特許 7281659 温度耐性型糖応答性ゲル

(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】

(24)【登録日】2023-05-18

(45)【発行日】2023-05-26

(54)【発明の名称】温度耐性型糖応答性ゲル

(51)【国際特許分類】

   A61K 47/32 20060101AFI20230519BHJP

   A61K 9/00 20060101ALI20230519BHJP

   A61K 47/18 20170101ALI20230519BHJP

   A61P 3/10 20060101ALI20230519BHJP

   A61K 38/28 20060101ALI20230519BHJP

【ＦＩ】

A61K47/32

A61K9/00

A61K47/18

A61P3/10

A61K38/28

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020522634

(86)(22)【出願日】2019-05-31

(86)【国際出願番号】 JP2019021766

(87)【国際公開番号】W WO2019230961

(87)【国際公開日】2019-12-05

【審査請求日】2022-03-25

(31)【優先権主張番号】P 2018105788

(32)【優先日】2018-06-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度、国立研究開発法人日本医療研究開発機構、医療分野研究成果展開事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(73)【特許権者】

【識別番号】504179255

【氏名又は名称】国立大学法人 東京医科歯科大学

(73)【特許権者】

【識別番号】317006683

【氏名又は名称】地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100130845

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 伸一

(72)【発明者】

【氏名】菅波 孝祥

(72)【発明者】

【氏名】田中 都

(72)【発明者】

【氏名】松元 亮

(72)【発明者】

【氏名】松本 裕子

(72)【発明者】

【氏名】諸岡 由桂

(72)【発明者】

【氏名】宮原 裕二

【審査官】松本 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１４０５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４６４３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｋ ４７／００－４７／６９

Ａ６１Ｋ ９／００－ ９／７２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）、Ｎ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）、及びＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）を含む組成物の共重合体であって、ＮＩＰＭＡＡｍに対するＡｍＥＣＦＰＢＡの配合比が３０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする糖応答性ゲル。

【請求項2】

前記共重合体が、５ｍｏｌ％～４０ｍｏｌ％の４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）、１０ｍｏｌ％～７０ｍｏｌ％のＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）、及び２０ｍｏｌ％～８０ｍｏｌ％のＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）を含む組成物の共重合体である、請求項１記載の糖応答性ゲル。

【請求項3】

ＮＩＰＭＡＡｍとＡｍＥＣＦＰＢＡの混合物に対するＨＥＡＡｍの体積比が３０％以上である、請求項１又は２記載の糖応答性ゲル。

【請求項4】

前記ゲル組成物中に架橋剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項記載の糖応答性ゲル。

【請求項5】

前記架橋剤がＮ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡｍ）であることを特徴とする、請求項４記載の糖応答性ゲル。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項記載の糖応答性ゲルを含む、薬剤送達デバイス。

【請求項7】

体内埋込型、又はマイクロニードル型のデバイスである、請求項６記載の薬剤送達デバイス。

【請求項8】

インスリンの送達に使用するためのデバイスである、請求項６又は７記載の薬剤送達デバイス。

【請求項9】

４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）、Ｎ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）、及びＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）を含み、ＮＩＰＭＡＡｍに対するＡｍＥＣＦＰＢＡの配合比が３０ｍｏｌ％以上である組成物を共重合させる工程を含む糖応答性ゲルの製造方法。

【請求項10】

前記組成物中に、
４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）が５ｍｏｌ％～４０ｍｏｌ％含まれ、
Ｎ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）が１０ｍｏｌ％～７０ｍｏｌ％含まれ、そして
Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）が２０ｍｏｌ％～８０ｍｏｌ％含まれる、請求項９に記載の糖応答性ゲルの製造方法。

【請求項11】

ＮＩＰＭＡＡｍとＡｍＥＣＦＰＢＡの混合物に対するＨＥＡＡｍの体積比が３０％以上である、請求項９又は１０に記載の糖応答性ゲルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、特願２０１８－１０５７８８号（出願日：２０１８年６月１日）の優先権の利益を享受する出願であり、これは引用することによりその全体が本明細書に取り込まれる。

【0002】

本発明は、糖応答性ゲル及び、当該ゲルを用いた薬剤投与デバイスに関する。より詳細には、本発明は、温度耐性型グルコース応答性ゲル及び、当該ゲルを用いた血中糖濃度に応答性の薬剤投与デバイス、特に、インスリン投与デバイス（人工膵臓デバイス）に関する。

【背景技術】

【0003】

血中のグルコース濃度（血糖値）は、インスリンなど様々なホルモンの働きによって一定の範囲内に調整されているが、この調整機能が破綻すると、血液中の糖分が異常に増加し、糖尿病になる。糖尿病の治療では、通常、血中グルコース濃度の測定及びインスリンの注射が行われる。しかし、インスリンの過剰摂取は、脳の損傷を引き起こすことがある。したがって、糖尿病の治療においては、血中グルコース濃度に応じてインスリンの送達量を調整することが重要である。

【0004】

ところで、グルコースと可逆的に結合することができるフェニルボロン酸（ＰＢＡ）は、グルコースの検知及び自己調節型のインスリン送達に極めて有効であり、このようなフェニルボロン酸の性質を利用したインスリン送達デバイスの開発が進められている。例えば、特許文献１（特開２０１５－１１０６２３号公報）には、ｐＫａ７．４以下、温度３５℃～４０℃の生体条件下で、グルコース濃度が高くなると、これに応じてゲル本体からインスリンを放出させることができるともに、グルコース濃度が低くなると、当該ゲル本体から放出されるインスリンを抑制できる糖応答性ゲル、及びインスリン投与デバイスが開示されている。また、特許文献２（特開２０１６－２０９３７２号公報）には、フェニルボロン酸系単量体を単量体として含む共重合体ゲル組成物が存在するゲル充填部と、ゲル充填部に囲まれたインスリン水溶液充填部と、ゲル充填部を収容する、インスリン放出用の開口部を有するカテーテル又は針と、を有するインスリン送達デバイスが開示されている。特許文献３にも、生体適合性及び薬剤透過性を有する中空糸等の多孔質体を用いて改良された、グルコース濃度等の刺激に依存して薬剤を放出可能なデバイスが開示されている。

【0005】

例えば、特許文献２に開示されたインスリン送達デバイスによれば、ゲル充填部はカテーテル又は針の内部に収容された状態で皮下又は皮内内に挿入される。この状態で血液中のグルコース濃度が高くなると、ゲル充填部のゲル組成物がグルコースと結合して膨張し、ゲル充填部に拡散しているインスリンが、カテーテル又は針の開口部を通じて血液中に放出される。グルコース濃度が低い場合はゲル組成物が収縮し、インスリンの放出が抑制される。これによって、グルコース濃度に応じたインスリンの送達が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－１１０６２３号公報

【文献】特開２０１６－２０９３７２号公報

【文献】国際公開パンフレットＷＯ２０１７／０６９２８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

通常、ヒトを含む哺乳動物の体温はほぼ一定に保たれているが、例えば、薬剤送達デバイスによる治療を開始するにあたって、患者に麻酔を行った後や、体内に薬剤送達デバイスを装着した直後などに、患者の体温が一時的に低下する場合がある。その際、薬剤送達デバイス中のゲルが温度変化の影響を受け、薬剤送達が過剰となることは好ましくない。例えば、インスリンの過剰な送達は、低血糖を引き起こす。そこで、本発明は、温度変化に対する耐性が高い糖応答性ゲルを提供することを目的の一つとする。また、本発明は、そのような温度変化に対する耐性を備えたゲルを用いた、薬剤送達デバイスを提供することも目的の一つとしている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、従来型の糖応答性ゲル組成物に、新たな成分としてＨＥＡＡｍのような水酸基を有する単量体を加えることにより、温度変化に対する耐性を備えたゲルを作製できることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものであり、例えば、以下の態様を含む。

【0009】

［１］下記一般式（１）

【化1】

［式中、ＲはＨ又はＣＨ_３であり、Ｆは独立に存在し、ｎが１、２、３又は４のいずれかであり、ｍは０又は１以上の整数である。］で表されるフェニルボロン酸系単量体、及び下記一般式（２）

【化2】

［式中、Ｒ^１はＨ又はＣＨ_３であり、ｍは０又は１以上の整数であり、Ｒ^２はＯＨ、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_１－６アルキル基、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_３－１０シクロアルキル基、１以上の水酸基で置換されたＮＨ、Ｏ及びＳより選ばれる１～４個のヘテロ原子を含有するＣ_３－１２複素環式基、１以上の水酸基で置換されたＣ_６－１２アリール基、単糖基、又は多糖基である。］で表される単量体を含むゲル組成物からなることを特徴とする糖応答性ゲル。［２］前記一般式（１）で表される フェニルボロン酸系単量体が４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）である、［１］記載の糖応答性ゲル。［３］前記一般式（２）で表される単量体がＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）である、［１］又は［２］記載の糖応答性ゲル。［４］前記ゲル組成物中にＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）をさらに含むことを特徴とする、［１］～［３］のいずれか記載の糖応答性ゲル。［５］前記ゲル組成物中に架橋剤をさらに含むことを特徴とする、［１］～［４］のいずれか記載の糖応答性ゲル。［６］前記架橋剤がＮ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡｍ）であることを特徴とする、［５］記載の糖応答性ゲル。［７］前記ゲル組成物中に一般式（１）で表されるフェニルボロン酸系単量体が１ｍｏｌ％～４０ｍｏｌ％含まれることを特徴とする、［１］～［６］のいずれか記載の糖応答性ゲル。［８］前記ゲル組成物中に一般式（２）で表される単量体が１ｍｏｌ％～４０ｍｏｌ％含まれることを特徴とする、［１］～［７］のいずれか記載の糖応答性ゲル。［９］前記ゲル組成物中にＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）が２０ｍｏｌ％～８０ｍｏｌ％含まれることを特徴とする、［１］～［８］のいずれか記載の糖応答性ゲル。［１０］前記ゲル組成物中に一般式（１）で表されるフェニルボロン酸系単量体が約３０ｍｏｌ％、一般式（２）で表される単量体が約３０ｍｏｌ％、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）が約４０ｍｏｌ％含まれることを特徴とする、［１］～［９］のいずれか記載の糖応答性ゲル。［１１］［１］～［１０］のいずれか記載の糖応答性ゲルを含む、薬剤送達デバイス。［１２］体内埋込型、又はマイクロニードル型のデバイスである、［１１］記載の薬剤送達デバイス。［１３］インスリンの送達に使用するためのデバイスである、［１１］又は［１２］記載の薬剤送達デバイス。［１４］下記一般式（１）

【化3】

［式中、ＲはＨ又はＣＨ_３であり、Ｆは独立に存在し、ｎが１、２、３又は４のいずれかであり、ｍは０又は１以上の整数である。］で表されるフェニルボロン酸系単量体、及び下記一般式（２）

【化4】

［式中、Ｒ^１はＨ又はＣＨ_３であり、ｍは０又は１以上の整数であり、Ｒ^２はＯＨ、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_１－６アルキル基、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_３－１０シクロアルキル基、１以上の水酸基で置換されたＮＨ、Ｏ及びＳより選ばれる１～４個のヘテロ原子を含有するＣ_３－１２複素環式基、１以上の水酸基で置換されたＣ_６－１２アリール基、単糖基、又は多糖基である。］で表される単量体を含み、ここで、 一般式（１）で表されるフェニルボロン酸系単量体が２５ｍｏｌ％～３５ｍｏｌ％含まれ、 一般式（２）で表される単量体が２５ｍｏｌ％～３５ｍｏｌ％含まれ、そして Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）が３０ｍｏｌ％～５０ｍｏｌ％含まれる、ゲル組成物からなることを特徴とする糖応答性ゲル。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、優れた温度耐性を示す糖応答性ゲル、及びそのようなゲルを用いた薬剤送達デバイスを提供することができる。このような糖応答性ゲルは、温度変化の影響を受けにくいため、デバイスを装着した患者の体温が何らかの理由で低下したときでも、薬剤（インスリンなど）の望ましくない過剰送達を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、ゲル化剤（主鎖）としてＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）、フェニルボロン酸系単量体として４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）、ヒドロキシル系単量体としてＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）、架橋剤としてＮ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡｍ）、重合開始剤として２，２’－アゾビスイソブチロニトリルを、仕込みモル比６２／２７／１１／５／０．１で混合し、ラジカル重合を行うことでゲルを調製し、得られたゲルのグルコース応答性を２５℃から４５℃の温度範囲で調べた結果を示すグラフである。横軸は温度（Temperature）、縦軸はゲルの相対体積（Relative volume）。試験は０ｇ／Ｌ、１ｇ／Ｌ、２ｇ／Ｌ、３ｇ／Ｌ、５ｇ／Ｌ及び１０ｇ／Ｌの各グルコース濃度について行った。ＨＥＡＡｍを含むゲルは、正常血糖値（１ｇ／Ｌ）近傍での温度依存性を大幅に軽減できることが見出された。

【図2】図２は、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）、４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）及びＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）の配合比（ｍｏｌ％）の異なる１５種類の試料ａ～ｏについて、調製した各ゲルのグルコース応答性を調べた結果を示すグラフである。ここで、ゲル試料ｄは、ＨＥＡＡｍを含んでいない従来型のゲルである。ゲル試料ｉは、例１に示されているゲルであり、図１に示すグラフと同じである。横軸は温度（Temperature）、縦軸はゲルの相対体積（Relative volume）。それぞれ、０ｇ／Ｌ、１ｇ／Ｌ、２ｇ／Ｌ、３ｇ／Ｌ、５ｇ／Ｌ、および１０ｇ／Ｌのグルコース濃度に反応して、濃度依存的に相対体積が増加する傾向が見られるが、ゲル組成物中のＡｍＥＣＦＰＢＡとＨＥＡＡｍの配合比の変化に応じて、ゲルの温度感受性が変化することがわかる。

【図3】図３は、Ｎ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）を含む温度耐性型ゲルのリリース挙動を試験した結果を示すグラフである。２５℃～４５℃の各温度において試験した。下段のグルコース濃度変化に応答したインスリン放出が上段に示されている。横軸は時間、縦軸は濃度（蛍光強度）。試験したゲルは、２５℃～４５℃の観測域において、温度依存性を抑え、安定したリリース挙動を達成できることがわかる。

【図4A】図４Ａは、旧型ゲル（上段）及び新型ゲル（下段）を用いて、ラットにおけるデバイス埋め込み時の低体温による血糖低下の抑制について調べたグラフ（持続血糖測定器データ）を示している。測定には、ＦｒｅｅＳｔｙｌｅリブレＰｒｏを使用した。グラフの縦軸はグルコース濃度、横軸は時間を表している。Ｎ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）を含む新型ゲルでは、温度耐性の向上、特に低温に対する耐性が認められた。また、新型ゲルでは、基礎分泌量の最適化が実現され、基礎分泌量の抑制が達成されている。

【図4B】図４Ｂは、マイクロチップを用いてラットの皮下温度をモニタリングした結果を示すグラフである。縦軸は皮下温度を表す。横軸に示されるアルコール消毒や除毛などの種々の操作・手技により皮下温度は34℃程度まで大きく低下することが判明した。

【図4C】図４Ｃは、本発明の一態様に係る新型ゲルと従来的な旧型ゲルの温度耐性の比較を示すグラフである。温度耐性実験として、イソフルレン麻酔下エタノール噴霧により低温負荷をかけた。横軸は時間（分）。縦軸はそれぞれ、血中グルコース濃度（Blood glucose; mg/dl; 左）およびヒトインスリン濃度（Human Insulin; mU/l; 右）。旧型ゲルは低温負荷によりインスリン放出と血糖低下を認めたが、新型ゲルは低温負荷試験で良好な温度耐性を示した。

【図5A】図５Ａは、本発明に係る薬剤送達用デバイスの断面図の一例を模式的に示したものであり、中空糸内部にゲル、ゲルの内側に薬剤溶液が充填された中空糸構造体の例が示されている。

【図5B】図５Ｂは、本発明に係る薬剤送達用デバイスの構造の別の一例を模式的に示している。デバイス１は力テーテル２とリザーバー３を有し、力テーテル２に側孔が設けられている。

【図5C】図５Ｃは、図５Ｂの力テーテルの拡大図を示している。力テーテル側壁４には複数の側孔５が設けられている。内側には力テーテルの内壁に沿ってゲル充填部６と、ゲルが充填されていない中空部には薬剤充填部７を設けてある。

【図5D】図５Ｄは、本発明に係る薬剤送達用デバイスの一実施形態であるインスリン送達マイクロニードルの模式的断面図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を詳細に説明する。

【0013】

上記の通り、本発明の糖応答性ゲルは、下記一般式（１）

【化5】

［式中、ＲはＨ又はＣＨ_３であり、Ｆは独立に存在し、ｎが１、２、３又は４のいずれかであり、ｍは０又は１以上の整数である。］で表されるフェニルボロン酸系単量体、及び、下記一般式（２）

【化6】

［式中、Ｒ^１はＨ又はＣＨ_３であり、ｍは０又は１以上の整数であり、Ｒ^２はＯＨ、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_１－６アルキル基、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_３－１０シクロアルキル基、１以上の水酸基で置換されたＮＨ、Ｏ及びＳより選ばれる１～４個のヘテロ原子を含有するＣ_３－１２複素環式基、１以上の水酸基で置換されたＣ_６－１２アリール基、単糖基、又は多糖基である。］で表される単量体（以下、ヒドロキシル系単量体ともいう。）を含むゲル組成物からなることを特徴とする。別の言い方をすれば、本発明の糖応答性ゲルは、上記一般式（１）で表されるフェニルボロン酸系単量体ユニットと、上記式（２）で表される単量体ユニットとを含む共重合体である。なお、本明細書において「単量体ユニット」という用語は、単量体に由来する（共）重合体中の構造単位を意味する。

【0014】

＜ゲル組成物＞ 本発明は、以下に記載するような、フェニルボロン酸系単量体がグルコース濃度に依存して構造を変化させるメカニズムを利用するものである。

【0015】

【化7】

【0016】

水中で解離したフェニルボロン酸（ＰＢＡ）は糖分子と可逆的に結合し、上記の平衡状態を保っている。グルコース濃度が高くなると、ボロン酸にグルコースが結合してゲルの体積が膨張するが、グルコース濃度が低い場合には収縮する。薬剤送達用デバイスにゲルを充填した状態では、血液と接触したゲル界面でこの反応が生じ、界面でのみゲルが収縮して本発明者らが「スキン層」と呼ぶ脱水収縮層を生じる。本発明の一実施態様に係るインスリン送達デバイスはこの性質をインスリンの放出制御のために利用するものである。

【0017】

本発明によるゲル組成物の調製のために使用されるフェニルボロン酸系単量体は、下記の一般式（１）で表される。

【化8】

［式中、ＲはＨ又はＣＨ_３であり、Ｆは独立に存在し、ｎが１、２、３又は４のいずれかであり、ｍは０又は１以上の整数である。］

【0018】

上記のフェニルボロン酸系単量体は、フェニル環上の水素が、１～４個のフッ素で置換されたフッ素化フェニルボロン酸基を有し、当該フェニル環にアミド基の炭素が結合した構造を有する。上記構造を有するフェニルボロン酸系単量体は、高い親水性を有しており、またフェニル環がフッ素化されていることにより、ｐＫａを生体レベルの７．４以下に設定し得る。さらに、このフェニルボロン酸系単量体は、生体環境下での糖認識能を獲得するのみならず、不飽和結合により後述するゲル化剤や、架橋剤との共重合が可能となり、グルコース濃度に依存して相変化を生じるゲルとなり得る。

【0019】

上記のフェニルボロン酸系単量体において、フェニル環上の１つの水素がフッ素で置換されている場合、Ｆ及びＢ（ＯＨ）_２の導入箇所は、オルト、メタ、パラのいずれであっても良い。

【0020】

一般に、ｍを１以上としたときのフェニルボロン酸系単量体は、ｍを０としたときのフェニルボロン酸系単量体に比べて、ｐＫａを低くすることができる。ｍの上限は特に限定されないが、例えば２０以下、好ましくは１０以下、さらに好ましくは４以下である。

【0021】

上記のフェニルボロン酸系単量体の一例としては、Ｒが水素であり、ｎが１、ｍが２であるフェニルボロン酸系単量体があり、これはフェニルボロン酸系単量体として特に好ましい４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（4-(2-acrylamidoethylcarbamoyl)-3-fluorophenylboronic acid、ＡｍＥＣＦＰＢＡ）である。

【0022】

一般式（１）で表されるフェニルボロン酸系単量体は、ゲル組成物中に例えば、１ｍｏｌ以上、５ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以上、１５ｍｏｌ％以上、２０ｍｏｌ％以上、２５ｍｏｌ％以上、３０ｍｏｌ％以上、３５ｍｏｌ％以上、４０ｍｏｌ％以上、４５ｍｏｌ％以上、５０ｍｏｌ％以上、又は６０ｍｏｌ％以上の割合で含まれることができる。また、一般式（１）で表されるフェニルボロン酸系単量体は、ゲル組成物中に例えば、９０ｍｏｌ％以下、８０ｍｏｌ％以下、７０ｍｏｌ％以下、６０ｍｏｌ％以下、５０ｍｏｌ％以下、４５ｍｏｌ％以下、４０ｍｏｌ％以下、３５ｍｏｌ％以下、３０ｍｏｌ％以下、２５ｍｏｌ％以下、又は２０ｍｏｌ％以下の割合で含まれることができる。濃度範囲としては、一般式（１）で表されるフェニルボロン酸系単量体は、ゲル組成物中に例えば、１０ｍｏｌ％～９０ｍｏｌ％、１５ｍｏｌ％～４５ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％～４０ｍｏｌ％、又は２５ｍｏｌ％～３５ｍｏｌ％の範囲内の割合としてもよい。濃度範囲は、上記の上限と下限の任意の組み合わせにより特定されうる。好ましいフェニルボロン酸系単量体の割合は、約３０ｍｏｌ％である。なお、本明細書において「約」という用語は、それに続く数値の前後１０％の範囲を指すために使用される。すなわち、約３０ｍｏｌ％は２７ｍｏｌ％～３３ｍｏｌ％の範囲を意味する。

【0023】

本発明によるゲル組成物には、上記のフェニルボロン酸系単量体に加えて、下記の一般式（２）で表される単量体（ヒドロキシル系単量体）が含まれている。

【化9】

［式中、Ｒ^１はＨ又はＣＨ_３であり、ｍは０又は１以上の整数であり、Ｒ^２はＯＨ、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_１－６アルキル基、１以上の水酸基で置換された飽和若しくは不飽和のＣ_３－１０シクロアルキル基、１以上の水酸基で置換されたＮＨ、Ｏ及びＳより選ばれる１～４個のヘテロ原子を含有するＣ_３－１２複素環式基、１以上の水酸基で置換されたＣ_６－１２アリール基、単糖基、又は多糖基である。］

【0024】

上記一般式（２）の単量体は、分子内に水酸基を有している。特定の理論に拘束するものではないが、この水酸基は、ゲルの親水性を高めて、ボロン酸による疎水性を相殺するとともに、ゲル中のボロン酸に作用して、ゲルの過度な膨潤を防ぐ効果を有すると考えられる。ｍの上限は特に限定されないが、例えば２０以下、好ましくは１０以下、さらに好ましくは４以下である。

【0025】

上記のヒドロキシル系単量体の一例としては、Ｒ^１が水素であり、ｍが１であり、Ｒ^２がOHである単量体が挙げられ、これはヒドロキシル系単量体として特に好ましいＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（N-(Hydroxyethyl)acrylamide、ＨＥＡＡｍ）である。特に、側鎖をメチルの代わりにエチルとすることで、側鎖の回転自由度を高め、分子間（ボロン酸側鎖との）架橋反応の効率を格段に向上させる効果がある。そのため、ＨＥＡＡｍとすることにより、グルコース濃度に依存して相変化を生じる最適なゲルとなり得る。なお、他のヒドロキシル系単量体の例においては、Ｒ^２は例えば、カテコール基あるいはグリコリル基等の糖誘導体であってもよい。単糖は例えばグルコースでありうる。

【0026】

一般式（２）で表されるヒドロキシル系単量体は、ゲル組成物中に例えば、１ｍｏｌ以上、５ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以上、１５ｍｏｌ％以上、２０ｍｏｌ％以上、２５ｍｏｌ％以上、３０ｍｏｌ％以上、３５ｍｏｌ％以上、４０ｍｏｌ％以上、４５ｍｏｌ％以上、５０ｍｏｌ％以上、又は６０ｍｏｌ％以上の割合で含まれることができる。また、一般式（２）で表されるヒドロキシル系単量体は、ゲル組成物中に例えば、９０ｍｏｌ％以下、８０ｍｏｌ％以下、７０ｍｏｌ％以下、６０ｍｏｌ％以下、５０ｍｏｌ％以下、４５ｍｏｌ％以下、４０ｍｏｌ％以下、３５ｍｏｌ％以下、３０ｍｏｌ％以下、２５ｍｏｌ％以下、又は２０ｍｏｌ％以下の割合で含まれることができる。濃度範囲としては、一般式（２）で表されるヒドロキシル系単量体は、ゲル組成物中に例えば、１０ｍｏｌ％～９０ｍｏｌ％、１５ｍｏｌ％～４５ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％～４０ｍｏｌ％、又は２５ｍｏｌ％～３５ｍｏｌ％の範囲内の割合としてもよい。濃度範囲は、上記の上限と下限の任意の組み合わせにより特定されうる。好ましいヒドロキシル系単量体の割合は、約１０ｍｏｌ％である。なお、本明細書において「約」という用語は、それに続く数値の前後１０％の範囲を指すために使用される。すなわち、約３０ｍｏｌ％は２７ｍｏｌ％～３３ｍｏｌ％の範囲を意味する。

【0027】

ゲル組成物は、生体内において生体機能に有毒作用や有害作用が生じない性質（生体適合性）を有するゲル化剤と、上記のフェニルボロン酸系単量体と、上記のヒドロキシル系単量体と、架橋剤とから調製され得る。ゲルの調製方法は、特に限定するものではないが、先ず、ゲルの主鎖となるゲル化剤と、フェニルボロン酸系単量体と、ヒドロキシル系単量体と、架橋剤とを、所定の仕込みモル比で混合し、重合反応をさせることにより、調製することができる。重合のために、必要に応じて重合開始剤を使用する。

【0028】

重合開始剤としては、例えば、２，２’－アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、１，１’－アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）（ＡＢＣＮ）などの当業者に公知の開始剤を使用することができる。ゲル組成物に加える重合開始剤の割合は、例えば約０．１ｍｏｌ％とすることができる。

【0029】

重合反応は、例えば、反応溶媒にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いて行うことができ、反応温度は、例えば６０℃とすることができ、反応時間は、例えば２４時間とすることができるが、これらの条件は、当業者であれば適宜調整することができる。

【0030】

本発明の実施形態において、薬剤送達用デバイスのゲル組成物中には、予め薬剤（例えばインスリン）が含まれていることが好ましい。そのためには、薬剤が所定濃度で含まれたリン酸緩衝水溶液等の水溶液中にゲルを浸すことにより、ゲル内に薬剤を
拡散させることができる。次いで、水溶液中から取り出したゲルを、例えば塩酸中に所定時間浸すことで、ゲル本体の表面に薄い脱水収縮層（スキン層と呼ぶ）を形成することにより、薬剤を内包（ローディング）し、デバイスに充填可能なゲルを得ることができる。

【0031】

ゲル化剤と、フェニルボロン酸系単量体と、ヒドロキシル系単量体と、架橋剤との好適な比率は、生理的条件下でグルコース濃度に応じてインスリンの放出を制御可能であり、所望の温度耐性を示す組成であれば良く、用いる単量体等によって変動するものであり、特に限定するものではない。本発明者等は以前に、種々のフェニルボロン酸系単量体を種々の比率でゲル化剤及び架橋剤と組み合わせてゲルを調製し、その挙動を検討している（例えば特許第５６２２１８８号を参照されたい）。当業者であれば、本明細書の記載及び当分野で報告されている技術情報に基づいて、好適な組成のゲルを取得することが可能である。なお、フェニルボロン酸系単量体ユニットを含む糖応答性ゲルの調製および分析のための方法は、例えばMatsumoto et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2124-2128、Matsumoto et al., Sci. Adv. 2017; Vol. 3, no. 11, eaaq0723にも記載がある。

【0032】

本発明において好適に使用可能なゲル組成物としては、例えば、ゲル化剤（主鎖）としてＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）、フェニルボロン酸系単量体として４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）、ヒドロキシル系単量体としてＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）、架橋剤としてＮ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡｍ）、重合開始剤として２，２’－アゾビスイソブチロニトリルを、例えば、仕込みモル比６２／２７／１１／５／０．１に調整したものが挙げられる。このように調整することで、図１に示すように、正常血糖値（１ｇ／Ｌ）近傍での温度依存性を大幅に軽減できる。しかしながら、本発明はこれに限らず、ゲル化剤、フェニルボロン酸系単量体、ヒドロキシル系単量体及び架橋剤を含むゲル組成物によって形成できるゲル本体が、グルコース濃度に応答して膨張又は収縮し得るとともに、所望の温度耐性を示すことができれば、ゲル化剤／フェニルボロン酸系単量体／ヒドロキシル系単量体／架橋剤の仕込みモル比を、その他種々の数値に設定してゲルを調製してもよい。

【0033】

ゲル化剤としては、生体適合性を有し、かつゲル化し得る生体適合性材料であればよく、例えば生体適合性のあるアクリルアミド系化合物（アクリルアミド基またはメタクリルアミド基を１個有する化合物）が挙げられる。具体的には、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡＡｍ）、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド（ＤＥＡＡｍ）等が挙げられる。

【0034】

ゲル化剤は、ゲル組成物中に例えば、２０ｍｏｌ％以上、２５ｍｏｌ％以上、３０ｍｏｌ％以上、３５ｍｏｌ％以上、４０ｍｏｌ％以上、４５ｍｏｌ％以上、５０ｍｏｌ％以上、６０ｍｏｌ％以上、７０ｍｏｌ％以上、又は８０ｍｏｌ％以上の割合で含まれることができる。また、ゲル化剤は、ゲル組成物中に例えば、９０ｍｏｌ％以下、８０ｍｏｌ％以下、７０ｍｏｌ％以下、６０ｍｏｌ％以下、５０ｍｏｌ％以下、４５ｍｏｌ％以下、４０ｍｏｌ％以下、３５ｍｏｌ％以下、３０ｍｏｌ％以下、２５ｍｏｌ％以下、又は２０ｍｏｌ％以下の割合で含まれることができる。濃度範囲としては、ゲル化剤は、ゲル組成物中に例えば、１０ｍｏｌ％～９０ｍｏｌ％、１５ｍｏｌ％～７５ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％～６０ｍｏｌ％、２５ｍｏｌ％～５５ｍｏｌ％、又は３５ｍｏｌ％～４５ｍｏｌ％の範囲内の割合としてもよい。濃度範囲は、上記の上限と下限の任意の組み合わせにより特定されうる。好ましいゲル化剤の割合は、約６０ｍｏｌ％である。

【0035】

また、架橋剤としては、同じく生体適合性を有し、モノマーを架橋できる物質であればよく、好ましくは分子内にアクリルアミド基またはメタクリルアミド基を少なくとも２つ有する化合物が挙げられ、例えばＮ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡｍ）、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）、Ｎ，Ｎ’－メチレンビスメタクリルアミド（ＭＢＭＡＡｍ）その他種々の架橋剤が挙げられる。

【0036】

架橋剤は、ゲル組成物中に例えば、０．１ｍｏｌ％以上、０．３ｍｏｌ％以上、０．５ｍｏｌ％以上、１ｍｏｌ％以上、２ｍｏｌ％以上、３ｍｏｌ％以上、４ｍｏｌ％以上、又は５ｍｏｌ％以上の割合で含まれることができる。また、架橋剤は、ゲル組成物中に例えば、１０ｍｏｌ％以下、５ｍｏｌ％以下、３ｍｏｌ％以下、２ｍｏｌ％以下、１．５ｍｏｌ％以下、１ｍｏｌ％以下、又は０．５ｍｏｌ％以下の割合で含まれることができる。濃度範囲としては、架橋剤は、ゲル組成物中に例えば、０．１ｍｏｌ％～１０ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％～２ｍｏｌ％、又は０．５ｍｏｌ％～１．５ｍｏｌ％の範囲内の割合としてもよい。濃度範囲は、上記の上限と下限の任意の組み合わせにより特定されうる。好ましい架橋剤の割合は、約１ｍｏｌ％である。

【0037】

従って、本発明の好適な一実施形態では、ゲル組成物は、以下に示すように、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）、４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）、Ｎ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）、Ｎ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡｍ）を、６２／２７／１１／５（ｍｏｌ％）の仕込みモル比で重合して調製したものである。

【0038】

上記のゲル組成物では、フェニルボロン酸系単量体及びヒドロキシル系単量体がゲル化剤及び架橋剤と共重合してゲル本体を形成している。このゲルにインスリンなどの薬剤を拡散させるとともに、ゲル本体の表面を脱水収縮層で取り囲む構成とすることができる。これにより、生理的条件下（例えば、ｐＫａ７．４以下、温度３５℃～４０℃）において、グルコース濃度が高くなると膨張して脱水収縮層が消失し、ゲル内の薬剤（例えばインスリン）を外部へ放出させることができる。一方、グルコース濃度が再び低くなると、膨張していたゲルが収縮して表面全体に再び脱水収縮層（スキン層）が形成され、ゲル内の薬剤（例えばインスリン）が外部へ放出されることを抑制できる。従って、本発明で使用するゲル組成物は、グルコース濃度に応答して薬剤（例えばインスリン）を自律的に放出させることができる。

【0039】

＜薬剤＞ 本発明に係るゲルを用いて送達されうる薬剤としては、タンパク質、ペプチド、核酸、他の高分子ポリマー、低分子化合物などが挙げられるが、これらに限定はされない。薬剤は、疾患の治療剤、予防薬、ワクチン、栄養サプリメントなどであってもよい。特に好ましい薬剤は、インスリンである。様々な天然型インスリンあるいは改変インスリンが市販品の購入あるいは合成により利用可能となっている。インスリンとしては、例えば、ヒューマリン（登録商標）を使用してもよい。ヒューマリン（登録商標）は、イーライリリー社が販売しているヒト（遺伝子組換え）インスリンである。インスリン製剤には、速効型、中間型、持効型を含む各種製剤が開発されており、適宜選択して使用することができる。

【0040】

本発明に係る薬剤送達用デバイスでは、ゲル組成物中に予め薬剤が含まれていてもよい。そのためには、所定濃度の薬剤が含まれた水溶液（例えばリン酸緩衝水溶液）中にゲルを浸すことにより、ゲル内に薬剤を拡散させることができる。次いで、水溶液中から取り出したゲルを、例えば塩酸中に所定時間浸すことで、ゲル本体の表面に薄い脱水収縮層（スキン層と呼ぶ）を形成することにより、薬剤を内包（ローディング）させ、デバイスに充填可能なゲルを得ることができる。

【0041】

＜デバイス＞ 本発明に係る薬剤送達デバイスは、上記の糖応答性ゲルを含むものであり、好ましくはインスリンの送達に使用されるものである。本発明に係る薬剤送達デバイスは、体内埋込型及びマイクロニードル型を含む、任意の形態をとりうる。体内埋込型のデバイスについては、例えば、特開２０１６－２０９３７２号公報及び国際公開パンフレットＷＯ２０１７／０６９２８２号を参照することができる。

【0042】

本発明の一つの態様において、薬剤送達デバイスは、体内埋込型の中空糸融合デバイスの形態をとりうる。以下、図面を用いて、一実施態様に係るインスリン送達用デバイスの構成をより具体的に説明する。図５Ａに、多孔質体を用いた本発明のデバイスの断面図の一例を模式的に示す。このデバイスでは、多孔質体として中空糸を用い、中空糸の内壁に沿ってゲル組成物が充填され、その内側に薬剤溶液が充填されている。なお、デバイスの製造方法に応じて、また体内で使用する形態であることから、中空糸外壁の細孔中にもゲルが存在してもよい。また、この図ではゲル組成物の内側に薬剤溶液が充填された区画が存在しているが、そのような区画を設けずに、中空糸構造内部に薬剤を含有するゲル組成物が均一に充填された構造としてもよい。

【0043】

本発明のデバイスは、限定するものではないが、上記の構造の中空糸構造体を１本で、あるいは２～１００，０００本の範囲の中空糸構造体を使用して、構成することができる。本発明のデバイスには、多孔質体（中空糸）や薬剤放出体（薬剤放出部）から薬剤が放出された後に薬剤を補充可能なようにリザーバーを設けることもできる。中空糸に対するリザーバーは、例えば外径１ｍｍ～２ｍｍ、長さ１０ｍｍ～２００ｍｍの範囲の力テーテルの形態のものであっても良く、市販のシリコン製力テーテル４Ｆｒｅｎｃｈサイズ（内径：０．６ｍｍ／外径：１．２ｍｍ）のものを好適に使用することができる。リザ一バ一を設ける場合、例えば約１０ｍｌ～３０ｍｌの薬剤溶液を補充のために充填し、中空糸構造体の開口端や薬剤放出体に設けた開口部に接続して、所望の挿入又は装着期間の薬剤の連続的制御放出が可能なようにすることができる。なお、所定の期間に送達が必要とされる薬剤量を保持することが可能である限りにおいて、リザーバーを設けることは必ずしも必要ではない。

【0044】

図５Ｂに、本発明の別形態であるデバイスの外観の一例を示す。この形態では、デバイス１は、薬剤放出体としての力テーテル２と、リザーバー３とを有する。力テーテル２は、例えば外径１ｍｍ～２ｍｍ、長さ１０ｍｍ～２００ｍｍの範囲のチューブ形状のものであり、市販のシリコン製力テーテル４Ｆｒｅｎｃｈサイズのものを好適に使用することができる。図５Ｃに示すように、力テーテルは、側壁４に薬剤放出部として複数の側孔５を有している。側孔は、その名称によらず、力テーテルの先端部にも設けることができる。力テーテルの内壁に沿って、フェニルボロン酸系単量体を単量体として含む共重合体ゲル組成物が存在するゲル充填部６を設けてあり、そのゲル充填部６に固まれるように薬剤充填部７を設けてある。本実施形態のデバイスの特徴の一つは、薬剤充填部７がゲル充填部６に囲まれた区画に存在し、薬剤放出部により近い区画に高濃度の薬剤を充填することを可能としたことである。ゲル充填部６の厚みは、力テーテル内で１０～５００μｍの範囲内とすることで、グルコース濃度に依存した薬剤（インスリン）の制御放出が可能である。リザーバー３は、薬剤充填部７に薬剤を補充可能なように設けたものであり、力テーテル内の薬剤充填部とリザーバー内とで合わせて例えば約１０ｍｌまでの薬剤を充填し、所望の挿入又は装着期間で薬剤の連続的制御放出が可能なようにすることができる。

【0045】

図５Ｄに、本発明のさらに別の形態であるデバイスの外観の一例を示す。図５Ｄを参照すると、ベース部１０と、複数のニードル部２０と、インスリンのリザーバ４０とを有する、本発明の一実施形態であるインスリン送達マイクロニードルの模式的断面図が示されている。ニードル部２０は、鋭利な先端を有する、皮膚に刺される部分であり、ベース部１０に一体
に設けられている。ベース部１０は、複数のニードル部２０を支持するシート状の部分であり、ニードル部２０を支持できる機械的強度を有するとともに、皮膚に沿って変形できる程度の可撓性を有している。リザーバ４０は、例えばベース部１０を凹状に形成することによってベース部１０とニードル部２０との間に位置する。リザーバ４０内に充填されているインスリンは、ベース部１０及びニードル部２０を通ってニードル部２０の表面から外部へ放出される。

【実施例】

【0046】

本発明を以下の実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

【0047】

例１：ゲルの調製 ゲル化剤（主鎖）としてＮ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）、フェニルボロン酸系単量体として４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）、ヒドロキシル系単量体としてＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）、架橋剤としてＮ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡｍ）、重合開始剤として２，２’－アゾビスイソブチロニトリルを、仕込みモル比６２／２７／１１／５／０．１で調合し、ラジカル重合を行うことで、円柱形状（反応溶媒であるジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中での直径が１ｍｍ）からなるゲル状のゲル本体を生成した。次いで、蛍光色素のＦＩＴＣ（fluorescein isothiocyanate）を修飾させた（ウシ由来）インスリン（以下、単にＦＩＴＣ修飾インスリンと呼ぶ）を０．５ｍｇ／１ｍＬの濃度で含むｐＨ７．４のリン酸緩衝水溶液（１５５ｍＭ ＮａＣｌ）中に、ゲル本体を浸して４℃で２４時間保持し、ゲル本体にＦＩＴＣ修飾インスリンを拡散させた。

【0048】

次いで、ゲル本体をリン酸緩衝水溶液から取り出し、これを３７℃の０．０１Ｍ塩酸中に１時間浸すことで、ゲル本体の表面に薄い脱水収縮層（スキン層）を形成させて、ゲル本体にＦＩＴＣ修飾インスリンを内包（ローディング）させた糖応答性ゲルを製造した。

【0049】

次いで、ｐＨ７．４、イオン強度０．１５、グルコース濃度を０．５ｇ／Ｌ、１ｇ／Ｌ、３ｇ／Ｌ、５ｇ／Ｌ、１０ｇ／Ｌにそれぞれ調整したリン酸緩衝水溶液（１５５ｍＭ ＮａＣｌ）中に、この糖応答性ゲルを浸し、さらに各グルコース濃度のリン酸緩衝水溶液をそれぞれ２５℃～４５℃の温度に調整した。そして、各グルコース濃度における所定温度での各糖応答性ゲルの膨潤度（ｄ／ｄｏ）^３をそれぞれ測定した。

【0050】

調製したゲルのグルコース応答性を調べた結果を図１に示す。結果として、ＨＥＡＡｍを含むゲルは、正常血糖値（１ｇ／Ｌ）近傍での温度依存性を大幅に軽減できることが見出された。

【0051】

例２：ゲルの温度感受性の分析 例１と同様の手法により、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）、４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）及びＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）の様々な配合比（ｍｏｌ％）を有する１５種類の試料ａ～ｏを用意した。ここで、ゲル試料ａは、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）と４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）を９０：１０の配合比（ｍｏｌ％）で調製した混合物に対し、体積比で９０：１０となるようにＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）を加えた組成物である（最終のモル比：８１／９／１０）。ゲル試料ｂも同様に、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド（ＮＩＰＭＡＡｍ）と４－（２－アクリルアミドエチルカルバモイル）－３－フルオロフェニルボロン酸（ＡｍＥＣＦＰＢＡ）を９０：１０の配合比（ｍｏｌ％）で調製した混合物に対し、体積比で８０：２０となるようにＮ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡｍ）を加えた組成物である（最終のモル比：８５／１０／５）。その他のゲル試料も、表示の割合でこれら３つの成分を含んでいる。なお、ゲル試料ｄは、ＨＥＡＡｍを含んでいない従来型のゲルである。ゲル試料ｉは、例１に示されているゲルであり、図１に示すグラフと同じである。

【0052】

調製した各ゲルのグルコース応答性を調べた結果を図２に示す。ゲル組成物中のＡｍＥＣＦＰＢＡとＨＥＡＡｍの配合比を変化させることにより、ゲルの温度感受性が変化することがわかる。ここで、ゲル試料ａ～ｄのようにＡｍＥＣＦＰＢＡの配合比（ｍｏｌ％）が少ない（ＮＩＰＭＡＡｍ９０：ＡｍＥＣＦＰＢＡ１０）と、ＨＥＡＡｍの体積比にかかわらず温度の変化がゲルの体積に影響する。しかし、ゲル試料ａ、ｅ、ｉ、ｍのようにＡｍＥＣＦＰＢＡの配合比（ｍｏｌ％）を多くして行くと、温度が変化しても正常血糖値（１ｇ／Ｌ）近傍でのゲル体積への影響が低減されるようになる（ゲル試料ｉの一番上の折れ線は、図１に示す通り１０ｇ／Ｌである）。従って、ＮＩＰＭＡＡｍに対するＡｍＥＣＦＰＢＡの配合比は３０ｍｏｌ％以上とすることが好ましい。また、ＡｍＥＣＦＰＢＡの配合比が３０ｍｏｌ％以上であれば、ゲル試料ｉ～ｌのようにＨＥＡＡｍの体積比を大きくすることにより、グルコース濃度にかかわらず（１０ｇ／Ｌを含め）温度変化によるゲル体積への影響を低減できる。例えば、ゲル試料ｌは、温度が変化しても、ゲルの体積への影響はほとんどなく、温度耐性の面では優れていると考えられる。従って、ＮＩＰＭＡＡｍとＡｍＥＣＦＰＢＡの混合物に対するＨＥＡＡｍの体積比は３０以上とすることが好ましい。

【0053】

例４：温度耐性ゲルのリリース挙動 旭化成メデイカル株式会社製のポリスルホンダイアライザ一（APS-15SA4537693003682）に用いられている中空糸１本をデバイスとして使用した（内径１８５μｍ、膜厚４５μｍ）。本実施例では、デバイスに市販のヒ卜用シリコン力テーテル（４Ｆｒ：内径約６００μｍ、プライムテック株式会社）を連結し、インスリンを供給するリザーバーとして機能させた。

【0054】

インスリン放出実験は、２つのポンプ、及び屈折率（ＲＩ）、ＵＶ及び蛍光強度のための内部検出器を備えた高速液体クロマ卜グラフィ－（ＨＰＬＣ）システム（ＪＡＳＣＯ，Ｊａｐａｎ）を用いて実施した。

【0055】

１３０ｍｇ／ＬのＦＩＴＣ－標識ウシインスリン（ＷＡＫＯ，Ｊａｐａｎ）を含有するＰＢＳ中に、例１と同様にして作製したゲルを４℃で２４時間浸漬することによって、ゲル中にＦＩＴＣー標識インスリンを内包させた。次いで、ゲルを本発明のデバイスに充填し、デバイスを速やかに０．０１Ｍ ＨＣｌ水溶液中に入れて、３７℃で６０分間インキュベー卜して、ゲル表面上にスキン層を形成させた。

【0056】

インスリン及びゲルを含有する本実施例のデバイスを、内径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのTricorn Empty High-Performance Column（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，ＵＳＡ）内に充填した。１ｇ／Ｌのグルコースを含有するＰＢＳ（ｐＨ７．４、Ｉ＝０．１５）の恒温流（２５℃～４５℃）中にカラムを設置し、チャンバー中の流速を１ｍｌ／分に維持してＨＰＬＣシステムに連結した。２～３時間かけて、ゲル表面に結合したインスリンの漏出が観察されない平衡状態を得た。

【0057】

溶液の５２０ｎｍの蛍光強度（励起波長：４９５ｎｍ）をモニタリングして、ゲルからのＦＩＴＣー標識インスリンの放出量を測定した。１０ｇ／Ｌグルコースを含むＰＢＳ及び含まないＰＢＳを調製し、システムの２つのポンプからプログラムに基づいて供給した。ポンプから供給される溶液は連続的に混合されるミキサ一部で所定のグルコース濃度勾配パターン（０～５ｇ／Ｌ）となるようにした。実験中のｉｎ ｓｉｔｕのグルコース濃度はＲＩ検出器によって上記カラムに近接する下流部においてモニタリングした。

【0058】

結果を図３に示す。結果として、試験したゲルは２５℃～４５℃の観測域において温度依存性を抑え、安定したリリース挙動を達成できることが見出された。

【0059】

例５：新旧ゲル温度耐性ゲルの比較ＨＥＡＡｍを含んでいない旧型ゲルとＨＥＡＡｍを含む新型ゲルを用いて、これらを透析用中空糸にコーティングした構造の埋め込みデバイス（PCT/JP2016/081407）によるラット埋め込み時の低体温による血糖低下の抑制について調べた（持続血糖測定器データ）。測定には、ＦｒｅｅＳｔｙｌｅリブレＰｒｏを使用した。ＦｒｅｅＳｔｙｌｅリブレＰｒｏは、アボット社が販売している血糖自己測定器である。インスリン送達デバイスをラットに埋め込んだ際の血糖値の測定結果を図４Ａに示す。ラットの背部左側にデバイスを、背部右側に持続血糖モニタリング装置を留置して、埋め込み手術以降の血糖値変動を測定したところ、旧型ゲルでは、手術後早期に低血糖を生じていることが明らかになった（図４Ａ）。なお、マイクロチップを用いてラットの皮下温度をモニタリングしたところ、アルコール消毒や除毛などの種々の操作・手技により皮下温度は34℃程度まで大きく低下することが判明した（図４Ｂ）。一方、新型ゲルでは、埋め込み直後における血糖値の低下が見られず、温度耐性の向上、特に低温に対する耐性が認められた。また、新型ゲルでは、基礎分泌量の最適化が実現され、基礎分泌量の抑制を達成できた。

【0060】

本明細書には、本発明の好ましい実施態様を示してあるが、そのような実施態様が単に例示の目的で提供されていることは、当業者には明らかであり、当業者であれば、本発明から逸脱することなく、様々な変形、変更、置換を加えることが可能であろう。本明細書に記載されている発明の様々な代替的実施形態が、本発明を実施する際に使用されうることが理解されるべきである。また、本明細書中において参照している特許及び特許出願書類を含む、全ての刊行物に記載の内容は、その引用によって、本明細書中に明記された内容と同様に取り込まれていると解釈すべきである。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、温度変化に対する耐性が高い糖応答性ゲルを提供することができる。また、本発明は、そのような温度変化に対する耐性を備えたゲルを用いた、薬剤送達デバイスを提供することができる。通常、ヒトを含む哺乳動物の体温はほぼ一定に保たれている。しかし、例えば、薬剤送達デバイスによる治療を開始するにあたって、患者に麻酔を行った後や、体内に薬剤送達デバイスを装着した直後などに、患者の体温が一時的に低下する場合があり、その際、薬剤送達デバイス中のゲルが温度変化の影響を受け、薬剤送達が過剰となることは好ましくない。例えば、インスリンの過剰な送達は、低血糖を引き起こす。本発明者らが開発した糖応答性ゲルは、温度変化に対する耐性が高く、薬剤送達デバイスの装着時等に、望ましくない過剰な薬剤放出が生じるリスクを低減することができることから、従来の糖応答性ゲルに比べて有用性、安全性がより高いと言える。

【符号の説明】

【0062】

１ インスリン送達用デバイス ２ カテーテル ３ リザーバー ４ カテーテル側壁 ５ 側孔 ６ ゲル充填部 ７ インスリン溶液充填部１０ ベース部２０ ニードル部３０ シート４０ リザーバ５０ 接着剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】