特開2022-172987Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲル及びその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022172987
(43)【公開日】2022-11-17
(54)【発明の名称】Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲル及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B01J 13/00 20060101AFI20221110BHJP
C09K 3/00 20060101ALI20221110BHJP
C08F 226/02 20060101ALI20221110BHJP
【ＦＩ】
B01J13/00 D
C09K3/00 103L
C08F226/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021079379
(22)【出願日】2021-05-07
(71)【出願人】
【識別番号】504143441
【氏名又は名称】国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001069
【氏名又は名称】特許業務法人京都国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】網代 広治
(72)【発明者】
【氏名】吉田 裕安材
(72)【発明者】
【氏名】古舞 博也
【テーマコード（参考）】
4G065
4J100
【Ｆターム（参考）】
4G065AB18Y
4G065BA09
4G065CA14
4G065DA02
4G065EA03
4G065EA05
4G065FA01
4J100AN04P
4J100AN13Q
4J100BA02Q
4J100BA14P
4J100BA14Q
4J100CA04
4J100EA03
4J100JA51
(57)【要約】
【課題】生体適合性を有し、安全性に優れた粒子状ゲルを提供する。
【解決手段】本発明の粒子状ゲルは、Ｎ－ビニルアミド系モノマーを構成単位とし、ＮＶＡ骨格を有する架橋剤による架橋構造を含む、Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲルである。この粒子状ゲルは、以下の反応式に示すように、Ｎ－ビニルアミド系モノマーと前記架橋剤の混合物に、重合開始剤および界面活性剤を含む液体を添加し、Ｎ－ビニルアミド系モノマーと前記架橋剤を反応させることにより形成され、分散質がＮ－ビニルアミド系ポリマーから成り、分散媒が前記液体から成る粒子状ゲルである。本発明の製造方法では、反応温度を、Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数以上結合して成る重合体の下限臨界溶解温度よりも高く、前記液体の沸点よりも低い温度に設定したことにより、粒径の揃った粒子状ゲルを得ることができる。
【化６】
【選択図】なし
【解決手段】本発明の粒子状ゲルは、Ｎ－ビニルアミド系モノマーを構成単位とし、ＮＶＡ骨格を有する架橋剤による架橋構造を含む、Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲルである。この粒子状ゲルは、以下の反応式に示すように、Ｎ－ビニルアミド系モノマーと前記架橋剤の混合物に、重合開始剤および界面活性剤を含む液体を添加し、Ｎ－ビニルアミド系モノマーと前記架橋剤を反応させることにより形成され、分散質がＮ－ビニルアミド系ポリマーから成り、分散媒が前記液体から成る粒子状ゲルである。本発明の製造方法では、反応温度を、Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数以上結合して成る重合体の下限臨界溶解温度よりも高く、前記液体の沸点よりも低い温度に設定したことにより、粒径の揃った粒子状ゲルを得ることができる。
【化６】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記化学式（１）で表されるＮ－ビニルアミド系モノマーを構成単位とし、下記化学式（２）で表される架橋剤による架橋構造を含む、Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲル。
化学式（１）中、Ｒ１は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表す。
化学式（２）中、Ｒ２は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表し、Ｘ１は下記化学式（３）を表す。化学式（２）中、２個のＲ２は同じでも良く、異なっていても良い。
【化1】
【化2】
【化3】
【請求項2】
前記粒子状ゲルが温度応答性を有するものである、請求項１に記載の粒子状ゲル。
【請求項3】
前記粒子状ゲルの分散媒が水である、請求項１又は２に記載の粒子状ゲル。
【請求項4】
下記化学式（１）で表されるＮ－ビニルアミド系モノマーと下記化学式（２）で表される架橋剤の混合物に、重合開始剤および界面活性剤を含む液体を添加し、Ｎ－ビニルアミド系モノマーと前記架橋剤を反応させて、分散質がＮ－ビニルアミド系ポリマーから成り、分散媒が前記液体から成る、粒子状ゲルを製造する方法であって、
反応温度を、Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数以上結合して成る重合体の下限臨界溶解温度よりも高く、前記液体の沸点よりも低い温度に設定したことを特徴とする、粒子状ゲルの製造方法。
化学式（１）中、Ｒ１は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表す。
化学式（２）中、Ｒ２は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表し、Ｘ１は下記化学式（３）を表す。化学式（２）中、２個のＲ２は同じでも良く、異なっていても良い。
反応温度を、Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数以上結合して成る重合体の下限臨界溶解温度よりも高く、前記液体の沸点よりも低い温度に設定したことを特徴とする、粒子状ゲルの製造方法。
【化1】
【化2】
【化3】
【請求項5】
前記粒子状ゲルが温度応答性を有するものである、請求項４に記載の粒子状ゲルの製造方法。
【請求項6】
前記液体が水である、請求項４又は５に記載の粒子状ゲルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ゲルは、高分子鎖が化学的又は物理的に架橋された三次元網目構造に多量の溶媒を吸収した状態の構造体をいう。溶媒や高分子鎖の種類を変えることによって様々な性質のゲルを得ることができる。例えば溶媒が有機溶媒や油であるゲルは、水難溶性の物質との親和性が高く、水難溶性の薬剤を経皮的に患部に投与する経皮吸収製剤の基材として利用されている（特許文献１）。また、水を溶媒とするゲルは生体組織に類似することから、ドラックデリバリーシステム（ＤＤＳ）の担体（キャリア）として利用されているが、力学的強度が低く、生体内で溶解しやすいため、薬物の徐放期間を長くすることが難しい。
【0003】
そこで、ゲルを数百ｎｍから数十μｍ程度の粒子状にすることで、力学的強度を高め、生体内で溶解しにくくしたものがＤＤＳの担体として利用されつつある。マイクロゲルとも称されるゲル微粒子は、一般的な高分子材料からなる微粒子と異なり、柔らかくて変形し易いことから培養組織が傷つきにくく、組織培養用の基材としての利用も期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2019-123766号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来一般的な経皮吸収製剤の基材には、生体適合性が高いポリアクリルアミドからなるゲルが用いられている。ところが、ポリアクリルアミドは、側鎖が加水分解すると毒性の高い低分子アミンが形成されるという問題がある。また、アクリルアミドモノマーは神経毒性を有することが知られており、ポリアクリルアミドゲルをＤＤＳの担体材料として利用するには安全上懸念があった。
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、生体適合性を有し、安全性に優れた粒子状ゲルの提供である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために成された本発明は、
下記化学式（１）で表されるＮ－ビニルアミド系モノマーを構成単位とし、下記化学式（２）で表される架橋剤による架橋構造を含む、Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲルである。
化学式（１）中、Ｒ１は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表す。
化学式（２）中、Ｒ２は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表し、Ｘ１は下記化学式（３）を表す。化学式（２）中、２個のＲ２は同じでも良く、異なっていても良い。
下記化学式（１）で表されるＮ－ビニルアミド系モノマーを構成単位とし、下記化学式（２）で表される架橋剤による架橋構造を含む、Ｎ－ビニルアミド系ポリマーから成る粒子状ゲルである。
【化1】
【化2】
【化3】
【0008】
また本発明は、下記化学式（１）で表されるＮ－ビニルアミド系モノマーと下記化学式（２）で表される架橋剤の混合物に、重合開始剤および界面活性剤を含む液体を添加し、Ｎ－ビニルアミド系モノマーと前記架橋剤を反応させて、分散質がＮ－ビニルアミド系ポリマーから成り、分散媒が前記液体から成る、粒子状ゲルを製造する方法であって、
反応温度を、前記Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数以上結合して成る重合体の下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）よりも高く前記液体の沸点よりも低い温度に設定したことを特徴とする。
化学式（１）中、Ｒ１は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表す。
化学式（２）中、Ｒ２は、水素原子、又は炭素原子数が１～２０個の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基を表し、Ｘ１は下記化学式（３）を表す。化学式（２）中、２個のＲ２は同じでも良く、異なっていても良い。
反応温度を、前記Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数以上結合して成る重合体の下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）よりも高く前記液体の沸点よりも低い温度に設定したことを特徴とする。
【化1】
【化2】
【化3】
【0009】
本発明の粒子状ゲルは、上述した製造方法により得ることができる。上記化学式（１）で表されるＮ－ビニルアミド系モノマーは１種類でも良く、２種類以上でもよい。つまり、粒子状ゲルを構成するＮ－ビニルアミド系ポリマーは、１種類のＮ－ビニルアミド系モノマーの重合体でもよく、２種類以上のＮ－ビニルアミド系モノマーの共重合体でも良い。
【0010】
本発明の粒子状ゲルの製造方法の特徴は、重合反応の温度を、Ｎ－ビニルアミド系ポリマーが所定数結合して成る重合体の下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）よりも高い温度に設定した点にある。下限臨界溶解温度とは、その温度以下では溶媒に溶解するが、その温度を超えると溶媒には溶解しなくなるような温度をいい、特定のポリマーにみられる性質（温度応答性）である。
【0011】
本発明の製造方法では、Ｎ－ビニルアミド系モノマーと架橋剤の混合物に、重合開始剤および界面活性剤を含む液体を添加することによってＮ－ビニルアミド系モノマーと架橋剤が反応し、三次元網目構造を有するＮ－ビニルアミド系ポリマーが形成される。このポリマーが分散質となり、前記液体が分散媒となってゲルが構成される。重合反応の温度を上記のような温度に設定したことにより、Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数結合して成る重合体（三次元網目構造を有する重合体）が温度応答性を示すものであり、且つ、そのＬＣＳＴよりも重合反応の温度の方が高い場合には、前記重合体が前記液体中に溶解しなくなって沈殿する。この結果、重合反応の進行が抑制され、所定の大きさの重合体となる。この重合体が、上述した三次元網目構造を有するＮ－ビニルアミド系ポリマーであり、このポリマーを分散質とし、前記液体を分散媒とするゲルが形成される。Ｎ－ビニルアミド系モノマーが所定数結合した時点で重合反応の進行が抑制されることから前記ゲルは大きさの揃った粒子状となる。液体中の粒子状ゲルは、遠心分離により回収することができる。このようにして得られた粒子状ゲルの粒径(直径）は、数百ｎｍから数十μｍ程度であり、マイクロゲルとも呼ばれる。反応温度を変えることにより重合反応の進行が抑制されるタイミングが変化する結果、重合体の大きさ、ひいては粒子状ゲルの大きさ（粒径）が変わる。また、モノマーや架橋剤の濃度、界面活性剤の種類や濃度等を変えることによっても粒子状ゲルの粒径が変化する。つまり、本発明の製造方法によれば、反応温度等の重合反応の条件を変えることによって粒子状ゲルの粒径を調整することができる。
【0012】
本発明においては、粒子状ゲルの分散媒となる液体は粒子状ゲルの用途に応じた適宜のものを用いることができ、例として水、有機溶媒、オイルが挙げられる。本発明の製造方法において、反応温度は、前記液体の沸点、重合体の下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）、及び重合開始剤の至適温度の３点を考慮して設定される。この場合、反応温度の上限値は前記液体の沸点であり、下限値は重合体（Ｎ－ビニルアミド系ポリマー）のＬＣＳＴであるため、重合開始剤の至適温度が反応温度の上限値と下限値の間となるように、前記液体、モノマー、重合開始剤の組み合わせを選択する。
【0013】
上記の製造方法において使用される重合開始剤は炭素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤であれば特に限定されるものではなく、このようなラジカル重合開始剤としてはアゾ基を有する水溶性アゾ重合開始剤、油溶性アゾ重合開始剤が挙げられる。
また、界面活性剤も特に限定されるものではなく、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤、反応性乳化剤等、種々の界面活性剤を使用できる。
また、界面活性剤も特に限定されるものではなく、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤、反応性乳化剤等、種々の界面活性剤を使用できる。
【発明の効果】
【0014】
Ｎビニルアミド系ポリマーは生体適合性が高く、しかもアクリルアミド系ポリマーと異なり、側鎖が加水分解しても毒性の高い低分子アミン化合物が生成されることがないため、本発明に係る粒子状ゲルは安全性に優れる。
【0015】
また、本発明に係る粒子状ゲルの製造方法によれば、安全性に優れたＮビニルアミド系ポリマーから成り、且つ粒径の揃った粒子状ゲルを、再現性良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に係るＮ－ビニルアミド系ポリマーのゲル粒子の第１実施例であるＮ－ビニルイソブチルアミド（ＮＶＩＢＡ）ポリマーのゲル粒子の製造に用いたＮＶＩＢＡモノマーの１Ｈ－ＮＭＲスペクトル。
【図2】ＮＶＡ骨格を有する架橋剤（5-ＯＮ-bis-ＮＶＡ）１の１Ｈ－ＮＭＲスペクトル。
【図3】反応開始６時間後の溶液を遠心分離することにより回収された反応物の１Ｈ－ＮＭＲスペクトル（ａ）、直鎖状のＰＮＶＩＢＡの１Ｈ－ＮＭＲスペクトル（ｂ）。
【図4】ＰＮＶＩＢＡのマイクロゲルへの変換率と反応開始からの経過時間との関係を示す表(ａ）及びグラフ（ｂ）。
【図5】ＰＮＶＩＢＡのマイクロゲルの直径と反応開始からの経過時間との関係を示表(ａ）及びグラフ（ｂ）。
【図6】マイクロゲルの分散液の温度による透光性の変化を示す写真。
【図7】エントリー２のサンプルから得られたマイクロゲルと直鎖状ゲルの透過率と温度との関係を示すグラフ（ａ）、（ｂ）。
【図8】架橋剤の濃度によるＬＣＳＴの変化を表すグラフ。
【図9】架橋剤の各濃度における温度とマイクロゲルの粒径分散の違いを表すグラフ。
【図10】架橋剤の各濃度における温度とマイクロゲルの平均粒径の関係を表すグラフ。
【図11】温度によるマイクロゲルの粒径の変化を示すグラフ。
【図12】モノマーの各濃度における温度とマイクロゲルの粒径分散の違いを表すグラフ。
【図13】モノマーの各濃度における温度とマイクロゲルの平均粒径の関係を表すグラフ。
【図14】マイクロゲルのＳＥＭ観察像を示す写真であり、（ａ）～（ｄ）は架橋剤の濃度が１％、２％、３％、４％であるマイクロゲル、（ｅ）、（ｆ）は、モノマー濃度が５０ｍＭ、２５ｍＭであるマイクロゲルの写真。
【図15】第２実施例におけるマイクロゲルの反応式。
【図16A】ＮＶＩＢＡとＮＶＦの共重合体からなるマイクロゲル（マイクロゲル１）の１Ｈ－ＮＭＲスペクトル。
【図16B】マイクロゲ１ルを加水分解した後のマイクロゲル（マイクロゲル２）の１Ｈ－ＮＭＲスペクトル。
【図17】マイクロゲル１、２の光透過率と温度との関係を示すグラフ（ａ）、（ｂ）。
【図18】マイクロゲル１、２の２５℃、５５℃のときの粒径分散を表すグラフ。
【図19】マイクロゲル１、２の温度による粒径の変化を示すグラフ。
【図20】マイクロゲル１、２のＳＥＭ写真（ａ）、（ｂ）。（ｂ）は（ａ）の部分拡大写真。
【図21】マイクロゲル分散液の光透過率に及ぼす架橋剤濃度（ａ）、分散濃度（ｂ）、液の種類（ｃ）の影響を示すグラフ。
【図22】マイクロゲルのＨＣｌ分散液（ａ）、ＮａＯＨ分散液（ｂ）の７０℃における外観写真。
【図23A】実施例５のマイクロゲル（マイクロゲル３）の１Ｈ－ＮＭＲスペクトル。
【図23B】マイクロゲル３を加水分解したマイクロゲル（マイクロゲル４）の１Ｈ－ＮＭＲスペクトル。
【図24】マイクロゲル３、４のＳＥＭ写真（ａ）、（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に具体的な実施例を挙げて、本発明に係る粒子状ゲルとしてのマイクロゲルおよびその製造方法について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下では特に断らない限り、「％」は重量％を示す。
【0018】
［実施例１］
本実施例では、Ｎ－ビニルアミド系モノマーであるＮ－ビニルイソブチルアミド（ＮＶＩＢＡ）と、ＮＶＡ骨格を有する架橋剤を用いてマイクロゲルを製造した。
［モノマーの合成］
以下の反応式に示される反応によって、ＮＶＩＢＡを合成した。下記反応式中、ＴＨＦはテトラヒドロフラン（溶媒）、ＴＥＡはトリエチルアルミニウム（助触媒）を表している。この反応によってＮＶＩＢＡが得られたことを、１Ｈ－ＮＭＲで確認した。図１に１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを示す。
本実施例では、Ｎ－ビニルアミド系モノマーであるＮ－ビニルイソブチルアミド（ＮＶＩＢＡ）と、ＮＶＡ骨格を有する架橋剤を用いてマイクロゲルを製造した。
［モノマーの合成］
以下の反応式に示される反応によって、ＮＶＩＢＡを合成した。下記反応式中、ＴＨＦはテトラヒドロフラン（溶媒）、ＴＥＡはトリエチルアルミニウム（助触媒）を表している。この反応によってＮＶＩＢＡが得られたことを、１Ｈ－ＮＭＲで確認した。図１に１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを示す。
【化4】
【0019】
［架橋剤の合成］
Ｎ－ビニルアセトアミド（ＮＶＡ）と、ビス(4－クロロブチル）エーテルを用いて、下記反応式で示される反応によって、ＮＶＡ骨格を有する架橋剤を合成した。下記反応式中、ＮａＨは水素化ナトリウム、ＤＭＦはジメチルホルムアミドを表している。この反応によってＮＶＡ骨格を有する架橋剤（5-ＯＮ-bis-ＮＶＡ）が得られたことは、１Ｈ－ＮＭＲによって確認した。図２に１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを示す。以下の説明では、この架橋剤を「架橋剤１」と呼ぶこととする。
Ｎ－ビニルアセトアミド（ＮＶＡ）と、ビス(4－クロロブチル）エーテルを用いて、下記反応式で示される反応によって、ＮＶＡ骨格を有する架橋剤を合成した。下記反応式中、ＮａＨは水素化ナトリウム、ＤＭＦはジメチルホルムアミドを表している。この反応によってＮＶＡ骨格を有する架橋剤（5-ＯＮ-bis-ＮＶＡ）が得られたことは、１Ｈ－ＮＭＲによって確認した。図２に１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを示す。以下の説明では、この架橋剤を「架橋剤１」と呼ぶこととする。
【化5】
【0020】
［マイクロゲルの合成］
以下の反応式で示されるように、ＮＶＩＢＡ（９８ｍМ(1136mg)）及び架橋剤１（２ｍМ(59mg)）を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０（１ｍМ(27mg)）及び界面活性剤ＳＤＳ（１ｍМ(29mg)）を含む超純水（１００ｍＬ）を加えて７０℃に加熱して６時間撹拌させることにより、マイクロゲルを合成した。容器内の溶液全体に占めるＮＶＩＢＡ及び架橋剤１の濃度が１００ｍＭ、ＮＶＩＢＡと架橋剤１の比率（％）は９８：２となるように調整した。なお、アゾ重合開始剤Ｖ５０は、２，２’アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）ジハイドロクロライド（富士フィルム和光純薬株式会社製）、界面活性剤ＳＤＳはドデシル硫酸ナトリウム（富士フィルム和光純薬株式会社製）である。
以下の反応式で示されるように、ＮＶＩＢＡ（９８ｍМ(1136mg)）及び架橋剤１（２ｍМ(59mg)）を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０（１ｍМ(27mg)）及び界面活性剤ＳＤＳ（１ｍМ(29mg)）を含む超純水（１００ｍＬ）を加えて７０℃に加熱して６時間撹拌させることにより、マイクロゲルを合成した。容器内の溶液全体に占めるＮＶＩＢＡ及び架橋剤１の濃度が１００ｍＭ、ＮＶＩＢＡと架橋剤１の比率（％）は９８：２となるように調整した。なお、アゾ重合開始剤Ｖ５０は、２，２’アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）ジハイドロクロライド（富士フィルム和光純薬株式会社製）、界面活性剤ＳＤＳはドデシル硫酸ナトリウム（富士フィルム和光純薬株式会社製）である。
【化6】
【0021】
約０．１時間撹拌した頃から容器内の溶液が白濁する様子が観察され、約６時間撹拌後には溶液全体が白濁していた。このことから、時間の経過とともにＮＶＩＢＡと架橋剤の反応が進行してＮＶＩＢＡポリマー（ＰＮＶＩＢＡ）のゲルが形成されるとともに、ＰＮＶＩＢＡゲルが不溶化したと考えられた。
【0022】
図３（ａ）は、６時間撹拌した後の溶液を遠心分離することにより回収された物質の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを示している。比較のために、図３（ｂ）に直鎖状のＰＮＶＩＢＡ（リニアポリマー）の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを示す。図３（ａ）及び（ｂ）から、６時間静置した後に得られた回収物はＰＮＶＩＢＡのゲルであることが確認された。
【0023】
次に、反応時間毎の溶液の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを測定し、ＮＶＩＢＡのビニル基由来のピークからモノマー反応率（％）を算出した。また、反応時間毎の溶液の動的光散乱（ＤＬＳ）測定より、マイクロゲルの直径（ｎｍ）を求めた。
【0024】
図４（ａ）及び（ｂ）は、反応時間とモノマー反応率との関係を示す表及びグラフである。また、図５（ａ）及び（ｂ）は、反応時間と形成されたマイクロゲルの直径との関係を示す表及びグラフである。図４から、反応時間が６時間に達した時点で用いたモノマーのほぼ全てが反応に消費されたことが分かった。また、図５から分かるように、反応時間が約２時間を超えると、マイクロゲルの粒径に大きな変化は見られなかったことから、本実験系では反応２時間後にはマイクロゲルの成長がほぼ完了していることが示された。以上の結果から、当該実験条件においては、反応時間は６時間で十分だと判断した。
【0025】
［実施例２］
［マイクロゲルの合成条件の検討］
実施例１と同様、ＮＶＩＢＡ及び架橋剤１を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０及び界面活性剤ＳＤＳを含む超純水を加えて７０℃に加熱して６時間撹拌させることにより、マイクロゲルを合成した。この実施例では、重合開始剤Ｖ５０を１ｍＭ、反応時間を６時間とし、ＮＶＩＢＡ及び架橋剤の濃度（ｍＭ）および比率を下記表１に示した条件に設定した６種類のサンプルを用いた。表１中、[Monomer]total(ｍＭ)は、ＮＶＩＢＡと架橋剤の合計のモル濃度（ｍＭ）を表している。表１中、エントリー２の反応条件は、実施例１と同じである。
［マイクロゲルの合成条件の検討］
実施例１と同様、ＮＶＩＢＡ及び架橋剤１を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０及び界面活性剤ＳＤＳを含む超純水を加えて７０℃に加熱して６時間撹拌させることにより、マイクロゲルを合成した。この実施例では、重合開始剤Ｖ５０を１ｍＭ、反応時間を６時間とし、ＮＶＩＢＡ及び架橋剤の濃度（ｍＭ）および比率を下記表１に示した条件に設定した６種類のサンプルを用いた。表１中、[Monomer]total(ｍＭ)は、ＮＶＩＢＡと架橋剤の合計のモル濃度（ｍＭ）を表している。表１中、エントリー２の反応条件は、実施例１と同じである。
【0026】
【表1】
【0027】
６種類のサンプル（エントリー１～６）の全てについて、６時間撹拌後の溶液が白濁していることが観察された。実施例１と同様、均一な白濁溶液が得られたことから、実施例１と類似のマイクロゲルが溶液中に形成されたことが示唆された。
６種類のサンプルから得られたマイクロゲルをそれぞれ水に分散させた分散液を６０℃に加熱したときと２５℃に冷却したときの外観を観察した。その結果、６種類のサンプルから得られた全てのマイクロゲルが、図６に示すように、２５℃に冷却すると分散液の透光性が高まり、６０℃に加熱すると分散液の透光性が低下するという、温度応答性を示した。
６種類のサンプルから得られたマイクロゲルをそれぞれ水に分散させた分散液を６０℃に加熱したときと２５℃に冷却したときの外観を観察した。その結果、６種類のサンプルから得られた全てのマイクロゲルが、図６に示すように、２５℃に冷却すると分散液の透光性が高まり、６０℃に加熱すると分散液の透光性が低下するという、温度応答性を示した。
【0028】
［マイクロゲルの温度応答性］
次に、エントリー２のサンプル（ＮＶＩＢＡ９８％、架橋剤濃度２％）から得られたマイクロゲルの０．１％水溶液を、０．５℃／分で昇温、降温したときの波長500nmの光の透過率を測定した。また、比較例として、直鎖状のＰＮＶＩＢＡ（ＮＶＩＢＡのリニアポリマー）の０．１％水溶液についても、同様に０．５℃／分で昇温、降温したときの波長500nmの光の透過率を測定した。その結果を図７（ａ）及び（ｂ）に示す。図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれマイクロゲル及びリニアポリマーの光透過率と温度との関係を示し、いずれも横軸が温度、縦軸が光透過率（％）を表す。
次に、エントリー２のサンプル（ＮＶＩＢＡ９８％、架橋剤濃度２％）から得られたマイクロゲルの０．１％水溶液を、０．５℃／分で昇温、降温したときの波長500nmの光の透過率を測定した。また、比較例として、直鎖状のＰＮＶＩＢＡ（ＮＶＩＢＡのリニアポリマー）の０．１％水溶液についても、同様に０．５℃／分で昇温、降温したときの波長500nmの光の透過率を測定した。その結果を図７（ａ）及び（ｂ）に示す。図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれマイクロゲル及びリニアポリマーの光透過率と温度との関係を示し、いずれも横軸が温度、縦軸が光透過率（％）を表す。
【0029】
図７（ｂ）から分かるように、ＮＶＩＢＡのリニアポリマーは明確な温度応答性を示し、そのＬＣＳＴは約４３℃であった。一方、図７（ａ）から分かるように、ＰＮＶＩＢＡのマイクロゲルは、直鎖状ポリマーに比べると温度応答性が低いものの、３６℃付近のＬＣＳＴを有していた。なお、ここでは、昇温時、降温時において光透過率が最大値の半分の値になったときの温度をＬＣＳＴとした。
【0030】
［架橋剤の濃度によるＬＣＳＴの変化］
図８は、ＮＶＩＢＡのリニアポリマーと、架橋剤の濃度を１～４％（図８においてＣＬ１％～ＣＬ４％と示す）にしたエントリー１～４のサンプルから得られたマイクロゲルの昇温時及び降温時のＬＣＳＴを示している。図８から分かるように、架橋剤の濃度が１～４％のいずれのマイクロゲルも、リニアポリマーよりＬＣＳＴが低かった。ＬＣＳＴが低くなった理由は、マイクロゲルの架橋剤の疎水性の影響によるものと思われた。また、架橋剤の濃度によるマイクロゲルのＬＣＳＴの違いはみられなかった。
図８は、ＮＶＩＢＡのリニアポリマーと、架橋剤の濃度を１～４％（図８においてＣＬ１％～ＣＬ４％と示す）にしたエントリー１～４のサンプルから得られたマイクロゲルの昇温時及び降温時のＬＣＳＴを示している。図８から分かるように、架橋剤の濃度が１～４％のいずれのマイクロゲルも、リニアポリマーよりＬＣＳＴが低かった。ＬＣＳＴが低くなった理由は、マイクロゲルの架橋剤の疎水性の影響によるものと思われた。また、架橋剤の濃度によるマイクロゲルのＬＣＳＴの違いはみられなかった。
【0031】
［架橋剤の濃度と温度応答性の関係］
架橋剤の濃度を１～４％にしたエントリー１～４のサンプルから得られたマイクロゲルの０．１％水溶液における、該マイクロゲルの粒径を測定した。図９（ａ）～（ｄ）及び図１０は、水溶液の温度を２５℃、５５℃にしたときの粒径分散及び平均粒径を示している。
架橋剤の濃度を１～４％にしたエントリー１～４のサンプルから得られたマイクロゲルの０．１％水溶液における、該マイクロゲルの粒径を測定した。図９（ａ）～（ｄ）及び図１０は、水溶液の温度を２５℃、５５℃にしたときの粒径分散及び平均粒径を示している。
【0032】
図９から分かるように、架橋剤の濃度による粒径分散度に違いは見られなかった。また、いずれの架橋剤濃度においても、温度が５５℃の水溶液の方が２５℃の水溶液よりもマイクロゲルの粒径分散度が低く、マイクロゲルの粒径が均一になり、且つ、粒径分散の中心値が小さい（つまり、平均粒径が小さい）ことが確認された。このようになった理由は、いずれのマイクロゲルも２５℃と５５℃の間にＬＣＳＴを有しており、その前後でマイクロゲルが膨潤、収縮するためだと考えられた。一方、図１０から分かるように、温度が５５℃の水溶液においては、架橋剤の濃度が高いほどマイクロゲルの粒径が大きくなる傾向がみられたが、２５℃の水溶液においては、架橋剤の濃度と粒径の間に関連性が認められなかった。
【0033】
架橋剤の濃度を１％にしたマイクロゲル（エントリー１）と４％のマイクロゲル（エントリー４）の０．１％水溶液におけるマイクロゲルの粒径（直径）の、温度による変化を調べた。その結果を図１１に示す。図１１から分かるように、いずれのマイクロゲルも水溶液の温度が２５℃から４０℃に変化する間に粒径が大きく変化した。特に架橋剤の濃度が１％のマイクロゲルでは、３５℃前後で粒径の急激な変化がみられ、鋭敏な温度応答性を示すことが確認された。また、水溶液の温度が２５℃、５５℃のときのマイクロゲルの粒径から計算により体積減少率を求めたところ、架橋剤の濃度が１％のマイクロゲルでは８４．３％、架橋剤の濃度が４％のマイクロゲルでは８１．５％であった。
【0034】
［モノマー濃度とマイクロゲルの粒径との関係］
モノマーの濃度が１００ｍＭ、５０ｍＭ、２５ｍＭである以外は同じ条件でマイクロゲルを合成したエントリー２、５、６について、マイクロゲルの０．１％水溶液におけるマイクロゲルの粒径分散及び平均粒径の、温度による違いを調べた。図１２（ａ）～（ｃ）、図１３はその結果を示している。これらの図から分かるように、モノマー濃度が低いと、粒径の小さなマイクロゲルが得られるが、水溶液の温度が２５℃、５５℃のいずれの場合も粒径分散度が大きく、粒径が不均一になることが確認された。
モノマーの濃度が１００ｍＭ、５０ｍＭ、２５ｍＭである以外は同じ条件でマイクロゲルを合成したエントリー２、５、６について、マイクロゲルの０．１％水溶液におけるマイクロゲルの粒径分散及び平均粒径の、温度による違いを調べた。図１２（ａ）～（ｃ）、図１３はその結果を示している。これらの図から分かるように、モノマー濃度が低いと、粒径の小さなマイクロゲルが得られるが、水溶液の温度が２５℃、５５℃のいずれの場合も粒径分散度が大きく、粒径が不均一になることが確認された。
【0035】
［乾燥マイクロゲルのＳＥＭ観察］
図１４（ａ）～（ｆ）は、エントリー１～６のサンプルから得られたマイクロゲルを乾燥させたものの電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。これらの写真から分かるように、モノマーの濃度が１００ｍＭのサンプルでは架橋剤の濃度を変化させても均一な粒径のマイクロゲルが得られた。一方、モノマー濃度を５０ｍＭ、２５ｍＭ（このときの架橋剤の濃度はいずれも２％）に低下させたサンプルでは、マイクロゲルの粒径が不均一になった。
図１４（ａ）～（ｆ）は、エントリー１～６のサンプルから得られたマイクロゲルを乾燥させたものの電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。これらの写真から分かるように、モノマーの濃度が１００ｍＭのサンプルでは架橋剤の濃度を変化させても均一な粒径のマイクロゲルが得られた。一方、モノマー濃度を５０ｍＭ、２５ｍＭ（このときの架橋剤の濃度はいずれも２％）に低下させたサンプルでは、マイクロゲルの粒径が不均一になった。
【0036】
［実施例３］
［マイクロゲルの合成］
モル比が９：１のＮＶＩＢＡ及びＮビニルホルムアミド（ＮＶＦ）と架橋剤１を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０及び界面活性剤ＳＤＳを含む超純水を加えて７０℃に加熱して撹拌した後、静置してマイクロゲルを合成した。続いて、容器中の溶液に１Ｍの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加した。この反応では、ＮＶＩＢＡとＮＶＦの合計と架橋剤１とのモル比を９８：２とし、ＮＶＩＢＡ、ＮＶＦ及び架橋剤１の濃度（モノマー濃度）を１００ｍＭとした。ＮａＯＨ添加前のマイクロゲルをマイクロゲル１、添加後のマイクロゲルをマイクロゲル２という。
［マイクロゲルの合成］
モル比が９：１のＮＶＩＢＡ及びＮビニルホルムアミド（ＮＶＦ）と架橋剤１を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０及び界面活性剤ＳＤＳを含む超純水を加えて７０℃に加熱して撹拌した後、静置してマイクロゲルを合成した。続いて、容器中の溶液に１Ｍの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加した。この反応では、ＮＶＩＢＡとＮＶＦの合計と架橋剤１とのモル比を９８：２とし、ＮＶＩＢＡ、ＮＶＦ及び架橋剤１の濃度（モノマー濃度）を１００ｍＭとした。ＮａＯＨ添加前のマイクロゲルをマイクロゲル１、添加後のマイクロゲルをマイクロゲル２という。
【0037】
図１５に、ＮＶＩＢＡ及びＮＶＦと架橋剤１からマイクロゲル１が形成され、さらに、マイクロゲル１を加水分解することによりマイクロゲル２が形成される反応式を示す。
【0038】
マイクロゲル１及び２の構造を１Ｈ－ＮＭＲで確認した結果、得られたスペクトルを図１６Ａ、１６Ｂに示す。図１６Ａ、１６Ｂより、マイクロゲル１はＮＶＩＢＡとＮＶＦの共重合体（Poly(NVIBA-co-NVF)）から成るマイクロゲルであることが、マイクロゲル２は、前記共重合体におけるＮＶＦの側鎖が加水分解されたもの（Poly(NVIBA-co-VAm)）であることが分かった。ＮＶＦの側鎖が加水分解されたことは、マイクロゲル１の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルにみられたＮＶＦのピークが、マイクロゲル２の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルでは減少していることからも確認された。
【0039】
［マイクロゲルの温度応答性に及ぼす加水分解の影響］
図１７（ａ）、（ｂ）は、マイクロゲル１、２の０．１％水溶液を、０．５℃／分で昇温、降温したときの波長500nmの光の透過率を測定した結果を示している。これらの図から分かるように、マイクロゲル１、２はいずれも温度応答性を示したが、マイクロゲル１よりもマイクロゲル２の方が温度応答性が低く、ＮＶＦの側鎖の加水分解により温度応答性が低下したものと考えられた。
図１７（ａ）、（ｂ）は、マイクロゲル１、２の０．１％水溶液を、０．５℃／分で昇温、降温したときの波長500nmの光の透過率を測定した結果を示している。これらの図から分かるように、マイクロゲル１、２はいずれも温度応答性を示したが、マイクロゲル１よりもマイクロゲル２の方が温度応答性が低く、ＮＶＦの側鎖の加水分解により温度応答性が低下したものと考えられた。
【0040】
図１８は、マイクロゲル１、２の０．１％水溶液を２５℃、５５℃にしたときの粒径分散を表している。図１８より、いずれのマイクロゲルも、５５℃の方が２５℃よりも粒径分散度が低く、マイクロゲルの粒径が均一になることが確認された。この理由は、マイクロゲル１、２はいずれも２５℃と５５℃の間にＬＣＳＴを有しており、その前後でマイクロゲルが膨潤し、収縮するためだと考えられた。
【0041】
マイクロゲル１、２の０．１％水溶液におけるマイクロゲルの粒径（直径）の、温度による粒径の変化を調べた。図１９はその結果を示している。図１９から分かるように、いずれのマイクロゲルも温度が２５℃から５５℃から変化する間に粒径が小さくなったが、実施例２で示したＰＮＶＩＢＡのマイクロゲルに比べると温度応答性が鈍感であった（図１１参照）。また、マイクロゲル２は、マイクロゲル１に比べて２５℃のときの粒径と５５℃のときの粒径の差が大きく、ＮＶＦの側鎖の加水分解により膨潤し易く、収縮し易い粒子になったと考えられた。
【0042】
［乾燥マイクロゲルのＳＥＭ観察］
図２０（ａ）、（ｂ）は、マイクロゲル１、２を乾燥させたもののＳＥＭ写真である。これらの写真から、ＮＶＩＢＡとＮＶＦの共重合体からなるゲルからも均一な粒径のマイクロゲルが得られることが分かった。また、マイクロゲル１，２のいずれにおいても粒子形状が揃っていることから、ＮＶＦの側鎖の加水分解が粒子形状に及ぼす影響は小さいことが分かった。
図２０（ａ）、（ｂ）は、マイクロゲル１、２を乾燥させたもののＳＥＭ写真である。これらの写真から、ＮＶＩＢＡとＮＶＦの共重合体からなるゲルからも均一な粒径のマイクロゲルが得られることが分かった。また、マイクロゲル１，２のいずれにおいても粒子形状が揃っていることから、ＮＶＦの側鎖の加水分解が粒子形状に及ぼす影響は小さいことが分かった。
【0043】
［実施例４］
［マイクロゲル分散液の光の透過率の測定］
エントリー１～４のサンプル（架橋剤（ＣＬ）濃度１～４％）から得られたＰＮＶＩＢＡマイクロゲルを水に分散させた0.5mg/mL分散液（懸濁液）を調製し、これら分散液の２５℃における500nmの波長の光の透過率を測定した。その結果を図２１（ａ）に示す。
［マイクロゲル分散液の光の透過率の測定］
エントリー１～４のサンプル（架橋剤（ＣＬ）濃度１～４％）から得られたＰＮＶＩＢＡマイクロゲルを水に分散させた0.5mg/mL分散液（懸濁液）を調製し、これら分散液の２５℃における500nmの波長の光の透過率を測定した。その結果を図２１（ａ）に示す。
【0044】
次に、エントリー２のサンプル（架橋剤濃度２％）から得られたＰＮＶＩＢＡマイクロゲルを0.031mg/mL、0.063mg/mL、0.125mg/mL、0.25mg/mL、0.5mg/mLの濃度となるように水に分散させた分散液を調製し、これら分散液の２５℃における500nmの波長の光の透過率を測定した。その結果を図２１（ｂ）に示す。
【0045】
次に、エントリー２のサンプル（架橋剤濃度２％）から得られたＰＮＶＩＢＡマイクロゲルを0.5mg/mLの濃度となるように、水、ＰＢＳ（リン酸緩衝食塩水）、塩酸（ＨＣｌ）溶液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液に分散させた分散液をそれぞれ調製し、これら分散液の２５℃における500nmの波長の光の透過率を測定した。その結果を図２１（ｃ）に示す。図２２は、２５℃のＨＣｌ分散液、ＮａＯＨ分散液の外観を示す写真である。
【0046】
図２１（ａ）から分かるように、架橋剤の濃度が低いマイクロゲルほど、分散液の光透過率が高かった。また、図２１（ｂ）から分かるように、マイクロゲルの濃度（分散濃度）が低いほど光の透過率が高かった。さらにまた、図２１（ｃ）、図２２から明らかなように、マイクロゲルを分散させる液の種類によって分散液の光透過率が異なっていた。このことから、マイクロゲル分散液の光の透過率は塩や酸、塩基の影響を受けやすいことが分かった。
【0047】
［実施例５］
モル比が８：２のＮＶＩＢＡ及びＮビニルホルムアミド（ＮＶＦ）と架橋剤１を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０及び界面活性剤ＳＤＳを含む超純水を加えて７０℃に加熱して撹拌した後、静置してマイクロゲルを合成した。続いて、容器中の溶液に１Ｍの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加した。この反応では、ＮＶＩＢＡとＮＶＦの合計と架橋剤１とのモル比を９８：２とし、ＮＶＩＢＡ、ＮＶＦ及び架橋剤１の濃度（モノマー濃度）を１００ｍＭとした。ＮａＯＨ添加前のマイクロゲルをマイクロゲル３、添加後のマイクロゲルをマイクロゲル４という。
モル比が８：２のＮＶＩＢＡ及びＮビニルホルムアミド（ＮＶＦ）と架橋剤１を容器に入れ、そこにアゾ重合開始剤Ｖ５０及び界面活性剤ＳＤＳを含む超純水を加えて７０℃に加熱して撹拌した後、静置してマイクロゲルを合成した。続いて、容器中の溶液に１Ｍの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加した。この反応では、ＮＶＩＢＡとＮＶＦの合計と架橋剤１とのモル比を９８：２とし、ＮＶＩＢＡ、ＮＶＦ及び架橋剤１の濃度（モノマー濃度）を１００ｍＭとした。ＮａＯＨ添加前のマイクロゲルをマイクロゲル３、添加後のマイクロゲルをマイクロゲル４という。
【0048】
マイクロゲル３及び４の構造を１Ｈ－ＮＭＲで確認した結果、得られたスペクトルを図２３Ａ、２３Ｂに示す。図２３Ａ、２３Ｂから分かるように、実施例3と同様、マイクロゲル３はＮＶＩＢＡとＮＶＦの共重合体（Poly(NVIBA-co-NVF)）から成るマイクロゲルであることが、マイクロゲル４は、マイクロゲル１を構成する共重合体におけるＮＶＦの側鎖が加水分解されたもの（Poly(NVIBA-co-VAm)）であった。また、図２３Ａ、２３Ｂから分かるように、マイクロゲル３の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルにみられたＮＶＦのピークが、マイクロゲル４の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルでは減少しており、ＮＶＦが加水分解されたことが裏付けられた。
【0049】
［乾燥マイクロゲルのＳＥＭ観察］
図２４（ａ）、（ｂ）は、マイクロゲル３、４を乾燥させたもののＳＥＭ写真である。これらの写真から、ＮＶＩＢＡとＮＶＦを８：２のモル比で反応させて得られた共重合体からなるマイクロゲル３、４は、９：１のモル比で反応させて得られた共重合体からなるマイクロゲル１、２に比べると、粒径が均一でなく、粒子形状も不揃いであった。このことから、共重合体のマイクロゲルの場合、共重合比が粒径、粒子形状に影響を及ぼすことが分かった。
図２４（ａ）、（ｂ）は、マイクロゲル３、４を乾燥させたもののＳＥＭ写真である。これらの写真から、ＮＶＩＢＡとＮＶＦを８：２のモル比で反応させて得られた共重合体からなるマイクロゲル３、４は、９：１のモル比で反応させて得られた共重合体からなるマイクロゲル１、２に比べると、粒径が均一でなく、粒子形状も不揃いであった。このことから、共重合体のマイクロゲルの場合、共重合比が粒径、粒子形状に影響を及ぼすことが分かった。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24】
