多糖類誘導体
【課題】水と混合後に高圧蒸気滅菌しても高い粘弾性を保持するハイドロゲルとなり、癒着防止材として有用な多糖類誘導体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】側鎖にβ−アラニン誘導体と、−ＣＨ２ＣＯＮＨＹ（Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基）の両方が結合した多糖類およびその製造方法。
【解決手段】側鎖にβ−アラニン誘導体と、−ＣＨ２ＣＯＮＨＹ（Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基）の両方が結合した多糖類およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多糖類に側鎖としてβ−アラニン誘導体とホスファチジルエタノールアミンの両方が結合した多糖類誘導体、その製造方法、およびそのハイドロゲルである。本発明の多糖類誘導体は水と混合すると、高圧蒸気滅菌後も高い粘弾性を保持するゲルとなり、医療材料などに利用される。
【背景技術】
【０００２】
化学的に修飾された多糖類は、そのハイドロゲル特性・生体親和性から、食品用途、日用品用途、化粧品用途などで広く利用されており、その用途は医療分野にも及んでいる。例えば、特許文献１、特許文献２を基に開発されたヒアルロン酸とカルボキシメチルセルロースを架橋した化合物からなる組成物で、フィルム状の癒着防止材「セプラフィルム」（登録商標、Ｇｅｎｚｙｍｅ社製）が市販されている。
【０００３】
なかでも、多糖類誘導体のハイドロゲルであって流動性があるものは、体内に注射器などを用いて注入することが可能であり、内視鏡手術時でも低侵襲な条件下で使用できる医療材料となりうる。また、創傷部位を湿潤状態に保つ創傷被覆剤や、組織修復のための充填材、細胞培養の培地、薬物輸送システムの担体などの医療分野への幅広い応用が期待される。
【０００４】
医療材料としてゲルを用いる場合、必ず滅菌処理を施さなければならない。滅菌方法としては、乾熱法、高圧蒸気法（オートクレーブ法）、流通蒸気法、煮沸法、間けつ法、ろ過法、γ線法、電子線法、紫外線法、高周波法、ガス法（エチレンオキサイド法、ホルムアルデヒド法）等が知られており、日本薬局方にも記載されている。この中でも、最終形態のゲルに直接適用でき、かつ、化学変化を引き起こさない滅菌方法として、高圧蒸気法が優れている。例えば、特許文献３にはアルギン酸ナトリウムと水とからなる組成物を高圧蒸気滅菌し、癒着防止材として用いることが記載されている。しかし、高圧蒸気滅菌後の組成物の粘度は低く、高圧蒸気滅菌後の粘度が１Ｐａ・ｓ以上になるためには、アルギン酸ナトリウムの重量濃度を５％まで上げなければならなかった。このため、低重量濃度の多糖類誘導体から、体内での十分な滞留性をもったゲルを作り出すことが課題であった。
【０００５】
特許文献４にはカルボキシメチルセルロースとホスファチジルエタノールアミンとを１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドを縮合剤として縮合させる反応が記載されている。しかし、特許文献４では多糖類に導入された側鎖はホスファチジルエタノールアミン部位だけであり、また、そのハイドロゲルの粘弾性については全く記載がない。
【０００６】
非特許文献１にはセファロースまたはトリスアクリルにジシクロヘキシルカルボジイミドとＮ−ヒドロキシスクシンイミドを加え、ロッセン転位反応により側鎖としてβ−アラニン誘導体を導入する反応が記載されている。しかし、この反応では疎水基は同時には導入されておらず、また多糖類誘導体のハイドロゲルの粘弾性については全く記載がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平５−５０８１６１号公報
【特許文献２】特表平６−５０８１６９号公報
【特許文献３】特開２００３−２４４３１号公報
【特許文献４】米国特許第５０６４８１７号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８７；２６：２１５５−２１６１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、水と混合後に高圧蒸気滅菌しても高い粘弾性を保持するハイドロゲルとなる多糖類誘導体を提供することである。
さらに、かかる多糖類誘導体の効率的な製造方法を提供することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者らは、上記目的のもとで鋭意研究した結果、特定の多糖類誘導体であれば、高圧蒸気滅菌後も高い粘弾性を有するハイドロゲルを形成することを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は下記式（１）で表される繰り返し単位からなる多糖類誘導体ならびにそのハイドロゲルである。
【００１２】
【化１】
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に、下記式（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）、および（１−ｄ）からなる群より選ばれる基を表す。ただし、多糖類誘導体中には、式（１−ｃ）で表される基、および式（１−ｄ）で表される基がいずれも存在する。
【００１３】
【化２】
式（１−ｂ）および（１−ｄ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、式（１−ｃ）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【００１４】
また、本発明は下記式（２）で表される繰り返し単位からなるカルボキシメチルセルロースと下記式（３）で表されるアミンとを、下記式（４）で表される縮合剤、およびＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体の存在下で反応させることを特徴とする、上記多糖類誘導体の製造方法である。
【００１５】
【化３】
式（２）中、Ｒ１１、Ｒ２１、およびＲ３１はそれぞれ独立に、下記式（２−ａ）および（２−ｂ）からなる群より選ばれる。
【００１６】
【化４】
式（２−ｂ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表す。
【００１７】
【化５】
式（３）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【００１８】
【化６】
式（４）中、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、炭素数が２０以下の炭化水素基を表し、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の多糖類誘導体のハイドロゲルは、高圧蒸気滅菌後も高い粘弾性を保持している。
【００２０】
また、本発明の製造方法によれば、多糖類の主鎖にβ−アラニン誘導体が他の置換基と同時に導入される。すなわち、従来の方法では二段階以上の合成工程を経なければならなかったのに対し、本発明の製造方法では一段階で行なうことができ、置換基の導入率も他の触媒を用いた場合と比べて高い。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は下記式（１）で表される繰り返し単位からなる多糖類誘導体ならびにそのハイドロゲルである。
【００２２】
【化７】
【００２３】
かかる多糖類誘導体の分子量は、目的とする効果を奏する限り、特に限定されない。
上記式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に、下記式（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）、および（１−ｄ）からなる群より選ばれる基を表す。
【００２４】
【化８】
【００２５】
上記式（１−ｂ）および（１−ｄ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、式（１−ｃ）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
かかるＸのアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムが好ましく、特にナトリウムが好ましい。
Ｙの炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基には、分岐しているもの、環構造を形成しているものを含む。かかるＹのアルキル基の置換基としては、ａ）ヒドロキシル基、ｂ）カルボキシル基、ｃ）アミノ基、ｄ）チオール基、ｅ）リン酸基、ｆ）芳香族基などが挙げられる。この中でもヒドロキシル基、カルボキシル基、リン酸基が好ましく、リン酸基が特に好ましい。Ｙのアルキル基の置換基がイオン性の場合は、その塩もＹの定義に含まれる。
かかるＹとしては、下記式（１−ｅ）で表される基が好ましい。
【００２６】
【化９】
【００２７】
上記式（１−ｅ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
かかるＸのアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムが好ましく、特にナトリウムが好ましい。
また、Ｒ４およびＲ５としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が好ましく、特にＲ４およびＲ５が−ＣＨ２（ＣＨ２）６ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＨ３であるものが好ましい。
【００２８】
また、上記式（１−ｄ）で表される基の当量は１．０〜２０．０［ｍｏｌ％／糖残基］であるものが好ましく、上記式（１−ｃ）で表される基の当量は０．５〜５．０［ｍｏｌ％／糖残基］であるものが好ましい。
【００２９】
また、本発明は、下記式（２）で表される繰り返し単位からなるカルボキシメチルセルロースと下記式（３）で表されるアミンとを、下記式（４）で表される縮合剤、およびＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体の存在下で反応させることを特徴とする、上記多糖類誘導体の製造方法である。
【００３０】
【化１０】
式（２）中、Ｒ１１、Ｒ２１、およびＲ３１は、それぞれ独立に、下記式（２−ａ）および（２−ｂ）からなる群より選ばれる。
【００３１】
【化１１】
式（２−ｂ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表す。
【００３２】
【化１２】
式（３）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【００３３】
【化１３】
式（４）中、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、炭素数が２０以下の炭化水素基を表し、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【００３４】
上記式（２）における好ましいＸとしては、上記式（１）のＸについて前述したものと同じものが好ましく挙げられる。
上記式（２）における好ましいＹとしては、下記式（５）で表される基が好ましい。
【００３５】
【化１４】
【００３６】
式（５）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
式（５）における好ましいＸ、Ｒ４、およびＲ５としては、上記式（１−ｅ）のＸ、Ｒ４、およびＲ５について前述したものと同じものが挙げられる。
【００３７】
上記式（３）で表されるアミンは、カルボキシメチルセルロースの糖残基１００当量に対し、０．５〜２０当量の割合にて反応させることが好ましい。
上記式（４）で表される縮合剤としては、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドおよびその塩、ジイソプロピルカルボジイミド、ジ−ｔ−ブチルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジトリルカルボジイミド、１−ｔ−ブチル−３−エチルカルボジイミド、１−シクロヘキシル−３−（２−モルホリノエチル）カルボジイミドおよびその塩などが挙げられる。この中でも、水溶性、反応性、および医療材料合成の実績の点から、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩が好ましい。
【００３８】
本発明の製造方法で用いられるＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体としては、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド、Ｎ−ヒドロキシスルホスクシンイミドなどが挙げられる。この中でも、溶解性、反応性の点から、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドが好ましい。
【００３９】
上記式（４）で表される縮合剤は、カルボキシメチルセルロースの糖残基１００当量に対し、１〜５０当量用いるのが好ましい。一方、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体は、カルボキシメチルセルロースの糖残基１００当量に対し、１〜５０当量用いるのが好ましい。
【００４０】
カルボキシメチルセルロースと上記式（３）で表されるアミンとの反応は、水および水と相溶する有機溶媒を混合した溶媒系、もしくは水単独を溶媒として行なうことができる。その中でも、カルボキシメチルセルロース、上記式（３）で表されるアミン、上記式（４）で表される縮合剤、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体のすべてが溶解する溶媒系が望ましい。
【００４１】
上記反応の生成物を精製する方法は特に限定されないが、以下の方法により効率よく精製され、高純度の多糖類誘導体を製造することができる。すなわち、カルボキシメチルセルロースと上記式（３）で表されるアミンとの反応後、溶媒を減圧留去し、その残渣を多糖類の溶解度が大きくない有機溶媒に加えることにより、多糖類誘導体を析出させる。有機溶媒としては、具体的にはメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、ｔ−ブタノールなどの１価アルコール類、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類、アセトンなどのケトン類、フェノールなどの芳香族アルコール類を挙げることができる。これらの中でも、生体内での安全性の点から、エタノールが好ましい。
【００４２】
＜多糖類誘導体によるハイドロゲル＞
上記方法によって得られる多糖類誘導体は、ハイドロゲルを形成することができる（かかるハイドロゲルを、以下、単に「ハイドロゲル」と略記することがある）。このとき、水１００重量部に対し、本発明の多糖類誘導体を０．１〜５．０重量部、好ましくは０．５〜５．０重量部含むことにより、適度な粘弾性を有するハイドロゲルを得ることができる。
【００４３】
通常、いずれのハイドロゲルも、ポリマーの濃度を高めることにより所望のゲル強度を得ることができるが、本発明のハイドロゲルは、水に対して５重量％以下の低いポリマー濃度においても、十分なゲル粘弾性を得ることができる。具体的に好ましいハイドロゲルの物性としては、ハイドロゲルの入った容器を傾けても流れ落ちない程度の粘弾性を有するものであり、スパーテルなどの金属へらで触ると容易に変形することが可能で、患部に塗布することが容易な状態である。また、かかるハイドロゲルは注射器など細管を有する器具で注入することが可能である。また、かかるハイドロゲルは無色透明であり、製造の過程でごみなどの異物が混入した場合、これを検知することが可能であり、工業生産する上でのメリットを有する。
【００４４】
ハイドロゲルの好ましい粘弾性としては、温度３７℃の条件で、レオメーターとよばれる動的粘弾性測定装置を用い、角速度１０ｒａｄ／ｓｅｃで測定したときの絶対粘度が、０．２〜１００Ｐａ・ｓが好ましく、さらに好ましくは２〜３０Ｐａ・ｓであり、この範囲が注入型ゲルとしての取扱性の良さと体内での滞留性を同時に満足させられる範囲であるが、使用目的により適宜変更させることができる。
【００４５】
本発明の多糖類誘導体およびそのハイドロゲルの用途としては、癒着防止材、癒着防止材以外の医療用途（創傷被覆剤・充填材・細胞培養培地・薬物輸送システムの担体など）、ヘアケア製品や肌の保湿剤などの日用品用途、化粧品用途などがある。
【実施例】
【００４６】
以下の実施例・比較例により本発明の実施態様をより具体的に説明する。しかし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４７】
（１）実施例・比較例に使用した材料は以下の通りである。
（ｉ）ＣＭＣＮａ：カルボキシメチルセルロースナトリウム（第一工業製薬（株）製、ＰＭ２５０−Ｌ、ヒドロキシル基のカルボキシメチル基への置換度０．７、粘度平均分子量６０００００）、
（ｉｉ）ＣＭＣＮａ：カルボキシメチルセルロースナトリウム（第一工業製薬（株）製、Ｐ−６０３Ａ、ヒドロキシル基のカルボキシメチル基への置換度０．７、粘度平均分子量１２００００）、
（ｉｉｉ）テトラヒドロフラン（和光純薬工業（株）製）、
（ｉｖ）１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩 （ＷＳＣ・ＨＣｌ、大阪有機合成（株）製）、
（ｖ）Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＨＯＳｕ、大阪有機合成（株）製）、
（ｖｉ）１−ヒドロキシベンゾトリアゾール一水和物（ＨＯＢｔ・Ｈ２Ｏ、大阪有機合成（株）製）、
（ｖｉｉ）１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾール（ＨＯＡｔ、和光純薬工業（株）製）、
（ｖｉｉｉ）Ｌ−α−ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ、日本油脂（株）製）。
【００４８】
（２）多糖類誘導体中のホスファチジルエタノールアミン含量の測定
多糖類誘導体中のホスファチジルエタノールアミン含量は、バナドモリブデン酸吸光光度法による全リン含量の分析または１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのピークの積分比から求めた。
【００４９】
（３）多糖類誘導体中のβ−アラニン誘導体含量の測定
多糖類誘導体中のβ−アラニン誘導体の割合は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのピークの積分比から求めた。
【００５０】
（４）ハイドロゲルの粘弾性の測定
ハイドロゲルの粘弾性は、動的粘弾性測定装置であるＲｈｅｏｍｅｔｅｒ ＲＦIII（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）を使用し、３７℃、角速度１０ｒａｄ／ｓｅｃで測定した。
【００５１】
［実施例１］
ＣＭＣＮａ（ＰＭ２５０−Ｌ、置換度０．７、粘度平均分子量６０００００）３０００ｍｇを水とテトラヒドロフランの混合溶媒に溶解させた。この溶液に、Ｌ−α−ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ）１４４ｍｇ（０．１９４ｍｍｏｌ）、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＷＳＣ・ＨＣｌ）７９８ ｍｇ（４．１６ ｍｍｏｌ）およびＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＨＯＳｕ）４７８ｍｇ（４．１６ｍｍｏｌ）を加えた。反応終了後、反応溶液をエタノールに加えることにより多糖類誘導体を析出させ、ろ取した。得られた固体をエタノールで洗浄し、減圧乾燥した。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．５ｍｏｌ％／糖残基、β−アラニン誘導体の置換度は１０．５ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られたセルロース誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は１０６．２Ｐａ、損失弾性率は１８．２Ｐａ、絶対粘度は１０．８Ｐａ・ｓであった。
【００５２】
［実施例２］
ＤＯＰＥ１４４ｍｇ（０．１９４ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ ７９８ ｍｇ（４．１６ ｍｍｏｌ）およびＨＯＳｕ４７８ｍｇ（４．１６ｍｍｏｌ）の代わりにＤＯＰＥ３５１ｍｇ（０．４７２ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ ３９９ ｍｇ（２．０８ ｍｍｏｌ）およびＨＯＳｕ ２３９ ｍｇ（２．０８ ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は２．８ｍｏｌ％／糖残基、β−アラニン誘導体の置換度は２．７ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は２１３．０Ｐａ、損失弾性率は２６．９Ｐａ、絶対粘度は、２１．５Ｐａ・ｓであった。
【００５３】
［比較例１］
ＣＭＣＮａ（ＰＭ２５０−Ｌ、置換度０．７、粘度平均分子量６０００００）７５０ｍｇを水とテトラヒドロフランの混合溶媒に溶解させた。この溶液に、ＤＯＰＥ３５１ｍｇ（０．４７２ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ １００ ｍｇ（０．５２ ｍｍｏｌ）および１−ヒドロキシベンゾトリアゾール一水和物（ＨＯＢｔ・Ｈ２Ｏ）８０ ｍｇ（０．５２ ｍｍｏｌ）を加えた。反応終了後、反応溶液をエタノールに加えることにより多糖類誘導体を析出させ、ろ取した。得られた固体をエタノールで洗浄し、減圧乾燥した。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．５ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の、貯蔵弾性率は１０．１Ｐａ、損失弾性率は３．６Ｐａ、絶対粘度は１．１Ｐａ・ｓであった。
【００５４】
［実施例３］
ＣＭＣＮａ（Ｐ−６０３Ａ、置換度０．７、粘度平均分子量１２００００）３０００ｍｇを水とテトラヒドロフランの混合溶媒に溶解させた。この溶液に、ＤＯＰＥ３４９ｍｇ（０．４６８ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ ３９５ ｍｇ（２．０６ ｍｍｏｌ）およびＨＯＳｕ２３７ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）を加えた。反応終了後、反応溶液をエタノールに加えることにより多糖類誘導体を析出させ、ろ取した。得られた固体をエタノールで洗浄し、減圧乾燥した。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は２．８ｍｏｌ％／糖残基、β−アラニン誘導体の置換度は２．１ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は２２．６Ｐａ、損失弾性率は６．７Ｐａ、絶対粘度は、２．４Ｐａ・ｓであった。
【００５５】
［比較例２］
ＤＯＰＥを加えなかったこと以外は実施例３と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のβ−アラニン誘導体の置換度は４．６ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の、貯蔵弾性率は１．０Ｐａ以下、損失弾性率は１．０Ｐａ以下、絶対粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以下であった。
【００５６】
［比較例３］
ＨＯＳｕ２３７ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）の代わりにＨＯＢｔ・Ｈ２Ｏ ３１５ ｍｇ（２．０６ ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例３と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．５ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は１．０Ｐａ以下、損失弾性率は１．０Ｐａ以下、絶対粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以下であった。
【００５７】
［比較例４］
ＨＯＳｕ２３７ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）の代わりに１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾール（ＨＯＡｔ）２８０ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例３と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．２ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は１．０Ｐａ以下、損失弾性率は１．０Ｐａ以下、絶対粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以下であった。
【００５８】
実施例１〜３および比較例１〜４の、反応に用いた試薬量、生成物の側鎖の置換度、および高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性のデータを表１にまとめた。
【００５９】
【表１】
【００６０】
実施例１と比較例１の比較により、同じ多糖類主鎖に同じ量のＤＯＰＥ側鎖が導入された多糖類誘導体でも、β−アラニン誘導体が導入されているものの方が、β−アラニン誘導体が導入されていないものよりも高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性が高いことが分かった。
【００６１】
また、実施例３と比較例２の比較により、多糖類にβ−アラニン誘導体のみが結合していても高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性は低く、高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性を高くするには多糖類主鎖に−ＣＨ２ＣＯＮＨＹ（Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基）とβ−アラニン誘導体の両方を導入する必要があることが分かった。
【００６２】
さらに、実施例３と比較例３および比較例４の比較により、反応に同じ量のＣＭＣＮａとＤＯＰＥを原料として用いた場合、触媒としてＨＯＳｕを用いる方が、ＨＯＢｔ・Ｈ２ＯやＨＯＡｔを用いるよりも多糖類主鎖により多くのＤＯＰＥを導入でき、またβ−アラニン誘導体も同時に多糖類主鎖に導入されるため、高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性が高くなることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の多糖類誘導体およびそのハイドロゲルは、例えば癒着防止材、創傷被覆剤、充填材、細胞培養培地、薬物輸送システムの担体、ヘアケア製品、肌の保湿剤、化粧品などに用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多糖類に側鎖としてβ−アラニン誘導体とホスファチジルエタノールアミンの両方が結合した多糖類誘導体、その製造方法、およびそのハイドロゲルである。本発明の多糖類誘導体は水と混合すると、高圧蒸気滅菌後も高い粘弾性を保持するゲルとなり、医療材料などに利用される。
【背景技術】
【０００２】
化学的に修飾された多糖類は、そのハイドロゲル特性・生体親和性から、食品用途、日用品用途、化粧品用途などで広く利用されており、その用途は医療分野にも及んでいる。例えば、特許文献１、特許文献２を基に開発されたヒアルロン酸とカルボキシメチルセルロースを架橋した化合物からなる組成物で、フィルム状の癒着防止材「セプラフィルム」（登録商標、Ｇｅｎｚｙｍｅ社製）が市販されている。
【０００３】
なかでも、多糖類誘導体のハイドロゲルであって流動性があるものは、体内に注射器などを用いて注入することが可能であり、内視鏡手術時でも低侵襲な条件下で使用できる医療材料となりうる。また、創傷部位を湿潤状態に保つ創傷被覆剤や、組織修復のための充填材、細胞培養の培地、薬物輸送システムの担体などの医療分野への幅広い応用が期待される。
【０００４】
医療材料としてゲルを用いる場合、必ず滅菌処理を施さなければならない。滅菌方法としては、乾熱法、高圧蒸気法（オートクレーブ法）、流通蒸気法、煮沸法、間けつ法、ろ過法、γ線法、電子線法、紫外線法、高周波法、ガス法（エチレンオキサイド法、ホルムアルデヒド法）等が知られており、日本薬局方にも記載されている。この中でも、最終形態のゲルに直接適用でき、かつ、化学変化を引き起こさない滅菌方法として、高圧蒸気法が優れている。例えば、特許文献３にはアルギン酸ナトリウムと水とからなる組成物を高圧蒸気滅菌し、癒着防止材として用いることが記載されている。しかし、高圧蒸気滅菌後の組成物の粘度は低く、高圧蒸気滅菌後の粘度が１Ｐａ・ｓ以上になるためには、アルギン酸ナトリウムの重量濃度を５％まで上げなければならなかった。このため、低重量濃度の多糖類誘導体から、体内での十分な滞留性をもったゲルを作り出すことが課題であった。
【０００５】
特許文献４にはカルボキシメチルセルロースとホスファチジルエタノールアミンとを１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドを縮合剤として縮合させる反応が記載されている。しかし、特許文献４では多糖類に導入された側鎖はホスファチジルエタノールアミン部位だけであり、また、そのハイドロゲルの粘弾性については全く記載がない。
【０００６】
非特許文献１にはセファロースまたはトリスアクリルにジシクロヘキシルカルボジイミドとＮ−ヒドロキシスクシンイミドを加え、ロッセン転位反応により側鎖としてβ−アラニン誘導体を導入する反応が記載されている。しかし、この反応では疎水基は同時には導入されておらず、また多糖類誘導体のハイドロゲルの粘弾性については全く記載がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平５−５０８１６１号公報
【特許文献２】特表平６−５０８１６９号公報
【特許文献３】特開２００３−２４４３１号公報
【特許文献４】米国特許第５０６４８１７号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８７；２６：２１５５−２１６１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、水と混合後に高圧蒸気滅菌しても高い粘弾性を保持するハイドロゲルとなる多糖類誘導体を提供することである。
さらに、かかる多糖類誘導体の効率的な製造方法を提供することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者らは、上記目的のもとで鋭意研究した結果、特定の多糖類誘導体であれば、高圧蒸気滅菌後も高い粘弾性を有するハイドロゲルを形成することを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は下記式（１）で表される繰り返し単位からなる多糖類誘導体ならびにそのハイドロゲルである。
【００１２】
【化１】
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に、下記式（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）、および（１−ｄ）からなる群より選ばれる基を表す。ただし、多糖類誘導体中には、式（１−ｃ）で表される基、および式（１−ｄ）で表される基がいずれも存在する。
【００１３】
【化２】
式（１−ｂ）および（１−ｄ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、式（１−ｃ）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【００１４】
また、本発明は下記式（２）で表される繰り返し単位からなるカルボキシメチルセルロースと下記式（３）で表されるアミンとを、下記式（４）で表される縮合剤、およびＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体の存在下で反応させることを特徴とする、上記多糖類誘導体の製造方法である。
【００１５】
【化３】
式（２）中、Ｒ１１、Ｒ２１、およびＲ３１はそれぞれ独立に、下記式（２−ａ）および（２−ｂ）からなる群より選ばれる。
【００１６】
【化４】
式（２−ｂ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表す。
【００１７】
【化５】
式（３）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【００１８】
【化６】
式（４）中、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、炭素数が２０以下の炭化水素基を表し、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の多糖類誘導体のハイドロゲルは、高圧蒸気滅菌後も高い粘弾性を保持している。
【００２０】
また、本発明の製造方法によれば、多糖類の主鎖にβ−アラニン誘導体が他の置換基と同時に導入される。すなわち、従来の方法では二段階以上の合成工程を経なければならなかったのに対し、本発明の製造方法では一段階で行なうことができ、置換基の導入率も他の触媒を用いた場合と比べて高い。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は下記式（１）で表される繰り返し単位からなる多糖類誘導体ならびにそのハイドロゲルである。
【００２２】
【化７】
【００２３】
かかる多糖類誘導体の分子量は、目的とする効果を奏する限り、特に限定されない。
上記式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に、下記式（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）、および（１−ｄ）からなる群より選ばれる基を表す。
【００２４】
【化８】
【００２５】
上記式（１−ｂ）および（１−ｄ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、式（１−ｃ）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
かかるＸのアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムが好ましく、特にナトリウムが好ましい。
Ｙの炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基には、分岐しているもの、環構造を形成しているものを含む。かかるＹのアルキル基の置換基としては、ａ）ヒドロキシル基、ｂ）カルボキシル基、ｃ）アミノ基、ｄ）チオール基、ｅ）リン酸基、ｆ）芳香族基などが挙げられる。この中でもヒドロキシル基、カルボキシル基、リン酸基が好ましく、リン酸基が特に好ましい。Ｙのアルキル基の置換基がイオン性の場合は、その塩もＹの定義に含まれる。
かかるＹとしては、下記式（１−ｅ）で表される基が好ましい。
【００２６】
【化９】
【００２７】
上記式（１−ｅ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
かかるＸのアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムが好ましく、特にナトリウムが好ましい。
また、Ｒ４およびＲ５としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が好ましく、特にＲ４およびＲ５が−ＣＨ２（ＣＨ２）６ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＨ３であるものが好ましい。
【００２８】
また、上記式（１−ｄ）で表される基の当量は１．０〜２０．０［ｍｏｌ％／糖残基］であるものが好ましく、上記式（１−ｃ）で表される基の当量は０．５〜５．０［ｍｏｌ％／糖残基］であるものが好ましい。
【００２９】
また、本発明は、下記式（２）で表される繰り返し単位からなるカルボキシメチルセルロースと下記式（３）で表されるアミンとを、下記式（４）で表される縮合剤、およびＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体の存在下で反応させることを特徴とする、上記多糖類誘導体の製造方法である。
【００３０】
【化１０】
式（２）中、Ｒ１１、Ｒ２１、およびＲ３１は、それぞれ独立に、下記式（２−ａ）および（２−ｂ）からなる群より選ばれる。
【００３１】
【化１１】
式（２−ｂ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表す。
【００３２】
【化１２】
式（３）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【００３３】
【化１３】
式（４）中、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、炭素数が２０以下の炭化水素基を表し、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【００３４】
上記式（２）における好ましいＸとしては、上記式（１）のＸについて前述したものと同じものが好ましく挙げられる。
上記式（２）における好ましいＹとしては、下記式（５）で表される基が好ましい。
【００３５】
【化１４】
【００３６】
式（５）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
式（５）における好ましいＸ、Ｒ４、およびＲ５としては、上記式（１−ｅ）のＸ、Ｒ４、およびＲ５について前述したものと同じものが挙げられる。
【００３７】
上記式（３）で表されるアミンは、カルボキシメチルセルロースの糖残基１００当量に対し、０．５〜２０当量の割合にて反応させることが好ましい。
上記式（４）で表される縮合剤としては、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドおよびその塩、ジイソプロピルカルボジイミド、ジ−ｔ−ブチルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジトリルカルボジイミド、１−ｔ−ブチル−３−エチルカルボジイミド、１−シクロヘキシル−３−（２−モルホリノエチル）カルボジイミドおよびその塩などが挙げられる。この中でも、水溶性、反応性、および医療材料合成の実績の点から、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩が好ましい。
【００３８】
本発明の製造方法で用いられるＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体としては、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド、Ｎ−ヒドロキシスルホスクシンイミドなどが挙げられる。この中でも、溶解性、反応性の点から、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドが好ましい。
【００３９】
上記式（４）で表される縮合剤は、カルボキシメチルセルロースの糖残基１００当量に対し、１〜５０当量用いるのが好ましい。一方、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体は、カルボキシメチルセルロースの糖残基１００当量に対し、１〜５０当量用いるのが好ましい。
【００４０】
カルボキシメチルセルロースと上記式（３）で表されるアミンとの反応は、水および水と相溶する有機溶媒を混合した溶媒系、もしくは水単独を溶媒として行なうことができる。その中でも、カルボキシメチルセルロース、上記式（３）で表されるアミン、上記式（４）で表される縮合剤、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体のすべてが溶解する溶媒系が望ましい。
【００４１】
上記反応の生成物を精製する方法は特に限定されないが、以下の方法により効率よく精製され、高純度の多糖類誘導体を製造することができる。すなわち、カルボキシメチルセルロースと上記式（３）で表されるアミンとの反応後、溶媒を減圧留去し、その残渣を多糖類の溶解度が大きくない有機溶媒に加えることにより、多糖類誘導体を析出させる。有機溶媒としては、具体的にはメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、ｔ−ブタノールなどの１価アルコール類、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類、アセトンなどのケトン類、フェノールなどの芳香族アルコール類を挙げることができる。これらの中でも、生体内での安全性の点から、エタノールが好ましい。
【００４２】
＜多糖類誘導体によるハイドロゲル＞
上記方法によって得られる多糖類誘導体は、ハイドロゲルを形成することができる（かかるハイドロゲルを、以下、単に「ハイドロゲル」と略記することがある）。このとき、水１００重量部に対し、本発明の多糖類誘導体を０．１〜５．０重量部、好ましくは０．５〜５．０重量部含むことにより、適度な粘弾性を有するハイドロゲルを得ることができる。
【００４３】
通常、いずれのハイドロゲルも、ポリマーの濃度を高めることにより所望のゲル強度を得ることができるが、本発明のハイドロゲルは、水に対して５重量％以下の低いポリマー濃度においても、十分なゲル粘弾性を得ることができる。具体的に好ましいハイドロゲルの物性としては、ハイドロゲルの入った容器を傾けても流れ落ちない程度の粘弾性を有するものであり、スパーテルなどの金属へらで触ると容易に変形することが可能で、患部に塗布することが容易な状態である。また、かかるハイドロゲルは注射器など細管を有する器具で注入することが可能である。また、かかるハイドロゲルは無色透明であり、製造の過程でごみなどの異物が混入した場合、これを検知することが可能であり、工業生産する上でのメリットを有する。
【００４４】
ハイドロゲルの好ましい粘弾性としては、温度３７℃の条件で、レオメーターとよばれる動的粘弾性測定装置を用い、角速度１０ｒａｄ／ｓｅｃで測定したときの絶対粘度が、０．２〜１００Ｐａ・ｓが好ましく、さらに好ましくは２〜３０Ｐａ・ｓであり、この範囲が注入型ゲルとしての取扱性の良さと体内での滞留性を同時に満足させられる範囲であるが、使用目的により適宜変更させることができる。
【００４５】
本発明の多糖類誘導体およびそのハイドロゲルの用途としては、癒着防止材、癒着防止材以外の医療用途（創傷被覆剤・充填材・細胞培養培地・薬物輸送システムの担体など）、ヘアケア製品や肌の保湿剤などの日用品用途、化粧品用途などがある。
【実施例】
【００４６】
以下の実施例・比較例により本発明の実施態様をより具体的に説明する。しかし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４７】
（１）実施例・比較例に使用した材料は以下の通りである。
（ｉ）ＣＭＣＮａ：カルボキシメチルセルロースナトリウム（第一工業製薬（株）製、ＰＭ２５０−Ｌ、ヒドロキシル基のカルボキシメチル基への置換度０．７、粘度平均分子量６０００００）、
（ｉｉ）ＣＭＣＮａ：カルボキシメチルセルロースナトリウム（第一工業製薬（株）製、Ｐ−６０３Ａ、ヒドロキシル基のカルボキシメチル基への置換度０．７、粘度平均分子量１２００００）、
（ｉｉｉ）テトラヒドロフラン（和光純薬工業（株）製）、
（ｉｖ）１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩 （ＷＳＣ・ＨＣｌ、大阪有機合成（株）製）、
（ｖ）Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＨＯＳｕ、大阪有機合成（株）製）、
（ｖｉ）１−ヒドロキシベンゾトリアゾール一水和物（ＨＯＢｔ・Ｈ２Ｏ、大阪有機合成（株）製）、
（ｖｉｉ）１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾール（ＨＯＡｔ、和光純薬工業（株）製）、
（ｖｉｉｉ）Ｌ−α−ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ、日本油脂（株）製）。
【００４８】
（２）多糖類誘導体中のホスファチジルエタノールアミン含量の測定
多糖類誘導体中のホスファチジルエタノールアミン含量は、バナドモリブデン酸吸光光度法による全リン含量の分析または１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのピークの積分比から求めた。
【００４９】
（３）多糖類誘導体中のβ−アラニン誘導体含量の測定
多糖類誘導体中のβ−アラニン誘導体の割合は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのピークの積分比から求めた。
【００５０】
（４）ハイドロゲルの粘弾性の測定
ハイドロゲルの粘弾性は、動的粘弾性測定装置であるＲｈｅｏｍｅｔｅｒ ＲＦIII（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）を使用し、３７℃、角速度１０ｒａｄ／ｓｅｃで測定した。
【００５１】
［実施例１］
ＣＭＣＮａ（ＰＭ２５０−Ｌ、置換度０．７、粘度平均分子量６０００００）３０００ｍｇを水とテトラヒドロフランの混合溶媒に溶解させた。この溶液に、Ｌ−α−ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ）１４４ｍｇ（０．１９４ｍｍｏｌ）、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＷＳＣ・ＨＣｌ）７９８ ｍｇ（４．１６ ｍｍｏｌ）およびＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＨＯＳｕ）４７８ｍｇ（４．１６ｍｍｏｌ）を加えた。反応終了後、反応溶液をエタノールに加えることにより多糖類誘導体を析出させ、ろ取した。得られた固体をエタノールで洗浄し、減圧乾燥した。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．５ｍｏｌ％／糖残基、β−アラニン誘導体の置換度は１０．５ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られたセルロース誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は１０６．２Ｐａ、損失弾性率は１８．２Ｐａ、絶対粘度は１０．８Ｐａ・ｓであった。
【００５２】
［実施例２］
ＤＯＰＥ１４４ｍｇ（０．１９４ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ ７９８ ｍｇ（４．１６ ｍｍｏｌ）およびＨＯＳｕ４７８ｍｇ（４．１６ｍｍｏｌ）の代わりにＤＯＰＥ３５１ｍｇ（０．４７２ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ ３９９ ｍｇ（２．０８ ｍｍｏｌ）およびＨＯＳｕ ２３９ ｍｇ（２．０８ ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は２．８ｍｏｌ％／糖残基、β−アラニン誘導体の置換度は２．７ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は２１３．０Ｐａ、損失弾性率は２６．９Ｐａ、絶対粘度は、２１．５Ｐａ・ｓであった。
【００５３】
［比較例１］
ＣＭＣＮａ（ＰＭ２５０−Ｌ、置換度０．７、粘度平均分子量６０００００）７５０ｍｇを水とテトラヒドロフランの混合溶媒に溶解させた。この溶液に、ＤＯＰＥ３５１ｍｇ（０．４７２ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ １００ ｍｇ（０．５２ ｍｍｏｌ）および１−ヒドロキシベンゾトリアゾール一水和物（ＨＯＢｔ・Ｈ２Ｏ）８０ ｍｇ（０．５２ ｍｍｏｌ）を加えた。反応終了後、反応溶液をエタノールに加えることにより多糖類誘導体を析出させ、ろ取した。得られた固体をエタノールで洗浄し、減圧乾燥した。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．５ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の、貯蔵弾性率は１０．１Ｐａ、損失弾性率は３．６Ｐａ、絶対粘度は１．１Ｐａ・ｓであった。
【００５４】
［実施例３］
ＣＭＣＮａ（Ｐ−６０３Ａ、置換度０．７、粘度平均分子量１２００００）３０００ｍｇを水とテトラヒドロフランの混合溶媒に溶解させた。この溶液に、ＤＯＰＥ３４９ｍｇ（０．４６８ｍｍｏｌ）、ＷＳＣ・ＨＣｌ ３９５ ｍｇ（２．０６ ｍｍｏｌ）およびＨＯＳｕ２３７ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）を加えた。反応終了後、反応溶液をエタノールに加えることにより多糖類誘導体を析出させ、ろ取した。得られた固体をエタノールで洗浄し、減圧乾燥した。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は２．８ｍｏｌ％／糖残基、β−アラニン誘導体の置換度は２．１ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は２２．６Ｐａ、損失弾性率は６．７Ｐａ、絶対粘度は、２．４Ｐａ・ｓであった。
【００５５】
［比較例２］
ＤＯＰＥを加えなかったこと以外は実施例３と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のβ−アラニン誘導体の置換度は４．６ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の、貯蔵弾性率は１．０Ｐａ以下、損失弾性率は１．０Ｐａ以下、絶対粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以下であった。
【００５６】
［比較例３］
ＨＯＳｕ２３７ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）の代わりにＨＯＢｔ・Ｈ２Ｏ ３１５ ｍｇ（２．０６ ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例３と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．５ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は１．０Ｐａ以下、損失弾性率は１．０Ｐａ以下、絶対粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以下であった。
【００５７】
［比較例４］
ＨＯＳｕ２３７ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）の代わりに１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾール（ＨＯＡｔ）２８０ｍｇ（２．０６ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例３と同様の操作を行い、多糖類誘導体を得た。得られた多糖類誘導体のＤＯＰＥの置換度は１．２ｍｏｌ％／糖残基であった。
得られた多糖類誘導体２０ｍｇを注射用蒸留水１９８０ｍｇに溶解し、濃度１重量％のハイドロゲルを調製した。このハイドロゲルを高圧蒸気滅菌（１２１℃、２０分間）した後の貯蔵弾性率は１．０Ｐａ以下、損失弾性率は１．０Ｐａ以下、絶対粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以下であった。
【００５８】
実施例１〜３および比較例１〜４の、反応に用いた試薬量、生成物の側鎖の置換度、および高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性のデータを表１にまとめた。
【００５９】
【表１】
【００６０】
実施例１と比較例１の比較により、同じ多糖類主鎖に同じ量のＤＯＰＥ側鎖が導入された多糖類誘導体でも、β−アラニン誘導体が導入されているものの方が、β−アラニン誘導体が導入されていないものよりも高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性が高いことが分かった。
【００６１】
また、実施例３と比較例２の比較により、多糖類にβ−アラニン誘導体のみが結合していても高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性は低く、高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性を高くするには多糖類主鎖に−ＣＨ２ＣＯＮＨＹ（Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基）とβ−アラニン誘導体の両方を導入する必要があることが分かった。
【００６２】
さらに、実施例３と比較例３および比較例４の比較により、反応に同じ量のＣＭＣＮａとＤＯＰＥを原料として用いた場合、触媒としてＨＯＳｕを用いる方が、ＨＯＢｔ・Ｈ２ＯやＨＯＡｔを用いるよりも多糖類主鎖により多くのＤＯＰＥを導入でき、またβ−アラニン誘導体も同時に多糖類主鎖に導入されるため、高圧蒸気滅菌後のハイドロゲルの粘弾性が高くなることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の多糖類誘導体およびそのハイドロゲルは、例えば癒着防止材、創傷被覆剤、充填材、細胞培養培地、薬物輸送システムの担体、ヘアケア製品、肌の保湿剤、化粧品などに用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される繰り返し単位からなる多糖類誘導体。
【化１】
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に、下記式（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）、および（１−ｄ）からなる群より選ばれる基を表す。ただし、多糖類誘導体中には、式（１−ｃ）で表される基、および式（１−ｄ）で表される基がいずれも存在する。
【化２】
式（１−ｂ）および（１−ｄ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、式（１−ｃ）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【請求項２】
Ｙが下記式（１−ｅ）で表される基である請求項１に記載の多糖類誘導体。
【化３】
式（１−ｅ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
【請求項３】
Ｒ４およびＲ５が−ＣＨ２（ＣＨ２）６ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＨ３である請求項２に記載の多糖類誘導体。
【請求項４】
式（１−ｄ）で表される基の当量が１．０〜２０．０［ｍｏｌ％／糖残基］である請求項１〜３のいずれかに記載の多糖類誘導体。
【請求項５】
式（１−ｃ）で表される基の当量が０．５〜５．０［ｍｏｌ％／糖残基］である請求項１〜４のいずれかに記載の多糖類誘導体。
【請求項６】
下記式（２）で表される繰り返し単位からなるカルボキシメチルセルロースと下記式（３）で表されるアミンとを、下記式（４）で表される縮合剤、およびＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体の存在下で反応させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の多糖類誘導体の製造方法。
【化４】
式（２）中、Ｒ１１、Ｒ２１、およびＲ３１はそれぞれ独立に、下記式（２−ａ）および（２−ｂ）からなる群より選ばれる。
【化５】
式（２−ｂ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表す。
【化６】
式（３）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【化７】
式（４）中、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、炭素数が２０以下の炭化水素基を表し、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【請求項７】
Ｙが下記式（５）で表される基である請求項６に記載の製造方法。
【化８】
式（５）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
【請求項８】
Ｒ４およびＲ５が−ＣＨ２（ＣＨ２）６ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＨ３である請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体が、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドである請求項６〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
式（４）で表される縮合剤が、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドおよびその塩、ジイソプロピルカルボジイミド、ジ−ｔ−ブチルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジトリルカルボジイミド、１−ｔ−ブチル−３−エチルカルボジイミド、１−シクロヘキシル−３−（２−モルホリノエチル）カルボジイミドおよびその塩のうちのいずれかである請求項６〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
式（４）で表される縮合剤が、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドまたはその塩である請求項６〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれかに記載の多糖類誘導体と水とを含むハイドロゲル。
【請求項１３】
多糖類誘導体の重量比が０．５〜５．０ｗｔ％である請求項１２に記載のハイドロゲル。
【請求項１】
下記式（１）で表される繰り返し単位からなる多糖類誘導体。
【化１】
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に、下記式（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）、および（１−ｄ）からなる群より選ばれる基を表す。ただし、多糖類誘導体中には、式（１−ｃ）で表される基、および式（１−ｄ）で表される基がいずれも存在する。
【化２】
式（１−ｂ）および（１−ｄ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、式（１−ｃ）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【請求項２】
Ｙが下記式（１−ｅ）で表される基である請求項１に記載の多糖類誘導体。
【化３】
式（１−ｅ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
【請求項３】
Ｒ４およびＲ５が−ＣＨ２（ＣＨ２）６ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＨ３である請求項２に記載の多糖類誘導体。
【請求項４】
式（１−ｄ）で表される基の当量が１．０〜２０．０［ｍｏｌ％／糖残基］である請求項１〜３のいずれかに記載の多糖類誘導体。
【請求項５】
式（１−ｃ）で表される基の当量が０．５〜５．０［ｍｏｌ％／糖残基］である請求項１〜４のいずれかに記載の多糖類誘導体。
【請求項６】
下記式（２）で表される繰り返し単位からなるカルボキシメチルセルロースと下記式（３）で表されるアミンとを、下記式（４）で表される縮合剤、およびＮ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体の存在下で反応させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の多糖類誘導体の製造方法。
【化４】
式（２）中、Ｒ１１、Ｒ２１、およびＲ３１はそれぞれ独立に、下記式（２−ａ）および（２−ｂ）からなる群より選ばれる。
【化５】
式（２−ｂ）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表す。
【化６】
式（３）中、Ｙは炭素数７０以下の置換されていてもよいアルキル基を表す。
【化７】
式（４）中、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、炭素数が２０以下の炭化水素基を表し、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【請求項７】
Ｙが下記式（５）で表される基である請求項６に記載の製造方法。
【化８】
式（５）中、Ｘは水素またはアルカリ金属を表し、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に炭素数１０〜２８のアルキル基またはアルケニル基を表す。
【請求項８】
Ｒ４およびＲ５が−ＣＨ２（ＣＨ２）６ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＨ３である請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドまたはその誘導体が、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドである請求項６〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
式（４）で表される縮合剤が、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドおよびその塩、ジイソプロピルカルボジイミド、ジ−ｔ−ブチルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジトリルカルボジイミド、１−ｔ−ブチル−３−エチルカルボジイミド、１−シクロヘキシル−３−（２−モルホリノエチル）カルボジイミドおよびその塩のうちのいずれかである請求項６〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
式（４）で表される縮合剤が、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドまたはその塩である請求項６〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれかに記載の多糖類誘導体と水とを含むハイドロゲル。
【請求項１３】
多糖類誘導体の重量比が０．５〜５．０ｗｔ％である請求項１２に記載のハイドロゲル。
【公開番号】特開２０１１−９９０２９（Ｐ２０１１−９９０２９Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５４０７７（Ｐ２００９−２５４０７７）
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
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