生分解性高分子から構成される二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料の調製に用いるその他の生分解性高分子としてキトサン（脱アセチル化度、分子量によらない）、ポリアミノ酸（アミノ酸の種類、分子量によらない）、ポリアルコール（種類、分子量によらない）が挙げられる。【００１４】
また、高分子架橋体、水溶性酒石酸誘導体と生分解性高分子から構成される二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料を調製する際に、生分解性高分子を溶解するための溶媒には、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の１種又は２種以上の組み合わせにより調製された緩衝液が挙げられる。
【発明の効果】
【００１５】
酒石酸又はその誘導体のカルボキシル基を電子吸引性基により修飾した酒石酸誘導体は、本発明者らが先に開発した生体低分子誘導体及びアルカン二酸ジスクシンイミドと比較して水溶性であり、高分子架橋体および該酒石酸誘導体と生分解性高分子から構成される二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料を得る際に、緩衝液を用いる水溶液条件下にて生分解性高分子水溶液と均一に反応が進み、反応時間が短くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の水溶性酒石酸誘導体の出発物質として使用する低分子は、酒石酸又はその誘導体、例えば、酒石酸中の水酸基（-OH）を硫酸基（-OSO3Na）あるいはカルボキシメチル基（-OCH2COONa）などに化学修飾したものである。また、本発明の水溶性酒石酸誘導体は、酒石酸又はその誘導体の２個のカルボキシル基を電子吸引性基、例えば、スクシンイミジル、スルホスクシンイミジル、マレイミジル、フタルイミジル、イミダゾールイル、ニトロフェニル、トレジル又はこれらの誘導体の１種又は２種以上の組み合わせと合成反応させ、活性エステルを導入したものである。【００１７】
本発明の水溶性酒石酸誘導体は、下記の合成反応により得ることができる。有機溶媒１００重量％に対して、酒石酸又はその誘導体を０．００１〜１０重量％程度、より好ましくは、１〜３重量％程度加え、縮合剤、例えば、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド（EDC）、又は、ジシクロヘキシルカルボジイミド（DCC）を該溶媒１００重量％に対して０．００１〜２０重量％程度、より好ましくは、５〜１５重量％程度を加え、その存在下で電子吸引性基となる分子、例えば、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドを該溶媒１００重量％に対して０．００１〜１０重量％程度、より好ましくは、３〜８重量％程度を加え、反応温度０〜１００℃、より好ましくは、１０〜３０℃、反応時間１〜４８時間、より好ましくは、１〜３時間の適宜の条件を選択し、反応させることにより酒石酸誘導体と反応副生成物であるＤＣＣウレアが沈殿生成する。【００１８】
その後、反応副生成物であるＤＣＣウレアをガラスろ過フィルターにて濾過することによって酒石酸誘導体を単離する。ろ液を減圧留去した後、得られた残渣をn-ヘキサン等の有機溶媒で洗浄、ろ過することによって、精製を行う。上記の反応条件を外れると、酒石酸中のカルボキシル基を電子吸引性基であるN-ヒドロキシスクシンイミドなどで修飾することができなくなるので不適当である。この反応によって下記の構造式で示される水溶性の酒石酸誘導体が得られる。この水溶性酒石酸誘導体は、架橋剤、医療用接着剤の硬化剤、ブタ弁（Carpentier-Edowards valve：CE弁）などの固定剤などに有用である。【００１９】
【化１】
2006016600.tif 000002
【００２０】
本発明の水溶性酒石酸誘導体と生分解性高分子との架橋反応は、溶媒中の生分解性高分子の濃度０．１〜５０重量％程度に対し、該酒石酸誘導体の濃度０．０１％〜５０重量％程度とし、好ましくは、１０〜５０℃程度で反応させる。上記反応条件を外れると反応速度が遅くなり、得られる架橋体の架橋密度が低くなり、架橋体が得られない場合もあるので不適当である。なお、両者の配合に際しては、均一に反応させるため、該酒石酸誘導体も上記溶媒に溶解し、双方を上記濃度範囲となるように適宜濃度の溶液として混合するのが好ましい。【００２１】
溶媒としては、ジメチルスルホキシド溶液若しくは塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の１種又は２種以上の組み合わせからなる緩衝溶液又は該緩衝溶液−ジメチルスルホキシド混合溶液等を用いることができる。【００２２】
この反応によって、図１に示すような構造の架橋体が得られる。この架橋体は、含水率が約80〜99重量％のハイドロゲルである。含水率が低くなると強度が強く、架橋密度が高くなるため、接着剤等への有用性が向上する。この架橋体は、医療用接着剤、止血剤、血管塞栓剤、動脈瘤封止剤などに使用できる。【００２３】
以上のようにして生成する高分子架橋体は、生体用接着剤、止血剤、血管塞栓剤、動脈瘤の封止剤のいずれかに適用する場合は、架橋反応を直接患部で行う。また、一旦架橋反応させた後用いることにより、癒着防止剤、組織再生用足場材料、薬物担体として好適に用いられる。【００２４】
生体内分解吸収性粘着性医用材料に用いる本発明の水溶性酒石酸誘導体と生分解性高分子との架橋反応は、溶媒中の生分解性高分子の濃度０．１〜５０重量％程度に対し、該酒石酸誘導体の濃度０．０１％〜５０重量％程度とし、好ましくは、１０〜５０℃程度で反応させる。上記反応条件を外れると接着時間が長くなり、さらに接着強度も弱くなる。なお、両者の配合に際しては、均一に反応させるため、該酒石酸誘導体も上記溶媒に溶解し、双方を上記濃度範囲となるように適宜濃度の溶液として混合するのが好ましい。【００２５】
溶媒としては、ジメチルスルホキシド溶液若しくは塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の１種又は２種以上の組み合わせからなる緩衝溶液又は該緩衝溶液−ジメチルスルホキシド混合溶液等を用いることができる。上記反応によって得られる生体組織と接着剤の界面の構造は、図２に示すように、該酒石酸誘導体が生体組織内の生体高分子および接着剤中の生分解性高分子と架橋反応をすることにより、接着する。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明について実施例を挙げて詳細に説明をする。
＜酒石酸誘導体の合成＞
酒石酸をテトラヒドロフラン（THF）溶媒１００重量％に対して、５重量％加えた溶液に対し、ジシクロヘキシルカルボジイミド（DCC）を溶媒１００重量％に対して１４重量％加え、その存在下でＮ−ヒドロキシスクシンイミドを溶媒１００重量％に対して８重量％を加え、１時間攪拌し、その後、室温にて２時間攪拌を行った。これによりＤＣＣウレアと酒石酸誘導体の混合溶液が得られた。【００２７】
続いて、析出したＤＣＣウレアをガラスろ過フィルターにて取り除き、反応系の溶媒であるＴＨＦを減圧留去した。得られた残渣をｎ−へキサン、２−プロパノールにより洗浄、濾過することによって精製を行い、酒石酸の２つのカルボキシル基が、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドに修飾された酒石酸誘導体（TAD）を合成した。酒石酸の２つのカルボキシル基が完全にN-ヒドロキシスクシンイミドによって置換されたことを１Ｈ−ＮＭＲにより確認した。合成したＴＡＤは、水に対し、０．１〜５０重量％の濃度で溶解することが可能であった。
【実施例２】
【００２８】
＜コラーゲン架橋体の合成＞
実施例１にて合成したＴＡＤを用いて、アルカリ処理コラーゲン（AlCol）の高分子架橋体を合成した。０．１Ｍリン酸緩衝溶液（pH7.0）にＴＡＤ100μlを溶解し、AlCol濃度２．５ｗ／ｖ％のリン酸緩衝溶液（0.1M,pH7.0）４００μl中に添加し、攪拌した。ＴＡＤの最終濃度は、２０，５０，１００，１５０ｍＭになるように加えた。その後、３７℃で３０分間静置し、コラーゲン架橋体生成の有無を確認した。結果を表１に示す。表１の結果から、０．１Ｍリン酸緩衝溶液、すなわち水溶液条件下におけるコラーゲン架橋体の生成が確認された。含水率が低くなると強度が強く、架橋密度が高くなるため、接着剤等への有用性が向上する。【００２９】
【表１】
2006016600.tif 000003
【実施例３】
【００３０】
＜アルブミン架橋体の合成＞
実施例1にて合成したＴＡＤを用いて、ヒト血清アルブミン（HSA）の高分子架橋体を合成した。０．１Ｍリン酸緩衝溶液（pH7.0）にＴＡＤ１００μｌを溶解し、HＳＡ濃度４５ｗ／ｖ％のリン酸緩衝溶液（0.1M,pH7.0）４００μl中に添加し、攪拌した。ＴＡＤの最終濃度は、１００，１５０，２００ｍＭになるように加えた。その後、３７℃で３０分間静置し、ＨＳＡ架橋体生成の有無を確認した。結果を表２に示す。表２の結果から、０．１Ｍリン酸緩衝溶液、すなわち水溶液条件下における生体高分子のゲル化が確認された。【００３１】
【表２】
2006016600.tif 000004
【実施例４】
【００３２】
＜生体組織接着剤の調製＞
生体組織接着剤を下記のようにして調製した。ヒト血清由来のアルブミン（シグマアルドリッチジャパン（株）製A1653）を０．１Ｍリン酸ナトリウム緩衝液（pH7.0）に４５重量％となるように溶解した。このアルブミン溶液４００μlに対し、硬化成分としてＴＡＤの０．１Mリン酸緩衝溶液（pH7.0）を１００μl加え、２５℃で数秒攪拌した。最終体積(500ul)に対するＴＡＤ濃度は、１００ｍＭ，１５０ｍＭ，２００ｍＭ，２５０ｍＭとなるように調製した。【００３３】
<生体組織接着剤の接着強度測定>
生体組織に対する接着強度測定用の被接着物としてコラーゲンケーシング（新田ゼラチン（株）製、組成：コラーゲン44％、セルロース 18％、グリセリン15％、植物性油脂3％、カルボキシメチルセルロース2％）を用いて接着強度を測定した。コラーゲンケーシング（幅10mm×長さ25mm）の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域に厚さが均一になるように硬化前の混合溶液を５０μl塗布し、同等の大きさのコラーゲンケーシングをその接着面上に重ね合わせた。さらに、その接着面上に５０ｇの錘をのせ、３７℃で１時間放置した。接着強度は、引っ張り試験機（英弘精機（株）製TA-XT2i）により測定した。測定条件は２５℃、測定スピード２ｍｍ/ｓで行った。結果を表３に示す。表３の結果から、ＴＡＤ濃度依存的に接着強度が強くなることが確認された。【００３４】
【表３】
2006016600.tif 000005
【００３５】
また、市販されている生体用組織接着剤であるフィブリン系接着剤（藤沢薬品工業社製、商品名  ボルヒール）とシアノアクリレート系接着剤（ETHICON社製、商品名  ダーマボンド）を用い、同様に接着強度を測定した。結果を表４に示す。表４の結果から、ＴＡＤ系接着剤は、シアノアクリレート系接着剤には及ばないものの、フィブリン系接着剤と比較して１０倍以上接着強度が高いことが確認された。【００３６】
【表４】
2006016600.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の水溶性酒石酸誘導体は、生体用接着剤、止血剤、血管塞栓剤、動脈瘤の封止剤などの医用材料の架橋剤として有用である。また、一旦、生分解性高分子と架橋反応させた後用いることにより、癒着防止剤、組織再生用足場材料、薬物担体としても用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の架橋体の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の生体用組織接着剤を用いた場合の生体組織と接着剤の界面の構造を示す模式図である。
【図１】
2006016600.tif 000007
【図２】
2006016600.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月9日(2006.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】（削除）
【請求項２】（削除）
【請求項３】酒石酸又はその誘導体の２つのカルボキシル基を電子吸引性基であるスクシンイミジル、スルホスクシンイミジル、マレイミジル、フタルイミジル、イミダゾールイル、ニトロフェニル、トレジル又はこれらの誘導体の１種又は２種以上の組み合わせによって少なくとも１つ以上修飾した水溶性酒石酸誘導体を硬化成分とし、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の１種又は２種以上の組み合わせからなる緩衝水溶液に溶解した生分解性高分子を接着成分とすることを特徴とする二成分系の生体内分解吸収性粘着性医用材料。
【請求項４】請求項３記載の二成分系生体内分解吸収性粘着性医用材料からなることを特徴とする軟組織と軟組織、軟組織と硬組織、又は硬組織と硬組織を接着する生体用組織接着剤。
【請求項５】請求項３記載の二成分系生体内分解吸収性粘着性医用材料からなることを特徴とする止血剤、血管塞栓剤、シーラント、又は動脈瘤の封止剤。
【請求項６】酒石酸又はその誘導体の２つのカルボキシル基を電子吸引性基であるスクシンイミジル、スルホスクシンイミジル、マレイミジル、フタルイミジル、イミダゾールイル、ニトロフェニル、トレジル又はこれらの誘導体の１種又は２種以上の組み合わせによって少なくとも１つ以上修飾した水溶性酒石酸誘導体を用いて、ジメチルスルホキシド溶液若しくは塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の１種又は２種以上の組み合わせからなる緩衝水溶液又は該緩衝溶液−ジメチルスルホキシド混合溶液中において生分解性公文氏を架橋することを特徴とする高分子架橋体の合成法。
【国際調査報告】
2006016600.tif 000009
2006016600.tif 000010
2006016600.tif 000011
2006016600.tif 000012