CN113272347A - 单分散性水凝胶颗粒 - Google Patents

Abstract

单分散性水凝胶颗粒，其为包含具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物的交联体的单分散性水凝胶颗粒，平均粒径为10~5,000μm，粒径分布的变异系数为10%以下。

Description

单分散性水凝胶颗粒

技术领域

本发明涉及具有包含烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物的交联体的高强度的单分散性水凝胶颗粒、和使用其的复合体。

背景技术

聚乙烯醇(以下有时简称为“PVA”)是具有亲水性、反应性、生物分解性、生物体适应性、和低毒性等优异的特长的水溶性合成聚合物，通过交联而形成柔软性和强度高的凝胶。将PVA交联而得到的凝胶颗粒(以下有时简称为“PVA凝胶颗粒”)提出了金属离子等吸附载体(例如非专利文献1)、酶固定化载体(例如非专利文献2)、药物递送载体(例如非专利文献3)、亲和载体(例如非专利文献4)、细胞、微生物的胶囊化载体(例如非专利文献5)、血管栓塞用颗粒(例如专利文献1)、和排水处理用载体(例如专利文献2)等多种多样的用途。

在将前述凝胶颗粒用于这些用途的情况下，以防止使用中的崩解为目的，需要PVA凝胶颗粒具有高机械强度。此外，从控制凝胶颗粒的表面积、向内部的物质扩散、进一步减少过滤时的压力损失的观点出发，期望凝胶颗粒的粒径分布窄。

以往，为了将PVA交联而得到凝胶，已知例如利用含有2个以上的醛基的交联剂(戊二醛等)的交联方法。然而，近年来，作为与戊二醛相比更高效率地交联的方法，还提出在侧链上具有聚合性基团的PVA大分子单体(专利文献3、4)。该PVA大分子单体具有通过光、热等刺激而迅速固化的刺激固化性。

作为使用这些PVA大分子单体而制造凝胶颗粒的方法，专利文献5中公开了使PVA大分子单体水溶液悬浮在石蜡等有机溶剂中，将其聚合，由此制造PVA凝胶颗粒的方法。此外，非专利文献6中，提出了使用微小流体技术而将PVA大分子单体水溶液成型为球状，固化，由此制造粒径分布窄的PVA凝胶颗粒。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2002-527206号公报

专利文献2：日本特开2001-089574号公报

专利文献3：日本特表平10-513408号公报

专利文献4：日本特表2002-506813号公报

专利文献5：日本特开2014-012851号公报

非专利文献

非专利文献1：Journal of Hazardous Materials，2009年，第172卷，p.1041-1048

非专利文献2：Food Chemistry，2001年，第74卷，p.281-288

非专利文献3：Acta Biomaterialia，2010年，第6卷，p.3899-3907

非专利文献4：Journal of Chromatography A，1995年，第711卷，p.53-60

非专利文献5：Journal of Chemical Technology and Biotechnology，2000年，第75卷，p.541-546

非专利文献6：Biomicrofluidics，2013年，第7卷，p.044109。

发明内容

发明要解决的课题

专利文献5中记载的PVA凝胶颗粒可以使用高分子量的PVA大分子单体，也可以制造凝胶强度较高的PVA凝胶颗粒，但通过悬浮聚合制造，因此粒径分布容易变宽，还存在颗粒的凝集体也大量生成的课题。除了以上的课题之外，在悬浮聚合中，为了得到目标粒径的PVA凝胶颗粒，需要利用筛的分级工艺。在该情况下，不适合于目的的粒径的PVA凝胶颗粒不得不废弃，得到效率非常差的工艺。此外，将PVA凝胶颗粒进行过滤器分离时，无法否定在滤液侧混入小粒径的PVA凝胶颗粒的可能性，根据用途，需要孔尺寸小的过滤器。在该情况下，存在过滤工艺中的压力损失变得过大的问题。

另一方面，如果使用非专利文献6中记载的微小流体技术，则能够制造粒径分布窄的PVA凝胶颗粒，但非专利文献6中公开的方法中，PVA大分子单体的分子量过小，因此所得PVA凝胶颗粒的机械强度极低，存在无法用于实用用途的问题。进一步，在所制造的颗粒的表面上发现褶皱，平滑性非常低，该方法中也存在颗粒的凝集体大量生成的课题。

本发明鉴于前述以往的课题而进行，其课题在于，提供机械强度高、且粒径分布窄的单分散性的水凝胶颗粒、和使用其的复合体。

用于解决课题的手段

本发明人等进行深入研究的结果发现，如果将具有烯属不饱和基团、且为特定的聚合度的乙烯醇系聚合物进行交联而形成颗粒，则能够以单分散得到特定的平均粒径的水凝胶颗粒，从而完成本发明。

即，本发明关于下述[1]~[8]。

[1]单分散性水凝胶颗粒，其是包含具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物的交联体的单分散性水凝胶颗粒，平均粒径为10~5,000μm，粒径分布的变异系数为10%以下。

[2]根据[1]所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述乙烯醇系聚合物的交联体具有0.05MPa以上的拉伸断裂强度。

[3]根据[1]或[2]所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述烯属不饱和基团为选自乙烯基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰基氨基、乙烯基苯基、降冰片烯基和它们的衍生物中的至少1种。

[4]根据[1]~[3]中任一项所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述烯属不饱和基团的导入率在构成前述乙烯醇系聚合物的全部结构单元中为0.01~10摩尔%。

[5]根据[1]~[4]中任一项所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述水凝胶颗粒含有5~99质量%的溶剂。

[6][1]~[5]中任一项所述的单分散性水凝胶颗粒、与生理活性物质或酶的复合体。

[7]根据[6]所述的复合体，其中，前述单分散性水凝胶颗粒与前述生理活性物质或前述酶通过共价键而键合。

[8]单分散性水凝胶颗粒的制造方法，所述单分散性水凝胶颗粒包含具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物的交联体，平均粒径为10~5,000μm，

该制造方法包括步骤1~3，

步骤1：制备包含该乙烯醇系聚合物的未固化凝胶溶液的步骤

步骤2：将步骤1中得到的未固化凝胶溶液使用悬浮聚合法、膜乳化法、微小流体法或喷嘴挤出法而颗粒化步骤

步骤3：将步骤2中得到的颗粒中的乙烯醇系聚合物交联的步骤。

发明的效果

根据本发明，能够提供机械强度高、且粒径分布窄的单分散性的水凝胶颗粒、和使用其的复合体。

具体实施方式

以下，针对本发明，详细说明。

应予说明，本说明书中“(甲基)丙烯酸”是指“甲基丙烯酸”和“丙烯酸”的总称，“(甲基)丙烯酰基”是指“甲基丙烯酰基”与“丙烯酰基”的总称。

[单分散性水凝胶颗粒]

本发明的单分散性水凝胶颗粒是包含具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物的交联体的单分散性水凝胶颗粒，平均粒径为10~5,000μm，粒径分布的变异系数为10%以下(以下简称为“水凝胶颗粒”)。

根据本发明，使用具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物，因此水凝胶颗粒的机械强度高。此外，由于为平均粒径为10~5,000μm、粒径分布的变异系数为10%以下的单分散性水凝胶颗粒，因此过滤性高，能够用于广泛范围的用途。

应予说明，本发明的水凝胶颗粒的变异系数是对数尺度，可以通过后述的方法测定。

＜具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物＞

本发明的单分散性水凝胶颗粒包含具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物(以下简称为“乙烯醇系聚合物”)的交联体，更具体而言，具有将成为原料的PVA链彼此用源自烯属不饱和基团的结构单元交联的交联结构。

作为本发明中使用的前述乙烯醇系聚合物，只要具有烯属不饱和基团、平均聚合度为450以上、在聚合物中含有大于50摩尔%源自乙烯醇的结构单元，则没有特别限制，可以含有源自乙烯基酯的结构单元。源自乙烯醇的结构单元和源自乙烯基酯的结构单元的总计量相对于构成前述乙烯醇系聚合物的全部结构单元优选为80摩尔%以上、更优选为90摩尔%以上、进一步优选为95摩尔%以上。

作为前述烯属不饱和基团，没有特别限制，可以自由选择，优选为后述的能够通过活性能量射线、热、氧化还原系聚合引发剂等而在乙烯醇系聚合物链间形成交联的基团。作为前述烯属不饱和基团，更优选使用自由基聚合性基团，可以举出例如乙烯基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰基氨基、乙烯基苯基、环己烯基、环戊烯基、降冰片烯基、二环戊烯基等环式不饱和烃基、和它们的衍生物。它们的烯属不饱和基团可以在乙烯醇系聚合物链的侧链、末端中任一者中存在。

应予说明，本发明中的“乙烯基”中，不仅包括乙烯基，还包括烯丙基、烯基等链式不饱和烃基、乙烯氧基羰基等。

前述自由基聚合性基团之中，从提高水凝胶颗粒的机械强度的观点出发，优选为选自乙烯基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰基氨基、乙烯基苯基、降冰片烯基、和它们的衍生物中的至少1种。此外，从反应性的观点出发，优选为具有末端不饱和碳键的官能团，更优选为(甲基)丙烯酰氧基。

乙烯醇系聚合物的平均聚合度从抑制本发明的水凝胶颗粒的脆化的观点出发，要求450以上。其理由在于，如果平均聚合度低于450，则水凝胶颗粒的机械强度降低，如果平均聚合度为450以上，则示出良好的机械强度。从该观点出发，乙烯醇系聚合物的平均聚合度优选为500以上、可以为1,000以上、可以为1,500以上。并且，从抑制后述的未固化凝胶溶液的高粘度化、提高加工性的观点出发，优选为10,000以下、更优选为5,000以下、进一步优选为3,000以下、更进一步优选为2,500以下。作为优选的平均聚合度的范围，为450~10,000、更优选为450~5,000、进一步优选为500~3,000、最优选为500~2,500。应予说明，乙烯醇系聚合物可以混合使用2种以上的不同平均聚合度的物质。

本说明书中的乙烯醇系聚合物的平均聚合度是指按照JIS K 6726：1994测定的平均聚合度。具体而言，乙烯醇系聚合物与后述成为原料的PVA的聚合度视为相同，因此可以将成为原料的PVA精制后，根据在30℃的水中测定的特性粘度求出。

水凝胶颗粒在实用时施加剪断力、压力的情况多，如果颗粒中包含的水凝胶的机械强度过低，则颗粒崩解。如果颗粒崩解，则成为产品中的碎片的混入、堵塞等的原因。

非专利文献6等现有技术中，水溶液粘度低，容易处理，因此使用平均聚合度为400左右的PVA。还可以在上述PVA中导入烯属不饱和基团，通过自由基引发剂固化，得到水凝胶，但本发明人等的研究中表明，因剪断力而较容易崩解，以及制造的颗粒的表面平滑性低(表面粗糙显著)，由此得出难以实用的结论。然而，本发明中表明，令人惊讶的是，通过使用平均聚合度450以上的聚合度略高的PVA，飞跃性提高了由具有烯属不饱和基团的PVA形成的水凝胶的机械强度，所制造的颗粒的表面平滑性大幅提高。

如以上那样，如果使用平均聚合度450以上的PVA，则水凝胶的机械强度、颗粒的表面平滑性大幅提高的理由尚不明确，但在PVA的平均聚合度低于450的情况下，可以认为PVA彼此在水中纠缠，平均1分子链的PVA的烯属不饱和基团的导入数过少，基于烯属不饱和基团的有限交联无法充分形成凝胶网络。可以认为其对水凝胶的机械强度造成决定性影响，进一步机械强度高，故而导致防止颗粒制造过程中的表面粗糙。

＜乙烯醇系聚合物的制造方法＞

作为本发明中使用的乙烯醇系聚合物、即具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物的制造方法，可以举出经由成为原料的聚乙烯醇(以下有时简称为“原料PVA”)的侧链、末端官能团等而导入烯属不饱和基团的方法；在原料PVA的制造过程中将乙烯基酯系单体、与除了乙烯基酯系单体之外的其他聚合性单体、即具有除了羟基之外的反应性取代基的单体共聚后，通过使该共聚物中的前述反应性取代基与具有烯属不饱和基团的化合物反应，导入烯属不饱和基团的方法等。

前述原料PVA可以通过将乙烯基酯系单体聚合而得到的聚乙烯基酯皂化，将该聚乙烯基酯中的酯基转化为羟基，从而制造。

作为前述乙烯基酯系单体，可以举出例如甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、己酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、肉豆蔻酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、和油酸乙烯酯等脂肪族乙烯基酯；苯甲酸乙烯酯等芳族乙烯基酯等。可以单独使用它们中的1种，或组合使用2种以上。

前述乙烯基酯系单体之中，优选为脂肪族乙烯基酯，从制造成本的观点出发，更优选为乙酸乙烯酯。即，前述聚乙烯基酯优选为将乙酸乙烯酯聚合得到的聚乙酸乙烯酯。

此外，前述聚乙烯基酯在不损害本发明的效果范围，根据需要，可以包含源自除了乙烯基酯系单体之外的其他单体的结构单元。作为该其他单体，可以举出例如乙烯、丙烯、正丁烯、异丁烯等α-烯烃；丙烯酸或其盐；丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯等丙烯酸烷基酯类；甲基丙烯酸或其盐；甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯等甲基丙烯酸烷基酯类；丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酰胺基丙磺酸或其盐、丙烯酰胺基丙基二甲基胺或其盐或者季取代盐、N-羟甲基丙烯酰胺或其衍生物等丙烯酰胺衍生物；甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺基丙磺酸或其盐、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基胺或其盐或者季取代盐、N-羟甲基甲基丙烯酰胺或其衍生物等甲基丙烯酰胺衍生物；N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺等N-乙烯基酰胺衍生物；甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、硬脂基乙烯基醚等乙烯基醚类；丙烯腈、甲基丙烯腈等腈类；氯乙烯、氟乙烯等卤乙烯；偏二氯乙烯、偏二氟乙烯等偏二卤乙烯；乙酸烯丙酯、烯丙基氯等烯丙基化合物；马来酸或其盐、酯或者酸酐；乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基甲硅烷基化合物；乙酸异丙烯基等。可以单独使用它们中的1种，或组合使用2种以上。

在前述聚乙烯基酯包含源自其他单体的结构单元的情况下，源自其他单体的结构单元的含量相对于构成该聚乙烯基酯的全部结构单元优选为20摩尔%以下、更优选为10摩尔%以下、进一步优选为5摩尔%以下。

将前述聚乙烯基酯皂化的方法没有特别限制，可以通过与以往相同的方法进行。例如，可以应用使用碱催化剂或酸催化剂的醇解法、水解法等。其中，以甲醇作为溶剂，使用苛性碱(NaOH)催化剂的皂化反应是简便的，故而优选。

原料PVA的平均聚合度为450以上，具体的适合范围与前述乙烯醇系聚合物的平均聚合度相同。

应予说明，本说明书中的原料PVA的平均聚合度如前所述，是指按照JIS K 6726：1994测定的平均聚合度。具体而言，可以将原料PVA皂化，精制后，根据在30℃的水中测定的特性粘度求出。

原料PVA的皂化度从提高原料PVA的水溶性的观点出发，优选为50摩尔%以上、更优选为60摩尔%以上、进一步优选为65摩尔%以上。

此外，从抑制后述未固化凝胶溶液的高粘度化、提高该未固化凝胶溶液的保存稳定性的观点出发，原料PVA的皂化度优选为99摩尔%以下。

本说明书中，原料PVA的皂化度是指相对于原料PVA中的能够通过皂化而转化为乙烯醇单元的结构单元(例如乙酸乙烯酯单元)与乙烯醇单元的总计摩尔数，该乙烯醇单元的摩尔数所占的比例(摩尔%)，可以按照JIS K 6726：1994测定。

原料PVA的20℃下的4质量%粘度优选为0.5~100mPa・s、更优选为1~80mPa・s、进一步优选为2~60mPa・s。如果前述粘度为前述范围内，则在水凝胶颗粒的制造容易性提高的同时，能够提高水凝胶颗粒的强度。

应予说明，本说明书中的粘度是指针对原料PVA为4质量%的水溶液，按照JIS K6726：1994的旋转粘度计法，使用B型粘度计(转速12rpm)在温度20℃下的粘度。

原料PVA中导入前述烯属不饱和基团优选经由原料PVA的侧链、末端官能团等而进行，更优选使原料PVA的侧链的羟基与含有烯属不饱和基团的化合物(以下有时简称为“含烯属不饱和基团的化合物”)反应。

作为与作为原料PVA的侧链羟基反应的含烯属不饱和基团的化合物，可以举出例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酐、(甲基)丙烯酸卤化物、(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸或其衍生物，将这些化合物在碱存在下，通过酯化反应或酯交换反应，可以导入(甲基)丙烯酰基。

此外，作为与作为原料PVA的侧链的羟基反应的含烯属不饱和基团的化合物，可以举出在分子内包含烯属不饱和基团和缩水甘油基的化合物，可以举出例如(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、烯丙基缩水甘油基醚等。通过使这些化合物在碱存在下进行醚化反应，可以对原料PVA导入(甲基)丙烯酰基、烯丙基。

进一步，作为与原料PVA的1,3-二醇基反应的含烯属不饱和基团的化合物，可以举出例如丙烯醛(丙烯醛)、甲基丙烯醛(甲基丙烯醛)、5-降冰片烯-2-甲醛、7-辛醛、3-乙烯基苯甲醛、和4-乙烯基苯甲醛等在分子内包含烯属不饱和基团和醛基的化合物。通过使这些化合物在酸催化剂存在下进行缩醛化反应，可以对原料PVA导入烯属不饱和基团。更具体而言，通过例如使5-降冰片烯-2-甲醛、3-乙烯基苯甲醛、4-乙烯基苯甲醛等进行缩醛化反应，能够对原料PVA导入降冰片烯基、乙烯基苯基。此外，通过使N-(2,2-二甲氧基乙基)(甲基)丙烯酰胺等反应，能够对原料PVA导入(甲基)丙烯酰基氨基。

原料PVA中的烯属不饱和基团的导入方法也可以使用除了例示的前述反应之外，也可以组合使用2种以上的反应。

作为前述烯属不饱和基团的导入方法，除此之外，可以举出在原料PVA的制造过程中将乙烯基酯系单体、与除了乙烯基酯系单体之外的其他聚合性单体、即具有除了羟基之外的反应性取代基的单体共聚后，通过皂化，得到共聚改性聚乙烯醇(以下有时简称为“共聚改性PVA”)后，使共聚改性PVA中存在的羧基、共聚改性PVA中存在的氨基等反应性取代基与含烯属不饱和基团的化合物反应的方法。应予说明，有时将具有羧基的共聚改性PVA称为“羧酸改性PVA”、将具有氨基的共聚物称为“氨基改性PVA”。

作为构成羧酸改性PVA的单体，可以举出(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸等α,β-不饱和羧酸；(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类；马来酸酐、衣康酸酐等α,β-不饱和羧酸酐等和其衍生物等。羧酸改性PVA可以例如使乙烯基酯系单体与α,β-不饱和羧酸酐等或其衍生物共聚，其后皂化，对导入的羧基，使例如甲基丙烯酸缩水甘油基酯在酸性条件下反应，由此生成酯键，导入甲基丙烯酰基。

此外，氨基改性PVA可以使乙烯基酯系单体与N-乙烯基甲酰胺等共聚，其后皂化，使所导入的氨基与例如丙烯酸酐在碱存在下进行酰胺化反应，由此导入丙烯酰基氨基。此外，可以使前述氨基改性PVA的氨基与例如己二酸二乙烯酯进行酰胺化反应，由此导入乙烯氧基羰基。经过共聚改性PVA而导入烯属不饱和基团的方法还可以使用除了例示的前述反应之外，也可以组合使用2种以上的反应。

作为具有烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物，从制造容易性的观点出发，优选经由1,3-二醇基等原料PVA的侧链的羟基而导入烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物，更优选为使原料PVA的侧链的羟基与(甲基)丙烯酸或其衍生物进行酯化反应或酯交换反应而得到的乙烯醇系聚合物；使原料PVA的1,3-二醇基与在分子内包含烯属不饱和基团和醛基的化合物进行缩醛化反应而得到的乙烯醇系聚合物。

[烯属不饱和基团的导入率]

烯属不饱和基团的导入率从抑制水凝胶颗粒的脆化的观点出发，构成乙烯醇系聚合物的全部结构单元中，优选为10摩尔%以下、更优选为5摩尔%以下、进一步优选为3摩尔%以下。并且，从促进交联反应、迅速形成水凝胶颗粒的观点、和提高所得水凝胶颗粒的弹性模量的观点出发，优选为0.01摩尔%以上、更优选为0.1摩尔%以上、进一步优选为0.5摩尔%以上。作为优选的范围，为0.01~10摩尔%、更优选为0.1~5摩尔%、进一步优选为0.5~3摩尔%。

＜单分散性水凝胶颗粒的制造方法＞

本发明的单分散性水凝胶颗粒的制造方法没有特别限制，优选通过经过首先制备包含前述乙烯醇系聚合物的未固化凝胶溶液(凝胶化前溶液)的步骤(未固化凝胶溶液制备步骤)；其后将该未固化凝胶溶液颗粒化的步骤(颗粒化步骤)；接着将该未固化凝胶溶液中包含的乙烯醇系聚合物交联而凝胶化的步骤(交联步骤)。以下说明具体的方法。

[未固化凝胶溶液制备步骤]

本发明中的未固化凝胶溶液制备步骤是制备包含前述乙烯醇系聚合物的未固化凝胶溶液的步骤，可以使前述乙烯醇系聚合物在溶剂中溶解而得到。

作为溶剂，优选为水，进一步可以含有水溶性有机溶剂。作为水溶性有机溶剂，混合使用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮等非质子性极性溶剂、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等一元醇；乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙三醇等多元醇等水溶性有机溶剂。

未固化凝胶溶液含有前述水溶性有机溶剂的情况下，其含量优选为30质量%以下、更优选为20质量%以下、进一步优选为10质量%以下。

前述未固化凝胶溶液中的溶剂的含量优选为50质量%以上、更优选为55质量%以上、进一步优选为60质量%以上，并且，优选为99质量%以下、更优选为98质量%以下、进一步优选为95质量%以下。

此外，前述未固化凝胶溶液中的前述乙烯醇系聚合物的含量优选为1质量%以上、更优选为2质量%以上、进一步优选为5质量%以上。此外，从抑制未固化凝胶溶液的高粘度化、得到良好的成型性的观点出发，优选为50质量%以下、更优选为45质量%以下、进一步优选为40质量%以下。前述乙烯醇系聚合物的含量低于1质量%的情况下，所得凝胶的强度低，如果大于50质量%，则未固化凝胶溶液的粘度高，微细的颗粒化变得困难。

前述未固化凝胶溶液可以在后述交联步骤中通过活性能量射线、热而使前述乙烯醇系聚合物交联，由此凝胶化，由此能够得到本发明的水凝胶颗粒。作为活性能量射线，可以举出例如γ射线、紫外线、可见光线、红外线(热射线)、无线电波、α射线、β射线、电子射线、等离子体流、电离射线、粒子射线等。

(自由基聚合引发剂)

前述活性能量射线之中，通过紫外线、可见光线、红外线(热射线)等、热而将前述乙烯醇系聚合物交联的情况下，优选未固化凝胶溶液含有自由基聚合引发剂。作为自由基聚合引发剂，可以举出光自由基聚合引发剂、和热自由基聚合引发剂。

作为光自由基聚合引发剂，只要通过紫外线、可见光等活性能量射线的照射等而引发自由基聚合，则没有特别限制，优选示出水溶性。具体而言，可以举出例如α-酮戊二酸、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(商品名“IRGACURE2959”、BASFジャパン(株)制)、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦酸锂盐(商品名“L0290”、东京化成工业(株)制)、2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺](商品名“VA-086”、和光纯药工业(株)制)、曙红Y等。

作为热自由基聚合引发剂，只要通过热而引发自由基聚合，则没有特别限制，可以举出在自由基聚合中常规使用的偶氮系引发剂、过氧化物系引发剂等。从提高前述乙烯醇系聚合物的透明性和物性的观点出发，优选为不产生气体的过氧化物系引发剂，从前述未固化凝胶溶液为水系溶剂的观点出发，更优选为水溶性高的过氧化物系引发剂。具体而言，可以举出例如过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等无机过氧化物。

此外，可以使用与还原剂组合的氧化还原系聚合引发剂。如果是氧化还原系聚合引发剂，则可以通过过氧化物系引发剂与还原剂的混合这一刺激，从而固化。作为当作氧化还原系聚合引发剂而组合的还原剂，可以使用公知的还原剂，它们之中，优选为水溶性高的N,N,N',N'-四甲基乙二胺、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠等。

在不损害本发明的水凝胶颗粒的透明性、物性的范围内，可以使用水溶性的偶氮系引发剂。具体而言，可以举出例如2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐(商品名“VA-044”)、2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸盐二水合物(商品名“VA-044B”)、2,2'-偶氮双[2-甲基丙脒]二盐酸盐(商品名“V-50”)、2,2'-偶氮双[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙脒]四水合物(商品名“VA-057”)、2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷](商品名“VA-061”)、2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺](商品名“VA-086”)、4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)(商品名“V-501”)(以上、和光纯药工业(株)制)等。

前述未固化凝胶溶液中的自由基聚合引发剂的含量可以通过自由基聚合引发剂的种类而适当调整，从促进交联反应、提高水凝胶颗粒的机械强度的观点出发，优选为5×10^-6质量%以上、更优选为1×10^-5质量%以上。另一方面，从在水凝胶颗粒中残留的自由基聚合引发剂的减少和抑制水凝胶颗粒的脆化的观点出发，自由基聚合引发剂的含量优选为3质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.5质量%以下。

(未固化凝胶溶液可以包含的单体)

前述未固化凝胶溶液从提高水凝胶颗粒的机械强度的观点出发，进一步可以含有单体。作为该单体，可以举出丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺等丙烯酰胺类；(甲基)丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸等α,β-不饱和羧酸；乙烯基吡啶、羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯磺酸、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等水溶性自由基聚合性单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等在分子内具有2个以上的烯属不饱和基团的交联剂等。

在前述未固化凝胶溶液含有前述单体的情况下，从提高其含量水凝胶颗粒的机械强度的观点出发，优选为20质量%以下、更优选为10质量%以下、进一步优选为5质量%以下。

前述未固化凝胶溶液在不损害本发明的效果范围内，可以进一步包含光吸收剂、阻聚剂、链转移剂、着色剂、防腐剂等添加剂。它们可以单独使用1种，或组合使用2种以上。

[颗粒化步骤]

本发明的水凝胶颗粒的制造中，将前述未固化凝胶溶液制成颗粒的方法没有特别限制，可以通过公知的技术、例如悬浮聚合法、膜乳化法、微小流体法、喷嘴挤出法、喷雾干燥法(喷雾干燥)等而制造颗粒。除此之外，还使用例如Biotechnology andBioengineering， 2012年，第109卷，p.1561-1570中记载那样的浸没电喷雾法(Submergedelectrospray)等。

悬浮聚合法是以未固化凝胶溶液作为分散相，以与其不具有相容性的液体作为连续相，在油包水型液-液分散系中使未固化凝胶溶液固化而得到水凝胶颗粒的方法。未固化凝胶溶液中溶解有前述的自由基聚合引发剂，连续相中可以根据需要添加乳化稳定剂。分散相通过机械能量(一般而言为搅拌叶片)而微小液滴化，在液滴内部未固化凝胶溶液的交联进行。更具体而言，可以利用非专利文献3中记载的基本方法。微小液滴化中可以使用静态搅拌机。

膜乳化法是将未固化凝胶溶液通过具有均匀的细孔直径的膜而向前述连续相中挤出，形成均匀的油包水型的微小液滴，使未固化凝胶溶液固化而得到水凝胶颗粒的方法。与前述的悬浮聚合法同样地，在连续相中，可以根据需要而添加乳化稳定剂。针对具有均匀的细孔直径的膜，可以使用SPG膜(Shirasu Porous Glass)、ミクロポアテクノロジーズ公司制的具有均匀细孔的亲水性或疏水性的膜。例如，可以利用Journal of MembraneScience，2017年，第524卷，p.79-86中记载的基本的方法。

微小流体法是在微米量级的微小流路中流动前述连续相，在其中同样通过微米量级的微小流路而注入作为分散相的未固化凝胶溶液，从而微小液滴化，通过使前述乙烯醇系聚合物凝胶化，从而制作水凝胶颗粒的方法。根据向连续相中的分散相的注入方式，有梯田状设备(Terrace-like Device)、T字结、FFD(Flow Focusing Microchannel Device，流动聚焦微通道装置)、毛细管型设备(平行流方式、正交流方式、FFD方式)等。例如，可以应用Chemical Engineering and Technology，2008年，第31卷，p.1099-1115、非专利文献6等中记载的方法。微小流体法中，在连续相中，也可以根据需要添加乳化稳定剂。

作为前述乳化稳定剂，可以利用例如聚乙烯醇部分皂化物、明胶、羟基甲基纤维素、甲基纤维素、羧基甲基纤维素等水溶性高分子、十二烷基苯磺酸钠、脱水山梨糖醇单油酸酯、磺基琥珀酸二辛酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯(Tween-80)、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(Tween-60)等表面活性剂。

作为与分散相不具有相容性的液体，一般而言使用例如水不溶性油、甲苯、己烷、辛烷(包括异辛烷)、液体石蜡、食用油、二氯乙烷。

喷嘴挤出法是从喷嘴将未固化凝胶溶液在空气中挤出，滴加至前述连续相中，形成油包水型的微小液滴，使未固化凝胶溶液固化，从而得到水凝胶颗粒的方法。为了高效率地产生液滴，也可以例如使喷嘴振动，或者利用旋转盘、旋转喷嘴而将未固化凝胶溶液进行机械切割，由此进行颗粒化。针对利用喷嘴挤出法的凝胶颗粒的制作方法，可以例示出Chemical Papers，2008年，第62卷，p.364-374等中记载的方法。喷嘴挤出法中，液滴在空气中落下的过程中，将前述乙烯醇系聚合物通过前述方法而凝胶化，由此可以不使用前述连续相，得到本发明的水凝胶颗粒。

喷嘴挤出法中，还可以例如在未固化凝胶溶液中预先溶解藻酸等，通过前述喷嘴挤出法而滴加至多价金属离子溶液中，由此进行颗粒化。其为利用藻酸通过多价金属离子而凝胶化的特性的方法，在颗粒化后使具有烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物通过后述的方法固化，由此也能够得到本发明的水凝胶颗粒。

喷雾干燥法(喷雾干燥)将未固化凝胶溶液通过喷嘴、旋转盘等雾化而形成微小液滴，通过热而干燥，由此得到颗粒。在使用光自由基聚合引发剂的情况下，前述乙烯醇系聚合物的凝胶化可以通过在形成了微小液滴的阶段中照射光而进行，在使用热自由基聚合引发剂的情况下，也可以在微小液滴的热干燥时凝胶化。当然，在得到干燥的颗粒后，根据自由基聚合引发剂的种类，也可以给予光或热而凝胶化，得到本发明的水凝胶颗粒。

作为制造本发明的水凝胶颗粒的方法，这些颗粒制造方法中任一者均能够适合利用，从控制后述的水凝胶颗粒的粒径分布的观点出发，优选为利用静态混合机的悬浮聚合法、膜乳化法、微小流体法、喷嘴挤出法、喷雾干燥法，更优选为膜乳化法、微小流体法、喷嘴挤出法。这些方法具有的特长在于，基本上使用细孔、喷嘴，从而能够严格规定微小液滴的容量，其贡献于粒径分布的控制。

[交联步骤]

本发明的水凝胶颗粒在前述颗粒化步骤后，优选通过经过将乙烯醇系聚合物交联的交联步骤而制造。本步骤中的交联可以通过前述活性能量射线、热而进行。在未固化凝胶溶液包含光自由基聚合引发剂的情况下，作为能够用于照射处理的活性能量射线，可以举出可见光线、紫外线等。

在未固化凝胶溶液包含热自由基聚合引发剂的情况下，在温度低于100℃的情况下，优选加热。加热温度根据所使用的热自由基聚合引发剂的种类而可以适当调整，优选为40~90℃、更优选为50~80℃。

(多硫醇)

交联步骤中，作为前述烯属不饱和基团而使用具有乙烯基的乙烯醇系聚合物的情况下，从促进固化的观点出发，可以添加例如在分子内具有2个以上的硫醇基的多硫醇，利用硫醇-烯反应而交联。

作为多硫醇，优选为示出水溶性的物质，可以举出例如二硫苏糖醇等具有羟基的多硫醇；3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、聚乙二醇二硫醇、多臂聚乙二醇等末端硫醇化物等含有醚键的多硫醇等。

硫醇-烯反应是乙烯基与硫醇基在原理上以1对1进行反应，因此优选以硫醇基不会相对于乙烯基大量过剩的方式添加前述多硫醇。具体而言，硫醇基相对于乙烯基1摩尔的量优选为0.1~5摩尔、更优选为0.3~2摩尔、进一步优选为0.5~1摩尔。如果硫醇基相对于乙烯基1摩尔的量为前述范围，则水凝胶颗粒的机械强度等提高。应予说明，利用硫醇-烯反应的固化可以针对作为烯属不饱和基团而具有乙烯氧基羰基的乙烯醇系聚合物来使用。

＜水凝胶颗粒的平均粒径和粒径分布＞

本发明的水凝胶颗粒的平均粒径为10~5,000μm，特征在于粒径分布的变异系数(对数尺度)为10%以下。从未固化凝胶溶液的粘度和凝胶强度的观点、和提高对各种用途的应用性等出发，本发明的水凝胶颗粒的平均粒径更优选为20μm以上、进一步优选为50μm以上、更进一步优选为80μm以上、更进一步优选为100μm以上。平均粒径的上限值难以对未固化凝胶溶液的粘度造成影响，因此如果为5,000μm以下则可以自由制造，更优选为4,500μm以下、进一步优选为4,000μm以下、更进一步优选为3,000μm以下、更进一步优选为2,000μm以下、更进一步优选为1,500μm以下。优选的平均粒径的范围为10~5,000μm、更优选为20~4,500μm、进一步优选为50~4,000、更进一步优选为80~3,000、更进一步优选为100~2,000、更进一步优选为100~1,500。

本发明的水凝胶颗粒的粒径分布的变异系数(对数尺度)为10%以下。如果前述粒径分布的变异系数(以下有时简称为“Cv值”)大于10%，则水凝胶颗粒的粒径的不均匀性变得过大，其结果是水凝胶颗粒的表面积、向内部的物质扩散的控制、进一步过滤时的压力损失有可能变大。此外，如果Cv值过大，则为了得到目标的粒径的水凝胶颗粒，需要利用筛的分级工艺，进一步需要废弃不适合于目的的粒径的水凝胶颗粒，因此制造成本增加。此外，根据用途而将水凝胶颗粒进行过滤器分离时，发生在滤液侧小粒径的水凝胶颗粒混入的问题。从这些观点出发，前述Cv值优选为8%以下、更优选为6%以下、进一步优选为4%以下。粒径分布的变异系数(对数尺度)没有特别下限值，通常为0.01%以上。作为优选的范围，为0~10%、更优选为0.01~8%、进一步优选为0.01~4%。

本发明的水凝胶颗粒的平均粒径使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置而测定，作为代替，可以通过显微镜实时观察颗粒而测定粒径。本发明中的平均粒径是指粒径(球等效直径)的体积基准平均粒径。显微镜法的情况下，直接观测至少100个以上的水凝胶颗粒而测定粒径，算出体积基准平均粒径。

本发明的水凝胶颗粒的粒径分布的变异系数为对数尺度，可以使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置来测定，或通过显微镜如上所述直接观察至少100个以上的水凝胶颗粒而测定粒径分布。使用通过激光衍射/散射式粒径分布测定装置而得到的粒径分布曲线(体积基准和对数尺度)的情况下，根据以下的式(1)和式(2)计算粒径(球等效直径)和Cv(单位为%)。

[数1]

[数2]

[各式中，μ：平均值(对数尺度)，x_j：粒径，q_j：频度(%)]。

通过显微镜而直接观察水凝胶颗粒来求出Cv值的情况下，根据以下的式(3)和式(4)计算。

[数3]

[数4]

[各式中，μ：平均值(对数尺度)，x_j：粒径，n：颗粒数]。

本发明的水凝胶颗粒的粒径分布具有单分散性，因此以体积基准计算出的平均粒径与以个数基准计算出的平均粒径之差变小。因此，本发明的水凝胶颗粒的平均粒径(个数基准)/平均粒径(体积基准)的比优选为0.5以上、更优选为0.6以上、进一步优选为0.7以上、更进一步优选为0.8以上，通常为1.0以下。

＜水凝胶颗粒的多孔质化＞

本发明的水凝胶颗粒可以为多孔质。作为将水凝胶颗粒进行多孔质化的方法，可以举出例如重影形成法、相分离法。重影形成法是例如将作为水不溶性的颗粒的硫酸钙微粒在未固化凝胶溶液中混合而制造水凝胶颗粒后，在酸性水溶液中溶解硫酸钙微粒而形成空隙，从而进行多孔质化的方法。此外，相分离法是将与PVA相分离的水溶性聚合物、即聚乙二醇、明胶等在未固化凝胶溶液中混合而制造水凝胶颗粒后，将水溶性聚合物用水萃取的方法。通过多孔质化，向水凝胶颗粒内部的物质扩散变快，可以期待维持细胞、微生物的活性。根据用途而可以针对任意方法使用。

＜水凝胶颗粒的溶剂含量＞

本发明的水凝胶颗粒也可以以不含溶剂的方式使用，也可以在水等溶剂中浸渍而制成平衡溶胀状态后使用。通过浸渍操作，还能够期待去除包含自由基聚合引发剂的未反应原料、非交联聚合物成分的效果，能够进一步减少未反应原料、非交联聚合物成分的含量。在希望进一步去除未反应原料、非交联聚合物成分的情况下，只要反复进行交换溶剂的浸渍操作即可。应予说明，本发明的水凝胶颗粒还可以通过利用热风、冻结干燥等而干燥，从而去除水等溶剂后，再次在水等溶剂中浸渍而制成平衡溶胀状态后使用。

[水凝胶颗粒可以含有的溶剂]

作为本发明的水凝胶颗粒可以含有的溶剂，可以举出水。此外，作为溶剂而含有水的情况下，进一步可以含有水溶性有机溶剂。作为该水溶性有机溶剂，可以举出二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮等非质子性极性溶剂、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等单醇；乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙三醇等多元醇等。

在本发明的水凝胶颗粒包含溶剂的情况下，水凝胶颗粒中的溶剂的含量从提高水凝胶颗粒的柔软性的观点出发，优选为5质量%以上、更优选为10质量%以上、进一步优选为20质量%以上、更进一步优选为30质量%以上。并且，溶剂的含量的上限没有特别限定，从提高水凝胶颗粒的机械强度的观点出发，优选为99质量%以下、更优选为98质量%以下、进一步优选为95质量%以下。作为溶剂而包含水溶性有机溶剂的情况下，前述溶剂的含量是水与水溶性有机溶剂的总计量。

前述水凝胶颗粒中的溶剂的含量可以使用干燥法来测定。具体而言，将试样加热而保持一定时间，从试样中蒸发和干燥溶剂，可以求出加热干燥前后的试样质量的减少量作为溶剂的含量。

另一方面，在水凝胶颗粒包含溶剂的情况下，水凝胶颗粒中的前述乙烯醇系聚合物的交联体的含量优选为1质量%以上、更优选为2质量%以上、进一步优选为5质量%以上，优选为95质量%以下、更优选为90质量%以下、进一步优选为80质量%以下、更进一步优选为70质量%以下。如果水凝胶颗粒中的前述乙烯醇系聚合物的交联体的含量为前述范围内，则水凝胶颗粒具有充分的强度。

＜水凝胶颗粒能够含有的添加物＞

本发明的水凝胶颗粒为了提高水凝胶颗粒的机械强度，可以含有聚合物微粒和无机微粒，此外，可以与含有羧基的水溶性聚合物组合而制成相互贯入型凝胶。

[聚合物微粒]

本发明的水凝胶颗粒从提高机械强度的观点出发，可以含有聚合物微粒。在含有前述聚合物微粒的情况下，对水凝胶颗粒施加外在应力时，聚合物微粒缓和应力、和/或崩解、将应力散逸，从而能够阻止在水凝胶颗粒中发生的微小裂纹的进展。因此，能够防止凝胶整体崩解，凝胶的强韧性增加。

作为前述聚合物微粒，可以使用能够通过通常的乳液聚合而制造的硬质和软质的聚合物微粒。

构成聚合物微粒的聚合物可以是包含一种单体单元的聚合物，也可以是包含多种单体单元的共聚物。此外，也可以是多种聚合物的混合物。

作为前述单体，可以举出丁二烯、异戊二烯等共轭二烯；苯乙烯、α-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯等芳族乙烯基化合物；(甲基)丙烯酸和其盐；(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸二环戊烷基酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯等(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酰胺；N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺衍生物；(甲基)丙烯腈等腈；甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚等乙烯基醚；乙酸乙烯酯、正丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯等乙烯基酯；马来酸酐、衣康酸酐等不饱和二羧酸酐；乙烯、丙烯、正丁烯、异丁烯等单烯烃；溴乙烯、偏二溴乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯等卤乙烯；乙酸烯丙酯、烯丙基氯等烯丙基化合物；马来酸、富马酸、衣康酸等不饱和二羧酸和其盐；马来酸酯、衣康酸酯等不饱和二羧酸酯；三甲氧基硅烷等乙烯基甲硅烷基化合物；环戊二烯、降冰片二烯等环状二烯；茚、四氢茚等茚类；环氧乙烷、环氧丙烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃等环状醚；硫杂环丙烷、硫杂环丁烷等环状硫醚；氮杂环丙烷、氮杂环丁烷等环状胺；1,3-二氧杂环戊烷、1,3,5-三氧杂环己烷、螺原酸酯等环状缩醛；2-噁唑啉、亚氨基醚等环状亚氨基醚；β-丙内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯等内酯；碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯；六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷等环状硅氧烷等。

这些之中，从生产率的观点出发，优选为选自共轭二烯、芳族乙烯基化合物和(甲基)丙烯酸酯中的至少1种单体。

作为前述聚合物微粒，从水中的分散性的观点出发，优选为表面通过表面活性剂等而亲水化的聚合物。此外，聚合物微粒的制造方法没有特别限定，可以通过例如乳液聚合、悬浮聚合、树脂的自乳化、机械乳化等而制造。

聚合物微粒的平均粒径优选为0.01~10μm、更优选为0.02~1μm、进一步优选为0.04~0.5μm。平均粒径大的情况下，存在凝胶本身白浊而丧失透明性的倾向，且颗粒容易沉降，但即使少量的含量也能够期待凝胶强度的提高。另一方面，平均粒径小的情况下，为了提高凝胶强度而需要增加含量，但存在得到具有高透明性的凝胶的倾向。

应予说明，本发明中的聚合物微粒的平均粒径是指通过后述动态光散射测定装置测定的平均粒径。

聚合物微粒的制造方法所涉及的乳液聚合中，通常使用表面活性剂。作为所述表面活性剂，可以使用例如烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、高级脂肪酸钠、松香系皂等阴离子系表面活性剂；烷基聚乙二醇、壬基酚乙氧基化物等非离子系表面活性剂；氯化二硬脂基二甲基铵、苯扎氯铵等阳离子系表面活性剂；椰油酰胺基丙基甜菜碱、椰油酰胺基丙基羟基亚磺内酯等两性表面活性剂等。此外，还可以使用部分皂化PVA(皂化度70~90摩尔%)、巯基改性PVA(皂化度70~90摩尔%)、β-萘磺酸甲醛缩合物盐、(甲基)丙烯酸乙酯共聚物等高分子表面活性剂。

前述制造方法所涉及的乳液聚合中，通常使用自由基聚合引发剂。作为所述自由基聚合引发剂，可以举出水溶性无机系聚合引发剂、水溶性偶氮系聚合引发剂、油溶性偶氮系聚合引发剂、有机过氧化物等。此外，作为自由基聚合引发剂，可以使用氧化还原系聚合引发剂。进一步，在乳液聚合的体系内，根据需要，可以添加金属离子螯合剂、作为增稠抑制剂的电解质、链转移剂。

此外，作为聚合物微粒的制造方法，也可以通过预先制造天然橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、异丁烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物、卤代异丁烯-异戊二烯共聚物、亚乙基-丙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物的部分氢化物、聚氯丁二烯等橡胶等聚合物，将它们在水中乳化或悬浮，利用喷雾干燥等而提取的方法，从而制造。如果通过前述方法制造玻璃化转变温度为25℃以下的聚合物颗粒，则颗粒彼此融接而难以在水等中再分散，因此作为乳化剂而使用例如作为高分子表面活性剂的部分皂化PVA等进行乳化是优选的方法。

[无机微粒]

本发明的水凝胶颗粒从提高机械强度的观点出发，可以含有水不溶性的无机微粒。作为水不溶性的无机微粒，可以举出例如沉降二氧化硅、凝胶状二氧化硅、气相法二氧化硅、胶体二氧化硅等二氧化硅；氧化铝、羟基磷灰石、氧化锆、氧化锌、钛酸钡等陶瓷；沸石、滑石、蒙脱石等矿物；硫酸钙等石膏；氧化钙、氧化铁等金属氧化物；碳酸钙、碳酸镁等金属碳酸盐；硅藻土、土壤、粘土、砂、砂砾等。这些无机微粒可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。通过添加水不溶性的无机微粒，能够对水凝胶颗粒赋予高机械物性、磁性等功能。此外，与无机微粒一起将水凝胶颗粒干燥，进一步进行烧结等，也能够得到无机烧结体。

[含有羧基的水溶性聚合物(相互贯入凝胶的形成)]

本发明的水凝胶颗粒可以通过与含有羧基的水溶性聚合物组合使用，从而形成相互贯入凝胶。作为含有羧基的水溶性聚合物，特别是从安全性的观点出发，优选为源自天然的多糖类，可以举出藻酸、羧基甲基纤维素、LM果胶、羧基甲基淀粉和它们的衍生物等。这些具有羧基的水溶性聚合物可以通过镁、钙、钡、锶、铜、铁、锰、锌等多价金属离子而交联。

制成通过自由基聚合引发剂而交联的乙烯醇系聚合物与通过多价金属离子而交联的具有羧基的水溶性聚合物的相互贯入型凝胶，由此能够提高水凝胶颗粒的机械强度。

在水凝胶颗粒含有选自聚合物微粒和无机微粒中的1种以上的添加物的情况下，其含量相对于具有烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物100质量份，优选为0.1~20质量份、更优选为0.5~20质量份、进一步优选为1~15质量份。如果选自聚合物微粒和无机微粒中的1种以上的添加物的含量为前述范围内，则水凝胶颗粒的机械强度提高。

＜水凝胶颗粒的用途＞

本发明的水凝胶颗粒的亲水性、反应性、生物分解性、生物体适应性、低毒性等优异，粒径分布也非常小，机械强度也高。因此，可以适合地在金属离子等吸附载体；酶固定化载体；药物递送载体；亲和载体；细胞、微生物的胶囊化载体；血管栓塞用颗粒；排水处理用载体等各种各样的领域中适合地使用。

本发明的水凝胶颗粒可以与细胞、生理活性物质、酶组合使用，也可以包含这些。

本说明书所涉及的术语“细胞”没有特别限定，优选为多能性干细胞、组织干细胞、体细胞、医药品等有用物质生产、治疗等中使用的来自哺乳动物的株化细胞和昆虫细胞。

细胞中包括粘附性细胞和浮游细胞。粘附性细胞是指在细胞培养时，在本发明的水凝胶颗粒那样的载体上粘附，由此增殖的细胞。浮游性细胞是指在细胞增殖中基本上不需要粘附于载体的细胞。浮游性细胞中，包括能够在载体上弱粘附的细胞。

上述多能性干细胞是指具有分化为任意组织的细胞的能力(分化多能性)的干细胞，例如为胚胎干细胞(ES细胞)、人工多能性干细胞(iPS细胞)、胚胎生殖干细胞(EG细胞)、生殖干细胞(GS细胞)等。

上述组织干细胞是指限定分化的组织，但具有能够分化为多种多样的细胞种类的能力(分化多能性)的干细胞，例如组织干细胞可以举出骨髄未分化间质系干细胞、骨骼肌干细胞、造血***干细胞、神经干细胞、肝干细胞、脂肪组织干细胞、表皮干细胞、肠道干细胞、***干细胞、胰腺干细胞(胰管上皮干细胞等)、白细胞系干细胞、淋巴细胞系干细胞、角膜系干细胞等。

上述体细胞是指构成多细胞生物的细胞，可以举出例如成骨细胞、软骨细胞、造血细胞、上皮细胞(乳腺上皮细胞等)、内皮细胞(血管内皮细胞等)、表皮细胞、成纤维细胞、间质来源细胞、心肌细胞、肌原细胞、平滑肌细胞、生物体来源骨骼肌细胞、人肿瘤细胞、纤维细胞、EB病毒变异细胞、肝细胞、肾细胞、骨髄细胞、巨噬细胞、肝实质细胞、小肠细胞、乳腺细胞、唾液腺细胞、甲状腺细胞、皮肤细胞、浆细胞、T细胞、B细胞、杀手细胞、淋巴母细胞、和胰β细胞等，但不限于此。

作为上述源自哺乳动物的株化细胞，可以举出CRFK细胞、3T3细胞、A549细胞、AH130细胞、B95-8细胞、BHK细胞、BOSC23细胞、BS-C-1细胞、C3H10T1/2细胞、C-6细胞、CHO细胞、COS细胞、CV-1细胞、F9细胞、FL细胞、FL5-1细胞、FM3A细胞、G-361细胞、GP＋E-86细胞、GP＋envAm12细胞、H4-II-E细胞、HEK293细胞、HeLa细胞、HE对2细胞、HL-60细胞、HTC细胞、HUVEC细胞、IMR-32细胞、IMR-90细胞、K562细胞、KB细胞、L细胞、L5178Y细胞、L-929细胞、MA104细胞、MDBK细胞、MDCK细胞、MIA PaCG-2细胞、N18细胞、Namalwa细胞、NG108-15细胞、NRK细胞、OC10细胞、OTT6050细胞、P388细胞、PA12细胞、PA317细胞、PC-12细胞、PER.C6细胞、PG13细胞、QGH细胞、Raji细胞、RPMI-1788细胞、SGE1细胞、Sp2/O-Ag14细胞、ST2细胞、THP-1细胞、U-937细胞、V79细胞、VERO细胞、WI-38细胞、ψ2细胞、和ψCRE细胞等{细胞培养的技术(日本组织培养学会编辑，株式会社朝仓书店发行，1999年)}。

作为上述昆虫细胞，可以举出家蚕细胞(BmN细胞和BoMo细胞等)、桑蚕细胞、天蚕细胞、蓖麻蚕细胞、甘蓝夜蛾细胞(Sf9细胞和Sf21细胞等)、奇特望灯蛾细胞、叶卷虫细胞、果蝇细胞、棕尾别麻蝇细胞、白纹伊蚊细胞、燕尾蝶细胞、美洲大蠊细胞和粉纹夜蛾细胞(Tn-5细胞、HIGH FIVE细胞和MG1细胞等)等{昆虫生物工厂(木村滋 编著、株式会社工业調査会 发行、2000年)}。

上述细胞可以彼此凝集，也可以分化。凝集的细胞可以具有作为器官的功能。细胞可以是刚从生物体采集后的物质，也可以是培养的物质。从生物体采集的细胞可以制成器官。

作为生理活性物质，可以举出例如明胶、胶原、层连蛋白、纤连蛋白、合成RGD肽等细胞粘接性蛋白质或肽；成纤维细胞生长因子(FGF)、上皮成长因子(EGF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)等成长因子；肝素、透明质酸等酸性多糖类、各种医药品等。作为酶，可以举出例如蛋白酶、脂酶、淀粉酶、纤维素酶等。

[复合体]

本发明的复合体是前述本发明的单分散性水凝胶颗粒、与生理活性物质或酶的复合体。更具体而言，本发明的复合体可以是前述水凝胶颗粒简单包含前述生理活性物质或酶的复合体，此外，也可以是水凝胶颗粒与生理活性物质或酶通过共价键而键合的复合体，优选为通过共价键而键合的复合体。通过水凝胶颗粒与生理活性物质或酶形成共价键，将生理活性物质、酶保持在水凝胶颗粒中，能够稳定地发挥功能。

作为使水凝胶颗粒与生理活性物质通过共价键而键合的方法，例如将PVA的羟基活化，与生理活性物质、酶的官能团反应，由此形成共价键。从反应的效率这一观点出发，作为生理活性物质、酶的官能团，优选利用氨基。此外，作为将PVA的羟基活化的具体的方法，可以举出例如使用1,1'-羰基二咪唑、对甲苯磺酰氯、2,2,2-三氟乙磺酰氯、氰脲酰氯等活化试剂的方法。如果使这些活化试剂与PVA的羟基反应，则能够与生理活性物质、酶的氨基形成共价键。当然，根据用途，可以使用包括其他方法的最佳方法。

实施例

以下，通过实施例，进一步详细说明本发明，但本发明不因这些实施例而受到限定。

[使用原料]

合成例、实施例和比较例中使用的主要成分示于以下。

＜原料PVA＞

・PVA105：聚乙烯醇(商品名“PVA105”、平均聚合度500、皂化度约98.0~99.0摩尔%、粘度(4%,20℃)5.2~6.0mPa・s、(株)クラレ制)

・PVA205：聚乙烯醇(商品名“PVA205”、平均聚合度500、皂化度约86.5~89.0摩尔%、粘度(4%,20℃)4.6~5.4mPa・s、(株)クラレ制)

・PVA117：聚乙烯醇(商品名“PVA117”、平均聚合度1700、皂化度约98.0~99.0摩尔%、粘度(4%,20℃)25.0~31.0mPa・s、(株)クラレ制)

・PVA103：聚乙烯醇(商品名“PVA103”、平均聚合度300、皂化度约98.0~99.0摩尔%、粘度(4%,20℃)3.2~3.8mPa・s、(株)クラレ制)

应予说明，原料PVA的聚合度按照JIS K 6726：1994测定。

＜含烯属不饱和基团的化合物＞

・甲基丙烯酸乙烯酯：东京化成工业(株)制

・5-降冰片烯-2-甲醛：东京化成工业(株)制。

＜乳化剂＞

・巯基改性PVA：(株)クラレ制。

＜过渡金属盐＞

・硫酸铁(II)(7水合物)：和光纯药工业(株)制。

＜增稠抑制剂＞

・乙酸钠：和光纯药工业(株)制。

＜单体＞

・丙烯酸正丁酯：日本催化剂(株)制。

＜链转移剂＞

・十二烷基硫醇：アルドリッチジャパン(株)制。

＜自由基聚合引发剂＞

・过氧化氢水溶液：和光纯药工业(株)制

・L0290：苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦酸锂盐(光自由基聚合引发剂、商品名“L0290”、东京化成工业(株)制)

・过硫酸钠：和光纯药工业(株)制。

＜具有羧基的水溶性聚合物＞

・藻酸钠(NSPLLR)(商品名“ダックアルギンNSPLLR”、1质量%水溶液的粘度(温度：20℃)40~50mPa・s、キッコーマンバイオケミファ(株)制)。

＜多硫醇＞

・3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇：东京化成工业(株)制。

＜活化试剂＞

・1,1'-羰基二咪唑：东京化成(株)制。

＜生理活性物质＞

・明胶(源自牛，B型)：シグマアルドリッチジャパン(株)制。

＜溶剂＞

・离子交换水：电导率0.08×10^-4S/m以下的离子交换水。

[合成例中合成的化合物的测定方法]

＜具有烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物的平均聚合度＞

下述合成例中所得具有烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物的平均聚合度按照JISK6726：1994年测定。

＜烯属不饱和基团的导入率＞

下述合成例中所得具有烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物的烯属不饱和基团的导入率通过¹H-NMR测定。根据烯属不饱和基团的信号与乙烯醇系聚合物的信号的积分值之比，求出导入率。

[¹H-NMR测定条件]

装置：日本电子(株)制 核磁共振装置“JNM-ECX400”

温度：25℃。

＜乳化液中的平均粒径＞

合成例A中，对聚合物微粒的乳化液(0.1mL)与离子交换水(10mL)的混合液使用动态光散射测定装置(装置名：FPAR-1000、大塚电子(株)制)，以体积基准计测定聚合物微粒的粒度分布，测定中值粒径作为平均粒径。

[合成例]

＜具有烯属不饱和基团的乙烯醇系聚合物的合成＞

[合成例1]

将40g(单体重复单元：908mmol)的PVA105(原料PVA)加入1L的具有Dimroth冷却管的可分离烧瓶，添加350mL的二甲基亚砜(DMSO)，用机械搅拌机开始搅拌。通过水浴升温至80℃后，在80℃下继续搅拌4小时。目视确认前述原料PVA溶解后，在80℃下加热搅拌，同时添加甲基丙烯酸乙烯酯2.1g(18.7mmol)，进一步在80℃下搅拌3小时。放置冷却后，在2L的甲醇中在搅拌的同时注入反应溶液。停止搅拌，直接放置1小时。回收所得固体后，进一步在1L的甲醇中浸渍1小时洗涤。该洗涤作业总计进行3次。回收的固体在室温下真空干燥过夜，得到甲基丙烯酰基化PVA105。该甲基丙烯酰基化PVA105的烯属不饱和基团(甲基丙烯酰氧基)的导入率相对于原料PVA的重复单元为2.0摩尔%(以下简称为“MA-PVA105(2.0)”)。

[合成例2~3]

如表1所示那样，使用平均聚合度、皂化度不同的原料PVA，除此之外，以与合成例1相同的方式，制造甲基丙烯酰基化PVA。

[合成例4]

将60g(单体重复单元：1.36mol)的PVA105(原料PVA)加入1L的具有Dimroth冷却管的可分离烧瓶，添加540mL的离子交换水，用机械搅拌机开始搅拌。通过水浴升温至80℃后，在80℃下继续搅拌4小时。目视确认前述原料PVA溶解后，降温至40℃。在40℃下在搅拌的同时添加5-降冰片烯-2-甲醛2.5g(20.5mmol)、10体积%硫酸水溶液22mL，进一步在40℃下搅拌4小时。放置冷却后，添加1当量NaOH水溶液80mL而中和，加入分级分子量3,500的透析膜中，脱盐(相对于5L的离子交换水实施4次)。在2L的甲醇中在搅拌的同时注入脱盐后的水溶液，直接放置1小时。回收所得固体后，进一步在1L的甲醇中浸渍1小时洗涤。回收的固体在室温下真空干燥过夜，得到降冰片烯化PVA105。该降冰片烯化PVA105的烯属不饱和基团(降冰片烯基)的导入率相对于原料PVA的重复单元为1.3摩尔%(以下简称为“Nor-PVA105(1.3)”)。

[比较合成例1]

如表1所示那样，作为原料PVA，使用PVA103，除此之外，以与合成例1相同的方式，制造MA-PVA103(2.0)。

[表1]

＜聚合物微粒的合成＞

[合成例A]

(步骤1)

在干燥的2L的玻璃制聚合槽中，添加巯基改性PVA(平均聚合度500、皂化度88摩尔%)的2质量%水溶液537.12g、硫酸铁(II)(7水合物)0.0059g、乙酸钠0.145g，用1当量浓度硫酸水溶液制备为pH5.0后，用氮气鼓泡30分钟，由此进行脱氧处理，得到水溶液。

将该水溶液升温至70℃后，对包含丙烯酸正丁酯133.16g、十二烷基硫醇0.66g的混合物进行脱氧处理后，一并添加。其后将0.9质量%过氧化氢水溶液86.74g以2.48mL/分钟的速度连续添加，耗费40分钟至添加结束，在搅拌的同时进行聚合。

(步骤2)

在前述步骤1中得到的乳化液中，对用1当量浓度硫酸水溶液制备为pH5.0的巯基改性PVA的10质量%水溶液107.42g进行脱氧处理后，一并添加。接着，对包含丙烯酸正丁酯133.16g、十二烷基硫醇0.66g的混合物进行脱氧处理后，一并添加。其后将0.9质量%过氧化氢水溶液86.74g以2.48mL/分钟的速度连续添加，耗费40分钟至添加结束为止，在搅拌的同时进行聚合。

(步骤3)

使用前述步骤2中得到的乳化液，除此之外，进行与步骤2相同的操作。

(步骤4)

使用前述步骤3中得到的乳化液，除此之外，进行与步骤3相同的操作。其后，搅拌4小时，在确认总单体转化率大于99.5%的时点，将聚合槽冷却至25℃，提取聚合物微粒(BA/巯基改性PVA颗粒)的乳化液。乳化液中的平均粒径为306.3nm，固体成分浓度为33质量%。

[实施例1]

向12g的MA-PVA105(2.0)中添加88mL的离子交换水，在80℃下在搅拌4小时的同时溶解。冷却至室温后，在该MA-PVA105(2.0)水溶液中添加作为水溶性光自由基聚合引发剂的L0290以达到0.1质量%，溶解，制备未固化凝胶溶液。

接着，用参考Journal of the American Chemical Society，2005年，第127卷，p.10498-10499制作的正交流方式的毛细管型设备(连续相用管：PTFE管(内径1/16英寸、外径1/8英寸)、分散相用管：21G注射针)，进行水凝胶颗粒的制造。

通过注射泵，以0.05mL/min送液作为连续相的蓖麻油0.45mL/分钟、作为分散相的未固化凝胶溶液，形成微小液滴，在PTFE管中流动的同时，用DWS公司制UV Curing Unit S2照射UV光4分钟。滤出所得水凝胶颗粒，用丙酮洗涤，由此去除剩余的蓖麻油。其后，在离子交换水中溶胀，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法，测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[实施例2]

实施例1中，替代MA-PVA105(2.0)，使用MA-PVA205(2.0)，除此之外，通过与实施例1相同的方法，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[实施例3]

在8g的MA-PVA117(2.0)中添加92mL的离子交换水，在80℃下在搅拌4小时的同时溶解。冷却至室温后，在该MA-PVA117(2.0)水溶液中添加作为水溶性光自由基聚合引发剂的L0290以达到0.1质量%，溶解，制备未固化凝胶溶液。将该未固化凝胶溶液在保温为50℃的同时使用，除此之外，通过与实施例1相同的方法，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[实施例4]

在20g的MA-PVA105(2.0)中添加80mL的离子交换水，在80℃下在搅拌10小时的同时溶解。在该MA-PVA105(2.0)溶液15g中添加合成例A的BA/巯基改性PVA颗粒的乳化液(固体成分浓度33质量%)0.9g(固体成分量0.3g)、离子交换水14.1g，搅拌。冷却至室温后，在该MA-PVA水溶液中添加作为水溶性光自由基聚合引发剂的L0290以达到0.1质量%，溶解，制备未固化凝胶溶液。使用该未固化凝胶溶液，通过与实施例1相同的方法，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[实施例5]

在12g的MA-PVA105(2.0)中，添加88mL的离子交换水，在80℃下在搅拌4小时的同时溶解。冷却至室温后，在该MA-PVA105(2.0)水溶液中添加1g的藻酸钠(NSPLLR)，在室温下搅拌3小时。水溶性光自由基聚合引发剂的L0290以达到0.1质量%，溶解，制备未固化凝胶溶液。使用该未固化凝胶溶液，通过与实施例1相同的方法，得到水凝胶颗粒。

将所得水凝胶颗粒在氯化钙水溶液(1g氯化钙/100mL水)浸渍30分钟，得到包含相互贯入型凝胶的水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[实施例6]

使用实施例1中制作的未固化凝胶溶液，如下所述制作水凝胶颗粒。用正交流方式的毛细管型设备(连续相用管：PTFE管(内径1/16英寸、外径1/8英寸)、分散相用管：30G注射针)进行水凝胶颗粒的制造。以0.05mL/min通过注射泵送液作为连续相的蓖麻油3mL/分钟、作为分散相的未固化凝胶溶液，形成微小液滴，收集在烧杯中。紧接其后，用DWS公司制UVCuring Unit S2照射UV光4分钟。滤出所得水凝胶颗粒，用丙酮洗涤，由此去除剩余的蓖麻油。其后，在离子交换水中溶胀，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[实施例7]

在12g的Nor-PVA105(1.3)中添加88mL的离子交换水，在80℃下在搅拌4小时的同时溶解。冷却至室温后，在该Nor-PVA105(1.3)水溶液中添加作为多硫醇的3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇0.34g，搅拌。相对于该溶液，添加水溶性光自由基聚合引发剂的L0290以达到0.1质量%，溶解，制备未固化凝胶溶液。使用该未固化凝胶溶液，通过与实施例1相同的方法，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[实施例8]

将实施例1中得到的水凝胶颗粒10g在200mL的丙酮中浸渍1h。通过倾析去除丙酮的操作重复3次。丙酮置换的水凝胶颗粒减压干燥过夜。向所得干燥凝胶颗粒添加0.5g(3.1mmol)的1,1-羰基二咪唑在9g的乙腈中的溶解液，在40℃下振荡4小时。过滤水凝胶颗粒，在50mL的丙酮中浸渍10分钟，通过倾析去除丙酮。该丙酮洗涤的操作重复4次，活化水凝胶颗粒真空干燥过夜。

将75mg的作为生理活性物质的明胶在13mL的磷酸缓冲液中溶解而得的溶液中添加活化水凝胶颗粒，在室温下振荡12小时，使明胶与水凝胶颗粒通过共价键而反应。反应后，过滤水凝胶颗粒，在25mL的磷酸缓冲液中浸渍1小时。通过倾析去除磷酸缓冲液，再次在25mL的磷酸缓冲液中浸渍。将其重复3次，得到将生理活性物质通过共价键固定化的水凝胶颗粒。如果通过联喹啉甲酸(BCA)法(BCA Protein Assay Kit(タカラバイオ(株)制))，测定明胶固定化量，则为1.7mg/水凝胶颗粒(磷酸缓冲液溶胀品)。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[比较例1]

在12g的MA-PVA105(2.0)中，添加88mL的离子交换水，在80℃下在搅拌4小时的同时溶解。冷却至室温后，在该MA-PVA105(2.0)水溶液中溶解0.1g的过硫酸钠，制备未固化凝胶溶液。

接着，在100mL的具有Dimroth冷却管的可分离烧瓶圆底可分离烧瓶中，加入50mL的液体石蜡，溶解0.02g的磺基丁二酸二辛酯钠。向其中加入6.5mL的未固化凝胶溶液，使用搅拌用叶片(半月型)以400rpm搅拌。向其中添加50μL的N,N,N',N'-四甲基乙二胺，在55℃下进行3小时凝胶化。滤出所得颗粒，用醚洗涤，由此去除剩余的液体石蜡。其后，在离子交换水中溶胀，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果、以及评价凝胶崩解度和表面的平滑度的结果示于表2。

[比较例2]

实施例1中，替代MA-PVA105(2.0)，使用MA-PVA103(2.0)，除此之外，通过与实施例1相同的方法，得到水凝胶颗粒。

针对所得水凝胶颗粒，按照后述的方法测定平均粒径(体积基准平均粒径)、粒径分布的变异系数(Cv值)、水凝胶颗粒的溶剂含量、过滤性、凝胶的拉伸断裂强度的结果示于表2。

实施例和比较例中的评价按照以下示出的方法进行。

[实施例和比较例中得到的水凝胶颗粒的评价方法]

＜水凝胶颗粒的平均粒径与粒径分布的变异系数(Cv值)＞

对实施例1~8和比较例1、2的水凝胶颗粒的水分散液(0.1mL)与离子交换水(10mL)的混合液，使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置(装置名：partica LA-950、(株)堀场制作所制)，以体积基准计测定颗粒的平均粒径和粒径分布的变异系数(Cv值；对数尺度)。

＜水凝胶颗粒的溶剂含量＞

将所得水凝胶颗粒用大量过剩的离子交换水置换后滤出，去除颗粒表面的水分。测定所得水凝胶颗粒的重量(W_wet)后，加入120℃的热风干燥机，干燥3小时。测定干燥后的水凝胶颗粒的重量(W_dry)，通过以下的式测定水凝胶颗粒中的溶剂量。

溶剂含量(%)=(W_wet-W_dry)/W_wet×100。

＜水凝胶的拉伸断裂强度的评价＞

构成实施例和比较例中的水凝胶颗粒的水凝胶的拉伸强度通过下述流程测定。实施例1~8和比较例1、2中制作的未固化凝胶溶液流入夹持1mm厚的间隔物的玻璃板间。针对实施例1~8和比较例2的未固化凝胶溶液，照射4分钟的DWS公司制UV Curing Unit S2。此外，针对比较例1的未固化凝胶溶液，在70℃下反应3小时。取出1mm厚的凝胶，按照日本特开2015-004059号公报中记载的方法，使用JISK-6251-3标准的哑铃切割机，切出试验片。使用修正液，在试验片上标记2点标记点，用游标卡尺测定该标记点间距离。使用测微仪，测定试验片的宽度和厚度。在イーストン公司制拉伸试验机(5566型)中，安装试验片，在获取图像数据的同时测定断裂应力和断裂应变。本评价中，数值越大，则表示水凝胶颗粒的机械强度越高。

＜水凝胶的崩解度的评价＞

构成实施例和比较例中的水凝胶颗粒的水凝胶的崩解度通过下述流程测定。实施例1~8和比较例1、2中制作的未固化凝胶溶液流入夹持1mm厚的间隔物的玻璃板间。针对实施例1~8和比较例2的未固化凝胶溶液，照射4分钟的DWS公司制UV Curing Unit S2。此外，针对比较例1的未固化凝胶溶液，在70℃下反应3小时。取出1mm厚的凝胶，制作6×6mm(厚度1mm)的切片。将10张切片与3mL的离子交换水一起加入50mL样品瓶中，投入长度2.5cm的搅拌子。通过磁力搅拌机，以800旋转/分钟搅拌3小时，测定10张切片之中保持原本形状(6×6mm(厚度1mm))的切片的比例(%)。本评价中，数值越小，则表示水凝胶颗粒的机械强度越高。

＜水凝胶颗粒的表面平滑度的评价＞

实施例和比较例中的水凝胶颗粒的表面平滑度通过下述流程测定。实施例1~8和比较例1、2中制作的水凝胶颗粒用光学显微镜(ZEISS公司制Observer.A1)目视观察颗粒，评价是否不存在具有表面粗糙(在表面上具有褶皱而不平滑的颗粒)的颗粒。大量包含存在表面粗糙的颗粒的情况下，将表面平滑度记作B，几乎不含存在表面粗糙的颗粒的情况下，记作A。

＜过滤性的评价＞

针对实施例1~5、7~8和比较例2，用筛孔425μm(36目)的筛进行筛分，针对实施例6和比较例1，用筛孔250μm(60目)的筛进行筛分，测定通过筛的水凝胶颗粒的重量。计算通过筛的水凝胶颗粒的质量%。本评价中，数值越小，则表示过滤性越高。

[表2]

根据实施例1~8、和比较例1,2的结果明确可知，根据本发明，得到机械强度高、且粒径分布窄的单分散性水凝胶颗粒。

工业实用性

本发明的水凝胶颗粒的粒径分布非常小，机械强度也高。因此，能够在金属离子等吸附载体；酶固定化载体；药物递送载体；亲和载体；细胞、微生物的胶囊化载体；血管栓塞用颗粒、排水处理用载体等多种多样的领域中适合地使用。

Claims (8)

1.单分散性水凝胶颗粒，其是包含具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物的交联体的单分散性水凝胶颗粒，平均粒径为10~5,000μm，粒径分布的变异系数为10%以下。

2.根据权利要求1所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述乙烯醇系聚合物的交联体具有0.05MPa以上的拉伸断裂强度。

3.根据权利要求1或2所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述烯属不饱和基团为选自乙烯基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰基氨基、乙烯基苯基、降冰片烯基和它们的衍生物中的至少1种。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述水凝胶颗粒含有5~99质量%的溶剂。

5.根据权利要求1~4的中任一项所述的单分散性水凝胶颗粒，其中，前述烯属不饱和基团的导入率在构成前述乙烯醇系聚合物的全部结构单元中为0.01~10摩尔%。

6.权利要求1~5的中任一项所述的单分散性水凝胶颗粒、与生理活性物质或酶的复合体。

7.根据权利要求6所述的复合体，其中，前述单分散性水凝胶颗粒与前述生理活性物质或前述酶通过共价键而键合。

8.单分散性水凝胶颗粒的制造方法，所述单分散性水凝胶颗粒包含具有烯属不饱和基团的平均聚合度450以上的乙烯醇系聚合物的交联体，平均粒径为10~5,000μm，

该制造方法包含步骤1~3，

步骤1：制备包含该乙烯醇系聚合物的未固化凝胶溶液的步骤

步骤2：将步骤1中得到的未固化凝胶溶液使用悬浮聚合法、膜乳化法、微小流体法或喷嘴挤出法而颗粒化的步骤

步骤3：将步骤2中得到的颗粒中的乙烯醇系聚合物交联的步骤。