高分子ゲル及びその製造方法
【課題】 中性又は弱電解質の第一のモノマーを使用した第一の網目構造体であっても、多量の第二のモノマーを第一の網目構造中に導入できる高分子ゲルの製造方法の提供。
【解決手段】 以下の工程を含む、高分子ゲルの製造方法。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【解決手段】 以下の工程を含む、高分子ゲルの製造方法。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セミ相互侵入網目構造ゲル又は相互侵入網目構造ゲル等の高分子ゲル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子ゲルは、低摩擦特性や物質透過性、外的刺激に対する能動的な生物様運動特性など、固体や液体が単独では持ち得ない興味深い性質を数多く持つ。しかし、これらの特性を生かして日常生活や医療、工業の分野でゲルを用いようとする場合、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ゲルやポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）ゲルのような一部のゲルを除き、殆どが機械的強度に乏しく脆いというのが現状である。もし高い強度を持つゲル（特にハイドロゲル）ができれば、またその原理を理解し自由に機械的強度を調整できるようになれば、生活品や工業的な利用は勿論の事、ゲルの持つ物質透過性を生かした人工血管や低摩擦表面を有するゲルの人工関節軟骨への応用など、実用レベルの高機能性バイオマテリアルの開発が可能となり、高分子ゲルの利用価値が飛躍的に高まることが期待される。
【０００３】
そこで、機械的強度に優れた高分子ゲルを得るため、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造中に、第二のモノマー成分を導入し、第二のモノマー成分を重合し場合により架橋することにより得られる、セミ相互侵入網目構造ハイドロゲル又は相互侵入網目構造ハイドロゲルにおいて、第一のモノマー成分の１０モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーであり、第二のモノマー成分の６０モル％以上が、電気的に中性である不飽和モノマーであり、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００であり、かつ、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定することを特徴とする、セミ相互侵入網目構造ハイドロゲル又は相互侵入網目構造ハイドロゲルが提案されている（特許文献１）。当該方法によれば、第一のモノマーとして、１０モル％以上が電荷を有する不飽和モノマーを使用することによって、第一のモノマー成分により得られた網目構造の骨格同士が電気的に反発して膨潤しやすく、当該網目構造の中に第二のモノマーが入り込みやすくなるため、強度の高いゲルを得ることができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０３／０９３３３７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の合成法により得られるゲルは、第一のモノマーの１０モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーである必要があるので、第一の網目構造としての選択肢が限定される。そこで、本発明は、中性又は弱電解質の第一のモノマーを使用した第一の網目構造体であっても、多量の第二のモノマーを第一の網目構造中に導入できる高分子ゲルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明（１）は、以下の工程を含む、高分子ゲルの製造方法である。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【０００７】
本発明（２）は、前記分子ステント導入後の第一の網目構造体内の浸透圧πｓｔｅｎｔと、前記第一の網目構造体の初期弾性率Ｅ１ｓｔ ｎｅｔとが下記式（１）の関係を満足する、前記発明（１）の製造方法である。
πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ ≧ １．５ （１）
【０００８】
本発明（３）は、網目構造体内での分子ステントの拡散係数Ｄｓｔｅｎｔと、網目構造体内での第二モノマーの拡散係数Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏとの関係が下記式（２）の関係を満足する、前記発明（１）又は（２）の製造方法である。
Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔ ≧ ２ （２）
【０００９】
本発明（４）は、前記分子ステントが、電解質ポリマーであることを特徴とする、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つの製造方法である。
【００１０】
本発明（５）は、前記電解質ポリマーが、スルホン酸系モノマー又はその塩、４級アミン塩系モノマーからなる群から選ばれる一又は二種以上の電解質原料モノマーを重合して得られる強電解質ポリマーであることを特徴とする、前記発明（４）の製造方法である。
【００１１】
本発明（６）は、前記工程１）において、電解質原料モノマーを前記第一の網目構造体内に導入し重合して電解質ポリマーを合成することにより、分子ステントを導入することを特徴とする、前記発明（４）又は（５）の製造方法である。
【００１２】
本発明（７）は、前記工程１）において、分子ステント存在の下で、第一のモノマーと架橋剤を重合して第一の網目構造体を形成する工程である、前記発明（１）〜（５）のいずれか一つの製造方法である。
【００１３】
本発明（８）は、前記工程２）の後に、以下の工程を有することを特徴とする、前記発明（１）〜（７）のいずれか一つの製造方法である。
３）分子ステントを除去する工程。
【００１４】
本発明（９）は、以下の工程を含む方法により得られる、高分子ゲル。
１）架橋構造を有する中性の第一のモノマーからなる第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【００１５】
本発明（１０）は、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００である、前記発明（９）の高分子ゲルである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る製造方法によれば、第一のモノマーの種類に限定されずに、第一の網目構造中に多量の第二のモノマーを導入できるため、中性や弱電解質モノマーであっても、高い強度を有する高分子ゲルを得ることができる。本発明は、分子ステントを用いることによって、第一の網目構造体内の物質の濃度を高めて浸透圧を高めることによって、第一の網目構造体の網目を拡張して多量の第二のモノマーを導入することができる。特にポリマーを用いることにより、第一の網目構造内に分子ステントを留まらせることができ、第二のモノマーが網目構造体に進入する前に分子ステントが網目外に抜けてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、相互侵入網目構造ゲルの概念構成図である。
【図２】図２は、セミ相互侵入網目構造ゲルの概念構成図である。
【図３】図３（ａ）は、ステントの種類に対する相対厚さ（ＰＨＥＡゲルの厚さを１とした）の測定結果である。図３（ｂ）は、ステントの種類に対する相対初期弾性率の測定結果である。
【図４】図４は、分子ステントを導入した第一の網目構造体の相対Ｅｎの値を示した図である。
【図５】図５は、高分子ゲルの応力−歪曲線を示す。
【図６】図６は、高分子ゲルの損失エネルギーを示す。
【図７】図７（ａ）はステント濃度と相対厚さの関係を示す図であり、図７（ｂ）はステント濃度に対する相対初期弾性率の関係を示す図である。
【図８】図８は、規格化ステント濃度に対する相対Ｅｎの関係を示す図である。
【図９】図９は、各種高分子ゲルの応力‐歪曲線を示す図である。
【図１０】図１０は、各種高分子ゲルの損失エネルギーを示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は分子ステントを導入した各種第一の網目構造体の厚さを示す図であり、図１１（ｂ）は初期弾性率を測定した結果を示す図であり、図１１（ｃ）は単位高分子鎖あたりの弾性率を示した図である。
【図１２】図１２は、各種高分子ゲルの応力歪曲線である。
【図１３】図１３は、各種高分子ゲルの応力歪曲線である。
【図１４】図１４は、各種高分子ゲルの応力歪曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本明細書に記載された用語の定義につき説明する。
【００１９】
「相互侵入網目構造ゲル」とは、ベースとなる網目構造に、他の網目構造が、ゲル全体において均一に絡みついており、結果としてゲル内に複数の網目構造を形成しているようなゲルを指す。例えば、この種のゲルは、図１に示すように、複数の架橋点１を有する第一の網目構造Ａと、複数の架橋点２を有する第二の網目構造Ｂとから構成され、これら第一の網目構造Ａと第二の網目構造Ｂが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。
【００２０】
「セミ相互侵入網目構造ゲル」とは、ベースとなる網目構造に、直鎖状ポリマーが、ゲル全体において均一に絡みついており、結果としてゲル内に複数の網目構造を形成しているようなゲルを指す。例えば、この種のゲルは、図２に示すように、複数の架橋点３を有する第一の網目構造Ｃと、直鎖状ポリマーＤとから構成され、これら第一の網目構造Ｃと直鎖状ポリマーＤが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。なお、図１及び図２において、第一の網目構造Ａ及びＣを、第二の網目構造Ｂ及び直鎖状ポリマーＤより太く描いたが、これは、便宜的に太さを変えて描いたものである。また、「相互侵入網目構造ゲル」及び「セミ相互侵入網目構造ゲル」は、ダブルネットワーク型のみでなく、三重や四重以上の網目構造を有するゲルをも含む概念である。
【００２１】
「架橋度」とは、モノマーの仕込みモル濃度に対する架橋剤のモル濃度の比をパーセントで表した値をいう。なお、実際には、重合に関与しなかったモノマーや架橋に関与しなかった架橋剤も僅かにある場合があるが、この際も、本明細書におけるゲルの架橋度は、前記の通りとする。
【００２２】
尚、本明細書にいう「ハイドロゲル」とは、溶媒が水であるゲルをいうが、影響しない程度の量、水可溶性溶媒（例えばアルコール）等を含有していてもよい。
【００２３】
本発明に係る高分子ゲルは、少なくとも以下の工程を含む方法により製造される。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【００２４】
工程１）
工程１）においては、架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する。当該工程を経ることにより、分子ステントが第一の網目構造体の間隙に入り込んで、ゲルを膨潤させて間隙を広げるため、工程２）においてモノマーが当該網目構造の内に入り込みやすくなる。そのため、第一の網目構造体内に十分な量の第二のモノマーを導入することができるため、高い強度を有する高分子ゲルを得ることができる。
【００２５】
工程１）において用いる「分子ステント」とは、網目構造体の網目拡張作用を有する物質を意味する。即ち、このような作用を有する物質は、あたかも血管を広げる医療機器であるステントのような役割を果たすので、分子ステントと呼ぶ。
【００２６】
分子ステントは、少なくとも、第一の網目構造体内の浸透圧を、第一の網目構造体初期弾性率より高めることにより、網目構造体内の骨格を広げることが可能となり、更に、第二のモノマー導入の際に当該分子ステントが第一の網目構造体内から容易に抜け出さない程度の低い拡散性を有することにより機能する。
【００２７】
分子ステントは、第一の網目構造体内に導入した際に、第一の網目構造体の初期弾性率よりも高い浸透圧を示すようなものを選択することが好適である。
即ち、分子ステント導入後の第一の網目構造体内の浸透圧πｓｔｅｎｔと、前記第一の網目構造体の初期弾性率Ｅ１ｓｔ ｎｅｔとが下記式（１）の関係を満足することが好適である。
πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ ≧ １．５ （１）
【００２８】
上記式（１）の関係を満足することにより、第一の網目構造体内の浸透圧が、第一の網目構造体自身の初期弾性率の値を上回ることとなり、第一の網目構造体内に水等の溶媒が浸入し、網目構造を膨潤させることができるようになる。πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔは、２以上であることがより好適であり、４以上であることが更に好適である。
【００２９】
ここで、第一の網目構造内の浸透圧πｓｔｅｎｔは、分子ステントを導入した第一の網目構造体の平衡膨潤時の初期弾性率の値で代用する。分子ステントが第一の網目構造内に導入された場合、当該網目構造の平衡膨潤状態においては、網目構造内に水が浸入する圧力（すなわち、浸透圧）が網目構造の弾性率と等しい状態にあることを意味するためである。また、分子ステントとして電解質ポリマーを用いた場合には、全体の浸透圧πｓｔｅｎｔは、解離イオン由来の浸透圧πｉｏｎとポリマー由来の浸透圧πｐｏｌｙの和に概ね等しくなる。浸透圧は分子数と比例関係にあるため、電解質ポリマーの場合、解離イオンの数が、ポリマーの数よりも圧倒的に大きな数となるため、πｉｏｎ＞＞πｐｏｌｙとなり、実質的に解離イオンの浸透圧πｉｏｎは分子ステントを導入した第一の網目構造体の平衡膨潤時の初期弾性率の値に等しくなる。
【００３０】
網目構造内での分子ステントの拡散係数Ｄｓｔｅｎｔと、網目構造内での第二モノマーの拡散係数Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏとの関係が下記式（２）の関係を満足することが好適である。
Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔ ≧ ２ （２）
【００３１】
上記式（２）を満足する分子ステントを使用することによって、分子ステントが第一の網目構造体から放出される速度よりも、第二のモノマーが第一の網目構造内に導入される速度のほうが速くなるため、第二のモノマーを多量導入することができる。Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ／Ｄｓｔｅｎｔは、１０以上がより好適であり、１００以上がさらに好適である。尚、網目構造内での拡散係数は実施例に記載の方法により計算される。
【００３２】
分子ステントの具体的な例としては、電解質ポリマー、電解質錯体、電解質ミセル、電解質ナノパーティクル等が挙げられる。これらの中でも電解質ポリマーを使用することが好適である。電解質ポリマーを使用することにより、浸透圧が大きくなるので、第一の網目構造体を膨潤し易くなる。浸透圧は、一般的に系の中に存在する分子の数に依存する。すなわち、電解質ポリマーを用いた場合には、上述のように電解質モノマー由来のイオン解離基が解離してイオンが多量に存在することになり、浸透圧を高めることが可能となる。また、ポリマーであることにより、第一の網目構造体内から分子ステントのポリマー成分が放出されにくくなるので、結果的に、解離したカウンターイオンもまた第一の網目構造体内に保持されることとなる。
【００３３】
電解質ポリマーとしては、例えば、酸性基（例えば、スルホン酸基）や塩基性基有する不飽和モノマー等の電解質原料モノマーの重合体が挙げられる。より具体的には、電解質原料モノマーとして、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、スチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ）等のスルホン酸系モノマー又はその塩や、アクリル酸等のカルボン酸モノマー又はその塩や、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＰＡＡ−Ｑ）、ジメチルアミノエチルアクリレートハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＥＡ−Ｑ）等の４級アミン塩系モノマー等が挙げられる。これらの中でも、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、スチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ）等のスルホン酸系モノマー又はその塩、及び、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＰＡＡ−Ｑ）、ジメチルアミノエチルアクリレートハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＥＡ−Ｑ）等の４級アミン塩系モノマーからなる群から選ばれる、一種又は二種以上のモノマーを重合して得られる強電解質ポリマーを用いることが好適である。強電解質ポリマーであることにより、電離し易くなるため、第一の網目構造内の浸透圧を高めることが出来る。
【００３４】
分子ステントとして強電解質ポリマーを用いる場合には、強電解質のモノマーを第一の網目構造体内に導入して重合することにより網目構造体の内部に分子ステントを導入することが好適である。ここで、第一の分子構造体の中に、強電解質モノマーを導入する際に、溶液の濃度を高めて、浸透圧を高くすることによって、第一の網目構造体内に多くの分子ステントのモノマーが導入される。内部に強電解質モノマーが導入された状態で重合することにより、第一の網目構造体内に分子ステントを導入することができる。
【００３５】
その他、分子ステント存在の下で、第一のモノマーと架橋剤を重合して第一の網目構造体を形成することにより、第一の網目構造体内に分子ステントを導入することもできる。このような方法とすることにより、合成のステップを一段階減らせるので、製造がより簡便になる。また、電解質ポリマーのような重合体に限定されず、内部で浸透圧を高めることが出来る様々な物質を分子ステントとして用いることができるようになる。
【００３６】
ここで、分子ステントを導入した第一の網目構造体の膨潤度は、相対厚さにおいて、１．５以上であることが好適であり、１．８以上がより好適であり、２．０以上が更に好適である。上限は特に限定されないが、例えば１０．０である。尚、ここで相対厚さとは、分子ステントを導入した網目構造体の平衡膨潤後の厚みを、分子ステントを導入していない網目構造体の平衡膨潤後の厚みで割った値を意味する。このような膨潤度が得られる程度に分子ステントが、網目構造体内に入り込み膨潤させることによって、工程２）においてモノマーの導入量が多くなる。
【００３７】
また、分子ステントを導入した第一の網目構造体の剛直性は、単位高分子鎖あたりの弾性率Ｅｎにおいて、１０ＭＰａ以上であることが好適であり、３０ＭＰａ以上がより好適であり、５０ＭＰａ以上がより好適である。上限は特に限定されないが、例えば、１０００ＭＰａ以下である。尚、単位高分子鎖あたりの弾性率Ｅｎは、弾性率×（相対厚さ）３により求めた。ここで、相対厚さとは、厚み変化率を意味する。すなわち、上記Ｅｎは、測定によりえられた弾性率が網目構造体の膨潤度の変化による体積変化に依存するため、網目構造体を構成する高分子あたりの値に規格化して評価するための値である。すなわち、Ｅｎが高い値を示すということは、網目構造体の高分子が伸張した状態にあることを意味するので、分子ステントが網目を拡張していることの指標ともなる。また、より高い剛直性を有することによって、後述する工程２）により得られる高分子ゲルが高い強度を有する材料となる。
【００３８】
ここで工程１）において用いられる架橋構造を有する第一の網目構造体としては、特に限定されないが、化学架橋構造を有する網目構造体であることが好適である。網目構造体の形状としては、全体にわたって連続的に存在する塊状の網目構造体であってもよいし、粒子状の網目構造体であってもよい。特に高強度の高分子ゲルを得るためには、前者の塊状の網目構造体であることが好適である。また粒子状の網目構造体は、例えば塊状の網目構造体を粉砕したものを用いてもよい。
【００３９】
第一の網目構造体を構成するモノマーとしては、電気的に中性である不飽和モノマー、電荷を有する不飽和モノマーや、これらの共重合体が挙げられるが、これらの中でも、電気的に中性である不飽和モノマー又は弱電解質モノマーを用いることが好適であり、これらの中でも電気的に中性である不飽和モノマーを用いることがより好適である。即ち、電気的に中性であるモノマーは、網目構造を構成するポリマーが電荷を有しないので、互いに反発せず、十分に膨潤しないため、続いて導入しようとするモノマーが第一の網目構造体内に進入しにくいという問題を有していたが、本発明に係る分子ステントを使用することによって、中性モノマー等の第二のモノマーの進入し難い第一の網目構造体を使用した場合であっても、十分に第二のモノマーを第一の網目構造体内に導入させることができる。
【００４０】
電気的に中性である不飽和モノマーとしては、例えば、アクリルアミド（ＡＡｍ）、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）、ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡＡｍ）等のアクリルアミド系モノマーや、酢酸ビニル、ビニルピリジン、スチレン（Ｓｔ）等のビニル系モノマーや、メチルメタクリレート等のアルキルアクリレート系モノマーや、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）等のヒドロキシアルキルアクリレート系モノマーや、トリフルオロエチルアクリレート等のフッ素含有不飽和モノマーを挙げることができる。
【００４１】
電荷を有する不飽和モノマーとしては、好適には、酸性基（例えば、カルボキシル基、リン酸基及びスルホン酸基を）や塩基性基（例えば、アミノ基）有する不飽和モノマーを、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、アクリル酸（ＡＡｃ）、メタクリル酸又はそれらの塩を挙げることができる。また、本発明においては、特に弱電解質のモノマー等により製造された網目構造体のように膨潤が十分に起きないものであっても、第一の網目構造体として使用することが可能となる。
【００４２】
架橋剤は、特に限定されず、化学架橋を形成する公知の架橋剤を使用することができるが、架橋重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択され、例えば、二以上の（メタ）アクリル基を有するアクリル系架橋剤が挙げられる。より具体的には、有機モノマーとしてＡＭＰＳ、ＡＡｍ、ＡＡｃを用いた場合には、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドを、有機モノマーとしてＳｔを用いた場合には、エチレングリコールジメタクリレートを夫々使用することができる。
【００４３】
重合開始剤は、特に限定されず、公知の重合開始剤を使用することができるが、重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択される。例えば、有機モノマーとしてＡＭＰＳ、ＡＡｍ、ＡＡｃを熱重合する場合には、過硫酸カリウムなどの水溶性熱触媒、過硫酸カリウム−チオ硫酸ナトリウムなどのレドックス開始剤を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤として２−オキソグルタル酸を用いることができる。また、有機モノマーとしてＳｔを熱重合する場合には、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）などの有機溶媒に溶解性の熱触媒を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤としてベンゾフェノンを使用することができる。
【００４４】
また、第一の網目構造を有するゲルを浸漬する溶液の溶媒は、特に限定されず、公知の溶媒を使用することができる。
【００４５】
工程２）
工程２）においては、膨潤させた第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する。第二のモノマーは、網目状に重合して第二の網目構造体を導入してもよいし、直鎖的に重合して第二のポリマーを導入してもよい。網目状に重合することによって、相互進入網目構造ゲルを得ることができる。一方、直鎖的に重合した場合には、セミ相互侵入網目構造ゲルを得ることができる。
【００４６】
ここで、第二のモノマーとしては、電気的に中性である不飽和モノマー、電荷を有する不飽和モノマーや、これらの共重合体が挙げられるが、これらの中でも、電気的に中性であるモノマーを用いることが好適である。電気的に中性なモノマーを用いることにより、第二の網目構造体もしくは第二のポリマーが大変形においても破壊しにくい。
【００４７】
電気的に中性である不飽和モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミド等のアクリルアミド系モノマーや、酢酸ビニル、ビニルピリジン、スチレン等のビニル系モノマーや、メチルメタクリレート等のアルキルアクリレート系モノマーや、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）等のヒドロキシアルキルアクリレート系モノマーや、トリフルオロエチルアクリレート等のフッ素含有不飽和モノマーを挙げることができる。
【００４８】
電荷を有する不飽和モノマーとしては、好適には、酸性基（例えば、カルボキシル基、リン酸基及びスルホン酸基を）や塩基性基（例えば、アミノ基）有する不飽和モノマーを、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、アクリル酸（ＡＡｃ）、メタクリル酸又はそれらの塩を挙げることができる。
【００４９】
架橋剤としては、工程１）と同様の架橋剤を使用できる。尚、工程１）の架橋剤と工程２）の架橋剤とは、種類が同じであっても異なっていてもよい。重合開始剤としては、工程１）と同様の重合開始剤を使用できる。尚、工程１）の重合開始剤と工程２）の重合開始剤とは、種類が同じであっても異なっていてもよい。また、溶媒も工程１）と、同様に公知の溶媒を用いることができるが、工程１）と工程２）と同種の溶媒を使用することが好適である。
【００５０】
本発明に係る高分子ゲル中の第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００（好適には１：３〜１：５０、より好適には１：３〜１：３０）であることが好適である。このような構成を採ることにより、ゲルに、高い機械強度等の特性を付与することができる。
【００５１】
次に、重合・架橋条件等につき説明すると、まず、第一の網目構造を有するゲルに拡散した第二のモノマー成分の重合反応は、加熱するか、または紫外線のような光を照射するか、いずれかにより行うことができる。この重合反応は、前記ゲルの第一の網目構造を壊さない条件下でなされる。また、架橋反応は、所定濃度の架橋剤、反応開始剤を第二のモノマー成分と一緒に溶媒中に混合し、第一の網目構造を有するゲルに拡散させる。具体的には、第一の網目構造を有するゲルを、架橋剤を含有する第二のモノマー溶液に浸漬し、２４時間低温下で拡散させる。なお、拡散途中で架橋してしまうことを避けるために、室温以下、４℃付近が好ましい。
【００５２】
また、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定することである。即ち、第二の網目構造（第二のモノマー成分を重合し架橋することにより形成される網目構造）の架橋度を、第一の網目構造のそれよりも小さくするというものであり、その最も極端な例が、第二の網目構造の架橋度が０（即ち、第二のモノマー成分を重合するが架橋しない場合）である、セミ相互侵入網目構造ハイドロゲルの形態である。このような構成を採ることにより、ゲルに、これまでにない機械強度等の特性を付与することができる。
【００５３】
具体的には、第一の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量と、第二の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量を、各々の網目構造の原料モノマーと関連づけて適宜調整する。好適には、第一の網目構造の架橋度が０．１〜５０ｍｏｌ％であり、第二の網目構造の架橋度が０．００１〜２０ｍｏｌ％となるように、より好適には、第一の網目構造の架橋度が１〜２０ｍｏｌ％であり、第二の網目構造の架橋度が０．０１〜５ｍｏｌ％となるように、最も好適には、第一の網目構造の架橋度が２〜１０ｍｏｌ％であり、第二の網目構造の架橋度が０．０３〜１ｍｏｌ％となるようにする。特に、ゲルの含水率を小さくしたり（即ち、膨潤度を小さくする）、硬くする（即ち、弾性率を大きくする）には、両方の架橋度を上げるようにすればよい。
【００５４】
工程３）
工程３）においては、分子ステントを除去する。当該工程は任意工程であるが、分子ステントを取り除くこともできる。分子ステントの除去方法としては、高分子ゲルを水中等の溶媒中に浸漬する方法などが挙げられる。
【００５５】
以上、本方法により得られる高分子ゲルは、第一の網目構造体の種類に限定されることなく、高い強度を有する。特に、応力−歪曲線において、早い段階で降伏点が観測され、その後、応力が徐々に上昇しつつ、高い破断伸びを示す。高分子ゲルの破断のための損失エネルギーが、高くなる傾向にあり、破断しにくいゲルが得られるという性質を有する。
【００５６】
また、第一の網目構造体の架橋度を調整することによって、得られる高分子ゲルの性質を変化させることができる。ＰＡＭＰＳ／ＰＡＡｍ相互進入網目構造ゲルのように高強度の高分子ゲルを得ようとする場合には、第一の網目構造体の架橋度は１〜１０ｍｏｌ％が好適であり、１．５〜８ｍｏｌ％がより好適であり、２〜４ｍｏｌ％が更に好適である。
【００５７】
一方、高い破断歪を有する高分子ゲルを得ようとする場合には、第一の網目構造体の架橋度は０．０３〜６ｍｏｌ％が好適であり、０．１〜４ｍｏｌ％がより好適であり、０．３〜２ｍｏｌ％が更に好適である。
【００５８】
また、高い降伏応力を有する高分子ゲルを得ようとする場合には、第一の網目構造体の架橋度は２〜２０ｍｏｌ％が好適であり、３〜１５ｍｏｌ％がより好適であり、４〜１２ｍｏｌ％が更に好適である。
【００５９】
まず、高分子ゲルの圧縮破断応力は、好適には１〜１００ＭＰａであり、より好適には５〜５０ＭＰａであり、最も好適には１０〜４０ＭＰａである。更に、高分子ゲルの引張破断応力は、好適には０．１〜１００ＭＰａであり、更に好適には０．１〜５０ＭＰａであり、最も好適には０．５〜５ＭＰａである。
【００６０】
「圧縮破断応力」とは、（圧縮破断時の力／元の断面積）の式で算出され、また、「圧縮破断歪」とは、（元の長さ−圧縮破断時の長さ）／元の長さの式で算出される。これらは、以下の方法Ａで測定可能である。
測定方法Ａ：ゲルを直径９ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状に切り出し、前記ゲルを２枚の平板プレート間に挟み、ＴＥＮＳＩＬＯＮ（商標）引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製型式：ＲＴＣ−１３１０Ａ）を用いて圧縮させる圧縮破断応力。圧縮速度は１０％／分とする。
【００６１】
「引張破断応力」とは、（引張破断時の力／元の断面積）の式で算出され、また、「引張破断歪」とは、（引張破断時の長さ−元の長さ）／元の長さの式で算出される。これらは、以下の方法Ｂで測定可能である。
測定方法Ｂ：ゲルを延伸部延伸部長さ１２ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ２ｍｍのダンベル状（ＪＩＳ
Ｋ−６２５１−７）に切り出しゲルの両末端を挟み、ＴＥＮＳＩＬＯＮ（商標）引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製型式：１３１０Ａ）で試験を行い、破断した時点での応力を引張破断応力σとする。引張速度は１００ｍｍ／分とする。「歪」とは、（伸長時の長さ‐元の長さ）／元の長さの式で算出される。「応力」とは、（伸長時の力／元の断面積）の式で算出される。
【００６２】
更に、本発明の高分子ゲルは、好適には、含水率が１０％以上（より好適には５０％以上、更に好適には８５％以上）である。このように、ゲルに多量の水を存在させることにより、しなやか性、物質の透過性が向上する。なお、含水率の上限値は特に限定されないが、ゲルの機械強度維持等の理由から、通常は９９．９％以下、好適には９９％以下、より好適には９５％以下である。
【００６３】
「含水率」とは、以下の式で求められる値をいう：
含水率＝水の重さ／（水の重さ＋乾燥ゲルの重さ）×１００（％）
【００６４】
また、本発明のゲルは、好適には、収縮度が２０〜９５％（更に好適には６０〜９５％、最も好適には７０〜９５％）である。従来の電解質ゲルは、塩水に漬けると収縮が激しいため、特に、生体材料としての用途が閉ざされていた。このような物性を有することにより、かかる用途の可能性を提供した点で、非常に有意義である。このように収縮度が小さいと、例えば、おむつに応用するときに、吸収能力が落ちないという利点がある。また、海水中でゲルを応用する際にも有効である。
【００６５】
「収縮度」とは、純水中で平衡膨潤したゲルの重量に対する塩水中で平衡膨潤したゲルの重量の比をパーセントで表した値を指し、以下の方法Ｃで測定された値をいう。
測定方法Ｃ：ゲルを大きさ２×２×０．２ｃｍ３に切り出し、２０℃下で、５００ｍｌの蒸留水に入れ、１日間平衡膨潤させる。平衡膨潤後、水から取り出し、重さを天秤で量る。そのゲルを、更に、２０℃下で、０．１ｍｏｌ／ｌの塩化ナトリウム水溶液５００ｍｌに入れ、１日浸漬し、平衡膨潤させてから取り出し、その重さを量る。
【実施例】
【００６６】
（分子ステントの種類の検討）
モノマー（ヒドロキシエチルアクリレート：ＨＥＡ）１Ｍ，架橋剤（Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド：ＭＢＡＡ）４ｍｏｌ％，開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のＰＨＥＡ（ポリヒドロキシエチルアクリレート）ゲルを作成した。本ゲルを強電解質モノマーと光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマーとしては、アニオン型強電解質の２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）とスチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ）、カチオン型強電解質のジメチルアミノプロピルアクリルアミドハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＰＡＡ−Ｑ）と、ジメチルアミノエチルアクリレートハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＥＡ−Ｑ）、比較として中性のアクリルアミド（ＡＡｍ）および弱電解質のアクリル酸（ＡＡｃ）、計６種類を用いた。モノマー濃度は０．５〜１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤 ０．０２ｍｏｌ％、光開始剤０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮ（ダブルネット：相互侵入網目構造）ゲルを合成した。尚、ＮａＳＳを使用した場合には、分子ステントを導入後、第一の網目構造体の一部が破壊された。
【００６７】
上記の製造工程において得られたＳｔゲルの物性を確認した。図３（ａ）は、ステントの種類に対する相対厚さ（ＰＨＥＡゲルの厚さを１とした）の測定結果である。ここで、相対厚さは、ステント導入後の第一の網目構造体の平衡膨潤状態における厚さを、ステントを導入する前の第一の網目構造体（ここではＰＨＥＡ）の平衡膨潤状態における厚さで除した値を測定した。より詳細には、分子ステントを導入したゲルを純水中で平衡膨潤させ、ノギスでゲルの厚さを測定する。分子ステントを導入していないゲルを純水中で平衡膨潤させ、ノギスでゲルの厚さを測定する。相対厚さは以下の式により求める。
（相対厚さ）＝（分子ステントを導入したゲルの厚さ）/（分子ステントを未導入のゲルの厚さ）
【００６８】
（応力‐歪曲線）
ゲルを延伸部長さ１２ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ２ｍｍのダンベル状（ＪＩＳ
Ｋ−６２５１−７）に切り出し、ＴＥＮＳＩＬＯＮ（商標）引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製形式：１３１０Ａ）で試験を行った。引張速度は１００ｍｍ／分とした。
【００６９】
（相対初期弾性率の測定方法）
「初期弾性率」は、応力−歪曲線の歪初期における１次直線近似の傾きから求めた。
「相対初期弾性率」は、（ステントを導入したゲルの平衡膨潤時の初期弾性率）/（ステントを未導入ゲルの平衡膨潤時の初期弾性率）の式で算出した。
【００７０】
（損失エネルギーの評価方法）
「損失エネルギー」は、応力−歪曲線の応力値を歪０から破断まで積分することにより算出した。損失エネルギーは応力−歪曲線と横軸により囲まれた面積に相当する。
【００７１】
図３（ｂ）は、ステントの種類に対する相対初期弾性率の測定結果である。ここでは、［分子ステント導入後のＰＨＥＡゲル単体の初期弾性率］／［ＰＨＥＡゲル単体の初期弾性率］の値を示した。明細書中でも述べたように当該値は、πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔに等しい。尚、Ｓｔゲルの初期弾性率は、０．０１９ＭＰａ〜０．１７５ＭＰａであった。また、ＰＨＥＡゲル単体の初期弾性率は、０．０３１ＭＰａであった。
【００７２】
図４は、上記の製造工程において得られたＳｔゲルの相対Ｅｎの値を示した図である。
単位高分子鎖あたりの相対硬さＥｎは、
Ｅｎ∝Ｅ×ｑ
Ｅｎ：単位高分子鎖あたりの相対硬さ
Ｅ：初期弾性率
ｑ：膨潤度（体積変化率）
で表される。そこで、Ｅｎは以下の式（ａ）により求めた。
Ｅｎ＝（初期弾性率）×（相対厚さ）３ （ａ）
【００７３】
図４に示すように、強電解質ポリマーからなる分子ステントを用いた場合には、特に高い相対硬さＥｎを示すので、第一の網目構造体を構成する高分子が伸張した状態にあることがわかる。すなわち、分子ステントが機能しており、網目構造体の網目を拡張されている状態にあることがわかる。
【００７４】
上記の工程により得られたＳｔ−ＤＮゲルの物性を測定した。図５は、応力−歪曲線を示す。図６は、損失エネルギーを示す。
【００７５】
図５に示すように、測定した応力‐歪特性によれば、本発明に係るＳｔ−ＤＮゲルは、主に早い段階で降伏点が発生し、その後、ゆっくりと応力が増加して、大きな破断伸びを有することがわかった。その結果、図６に示す損失エネルギーの図から読み取れるように、当該エネルギーがより高くなり、破断に際して多くのエネルギーを要求する性質を有する高分子ゲルを得ることができることがわかった。
【００７６】
上記のＰＨＥＡ（第一の網目構造体）‐ＰＡＭＰＳ（分子ステント）‐ＰＡＡｍ（第二の網目構造体） Ｓｔ−ＤＮゲルの元素分析結果は以下の表１の通りである。
【表１】
【００７７】
Ｓｔ−ＤＮゲルを、ＰＡＭＰＳ、ＰＡＡｍ ｇｅｌ、ＰＨＥＡ ｇｅｌ、水の４成分系だと考え、Ｃ，Ｎ，Ｏの分析結果を用いて連立方程式を組み、それぞれの重量比を求めたところ、以下の表２の結果となった。したがって、本ゲルでは、ＰＨＥＡ：ＰＡＡｍのモノマー換算したモル比は、１：４．５であった。
【００７８】
【表２】
【００７９】
（分子ステント除去）
ＰＨＥＡ‐ＰＡＭＰＳ‐ＰＡＡｍ Ｓｔ−ＤＮゲルを合成後、水に浸漬し、２日目と１６日目に元素分析を行った（表３、表４）。結果、２日目の段階では、他のポリマーと比較して５．０ｗｔ%のステントが含まれていたのに対し、１６日目の段階では２．３ｗｔ%に減少していた（表５、表６）。
【００８０】
【表３】
【００８１】
【表４】
【００８２】
【表５】
【００８３】
【表６】
【００８４】
（拡散係数：第二のモノマー）
第２のモノマー（アクリルアミド）のゲル内での拡散係数：
ＤＡＡｍ＝１．０７×１０−９（ｍ２／ｓ）
【００８５】
・導出法
アインシュタイン=ストークスの式を用いて拡散係数Dを求める。
【数１】
Ｔ：２９３．１５（Ｋ）とすると、水の粘度η＝１．００２（ｍＰａ・ｓ）
アクリルアミドの流体力学的半径ａは、Ｃ＝Ｃｂｏｎｄの結合長から０．２ｎｍ程度だと予測される。これらを代入すると、
ＤＡＡｍ＝１．０７×１０−９（ｍ２／ｓ）
ＡＡｍのサイズはゲルの網目（数ｎｍ）よりも十分に小さいので、ゲル網目はアクリルアミドの拡散に殆ど影響しない、つまり、ゲル内部での拡散係数は、水中での拡散係数とほぼ等しいと考えられる。
【００８６】
・浸漬に必要な日数
拡散方程式
【数２】
を用いて、ＡＡｍのゲル内部への拡散を考える。
ｔは時刻、ｘはゲル表面からの距離、ｃはｘにおけるゲル内部のＡＡｍ濃度である。
ゲル外部のＡＡｍ溶液の濃度ｃＡＡｍは一定とする。
ｔで積分すると、
【数３】
ｔ＝０の時、ゲルの中のＡＡｍ濃度ｃは０なので、
【数４】
次にｘで積分すると、
【数５】
ｔ＞０の時、ゲルとＡＡｍ溶液との境目（ｘ＝０）では、ゲル内外のＡＡｍ濃度は同じ、つまり
【数６】
だと考えられるので、
【数７】
再度xで積分すると、
【数８】
ｔ＞０の時、ゲルと溶液との境目（ｘ＝０）では、ゲルのＡＡｍ濃度は外のＡＡｍ濃度ｃＡＡｍと等しいと考えられるので、
【数９】
変形すると
【数１０】
あるいは
【数１１】
ゲル中心のＡＡｍ濃度が外のＡＡｍ濃度の９９%になる時間ｔ９９%を、ゲル内部にＡＡｍが充分浸透した時間とみなす。
ゲルの幅ｄが２ｍｍの時、ｘ＝１ｍｍ
計算すると、
ｔ９９%＝４．６３×１０４（ｓ）＝１２．９（ｈ）
ゲルの厚さが２ｍｍの時は、ＡＡｍ溶液に半日以上浸漬すれば、ＡＡｍは十分に浸透する。
【００８７】
（拡散係数：分子ステント）
分子ステント（ＰＡＭＰＳ）のゲル中での拡散係数：
Ｄ＝３．０６×１０−１２（ｍ２／ｓ）
【００８８】
・測定法
ステント分子はゲルの網目よりも充分に大きいので、ゲルからのステント分子の流出速度を実際に調べる必要がある。今回、Ｓｔ−ＤＮゲルからのステント分子の流出を１次元ランダムウォークモデルによって考え、そこから拡散係数を計算した。
ステント流出開始後2日目のゲル内のステント総量（ｇ）をＷ１、時刻をｔ１とし、１６日目のステント総量（ｇ）をＷ２、時刻をｔ２とする。ｔ２‐ｔ１＝１４ｄである。また、元素分析の結果より、Ｗ１／Ｗ２＝２．１６７であった。
ゲル内でのステントの拡散係数をＤとする。ランダムウォークモデルを用いた場合、時刻ｔの時のステント分子鎖の存在割合分布は正規分布に従い、以下のように表せる。
【数１２】
ここで、ｔ＝ｔ１における標準偏差をｄ／２（ゲル厚みの半分）であると考えると、
【数１３】
となり、上２式を比較することで
【数１４】
となる。
ゲル中心（ｘ＝０）でのステント濃度をｃ１とすると、
【数１５】
Ｎは、ステントの全量に比例する定数である。
次に、時刻ｔ２の時のゲル中心でのステント濃度ｃ２は
【数１６】
と表せる。２つを比較すると、
【数１７】
【数１８】
拡散係数Ｄは
【数１９】
となる。
ここで、ゲル内部のステント総量がゲル中心のステント濃度に比例する、と近似すると、
Ｗ１／Ｗ２＝ｃ１／ｃ２
となる。
実験値（ｄ＝２ｍｍ，Ｗ１／Ｗ２＝２．１６７，ｔ＝１４ｄ）を代入すると、
Ｄ＝３．０６×１０−１２（ｍ２／ｓ）
と求められる。
【００８９】
以上の結果から、Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔは、［１．０７×１０−９（ｍ２／ｓ）］／［３．０６×１０−１２（ｍ２／ｓ）］＝３．５０×１０２である。
【００９０】
（第一のモノマーの種類の検討）
モノマー１Ｍ，架橋剤ＭＢＡＡ ４ｍｏｌ％，開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のゲルを作成した。モノマーとしては、中性のＡＡｍとＨＥＡ、弱電解質のＡＡｃの３種類を用いた。本ゲルをＡＭＰＳと光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマー濃度は０．５〜１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤０．０２ｍｏｌ％、光開始剤０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮゲルを合成した。
【００９１】
上記工程により得られたＳｔＤＮゲルの各種物性を測定した。
図７（ａ）は、ステント濃度と相対厚さの関係を示す図であり、図７（ｂ）は、ステント濃度に対する相対初期弾性率の関係を示す図である。ここで、規格化ステント濃度とは、第一網目成分に対する分子ステント高分子のモル比をモノマー単位で換算したものである。成分比は元素分析により求めた。尚、相対厚さ及び相対初期弾性率については、上記と同様の方法により測定した。尚、初期弾性率は、ＡＡｃゲルの場合、０．０２２ＭＰａ、ＡＡｍゲルの場合０．０３３ＭＰａ、ＨＥＡゲルの場合０．０５５ＭＰａであった。また、分子ステント導入後の初期弾性率は、ＳｔＡＡｃゲルの場合０．０３２〜０．０６７ＭＰａ（πｓｔｅｎｔ／Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ：１．４５〜３．０４５）、ＳｔＡＡｍゲルの場合０．０３９〜０．１４６ＭＰａ（πｓｔｅｎｔ／Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ：１．１８〜４．４２）、ＳｔＨＥＡゲルの場合０．０７７〜０．２１ＭＰａ（πｓｔｅｎｔ／Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ：１．４０〜３．８２）であった。ステントの導入量を高くすれば相対厚さ及び相対初期弾性率の値が増していくので、よりステントとしての網目拡張機能を有することがわかる。
【００９２】
図８は、ステント濃度に対する相対Ｅｎの関係を示す図である。尚、Ｅｎの測定方法は上記と同様の方法により行なった。何れの種の第一のモノマーであってもステントの導入量が多くなればなるほど、相対初期弾性率は高い値を示し、分子ステントの導入量が増えることにより網目構造を拡張する効果が高まることがわかった。
【００９３】
図９は、各種ＳｔＤＮゲルの応力‐歪曲線を示す図である。各種ＳｔＤＮゲルの規格化ステント濃度は、ＡＡｃが０．２８、ＡＡｍが０．３１、ＨＥＡが０．４０であるものを使用した。比較として、分子ステントを使用しないで製造したＤＮゲルの結果を掲載した。結果、何れの種の第一のモノマーであっても、比較的低い降伏点を有し、その後、ゆっくりと応力が増して、高い歪を許容することができる性質を有することがわかった。図１０は、各種ＳｔＤＮゲルの損失エネルギーを示す図である。損失エネルギーも、本発明に係るＳｔ−ＤＮゲルは高い値を示した。
【００９４】
（第一の網目構造体の架橋度が物性に与える影響）
モノマー（ジメチルアクリルアミド：ＤＭＡＡｍ）１Ｍ，架橋剤（Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド：ＭＢＡＡ）４ｍｏｌ％，２ｍｏｌ％，１ｍｏｌ％，０．５ｍｏｌ％、開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のＰＤＭＡＡｍ（ポリジメチルアクリルアミド）ゲルを作成した。本ゲルを強電解質モノマー（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸：ＡＭＰＳ）と光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマー濃度は１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルの厚さ及び初期弾性率を測定して図１１に示した。図１１（ａ）は分子ステントを導入した各種第一の網目構造体の厚さを示す図であり、図１１（ｂ）は初期弾性率を測定した結果を示す図であり、図１１（ｃ）は単位高分子鎖あたりの弾性率を示した図である。
【００９５】
上記のＳｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤ＭＢＡＡ ０．０２ｍｏｌ％、光開始剤２−オキソグルタル酸０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮゲルを合成した。得られたＤＮゲルの応力歪曲線を作成して、各種物性を評価した。尚、比較例として、ＰＡＭＰＳ／ＰＡＡｍの相互進入網目構造ゲルの応力歪曲線を作成した（図１２）。
【００９６】
（架橋度の検討）
モノマー（ヒドロキシエチルアクリレート：ＨＥＡ）１Ｍ，架橋剤（Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド：ＭＢＡＡ）４ｍｏｌ％、開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のＰＨＥＡ（ポリヒドロキシエチルアクリレート）ゲルを作成した。本ゲルを強電解質モノマー２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）と光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマー濃度は０．５〜１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤 ０．０２ｍｏｌ％、光開始剤０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮゲルを合成した。比較として、ＰＡＭＰＳ／ＰＡＡｍのＤＮゲルと、ＰＨＥＡ／ＰＡＡｍ ｉｐｎ（相互侵入網目構造）ゲルを製造して応力‐歪曲線を作成した。結果を、表７、図１３に示した。
【００９７】
【表７】
【００９８】
第一網目の架橋度を２ｍｏｌ％にした以外は上記と同様の方法でＳｔ−ＤＮゲルを製造して、応力‐歪曲線を作成した。結果を表８、図１４に示した。
【００９９】
【表８】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セミ相互侵入網目構造ゲル又は相互侵入網目構造ゲル等の高分子ゲル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子ゲルは、低摩擦特性や物質透過性、外的刺激に対する能動的な生物様運動特性など、固体や液体が単独では持ち得ない興味深い性質を数多く持つ。しかし、これらの特性を生かして日常生活や医療、工業の分野でゲルを用いようとする場合、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ゲルやポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）ゲルのような一部のゲルを除き、殆どが機械的強度に乏しく脆いというのが現状である。もし高い強度を持つゲル（特にハイドロゲル）ができれば、またその原理を理解し自由に機械的強度を調整できるようになれば、生活品や工業的な利用は勿論の事、ゲルの持つ物質透過性を生かした人工血管や低摩擦表面を有するゲルの人工関節軟骨への応用など、実用レベルの高機能性バイオマテリアルの開発が可能となり、高分子ゲルの利用価値が飛躍的に高まることが期待される。
【０００３】
そこで、機械的強度に優れた高分子ゲルを得るため、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造中に、第二のモノマー成分を導入し、第二のモノマー成分を重合し場合により架橋することにより得られる、セミ相互侵入網目構造ハイドロゲル又は相互侵入網目構造ハイドロゲルにおいて、第一のモノマー成分の１０モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーであり、第二のモノマー成分の６０モル％以上が、電気的に中性である不飽和モノマーであり、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００であり、かつ、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定することを特徴とする、セミ相互侵入網目構造ハイドロゲル又は相互侵入網目構造ハイドロゲルが提案されている（特許文献１）。当該方法によれば、第一のモノマーとして、１０モル％以上が電荷を有する不飽和モノマーを使用することによって、第一のモノマー成分により得られた網目構造の骨格同士が電気的に反発して膨潤しやすく、当該網目構造の中に第二のモノマーが入り込みやすくなるため、強度の高いゲルを得ることができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０３／０９３３３７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の合成法により得られるゲルは、第一のモノマーの１０モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーである必要があるので、第一の網目構造としての選択肢が限定される。そこで、本発明は、中性又は弱電解質の第一のモノマーを使用した第一の網目構造体であっても、多量の第二のモノマーを第一の網目構造中に導入できる高分子ゲルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明（１）は、以下の工程を含む、高分子ゲルの製造方法である。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【０００７】
本発明（２）は、前記分子ステント導入後の第一の網目構造体内の浸透圧πｓｔｅｎｔと、前記第一の網目構造体の初期弾性率Ｅ１ｓｔ ｎｅｔとが下記式（１）の関係を満足する、前記発明（１）の製造方法である。
πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ ≧ １．５ （１）
【０００８】
本発明（３）は、網目構造体内での分子ステントの拡散係数Ｄｓｔｅｎｔと、網目構造体内での第二モノマーの拡散係数Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏとの関係が下記式（２）の関係を満足する、前記発明（１）又は（２）の製造方法である。
Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔ ≧ ２ （２）
【０００９】
本発明（４）は、前記分子ステントが、電解質ポリマーであることを特徴とする、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つの製造方法である。
【００１０】
本発明（５）は、前記電解質ポリマーが、スルホン酸系モノマー又はその塩、４級アミン塩系モノマーからなる群から選ばれる一又は二種以上の電解質原料モノマーを重合して得られる強電解質ポリマーであることを特徴とする、前記発明（４）の製造方法である。
【００１１】
本発明（６）は、前記工程１）において、電解質原料モノマーを前記第一の網目構造体内に導入し重合して電解質ポリマーを合成することにより、分子ステントを導入することを特徴とする、前記発明（４）又は（５）の製造方法である。
【００１２】
本発明（７）は、前記工程１）において、分子ステント存在の下で、第一のモノマーと架橋剤を重合して第一の網目構造体を形成する工程である、前記発明（１）〜（５）のいずれか一つの製造方法である。
【００１３】
本発明（８）は、前記工程２）の後に、以下の工程を有することを特徴とする、前記発明（１）〜（７）のいずれか一つの製造方法である。
３）分子ステントを除去する工程。
【００１４】
本発明（９）は、以下の工程を含む方法により得られる、高分子ゲル。
１）架橋構造を有する中性の第一のモノマーからなる第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【００１５】
本発明（１０）は、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００である、前記発明（９）の高分子ゲルである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る製造方法によれば、第一のモノマーの種類に限定されずに、第一の網目構造中に多量の第二のモノマーを導入できるため、中性や弱電解質モノマーであっても、高い強度を有する高分子ゲルを得ることができる。本発明は、分子ステントを用いることによって、第一の網目構造体内の物質の濃度を高めて浸透圧を高めることによって、第一の網目構造体の網目を拡張して多量の第二のモノマーを導入することができる。特にポリマーを用いることにより、第一の網目構造内に分子ステントを留まらせることができ、第二のモノマーが網目構造体に進入する前に分子ステントが網目外に抜けてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、相互侵入網目構造ゲルの概念構成図である。
【図２】図２は、セミ相互侵入網目構造ゲルの概念構成図である。
【図３】図３（ａ）は、ステントの種類に対する相対厚さ（ＰＨＥＡゲルの厚さを１とした）の測定結果である。図３（ｂ）は、ステントの種類に対する相対初期弾性率の測定結果である。
【図４】図４は、分子ステントを導入した第一の網目構造体の相対Ｅｎの値を示した図である。
【図５】図５は、高分子ゲルの応力−歪曲線を示す。
【図６】図６は、高分子ゲルの損失エネルギーを示す。
【図７】図７（ａ）はステント濃度と相対厚さの関係を示す図であり、図７（ｂ）はステント濃度に対する相対初期弾性率の関係を示す図である。
【図８】図８は、規格化ステント濃度に対する相対Ｅｎの関係を示す図である。
【図９】図９は、各種高分子ゲルの応力‐歪曲線を示す図である。
【図１０】図１０は、各種高分子ゲルの損失エネルギーを示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は分子ステントを導入した各種第一の網目構造体の厚さを示す図であり、図１１（ｂ）は初期弾性率を測定した結果を示す図であり、図１１（ｃ）は単位高分子鎖あたりの弾性率を示した図である。
【図１２】図１２は、各種高分子ゲルの応力歪曲線である。
【図１３】図１３は、各種高分子ゲルの応力歪曲線である。
【図１４】図１４は、各種高分子ゲルの応力歪曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本明細書に記載された用語の定義につき説明する。
【００１９】
「相互侵入網目構造ゲル」とは、ベースとなる網目構造に、他の網目構造が、ゲル全体において均一に絡みついており、結果としてゲル内に複数の網目構造を形成しているようなゲルを指す。例えば、この種のゲルは、図１に示すように、複数の架橋点１を有する第一の網目構造Ａと、複数の架橋点２を有する第二の網目構造Ｂとから構成され、これら第一の網目構造Ａと第二の網目構造Ｂが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。
【００２０】
「セミ相互侵入網目構造ゲル」とは、ベースとなる網目構造に、直鎖状ポリマーが、ゲル全体において均一に絡みついており、結果としてゲル内に複数の網目構造を形成しているようなゲルを指す。例えば、この種のゲルは、図２に示すように、複数の架橋点３を有する第一の網目構造Ｃと、直鎖状ポリマーＤとから構成され、これら第一の網目構造Ｃと直鎖状ポリマーＤが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。なお、図１及び図２において、第一の網目構造Ａ及びＣを、第二の網目構造Ｂ及び直鎖状ポリマーＤより太く描いたが、これは、便宜的に太さを変えて描いたものである。また、「相互侵入網目構造ゲル」及び「セミ相互侵入網目構造ゲル」は、ダブルネットワーク型のみでなく、三重や四重以上の網目構造を有するゲルをも含む概念である。
【００２１】
「架橋度」とは、モノマーの仕込みモル濃度に対する架橋剤のモル濃度の比をパーセントで表した値をいう。なお、実際には、重合に関与しなかったモノマーや架橋に関与しなかった架橋剤も僅かにある場合があるが、この際も、本明細書におけるゲルの架橋度は、前記の通りとする。
【００２２】
尚、本明細書にいう「ハイドロゲル」とは、溶媒が水であるゲルをいうが、影響しない程度の量、水可溶性溶媒（例えばアルコール）等を含有していてもよい。
【００２３】
本発明に係る高分子ゲルは、少なくとも以下の工程を含む方法により製造される。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【００２４】
工程１）
工程１）においては、架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する。当該工程を経ることにより、分子ステントが第一の網目構造体の間隙に入り込んで、ゲルを膨潤させて間隙を広げるため、工程２）においてモノマーが当該網目構造の内に入り込みやすくなる。そのため、第一の網目構造体内に十分な量の第二のモノマーを導入することができるため、高い強度を有する高分子ゲルを得ることができる。
【００２５】
工程１）において用いる「分子ステント」とは、網目構造体の網目拡張作用を有する物質を意味する。即ち、このような作用を有する物質は、あたかも血管を広げる医療機器であるステントのような役割を果たすので、分子ステントと呼ぶ。
【００２６】
分子ステントは、少なくとも、第一の網目構造体内の浸透圧を、第一の網目構造体初期弾性率より高めることにより、網目構造体内の骨格を広げることが可能となり、更に、第二のモノマー導入の際に当該分子ステントが第一の網目構造体内から容易に抜け出さない程度の低い拡散性を有することにより機能する。
【００２７】
分子ステントは、第一の網目構造体内に導入した際に、第一の網目構造体の初期弾性率よりも高い浸透圧を示すようなものを選択することが好適である。
即ち、分子ステント導入後の第一の網目構造体内の浸透圧πｓｔｅｎｔと、前記第一の網目構造体の初期弾性率Ｅ１ｓｔ ｎｅｔとが下記式（１）の関係を満足することが好適である。
πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ ≧ １．５ （１）
【００２８】
上記式（１）の関係を満足することにより、第一の網目構造体内の浸透圧が、第一の網目構造体自身の初期弾性率の値を上回ることとなり、第一の網目構造体内に水等の溶媒が浸入し、網目構造を膨潤させることができるようになる。πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔは、２以上であることがより好適であり、４以上であることが更に好適である。
【００２９】
ここで、第一の網目構造内の浸透圧πｓｔｅｎｔは、分子ステントを導入した第一の網目構造体の平衡膨潤時の初期弾性率の値で代用する。分子ステントが第一の網目構造内に導入された場合、当該網目構造の平衡膨潤状態においては、網目構造内に水が浸入する圧力（すなわち、浸透圧）が網目構造の弾性率と等しい状態にあることを意味するためである。また、分子ステントとして電解質ポリマーを用いた場合には、全体の浸透圧πｓｔｅｎｔは、解離イオン由来の浸透圧πｉｏｎとポリマー由来の浸透圧πｐｏｌｙの和に概ね等しくなる。浸透圧は分子数と比例関係にあるため、電解質ポリマーの場合、解離イオンの数が、ポリマーの数よりも圧倒的に大きな数となるため、πｉｏｎ＞＞πｐｏｌｙとなり、実質的に解離イオンの浸透圧πｉｏｎは分子ステントを導入した第一の網目構造体の平衡膨潤時の初期弾性率の値に等しくなる。
【００３０】
網目構造内での分子ステントの拡散係数Ｄｓｔｅｎｔと、網目構造内での第二モノマーの拡散係数Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏとの関係が下記式（２）の関係を満足することが好適である。
Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔ ≧ ２ （２）
【００３１】
上記式（２）を満足する分子ステントを使用することによって、分子ステントが第一の網目構造体から放出される速度よりも、第二のモノマーが第一の網目構造内に導入される速度のほうが速くなるため、第二のモノマーを多量導入することができる。Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ／Ｄｓｔｅｎｔは、１０以上がより好適であり、１００以上がさらに好適である。尚、網目構造内での拡散係数は実施例に記載の方法により計算される。
【００３２】
分子ステントの具体的な例としては、電解質ポリマー、電解質錯体、電解質ミセル、電解質ナノパーティクル等が挙げられる。これらの中でも電解質ポリマーを使用することが好適である。電解質ポリマーを使用することにより、浸透圧が大きくなるので、第一の網目構造体を膨潤し易くなる。浸透圧は、一般的に系の中に存在する分子の数に依存する。すなわち、電解質ポリマーを用いた場合には、上述のように電解質モノマー由来のイオン解離基が解離してイオンが多量に存在することになり、浸透圧を高めることが可能となる。また、ポリマーであることにより、第一の網目構造体内から分子ステントのポリマー成分が放出されにくくなるので、結果的に、解離したカウンターイオンもまた第一の網目構造体内に保持されることとなる。
【００３３】
電解質ポリマーとしては、例えば、酸性基（例えば、スルホン酸基）や塩基性基有する不飽和モノマー等の電解質原料モノマーの重合体が挙げられる。より具体的には、電解質原料モノマーとして、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、スチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ）等のスルホン酸系モノマー又はその塩や、アクリル酸等のカルボン酸モノマー又はその塩や、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＰＡＡ−Ｑ）、ジメチルアミノエチルアクリレートハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＥＡ−Ｑ）等の４級アミン塩系モノマー等が挙げられる。これらの中でも、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、スチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ）等のスルホン酸系モノマー又はその塩、及び、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＰＡＡ−Ｑ）、ジメチルアミノエチルアクリレートハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＥＡ−Ｑ）等の４級アミン塩系モノマーからなる群から選ばれる、一種又は二種以上のモノマーを重合して得られる強電解質ポリマーを用いることが好適である。強電解質ポリマーであることにより、電離し易くなるため、第一の網目構造内の浸透圧を高めることが出来る。
【００３４】
分子ステントとして強電解質ポリマーを用いる場合には、強電解質のモノマーを第一の網目構造体内に導入して重合することにより網目構造体の内部に分子ステントを導入することが好適である。ここで、第一の分子構造体の中に、強電解質モノマーを導入する際に、溶液の濃度を高めて、浸透圧を高くすることによって、第一の網目構造体内に多くの分子ステントのモノマーが導入される。内部に強電解質モノマーが導入された状態で重合することにより、第一の網目構造体内に分子ステントを導入することができる。
【００３５】
その他、分子ステント存在の下で、第一のモノマーと架橋剤を重合して第一の網目構造体を形成することにより、第一の網目構造体内に分子ステントを導入することもできる。このような方法とすることにより、合成のステップを一段階減らせるので、製造がより簡便になる。また、電解質ポリマーのような重合体に限定されず、内部で浸透圧を高めることが出来る様々な物質を分子ステントとして用いることができるようになる。
【００３６】
ここで、分子ステントを導入した第一の網目構造体の膨潤度は、相対厚さにおいて、１．５以上であることが好適であり、１．８以上がより好適であり、２．０以上が更に好適である。上限は特に限定されないが、例えば１０．０である。尚、ここで相対厚さとは、分子ステントを導入した網目構造体の平衡膨潤後の厚みを、分子ステントを導入していない網目構造体の平衡膨潤後の厚みで割った値を意味する。このような膨潤度が得られる程度に分子ステントが、網目構造体内に入り込み膨潤させることによって、工程２）においてモノマーの導入量が多くなる。
【００３７】
また、分子ステントを導入した第一の網目構造体の剛直性は、単位高分子鎖あたりの弾性率Ｅｎにおいて、１０ＭＰａ以上であることが好適であり、３０ＭＰａ以上がより好適であり、５０ＭＰａ以上がより好適である。上限は特に限定されないが、例えば、１０００ＭＰａ以下である。尚、単位高分子鎖あたりの弾性率Ｅｎは、弾性率×（相対厚さ）３により求めた。ここで、相対厚さとは、厚み変化率を意味する。すなわち、上記Ｅｎは、測定によりえられた弾性率が網目構造体の膨潤度の変化による体積変化に依存するため、網目構造体を構成する高分子あたりの値に規格化して評価するための値である。すなわち、Ｅｎが高い値を示すということは、網目構造体の高分子が伸張した状態にあることを意味するので、分子ステントが網目を拡張していることの指標ともなる。また、より高い剛直性を有することによって、後述する工程２）により得られる高分子ゲルが高い強度を有する材料となる。
【００３８】
ここで工程１）において用いられる架橋構造を有する第一の網目構造体としては、特に限定されないが、化学架橋構造を有する網目構造体であることが好適である。網目構造体の形状としては、全体にわたって連続的に存在する塊状の網目構造体であってもよいし、粒子状の網目構造体であってもよい。特に高強度の高分子ゲルを得るためには、前者の塊状の網目構造体であることが好適である。また粒子状の網目構造体は、例えば塊状の網目構造体を粉砕したものを用いてもよい。
【００３９】
第一の網目構造体を構成するモノマーとしては、電気的に中性である不飽和モノマー、電荷を有する不飽和モノマーや、これらの共重合体が挙げられるが、これらの中でも、電気的に中性である不飽和モノマー又は弱電解質モノマーを用いることが好適であり、これらの中でも電気的に中性である不飽和モノマーを用いることがより好適である。即ち、電気的に中性であるモノマーは、網目構造を構成するポリマーが電荷を有しないので、互いに反発せず、十分に膨潤しないため、続いて導入しようとするモノマーが第一の網目構造体内に進入しにくいという問題を有していたが、本発明に係る分子ステントを使用することによって、中性モノマー等の第二のモノマーの進入し難い第一の網目構造体を使用した場合であっても、十分に第二のモノマーを第一の網目構造体内に導入させることができる。
【００４０】
電気的に中性である不飽和モノマーとしては、例えば、アクリルアミド（ＡＡｍ）、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）、ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡＡｍ）等のアクリルアミド系モノマーや、酢酸ビニル、ビニルピリジン、スチレン（Ｓｔ）等のビニル系モノマーや、メチルメタクリレート等のアルキルアクリレート系モノマーや、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）等のヒドロキシアルキルアクリレート系モノマーや、トリフルオロエチルアクリレート等のフッ素含有不飽和モノマーを挙げることができる。
【００４１】
電荷を有する不飽和モノマーとしては、好適には、酸性基（例えば、カルボキシル基、リン酸基及びスルホン酸基を）や塩基性基（例えば、アミノ基）有する不飽和モノマーを、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、アクリル酸（ＡＡｃ）、メタクリル酸又はそれらの塩を挙げることができる。また、本発明においては、特に弱電解質のモノマー等により製造された網目構造体のように膨潤が十分に起きないものであっても、第一の網目構造体として使用することが可能となる。
【００４２】
架橋剤は、特に限定されず、化学架橋を形成する公知の架橋剤を使用することができるが、架橋重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択され、例えば、二以上の（メタ）アクリル基を有するアクリル系架橋剤が挙げられる。より具体的には、有機モノマーとしてＡＭＰＳ、ＡＡｍ、ＡＡｃを用いた場合には、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドを、有機モノマーとしてＳｔを用いた場合には、エチレングリコールジメタクリレートを夫々使用することができる。
【００４３】
重合開始剤は、特に限定されず、公知の重合開始剤を使用することができるが、重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択される。例えば、有機モノマーとしてＡＭＰＳ、ＡＡｍ、ＡＡｃを熱重合する場合には、過硫酸カリウムなどの水溶性熱触媒、過硫酸カリウム−チオ硫酸ナトリウムなどのレドックス開始剤を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤として２−オキソグルタル酸を用いることができる。また、有機モノマーとしてＳｔを熱重合する場合には、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）などの有機溶媒に溶解性の熱触媒を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤としてベンゾフェノンを使用することができる。
【００４４】
また、第一の網目構造を有するゲルを浸漬する溶液の溶媒は、特に限定されず、公知の溶媒を使用することができる。
【００４５】
工程２）
工程２）においては、膨潤させた第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する。第二のモノマーは、網目状に重合して第二の網目構造体を導入してもよいし、直鎖的に重合して第二のポリマーを導入してもよい。網目状に重合することによって、相互進入網目構造ゲルを得ることができる。一方、直鎖的に重合した場合には、セミ相互侵入網目構造ゲルを得ることができる。
【００４６】
ここで、第二のモノマーとしては、電気的に中性である不飽和モノマー、電荷を有する不飽和モノマーや、これらの共重合体が挙げられるが、これらの中でも、電気的に中性であるモノマーを用いることが好適である。電気的に中性なモノマーを用いることにより、第二の網目構造体もしくは第二のポリマーが大変形においても破壊しにくい。
【００４７】
電気的に中性である不飽和モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミド等のアクリルアミド系モノマーや、酢酸ビニル、ビニルピリジン、スチレン等のビニル系モノマーや、メチルメタクリレート等のアルキルアクリレート系モノマーや、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）等のヒドロキシアルキルアクリレート系モノマーや、トリフルオロエチルアクリレート等のフッ素含有不飽和モノマーを挙げることができる。
【００４８】
電荷を有する不飽和モノマーとしては、好適には、酸性基（例えば、カルボキシル基、リン酸基及びスルホン酸基を）や塩基性基（例えば、アミノ基）有する不飽和モノマーを、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、アクリル酸（ＡＡｃ）、メタクリル酸又はそれらの塩を挙げることができる。
【００４９】
架橋剤としては、工程１）と同様の架橋剤を使用できる。尚、工程１）の架橋剤と工程２）の架橋剤とは、種類が同じであっても異なっていてもよい。重合開始剤としては、工程１）と同様の重合開始剤を使用できる。尚、工程１）の重合開始剤と工程２）の重合開始剤とは、種類が同じであっても異なっていてもよい。また、溶媒も工程１）と、同様に公知の溶媒を用いることができるが、工程１）と工程２）と同種の溶媒を使用することが好適である。
【００５０】
本発明に係る高分子ゲル中の第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００（好適には１：３〜１：５０、より好適には１：３〜１：３０）であることが好適である。このような構成を採ることにより、ゲルに、高い機械強度等の特性を付与することができる。
【００５１】
次に、重合・架橋条件等につき説明すると、まず、第一の網目構造を有するゲルに拡散した第二のモノマー成分の重合反応は、加熱するか、または紫外線のような光を照射するか、いずれかにより行うことができる。この重合反応は、前記ゲルの第一の網目構造を壊さない条件下でなされる。また、架橋反応は、所定濃度の架橋剤、反応開始剤を第二のモノマー成分と一緒に溶媒中に混合し、第一の網目構造を有するゲルに拡散させる。具体的には、第一の網目構造を有するゲルを、架橋剤を含有する第二のモノマー溶液に浸漬し、２４時間低温下で拡散させる。なお、拡散途中で架橋してしまうことを避けるために、室温以下、４℃付近が好ましい。
【００５２】
また、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定することである。即ち、第二の網目構造（第二のモノマー成分を重合し架橋することにより形成される網目構造）の架橋度を、第一の網目構造のそれよりも小さくするというものであり、その最も極端な例が、第二の網目構造の架橋度が０（即ち、第二のモノマー成分を重合するが架橋しない場合）である、セミ相互侵入網目構造ハイドロゲルの形態である。このような構成を採ることにより、ゲルに、これまでにない機械強度等の特性を付与することができる。
【００５３】
具体的には、第一の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量と、第二の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量を、各々の網目構造の原料モノマーと関連づけて適宜調整する。好適には、第一の網目構造の架橋度が０．１〜５０ｍｏｌ％であり、第二の網目構造の架橋度が０．００１〜２０ｍｏｌ％となるように、より好適には、第一の網目構造の架橋度が１〜２０ｍｏｌ％であり、第二の網目構造の架橋度が０．０１〜５ｍｏｌ％となるように、最も好適には、第一の網目構造の架橋度が２〜１０ｍｏｌ％であり、第二の網目構造の架橋度が０．０３〜１ｍｏｌ％となるようにする。特に、ゲルの含水率を小さくしたり（即ち、膨潤度を小さくする）、硬くする（即ち、弾性率を大きくする）には、両方の架橋度を上げるようにすればよい。
【００５４】
工程３）
工程３）においては、分子ステントを除去する。当該工程は任意工程であるが、分子ステントを取り除くこともできる。分子ステントの除去方法としては、高分子ゲルを水中等の溶媒中に浸漬する方法などが挙げられる。
【００５５】
以上、本方法により得られる高分子ゲルは、第一の網目構造体の種類に限定されることなく、高い強度を有する。特に、応力−歪曲線において、早い段階で降伏点が観測され、その後、応力が徐々に上昇しつつ、高い破断伸びを示す。高分子ゲルの破断のための損失エネルギーが、高くなる傾向にあり、破断しにくいゲルが得られるという性質を有する。
【００５６】
また、第一の網目構造体の架橋度を調整することによって、得られる高分子ゲルの性質を変化させることができる。ＰＡＭＰＳ／ＰＡＡｍ相互進入網目構造ゲルのように高強度の高分子ゲルを得ようとする場合には、第一の網目構造体の架橋度は１〜１０ｍｏｌ％が好適であり、１．５〜８ｍｏｌ％がより好適であり、２〜４ｍｏｌ％が更に好適である。
【００５７】
一方、高い破断歪を有する高分子ゲルを得ようとする場合には、第一の網目構造体の架橋度は０．０３〜６ｍｏｌ％が好適であり、０．１〜４ｍｏｌ％がより好適であり、０．３〜２ｍｏｌ％が更に好適である。
【００５８】
また、高い降伏応力を有する高分子ゲルを得ようとする場合には、第一の網目構造体の架橋度は２〜２０ｍｏｌ％が好適であり、３〜１５ｍｏｌ％がより好適であり、４〜１２ｍｏｌ％が更に好適である。
【００５９】
まず、高分子ゲルの圧縮破断応力は、好適には１〜１００ＭＰａであり、より好適には５〜５０ＭＰａであり、最も好適には１０〜４０ＭＰａである。更に、高分子ゲルの引張破断応力は、好適には０．１〜１００ＭＰａであり、更に好適には０．１〜５０ＭＰａであり、最も好適には０．５〜５ＭＰａである。
【００６０】
「圧縮破断応力」とは、（圧縮破断時の力／元の断面積）の式で算出され、また、「圧縮破断歪」とは、（元の長さ−圧縮破断時の長さ）／元の長さの式で算出される。これらは、以下の方法Ａで測定可能である。
測定方法Ａ：ゲルを直径９ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状に切り出し、前記ゲルを２枚の平板プレート間に挟み、ＴＥＮＳＩＬＯＮ（商標）引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製型式：ＲＴＣ−１３１０Ａ）を用いて圧縮させる圧縮破断応力。圧縮速度は１０％／分とする。
【００６１】
「引張破断応力」とは、（引張破断時の力／元の断面積）の式で算出され、また、「引張破断歪」とは、（引張破断時の長さ−元の長さ）／元の長さの式で算出される。これらは、以下の方法Ｂで測定可能である。
測定方法Ｂ：ゲルを延伸部延伸部長さ１２ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ２ｍｍのダンベル状（ＪＩＳ
Ｋ−６２５１−７）に切り出しゲルの両末端を挟み、ＴＥＮＳＩＬＯＮ（商標）引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製型式：１３１０Ａ）で試験を行い、破断した時点での応力を引張破断応力σとする。引張速度は１００ｍｍ／分とする。「歪」とは、（伸長時の長さ‐元の長さ）／元の長さの式で算出される。「応力」とは、（伸長時の力／元の断面積）の式で算出される。
【００６２】
更に、本発明の高分子ゲルは、好適には、含水率が１０％以上（より好適には５０％以上、更に好適には８５％以上）である。このように、ゲルに多量の水を存在させることにより、しなやか性、物質の透過性が向上する。なお、含水率の上限値は特に限定されないが、ゲルの機械強度維持等の理由から、通常は９９．９％以下、好適には９９％以下、より好適には９５％以下である。
【００６３】
「含水率」とは、以下の式で求められる値をいう：
含水率＝水の重さ／（水の重さ＋乾燥ゲルの重さ）×１００（％）
【００６４】
また、本発明のゲルは、好適には、収縮度が２０〜９５％（更に好適には６０〜９５％、最も好適には７０〜９５％）である。従来の電解質ゲルは、塩水に漬けると収縮が激しいため、特に、生体材料としての用途が閉ざされていた。このような物性を有することにより、かかる用途の可能性を提供した点で、非常に有意義である。このように収縮度が小さいと、例えば、おむつに応用するときに、吸収能力が落ちないという利点がある。また、海水中でゲルを応用する際にも有効である。
【００６５】
「収縮度」とは、純水中で平衡膨潤したゲルの重量に対する塩水中で平衡膨潤したゲルの重量の比をパーセントで表した値を指し、以下の方法Ｃで測定された値をいう。
測定方法Ｃ：ゲルを大きさ２×２×０．２ｃｍ３に切り出し、２０℃下で、５００ｍｌの蒸留水に入れ、１日間平衡膨潤させる。平衡膨潤後、水から取り出し、重さを天秤で量る。そのゲルを、更に、２０℃下で、０．１ｍｏｌ／ｌの塩化ナトリウム水溶液５００ｍｌに入れ、１日浸漬し、平衡膨潤させてから取り出し、その重さを量る。
【実施例】
【００６６】
（分子ステントの種類の検討）
モノマー（ヒドロキシエチルアクリレート：ＨＥＡ）１Ｍ，架橋剤（Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド：ＭＢＡＡ）４ｍｏｌ％，開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のＰＨＥＡ（ポリヒドロキシエチルアクリレート）ゲルを作成した。本ゲルを強電解質モノマーと光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマーとしては、アニオン型強電解質の２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）とスチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ）、カチオン型強電解質のジメチルアミノプロピルアクリルアミドハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＰＡＡ−Ｑ）と、ジメチルアミノエチルアクリレートハロゲン化メチル４級塩（ＤＭＡＥＡ−Ｑ）、比較として中性のアクリルアミド（ＡＡｍ）および弱電解質のアクリル酸（ＡＡｃ）、計６種類を用いた。モノマー濃度は０．５〜１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤 ０．０２ｍｏｌ％、光開始剤０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮ（ダブルネット：相互侵入網目構造）ゲルを合成した。尚、ＮａＳＳを使用した場合には、分子ステントを導入後、第一の網目構造体の一部が破壊された。
【００６７】
上記の製造工程において得られたＳｔゲルの物性を確認した。図３（ａ）は、ステントの種類に対する相対厚さ（ＰＨＥＡゲルの厚さを１とした）の測定結果である。ここで、相対厚さは、ステント導入後の第一の網目構造体の平衡膨潤状態における厚さを、ステントを導入する前の第一の網目構造体（ここではＰＨＥＡ）の平衡膨潤状態における厚さで除した値を測定した。より詳細には、分子ステントを導入したゲルを純水中で平衡膨潤させ、ノギスでゲルの厚さを測定する。分子ステントを導入していないゲルを純水中で平衡膨潤させ、ノギスでゲルの厚さを測定する。相対厚さは以下の式により求める。
（相対厚さ）＝（分子ステントを導入したゲルの厚さ）/（分子ステントを未導入のゲルの厚さ）
【００６８】
（応力‐歪曲線）
ゲルを延伸部長さ１２ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ２ｍｍのダンベル状（ＪＩＳ
Ｋ−６２５１−７）に切り出し、ＴＥＮＳＩＬＯＮ（商標）引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製形式：１３１０Ａ）で試験を行った。引張速度は１００ｍｍ／分とした。
【００６９】
（相対初期弾性率の測定方法）
「初期弾性率」は、応力−歪曲線の歪初期における１次直線近似の傾きから求めた。
「相対初期弾性率」は、（ステントを導入したゲルの平衡膨潤時の初期弾性率）/（ステントを未導入ゲルの平衡膨潤時の初期弾性率）の式で算出した。
【００７０】
（損失エネルギーの評価方法）
「損失エネルギー」は、応力−歪曲線の応力値を歪０から破断まで積分することにより算出した。損失エネルギーは応力−歪曲線と横軸により囲まれた面積に相当する。
【００７１】
図３（ｂ）は、ステントの種類に対する相対初期弾性率の測定結果である。ここでは、［分子ステント導入後のＰＨＥＡゲル単体の初期弾性率］／［ＰＨＥＡゲル単体の初期弾性率］の値を示した。明細書中でも述べたように当該値は、πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔに等しい。尚、Ｓｔゲルの初期弾性率は、０．０１９ＭＰａ〜０．１７５ＭＰａであった。また、ＰＨＥＡゲル単体の初期弾性率は、０．０３１ＭＰａであった。
【００７２】
図４は、上記の製造工程において得られたＳｔゲルの相対Ｅｎの値を示した図である。
単位高分子鎖あたりの相対硬さＥｎは、
Ｅｎ∝Ｅ×ｑ
Ｅｎ：単位高分子鎖あたりの相対硬さ
Ｅ：初期弾性率
ｑ：膨潤度（体積変化率）
で表される。そこで、Ｅｎは以下の式（ａ）により求めた。
Ｅｎ＝（初期弾性率）×（相対厚さ）３ （ａ）
【００７３】
図４に示すように、強電解質ポリマーからなる分子ステントを用いた場合には、特に高い相対硬さＥｎを示すので、第一の網目構造体を構成する高分子が伸張した状態にあることがわかる。すなわち、分子ステントが機能しており、網目構造体の網目を拡張されている状態にあることがわかる。
【００７４】
上記の工程により得られたＳｔ−ＤＮゲルの物性を測定した。図５は、応力−歪曲線を示す。図６は、損失エネルギーを示す。
【００７５】
図５に示すように、測定した応力‐歪特性によれば、本発明に係るＳｔ−ＤＮゲルは、主に早い段階で降伏点が発生し、その後、ゆっくりと応力が増加して、大きな破断伸びを有することがわかった。その結果、図６に示す損失エネルギーの図から読み取れるように、当該エネルギーがより高くなり、破断に際して多くのエネルギーを要求する性質を有する高分子ゲルを得ることができることがわかった。
【００７６】
上記のＰＨＥＡ（第一の網目構造体）‐ＰＡＭＰＳ（分子ステント）‐ＰＡＡｍ（第二の網目構造体） Ｓｔ−ＤＮゲルの元素分析結果は以下の表１の通りである。
【表１】
【００７７】
Ｓｔ−ＤＮゲルを、ＰＡＭＰＳ、ＰＡＡｍ ｇｅｌ、ＰＨＥＡ ｇｅｌ、水の４成分系だと考え、Ｃ，Ｎ，Ｏの分析結果を用いて連立方程式を組み、それぞれの重量比を求めたところ、以下の表２の結果となった。したがって、本ゲルでは、ＰＨＥＡ：ＰＡＡｍのモノマー換算したモル比は、１：４．５であった。
【００７８】
【表２】
【００７９】
（分子ステント除去）
ＰＨＥＡ‐ＰＡＭＰＳ‐ＰＡＡｍ Ｓｔ−ＤＮゲルを合成後、水に浸漬し、２日目と１６日目に元素分析を行った（表３、表４）。結果、２日目の段階では、他のポリマーと比較して５．０ｗｔ%のステントが含まれていたのに対し、１６日目の段階では２．３ｗｔ%に減少していた（表５、表６）。
【００８０】
【表３】
【００８１】
【表４】
【００８２】
【表５】
【００８３】
【表６】
【００８４】
（拡散係数：第二のモノマー）
第２のモノマー（アクリルアミド）のゲル内での拡散係数：
ＤＡＡｍ＝１．０７×１０−９（ｍ２／ｓ）
【００８５】
・導出法
アインシュタイン=ストークスの式を用いて拡散係数Dを求める。
【数１】
Ｔ：２９３．１５（Ｋ）とすると、水の粘度η＝１．００２（ｍＰａ・ｓ）
アクリルアミドの流体力学的半径ａは、Ｃ＝Ｃｂｏｎｄの結合長から０．２ｎｍ程度だと予測される。これらを代入すると、
ＤＡＡｍ＝１．０７×１０−９（ｍ２／ｓ）
ＡＡｍのサイズはゲルの網目（数ｎｍ）よりも十分に小さいので、ゲル網目はアクリルアミドの拡散に殆ど影響しない、つまり、ゲル内部での拡散係数は、水中での拡散係数とほぼ等しいと考えられる。
【００８６】
・浸漬に必要な日数
拡散方程式
【数２】
を用いて、ＡＡｍのゲル内部への拡散を考える。
ｔは時刻、ｘはゲル表面からの距離、ｃはｘにおけるゲル内部のＡＡｍ濃度である。
ゲル外部のＡＡｍ溶液の濃度ｃＡＡｍは一定とする。
ｔで積分すると、
【数３】
ｔ＝０の時、ゲルの中のＡＡｍ濃度ｃは０なので、
【数４】
次にｘで積分すると、
【数５】
ｔ＞０の時、ゲルとＡＡｍ溶液との境目（ｘ＝０）では、ゲル内外のＡＡｍ濃度は同じ、つまり
【数６】
だと考えられるので、
【数７】
再度xで積分すると、
【数８】
ｔ＞０の時、ゲルと溶液との境目（ｘ＝０）では、ゲルのＡＡｍ濃度は外のＡＡｍ濃度ｃＡＡｍと等しいと考えられるので、
【数９】
変形すると
【数１０】
あるいは
【数１１】
ゲル中心のＡＡｍ濃度が外のＡＡｍ濃度の９９%になる時間ｔ９９%を、ゲル内部にＡＡｍが充分浸透した時間とみなす。
ゲルの幅ｄが２ｍｍの時、ｘ＝１ｍｍ
計算すると、
ｔ９９%＝４．６３×１０４（ｓ）＝１２．９（ｈ）
ゲルの厚さが２ｍｍの時は、ＡＡｍ溶液に半日以上浸漬すれば、ＡＡｍは十分に浸透する。
【００８７】
（拡散係数：分子ステント）
分子ステント（ＰＡＭＰＳ）のゲル中での拡散係数：
Ｄ＝３．０６×１０−１２（ｍ２／ｓ）
【００８８】
・測定法
ステント分子はゲルの網目よりも充分に大きいので、ゲルからのステント分子の流出速度を実際に調べる必要がある。今回、Ｓｔ−ＤＮゲルからのステント分子の流出を１次元ランダムウォークモデルによって考え、そこから拡散係数を計算した。
ステント流出開始後2日目のゲル内のステント総量（ｇ）をＷ１、時刻をｔ１とし、１６日目のステント総量（ｇ）をＷ２、時刻をｔ２とする。ｔ２‐ｔ１＝１４ｄである。また、元素分析の結果より、Ｗ１／Ｗ２＝２．１６７であった。
ゲル内でのステントの拡散係数をＤとする。ランダムウォークモデルを用いた場合、時刻ｔの時のステント分子鎖の存在割合分布は正規分布に従い、以下のように表せる。
【数１２】
ここで、ｔ＝ｔ１における標準偏差をｄ／２（ゲル厚みの半分）であると考えると、
【数１３】
となり、上２式を比較することで
【数１４】
となる。
ゲル中心（ｘ＝０）でのステント濃度をｃ１とすると、
【数１５】
Ｎは、ステントの全量に比例する定数である。
次に、時刻ｔ２の時のゲル中心でのステント濃度ｃ２は
【数１６】
と表せる。２つを比較すると、
【数１７】
【数１８】
拡散係数Ｄは
【数１９】
となる。
ここで、ゲル内部のステント総量がゲル中心のステント濃度に比例する、と近似すると、
Ｗ１／Ｗ２＝ｃ１／ｃ２
となる。
実験値（ｄ＝２ｍｍ，Ｗ１／Ｗ２＝２．１６７，ｔ＝１４ｄ）を代入すると、
Ｄ＝３．０６×１０−１２（ｍ２／ｓ）
と求められる。
【００８９】
以上の結果から、Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔは、［１．０７×１０−９（ｍ２／ｓ）］／［３．０６×１０−１２（ｍ２／ｓ）］＝３．５０×１０２である。
【００９０】
（第一のモノマーの種類の検討）
モノマー１Ｍ，架橋剤ＭＢＡＡ ４ｍｏｌ％，開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のゲルを作成した。モノマーとしては、中性のＡＡｍとＨＥＡ、弱電解質のＡＡｃの３種類を用いた。本ゲルをＡＭＰＳと光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマー濃度は０．５〜１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤０．０２ｍｏｌ％、光開始剤０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮゲルを合成した。
【００９１】
上記工程により得られたＳｔＤＮゲルの各種物性を測定した。
図７（ａ）は、ステント濃度と相対厚さの関係を示す図であり、図７（ｂ）は、ステント濃度に対する相対初期弾性率の関係を示す図である。ここで、規格化ステント濃度とは、第一網目成分に対する分子ステント高分子のモル比をモノマー単位で換算したものである。成分比は元素分析により求めた。尚、相対厚さ及び相対初期弾性率については、上記と同様の方法により測定した。尚、初期弾性率は、ＡＡｃゲルの場合、０．０２２ＭＰａ、ＡＡｍゲルの場合０．０３３ＭＰａ、ＨＥＡゲルの場合０．０５５ＭＰａであった。また、分子ステント導入後の初期弾性率は、ＳｔＡＡｃゲルの場合０．０３２〜０．０６７ＭＰａ（πｓｔｅｎｔ／Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ：１．４５〜３．０４５）、ＳｔＡＡｍゲルの場合０．０３９〜０．１４６ＭＰａ（πｓｔｅｎｔ／Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ：１．１８〜４．４２）、ＳｔＨＥＡゲルの場合０．０７７〜０．２１ＭＰａ（πｓｔｅｎｔ／Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ：１．４０〜３．８２）であった。ステントの導入量を高くすれば相対厚さ及び相対初期弾性率の値が増していくので、よりステントとしての網目拡張機能を有することがわかる。
【００９２】
図８は、ステント濃度に対する相対Ｅｎの関係を示す図である。尚、Ｅｎの測定方法は上記と同様の方法により行なった。何れの種の第一のモノマーであってもステントの導入量が多くなればなるほど、相対初期弾性率は高い値を示し、分子ステントの導入量が増えることにより網目構造を拡張する効果が高まることがわかった。
【００９３】
図９は、各種ＳｔＤＮゲルの応力‐歪曲線を示す図である。各種ＳｔＤＮゲルの規格化ステント濃度は、ＡＡｃが０．２８、ＡＡｍが０．３１、ＨＥＡが０．４０であるものを使用した。比較として、分子ステントを使用しないで製造したＤＮゲルの結果を掲載した。結果、何れの種の第一のモノマーであっても、比較的低い降伏点を有し、その後、ゆっくりと応力が増して、高い歪を許容することができる性質を有することがわかった。図１０は、各種ＳｔＤＮゲルの損失エネルギーを示す図である。損失エネルギーも、本発明に係るＳｔ−ＤＮゲルは高い値を示した。
【００９４】
（第一の網目構造体の架橋度が物性に与える影響）
モノマー（ジメチルアクリルアミド：ＤＭＡＡｍ）１Ｍ，架橋剤（Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド：ＭＢＡＡ）４ｍｏｌ％，２ｍｏｌ％，１ｍｏｌ％，０．５ｍｏｌ％、開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のＰＤＭＡＡｍ（ポリジメチルアクリルアミド）ゲルを作成した。本ゲルを強電解質モノマー（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸：ＡＭＰＳ）と光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマー濃度は１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルの厚さ及び初期弾性率を測定して図１１に示した。図１１（ａ）は分子ステントを導入した各種第一の網目構造体の厚さを示す図であり、図１１（ｂ）は初期弾性率を測定した結果を示す図であり、図１１（ｃ）は単位高分子鎖あたりの弾性率を示した図である。
【００９５】
上記のＳｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤ＭＢＡＡ ０．０２ｍｏｌ％、光開始剤２−オキソグルタル酸０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮゲルを合成した。得られたＤＮゲルの応力歪曲線を作成して、各種物性を評価した。尚、比較例として、ＰＡＭＰＳ／ＰＡＡｍの相互進入網目構造ゲルの応力歪曲線を作成した（図１２）。
【００９６】
（架橋度の検討）
モノマー（ヒドロキシエチルアクリレート：ＨＥＡ）１Ｍ，架橋剤（Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド：ＭＢＡＡ）４ｍｏｌ％、開始剤２−オキソグルタル酸 ０．１ｍｏｌ％を純水に溶解させ、ＵＶを８ｈ照射することで第１網目のＰＨＥＡ（ポリヒドロキシエチルアクリレート）ゲルを作成した。本ゲルを強電解質モノマー２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）と光開始剤の水溶液に３日間浸漬した。モノマー濃度は０．５〜１Ｍ、光開始剤濃度は０．１ｍｏｌ％である。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで、ゲル内部で強電解質ポリマー（分子ステント）を合成した。このゲルをＳｔゲルと呼ぶ。Ｓｔゲルを、モノマーＡＡｍ ２Ｍ、架橋剤 ０．０２ｍｏｌ％、光開始剤０．０１ｍｏｌ％の水溶液に２日間浸漬した。本ゲルにＵＶを８ｈ照射することで第２網目のＰＡＡｍを重合し、Ｓｔ−ＤＮゲルを合成した。比較として、ＰＡＭＰＳ／ＰＡＡｍのＤＮゲルと、ＰＨＥＡ／ＰＡＡｍ ｉｐｎ（相互侵入網目構造）ゲルを製造して応力‐歪曲線を作成した。結果を、表７、図１３に示した。
【００９７】
【表７】
【００９８】
第一網目の架橋度を２ｍｏｌ％にした以外は上記と同様の方法でＳｔ−ＤＮゲルを製造して、応力‐歪曲線を作成した。結果を表８、図１４に示した。
【００９９】
【表８】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む、高分子ゲルの製造方法。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【請求項２】
前記分子ステント導入後の第一の網目構造体内の浸透圧πｓｔｅｎｔと、前記第一の網目構造体の初期弾性率Ｅ１ｓｔ ｎｅｔとが下記式（１）の関係を満足する、請求項１記載の製造方法。
πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ ≧ １．５ （１）
【請求項３】
網目構造体内での分子ステントの拡散係数Ｄｓｔｅｎｔと、網目構造体内での第二モノマーの拡散係数Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏとの関係が下記式（２）の関係を満足する、請求項１又は２記載の製造方法。
Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔ ≧ ２ （２）
【請求項４】
前記分子ステントが、電解質ポリマーであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項５】
前記電解質ポリマーが、スルホン酸系モノマー又はその塩、４級アミン塩系モノマーからなる群から選ばれる一又は二種以上の電解質原料モノマーを重合して得られる強電解質ポリマーであることを特徴とする、請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記工程１）において、電解質原料モノマーを前記第一の網目構造体内に導入し重合して電解質ポリマーを合成することにより、分子ステントを導入することを特徴とする、請求項４又は５記載の製造方法。
【請求項７】
前記工程１）において、分子ステント存在の下で、第一のモノマーと架橋剤を重合して第一の網目構造体を形成する工程である、請求項１〜５のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項８】
前記工程２）の後に、以下の工程を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項記載の製造方法。
３）分子ステントを除去する工程。
【請求項９】
以下の工程を含む方法により得られる、高分子ゲル。
１）架橋構造を有する中性の第一のモノマーからなる第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【請求項１０】
第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００である、請求項９記載の高分子ゲル。
【請求項１】
以下の工程を含む、高分子ゲルの製造方法。
１）架橋構造を有する第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【請求項２】
前記分子ステント導入後の第一の網目構造体内の浸透圧πｓｔｅｎｔと、前記第一の網目構造体の初期弾性率Ｅ１ｓｔ ｎｅｔとが下記式（１）の関係を満足する、請求項１記載の製造方法。
πｓｔｅｎｔ ／ Ｅ１ｓｔ ｎｅｔ ≧ １．５ （１）
【請求項３】
網目構造体内での分子ステントの拡散係数Ｄｓｔｅｎｔと、網目構造体内での第二モノマーの拡散係数Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏとの関係が下記式（２）の関係を満足する、請求項１又は２記載の製造方法。
Ｄ２ｎｄ ｍｏｎｏ ／ Ｄｓｔｅｎｔ ≧ ２ （２）
【請求項４】
前記分子ステントが、電解質ポリマーであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項５】
前記電解質ポリマーが、スルホン酸系モノマー又はその塩、４級アミン塩系モノマーからなる群から選ばれる一又は二種以上の電解質原料モノマーを重合して得られる強電解質ポリマーであることを特徴とする、請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記工程１）において、電解質原料モノマーを前記第一の網目構造体内に導入し重合して電解質ポリマーを合成することにより、分子ステントを導入することを特徴とする、請求項４又は５記載の製造方法。
【請求項７】
前記工程１）において、分子ステント存在の下で、第一のモノマーと架橋剤を重合して第一の網目構造体を形成する工程である、請求項１〜５のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項８】
前記工程２）の後に、以下の工程を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項記載の製造方法。
３）分子ステントを除去する工程。
【請求項９】
以下の工程を含む方法により得られる、高分子ゲル。
１）架橋構造を有する中性の第一のモノマーからなる第一の網目構造体中に分子ステントを導入する工程；
及び
２）分子ステントを導入した第一の網目構造体内に第二のモノマーを導入して重合する工程。
【請求項１０】
第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モノマー換算したモル比で１：２〜１：１００である、請求項９記載の高分子ゲル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−３６２６２（Ｐ２０１２−３６２６２Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５７９５（Ｐ２０１０−１７５７９５）
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 第１４回卒業研究経過報告会、国立大学法人北海道大学主催、平成２２年２月５日発表 国立大学法人北海道大学発行、第１４回卒業研究経過報告会要旨集、平成２２年２月４日発行
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 第１４回卒業研究経過報告会、国立大学法人北海道大学主催、平成２２年２月５日発表 国立大学法人北海道大学発行、第１４回卒業研究経過報告会要旨集、平成２２年２月４日発行
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
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