特許 6784851 高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6784851

(24)【登録日】2020年10月27日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品

(51)【国際特許分類】

   C08F 20/60 20060101AFI20201102BHJP

   C08J 3/075 20060101ALI20201102BHJP

   A61K 9/06 20060101ALI20201102BHJP

   A61K 47/58 20170101ALI20201102BHJP

   G02C 7/04 20060101ALI20201102BHJP

   A61P 9/00 20060101ALN20201102BHJP

   A61P 27/02 20060101ALN20201102BHJP

   C08L 101/14 20060101ALN20201102BHJP

【ＦＩ】

   C08F20/60

   C08J3/075CER

   A61K9/06

   A61K47/58

   G02C7/04

   !A61P9/00

   !A61P27/02

   !C08L101/14

【請求項の数】16

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-555125(P2019-555125)

(86)(22)【出願日】2018年4月18日

(65)【公表番号】特表2020-516716(P2020-516716A)

(43)【公表日】2020年6月11日

(86)【国際出願番号】KR2018004496

(87)【国際公開番号】WO2018194369

(87)【国際公開日】20181025

【審査請求日】2019年10月8日

(31)【優先権主張番号】10-2017-0049976

(32)【優先日】2017年4月18日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】515312760

【氏名又は名称】インスティチュート フォー ベーシック サイエンス

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＦＯＲ ＢＡＳＩＣ ＳＣＩＥＮＣＥ

(73)【特許権者】

【識別番号】507421795

【氏名又は名称】ポステック アカデミー−インダストリー ファウンデーション

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】キム ウォン ジョン

(72)【発明者】

【氏名】パク ジュンホン

【審査官】 牟田 博一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５２９６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１０８７５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｆ ２０／６０

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一酸化窒素に感応して解離される下記化学式１の架橋点を含む、高分子型ゲル。
［化学式１］

【化1】

（前記化学式１中、＊は結合部位であり、ａは０〜３の実数である。）

【請求項2】

前記架橋点は、ｏ‐フェニレンジアミンに由来する、請求項１に記載の高分子型ゲル。

【請求項3】

ヒドロゲルである、請求項１に記載の高分子型ゲル。

【請求項4】

前記ヒドロゲルの高分子主鎖は、単官能性親水性単量体に由来する、請求項３に記載の高分子型ゲル。

【請求項5】

前記ヒドロゲルは、二つ以上の官能基を含む多官能性架橋剤に由来する第２の架橋点をさらに含む、請求項４に記載の高分子型ゲル。

【請求項6】

前記ヒドロゲルは、粒子、カプセルまたはパッチの形態を有する、請求項３に記載の高分子型ゲル。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の高分子型ゲルを含む、医薬伝達システム。

【請求項8】

ａ）単官能性親水性単量体とｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体との混合物を重合するステップと、
ｂ）前記重合により形成された一酸化窒素に感応して解離される下記化学式１の架橋点を含むヒドロゲルを分離するステップとを含む、ヒドロゲルの製造方法。
［化学式１］

【化2】

（前記化学式１中、＊は結合部位であり、ａは０〜３の実数である。）

【請求項9】

前記重合は、水相で行われる、請求項８に記載のヒドロゲルの製造方法。

【請求項10】

前記ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、下記化学式２を満たす、請求項８に記載のヒドロゲルの製造方法。
［化学式２］

【化3】

（前記化学式２中、Ｌは、‐ＮＨＣＯ‐、‐ＲＯ‐、‐ＯＲＯ‐または‐ＲＯ（Ｃ＝Ｏ）‐であり、ここで、Ｒは、直接結合、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基、炭素数６〜３０のアリレン基、炭素数５〜３０のシクロアルキレン基、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキル基で置換された炭素数６〜３０のアリレン基、または炭素数６〜３０のアリール基で置換された炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基であり、Ｘ_１およびＸ_２は、互いに独立して、‐ＣＨ＝ＣＨ_２または‐Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２であり、ａは０〜３の実数である。）

【請求項11】

前記単官能性親水性単量体：ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、１０００：０．２８９〜２．８９のモル比で混合される、請求項８に記載のヒドロゲルの製造方法。

【請求項12】

請求項１から６のいずれか１項に記載の高分子型ゲルを用いて、排気ガス内の窒素酸化物を検出する方法。

【請求項13】

前記窒素酸化物は、一酸化窒素である、請求項１２に記載の排気ガス内の窒素酸化物を検出する方法。

【請求項14】

前記高分子型ゲルは、高分子型ゲルの乾燥重量に対して４５０重量％以上の水分を含む、請求項１２に記載の排気ガス内の窒素酸化物を検出する方法。

【請求項15】

請求項１から６のいずれか１項に記載の高分子型ゲルを含む、コンタクトレンズ。

【請求項16】

血管新生（Ａｎｇｉｏｇｅｎｅｓｉｓ）抑制用である、請求項１５に記載のコンタクトレンズ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品に関し、詳細には、一酸化窒素と反応して生体内外の一酸化窒素を除去することができ、一酸化窒素との感応によって解離される架橋点を含むことで、高分子型ゲルの内部に担持された薬物を効果的に放出することができる高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品に関する。

【背景技術】

【0002】

一酸化窒素（ＮＯ）は、心血管系において核心の役割を果たすシグナル伝達分子であり、且つ神経系の神経伝達物質、血圧調節因子、各種の身体器官の血流調節因子などとしての様々な役割を果たすものと知られている。

【0003】

最近の研究結果によると、一酸化窒素を生成する酵素である一酸化窒素シンターゼ（ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｓｙｎｔｈａｓｅ；ＮＯＳ）は、何種類か存在しており、脳に存在するｂＮＯＳ（ｂｒａｉｎ ＮＯＳ）、神経系に存在するｎＮＯＳ（ｎｅｕｒｏｎａｌ ＮＯＳ）、血管系に存在するｅＮＯＳ（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ ＮＯＳ）は、体内において常に一定の水準に発現されており、これらによって少量生成される一酸化窒素は、神経伝達や血管拡張を誘導するなど、正常な身体の恒常性の維持に重要な役割を果たす。

【0004】

これに対し、各種のサイトカイン（ｃｙｔｏｋｉｎｅｓ）や外部刺激物質により誘導されるｉＮＯＳ（ｉｎｄｕｃｅｄ ＮＯＳ）によって急激に過量に発生する一酸化窒素は、細胞毒性や各種の炎症反応を引き起こすものと知られており、慢性炎症がｉＮＯＳ活性の増加と関連しているという研究がある（Ｍｉｌｌｅｒ Ｍ． Ｊ． ｅｔ ａｌ．， Ｍｅｄｉａｔｏｒｓ ｏｆ ｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ， ４， ｐｐ３８７−３９６， １９９５ ： Ａｐｐｌｅｔｏｎ Ｌ． ｅｔ ａｌ．， Ａｄｖ． Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．， ３５， ｐｐ２７−２８， １９９６）。

【0005】

そのため、一酸化窒素を除去するだけでなく、これに感応して内部に担持された薬物などを放出し、最終的に治療用途に使用可能な治療剤の開発が必要である。

【0006】

さらに、自動車の排気ガスから多量に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の場合、ほぼ一酸化窒素の形態であり、これを効果的に除去することができる物質の開発もまた必要な状況である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、一酸化窒素との感応により架橋構造が効果的に解離され得る高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品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】

【0008】

前記目的を達成するための本発明の一様態は、一酸化窒素に感応して解離される架橋点を含む高分子型ゲルに関する。

【0009】

前記一様態において、前記架橋点は、ｏ‐フェニレンジアミンに由来してもよく、具体的には、前記架橋点は、下記化学式１を満たしてもよい。
［化学式１］

【化1】

（前記化学式１中、＊は結合部位であり、ａは０〜３の実数である。）

【0010】

前記一様態において、前記高分子型ゲルはヒドロゲルであってもよい。この際、前記ヒドロゲルの高分子主鎖は、単官能性親水性単量体に由来してもよく、前記ヒドロゲルは、粒子、カプセルまたはパッチの形態を有してもよい。また、前記ヒドロゲルは、二つ以上の官能基を含む多官能性架橋剤に由来する第２の架橋点をさらに含むものであってもよい。

【0011】

また、本発明の他の様態は、前記高分子型ゲルを含む医薬伝達システムに関する。

【0012】

また、本発明のさらに他の様態は、ａ）単官能性親水性単量体とｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体との混合物を重合するステップと、ｂ）前記重合により形成されたヒドロゲルを分離するステップとを含むヒドロゲルの製造方法に関し、前記重合は、水相で行われ得る。

【0013】

前記さらに他の様態において、前記ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、下記化学式２を満たしてもよい。
［化学式２］

【化2】

（前記化学式２中、Ｌは、‐ＮＨＣＯ‐、‐ＲＯ‐、‐ＯＲＯ‐または‐ＲＯ（Ｃ＝Ｏ）‐であり、ここで、Ｒは、直接結合、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基、炭素数６〜３０のアリレン基、炭素数５〜３０のシクロアルキレン基、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキル基で置換された炭素数６〜３０のアリレン基、または炭素数６〜３０のアリール基で置換された炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基であり、Ｘ_１およびＸ_２は、互いに独立して、‐ＣＨ＝ＣＨ_２または‐Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２であり、ａは０〜３の実数である。）

【0014】

前記さらに他の様態において、前記単官能性親水性単量体：ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、１０００：０．２８９〜２．８９のモル比で混合してもよい。

【0015】

また、本発明のさらに他の様態は、ｏ‐フェニレンジアミン残基を網状構造の架橋点として含んで、網状構造のメッシュサイズを調節する方法に関し、前記メッシュサイズは、一酸化窒素により選択的に調節されるものであってもよい。

【0016】

また、本発明のさらに他の様態は、前記高分子型ゲルを用いて、排気ガス内の窒素酸化物を検出する方法に関する。具体的には、前記窒素酸化物は、一酸化窒素であってもよく、前記高分子型ゲルは、高分子型ゲルの乾燥重量に対して４５０重量％以上の水分を含んでもよい。

【0017】

また、本発明のさらに他の様態は、前記高分子型ゲルを含むコンタクトレンズに関し、前記コンタクトレンズは、血管新生（Ａｎｇｉｏｇｅｎｅｓｉｓ）抑制用であってもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明による高分子型ゲルは、一酸化窒素に感応して解離される架橋点を含むことで、一酸化窒素に感応可能となり、身体内外の無駄な一酸化窒素を除去することができる。これだけでなく、一酸化窒素が存在する環境で高分子型ゲルの高分子主鎖と架橋構造を形成している架橋点が一酸化窒素との感応によって解離されることで、ゲルの内部に担持された薬物を放出することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一例による高分子型ゲルの製造方法と一酸化窒素に感応して高分子型ゲルの架橋点が解離される過程を簡略に図示した図である。

【図2】ガス状の一酸化窒素と実施例１（ＮＯ‐ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｌ）と比較例１（ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅｌ）のゲルを反応させた後、高分子型ゲルの物性を評価した写真である。

【図3】一酸化窒素溶液の濃度を変えて実施例１（ａ）および比較例１（ｂ）のゲルそれぞれの相対膨潤率を示した資料である。

【図4】一酸化窒素溶液の処理の前（ｃ）と後（ｄ）それぞれの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。

【図5】実施例１（ＮＯ‐ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｌ）と比較例１（ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅｌ）の一酸化窒素溶液の濃度および周波数の変化に伴う弾性係数（Ｇ´）のログ（ｌｏｇ）値を示した資料である。

【図6】実施例１（ＮＯ‐ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｌ）と比較例１（ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅｌ）の一酸化窒素溶液の濃度および周波数の変化に伴う弾性係数（Ｇ´）のログ値および損失係数（Ｇ´´）のログ値をそれぞれ示した資料である。一酸化窒素溶液の濃度が別に示されていない図は水のみで処理したものである。

【図7】一酸化窒素感応ゲル（ＮＯ‐ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｌ）と対照ゲル（ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅｌ）において、水または一酸化窒素溶液の処理、および時間の変化に伴うＢＳＡ放出程度を示した資料である。

【図8】ａは、ＲＡＷ ２６４．７細胞にＬＰＳを処理してから実施例１のゲルと反応させる過程を簡略に図示した図であり、ｂは、ＲＡＷ ２６４．７細胞とＮＩＨ／３Ｔ３細胞それぞれにおいて、ＬＰＳ未処理（ＬＰＳ−）時と処理（ＬＰＳ＋）時の一酸化窒素生成濃度を示した資料であり、ｃは、実施例１（ＮＯ‐ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｌ）と比較例１（ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅｌ）のゲルそれぞれを、ＬＰＳ未処理の（−ＬＰＳ）ＲＡＷ ２６４．７細胞、またはＮＩＨ／３Ｔ３細胞とＬＰＳ処理の（＋ＬＰＳ）ＲＡＷ ２６４．７細胞、ＮＩＨ／３Ｔ３細胞それぞれと培養した時に、ゲルの相対膨潤度を示した図であり、ｄは、ＬＰＳ処理または未処理のＲＡＷ ２６４．７細胞、ＮＩＨ／３Ｔ３細胞それぞれと実施例１（ＮＯ‐ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｌ）と比較例１（ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅｌ）のゲルそれぞれを培養した後のゲルの実際の写真である。

【図9】実施例２によりナノサイズに製造されたヒドロゲルナノ粒子の粒度分布および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。

【図10】ａは、化合物４の^１Ｈ ＮＭＲデータであり、ｂは、一酸化窒素と感応して解離された化合物４の^１Ｈ ＮＭＲデータである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付の図面を参照して、本発明による高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品について詳細に説明する。以下に示される図面は、当業者に本発明の思想を十分に伝達するために例として提供されるものである。したがって、本発明は、以下に示される図面に限定されず、他の形態に具体化してもよく、以下に示される図面は、本発明の思想を明確にするために誇張して図示され得る。また、明細書の全体にわたり同じ参照番号は同じ構成要素を指す。

【0021】

この際、使用される技術用語および科学用語において他の定義がない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が通常理解している意味を有しており、下記の説明および添付の図面で本発明の要旨を不明瞭にし得る公知の機能および構成に関する説明は省略する。

【0022】

本発明は、一酸化窒素との感応によって架橋構造が効果的に解離され得る高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品に関し、一酸化窒素と反応して生体内外の一酸化窒素を除去することができ、一酸化窒素との感応によって解離される架橋点を含むことで、高分子型ゲルの内部に担持された薬物を効果的に放出することができる高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品を提供する。

【0023】

詳細には、本発明の一例による高分子型ゲルは、図１に図示されているように、一酸化窒素に感応して解離される架橋点を含んでもよい。このように、前記高分子型ゲルは、一酸化窒素に感応可能であることから身体内外の無駄な一酸化窒素を除去するだけでなく、一酸化窒素が存在する環境で高分子型ゲルの高分子主鎖と架橋構造を形成している架橋点が一酸化窒素との感応によって解離されることで、高分子型ゲルの内部に担持された薬物を放出することができるという利点がある。

【0024】

より詳細には、本発明の一例において、前記架橋点は、一酸化窒素と感応して解離され得る化学構造を有するものであれば特に限定されず、具体的には、例えば、架橋点は、ｏ‐フェニレンジアミンに由来してもよい。ｏ‐フェニレンジアミンに由来する架橋点は、一酸化窒素との反応によって、図１に図示されているように、アミド置換のベンゾトリアゾール中間体（ａｍｉｄｅ‐ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）残基を形成することができ、この中間体残基が加水分解されてベンゾトリアゾール残基とカルボン酸残基とにそれぞれ分解され得る。

【0025】

具体的な一例示として、前記架橋点は、下記化学式１を満たしてもよい。

【0026】

［化学式１］

【化3】

（前記化学式１中、＊は結合部位であり、ａは０〜３の実数である。）

【0027】

化学式１を満たす架橋点を含むことで、高分子型ゲルが一酸化窒素に効果的に感応することができ、一酸化窒素に感応した後、架橋構造が容易に解離され得る。

【0028】

かかる架橋点は、下記化学式２を満たす架橋剤であるｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体から形成されてもよい。

【0029】

［化学式２］

【化4】

（前記化学式２中、Ｌは、‐ＮＨＣＯ‐、‐ＲＯ‐、‐ＯＲＯ‐または‐ＲＯ（Ｃ＝Ｏ）‐であり、ここで、Ｒは、直接結合、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基、炭素数６〜３０のアリレン基、炭素数５〜３０のシクロアルキレン基、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキル基で置換された炭素数６〜３０のアリレン基、または炭素数６〜３０のアリール基で置換された炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基であり、Ｘ_１およびＸ_２は、互いに独立して、‐ＣＨ＝ＣＨ_２または‐Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２であり、ａは、０〜３の実数である。）

【0030】

より好ましくは、ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、下記化学式３を満たしてもよい。これを満たすことで、一酸化窒素に感応し、加水分解によって解離され得る架橋剤を容易に合成することができ、高分子型ゲルの製造も容易になり得る。さらに、一酸化窒素に対する選択度および感度に優れることができる。

【0031】

［化学式３］

【化5】

（前記化学式３中、Ｘ_１１およびＸ_２２は、互いに独立して、‐ＣＨ＝ＣＨ_２または‐Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２である。）

【0032】

さらに具体的な一例示として、図１に図示されているように、図１のａにおいて、下記化学式４で表される化合物である単量体と架橋剤を含んで重合することができる。これにより、図１のｂにおいてｏ‐フェニレンジアミンに由来する架橋点を含み、下記化学式５で表される高分子型ゲルを製造することができる。

【0033】

［化学式４］

【化6】

【0034】

［化学式５］

【化7】

【0035】

前記化学式５で表される高分子型ゲルの架橋点は、一酸化窒素との反応により、図１のｃにおいて化学式６で表されているように、アミド置換のベンゾトリアゾール中間体（ａｍｉｄｅ‐ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）残基を形成することができる。前記中間体残基が加水分解されて、図１のｄにおいて、化学式７で表されているように、ベンゾトリアゾール残基とカルボン酸残基とにそれぞれ分解され得る。

【0036】

［化学式６］

【化8】

【0037】

［化学式７］

【化9】

【0038】

ここで、前記化学式５〜７中、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、単量体のモル数に応じて定められる。

【0039】

一方、本発明の一例による高分子型ゲルは、好ましくは、ヒドロゲルであってもよい。ヒドロゲルは、含水ゲルとも称するが、親水性高分子が共有または非共有結合で架橋されて作製された三次元網状構造体を意味する。かかるヒドロゲルは、水溶液内で溶解されないが多量の水を吸収し膨潤する性質を有しており、一般的に多量の水分を含有していることから液体と固体の中間性質を有することを特徴とする。

【0040】

すなわち、本発明の一例によるヒドロゲルは、高分子主鎖と、高分子主鎖に架橋結合した架橋点とを含んでもよい。

【0041】

本発明の一例において、高分子主鎖は、当業界において通常使用されるものであれば特に限定されず使用可能であり、具体的には、例えば、ヒドロゲルの高分子主鎖は、単官能性親水性単量体に由来してもよい。この際、単官能性親水性単量体は、親水性アクリル系単量体であってもよく、具体的な一例示として、親水性アクリル系単量体は、ヒドロキシ基が１〜３個置換された炭素数１〜１５のヒドロキシアルキルメタクリレート、ヒドロキシ基が１〜３個置換された炭素数１〜１５のヒドロキシアルキルアクリレート、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、ビニルピロリドン（ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、グリセロールメタクリレート（ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、アクリル酸およびメタクリル酸などから選択される一つまたは二つ以上であってもよい。より具体的には、例えば、２‐ヒドロキシエチルメタクリレート（２‐ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＨＥＭＡ）、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアクリルアミド（Ｎ，Ｎ‐ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ、ＤＭＡ）、Ｎ‐ビニルピロリドン（Ｎ‐ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＮＶＰ）、グリセロールモノメタクリレート（ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｍｏｎｏｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＧＭＭＡ）およびメタクリル酸（ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ、ＭＡＡ）などから選択される一つまたは二つ以上であってもよいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0042】

かかるヒドロゲルは、一酸化窒素との反応によって架橋点が解離され得、すべての架橋点が解離された時に、架橋構造が完全に切断されて高分子型ゲルがゾル形態に転換され得、これにより内部に薬物が担持されたヒドロゲルの場合、薬物がとりわけ迅速に放出され得るという利点がある。

【0043】

一方、本発明の一例によるヒドロゲルは、二つ以上の官能基を含む多官能性架橋剤に由来する第２の架橋点をさらに含むことができる。この第２の架橋点も高分子主鎖に架橋結合してもよく、第２の架橋点は、一酸化窒素に感応しない化学構造を有してもよい。この様態によるヒドロゲルは、高濃度の一酸化窒素と反応しても所定以上の架橋結合が残存することで、膨潤時にもヒドロゲルの形態を維持することができ、一酸化窒素との反応によってヒドロゲルが膨潤してメッシュサイズが増加することができる。また、これにより内部に薬物が担持されたヒドロゲルの場合、一酸化窒素に感応して薬物が容易に放出され得る。

【0044】

かかる第２の架橋点は、二つ以上の官能基を含む多官能性架橋剤に由来してもよく、この際、二つ以上の官能基を含む多官能性架橋剤は、通常使用されるものであれば特に限定されず使用可能である。具体的には、二つ以上の官能基を含む多官能性架橋剤は、二つ以上のアクリル基、メタクリル基またはビニル基を含むものであればいずれも使用可能であり、非限定的な一例示として、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、１，６‐ヘキサンジオールジアクリレート、１，６‐ヘキサンジオールジメタクリレート、トリ（プロピレングリコール）ジアクリレート、トリ（プロピレングリコール）ジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリトールジアクリレート、ペンタエリトリトールジメタクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールジアクリレート、ジペンタエリトリトールジメタクリレート、ジペンタエリトリトールトリアクリレート、ジペンタエリトリトールトリメタクリレート、ジペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレートおよびジペンタエリトリトールヘキサメタクリレートなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上であってもよく、必ずしもこれに制限されるものではない。

【0045】

本発明の一例において、ヒドロゲルのサイズおよび形態はあまり制限されず、単官能性親水性単量体とｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体の比率などを調節することで目的とするサイズに調節することができ、形態も目的に応じて容易に変更することができる。

【0046】

具体的な一例として、本発明の一例によるヒドロゲルは、数ｎｍ〜数十ｃｍの粒径を有してもよく、粒子、カプセルまたはパッチの形態などを有してもよいが、これに限定されるものではない。

【0047】

以下、上述の高分子型ゲル、具体的な一例示としてヒドロゲルを製造する方法について説明する。

【0048】

詳細には、本発明の一例によるヒドロゲルの製造方法は、ａ）単官能性親水性単量体とｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体との混合物を重合するステップと、ｂ）前記重合により形成されたヒドロゲルを分離するステップとを含むことができる。

【0049】

これにより、一酸化窒素に感応して解離される架橋点を含むヒドロゲルを製造することができる。製造されたヒドロゲルは、一酸化窒素に感応可能であることから身体内外の無駄な一酸化窒素を除去するだけでなく、一酸化窒素が存在する環境でヒドロゲルの高分子主鎖と架橋構造を形成している架橋点が一酸化窒素との感応によって解離されることで、ヒドロゲルの内部に担持された薬物を放出することができるという利点がある。

【0050】

先ず、ａ）単官能性親水性単量体とｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体との混合物を重合するステップを行うことができる。

【0051】

本発明の一例において、前記ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、下記化学式２を満たしてもよい。

【0052】

［化学式２］

【化10】

【0053】

（前記化学式２中、Ｌは、‐ＮＨＣＯ‐、‐ＲＯ‐、‐ＯＲＯ‐または‐ＲＯ（Ｃ＝Ｏ）‐であり、ここで、Ｒは、直接結合、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基、炭素数６〜３０のアリレン基、炭素数５〜３０のシクロアルキレン基、炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキル基で置換された炭素数６〜３０のアリレン基、または炭素数６〜３０のアリール基で置換された炭素数１〜２０の直鎖状または分岐状アルキレン基であり、Ｘ_１およびＸ_２は、互いに独立して、‐ＣＨ＝ＣＨ_２または‐Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２であり、ａは、０〜３の実数である。）

【0054】

好ましい一例示として、ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、下記化学式３を満たしてもよい。これを満たすことで、一酸化窒素に感応し、加水分解によって解離され得る架橋剤を容易に合成することができ、高分子型ゲルの製造も容易になり得る。さらに、一酸化窒素に対する選択度および感度に優れることができる。

【0055】

［化学式３］

【化11】

【0056】

（前記化学式３中、Ｘ_１１およびＸ_２２は、互いに独立して、‐ＣＨ＝ＣＨ_２または‐Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２である。）

【0057】

本発明の一例による単官能性親水性単量体は、上述のとおり同一であってもよく、単官能性親水性単量体は、親水性アクリル系単量体であってもよい。具体的な一例示として、親水性アクリル系単量体は、ヒドロキシ基が１〜３個置換された炭素数１〜１５のヒドロキシアルキルメタクリレート、ヒドロキシ基が１〜３個置換された炭素数１〜１５のヒドロキシアルキルアクリレート、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、ビニルピロリドン（ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、グリセロールメタクリレート（ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、アクリル酸およびメタクリル酸などから選択される一つまたは二つ以上であってもよい。より具体的には、例えば、２‐ヒドロキシエチルメタクリレート（２‐ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＨＥＭＡ）、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアクリルアミド（Ｎ，Ｎ‐ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ、ＤＭＡ）、Ｎ‐ビニルピロリドン（Ｎ‐ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＮＶＰ）、グリセロールモノメタクリレート（ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｍｏｎｏｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＧＭＭＡ）およびメタクリル酸（ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ、ＭＡＡ）などから選択される一つまたは二つ以上であってもよいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0058】

ａ）ステップにおいて、前記単官能性親水性単量体とｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体との混合比率は、製造しようとするヒドロゲルのサイズ、物性などに応じて変更して調節することができる。非限定的な一例示として、単官能性親水性単量体：ｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体は、１０００：０．２８９〜２．８９のモル比で混合されてもよく、好ましくは、１０００：０．４８２〜０．９６４のモル比で混合されてもよい。かかる範囲である場合、ヒドロゲルが効果的に形成可能であり、一酸化窒素に感応した後、効果的に膨潤し、薬物放出の時に迅速に薬物を放出することができる。

【0059】

一方、本発明の一例において、前記ａ）ステップの混合物は、多官能性架橋剤をさらに含んでもよい。この際、多官能性架橋剤は、高分子主鎖と架橋結合して架橋構造は形成するが、一酸化窒素とは感応しなくてもよく、一酸化窒素に感応しないことから、ヒドロゲルが高濃度の一酸化窒素と反応しても所定以上の機械的強度と形態を維持するようにすることができる。

【0060】

かかる多官能性架橋剤は、通常使用可能なものであれば特に限定されず使用可能である。具体的には、二つ以上の官能基を含む多官能性架橋剤は、二つ以上のアクリル基、メタクリル基またはビニル基を含むものであればいずれも使用可能であり、非限定的な一例示として、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、１，６‐ヘキサンジオールジアクリレート、１，６‐ヘキサンジオールジメタクリレート、トリ（プロピレングリコール）ジアクリレート、トリ（プロピレングリコール）ジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリトールジアクリレート、ペンタエリトリトールジメタクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールジアクリレート、ジペンタエリトリトールジメタクリレート、ジペンタエリトリトールトリアクリレート、ジペンタエリトリトールトリメタクリレート、ジペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレートおよびジペンタエリトリトールヘキサメタクリレートなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上であってもよく、必ずしもこれに制限されるものではない。

【0061】

多官能性架橋剤の添加量は、目的とするヒドロゲルの物性に応じてそれぞれ調節可能であり、一例として、多官能性架橋剤は、単官能性親水性単量体１モルに対して、０．０００１〜０．１モル倍に添加され得、より好ましくは、０．００５〜０．０３モル倍に添加され得る。かかる範囲である場合、ヒドロゲルに機械的強度を付与するとともに、一酸化窒素との感応感度を損なわないことができる。また、薬物伝達の際、ヒドロゲルの内部に担持された薬物が放出されることを妨害しないことができる。

【0062】

また、ａ）ステップの混合物はまた架橋反応のために開始剤および触媒をさらに含むことができることは言うまでもなく、開始剤および触媒は、当業界において通常使用されるものであれば限定されずいずれも使用可能であることを当業者であれば知ることができる。

【0063】

一方、本発明の一例において、前記ａ）ステップの重合は、水相で行われ得る。すなわち、単官能性親水性単量体とｏ‐フェニレンジアミン残基を含む複数の官能基を含む単量体との混合物を水に溶解した後、重合反応を行うことができ、これにより、内部に水を含むヒドロゲルを製造することができる。

【0064】

以降、重合反応が完了すると、ｂ）前記重合により形成されたヒドロゲルを分離するステップを行うことができる。分離方法は、ヒドロゲルを損傷することなく分離することができる方法であれば特に限定されず使用可能である。

【0065】

一方、本発明は、前記高分子型ゲルを含む医薬伝達システムを提供することができ、上述の高分子型ゲルに薬物を担持した後、一酸化窒素との反応によって高分子型ゲルの内部に担持された薬物を放出することができる。後述のとおり、薬物が担持された高分子型ゲルは、ゲルの形成時に薬物を混合して高分子型ゲルを形成することで製造することができ、薬物が担持された高分子型ゲルが一酸化窒素と反応して架橋点が解離されることで架橋構造が分解されて高分子型ゲルの内部に担持されていた薬物が放出され得る。

【0066】

また、本発明は、ｏ‐フェニレンジアミン残基を網状構造の架橋点として含むことで網状構造のメッシュサイズを調節する方法を提供する。上述のとおり、本発明の一例による高分子型ゲルは、一酸化窒素との反応によって架橋点が解離され得、これにより架橋構造が切断されて網状構造のメッシュサイズが増加することができる。かかるメッシュサイズは、網状構造の架橋点の比率に応じて調節可能であり、または一酸化窒素によって架橋構造が切断されることから選択的に調節可能である。すなわち、一酸化窒素によって一部の架橋点が解離されることで、メッシュサイズが選択的に調節可能であり、これは、一酸化窒素の濃度などに応じて調節可能である。

【0067】

さらに、本発明は、上述の高分子型ゲルを用いて、排気ガス内の窒素酸化物を検出する方法を提供する。本発明による高分子型ゲルは、窒素酸化物、特に一酸化窒素との反応によって架橋構造が崩壊し、その機械的物性が低下することがあり、ヒドロゲルの形態、膨潤率、弾性係数、損失係数などの変化により、一酸化窒素の存在可否および濃度を検出することができる。

【0068】

一具体例として、膨潤率により排気ガス内の窒素酸化物を検出することができ、高分子型ゲルは、水分を高分子型ゲルの乾燥重量に対して４５０重量％以上含むものであってもよい。好ましくは１，０００重量％以上、さらに好ましくは１，４００重量％以上の水分を含むことが、高分子型ゲルを効果的に膨潤させる上で好ましい。この際、水分の上限は、特に限定されないが、４，６５０重量％以下であってもよい。この際、前記水分の量は、［（水分吸収後の高分子型ゲルの重量−高分子型ゲルの乾燥重量）／高分子型ゲルの乾燥重量］×１００の式により算出され得る。

【0069】

また、本発明は、上述の高分子型ゲルを含むコンタクトレンズを提供する。かかるコンタクトレンズは、血管新生（Ａｎｇｉｏｇｅｎｅｓｉｓ）抑制用であってもよく、血管新生疾病を有する患者は、眼球から一酸化窒素が排出されてその疾病が悪化し得る。そのため、本発明による高分子型ゲルを含むコンタクトレンズを使用したときに、高分子型ゲルに一酸化窒素が捕集し、血管新生疾病を抑制できるという利点がある。

【0070】

以下、実施例により、本発明による高分子型ゲルとその製造方法、およびこれを含む物品についてより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明を詳細に説明するための一つの参照であって、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な形態に具現され得る。また、他に定義されない限り、すべての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者の一人によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本願において説明に使用される用語は、単に特定の実施例を効果的に記述するためのものであって、本発明を制限することを意図しない。また、明細書および添付の特許請求の範囲で使用される単数形態は、文脈で特別な指示がない限り、複数形態も含むことを意図し得る。また、明細書において特に記載していない添加物の単位は重量％であってもよい。

【0071】

［製造例１］架橋剤（ＮＯＣＣＬ）の合成

【化12】

【0072】

化合物１：２５℃で、４‐ニトロ‐ｏ‐フェニレンジアミン（１ｇ、６．５３ｍｍｏｌ）とグアニジン塩酸（１５ｍｏｌ％）をエタノール２０ｍｌに溶解させた反応溶液にジ‐ｔ‐ブチルジカーボネート（２．８５ｍｇ、１３．０６ｍｍｏｌ）を滴下（ｄｒｏｐｐｉｎｇ）した後、３５〜４０℃を維持し、４０時間激しく撹拌した。反応完了後、反応溶液内の有機溶媒を減圧蒸発させ、エチルアセテートで３回抽出して乾燥した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物１を取得した（収率：７４重量％、１．２２ｇ）。前記スキーム（ｓｃｈｅｍｅ）中、Ｂｏｃは、‐ＣＯＯ‐ｔ‐Ｃ_４Ｈ_９である。

【0073】

化合物２：窒素雰囲気下で、化合物１（０．６ｇ）の溶液（無水テトラヒドロフラン（ｄｒｙ ＴＨＦ）の中、１０ｍｌ）に１０重量％のパラジウムがロードされた炭素触媒（１０ｗｔ％Ｐｄ／Ｃ、６０ｍｇ）を添加した後、窒素の代わりに水素雰囲気（４０ｐｓｉ）に転換し、２５℃で３６時間撹拌した。反応完了後、セライト（登録商標）５４５ ＡＷ（Ｃｅｌｉｔｅ（登録商標）５４５ ＡＷ）を使用してＰｄ／Ｃをろ過除去し、ろ液を乾燥し、追加の精製なく化合物２を取得した（収率：９６重量％、４２３ｍｇ）。

【0074】

化合物３：２５℃で、化合物２（４００ｍｇ、１．７９ｍｍｏｌ）とトリエチルアミン（７２３．１６ｍｇ、７．１６ｍｍｏｌ）を無水ＴＨＦに溶解させた反応溶液にアクリロイルクロリド（６４８．０５ｍｇ、７．１６ｍｍｏｌ）を滴下した後、２５℃で２４時間激しく撹拌した。反応完了後、反応溶液内の有機溶媒を減圧蒸発させ、エチルアセテートで３回抽出して乾燥した後、アルミナクロマトグラフィーで精製し、化合物３を取得した（収率：６４重量％、３７９ｍｇ）。

【0075】

化合物４（ＮＯＣＣＬ）：氷浴（ｉｃｅ ｂａｔｈ）下で、化合物３（２００ｍｇ、０．６０ｍｍｏｌ）の溶液（無水ＴＨＦの中３ｍｌ）に４Ｍ ＨＣｌジオキサン溶液３ｍｌを添加した後、２５℃で２４時間激しく撹拌した。反応完了後、反応溶液内の有機溶媒を減圧蒸発させ、エチルアセテートで３回抽出して乾燥した後、アルミナクロマトグラフィーで精製し、化合物４を取得した（収率：２１重量％、２９．１１ｍｇ）。

【0076】

［実施例１］一酸化窒素感応のヒドロゲル（ＮＯＲゲル）の合成

【化13】

【0077】

化合物４（ＮＯＣＣＬ、１０ｍｇ、４３．３ｍｍｏｌ）を１０体積％エタノール水溶液１００μｌに溶かした後、水を追加して化合物４の濃度が０．０６２５ｗ／ｖ％になるように希釈してから、この０．０６２５ｗ／ｖ％濃度の化合物４のエタノール水溶液１０μｌを１．２５ｍｌマイクロテストチューブ（ｅ‐ｔｕｂｅ）で４０ｗ／ｖ％アクリルアミド水溶液１０μｌと混合した。次に、８ｗ／ｖ％過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）水溶液１μｌと４ｗ／ｖ％テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）水溶液１μｌをｅ‐ｔｕｂｅに添加して均一なゲル化のために渦流（ｖｏｒｔｅｘ）処理し、ＮＯＲゲルを合成した。ここで、ｗ／ｖ％は、重量／体積％を意味する。

【0078】

［実施例２］ＮＯＲゲルナノ粒子の合成
濃度が０．０１６ｗ／ｖ％である化合物４（ＮＯＣＣＬ）のエタノール水溶液１０μｌおよび２０ｗ／ｖ％アクリルアミド水溶液１０μｌを使用した以外は、すべての過程を実施例１と同様にし、ナノサイズのＮＯＲゲルナノ粒子を製造した。その粒度分布および走査型電子顕微鏡画像を図９に図示した。

【0079】

［比較例１］対照群ヒドロゲル（ＣＴＬゲル）の合成

【化14】

【0080】

化合物４（ＮＯＣＣＬ）の代わりにＮ，Ｎ´‐メチレンビスアクリルアミド（４０．３８ｍｍｏｌ）を使用した以外は、すべての過程を実施例１と同様にした。

【0081】

［物性の評価］
１）ガス状の一酸化窒素に対する感応の実験
また、実施例１（ＮＯＲゲル）および比較例１（ＣＴＬゲル）を一酸化窒素またはアルゴンガスに直接露出し、一酸化窒素反応性を評価した。

【0082】

装置を取り付けるために市販のプラスチックボックス（横１０ｃｍ×縦１３ｃｍ×高さ５ｃｍ）に、図２に図示したように、ガスの出入りを許容する直径０．４ｃｍの穴を開けた。その後、実施例１および比較例１のゲルをコルク板を使用してボックスの内部の壁に固定し、一酸化窒素またはアルゴンガスを１０分間注入した後、ヒドロゲルの形態をモニタリングした。必要な場合、釣り針（長さ２．７ｍｍ）を使用して重力によるヒドロゲルの延伸率を測定した。

【0083】

結果、一酸化窒素の注入後、実施例１のゲルは、一酸化窒素と反応して４分以内にゲルが下に垂れ始め、延伸程度は、一酸化窒素の注入時間に伴い図２に図示されているように徐々に増加した。この結果から、ヒドロゲル内のＮＯＣＣＬが一酸化窒素ガスとの反応によって解離し、ヒドロゲルの機械的性質が低下することが分かった。一方、比較例１のヒドロゲルは、形状が変化しなかったものの色は淡黄色に変化しており、これは、一酸化窒素ガスがヒドロゲル内の酸素と反応してＮＯ_２に転換したためであり、このＮＯ_２は、比較例１のヒドロゲルの内部に捕捉された。一方、アルゴンガスの注入時には、実施例１および比較例１のヒドロゲルの形態がいずれも変化しなかった。

【0084】

かかるガス注入の実験により、実施例１のＮＯＲゲルが、ガス状の一酸化窒素に対しても迅速な反応性、高い感度および選択性を有することを確認することができた。

【0085】

２）水に溶解された一酸化窒素に対する感応実験
先ず、一酸化窒素溶液は既存に報告された方法にしたがって準備した。詳細には、４０ｍｌバイアルに蒸留水１０ｍｌを入れて窒素ガスで３０分間バブリングした後、一酸化窒素装置に移した。一酸化窒素溶液をアルゴンガスで洗浄して酸素を除去した後、１．３６ａｔｍの圧力で窒素ガスを３０分間循環させた。飽和一酸化窒素溶液は、２０℃で１．８８ｍＭの濃度を有するものと確認され、すべての一酸化窒素溶液は、実験の直前に新鮮にして準備した。

【0086】

次に、実施例１および比較例１のヒドロゲルの初期重量を測定した後、ゲル膨潤テストのために、ヒドロゲルを１．２５ｍｌｅ‐チューブ内の５０μｌの水でインキュベートした。次に、このヒドロゲルを水または一酸化窒素溶液（１．５７μＭ、１５．７μＭ、１５７μＭ、１５７０μＭ）５００μｌで２時間、４時間、１２時間、２４時間、４８時間インキュベートした後、重量を測定した。

【0087】

膨潤率（Ｓ）は、水分吸収によるヒドロゲルの重量増加程度で定義され得、下記の式により算出された。

【0088】

Ｓ（重量％）＝（Ｍ_ｆ−Ｍ_ｉ）／Ｍ_ｉ

【0089】

相対膨潤率（％）＝Ｓ／Ｓ_０

【0090】

（ここで、Ｍ_ｉは、乾燥したヒドロゲルの初期重量であり、Ｍ_ｆは、一酸化窒素溶液での膨潤実験後のヒドロゲルの重量であり、Ｓは、一酸化窒素溶液での膨潤率であり、Ｓ_０は、０℃の水で膨潤実験を行い、前記式と同様の方式にしたがって算出された水での膨潤率である。）

【0091】

結果、実施例１のゲルが一酸化窒素に露出しなかった時、すなわち、水にインキュベートした時に、実施例１のゲルは徐々に膨張し、約２４時間まで膨張した後、それ以上膨張しなかった。これは、一般的なヒドロゲルの挙動でヒドロゲルは水を吸収し膨張して飽和状態になる。一方、一酸化窒素溶液にインキュベートした実施例１のゲルは、漸次膨潤し、重合体ネットワークは、架橋点であるＮＯＣＣＬの切断によって解離された。そのため、多量の水がヒドロゲルネットワークに吸収されて飽和されるまで膨張し続けた。最も高い一酸化窒素濃度（１５７０μＭ）での実施例１のゲルの膨潤率は、一酸化窒素に露出していないゲルの膨潤率よりも１．５倍高く、膨張の程度は、図３のａに図示されているように、一酸化窒素の濃度に大きく依存するものと観察された。

【0092】

一方、図３のｂに図示されているように、切断不可能な架橋剤を使用した比較例１のゲルは、一酸化窒素の濃度に関係なく一酸化窒素に露出していないゲルの膨潤率とそれほど差がなかった。

【0093】

３）ヒドロゲルの形態の測定
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＪＳＭ ７４１０ Ｆ、ＪＥＯＬ社製）を使用して一酸化窒素溶液（１５７０μＭ）と反応させた前後に実施例１の形態を観察した。２５℃で２４時間一酸化窒素溶液と反応させた後、ゲルを−８０℃で一晩中凍結乾燥し、断面を切り出し、白金（Ｐｔ）でコーティングした後、ＳＥＭ画像を測定した。

【0094】

結果、図４のｃに図示されているように、実施例１のゲルは、一酸化窒素と反応する前に架橋された高分子ネットワーク構造を有する滑らかな表面を示した。しかし、一酸化窒素と反応した後、実施例１のゲルは、内部に微細なサイズの気孔が生成され（図４のｄ）、これは、一酸化窒素が架橋点を解離させたためであると判断される。そのため、この気孔により水が迅速にゲルの中に入り、ゲルの内部の薬物ペイロードが迅速に放出され得ると予想される。

【0095】

４）レオロジー特性の評価
一酸化窒素の影響を定量的に分析するために、レオロジーパラメータ、弾性係数（Ｇ´）および損失係数（Ｇ´´）を分析し、ヒドロゲルの粘弾性挙動を研究した。試験は、固定された温度、変形率および可変周波数の条件下で行われた。

【0096】

詳細には、実施例１および比較例１のレオロジー特性は、レオメータ（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｋｉｎｅｘｕｓ＋、イギリス）を使用して評価した。ゲルを一酸化窒素溶液または水にインキュベートした後、０．１〜１０Ｈｚの周波数範囲で０．５％複合せん断変形を加えた時のゲルのレオロジー特性を分析した。また、Ｇ´とＧ´´を測定し、適用された周波数の関数としてレオロジー特性を評価した。

【0097】

一般的に、Ｇ´が刺激と関係がない場合、ヒドロゲルは、反応のない物質と見なされ、Ｇ´が刺激に依存する場合、ヒドロゲルは、刺激‐反応性と見なされる。また、Ｇ´がＧ´´よりも大きい場合、ヒドロゲルは、ゼル状構造として高度に構造化されたものと見なされ、Ｇ´がＧ´´と類似している場合、ヒドロゲルのネットワーク構造は崩壊し、流体と同様の構造を有する。

【0098】

実施例１の場合、図５に図示されているように、一酸化窒素の濃度が増加するにつれてＧ´の値が徐々に減少してＮＯＲゲルの機械的強度が減少し、構造が崩壊することが分かった。また、図６に図示されているように、実施例１の場合、一酸化窒素と反応する前にＧ´はＧ´´よりもはるかに大きかったが、一酸化窒素の濃度が増加するにつれてＧ´とＧ´´の値が互いに類似することが分かった。一方、図５に図示されているように、比較例１の場合、Ｇ´の値が比較的高く、高濃縮の一酸化窒素溶液でインキュベートした場合にもＧ´値がほとんど変化しなかったため、ヒドロゲル構造が安定して維持されることが分かった。

【0099】

５）薬物放出の実験
ＮＯＲゲルを一酸化窒素反応性薬物伝達プラットフォームとして適用することができるか調査するために、放出実験のためのモデルタンパク質としてＦＩＴＣ（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）で標識されたＢＳＡ（ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ ａｌｂｕｍｉｎ）を使用した。詳細には、ＢＳＡ（１００μｌ、２ｍｇ／ｍｌ、ｉｎ ４ｗ／ｖ％ＮａＨＣＯ_３水溶液）をＦＩＴＣ（１０μｌ、１ｍｇ／ｍｌ、ｉｎ Ｈ_２Ｏ）と混合して一晩中撹拌した。この溶液を水に対して、透析膜（ＭＷＣＯ３．５ｋ）で透析を行い、未反応のＦＩＴＣを除去した後、−８０℃で凍結乾燥し、ＦＩＴＣで標識されたＢＳＡ（ＢＳＡ‐ＦＩＴＣ）を製造した。

【0100】

１．２５ｍｌのｅ‐チューブで４０ｗ／ｖ％のアクリルアミド水溶液１０μｌ、０．０６２５重量％の化合物４のエタノール水溶液１０μｌおよびＢＳＡ‐ＦＩＴＣ（１０ｍｇ／ｍｌ）水溶液５μｌを混合し、この混合液に５ｗ／ｖ％ＡＰＳ水溶液１μｌおよび１０ｗ／ｖ％ＴＥＭＥＤ水溶液１μｌを添加した。次いで、均一なゲル化のために渦流処理し、ＢＳＡ‐ＦＩＴＣを含むヒドロゲルを製造した。このＢＳＡ‐ＦＩＴＣを含むヒドロゲルを１ｍｌの水で３回洗浄した後、放出プロファイルを時間関数（ｅｘ／ｅｍ４８５／５１０ｎｍ）で評価した。ヒドロゲルの水力学的サイズは、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ（Ｎａｎｏ Ｓ９０、Ｍａｌｖｅｒｎ社製、イギリス）で測定し、ヒドロゲルのサイズと形態は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＭ‐１０１１、ＪＥＯＬ社製、東京、日本）で測定した。さらに、サンプルは、０．５ｗ／ｖ％のウラニルアセテート水溶液で染色し、分析する前に４００メッシュの銅（Ｃｕ）グリッド上にロードした。

【0101】

また、ＢＳＡ‐ＦＩＴＣを含むヒドロゲルの対照群として化合物４の代わりに、Ｎ，Ｎ´‐メチレンビスアクリルアミドを架橋剤として使用した以外は、前記と同様の方法で対照ヒドロゲルを製造した。

【0102】

前記製造されたそれぞれのヒドロゲルを水または一酸化窒素溶液（１８．６μＭ）でゆっくり撹拌しながら撹拌時間に伴うＢＳＡ放出程度を観察した。

【0103】

結果、図７に図示されているように、ＢＳＡ‐ＦＩＴＣを含むヒドロゲルは、一酸化窒素溶液で処理した時に、水で処理したものよりもＢＳＡが早く放出された。一方、対照ヒドロゲルは、一酸化窒素溶液で処理した時と水で処理した時に、ＢＳＡ放出速度がほぼ同様に測定された。

【0104】

６）一酸化窒素生成培養細胞でのヒドロゲルの膨潤
体外で培養された細胞から分泌された一酸化窒素と反応することによるヒドロゲルの膨潤挙動を分析した。このために、ＲＡＷ ２６４．７細胞およびＮＩＨ／３Ｔ３細胞を使用し、ＲＡＷ ２６４．７細胞は、糖脂質（ＬＰＳ、ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）によって刺激される時に一酸化窒素を生成するラットマクロファージの１タイプであり、ＬＰＳ処理をしなかったときには、約１４μＭの一酸化窒素が生成されるが、ＬＰＳ処理をしたときには、約３８μＭの一酸化窒素が生成される。また、ＮＩＨ／３Ｔ３細胞は、線維芽細胞であり、ＬＰＳに刺激されても一酸化窒素を生成しない細胞である。

【0105】

詳細には、ＲＡＷ ２６４．７細胞およびＮＩＨ／３Ｔ３細胞をそれぞれ１０％ウシ胎児血清（ＦＢＳ、ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）を含有するＤＭＥＭ（Ｄｕｌｂｅｃｃｏ’ｓ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ’ｓ Ｍｅｄｉｕｍ）で培養した。細胞を４００，０００細胞／ウェルの密度で６‐ウェルプレートに接種し、２４時間培養した。培地を交換した後、各ウェルに１０μｌのＬＰＳ（０．０１ｍｇ／ｍｌ）を添加し、３０分間培養した。ヒドロゲルをウェルに慎重に添加し、２４時間培養した。ヒドロゲルの重量を測定し、相対膨潤比を算出した。細胞から分泌された一酸化窒素の濃度をグリース（ｇｒｉｅｓｓ）分析法で測定した。

【0106】

結果、図８に図示されているように、実施例１のゲルをＬＰＳ処理していない細胞とともに培養した場合、実施例１のゲルはほとんど膨潤せず、ＬＰＳ処理したＲＡＷ ２６４．７細胞とともに培養した場合、ヒドロゲルが大きく膨潤した。一方、比較例１のゲルは、ＬＰＳ処理と関係なく膨潤程度が類似していた。ＮＩＨ／３Ｔ３細胞を使用して同一の実験を行った時、実施例１および比較例１のゲルのいずれも膨潤程度が類似していた。

【0107】

以上、本発明の好ましい実施例を説明しているが、本発明は、様々な変化と変更および均等物を使用することができ、前記実施例を適宜変形し、同様に応用することができることが明確である。したがって、前記記載内容は、下記の特許請求の範囲の限界により定められる本発明の範囲を限定するものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】