JP2008222745A - Block copolymer hydrogel sensitive to ph and temperature - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a pH- and temperature-sensitive block copolymer, a hydrogel composition containing the block copolymer, and a hydrogel obtained from the composition, and more particularly, (a) a polyethylene glycol (PEG) -based compound. A block copolymer obtained by coupling a copolymer of a biodegradable polymer with (b) a sulfonamide oligomer, a hydrogel composition containing the block copolymer, and a composition obtained from the composition To a hydrogel.
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。 There is interest in amphiphilic polymers that have both hydrophobic and hydrophilic properties. In particular, an amphiphilic polymer exhibiting a sol-gel transition behavior with respect to temperature has been intensively studied in the drug delivery system and the medical field, and its use is also actively made. In particular, a copolymer made of polyethylene oxide-polypropylene oxide is currently actively produced under the names of pluronic and poloxamer, and is used in various fields.
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。 However, the pluronic and poloxamer-based polymers have a problem that they are not decomposed in the body, and thus have a problem when used for medical purposes. Research using polylactide (PLA) (or polyglycolide (PGA), polycaprolactone (PCL) and copolymers thereof) and polyethylene glycol (PEG), which are biodegradable polymers. Has been made actively.
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。 In the following Patent Document 1, Patent Document 2, and the like, a copolymer of polyalkylene glycol as a hydrophilic polymer, polyglycolic acid, trimethylene carbonate and the like is disclosed.
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。 Furthermore, in the following Patent Document 3, a block copolymer of polyethylene glycol (PEG) and polylactide (PLA), polyglycolide (PGA), polycaprolactone (PCL), hydrophobic polypeptide or polyacetal is used as a pharmaceutical. Disclosed as a component of various compositions.
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。 Furthermore, in the following Patent Document 4, a biodegradable ABA type triple block copolymer is described, and the hydrophobic block (A) is polylactide (PLA) or polyglycolide (PGA). The hydrophilic block (B) is also limited to polyethylene glycol (PEG) and its derivatives.
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。 And in the following Patent Document 5, a biodegradable multi-block copolymer having thermoplasticity is disclosed, and polylactide, polyglycolic acid and copolymers thereof, and polycaprolactone are described as hydrophobic blocks. is doing.
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。 On the other hand, the following Patent Document 6 discloses a pH-sensitive polymer containing a sulfonamide group and a method for producing the same, and was mainly formed by random copolymerization of a sulfonamide monomer and DMAAm or NiPAAm. It describes the change in solubility of the linear polymer or the degree of swelling of the crosslinked polymer.
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。 As described above, the conventional technique uses a block copolymer of a hydrophobic biodegradable polymer and a hydrophilic polymer, and exhibits a sol-gel transition phenomenon according to temperature. When the block copolymer is injected into the body in the form of an aqueous solution that is in a sol state, the drug is stably released in the body and gradually releases the drug by transitioning to the gel state. Used as a body.
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。
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to exhibit a sol-gel transition behavior that is sensitive to pH in addition to temperature, so that the gel in the body has a pH of approximately 7 to 7.4. The novel pH and temperature sensitive block copolymer and the above copolymer which can form a gel in the body when it is solated above this range and dissolved at a high pH and injected into the body when injected into the body. It is in providing a hydrogel obtained from coalescence.
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。 The present invention relates to a block copolymer obtained by coupling (a) a copolymer of a polyethylene glycol (PEG) compound and a biodegradable polymer and (b) a sulfonamide oligomer, and this block A hydrogel composition comprising a copolymer and a hydrogel obtained from the composition are provided.
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。
The present invention is described in detail below.
In the present invention, by coupling a sulfonamide oligomer that changes pH according to pH and exhibits pH sensitivity to a copolymer of a hydrophilic PEG compound and a hydrophobic biodegradable polymer, It is characterized by obtaining a new type of block copolymer that can be used for actual drug delivery.
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。 Due to such characteristics, the block copolymer of the present invention exhibits a sol-gel transition behavior sensitive to pH in addition to temperature.
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。 That is, a conventional block copolymer composed of a hydrophobic biodegradable polymer and a hydrophilic polymer exhibits a sol-gel transition behavior due to a change in physical properties of each hydrophobic block and hydrophilic block according to a change in temperature. However, due to lack of sensitivity due to temperature change of the block copolymer and inapplicability to the body due to thermal equilibrium of the transmission medium, it has been difficult to apply to the actual drug delivery field.
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。 However, in the present invention, a copolymer comprising the hydrophobic biodegradable polymer and the hydrophilic polymer is already present by polymerizing sulfonamide oligomers having various ionization degrees according to changes in pH. In addition to the temperature sensitivity, the pH sensitivity is simultaneously imparted. As a result, the disadvantages of the temperature sensitive hydrogel as described above can be eliminated. In addition, the temperature and pH sensitive block copolymer not only forms a more stable type of hydrogel, but is also safe in the body, so that it can be used in the medical and drug delivery fields, particularly in drug release and release. It can be applied to sex drug carriers.
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。 One of the components of the temperature and pH sensitive block copolymer according to the present invention is a copolymer (a) of a PEG compound and a biodegradable polymer. The copolymer (a) can undergo a sol-gel transition due to a temperature change when the hydrophilicity of the PEG compound and the hydrophobicity of the biodegradable polymer coexist in the molecule.
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。
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。 The molecular weight of the polyethylene glycol compound is preferably in the range of 500 to 2,000. Particularly, in the case of polyethylene glycol (PEG) in which R is hydrogen in the formula I, a molecular weight range of 1000 to 2000 is preferable, and when R is methoxypolyethylene glycol (MPEG) as a methyl group, the molecular weight is 500 to A range of 2000 is preferred. When the molecular weight is less than 500 or more than 2000, the gel formation is not smoothly performed, and even if the gel is formed, the gel formation does not occur under the internal conditions (37 ° C.). .
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。 As the biodegradable polymer constituting the copolymer (a), a biodegradable polymer known in the art can be used. Non-limiting examples thereof include caprolactone (CL), glycolide ( GA), lactide (LA), or a copolymer thereof.
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。 Non-limiting examples of copolymers (a) obtained by polymerization of polyethylene compounds and biodegradable polymers include polylactide (PLA), polyglycolide (PGA), polycaprolactone (PCL), poly (caprolactone- Examples thereof include lactide) random copolymer (PCLA), poly (caprolactone-glycolide) random copolymer (PCGA), and poly (lactide-glycolide) random copolymer (PLGA).
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。 The molecular weight ratio between the PEG compound and the biodegradable polymer in the copolymer (a) is not particularly limited, but is preferably in the range of 1: 1 to 3. When the molecular weight ratio of the PEG compound and the biodegradable polymer in the copolymer (a) is less than 1: 1, no gel is formed, and the PEG compound in the copolymer (a) When the molecular weight ratio with the biodegradable polymer exceeds 1: 3, there is a disadvantage that the hydrophobicity increases and the block copolymer is not dissolved.
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。 Further, when the biodegradable polymer in the copolymer is PCLA, PCGA or PLGA, the effects of temperature and pH sensitivity can be enhanced by appropriately adjusting these molar ratios.
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（−ＮＨ２）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。 As the other component of the temperature- and pH-sensitive block copolymer according to the present invention, compounds exhibiting various degrees of ionization depending on the pH can be used, and in particular, oligomers (b) obtained from sulfonamide compounds. ) Is preferred. The sulfonamide oligomer preferably includes a functional group such as a hydroxy group (—OH), a carboxyl group (—COOH), or an amine group (—NH 2 ), and this is based on the present invention by a polymerization reaction. This is because the block copolymer is easily produced.
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。 Non-limiting examples of the sulfonamide compounds forming the oligomer (b) include sulfamethizole, sulfamethazine, sulfasetamide, sulfisomidine, sulfaphenazole, sulfamethoxazole, sulfadiazine, sulfamethoxy Examples thereof include diazine, sulfamethoxypyridazine, sulfadoxine, sulfapyridine, sulfabenzamide, sulfisoxazole, and derivatives thereof.
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。 The molecular weight of the oligomer obtained from the sulfonamide compound is not particularly limited, but is preferably in the range of 500 to 2,000. When the molecular weight is less than 500, sol-gel transition behavior due to a change in pH is not recognized, and when it exceeds 2000, simultaneous expression of temperature sensitivity becomes difficult.
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。 The block copolymer of the present invention obtained by coupling the above-described constituent components, that is, a copolymer (a) of a PEG compound and a biodegradable polymer and a sulfonamide oligomer, has a triple or more structure. A block copolymer is preferred, and in particular, a triple or 5-fold block is preferred. Specific examples of the triple or 5-fold block copolymer include the following formula 2 (OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM), the following formula 3 (MPEG-PCLA-OSM), and the following formula 4 (OSM-PCGA). -PEG-PCGA-OSM) and the like.
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。 At this time, the block copolymer represented by Formula 3 has a hydroxy group only at one end of the copolymer (MPEG-PCLA) of a PEG-based compound and a biodegradable polymer. Only sulfamethazine oligomer (OSM) has a block structure that is coupled.
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。 The temperature and pH sensitive block copolymer according to the present invention may contain other usual components or additives in addition to the components as described above.
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。 In producing the temperature and pH sensitive block copolymer according to the present invention using the copolymer (a) of the PEG compound and biodegradable polymer and the sulfonamide oligomer, radical polymerization, cationic polymerization Any one of various polymerization methods known in the art such as anionic polymerization and condensation polymerization can be used.
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。 Hereinafter, according to an embodiment of the method for producing a temperature and pH sensitive block copolymer according to the present invention, a) a step of polymerizing a PEG compound and a biodegradable polymer to obtain a copolymer; b) obtaining a sulfonamide oligomer using a sulfonamide compound, and c) coupling the copolymer in step a) and the oligomer in step b).
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。 First, 1) a PEG-based compound and a biodegradable polymer are polymerized to obtain a copolymer, and the reaction is represented, for example, by the following reaction formula 1.
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（ＧｅＯ２，Ｓｂ３Ｏ２，ＳｎＯ２など）、アルミニウムトリイソプロポキシド、ＣａＨ２，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。 Although it is preferable to use a ring-opening polymerization reaction, the polymerization temperature and time are not particularly limited, and 130 to 150 ° C. and 12 to 48 hours are preferable. Further, a catalyst can be used to improve the reactivity, but usable catalysts include tin octoate, stannous chloride, metal oxides (GeO 2 , Sb 3 O 2 , SnO 2, etc.). , aluminum triisopropoxide, CaH 2, Zn, lithium chloride, tris (2,6-di -tert- butyl phenolate), and the like. Further, in order to diversify the hydrophobicity, the molecular weight or type of the biodegradable polymer as described above may be appropriately adjusted.
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。 2) An oligomer is obtained using a sulfonamide compound, and the reaction is represented, for example, by the following reaction formula 2.
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。 Examples of the molecular weight modifier (chain transfer agent: CTA) that can be used for the production of the sulfonamide oligomer include various compounds such as alkyl mercaptans having 8 to 18 carbon atoms and organic halogens. Compounds, alpha methyl styrene dimer, terpinolene, alpha terpinene and the like. The molecular weight regulator can be selected and used according to the application, and mercaptans are particularly preferable because of high chain transfer constant and high chain transfer efficiency.
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。 As the initiator, those well known in the art can be used, and non-limiting examples thereof include 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis- ( 2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis- (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butyl peroxypivalate, 1,1 ′ -Bis- (bis-t-butylperoxy) cyclohexane and the like.
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。 Since the sulfonamide oligomer is coupled with a copolymer of a PEG compound and a biodegradable polymer, it contains a hydrophilic functional group such as a hydroxy group, a carboxyl group or an amine group in the molecule. Preferably it is.
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。 3) The temperature and pH sensitive block copolymer according to the present invention can be produced by coupling of a copolymer (a) with a PEG compound and a biodegradable polymer and a sulfonamide oligomer (b). This reaction is represented by the following reaction formula 3.
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。 There is no restriction | limiting in particular in the reaction temperature and time in the said step, It can manufacture according to a well-known method in this field | area.
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。 As described above, the block copolymer produced by such a method is a combination of a hydrophilic block, a hydrophobic block, and a sulfonamide oligomer having various ionization degrees according to changes in pH. For this reason, pH sensitivity can be developed simultaneously with temperature sensitivity. In fact, the sulfamethazine-polycaprolactone / lactide-polyethylene glycol-polycaprolactone / lactide-sulfamethazine (OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM) block copolymer produced in this way is composed of FT-IR and 1 H- The introduction of each group and the reaction of the terminal group can be confirmed using NMR, and the copolymer of PEG compound and biodegradable polymer and sulfonamide through the increase of the molecular weight of the block copolymer using GPC It was confirmed that the system oligomer had a coupled structure.
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。 Furthermore, in order to confirm the pH sensitivity, the change in the sol-gel transition behavior was measured while changing the pH according to the temperature. This revealed that the block copolymer of the present invention has pH sensitivity.
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。 Furthermore, the present invention provides a hydrogel composition comprising the block copolymer. At this time, the composition may further include other additives, solvents and the like well known in the art.
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。 In addition, the present invention provides a novel hydrogel obtained from the hydrogel composition by changes in temperature and pH, which can be applied in various fields for medical use or drug delivery.
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。 Hereinafter, preferred examples of the present invention will be given to assist in understanding the present invention. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is limited to the following examples. It will never be done.
［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。
[Examples 1 to 9. Production of temperature and pH sensitive block copolymer]
Example 1. OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM five-block copolymer (1)
[1-1. PCLA-PEG-PCLA copolymer (1)]
10 g of PEG (Mn = 1500) and 0.2 g of tin octoate as a catalyst were put into a reactor and vacuum-dried at 110 ° C. for 4 hours to remove moisture. After cooling the dried reaction product, 13.68 g of ε-caprolactone and 4.32 g of D, L-lactide were added under a nitrogen atmosphere, and the reaction mixture was gradually heated to 135 ° C. under a nitrogen atmosphere. Polymerized for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction product was cooled to room temperature, and a small amount of methylene chloride was added thereto to dissolve the reaction product. In order to remove unreacted substances from the dissolved reaction mixture, precipitation was carried out in addition to an excessive amount of ethyl ether, and the product from which unreacted substances had been removed was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours. At this time, the yield of the product was 85%.
The molecular weight of the synthesized PCLA-PEG-PCLA was calculated from the integral value of the characteristic peak of H in each block among the molecular weight of the known PEG and the 1 H-NMR analysis result (see FIG. 2). As a result of confirmation by 1 H-NMR, the molecular weight ratio of PEG / PCLA in the block copolymer was 1 / 1.85, and the molar fraction of caprolactone (CL) and lactide (LA) in the PCLA block was 2.44 / 1. there were.
〔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。
[1-2. Production of sulfamethazine oligomer (OSM)]
After 27.83 g (0.1 mol) of sulfamethazine was dissolved in 100 ml of an acetone / water mixed solvent in which 4 g (0.1 mol) of sodium hydroxide was dissolved, 12.54 g (0.12 mol) of methacryloyl chloride was gradually added dropwise. In addition, 34.5 g (yield: 85%) of a sulfamethazine monomer having a double bond was obtained. The reaction was carried out in an ice bath and the reaction time was 3 hours. The synthesized sulfamethazine monomer was precipitated in the reaction solvent, then filtered and vacuum dried at room temperature for 48 hours. The obtained sulfamethazine monomer was reacted with 3-mercaptopropionic acid and AIBN as an initiator in a DMF solvent under a nitrogen atmosphere at 85 ° C. for 48 hours. Mer: 3-mercaptopropionic acid: initiator = 1: 0.1: 0.1 molar ratio. After completion of the reaction, DMF as a solvent was removed by an evaporator, and the reaction mixture was further dissolved in THF. To the reaction mixture dissolved in THF, an excessive amount of ethyl ether was added for precipitation, thereby obtaining a sulfamethazine oligomer having a carboxyl group as a terminal group (yield: 90% or more). As a result of confirmation by GPC, the molecular weight was Mn = 1144.
〔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）。
[1-3. OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM Block Copolymer (1)]
The PCLA-PEG-PCLA block copolymer obtained according to Example 1-1 was placed in a reactor and then vacuum dried at 85 ° C. to remove moisture. The reaction was then cooled to room temperature, and then the sulfamethazine oligomer obtained according to Example 1-2 was added under a nitrogen atmosphere, and anhydrous methylene in which DCC as a coupling agent and DMAP as a catalyst were dissolved. Chloride was added. At this time, the equivalent ratio of each reaction product was PCLA-PEG-PCLA: sulfamethazine oligomer: DCC: DMAP = 1: 2.4: 2.8: 0.28 molar ratio. The reaction was carried out at room temperature for 48 hours under a nitrogen atmosphere. The sulfamethazine oligomer is a heterogeneous reactant that is not dissolved in methylene chloride, and after the reaction, the unreacted sulfamethazine oligomer can be removed by filtration. The filtered reaction mixture was precipitated in an excess amount of ethylene ether and then vacuum dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the final product (yield: 60% or more). It was confirmed that the molecular weight was increased by GPC (see FIG. 1).
［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。
[Example 2. OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM five-block copolymer (2)]
PEG / PCLA = 1 / 1.85, in the PCLA block, instead of caprolactone (CL) / lactide (LA) = 2.44 / 1, the molar fraction of PEG / PCLA = 1 / 2.08, CL / LA A block copolymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted to 2.59 / 1.
［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。
[Example 3. OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM 5-fold block copolymer (3)]
A block copolymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that PEG (Mn = 1750) was used instead of PEG (Mn = 1500).
［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。
[Example 4. OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM 5-fold block copolymer (4)]
A block copolymer was produced in the same manner as in Example 1 except that PEG (Mn = 2000) was used instead of PEG (Mn = 1500).
［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。
[Example 5. OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM 5-fold block copolymer (5)]
A block copolymer was produced in the same manner as in Example 1 except that a sulfamethazine oligomer (Mn = 937) was used instead of the sulfamethazine oligomer (Mn = 1144).
［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。
[Example 6. MPEG-PCLA-OSM block copolymer (1)]
MPEG-PCLA obtained using methoxypoly (ethylene glycol) (Mn = 750) instead of PEG (Mn = 1500) was used, and the equivalent ratio of the reactants was MPEG-PCLA: sulfamethazine oligomer: An MPEG-PCLA-OSM triple block copolymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that DCC: DMAP = 1: 1.2: 1.4: 0.14. At this time, the molecular weight ratio of MPEG / PCLA in the obtained block copolymer was 1 / 1.86, and the molar fraction of caprolactone (CL) and lactide (LA) in the PCLA block was 2.67 / 1.
［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。
[Example 7. MPEG-PCLA-OSM block copolymer (2)]
MPEG / PCLA = 1 / 1.86, In the PCLA block, instead of caprolactone (CL) / lactide (LA) = 2.67 / 1, MPEG / PCLA = 1 / 2.04, the mole fraction of CL / LA An MPEG-PCLA-OSM triple block copolymer was obtained in the same manner as in Example 6 except that the amount was adjusted to 2.70 / 1.
［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。
[Example 8. OSM-PCGA-PEG-PCGA-OSM block copolymer (1)]
A pentablock copolymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that PCGA-PEG-PCGA (PEG = 1500) obtained using glycolide instead of D, L-lactide was used. . At this time, the molecular weight ratio of PEG / PCGA in the obtained block copolymer was 1 / 2.02, and the molar fraction of CL and GA in the PCGA block was 2.38 / 1.
［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。
[Example 9. OSM-PCGA-PEG-PCGA-OSM block copolymer (2)]
PEG / PCGA = 1 / 2.02, in the PCGA block, instead of CL / GA = 2.38 / 1, PEG / PCGA = 1 / 2.23, CL / GA molar fraction to 2.39 / 1 A 5-block copolymer was obtained in the same manner as in Example 8 except for the adjustment.
［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。
[Experimental Example 1. Evaluation of sol-gel transition behavior by pH change]
The sol-gel transition behavior of the block copolymer obtained according to the present invention due to temperature and pH changes was evaluated.
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。
The 5-fold block copolymer (OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM, OSM = 1144) obtained according to Examples 1 and 2 was dissolved in a buffer solution by adding 15% by weight, and then each solution was adjusted to pH 8. It was adjusted to 2, 8.0, 7.8, 7.6, 7.4, and 7.2. The temperature of each of the five-fold block copolymer solutions having different pHs was increased by 2 ° C., and after equilibrating at a constant temperature for 10 minutes, each solution was slanted to show the sol-gel transition behavior. It was measured. The sol-gel transition behavior of the block copolymer due to temperature and pH changes is described as follows based on FIG. 3 and FIG.
“A”, “B”, “C”, and “D” shown in FIGS. 3 and 4 indicate that the block copolymer exists under conditions of a specific temperature and pH. In detail, “A” is the same temperature (37 ° C.) and low pH (pH 7.4) as in the body, and “B” is the same temperature (37 ° C.) and high pH (pH 8.0) as in the body. ) And “C” are low temperature (15 ° C.) and low pH (pH 7.4), and “D” is low temperature (15 ° C.) and high pH (pH 8.0).
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。 The block copolymer existing under the D condition (15 ° C., pH 8.0) exhibited a low-viscosity sol state due to low hydrophobicity of the PCLA block due to low temperature and OSM ionization due to high pH (FIGS. 3 and 4). reference). In the state of D, when the temperature gradually increases and reaches the B condition (37 ° C., pH 8.0), which is the same temperature condition as the body, the hydrophobicity of the PCLA block increases and the viscosity increases slightly, but the OSM It still worked as a hydrophilic block in an ionized state and could not form a gel (see FIGS. 3 and 4). In addition, when the pH is lowered to 7.4 and the C condition (15 ° C., pH 7.4) is reached while maintaining the temperature in the D condition, the ionization degree of the OSM gradually decreases and the hydrophobicity of the OSM increases. As a result, although the viscosity was slightly increased, it was confirmed that the gel could not be formed due to the low hydrophobicity of the PCLA block at low temperature, and the sol state was maintained (see FIGS. 3 and 4). However, in the condition A (37 ° C., pH 7.4) which is the same temperature and low pH as the body, both FIG. 1 and FIG. 2 showed a gel state. This is because, together with the increase in the hydrophobicity of the PCLA block due to the temperature increase, the unionized OSM also plays a role of the hydrophobic block at low pH. This means that the block copolymer solution according to the above forms a gel.
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。 As described above, the block copolymer of the present invention has a change in the degree of ionization due to a change in pH of the sulfonamide oligomer in the copolymer and a change in hydrophobicity due to a temperature change in the biodegradable polymer copolymer. It was confirmed that the sol-gel transition behavior was reversibly performed by changing the pH in addition to the temperature.
［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。
[Experimental example 2. Evaluation of stability]
In order to evaluate the stability of the hydrogel obtained from the block copolymer of the present invention, the following experiment was conducted.
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。 The quinary block copolymer (OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM, OSMMn = 1144) obtained according to Example 1 was adjusted to 15 ° C. and pH 8.0 to obtain a sol solution, and then this solution was buffered. 1 (37 ° C., pH 7.4) and buffer solution 2 (37 ° C., pH 8.0) were injected, and subsequent changes were confirmed. Further, the solution was allowed to form a gel under the conditions of pH 7.4 and 37 ° C., an excessive amount of buffer solution (pH 7.4, 37 ° C.) was added to the formed gel, and left in a water bath (37 ° C.) for a long time. .
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。
As a result of injecting the sol solution (15 ° C., pH 8.0) obtained from the block copolymer into the buffer solutions 1 and 2 having the same temperature (37 ° C.) and different pH as in the body, the buffer solution 1 (37 ° C., In pH 7.4), a gel was formed, whereas in buffer solution 2 (37 ° C., pH 8.0), it was observed that the sol solution was dissolved in the buffer solution (see FIG. 5). This suggests that there is an increase in the hydrophobicity of the biodegradable polymer and the sulfonamide oligomer in the block copolymer due to high temperature and low pH, and this promotes gelation.
In addition, the gel obtained from the block copolymer hydrogel under the conditions of high temperature and low pH (37 ° C, pH 7.4) is gel for 2 weeks or more even when an excessive amount of buffer solution (37 ° C, pH 7.4) is added. Was not disintegrated (see FIG. 6), and it was confirmed that the formed gel was stable.
［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。
[Experimental Example 3. Evaluation of change in sol-gel phase equilibrium diagram of block copolymer]
In the hydrogel obtained from the block copolymer according to the present invention, the change in the sol-gel phase equilibrium diagram according to the ratio of the hydrophilic-hydrophobic block, the molecular weight of the block copolymer, and the length of the pH sensitive block It was confirmed.
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。 The OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM five-block copolymer prepared according to Example 1, Example 3, Example 4 and Example 5, respectively, was used. At this time, Example 1, Example 3 and Example The molecular weight of PEG used in the block copolymer of 4 was 1500, 1750 and 2000, respectively, and the molecular weight of OSM in the block copolymers of Examples 1 and 5 was 1144 and 937, respectively.
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。
FIG. 7 shows that the molecular weight ratio of PEG as a hydrophilic polymer and PCLA as a hydrophobic polymer is fixed (PEG / PCLA = about 1 / 2.1), and the molecular weight of PEG and the whole block copolymer is increased. FIG.
As the overall molecular weight of the block copolymer increases, the sol-gel phase equilibrium diagram moves toward higher temperatures, but there is little change in the temperature range of the region forming the gel (FIG. 7). reference). This is because when the length of the block copolymer increases while the ratio of the hydrophilic block to the hydrophobic block is maintained at a constant ratio, a gel is formed by physical cross-linking due to the attractive force between the hydrophobic blocks. For this purpose, it means that gelation is possible under conditions of higher hydrophobicity, that is, strong hydrophobic attractive force at high temperature. It also suggests that the temperature range at which the gel is formed is influenced primarily by the ratio of hydrophilic block to hydrophobic block.
On the other hand, in the low pH range, it turned out that the temperature range which forms a gel becomes low as the molecular weight of a block copolymer increases (refer FIG. 7). This is because the OSM exists in a non-ionized state at a low pH and plays a role of a hydrophobic block. Therefore, as the molecular weight of PEG increases, the ratio of the hydrophilic block PEG to the hydrophobic block PCLA-OSM increases. Go down. For this reason, at low pH, it turned out that the temperature range which forms a gel becomes a little low as the whole molecular weight of a block copolymer increases.
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）。
FIG. 8 is a sol-gel phase equilibrium diagram with changes in the molecular weight of OSM, which is a pH sensitive block.
It was confirmed that OSM that exists mainly in an ionized state in a high pH region exists in a sol state regardless of the molecular weight. However, as pH decreases, OSM does not ionize and acts as a hydrophobic block, especially in the low pH region, the block copolymer becomes more hydrophobic as the molecular weight of OSM increases to form a gel. It was recognized that the area to be expanded was wide (see FIG. 8).
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。 Therefore, it was confirmed that the temperature and pH range where the sol-gel transition occurs can be adjusted according to the molecular weight and composition ratio of the block copolymer.
［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。
[Experimental Example 4. Evaluation of sol-gel transition behavior of block copolymer by changes in temperature and pH]
The sol-gel transition behavior of the block copolymer obtained according to the present invention was evaluated by changes in temperature and pH.
Triple block copolymers obtained according to Example 6 and Example 7 (MPEG-PCLA-OSM, MPEG = 750, OSM = 1144), pentablock copolymers obtained according to Examples 8 and 9. (OSM-PCGA-PEG-PCGA-OSM, PEG = 1500, OSM = 1144) were respectively dissolved in a buffer solution by adding 25% by weight (triple block copolymer) and 15% by weight (5-fold block copolymer). Thereafter, the pH was adjusted to 8.2, 8.0, 7.8, 7.6, 7.4, and 7.2 with an HCl solution, respectively. While the temperature of each block copolymer solution having each pH was raised by 2 ° C., the solution was allowed to reach an equilibrium state at a constant temperature for 10 minutes, and then each solution was held obliquely for 1 minute. At this time, it was recognized as a sol when the solution flowed, and as a gel when the solution kept its shape without flowing, and the sol-gel transition behavior was measured.
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。
As a result of the experiment, both the triple and quint block copolymers obtained according to Examples 6 to 9 showed the same sol-gel transition behavior as the result of Experimental Example 1 (see FIGS. 9 and 10).
The triple block copolymer (MPEG-PCLA-OSM) obtained according to Example 6 and Example 7 forms a gel at a higher concentration than the OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM 5-block copolymer. (See FIG. 9), this is due to the difference in the mechanism of forming the gel. OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM, which consists of hydrophobic blocks at both ends, undergoes gelation due to the interconnection between the micelles formed by the block copolymer, whereas MPEG-PCLA-OSM A gel is formed by laminating mycels formed of a polymer. For this reason, it means that hydrogel is also formed in high concentration by the high concentration of the micelle required at the time of gel formation.
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。 Moreover, in the case of the block copolymer (OSM-PCGA-PEG-PCGA-OSM) obtained according to Example 8 and Example 9, the composition ratio of the hydrophilic block and the hydrophobic block is the block copolymer of Example 1. It was found that the gel was formed at a higher composition ratio than that of (see FIG. 10). This is seen to be due to the lower hydrophobicity of glycolide (GA) compared to lactide (LA).
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。 As described above, the block copolymer according to the present invention not only compensates for the disadvantage of the temperature-sensitive copolymer by exhibiting a sol-gel transition behavior sensitive to pH in addition to temperature, A more stable type of hydrogel can be formed at an appropriate temperature and pH, and the stability problem in the body can be solved at the same time, so it can be used for various applications in the medical and drug delivery fields. is there.
Claims (16)
（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。 (A) a copolymer of a polyethylene glycol (PEG) compound and a biodegradable polymer;
(B) a sulfonamide oligomer;
A block copolymer obtained by coupling.
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