JP5264103B2 - Biodegradable graft copolymer with temperature responsiveness - Google Patents
Biodegradable graft copolymer with temperature responsiveness Download PDFInfo
- Publication number
- JP5264103B2 JP5264103B2 JP2007124753A JP2007124753A JP5264103B2 JP 5264103 B2 JP5264103 B2 JP 5264103B2 JP 2007124753 A JP2007124753 A JP 2007124753A JP 2007124753 A JP2007124753 A JP 2007124753A JP 5264103 B2 JP5264103 B2 JP 5264103B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- biodegradable polymer
- polymer
- represented
- general formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Polyamides (AREA)
Abstract
Description
本発明は、温度に応答してゲル化する生分解性グラフト共重合体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a biodegradable graft copolymer that gels in response to temperature and a method for producing the same.
温度、pH、電界、及び化学物質の変化に対する刺激応答性ポリマーの物理化学的応答に焦点を合わせた多くの研究がなされてきた。特に、外部の温度変化に応じて相転移現象を示す温度応答性ポリマーは、薬物担体などの医療用材料として広く研究されてきた。 Many studies have focused on the physicochemical response of stimuli-responsive polymers to changes in temperature, pH, electric field, and chemicals. In particular, temperature-responsive polymers that exhibit a phase transition phenomenon in response to external temperature changes have been widely studied as medical materials such as drug carriers.
非特許文献1及び2によって開示されたN-イソプロピルアクリルアミド (NIPAAm) のホモポリマーまたはコポリマーは、1つの類である。もう1つの類は、例えば、非特許文献3によって開示されたプルロニック(ポロキサマー, Poloxamer, 商標)のような、ミドルブロックとして疎水性ポリ(プロピレンオキシド) および側面サイドブロックとして親水性ポリ(エチレンオキシド) からなるトリブロック共重合体である。このトリブロック共重合体は温度に応答して溶液状態(ゾル)から溶媒を含んだゲル状態へ転移する挙動(以下,ゾル−ゲル転移と表記)を示す。これはに、特定の分子量および組成範囲を有する共重合体水溶液が、ゾル−ゲル転移温度より低い温度では水溶液として存在するが、温度が転移温度より高いとき(例えば体温まで上昇するとき)、共重合体間の相互作用によって不溶性ゲルを形成するという現象である。外部からの添加物なしに,留置されたその場で(in situ)ゾルからゲルへの変化が可能なこれらのポリマーは,体内への注射による投与が可能な医療用材料として用いることができる。投与の際および投与後において、外科的処置の必要が無く、生体内において低侵襲的に任意の希望の形状のインプラントを形成できるという利点を有する。つまり、生理(薬理)活性物質とポリマー溶液を体内に注射することで容易に生理(薬理)活性物質を内部に取込んだゲルが調製でき,それをリザーバーとした生理(薬理)活性物質の徐放が可能である。また,適した細胞をポリマー溶液に懸濁させたものを体内に注射することで、容易に細胞を内部に取込んだゲルが調製できる。
The homopolymers or copolymers of N-isopropylacrylamide (NIPAAm) disclosed by Non-Patent
この様に、in situでゲル化する材料は、注射によって生体内に埋植可能な埋め込み型ドラッグデリバリーシステムや生体組織工学 (tissue engineering) 用マトリックスとして注目を集めている。理想的な注射可能な系として機能するため、ポリマーの水溶液は、調製条件では注射可能な程度の低い粘性を示し、そして生理条件下(37℃付近)で迅速にゲル化する必要がある。医用材料として考慮する場合、重合体の生体適合性および安全性も重要な問題である。このため、その材料は生分解性で代謝可能あるいは毒性を発現することなく体外へ排泄される程度の分子量にまで分解される必要がある。また,その分解中、含水性に富んだヒドロゲルの性質を保持することにより、生体組織の刺激を誘起しないようでなければならない。 Thus, materials that gel in situ are attracting attention as implantable drug delivery systems that can be implanted in vivo by injection or as matrices for tissue engineering. In order to function as an ideal injectable system, an aqueous solution of the polymer must exhibit a viscosity that is low enough to be injectable under the preparation conditions and must gel rapidly under physiological conditions (around 37 ° C.). When considered as a medical material, the biocompatibility and safety of the polymer are also important issues. For this reason, the material must be decomposed to a molecular weight that is biodegradable, metabolizable, or excreted outside the body without developing toxicity. In addition, during the degradation, it should not induce the stimulation of living tissue by retaining the properties of the hydrogel rich in water content.
しかしながら、ポロキサマー型コポリマー(プルロニック)は非生分解性であり、そして動物実験で、ポロキサマーの水溶液を腹腔内に注射するとトリグリセリドとコレステロールが増加することが示されている(非特許文献4)。 However, poloxamer-type copolymer (Pluronic) is non-biodegradable, and animal experiments have shown that triglycerides and cholesterol increase when an aqueous solution of poloxamer is injected intraperitoneally (Non-patent Document 4).
最近、Jeongらは、生分解性で、in situでゲル化するポリ(エチレングリコール‐block‐(DL‐乳酸‐random‐グリコール酸)‐block‐エチレングリコ−ル); (PEG‐PLGA‐PEG)トリブロック共重合体を報告している(特許文献1参照)。 Recently, Jeong et al., Poly (ethylene glycol-block- (DL-lactic acid-random-glycolic acid) -block-ethylene glycol), which is biodegradable and gels in situ); (PEG-PLGA-PEG) A triblock copolymer has been reported (see Patent Document 1).
また、非特許文献5では、(PLGA‐PEG‐PLGA)トリブロック共重合体を報告している。
Non-Patent
しかし、最初透明であったこれらのゲルは、加水分解に伴って不透明になりひいてはゲルが崩壊してしまう。また、形態構造の変化と界面または相の発生は、生体内のタンパク質を変性する可能性があり、または生体組織工学での細胞損壊の原因になる可能性が指摘されている。さらに、分子量が低いためこのヒドロゲルの力学的強度は低く、生体組織との力学的適合性に乏しいとの指摘もある。 However, these gels, which were initially transparent, become opaque with hydrolysis and eventually disintegrate. In addition, it has been pointed out that the change of the morphological structure and the generation of the interface or phase may denature proteins in the living body or may cause cell damage in tissue engineering. Furthermore, it has been pointed out that due to its low molecular weight, the hydrogel has low mechanical strength and poor mechanical compatibility with living tissue.
医療分野では、通常、生体内の臓器と異なる力学的な特性を有する人工材料を埋植すると、生体内で力学的性質の違いに起因する連鎖反応が起こることが知られており、そのため、生体内の臓器と同様の力学的な特性を有する材料の開発が求められている。 In the medical field, it is generally known that when an artificial material having mechanical characteristics different from that of an organ in a living body is implanted, a chain reaction occurs due to a difference in mechanical properties in the living body. There is a demand for the development of materials that have the same mechanical properties as internal organs.
しかし、今まで開発されたin situでゲル化する生分解性ポリマーのうち、生体内に埋植後十分な力学強度、生体適合性を併せ持ったものは極めて少ない。 However, of the biodegradable polymers that have been developed in situ and have been gelled in situ, very few have sufficient mechanical strength and biocompatibility after implantation in vivo.
例えば、非特許文献6〜7には、8本に分岐した構造を持つポリエチレングリコール(PEG)とポリ(L‐乳酸)からなる分岐ブロック共重合体の末端に、メソゲン基(コレステロール基)を結合させたポリマーが、温度に応答してゾル−ゲル転移を示し,ゲル状態で高い力学的強度を示すことを報告されている。
For example, in
しかし,このポリマーを合成するためには、8本に分岐したPEGという特殊なポリマーを調達する必要があり,またそれを用いて乳酸の環状二量体(ラクチド)を重合した後に,コレステロール誘導体を化学修飾する必要があり、原料の調達および製造方法に制約がある。 However, in order to synthesize this polymer, it is necessary to procure a special polymer called PEG branched into eight, and after polymerizing a cyclic dimer (lactide) of lactic acid using it, a cholesterol derivative is obtained. There is a need for chemical modification, and there are restrictions on the procurement and manufacturing method of raw materials.
ところで、ポリ(L‐乳酸)などのポリ乳酸系高分子の優れた特性を維持あるいは向上させながら、化学修飾による用途の拡張と物性の制御を行う試みがなされている。例えば、非特許文献8〜11には、官能基を有する環状コモノマーとのランダムおよびブロック共重合や、ヒドロキシル基を有する機能分子を開始種として用いた重合反応、グラフト重合といった高分子合成の手法を活用して、様々な分子形態(ランダム、ブロック、グラフト)および化学的性質(反応性官能基、親疎水性)を有する乳酸共重合体の合成が提示されている。
By the way, while maintaining or improving the excellent properties of polylactic acid-based polymers such as poly (L-lactic acid), attempts have been made to expand applications and control physical properties by chemical modification. For example, Non-Patent
具体的には、1)側鎖に反応性官能基を有するデプシペプチド−乳酸・ランダム共重合体(非特許文献12〜15)、2)側鎖に反応性官能基を有するデプシペプチド−乳酸・ブロック共重合体(非特許文献16〜17)、3)ポリ乳酸グラフト化多糖(非特許文献18〜19)、4)分岐型ポリエーテル-ポリ乳酸ブロック共重合体(非特許文献20〜21)などが合成されている。
Specifically, 1) a depsipeptide-lactic acid random copolymer having a reactive functional group on the side chain (Non-Patent Documents 12 to 15), and 2) a depsipeptide-lactic acid block having a reactive functional group on the side chain. Polymers (Non-Patent Documents 16 to 17), 3) Polylactic acid grafted polysaccharides (Non-Patent Documents 18 to 19), 4) Branched polyether-polylactic acid block copolymers (Non-Patent
このように、様々な様態のポリ乳酸系高分子が開発されてきているが、生体適合性を有し、温度に応答したゾル-ゲル転移を示し,かつゲル状態で高い力学的強度を示し、簡便に入手可能な材料から合成できる生分解性材料はいまだ得られていないのが現状である。
本発明は、生体適合性、ゲル状態において十分な力学強度を持った、温度応答性ゾル−ゲル転移を示す生分解性ポリマー及びその簡便な製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該生分解性ポリマーを用いた医療用材料を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a biodegradable polymer exhibiting a temperature-responsive sol-gel transition having sufficient mechanical strength in a biocompatible and gel state, and a simple production method thereof. Another object of the present invention is to provide a medical material using the biodegradable polymer.
本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、ヒドロキシ酸ユニット(例えば、乳酸ユニット、グリコール酸ユニット等)及びアスパラギン酸ユニットを含む生分解性共重合体を主鎖とし、親水性ポリエーテルを含む側鎖を有する生分解性グラフト共重合体が、温度に応答してin situで高い力学強度のゲルを形成し得ることを見出した。かかる知見に基づきさらにこれを発展させて本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has a biodegradable copolymer containing a hydroxy acid unit (for example, a lactic acid unit, a glycolic acid unit, etc.) and an aspartic acid unit as a main chain, It has been found that biodegradable graft copolymers having side chains containing hydrophilic polyethers can form gels with high mechanical strength in situ in response to temperature. Based on this knowledge, this has been further developed to complete the present invention.
即ち、本発明は以下の温度応答性生分解性ポリマー及びその製造方法を提供する。 That is, this invention provides the following temperature-responsive biodegradable polymer and its manufacturing method.
項1. ヒドロキシ酸ユニット及びアスパラギン酸ユニットを含む生分解性共重合体を主鎖とし、該主鎖に親水性ポリエーテルを含む側鎖を有してなる温度応答性を有する生分解性ポリマー。 Item 1. A biodegradable polymer having temperature responsiveness, wherein a main chain is a biodegradable copolymer containing a hydroxy acid unit and an aspartic acid unit, and the main chain has a side chain containing a hydrophilic polyether.
項2. 一般式(A):
(式中、R1及びR2は独立して水素原子又はメチル基を示し、Rは親水性ポリエーテルを示し、xは20〜1000を示し、yは0〜100を示し、zは2〜1000を示し、z/(x+y+z)が0.002〜0.5であり、x、y及びzの各ユニットの配列は上記配列の順に限定されない。)
で表される項1に記載の温度応答性を有する生分解性ポリマー。
(Wherein R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom or a methyl group, R represents a hydrophilic polyether, x represents 20 to 1000, y represents 0 to 100, and z represents 2 to 2) 1000, z / (x + y + z) is 0.002 to 0.5, and the arrangement of each unit of x, y and z is not limited to the order of the arrangement.)
項3. 一般式(A)においてRで示される親水性ポリエーテルがポリアルキレングリコールである項2に記載の温度応答性を有する生分解性ポリマー。
項4. 一般式(A)においてRで示される親水性ポリエーテルが一般式(B):
(式中、R3はメチル基、エチル基又は水素原子を示し、nは1〜500を示す。)
で表される基である項2に記載の温度応答性を有する生分解性ポリマー。
(In the formula, R 3 represents a methyl group, an ethyl group or a hydrogen atom, and n represents 1 to 500.)
項5. 数平均分子量(Mn)が3,000〜500,000である項1〜4のいずれかに記載の温度応答性を有する生分解性ポリマー。
項6. 前記一般式(A)において、xが50〜200を示し、yが0〜20を示し、zが5〜100を示し、x/(x+y+z)が0.6〜0.95であり、z/(x+y+z)が0.05〜0.4であり、nが40〜200である項3、4又は5に記載の温度応答性生分解性ポリマー。
項7. 数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が1.00〜5.00である項1〜6のいずれかに記載の温度応答性を有する生分解性ポリマー。 Item 7. Item 7. The biodegradable polymer having temperature responsiveness according to any one of Items 1 to 6, wherein the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight to the number average molecular weight is 1.00 to 5.00.
項8. 濃度20wt%の水溶液としたときの、温度37℃において形成されるヒドロゲルの貯蔵弾性率が50〜50000Paである項1〜7のいずれかに記載の温度応答性を有する生分解性ポリマー。
項9. 一般式(A): Item 9. Formula (A):
(式中、R1及びR2は独立して水素原子又はメチル基を示し、Rは親水性ポリエーテルを示し、xは20〜1000を示し、yは0〜100を示し、zは2〜1000を示し、z/(x+y+z)が0.002〜0.5であり、x、y及びzの各ユニットの配列は上記配列の順に限定されない。)
で表される温度応答性生分解性ポリマーの製造方法であって、一般式(C):
(Wherein R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom or a methyl group, R represents a hydrophilic polyether, x represents 20 to 1000, y represents 0 to 100, and z represents 2 to 2) 1000, z / (x + y + z) is 0.002 to 0.5, and the arrangement of each unit of x, y and z is not limited to the order of the arrangement.)
A temperature-responsive biodegradable polymer represented by the general formula (C):
(式中、R1、R2、x、y及びzは前記に同じ。)
で表されるカルボン酸化合物と、一般式(D):
HO−R (D)
(式中、Rは前記に同じ。)
で表されるアルコールを縮合反応させることを特徴とする製造方法。
(Wherein R 1 , R 2 , x, y and z are the same as above)
A carboxylic acid compound represented by the general formula (D):
HO-R (D)
(Wherein R is the same as above)
A production method comprising the condensation reaction of an alcohol represented by the formula:
項10. 前記項1〜8のいずれかに記載の温度応答性を有する生分解性ポリマーを含む医療用材料。
本発明の生分解性ポリマーは、温度応答性ゾル−ゲル転移を示し、特に室温と体温の間の温度でゲル化させることができるという特徴を有している。しかも、生体内で十分に高い力学強度を有した安定な生分解性ヒドロゲルを形成する。そのため、優れたin situゲル化システムを提供でき、外科的処置の必要を無くし、注射により低侵襲にインプラントを形成することができる。生理(薬理)活性物質等を安定に内包し,それらを体内で徐放できるため、注入可能な(インジェクタブル)ドラッグデリバリーシステムを提供できる。さらに、注射可能な組織修復および器官再生用の足場として、また、適した生細胞を内包させることにより,注射投与で生体内組織の欠損部位に細胞を移植する細胞デリバリーシステム等に用いることもできる。 The biodegradable polymer of the present invention exhibits a temperature-responsive sol-gel transition, and is characterized in that it can be gelled particularly at a temperature between room temperature and body temperature. Moreover, a stable biodegradable hydrogel having sufficiently high mechanical strength is formed in vivo. Therefore, it is possible to provide an excellent in situ gelation system, eliminate the need for surgical treatment, and form an implant with minimal invasiveness by injection. Since physiologically (pharmacologically) active substances and the like can be stably encapsulated and released gradually in the body, an injectable (injectable) drug delivery system can be provided. Furthermore, it can also be used as a scaffold for injectable tissue repair and organ regeneration, or in a cell delivery system for transplanting cells into a defect site of in vivo tissue by injection administration by encapsulating suitable living cells. .
また、本発明の温度応答性生分解性ポリマーの製造方法は,比較的容易に入手可能な市販の試薬を用いて,簡便にかつ収率良く実施できるという特徴を有している。 In addition, the method for producing a temperature-responsive biodegradable polymer of the present invention has a feature that it can be carried out easily and in a high yield by using a commercially available reagent that is relatively easily available.
1.温度応答性を有する生分解性ポリマー
本発明の温度応答性を有する生分解性ポリマーは、ヒドロキシ酸ユニット及びアスパラギン酸ユニットを含む生分解性共重合体を主鎖とし、親水性のポリエーテルを含む側鎖を有するグラフト共重合体である。
1. Biodegradable polymer having temperature responsiveness The biodegradable polymer having temperature responsiveness of the present invention has a biodegradable copolymer containing a hydroxy acid unit and an aspartic acid unit as a main chain, and contains a hydrophilic polyether. It is a graft copolymer having a side chain.
主鎖を構成するヒドロキシ酸としては、例えば、乳酸、グリコール酸、酒石酸、リンゴ酸、メバロン酸等が挙げられるが、好ましくは乳酸、グリコール酸等のα−ヒドロキシ酸である。ヒドロキシ酸は、1種又は2種以上を含んでいても良い。 Examples of the hydroxy acid constituting the main chain include lactic acid, glycolic acid, tartaric acid, malic acid, and mevalonic acid, and α-hydroxy acids such as lactic acid and glycolic acid are preferred. Hydroxy acid may contain 1 type (s) or 2 or more types.
側鎖は、主鎖を構成するアスパラギン酸ユニットの側鎖カルボン酸を足がかりにして形成される。該側鎖には、親水性ポリエーテル、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコールを含むものが挙げられる。これらに限定されるものではない。 The side chain is formed using the side chain carboxylic acid of the aspartic acid unit constituting the main chain as a foothold. Examples of the side chain include hydrophilic polyethers, for example, those containing alkylene glycols such as ethylene glycol and propylene glycol. It is not limited to these.
本発明の温度応答性生分解性ポリマーの具体例としては、一般式(A): Specific examples of the temperature-responsive biodegradable polymer of the present invention include a general formula (A):
(式中、R1及びR2は独立して水素原子又はメチル基を示し、Rは親水性ポリエーテルを示し、xは20〜1000を示し、yは0〜100を示し、zは2〜1000を示し、z/(x+y+z)が0.002〜0.5であり、x、y及びzの各ユニットの配列は上記配列の順に限定されない。)で表される化合物が挙げられる。即ち、ラクチド(乳酸二量体)ユニット又はグリコリド(グリコール酸二量体)ユニット、乳酸ユニット又はグリコール酸ユニット、及びアスパラギン酸ユニットを含む主鎖と、アスパラギン酸の側鎖カルボン酸から誘導された親水性ポリエーテルを含む側鎖とからなる。 (Wherein R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom or a methyl group, R represents a hydrophilic polyether, x represents 20 to 1000, y represents 0 to 100, and z represents 2 to 2) 1000, z / (x + y + z) is 0.002 to 0.5, and the arrangement of each unit of x, y, and z is not limited to the order of the arrangement. That is, a hydrophilic chain derived from a main chain containing a lactide (lactic acid dimer) unit or glycolide (glycolic acid dimer) unit, a lactic acid unit or glycolic acid unit, and an aspartic acid unit, and a side chain carboxylic acid of aspartic acid. And a side chain containing a functional polyether.
R1及びR2は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基を示すが、好ましくはR1がメチル基、R2が水素原子である。なお、R1及びR2がメチル基の場合、メチル基が結合する炭素原子は不斉炭素となり得る。本発明のポリマーにおいては、該不斉炭素の立体配置は(R)体、(S)体或いはそれらの混合物のいずれであってもよい。 R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, preferably R 1 is a methyl group and R 2 is a hydrogen atom. When R 1 and R 2 are methyl groups, the carbon atom to which the methyl group is bonded can be an asymmetric carbon. In the polymer of the present invention, the configuration of the asymmetric carbon may be (R) isomer, (S) isomer, or a mixture thereof.
ここで、x、y及びzは、ポリマー中の各ユニットの平均個数を表し、1H-NMR及びGPCから求められる。また、上記したように、x、y及びzの各ユニットの配列はランダムでもブロックでもよい。 Here, x, y, and z represent the average number of each unit in the polymer, and are determined from 1 H-NMR and GPC. Further, as described above, the arrangement of each unit of x, y, and z may be random or block.
本発明のポリマーにおけるxは20〜1000であり、好ましくは50〜200であり、より好ましくは100〜200である。ラクチドユニット及びグリコリドユニットはそれぞれ乳酸の二量体及びグリコール酸の二量体からなり、それぞれ通常原料であるラクチド(乳酸の環状二量体)及びグリコリド(グリコール酸の環状二量体)に由来する。好ましくはラクチドユニットである。ラクチドユニットはL−乳酸及び/又はD−乳酸のいずれから構成されていてもよいが、主鎖が非晶性となるようなD−乳酸とL−乳酸の混合物、特に両者の等量混合物から構成されるものが好ましい。 X in the polymer of the present invention is 20 to 1000, preferably 50 to 200, and more preferably 100 to 200. The lactide unit and glycolide unit are composed of a dimer of lactic acid and a dimer of glycolic acid, respectively, and are derived from lactide (a cyclic dimer of lactic acid) and glycolide (a cyclic dimer of glycolic acid), respectively. . A lactide unit is preferred. The lactide unit may be composed of either L-lactic acid and / or D-lactic acid, but is composed of a mixture of D-lactic acid and L-lactic acid in which the main chain is amorphous, in particular, an equivalent mixture of both. What is constructed is preferred.
yは0〜100であり、好ましくは0〜20であり、より好ましくは0〜10である。 y is 0-100, Preferably it is 0-20, More preferably, it is 0-10.
zは2〜1000であり、好ましくは5〜100であり、より好ましくは10〜20である。 z is 2-1000, Preferably it is 5-100, More preferably, it is 10-20.
x/(x+y+z)は0.5〜0.99、好ましくは0.6〜0.95、より好ましくは0.8〜0.9である。xがこの範囲にあることにより、本発明のポリマーに好適な温度応答性および生分解性が付与される。 x / (x + y + z) is 0.5 to 0.99, preferably 0.6 to 0.95, and more preferably 0.8 to 0.9. When x is in this range, suitable temperature responsiveness and biodegradability are imparted to the polymer of the present invention.
z/(x+y+z)は0.002〜0.5、好ましくは0.05〜0.4、より好ましくは0.06〜0.2である。zがこの範囲にあることにより、親水性側鎖と疎水性主鎖のバランスにより、本発明のポリマー水溶液に温度応答性のゾル-ゲル転移する性質およびゲル状態における高い力学的強度が付与される。 z / (x + y + z) is 0.002 to 0.5, preferably 0.05 to 0.4, and more preferably 0.06 to 0.2. When z is in this range, the temperature-responsive sol-gel transition property and high mechanical strength in the gel state are imparted to the polymer aqueous solution of the present invention by the balance between the hydrophilic side chain and the hydrophobic main chain. .
Rで示される親水性ポリエーテルの具体例としては、例えば、一般式(B): Specific examples of the hydrophilic polyether represented by R include, for example, the general formula (B):
(式中、R3はメチル基、エチル基又は水素原子を示し、nは1〜500を示す。)が挙げられる。nは好ましくは3〜100、より好ましくは5〜50である。 (Wherein R 3 represents a methyl group, an ethyl group or a hydrogen atom, and n represents 1 to 500). n is preferably 3 to 100, more preferably 5 to 50.
Rで示される親水性ポリエーテルは、親水性を示し適当な温度で脱水和する性質を満たす鎖であれば特に限定は無い。具体例としてはポリエチレングリコール、メトキシ-又はエトキシ-ポリエチレングリコールなどが挙げられる。好ましくはメトキシ-ポリエチレングリコールである。水溶液中で、この鎖が温度の上昇に伴い脱水和することにより疎水性主鎖ポリマーの凝集が引き起こされ、温度応答性のゾル-ゲル転移を示す性質が付与される。 The hydrophilic polyether represented by R is not particularly limited as long as it is a chain that exhibits hydrophilicity and satisfies the dehydration property at an appropriate temperature. Specific examples include polyethylene glycol, methoxy- or ethoxy-polyethylene glycol. Preferred is methoxy-polyethylene glycol. In an aqueous solution, this chain dehydrates as the temperature rises, causing aggregation of the hydrophobic main chain polymer and imparting a property showing a temperature-responsive sol-gel transition.
本発明のポリマーのゾル−ゲル転移温度、分解速度、ゲル状態での力学強度等は、該ポリマー中の主鎖ポリマーと側鎖ポリエーテルの分子量、ポリエーテルの導入率等を適切に選択することにより、また、該ポリマーの濃度を調節することにより、容易に調整できる。 For the sol-gel transition temperature, decomposition rate, and mechanical strength in the gel state of the polymer of the present invention, the molecular weight of the main chain polymer and side chain polyether in the polymer, the introduction rate of the polyether, etc., should be selected appropriately And can be easily adjusted by adjusting the concentration of the polymer.
本発明の温度応答性生分解性ポリマーの水液体は、ゲル化温度以下で貯蔵され、そして筋肉内、腹腔内、皮下又は類似の注射法により、非経口的に投与することができる。 The aqueous liquid of the temperature-responsive biodegradable polymer of the present invention is stored below the gelling temperature and can be administered parenterally by intramuscular, intraperitoneal, subcutaneous or similar injection methods.
本発明のポリマーの数平均分子量(Mn)は3,000〜500,000、好ましくは10,000〜50,000、より好ましくは10,000〜25,000であり、重量平均分子量(Mw)は3,000〜1,000,000、好ましくは10,000〜100,000、より好ましくは10,000〜30,000である。また、分子量分布の指標である数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が1.00〜5.00、好ましくは、1.05〜3.00、より好ましくは1.05〜2.00である。数平均分子量及び重量平均分子量は、例えばGPC等の公知の方法を用いて測定できる。 The number average molecular weight (Mn) of the polymer of the present invention is 3,000 to 500,000, preferably 10,000 to 50,000, more preferably 10,000 to 25,000, and the weight average molecular weight (Mw) is It is 3,000 to 1,000,000, preferably 10,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 30,000. The ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mw / Mn), which is an index of molecular weight distribution, is 1.00 to 5.00, preferably 1.05 to 3.00, more preferably 1.05 to 2. .00. The number average molecular weight and the weight average molecular weight can be measured using a known method such as GPC.
本発明のポリマーを濃度20wt%の水溶液としたときの、温度37℃において形成されるヒドロゲルの貯蔵弾性率は50〜50000Paであり,好ましくは,100〜30,000Pa,より好ましくは500〜30,000Paである。 The storage elastic modulus of the hydrogel formed at a temperature of 37 ° C. when the polymer of the present invention is an aqueous solution of 20 wt% is 50 to 50,000 Pa, preferably 100 to 30,000 Pa, more preferably 500 to 30, 000 Pa.
例えば、本発明のポリマーを試験管内で20wt%の濃度でpH=7.4のリン酸緩衝生理食塩水に溶解し、37℃にしてヒドロゲルを形成させてその重量(初期重量)を測定し、該ヒドロゲルをpH=7.4のリン酸緩衝生理食塩水(37℃)に浸漬し60日間静置した後のヒドロゲルの重量はヒドロゲル形成時の初期重量(100%)に対して0〜80%、好ましくは0〜50%となる。
2.温度応答性生分解性ポリマーの製造方法
本発明のポリマーは、例えば次のようにして製造することができる。
For example, the polymer of the present invention is dissolved in a phosphate buffered saline solution having a pH of 7.4 at a concentration of 20 wt% in a test tube, a hydrogel is formed at 37 ° C., and the weight (initial weight) is measured. The hydrogel was immersed in phosphate buffered saline (pH 37) at pH = 7.4 and allowed to stand for 60 days. The weight of the hydrogel was 0 to 80% with respect to the initial weight (100%) at the time of hydrogel formation. , Preferably 0 to 50%.
2. Method for Producing Temperature Responsive Biodegradable Polymer The polymer of the present invention can be produced, for example, as follows.
(式中、Bzlはベンジル基を示し、R1、R2、R、x、y及びzは前記に同じ。)
上記(1)で表される化合物は、例えば、T. Ouchi, et. al., Macromol. Chem. Phys. 197, 1823-1833 (1996) 等に準じて製造することができ、また上記(2)で表される化合物は市販されている。
(In the formula, Bzl represents a benzyl group, and R 1 , R 2 , R, x, y and z are the same as above.)
The compound represented by the above (1) can be produced according to, for example, T. Ouchi, et. Al., Macromol. Chem. Phys. 197, 1823-1833 (1996), etc. ) Is a commercially available compound.
続いて、上記(1)(2)で表される化合物を、触媒(スズ 2-エチルヘキサノエート等)を用いて開環重合させて上記(3)で表される化合物とし、これを酸触媒(トリフルオロメタンスルホン酸:TFMSA等)又は水素還元(H2、Pd/C等)により、側鎖のベンジルエステルを遊離のカルボン酸に変換して上記(C)で表されるカルボン酸化合物を得る。本反応は慣用の方法を用いて実施することができる。 Subsequently, the compound represented by the above (1) (2) is subjected to ring-opening polymerization using a catalyst (such as tin 2-ethylhexanoate) to obtain a compound represented by the above (3). The side chain benzyl ester is converted to a free carboxylic acid by a catalyst (trifluoromethanesulfonic acid: TFMSA, etc.) or hydrogen reduction (H 2 , Pd / C, etc.) to convert the carboxylic acid compound represented by (C) above. obtain. This reaction can be carried out using a conventional method.
さらに上記(C)で表されるカルボン酸化合物を、縮合剤(ジシクロヘキシルカルボジイミド:DCC、DMAP等)の存在下、一般式(D)で表されるアルコール化合物と反応させることにより、上記(A)で表されるグラフト共重合体を得る。 Furthermore, by reacting the carboxylic acid compound represented by the above (C) with the alcohol compound represented by the general formula (D) in the presence of a condensing agent (dicyclohexylcarbodiimide: DCC, DMAP, etc.), the above (A) The graft copolymer represented by these is obtained.
本反応では、一般式(D)で表されるアルコール化合物は、上記(C)で表されるカルボン酸化合物に対し、通常1.2〜2等量用いることができる。反応溶媒は、例えば、塩化メチレン、テトラヒドロフラン,ジメチルホルムアミドを用いることができ、反応温度は0〜60℃程度である。縮合剤は、上記(C)で表されるカルボン酸化合物に対し、通常1.2〜2等量用いることができる。例えば、上記(C)で表されるカルボン酸化合物に対し、DCCは1.2〜2等量程度、DMAPは触媒量である。
3.温度応答性生分解性ポリマーの性質及び用途
本発明のポリマーは、上記したように、良好な生体適合性、生分解性及び温度応答性に加え、ゲル状態における十分な力学強度を有している。これにより、ヒドロゲルに生体内の臓器と同等の力学的強度を付与することができる点において有利である。
In this reaction, the alcohol compound represented by the general formula (D) can be generally used in an amount of 1.2 to 2 equivalents with respect to the carboxylic acid compound represented by the above (C). For example, methylene chloride, tetrahydrofuran, or dimethylformamide can be used as the reaction solvent, and the reaction temperature is about 0 to 60 ° C. The amount of the condensing agent is usually 1.2 to 2 equivalents with respect to the carboxylic acid compound represented by the above (C). For example, with respect to the carboxylic acid compound represented by (C) above, DCC is about 1.2 to 2 equivalents and DMAP is a catalytic amount.
3. Properties and Applications of Temperature Responsive Biodegradable Polymer As described above, the polymer of the present invention has sufficient mechanical strength in a gel state in addition to good biocompatibility, biodegradability and temperature responsiveness. . This is advantageous in that the hydrogel can be given mechanical strength equivalent to that of an organ in the living body.
ここで温度応答性とは、一般に化合物の水溶液が下限臨界溶液温度(Lower Critical Solution Temperature、LCST)を境にして、可逆的なゾル−ゲル転移の相分離挙動を示す性質をいう。具体的には、LCST以上の温度に加熱すると白濁しゲル状態となり、それ以下の温度に冷却すると再び溶解して透明のゾル状態に戻るという性質をいう。 Here, the temperature responsiveness generally refers to a property in which an aqueous solution of a compound exhibits a reversible sol-gel transition phase separation behavior with a lower critical solution temperature (LCST) as a boundary. Specifically, when heated to a temperature of LCST or higher, it becomes cloudy and becomes a gel state, and when cooled to a temperature lower than that, it dissolves again and returns to a transparent sol state.
本明細書では、ポリマーのLCSTは、試験管倒置法によりポリマー水溶液の粘度変化を測定することにより求める。或いは、動的粘弾性試験により求めることもできる。 In this specification, the LCST of a polymer is determined by measuring the change in viscosity of an aqueous polymer solution by a test tube inversion method. Alternatively, it can be determined by a dynamic viscoelasticity test.
本発明のポリマーは、通常、10〜56℃程度の範囲にLCSTが存在し、かかる範囲で容易にLCSTを調節できる。特に、一般式(A)で表される化合物の場合に上記の性質が好適に発揮される。 The polymer of the present invention usually has LCST in the range of about 10 to 56 ° C., and LCST can be easily adjusted in this range. In particular, the above properties are suitably exhibited in the case of the compound represented by the general formula (A).
本発明のポリマーは、応用範囲は極めて広範である。特に、薬物と共に医用材料として用いることができる。具体的には、本発明のポリマーが、LCSTを25〜35℃の範囲に有する場合、室温(例えば10〜20℃程度)と体温(35〜37℃程度)の間にLCSTが存在するため、溶液状態のまま注射により体内に投与可能であり体内でハイドロゲルを形成することができる。このようなポリマーの水溶液は、室温付近では溶液状態となるため注射時における取扱が容易であり、一方体温付近では不溶状態となるため、体内に投与後は不溶物となり薬物の早期拡散を抑制し特定部位での薬物の滞留性を向上させることができる。そのため、インジェクタブル製剤、特に持続性インジェクタブル製剤における生分解性ポリマー材料として好適に用いることができる。投与形態としては、例えば、皮下注射、筋肉内注射等が挙げられる。 The polymers of the present invention have a very wide range of applications. In particular, it can be used as a medical material together with a drug. Specifically, when the polymer of the present invention has LCST in the range of 25 to 35 ° C, LCST exists between room temperature (for example, about 10 to 20 ° C) and body temperature (about 35 to 37 ° C). It can be administered into the body by injection in the form of a solution, and a hydrogel can be formed in the body. An aqueous solution of such a polymer is in a solution state near room temperature and is easy to handle at the time of injection. On the other hand, it is insoluble in the vicinity of body temperature, so that it becomes insoluble after administration in the body and suppresses early diffusion of the drug. It is possible to improve the retention of the drug at a specific site. Therefore, it can be suitably used as a biodegradable polymer material in an injectable preparation, particularly a long-lasting injectable preparation. Examples of the administration form include subcutaneous injection and intramuscular injection.
さらに、本発明のポリマーは、その分解物において細胞毒性がないか又は極めて低いことから、安全性の面からも優れている。 Furthermore, the polymer of the present invention is excellent in safety because it has no or very low cytotoxicity in its degradation product.
さらに、本発明のポリマーは、ゲル状態において良好な力学強度を有している。例えば、濃度20wt%のポリマー水溶液を、温度37℃にしたとき、生成するヒドロゲルの貯蔵弾性率は、50〜50000Pa、好ましくは500〜30,000Paとなる。 Furthermore, the polymer of the present invention has good mechanical strength in the gel state. For example, when a polymer aqueous solution having a concentration of 20 wt% is brought to a temperature of 37 ° C., the produced hydrogel has a storage elastic modulus of 50 to 50000 Pa, preferably 500 to 30,000 Pa.
医薬組成物へのポリマーの配合量は、用いる薬物の種類などにより適宜選択することができ、例えば、医薬組成物の全重量に対し、60〜99.9重量%程度であればよい。 The blending amount of the polymer in the pharmaceutical composition can be appropriately selected depending on the type of drug used and the like. For example, it may be about 60 to 99.9% by weight with respect to the total weight of the pharmaceutical composition.
該医薬組成物に用いられる薬物としては、特に限定されないが、生理活性を有するペプチド類、蛋白類、その他の抗生物質、抗腫瘍剤、解熱剤、鎮痛剤、消炎剤、鎮咳去痰剤、鎮静剤、筋弛緩剤、抗てんかん剤、抗潰瘍剤、抗うつ剤、抗アレルギー剤、強心剤、不整脈治療剤、血管拡張剤、降圧利尿剤、糖尿病治療剤、抗凝血剤、止血剤、抗結核剤、ホルモン剤、麻薬拮抗剤などがあげられる。 The drug used in the pharmaceutical composition is not particularly limited, but has physiologically active peptides, proteins, other antibiotics, antitumor agents, antipyretic agents, analgesics, anti-inflammatory agents, antitussive expectorants, sedatives, Muscle relaxant, antiepileptic agent, antiulcer agent, antidepressant, antiallergic agent, cardiotonic agent, arrhythmia agent, vasodilator, antihypertensive diuretic, diabetes agent, anticoagulant, hemostatic agent, antituberculosis agent, Hormones, narcotic antagonists and the like.
本発明の医薬組成物における薬物の配合量は、薬物の種類などにより適宜選択することができる。特に、持続性注射剤とした場合には、薬物の配合量は、薬物の種類、持続放出させる期間等によって定められる。例えば、薬物がペプチド類の場合、約1週間〜約1ケ月の徐放製剤とするためには、通常、医薬組成物全重量に対し、0.001重量%〜50重量%程度含有させればよい。 The amount of the drug in the pharmaceutical composition of the present invention can be appropriately selected depending on the type of drug. In particular, in the case of a sustained injection, the amount of the drug is determined by the type of drug, the period of sustained release, and the like. For example, when the drug is a peptide, in order to obtain a sustained release preparation of about 1 week to about 1 month, it is usually contained in an amount of about 0.001% to 50% by weight with respect to the total weight of the pharmaceutical composition. Good.
また、本発明のポリマーは、温度応答性、生分解性、生体に対する安全性を有することから、手術後の組織癒着防止材として用いることができる。塗布またはスプレーなどにより術後の内臓組織などを被覆し、他の生体組織と一定期間、隔離することで癒着を防止することができる。 Further, the polymer of the present invention has temperature responsiveness, biodegradability, and safety to living bodies, and therefore can be used as a tissue adhesion preventing material after surgery. Adhesion can be prevented by covering visceral tissue after operation by application or spraying and isolating it from other living tissue for a certain period of time.
さらに、本発明のポリマーは、再生医療用のスカフォールド(足場)、細胞培養基材などとしての応用も可能である。スカフォールドとしては、細胞、本発明のポリマー及び培養液などを低温においてゾル状態で混合し、この混合物を高温で所定の形状にゲル化することでスカフォールドとして用いることができる。細胞培養基材としては、所定の3次元の形状を持つ繊維質又は多孔質の基材に、細胞、本発明のポリマー及び培養液を含む液状混合物を含浸させ、所定温度で高粘度化又はゲル化させて、基材中に再生細胞を保持することも可能である。なお、繊維質又は多孔質の基材としては、コラーゲン、ハイドロキシアパタイトなどの生体親和性の高い材料を使うことが可能で、軟骨組織や骨組織の再生などに特に有効である。さらに、損傷組織に細胞を移植する(細胞デリバリー)システムを提供することが可能である。 Furthermore, the polymer of the present invention can be applied as a scaffold for regenerative medicine, a cell culture substrate and the like. As the scaffold, cells, the polymer of the present invention, a culture solution, and the like are mixed in a sol state at a low temperature, and the mixture is gelled into a predetermined shape at a high temperature to be used as a scaffold. As a cell culture substrate, a fibrous or porous substrate having a predetermined three-dimensional shape is impregnated with a liquid mixture containing cells, the polymer of the present invention and a culture solution, and the viscosity or gel is increased at a predetermined temperature. It is also possible to hold regenerated cells in the substrate. As the fibrous or porous substrate, a material having high biocompatibility such as collagen and hydroxyapatite can be used, which is particularly effective for regeneration of cartilage tissue or bone tissue. Furthermore, it is possible to provide a system for transplanting cells into damaged tissue (cell delivery).
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下、本発明のポリマーをpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA] -g-PEG共重合体または単にグラフト共重合体とも表記する。
[実施例1]グラフト共重合体の合成(図1)
(1)重合管に470mg (1.79mmol)のcyclodepsipeptide [Glc-Asp(OBzl)] と1100mg (7.64mmol)のDL-lactideを入れバキュームラインで前日乾燥した。次に窒素ガスで満たしたグローブボックス内で、100 μlのTHFに溶解した3.8 mg (9.4μmol)の2-エチルへキサン酸スズ(II)を重合管内に加え、スリ付二方コックをかぶせた。その後、重合管をグローブボックスから取り出し、バキュームラインにつなぎ、液体窒素で凍結乾燥してTHFを除去し、脱気、窒素置換を10回繰り返した。その後重合管の封管を行い、これを160℃のオイルバスに浸しモノマーを完全に溶融した後に、135℃のオイルバスで24時間保持することにより開環共重合反応を行った。反応終了後、反応混合物を少量のクロロホルムに溶解し、これを大量のメタノール中に注ぎ、沈殿を生成させた。回収した沈殿物を真空ポンプを用いて24時間減圧乾燥し、1,360 mgのpoly{[Glc-Asp(OBzl)]-r-DL-LA}を得た。
(2)上記(1)で得られた635mg (190μmol) の化合物を15mlのトリフルオロ酢酸に溶解し,氷冷下で1.7ml (1.67mmol) の1M-TFMSAを加えて1時間攪拌した。その後、反応混合液を大量の冷ジエチルエーテル中に沈殿させた。得られた沈殿物を回収し、真空ポンプを用いて24時間減圧乾燥することで、430 mgのpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]を得た。
1H NMR (CDCl3), δ(ppm); 1.5 (3H, CHCH3)、4.6 (2H, OCH2CO)、4.9 (2H, CH2COOH)、5.1 (1H, CH)。
(3)120mg(0.22mmol)の分子量550のメトキシPEG(nは約12)を2mlのクロロホルムに溶解した後、54mg(0.26mmol)のジシクロヘキシルカルボジイミド (DCC)を固体で加え、氷零下で2 時間攪拌した。その後1mlの塩化メチレンに溶解した300mg(16.7μmol) のpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]と8mg(65.6μmol)のDMAPを加え、室温で24時間攪拌した。生じたDCUreをろ過により除去した後、回収したろ液をn-ヘキサン/エタノール(7/3)に滴下し、沈殿を生成させた。回収した沈殿物を24時間減圧乾燥し、327mgのpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体を得た(図1)。化合物poly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG 共重合体の1H NMR (CDCl3)を図2に示す。
1H NMR (CDCl3)、δ(ppm); 1.5 (3H, CHCH3)、3.0 (2H, CHCH2)、3.4 (4H, OCH2CH2)、4.6 (2H, OCH2CO)、4.9 (2H, CH2COO)、5.1 (1H, CHCH3)。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Hereinafter, the polymer of the present invention is also referred to as a poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG copolymer or simply a graft copolymer.
[Example 1] Synthesis of graft copolymer (Fig. 1)
(1) 470 mg (1.79 mmol) of cyclodepsipeptide [Glc-Asp (OBzl)] and 1100 mg (7.64 mmol) of DL-lactide were placed in a polymerization tube and dried on the vacuum line the previous day. Next, in a glove box filled with nitrogen gas, 3.8 mg (9.4 μmol) of 2-ethylhexanoic acid tin (II) dissolved in 100 μl of THF was added to the polymerization tube, and a two-way cock with a slot was added. Covered. Thereafter, the polymerization tube was taken out from the glove box, connected to a vacuum line, freeze-dried with liquid nitrogen to remove THF, and deaeration and nitrogen replacement were repeated 10 times. Thereafter, the polymerization tube was sealed, immersed in a 160 ° C. oil bath to completely melt the monomer, and then held in a 135 ° C. oil bath for 24 hours to perform a ring-opening copolymerization reaction. After completion of the reaction, the reaction mixture was dissolved in a small amount of chloroform and poured into a large amount of methanol to form a precipitate. The collected precipitate was dried under reduced pressure for 24 hours using a vacuum pump to obtain 1,360 mg of poly {[Glc-Asp (OBzl)]-r-DL-LA}.
(2) 635 mg (190 μmol) of the compound obtained in (1) above was dissolved in 15 ml of trifluoroacetic acid, and 1.7 ml (1.67 mmol) of 1M-TFMSA was added under ice cooling and stirred for 1 hour. . The reaction mixture was then precipitated into a large amount of cold diethyl ether. The obtained precipitate was collected and dried under reduced pressure for 24 hours using a vacuum pump to obtain 430 mg of poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA].
1 H NMR (CDCl 3 ), δ (ppm); 1.5 (3H, CHCH 3 ), 4.6 (2H, OCH 2 CO), 4.9 (2H, CH 2 COOH), 5.1 (1H , CH).
(3) After dissolving 120 mg (0.22 mmol) of 550 methoxy PEG (n is about 12) in 2 ml of chloroform, 54 mg (0.26 mmol) of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) was added as a solid, Stir for 2 hours. Thereafter, 300 mg (16.7 μmol) of poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] and 8 mg (65.6 μmol) of DMAP dissolved in 1 ml of methylene chloride were added and stirred at room temperature for 24 hours. The generated DCUre was removed by filtration, and the collected filtrate was added dropwise to n-hexane / ethanol (7/3) to form a precipitate. The collected precipitate was dried under reduced pressure for 24 hours to obtain 327 mg of poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG copolymer (FIG. 1). FIG. 2 shows 1 H NMR (CDCl 3 ) of the compound poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG copolymer.
1 H NMR (CDCl 3 ), δ (ppm); 1.5 (3H, CHCH 3 ), 3.0 (2H, CHCH 2 ), 3.4 (4H, OCH 2 CH 2 ), 4.6 (2H , OCH 2 CO), 4.9 (2H, CH 2 COO), 5.1 (1H, CHCH 3 ).
[実施例2〜3]
表1に記載の原料を用いて使用するcyclodepsipeptide [Glc-Asp(OBzl)]とDL-lactideの比、及び使用するメトキシPEGの分子量を変えて、上記実施例1と同様に反応させることにより、実施例2〜3のpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体を得た。
[Examples 2-3]
By changing the ratio of cyclodepsipeptide [Glc-Asp (OBzl)] and DL-lactide used using the raw materials shown in Table 1 and the molecular weight of methoxy PEG used, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 above. The poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG copolymer of Examples 2-3 was obtained.
[試験例1]分子量測定
実施例1〜3のグラフト共重合体の数平均分子量(Mn)と分子量分布(Mw/Mn)をゲルろ過クロマトグラフィー(GPC;TOSOH製、Tosoh GPC-8020 series system)により測定した。その結果を表1に示す。
[Test Example 1] Molecular weight measurement The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the graft copolymers of Examples 1 to 3 were subjected to gel filtration chromatography (GPC; manufactured by TOSOH, Tosoh GPC-8020 series system). It was measured by. The results are shown in Table 1.
ポリマー3mgをDMF 0.5mlに溶かし、これを0.2μm孔のフィルターに通すことでゴミ等の固体を除去し、その後装置にシリンジを用いて打ち込んだ。 3 mg of the polymer was dissolved in 0.5 ml of DMF, and this was passed through a 0.2 μm pore filter to remove solids such as dust. Thereafter, the polymer was driven into the apparatus using a syringe.
[試験例2]Poly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体水溶液の温度応答性挙動
実施例1〜3のpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体水溶液の温度応答性ゲル化挙動を異なる濃度で検討した。
[Test Example 2] Temperature Responsive Behavior of Poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG Copolymer Aqueous Solution Poly [(Glc-Asp) -r-DL- in Examples 1-3 The temperature-responsive gelation behavior of LA] -g-PEG copolymer aqueous solution was investigated at different concentrations.
試験管転倒法により、工程当たりの温度上昇1℃で、ゾル−ゲル転移を測定した。サンプル管(内径が15mm)中でグラフト共重合体水溶液を調製し、5〜25wt%のグラフト共重合体水溶液の粘度変化を10℃〜60℃の温度範囲で観察した。このサンプル管を、15分間、オイルバス中に浸漬した。このバイアルを転倒することにより、そのゾル−ゲル転移温度を監視し、そして30秒流動しなかったらそれをゲルと見なした。この転移温度は、±1℃の精度で測定された。20wt%グラフト共重合体水溶液の相転移温度範囲と相転移後の性状(ゲルか否か)を表1に示した。また、温度とグラフト共重合体濃度の関数として、実施例1〜3のpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体水溶液の相図を作成した(図3)。 The sol-gel transition was measured at a temperature increase of 1 ° C. per process by the test tube inversion method. A graft copolymer aqueous solution was prepared in a sample tube (inner diameter: 15 mm), and the viscosity change of the 5-25 wt% graft copolymer aqueous solution was observed in a temperature range of 10 ° C. to 60 ° C. This sample tube was immersed in an oil bath for 15 minutes. By tumbling the vial, the sol-gel transition temperature was monitored and if it did not flow for 30 seconds it was considered a gel. This transition temperature was measured with an accuracy of ± 1 ° C. Table 1 shows the phase transition temperature range of the 20 wt% graft copolymer aqueous solution and the properties (whether it is a gel) after the phase transition. In addition, a phase diagram of the poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG copolymer aqueous solution of Examples 1 to 3 was prepared as a function of temperature and graft copolymer concentration (FIG. 3). ).
図3中では曲線で囲まれた範囲でゲル状を示し、これより下ではゾル状態を示し、これより上では2層に分離(沈殿)した。また、図3中に示した写真は、実施例2のグラフト共重合体の20wt%水溶液のゲル状態およびゾル状態の写真である。これによりグラフト共重合体は特定の組成において温度変化に応答したゲル化を示すことが明確となった。また、共重合体組成(グラフト鎖長,グラフト本数)を変化させることにより、ゲル化温度の調節が可能であることも分かった。 In FIG. 3, a gel-like shape is shown in a range surrounded by a curve, a sol state is shown below this, and it is separated (precipitated) into two layers above this. The photographs shown in FIG. 3 are photographs of gel state and sol state of a 20 wt% aqueous solution of the graft copolymer of Example 2. This revealed that the graft copolymer exhibited gelation in response to temperature changes in a specific composition. It was also found that the gelation temperature can be adjusted by changing the copolymer composition (graft chain length, number of grafts).
特に、実施例3のグラフト共重合体では,生理学的温度 (例えば体温37℃程度)でのゲル化が特に優勢であったので、薬剤や細胞デリバリー目的のための基材として有用であることが明らかとなった。 In particular, in the graft copolymer of Example 3, gelation at a physiological temperature (for example, body temperature of about 37 ° C.) was particularly prevalent, so that it is useful as a base material for drug and cell delivery purposes. It became clear.
[試験例3]Poly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体水溶液の動的粘弾性試験
実施例1〜3のpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体水溶液(20wt%)におけるゾル−ゲル転移現象を、動機械的レオメータ(HAAKE社HAAKE RS600)を用いて調べた(図4)。
Test Example 3 Dynamic Viscoelasticity Test of Poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG Copolymer Aqueous Solution Poly [(Glc-Asp) -r-DL of Examples 1 to 3 The sol-gel transition phenomenon in an aqueous solution of [LA] -g-PEG copolymer (20 wt%) was examined using a dynamic mechanical rheometer (HAAKE RS600, HAAKE) (FIG. 4).
このグラフト共重合体水溶液を、直径25mmそして間隙間隔0.5mmの平行板の間に入れた。応力(4.0 dyne/cm2) および周波数(1.0 rad/sec)を制御しながらデータを収集した。加熱速度は0.5℃/minであった。図4中G’は貯蔵弾性率を示し、G’’は損失弾性率を示している。室温でゾル状態であったグラフト共重合体水溶液の貯蔵弾性率は0.6Pa程度であったが、温度上昇に伴ってその貯蔵弾性率は顕著に増大した。例えば実施例2のグラフト共重合体は37℃付近において,490Paの貯蔵弾性率を有するヒドロゲルとなり、これまでに報告されている生分解性ゲル化ポリマーであるポリ(乳酸-ランダム-グリコール酸)-ポリエチレングリコール-ポリ(乳酸-ランダム-グリコール酸)トリブロック共重合体(PLGA-PEG-PLGA)の約80Paを大きく超える貯蔵弾性率を示した。 This aqueous graft copolymer solution was placed between parallel plates having a diameter of 25 mm and a gap interval of 0.5 mm. Data was collected controlling the stress (4.0 dyne / cm 2 ) and frequency (1.0 rad / sec). The heating rate was 0.5 ° C./min. In FIG. 4, G ′ represents the storage elastic modulus, and G ″ represents the loss elastic modulus. The storage elastic modulus of the graft copolymer aqueous solution in a sol state at room temperature was about 0.6 Pa, but the storage elastic modulus increased remarkably with increasing temperature. For example, the graft copolymer of Example 2 becomes a hydrogel having a storage elastic modulus of 490 Pa at around 37 ° C., and poly (lactic acid-random-glycolic acid) —a biodegradable gelling polymer reported so far. The storage modulus of polyethylene glycol-poly (lactic acid-random-glycolic acid) triblock copolymer (PLGA-PEG-PLGA) greatly exceeded about 80 Pa.
[試験例4]
実施例2のグラフト共重合体について、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中(pH=7.4, イオン強度I=0.14)中で動的粘弾性試験を行った。その結果を図5に示す。グラフト共重合体は室温と体温の間の温度である35℃付近において,1095Paの貯蔵弾性率を示し、溶液のイオン強度が高く、生理条件に近い方がさらに高い弾性率を有するヒドロゲルとなることが示された。このように、本発明のグラフト共重合体から形成されるヒドロゲルは高い貯蔵弾性率を示しており、in situゲル化型ドラッグデリバリーや細胞デリバリー目的のための基材として有用であることが確認された。
[Test Example 4]
The graft copolymer of Example 2 was subjected to a dynamic viscoelasticity test in phosphate buffered saline (PBS) (pH = 7.4, ionic strength I = 0.14). The result is shown in FIG. The graft copolymer exhibits a storage elastic modulus of 1095 Pa at around 35 ° C., which is a temperature between room temperature and body temperature, and has a higher ionic strength of the solution. It has been shown. Thus, the hydrogel formed from the graft copolymer of the present invention has a high storage elastic modulus, and is confirmed to be useful as a base material for in situ gelled drug delivery and cell delivery purposes. It was.
[試験例5]Poly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体ゲルの分解試験
実施例2のpoly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体ゲルの37℃(in vitro)におけるリン酸緩衝生理食塩水(PBS)中(pH=7.4, イオン強度I=0.14)での分解性挙動を調べた。試験管内でグラフト共重合体を20wt%の濃度でpH=7.4のリン酸緩衝生理食塩水に溶解し、37℃にしてヒドロゲルを形成させた。この重量(初期重量)を測定した後、pH=7.4のリン酸緩衝生理食塩水(37℃)を加えて浸漬した。ゲルの重量は所定時間ごとに上澄み液を取り除き、試験管中に残ったゲルの重量を秤量することにより求めた。ゲルの重量は、ゲル作成時の初期重量を100%とした時の相対値(%)で表した(図6)。
[Test Example 5] Poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG Copolymer Gel Degradation Test poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g of Example 2 The degradability behavior of the -PEG copolymer gel in phosphate buffered saline (PBS) (pH = 7.4, ionic strength I = 0.14) at 37 ° C. (in vitro) was examined. In a test tube, the graft copolymer was dissolved in phosphate buffered saline having a pH of 7.4 at a concentration of 20 wt%, and a hydrogel was formed at 37 ° C. After measuring this weight (initial weight), phosphate buffered saline (pH 37 ° C.) of pH = 7.4 was added and immersed. The weight of the gel was determined by removing the supernatant liquid every predetermined time and weighing the weight of the gel remaining in the test tube. The weight of the gel was expressed as a relative value (%) when the initial weight at the time of gel preparation was 100% (FIG. 6).
時間とともにゲルの重量は増大し、ゲルが分解に伴い架橋度の低下のため膨潤していることが示された。そして14日後にはゲルの重量はゲル作成時の初期重量の2.2倍に到達した。14日後からゲルの溶出が始まり重量は徐々に減少したが、60日間はゲル状態を維持した。その後重量は徐々に減少し、最終的にはヒドロゲルの形状が崩壊し、PBSに溶解した。これより、poly[(Glc-Asp)-r-DL-LA]-g-PEG共重合体はインプラント型バイオマテリアルとして応用可能な分解特性を示すことが示された。 The weight of the gel increased with time, indicating that the gel swelled due to a decrease in the degree of crosslinking as it degraded. After 14 days, the weight of the gel reached 2.2 times the initial weight at the time of gel preparation. Gel elution started after 14 days and the weight gradually decreased, but the gel state was maintained for 60 days. Thereafter, the weight gradually decreased, and finally the shape of the hydrogel collapsed and dissolved in PBS. From this, it was shown that poly [(Glc-Asp) -r-DL-LA] -g-PEG copolymer exhibits degradation characteristics applicable as an implant-type biomaterial.
Claims (9)
で表される温度応答性を有する生分解性ポリマー。 Formula (A):
A biodegradable polymer having temperature responsiveness represented by
で表される基である請求項1に記載の温度応答性を有する生分解性ポリマー。 In the general formula (A), the hydrophilic polyether represented by R is represented by the general formula (B):
The biodegradable polymer having temperature responsiveness according to claim 1, which is a group represented by the formula:
で表される温度応答性生分解性ポリマーの製造方法であって、一般式(C):
で表されるカルボン酸化合物と、一般式(D):
HO−R (D)
(式中、Rは前記に同じ。)
で表されるアルコールを縮合反応させることを特徴とする製造方法。 Formula (A):
A temperature-responsive biodegradable polymer represented by the general formula (C):
A carboxylic acid compound represented by the general formula (D):
HO-R (D)
(Wherein R is the same as above)
A production method comprising the condensation reaction of an alcohol represented by the formula:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007124753A JP5264103B2 (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Biodegradable graft copolymer with temperature responsiveness |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007124753A JP5264103B2 (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Biodegradable graft copolymer with temperature responsiveness |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008280412A JP2008280412A (en) | 2008-11-20 |
JP5264103B2 true JP5264103B2 (en) | 2013-08-14 |
Family
ID=40141500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007124753A Expired - Fee Related JP5264103B2 (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Biodegradable graft copolymer with temperature responsiveness |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5264103B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4911523B2 (en) * | 2007-10-22 | 2012-04-04 | 国立大学法人群馬大学 | Block copolymer composed of depsipeptide structure and hydrophilic polymer structure containing temperature-responsive sequence |
US11097532B2 (en) | 2016-02-01 | 2021-08-24 | Ricoh Company, Ltd. | Method for making mold, method for molding model material, and mold making apparatus |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5399665A (en) * | 1992-11-05 | 1995-03-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Biodegradable polymers for cell transplantation |
US6841617B2 (en) * | 2000-09-28 | 2005-01-11 | Battelle Memorial Institute | Thermogelling biodegradable aqueous polymer solution |
-
2007
- 2007-05-09 JP JP2007124753A patent/JP5264103B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008280412A (en) | 2008-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5171146B2 (en) | Biodegradable polymer having temperature responsiveness and method for producing the same | |
KR100668046B1 (en) | Biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / polyester block copolymers and preparation methods thereof | |
US5644002A (en) | Absorbable polyalkylene diglycolates | |
AU2001294828B2 (en) | Thermogelling biodegradable aqueous polymer solution | |
US5688900A (en) | Absorbable polyalkylene diglycolates | |
US20050165128A1 (en) | Responsive biomedical composites | |
US20110124765A1 (en) | Versatile Biodegradable Elastic Polymers Featured with Dual Crosslinking Mechanism for Biomedical Applications | |
EP2204397B1 (en) | Biodegradable copolymer hydrogels | |
AU2001294828A1 (en) | Thermogelling biodegradable aqueous polymer solution | |
US20050020719A1 (en) | Environment responsive gelling copolymer | |
US20030215483A1 (en) | Medical materials and porous scaffolds for tissue engineering made from the biodegradable glycolide/epsilon-caprolactone copolymer | |
Wu et al. | Decisive influence of hydrophobic side chains of polyesters on thermoinduced gelation of triblock copolymer aqueous solutions | |
JP5019851B2 (en) | Biodegradable polymer exhibiting temperature-responsive sol-gel transition and method for producing the same | |
Shan et al. | Biodegradable polyester thermogelling system as emerging materials for therapeutic applications | |
EP1642921A1 (en) | Tertiary block copolymer, process for producing the same and biocompatible material | |
KR101145175B1 (en) | Biocompatible and temperature-sensitive polyethyleneglycol/polyester block copolymer with high biodegradable property | |
JP5264103B2 (en) | Biodegradable graft copolymer with temperature responsiveness | |
JP6176998B2 (en) | Temperature-responsive biodegradable polymer composition and method for producing the same | |
CA2402546C (en) | Environment responsive gelling copolymer | |
JP2014221731A (en) | Temperature-responsive biodegradable polymer composition and method for producing same | |
JP2016190921A (en) | Temperature-responsive biodegradable polymer composition and production method thereof | |
KR100795214B1 (en) | Temperature sensitive sol-gel transition poly (ethyleneglycol) / poly (carbonate) block copolymers and process for preparing same | |
Takami et al. | Spontaneous formation of a hydrogel composed of water-soluble phospholipid polymers grafted with enantiomeric oligo (lactic acid) chains | |
Jiang et al. | Polyester-based Biodegradable Thermogelling Systems as Emerging Materials for Therapeutic Applications | |
JIANG et al. | Therapeutic Applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120828 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130305 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130430 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5264103 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |