(57)【要約】本発明は式（ＩＶ）のポリマーに関連し、式中、Ａ、Ｘ、Ｑ、Ｙ、Ｚ、ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｋ１、およびｋ２は本明細書に記載の通りであり、ポリマーのモノマー単位は同じまたは異なる。本発明はまた、式（ＩＩＩ）のモノマーに関し、式中、Ｒ”、Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１、ｍ４、ｍ５、およびｍ６は本明細書に記載の通りであり、さらに、式（ＩＩＩ）の２以上のモノマーを含むポリマーネットワークにも関する。本発明はまた、本明細書に記載のポリマーおよびモノマーのいずれかを含むヒドロゲル、当該ヒドロゲルを含むカプセル、ならびに当該カプセルを使用して治療剤を対象に送達する方法にも関する。2020506919.tif 0001822020506919.tif 0001832020506919.tif 000184
2020506919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（Ｉ）：
2020506919.tif 000142
のモノマーであって、
式中、
Ａは、サッカリド含有単位およびポリビニルアルコール含有単位から選択され；
Ｘは、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンは、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｑは、存在しないか、またはリンカーであり；
Ｙは、
2020506919.tif 000143
からなる群から選択され；
Ｚは、
2020506919.tif 000144
からなる群から選択され；
ｍ１は、０〜５０であり；
ｍ２は、０〜５０であり；
ｍ３は、０〜５０であり；
Ｒは、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ’は、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルケンであり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ３は、Ｃ１〜２０アルキルである、
前記モノマー。
【請求項２】
Ａが、単糖、二糖、三糖、およびオリゴ糖からなる群から選択される、請求項１に記載のモノマー。
【請求項３】
Ａが、置換または非置換のヘキソース、ヘキスロース、ヘキスロン酸、ペントース、ペンツロース、およびペンツロン酸からなる群から選択される単糖である、請求項１に記載のモノマー。
【請求項４】
Ａが、
2020506919.tif 000145
からなる群から選択され、
2020506919.tif 000146
が、ＡからＸへの結合点である、請求項１に記載のモノマー。
【請求項５】
Ｑが、存在しており、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレン、ポリ（エチレングリコール）、およびポリペプチドからなる群から選択され；ここで、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクリレン、または−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレンは、−ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、Ｃ１〜６アルキル、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；Ｃ１〜２０アルキレンは、酸素、窒素、硫黄、および窒素からなる群から選択される１以上のヘテロ原子によって任意選択的に中断されている、請求項１に記載のモノマー。
【請求項６】
Ｑがヘテロアリーレンである、請求項１に記載のモノマー。
【請求項７】
Ｑが
2020506919.tif 000147
である、請求項１に記載のモノマー。
【請求項８】
式（Ｉａ）：
2020506919.tif 000148
を有する、請求項１に記載のモノマー。
【請求項９】
式（Ｉｂ）：
2020506919.tif 000149
を有する、請求項１に記載のモノマー。
【請求項１０】
式（Ｉｃ）：
2020506919.tif 000150
を有する、請求項１に記載のモノマー。
【請求項１１】
式（ＩＶ）：
2020506919.tif 000151
のポリマーであって、
式中、
Ａは、該ポリマーの各モノマー単位について、サッカリド含有単位およびポリビニルアルコール含有単位から独立して選択され；
Ｘは、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンは、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｑは、存在しないか、またはリンカーであり；
Ｙは、
2020506919.tif 000152
からなる群から選択され；
Ｚは、
2020506919.tif 000153
からなる群から選択され；
ｍ１は、０〜５０であり；
ｍ２は、０〜５０であり；
ｍ３は、０〜５０であり；
Ｒは、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ’は、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルケンであり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ３は、Ｃ１〜２０アルキルであり
ｋ１は、任意の整数であり；
ｋ２は、各モノマー単位について０または１から独立して選択されるが、ただし、少なくとも１つのｋ２が１であり；
ポリマーの前記モノマー単位は、同じまたは異なっている、
前記ポリマー。
【請求項１２】
Ａが、単糖、二糖、またはオリゴ糖含有単位から各出現において独立して選択されるサッカリドである、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１３】
Ａが、置換または非置換のヘキソース、ヘキスロース、ヘキスロン酸、ペントース、ペンツロース、およびペンツロン酸からなる群から選択される単糖である、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１４】
Ａが、
2020506919.tif 000154
からなる群から選択され、
2020506919.tif 000155
が、ＡからＸへの結合点である、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１５】
Ｑが、存在しており、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレン、ポリ（エチレングリコール）、およびポリペプチドからなる群から選択され；ここで、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクリレン、または−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレンは、−ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、Ｃ１〜６アルキル、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；Ｃ１〜２０アルキレンは、酸素、窒素、硫黄、および窒素からなる群から選択される１以上のヘテロ原子によって任意選択的に中断されている、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１６】
Ｑがヘテロアリーレンである、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１７】
Ｑが
2020506919.tif 000156
である、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１８】
ｋ１が５〜１０，０００である、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１９】
式（ＩＶａ）：
2020506919.tif 000157
を有する、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項２０】
式（ＩＶｂ）：
2020506919.tif 000158
を有する、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項２１】
式（ＩＶｃ）：
2020506919.tif 000159
を有する、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項２２】
ポリマーの１以上のモノマー単位が、
2020506919.tif 000160
2020506919.tif 000161
2020506919.tif 000162
2020506919.tif 000163
2020506919.tif 000164
からなる群から独立して選択される、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項２３】
２以上の異なるモノマー単位を含む、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項２４】
式（Ｉ）：
2020506919.tif 000165
の１以上のモノマー単位を含み、
式（ＩＩ）：
2020506919.tif 000166
の１以上のモノマー単位をさらに含み、
式中、
Ｌ１は、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンは、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｌ２は、存在しないか、またはＣ１〜２０アルキレンであり、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンは、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｌ３は、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ１〜２０アルケニレン、Ｃ３〜１２シクロアルケニレン、およびアリーレンからなる群から選択され、ここで、アリーレンは、ヘテロアリーレンおよびヘテロシクリレンからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜３回任意選択的に置換されており；
Ｒ４は、Ｈ、ＳＨ、Ｎ３、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜２０アルケニル、Ｃ２〜２０アルキニル、Ｃ３〜１２シクロアルケニル、Ｃ３〜１２シクロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロシクリルからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜２０アルケニル、Ｃ２〜２０アルキニル、Ｃ３〜１２シクロアルケニル、Ｃ３〜１２シクロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロシクリルは、Ｈ、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜３回任意選択的に置換されている、
請求項１１に記載のポリマー。
【請求項２５】
式（ＩＩａ）：
2020506919.tif 000167
を有し、
式中、ｎ１、ｎ２、およびｎ３は任意の整数である、
請求項２４に記載のポリマー。
【請求項２６】
以下：
2020506919.tif 000168
2020506919.tif 000169
2020506919.tif 000170
2020506919.tif 000171
からなる群から選択され、
式中、ｎ１、ｎ２、およびｎ３が任意の整数である、
請求項２５に記載のポリマー。
【請求項２７】
ｎ１、ｎ２、およびｎ３のそれぞれが、５〜１０，０００の整数から独立して選択される、請求項２５に記載のポリマー。
【請求項２８】
請求項１１〜２７に記載のポリマーのいずれか１つを含む、ヒドロゲル。
【請求項２９】
請求項２８に記載のヒドロゲルと
該ヒドロゲル中に封入された治療剤と
を含む、カプセル。
【請求項３０】
前記治療剤が細胞調製物を含む、請求項２９に記載のカプセル。
【請求項３１】
前記ヒドロゲル中に封入された細胞調製物をさらに含み、
前記治療剤が、該細胞調製物から放出される作用物質である、
請求項２９に記載のカプセル。
【請求項３２】
前記細胞調製物が膵島の調製物を含む、請求項３１に記載のカプセル。
【請求項３３】
前記治療剤が、治療用のタンパク質、ペプチド、抗体またはその結合断片、抗体模倣薬、核酸、小分子、ホルモン、成長因子、血管新生因子、サイトカイン、抗炎症薬、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項２９に記載のカプセル。
【請求項３４】
請求項２９に記載のカプセルを対象に投与する工程を含む、治療剤を対象に送達する方法。
【請求項３５】
前記投与する工程が、前記カプセルを前記対象に埋め込むことを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
請求項３２に記載のカプセルを、糖尿病を有する対象に埋め込む工程を含む、糖尿病対象を処置する方法。
【請求項３７】
式（ＩＩＩ）：
2020506919.tif 000172
のモノマーであって、
式中、
Ｘ１は、存在しないか、または
2020506919.tif 000173
であり；
Ｙ１は
2020506919.tif 000174
であり；
Ｚ１は
2020506919.tif 000175
であり；
ｍ４は、１〜５０であり；
ｍ５は、０〜１０であり；
ｍ６は、１〜５０であり；
Ｒ”は、ＨまたはＣ１〜６アルキルであり；
Ｒ４は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ５は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ６は、Ｃ１〜２０アルキルであり、
ただし、Ｘ１が存在しないとき、Ｙ１は
2020506919.tif 000176
ではない、
前記モノマー。
【請求項３８】
式（ＩＩＩａ）：
2020506919.tif 000177
を有する、請求項３７に記載のモノマー。
【請求項３９】
式（ＩＩＩｂ）：
2020506919.tif 000178
を有する、請求項３７に記載のモノマー。
【請求項４０】
式（ＩＩＩｃ）：
2020506919.tif 000179
を有する、請求項３７に記載のモノマー。
【請求項４１】
以下：
2020506919.tif 000180
からなる群から選択される、請求項３７に記載のモノマー。
【請求項４２】
式（ＩＩＩ）：
2020506919.tif 000181
の架橋モノマーを含む、ポリマーネットワーク。
【請求項４３】
ネットワークの前記架橋モノマーが同じである、請求項４２に記載のポリマーネットワーク。
【請求項４４】
ネットワークの前記架橋モノマーが異なる、請求項４２に記載のポリマーネットワーク。
【請求項４５】
前記モノマーが、カルボキシベタインジアクリルアミド架橋剤（ＣＢＡＡＸ）によって架橋されている、請求項４２に記載のポリマーネットワーク。
【請求項４６】
請求項４２に記載のポリマーネットワークを含む、ヒドロゲル。
【請求項４７】
請求項４６に記載のヒドロゲルと
該ヒドロゲル中に封入された治療剤と
を含む、カプセル。
【請求項４８】
前記治療剤が細胞調製物を含む、請求項４７に記載のカプセル。
【請求項４９】
前記ヒドロゲル中に封入された細胞調製物をさらに含み、
前記治療剤が、該細胞調製物から放出される作用物質である、
請求項４７に記載のカプセル。
【請求項５０】
前記細胞調製物が膵島の調製物を含む、請求項４９に記載のカプセル。
【請求項５１】
前記治療剤が、治療用のタンパク質、ペプチド、抗体またはその結合断片、抗体模倣薬、核酸、小分子、ホルモン、成長因子、血管新生因子、サイトカイン、抗炎症薬、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項４７に記載のカプセル。
【請求項５２】
請求項４７に記載のカプセルを対象に投与する工程を含む、治療剤を対象に送達する方法。
【請求項５３】
前記投与する工程が、前記カプセルを前記対象に埋め込むことを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
請求項５０に記載のカプセルを、糖尿病を有する対象に埋め込む工程を含む、糖尿病対象を処置する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／４５１，６２９号の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、両性イオン性モノマー、ポリマー、およびヒドロゲル、ならびに、生体材料をコーティングおよび／またはカプセル化するためのこれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
多くの進歩した治療的細胞処置が近年開発されているが、１型糖尿病（Ｔ１Ｄ）は、依然として、世界中で１００万を超える人々を襲って世界的に蔓延している。ランゲルハンス島移植は、Ｔ１Ｄの処置の代替かつ有望なアプローチとして考えられてきた。しかし、病院での膵島移植は、ドナー膵島の不足および長期の免疫抑制という２つの主な障壁によって制限される。近年、ヒト幹細胞由来のベータ細胞が開発されており、インスリン産生細胞の制限されない供給を生じさせる経路を提供している。そのため、膵島をカプセル化してかかる膵島を宿主免疫反応から効果的に保護する新規の材料または医療デバイスの開発が重要な要求となっている。
【０００４】
埋め込まれた生体材料の性能は、多くの場合、密なコラーゲン性カプセルの形成に続いて医療デバイスの不具合を引き起こす異物反応（ＦＢＲ）によって妨げられる。埋め込まれた材料への非特異的なタンパク質吸着が、異物反応の最初の工程であると考えられる。付着防止材料、すなわちタンパク質吸着および細胞接着に抵抗性の高い表面の組み込みは、ＦＢＲおよびその後の線維性カプセルの形成を抑制することが予期される。近年、カルボキシベタイン、スルホベタイン、およびホスホリルコリンの両性イオンを持つ両性イオン性ポリマーの使用が、これらのポリマーの超低付着特性に起因して多くの注目を集めている（Ｊｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｕｌｔｒａｌｏｗ‐Ｆｏｕｌｉｎｇ，Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｂｌｅ，ａｎｄ  Ｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅ  Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２２（９）：９２０−９３２（２０１０）（非特許文献１））。例えば、両性イオン性ポリ（カルボキシベタインメタクリレート）（ＰＣＢＭＡ）は、マウスにおいて皮下埋め込み後少なくとも３ヶ月間カプセルの形成に抵抗することが示されている（Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ｉｎ  Ｍｉｃｅ  Ｒｅｓｉｓｔ  ｔｈｅ  Ｆｏｒｅｉｇｎ−Ｂｏｄｙ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ”，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ３１（６）：５５３−５５６（２０１３）（非特許文献２））。しかし、両性イオン性材料のゲル化に関連する厳しい条件、例えば、ＵＶ照射およびフリーラジカル生成は、カプセル化細胞に大きな損害を与え、細胞カプセル化のためのこれらの材料の適用を制限し得る。
【０００５】
天然由来の材料であるアルギン酸塩は、大部分においてその穏やかなゲル化および低い毒性に起因して、組織再生、薬物送達および細胞カプセル化を含めた多数の用途での使用の可能性も示している（Ｄｒｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｔｈｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ａｌｇｉｎａｔｅ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ”，Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２５（１６）：３１８７−３１９９（２００４）（非特許文献３））。しかし、アルギン酸塩は、細胞または異種ドナー組織のカプセル化によって悪化する線維化反応を生じさせる。アルギン酸塩表面における線維性組織は、カプセル化細胞への栄養素および酸素の拡散を中断して、細胞壊死を引き起こす。そのため、ＦＢＲを生じさせず、かつ、カプセル化細胞または組織の健康を促進するポリマー材料が当該分野において必要とされている。
【０００６】
本発明は、当該分野におけるこれらおよび他の欠陥を克服することを対象とする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｊｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｕｌｔｒａｌｏｗ‐Ｆｏｕｌｉｎｇ，Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｂｌｅ，ａｎｄ  Ｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅ  Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２２（９）：９２０−９３２（２０１０）
【非特許文献２】Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ｉｎ  Ｍｉｃｅ  Ｒｅｓｉｓｔ  ｔｈｅ  Ｆｏｒｅｉｇｎ−Ｂｏｄｙ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ”，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ３１（６）：５５３−５５６（２０１３）
【非特許文献３】Ｄｒｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｔｈｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ａｌｇｉｎａｔｅ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ”，Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２５（１６）：３１８７−３１９９（２００４）
【発明の概要】
【０００８】
本発明の第１態様は、式（Ｉ）：
2020506919.tif 000003
のモノマーであって、
式中
Ａは、サッカリド含有単位およびポリビニルアルコール含有単位から選択され；
Ｘは、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｑは、存在しないか、またはリンカーであり；
Ｙは、
2020506919.tif 000004
からなる群から選択され；
Ｚは、
2020506919.tif 000005
からなる群から選択され；
ｍ１は、０〜５０であり；
ｍ２は、０〜５０であり；
ｍ３は、０〜５０であり；
Ｒは、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ’は、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルケンであり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ３は、Ｃ１〜２０アルキルである；
上記モノマーに関する。
【０００９】
本発明の別の態様は、式（ＩＶ）：
2020506919.tif 000006
のポリマーであって、
式中
Ａは、ポリマーの各モノマー単位について、サッカリド含有単位およびポリビニルアルコール含有単位から独立して選択され；
Ｘは、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｑは、存在しないか、またはリンカーであり；
Ｙは、
2020506919.tif 000007
からなる群から選択され；
Ｚは、
2020506919.tif 000008
からなる群から選択され；
ｍ１は、０〜５０であり；
ｍ２は、０〜５０であり；
ｍ３は、０〜５０であり；
Ｒは、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ’は、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルケンであり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ３は、Ｃ１〜２０アルキルであり、
ｋ１は、任意の整数であり；
ｋ２は、各モノマー単位について０または１から独立して選択されるが、ただし、少なくとも１つのｋ２が１であり；
ポリマーのモノマー単位は、同じまたは異なっている；
上記ポリマーに関する。
【００１０】
本発明の別の態様は、ポリマーであって、式（Ｉ）：
2020506919.tif 000009
の１以上のモノマーを含み、
式（ＩＩ）：
2020506919.tif 000010
の１以上のモノマーをさらに含み、式中
Ｌ１は、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｌ２は、存在しないか、または、Ｃ１〜２０アルキレンであり、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｌ３は、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ１〜２０アルケニレン、Ｃ３〜１２シクロアルケニレン、およびアリーレンからなる群から選択され、ここで、アリーレンが、ヘテロアリーレンおよびヘテロシクリレンからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜３回任意選択的に置換されており；
Ｒ４は、Ｈ、ＳＨ、Ｎ３、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜２０アルケニル、Ｃ２〜２０アルキニル、Ｃ３〜１２シクロアルケニル、Ｃ３〜１２シクロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロシクリルからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜２０アルケニル、Ｃ２〜２０アルキニル、Ｃ３〜１２シクロアルケニル、Ｃ３〜１２シクロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロシクリルが、Ｈ、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜３回任意選択的に置換されている；
上記ポリマーに関する。
【００１１】
本発明の別の態様は、式（ＩＩＩ）：
2020506919.tif 000011
のモノマーであって、
式中
Ｘ１は、存在しないか、または
2020506919.tif 000012
であり；
Ｙ１は
2020506919.tif 000013
であり；
Ｚ１は
2020506919.tif 000014
であり；
ｍ４は、１〜５０であり；
ｍ５は、０〜１０であり；
ｍ６は、１〜５０であり；
Ｒ”は、ＨまたはＣ１〜６アルキルであり；
Ｒ４は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ５は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ６は、Ｃ１〜２０アルキルである、
ただし、Ｘ１が存在しないとき、Ｙ１は
2020506919.tif 000015
ではない；
上記モノマーに関する。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、式（ＩＩＩ）：
2020506919.tif 000016
の架橋モノマーを含むポリマーネットワークに関する。
【００１３】
本発明の別の態様は、本明細書に記載されているポリマー、本明細書に記載されているポリマーネットワーク、またはこれらの任意の組み合わせのうちいずれか１つを含むヒドロゲルに関する。
【００１４】
本発明の別の態様は、本発明のヒドロゲルおよび当該ヒドロゲル中に封入された治療剤を含むカプセルに関する。
【００１５】
本発明の別の態様は、治療剤を対象に送達する方法を対象とする。この方法は、ヒドロゲルと本明細書に記載されているヒドロゲルによって封入された治療剤とを含むカプセルを対象に投与することを含む。
【００１６】
本発明のさらなる態様は、糖尿病対象を処置する方法を対象とする。この方法は、本明細書に記載されている治療剤を含むカプセルを、糖尿病を有する対象に埋め込むことを含む。
【００１７】
超低付着性の両性イオン性基、例えばスルホベタインおよびカルボキシベタインによって化学的に改変された、本明細書に記載のアルギン酸塩および他のポリマーは、優れた生体適合性を示す。両性イオン性部位は、優れた長期生体適合性をアルギン酸塩に与えかつ線維化反応を抑制した一方で、アルギン酸塩骨格は、穏やかなゲル化条件下で架橋可能なままである。これらの材料は、アルギン酸塩およびヒドロゲルを使用する他の生物学的用途と同様に細胞カプセル化および埋め込みに特に好適である。本件は、１型糖尿病処置のための膵島カプセル化などの領域において適用可能性を有する両性イオン系アルギン酸塩共役体を開発する初めての研究である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】Ａ〜Ｂは、スルホベタイン−ＮＨ２（Ａ）およびカルボキシベタイン−ＮＨ２（Ｂ）モノマーの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図２】Ａ〜Ｂは、本明細書に記載されているスルホベタイン系アルギン酸塩共役体の合成および特徴付けを示す。Ａは、スルホベタイン系アルギン酸塩共役体の合成経路を示す。Ｂは、Ｄ２Ｏ中でのアルギン酸塩、スルホベタイン系アルギン酸塩共役体、およびスルホベタイン−ＮＨ２モノマーの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図３】Ａ〜Ｂは、明細書に記載されているカルボキシベタイン系アルギン酸塩共役体の合成および特徴付けを示す。Ａは、カルボキシベタイン系アルギン酸塩共役体の合成経路を示す。Ｂは、Ｄ２Ｏ中でのアルギン酸塩、カルボキシベタイン系アルギン酸塩共役体、およびカルボキシベタイン−ＮＨ２モノマーの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図４】Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおける腹腔内埋め込みの１４日後の線維症がほとんどない３種のスルホベタイン改変アルギン酸塩マイクロカプセル（ＳＢ−ＶＬＧ、ＳＢ−ＳＬＧ２０、およびＳＢ−ＳＬＧ１００）を示す画像である。腹腔内空間において２週間後に取り出したマイクロカプセルの暗視野位相コントラスト画像は、ＳＢ−アルギン酸塩マイクロカプセルにおいて、ＳＬＧ２０非改変対照マイクロカプセルにおけるものよりもかなり少ない線維症を示す。ＳＬＧ２０、ＶＬＶＧ、ＳＬＧ１００は、異なる分子量を有するアルギン酸塩である。スケールバー、２０００μｍ；ｎ＝５；各画像が、１匹のマウスを表す。
【図５】Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおける腹腔内埋め込みの１００日後の線維症がほとんどないスルホベタイン（ＳＢ）改変アルギン酸塩（ＳＢ−ＳＬＧ２０）マイクロカプセルを示す。腹腔内空間において１００日後に取り出したマイクロカプセルの暗視野位相コントラスト画像は、ＳＢ改変マイクロカプセル（最終行の画像）において、ＳＬＧ２０対照マイクロカプセル（１行目の画像）におけるものよりもかなり少ない線維症を示す。スケールバー、２０００μｍ；各画像が、１匹のマウスを表す、ｎ＝４。
【図６】Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおける腹腔内埋め込みの１８０日後の線維症がほとんどないＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルを示す。腹腔内空間において１８０日後に取り出したマイクロカプセルの暗視野位相コントラスト画像は、ＳＢ改変マイクロカプセルにおいて、ＳＬＧ２０対照マイクロカプセルにおけるものよりもかなり少ない線維症を示す。スケールバー、２０００μｍ；各画像が、１匹のマウスを表す、ｎ＝７。
【図７】Ｃ５７ＢＬ／Ｊ６マウスにおける腹腔内埋め込みの１８０日後に取り出したＳＢ−ＳＬＧ２０（下の２行）およびＳＬＧ２０（上の２行）マイクロカプセルの画像を示す。ｎ＝７。カプセルの白色部分は、線維症を示す。
【図８】Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおける腹腔内埋め込みの３０日後の線維症がほとんどないエチレン−グリコールＳＢマイクロカプセルの暗視野位相コントラスト画像を示す。スケールバー、２０００μｍ；ｎ＝５。
【図９−１】ＳＢ−ＳＬＧ２０カプセル中に封入されたラット膵島が、ＳＬＧ２０対照群と比較して、ＳＴＺ処置糖尿病Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおいて長期の正常血糖値を維持したことを示す。Ａは、１０００μｍ  ＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセル中に封入されたラット膵島の代表的な暗視野位相コントラスト画像である。スケールバー、５００μｍ。Ｂは、３ヶ月の埋め込み研究からのマウスの血中グルコース濃度を示すグラフである（処置群当たりｎ＝３マウス）。
【図９−２】ＳＢ−ＳＬＧ２０カプセル中に封入されたラット膵島が、ＳＬＧ２０対照群と比較して、ＳＴＺ処置糖尿病Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおいて長期の正常血糖値を維持したことを示す。Ｃは、代表的な暗視野位相コントラスト画像（スケールバー、２０００μｍ）であり、Ｄは、埋め込みの９０日後に取り出した膵島含有ＳＬＧ２０マイクロカプセルのＨ＆Ｅ染色断面画像である。カプセルの白色部分は、線維症の存在を示す。Ｅは、代表的な暗視野位相コントラスト画像（スケールバー、２０００μｍ）であり、Ｆは、埋め込みの９０日後に取り出した膵島含有ＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルのＨ＆Ｅ染色断面画像である。カプセルにおける線維症の非存在、およびカプセル内の多数の膵島に注意されたい。Ｇは、取り出したＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルにおける膵島の免疫組織化学的染色（ＤＡＰＩ）を示す画像である。インスリンもまた、染色によって可視化された；スケールバー、５０μｍ。
【図１０】４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３における生成物１０ａの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１１】４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３における生成物１５ａの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１２】４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３における生成物１６ａの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１３】４００ＭＨｚ、Ｄ２Ｏにおける生成物１７ａの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１４】４００ＭＨｚ、Ｄ２ＯにおけるｑＴＲ−ＣＢの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１５】４００ＭＨｚ、Ｄ２Ｏにおける生成物９ａの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１６】４００ＭＨｚ、Ｄ２Ｏにおける生成物１１ａの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１７】４００ＭＨｚ、Ｄ２ＯにおけるＴＲ−ＣＢの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１８】４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３における生成物１２ａの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１９】４００ＭＨｚ、Ｄ２ＯにおけるＴＲ−ＳＢの１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図２０Ａ】ｑＴＲ−ＣＢの合成および特徴付けを示す。Ａは、ｑＴＲ−ＣＢの化学構造を示す。
【図２０Ｂ】ｑＴＲ−ＣＢの合成および特徴付けを示す。Ｂは、ｑＴＲ−ＣＢの合成経路を示す。
【図２０Ｃ】ｑＴＲ−ＣＢの合成および特徴付けを示す。Ｃは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）グラフト化または金のみ（ｂａｒｅ  ｇｏｌｄ）の表面における１ｍｇ／ｍＬのフィブリノゲン（Ｆｇ）または非希釈ヒト血漿からのタンパク質吸着を示す典型的な表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサーグラムを示す。１５分の時点での線は、上から下へ、凡例と同じ順序である。
【図２０Ｄ】ｑＴＲ−ＣＢの合成および特徴付けを示す。Ｄは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルの画像である。
【図２１】Ａ〜Ｅは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルの機械的特性を示す。Ａは、エネルギー散逸のための起こり得るメカニズムとしてのトリアゾール環間でのπ−πスタッキングを示す概略図である。Ｂは、屈曲試験の際のポリ（カルボキシベタイン）（ＰＣＢ）およびＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルの画像を示す。Ｃは、引張試験におけるＰＣＢおよびＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルに関する応力ひずみ曲線を示すグラフである。Ｄは、圧縮試験におけるＰＣＢおよびＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルに関する応力ひずみ曲線を示すグラフである。Ｅは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルに関する１０の連続的な負荷非負荷サイクルの応力ひずみ曲線を示すグラフである。
【図２２】Ａ〜Ｂは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルのインビトロ特徴付けを示す。Ａは、組織培養ポリスチレン（ＴＣＰＳ）、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ＰＨＥＭＡ）、ＰＣＢ、およびＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲル表面（スケールバー：１００μｍ）における３日間の培養後のＮＩＨ／３Ｔ３細胞の蛍光顕微鏡画像、ならびに細胞密度の定量化（平均±標準偏差；ｎ＝５；＊、ｐ＜０．０５；ｎｓ、有意差なし）を示す。Ｂは、種々の表面において培養されたマクロファージからのＴＮＦ−αおよびＩＬ１０分泌の定量化を示すグラフである（平均±標準偏差；ｎ＝６；＊、ｐ＜０．０５；ｎｓ、有意差なし）。左から右への各グラフの各条件におけるバーの順番：ＴＣＰＳ、ＰＨＥＭＡ、ＰＣＢ、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）。
【図２３】Ａ〜Ｅは、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルの合成ならびにこれらの機械的特性の特徴付けを示す。Ａは、ＴＲ−ＣＢおよびＴＲ−ＳＢモノマーへの合成経路を示す。Ｂは、屈曲試験の際のＰ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルの画像を示す。Ｃは、Ｐ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルの伸長を示す。Ｄは、引張試験におけるＰＣＢ、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）、およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルに関する応力ひずみ曲線を示すグラフである。Ｅは、圧縮試験におけるＰＣＢ、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）、およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルに関する応力ひずみ曲線を示すグラフである。
【図２４Ａ】免疫応答性マウスにおける種々のヒドロゲルへの異物反応（ＦＢＲ）の特徴付けを示す。Ａは、皮下埋め込み後の示された時点で取り出した異なるヒドロゲルの代表的なマッソントリクローム染色画像を示す。ブルー染色は、埋め込み物を包囲している線維症またはコラーゲン沈着を示す（スケールバー：１００μｍ；アスタリスク記号は、埋め込まれたヒドロゲルの場所を示す）。
【図２４Ｂ】免疫応答性マウスにおける種々のヒドロゲルへの異物反応（ＦＢＲ）の特徴付けを示す。Ｂは、埋め込み物の周囲のコラーゲン密度の定量化を示すグラフである（ｎ＝５）。
【図２５】Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲル表面における３日間の培養後に付着したＮＩＨ／３Ｔ３細胞の蛍光顕微鏡画像を示す（スケールバー：１００μｍ）。
【図２６】皮下埋め込みの１ヶ月後の免疫応答性マウスにおける種々のヒドロゲルへのＦＢＲの特徴付けを示す。Ａ（左）は、ＰＣＢヒドロゲルの代表的なマッソントリクローム染色画像を示す（ブルー染色は、埋め込み物を包囲している線維症またはコラーゲン沈着を示す；スケールバー：１００μｍ；アスタリスク記号は、埋め込まれたヒドロゲルの場所を示す）。Ａ（右）のグラフは、埋め込み物の周囲のコラーゲン密度の定量化を示す。Ｂ（左）は、ＰＣＢヒドロゲルの代表的なＣＤ３１免疫染色画像を示す（血管は暗緑色に染色され、核は青色に染色される；スケールバー：５０μｍ；アスタリスク記号は、埋め込まれたヒドロゲルの場所を示し、破線は、線維層と皮膚組織との間の境界を示す）。Ｂ（右）のグラフは、埋め込み物の周囲の血管密度の定量化を示す。全てのデータは、平均値±標準偏差として提示されている（ヒドロゲルの種類当たり５匹のマウス）；＊、Ｐ＜０．０５；ｎｓ、有意差なし。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明の詳細な説明
本発明の一態様は、式（Ｉ）：
2020506919.tif 000017
のモノマーであって、
式中
Ａは、サッカリド含有単位およびポリビニルアルコール含有単位から選択され；
Ｘは、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｑは、任意選択的であり、存在するとき、リンカーであり；
Ｙは、
2020506919.tif 000018
からなる群から選択され；
Ｚは、
2020506919.tif 000019
からなる群から選択され；
ｍ１は、０〜５０であり；
ｍ２は、０〜５０であり；
ｍ３は、０〜５０であり；
Ｒは、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ’は、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルケンであり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ３は、Ｃ１〜２０アルキルである；
上記モノマーに関する。
【００２０】
一実施形態において、Ｑは、本発明のモノマーにおいて存在していない。別の実施形態において、Ｑは、本発明のモノマーにおいてリンカーとして存在する。Ｑは、任意の個数の炭素原子、１〜３０個の炭素原子、１〜２０個の炭素原子、または１〜１４個の炭素原子を含有しており、また、線状、分岐、または環状の構造形式で窒素、硫黄、または窒素などの１以上のヘテロ原子を任意選択的に含んでいる有機グルーピングである。代表的なＱグルーピングは、Ｃ１〜２０アルキレン、置換Ｃ１〜２０アルキレン、フェノキシ、置換フェノキシ、アルコキシ、置換アルコキシ、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、置換Ｃ３〜２０シクロアルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルケニレン、置換Ｃ３〜２０シクロアルケニレン、Ｃ８−２０シクロアルキニレン、置換Ｃ８−２０シクロアルキニレン、ヘテロシクリレン、置換ヘテロシクリレン、アリーレン、置換アリーレン、トリアゾール、ポリ（エチレングリコール）、またはポリペプチド部位である。
【００２１】
一実施形態において、Ｑは、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレン、ポリ（エチレングリコール）、およびポリペプチドからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクリレン、または−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレンが、−ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、Ｃ１〜６アルキル、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており、Ｃ１〜２０アルキレンが、酸素、窒素、硫黄、または窒素からなる群から選択される１以上のヘテロ原子によって任意選択的に中断されている。
【００２２】
別の実施形態において、Ｑは、ヘテロアリーレンである。
【００２３】
さらに別の実施形態において、Ｑは
2020506919.tif 000020
である。
【００２４】
上記で使用されているように、本明細書における説明を通して、以下の用語は、別途示さない限り、以下の意味を有することが理解されよう。本明細書において別途定義されていないとき、本明細書において使用されている全ての技術的および科学的用語は、この技術が属する分野における当業者によって一般的に理解されているものと同じ意味を有する。本明細書における用語について複数の定義がある場合においては、別途記述されていない限り、このセクションにおけるものが優先される。
【００２５】
「アルキル」という用語は、別途特定されない限り、直鎖であっても分岐鎖であってもよく、鎖において約１〜約２０（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０）個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基を意味する。分岐鎖は、１以上の低級アルキル基、例えば、メチル、エチル、またはプロピルが、線状アルキル鎖に結合していることを意味する。例示的なアルキル基として、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、および３−ペンチルが挙げられる。
【００２６】
「アルキレン」という用語は、アルキル基からの水素原子の除去によって得られる基を意味する。アルキレンは、二価の直鎖または分岐鎖アルカン基である。アルキレンの非限定例として、メチレンおよびエチレンが挙げられる。
【００２７】
「アルケニル」という用語は、炭素−炭素二重結合を含有していて、直鎖であっても分岐鎖であってもよい、鎖において約２〜約２０（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０）個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基を意味する。好ましいアルケニル基は、鎖において２〜約６（例えば、２、３、４、５、６）個の炭素原子を有する。例示的なアルケニル基として、エチニル、プロペニル、ｎ−ブテニル、およびｉ−ブテニルが挙げられる。アルケニレンは、二価の直鎖または分岐鎖アルケン基である。
【００２８】
「アルキニル」という用語は、炭素−炭素三重結合を含有していて、直鎖であっても分岐鎖であってもよい、鎖において約２〜約２０（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０）個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基を意味する。好ましいアルキニル基は、鎖において２〜約６（例えば、２、３、４、５、６）個の炭素原子を有する。例示的なアルキニル基として、エチニル、プロピニル、ｎ−ブチニル、２−ブチニル、３−メチルブチニル、およびｎ−ペンチニルが挙げられる。アルキニレンは、二価の直鎖または分岐鎖アルキンである。
【００２９】
「シクロアルキル」という用語は、３〜２０（例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０）個の炭素原子を含有していてよい非芳香族飽和単または多環式環系を指す。例示的なシクロアルキル基として、限定されることなく、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルが挙げられる。
【００３０】
「シクロアルキレン」という用語は、シクロアルキル基からの水素原子の除去によって得られる基を意味する。シクロアルキレンの非限定例として、シクロブチレンおよびシクロプロピレンが挙げられる。
【００３１】
「シクロアルケニル」という用語は、３〜１２（例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２）個の炭素原子を含有していてよく、また、少なくとも１つの二重結合を含む非芳香族不飽和単または多環式環系を指す。例示的なシクロアルケニル基として、限定されることなく、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニルが挙げられる。シクロアルケニレンは、二価の直鎖または分岐鎖シクロアルケン基である。
【００３２】
「シクロアルキニル」という用語は、８〜１２個の炭素原子を含有していてよく、また、少なくとも１つの三重結合を含む非芳香族不飽和単または多環式環系を指す。例示的なシクロアルキニル基として、限定されることなく、シクロノニンおよびシクロオクチンが挙げられる。シクロアルキニレンは、二価の直鎖または分岐鎖シクロアルキン基である。
【００３３】
本明細書において使用されているとき、「ヘテロシクリル」という用語は、炭素原子、ならびに、窒素、酸素、硫黄、およびケイ素からなる群から選択される１〜５（例えば、１、２、３、４、または５）個のヘテロ原子からなる安定な３〜１８員（例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、または１８員）環系を指す。ヘテロシクリルは、縮合、橋かけ、またはスピロ環系を含んでいてよい単環式または多環式環系であってよく；ヘテロシクリル中の窒素、炭素、硫黄、またはケイ素原子は、任意選択的に酸化されていてよく；窒素原子は、任意選択的に４級化されていてよく；環は、部分または完全飽和であってよい。代表的な単環式ヘテロシクリルとして、ピペリジン、ピペラジン、ピリミジン、モルホリン、チオモルホリン、ピロリジン、テトラヒドロフラン、ピラン、テトラヒドロピラン、オキセタンなどが挙げられる。代表的な多環式ヘテロシクリルとして、インドール、イソインドール、インドリジン、キノリン、イソキノリン、プリン、カルバゾール、ジベンゾフラン、クロメン、キサンテンなどが挙げられる。
【００３４】
「ヘテロシクリレン」という用語は、ヘテロシクリル基からの水素原子の除去によって得られる基を意味する。ヘテロシクリレンの非限定例として、ピペリジレン、ピロリジニレン、ピペラジニレン、モルホリニレン、チオモルホリニレン、チアゾリジニレン、１，４−ジオキサニレン、テトラヒドロフラニレンおよびテトラヒドロチオフェニレンが挙げられる。
【００３５】
本明細書において使用されているとき、「アリール」という用語は、６〜１９（例えば、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、または１９）個の炭素原子を含有する芳香族単環式または多環式環系であって、任意選択的に置換されていてよい上記環系を指す。本発明のアリール基として、限定されないが、フェニル、ナフチル、アズレニル、フェナントレニル、アントラセニル、フルオレニル、ピレニル、トリフェニレニル、クリセニル、およびナフタセニルなどの基が挙げられる。
【００３６】
「アリーレン」という用語は、アリール基からの水素原子の除去によって得られる基を意味する。アリーレンの非限定例として、フェニレンおよびナフタレンが挙げられる。
【００３７】
本明細書において使用されているとき、「ヘテロアリール」は、炭素原子、ならびに、窒素、酸素、硫黄、およびケイ素からなる群から選択される１〜５（例えば、１、２、３、４、または５）個のヘテロ原子からなる芳香族環ラジカルを指す。ヘテロアリール基の例として、限定されることなく、ピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、トリアゾリル、フリル、チオフェニル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、オキジアサゾリル、チアジアゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、トリアジニル、チエノピロリル、フロピロリル、インドリル、アザインドリル、イソインドリル、インドリニル、インドリジニル、インダゾリル、ベンズイミダゾリル、イミダゾピリジニル、ベンゾトリアゾリル、ベンズオキサゾリル、ベンズオキサジアゾリル、ベンゾチアゾリル、ピラゾロピリジニル、トリアゾロピリジニル、チエノピリジニル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾフリル、ベンゾチオフェニル、キノリニル、イソキノリニル、テトラヒドロキノリル、テトラヒドロイソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノリジリニル、フタラジニル、ベンゾトリアジニル、クロメニル、ナフチリジニル、アクリジニル、フェナンジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、プテリジニル、およびプリニルが挙げられる。さらなるヘテロアリールは、ＣＯＭＰＲＥＨＥＮＳＩＶＥ  ＨＥＴＥＲＯＣＹＣＬＩＣ  ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ：ＴＨＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ、ＲＥＡＣＴＩＯＮＳ、ＳＹＮＴＨＥＳＩＳ  ＡＮＤ  ＵＳＥ  ＯＦ  ＨＥＴＥＲＯＣＹＣＬＩＣ  ＣＯＭＰＯＵＮＤＳ（Ｋａｔｒｉｔｚｋｙ  ｅｔ  ａｌ．  ｅｄｓ．，１９８４）に記載されており、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３８】
「ヘテロアリーレン」という用語は、ヘテロアリール基からの水素原子の除去によって得られる基を意味する。ヘテロアリーレンの非限定例として、ピリジレン、ピラジニレン、フラニレン、チエニレンおよびピリミジニレンが挙げられる。
【００３９】
「任意選択的に置換されている」という用語は、基が、当該基の各置換可能な原子において置換基を有していてよいことを示すのに使用される（単一の原子において１を超える置換基を含む）、ただし、表記されている原子の通常の価数を超えないこと、および各置換基の同一性が他から独立していることを条件とする。各残基において最大で３個のＨ原子が、アルキル、ハロゲン、ハロアルキル、ヒドロキシ、低級アルコキシ、カルボキシ、カルボアルコキシ（アルコキシカルボニルとも称される）、カルボキサミド（アルキルアミノカルボニルとも称される）、シアノ、カルボニル、ニトロ、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、メルカプト、アルキルチオ、スルホキシド、スルホン、アシルアミノ、アミジノ、フェニル、ベンジル、ヘテロアリール、フェノキシ、ベンジルオキシ、またはヘテロアリールオキシによって置き換えられている。「非置換」の原子は、その価数によって決定される全ての水素原子を持っている。置換基がケトであるとき（すなわち、＝０）、原子上の２個の水素が置き換えられている。置換基および／または変数の組み合わせは、かかる組み合わせが安定な化合物を結果として生じるときのみ許容され；「安定な化合物」または「安定な構造」とは、反応混合物から有用な純度の程度までの単離および有効な治療剤への製剤化に耐え抜くのに十分に堅牢である化合物が意図される。
【００４０】
「置換されている」または「置換」という用語は、表記されている原子上の１以上の水素が、示唆されている基からの選択によって置き換えられていることを意味するが、ただし、表記されている原子の通常の価数を超えないことを条件とする。「非置換」の原子は、その価数によって決定される全ての水素原子を持っている。置換基がオキソであるとき（すなわち、＝Ｏ）、原子上の２個の水素が置き換えられている。置換基および／または変数の組み合わせは、かかる組み合わせが安定な化合物を結果として生じるときのみ許容される。「安定な化合物」とは、反応混合物から有用な純度の程度までの単離および有効な治療剤への製剤化に耐え抜くのに十分に堅牢である化合物が意図される。例示的な置換基として、限定されることなく、オキソ、チオ（すなわち、＝Ｓ）、ニトロ、シアノ、ハロ、ＯＨ、ＮＨ２、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ１−Ｃ６アルコキシ、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ７シクロアルキルアルキル、単環式アリール、単環式ヘテロアリール、多環式アリール、および多環式ヘテロアリールが挙げられる。
【００４１】
「単環式」という用語は、１つの環を有する分子構造を示す。
【００４２】
「多環式」という用語は、限定されないが、縮合、橋かけ、またはスピロ環を含めた２以上の環を有する分子構造を示す。
【００４３】
「ハロゲン」という用語は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を意味する。
【００４４】
「シアノ」という用語は、以下に示すシアノ基
2020506919.tif 000021
を意味する。
【００４５】
「アルコキシ」という用語は、酸素を通して親構造に結合している、直鎖、分岐鎖、または環状構成およびこれらの組み合わせのうちの１〜８個の炭素原子からの基を意味する。例として、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、シクロプロピルオキシ、シクロヘキシルオキシなどが挙げられる。低級アルコキシは、１〜４個の炭素を含有する基を指す。本特許出願の目的で、アルコキシにはまた、メチレンジオキシおよびエチレンジオキシも含まれ、これらにおいて、各酸素原子が、原子、鎖、または環に結合しており、これらから、メチレンジオキシまたはエチレンジオキシ基が、環を形成するようにペンダント状になっている。そのため、例えば、アルコキシによって置換されているフェニルは、例えば、
2020506919.tif 000022
であってよい。
【００４６】
本明細書に記載されているモノマーおよび化合物は、１以上の不斉中心を含有していてよく、したがって、エナンチオマー、ジアステレオマー、および他の立体異性体形態を生じてよい。各キラル中心は、絶対立体化学の観点で、（Ｒ）−または（Ｓ）−と定義され得る。本発明は、ラセミおよび光学的に純粋な形態を含めた、全てのかかる可能な異性体、ならびにこれらの混合物を含むことが意図される。光学的に活性な（Ｒ）−および（Ｓ）−、（−）−および（＋）−、または（Ｄ）−および（Ｌ）−異性体は、キラルシントンもしくはキラル試薬を使用して調製されてよく、または従来技術を使用して分割されてよい。本明細書に記載されている化合物が、オレフィン性二重結合、または幾何学的非対称の他の中心を含有しているとき、別途特定されない限り、当該化合物は、ＥおよびＺの両方の幾何学的異性体を含むことが意図される。同様に、全ての互変異性体形態もまた含まれることが意図される。
【００４７】
本明細書において言及されているとき、「ポリビニルアルコール含有単位」は、ＣＨ２＝ＣＨ（ＯＨ）または
2020506919.tif 000023
の化学式を含む単位であり、式中、
2020506919.tif 000024
は、ＡからＸへの結合点であり、
ＣＨ２＝ＣＨ（ＯＨ）および
2020506919.tif 000025
は、任意選択的に置換されていてよい。
【００４８】
本明細書において使用されているとき、「サッカリド含有単位」は、サッカリドを含めた任意の化学単位、特に、単糖、二糖、またはオリゴ糖を含めた化学単位である。
【００４９】
単糖は、（ＣＨ２Ｏ）ｎ：式中、ｎ≧３；の一般構造を有するポリヒドロキシアルコールのアルデヒドまたはケトン誘導体である。単糖は、限定されることなく、デキストロ（Ｄ−）またはレボ（Ｌ）形態の、置換または非置換のトリオース、トリウロース、テトロース、テツロース（ｔｅｔｕｌｏｓｅ）、ペントース、ペンツロース、ペンツロン酸、ヘキソース、ヘキスロース、ヘキスロン酸、ヘプトース、ヘプツロース、またはヘプツロン酸であり得る。例示的な単糖として、限定されることなく、置換または非置換の、エリスロース、トレオース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、フコース、フルクトース、エリトルロース、リブロース、キシルロース、プシコース、ソルボース、タガトース、およびこれらの誘導体、例えば、アルドン酸およびウロン酸（例えば、グルコン酸、マンヌロン酸、グルクロン酸、ガラクツロン酸、マンヌロン酸、キシルロン酸）、デオキシ糖（例えば、デオキシリボース、ラムノース、およびフコース）、ならびにアミノ糖（例えば、グルコサミン、ガラクトサミン、Ｎ−アセチルムラミン酸）などが挙げられる。本明細書に記載されているモノマーおよびポリマーにおける使用に好適な他の単糖は、当該分野において周知である。
【００５０】
二糖は、グリコシド結合によって共に連結されている２つの単糖を含み、オリゴ糖は、グリコシド結合によって共に連結されている、２を超える、通常は３〜１０の単糖を含む。本明細書に記載されているモノマーおよびポリマーの二糖またはオリゴ糖含有単位は、１種類、または１を超える種類の単糖を含んでいてよい。例示的な二糖として、限定されることなく、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、セロビオース、イソマルトース、マルチトールなどが挙げられる。例示的なオリゴ糖として、限定されることなく、フルクト−オリゴ糖、ガラクト−オリゴ糖、グルコ−オリゴ糖、ラフィノースなどが挙げられる。
【００５１】
一実施形態において、本明細書に記載されているモノマーのサッカリド含有単位は、以下：
2020506919.tif 000026
から選択されるマンヌロン酸塩またはグルロン酸塩であり、ここで、
2020506919.tif 000027
は、ＡからＸへの結合点である。
【００５２】
一実施形態において、本発明のモノマーは、式（Ｉａ）：
2020506919.tif 000028
を有する。
【００５３】
一実施形態において、本発明のモノマーは、式（Ｉｂ）：
2020506919.tif 000029
を有する。
【００５４】
別の実施形態において、本発明のモノマーは、式（Ｉｃ）：
2020506919.tif 000030
を有する。
【００５５】
別の実施形態において、本発明のモノマーは：
2020506919.tif 000031
2020506919.tif 000032
2020506919.tif 000033
からなる群から選択される式を有する。
【００５６】
本発明の別の態様は、式（ＩＶ）：
2020506919.tif 000034
のポリマーであって、
式中
Ａは、ポリマーの各モノマー単位について、サッカリド含有単位およびポリビニルアルコール含有単位から独立して選択され；
Ｘは、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｑは、存在しないか、またはリンカーであり；
Ｙは、
2020506919.tif 000035
からなる群から選択され；
Ｚは、
2020506919.tif 000036
からなる群から選択され；
ｍ１は、０〜５０であり；
ｍ２は、０〜５０であり；
ｍ３は、０〜５０であり；
Ｒは、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ’は、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルケンであり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ３は、Ｃ１〜２０アルキルであり、
ｋ１は、任意の整数であり；
ｋ２は、各モノマー単位について０または１から独立して選択されるが、ただし、少なくとも１つのｋ２が１であり；
ポリマーのモノマー単位は、同じまたは異なっている；
上記ポリマーを対象とする。
【００５７】
一実施形態において、Ｑは、ポリマーのモノマー単位において存在していない。別の実施形態において、Ｑは、ポリマーのモノマー単位のリンカーとして存在している。Ｑは、任意の個数の炭素原子、１〜３０個の炭素原子、１〜２０個の炭素原子、または１〜１４個の炭素原子を含有しており、また、線状、分岐、または環状の構造形式で窒素、硫黄、または窒素などの１以上のヘテロ原子を任意選択的に含んでいる有機グルーピングである。代表的なＱグルーピングは、Ｃ１〜２０アルキレン、置換Ｃ１〜２０アルキレン、フェノキシ、置換フェノキシ、アルコキシ、置換アルコキシ、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、置換Ｃ３〜２０シクロアルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルケニレン、置換Ｃ３〜２０シクロアルケニレン、Ｃ８−２０シクロアルキニレン、置換Ｃ８−２０シクロアルキニレン、ヘテロシクリレン、置換ヘテロシクリレン、アリーレン、置換アリーレン、トリアゾール、ポリ（エチレングリコール）、またはポリペプチド部位である。
【００５８】
一実施形態において、Ｑは、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレン、ポリ（エチレングリコール）、およびポリペプチドからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ３〜２０シクロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロシクリレン、または−Ｏ−Ｃ１〜２０アルキレンが、−ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、Ｃ１〜６アルキル、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており、Ｃ１〜２０アルキレンが、酸素、窒素、硫黄、または窒素からなる群から選択される１以上のヘテロ原子によって任意選択的に中断されている。
【００５９】
別の実施形態において、Ｑは、ヘテロアリーレンである。
【００６０】
さらに別の実施形態において、Ｑは
2020506919.tif 000037
である。
【００６１】
一実施形態において、本発明のポリマーは、式（ＩＶａ）：
2020506919.tif 000038
を有する。
【００６２】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、式（ＩＶｂ）：
2020506919.tif 000039
を有する。
【００６３】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、式（ＩＶｃ）：
2020506919.tif 000040
を有する。
【００６４】
「ポリマー」は、本明細書において言及されているとき、共につながれて鎖分子を形成している一連の規則的に繰り返されている化学単位、すなわち、モノマー単位を含む高分子である。繰り返されているモノマーは、同じ種類からなっていても、限定数の異なる種類からなっていてもよい。本明細書に記載されているポリマー中のモノマー単位数は、いずれの整数であってもよい。一実施形態において、ポリマー中のモノマー単位数（ｋ１）は、約５〜約１，０００単位、約５〜約１０，０００単位、または約５〜約１００，０００単位である。
【００６５】
ポリマーのモノマーは、化学鎖を形成するとき、末端間で共につながれていても、より複雑な形式でつながれていてもよい。本明細書に記載されているポリマーは、ホモポリマー、すなわち、唯一種類の繰り返しモノマー単位を含むポリマーであっても、コポリマー、すなわち、１を超える種類の繰り返しモノマー単位を含むポリマーであってもよい。本開示のコポリマーには、交互ポリマー、周期ポリマー、ランダムポリマー、およびブロックポリマーが含まれる。本明細書に記載されているポリマーには、星型ポリマー、ブラシ型ポリマーおよびくし型ポリマーを含めた、線状ポリマーおよび分岐鎖ポリマーが含まれる。
【００６６】
一実施形態において、本明細書に記載されているポリマーは、式ＩＶの各場合におけるＡがポリビニルアルコール含有単位であるポリビニルアルコール含有ポリマー（すなわち、ポリマーがポリビニルアルコール骨格を有する）である。
【００６７】
本明細書において言及されているとき、「ポリビニルアルコール含有単位」は、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）−または
2020506919.tif 000041
の化学式を含む単位であり、式中、
2020506919.tif 000042
は、ＡからＸへの結合点であり、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）−および
2020506919.tif 000043
は、任意選択的に置換されていてよい。
【００６８】
別の実施形態において、本明細書に記載されているポリマーは、サッカリド含有ポリマー（すなわち、ポリマーはサッカリド骨格を有する）である。この実施形態において、式ＩＶのＡは、サッカリド含有単位である。上記に記載されているように、サッカリド含有単位は、サッカリドを含む任意の化学単位、特に、単糖、二糖、またはオリゴ糖を含む化学単位である。この実施形態によると、Ａは、単糖、二糖、およびオリゴ糖から各出現において独立して選択される。例示的なサッカリドは上記に記載されている。
【００６９】
一実施形態において、本明細書に記載されているポリマーは、本明細書に記載されているモノマー単位を含有する１種類の単糖を含むホモポリマーである。別の実施形態において、ホモポリマーは、本明細書に記載されているモノマー単位を含有する１種類の二糖を含む。別の実施形態において、ホモポリマーは、本明細書に記載されているモノマー単位を含有する１種類のオリゴ糖を含む。
【００７０】
別の実施形態において、上記ポリマーは、２以上の異なるモノマー単位を含有するコポリマーである。一実施形態において、上記コポリマーは、本明細書に記載されているモノマー単位を含有する２以上の異なる単糖を含む。別の実施形態において、上記コポリマーは、モノマー単位を含有する２以上の異なる二糖を含む。別の実施形態において、上記コポリマーは、モノマー単位を含有する２以上の異なるオリゴ糖を含む。別の実施形態において、上記コポリマーは、２以上の異なるモノマー単位を含み、各モノマー単位は、モノマー単位を含有する単糖、二糖、およびオリゴ糖から独立して選択される。
【００７１】
一実施形態において、本発明のポリマーは、改変サッカリドポリマーである。多糖または糖鎖ポリマーとしても知られているサッカリドポリマーは、グルコシド連結によって共に連結されている１以上のサッカリドの繰り返しモノマー単位を含むポリマーである。サッカリドポリマーは、とりわけ、例えば、限定されることなく、アルギン酸塩、ヒアルロン酸、キチン、セルロース、デンプン、アガロース、デキストラン、カラギーナン、グアー、コンドロイチン、デキストランを含めて、当該分野において周知である。そのため、本発明の改変サッカリドポリマーは、式ＩＶのＡが公知のサッカリドポリマーのモノマーサッカリド単位または単糖単位であり、かつ１以上のモノマー単位のｋ２が１であるポリマーである。
【００７２】
したがって、一実施形態において、本発明のポリマーは、改変セルロースポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、改変セルロースポリマーまたはその誘導体（例えば、改変アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロースもしくはセルロースエステル）を形成するためのグルコース単位または置換グルコース単位を含む。
【００７３】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、改変デキストランポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、改変デキストランポリマーを形成するＤ−グルコピラノシル単位である。
【００７４】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、改変アガロースポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、交互であり、改変アガロースポリマーを形成するＤ−ガラクトースおよび３，６−アンヒドロ−Ｌ−ガラクトピラノースから選択される。
【００７５】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、改変キトサンポリマーである。当該実施形態によると、式ＩＶのＡは、改変キトサンポリマーを形成するＤ−グルコサミンおよびＮ−アセチル−Ｄ−グルコサミンから独立して選択される。
【００７６】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、改変カラギーナンポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、交互であり、改変カラギーナンポリマーを形成するガラクトースおよび３，６アンヒドロガラクトースから選択される。
【００７７】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、改変ヒアルロナンポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、交互であり、改変ヒアルロナンポリマーを形成するグルクロン酸およびＮ−アセチル−Ｄ−グルコサミンから選択される。
【００７８】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、改変コンドロイチンポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、交互であり、改変コンドロイチン硫酸塩ポリマーを形成するグルクロン酸およびＮ−アセチルガラクトサミンから選択される。
【００７９】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、改変デキストランポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、交互であり、改変デキストラン硫酸塩ポリマーを形成するイズロン酸およびＮ−アセチルガラクトサミンから選択される。
【００８０】
別の実施形態において、本発明のポリマーは、グアーポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶのＡは、改変グアーポリマーを形成するガラクトースおよびマンノースから独立して選択される。
【００８１】
一実施形態において、本開示のポリマーは、改変アルギン酸塩ポリマーである。アルギン酸塩は、（１−４）連結β−Ｄ−マンヌロン酸塩およびα−Ｌ−グルロン酸塩のホモポリマーブロックによる線状コポリマーである。この実施形態によると、式ＩＶにおける各出現におけるＡは、β−Ｄ−マンヌロン酸塩およびα−Ｌ−グルロン酸塩から選択される。一実施形態において、上記ポリマーは、マンヌロン酸塩含有モノマー単位のホモポリマーブロックを含む。別の実施形態において、上記ポリマーは、グルロン酸塩含有モノマー単位のホモポリマーブロックを含む。別の実施形態において、上記ポリマーは、交互のマンヌロン酸塩およびグルロン酸塩含有モノマー単位、またはマンヌロン酸塩およびグルロン酸塩含有モノマー単位の交互ブロックを含む。一実施形態において、本発明のポリマーにおけるグルロン酸塩に対するマンヌロン酸塩の比は、約１である。別の実施形態において、グルロン酸塩に対するマンヌロン酸塩の比は、１超である。別の実施形態において、グルロン酸塩に対するマンヌロン酸塩の比は、１未満である。
【００８２】
本発明のこの態様によると、本開示の例示的なアルギン酸塩ポリマーは、Ａが
2020506919.tif 000044
から各出現において選択される、モノマー単位を含み、ここで、
2020506919.tif 000045
は、ＡからＸへの結合点である。
【００８３】
本発明の例示的な改変アルギン酸塩ポリマーは、以下：
2020506919.tif 000046
2020506919.tif 000047
2020506919.tif 000048
2020506919.tif 000049
から各出現において独立して選択されるモノマー単位を含む。
【００８４】
本発明のこの態様によると、式ＩＶのポリマーのｋ２は、各モノマー単位について０または１から独立して選択されるが、ただし、少なくとも１つのｋ２が１であることとする。一実施形態において、ｋ２は、本明細書に記載されているポリマーのモノマー単位の少なくとも１％で１である。別の実施形態において、ｋ２は、本明細書に記載されているポリマーのモノマー単位の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％またはそれより多くで１である。一実施形態において、ｋ２は、本明細書に記載されているポリマーのモノマー単位の１００％で１である。
【００８５】
本発明の別の態様は、式（Ｉ）：
2020506919.tif 000050
の１以上のモノマーを含み、式（ＩＩ）：
2020506919.tif 000051
の１以上のモノマーをさらに含み、式中、
Ｌ１は、Ｏ、ＮＨ、ＮＲ’、Ｃ（Ｏ）、およびＣ１〜２０アルキレンであり、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｌ２は、存在しないか、または、Ｃ１〜２０アルキレンであり、ここで、Ｃ１〜２０アルキレンが、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜２０回任意選択的に置換されており；
Ｌ３は、Ｃ１〜２０アルキレン、Ｃ１〜２０アルケニレン、Ｃ３〜１２シクロアルケニレン、およびアリーレンからなる群から選択され、ここで、アリーレンが、ヘテロアリーレンおよびヘテロシクリレンからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜３回任意選択的に置換されており；
Ｒ４は、Ｈ、ＳＨ、Ｎ３、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜２０アルケニル、Ｃ２〜２０アルキニル、Ｃ３〜１２シクロアルケニル、Ｃ３〜１２シクロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロシクリルからなる群から選択され、ここで、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜２０アルケニル、Ｃ２〜２０アルキニル、Ｃ３〜１２シクロアルケニル、Ｃ３〜１２シクロアルキニル、ヘテロアリール、およびヘテロシクリルが、Ｈ、ＯＨ、ハロゲン、シアノ、−ＣＦ３、およびＣ１〜６アルコキシからなる群からその各出現において独立して選択される置換基によって１〜３回任意選択的に置換されている；
ポリマーに関する。
【００８６】
本発明のこの態様の一実施形態において、上記ポリマーは、式（ＩＩａ）：
2020506919.tif 000052
を有し、式中、ｎ１、ｎ２およびｎ３は、任意の整数である。
【００８７】
一実施形態において、ｎ１、ｎ２およびｎ３は、それぞれ、１〜１０，０００の整数から独立して選択される。
【００８８】
本開示のこの態様による例示的なポリマーとして、限定されることなく、以下のポリマーが挙げられ、
2020506919.tif 000053
2020506919.tif 000054
2020506919.tif 000055
2020506919.tif 000056
式中、ｎ１、ｎ２およびｎ３は、任意の整数である。一実施形態において、ｎ１、ｎ２およびｎ３は、それぞれ、１〜１０，０００の整数から独立して選択される。
【００８９】
本発明の別の態様は、式（ＩＩＩ）：
2020506919.tif 000057
のモノマーであって、
式中
Ｘ１は、存在しないか、または
2020506919.tif 000058
であり；
Ｙ１は
2020506919.tif 000059
であり；
Ｚ１は
2020506919.tif 000060
であり；
ｍ４は、１〜５０であり；
ｍ５は、０〜１０であり；
ｍ６は、１〜５０であり；
Ｒ”は、ＨまたはＣ１〜６アルキルであり；
Ｒ４は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ５は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ６は、Ｃ１〜２０アルキルである、
ただし、Ｘ１が存在しないとき、Ｙ１は
2020506919.tif 000061
ではない；
上記モノマーに関する。
【００９０】
一実施形態において、式（ＩＩＩ）のモノマーは、式（ＩＩＩ’）：
2020506919.tif 000062
を有する。
【００９１】
一実施形態において、式（ＩＩＩ）のモノマーは、式（ＩＩＩａ）：
2020506919.tif 000063
を有する。
【００９２】
一実施形態において、式（ＩＩＩ）のモノマーは、式（ＩＩＩａ’）：
2020506919.tif 000064
を有する。
【００９３】
別の実施形態において、式（ＩＩＩ）のモノマーは、式（ＩＩＩｂ）：
2020506919.tif 000065
を有する。
【００９４】
別の実施形態において、式（ＩＩＩ）のモノマーは、式（ＩＩＩｂ’）：
2020506919.tif 000066
を有する。
【００９５】
別の実施形態において、式（ＩＩＩ）のモノマーは、式（ＩＩＩｃ）：
2020506919.tif 000067
を有する。
【００９６】
別の実施形態において、式（ＩＩＩ）のモノマーは、式（ＩＩＩｃ’）：
2020506919.tif 000068
を有する。
【００９７】
別の実施形態において、式（ＩＩＩ）の例示的なモノマーは
2020506919.tif 000069
からなる群から選択される。
【００９８】
本発明の別の態様は、式（ＩＩＩ）：
2020506919.tif 000070
の架橋モノマーのポリマーネットワークに関する。
【００９９】
一実施形態において、上記ネットワークは、式（ＩＩＩ）の１種類のモノマーを含むホモポリマーネットワークである。別の実施形態において、上記ネットワークは、式（ＩＩＩ）の２以上の異なるモノマーを含むヘテロポリマー性である。
【０１００】
この実施形態によると、モノマーのポリマーネットワークは、架橋剤を使用して形成され、ネットワークのモノマーは、架橋剤を介して共に連結される。一実施形態において、架橋剤は、両性イオン性架橋剤である。両性イオン性架橋剤は、式ＩＩＩのモノマーおよびコモノマーと共重合されて、本発明の架橋ポリマーネットワークを与え得る。本発明によって使用され得る好適な架橋剤には、二官能性両性イオン性カルボキシベタインジアクリルアミド架橋剤（ＣＢＡＡＸ）、ならびに、全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｊｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許出願公開公報第２０１７０００９０６９号に開示されているいずれかの両性イオン性架橋剤が含まれる。
【０１０１】
本発明の別の態様は、本明細書に記載されているポリマー（すなわち、式ＩＶのポリマー）のうちのいずれか１以上、式ＩＩＩのいずれか１以上のモノマー、本明細書に記載されているポリマーネットワークのうちのいずれか１以上、またはこれらの任意の組み合わせを含むヒドロゲルに関する。本明細書に記載されている好ましいヒドロゲルは、両性イオン性ヒドロゲルである。
【０１０２】
本発明のヒドロゲルは、ホモポリマーヒドロゲル、コポリマーヒドロゲル、またはマルチポリマーヒドロゲルであり得る。一実施形態において、ヒドロゲルは、本明細書に記載されている１種類のポリマーを含む。別の実施形態において、ヒドロゲルは、本明細書に記載されている２以上の異なる種類のポリマーを含む。別の実施形態において、ヒドロゲルは、式ＩＩＩの単一種類のモノマーからできている。別の実施形態において、ヒドロゲルは、式ＩＩＩの２以上の異なる種類のモノマーを含む。別の実施形態において、ヒドロゲルは、式ＩＩＩの単一種類のモノマーを含むポリマーネットワークからできている。別の実施形態において、ヒドロゲルは、式ＩＩＩの１以上の異なる種類のモノマーを含むポリマーネットワークからできている。
【０１０３】
一実施形態において、ヒドロゲルは、サッカリドヒドロゲル、すなわち、本明細書に記載されているサッカリド含有ポリマーを含むヒドロゲルである。別の実施形態において、ヒドロゲルは、アルギン酸塩ヒドロゲル、すなわち、本明細書に記載されている改変アルギン酸塩ポリマーを含むヒドロゲルである。
【０１０４】
本発明のヒドロゲルは、当業者に公知でありかつ本明細書における実施例に記載されている従来の方法を使用して形成される。例えば、ヒドロゲルのポリマーとモノマーとの間の架橋は、化学架橋反応、電離放射線、または物理的相互作用を介して形成され得る。
【０１０５】
一実施形態において、ヒドロゲルは、クリック化学を使用して形成される。クリック化学は、収率が高く、範囲が広く、クロマトグラフィを用いずに除去され得る副生成物のみを作り出し、立体特異的であり、実施が容易であり、また、容易に除去可能または無害な溶媒中で行われ得る、２つの化合物を共にカップリングするのに使用される化学反応を包含する。これらの基準を満たす反応の例として、エポキシドおよびアジリジンの求核的開環、ヒドラゾンおよび複素環の形成を含めた非アルドール型カルボニル反応、マイケル付加を含めた炭素−炭素多重結合への付加、ならびに付加環化反応、例えば、１，３−双極性付加環化反応（すなわち、ヒュスゲン付加環化反応）が挙げられる。例えば、Ｍｏｓｅｓ  ａｎｄ  Ｍｏｏｒｈｏｕｓｅ，Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ．  Ｒｅｖ．，３６：１２４９−１２６２（２００７）；Ｋｏｌｂ  ａｎｄ  Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｄｒｕｇ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｔｏｄａｙ，８（２４）：１１２８−１１３７（２００３）；およびＫｏｌｂ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｇｅｗ．  Ｃｈｅｍ．  Ｉｎｔ．  Ｅｄ．  ４０：２００４−２０２１（２００１）を参照されたい、これらは、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０６】
一実施形態において、ヒドロゲルは、アルケンと、ポリマーのテトラジン置換基との間の反応によって形成される。別の実施形態において、ヒドロゲルは、ノルボルネンとポリマーのテトラジン置換基との間の反応によって形成される。
【０１０７】
本発明によるヒドロゲルは、スキームＡおよびＢに従って調製され得る。
スキームＡ
2020506919.tif 000071
【０１０８】
スキームＢ
2020506919.tif 000072
【０１０９】
本発明の別の態様は、本発明のヒドロゲルおよび当該ヒドロゲル中に封入された治療剤を含むカプセルに関する。
【０１１０】
「カプセル」は、本明細書において使用されているとき、約１５０μｍ〜約５ｃｍの平均径を有する粒子を指す。一実施形態において、本発明のカプセルは、約１５０μｍ〜約８ｍｍの平均径を有する。「マイクロカプセル」は、本明細書において言及されているとき、約１５０μｍ〜約１０００μｍの平均径を有する。カプセルまたはマイクロカプセルは、本明細書に記載されているポリマー、ポリマーマトリクス、またはヒドロゲルから形成される。カプセルは、１以上のポリマーシェル、１以上の架橋ヒドロゲル層、架橋ヒドロゲルコーティング、またはこれらの組み合わせによって包囲されている架橋ヒドロゲルコアを含んでいてよい。カプセルは、治療剤の細胞カプセル化またはカプセル化に好適ないずれの形状であってもよい。有用な形状には、球形、球状形状、回転楕円体、回転楕円体状形状、楕円体、楕円体状形状、スタジアム型（ｓｔａｄｉｕｍｏｉｄｓ）、スタジアム様形状、ディスク、ディスク状形状、円筒、円筒状形状、棒、棒状形状、立方体、立方体状形状、直方体、直方体状形状、環状体、環状体状形状、ならびに平面および局面が含まれる。
【０１１１】
細胞カプセル化に使用されるとき、カプセルは、架橋ヒドロゲルに分散された１以上の細胞を含有することにより、当該細胞を「カプセル化」することができる。細胞の生存に必要なカプセルに入る分子の比率、ならびにカプセル膜から出る治療薬および老廃物の比率は、カプセル透過性を調節することによって選択され得る。カプセル透過性はまた、カプセル内に免疫細胞、抗体、およびサイトカインが入ることを制限するように変更され得る。一般に、ヒドロゲルカプセルを形成する公知の方法は、カプセル内に免疫細胞、抗体、およびサイトカインが入ることが制限されたカプセルを製造し得る。細胞の種類が異なると代謝性要求も異なるため、カプセルの透過性は、ヒドロゲル中にカプセル化された細胞の種類に基づいて最適化され得る。カプセルの直径は、細胞カプセルに対しての免疫反応ならびにカプセル膜を横断する物質輸送の両方に影響する重要な因子である。
【０１１２】
治療剤は、例えば、限定されることなく、治療用のタンパク質、ペプチド、抗体またはその断片、抗体模倣薬、ならびに他の結合分子、核酸、小分子、ホルモン、成長因子、血管新生因子、サイトカイン、および抗炎症薬を含めた任意の生物学的に反応性の薬剤であり得る。
【０１１３】
本明細書に記載されているカプセルおよびマイクロカプセルを使用して送達され得る薬物（または治療剤）の種類は多く、これらには、１００ダルトン〜約１，０００ダルトンのサイズ範囲の低分子量化合物、ならびに、約１，０００ダルトン〜約１００，０００ダルトンおよびこれを超えるサイズ範囲のより高分子の薬物、例えば、ペプチドおよびタンパク質薬物の両方が含まれる。本明細書に記載されているポリマーおよびヒドロゲルからできているカプセルは、例えば、マイクログラム／日、ナノグラム／日、およびピコグラム／日の範囲でさえある比較的低い有効用量を有する薬物を送達するのに特に適している。
【０１１４】
対象における埋め込みの際の送達のためのカプセル内に含有されていてよいタンパク質および／またはペプチド治療剤には、限定されることなく、ペプチドホルモン、例えば、インスリン、グルカゴン、副甲状腺ホルモン、カルシトニン、バゾプレッシン、レニン、プロラクチン、成長ホルモン、絨毛性性腺刺激ホルモン、卵胞刺激ホルモン、甲状腺刺激ホルモン、および黄体形成ホルモンを含めた性腺刺激ホルモン；生理活性酵素、例えば、トランスフェラーゼ、ヒドロラーゼ、リアーゼ、イソメラーゼ、ホスファターゼ、グリコシダーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、凝固第ＶＩＩＩ因子、プラスミノーゲン活性化因子；ならびにタンパク質因子、例えば、上皮成長因子、インスリン様成長因子、腫瘍壊死因子、形質転換成長因子、線維芽細胞成長因子、血小板由来成長因子、エリスロポエチン、コロニー刺激因子、骨形成タンパク質、インターロイキン、およびインターフェロンを含めた他の治療剤が挙げられる。ビンブラスチン、ビンクリスチン、タキソールなどの植物生成物を含めた、多糖、核酸ポリマー、および治療的二次代謝産物を特に含めた非タンパク質高分子なども、本システムを使用して送達されてよい。低分子量化合物も送達されてよい。
【０１１５】
一実施形態において、治療剤は、組織から生成および／または分泌もしくは放出された生物剤、および／または、本明細書に記載されているカプセル内に封入されたもしくは該カプセル内にある細胞の調製物である。該細胞は、単一細胞および／または細胞クラスターの形態であってよい天然に存在する細胞または遺伝子組み換え細胞を含んでいてよい。一実施形態において、カプセル内の細胞は、疾患または状態の処置に有用である１以上の生物学的因子を分泌する。これらの因子は、細胞から分泌され、カプセルのヒドロゲルまたはポリマー層から放出され、それを必要とする周囲の標的細胞、組織または器官に送達されまたは拡散する。好適な細胞として、限定されることなく、平滑筋細胞、心筋細胞、血小板、上皮細胞、内皮細胞、尿路上皮細胞、線維芽細胞、胎児線維芽細胞、筋芽細胞、軟骨細胞、軟骨芽細胞、骨芽細胞、破骨細胞、ケラチノサイト、肝細胞、胆管細胞、膵島細胞、甲状腺、副甲状腺、副腎、視床下部、下垂体、卵巣、精巣、唾液腺細胞、含脂肪細胞、間葉系幹細胞、神経細胞、内皮前駆細胞、造血細胞、胎児幹細胞、人工多能性幹細胞、またはかかる幹細胞に由来する細胞を含めた幹細胞からなる群から選択される１以上の種類の細胞が挙げられる。好適な細胞として、異種、自己、または同種異系細胞が挙げられる。細胞は、初代細胞、または、対象から得られた細胞の培養および増殖に由来する細胞であり得る。細胞はまた、不死化細胞であってもよい。
【０１１６】
一実施形態において、上記細胞は、インスリン分泌細胞である。インスリン分泌細胞は、インスリンを産生する、好ましくはグルコースレベルに応答する細胞である。インスリン分泌細胞には、膵島細胞、幹細胞に由来するインスリン産生細胞、およびインスリンを産生するように遺伝子組み換えされた細胞が含まれる。一実施形態において、上記細胞は、哺乳類インスリン分泌細胞である。一実施形態において、上記細胞は、ヒトインスリン分泌細胞である。一実施形態において、上記細胞は、ヒト膵島細胞である。膵島細胞は、哺乳類膵臓に由来する内分泌細胞である。膵島細胞には、グルカゴンを分泌するアルファ細胞、インスリンおよびアミリンを分泌するベータ細胞、ソマトスタチンを分泌するデルタ細胞、膵臓ポリペプチドを分泌するＰＰ細胞、またはグレリンを分泌するイプシロン細胞が含まれる。当該用語には、これらの細胞の均一および不均一な集団が含まれる。好ましい実施形態において、膵島細胞の集団は、少なくともベータ細胞を含有する。
【０１１７】
本明細書に記載されているカプセルへの封入に好適である膵島細胞を単離する方法は、当該分野において公知である。例えば、Ｆｉｅｌｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ６１：１５５４（１９９６）；Ｌｉｎｅｔｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｄｉａｂｅｔｅｓ  ４６：１１２０（１９９７）を参照されたい、これらは、全体が参照により本明細書に組み込まれる）。新しい膵臓組織は、細分化、引裂、粉砕および／またはコラゲナーゼ消化によって分割され得る。膵島は、次いで、洗浄、濾過、遠心分離、または収集手順によって汚染細胞および材料から単離され得る。膵島細胞を単離および精製するための方法および装置は、Ｌａｎｇｌｅｙへの米国特許第５，４４７，８６３号、Ｓｃｈａｒｐ  ｅｔ  ａｌ．への米国特許第５，３２２，７９０号、Ｌａｎｇｌｅｙへの米国特許第５，２７３，９０４号、およびＳｃｈａｒｐ  ｅｔ  ａｌ．への米国特許第４，８６８，１２１号に記載されており、これらは、全体が参照により本明細書に組み込まれる。単離された膵臓細胞は、当該分野において公知である、膵島細胞を培養する任意の好適な方法を使用して、ヒドロゲルカプセルへの包含の前に任意選択的に培養され得る。例えば、全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｂｒｏｔｈｅｒｓへの米国特許第５，８２１，１２１号を参照されたい。単離された細胞は、抗原成分を排除するのを助ける条件下で培地において培養されてよい。インスリン産生細胞はまた、幹細胞および細胞株にも由来し得、インスリンを産生するように遺伝子組み換えされた細胞であり得る。例えば、Ｇｏｌｄｍａｎへの米国特許出願公開公報第２００４０００５３０１号およびＦｉｒｐｏへの米国特許第９，６２４，４７２号を参照されたい、これらは、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１１８】
上記に記述されているように、好適な細胞には、前駆および／または幹細胞が含まれる。好適な幹細胞は、多能性、多分化能、少能性、もしくは単能性細胞または細胞集団であってよく、これらには、胎児幹細胞、胚盤葉上層細胞、原始外胚葉細胞、および始原生殖細胞が含まれる。別の実施形態において、好適な幹細胞にはまた、非多能性細胞由来の多能性幹細胞である人工多能性幹（ｉＰＳ）細胞も含まれる。Ｚｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｅｌｌ  Ｓｔｅｍ  Ｃｅｌｌ  ４：３８１−３８４（２００９）；Ｙｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３２４（５９２８）：７９７−８０１（２００９）；Ｙｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１８（５８５８）：１９１７−２０（２００７）；Ｔａｋａｈａｓｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｅｌｌ  １３１：８６１−７２（２００７）；およびＴａｋａｈａｓｈｉ  ａｎｄ  Ｙａｍａｎａｋａ，Ｃｅｌｌ  １２６：６６３−７６（２００６）を参照されたい、これらは、全体が参照により本明細書に組み込まれる。この実施形態によると、カプセルは、対象の治療剤を産生および放出することが可能である所望の細胞集団への幹細胞分化を促進するのに好適な成長および分化因子をさらに含んでいてよい。
【０１１９】
本明細書に記載されているカプセルへの封入に好適な細胞は、所望の細胞を生成することが可能であるいずれの動物に由来していてもよい。細胞を採取する動物は、脊椎動物または無脊椎動物、哺乳類または非哺乳類、ヒトまたは非ヒトであってよい。動物源の例として、限定されないが、霊長類、齧歯類、イヌ科動物、ネコ科動物、ウマ、ウシ、またはブタが挙げられる。細胞は、初代細胞調製物または不死化細胞調製物から得られても、これを含んでいてもよい。カプセル化細胞は、埋め込み物レシピエントと同じ種から、または埋め込み物レシピエントと異なる種から単離され得る。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載されているカプセルは、およそ１×１０５または１×１０６細胞／ｍｌ〜約１×１０１０細胞／ｍＬ以上の間の細胞密度を含む。一実施形態において、カプセルの細胞保持容量は、少なくとも部分的に、カプセルのサイズを基準としている。一実施形態において、カプセル膜は、ヒドロゲル中の細胞がカプセルから放出することを妨げる。細胞は、細胞がカプセル内に導入される／されたときに、またはインビボで機能細胞にさらに成長または成熟する必要がある前駆細胞の埋め込みなど、細胞がカプセルにおいて完全に成長および／または成熟したときに発現する機能の少なくとも約５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％を表す機能性を有して、カプセルにおいて、少なくとも１ヶ月、２ヶ月、３ヶ月、４ヶ月、５ヶ月、６ヶ月、７ヶ月、８ヶ月、９ヶ月、１０ヶ月、１１ヶ月、１２ヶ月または１年以上インビボで生存することが可能である。いくつかの実施形態において、系における細胞または細胞調製物は、インビボでの系の埋め込みの際に細胞密度および／または細胞機能を増加させるカプセル内で拡大する。
【０１２１】
カプセルが細胞または細胞調製物を含有するとき、さらなる細胞特異的成長および／または分化因子が、細胞成長、分化、および生存を高めるヒドロゲルまたはポリマー溶液に添加されてよい。これらの因子には、サプリメント（例えば、グルタミン、非必須アミノ酸）、成長因子（例えば、上皮成長因子、線維芽細胞成長因子、形質転換成長因子／骨形成タンパク質、血小板由来成長因子、インスリン成長因子、サイトカイン）、細胞外マトリクスタンパク質（例えば、フィブロネクチン、ラミニン、ヘパリン、コラーゲン、グリコサミノグリカン、プロテオグリカン、エラスチン、キチン誘導体、フィブリン、およびフィブリノゲン）、血管新生因子（例えば、ＦＧＦ、ｂＦＧＦ、酸ＦＧＦ（ａＦＧＦ）、ＦＧＦ−２、ＦＧＦ−４、ＥＧＦ、ＰＤＧＦ、ＴＧＦ−ベータ、アンジオポエチン−１、アンジオポエチン−２、胎盤成長因子（ＰｌＧＦ）、ＶＥＧＦ、およびＰＭＡ（ホルボール１２−ミリスタート１３−アセタート））、ならびにシグナル伝達因子および／または転写因子が含まれる。
【０１２２】
本発明の別の態様は、治療剤を対象に送達する方法を対象とする。この方法は、ヒドロゲルと、当該ヒドロゲルに封入された治療剤とを含むカプセルを対象に投与することを含む。
【０１２３】
本明細書に記載されているカプセルは、対象への生物学的活性物質（複数可）の連続供給を必要とする種々の疾患および状態を処置するのに用いられ得る。カプセルは、生物学的活性剤および／または細胞の均一または不均一混合物または対象の１以上の生物学的活性物質を産生する細胞を含有していてよい。生物学的活性剤および／または細胞は、カプセルのヒドロゲル層内に完全に封入されている。かかる半透過性外層は、対象のカプセル化された生物学的活性物質（例えば、糖尿病を処置する場合には、インスリン、グルカゴン、膵臓ポリペプチドなど）が系から排出されることを可能にし、これにより、活性物質が、系の外にありかつレシピエント対象の体内にある標的細胞に利用できるようになる。一実施形態において、カプセル膜は、対象に自然に存在する栄養素が当該膜を通過して必須栄養素をヒドロゲルに存在する細胞に提供することを可能にする半透過性膜である。同時に、かかる半透過性膜は、レシピエント対象の細胞、より詳細にはこれらの免疫系細胞がカプセルを通過して該カプセル内を通り、系内の細胞に損害を与えることを防止する。例えば、糖尿病の場合、このアプローチは、グルコースおよび酸素（例えば、体内に含有されている）が、カプセルのインスリン産生細胞を刺激することにより、宿主免疫系細胞が埋め込まれた細胞を認識して破壊することを防止しながら体によって必要とされるインスリンをリアルタイムで放出することを可能にし得る。
【０１２４】
本発明の別の態様は、糖尿病対象を処置する方法を対象とする。この方法は、糖尿病を有する対象を選択することと、ヒドロゲルおよびヒドロゲルによって封入された治療剤を含むカプセルを対象に埋め込むこととを含む。この実施形態によると、カプセルは、ヒドロゲル中に封入されたインスリン分泌細胞の調製物を含有し、対象に送達される治療剤は、インスリンである。
【０１２５】
本発明のこの態様の一実施形態によると、糖尿病を有する対象は、１型糖尿病（若年性糖尿病とも呼ばれる）を有する。別の実施形態において、上記対象は、２型糖尿病を有する。別の実施形態において、上記対象は、若年発症成人型糖尿病（ＭＯＤＹ）を有する。
【０１２６】
カプセルは、対象に手術によって埋め込まれ得る。一実施形態において、カプセルは、低侵襲手術手技、例えば、腹腔鏡を使用して埋め込まれる。カプセルは、送達される治療剤、処置される状態、および送達の標的である組織または器官に応じて、経皮、皮下、腹腔内、胸腔内、筋肉内、関節内、眼内、または大脳内に埋め込まれ得る。
【０１２７】
本発明によるカプセルによる処置に適している対象には、哺乳動物（例えば、ヒト、ウマ、ブタ、ウサギ、イヌ、ヒツジ、ヤギ、非ヒト霊長類、ウシ、ネコ、モルモットまたは齧歯類）、魚類、鳥類、は虫類、および両生類が含まれる。当該用語は、特定の年齢または性別を表してはいない。そのため、雄または雌にかかわらず、成体および新生対象、ならびに胎児がカバーされることが意図される。いくつかの実施形態において、対象は、疾患または障害に悩まされている。「対象」という用語には、ヒトおよび獣医学的対象が含まれる。
【０１２８】
本発明の別の態様は、本明細書に記載されているポリマー、ポリマーネットワーク、およびヒドロゲルによってコーティングされた表面を対象とする。ポリマー、ポリマーネットワーク、およびヒドロゲルは、例えば医療デバイスを含めた種々のデバイスの表面をコーティングして、生体適合性、非線維性、および非付着表面を提供するのに有利に使用され得る。したがって、別の態様において、本発明は、本発明の１以上のポリマー、ポリマーネットワーク、またはヒドロゲルが適用された（例えば、コーティングされた、共有結合的にカップリングされた、イオン的に会合された、疎水的に会合された）表面（すなわち、１以上の表面）を有するデバイスおよび材料を提供する。本明細書に記載されているポリマーおよびポリマーネットワークによって有利に処理またはコーティングされていてよい代表的なデバイスおよび担体には：本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する粒子（例えば、ナノ粒子）；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する薬物担体；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する非ウイルス遺伝子送達系；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有するバイオセンサー；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する、バイオプロセスまたはバイオセパレーション、例えば、微生物懸濁、ホルモン分離、タンパク質分画、細胞分離、廃水処理、オリゴ糖バイオリアクター、タンパク質限外濾過、および乳加工用膜用のデバイス；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する埋め込み型センサー；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する皮下センサー；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する埋め込み物、例えば、乳房インプラント、人工内耳、および人工歯根；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する組織スキャフォールド；本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する埋め込み型医療デバイス、例えば、人工関節、人工心臓弁、人工血管、ペースメーカー、左心補助循環装置（ＬＶＡＤ）、動脈移植片、およびステント；ならびに、本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークによって処理された、これを含むように改変された、またはこれを組み込んだ表面を有する医療デバイス、例えば、耳ドレナージ管、栄養管、緑内障ドレナージ管、水頭症シャント、人工角膜、神経誘導管、尿路カテーテル、組織接着剤、およびＸ線ガイドが含まれる。
【０１２９】
本明細書に記載されているポリマーまたはポリマーネットワークからできているまたはこれによってコーティングされているカプセル、生成物、デバイス、および表面は、線維性効果が実質的にないままであり得、または対象における投与もしくは埋め込み後２週間、３週間、４週間、５週間、６週間、７週間、８週間、９週間、１０週間、２ヶ月、３ヶ月、４ヶ月、５ヶ月、６ヶ月、７ヶ月、８ヶ月、９ヶ月、１０ヶ月、１１ヶ月、１年、２年、またはそれより長きにわたって低減された異物反応を示し続け得る。
【０１３０】
合成の方法
本発明の別の態様は、本明細書に記載されているモノマーおよびポリマーを調製する方法に関する。
【０１３１】
したがって、式（Ｉ）の１以上のモノマーを含むポリマーは、以下に概説するスキーム１〜２に従って調製され得る。
スキーム１
2020506919.tif 000073
Ｍは金属である
【０１３２】
サッカリド塩（１）と化合物（２）との間の反応により、式（Ｉ）の１以上の共有結合的に改変されたモノマーを含むサッカリドポリマーが形成される。
スキーム２
2020506919.tif 000074
【０１３３】
アミン（３）は、好適な保護基を使用して保護され得る。化合物（５）によって保護されたアミン（４）のカップリングにより、化合物（６）が形成される。カップリング反応は、種々の溶媒中、例えば、アセトニトリル、メタノール、エタノール、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。カップリングプロセスの際、化合物５における非析出カルボン酸は、所望により後に選択的に除去され得る好適な保護基によって保護され得る。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３”，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。そのため、アミノ基に有用な保護基は、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、トリフルオロアセチルなどである。保護基の除去により、化合物（２ａ）の形成に至る。
【０１３４】
本発明の別の態様は、式（ＩＩＩ）のモノマーを合成する方法に関する。これらのモノマーは、以下に概説するスキーム３〜５に従って調製され得る。
スキーム３
2020506919.tif 000075
【０１３５】
化合物（７）とアジ化ナトリウムとの間の反応により、アジド（８）が形成される。当該反応は、種々の溶媒中、例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、メタノール、エタノール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。アジド（８）と化合物（５ａ）との間の反応により、化合物（９）が形成される。当該反応は、種々の溶媒中、例えば、アセトニトリル、メタノール、エタノール、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。このプロセスの際、化合物５ａにおける非析出カルボン酸は、所望により後に選択的に除去され得る好適な保護基によって保護され得る。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３”，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。そのため、アミノ基に有用な保護基は、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、トリフルオロアセチルなどである。
【０１３６】
アジド（９）とアルキン（１０）との間の反応により、トリアゾール（１１）が形成される。当該反応は、種々の溶媒中、例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、メタノール、エタノール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。保護基の除去により、化合物（ＩＩＩａ”）の形成に至る。
スキーム４
2020506919.tif 000076
【０１３７】
アジド（８）とアルキン（１０）との間の反応により、トリアゾール（１２）が形成される。当該反応は、種々の溶媒中、例えば、アセトニトリル、メタノール、エタノール、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。アジド（１２）と化合物（５ｂ）との間の反応により、モノマー（ＩＩＩｂ’）が形成される。当該反応は、種々の溶媒中、例えば、アセトニトリル、メタノール、エタノール、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。
スキーム５
2020506919.tif 000077
【０１３８】
アルキン（１０）は、塩基の存在下で化合物（１３）をアルキン（１４）と反応させることによって調製され得る。この反応は、種々の溶媒中、例えば、アセトニトリル、メタノール、エタノール、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。アルキン（１０）とアジド（１５）との間の反応により、トリアゾール（１６）が形成される。このプロセスの際、化合物５ａにおける非析出カルボン酸は、所望により後に選択的に除去され得る好適な保護基によって保護され得る。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３”，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。そのため、アミノ基に有用な保護基は、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、トリフルオロアセチルなどである。当該反応は、種々の溶媒中、例えば、アセトニトリル、メタノール、エタノール、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。このプロセスの際、化合物１５における非析出カルボン酸は、所望により後に選択的に除去され得る好適な保護基によって保護され得る。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３”，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。そのため、アミノ基に有用な保護基は、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、トリフルオロアセチルなどである。アジド（１２）は、ハロゲン化アルキル（Ｒ４Ｈａｌ）によってアルキル化されて、化合物（１７）を形成し得る。当該反応は、種々の溶媒中、例えば、アセトニトリル、メタノール、エタノール、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、もしくは他のかかる溶媒中、またはかかる溶媒の混合物中で実施され得る。保護基の除去により、モノマー（ＩＩＩｃ’）の形成に至る。
【０１３９】
本発明の別の態様は、式（ＩＩＩａ’）：
2020506919.tif 000078
のモノマーの調製のためのプロセスに関し、式中
ｍ４は、１〜５０であり；
ｍ５は、０〜１０であり；
ｍ６は、１〜５０であり；
Ｒ５は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ６は、Ｃ１〜２０アルキルである。
このプロセスは、式（Ｖ）：
2020506919.tif 000079
（式中、ＰＧは好適な保護基である）の化合物を提供することと
式（Ｖ）の化合物から式（ＩＩＩａ’）のモノマーを形成することと
を含む。
【０１４０】
いずれの好適な保護基（ＰＧ）が使用されてもよい。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３”，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。
【０１４１】
一実施形態において、ＰＧは、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、およびトリフルオロアセチルからなる群から選択される。
【０１４２】
一実施形態は、式（ＩＩＩａ’）のモノマーを形成することが、式（Ｖ）の化合物を好適な保護基除去剤と反応させることを含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１４３】
別の実施形態は、式（ＶＩ）：
2020506919.tif 000080
の化合物を提供することと、
式（ＶＩ）の化合物から式（Ｖ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１４４】
さらなる実施形態は、式（Ｖ）の化合物を形成することが、式（ＶＩ）の化合物を、式（ＶＩＩ）：
2020506919.tif 000081
の化合物と、式（Ｖ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１４５】
別の実施形態は、式（ＶＩＩＩ）：
2020506919.tif 000082
の化合物を提供することと、
式（ＶＩＩＩ）の化合物から式（ＶＩ）の化合物を形成することと
さらに含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１４６】
さらなる実施形態は、式（ＶＩ）の化合物を形成することが、式（ＶＩＩＩ）の化合物を、式（ＩＸ）：
2020506919.tif 000083
（式中、Ｈａｌはハロゲンである）の化合物と、式（ＶＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１４７】
さらに別の実施形態は、式（Ｘ）：
2020506919.tif 000084
の化合物を提供することと、
式（Ｘ）の化合物から式（ＶＩＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１４８】
さらなる実施形態は、式（ＶＩＩＩ）の化合物を形成することが、式（Ｘ）の化合物を金属アジド（ＭＮ３）（式中、Ｍは任意の好適な金属である）と、式（ＶＩＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１４９】
さらに別の実施形態は、式（ＸＩ）：
2020506919.tif 000085
の化合物を提供することと、
式（ＸＩ）の化合物から式（ＶＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１５０】
さらなる実施形態は、式（ＶＩＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＩ）の化合物を、式（ＸＩＩ）：
2020506919.tif 000086
の化合物と、式（ＶＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩａ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１５１】
本発明の別の態様は、式（ＩＩＩｂ’）：
2020506919.tif 000087
のモノマーの調製のためのプロセスに関し、式中
ｍ４は、１〜５０であり；
ｍ５は、０〜１０であり；
ｍ６は、１〜５０であり；
Ｒ５は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ６は、Ｃ１〜２０アルキルである。
このプロセスは、式（ＸＩＩＩ）：
2020506919.tif 000088
の化合物を提供することと
式（ＸＩＩＩ）の化合物から式（ＩＩＩｂ’）のモノマーを形成することと
を含む。
【０１５２】
一実施形態は、式（ＩＩＩｂ’）のモノマーを形成することが、式（ＸＩＩＩ）の化合物を、式（ＸＩＶ）：
2020506919.tif 000089
の化合物と、式（ＩＩＩｂ’）のモノマーを生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩｂ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１５３】
別の実施形態は、式（ＸＶ）：
2020506919.tif 000090
の化合物を提供することと、
式（ＸＶ）の化合物から式（ＸＩＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩｂ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１５４】
さらなる実施形態は、式（ＸＩＩＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＶ）の化合物を、式（ＶＩＩ）：
2020506919.tif 000091
の化合物と、式（ＸＩＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩｂ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１５５】
さらに別の実施形態は、式（ＸＩ）：
2020506919.tif 000092
の化合物を提供することと
式（ＸＩ）の化合物から式（ＶＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩｂ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１５６】
さらなる実施形態は、式（ＶＩＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＩ）の化合物を、式（ＸＩＩ）：
2020506919.tif 000093
の化合物と、式（ＶＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩｂ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１５７】
本発明の別の態様は、式（ＩＩＩｃ’）：
2020506919.tif 000094
のモノマーの調製のためのプロセスに関し、式中
ｍ４は、１〜５０であり；
ｍ６は、１〜５０であり；
Ｒ４は、Ｃ１〜２０アルキルである。
このプロセスは、式（ＸＶＩ）：
2020506919.tif 000095
（式中、ＰＧは好適な保護基である）の化合物を提供することと、
式（ＸＶＩ）の化合物から式（ＩＩＩｃ’）のモノマーを形成することと
を含む。
【０１５８】
いずれの好適な保護基（ＰＧ）が使用されてもよい。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３”，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。
【０１５９】
一実施形態において、ＰＧは、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、およびトリフルオロアセチルからなる群から選択される。
【０１６０】
一実施形態は、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーを形成することが、式（ＸＶＩ）の化合物を好適な保護基除去剤と反応させることを含む、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１６１】
別の実施形態は、式（ＸＶＩＩ）：
2020506919.tif 000096
の化合物を提供することと、
式（ＸＶＩＩ）の化合物から式（ＸＶＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１６２】
さらなる実施形態は、式（ＸＶＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＶＩＩ）の化合物を式（ＸＶＩＩＩ）：
Ｒ４Ｈａｌ（ＸＶＩＩＩ）
の化合物と、式（ＸＶＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１６３】
別の実施形態は、式（ＶＩＩ）：
2020506919.tif 000097
の化合物を提供することと
式（ＶＩＩ）の化合物から式（ＸＶＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１６４】
さらなる実施形態は、式（ＸＶＩＩ）の化合物を形成することが、式（ＶＩＩ）の化合物を、式（ＸＩＸ）：
2020506919.tif 000098
の化合物と、式（ＸＶＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１６５】
さらに別の実施形態は、式（ＸＩ）：
2020506919.tif 000099
の化合物を提供することと
式（ＸＩ）の化合物から式（ＶＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１６６】
さらなる実施形態は、式（ＶＩＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＩ）の化合物を、式（ＸＩＩ）：
2020506919.tif 000100
の化合物と、式（ＶＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＩＩＩｃ’）のモノマーの調製のためのプロセスに関する。
【０１６７】
本発明の別の態様は、式（ＸＸａ）：
2020506919.tif 000101
の化合物の調製のためのプロセスに関し、式中
ｍ１は、１〜５０であり；
ｍ２は、１〜１０であり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルである。
このプロセスは、式（ＸＸＩ）：
2020506919.tif 000102
（式中、ＰＧは好適な保護基である）の化合物を提供することと
式（ＸＸＩ）の化合物から式（ＸＸａ）の化合物を形成することと
を含む。
【０１６８】
いずれの好適な保護基（ＰＧ）が使用されてもよい。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３“，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。
【０１６９】
一実施形態において、ＰＧは、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、およびトリフルオロアセチルからなる群から選択される。
【０１７０】
一実施形態は、式（ＸＸａ）の化合物を形成することが、式（ＸＸＩ）の化合物を好適な保護基除去剤と反応させることを含む、式（ＸＸａ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１７１】
別の実施形態は、式（ＸＸＩＩ）：
2020506919.tif 000103
の化合物を提供することと
式（ＸＸＩＩ）の化合物から式（ＸＸＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＸＸａ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１７２】
さらなる実施形態は、式（ＸＸＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＸＩＩ）の化合物を、式（ＸＸＩＩＩ）：
2020506919.tif 000104
の化合物と、式（ＸＸＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＸＸａ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１７３】
さらに別の実施形態は、式（ＸＸＩＶ）：
2020506919.tif 000105
の化合物を提供することと
式（ＸＸＩＶ）の化合物から式（ＸＸＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＸＸａ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１７４】
さらなる実施形態は、式（ＸＸＩＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＸＩＶ）の化合物を好適な保護基導入剤と、式（ＸＸＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＸＸａ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１７５】
本発明の別の態様は、式（ＸＸｂ）：
2020506919.tif 000106
の化合物の調製のためのプロセスに関し、式中
ｍ１は、１〜５０であり；
ｍ２は、１〜１０であり；
Ｒ１は、Ｃ１〜２０アルキルであり；
Ｒ２は、Ｃ１〜２０アルキルである。
このプロセスは、式（ＸＸＶ）：
2020506919.tif 000107
（式中、ＰＧ＊は好適な保護基であり、Ｒ４はＣ１〜６アルキルである）の化合物を提供することと
式（ＸＸＶ）の化合物から式（ＸＸｂ）の化合物を形成することと
を含む。
【０１７６】
いずれの好適な保護基（ＰＧ＊）が使用されてもよい。これらの基ならびにそれらの選択および化学の詳細な説明は、全体が参照により本明細書に組み込まれる“Ｔｈｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，Ｖｏｌ．  ３”，Ｇｒｏｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｉｎｅｎｈｏｆｅｒ，Ｅｄｓ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８１に含まれている。
【０１７７】
一実施形態において、ＰＧ＊は、ｔ−ブチルオキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）、９−フルオレニルメトキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、ベンジルオキシカルボニル（Ｃｂｚ）、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、ｔ−アミルオキシカルボニル、４−メトキシベンジルオキシカルボニル、２−（トリクロロシリル）エトキシカルボニル、フタロイル、アセチル（Ａｃ）、ホルミル、およびトリフルオロアセチルからなる群から選択される。
【０１７８】
別の実施形態は、式（ＸＸｂ）の化合物を形成することが、式（ＸＸＶ）の化合物を好適な保護基除去剤と反応させることを含む、式（ＸＸｂ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１７９】
別の実施形態は、式（ＸＸＩＩ）：
2020506919.tif 000108
の化合物を提供することと
式（ＸＸＩＩ）の化合物から式（ＸＸＶ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＸＸｂ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１８０】
別の実施形態は、式（ＸＸＶ）の化合物を形成することが、式（ＸＸＩＩ）の化合物を、式（ＸＸＶＩ）：
2020506919.tif 000109
（式中、Ｚはハロゲンである）の化合物と反応させることを含む、式（ＸＸｂ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１８１】
さらに別の実施形態は、式（ＸＸＩＶ）：
2020506919.tif 000110
の化合物を提供することと
式（ＸＸＩＶ）の化合物から式（ＸＸＩＩ）の化合物を形成することと
をさらに含む、式（ＸＸｂ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【０１８２】
さらなる実施形態は、式（ＸＸＩＩ）の化合物を形成することが、式（ＸＸＩＶ）の化合物を好適な保護基導入剤と、式（ＸＸＩＩ）の化合物を生成するのに有効な条件下で反応させることを含む、式（ＸＸｂ）の化合物の調製のためのプロセスに関する。
【実施例】
【０１８３】
実施例１〜６の材料
重炭酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、塩化バリウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム六水和物、ＨＥＰＥＳ緩衝液、ジエチルエーテル、エチルアルコール、アセトニトリル、およびジクロロメタン（ＤＣＭ）を、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから得た。２−クロロ−４，６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン（ＣＤＭＴ）、Ｎ−メチルモルホリン（ＮＭＭ）、１，３−プロパンスルトン、およびトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）をＡｌｆａ  Ａｅｓａｒから購入した。ＶＬＶＧ（＞６０％  Ｇ、２５ｋＤａ  ＭＷ）、ＳＬＧ２０（＞６０％  Ｇ、７５−２２０ｋＤａ  ＭＷ）、およびＳＬＧ１００（＞６０％  Ｇ、２００−３００ｋＤａ  ＭＷ）を含めた全てのアルギン酸ナトリウムをＦＭＣ  ＢｉｏＰｏｌｙｍｅｒ  Ｃｏ．（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ）から購入した。シアノ官能化シリカをＳｉｌｉＣｙｃｌｅから購入した。
【０１８４】
免疫応答性雄性Ｃ５７ＢＬ／６マウスをＪａｃｋｓｏｎ  Ｌａｂから得、スプラーグドーリーラットを、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｒｉｖｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから得た。全ての動物の手技は、Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ  Ａｎｉｍａｌ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅによって承認されたものであった。
【０１８５】
実施例１−両性イオン性スルホベタイン系およびカルボキシベタイン系アルギン酸塩共役体の合成
重炭酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル（１０．０ｇ、４５．８ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（１２．８ｍＬ、９１．６ｍｍｏｌ）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン（４．０４ｇ、４５．８ｍｍｏｌ）のエチルアルコール（１５０ｍＬ）溶液に０℃で０．５時間にわたって滴加した。混合物を０℃で１時間、次いで室温で１８時間撹拌した。白色析出物を濾去し、濾液を蒸発させて残渣を得た。残渣をジクロロメタン（１５０ｍＬ）に溶解し、溶液を水で連続的に洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、蒸発させて、Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−（（ピバロイルオキシ）アミノ）エタン−１−アミンを得た。
【０１８６】
実施例２−スルホベタイン−ＮＨ２材料の合成
2020506919.tif 000111
Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−（（ピバロイルオキシ）アミノ）エタン−１−アミン（４０．０ｍｍｏｌ）、１、３−プロパンスルトン（４．９ｇ、４０．０ｍｍｏｌ）、およびアセトニトリル（１５０ｍＬ）を、２５０ｍＬの丸底フラスコに添加した。混合物を、窒素雰囲気下、４０℃で４８時間撹拌した。反応後、溶媒をロータリーエバポレータによって除去した。生成物を無水ジエチルエーテルによって析出させ、無水ジエチルエーテルで洗浄して、白色粉末を得た。最後に、１０．０ｇの得られた生成物を２０ｍＬのトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）および２０ｍＬのジクロロメタンの混合物によって室温で一晩処理し、ロータリーエバポレータによって濃縮し、無水ジエチルエーテル中で析出させて、白色粉末（スルホベタイン−ＮＨ２材料）を得た。
2020506919.tif 000112
【０１８７】
実施例３−カルボキシベタイン−ＮＨ２材料の合成
2020506919.tif 000113
Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−（（ピバロイルオキシ）アミノ）エタン−１−アミン（４０．０ｍｍｏｌ）、ブロモ酢酸ｔｅｒｔ−ブチル（４０．０ｍｍｏｌ）、およびアセトニトリル（１５０ｍＬ）を、２５０ｍＬの丸底フラスコに添加した。混合物を、窒素雰囲気下、４０℃で４８時間撹拌した。反応後、溶媒をロータリーエバポレータによって除去した。生成物を無水ジエチルエーテルによって析出させ、無水ジエチルエーテルで洗浄して、白色粉末を得た。最後に、１０．０ｇの得られた生成物を４０ｍＬのトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）および４０ｍＬのジクロロメタンの混合物によって室温で一晩処理し、ロータリーエバポレータによって濃縮し、無水ジエチルエーテル中で析出させて、白色粉末（カルボキシベタイン−ＮＨ２材料）を得た。
2020506919.tif 000114
【０１８８】
実施例４−スルホベタイン系およびカルボキシベタイン系アルギン酸塩の共役
ＶＬＶＧアルギン酸塩（０．５ｇ）を４０ｍｌの混合物溶媒（３０ｍｌのＤＩ水および１０ｍｌのアセトニトリル）に溶解した。２−クロロ−４，６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン（ＣＤＭＴ）（２２５ｍｇ）およびＮ−メチルモルホリン（ＮＭＭ）（２８０μｌ）を添加した。次いで、０．８４ｇのスルホベタイン−ＮＨ２材料を１０ｍｌのＤＩ水に溶解し、混合物中に添加した。反応物を５５℃で一晩撹拌した。溶媒を減圧下で除去し、固体生成物をＤＩ水に再溶解した。溶液を、シアノ官能化シリカパッドを通して濾過した。これを次いでＤＩ水中の１０，０００ＭＷＣＯ膜に３日間透析した。最後に、水を減圧下で除去し、スルホベタイン改変アルギン酸塩を得た。カルボキシベタイン改変アルギン酸塩を、スルホベタイン改変アルギン酸塩の手順と同様の手順を使用して合成した。
【０１８９】
実施例５−両性イオン性スルホベタイン系アルギン酸塩マイクロカプセルの調製
アルギン酸塩溶液を調製するために、２％（ｗ／ｖ）アルギン酸塩（ＶＬＶＧ、ＳＬＧ２０、またはＳＬＧ１００）を０．８％（ｗ／ｖ）ＮａＣｌ溶液に溶解した。２％（ｗ／ｖ）スルホベタイン系アルギン酸塩共役体を０．８％（ｗ／ｖ）ＮａＣｌ溶液に溶解した。８０％（体積基準）のスルホベタイン系アルギン酸塩共役体および２０％（体積基準）のＳＬＧ１００の混合物をブレンドしてスルホベタイン−アルギン酸塩（またはＳＡ）溶液を得た。
【０１９０】
全ての緩衝液を使用前に滅菌し、アルギン酸塩溶液を、０．２μｍフィルタを通して濾過によって滅菌した。アルギン酸塩ヒドロゲルマイクロカプセルを、エレクトロスプレー法を介して調製した。簡潔には、高電圧発電機を、先が尖っていないニードルに接続した。このニードルを、鉛直に配向されたシリンジポンプにクリップ留めされた３ｍｌのシリンジに取り付けた。アルギン酸塩溶液を、シリンジポンプによって、２０ｍＭ  塩化バリウム溶液を含有する無菌の下塗りされた皿にポンピングした。アルギン酸塩マイクロカプセルを形成した後、これらを収集し、次いで、調製した緩衝液（ＮａＣｌ  １５．４３ｇ、ＫＣｌ  ０．７０ｇ、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ  ０．４９ｇ、２ＬのＤＩ水中５０ｍｌのＨＥＰＥＳ（１Ｍ）緩衝液溶液）で３回洗浄した。アルギン酸塩カプセルを４℃で一晩放置した。カプセルを、最後に、０．８％生理食塩水で２回洗浄し、使用前に４℃に保った。
【０１９１】
実施例６−アルギン酸塩マイクロカプセルの埋め込み
マウスに酸素中３％のイソフルランを使用して麻酔をし、手技を通して同じレートで維持した。マウスの腹部の毛を剃り、ベタジンおよびイソプロピルアルコールによって交互に洗浄して、無菌野を作り出した後に手術野に移した。腹部の正中線に沿って約０．５ｍｍの切り込みを作製し、鈍的切開を使用して腹膜を曝した。腹膜を次いで鉗子でつかみ、０．５〜１ｍｍの切り込みを白線に沿って作製した。約３００μｌの容積のマイクロカプセルを次いで無菌ピペット内に投入し、切り込みを通して腹腔内に埋め込んだ。
【０１９２】
マイクロカプセルの位相差画像を、ＥＶＯＳ  ＡＭＦ４３００画像システムを使用して撮像した。
【０１９３】
実施例１〜６の結果および考察
両性イオン性の群の中でも、スルホベタインおよびカルボキシベタインを例として選択した。これらの両性イオン性材料は、優れた付着防止特性を示すことがこれまでに示されている（Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｓｕｐｅｒｌｏｗ  Ｆｏｕｌｉｎｇ  Ｓｕｌｆｏｂｅｔａｉｎｅ  ａｎｄ  Ｃａｒｂｏｘｙｂｅｔａｉｎｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ  Ｓｌｉｄｅｓ”，Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２２（２４）：１００７２−１００７７（２００６）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）。スルホベタイン−ＮＨ２およびカルボキシベタイン−ＮＨ２モノマーをスキーム６に従って合成した。モノマーの構造を核磁気共鳴（ＮＭＲ）によって確認し、対応するプロトンの化学シフトを図１Ａ〜Ｂにおいてマーキングした。
スキーム６
2020506919.tif 000115
【０１９４】
スルホベタイン−ＮＨ２およびカルボキシベタイン−ＮＨ２モノマーを、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンおよび（ａ）プロパンスルトンまたは（ｂ）ブロモ酢酸ｔｅｒｔ−ブチルのいずれかを使用して調製した。
【０１９５】
アルギン酸塩を改変するために、低分子量（ＭＷ）のＶＬＶＧアルギン酸塩を出発物質として使用した。２−クロロ−４、６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン（ＣＤＭＴ）およびＮ−メチルモルホリン（ＮＭＭ）をカップリング試薬として使用して、図２Ａに示すように、トリアジン系カップリング反応を介してアルギン酸塩をスルホベタイン−ＮＨ２と共役させた。スルホベタイン系アルギン酸塩共役体を１Ｈ  ＮＭＲスペクトルによって特徴付けした（図２Ｂ）。スルホベタイン−ＮＨ２セグメントの特徴ピークは以下の通りである：３．２０ｐｐｍにおけるピークは、スルホベタインペンダント基における第４級アミンに結合した２つのメチル基における６つのプロトンに起因する。結果は、スルホベタイン−ＮＨ２がアルギン酸塩に成功裏に共役したことを示唆している。出発アルギン酸塩の約３０．５％の改変を、ＮＭＲデータ分析によって確認した。カルボキシベタイン系アルギン酸塩を図３Ａに示すように調製した。カルボキシベタイン系アルギン酸塩について、図３Ｂにおける３．２５ｐｐｍの特徴ピークは、カルボキシベタインペンダント基における第４級アミンに結合した２つのメチル基における６つのプロトンに起因し、改変度は約３５．６％である。
【０１９６】
ヒドロゲルマイクロカプセルは、細胞カプセル化、培養、および埋め込みに広範に使用されているため、スルホベタイン系アルギン酸塩共役体のマイクロカプセルは、架橋剤として塩化バリウムを使用したエレクトロスプレーによって製造したが、長期インビボ安定性を有することがこれまでに実証されている他の多価イオン、例えば、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋を使用することもできる。ＳＡマイクロカプセルへの異物反応を、対照としてＳＬＧ２０アルギン酸塩を用いて、埋め込み後１４日間、Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスの腹腔内空間において評価した。
【０１９７】
マイクロカプセル表面における白色部分（図４、１行目の画像）は、線維性沈着を示しており、したがって、対照マイクロカプセル（ＳＬＧ２０）は、実質的な線維症を誘発した。対照的に、スルホベタイン改変ＶＬＶＧ（ＳＢ−ＶＬＶＧ）マイクロカプセルにおいては線維性沈着がほとんど存在しなかった（図４、上から２行目の画像）。さらに、スルホベタイン改変ＳＬＧ２０（ＳＢ−ＳＬＧ２０）およびスルホベタイン改変ＳＬＧ１００（ＳＢ−ＳＬＧ１００）マイクロカプセルもまた、線維症をほとんど示さなかった（図４、それぞれ、上から３および４行目の画像）。これらの結果は、ＳＢ改変アルギン酸塩マイクロカプセルが、アルギン酸塩の種類にかかわらず、異物反応を効果的にかつ再現性よく軽減したことを示唆した。
【０１９８】
長期での異物反応へのＳＢ改変アルギン酸塩の影響を調査するために、ＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルを免疫応答性Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスの腹腔内空間内に埋め込み、１００日後に採取した。取り出したＳＬＧ２０マイクロカプセルの暗視野位相差顕微鏡検査により、広範な線維性沈着が示された（図５、上の行の画像）一方で、ＳＢ−ＳＬＧ２０ミクロ球では、かなり低いレベルの線維性沈着が示された（図５、下の行の画像）。さらに、取り出したＳＬＧ２０マイクロカプセルのいくつかは、共にさらに凝集しており、重度の線維症の兆候であった（図５、上の行、左から３番目の画像）。
【０１９９】
ＳＢ改変アルギン酸塩の性能をさらに評価するために、ＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルを、Ｃ５７ＢＬ／６Ｊにおいて１８０日の埋め込み後に試験した。図６に示すように、取り出し後のＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルでは、線維性沈着がほとんど見られなかった（図６、上２行の画像）が、従来のＳＬＧ２０マイクロカプセル表面においては実質的な線維症が観察された（図６、下２行の画像）。図７は、各皿において取り出した多数のマイクロカプセルを示す。マイクロカプセル表面における白色部分は、線維性沈着を示した。明らかに、ＳＬＧ２０マイクロカプセルにおいて大部分で示された白色部分が重度の線維症を示しており（図７、上２行）；ＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルについてのこの白色部分の非存在は、線維症がほとんどないことを示した（図７、下２行）。この結果は、ＳＢ改変アルギン酸塩が、１８０日の大幅により長い期間でＣ５７ＢＬ／６マウスの腹腔内空間における異物反応を実質的に低減したことを示唆した。
【０２００】
別の種類のスルホベタイン改変アルギン酸塩：エチレン−グリコールＳＢアルギン酸塩も設計および開発した。エチレン−グリコールＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルへの異物反応を、埋め込み後３０日間、Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウス間の腹腔内空間において評価した。取り出し後、エチレン−グリコールＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセル（図８）は透明であり、線維症がほとんどないことを示した。
【０２０１】
総合すると、両性イオン性改変アルギン酸塩は、異物反応を効果的にかつ再現性よく軽減することが可能であった。このことは、生物付着を低減しかつアルギン酸塩の生体適合性を改善する両性イオン性スルホベタイン基に起因し得る。この両性イオン性スルホベタイン系アルギン酸塩共役体は、１型糖尿病（ＴＤ１）に関する長期糖尿病の補正をサポートする膵島カプセル化に適用可能である。
【０２０２】
両性イオン性改変アルギン酸塩、例えば、ＳＢ−ＳＬＧ２０が、Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおける線維症に抵抗することを確認した後、糖尿病の処置のための細胞カプセル化媒体としてのその治療的可能性を調査した。カプセル化したラット膵島をストレプトゾトシン（ＳＴＺ）−誘発Ｃ５７ＢＬ／６糖尿病マウスの腹腔に移植し、正常血糖値を回復させる能力について９０日間評価した。ラット膵島を、異物反応を遮断するバリアとしての１０００μｍ  ＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセルによって、または対照としてのＳＬＧ２０マイクロカプセルに封入した（図９Ａ）。マウスの血中グルコース（ＢＧ）レベルは、移植後数日で正常な血糖範囲（ＢＧ＜２００ｍｇ／ｄＬ）に減少した（図９Ｂ）。しかし、ＳＬＧ２０マイクロカプセル中に封入されたラット膵島が移植されたマウスは、血糖制御のより短い持続期間を示し、４５日間を超えて正常血糖値を維持することができなかったが、ＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセル中に封入されたラット膵島が移植されたマウスは、マイクロカプセルが取り出される前の３ヶ月間にわたって治癒されたままであった。
【０２０３】
白色部分が、取り出したＳＬＧ２０マイクロカプセルにおいて大部分で示され（図９Ｃ）、これは、重度の線維症を示唆した。これを、Ｈ＆Ｅ染色組織学的分析も使用して確認した（図９Ｄ）。組織片のＨ＆Ｅ染色の結果は、ＳＬＧ２０が、埋め込み物の周囲に高い線維性沈着を伴うマイクロカプセルを生じたことを示した。対照的に、取り出した、ラット膵島を封入したＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセル（図９Ｅ〜Ｆ）は、線維沈着をほとんど示さなかった。取り出し後のマイクロカプセルにおいて観察された多数のラット膵島も存在した。重要なことに、これらの膵島は、取り出したＳＢ−ＳＬＧ２０マイクロカプセル中の膵島におけるポジティブインスリン染色によって示されるように（図９Ｇ）、３ヶ月の埋め込み後にも依然として機能的であった。総合すると、カプセル化されたラット膵島は、ＦＢＲを効果的に軽減することが可能である両性イオン性改変アルギン酸塩を使用して、Ｔ１ＤにおいてＳＴＺ処置Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおいて長期の血糖補正（９０日間）を達成することができた。
【０２０４】
超生体適合性の両性イオン性改変アルギン酸塩を設計および合成した。スルホベタイン−ＮＨ２、エチレングリコールスルホベタイン−ＮＨ２、およびカルボキシベタイン−ＮＨ２を成功裏に合成し、その後、アルギン酸塩に共役させた。スルホベタイン改変アルギン酸塩をＣ５７ＢＬ／６マウスにおいて試験したところ、非改変対照アルギン酸塩と比較して、異物反応を効果的に軽減した。ＳＢ改変アルギン酸塩の治療的可能性を、ラット膵島を使用して、１型糖尿病マウスモデルを通して実証した。ＳＢ−ＳＬＧ２０カプセル化膵島細胞は、免疫応答性糖尿病Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスにおいて長期の血糖補正を提供することが可能であることが証明された。この両性イオン性改変アルギン酸塩は、Ｔ１Ｄおよび潜在的には他の疾患のための細胞カプセル化の橋渡しに寄与し得ることが判明した。
【０２０５】
実施例７〜１６の材料
プリパルギルアミン、塩化アクリロイル、アジ化ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、硫酸銅五水和物、ヨードメタン、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）、２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミン塩酸塩、１，３−プロパンスルトン、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル、ヘキサン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、およびエチルアルコールをＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。ブロモ酢酸ｔｅｒｔ−ブチルおよびイオン交換樹脂（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ  Ａ−２６、ＯＨ形態）をＡｌｆａ  Ａｅｓａｒから得た。ｑＴＲ−ＣＢ、ＴＲ−ＣＢ、およびＴＲ−ＳＢモノマーの合成の手順を以下に記載する。カルボキシベタインメタクリレート（ＣＢ）（Ｙａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐｕｒｓｕｉｎｇ  “Ｚｅｒｏ”  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙ（ｃａｒｂｏｘｙｂｅｔａｉｎｅ）  ｆｒｏｍ  Ｕｎｄｉｌｕｔｅｄ  Ｂｌｏｏｄ  Ｓｅｒｕｍ  ａｎｄ  Ｐｌａｓｍａ“，Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２５（１９）：１１９１１−１１９１６（２００９）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）およびカルボキシベタインジアクリルアミド（ＣＢＡＡＸ）（Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  ｇｅｌ  Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｍｏｔｅｓ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，Ｅｎｈａｎｃｅｓ  Ｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃｓ，ａｎｄ  Ｒｅｄｕｃｅｓ  Ｉｍｍｕｎｏｇｅｎｉｃｉｔｙ“，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  １１２（３９）：１２０４６−１２０５１（２０１５）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）を、これまでに報告されている方法を使用して合成した。
【０２０６】
実施例７−ヒドロゲル調製
ＴＲ−ＺＷヒドロゲルを、ＵＶ照射によって開始されるラジカル重合を介して調製した。ヒドロゲル溶液は、１ｍＬのＤＩ水、６００ｍｇのモノマー、４％ＣＢＡＡＸ架橋剤（モノマーのモルパーセント）、および３．５ｍｇの２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン光開始剤からなった。得られた溶液を１対のスライドガラス間にキャストし、２ｍｍ厚のポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）スペーサによって分離し、ＵＶ（３６５ｎｍ）下で４５分間重合した。ＰＨＥＭＡおよびＰＣＢヒドロゲルを、同様の手順を使用して調製した。調製後、全てのヒドロゲルサンプルを無菌のＰＢＳ緩衝液中で平衡化し、ＰＢＳ緩衝液溶液を、５日間、１日に少なくとも３回変更した。埋め込みでは、ヒドロゲルを打ち抜いて６ｍｍの直径を有するディスクにし、これを使用前に無菌のＰＢＳ中４℃で保存した。
【０２０７】
実施例８−タンパク質吸着アッセイ
Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ポリマーブラシを、これまで報告されている手順に従って、金コーティングされた表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサーチップ上にグラフト化した（Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ：ａｎ  ｉｎ  ｖｉｖｏ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｔｕｄｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｄｉｔｉｏｎ  ２０（１３）：１８４５−１８５９（２００９）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）。Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）グラフト化された金表面におけるタンパク質吸着を、４チャンネルのＳＰＲセンサーを使用して評価した。まず、ＰＢＳ緩衝液をチャンネルに１０分間流入してベースラインを構築した。次いで、１ｍｇ／ｍＬのフィブリノゲン溶液または１００％のヒト血漿を１０分間チャンネルに流通させ、続いて、ＰＢＳ緩衝液で洗浄して、未結合タンパク質分子を除去した。吸着したタンパク質の量を、吸着前および吸着後のベースライン間の波長シフトの変化によって最終的に定量化した。７５０ｎｍにおける１ｎｍのＳＰＲ波長シフトは、１５ｎｇ／ｃｍ２のタンパク質表面被覆率に相当した（Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，“Ａｍｉｎｏ  Ａｃｉｄ−Ｂａｓｅｄ  Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  Ｐｏｌｙ（Ｓｅｒｉｎｅ  Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）  ａｓ  ａｎ  Ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ”，Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  １４（１）：２２６−２３１（２０１２）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）。Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）表面におけるタンパク質吸着を、同じ手順を使用して評価した。
【０２０８】
実施例９−細胞接着アッセイ
ＮＩＨ／３Ｔ３細胞を、３７℃において５％ＣＯ２で、加湿されたインキュベータにおいて培養した。培地は、ダルベッコ改変イーグル培地（ＤＭＥＭ）、１０％胎児ウシ血清（ＦＢＳ）、および２％ペニシリンストレプトマイシンから構成された。直径６ｍｍのヒドロゲルディスクを１２ウェルプレート内に個々に置き、無菌のＰＢＳ緩衝液で３回洗浄した。細胞懸濁液（２ｍＬ）（濃度：１０５細胞／ｍＬ）を次いで各ウェルに移し、これらのヒドロゲルとともに３７℃で３日間インキュベートした。インキュベーション後、ヒドロゲルを、各ウェルに無菌のＰＢＳを含む新たな１２ウェルプレートに移した。ＬＩＶＥ／ＤＥＡＤアッセイ溶液を各ウェルに添加し、３０分間インキュベートした。これらのヒドロゲルを、ＥＶＯＳ  ＡＭＦ４３００画像システムを使用することによって最終的に撮像した。
【０２０９】
実施例１０−引張および圧縮試験
ヒドロゲルサンプルの引張試験をＴＡ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ＤＭＡ  Ｑ８００動的機械的熱分析（ＤＭＴＡ）において実施した。全ての平衡化したヒドロゲルサンプルを長さ２５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ２〜３ｍｍの矩形状に切断した。ヒドロゲルサンプルを破壊するまで５ｍｍ分−１の割合で伸長させた。ヒドロゲルサンプルの圧縮試験および負荷除荷試験を、１００ＮロードセルによるＩｎｓｔｒｏｎ５９６５において行った。圧縮試験では、直径６ｍｍ（ＰＢＳ緩衝液中で平衡化したとき約２〜３ｍｍの厚さ）の各ヒドロゲルディスクを破壊するまで１ｍｍ分−１の割合で圧縮した。ヒドロゲルの形状回復特性を０〜６５％の歪み範囲において１ｍｍ分−１の一定のレートで１０の連続的な負荷除荷サイクルによって評価した。全てのサンプルを室温で測定した。
【０２１０】
実施例１１−サイトカイン分泌
骨髄由来マクロファージ（ＢＭＤＭ）を組織培養プレートまたは種々のヒドロゲル表面に１０６細胞／ｃｍ２の細胞密度で播種し、異なる組み合わせ：０．３ｎｇ／ｍＬ  リポ多糖（ＬＰＳ）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、１．０ｎｇ／ｍＬ  ＩＦＮγ（Ｒ＆Ｄ  ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ、ＭＮ）、２０ｎｇ／ｍＬ  ＩＬ−４（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）、および２０ｎｇ／ｍＬ  ＩＬ−１３（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）によって刺激した。３６時間の刺激後、上清を収集し、製造者の指示（ＢｉｏＬｅｇｅｎｄ、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ）に従ってＥＬＩＳＡ（酵素結合免疫吸着検査法）によってＴＮＦ−αおよびＩＬ−１０の分泌について分析した。
【０２１１】
実施例１２−ヒドロゲル埋め込みおよび組織学的分析
全ての動物プロトコルは、Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ  Ａｎｉｍａｌ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅによって承認されたものであった。８週齢の免疫応答性雄性Ｃ５７ＢＬ／６マウスをＪａｃｋｓｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙから得た。平衡化したヒドロゲルディスクを、マウスに、１、２、および３ヶ月間、それぞれ、皮下に埋め込んだ。各マウスについて、異なるモノマーから作製したヒドロゲルディスクをマウスの背部に埋め込み、種々のヒドロゲルサンプルの部位を、埋め込み位置の影響を排除するために変更した。各実験の最後に、マウスをＣＯ２窒息によって安楽死させた。ヒドロゲルディスクを周囲の組織と一緒に切断し、１０％中和緩衝ホルマリンで固定した。パラフィンワックスに包埋した後、サンプルを薄片化し、Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｈｉｓｔｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｅ  Ｆａｃｉｌｉｔｙによるマッソントリクロームによって染色した。染色された組織学的スライドを、Ａｐｅｒｉｏ  ＣＳ２  ＳｃａｎＳｃｏｐｅ（Ｌｅｉｃａ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｎｕｓｓｌｏｃｋ  ＧｍｂＨ）を使用して走査した。青色画素密度を、Ｉｍａｇｅ  Ｊソフトウェアを使用して測定した。コラーゲン密度を、全ての分析された薄片から求めた平均最大青色画素密度の百分率として定量化した。各サンプルについて、３つの無作為な領域を組織−ヒドロゲル界面から６０μｍ以内の各固定距離（例えば０〜１０μｍ；１０〜２０μｍ；など）において分析した。サンプルサイズはｎ＝５であった。
【０２１２】
ヒドロゲルにおける血管形成を評価するために、パラフィン包埋薄片を、内皮細胞バイオマーカーである一次ヤギ抗マウスＣＤ３１（Ｒ＆Ｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、ｄｉｌｕｔｉｏｎ  １：２００）を使用して染色した。この研究において、二次抗体としてＡｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ４８８ロバ抗ヤギ（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，希釈１：５００）を使用した。各ヒドロゲルディスクの異なる位置における２つの染色薄片を使用し、５つの異なる領域を各薄片についてランダムに試験した。血管の密度を、カプセル面積に正規化した血管フィーチャの数をカウントすることによって定量化した。サンプルサイズはｎ＝５であった。
【０２１３】
実施例１３−統計分析
全てのデータを平均値±標準偏差として提示する。ｐ値が０．０５未満であるとき、差を統計的に有意であるとみなした。全ての統計分析にスチューデントｔ検定を使用した。
【０２１４】
実施例１４−ｑＴＲ−ＣＢモノマーの合成
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Ｎ−プロパルギルアクリルアミド（１０ａ）
2020506919.tif 000117
プリパルギルアミン（３．３ｇ、６０ｍｍｏｌ）を１５０ｍＬのＤＣＭに０℃で溶解した。水性ＮａＯＨ（１．５Ｍ、１００ｍＬ）を次いで溶液中に添加した。塩化アクリロイル（１４．９ｇ、１６５ｍｍｏｌ）をより濃厚なジクロロメタン層に３０分かけて滴加して、橙黄色溶液を結果として生じた。混合物を０℃で１時間、次いで室温で１８時間撹拌した。得られた溶液を水で連続的に洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、蒸発させて黄色油を得た。生成物Ｎ−プロパルギルアクリルアミド（４．２ｇ、６４％）をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶出液：酢酸エチル／ヘキサン、１：１、ｖ／ｖ）によって淡黄色固体として得た。
2020506919.tif 000118
【０２１５】
２−アジド酢酸ｔｅｒｔ−ブチル（１５ａ）
2020506919.tif 000119
ブロモ酢酸ｔｅｒｔ−ブチル（１５．６ｇ、８０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬのＤＭＳＯに室温で溶解した。アジ化ナトリウム（ＮａＮ３）（６．５ｇ、１００ｍｍｏｌ）を溶液にゆっくり添加し、７０℃で一晩撹拌した。水（１５０ｍＬ）を添加して反応をクエンチし、水層を３×２００ｍＬの無水ジエチルエーテルで抽出した。合わせた有機相を塩水によって連続的に洗浄し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させた。有機溶媒を減圧下で除去し、２−アジド酢酸ｔｅｒｔ−ブチルの生成物（１４．２ｇ、９０％）を得た。
2020506919.tif 000120
【０２１６】
２−（４−（アクリルアミドメチル）−１Ｈ−１，２，３−トリアゾール−１−イル）酢酸ｔｅｒｔ−ブチル（１６ａ）
2020506919.tif 000121
生成物１０ａ（４．２ｇ、３８．４ｍｍｏｌ）、生成物１５ａ（６．１ｇ、３８．４ｍｍｏｌ）、アスコルビン酸ナトリウム（０．７６ｇ、３．８ｍｍｏｌ）、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ（０．９６ｇ、３．８ｍｍｏｌ）、および１００ｍＬのＤＭＳＯの混合物を、２５０ｍＬの丸底フラスコに添加した。混合物を、窒素雰囲気下、６０℃で４８時間撹拌した。１５０ｍＬの水を添加して反応をクエンチした。次いで、得られた溶液を酢酸エチルで３回抽出した。合わせた有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、溶媒を減圧下で除去して、粗生成物を得た。生成物１６ａ（８．０ｇ、７８％）をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶出液：酢酸エチル）によってさらに精製した。
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【０２１７】
４−（アクリルアミドメチル）−１−（２−（ｔｅｒｔ−ブトキシ）−２−オキソエチル）−３−メチル−１Ｈ−１，２，３−トリアゾール−３−イウム（１７ａ）
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生成物１６ａ（８．０ｇ、３０ｍｍｏｌ）、ヨードメタン（２５．６ｇ、１８０ｍｍｏｌ）、およびアセトニトリル（１５０ｍＬ）を、２５０ｍＬの丸底フラスコに添加した。混合物を、窒素雰囲気下、６０℃で４８時間撹拌した。反応後、溶媒をロータリーエバポレータによって除去した。得られた生成物を無水ジエチルエーテルによって析出させ、無水ジエチルエーテルで洗浄して、生成物１７ａの黄褐色の粉末（７．５ｇ、６１％）を得た。
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【０２１８】
４級化トリアゾールカルボキシベタインアクリラート（ｑＴＲ−ＣＢ）
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得られた生成物１７ａ（７．５ｇ）を１５ｍＬのトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）および１５ｍＬのＤＣＭの混合物によって室温で一晩処理し、ロータリーエバポレータによって濃縮し、無水ジエチルエーテル中で析出させ、メタノールに溶解した。イオン交換樹脂（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ  Ａ２６、ＯＨ形態）をこれに添加し、完全に中和した。残渣を水に溶解し、凍結乾燥機によって凍結乾燥して、生成物ｑＴＲ−ＣＢ（２．２ｇ、５４％）を得た。
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【０２１９】
実施例１５−ＴＲ−ＣＢモノマーの合成
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２−アジド−１−エチル−ジメチルアミン（８ａ）
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ＮａＮ３（１３．７ｇ、２１０ｍｍｏｌ）を、２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミン塩酸塩（１０．０ｇ、７０ｍｍｏｌ）の１００ｍＬの水の溶液に添加し、反応混合物を７０℃に一晩加熱した。溶液を４Ｍ  ＮａＯＨ溶液によって塩基性化し、無水ジエチルエーテルで３回抽出した。得られた溶液をＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濃縮して、揮発性の無色油（５．９ｇ、７４％）を得た。
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【０２２０】
Ｎ−（２−アジドエチル）−２−（ｔｅｒｔ−ブトキシ）−Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−オキソエタン−１−アミニウム（９ａ）
2020506919.tif 000130
生成物８ａ（５．９ｇ、５２ｍｍｏｌ）、ブロモ酢酸ｔｅｒｔ−ブチル（１２．７ｇ、６５ｍｍｏｌ）、およびアセトニトリル（１００ｍＬ）を、２５０ｍＬの丸底フラスコに添加した。混合物を、窒素雰囲気下、６０℃で２４時間撹拌した。反応後、溶媒をロータリーエバポレータによって除去した。生成物９ａを無水ジエチルエーテルによって析出させ、無水ジエチルエーテルで洗浄して、白色粉末（１２．６、７９％）を得た。
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【０２２１】
Ｎ−（２−（４−（アクリルアミドメチル）−１Ｈ−１，２，３−トリアゾール−１−イル）エチル）−２−（ｔｅｒｔ−ブトキシ）−Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−オキソエタン−１−アミニウム（１１ａ）
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生成物１０ａ（４．９ｇ、４５．１ｍｍｏｌ）、生成物９ａ（１２．６ｇ、４１．０ｍｍｏｌ）、アスコルビン酸ナトリウム（０．８ｇ、４ｍｍｏｌ）、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ（１．０ｇ、４ｍｍｏｌ）、および１００ｍＬのメタノールの混合物を、２５０ｍＬの丸底フラスコに添加した。混合物を、窒素雰囲気下、６０℃で４８時間撹拌した。反応後、溶媒をロータリーエバポレータによって除去し、粗生成物を無水ジエチルエーテルによって析出させた。生成物１１ａ（１１．７ｇ、６８％）をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶出液：メタノール）によってさらに精製した。
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【０２２２】
トリアゾールカルボキシベタインアクリラート（ＴＲ−ＣＢ）
2020506919.tif 000134
得られた生成物１１ａ（８．０ｇ）を１６ｍＬのＴＦＡおよび１６ｍＬのＤＣＭの混合物によって室温で一晩処理し、ロータリーエバポレータによって濃縮し、無水ジエチルエーテル中で析出させ、メタノールに溶解した。イオン交換樹脂（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ  Ａ２６、ＯＨ形態）を次いでこれに添加し、完全に中和した。得られた溶液を中性アルミナカラムに添加し、残りの銅イオンを除去した。生成物ＴＲ−ＣＢ（３．１ｇ、５７％）を、メタノール溶媒を除去した後に収集した。
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【０２２３】
実施例１６−ＴＲ−ＳＢモノマーの合成
2020506919.tif 000136
Ｎ−（（１−（２−（ジメチルアミノ）エチル）−１Ｈ−１，２，３−トリアゾール−４−イル）メチル）アクリルアミド（１２ａ）
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生成物１０ａ（４．９ｇ、４５．１ｍｍｏｌ）、生成物８ａ（４．７ｇ、４０ｍｍｏｌ）、アスコルビン酸ナトリウム（０．８ｇ、４ｍｍｏｌ）、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ（１．０ｇ、４ｍｍｏｌ）、および１００ｍＬのメタノール混合物を、２５０ｍＬの丸底フラスコに添加した。混合物を、窒素雰囲気下、６０℃で４８時間撹拌した。反応後、溶媒をロータリーエバポレータによって除去した。生成物１２ａ（８．０ｇ、７８％）をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶出液：酢酸エチル／メタノール、１：１、ｖ／ｖ）によってさらに精製した。
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【０２２４】
トリアゾールスルホベタインアクリラート（ＴＲ−ＳＢ）
2020506919.tif 000139
５０ｍＬの無水アセトン中の生成物１２ａ（４．５ｇ、２０ｍｍｏｌ）を室温で撹拌した。１，３−プロパンスルトン（２０ｍｍｏｌ、２．４ｇ）を溶液に滴加した。反応混合物を、窒素雰囲気下、４０℃に６時間加熱した。析出物を収集し、無水アセトンで洗浄して、白色粉末（ＴＲ−ＳＢ）（２．８ｇ、４１％）を得た。
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【０２２５】
実施例７〜１６の結果および考察
新規の両性イオン性モノマーｑＴＲ−ＣＢを設計した（図２０Ａ）。このモノマーは、改変アルギン酸塩の抗線維性特性において重要な役割をしかつエネルギー散逸π−πスタッキングを形成するトリアゾール部位を含む。図２０Ｂに示すように、ｑＴＲ−ＣＢの合成は、いくつかの工程を含んだ。まず、デュアル反応性アルキンおよびビニル基を有するＮ−プロパルギルアクリルアミドを開発した。次いで、アルキン基をその後アジド−アルキンヒュスゲン環化付加化学を通してトリアゾール基に変換し、続いて、後に４級化した。最後に、ｑＴＲ−ＣＢモノマーを、カルボン酸の保護基の除去後に得た。ｑＴＲ−ＣＢモノマーの化学構造を１Ｈ  ＮＭＲ（図１７）および１３Ｃ  ＮＭＲによって確認した。
【０２２６】
埋め込み物表面における非特異的タンパク質吸着は、異物反応における最初の重要な工程であるとされる。ｑＴＲ−ＣＢが抗生物付着性でありかつ非特異的タンパク質吸着に耐性があるか否かを決定するために、金表面を、表面開始光イニファータ介在重合を使用してＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）によってグラフト化した。Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）のタンパク質耐性を、単一のタンパク質溶液および非希釈ヒト血漿を使用して表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を介して評価した。図２０Ｃは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）グラフト化された表面および金のみの表面におけるタンパク質吸着の典型的なＳＰＲセンサーグラムを示す。１ｍｇ／ｍＬのフィブリノゲン（Ｆｇ）溶液から、金のみの表面およびＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）グラフト化表面が、それぞれ、３３７．５±３６．１および０．６±０．３ｎｇ／ｃｍ２の吸着を有した。非希釈ヒト血漿から、タンパク質吸着は、これら２つの表面について、それぞれ、２１１．６±１０．３および３．１±１．８ｎｇ／ｃｍ２であった。明らかに、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）グラフト化表面は、金のみの表面と比較して、非特異的タンパク質吸着に対してかなり抵抗性であった。Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）グラフト化表面におけるタンパク質吸着値が、超低付着材料の基準（５ｎｇ／ｃｍ２未満の吸着フィブリノゲン）をはるかに下回ったことに注意されるべきである。これらのデータは、トリアゾール基の組み込みが、両性イオン性または抗汚染特性を変化させなかったことを示唆している。Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲル（図２０Ｄ）を、次いで、光開始重合を介して二官能性両性イオン性カルボキシベタインジアクリルアミド架橋剤（ＣＢＡＡＸ）によってｑＴＲ−ＣＢモノマーを架橋することによって調製した。
【０２２７】
Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルを、比較的脆性または弱いことが知られている現状の両性イオン性ヒドロゲルが直面している機械的特性の課題に対処するように設計した（Ｃｈｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，“Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌ−Ｂａｓｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  ２（２）：ｅａａｈ６４５１（２０１７）；Ｌｙｎｎ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎ  Ｖｉｔｒｏ  Ｍａｃｒｏｐｈａｇｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ａｎｄ  ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｈｏｓｔ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｔｏ  Ｐｏｌｙ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｇｌｙｃｏｌ）−Ｂａｓｅｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐａｒｔ  Ａ  ９３（３）：９４１−９５３（２０１０）、これらは、全体が参照によりここで本明細書に組み込まれる）。堅牢な機械的特性は、取り扱い、埋め込み、および任意の将来の臨床応用にかなり望ましい。Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲル内でのトリアゾール環間での可逆的なπ−πスタッキング（図２１Ａ）は、負荷下でエネルギーを散逸させて、ヒドロゲルをより弾力的にする。トリアゾール環の組み込みが機械的特性を実際に改善するか否かを決定するために、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）および従来のＰＣＢヒドロゲルを、いくつかの機械的試験において比較した。まず、耐屈曲特性を定量的に試験した。図２１Ｂに示すように、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルは、破砕またはいずれの損傷もなく１８０度に近い完全な屈曲が可能であり、繰り返しの屈曲にさえも従動可能であった。対照的に、従来のＰＣＢヒドロゲルは、小さな角度の屈曲によってさえも破砕した。次いで、より定量的な引張および圧縮試験を実施した。引張試験では、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルは、７１％に近い破断歪みを有したが、ＰＣＢヒドロゲルは１１％しか伸長することができなかった（図２１Ｃ）。このことは、破断歪みの６．５倍の増加を表した。圧縮試験（図２１Ｄ）では、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルが８０％の圧縮を持続したが、ＰＣＢヒドロゲルは４８％しか圧縮することができず、これは以前の研究と一致していた（Ｍｅｒｉｎｏ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ：３Ｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅｓ  ｆｏｒ  Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ”，ＡＣＳ  ｎａｎｏ  ９（５）：４６８６−４６９７（２０１５）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）。Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルの弾力性をさらに実証するために、圧縮負荷除荷試験を実施した。図２１Ｅに示すように、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルは、いずれのクラックもなく少なくとも１０サイクルで６５％の圧縮に耐え、その元の形状を維持した。各サイクルにおいて観察されたヒステリシスループは、おそらくはトリアゾール基間のπ−πスタッキングに起因するエネルギー散逸機構があったことを示唆しているようであり、仮説が確認された。
【０２２８】
次いで、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルにおける細胞接着およびマクロファージ活性化をインビトロで調査した。細胞接着に抵抗するヒドロゲルが、多くの生物医学的応用に望ましい。Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルにおける細胞接着を、その表面においてＮＩＨ／３Ｔ３線維芽細胞を３日間培養することによって研究した。比較のために、ＰＨＥＭＡおよびＰＣＢヒドロゲルならびに組織培養ポリスチレン（ＴＣＰＳ）を対照として使用した。図２２Ａは、細胞が迅速に付着し、増殖し、ＴＣＰＳ表面上にコンフルエントな層を形成したが、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）、ＰＨＥＭＡ、およびＰＣＢヒドロゲル表面においては細胞がほとんど観察されなかったことを示しており、これは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルがＰＨＥＭＡおよびＰＣＢと同様に挙動したことを示唆した。マクロファージ活性化を次いで調査した。ＦＢＲの重要な構成要素としてのマクロファージは、炎症誘発または治癒促進プロセスを制御する。炎症誘発性マクロファージは、炎症細胞のさらなる動員および活性化を誘発させる炎症性サイトカイン、例えば、腫瘍壊死因子−α（ＴＮＦ−α）を分泌するが、治癒促進性マクロファージは、血管形成および組織修復を容易にする抗炎症性サイトカイン、例えば、インターロイキン（ＩＬ−１０）を産生する。生体材料がどのようにマクロファージ表現型を制御するかを理解することが、その生物医学的応用にとって重要である。図２２Ｂに示すように、ＴＮＦ−αおよびＩＬ−１０の分泌のレベルは、刺激なしでは全てのヒドロゲルについてほとんど検出不可能であった。炎症誘発性マクロファージ表現型を誘発することが知られていたリポ多糖／インターフェロンガンマ（ＬＰＳ／ＩＦＮγ）の刺激により、ＰＣＢおよびＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルにおける細胞は、ＰＨＥＭＡヒドロゲルまたはＴＣＰＳにおいて培養されたものと比較したときに、より低いレベルのＴＮＦ−αを分泌した。治癒促進性マクロファージ表現型を促進することが知られていたＬＰＳ／ＩＬ−４／ＩＬ−１３の刺激により、ＰＣＢおよびＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルにおける細胞は、ＰＨＥＭＡヒドロゲルにおけるものと比較したとき、ＩＬ−１０の分泌が向上した。総合すると、これらの結果は、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルが炎症の活性化を抑制し、治癒促進性マクロファージ表現型を促進したことを示した。
【０２２９】
Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）から得られた結果に促され、もう２つの架橋可能なトリアゾール含有両性イオン性モノマー、ＴＲ−ＣＢおよびＴＲ−ＳＢを設計した（図２３Ａおよび図２５）。これらのモノマーからのヒドロゲルを作製し、マウスにおいてＦＢＲについて試験した。ＴＲ−ＣＢまたはＴＲ−ＳＢモノマーの合成経路を図２３Ａに示し、化学構造を１Ｈ  ＮＭＲ（図１７および１９）ならびに１３Ｃ  ＮＭＲによって確認した。トリアゾール部位が４級化されているｑＴＲ−ＣＢと比較して、ＴＲ−ＣＢおよびＴＲ−ＳＢモノマーは、元の非改変トリアゾール基を有している。Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルの機械的特性を評価した。図２３Ｂに示すように、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルは、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）ヒドロゲルと同様に繰り返しの屈曲に耐えることができた。両方のヒドロゲルがかなり弾力性であった（図２３Ｃ〜２３Ｅ）。特にＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲル（図２３Ｃ〜２３Ｄ）では、引張歪みが２１８％と高かったが、今日までに報告されている両性イオン性ヒドロゲルについての最大引張歪みはたったの６５％である（Ｌｙｎｎ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎ  Ｖｉｔｒｏ  Ｍａｃｒｏｐｈａｇｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ａｎｄ  ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｈｏｓｔ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｔｏ  Ｐｏｌｙ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｇｌｙｃｏｌ）‐Ｂａｓｅｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐａｒｔ  Ａ  ９３（３）：９４１−９５３（２０１０）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）。これは、両性イオン性ヒドロゲルの分野における劇的な改善である。ＰＣＢヒドロゲルと比較したとき、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルの破断歪みは、それぞれ、９倍および２０倍高かった。Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルがＰ（ｑＴＲ−ＣＢ）よりも弾性であったことにも注意されるべきである。このことは、ｑＴＲ−ＣＢトリアゾール環における正電荷の位置に起因し得る。電荷間の静電反発力は、π−πスタッキング相互作用を減衰し得る。圧縮試験では（図２３Ｅ）、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルの両方が高い圧縮歪みを有した（それぞれ７９％および８３％）。これらのＴＲ−ＺＷヒドロゲルは、堅牢な機械的特性を有する第１のクラスの両性イオン性ヒドロゲルを表している。
【０２３０】
これらの新しいＴＲ−ＺＷヒドロゲル（Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）、およびＰ（ＴＲ−ＳＢ））が耐ＦＢＲ特性を有するか否かを調査するために、これらを免疫応答性Ｃ５７ＢＬ／６マウスにおいて皮下に埋め込んだ。今日まで、ＦＢＲは、なお、埋め込み材料およびデバイスの性能および寿命が大きな懸念である。ＦＢＲを軽減しかつ機械的に堅牢である新規の材料の開発が非常に必要とされている。本願において、埋め込み後の選択された時点（１、２、および３ヶ月）での埋め込み物へのＦＢＲを評価した。一般的に使用されているＰＨＥＭＡヒドロゲルを対照として選択した。各時点において、ヒドロゲルサンプルを取り出し、マッソントリクローム染色を使用しての埋め込み物の周囲の線維症、ならびにＣＤ３１染色を使用しての血管形成を含めてＦＢＲを試験した。１ヶ月で、全てのＴＲ−ＺＷヒドロゲルは、その周囲に、淡青色によって示されるように、緩やかなコラーゲン層を有したが（図２４Ａ）、ＰＨＥＭＡヒドロゲルは、かなり濃厚なコラーゲン沈着を有したことが観察された。Ｐ（ＴＲ−ＳＢ）ヒドロゲルは、特に低い密度のコラーゲン沈着を有した。緩やかなコラーゲン沈着は、体と埋め込み物との間で、より少ない物質移動が行われると考えられ、そのため、多くの用途において望ましい。長期の埋め込み実験（すなわち２および３ヶ月）により、同様の結果が明らかになった。ＴＲ−ＺＷヒドロゲルと組織との間の界面でのコラーゲン密度は、ＰＨＥＭＡ対照の場合と比較したとき、著しくより低かった（図２４Ｂ）。
【０２３１】
ＴＲ−ＺＷヒドロゲルを以前に報告されているＰＣＢヒドロゲルと比較したとき（Ｊｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｌｉｃｋ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ，Ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ  ａｎｄ  Ｎａｎｏｇｅｌｓ：Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｐｌａｔｆｏｒｍｓ  ｆｏｒ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ａｎｄ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”，Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ３５（１８）：４９６９−４９８５（２０１４）；Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｌｉｇｈｔ−Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ  ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  Ｐｅｐｔｉｄｅｓ  Ｒｅｇｕｌａｔｅｓ  Ｃｅｌｌ  Ａｄｈｅｓｉｏｎ，Ｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｖａｓｃｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ”，Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  １４（３）：３５２−３６０（２０１５）、これらは、全体が参照によりここで本明細書に組み込まれる）、ＴＲ−ＺＷヒドロゲルについてのコラーゲン沈着の密度および血管の数がＰＣＢのそれら（Ｊｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｌｉｃｋ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ，Ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ  ａｎｄ  Ｎａｎｏｇｅｌｓ：Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｐｌａｔｆｏｒｍｓ  ｆｏｒ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ａｎｄ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”，Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ３５（１８）：４９６９−４９８５（２０１４）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）に匹敵するかまたはさらにより良好であったことが見出された（図２６Ａ〜２６Ｂ）。疎水性部位が両性イオン性材料に組み込まれていると、付着防止特性または生体適合性が損なわれるということが一般に考えられている。疎水性部位としてのトリアゾール基は、その付着防止特性に実際に影響した。例えば、Ｐ（ｑＴＲ−ＣＢ）、Ｐ（ＴＲ−ＣＢ）、およびＰ（ＴＲ−ＳＢ）表面についての血漿吸着の量は、それぞれ３．１±１．８、６．４±２．５、および１０．９±３．２ｎｇ／ｃｍ２（表１）であったが、ＰＣＢ表面は、血漿から＜０．３ｎｇ／ｃｍ２のタンパク質しか吸着しなかったことが報告された。しかし、ＴＲ−ＺＷヒドロゲルのインビボ生体適合性または耐ＦＢＲ特性は影響されなかった。トリアゾール基は、本明細書において、両性イオン性部位に加えて、線維化反応を軽減する役割をする。トリアゾール基を含有する化学改変アルギン酸塩は、線維化反応を効果的に軽減することが可能であることが報告された（Ｄｅｓａｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｃｌｉｃｋ  Ａｌｇｉｎａｔｅ  Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ  Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ  ｖｉａ  Ｔｅｔｒａｚｉｎｅ−Ｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”，Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ５０：３０−３７（２０１５）、全体が参照により本明細書に組み込まれる）。ＴＲ−ＺＷヒドロゲルの耐ＦＢＲ特性もまた、マクロファージ活性化データと一致していた（図２２Ｂ）。こうして、今日までに開発されている両性イオン性ヒドロゲルと同様の耐ＦＢＲ特性を示すが、これらよりもかなり機械的に堅牢な、新しいクラスのヒドロゲルが開発された。
【０２３２】
（表１）ＳＰＲによって測定したタンパク質吸着（非希釈ヒト血漿）
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３つの測定値の平均値および標準偏差
【０２３３】
まとめると、機械的に堅牢でありかつ耐ＦＢＲ性である新しいクラスのトリアゾール−両性イオン性ヒドロゲルを設計および合成した。典型的には弱いまたは脆性である従来の両性イオン性ヒドロゲルと比較して、これらの新規のＴＲ−ＺＷヒドロゲルは、より高い伸長性を含めた高い弾力性およびより良好な耐圧縮性または耐屈曲性を示した。これらのヒドロゲルは、両性イオン性材料に期待される付着防止特性を保持した。より重要なことには、免疫応答性マウスにおける皮下埋め込みの際に、ＴＲ−ＺＷヒドロゲルが線維症を軽減し、血管形成を促進した。機械的特性および耐ＦＢＲ特性の組み合わせは、多くの生物医学的応用、例えば、いずれもが長期の機能および性能のために材料安定性および体との一体化を必要とする細胞カプセル化および埋め込み物の改変にかなり望ましい。
【０２３４】
好ましい実施形態を本明細書において詳細に表示および記載したが、種々の変更、追加、置換などが、本発明の精神から逸脱することなくなされ得ること、および、これらが、したがって、以下に続く特許請求の範囲において定義されているように本発明の範囲内であるとされることが当業者に明らかであろう。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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