JP5052919B2

JP5052919B2 - Ｐｈ及び温度敏感性のブロック共重合体ヒドロゲル

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Publication number: JP5052919B2
Application number: JP2007058882A
Authority: JP
Inventors: 斗成李; 愚先沈; 有韓 ▲ペ▼; 濟善柳; 旻相金; 大候玄
Original assignee: 成均▲館▼大學校産學協力團
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP2008222745A

Description

本発明はｐＨ及び温度敏感性のブロック共重合体、このブロック共重合体を含むヒドロゲル組成物、及びこの組成物から得られるヒドロゲルに係り、より詳しくは、（ａ）ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）系化合物と生分解性高分子との共重合体と、（ｂ）スルホンアミド系オリゴマーと、をカップリングさせて得られるブロック共重合体、このブロック共重合体を含むヒドロゲル組成物及びこの組成物から得られるヒドロゲルに関する。

疎水性と親水性を併せ持つ両親性高分子に関心が寄せられている。特に、温度に対してゾル−ゲル遷移挙動を示す両親性高分子は、薬物伝達系と医療用分野において集中的な研究がなされ、その活用もまた盛んになされている。特に、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドよりなる共重合体は、プルロニック、ポロキサマーといった名称で現在活発に生産されており、各種の分野において用いられている。

しかしながら、前記プルロニックとポロキサマー系の高分子は、体内で分解されないという特性があるため、医療用として用いられる場合、問題があった。これにより、生分解性高分子であるポリラクチド（ＰＬＡ）（あるいは、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）及びこれらの共重合体）とポリエチレングリコール（ＰＥＧ）との共重合体を用いた研究が活発になされている。

下記の特許文献１、特許文献２などにおいては、親水性高分子としてのポリアルキレングリコールとポリグリコール酸、トリメチレンカーボネートなどとの共重合体を開示している。

さらに、下記の特許文献３においては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）とポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、疎水性ポリペプチドあるいはポリアセタールなどとのブロック共重合物を製薬学的な組成物の成分として開示している。

さらに、下記の特許文献４においては、生分解性Ａ−Ｂ−Ａタイプの３重ブロック共重合体を記述しているが、疎水性ブロック（Ａ）はポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）及びこれらの共重合体に限定しており、親水性ブロック（Ｂ）もまたポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及びその誘導体に限定している。

そして、下記の特許文献５においては、熱可塑性を有する生分解性多重ブロック共重合体を開示しているが、疎水性ブロックとして、ポリラクチド、ポリグリコール酸及びこれらの共重合体、ポリカプロラクトンを記述している。

一方、下記の特許文献６においては、スルホンアミド基を含むｐＨ敏感性高分子及びその製造方法を開示しているが、主としてスルホンアミド単量体とＤＭＡＡｍあるいはＮｉＰＡＡｍとのランダム共重合により形成された線形高分子の溶解度の変化あるいはその架橋高分子の膨潤度について記述している。

上述した如く、従来の技術は、疎水性の生分解性高分子と親水性の高分子とのブロック共重合体を用い、温度に応じてゾル−ゲル遷移現象を示すようにしたものであり、前記ブロック共重合体をゾル状態である水溶液の形で体内に注入する場合、ゲル状態に遷移することにより、体内において安定的に薬物を担持して徐々に薬物を放出するという徐放型薬物伝達体として用いた。

しかしながら、温度に対して敏感なゾル−ゲル遷移現象を示すブロック共重合体の場合、注射中に体内の温度と注射針の温度が熱的平衡により同じ温度に調節されるため、体内への注入前である注射中に注射針が閉塞する現象が現れるなどの不都合があった。また、ＰＬＡ、ＰＬＧＡあるいはＰＣＬなどよりなる疎水性部分がｐＨ敏感性を示すと報告されてはいるが、実際に体内ｐＨに適用するほどには敏感ではないため、薬物伝達分野で実用化するには適していなかった。
米国特許第４，８８２，１６８号米国特許第４，７１６，２０３号米国特許第４，９４２，０３５号米国特許第５，４７６，９０９号公報米国特許第５，５４８，０３５号大韓民国公開特許公報第２０００−００１２９７０号（２０００．０３．０６）

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度に加えてｐＨに敏感なゾル−ゲル遷移挙動を示すことにより、体内にほぼ類似のｐＨ７〜７．４の辺りでゲル化が進み、この範囲以上ではゾル化して、高いｐＨにおいて溶解して体内に注入する場合、体内においてゲルを形成することのできる、新規なｐＨ及び温度敏感性のブロック共重合体及び前記共重合体から得られるヒドロゲルを提供するところにある。

本発明は、（ａ）ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）系化合物と生分解性高分子との共重合体と、（ｂ）スルホンアミド系オリゴマーと、をカップリングさせて得られるブロック共重合体、このブロック共重合体を含むヒドロゲル組成物及びこの組成物から得られるヒドロゲルを提供する。

以下、本発明を詳述する。
本発明は、親水性ＰＥＧ系化合物と疎水性生分解性高分子との共重合体に、ｐＨに応じてイオン化度が変化してｐＨ敏感性を示すスルホンアミド系オリゴマーをカップリングすることにより、実際の薬物伝達に利用可能な新規なタイプのブロック共重合体を得ることを特徴とする。

かかる特徴により、本発明のブロック共重合体は、温度に加えてｐＨに敏感なゾル−ゲル遷移挙動を示す。

すなわち、従来の疎水性生分解性高分子と親水性高分子よりなるブロック共重合体は、温度の変化に応じて、各疎水性ブロックと親水性ブロックの物性変化によりゾル−ゲル遷移挙動を示していたが、前記ブロック共重合体の温度変化による敏感性の不足及び伝達媒体の熱的平衡による体内への不適用性などにより、実際の薬物伝達分野に適用することが困難であった。

しかしながら、本発明においては、前記疎水性生分解性高分子と親水性高分子よりなる共重合体にｐＨの変化に応じて種々のイオン化度を示すスルホンアミド系オリゴマーを重合することにより、既に有している温度敏感性に加えて、さらにｐＨ敏感性が同時に付与され、その結果、上述した如き温度敏感性ヒドロゲルの不都合を解消することができる。また、前記温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体が一層安定したタイプのヒドロゲルを形成するだけではなく、体内において安全であるため、医療用、薬物伝達分野、特に、薬物担持及び放出などの徐放性の薬物伝達体などに適用することができる。

本発明に係る温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体の構成成分の一方は、ＰＥＧ系化合物と生分解性高分子との共重合体（ａ）である。前記共重合体（ａ）は、分子内にＰＥＧ系化合物の親水性と生分解性高分子の疎水性が共存することにより、温度変化によるゾル−ゲル遷移が可能である。

前記共重合体（ａ）を構成するＰＥＧ系化合物としては、当分野における周知のＰＥＧ系化合物を用いることができ、特に、下記式Ｉで表されるＰＥＧ系化合物、例えば、ＰＥＧあるいはメトキシＰＥＧなどが好ましい。
式中、Ｒは水素原子または炭素数１ないし５のアルキル基であり、ｎは、１１ないし４５の範囲の自然数である。

ポリエチレングリコール系化合物の分子量は、５００ないし２０００の範囲であることが好ましい。特に、前記式Ｉ中、Ｒが水素であるポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の場合、１０００ないし２０００の分子量の範囲が好ましく、Ｒがメチル基としてのメトキシポリエチレングリコール（ＭＰＥＧ）である場合、分子量は５００ないし２０００の範囲であることが好ましい。分子量が５００未満であるか、あるいは２０００を超える場合、ゲルの形成が円滑に行われず、しかも、ゲルが形成されるとしても、体内条件（３７℃）においてゲルの形成が起こらないという不都合がある。

前記共重合体（ａ）を構成する生分解性高分子としては、当分野における周知の生分解性高分子を用いることができ、その非制限的な例としては、カプロラクトン（ＣＬ）、グリコリド（ＧＡ）、ラクチド（ＬＡ）あるいはこれらの共重合体などが挙げられる。

ポリエチレン系化合物及び生分解性高分子の重合により得られる共重合体（ａ）の非制限的な例としては、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ（カプロラクトン−ラクチド）ランダム共重合体（ＰＣＬＡ）、ポリ（カプロラクトン−グリコリド）ランダム共重合体（ＰＣＧＡ）あるいはポリ（ラクチド−グリコリド）ランダム共重合体（ＰＬＧＡ）などが挙げられる。

前記共重合体（ａ）中におけるＰＥＧ系化合物と生分解性高分子との分子量比は特に制限がないが、特に、１：１〜３の範囲であることが好ましい。前記共重合体（ａ）中におけるＰＥＧ系化合物と生分解性高分子との分子量比が１：１未満である場合、ゲルが形成されず、前記共重合体（ａ）中におけるＰＥＧ系化合物と生分解性高分子との分子量比が１：３を超える場合、疎水度が大きくなってブロック共重合体が溶解されないという不都合がある。

また、前記共重合体中における生分解性高分子がＰＣＬＡ、ＰＣＧＡあるいはＰＬＧＡである場合、これらのモル比を適宜調節することにより、温度及びｐＨ敏感性の効果を高めることができる。

本発明に係る温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体の構成成分の他方としては、ｐＨに応じて種々のイオン化度を示す化合物が使用可能であり、特に、スルホンアミド系化合物から得られるオリゴマー（ｂ）が好ましい。前記スルホンアミド系オリゴマーは、ヒドロキシ基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）あるいはアミン基（−ＮＨ_２）などの官能基を含むものが一層好ましいが、これは、重合反応により本発明に係るブロック共重合体を容易に製造するためである。

前記オリゴマー（ｂ）を形成するスルホンアミド系化合物の非制限的な例としては、スルファメチゾール、スルファメタジン、スルファセットアミド、スルフィソミジン、スルファフェナゾール、スルファメトキサゾール、スルファジアジン、スルファメトキシジアジン、スルファメトキシピリダジン、スルファドキシン、スルファピリジン、スルファベンズアミド、スルフィソキサゾールまたはこれらの誘導体などが挙げられる。

スルホンアミド系化合物から得られるオリゴマーの分子量には特に制限がないが、５００ないし２０００の範囲であることが好ましい。分子量が５００未満である場合、ｐＨの変化によるゾル−ゲル遷移挙動が認められず、２０００を超える場合、温度敏感性の同時発現が困難になる。

上述した如き構成成分、すなわち、ＰＥＧ系化合物と生分解性高分子との共重合体（ａ）及びスルホンアミド系オリゴマーがカップリングされて得られる本発明のブロック共重合体は、３重以上のブロック共重合体であることが好適であり、特に、３重あるいは５重ブロックのものであることが好ましい。前記３重あるいは５重のブロック共重合体の具体例としては、下記式２（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）、下記式３（ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）及び下記式４（ＯＳＭ−ＰＣＧＡ−ＰＥＧ−ＰＣＧＡ−ＯＳＭ）で表される化合物などが挙げられる。

このとき、前記式３で表されるブロック共重合体は、ＰＥＧ系化合物と生分解性高分子との共重合体（ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ）のうち片方の末端にのみヒドロキシ基があるため、片方にのみスルファメタジンオリゴマー（ＯＳＭ）がカップリングされているようなブロック構造を有する。

本発明に係る温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体は、上述の如き成分のほかに、通常のその他の成分あるいは添加剤などを含むことができる。

前記ＰＥＧ系化合物と生分解性高分子との共重合体（ａ）及びスルホンアミド系オリゴマーを用いて本発明に係る温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体を製造するに際しては、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、縮合重合など、当技術分野における周知の各種の重合方法のうちいずれかの方法を用いることができる。

以下、本発明に係る温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体の製造方法の一実施の形態を挙げると、ａ）ＰＥＧ系化合物及び生分解性高分子を重合して共重合体を得る段階と、ｂ）スルホンアミド系化合物を用いてスルホンアミド系オリゴマーを得る段階と、ｃ）段階ａ）における共重合体及び段階ｂ）におけるオリゴマーをカップリングさせる段階と、を含む。

先ず、１）ＰＥＧ系化合物と生分解性高分子を重合して共重合体を得るが、前記反応は、例えば、下記の反応式１のように表わされる。

開環重合反応を用いることが好ましいが、このとき、重合温度と時間には特に制限がなく、１３０ないし１５０℃、１２ないし４８時間が好ましい。また、反応性向上のために触媒を用いることが可能であるが、使用可能な触媒としては、オクタン酸錫、塩化第一錫、金属酸化物（ＧｅＯ_２，Ｓｂ_３Ｏ_２，ＳｎＯ_２など）、アルミニウムトリイソプロポキシド、ＣａＨ_２，Ｚｎ、塩化リチウム、トリス（２，６−ジ−tert−ブチルフェノラート）などが挙げられる。また、疎水度を多様化させるために、上述した如き生分解性高分子の分子量あるいは種類などを適宜調節すればよい。

２）スルホンアミド系化合物を用いてオリゴマーを得るが、前記反応は、例えば、下記の反応式２のように表わされる。

前記スルホンアミド系オリゴマーの製造に使用可能な分子量調節剤（連鎖移動剤）（chain transfer agent：ＣＴＡ）としては種々のものが挙げられるが、例えば、炭素数８ないし１８のアルキルメルカプタン類、有機ハロゲン化合物類、アルファメチルスチレンダイマー、テルピノレン、アルファテルピネンなどがある。前記分子量調節剤は、用途に応じて選んで用いることができ、特に、メルカプタン類は、連鎖移動定数が高くて連鎖移動の効率が高いために好ましい。

開始剤としては、当技術分野における周知のものが使用可能であり、この非制限的な例としては、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス−（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、１，１’−ビス−（ビス−ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサンなどが挙げられる。

スルホンアミド系オリゴマーは、ＰＥＧ系化合物及び生分解性高分子との共重合体とカップリングされるために、親水性官能基、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基あるいはアミン基などを分子内に含んでいることが好ましい。

３）ＰＥＧ系化合物及び生分解性高分子との共重合体（ａ）及びスルホンアミド系オリゴマー（ｂ）のカップリングにより本発明に係る温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体を製造することができ、この反応は、下記の反応式３で表わされる。

前記段階における反応温度及び時間には特に制限がなく、当分野における周知の方法に従い製造することができる。

このような方法により製造されたブロック共重合体は、上述したように、親水性ブロック、疎水性ブロック及びｐＨの変化に応じて種々なるイオン化度を示すスルホンアミド系オリゴマーがカップリングされたものであるため、温度敏感性と同時にｐＨ敏感性を発現することができる。実際に、このようにして製造されたスルファメタジン−ポリカプロラクトン／ラクチド−ポリエチレングリコール−ポリカプロラクトン／ラクチド−スルファメタジン（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）ブロック共重合体は、ＦＴ−ＩＲ及び^１Ｈ−ＮＭＲを用いてそれぞれの基の導入及び末端基の反応を確認することができ、ＧＰＣを用いたブロック共重合体の分子量の増加を通じてＰＥＧ系化合物と生分解性高分子の共重合体及びスルホンアミド系オリゴマーがカップリングされた構造であることが確認できた。

さらに、ｐＨ敏感性を確かめるために、温度に応じてｐＨを変えながらゾル−ゲル遷移挙動の変化を測定した。これより、本発明のブロック共重合体がｐＨ敏感性を有していることが明らかになった。

さらに、本発明は、前記ブロック共重合体を含むヒドロゲル組成物を提供する。このとき、前記組成物は、当分野における周知のその他の添加剤、溶媒などをさらに含むことができる。

加えて、本発明は、温度及びｐＨの変化によって前記ヒドロゲル組成物から得られた新規なヒドロゲルを提供し、これは、医療用あるいは薬物伝達分野に様々に応用することができる。

以下、本発明への理解の一助となるために、本発明の好適な実施例を挙げるが、下記の実施例は単なる本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例に限定されることはない。

［実施例１〜９．温度及びｐＨ敏感性ブロック共重合体の製造］
実施例１．ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ５重ブロック共重合体（１）
〔１−１．ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ共重合体（１）〕
ＰＥＧ（Ｍｎ＝１５００）１０ｇと触媒としてのオクタン酸錫０．２ｇを反応器に入れ、水分を除去するために１１０℃、４時間真空乾燥させた。乾燥された反応物を冷却した後、窒素雰囲気下でε−カプロラクトン１３．６８ｇ及びＤ，Ｌ−ラクチド４．３２ｇを加え、前記反応混合物を窒素雰囲気下で徐々に１３５℃まで昇温した後、２４時間重合させた。反応終了後、反応物を室温まで冷却し、ここに少量のメチレンクロライドを加えて反応物を溶解させた。溶解された反応混合物から未反応物を除去するために、過量のエチルエーテルに加えて沈殿させ、未反応物の除去された生成物を、４０℃、４８時間真空乾燥させた。このとき、生成物の収率は８５％であった。
合成されたＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡの分子量は、既知のＰＥＧの分子量及び^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果のうち、各ブロックにおけるＨの特性ピークの積分値から計算された（図２参照）。^１Ｈ−ＮＭＲによる確認の結果、ブロック共重合体におけるＰＥＧ／ＰＣＬＡの分子量比は１／１．８５、ＰＣＬＡブロックにおけるカプロラクトン（ＣＬ）とラクチド（ＬＡ）のモル分率は２．４４／１であった。

〔１−２．スルファメタジンオリゴマー（ＯＳＭ）の製造〕
スルファメタジン２７．８３ｇ（０．１ｍｏｌ）を水酸化ナトリウム４ｇ（０．１ｍｏｌ）が溶解されているアセトン／水混合溶媒１００ｍｌに溶かした後、メタクリロイルクロライド１２．５４ｇ（０．１２ｍｏｌ）を徐々に滴下して加えて二重結合を有するスルファメタジン単量体３４．５ｇ（収率：８５％）を得た。反応は、アイスバスにおいて行われ、反応時間は３時間であった。合成されたスルファメタジン単量体は反応溶媒中で沈殿させ、次いで、ろ過して室温において４８時間真空乾燥した。得られたスルファメタジン単量体をＤＭＦ溶媒下で３−メルカプトプロピオン酸と開始剤としてのＡＩＢＮを用い、窒素雰囲気下で８５℃、４８時間反応させ、このとき、反応物の当量比は、スルファメタジン単量体：３−メルカプトプロピオン酸：開始剤＝１：０．１：０．１モル比であった。反応終了後、溶媒としてのＤＭＦを蒸発器により除去した後、反応混合物をさらにＴＨＦにより溶解させた。ＴＨＦに溶解されている反応混合物に過量のエチルエーテルを加えて沈殿させ、これにより、末端基がカルボキシル基であるスルファメタジンオリゴマー（収率：９０％以上）を得た。ＧＰＣにより確認した結果、分子量はＭｎ＝１１４４であった。

〔１−３．ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭブロック共重合体（１）〕
前記実施例１−１に従って得られたＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡブロック共重合体を反応器に入れた後、水分を除去するために８５℃において真空乾燥させた。次いで、反応物を室温まで冷却した後、実施例１−２に従って得られたスルファメタジンオリゴマーを窒素雰囲気下で加え、カップリング剤としてのＤＣＣと触媒としてのＤＭＡＰが溶解されている無水メチレンクロライドを加えた。このとき、各反応物の当量比は、ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ：スルファメタジンオリゴマー：ＤＣＣ：ＤＭＡＰ＝１：２．４：２．８：０．２８モル比であった。反応は、窒素の雰囲気下室温で４８時間行った。スルファメタジンオリゴマーは、メチレンクロライドに溶解されない異種反応物であり、反応終了後、ろ過により未反応スルファメタジンオリゴマーは除去可能である。ろ過された反応混合物は、過量のエチレンエーテル中で沈殿させ、次いで、４８時間４０℃において真空乾燥させて最終生成物（収率：６０％以上）を得た。ＧＰＣにより分子量が増えていることが確認できた（図１参照）。

［実施例２．ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ５重ブロック共重合体（２）］
ＰＥＧ／ＰＣＬＡ＝１／１．８５、ＰＣＬＡブロックにおいて、カプロラクトン（ＣＬ）／ラクチド（ＬＡ）＝２．４４／１に代えてＰＥＧ／ＰＣＬＡ＝１／２．０８、ＣＬ／ＬＡのモル分率を２．５９／１に調節した以外は、前記実施例１の方法と同様にしてブロック共重合体を得た。

［実施例３．ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ５重ブロック共重合体（３）］
ＰＥＧ（Ｍｎ＝１５００）に代えてＰＥＧ（Ｍｎ＝１７５０）を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてブロック共重合体を得た。

［実施例４．ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ５重ブロック共重合体（４）］
ＰＥＧ（Ｍｎ＝１５００）に代えてＰＥＧ（Ｍｎ＝２０００）を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてブロック共重合体を製造した。

［実施例５．ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ５重ブロック共重合体（５）］
スルファメタジンオリゴマー（Ｍｎ＝１１４４）に代えてスルファメタジンオリゴマー（Ｍｎ＝９３７）を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてブロック共重合体を製造した。

［実施例６．ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭブロック共重合体（１）］
ＰＥＧ（Ｍｎ＝１５００）に代えてメトキシポリ（エチレングリコール）（Ｍｎ＝７５０）を用いて得られたＭＰＥＧ−ＰＣＬＡを用いたことと、反応物の当量比がＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ：スルファメタジンオリゴマー：ＤＣＣ：ＤＭＡＰ＝１：１．２：１．４：０．１４であること以外は、前記実施例１の方法と同様にしてＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ３重ブロック共重合体を得た。このとき、得られたブロック共重合体におけるＭＰＥＧ／ＰＣＬＡの分子量比は１／１．８６、ＰＣＬＡブロックにおけるカプロラクトン（ＣＬ）とラクチド（ＬＡ）のモル分率は２．６７／１であった。

［実施例７．ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭブロック共重合体（２）］
ＭＰＥＧ／ＰＣＬＡ＝１／１．８６、ＰＣＬＡブロックにおいて、カプロラクトン（ＣＬ）／ラクチド（ＬＡ）＝２．６７／１に代えてＭＰＥＧ／ＰＣＬＡ＝１／２．０４、ＣＬ／ＬＡのモル分率を２．７０／１に調節した以外は、前記実施例６の方法と同様にしてＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ３重ブロック共重合体を得た。

［実施例８．ＯＳＭ−ＰＣＧＡ−ＰＥＧ−ＰＣＧＡ−ＯＳＭブロック共重合体（１）］
Ｄ，Ｌ−ラクチドに代えてグリコリドを用いた得られたＰＣＧＡ−ＰＥＧ−ＰＣＧＡ（ＰＥＧ＝１５００）を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にして５重ブロック共重合体を得た。このとき、得られたブロック共重合体におけるＰＥＧ／ＰＣＧＡの分子量比は１／２．０２、ＰＣＧＡブロックにおけるＣＬとＧＡのモル分率は２．３８／１であった。

［実施例９．ＯＳＭ−ＰＣＧＡ−ＰＥＧ−ＰＣＧＡ−ＯＳＭブロック共重合体（２）］
ＰＥＧ／ＰＣＧＡ＝１／２．０２、ＰＣＧＡブロックにおいて、ＣＬ／ＧＡ＝２．３８／１に代えてＰＥＧ／ＰＣＧＡ＝１／２．２３、ＣＬ／ＧＡのモル分率を２．３９／１に調節した以外は、前記実施例８の方法と同様にして５重ブロック共重合体を得た。

［実験例１．ｐＨ変化によるゾル−ゲル遷移挙動の評価］
本発明に従って得られたブロック共重合体の温度及びｐＨ変化によるゾル−ゲル遷移挙動の評価を行った。

実施例１及び２に従って得られた５重ブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ、ＯＳＭ＝１１４４）を緩衝溶液に１５重量％加えて溶かした後、ＨＣｌ溶液により、それぞれｐＨ８．２，８．０，７．８，７．６，７．４，７．２に調節した。それぞれ別々のｐＨを有する５重ブロック共重合体溶液の温度を２℃ずつ上げながら、１０分間一定の温度下で平衡状態になるようにした後、各溶液を斜めにしてゾル−ゲル遷移挙動を測定した。温度及びｐＨ変化によるブロック共重合体のゾル−ゲル遷移挙動を図３及び図４に基づいて述べると、下記の通りである。
図３及び図４に示す“Ａ”，“Ｂ”，“Ｃ”及び“Ｄ”は、前記ブロック共重合体が特定の温度及びｐＨの条件下に存在することを示しており、前記各条件を詳述すると、“Ａ”は、体内と同じ温度である高温（３７℃）及び低いｐＨ（ｐＨ７．４）、“Ｂ”は、体内と同じ温度（３７℃）と高いｐＨ（ｐＨ８．０）、“Ｃ”は、低温（１５℃）と低いｐＨ（ｐＨ７．４）、“Ｄ”は、低温（１５℃）と高いｐＨ（ｐＨ８．０）の状態である。

Ｄ条件（１５℃，ｐＨ８．０）に存在するブロック共重合体は、低温によるＰＣＬＡブロックの低い疎水度と高いｐＨによるＯＳＭのイオン化により、粘度が低いゾル状態を示した（図３及び図４参照）。前記Ｄの状態で、温度が徐々に上がり、体内と同じ温度条件であるＢ条件（３７℃，ｐＨ８．０）に達すると、ＰＣＬＡブロックの疎水度が上がり、やや粘度が大きくなるが、ＯＳＭが依然としてイオン化した状態の親水性ブロックとして働き、ゲルを形成することはできなかった（図３及び図４参照）。また、Ｄ条件において温度を保ったまま、ｐＨを７．４に落としてＣ条件（１５℃，ｐＨ７．４）に達すると、ＯＳＭのイオン化度は徐々に下がり、ＯＳＭの疎水度は大きくなり、これにより、粘度がやや大きくなるが、ＰＣＬＡブロックの低温における低い疎水度によりゲルを形成できず、ゾル状態を保つことが認められた（図３及び図４参照）。しかしながら、体内と同じ温度及び低いｐＨであるＡ条件（３７℃，ｐＨ７．４）においては、図１及び図２が両方ともゲル状態を示した。これは、温度上昇によるＰＣＬＡブロックの疎水度の増加と合わせて、低いｐＨにおいて未イオン化のＯＳＭもまた疎水性ブロックの役割を果たすことにより、ＰＣＬＡ−ＯＳＭブロック間の強い疎水性結合により、本発明に係るブロック共重合体溶液がゲルを形成することを意味する。

上述したように、本発明のブロック共重合体は、共重合体内のスルホンアミド系オリゴマーのｐＨの変化によるイオン化度の変化及び生分解性高分子共重合体の温度変化による疎水性の変化により、温度に加えてｐＨの変化によりゾル−ゲル遷移挙動が可逆的に行われるということが確認できた。

［実験例２．安定性の評価］
本発明のブロック共重合体から得られたヒドロゲルの安定性を評価するために、下記の如き実験を行った。

実施例１に従って得られた５重ブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ，ＯＳＭＭｎ＝１１４４）を１５℃，ｐＨ８．０に調節してゾル溶液にした後、この溶液を緩衝溶液１（３７℃，ｐＨ７．４）及び緩衝溶液２（３７℃，ｐＨ８．０）に注入し、以降の変化を確認した。また、前記溶液をｐＨ７．４、３７℃の条件下でゲルを形成させ、形成されたゲルに過量の緩衝溶液（ｐＨ７．４，３７℃）を加え、長時間水槽（３７℃）に放置した。

ブロック共重合体から得られるゾル溶液（１５℃，ｐＨ８．０）を体内と同じ温度（３７℃）条件やｐＨが相異なる緩衝溶液１及び２にそれぞれ注入した結果、緩衝溶液１（３７℃，ｐＨ７．４）においてはゲルを形成しているのに対し、緩衝溶液２（３７℃，ｐＨ８．０）においてはゾル溶液が緩衝溶液に溶解されることが認められた（図５参照）。これは、高温及び低いｐＨによりブロック共重合体内の生分解性高分子及びスルホンアミド系オリゴマーの疎水性の増加があり、これにより、ゲル化が進むことを示唆している。
また、高温及び低いｐＨの条件（３７℃，ｐＨ７．４）においてブロック共重合体ヒドロゲルから得られたゲルは、過量の緩衝溶液（３７℃，ｐＨ７．４）を加えても、２週以上ゲルが崩壊せず（図６参照）、これにより、形成されたゲルは安定していることを確認することができた。

［実験例３．ブロック共重合体のゾル−ゲル相平衡状態図の変化の評価］
本発明に係るブロック共重合体から得られたヒドロゲルにおいて、親水性−疎水性ブロックの割合、ブロック共重合体の分子量、ｐＨ敏感性ブロックの長さに応じてゾル−ゲル相平衡状態図の変化を確認した。

実施例１、実施例３、実施例４及び実施例５に従ってそれぞれ製造されたＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ５重ブロック共重合体を用い、このとき、実施例１、実施例３及び実施例４のブロック共重合体に用いられたＰＥＧの分子量はそれぞれ１５００、１７５０及び２０００であり、実施例１及び５のブロック共重合体中のＯＳＭの分子量はそれぞれ１１４４及び９３７であった。

図７は、親水性高分子としてのＰＥＧと疎水性高分子としてのＰＣＬＡの分子量比は固定し（ＰＥＧ／ＰＣＬＡ＝約１／２．１）、ＰＥＧ及び全体ブロック共重合体の分子量は増加させることによる相平衡状態図である。
ブロック共重合体の全体分子量が大きくなるのにともない、ゾル−ゲル相平衡状態図は高温に向けて移動するが、ゲルを形成する領域の温度範囲の変化はほとんどないということが分かる（図７参照）。これは、親水性ブロックと疎水性ブロックの比が一定の割合を保ったまま、ブロック共重合体の長さが増大する場合、疎水性ブロック同士の引力による物理的な架橋によりゲルが形成されるためには一層疎水性が強い条件、すなわち、高温における強い疎水性の引力によりゲル化が可能であることを意味する。また、ゲルを形成する温度範囲は、主として親水性ブロックと疎水性ブロックの比により影響されるということを示唆している。
一方、低いｐＨ範囲においては、ブロック共重合体の分子量が増えるにつれてゲルを形成する温度範囲が低くなるということが分かった（図７参照）。これは、低いｐＨにおいてＯＳＭはイオン化しない状態で存在して、疎水性ブロックの役割を果たすため、ＰＥＧの分子量が増えるにつれて、親水性ブロックであるＰＥＧと疎水性ブロックであるＰＣＬＡ−ＯＳＭの比が下がる。このため、低いｐＨにおいては、ブロック共重合体の全体分子量が増えるにつれて、ゲルを形成する温度範囲がやや低くなるということが分かった。

図８は、ｐＨ敏感性ブロックであるＯＳＭの分子量の変化によるゾル−ゲル相平衡状態図である。
高いｐＨ領域において主としてイオン化した状態で存在するＯＳＭは、分子量とは無関係に、ゾル状態で存在するということが確認できた。しかしながら、ｐＨが低くなるにつれて、ＯＳＭはイオン化せず、疎水性ブロックの役割を果たし、特に、低いｐＨ領域においては、ＯＳＭの分子量が増えるにつれてブロック共重合体の疎水性が高くなってゲルを形成する領域が広がるということが認められた（図８参照）。

従って、ゾル−ゲル遷移が起こる温度及びｐＨ範囲は、ブロック共重合体の分子量及び組成比に応じて調節可能であることが確認できた。

［実験例４．温度及びｐＨの変化によるブロック共重合体のゾル−ゲル遷移挙動の評価］
本発明に従い得られたブロック共重合体の温度及びｐＨの変化によるゾル−ゲル遷移挙動の評価を行った。
実施例６及び実施例７に従って得られた３重ブロック共重合体（ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ，ＭＰＥＧ＝７５０，ＯＳＭ＝１１４４）、実施例８及び実施例９に従って得られた５重ブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＧＡ−ＰＥＧ−ＰＣＧＡ−ＯＳＭ，ＰＥＧ＝１５００，ＯＳＭ＝１１４４）をそれぞれ緩衝溶液に２５重量％（３重ブロック共重合体）、１５重量％（５重ブロック共重合体）加えて溶かした後、ＨＣｌ溶液により、それぞれｐＨ８．２，８．０，７．８，７．６，７．４，７．２に調節した。それぞれのｐＨを有するブロック共重合体溶液の温度を２℃ずつ上げながら、１０分間一定の温度下で平衡状態となるようにした後、各溶液を斜めにして１分間保った。このとき、溶液が流れるとゾル、流れずに形態を保つとゲルとして認め、ゾル−ゲル遷移挙動を測定した。

実験の結果、実施例６ないし９に従って得られた３重及び５重ブロック共重合体はいずれも実験例１の結果と同じゾル−ゲル遷移挙動を示していた（図９及び図１０参照）。
実施例６及び実施例７に従って得られた３重ブロック共重合体（ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）の場合、ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ５重ブロック共重合体よりも一層高濃度においてゲルを形成することが認められるが（図９参照）、これは、ゲルを形成するメカニズムの相違によるものである。両末端に疎水性ブロックよりなるＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭは、ブロック共重合体により形成されたマイセル間の相互連結によりゲル化が進むのに対し、ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭは、ブロック共重合体により形成されたマイセルの積層によりゲルを形成する。このため、ゲルの形成時に要されるマイセルの高濃度により、ヒドロゲルもまた高濃度において形成されるということを意味する。

また、実施例８及び実施例９に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＧＡ−ＰＥＧ−ＰＣＧＡ−ＯＳＭ）の場合、親水性ブロックと疎水性ブロックの組成比が実施例１のブロック共重合体に比べて一層高い組成比でゲルを形成することが分かった（図１０参照）。これは、ラクチド（ＬＡ）に比べてグリコリド（ＧＡ）の低い疎水度によるものであると認められる。

以上、説明したように、本発明に係るブロック共重合体は、温度に加えてｐＨに敏感なゾル−ゲル遷移挙動を示すことにより、温度敏感性の共重合体の欠点を補うだけではなく、適度な温度とｐＨにおいて一層安定したタイプのヒドロゲルを形成することができ、且つ、体内における安定性の問題まで同時に解決することができることから、医療用、薬物伝達分野において各種の用途に活用可能である。

図１は、実施例１に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）をゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ：Gel Permeation Chromatography）により分析したグラフである。図２は、実施例１に従って得られたブロック共重合体（ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ）を^１Ｈ−ＮＭＲにより分析したグラフである。図３は、実施例１及び実施例２に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）の温度及びｐＨ変化によるゾル−ゲル遷移挙動を示すグラフである。図４は、実施例１及び２に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）のゾル−ゲル遷移メカニズムを示す概略図である。図５は、実施例１に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）ヒドロゲルを注射可能なゾル状態でそれぞれ緩衝溶液１（ｐＨ＝７．４、３７℃）及び緩衝溶液２（３７℃，ｐＨ＝８．０）に注射（注入）した後、緩衝溶液１においてはゲルを形成し、緩衝溶液２においては溶解されることを示す写真である。図６は、実施例１に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）から得られるヒドロゲルの安定性を示す写真である。図７は、実施例１、実施例３及び実施例４に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）の分子量の変化によるゾル−ゲル相平衡状態図の変化を示すグラフである。図８は、実施例１及び実施例５に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＬＡ−ＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）のスルホンアミド系オリゴマーの分子量の変化によるゾル−ゲル相平衡状態図の変化を示すグラフである。図９は、実施例６及び実施例７に従って得られたブロック共重合体（ＭＰＥＧ−ＰＣＬＡ−ＯＳＭ）を用い、温度及びｐＨ変化によるゾル−ゲル遷移挙動を示すグラフである。図１０は、実施例８及び実施例９に従って得られたブロック共重合体（ＯＳＭ−ＰＣＧＡ−ＰＥＧ−ＰＣＧＡ−ＯＳＭ）を用い、温度及びｐＨ変化によるゾル−ゲル遷移挙動を示すグラフである。

Claims

（ａ）ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）系化合物と生分解性高分子との共重合体と、
（ｂ）スルホンアミド系オリゴマーと、
をカップリングさせて得られるブロック共重合体であって、
温度及びｐＨの両方に敏感性の可逆的なゾル−ゲル遷移を示し、７．０〜７．４の範囲のｐＨでゾル−ゲル遷移によってヒドロゲルを形成し、７．４より高いｐＨでゾル状態を維持する、ブロック共重合体であり、
７．４より高いｐＨでゾル状態のブロック共重合体を、注入を介した徐放性の薬物伝達系において使用することができ、
ＰＥＧ系化合物の生分解性高分子との数平均分子量比は、１：１〜３であり、
前記生分解性高分子は、カプロラクトン、グリコリド及びラクチドよりなる群から選ばれた１種以上のものであり、
前記スルホンアミド系オリゴマーは、スルファメチゾール、スルファメタジン、スルファセットアミド、スルフィソミジン、スルファフェナゾール、スルファメトキサゾール、スルファジアジン、スルファメトキシジアジン、スルファメトキシピリダジン、スルファドキシン、スルファピリジン、スルファベンズアミド及びスルフィソキサゾールよりなる群から選ばれた１種以上のスルホンアミド系化合物から得られたものである、
ブロック共重合体。
前記ポリエチレングリコール系化合物は、下記式Ｉで表される化合物である、請求項１に記載のブロック共重合体：
式中、Ｒは水素または炭素数１ないし５のアルキル基であり、ｎは１１ないし４５の範囲の自然数である。
前記ポリエチレングリコール系化合物の数平均分子量は、５００ないし２０００の範囲である、請求項１に記載のブロック共重合体。
前記ポリエチレングリコール系化合物と生分解性高分子との共重合体は、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリ（カプロラクトン−ラクチド）ランダム共重合体（ＰＣＬＡ）、ポリ（カプロラクトン−グリコリド）ランダム共重合体（ＰＣＧＡ）及びポリ（ラクチド−グリコリド）ランダム共重合体（ＰＬＧＡ）よりなる群から選ばれた１種以上のものである、請求項１に記載のブロック共重合体。
前記スルホンアミド系オリゴマーは、末端部にヒドロキシ基及びカルボキシル基よりなる群から選ばれた親水性官能基を含むものである、請求項１に記載のブロック共重合体。
前記スルホンアミド系オリゴマーの数平均分子量は、５００ないし２０００の範囲である、請求項１に記載のブロック共重合体。
前記ブロック共重合体は、３重ブロック以上のものである、請求項１に記載のブロック共重合体。
前記ブロック共重合体は、３重ブロックあるいは５重ブロックのものである、請求項７に記載のブロック共重合体。
前記ブロック共重合体は、下記式２で表されるものである、請求項１に記載のブロック共重合体。
前記ブロック共重合体は、下記式３で表されるものである、請求項１に記載のブロック共重合体。
前記ブロック共重合体は、下記式４で表されるものである、請求項１に記載のブロック共重合体。
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のブロック共重合体を含むヒドロゲル組成物。
請求項１２に記載のヒドロゲル組成物から得られるヒドロゲル。