"ポリマーと、ポリマーに共有結合した1以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含む、組成物であって、該1以上のキレート剤が、1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、組成物。前記ポリマーが、前記1以上のキレート剤に結合した1以上のモノマー側鎖を含む、請求項1に記載の組成物。前記ポリマーが、前記1以上のキレート剤との1以上のアミド結合をもつ、請求項1に記載の組成物。前記ポリマーがポリアミンを含む、請求項1に記載の組成物。前記ポリマーが注射可能である、請求項1に記載の組成物。前記ポリマーがヒドロゲルである、請求項1に記載の組成物。前記ポリマーが可食である、請求項1に記載の組成物。前記ポリマーが、ポリアリルアミンPAA、ポリビニルホルムアミドPVF、ポリビニルアミドPVA、ポリリジンPLL、ポリエチレンイミンPEI、アミノ酸、ポリペプチド、およびタンパク質のうち1以上を含んでいてもよい、請求項1に記載の組成物。前記キレート剤が、前記ポリマーの側鎖の第2の結合反応生成物に共有結合した第1の結合反応生成物を含む、請求項1に記載の組成物。前記第2の結合反応生成物に結合した前記第1の結合反応生成物が、アミンとカルボン酸とを反応させ、アミド結合を形成する反応から作られる、請求項9に記載の組成物。前記ポリマーが前記アミンを含み、前記キレート剤が前記カルボン酸を含む、請求項10に記載の組成物。前記キレート剤が、金属をキレート化することができる、請求項1に記載の組成物。前記キレート剤が、重金属をキレート化することができる、請求項1に記載の組成物。前記金属が、アルミニウム、ヒ素、カドミウム、クロム、銅、鉄、鉛、マンガン、水銀、またはこれらの組み合わせである、請求項12に記載の組成物。前記キレート剤が、金属キレート剤の誘導体であり、該誘導体が、前記ポリマーに結合した結合部分を有する、請求項1に記載の組成物。前記キレート剤を前記ポリマーに結合するリンカーを含む、請求項1に記載の組成物。キレート能をもつポリマーを調製する系であって、この系は、第1の反応性結合基をもつポリマーと、前記第1の反応性結合基と反応して結合することが可能な第2の反応性結合基を有する1以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含む、系であって、該1以上のキレート剤は、1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環をもつ、系。前記第1の反応性結合基と前記第2の反応性結合基との反応を促進することが可能なカップリング剤を含む、請求項17に記載の系。結合反応媒体を含む、請求項17に記載の系。前記ポリマーと前記キレート剤とを反応させて結合するための反応チャンバを備える、請求項17に記載の系。1以上のポリマーを架橋する方法であって、該方法は、1以上の金属キレート剤を有するポリマーを提供することと、金属が該ポリマーの2種以上の金属キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩をキレート化するように、該金属と該ポリマーとを混合することとを含み、前記1以上のキレート剤が、1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、方法。前記ポリマーを、前記金属を含む溶液と混合する、請求項21に記載の方法。前記金属が、2種以上のポリマーの2種以上の金属キレート剤とキレート化する、請求項21に記載の方法。キレート能をもつポリマーを調製する方法であって、該方法は、第1の反応性基を含むポリマーを提供することと、第2の反応性基を含むキレート剤を提供することと、該ポリマーと該キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とが共有結合するように、該第1の反応性基と該第2の反応性基とを反応させることとを含み、該1以上のキレート剤が、1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、方法。カップリング剤を提供することと、前記第1の反応性基と、前記第2の反応性基とを、該カップリング剤を用いてカップリングさせることとを含む、請求項24に記載の方法。アミド結合を形成することを含む、請求項25に記載の方法。金属をキレート化する方法であって、この方法は、キレート剤、またはキレート剤の誘導体、またはキレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該1以上のキレート剤が1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、該金属キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーと該金属とを混合することとを含む、方法。前記金属が媒体中に存在する、請求項27に記載の方法。媒体から金属を分離する方法であって、該方法は、キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供し、ここで、該1以上のキレート剤が1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーと金属を含む媒体とを混合することと、該ポリマーにキレート化した金属を該媒体から分離することとを含む、方法。金属が胃腸管から吸収されるのを抑制する方法であって、該方法は、該ポリマーが胃腸管の中の金属と混合し、該キレート剤が該金属をキレート化するように、1以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを胃腸管の中に提供し、該1以上のキレート剤が、1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、該ポリマーにキレート化した金属を胃腸管から取り除くこととを含む、方法。モノマーと、モノマーに共有結合した1以上のキレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩とを含み、ここで、該1以上のキレート剤は、1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有する、組成物。油井でスケールが形成するのを抑制する方法であって、該方法は、キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該1以上のキレート剤が1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーを、該金属を有する油井に入れることと、該ポリマーにキレート化した金属を該油井から分離することとを含む、方法。油井を処理する方法であって、該方法は、キレート剤、または該キレート剤の誘導体、または該キレート剤の塩を含むポリマーを提供することであって、ここで、該1以上のキレート剤が1個より多くのヒドロキシル基を任意の位置に遊離状態でもつベンゼン環を有することと、該キレート剤が金属をキレート化するように、該ポリマーを、該金属を有する油井に入れることと、該ポリマーにキレート化した金属を該油井から分離することとを含む、方法。前記ポリマーがヒドロゲルである、請求項33に記載の方法。本開示のある特定の例である実施形態は、部分的に、以下の記載と添付の図面を参照することによって理解されるだろう。一般的に、本発明は、金属をキレート化するための新規組成物および系を含む。ある実施形態では、本発明は、ポリマーキレート剤を含む組成物を提供する。ポリマーキレート剤は、金属キレート剤と結合するポリマーを含んでいてもよい。この系は、ポリマーと、金属キレート剤とを含んでいてもよく、これらは、互いに結合するか、または、ポリマーの特性と金属をキレート化する能力をあわせもつように、そのほかの方法で結合することができる。ある実施形態では、金属キレート剤と結合するポリマーとしては、ポリアリルアミンPAA、ポリビニルホルムアミドPVF、ポリビニルアミドPVA、ポリリジンPLL、ポリエチレンイミンPElなどのような任意のポリアミンポリマーが挙げられる。また、このポリマーは、アミノ酸を含んでいてもよく、このポリマーは、ポリペプチドおよびタンパク質を含んでいてもよい。ある実施形態では、キレート剤例えば、鉄キレート剤に結合可能な任意のポリマーを使用してもよく、ポリマーの特性とキレート化する能力をあわせもつように、キレート化に使用することができる。このポリマーは、直鎖、分枝鎖、架橋したヒドロゲルなど、または可溶性ポリマー、不溶性ポリマー、架橋したポリマー、架橋していないポリマーなどの任意の種類のポリマーであってもよい。ポリマーとしては、キレート剤との反応に関与することができるアミン官能基を含むポリアミンを挙げることができる。ある例では、ポリマーは、PVAmおよびPAAmのようなポリアミンポリマーを含んでいてもよい。PVAmおよびPAAmは、キレート剤と接合するための反応性一級アミン側基からなるポリカチオンヒドロゲルである。ある実施形態では、架橋したPVAmヒドロゲルは、前駆体ポリマーPNVFを塩基性媒体中で加水分解することによって合成されてもよい。ある実施形態では、架橋したPAAmヒドロゲルは、前駆体PAAm鎖を架橋することによって合成されてもよい。両ヒドロゲルは、胃腸管中でみられるのと似たpHで、鉄に高い親和性と選択性を示すだろう。ある実施形態では、ポリマーに結合するキレート剤としては、2,3ジヒドロ安息香酸DHBAおよび他の鉄キレート剤が挙げられる。2,3DHBA酸は、微生物系で鉄を獲得する高親和性親鉄剤であるとしてよく知られている天然の鉄キレート剤エンテロバクチンLogK=52の一部である。図1Aは、エンテロバクチンの構造の図を示す。ポリマーに結合可能な他の金属のキレート剤も含まれていてもよい。ある実施形態では、キレート剤は、キレート剤のカルボキシル基を介し、ポリマーに結合してもよい。ある実施形態では、キレート剤は、ペプチド結合を介し、ポリマーに結合してもよい。ある実施形態では、キレート剤は、ポリマーとカップリングするという特徴例えば、アミド結合を介してポリマーのアミンにカップリングすることが可能なカルボキシ基を有していてもよい。鉄をキレート化する能力をもつポリマーキレート剤を調製するために、他の架橋剤またはカップリング試薬が、ポリマーおよびキレート剤の系に含まれていてもよい。鉄キレート性低分子の例は、米国特許第3,758,540号に述べられている。キレート剤スキームの例は、米国特許第7,342,083号、第5,702,696号、第5,487,888号の中に見つけることができる。ある実施形態では、本開示は、既知の鉄キレート剤である2,3ジヒドロキシ安息香酸DHBAをポリアミンポリマーに反応させることによって作られるポリマーキレート剤、ポリマーまたはヒドロゲルを提供する。図1Bは、キレート剤とポリアミンポリマーとを反応させることによって作られるこのようなポリマーキレート剤の構造の図を示す。ある実施形態では、ポリマー形態またはヒドロゲル形態のポリマーキレート剤は、固体として製造することができるか、または、溶液または懸濁物として、水溶液中で平衡状態にすることができる。ポリアミン結合体は、鉄に対し、並外れた親和性および選択性をもつ。ある例では、ポリアミンポリマーは、PVAmおよびPAAmを含んでいてもよい。PVAmおよびPAAmは、2,3DHBAと結合する反応性一級アミン側基からなるポリカチオンヒドロゲルである。2,3DHBA酸は、微生物系で鉄を獲得する高親和性親鉄剤であるとしてよく知られている天然の鉄キレート剤エンテロバクチンLogK=52の一部である。架橋したPVAmヒドロゲルは、前駆体ポリマーPNVFを塩基性媒体中で加水分解することによって合成されてもよい。架橋したPAAmヒドロゲルは、前駆体PAAm鎖を架橋することによって合成されてもよい。両ポリマーキレート剤ヒドロゲルは、胃腸管中でみられるのと似たpHで、鉄に高い親和性と選択性を示す場合がある。ある実施形態では、2,3ジヒドロキシ安息香酸の結合は、最終的なヒドロゲル結合体、ポリマーキレート剤の鉄結合親和性および鉄選択性を促進するだろう。ある実施形態では、両ポリマーの一級アミン基は、結合部位として使用されてもよい。2,3DHBAに結合した非分解性PVAmヒドロゲルおよびPAAmヒドロゲルを、鉄過剰症患者の経口治療薬として使用することができる。この治療薬は、鉄に選択的に結合し、血流に吸収される前に、胃腸管から鉄を取り除くことができる。他の実施形態では、チオグリコール酸TGAは、親鉄剤部分であるジヒドロキシ安息香酸DHBAと組み合わせ、ポリマーキレート剤からPAAmおよびPVAに導入されてもよい。一実施形態では、本発明は、DHBAを含むモノマーが結合した組成物を提供する。このモノマーは、DHBAのカルボキシル基と反応し、結合するようなアミン基を含むモノマーによって、DHBAに結合することができる。DHBAを含むモノマーを、DHBAに結合したポリマーと関連して記載されるものと類似した組成物に使用してもよい。適切なモノマーの例としては、キレート剤例えば、鉄キレート剤に結合することが可能な任意のモノマーが挙げられる。このモノマーは、任意の種類のモノマーであってもよい。このモノマーは、キレート剤との反応に関与することが可能なアミン置換基を有するアミンを含んでいてもよい。ある例では、モノマーは、アミンモノマーを含んでいてもよい。一実施形態では、ポリマーキレート剤は、アミド結合の生成を介し、2,3DHBAをポリアミンポリマーに反応させることによって製造することができる。ポリアミン-DHBAのキレート能をもつポリマーは、鉄に対する並外れた親和性および選択性をもつ。ポリマーキレート剤は、固体、ゲル、ペースト、液体として製造されてもよく、例えば、溶液または懸濁物として水溶液中で平衡状態にされてもよい。ある実施形態では、ポリマーキレート剤は、キレート化した金属によって架橋されてもよい。同じ金属をキレート化する2種類以上のポリマーの別個のキレート部分を用い、架橋させてもよい。ある実施形態では、鉄過剰状態を処置し、抑制し、または予防するために、非分解性PVA-DHBAポリマーおよびPAA-DHBAポリマーを経口投与してもよい。このように、ポリマーキレート剤は、鉄過剰症患者に使用するための経口治療薬に含まれていてもよい。キレート能をもつポリマーは、鉄に選択的に結合し、血流に吸収される前に、胃腸管から鉄を取り除くことができる。キレート能をもつポリマーは、組織に蓄積してもよく、または鉄キレート化のために全身投与してもよい。さまざまな基質から金属を取り除くために、ポリマーキレート剤を金属キレート剤として使用してもよく、このポリマーキレート剤は、広範囲の多用な分野に用途を有していてもよい。ポリカチオンは、水処理およびイオン交換樹脂のような産業用途で使用されてきた分離-精製の目的のため。鉄の高い親和性および選択性は、これらのゲルの用途にとって重要な特徴を与える。ポリマーキレート剤は、胃腸管内の金属に選択的に結合し、金属が血流に吸収されるのを防ぐのにきわめて有効な金属例えば、鉄キレート剤であろう。キレート化した金属は、胃腸管から廃棄物として移動させることができる。ある実施形態では、本開示は、注射してもよく、または口から摂取されてもよい親鉄剤を模倣したゲルポリマー治療薬を提供する。ある実施形態では、剤形の設計は、患者のコンプライアンスに役立つだろう。ゲル型は、胃腸管内にキレート剤をとどめておき、必要な場合に化合物を自己投与することができ、現行の鉄キレート剤で悩ましい全身副作用を軽減することができる。注射可能である親鉄剤を模倣したポリペプチドは、DFOと比較して安全性が向上していてもよく、ポリマー分子量は、血中半減期を延ばすように最適化されてもよい。一実施形態では、ポリマーキレート剤は、水溶性のポリマーまたはモノマーを含むような構成であってもよい。この組成物は、注射用であり、比較的毒性がないか、または毒性が低いような構成であってもよい。一実施形態では、ポリマーキレート剤は、注射に適した分子量をもつような構成であってもよい。別の実施形態では、ポリマーキレート剤は、口からの摂取に適した分子量をもつような構成であってもよい。また、ポリマーキレート剤を含む組成物は、吸入または局所適用のための構成であってもよい。一実施形態では、ポリマーキレート剤を口から摂取してもよく、金属をキレート化することによって金属の吸収を遮断してもよい。この組成物は、口から摂取する構成の架橋ポリマーを含んでいてもよい。ある実施形態を口から摂取してもよく、キレート剤が、すでに体内に吸収されている金属をキレート化することができるように、腸から吸収される構成であってもよい。ある実施形態では、本明細書に開示したポリマーキレート剤は、示されているエンテロバクチン側鎖をもっと正確に模倣したものであってもよい。親鉄剤の構造を模倣するポリマーキレート剤は、望ましい非経口投与した鉄キレート剤と考えられてもよい。これらのポリマー剤の血漿半減期は、ポリマーの初期分子量に基づいて最適化することができる。さらに、これらのポリマーキレート剤の毒性による副作用は、このキレート剤がポリペプチド単位からなるため、顕著に減るだろう。親鉄剤のポリマー形態は、いくつかの治療利点を模倣している。これらの化合物は、細菌による鉄の補充はできないだろう。また、ポリマーキレート剤は、胃腸管に化合物を局在化することができ経口ゲル材料、および/または分子量を増やすことによって血中半減期を延ばすことができる注射用材料。特定の実施形態では、親鉄剤を模倣するポリマーの架橋形態は、経口で与えられたときには、吸収されないだろう。これらの物質は、高い親和性および選択性で迅速に鉄結合を示すだろう。図2は、鉄にさらされる前とさらされた後の本発明の鉄キレート性ゲルを示している。ある実施形態では、本明細書に開示した鉄に結合する物質のpM値は、既存の治療用キレート剤よりも少なくとも10倍大きいと概算される。これらのポリマーの設計は、現行薬物の全身副作用および毒性を軽減することができる。親鉄剤を模倣するポリマーは、経口投与するか、または非経口投与した場合には、血流から、胃腸管内の鉄に選択的かつ有効に結合すると予想される。親鉄剤の鉄結合領域を模倣する側鎖を用い、いくつかのポリマーが合成された。経口投与された親鉄剤を模倣したゲルSiMiG-01および注射可能である親鉄剤を模倣するポリマーSiMiP-01は、既存の治療薬より少なくとも10倍高い結合係数を示す。一実施形態では、ポリマーキレート剤を、繊維製品、布地、吸収部材、ガーゼ、拭き取り繊維、包帯などに組み込むことができる。ポリマーキレート剤のさらなる応用は、広範囲の消費者製品およびプロセスにおける金属キレート化に用いることができる。ポリマーキレート剤が有用であり得るプロセスの例は、油井の処理、例えば、スケール形成を減らすか、または抑制するための油井の処理である。本発明のよりよい理解を促進するために、以下の特定の実施形態の例が与えられている。いかなる様式にも、以下の実施例を本発明の範囲全体を限定するか、または定義するものと読むべきではない。実施例1非吸収性ポリマーヒドロゲルを調製した。簡単にいうと、DHBAのPVAおよびPAAへの結合は、アミド結合の形成を介して達成した。PVAmおよびPAAmは、両方とも2,3DHBAに結合可能な反応性一級アミン側基をもつポリカチオンヒドロゲルである。2,3DHBA酸は、微生物系で鉄を獲得する高親和性親鉄剤であるとしてよく知られている天然の鉄キレート剤エンテロバクチンLogK=52の一部である。架橋したPVAmヒドロゲルは、前駆体ポリマーPNVFを塩基性媒体中で加水分解することによって合成した。架橋したPAAmヒドロゲルは、前駆体であるPAAm鎖を架橋することによって合成した。PVA-DHBAポリマーおよびPAA-DHBAポリマーは、高い鉄結合親和性および鉄選択性を示した。PVA-DHBAすなわち、PVAm_DHBAおよびPAA-DABAすなわち、PAAm_DHBAは、両方とも、第二鉄溶液中で平衡状態になったとき、ほぼすぐに鉄吸収性を示した。両方のキレート能をもつポリマーは、胃腸管に似たpHで、鉄に高い親和性および選択性を示すヒドロゲルであり、ポリマーがゲルになる膨潤反応の平衡化に必要な時間は、図3~34に示されるように、異なるpHではさまざまであった。実施例2エンテロバクチンの金属キレート化領域の一部である2,3ジヒドロキシ安息香酸の有機ポリマーへの固定化は、この天然に存在する親鉄剤の構造を模倣するのに有効な方法であることがわかった。ヒドロゲルの特徴および反応収率に対する架橋濃度の効果を調べた。以下の表1は、これらの試験の結果を示している。この架橋濃度範囲より高いと、最終的なヒドロゲルの膨潤挙動は、図35Aに示すように、経口治療薬としての用途に適切である。この物質は、胃腸液にさらされた後、膨張率は20倍を超えないと予想される。さらに、酸性pH値は、図35Bに示されるように、もっと高い膨潤指数を示した。図35Cに示されるように、pH値の試験にもかかわらず、約20分を超えると完全な膨潤が起こった。これらの試験は、親鉄剤を模倣するポリペプチドでは、完全に可溶性であり、実施しなかった。鉄に対する選択性および親和性を最適化するために、さまざまな異なる濃度のキレート化部分を可溶性ポリペプチドポリマーおよび不溶性架橋したヒドロゲルポリマーに結合させてもよい。簡単にいうと、ジヒドロキシ安息香酸DHBAをポリビニルアミンPVAAmまたはポリアリルアミンPAAmまたはポリ-L-リジンPLL;水溶性ポリマーによる注射の場合に反応させてもよい。これらの反応によって、図1Aに示されるように、エンテロバクチンに似た構造を作り出してもよい。鉄配位部位の実際の数を計算する手段として、HPLCを用い、結合した部分の濃度を決定してもよい。この様式で、経口投与または注射のために、さまざまな十分に定義されたポリマーを合成してもよい。経口投与した鉄キレート剤および非経口投与した鉄キレート剤は、鉄に対し、高い選択性と親和性をもっていなければならない。さらに、非経口投与した鉄キレート剤は、比較的長い血漿半減期をもち、非毒性でなければならない。親鉄剤を模倣したゲルの鉄結合親和性は、現行の任意の治療薬の少なくとも10倍大きかった。それに加え、異なるpHで親鉄剤を模倣したゲルの金属選択性を評価するために、多成分溶解系を使用した。全金属の濃度を等しくすると2mg/mL、図36A~Dに示されるように、親鉄剤を模倣するポリマーゲルすなわち、DHBAで修飾は、媒体中の鉄のほぼ80を吸収し、この値は、存在する金属の中で最も高い値であった。親鉄剤を模倣するポリマーは、所望な場合、必須元素である亜鉛およびカルシウムよりも、鉄およびニッケルに対し、非常に選択的であった。広範囲のpHにわたり、この比率は同様であった。ポリアミンPVAAmおよびPAAmについてほとんど選択性はみられず、さらに、亜鉛およびカルシウムも吸収する傾向があった。2mg/mLFeCl3溶液中、金属結合の速度論を観察した。図37に示されるように、平衡状態での結合は、鉄キレート性ゲルの場合1180mg/gであることがわかった。もっと重要なことに、全吸収量の約80が、5分未満に達成された。このほぼ即時的な鉄吸収挙動は、急性鉄過剰状態の処置にとって非常に望ましいだろう。このポリマーゲルの速度定数および結合能力は、以下の表2に示されるように、速度論的データの曲線フィッティングによって誘導された。異なるpH値および異なる等温線モデルで決定された鉄結合能力を用い、データをフィッティングした。低いpHでは、金属イオンの取り込みは、比較的高かった。pHを上げていくと、予想されるように、金属イオンの取り込み量は低下した。以下の表3に示されるように、第二鉄溶液および第一鉄溶液のそれぞれの等温曲線を異なるpH値で得て、溶出吸収のよく知られたモデルであるフロイントリッヒ、ラングミュアーまたはテムキンを用いてフィッティングした。これらのデータは、ポリマーキレート剤と、現時点で承認されているキレート剤との定量的比較をするのに大いに有用である。ゲルキレート剤の安定性定数または結合係数は、古くから行われているリガンド競争アッセイを用いて測定してもよい。水溶性キレート剤エチレンジアミンテトラ酢酸:EDTAで平衡状態にしておき、ポリマーキレート剤によって鉄を競争的にキレート化し、これによってポリマーの鉄-リガンド錯体の安定性定数を決定してもよい。簡単にいうと、10mMEDTA溶液1.5mlに、5mMFeCl3溶液2mLとPBS21.5mLと、既知の量のゲルを加えてもよい。この混合物を20°Cで3日間回転させてもよく、誘導結合プラズマ質量分析ICP-MSによって可溶性鉄錯体の濃度を決定してもよい。ゲルの安定性定数は、文献に報告されている手順にしたがって決定してもよい。また、安定性定数は、結果を確認するために、電位差滴定を用いてさらに決定してもよい。ハイスループット細胞生存率アッセイは、標準的な手順を用いて完了させてもよい。ポリマーの細胞毒性は、CellTiter96登録商標AqueousCellProliferationAssayPromegaによって決定してもよい。HUVEC細胞を培養し、ポリマーとともに約24時間インキュベートしてもよい。次いで、培地を取り除き、100μLの新鮮な培養培地と20μLのMTS試薬溶液の混合物と交換してもよい。5CO2インキュベーター中、細胞を37°Cで3時間インキュベートしてもよい。次いで、各ウェルの吸収率を、マイクロタイタープレートリーダーSpectraMax、M25、MolecularDevicesCorp.を用い、490nmで測定し、相対的な細胞生存率を決定してもよい。Caco-2細胞結腸上皮を用い、経口送達について、ポリマーゲルに対して同様の試験を行ってもよい。約6週齢の雌Sprague-Dawleyラットを用い、鉄負荷に及ぼす処置の影響を評価してもよい。KUで動物を餌および環境に対して平衡状態にした後、実験を開始する前に、ラットの初期血中鉄濃度を測定してもよい。表4に示すように、ラットを8匹ずつの10グループに分けてもよく、一部を硝酸鉄飲料水中に鉄を150ppmで処置してもよい。この動物に、上のゲルを含む餌25mg/kgを4日間与え、未処理の腸内容物が排泄されるのに十分な時間を与えてもよい。次いで、各動物から、5日目と10日目に尿、糞便、血液のサンプルを集めてもよい。キレート剤デフェロキサミンDeferoxamineDFO、SiMiP-01またはSiMiP-02を注射した動物に、10日間にわたって2日ごとに40mg/kgを皮下注射して処置してもよい例えば、2日目、4日目、6日目に注射など。高分子量ポリマー>25kDaは、十分に吸収されないことがあり、したがって、大きなポリマーを良好な鉄キレート剤として特定する場合には、皮下注射の代わりに、尾静脈注射を用いてもよい。血液、糞便、尿の鉄濃度は、ICP-MSを用いて測定してもよい。苦痛について動物を連続して監視してもよく、肝臓および腎臓の機能をそれぞれ監視するために、キレート剤を注射した動物から得た血液サンプルを、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、アラニントランスアミダーゼ、総ビリルビン、アルカリホスファターゼおよび/または尿素窒素、血清中クレアチニンについて分析してもよい。この実験プロトコルは、健康な動物を含んでいてもよく、中程度の鉄投薬量を含んでいてもよく、したがって、動物の健康が脅かされるとは予想されない。また、別の適切なポリマーを特定する場合、SiMiG-03およびSiMiP-03も試験してもよい。実施例3材料平均分子量が56kDaのポリ塩酸アリルアミンPAAmと、分析グレードの試薬N,N’-メチレンビスアクリルアミドMBAをSigma-Aldrichから得て、これをさらに修飾することなく使用した。2,3ジヒドロキシ安息香酸、N,N,N-トリエチルアミンTEA、ジメチルホルムアミドDMF、および全ての金属塩化物を、FisherScientificから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミドDCCおよびN-ヒドロキシスクシンイミドNHSをThermoScientificから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水DIをBarnsteadEasyPure浄水器waterpurifierから得た。PAAmヒドロゲルの調製簡単にいうと、所定量のMBAを含む20w/vのポリマー溶液を調製した。架橋剤を脱イオン水に溶解し窒素を5分間流し、次いで、これをポリアリルアミンポリマーに加えた。次いで、この溶液に架橋性触媒TEA300μLを加え、十分に混合した。次に、マイクロピペットによって、小さなプラスチックキュベットに前駆体を移し、次いで、パラフィルムで覆った。キュベットを周囲温度で1時間置き、次いで、約3°Cまで冷却し、この温度でさらに24時間維持した。この後、キュベットからヒドロゲルを取り出し、0.05M塩化ナトリウムで数日間洗浄した。2,3ジヒドロキシ安息香酸によるヒドロゲルの修飾2,3DHBAおよびNHSのDMF5mL溶液を、DCCのDMF5mL溶液と混合した。この混合物を低温で6時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、既知の重さの乾燥ゲルに、この濾液を直接加えた。数種類のPAAm:DHBA比0.001、0.005、0.05、0.01をこの試験で調べ、以下の表5に示すように、最終的なヒドロゲルの選択性および鉄結合親和性を最適化した。反応混合物を室温に3日間置いた。次いで、PAAm結合体ヒドロゲルを水で数日間かけて洗浄した。アミン官能基の定量一級アミン基を電位差滴定によって定量した。粉砕して粉末にした後、40mgのPAAmヒドロゲルおよび各PAAm/DHBAヒドロゲルを、0.2MKCl水溶液35mLに懸濁させた。次いで、このポリマー懸濁物に8MKOH水溶液140μLを加え、pHを約12まで上げた。標準的な0.1MHClを用い、懸濁物を滴定した。両ポリマー懸濁物のpHが約2.5になるまで、HClを加えた。報告した手順にしたがって、電位差滴定データから遊離アミン基を定量した。ポリマー-鉄安定性定数の決定ゲルキレート剤の安定性定数を古くから行われているリガンド競争アッセイを用いて測定した。水溶性キレート剤エチレンジアミンテトラ酢酸:EDTAで平衡状態にしておき、ポリマーキレート剤によって鉄を競争的にキレート化し、PLL/DHBAヒドロゲルの鉄-リガンド錯体の安定性定数を決定した。簡単に言うと、10mMEDTA溶液1.5mlに、5mMFeCl3溶液2mL、PBS21.5mL、既知の質量のゲルを加えた。混合物を20°Cで3日間回転させ、誘導結合プラズマ質量分析ICP-MSによって可溶性鉄錯体の濃度を決定した。ゲルの安定性定数を、文献に報告されている手順にしたがって決定した。あらゆる異なるPAAm:DHBA比について、同じ手順を繰り返した。選択性試験数種類の重金属例えば、銅、亜鉛、マンガン、カルシウム、カリウム存在下、PAAm-DHBAによるFeの選択性を調べた。全金属成分を含有する金属溶液10mLを調製した。各金属の上限耐容摂取量を溶液の初期濃度として使用した。これらの濃度は、通常の食事に存在するこれらの金属イオンの1日栄養摂取量に対する米国の1日当たり推奨量RDAデータに基づいて選択された。この溶液混合物のpHを2.5に調節し、既知の質量のPAAm-DHBA乾燥ゲルを加えた後、室温で2時間保持した。全ての異なるPAAm-DHBA比について選択性試験を行った。金属の分析サンプルの一元素分析および多元素分析は、誘導結合プラズマ発光分光機ICP-OESOptima2000DV、PerkinElmer、USAにAS93plusオートサンプラーPerkinElmer、USAを取り付けたものによって定量した。Cross-FlowネブライザーおよびScottスプレーチャンバを使用した。RFPowerは1300Wであり、ネブライザーおよび補助流速は、それぞれ0.8および0.2L/分であった。サンプルの流速を1.5mL/分に設定した。ICP-OESデータは、Winlab32バージョン3.0、PerkinElmer、USAによって処理した。サンプル分析に使用した分析曲線は、相関係数が>0.999であった。結果および考察PAAm-DHBAヒドロゲルの合成および特性決定N,N-メチレンビスアクリルアミドMBAを用い、Michael型負荷反応によってポリ塩酸アリルアミンを架橋した。モノマーと架橋剤の比率は、文献の推奨値に基づいて選択した。DCC/NHSカップリング化学を応用し、ヒドロゲルの遊離アミン側鎖を、2,3DHBAのカルボン酸末端と反応させた。2,3DHBAヒドロキシル基の濃度が、鉄の結合を高めるのに重要であると思われるため、高い鉄親和性をもつヒドロゲルを得るために、適切なPAAm:DHBA比の選択が重要であった。最終生成物の結合親和性および選択性を最適化するために、表5に示すように、数種類のPAAm:DHBA比を調べた。電位差滴定データを用い、結合度を算出した。結合効率は、2,3DHBAの初期濃度に依存して75~95の範囲を変動した。FeIII-ヒドロゲルの条件付き安定性定数このリガンド競争方法は、可溶性鉄III-リガンド錯体および架橋したポリマーキレート剤の両方の安定性定数を決定するために広く用いられている。PAAm-DHBA-鉄錯体の安定性定数logKは、表5に示すように、同じように合成したヒドロゲルの値と比べ、かなり高かった10倍。DHBAの濃度が小さくなると、条件付き安定性定数も小さくなった。図38および39に示すように、ヒドロゲルに組み込まれた官能基の濃度が小さくなるにつれて、ヒドロゲルの結合能力も同様に低下した。ポリマーキレート剤のキレート性は、リガンドとポリマーマトリックスとの間の立体障害によって影響を受けることも示されているが、PAAm-DHBAヒドロゲルの場合、観察した結合能力に基づき、鉄キレート化プロセスのポリマー骨格によってほとんど推定されないだろう。ヒドロキシピリジノン、ヒドロキシピラノン、カテコール部分から作られたある範囲の末端に六座配位子をもつ鉄結合デンドリマーの合成を報告した。これらのデンドリマーの安定性定数は、この試験で報告されている値と似ていた。別の試験で、一連のポリマー鉄キレート剤が、N,Nジメチルアクリルアミド、N,N’-エチレン-ビス-アクリルアミドとの共重合を経て、ポリマーに組み込まれた3-ヒドロキシピリジン-4-1六座配位子の合成によって導入された。このポリマーのFeIIIキレート化能力は、1時間以内に80に達し、鉄IIIの安定性定数logK’は26.55であると決定され、この値は、ここで報告されている値よりわずかに低かった。PAAm-DHBAヒドロゲルの選択性PAAm-DHBAヒドロゲルがFeIIIに対して高い親和性をもつため、これらのヒドロゲルが、他の金属イオンよりもFeIIIに優れた選択性をもっているだろうと予想した。銅II、亜鉛II、マンガンIIもすべて生体組織および食物に存在している。これら3種類の金属は生命に必須であるため、この試験で設計したヒドロゲルが、この二価のカチオン群に対する親和性がかなり低いことは重要である。競争試験で、鉄IIIは、表6で以下に示すように、競争する金属すなわち、Zn2、Mn2およびCu2存在下、ヒドロゲルに選択的に結合することが示された。これらすべての場合で、ヒドロゲルとともにインキュベートした後、鉄濃度が顕著に減っていた。一方、競争する二価金属の濃度は、ほとんど変化しないままであった。比較として、相対的に高い安定性定数をもつFeIIIヒドロゲルキレート剤が報告されているが、選択性試験から、FeIIIおよびCuIIに対する結合能力は、ほとんど同じであることがわかり、このことは、FeIIIに対し、選択性がないことを示している。実施例4材料。平均分子量が56kDaのポリ塩酸アリルアミンPAAmと、分析グレードの試薬N,N’-メチレンビスアクリルアミドMBAをSigma-Aldrichから得て、これをさらに修飾することなく使用した。2,3ジヒドロキシ安息香酸、N,N,N-トリエチルアミン、ジメチルホルムアミドDMF、クエン酸、リン酸カリウム、および全ての金属塩化物を、FisherScientificから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミドDCCおよびN-ヒドロキシスクシンイミドNHSをThermoScientificから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水DIをBarnsteadEasyPure浄水器から得た。PAAmヒドロゲルの調製Michael型負荷反応によって、PAAmをMBAで架橋した。この架橋手順は、PAAmおよびポリα-L-リジン臭化水素酸塩ヒドロゲルを合成するために開発された。簡単に言うと、所定量のMBAを含有する20w/vポリマー溶液を調製した。架橋剤を脱イオン水に溶解し窒素を5分間流し、次いで、これをポリアリルアミンポリマーに加えた。PAAmに対する架橋剤のモル比が異なるいくつかについて、調べた。上の溶液にTEA架橋触媒300μLを加え、十分に混合した。次に、マイクロピペットによって、小さなプラスチックキュベットに前駆体を移し、次いで、パラフィルムで覆った。キュベットを周囲温度で1時間置き、次いで、約3°Cまで冷却し、この温度でさらに24時間維持した。この後、キュベットからヒドロゲルを取り出し、0.05M塩化ナトリウムで数日間洗浄した。以下表7に示すように、この試験で観察されたヒドロゲルを調製するために、複数合成条件を使用した。さまざまな架橋剤:ポリマー比で合成し、許容範囲の反応収率を維持しつつ、生物医学用途での許容範囲の膨潤指数の特定を促進した。これらの値は、経口投与の後に、FDAで承認された製品であるRenagel登録商標の研究報告およびデータに基づき、十分な機械的一体性と化学安定性を与えることが知られている。膨潤試験イオン強度0.5Mを固定した緩衝溶液緩衝剤として水酸化ナトリウムを用い、ヒドロゲルの膨潤挙動を試験した。既知のイオン強度をもつ緩衝溶液を製造するために、昔からのプロトコルを用いた。既知の重量をもつ乾燥サンプルを、室温で所定のpHをもつ溶液中に入れた。平衡状態に達した後、溶液からサンプルを採取した。膨潤指数SIを式1を用いて算出した。式中、Wsは、平衡状態での膨潤したヒドロゲルの重量であり、Wdは、乾燥したヒドロゲルの重量である。2,3ジヒドロキシ安息香酸によるヒドロゲルの修飾2,3DHBA100mg、0.65mmolおよびNHS74mg、0.65mmolのDMF5mL溶液を、DCC67mg、0.325mmolのDMF5mL溶液と混合した。この混合物を低温で6時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、既知の重さ25mgの乾燥ゲルに、この濾液を直接加えた。この反応混合物を室温で3日間置いた。次いで、PAAm結合体ヒドロゲルを数日間かけて水で洗浄した。アミン官能基の定量一級アミン基を電位差滴定によって定量した。粉砕して粉末にした後、40mgのPAAmポリマーおよびPAAm-DHBAポリマーを、0.2MKCl水溶液35mLに懸濁させた。次いで、このポリマー懸濁物に8MKOH水溶液140μLを加え、pHを約12まで上げた。標準的な0.1MHClを用い、懸濁物を滴定した。両ポリマー懸濁物のpHが約2.5になるまで、HClを加えた。電位差滴定データから遊離アミン基を定量した。結合速度論試験塩化第二鉄溶液2mg/mLを、N2をパージしつつ、NaOHを用いてpHを6.5に調節した。速度論試験のために、室温で溶液を保存した。異なる時間間隔で媒体からサンプルを採取し、PAAm/DHBAによる鉄結合速度を決定した。結合実験既知の濃度の塩化第二鉄および塩化第一鉄の溶液0.25、0.5、1、2、2.5mg/mLを調製した。金属溶液20mLを125mLの容量フラスコに取ることによって、結合実験を行ない、鉄濃度を維持しつつ、溶液を望ましいpHに調節した。次いで、既知の質量のPAAm/DHBAヒドロゲルをこの混合物に加え、室温に2時間置くか、または平衡状態に達するまで置いた。次いで、溶液を濾過し、濾液について金属濃度を分析した。選択性試験数種類の重金属例えば、銅、亜鉛、マンガン、カルシウム、カリウム存在下、PAAm-DHBAによるFeの選択性を調べた。鉄および重金属の1:1wt混合物を含有する金属溶液10mLを調製した2mg/mL。次いで、この溶液混合物のpHを2.5、4、5、7に調節し、既知の質量のPAAm/DHBA乾燥ゲルを加えた後、室温に2時間置いた。金属の分析サンプルの一元素分析および多元素分析は、誘導結合プラズマ発光分光機ICP-OESOptima2000DV、PerkinElmer、USAにAS93plusオートサンプラーPerkinElmer、USAを取り付けたものによって定量した。Cross-FlowネブライザーおよびScottスプレーチャンバを使用した。RFPowerは1300Wであり、ネブライザーおよび補助流速は、それぞれ0.8および0.2L/分であった。サンプルの流速を1.5mL/分に設定した。ICP-OESデータは、Winlab32バージョン3.0、PerkinElmer、USAによって処理した。サンプル分析に使用した分析曲線は、相関係数が>0.999であった。吸着等温線異なる等温線モデルを使用し、吸着プロセスが平衡状態に達したときに、液相と固体のヒドロゲル相との間に金属分子がどのように分布しているかを決定した。ラングミュアー、フロイントリッヒ、テムキンの等温線モデルをこのデータに適用した。第二鉄イオンおよび第一鉄イオンの吸着パラメーターを、異なるpHで算出した。等温線モデルの正確さは、線形相関係数R2値によって評価した。ラングミュアー等温線ラングミュアー等温線は、有限な数の吸着部位を含む表面に対し、単層吸着を想定している。ラングミュアー等温線の式の線形形態は、以下のように与えられる。式中、Ceは、金属イオンmg/Lの平衡状態での濃度であり、qeは、単位質量のヒドロゲルあたり吸着する金属イオンの量mg/gであり、KLおよびqmaxは、吸着/脱着エネルギーおよび吸着能力にそれぞれ関連するラングミュアー定数である。Ce/qeをCeに対してプロットすると、1/qmaxの勾配をもつ直線が得られた。R2値を表8にまとめている。ラングミュアー定数KLおよびqmaxは、式2から計算し、その値を表8に示す。フロイントリッヒ等温線フロイントリッヒ等温線は、不均一な表面エネルギーを推定し、ラングミュアー式のエネルギー項が、表面被覆率の関数として変動する。フロイントリッヒ等温線の線形形態は、以下の式で与えられる。式中、Ceは、金属イオンmg/Lの平衡状態での濃度であり、qeは、単位質量のヒドロゲルあたり吸着する金属イオンの量mg/gであり、KFmg/gl/mg1/nおよびnはフロイントリッヒ定数であり、nは、吸収プロセスがどのように好ましいかの指標を与える。lnqe対lnCeのプロットは、勾配が1/nの直線を与えた。フロイントリッヒ定数KFおよびnも算出し、これも表8に列挙している。テムキン等温線テムキンおよびピチェフPyzhevは、吸着質/吸着剤の相互作用が間接的に吸着等温線に及ぼす影響を考慮した。層内にある全分子の吸着熱は、吸着質/吸着剤の相互作用によって、被覆率とともに線形に低下するだろう。テムキン等温線は、以下のような形態で使用されてきた。qe対lnCeのプロットから直線を得た。定数Aおよびbを、R2値とともに表2に示している。合成および特性決定N,N-メチレンビスアクリルアミドMBAを用い、Michael型負荷反応によってポリ塩酸アリルアミンを架橋した。数種類のモノマー対架橋剤の比率を用い、水中で反応を行った。許容可能なヒドロゲルの収率は、表7に示すようにさまざまな反応条件について得られた。一級アミン基を結合することによって架橋がなされるが、PAAmヒドロゲルをさらに修飾するのに利用可能なかなりの数の反応性アミノ部位がまだ残っていた。2,3DHBAは、DCC/NHC結合化学を用い、PAAmヒドロゲルに共有結合した。膨潤試験平衡状態に達する時間を決定するために、PAAmおよびPAAm/DHBAの膨潤速度論を試験した。ヒドロゲルの膨潤は、時間とともに増加するが、最終的には一定値に達し、したがって、平衡状態の膨潤率を計算することができる。図40Aおよび40Bに示されるように、PAAmヒドロゲルは、10時間で平衡状態に達し、一方、PAAm/DBHAは、1時間未満で平衡状態に達した。架橋剤濃度はさまざまであり、最終的なPAAmヒドロゲルの膨潤挙動を決定した。表7は、PAAm:架橋剤比率が異なるPAAmヒドロゲルの膨張係数を含んでいる。比率2.7が選択されたのは、この比率の膨張指数は、化学用途または生物医学用途のいずれかで許容可能な範囲内にあるからである。次いで、室温約25°Cで、ゲルをpH1、2、4、5、7.4の緩衝溶液に浸すことによって、ヒドロゲルの膨潤挙動をpHの関数としてさらに観察した。図41Aに示すように、PAAmの膨潤挙動は、異なるpHで平衡状態になった後に決定した。PAAmヒドロゲルの膨潤は、低いpH値では高く、pH2.2で最大膨潤が観察された。このことは、低いpHでPAAmのアミン基が完全にプロトン化していることに起因するだろう。PAAmの一級アミンのpKaは、約9.67である。したがって、予想通り、ポリマーのイオン化アミンから得られる挙動を観察した。浸透圧は、プロトン化一級アミンの対イオンから生じ、膨潤の推定要因である。電解溶液に浸したら、この種のヒドロゲルでは膨潤プロセス中にイオン交換が起こり、水吸収にかなりの効果を発揮するだろう。PAAm結合体ヒドロゲルについて同じ実験を行ない、図41Bに示すように、2,3DHBA修飾されたゲルの膨潤挙動を異なるpH値で試験した。多くのアミン基がアミド結合によって占められているため、ヒドロゲル内のイオン化可能な基の量は減っていた。異なるpHでPAAm/DHBAを観察すると、膨潤挙動にほとんど顕著な変化がない。また、同じ重量の異なるヒドロゲルの画像は、大きな膨潤の違いを示していた。PAAmヒドロゲルは、図42Aおよび43Bに示すように、2,3DHBAで修飾した後、膨潤性が顕著に低下していることが示された。DHBAに結合した後に、イオン交換可能なアミン基が占有されていることは、水の取り込み量を大きく減らし、対イオンの取り込みも減ると推定される。さらに、PAAm/DHBAヒドロゲルは、図42Cに示すように、2mg/mLの塩化第二鉄溶液に浸した後、さらに崩壊した。ヒドロキシル基は、負電荷をもつ酸素分子とともにアミド結合の部分的な二重結合特性に起因する、Feの推定配位部位を与えた。さらに、電位差滴定データから明らかなように、ある種のプロトン化したアミン基が、Feの配位にも寄与しているだろう。PAAmおよびPAAm/DHBAについて得られた電位差滴定データは、結合反応の後に、アミン基の約23が占められていることを示していた。PAAm/DHBAヒドロゲルが第二鉄溶液中でさらに崩壊することは、Feが複数のDHBAに配位していることによって説明されるだろう。結合速度論金属吸収の速度論を決定するには、PAAm/DHBAの反応性を解明し、化学用途または生物医学用途での有望性を評価することが重要である。金属結合の速度論は、既知の質量の乾燥ヒドロゲル存在下、金属溶液の既知の初期濃度2mg/mL、FeCl3を用いて監視された。図43に示すように、平衡状態での結合は、PAAm/DHBAおよびPAAmの場合、それぞれ1180および810mgFe/ゲルgであることがわかった。PAAm/DHBAヒドロゲルの場合、全鉄吸収量の約80が、5分未満に達成された。この迅速な吸収挙動は、生物医学用途、特に、急性金属中毒の処置に重要である。速度定数および結合能力を誘導するために、速度論的データを、擬一次Lagergrenモデルおよび擬二次Hoモデルといった速度論モデルを用いてモデル化し、これらは、以下のような線形形態であらわされる。式中、k1L/分およびk2g/mg分は、それぞれ擬一次および擬二次の速度定数である。フィッティングした速度論モデルは、図44に示しており、以下の表9に示すように、線形回帰によって得られるこのモデルの変化量を比較した。R2が約1であったため、擬二次反応モデルが、第二鉄イオンにとって最もよいフィッティング結果を示した。結合等温線異なるpH値および異なる等温線モデルで決定した金属イオン結合能力を用い、データをフィッティングした。低いpHでは、金属イオンの取り込みは、比較的高かった。これは、プロトン化した一級アミン基が鉄配位部位とともに存在することに起因すると思われ、これらが合わさって、鉄に対するヒドロゲルの結合能力を高めるだろう。pHを上げていくと、残った一級アミン基のイオン化が減少し、金属イオンの取り込み量が低くなった。図45および図46に示すように、第二鉄溶液および第一鉄溶液それぞれの等温曲線を異なるpH値で得た。等温線データのモデリングは、結合に関する特徴、例えば、最大結合能力、結合定数の意味ある情報を誘導するのに必須である。したがって、いくつかの理論的な等温線の式フロイントリッヒ、ラングミュアーまたはテムキンの式を含むを利用し、どの式が実験データを最もよく記述するかを評価した。一般的に、フロイントリッヒモデルおよびテムキンモデルは、不均一な系に適用可能であり、一方、ラングミュアーモデルは、均一な単層吸着に基づくものである。3種類のモデルの中で、フロイントリッヒモデルとテムキンモデルは、図45および46に示されるように、吸着が不均一性であることを暗示する低い状態で、正確な第二鉄等温線および第一鉄等温線を与えた。これらのモデルで得られたR2値は、表8に示すように、ラングミュアーモデルと比較して、1に近かった。このデータから、異なる親和性をもつ2種類以上の結合部位が、PAAm/DHBAによる鉄結合に関与しているという推測が可能であろう。この仮説は、確認するにも、反証するにも、さらなる試験が必要であろう。セファロース-デフェロキサミンdesferrioxamineBゲルを用いた異なる系から鉄を取り除くことは、すでに報告されている。セファロースに担持した1-fl-アミノエチル-3-ヒドロキシ-2-メチル-4-ピリジノンHPおよびL-ミモシンのような他の鉄キレート剤の固定効果も調べられている。しかし、固定されたDFOの有効性は低かった。ゲルがFeIIIに対して高い親和性をもっており、ミルク、ワイン、乳清、ラクトフェリンから鉄を取り除くために使用されていたが、主にイソウレア結合の加水分解のため、それほど安定ではなかった。架橋したポリマー酸塩化物前駆体およびポリマーヒドロキシエチルエステル前駆体から誘導されたヒドロキサム酸を含有するヒドロゲルの鉄結合パラメーターも調べられてきた。これらのヒドロゲルの最大鉄III結合能力は、それぞれ、0.81および0.45mmol/gであった。PAAm/DHBAヒドロゲルの最大鉄III結合能力は、溶液のpHに依存して、9.3~25.5mmol/gを変動する。必須金属の選択性試験の影響金属をキレート化するヒドロゲルの重要な特徴のひとつは、目的の金属を特異的に標的とし、媒体から取り除く能力である。ヒドロゲルの望ましい用途が金属中毒の処置である場合、選択性は、特に重要である。ヒドロゲル選択性は、ある他の必須金属イオン例えば、Cu2、Zn2、Ca2、Mn2、Ni2またはKのバイオアベイラビリティに影響を与えることがある。必須金属を選択的に吸収すると、生命維持に必要な臓器に重篤な損傷を与えてしまうことがある。第二鉄イオンの結合に対する必須金属の影響を、多成分溶解系を用いて観察し、異なるpHでのPAAm/DHBAの金属選択性を評価した。全ての金属の濃度を同じにしたら2mg/mL、図47に示すように、PAAm/DHBAは、媒体に存在する鉄のほぼ80を吸収しつつ、典型的には、必須金属例えば、Ca、Znの吸収は50未満である。この比率は、広範囲のpHにわたって同様であった。ある種の必須金属存在下、3-ヒドロキシピリジン-4-オン六座配位子リガンドを含有するコポリマーDMAAの鉄選択性は、すでに調べられている。DMAAヒドロゲルは、鉄に高い親和性を示すものの、Cu2にも有効に結合してしまう53より多い。比較的、PAAm/DHBAは、他の金属存在下、Feに対して高い選択性を示し、このことは、Fe-PAAm/DHBA錯体の安定性が大きいことを暗示している。実施例5材料。平均分子量が56kDaのポリ塩酸アリルアミンPAAmと、分析グレードの試薬N,N’-メチレンビスアクリルアミドMBAをSigma-Aldrichから得て、これをさらに修飾することなく使用した。2,3-ジヒドロキシ安息香酸、チオグリコール酸TGA、N,N,N-トリエチルアミンTEA、ジメチルホルムアミドDMF、および全ての金属塩化物を、FisherScientificから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミドDCCおよびN-ヒドロキシスクシンイミドNHSをThermoScientificから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水DIをBarnsteadEasyPure浄水器から得た。PAAmヒドロゲルの調製簡単に言うと、所定量のMBAを含む20w/vポリマー溶液を調製した。架橋剤を脱イオン水に溶解し窒素を5分間流し、次いで、これをポリアリルアミンポリマーに加えた。次いで、上の溶液にTEA架橋触媒300μLを加え、十分に混合した。次に、マイクロピペットによって、前駆体を小さなバイアルに移した。バイアルを周囲温度で1時間置き、次いで、約3°Cまで冷却し、この温度でさらに24時間維持した。この後、バイアルからヒドロゲルを取り出し、0.05M塩化ナトリウムで数日間洗浄した。ヒドロゲルの官能基化TGAおよびNHSのDMF5mL溶液を、DCCのDMF5mL溶液と混合した。この混合物を低温で6時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、既知の重さの乾燥ゲルに、この濾液を直接加えた。反応混合物を室温に3日間置いた。次いで、PAAm結合体ヒドロゲルを、水を用いて数日間洗浄した。TGA/DHBAのモル比1:1の結合体にも同じ手順を行った。アミン官能基の定量一級アミン基を電位差滴定によって定量した。粉砕して粉末にした後、40mgの官能基化ヒドロゲルを、0.2MKCl水溶液35mLに懸濁させた。次いで、このポリマー懸濁物に8MKOH水溶液140μLを加え、pHを約12まで上げた。標準的な0.1MHClを用い、懸濁物を滴定した。全ポリマー懸濁物のpHが約2.5になるまで、HClを加えた。報告した手順にしたがって、電位差滴定データから遊離アミン基を定量した。結合速度論試験金属塩化物溶液2mg/mLのpHを、イオン強度を0.02M~0.04Mの範囲で2.5に調節し、速度論試験のために室温に置いた。異なる時間間隔で媒体からサンプルを採取し、官能基化ヒドロゲルによる金属の結合速度を決定した。結合実験既知の濃度の金属塩化物溶液0.25、0.5、1、2、2.5mg/mLを調製した。金属溶液20mLを125mLの容量フラスコに取ることによって結合実験を行った。金属濃度を維持しつつ、溶液をpH=2.5に調節した。全ての溶液のイオン強度は、0.02M~0.04Mであった。次いで、既知の質量の官能基化ヒドロゲルをこの混合物に加え、室温に2時間置くか、または平衡状態に達するまで置いた。次いで、溶液を濾過し、濾液について金属濃度を分析した。吸着等温線異なる等温線モデルを使用し、吸着プロセスが平衡状態に達したときに、液相とヒドロゲル相との間に金属分子がどのように分布しているかを決定した。ラングミュアー、フロイントリッヒ、テムキンの等温線モデルをこのデータに適用した。各金属イオンの吸着パラメーターを、pH値2.5で算出した。表12に示すように、各等温線モデルの定数を計算し、等温線モデルの正確さは、線形相関係数R2値によって評価した。選択性試験競争する金属存在下、官能基化されたPAAmによるPb、Cd、Asの選択性を調べた。全金属成分を含有する金属溶液10mL、2mg/mLを調製した。次いで、この溶液混合物のpHを2.5に調節し、既知の質量の官能基化された乾燥ゲルを加えた後、室温で2時間保持した。全溶液のイオン強度は、0.02M~0.04Mであった。金属の分析サンプルの一元素分析および多元素分析は、誘導結合プラズマ発光分光機ICP-OESOptima2000DV、PerkinElmer、USAにAS93plusオートサンプラーPerkinElmer、USAを取り付けたものによって定量した。Cross-FlowネブライザーおよびScottスプレーチャンバを使用した。RFPowerは1300Wであり、ネブライザーおよび補助流速は、それぞれ0.8および0.2L/分であった。サンプルの流速を1.5mL/分に設定した。ICP-OESデータは、Winlab32バージョン3.0、PerkinElmer、USAによって処理した。サンプル分析に使用した分析曲線は、相関係数が>0.999であった。合成および特性決定すでに報告されている方法にしたがって、ポリ塩酸アリルアミンを架橋した。ここで、最適な反応収率は、すでに報告されたデータから選択した。DCC/NHC結合化学によって、2,3DHBAおよびTGAを、PAAmヒドロゲルの利用可能なアミノ部位に共有結合した。さらに、電位差滴定データを使用し、以下の式を用い、結合度を算出した。ここで、CHは、ヒドロゲルの濃度である。PAAm/TGAヒドロゲルおよびPAAm/TGA/DHBAヒドロゲルについて、結合効率は、それぞれ47および67であった。結合速度論金属吸収の速度論を決定するには、ヒドロゲルの性能を解明し、化学用途または生物医学用途での有望性を評価することが重要である。金属結合の速度論は、既知の質量の乾燥ヒドロゲルを金属溶液の既知の初期濃度2mg/mL、金属塩化物に加えることによって監視された。溶液中の金属の濃度を、時間経過にともなって監視した。図49に示すように、すべての官能基化ヒドロゲルについて、全金属吸収の約40~50が5分未満で達成された。異なる官能基化ヒドロゲルが存在する状態で、Asの吸収が最も速く、Cdが最も遅かった。このことは、PbおよびCdに比べ、Asの原子半径が小さいことに起因にしていると思われる。以前、磁気特性をもつコンポジットヒドロゲルを合成し、水性環境から毒性のある金属イオンを取り除く試験が行われた。全ての場合の試験で、全金属の40に満たない量が2時間後に吸収された。ほとんどの試験で、全除去量の約50に達するのに必要な最短時間は、約15~30分である。ここに報告したヒドロゲルの迅速な吸収挙動は、生物医学用途、特に、急性金属中毒の処置に重要な利点を与えるだろう。平衡状態での結合値は、表10に示すように、PAAm/TGA/DHBAと比較して、PAAm/TGAヒドロゲルでは全体的に高かった。これは、毒性のある金属と配位するのに利用可能なチオール基の密度が高いからであろう。天然の麻繊維にスルフヒドリル官能基を導入することによって作られた金属結合性材料のCdおよびPb吸収ならびに速度論的結合の系統的な試験は、すでに行われた。改質した麻の吸収能力は、カドミウムイオンおよび鉛イオンについて、室温でそれぞれ14.0mg/繊維gおよび23.0mg/繊維gであると報告されている。比較として、ここに報告したヒドロゲルは、PAAm/TGAゲルおよびPAAm/TGA/DHBAゲルについて、Cdの場合、452.6mg/ヒドロゲルg、および294.9mg/ヒドロゲルg、Pbの場合、354.7mg/ヒドロゲルg、および291.8mg/ヒドロゲルgを達成した。速度定数および結合能力を誘導するために、速度論的データを、擬一次Lagergrenモデルおよび擬二次Hoモデルといった速度論モデルを用いてモデル化し、これらは、式5および6で示されるように、線形形態であらわされ、k1L/分およびk2g/mg分は、それぞれ擬一次および擬二次の速度定数である。表11に示すように、線形回帰によって得られるこのモデルの変化量を比較した。これらそれぞれの場合で、R2値が1に近いため、擬二次反応モデルが最もよいフィッティング結果を示した。結合等温線金属イオン結合能力を決定し、異なる等温線モデルを使用し、データをフィッティングした。急性金属中毒のときのこれらのヒドロゲルの有望な用途であるため胃のpH約2.5、これらの試験は低pHを選択した。金属イオンの取り込みは比較的高かった。これは、プロトン化した一級アミン基がチオール官能基とともに金属結合の優れた配位部位を与えることに起因すると思われる。いくつかの理論的な等温線の式フロイントリッヒ、ラングミュアーまたはテムキンの式を含むを利用し、どの式が実験データを最もよく記述するかを評価した。表12に示すように、低い相関係数の値が観察されたため、この試験で報告されたデータには、この3種類の吸収モデルはどれも正確なフィッティングが得られなかった。ほとんどの場合、データの逆数プロットは、ラングミュアー等温線の直線に適合したが、負の妨害値は、単にラングミュアー吸着が起こっているわけではないことを示唆していた。フロイントリッヒモデルは、同時に作用する多種類の部位が存在し、それぞれが異なる吸収自由エネルギーをもち、多数の利用可能な部位が存在すると仮定している。この試験で、1より低い負の協同性因子nは、吸収された金属および/またはヒドロゲル部位の不均一な結合親和性との間の負の側方相互作用に起因して、不均一な吸収であることの指標である。テムキン等温線は、吸収熱の低下は直線的であり、吸収は、結合エネルギーの均一な分布を特徴とすると仮定している。このモデルは、いずれのデータにも合わず、このことは、複数の複雑な結合機構が金属吸収に関与しているであろうことを示唆している。選択性試験金属をキレート化するヒドロゲルの重要な特徴のひとつは、目的の金属を特異的に標的とし、媒体から取り除く能力である。PAAm/TGAヒドロゲルおよびPAAm/TGA/DHBAヒドロゲルの金属選択性を、多成分溶解系を用いて観察した。全ての毒性金属の濃度を同じにしたらすなわち、Pb、Cd、Asを2mg/mLで、PAAm/TGAは、媒体中に存在するほぼ100の鉛を吸収しつつ、同じ実験で、他の競争する金属例えば、FeおよびZnが存在すると、図50に示されるように、この値が約70まで低下した。金属の吸収に関するPAAm/TGAヒドロゲルの傾向は、Pb>As>Cd>Zn>Feの順序にしたがっていた。この傾向は、PAAm/TGA/DHBAでも同様であった。以前、磁気ヒドロゲル130mg/gを用い、高いPb除去能力が報告された。PAAm/TGAおよびPAAm/TGA/DHBAのPb除去能力は、それぞれ345.6および291.7mg/gであった。すべてのデータは、これらのヒドロゲルが、廃棄水処理に優れた可能性をもち、急性金属中毒にも可能性の高い用途を与えるであろうことを示唆していた。実施例6材料。平均分子量が1530kDaのポリ-L-リジン臭化水素酸塩PLLをSigma-Aldrichから得て、これをさらに修飾することなく使用した。2,3-ジヒドロキシ安息香酸2,3DHBA、N,N,N-トリエチルアミンTEA、ジメチルホルムアミドDMF、リン酸カリウム、および全ての金属塩化物を、FisherScientificから購入し、受領したままの状態で使用した。ジシクロヘキシルカルボジイミドDCCおよびN-ヒドロキシスクシンイミドNHSをThermoScientificから購入し、さらに修飾することなく使用した。脱イオン水DIをBarnsteadEasyPure浄水器から得た。2,3ジヒドロキシ安息香酸によるポリマーの修飾2,3DHBA64mg、0.42mmolおよびNHS47.48mg、0.4mmolのDMF5mL溶液を、DCC42.5mg、0.2mmolのDMF5mL溶液と混合した。この混合物を低温で6時間撹拌し、白色沈殿を得た。この沈殿を濾過し、この濾液をPLL溶液15mg/mL、2mLに直接加えた。反応混合物を室温に6時間置いた。次に、rotovapを用いてDMFを蒸発させ、サンプルを減圧オーブンに一晩置き、DMFを完全に蒸発させた。PLL結合体ポリマーを水に溶解し、水に対し数日間かけて洗浄した。結合速度論試験塩化第二鉄溶液2mg/mLのpHを6.5に調節し、速度論試験のために、室温で溶液を保存した。異なる時間間隔で媒体からサンプルを採取し、PLL/DHBAによる鉄結合速度を決定した。選択性試験数種類の重金属例えば、銅、亜鉛、マンガン、カルシウム、カリウム存在下、PLL/DHBAによるFeの選択性を調べた。鉄および重金属の1:1wt混合物を含有する金属溶液10mLを調製した2mg/mL。次いで、この溶液混合物のpHを2.5に調節し、室温に置いた。PLL/DHBA6mg/mL、10mLを透析バッグに移し、上の溶液に浸した。2時間後、この溶液からサンプルを採取し、金属濃度を試験した。ポリマー鉄キレート剤の細胞毒性ハイスループット細胞生存率アッセイを、標準的な手順を用いて完了させた。ポリマーの細胞毒性は、CellTiter96登録商標AqueousCellProliferationAssayPromegaによって決定した。A549細胞およびHUVEC細胞を培養し、ポリマーとともに約24時間インキュベートした。次に、培地を取り除き、100μLの新鮮な培養培地と20μLのMTS試薬溶液の混合物と交換し、5CO2インキュベーター中、細胞を37°Cで3時間インキュベートした。次いで、各ウェルの吸収率を、マイクロタイタープレートリーダーSpectraMax、M25、MolecularDevicesCorp.を用い、490nmで測定し、相対的な細胞生存率を決定した。ポリマーのinvitro溶血アッセイ新鮮なマウス血液を用い、溶血アッセイを行った。1500rpmで15分間遠心分離処理をすることによって赤血球を集め、pH7.4のリン酸緩衝化食塩水PBS緩衝液35mLで3回洗浄した。遠心分離した赤血球2mLとPBS45mLを混合することによってストック溶液を調製した。4種類の異なる濃度をもつPBS緩衝液1mg/mL、100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL中、PLL/DHBA溶液を調製した。96ウェルプレート中、サンプル溶液100μLを、ストック溶液1mLに加えた。溶液をインキュベーターの中で37°Cで1時間インキュベートした。溶血の割合を、3000rpmで1時間遠心分離した後、上澄みを570nm吸光度でUV-可視光分析することによって測定した。生理食塩水1mLをネガティブコントロールとして使用した。結果金属結合の速度論を、2mg/mLのFeCb溶液中で監視した。平衡状態での結合は、鉄キレート能をもつポリマーについて、1303.7mg/gであることがわかった。もっと重要なことに、図51および以下の表13に示すように、全吸収の約80が5分未満に達成された。このほぼ即座の鉄吸収挙動は、急性鉄過剰状態を処置するのに非常に望ましいだろう。多成分溶解系を使用し、親鉄剤を模倣するポリマーの金属選択性を評価した。図52に示すように、全金属の濃度を等しくすると2mg/mL、親鉄剤を模倣するポリマーすなわち、DHBAで修飾は、媒体中の鉄のほぼ75を吸収し、この値は、Niを除き、存在する金属の中で最高値であり、Niは、この試験で使用する初期濃度よりも通常は、初期濃度が低い。現実的な試験では、各金属の上限耐容摂取量を媒体の初期濃度として使用すると、選択性がみられる場合がある。親鉄剤を模倣するポリマーは、所望なように、必須元素である亜鉛およびカルシウムよりも、鉄およびニッケルに対し非常に選択的であった。MTS細胞毒性アッセイを使用し、HUVEC細胞およびA549細胞に対するPLL/DHBAの毒性の影響を試験した。現時点で上市されており、鉄過剰症の処理に使用されるFDA承認薬DFOをコントロールとして使用した。図53に示すように、PLL/DHBAは、HUVEC細胞に対し、なんら毒性の影響をほとんど示さなかったのに対し、DFOは、10μg/mLの低い濃度でさえ、かなりの毒性であった。PLL/DHBAもDFOも、図54に示すように、A549細胞になんら毒性の影響を与えなかった。解毒のために親鉄剤を模倣するポリマーを血液に注射するとき、このポリマーと血中の構成要素との有害な相互作用を避けなければならない。ポリマー溶液の濃度は比較的高かったが、PLL/DHBA溶液は、図55に示すように、実験範囲で赤血球に対し、観察できるような溶血活性を示さなかった。本発明は、本発明の精神または必須の特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態で具現化してもよい。ここに記載した実施形態は、あらゆる観点で単なる具体例であり、制限するものではないと考えるべきである。したがって、本発明の範囲は、上の記載ではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の等価物の意味および範囲の中に入るあらゆる変化は、本発明の範囲に包含されるべきである。本明細書に引用したあらゆる参考文献は、特定の参照によって本明細書に組み込まれる。"