JP4548644B2

JP4548644B2 - Biomaterial

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Publication number: JP4548644B2
Application number: JP2003003691A
Authority: JP
Inventors: 隆雄岡田; 由賀里今村
Original assignee: Taki Chemical Co Ltd
Current assignee: Taki Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP2004215712A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体内分解性と生体適合性に優れたポリマー組成物を基剤とし、一定の期間、薬剤あるいは生理活性物質を連続的に放出できる生体材料である。また生体材料の成形性、柔軟性、機械的強度、形態保持性に優れ、生体欠損部の補綴あるいは生体組織再生までの間に他組織の侵入防止、癒着防止をすることにより、生体組織再生の促進を行うと共に、細胞増殖に適合した生体内分解吸収性支持体として適用できる生体材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体への薬剤投与が効果的であり、しかも副作用を抑制することを目的に、薬剤の血中濃度が副作用発現濃度と最低有効濃度範囲の最適治療濃度領域となるように、製剤からの薬剤放出速度、薬剤放出量を制御する方法が検討されている。
このような薬剤を連続的に放出し、薬剤の副作用の低減を目的とした薬剤の血中濃度が副作用の発現濃度より低く、有効領域で効果を発現する薬物徐放システムが考案され、これに適合する種々の高分子材料が検討されている。
【０００３】
従来技術では、マトリックスを形成する材料が非分解性である不溶性マトリックス材料として、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シリコン樹脂等を薬剤の放出制御に使用する方法が検討されていた。
しかし、このような材料を生体内に移植すると、薬剤が放出された後も基材は残存することから、残存物が生体に影響を及ぼす場合には、これを取り除く必要が生じた。
非分解型のこのような材料に代えて、水溶性ポリマーであるポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、キトサン等を用いる技術があり、溶解度の低い薬剤を用いる時あるいは短期間の放出には影響が少ないものの、水溶性の薬剤の場合には放出期間が短かすぎるという問題があった。
更には、生体内の体液がマトリックス内に浸透し、これによって薬剤の放出速度が不連続性を生ずるという問題もある。
【０００４】
別に、生体内で分解性を有する天然素材であるコラーゲン、ゼラチン、アルブミン、フィブリン、ヒアルロン酸、アルギン酸、キチン等の天然素材の使用も検討されている。しかし、これらは天然の素材であるため、その組成、分子量、保水性等が一定でないばかりか、反応、精製処理の過程で抗原性等を有する物質の除去が必要であり、これが完全に行われないために、免疫学的な問題を生じる場合がある。
【０００５】
合成系材料として、生体内分解型の薬剤放出用のポリマー基材に、ポリ乳酸、乳酸−グリコール酸共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリε−カプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸を基本骨格とした脂肪族ポリエステルを使用することが知られている。
また、このような脂肪族ポリエステル材料の構造に酸素原子が結合に関与したp−ジオキサノン、トリメチレンカーボネート等との組み合わせによる共重合体等のオリゴマーまたはポリマーと、薬剤からなる高分子マトリックス等に関して種々の組成が知られている。（特許文献１参照。）
この特許文献１では種々の剤形が検討されている。
しかし、疎水性ポリマーと薬剤とのマトリックスでは、薬剤の放出に際してマトリックス表面からの薬剤の初期突出を生じ、更にポリマーからオリゴマーへの分解時に薬剤の突出が生じるなど、薬剤の放出速度がポリマー中に浸透する水に対する薬剤の溶解速度を律速としているため、ポリマーの生体内での分解時間が薬剤の溶出時間と比例せず、必要とされる薬剤の放出量と時間との調節が困難であるいう欠点を有している。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５０−１７５２５号公報
また、薬物の溶解性を改善し、かつ薬剤の溶出速度を調節するために水溶性ポリマーをポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルに混合したマトリックスが開示されている。（特許文献２、３参照。）
しかし、水溶性のポリマーを物理的に混合しただけの基材では、水溶性ポリマーによるマトリックス中への水浸透性促進のため、薬物の突出を防ぐことができない上、薬物が水和した水溶性ポリマーに溶解しやすくなり放出量の調節は困難となる。
【０００７】
【特許文献２】
特開平５−４９２４号公報
【特許文献３】
特表平９−５１０４７７号公報
これらの問題を解決し、基剤中に不純物が含まれず、副作用がなく周囲の細胞に対する影響も少ない材料として、疎水性と親水性の両物性を有する線状、分岐状及びグラフトポリマーが知られており、ポリ乳酸または乳酸−グリコール酸共重合体、ポリグリコール酸、ポリ−ε−カプロラクトンと、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プルロニック、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド等との共重合体が開示されている。（特許文献４、特許文献５参照。）
しかし、特許文献４及び５で開示される単にポリエチレングリコールのような親水性セグメントと疎水性セグメントとしての脂肪族ポリエステルの使用では、水が基材中に浸透し膨潤して、バルクで分解が進行することと形状が崩壊するため、ポリマーの分解による薬理学的活性剤の放出制御は困難となる。
【０００８】
【特許文献４】
特開昭５８−１９１７１４号公報
【特許文献５】
特開昭６１−１５８４６号公報
更に、ポリエチレングリコール水溶液の濃度と温度変化では良く知られた水分子の配位性の差に基づく温度変化でのゾルゲル転移を用いた熱可逆性ポリマーが知られている。（特許文献６、７、８、９、１０及び１１参照。）
しかし、これらのポリマーは、親水性セグメントに対する疎水性セグメントの結合構造が従来のものと変わらず、全体がとりうる構造も殆ど従来の基材と同一であり、薬剤の放出制御機能に関して本質的な解決となっていない。
【０００９】
【特許文献６】
特開平２−７８６２９号公報
【特許文献７】
特開平２−２０３８６１号公報
【特許文献８】
国際公開第００／１８８２１号パンフレット
【特許文献９】
国際公開第９９／１８１４２号パンフレット
【特許文献１０】
国際公開第９７／１５３８９号パンフレット
【特許文献１１】
国際公開第９７／１５２８７号パンフレット
一方、水溶性で２重結合を有するアクリレートモノマー、オリゴマーに、ポリヒドロキシ酸を結合させた実質的に水溶性のマクロマーとアクリル末端を有する水不溶性ポリマーが知られている。（特許文献１２、１３参照。）
更に、アクリル酸とラクチドとε−カプロラクトンとからなる共重合体とアクリル酸をＡｌＢＮにより重合させたものが開示されている。（非特許文献１参照。）
この非特許文献１では、親水性セグメントと疎水性セグメントの結合構造を変える試みは行っているが、個々のセグメント鎖長及び親水セグメントと疎水セグメントのバランスが不十分なため、目的とした性状が得られていない。
【００１０】
【特許文献１２】
国際公開第９３／１７６６９号パンフレット
【特許文献１３】
特表平４−５０３１６３号報
【非特許文献１】
J Po1ym. Sci. Part A, No.39, p.4214〜,2001年
また、従来より骨組織、軟骨組織のような硬組織あるいは上皮組織、結合組織、神経組織のような軟組織が外傷、炎症、腫瘍、老化などにより欠損部を生じたり、あるいは手術等によって損傷を受けた場合に、同種、異種、自家移植や種々の方法によって補綴、修復等が行なわれている。
【００１１】
近年、生化学的研究の発展、細胞培養技術の開発により、生体内の細胞を用いてその機能を維持したまま生体外で培養し、これを患部に移植することによって組織を回復させようとする組織再生工学的研究が進められており、再生した組織を欠損部に移植するという方法が提案されている。
この方法は、患者自身の細胞組織を使用するため免疫上の問題がなく、採取する組織も少量で良いため患者の負担も軽減されるが、増殖あるいは機能を発現させるためには付着の足場となる基質が存在する必要がある。従って、機能を維持した状態で細胞を培養するためには三次元培養法を行う必要があり、そのためには、培養基材に毒性がなく、付着表面積が大きく栄養分の供給、老廃物の代謝が阻害されない培養基材を細胞外マトリックスとして使用することが要求される。
【００１２】
これらに用いられる材料も、非分解性材料から生体内分解性材料まで、生体非活性材料から生体親和性材料まで数多く研究され、生体由来の天然高分子材料や脂肪族ポリエステル等の合成高分子材料が使用されている（非特許文献２参照。
）
【非特許文献２】
田畑,先端ウォッチング調査「21世紀の化学の潮流を探る」,No.6,「バイオマテリアル;生命機能の制御と再生医療をめざして」,p.29-41,2001年,社団法人日本化学会発行
この非特許文献２の中で、免疫学的に問題の少ない合成系のポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルを骨格とする生体材料は、生体内分解性と機械的強度、成形加工性と種々の点で優れた材料であるが、主として乳酸、グリコール酸の重合体またはこれらの共重合体であり、材料としての物性は高結晶性あるいは非晶性の組成に於いても剛直性を示すこと、生体との界面に於ける親和性が良好でないことから材料と生体組織との接合性に欠点を有している。
【００１３】
本発明者らは前述の各種基材の問題点を解決すべく、生体内で分解性を有し、生体内に於いて異物反応を引き起こさず、生理活性物質による組織修復を阻害しない且つ適正な強度と生体親和性を有し、形態付与性に優れた細胞培養基材を得るべく鋭意研究を重ねた。
そして、アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体と、ラクトン類化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸類化合物とを反応させた共重合体からなる生体材料を見出し先に出願した。（特許文献１４参照。）
しかし、その後更に検討を重ねた結果、この特許文献14に記載される生体材料は、加水分解過程に於いて、分解生成物が水溶性を示すオリゴマーまで分解されない限り生体内に残存することや更に、材料内部から拡散されずに共存するオリゴマーによって、その分解促進のため組織の修復速度に対応し難いという点で未だ効果が充分でないことが判明した。
【００１４】
【特許文献１４】
特開２００２−１６７４２８号公報
このように、現在まで数多くの研究がなされ、それに基づいた提案があるものの、薬剤の溶出速度、基材の分解性、安全性、実用性等に適合し、所望期間内に所定量の薬剤を生体内部に放出する機能が付与された生体材料は未だ見い出されていないのが現状であり、また、組織と基材界面での生体親和性及び形態付与性に優れ、組織が本来のマトリックスを形成するまでの期間、強度および形態を維持し分解吸収されることにより、生体組織の再建に適合し得る生体材料が求められている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは前述の各種基材の問題点を解決すべく、生体内で分解性、特に基剤の表面から溶解しながら分解する特性を有し、生体内に於いて異物反応を引き起こさず、生理活性物質による組織修復を阻害しない且つ適正な強度と生体親和性を有し、形態付与性に優れた細胞培養基材を得るべく鋭意研究を重ねた。
その結果、アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体と、ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物と、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物とを反応させた共重合体からなる材料が、前述の課題を解決する優れた生体材料となることを見出し、係る知見に基づき本発明を完成させたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体と、ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物と、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物とを反応させた共重合体からなる生体材料に関する
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の生体材料は、アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体（以下、２種の化合物を（メタ）アクリル酸系重合体と略記する。）の側鎖カルボキシル基に、ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物と、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物とを反応させることにより共重合体を製造し、これを薬剤の放出制御に優れた基材として使用するものである。
また、この基材は適度な強度と分解特性を有し、生体親和性、形態付与性に優れるため、生体組織再生を円滑に促進し、細胞培養用の基材として優れたものである。
この基材の製造法は、例えば以下の通りである。
【００１８】
ポリ（メタ）アクリル酸の存在下、ラクチド等のラクトン化合物とポリエチレングリコールを触媒存在下で開環重合させ、ポリ（メタ）アクリル酸側鎖のカルボキシル基に乳酸とポリエチレングリコールの共重合体が結合した共重合体を合成する。あるいは、ポリ（メタ）アクリル酸の存在下、乳酸等のヒドロキシカルボン酸を重縮合させ、側鎖に乳酸から誘導されるモノマー単位、コーモノマー単位鎖長を有するポリマーを合成した後、これとポリエチレングリコールとを脱水重縮合する。
あるいは、ポリ（メタ）アクリル酸とポリエチレングリコールとを反応させた後、これとラクチド等のラクトン化合物または乳酸、グリコール酸等のヒドロキシカルボン酸を反応させる。
【００１９】
本発明で使用する(メタ)アクリル酸系重合体の種類としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸の他、(メタ)アクリル酸と共重合可能なモノマーとを共重合して得られる化合物として、例えば(メタ)アクリル酸−アクリルアミド共重合体、(メタ)アクリル酸−エチレン共重合体、(メタ)アクリル酸−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸メチル共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エチル共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸ブチル共重合体、(メタ)アクリル酸−スチレン共重合体が挙げられる。
また、例えば、(メタ)アクリル酸−エチレン共重合体のカルボキシル基のプロトンを、ナトリウムまたは亜鉛などで置換したアイオノマー等も使用できる。更には(メタ)アクリル酸とマレイン酸、フマル酸、クロトン酸等との共重合体、カーボポール(商品名)等が挙げられるが、好ましくはポリアクリル酸、ポリメタクリル酸である。
【００２０】
これら(メタ)アクリル酸系重合体の分子量としては、数平均分子量が概ね500〜2,000,000の範囲のものを使用する。この数平均分子量が500を下廻ると、得られる重合体が体温で流動し易くなり、分解性が大きくなる。更に、生体内での局所に於けるpHが低下し、生体組織反応を生じるため好ましくない。
また、反対に数平均分子量が2,000,000を上廻ると、このものが生体から***されなくなり、生体への影響が大きくなるため好ましくない。
(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法としては、例えば溶液重合、乳化重合、疎水性溶媒中での懸濁重合等の方法があるが、別段このような方法に限定されるものではなく、公知の何れの方法を用いて製造してもよい。
【００２１】
（メタ）アクリル酸系重合体と反応させるラクトン化合物の種類としては、ラクチド、グリコリド、テトラメチルグリコリド、ｐ−ジオキサノン、トリメチレンカーボネート、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、ε−デカラクトン等が例示される。
これらの環状モノマーは、得られる共重合体の側鎖の調節による分解特性あるいは疎水性の調節のために単独あるいは混合して使用される。また、ラクチドに関しては、Ｌ、ＤＬ、Ｄ体の何れであってもよく、これらを混合して使用してもよい。
【００２２】
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体の数平均分子量は、概ね150〜50,000の範囲のものを使用する。この数平均分子量が150を下廻ると、得られる重合体が流動し易くなる上、分解性が大きくなる。
反対に、数平均分子量が50,000を上廻ると、このものが生体から***されなくなり、生体への影響が大きくなるため使用は好ましくない。従って、この数平均分子量は、更に好ましくは200〜6,000の範囲である。
また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体は、一方の末端水酸基がメチル基等で封鎖されていてもよく、後者の共重合体はランダムポリマーでもブロックポリマーでもよい。
【００２３】
これらのラクトン化合物とポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はエチレンオキシドとプロピレンオキシド共重合体と、（メタ）アクリル酸系重合体との共重合を開環重合によって行う場合、使用する触媒の種類としては、２−エチルヘキサン酸スズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、塩化第一スズ、塩化第二スズ、ジエチル亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、チタニウムテトライソプロポキシド等あるいはＫｒｉｃｈｅ１ｄｏｒｆ，Ｈ．Ｒ．らの報告（Ｍａｃｒｏｍｏ１．Ｃｈｅｍ．，Ｓｕｐｐｌ．，１２，２５−３８（１９８５））に記載されている触媒を使用し、反応は溶融状態で行う。
【００２４】
ポリ（メタ）アクリル酸と、ラクチド等の環状モノマー、ポリエチレングリコール等との反応は、前者が加熱下に於いても固体であるため固液反応で行うことになり、反応速度は遅く収率も低い。
しかし、何れの場合にもポリ（メタ）アクリル酸とラクトン化合物又はヒドロキシカルボン酸との反応性を高めるため、予めポリ（メタ）アクリル酸と低分子量のポリヒドロキシカルボン酸とを反応させあるいはポリエチレングリコールと反応させ、比較的低温で軟化するオリゴマーを合成し、溶融状態でそのオリゴマーと反応できるようにすることも可能である。
【００２５】
一方、（メタ）アクリル酸系重合体とヒドロキシカルボン酸化合物を反応させる場合、ヒドロキシカルボン酸化合物の種類としては、乳酸、グリコール酸、α、β、γ−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシデカン酸等を例示でき、これら化合物は前述のラクトン化合物からなる環状モノマーとの併用で使用してもよい。また、本発明で使用するこれらヒドロキシカルボン酸化合物として、乳酸またはグリコール酸を使用することが最も望ましい。
更に、この反応を行う際に使用する触媒としては、リン酸、塩化第一スズ等を使用することができる。
また、この反応は触媒無添加でも反応はある程度進行するが、触媒の使用、不使用のいずれの場合でも、反応温度は１００℃以上が好ましく、窒素導入下あるいは減圧下で重縮合反応を行う。
【００２６】
本発明に於いて、（メタ）アクリル酸系重合体の構成単量体の全構成単位に対するモル比は、２０：１〜１：３０００の範囲となる組成で反応を行う。
両者の割合がこの範囲を逸脱し、２０：１を下廻り、（メタ）アクリル酸系重合体の割合が多くなると、重合の際に（メタ）アクリル酸系重合体とラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物との混合が困難となり、また、局所的に反応が進行するため、目的の組成の材料が得られ難くなる。また、得られる材料は親水性が高くなり、水溶性の性質が強くなるため、徐放性薬剤の担体として使用できない。
また反対に、モル比が１：３０００を上廻り、（メタ）アクリル酸系重合体の割合が少なくなると、得られる材料の疎水性が強くなるため、生体に対する親和性が低下し、更には分解速度が低下するため、徐放性薬剤の担体として使用した場合に、薬剤放出後も長期間生体内に基材が残存することになり、何れも本発明の生体材料として好ましくないものとなる。
【００２７】
ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物の構成単位とエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物との構成単位のモル比は、９９：１〜１：９９である。
【００２８】
これら構成単位は、アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体と、ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物と、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物とを反応させた共重合体の構成単量体のモル比として、０．０５〜９５／０．５〜９９／３〜９９の範囲である。
【００２９】
次に、反応状態に関しては、何れの反応も最終的には溶液または溶融状態で重合が進行するが、モノマー、ポリマーを適当な溶媒に溶解あるいは懸濁させて溶媒中で行うことも可能である。
このような溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジオキサン等が例示できる。
【００３０】
反応後に得られる反応生成物は、溶媒に溶解し再沈殿法により精製を行う。このような溶媒としては、アセトン、クロロホルム等が例示できる。このような溶媒に生成物を溶解した後、エーテル、石油エーテル、ヘキサン等をその溶液の6〜1O容量倍加えて反応生成物を析出させ、不純物となる低分子量のポリマーやホモポリマーあるいは未反応原料を除去する。また、ポリマーの分別を行う場合には、メタノール等を加えた混合溶媒で行う。
このようにして得られる共重合体は、1.1〜1.8の分子量分布を有する本発明の生体材料となる。
【００３１】
得られた本発明の生体材料は、（メタ）アクリル酸系重合体と、ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物と、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物からなる共重合体であり、この組成比、分子量等を調整することによって、特に生理活性物質等の薬理学的活性剤を含有させ、生体内でこれを安定に放出する機能を有する基材として適している。
【００３２】
本発明の生体材料への使用に適する薬理学的活性剤物質の種類としては、抗炎症剤、抗生物質、アルキル化剤、制癌剤、免疫抑制剤、免疫刺激剤、血圧降下剤、ホルモン等、あるいは神経成長因子、成長分化因子、軟骨由来成長因子、骨盤成長因子、上皮成長因子、線維牙細胞由来成長因子、血小板由来成長因子、コロニー刺激因子、エリスロポエチン、インターロイキン1,2,3,インターフェロンα,β,γ,トランスフォーミング成長因子、インシュリン、カルシトニン、プロスタグランジン等、更には、日本組織培養学会編,朝倉書店刊"細胞成長因子Part I,II"に記載されている種類のポリペプタイド等が挙げられる。
またこの他に、アンチセンスDNA、プラスミッドDNA,RNA等の遺伝子も含有させることが可能で、適用法によってはこれらの数種類を組合せて使用することもできる。遺伝子等の導入には、リソゾーム内のpH低下を利用したポリプロピルアクリル酸のような酸性ポリマーを用いるが、本発明生体材料の(メタ)アクリル酸系重合体のカルボキシル基を残存させることにより可能となる。
【００３３】
これらの薬理学的活性剤物質は、多孔質化されたヒドロキシアパタイト、バイオグラス、セラピタール、トリカルシウムホスフェート、テトラカルシウムホスフェート、カルシウムアルミネート、炭酸カルシウム等に予め含浸あるいは各々の微粉末と混合したり、あるいはさらに水溶性のグリセリン、クエン酸トリエチルあるいはポリエテレングリコールと前記の複合体を混合することにより薬物徐放の複合化効果を発現させることも可能であり、骨膜等の生体組織との複合化も可能である。
【００３４】
本発明の生体材料に薬理学的活性剤物質を含有させる方法としては、一般的に用いられている方法により行うことができる。
例えば、先ず、本発明生体材料を蒸発し易い溶媒に溶解あるいは分散させた後、薬理学的活性剤物質を均一に分散させた後、溶媒を除去する。この場合に用いる溶媒の種類としては、アセトン、塩化メチレン、クロロホルム、エタノール等が好ましく、その溶媒は目的に応じてその一種または二種以上を組み合わせてもよい。
複合体はフィルム状、多孔質体あるいはそれらを粉砕した微粒子として適用できる。また、耐熱性の高い薬理学的活性剤物質を用いる場合は、加熱下で混合し、ホットプレートを使用してフィルム化も可能となる。
【００３５】
マイクロスフェアーの場合は、薬理学的活性剤物質と本発明生体材料を溶媒に分散させ、ポリビニルアルコールを溶解した水溶液に滴下乳化させ、乳化液から溶媒を除去、水で洗浄、濾過し調製することができる。
更には、水の存在下で膨潤する組成の本発明生体材料を使用する場合については、薬理学的活性剤物質の水溶液、懸濁液中に本発明生体材料を加え、このポリマーの膨潤により薬理学的活性剤物質を吸着させた後、これを凍結乾燥して複合体とすることも可能である。
また、本発明生体材料の水溶性組成のものは、界面活性剤としての性質を有するため、腎臓での濾過作用を受けない5〜200nmのミセル内に薬理学的活性剤物質を閉じ込めた注射用液として、また、ゾルゲル転移を起こすものあるいは曇点を有するものは、DNAや薬理学的活性剤物質を閉じ込め、その性質を利用し凝集あるいは分散させた複合体として適用できる。
本発明生体材料は、低分子量のものと組み合わせて流動性を増大させて使用することも可能であり、遊離している末端のカルボキシル基をメチルエステル化して用い任意の剤形を調製することも可能である。
【００３６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げてさらに詳細に説明をおこなうが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
［実施例１］
温度計、排気口を備えた内容積300mlの反応容器に、ポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）0.75ｇ、dl-ラクチド（東京化成製、試薬）130ｇおよびポリエチレングリコール（キシダ化学製、数平均分子量4000）120ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.025ｇを添加した。1×10^-1mmHgの減圧下、160℃で90時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料185ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とエチレンオキシド構成単量体単位のモル比は、0.1：36：63.9であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量8900であった。
【００３８】
［実施例２］
温度計、窒素導入管、排気口を備えた内容積300mlの反応容器に、dl-乳酸（和光純薬製、試薬、90%）145ｇとポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）100ｇを加え、これに触媒としてリン酸（和光純薬製、試薬、85%）0.35ｇを添加して120ml/min.の窒素気流下、135℃で20時間反応させた。得られた反応物を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約10倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこない、70℃で真空乾燥して、ポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体190gを得た。
【００３９】
同様の反応容器に得られたポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体47ｇとポリエチレングリコール（キシダ化学製、数平均分子量600）200ｇを添加し、120ml/min.の窒素気流下、165℃で10時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料45ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とエチレンオキシド構成単量体単位のモル比は、5：6：89であった。また、この生体材料の分子量をGPC（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）から求めた結果、数平均分子量1200であった。
【００４０】
［実施例３］
実施例２の反応容器に、dl-乳酸（和光純薬製、試薬、90%）220ｇとポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）30ｇを加え、これに触媒としてリン酸（和光純薬製、試薬、85%）0.5ｇを添加した。120ml/min.の窒素気流下、135℃で15時間反応させた。得られた反応物を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約10倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこない、70℃で真空乾燥して、ポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体95ｇを得た。
【００４１】
実施例１の反応容器に、得られたポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体25ｇ、dl-ラクチド（東京化成製、試薬）173ｇおよびポリエチレングリコール（キシダ化学製、数平均分子量4000）51ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.025ｇを添加した。反応容器内を1×10^-1mmHgに減圧し、160℃で50時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料172ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とエチレンオキシド構成単量体単位のモル比は、
11：62：27であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量は19000であった。
【００４２】
［実施例４］
実施例１の反応容器に、ポリメタクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量500）0.77ｇ、dl-ラクチド（東京化成製、試薬）193ｇおよびポリエチレングリコール（キシダ化学製、数平均分子量2000）30ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.022ｇを添加した。1×10^-1mmHgの減圧下、170℃で50時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリメタクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料150ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のメタクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とエチレンオキシド構成単量体単位のモル比は、0.1：72.4：27.5であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量13000であった。
【００４３】
［実施例５］
実施例２の反応容器に、dl-乳酸（和光純薬製、試薬、90%）145ｇとポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）100ｇを加え、これに触媒としてリン酸（和光純薬製、試薬、85%）0.35ｇを添加して120ml/min.の窒素気流下、135℃で20時間反応させた。得られた反応物を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約10倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこない、70℃で真空乾燥して、ポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体190gを得た。
【００４４】
同様の反応容器に得られたポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体50ｇとポリプロピレングリコール（アルドリッチ社製、数平均分子量3500）145ｇを添加し、120ml/min.の窒素気流下、175℃で20時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約６倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料75ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とプロピレンオキシド構成単量体単位のモル比は、3：7：90であった。また、この生体材料の分子量をGPC（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）から求めた結果、数平均分子量2700であった。
【００４５】
［実施例６］
実施例１の反応容器に、ポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）0.37ｇ、ポリメタクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量500）0.37ｇ、dl-ラクチド（東京化成製、試薬）215ｇおよびポリエチレングリコール（キシダ化学製、数平均分子量4000）33ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.025ｇを添加した。1×10^-1mmHgの減圧下、170℃で110時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリメタクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料125ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位とメタクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とエチレンオキシド構成単量体単位のモル比は、0.1：0.4：65：35であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量11000であった。
【００４６】
［実施例７］
実施例２と同様の反応容器に、l-乳酸（和光純薬製、試薬、90%）220ｇとポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）30ｇを加え、これに触媒としてリン酸（和光純薬製、試薬、85%）0.5ｇを添加した。120ml/min.の窒素気流下、135℃で15時間反応させた。得られた反応物を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約10倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこない、70℃で真空乾燥して、ポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体95ｇを得た。
【００４７】
実施例１と同様の反応容器に、得られたポリアクリル酸-ポリ乳酸共重合体17ｇ、ε-カプロラクトン（東京化成製、試薬）195ｇおよびポリエチレングリコール（キシダ化学製、数平均分子量4000）35ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.025ｇを添加した。反応容器内を1×10^-1mmHgに減圧し、160℃で50時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリ（乳酸-カプロラクトン）-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料150ｇを得た。
得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とカプロラクトン構成単量体単位とエチレンオキシド構成単量体単位のモル比は、10：12：47：31であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量は8900であった。
【００４８】
［実施例８］
実施例２と同様の反応容器に、ポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）5ｇおよびポリエチレングリコール（キシダ化学製、数平均分子量4000）200ｇを加え、120ml/min.の窒素気流下、160℃で5時間反応させた。反応後得られた共重合体を約20w/v％となるようにアセトンに溶解し、約5倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリエチレングリコール共重合体95ｇを得た。
【００４９】
実施例１と同様の反応容器に得られたポリアクリル酸-ポリエチレングリコール共重合体45.3ｇとdl-ラクチド（東京化成製、試薬）205ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.025ｇを添加した。1×10^-1mmHgの減圧下、160℃で20時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール共重合体からなる本発明生体材料 210ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位とエチレンオキシド構成単量体単位のモル比は、0.5：86.9：12.6であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量31000であった。
【００５０】
［実施例９］
温度計、排気口を備えた内容積300mlの反応容器に、ポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）0.73ｇ、dl-ラクチド（東京化成製、試薬）211ｇおよびポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体（アルドリッチ社製、数平均分子量2000）37.2ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.025ｇを添加した。1×10^-1mmHgの減圧下、160℃で90時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。処理後、ポリアクリル酸-ポリ乳酸-ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体からなる本発明生体材料175ｇを得た。得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位と（エチレンオキシド+プロピレンオキシド）構成単量体単位のモル比は、0.2：77：23であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量15000であった。
【００５１】
＜生体材料適用試験１＞
実施例１〜９で得られた本発明生体材料2.5ｇを塩化メチレン100mlに溶解した後、攪拌下(500rpm)、0.5％ポリビニルアルコール(けん化度87％)水溶液3Lに添加してW/Oエマルジョンを作成した。ポリマー組成により必要に応じて超音波処理（1〜5分間）をおこなった。25℃以下で2〜5時間攪拌を継続して塩化メチレンを除去した後、遠心分離により微粒子を単離し、凍結乾燥により平均粒径300〜1000nmの微粒子を得た。この微粒子は容易に蒸留水に再分散して懸濁液となり、注射器により注入することが可能であった。
【００５２】
＜生体材料適用試験２＞
実施例１〜９で得た本発明生体材料10ｇを氷冷した滅菌水（オートクレーブ、121℃、20分間）100mlに分散させ、インシュリン（シグマ社製）200μgを添加・混合した。約２時間攪拌することにより均一な低粘度液体となり、ゼータ電位計により平均粒径100nmのミセルが形成されていることを確認した。また、限外濾過によりミセルに含有されていない薬剤や低分子物質を除去した後凍結乾燥して得た微粒子のNMR分析から、ミセル中の薬剤の存在を確認した。こうして得られた低粘度液は18Ｇの注射針を有するシリンジでの注入が可能であった。
【００５３】
＜生体適合性評価＞
実施例１〜９で製造した本発明生体材料をホットプレス（160℃）により厚さ200μｍのフィルムを作成した。エーテル麻酔下のマウス（４週齢）の背部を切開し、皮下にエチレンオキシド滅菌したフィルムを埋め込んだ。埋め込んだフィルムは、８週間後に切開したところ、加水分解して消失していた。また、移植部位周辺の生体組織は、炎症反応等の組織為害性を示しておらず生体適合性が確認できた。
【００５４】
＜薬剤放出試験＞
実施例１〜９で得られた本発明生体材料1ｇとアミノ安息香酸ブチル0.04ｇをアセトン10mlに溶解・混合後、減圧乾燥によりアセトンを除去した。得られた材料をリン酸緩衝生理食塩水100mlに浸漬し、アミノ安息香酸ブチルの経時毎の生理食塩水中への溶出量を経時毎に分光光度計により測定した。経過日数毎の各材料基剤からのアミノ安息香酸ブチル溶出量を示す結果を図１に示した。これらの材料は徐々に分解して薬剤を放出し、また薬剤放出後には材料は消失した。更に、本発明生体材料の組成の違いにより、添加した薬物の放出速度を制御することができた。
【００５５】
＜細胞培養試験＞
実施例１で得られた本発明生体材料10ｇをヒト繊維芽細胞懸濁液（細胞濃度6.0×10⁶cells/ml）を含む滅菌水（オートクレーブ、121℃、20分間）に添加・分散させ、初期細胞量が4.0×10⁴cells/gとなるようにシャーレに分注した。これに、ウシ胎児血清10％を添加したDulbecco’s Modified Eagle’s Medium（以下DMEMと略記）培養液を添加し、インキュベーター中、３７℃、５％CO₂気相下で１０日間培養を行った。その結果、細胞数が9.2×10⁴cells/diskに増加し、本発明生体材料中での細胞増殖が確認できた。
【００５６】
［比較例］
温度計、排気口を備えた内容積300mlの反応容器に、ポリアクリル酸（アルドリッチ社製、試薬、数平均分子量2000）0.75ｇおよびdl-ラクチド（東京化成製、試薬）225ｇを加え、これに触媒としてオクタン酸スズ（シグマ社製、試薬）0.025ｇを添加した。これを1×10^-1mmHgの減圧下、160℃で20時間反応をおこなった。反応後得られた共重合体を約10w/v％となるようにアセトンに溶解し、約6倍のヘキサン中で共重合体を析出させることにより精製処理をおこなった。
処理後、得られた本発明生体材料の組成（モル比）をH-NMRにより求めた結果、生体材料中のアクリル酸構成単量体単位と乳酸構成単量体単位のモル比は、1：99であった。また、この生体材料の分子量をGPCから求めた結果、数平均分子量21000であった。
【００５７】
この材料をリン酸緩衝生理食塩水に浸漬した結果、材料表面の溶解性は示さなかった。また、GPCの測定結果から、経時後の材料の加水分解により生成した分解生成物がポリマー中に残存していることが確認でき、本発明の目的とする生体材料には適さないことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜９で得られた本発明生体材料の薬剤放出特性を示す図である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention is a biomaterial capable of continuously releasing a drug or a physiologically active substance for a certain period based on a polymer composition excellent in biodegradability and biocompatibility. In addition, it is excellent in moldability, flexibility, mechanical strength, and shape retention of biomaterials. The present invention relates to a biomaterial that can be applied as a biodegradable and absorbable support suitable for cell growth while promoting.
[0002]
[Prior art]
In recent years, drug administration to the living body has been effective, and for the purpose of suppressing side effects, the drug concentration from the formulation has been adjusted so that the blood concentration in the drug falls within the optimum therapeutic concentration range between the side effect expression concentration and the lowest effective concentration range. Methods for controlling the drug release rate and drug release amount have been studied.
A drug sustained-release system has been devised that continuously releases such drugs, and the blood concentration of the drugs for the purpose of reducing the side effects of the drugs is lower than the concentration of the side effects, and exerts an effect in the effective region. Various compatible polymeric materials are being considered.
[0003]
In the prior art, as an insoluble matrix material in which the material forming the matrix is non-degradable, a method of using an ethylene-vinyl acetate copolymer, a silicone resin, or the like for drug release control has been studied.
However, when such a material is transplanted into a living body, the base material remains even after the drug is released. Therefore, if the residual material affects the living body, it is necessary to remove it.
There are technologies that use water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose, chitosan, etc. in place of such non-degradable materials, although there is little effect on low-solubility drugs or short-term release. In the case of a water-soluble drug, there is a problem that the release period is too short.
Furthermore, there is a problem that bodily fluids in the living body penetrate into the matrix, thereby causing discontinuity in the drug release rate.
[0004]
Separately, the use of natural materials such as collagen, gelatin, albumin, fibrin, hyaluronic acid, alginic acid, and chitin, which are natural materials that are degradable in vivo, has been studied. However, since these are natural materials, the composition, molecular weight, water retention, etc. are not constant, and it is necessary to remove substances having antigenicity in the course of the reaction and purification treatment. This may cause immunological problems.
[0005]
As a synthetic material, an aliphatic biodegradable polymer base for drug release and a basic skeleton of hydroxycarboxylic acid such as polylactic acid, lactic acid-glycolic acid copolymer, polyhydroxybutyric acid, polyε-caprolactone, etc. It is known to use polyester.
In addition, there are various types of oligomers or polymers such as copolymers in combination with p-dioxanone, trimethylene carbonate, etc. in which oxygen atoms are involved in the structure of such aliphatic polyester materials, and polymer matrices made of drugs. The composition of is known. (See Patent Document 1.)
In this Patent Document 1, various dosage forms are examined.
However, in the matrix of hydrophobic polymer and drug, the drug release rate is increased in the polymer, such as the initial release of the drug from the matrix surface during the release of the drug and the drug protruding during the degradation of the polymer to the oligomer. Because the rate of dissolution of the drug in the permeating water is rate limiting, the degradation time of the polymer in vivo is not proportional to the elution time of the drug, and it is difficult to adjust the required amount and time of drug release. Has drawbacks.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 50-17525
In addition, a matrix is disclosed in which a water-soluble polymer is mixed with an aliphatic polyester such as polylactic acid in order to improve the drug solubility and adjust the drug dissolution rate. (See Patent Documents 2 and 3.)
However, with a substrate that is only physically mixed with a water-soluble polymer, water penetration into the matrix by the water-soluble polymer cannot be prevented, so that the drug cannot be prevented from protruding, and the water-soluble drug is hydrated. It becomes easy to dissolve in the polymer, and it becomes difficult to control the release amount.
[0007]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-4924
[Patent Document 3]
Japanese National Patent Publication No. 9-510477
Linear, branched and graft polymers having both hydrophobic and hydrophilic properties are known as materials that solve these problems and do not contain impurities in the base, have no side effects, and have little effect on surrounding cells. And a copolymer of polylactic acid or lactic acid-glycolic acid copolymer, polyglycolic acid, poly-ε-caprolactone and polyethylene glycol, polypropylene glycol, pluronic, polyacrylamide, polymethacrylamide, or the like is disclosed. . (See Patent Document 4 and Patent Document 5.)
However, the use of an aliphatic polyester as a hydrophilic segment and a hydrophobic segment such as polyethylene glycol disclosed in Patent Documents 4 and 5 causes water to penetrate into the base material and swell, and decomposition proceeds in bulk. And the shape collapses, making it difficult to control the release of the pharmacologically active agent by polymer degradation.
[0008]
[Patent Document 4]
JP 58-191714 A
[Patent Document 5]
JP-A 61-15846
Furthermore, a thermoreversible polymer using a sol-gel transition with a temperature change based on a well-known difference in coordination of water molecules with a concentration and temperature change of an aqueous polyethylene glycol solution is known. (See Patent Documents 6, 7, 8, 9, 10 and 11.)
However, in these polymers, the binding structure of the hydrophobic segment to the hydrophilic segment is the same as the conventional one, and the overall structure is almost the same as that of the conventional base material, which is essential for the drug release control function. It has not been solved.
[0009]
[Patent Document 6]
JP-A-2-78629
[Patent Document 7]
JP-A-2-203861
[Patent Document 8]
International Publication No. 00/18821 Pamphlet
[Patent Document 9]
WO99 / 18142 pamphlet
[Patent Document 10]
International Publication No. 97/15389 Pamphlet
[Patent Document 11]
International Publication No. 97/15287 Pamphlet
On the other hand, water-insoluble polymers having a water-soluble acrylate monomer / oligomer and a polyhydroxy acid bonded to a polyhydroxy acid and a water-insoluble polymer having an acrylic terminus are known. (See Patent Documents 12 and 13.)
Further, a copolymer of acrylic acid, lactide, and ε-caprolactone and acrylic acid polymerized with AlBN is disclosed. (See Non-Patent Document 1.)
In this Non-Patent Document 1, an attempt is made to change the bonding structure of the hydrophilic segment and the hydrophobic segment, but the individual properties of the chain length and the balance between the hydrophilic segment and the hydrophobic segment are insufficient. Not obtained.
[0010]
[Patent Document 12]
International Publication No. 93/17669 Pamphlet
[Patent Document 13]
Special table Hei 4-503163
[Non-Patent Document 1]
J Po1ym. Sci. Part A, No. 39, p. 4214〜, 2001
In addition, hard tissues such as bone tissue and cartilage tissue or soft tissues such as epithelial tissue, connective tissue, and nerve tissue have been damaged due to trauma, inflammation, tumor, aging, etc., or have been damaged by surgery. In this case, prosthesis, restoration, etc. are performed by the same kind, different kind, autotransplantation and various methods.
[0011]
In recent years, with the development of biochemical research and the development of cell culture technology, the cells are cultivated in vitro while maintaining their functions using living cells, and the tissue is transplanted to the affected area to restore the tissue. Tissue regeneration engineering research has been promoted, and a method of transplanting the regenerated tissue into the defect is proposed.
This method uses the patient's own cell tissue, so there is no immunity problem, and a small amount of tissue can be collected, so the burden on the patient is reduced. The substrate must be present. Therefore, it is necessary to perform a three-dimensional culture method in order to cultivate cells while maintaining their functions. For this purpose, the culture substrate is not toxic, has a large adhesion surface area, and provides nutrients and metabolizes waste products. It is required to use an uninhibited culture substrate as the extracellular matrix.
[0012]
The materials used for these materials have been extensively studied from non-degradable materials to biodegradable materials, bioinactive materials to biocompatible materials, and natural polymer materials derived from living organisms and synthetic polymer materials such as aliphatic polyesters. (See Non-Patent Document 2).
)
[Non-Patent Document 2]
Tabata, Advanced Watching Survey “Exploring the Trend of Chemistry in the 21st Century”, No.6, “Biomaterials: Toward Control of Biofunction and Regenerative Medicine”, p. 29-41, 2001, The Chemical Society of Japan Issue
Among these non-patent documents 2, biomaterials based on aliphatic polyesters such as synthetic polylactic acid with less immunological problems are biodegradable, mechanical strength, moldability and various points. However, it is mainly a polymer of lactic acid or glycolic acid or a copolymer thereof, and the physical properties of the material are rigid even in a highly crystalline or amorphous composition. Since the affinity at the interface with the material is not good, the bonding property between the material and the living tissue has a defect.
[0013]
In order to solve the above-mentioned problems of various base materials, the present inventors have degradability in vivo, do not cause foreign body reaction in the body, do not inhibit tissue repair by a physiologically active substance, and are appropriate. In order to obtain a cell culture substrate that has strength and biocompatibility and is excellent in form-imparting ability, intensive research was repeated.
Then, a biomaterial made of a copolymer obtained by reacting an acrylic acid polymer and / or a methacrylic acid polymer with a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound was filed at the head. (See Patent Document 14.)
However, as a result of further investigations thereafter, the biomaterial described in Patent Document 14 remains in the living body in the hydrolysis process unless the decomposition product is decomposed to an oligomer exhibiting water solubility. It has been found that the effect is not yet sufficient in that it is difficult to cope with the tissue repair speed due to the promotion of the decomposition by the oligomer that coexists without being diffused from the inside of the material.
[0014]
[Patent Document 14]
JP 2002-167428 A
As described above, many studies have been made up to now, and proposals based on the research have been made. However, the drug dissolution rate, the base material degradability, safety, practicality, etc. are met, and a predetermined amount of the drug is applied within a desired period. At present, biomaterials that have been given the function of being released into the living body have not yet been found, and they have excellent biocompatibility and formability at the interface between the tissue and the substrate, and the tissue forms the original matrix. Thus, there is a demand for a biomaterial that can be adapted for the reconstruction of living tissue by maintaining strength and form while being decomposed and absorbed.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve the above-mentioned problems of various base materials, the present inventors have a property of decomposing in vivo, in particular, decomposing while dissolving from the surface of the base, and do not cause a foreign body reaction in the living body. In order to obtain a cell culture substrate that does not inhibit tissue repair by a physiologically active substance, has an appropriate strength and biocompatibility, and is excellent in form-imparting properties, it has been earnestly studied.
As a result, an acrylic acid polymer and / or a methacrylic acid polymer, Lactone compound And / or Hydroxycarboxylic acid compound And ethylene oxide and / or Propylene oxide compound It has been found that a material made of a copolymer obtained by reacting with the above becomes an excellent biomaterial for solving the above-mentioned problems, and the present invention has been completed based on such knowledge.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention comprises an acrylic acid polymer and / or a methacrylic acid polymer, Lactone compound And / or Hydroxycarboxylic acid compound And ethylene oxide and / or Propylene oxide compound Related to biomaterials made of copolymers
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The biomaterial of the present invention has an acrylic acid polymer and / or a methacrylic acid polymer (hereinafter, two kinds of compounds are abbreviated as (meth) acrylic acid polymer) on the side chain carboxyl group. Lactone compound And / or Hydroxycarboxylic acid compound And ethylene oxide and / or Propylene oxide compound Is used as a base material excellent in drug release control.
Moreover, since this base material has appropriate strength and decomposition characteristics, and is excellent in biocompatibility and form-imparting properties, it smoothly promotes the regeneration of biological tissue and is excellent as a base material for cell culture.
The manufacturing method of this base material is as follows, for example.
[0018]
Such as lactide in the presence of poly (meth) acrylic acid Lactone compound And polyethylene glycol are subjected to ring-opening polymerization in the presence of a catalyst to synthesize a copolymer in which a copolymer of lactic acid and polyethylene glycol is bonded to a carboxyl group of a poly (meth) acrylic acid side chain. Alternatively, after polycondensation of hydroxycarboxylic acid such as lactic acid in the presence of poly (meth) acrylic acid, a polymer having a monomer unit derived from lactic acid in the side chain and a comonomer unit chain length is synthesized and then polyethylene glycol. And dehydration polycondensation.
Alternatively, after reacting poly (meth) acrylic acid and polyethylene glycol, such as lactide Lactone compound Or a hydrolyzate such as lactic acid or glycolic acid Shi The carboxylic acid is reacted.
[0019]
As the type of (meth) acrylic acid polymer used in the present invention, as a compound obtained by copolymerizing a monomer copolymerizable with (meth) acrylic acid in addition to polyacrylic acid and polymethacrylic acid, For example, (meth) acrylic acid-acrylamide copolymer, (meth) acrylic acid-ethylene copolymer, (meth) acrylic acid-butadiene copolymer, (meth) acrylic acid-methyl (meth) acrylate copolymer, Examples include (meth) acrylic acid- (meth) ethyl acrylate copolymer, (meth) acrylic acid- (meth) butyl acrylate copolymer, and (meth) acrylic acid-styrene copolymer.
Further, for example, an ionomer in which the proton of the carboxyl group of the (meth) acrylic acid-ethylene copolymer is substituted with sodium or zinc can be used. Further, a copolymer of (meth) acrylic acid and maleic acid, fumaric acid, crotonic acid and the like, carbopol (trade name) and the like can be mentioned, and polyacrylic acid and polymethacrylic acid are preferable.
[0020]
As the molecular weight of these (meth) acrylic acid polymers, those having a number average molecular weight in the range of about 500 to 2,000,000 are used. When this number average molecular weight is less than 500, the resulting polymer tends to flow at body temperature and the degradability increases. Furthermore, it is not preferable because the local pH in the living body is lowered to cause a biological tissue reaction.
On the other hand, if the number average molecular weight exceeds 2,000,000, it will not be excreted from the living body and the influence on the living body will be increased, which is not preferable.
Examples of the method for producing the (meth) acrylic acid polymer include solution polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization in a hydrophobic solvent, but are not limited to such a method. You may manufacture using any well-known method.
[0021]
React with (meth) acrylic acid polymer Lactone compound Examples of the type include lactide, glycolide, tetramethyl glycolide, p-dioxanone, trimethylene carbonate, ε-caprolactone, δ-valerolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, ε-decalactone, and the like.
These cyclic monomers are used singly or in combination for the purpose of adjusting the degradation characteristics or the hydrophobicity by adjusting the side chain of the copolymer to be obtained. Further, regarding lactide, any of L, DL, and D isomers may be used, and these may be mixed and used.
[0022]
The number average molecular weight of polyethylene glycol, polypropylene glycol, or a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide is approximately 150 to 50,000. When the number average molecular weight is less than 150, the resulting polymer tends to flow and the decomposability increases.
On the other hand, if the number average molecular weight exceeds 50,000, it will not be excreted from the living body, and the influence on the living body will increase, which is not preferable. Therefore, the number average molecular weight is more preferably in the range of 200 to 6,000.
Further, polyethylene glycol, polypropylene glycol, or a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide may have one terminal hydroxyl group blocked with a methyl group or the like, and the latter copolymer may be a random polymer or a block polymer.
[0023]
these Lactone compound When the copolymerization of polyethylene glycol, polypropylene glycol or ethylene oxide / propylene oxide copolymer and (meth) acrylic acid polymer is carried out by ring-opening polymerization, the type of catalyst used is tin 2-ethylhexanoate , Dibutyltin dilaurate, stannous chloride, stannic chloride, diethyl zinc, basic zinc carbonate, titanium tetraisopropoxide, etc. or Kriche 1dorf, H. et al. R. (Macromo 1. Chem., Suppl., 12, 25-38 (1985)), and the reaction is carried out in the molten state.
[0024]
The reaction of poly (meth) acrylic acid with a cyclic monomer such as lactide, polyethylene glycol, etc. is a solid-liquid reaction because the former is solid even under heating, and the reaction rate is slow and the yield is low. Low.
However, in either case, poly (meth) acrylic acid and Lactone compound Alternatively, in order to increase the reactivity with hydroxycarboxylic acid, poly (meth) acrylic acid and low molecular weight polyhydroxycarboxylic acid are reacted in advance or reacted with polyethylene glycol to synthesize and melt an oligomer that softens at a relatively low temperature. It is also possible to react with the oligomer in the state.
[0025]
On the other hand, (meth) acrylic acid polymer and Hydroxycarboxylic acid compound When reacting Hydroxycarboxylic acid compound Examples of types include lactic acid, glycolic acid, α, β, γ-hydroxybutyric acid, α-hydroxyvaleric acid, hydroxycaproic acid, hydroxydecanoic acid, and the like. Lactone compound You may use it in combination with the cyclic monomer which consists of. Also used in the present invention Hydroxycarboxylic acid compound As such, it is most desirable to use lactic acid or glycolic acid.
Furthermore, phosphoric acid, stannous chloride, etc. can be used as a catalyst used when performing this reaction.
Although this reaction proceeds to some extent even when no catalyst is added, the reaction temperature is preferably 100 ° C. or higher regardless of the use or non-use of the catalyst, and the polycondensation reaction is carried out under introduction of nitrogen or under reduced pressure.
[0026]
In the present invention, the reaction is carried out with a composition in which the molar ratio of the constituent monomer of the (meth) acrylic acid polymer to all the constituent units is in the range of 20: 1 to 1: 3000.
When the ratio of both deviates from this range and is less than 20: 1 and the ratio of the (meth) acrylic acid polymer increases, the (meth) acrylic acid polymer Lactone compound And / or Hydroxycarboxylic acid compound It becomes difficult to mix with and the reaction proceeds locally, making it difficult to obtain a material having the desired composition. In addition, since the obtained material has high hydrophilicity and strong water-soluble properties, it cannot be used as a carrier for sustained-release drugs.
On the other hand, when the molar ratio exceeds 1: 3000 and the proportion of the (meth) acrylic acid polymer decreases, the hydrophobicity of the resulting material increases, so the affinity for the living body decreases and further degradation occurs. Since the speed decreases, the substrate remains in the living body for a long period of time after the drug is released when used as a sustained-release drug carrier, which is not preferable as the biomaterial of the present invention.
[0027]
Lactone compound And / or Hydroxycarboxylic acid compound And / or ethylene oxide and / or Propylene oxide compound The molar ratio of the structural units is 99: 1 to 1:99.
[0028]
These structural units are acrylic acid polymer and / or methacrylic acid polymer, Lactone compound And / or Hydroxycarboxylic acid compound And ethylene oxide and / or Propylene oxide compound Is a range of 0.05 to 95 / 0.5 to 99/3 to 99 as the molar ratio of the constituent monomers of the copolymer.
[0029]
Next, regarding the reaction state, polymerization proceeds in a solution or a molten state in the end, but it is also possible to carry out in a solvent by dissolving or suspending a monomer or polymer in an appropriate solvent. .
Examples of such a solvent include methylene chloride, chloroform, acetone, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dioxane and the like.
[0030]
The reaction product obtained after the reaction is dissolved in a solvent and purified by a reprecipitation method. Examples of such a solvent include acetone and chloroform. After dissolving the product in such a solvent, ether, petroleum ether, hexane or the like is added 6 to 1O times the volume of the solution to precipitate the reaction product, resulting in a low molecular weight polymer or homopolymer that is an impurity or unreacted Remove raw material. Moreover, when fractionating a polymer, it carries out with the mixed solvent which added methanol etc.
The copolymer thus obtained becomes the biomaterial of the present invention having a molecular weight distribution of 1.1 to 1.8.
[0031]
The obtained biomaterial of the present invention is a (meth) acrylic acid polymer, Lactone compound And / or Hydroxycarboxylic acid compound And ethylene oxide and / or Propylene oxide compound As a base material having a function of containing a pharmacologically active agent such as a physiologically active substance and stably releasing it in vivo by adjusting the composition ratio, molecular weight, etc. Is suitable.
[0032]
Types of pharmacologically active agents suitable for use in the biomaterial of the present invention include anti-inflammatory agents, antibiotics, alkylating agents, anticancer agents, immunosuppressive agents, immunostimulants, antihypertensive agents, hormones, etc. Nerve growth factor, growth differentiation factor, cartilage-derived growth factor, pelvic growth factor, epithelial growth factor, fibroblast-derived growth factor, platelet-derived growth factor, colony stimulating factor, erythropoietin, interleukin 1,2,3, interferon alpha, β, γ, transforming growth factor, insulin, calcitonin, prostaglandin, and the like, as well as the types of polypeptides described in “Cell Growth Factor Part I, II”, edited by the Japanese Society for Tissue Culture, Asakura Shoten, etc. Can be mentioned.
In addition, genes such as antisense DNA, plasmid DNA, and RNA can also be contained, and these can be used in combination of several types depending on the application method. For the introduction of genes, etc., an acidic polymer such as polypropylacrylic acid that utilizes the lowering of the pH in the lysosome is used, but it is possible by leaving the carboxyl group of the (meth) acrylic acid polymer of the biomaterial of the present invention. It becomes.
[0033]
These pharmacologically active substances are impregnated in porous hydroxyapatite, biograss, serapital, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, calcium aluminate, calcium carbonate, etc. or mixed with each fine powder. It is also possible to express the combined effect of sustained release of the drug by mixing the above complex with water-soluble glycerin, triethyl citrate or polyethylene glycol, and complex with living tissues such as periosteum Is also possible.
[0034]
As a method of incorporating the pharmacologically active agent substance into the biomaterial of the present invention, a generally used method can be used.
For example, first, the biomaterial of the present invention is dissolved or dispersed in a solvent that easily evaporates, and then the pharmacologically active substance is uniformly dispersed, and then the solvent is removed. As a kind of solvent used in this case, acetone, methylene chloride, chloroform, ethanol and the like are preferable, and the solvent may be one kind or a combination of two or more kinds according to the purpose.
The composite can be applied as a film, a porous body, or fine particles obtained by pulverizing them. In addition, when a pharmacologically active agent substance having high heat resistance is used, it is possible to form a film using a hot plate after mixing under heating.
[0035]
In the case of microspheres, the pharmacologically active agent substance and the biomaterial of the present invention are dispersed in a solvent, dropped and emulsified in an aqueous solution in which polyvinyl alcohol is dissolved, the solvent is removed from the emulsion, washed with water, and filtered. be able to.
Furthermore, in the case of using the biomaterial of the present invention having a composition that swells in the presence of water, the biomaterial of the present invention is added to an aqueous solution or suspension of a pharmacologically active substance, and the polymer is swelled by swelling the polymer. It is also possible to adsorb the physical activator substance and then freeze-dry it to form a complex.
In addition, since the water-soluble composition of the biomaterial of the present invention has a property as a surfactant, it is for injection in which a pharmacologically active agent substance is confined in a 5 to 200 nm micelle that is not subjected to the filtering action in the kidney. As a liquid, those having a sol-gel transition or having a cloud point can be applied as a complex in which DNA or a pharmacologically active agent substance is confined and aggregated or dispersed using the properties.
The biomaterial of the present invention can be used in combination with a low molecular weight material with increased fluidity, and can be prepared by using any free terminal carboxyl group as a methyl ester to prepare any dosage form. Is possible.
[0036]
【Example】
Examples of the present invention will be described below in more detail, but the present invention is not limited to these.
[0037]
[Example 1]
In a reaction vessel with an internal volume of 300 ml equipped with a thermometer and an exhaust port, polyacrylic acid (Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000) 0.75 g, dl-lactide (Tokyo Chemicals, reagent) 130 g and polyethylene glycol (Kishida) 120 g of a chemical product, number average molecular weight 4000) was added, and 0.025 g of tin octoate (manufactured by Sigma, reagent) was added as a catalyst. 1 × 10 ^-1 The reaction was performed at 160 ° C. for 90 hours under reduced pressure of mmHg. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 185 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained. As a result of obtaining the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention by H-NMR, the molar ratio of the acrylic acid constituent monomer unit, the lactic acid constituent monomer unit, and the ethylene oxide constituent monomer unit in the biomaterial. Was 0.1: 36: 63.9. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC, and as a result, the number average molecular weight was 8900.
[0038]
[Example 2]
In a 300 ml reaction vessel equipped with a thermometer, nitrogen inlet tube, and exhaust port, 145 g of dl-lactic acid (Wako Pure Chemicals, reagent, 90%) and polyacrylic acid (Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000) ) 100 g was added, and 0.35 g of phosphoric acid (manufactured by Wako Pure Chemicals, reagent, 85%) was added as a catalyst, and the mixture was reacted at 135 ° C. for 20 hours under a nitrogen stream of 120 ml / min. The obtained reaction product was dissolved in acetone to be about 10 w / v%, purified by precipitating the copolymer in about 10 times hexane, vacuum-dried at 70 ° C., and polyacrylic. 190 g of acid-polylactic acid copolymer was obtained.
[0039]
Add 47 g of the polyacrylic acid-polylactic acid copolymer and 200 g of polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., number average molecular weight 600) to the same reaction vessel, and at 165 ° C. for 10 hours under a nitrogen stream of 120 ml / min. A reaction was performed. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 45 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained. As a result of obtaining the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention by H-NMR, the molar ratio of the acrylic acid constituent monomer unit, the lactic acid constituent monomer unit, and the ethylene oxide constituent monomer unit in the biomaterial. Was 5: 6: 89. The molecular weight of this biomaterial was determined from GPC (gel permeation chromatography) and was found to be a number average molecular weight of 1200.
[0040]
[Example 3]
To the reaction vessel of Example 2, 220 g of dl-lactic acid (manufactured by Wako Pure Chemicals, reagent, 90%) and 30 g of polyacrylic acid (manufactured by Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000) were added, and phosphoric acid (as a catalyst) 0.5 g of Wako Pure Chemical Industries, reagent, 85%) was added. The reaction was carried out at 135 ° C. for 15 hours under a nitrogen stream of 120 ml / min. The obtained reaction product was dissolved in acetone to be about 10 w / v%, purified by precipitating the copolymer in about 10 times hexane, vacuum-dried at 70 ° C., and polyacrylic. 95 g of acid-polylactic acid copolymer was obtained.
[0041]
To the reaction vessel of Example 1, 25 g of the obtained polyacrylic acid-polylactic acid copolymer, 173 g of dl-lactide (manufactured by Tokyo Chemical Industry, reagent) and 51 g of polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical, number average molecular weight 4000) are added, 0.025 g of tin octoate (manufactured by Sigma, reagent) was added as a catalyst. 1 × 10 inside the reaction vessel ^-1 The pressure was reduced to mmHg, and the reaction was carried out at 160 ° C. for 50 hours. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 172 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained. As a result of obtaining the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention by H-NMR, the molar ratio of the acrylic acid constituent monomer unit, the lactic acid constituent monomer unit, and the ethylene oxide constituent monomer unit in the biomaterial. Is
11:62:27. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC, and as a result, the number average molecular weight was 19000.
[0042]
[Example 4]
In the reaction vessel of Example 1, 0.77 g of polymethacrylic acid (manufactured by Aldrich, reagent, number average molecular weight 500), 193 g of dl-lactide (manufactured by Tokyo Chemical Industry, reagent) and polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical, number average molecular weight 2000) 30 g was added, and 0.022 g of tin octoate (manufactured by Sigma, reagent) was added as a catalyst. 1 × 10 ^-1 The reaction was carried out at 170 ° C. for 50 hours under reduced pressure of mmHg. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 150 g of the biomaterial of the present invention comprising a polymethacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained. As a result of obtaining the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention by H-NMR, the molar ratio of the methacrylic acid constituent monomer unit, the lactic acid constituent monomer unit and the ethylene oxide constituent monomer unit in the biomaterial. Was 0.1: 72.4: 27.5. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC, and as a result, the number average molecular weight was 13000.
[0043]
[Example 5]
To the reaction vessel of Example 2, 145 g of dl-lactic acid (manufactured by Wako Pure Chemicals, reagent, 90%) and 100 g of polyacrylic acid (manufactured by Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000) are added, and phosphoric acid (as a catalyst) 0.35 g of Wako Pure Chemical Industries, reagent, 85%) was added and reacted at 135 ° C. for 20 hours under a nitrogen stream of 120 ml / min. The obtained reaction product was dissolved in acetone to be about 10 w / v%, purified by precipitating the copolymer in about 10 times hexane, vacuum-dried at 70 ° C., and polyacrylic. 190 g of acid-polylactic acid copolymer was obtained.
[0044]
Add 50 g of the polyacrylic acid-polylactic acid copolymer and 145 g of polypropylene glycol (manufactured by Aldrich, number average molecular weight 3500) to the same reaction vessel, and in a nitrogen stream of 120 ml / min for 20 hours at 175 ° C. A reaction was performed. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 75 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained. The composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention was determined by H-NMR. As a result, the moles of acrylic acid constituent monomer units, lactic acid constituent monomer units, and propylene oxide constituent monomer units in the biomaterials. The ratio was 3: 7: 90. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC (gel permeation chromatography), and as a result, the number average molecular weight was 2700.
[0045]
[Example 6]
In the reaction vessel of Example 1, 0.37 g of polyacrylic acid (manufactured by Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000), 0.37 g of polymethacrylic acid (manufactured by Aldrich, reagent, number average molecular weight 500), dl-lactide (Tokyo Chemical Industry) And 215 g of polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., number average molecular weight 4000) were added, and 0.025 g of tin octoate (manufactured by Sigma Co., reagent) was added as a catalyst. 1 × 10 ^-1 The reaction was performed at 170 ° C. for 110 hours under reduced pressure of mmHg. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 125 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-polymethacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained. The composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention was determined by H-NMR. As a result, acrylic acid constituent monomer units, methacrylic acid constituent monomer units, lactic acid constituent monomer units and ethylene oxide in the biomaterial were obtained. The molar ratio of the constituent monomer units was 0.1: 0.4: 65: 35. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC, and as a result, the number average molecular weight was 11,000.
[0046]
[Example 7]
In a reaction vessel similar to that in Example 2, 220 g of l-lactic acid (manufactured by Wako Pure Chemicals, reagent, 90%) and 30 g of polyacrylic acid (manufactured by Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000) were added, and phosphorus was used as a catalyst. 0.5 g of acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, reagent, 85%) was added. The reaction was carried out at 135 ° C. for 15 hours under a nitrogen stream of 120 ml / min. The obtained reaction product was dissolved in acetone to be about 10 w / v%, purified by precipitating the copolymer in about 10 times hexane, vacuum-dried at 70 ° C., and polyacrylic. 95 g of acid-polylactic acid copolymer was obtained.
[0047]
In a reaction vessel similar to that in Example 1, 17 g of the obtained polyacrylic acid-polylactic acid copolymer, 195 g of ε-caprolactone (manufactured by Tokyo Chemical Industry, reagent) and 35 g of polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical, number average molecular weight 4000) are placed. In addition, 0.025 g of tin octoate (manufactured by Sigma, reagent) was added as a catalyst. 1 × 10 inside the reaction vessel ^-1 The pressure was reduced to mmHg, and the reaction was performed at 160 ° C. for 50 hours. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 150 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-poly (lactic acid-caprolactone) -polyethylene glycol copolymer was obtained.
As a result of obtaining the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention by H-NMR, the acrylic acid constituent monomer unit, the lactic acid constituent monomer unit, the caprolactone constituent monomer unit and the ethylene oxide constitution in the biomaterial The molar ratio of monomer units was 10: 12: 47: 31. Moreover, as a result of obtaining the molecular weight of this biomaterial from GPC, the number average molecular weight was 8,900.
[0048]
[Example 8]
To a reaction vessel similar to Example 2, 5 g of polyacrylic acid (manufactured by Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000) and 200 g of polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical, number average molecular weight 4000) are added, and a nitrogen stream of 120 ml / min. The reaction was carried out at 160 ° C. for 5 hours. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 20 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 5 times hexane. After the treatment, 95 g of polyacrylic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained.
[0049]
In the same reaction vessel as in Example 1, 45.3 g of the polyacrylic acid-polyethylene glycol copolymer and 205 g of dl-lactide (manufactured by Tokyo Chemical Industry, reagent) were added, and as a catalyst, tin octoate (manufactured by Sigma) Reagent) 0.025 g was added. 1 × 10 ^-1 The reaction was carried out at 160 ° C. for 20 hours under reduced pressure of mmHg. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 210 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol copolymer was obtained. As a result of obtaining the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention by H-NMR, the molar ratio of the acrylic acid constituent monomer unit, the lactic acid constituent monomer unit and the ethylene oxide constituent monomer unit in the biomaterial. Was 0.5: 86.9: 12.6. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC, and as a result, the number average molecular weight was 31000.
[0050]
[Example 9]
In a 300-ml reaction vessel equipped with a thermometer and exhaust port, 0.73 g of polyacrylic acid (Aldrich, reagent, number average molecular weight 2000), 211 g of dl-lactide (Tokyo Kasei, reagent) and polyethylene glycol-polypropylene 37.2 g of a glycol copolymer (manufactured by Aldrich, number average molecular weight 2000) was added, and 0.025 g of tin octoate (manufactured by Sigma, reagent) was added thereto as a catalyst. 1 × 10 ^-1 The reaction was performed at 160 ° C. for 90 hours under reduced pressure of mmHg. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane. After the treatment, 175 g of the biomaterial of the present invention comprising a polyacrylic acid-polylactic acid-polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer was obtained. As a result of obtaining the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention by H-NMR, acrylic acid constituent monomer unit, lactic acid constituent monomer unit and (ethylene oxide + propylene oxide) constituent single amount in the biomaterial The molar ratio of body units was 0.2: 77: 23. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC, and as a result, the number average molecular weight was 15000.
[0051]
<Biological material application test 1>
After 2.5 g of the biomaterial of the present invention obtained in Examples 1 to 9 was dissolved in 100 ml of methylene chloride, it was added to 3 L of 0.5% polyvinyl alcohol (saponification degree 87%) aqueous solution with stirring (500 rpm) and a W / O emulsion. It was created. Sonication (1-5 minutes) was performed as needed depending on the polymer composition. After stirring at 25 ° C. or lower for 2 to 5 hours to remove methylene chloride, the microparticles were isolated by centrifugation, and freeze-dried to obtain microparticles having an average particle size of 300 to 1000 nm. These fine particles were easily redispersed in distilled water to form a suspension, which could be injected with a syringe.
[0052]
<Biological material application test 2>
10 g of the biomaterial of the present invention obtained in Examples 1 to 9 was dispersed in 100 ml of ice-cooled sterilized water (autoclave, 121 ° C., 20 minutes), and 200 μg of insulin (manufactured by Sigma) was added and mixed. By stirring for about 2 hours, a uniform low-viscosity liquid was obtained, and it was confirmed by a zeta potentiometer that micelles having an average particle diameter of 100 nm were formed. In addition, the presence of the drug in the micelle was confirmed by NMR analysis of the fine particles obtained by lyophilization after removing the drug and low-molecular substances not contained in the micelle by ultrafiltration. The low viscosity liquid thus obtained could be injected with a syringe having an 18G injection needle.
[0053]
<Biocompatibility evaluation>
A 200 μm thick film was prepared by hot pressing (160 ° C.) of the biomaterial of the present invention produced in Examples 1-9. The back of an anesthetized mouse (4 weeks old) was incised, and a film sterilized with ethylene oxide was implanted subcutaneously. The embedded film was incised after 8 weeks and was hydrolyzed and disappeared. In addition, the biological tissue around the transplant site showed no tissue damage such as an inflammatory reaction, and biocompatibility was confirmed.
[0054]
<Drug release test>
After dissolving and mixing 1 g of the biomaterial of the present invention obtained in Examples 1 to 9 and 0.04 g of butyl aminobenzoate in 10 ml of acetone, the acetone was removed by drying under reduced pressure. The obtained material was immersed in 100 ml of phosphate buffered saline, and the elution amount of butyl aminobenzoate into the physiological saline over time was measured with a spectrophotometer over time. The results showing the elution amount of butyl aminobenzoate from each material base for each elapsed day are shown in FIG. These materials gradually decomposed to release the drug, and after the drug release, the material disappeared. Furthermore, the release rate of the added drug could be controlled by the difference in the composition of the biomaterial of the present invention.
[0055]
<Cell culture test>
10 g of the biomaterial of the present invention obtained in Example 1 was added to a human fibroblast suspension (cell concentration 6.0 × 10 6 ⁶ cells / ml) in sterile water (autoclave, 121 ° C, 20 minutes) ^Four It dispensed into petri dishes so that it might become cells / g. To this was added a Dulbecco's Modified Eagle's Medium (hereinafter abbreviated as DMEM) culture medium supplemented with 10% fetal bovine serum, and in an incubator at 37 ° C, 5% CO ₂ Cultivation was performed for 10 days under the gas phase. As a result, the number of cells is 9.2 × 10 ^Four It increased to cells / disk, and cell proliferation in the biomaterial of the present invention was confirmed.
[0056]
[Comparative example]
A polyacrylic acid (aldrich, reagent, number average molecular weight 2000) 0.75 g and dl-lactide (Tokyo Kasei, reagent) 225 g were added to a 300 ml internal reaction vessel equipped with a thermometer and an exhaust port. As a catalyst, 0.025 g of tin octoate (manufactured by Sigma, reagent) was added. This is 1 × 10 ^-1 The reaction was carried out at 160 ° C. for 20 hours under reduced pressure of mmHg. The copolymer obtained after the reaction was dissolved in acetone so as to be about 10 w / v%, and purification was performed by precipitating the copolymer in about 6 times hexane.
After the treatment, the composition (molar ratio) of the obtained biomaterial of the present invention was determined by H-NMR. As a result, the molar ratio of the acrylic acid constituent monomer unit to the lactic acid constituent monomer unit in the biomaterial was 1: 99. Further, the molecular weight of this biomaterial was determined from GPC, and as a result, the number average molecular weight was 21000.
[0057]
As a result of immersing this material in phosphate buffered saline, the material surface did not show solubility. In addition, from the GPC measurement results, it can be confirmed that degradation products generated by hydrolysis of the material after aging remain in the polymer, and it can be confirmed that they are not suitable for the biomaterial intended by the present invention. It was.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing drug release characteristics of the biomaterials of the present invention obtained in Examples 1-9.

Claims

アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体と、ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物と、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物とを反応させた共重合体からなる生体材料。A biomaterial comprising a copolymer obtained by reacting an acrylic acid polymer and / or a methacrylic acid polymer, a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound, and an ethylene oxide and / or propylene oxide compound .

アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体と、ラクトン化合物及び／又はヒドロキシカルボン酸化合物と、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物とを反応させた共重合体の構成単量体のモル比が０．０５〜９５／０．５〜９９／３〜９９の範囲である請求項１記載の生体材料。Acrylic acid polymer and / or methacrylic acid polymer, the molar lactonization compounds and / or hydroxy carboxylic acid compound and ethylene oxide and / or propylene oxide with a compound reacted copolymer of constituent monomer The biomaterial according to claim 1, wherein the ratio is in the range of 0.05 to 95 / 0.5 to 99/3 to 99.

アクリル酸系重合体及び／又はメタクリル酸系重合体が、アクリル酸系単量体及び／又はメタクリル酸系単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体である請求項１または２記載の生体材料。2. The acrylic acid polymer and / or methacrylic acid polymer is a copolymer with an acrylic acid monomer and / or another monomer copolymerizable with a methacrylic acid monomer. Or the biomaterial of 2.

ラクトン化合物がラクチド及び／又はグリコリドを主成分とする化合物である請求項１、２または３記載の生体材料。The biomaterial according to claim 1, 2 or 3, wherein the lactone compound is a compound mainly composed of lactide and / or glycolide.

ヒドロキシカルボン酸化合物が乳酸及び／又はグリコール酸を主成分とする化合物である請求項１〜４のいずれか１項記載の生体材料。The biomaterial according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydroxycarboxylic acid compound is a compound mainly composed of lactic acid and / or glycolic acid.

エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド化合物が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はエチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体から選ばれた化合物である請求項１〜５のいずれか１項記載の生体材料。The biomaterial according to any one of claims 1 to 5, wherein the ethylene oxide and / or propylene oxide compound is a compound selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, or a copolymer of ethylene glycol and propylene glycol.