JPH06506490A

JPH06506490A - 相互貫通性重合体網目構造体相転移ゲル

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Publication number: JPH06506490A
Application number: JP4505737A
Authority: JP
Inventors: タナカ　トヨイチ; イルマン，　フランク; コクフタ　エツオ; アンナカ　マサヒコ
Original assignee: マサチユセツツ・インスチチユート・オブ・テクノロジー
Priority date: 1991-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1994-07-21
Also published as: EP0569542A1; WO1992013566A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ゲルは周囲の条件の変化に応答して相転移、または有意に大きな体積変化を示す可能性がある。たとえばｐＨ１溶媒組成、溶媒の相対濃度、溶媒温間、または流体のイオン濃度を変化させることにより、ゲルを支持する流体を改質してゲルの有意に大きな収縮または膨張を起こさせることができる。

しかし、ゲルの相転移は一般に、単一の重合体と相転移改質剤とよりなるゲル重合体網目構造体の間の相互作用の発生に、または重合体網目構造体の類ストランド体の間の分子間相互作用に依存している。また、流体温度の変化により生ずる相転移は、これまで温度上昇中の有意に大きな収縮および、逆に温度低下中の有意に大きな膨張に限定されてきた。

発明の概要本発明は、所望の相転移条件において刺激に応答して有意に大きな体積変化を受ける相転移ゲルおよび、その相転移ゲルの形成方法に関するものである。

本発明は、特定の刺激に応答して相転移を受ける相互貫通性重合体網目構造体に関するものである。本件相互貫通性重合体網目構造体は液体媒体によりゲル化する。

所望の相転移案件において刺激に応答して有意に大きな体積変化を受ける相転移ゲルの形成方法には、第１の重合体とその第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを有する相互貫通性重合体網目構造体を形成させる段階が含まれる。本件相互貫通性重合体網目構造体は、化学的刺激または物理的刺激に応答して有意に大きな体積変化を受けるように設計されている。本件相互貫通性重合体網目構造体は液体媒体によりゲルを形成する。

本発明は多くの利点と用途とを持つ可能性がある。重要なことは、本発明記載のゲルが相転移ゲルの温度上昇により有意に大きな体積増加を示し、相転移ゲルの温度低下により有意に大きな体積収縮を示すことである。また、本発明記載の相転移ゲルはゲルの相互貫通性重合体間の水素結合に応答して相転移を示す可能性をも有する。

本発明記載のゲルはまた、化学的分離に使用することもできる。たとえば、水素結合、イオン性相互作用、ファン・デル・ワールス力、疎水性相互作用および／または他のいかなる種類の化学結合を基礎に置いても、溶液の成分を溶液から分離することができる。溶液から分離すべき成分と相互貫通性重合体網目構造体の重合体のいかなるものとの間に化学結合が存在していても、これにより重合体網目構造体の相転移の原因となっていて、ひいてはゲルの相転移の原因となっていてもよい。また、相互貫通性重合体網目構造体内の液体媒体中の成分と相互貫通性重合体網目構造体との間の相互作用も、相互貫通性重合体網目構造体の重合体の間の相互作用の原因と、ひいてはゲルの相転移の原因となり得る。

本件ゲルの相転移が相互貫通性重合体網目構造体の重合体の１種または２種以上により起きでも、ゲル中の成分の捕捉による、またはゲル中の重合体網目構造体〜め結合による、相転移中のゲルの収縮により溶液から成分を分離することができる。これに替えて、網目構造体の微孔寸法を調節して大量成分を排除することにより、ゲルを通過する大量成分から少量成分を分離することもできる。網目構造体の微孔寸法は、重合体網目構造体が相転移を受ける場合に調節される。したがって、生理学的に潜在的に有害であり得る化学剤、たとえば脂肪およびコレステロール：微生物毒素：異常に高いレベルのナトリウムまたはカリウムのリン酸塩等を含む特定の化合物を捕捉する本発明記載のゲルを形成させることができる。

また、本発明記載のゲルは、相互貫通性重合体網目構造体の重合体の１種または２種以上のものと相互作用して直接的にゲルの相転移の原因となる、または重合体間の相互作用を開始させて間接的に相転移の原因となる化学的誘因または物理的誘因へのゲルの暴露に応答して化学物質を放出するように設計することができる。化学的誘因の消滅は、ゲルの逆方向への相転移の原因となり得る。

図面の記述図１は、本発明記載の相互貫通性重合体網目構造体の間のポリ錯体結合の図式表示である。

図２は、ゲルが種々の程度にイオン化されており、相転移がゲル中のファン・デル・ワールス相互作用の結果である、アセトンと水との溶液中のアクリルアミドケルに関する相転移の点描である。影の部分はゲルの不連続な体積変化の領域を表す。点線は、一定のイオン化度を有する特定の重合体の相状態における不連続性を表す。

図３は、ゲルが種々の程度にイオン化されており、相転移がゲル中の疎水性相互作用の結果玉ある、水中のＮ−イソプロピルアクリルアミドゲルに関する相転移の点描である。影の部分はゲルの不連続な体積変化の領域を表す。点線は、一定のイオン化度を有する特定の重合体の相状態における不連続性を表す。

図４は、水のｐＨの変化に応答するゲル内のイオン性相互作用により生じた水中のアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム／塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムゲルに関する相転移の点描である。

図５は、ゲルが種々の程度にイオン化されており、相転移が相互貫通性重合体の間の水素結合の結果である、水中のポリ−（アクリル酸）とポリ−（アクリルアミド）との相互貫通性重合体網目構造体ゲルに関する相転移の点描である。影の部分はゲルの不連続な体積変化の領域を表す。

点線は、一定のイオン化度を有する特定の重合体の相状態における不連続性を表す。

図６は、収縮相から膨張相への相転移中の温度範囲に対する本発明記載の相転移ゲルの体積の点描である。

図７は、膨張相から収縮相への相転移中の温度範囲に対する本発明記載の相転移ゲルの体積の点描である。

図８は、種々の量のイオン化を有し、ゲルの有意に大きな膨張と有意に大きな収縮との間の履歴現象を示す本発明記載の相転移ゲルの体積の点描である。

発明の詳細な記述本件相転移ゲルの様相およびその他の詳細、ならびに本発明記載の相転移ゲルを形成させる４法はここで、請求の範囲において、より特定的に記述され、指摘される。本発明の特定の具体例は説明のために示されるものであり、本発明の限定のためのものではないと理解すべきである。

本発明の主要な態様は、本発明の範囲から外れることな（、種々の具体例に使用することができる。

本件明細書中で使用する語としてのゲルの“相転移”は、膨張相と収縮相との間の、またはその逆の有意に大きな割合のゲルの体積変化を意味する。本件明細書中で使用する語としての“相転移ゲル”は、相転移条件において相転移を示すゲルである。相転移ゲルの膨張相と相転移ゲルの収縮相との間の体積の相違は、数百倍の程度の大きさであり得る。

相転移ゲルの例は、その示唆が本件明細書中に引用文献として組み入れられているタナ力（Ｔａｎａｋａ）らの米国特許第４、７３２．９３０号ならびに米国特許出願０７／４２５．７８８．０７／４７０．９７７および０７１５５８、７３３に開示されている。

本発明記載の相転移ゲルは、所望の相転移条件において刺激に応答して有意に大きな割合の体積変化を受ける。本件相転移ゲルは、液体媒体を用いてゲル化した相互貫通性重合体網目構造体を含有する。

相互貫通性重合体網目構造体が液体媒体を用いてゲル化して相転移ゲルを形成し得るならば、その液体媒体が好適である。適当な液体の例には水、水溶液、有機液体および無機液体が含まれる。この液体媒体はまた、溶液または液体の混合物であってもよい。適当な有機液体の例はジオキサンである。

一つの具体例においては、本発明記載の相互貫通性重合体網目構造体は第１の重合体と第２の重合体とを含有し、その第２の重合体は第１の重合体と相互貫通して龜）る。適当な第１の重合体および第２の重合体には、相転移条件へσｌ露中に相互作用して有意に大きな割合のゲルの体積変化を引き起こし得る重合体が含まれるが、本件相互貫通性重合体網目構造体は２種を超える重合体を含有していてもよいと理解すべきである。たとえば、第１の重合体および／または第２の重合体と相互貫通する付加的な重合体を含有していてもよい。

各重合体のストランドが少なくとも１種の他の重合体のストランドとの関係が維持されるような様式で別個の重合体が相互に貫通して、重合体のストランドの間の相互作用が、液体媒体によりゲル化する重合体から形成されたゲルが収縮相と膨張相との間の、およびその逆の相転移を示す原因となる。一つの具体例においては、たとえば重合体が相互に縫れ合って相互に重なり合う。他の具体例においては、重合体のいずれかの１種または２種以上が架橋して空隙の網目構造を形成し、他の重合体がこの網目構造の空隙に分布していてもよい。特に好ましい具体例においては、相互貫通性重合体網目構造体を以下のようにして形成する。

最初に第１の単量体を重合させ、架橋させる。その後、重合した第１の単量体の架橋により形成された空隙中に第２の単量体を配置する。ついで、この第２の単量体を重合させ、架橋させて、その中に第１の重合体のストランドが広がる空隙を形成させる。

好ましい具体例においては、相互貫通性重合体網目構造体の第１の重合体と第２の重合体とが“ポリ錯体”を形成する。本件明細書中で使用する語としての　“ ポリ錯体”は、第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有し、第１の重合体と第２の重合体との間に、相転移ゲルの有意に大きな体積変化を引き起こすのに十分な量の第１の重合体と第２の重合体との重合体ストランドの間の整列を引き起こすのに十分肩相互作用が起きるような相互貫通性重合体網目構造体を意味する。木犀明細書中で使用する語としての“ポリ錯化” は、第１の重合体と第２の重合体とのストランドの間の、相転移ゲルの不連続的な体積変化を引き起こすのに十分な量の相互作用による整列を意味する。相互貫通性重合体網目構造体の第１の重合体と第２の重合体との間に起こり得る相互作用の例には酸化、還元、錯化、イオン化、化学反応性ファン・デル・ワールス力、疎水性相互作用、水素結合およびイオン性相互作用が含まれる。

本件相互貫通性重合体網目構造体の重合体には天然重合体、合成重合体、または架橋した合成および天然の重合体よりなるものが可能である。

また、上記の重合体はブロック共重合体であってもよい。合成重合体の例には、ポリ−（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ−（アクリルアミド）、ポリ −（アクリル酸）等が含まれる。一つの具体例においては、相互貫通性重合体網目構造体は一方の重合体としてのポリ−（アクリル酸）、他方の相互貫通性重合体としてのポリ−（アクリルアミド）および液体媒体としての水を含有する。他の具体例においては、相互貫通性重合体網目構造体はポリ−（アクリル酸）の２種の相互貫通性重合体と液体媒体としての水とを含有する。双方の具体例において、相互貫通性重合体網目構造体の相互貫通性重合体の間の水素結合によるポリ錯化により相転移が起こり得る。

合成重合体を含有する相互貫通性重合体網目構造体から形成される、相互貫通性重合体の間の正電荷と負電荷との相互作用によりポリ錯体を形成し得る相転移ゲルの例には・ポリ−（アクリル酸）／ポリー（塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムＸＭＡＰＴＡＣ）／水：ポリー（アクリル酸）／ポリー（アリルアミド）／水：ポリ＝（スチレンスルホン酸塩）／ポリー（アリルアミド）／水等が含まれる。

相互貫通性重合体網目構造体の形成に適した天然重合体の例には：ポリ−（グルタミン酸）：キトサン：ポリー（リジン）：ゼラチン；デオキシリボ核酸およびアガロースが含まれる。相互貫通性重合体間の正電荷と負電荷との相互作用により相転移を示し得る相転移ゲルの例には：ボリ＝（グルタミン酸）／キトサン／水：ポリ＝（グルタミン酸）／ポリー（リジン）；水等が含まれる。相互貫通性重合体の間の水素結合により相転移を示し得る相転移ゲルの例には：ゼラチン／ゼラチン／水：デオキシリポ核酸（単一ストランド）／デオキシリボ核酸（単一ストランド）／水；アガロース／アガロース／水等が含まれる。

本件相互貫通性重合体網目構造体の重合体は、所望の相転移条件において刺激に応答してゲルの有意に大きな体積変化を引き起こし得るように、適宜に処理することができる。たとえば、本件相互貫通性重合体網目構造体は、所望の相互転移条件において有意に大きな体積変化を引き起こすのに十分な量イオン化することができる。本件相互貫通性重合体網目構造体の処理の他の例には酸化、還元、錯化および、所望の相転移条件において相転移を引き起こすための相互貫通性重合体の化学反応が含まれる。還元および酸化により有意に大きな体積変化を示し得る相転移ゲルの例には、ポリ−（ヒニルハイドロキノン）の相互貫通性重合体と液体媒体としての酸溶液とを有する相互貫通性重合体網目構造体が含まれる。

好ましい具体例においては、１種または２種以上の重合体を少な（とも部分的にイオン化する。たとえば、ポリ−（アクリルアミド）とポリ−（アクリル酸）との柾覧貫通性網目構造体のアクリル酸基の少なくとも一部をイオン化する、搏に好ましい具体例においては、ポリ＝（アクリル酸）をポリ−（アクリル酸）のアクリル酸基の約０．０１パーセントないしｌＯパーセントの範囲の量イオン化する。

相転移ゲルが有意に大きな体積変化を示す相転移条件には、物理的条件、化学的条件、または物理的条件と化学的条件との組合わせが含まれ得る。物理的相転移条件の例には・温度：電磁放射線、たとえば赤外エネルギー、可視光および紫外光等が含まれる。化学的相転移の例には：イオン種、たとえば水素イオンおよび水の濃度、すなわちｐＨ；架橋剤、たとえば相転移ゲルの重合体網目構造体を架橋する架橋剤：無機および有機の溶媒：特定の化学物質等が含まれる。相転移ゲルが有意に大きな体積変化を示す相転移条件には、物理的条件の組合わ氷化学的条件の組合わせ、または物理的条件と化学的条件との組合わせが含まれる。

本発明記載の相転移ゲルは、相互貫通性重合体網目構造体の１種の重合体網目構造体の結合に変化を引き起こすことにより、所望の条件において、所望の相転移条件においてゲルの有意に大きな体積変化を引き起こすのに十分な量の有意に大きな体積変化を示すことができる。たとえば、相互貫通性重合体網目構造体中のイオン化した重合体のイオン化の量は、重合体のイオン化の不存在においてゲルが有意に大きな体積変化を示す温度とは異なる温度においてゲルの有意に大きな体積変化を引き起こすように選択することができる。

図１に示すように、ポリ−（アクリル酸）１２とポリ−（アクリルアミド）１４とよりなる相転移ゲルの相互貫通性重合体網目構造体１０のポリ錯化は、ポリ− （アクリ／Ｌ’１ｊｌＦ）　１２のアクリル酸基１８とポリ−（アクリルアミド）　１４のアクリル１ミド基２０との間の水素結合１６の形成により起きる可能性があり、ここで、重合体間の整列、またはポリ錯化が起き、相転移ゲルの有意に大きな体積変化を引き起こす。

本件相互貫通性重合体網目構造体が、ゲルの液体媒体中の成分と相互貫通性重合体網目構造体の重合体の一方または双方との間の種々の型の相互作用に応答して相転移を示すように設計し得ることは理解すべきである。液体媒体中の成分と相互貫通性重合体網目構造体または相互貫通性重合体網目構造体の重合体との間の相互作用の例には、ファン・デル・ワールス相互作用、疎水性相互作用、水素結合およびイオン性相互作用が含まれる。上記の成分と相互貫通性重合体の重合体との間の相互作用は、重合体が相転移を示す原因となり得、これがさらに相互貫通性重合体網目構造体が相転移を示す原因となり得る。たとえば、水でゲル化したポリ−（アクリル酸）とポリ−（アクリルアミド）との相互貫通性重合体網目構造体を、または水中でゲル化したポリ−（アクリル酸）の相互貫通性重合体の相互貫通性重合体網目構造体を含有する相転移ゲルは、ｐＨ、イオン組成または溶媒組成の変化に応答する。

他の実施例においては、相互貫通性重合体網目構造体の個々の重合体が媒体中の物理的変化、たとえば温度変化に応答して相転移を示す可能性がある。重合体の相転移はたとえばファン・デル・ワールスカ、疎水性相互作用、水素結合または重合体中のイオン性相互作用により引き起こされ得る。さらに、重合体の相転移は相互貫通性重合体網目構造体が相転移を示す原因となる。

図２は、ゲルが種々の程度にイオン化されている、相転移がゲル中のファン・デル・ワールス相互作用の結果であるアセトンと水との溶液中のアクリルアミドゲルに関する相転移の点描である。図３は、ゲルが種々の程度にイオン化されている、相転移がゲル中の疎水性相互作用の結果である水中のＮ−イソプロピルアクリルアミドゲルに関する相転移の点描である。図４は、水のｐＨ変化に応答するゲル内のイオン性相互作用により生じた水中のアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム／塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムゲルに関する相転移の点描である。図２．３および４は全て、ゲルが相転移を示すことの原因となる、ゲルの重合体中の相互作用の例を表す。これらの重合体を含有する相互貫通性重合体網目構造体の生成により、引き続いて相互貫通性重合体網目構造体が相転移を示すことをも可能になる。この種のゲルの一例には、水でゲル化したポリ−（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）とポリ−（アクリルアミド）との相互貫通性重合体網目構造体が含まれる。

本発明の他の実例においては、相互貫通性重合体網目構造体の重合体の一方または双方が、ゲル中の液体媒体の成分とファン・デル・ワールスカ、疎水性相互作用、水素結合またはイオン性結合により相互作用する相互貫通性重合体網目構造体を形成させることができる。上記の成分との相互作用は、さらに、たとえばファン・デル・ワールス力、疎水性相互作用、水素結合またはイオン性相互作用による、相互貫通性重合体網目構造体の重合体間の相互作用を引き起こす。重合体間の相互作用は、液体媒体中の成分との相互作用とは異なるものである可能性がある。たとえば液体媒体の成分と相互貫通性重合体網目構造体の重合体との間の水素結合は、相互貫通性重合体網目構造体の重合体間のイオン性相互作用の原因となり得る。相互貫通性重合体網目構造体の重合体間の相互作用は、相互貫通性重合体網目構造体が相転移を示す原因となる。

一つの具体例においては、相互貫通性重合体が一方の重合体としてのポリ−（アクリル酸）および他方の相互貫通性重合体としてのポリ−（アクリルアミド）、ならびに液体媒体としての水を含有する。他の具体例においては、相互貫通性重合体網目構造体はポリ−（アクリル酸）の２種の相互貫通性重合体と液体媒体としての水とを含有する。他の例には：ポリ−（アクリル酸）／ポリー（塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム）（ＭＡＰＴＡＣ）／水：ポリー（アクリル酸）／ポリー（アリルアミド）／水：ポリー（スチレンスルホン酸塩）／ポリー（アリルアミド）／水等が含まれる。天然重合体により形成された相互貫通性重合体網目構造体を含有する相転移ゲルの例には：ゼラチン／ゼラチン／水；デオキシリポ核酸（単一ストランド）／デオキシリポ核酸（単一ストランド）／水；アガロース／アガロース／水等が含まれる。

本発明のその他の実例においては、液体媒体中の変化、たとえば温度変化に応答して相転移を示す相互貫通性重合体網目構造体を形成することができる。この温度変化は、相互貫通性重合体網目構造体の重合体間の相互作用、たとえばファン・デル・ワールス力、疎水性相互作用、水素結合またはイオン性相互作用を引き起こす。重合体間の相互作用は相互貫通性重合体網目構造体が相転移を示す原因となる。図５は、ゲルが種々の程度にイオン化されている、相転移が相互貫通性重合体間の水素結合の結果である水中のポリ−（アクリル酸）とポリ−（アクリルアミド）との相互貫通性重合体網目構造体ゲルに関する相転移の点描である。

本発明は多くの応用面を有する。たとえば、本件ゲルは身体表面、たとえば腸壁または皮膚上相互作用することができる。本件ゲルは、特定の環境変化に応答して一壁内の物質を選択的に吸収し、または放出することができる。ホルモン、酵素および他のバイオ技術の生産物が低いｐＨで崩壊する相互貫通性重合体網目構造体で被覆されたゲル中に含有されているならば、胃中ての破壊からこれらを保護することができるであろう。たとえば経口イン７ユリンは、ゲルまたは適当な媒体中にインシュリンを膨潤させ、ついて、これをｐＨに応答する相互貫通性重合体網目構造体相転移ゲルで被覆することにより、胃中ての溶解から保護することができる。相互貫通性重合体網目構造体が低いｐＨにおいて収縮相中にあるように設計されているならば、重合体が胃を通過する際にインシュリンが保護される。ｐＨが比較的高い腸に重合体とインシュリンとが到達した際には、本件相互貫通性重合体網目構造体の被覆は被覆が膨張する相転移を示し、イン／ニリンがゲルから溶出することを可能にする。また、生理学的に活性なタンパク質、たとえばエリスロタンパク質をこの様式で保護することもできるが、この体表面は腸壁でなければならないものではないと理解すべきである。さらに、まさしく医薬化合物であるというわけてはないいかなる型の分子も、この方法で放出することができる。

本発明の池の応用面においては、胃腸管に置かれた場合に消化される食物からコレステロールを吸収する相転移ゲルを形成させることができる。高レベルのコレステロールの存在は、コレステロールと相転移ゲルとの間の相互作用を引き起こして、ゲルが有意に大きな膨張を示す原因となる。さらにゲルの膨張は、ゲルがコレステロールを吸収して、コレステロールが腸管を通して吸収されないようにする原因となる。

コレステロールを吸収する相互貫通性重合体網目構造体相転移ゲルの例には、胆汁酸塩と水とてゲル化したポリ−（アクリル酸）の相互貫通性重合体網目構造体が含まれる。一つの具体例においては、相互貫通性重合体網目構造体相転移ゲルにより、腸管から脂肪を吸収して肥満を制御することができる。これらのゲルは有意に大きな体積変化を受けるようにプログラムすることができるので、３０グラムの食物脂肪を少量の物質を用いて除去することができる。胆汁酸塩を組み入れることにより、コレステロールを系から選択的に吸収させ、濾過することができる。相互貫通性重合体網目構造体の水素結合は、コレステロールを吸収することにより変化する。

本発明のその他の実施例においては、相転移ゲルの相互貫通性重合体網目構造体を通過する液体媒体から化学物質を選択的に分離し得る相転移ゲルを形成させることができる。液体媒体から分離すべき化学物質の存在が相互貫通性重合体網目構造体との相互作用を引き起こす可能性があり、ひいては相互貫通性重合体網目構造体の有意に大きな収縮の原因となり得る。上記の化学物質はここで相転移ゲルに捕捉され、ゲルを通過する液体媒体から分離される。液体媒体から化学物質を選択的に分離する相転移ゲルの例は、水でゲル化したポリ−（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）とポリ−（アクリル酸）との相互貫通性重合体網目構造体を有するゲルである。このゲルは、界面活性剤を選択的に吸収して膨張することができる。

尿および血液のような比較的高濃度のイオンを含有する液体を吸収するための相転移を示す相互貫通性重合体網目構造体を形成させることができる。たとえば本件ゲルは、約１５０　ｍＭまでのイオン濃度を有する浸透性液体を選択的に取収することができる。この種のゲルは、使い捨ておむつおよび衛生ｆ″ｊｊキン用し得るであろう。相互貫通性重合体網目構造体の少なくとも１種の重合体は酸性（またはアニオン性）の重合体網目構造体であり、相互貫通性重合体網目構造体の他の少なくとも１種の重合体は塩基性（またはカチオン性）の重合体である。

酸性重合体および塩基性重合体の相互貫通性重合体網目構造体への組み込みは吸収された液体中のイオン、たとえばナトリウムイオンおよび塩化物イオンの重合体への結合を引き起こし、これらのイオンにより発生した浸透圧を低下させて、比較的高濃度のイオンを含有する流体を吸収するための相転移を可能にする。この種のゲルの一例には、水中のアニオン性のポリ−（アクリル酸）とカチオン性のポリ−（塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム）（ポリ−（ＭＡＰＴＡＣ））との相互貫通性重合体網目構造体が含まれる。このゲルは、約１００ｍＭ以上の濃度を有する塩溶液中で約１０倍に膨潤する。適当なゲルの他の例には、ポリ−（スチレンスルホン酸）とポリ−（ＭＡＰＴＡＣ）との相互貫通性重合体ゲルが含まれるが、酸性重合体と塩基性重合体とのいかなる組合わせも使用し得るものと理解すべきである。

また、塩選択性の相互貫通性重合体網目構造体相転移ゲルを形成させることもできる。この種のゲルの例は、パリノマイシンと水との中でゲル化したポリ−（Ｎ −イソプロピルアクリルアミド）とポリ−（アクリル酸）とを含有する相互貫通性重合体網目構造体を有する、カリウムイオンを選択的に吸収して相転移を受けるゲルである。臨床的に、より有意の強化には、イオン伝達体の重合体中への重合組み入れが含まれる。このゲルは、食事後に唖下してその重量に対するかなりの割合を吸収させることができる。副腎不全と高血清カリウムとを有する患者が、この種の生成物の摂取により利益番受けるであろう。同様に、高血圧を有する塩制限食の患者はナトリウム吸収性のゲルより利益を受け得るであろう。また、腎臓欠陥と高リン酸とを有する患者はリン酸塩吸収性のゲルにより利益を受け得るであろう。

また、相互貫通性重合体網目構造体ゲルは水素、疎水性相互作用、イオンおよびファン・デル・ワールス力を認知するように設計し得るので、一定の連続を有する特定の分子を認知するように特定的に設計した相互貫通性重合体網目構造体ゲルを生産し得ると考えられる。この方法の応用面は、細菌、毒素、ウィルスまたは他の微生物から下痢の原因となる微生物毒素を吸収するゲルであろう。毒素を吸収することにより、毒素が胃腸管を刺激することはなくなるであろう。

ここで、以下の実施例により本発明をさらに、特定的に記述する。これと異なる言及のない限り、全ての部および百分率は重量部および重量％である。

実施例ポリ＝（アクリルアミド）とポリ−（アクリル酸）との相互貫通性重合体網目構造体よりなる３種の異なるゲルを形成させた。第１のゲル、ゲル１は、この相互貫通性重合体網目構造体中のいずれの重合体をもイオン化することなく形成させた。ゲル２と３とのポリ−（アクリル酸）のアクリル酸基のそれぞれ３パーセントと６パーセントをイオン化した。

３種全てのゲルの相互貫通性重合体網目構造体を以下のようにして製造した。最初に３種のポリ−（アクリル酸）ゲルを製造した。５グラムのアクリルアミドおよび０．１３３グラムのバイオラド研究所（Ｂｉｏ−Ｒａｄ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）から市販されているＮ、　Ｎ”−メチレンビスアクリルアミド、ならびに１２０　；’Ｓノリットルのバイオラド研究所から市販されているテトラメチレンジアミン（促進剤）を１００ｉ１の水に溶解させて水溶液を形成した。ｌｌｌ１ｌのマリンクロット（Ｍａｌｌｉｎｋｒｏｄｔ）から市販されている過硫酸アンモニウムの４％水溶液（開始剤）を脱気した水溶液と混和して反応溶液を形成させた。

この反応溶液を２０センチメートルの長さとＱ、１ｍｉ＋の内径とを有するガラス製の毛細管に移した。この反応溶液は毛細管中でゲル化し、単量体と架橋剤とが反応して３種のポリ−（アクリルアミド）ゲルが生成した。ゲル化に続いてポリ−（アクリルアミド）ゲルを毛細管から取り出し、水で洗浄し、乾燥した。

５グラムの蒸留アクリル酸、０．１３３グラムのＮ、　Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドおよび４０　ｍｇの過硫酸アンモニウムの４％溶液を１００１１１の水に溶解させて水溶液を形成した。２０センチメートルの長さと０．１關の内径とを有する３本のガラス製の毛細管に上記の水溶液を充填した。このガラス毛細管の２本に、一方の毛細管中のアクリル酸基の３パーセントと他方の毛細管中のアクリル酸基の６バーセントとをイオン化するのに十分な量の水酸化ナトリウムを添加した。

上記の３個の乾燥したポリ−（アクリルアミド）ゲルを、水溶液を含有する毛細管に挿入した。ここで、このポリ−（アクリルアミド）ゲルをアクリル酸の水溶液で膨潤させた。ついで、ポリ−（アクリルアミド）ゲルと水溶液との温度を約　６０℃の温度に上昇させて遊離基重合を開始させ、ポリ−（アクリルアミド）とポリ−（アクリル酸）との相互貫通性重合体網目構造体を形成させた。ゲル１はイオン化されていないポリ−（アクリル酸）を含有していた。ゲル２中ではポリ−（アクリル酸）は３パーセントイオン化されていた。ゲル３中ではポリ−（アクリル酸）は６％イオン化されていた。この３種のゲルをそのそれぞれの毛細管から取り出し、水で洗浄した。３種全てのゲルを、１ミリメートルの内径を有する別個のカラス製のマイクロピペットに入れた。

マイクロピペット中のゲルの寸法と形状とは、ハママツフォトニクス社（Ｈａｍａｍａｔｓｕ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、　Ｉｎｃ、）から市販されているＣ　１９６６型ＡＶＥＣイメージプロセツサーを用いて種々の温度で監視した。各ゲルはマイクロピペット中で水に浸した。ゲル中の水の温度は、４℃ないし５０℃の範囲内の温度にある循環水を用いて０．０１℃以内の変動幅に制御した。

図６は、その収縮相における体積との関連での、温度上昇に応答するゲルの膨張中のゲル１、ゲル２およびゲル３の体積の点描である。

曲線Ａはゲル１の体積を表す。曲線Ａから見られるように、ゲル１は約２０℃ないし４０℃の範囲の温度において連続的な転移を示す。ポリ−（アクリル酸）が部分的にイオン化されているゲル２およびゲル３の体積変化は、それぞれ曲線ＢおよびＣにより表される。

曲線ＢおよびＣから見られるように、ゲル２およびゲル３は温度の上昇中に相転移を受ける。ゲル２は約１８℃の温度で不連続的に膨張する。ゲル３は約２０℃ の温度において有意に大きな膨張を示す。

この相転移は、ゲルが浸されている水の温度の上昇中におけるゲルの有意に大きな膨張である。

また、曲線ＢおよびＣに見られるように、ゲル３はゲル２の相転移より若干低い温度において相転移を示す。したがって、相転移が起きる温度は相転移りしの相互貫通性重合体網目構造体中のポリ−（アクリル酸）重合体のイオン化の量の増加につれて低下する。

図７は、ゲルが浸されている水の温度が低下した場合のゲルの収縮中の、ゲル１、ゲル２およびゲル３の体積の点描である。そのポリ−（アクリル酸）重合体がイオン化されていないゲル１は、約４０℃ないし約２０℃の範囲の温度において連続的な体積変化を示す。曲線りは、収縮相におけるゲル１の体積に対するゲル１の体積変化を表す。

曲線ＥおよびＦは、それぞれゲル２およびゲル３の収縮中のゲル２およびゲル３の体積変化を表す。ゲル２は、約１５℃の温度において有意に大きな収縮を示す。ゲル３は、約１２℃の温度において有意に大きな収縮を示す。膨張の場合と同様に、有意に大きな収縮の温度は、相転移ゲルの相互貫通性重合体網目構造体中のポリ−（アクリル酸）のアクリル酸基のイオン化の量の増加につれて低下する。

図８は、ゲルが漫されている水の温度の変化中のゲルの膨張および収縮中の、ゲル１およびゲル３の体積の点描である。ゲルの体積は、収縮相におけるゲルの体積に対する値として測定する。曲線Ｇは、水の温度の上昇に伴うゲルの膨張中のゲル１の体積を表す。曲線Ｈは、水の温度の低下に伴うゲルの収縮中のゲル１の体積を表す。曲線ＧおよびＨから見られるようにケル１は履歴現象を示し、ゲル１の体積は、ある１度においてゲルが膨張中であるか収縮中であるにより異なる。

曲線　Ｉ　はゲルの膨張中のゲル３の体積を表す。曲線ｊ　はゲルの収縮中のゲル３の体積を表す。曲線　【　およびＪから見られるように、相転移中にゲル３の１片効果が示される。覆歴効果の量は、相転移を示すゲル３におしτで、同一の温度範囲にわたって連続的な体積変化のみを示すケル１より顕著である。

体積　体積アセトン−Ｈ２Ｏ中の　Ｈ，Ｏ中のＮ−イソプロピルアクリルアミドゲル　アクリルアミドゲル体積　体積相対直径相対直径相対直径補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成５年７月３０日

Claims

【特許請求の範囲】

１．他の重合体と相互貫通している少なくとも１種の重合体よりなる、あらかじめ決定した相転移条件において刺激に応答して有意に大きな体積変化を受ける相互貫通性重合体網目構造体ゲルを含有する組成物。
２．重合体網目構造体の間に化学結合が形成されていることを特徴とする請求の範囲１記載の組成物。
３．ａ）相転移相互貫通性重合体網目構造体ゲル；および、ｂ）上記の相互貫通性重合体網目構造体ゲル中に含有されている、特定の刺激に応答してゲルにより放出される化学物質よりなる組成物。
４．上記の化学物質が腸管内に放出されることを特徴とする請求の範囲３記載の組成物。
５．上記の化学物質が医薬、タンパク質、炭水化物、脂肪、ホルモン、酵素、抗生物質、天然産の細菌生産物および遺伝子技術による細菌生産物よりなるグループから選択したものであることを特徴とする請求の範囲４記載の組成物。
６．ａ）相転移相互貫通性重合体網目構造体ゲル；および、ｂ）特定の刺激に応答してゲルにより吸収される化学物質よりなる組成物。
７．上記の化学物質が腸管から吸収されることを特徴とする請求の範囲６記載の組成物。
８．上記の化学物質が代謝生成物、炭水化物、タンパク質、脂肪、毒素、発癌物質、酸化防止剤およびイオンよりなるグループから選択したものであることを特徴とする請求の範囲７記載の組成物。
９．上記の相互貫通性重合体網目構造体ゲルが基剤重合体と酸性重合体とを含有することを特徴とする請求の範囲６記載の組成物。
１０．上記の相互貫通性重合体網目構造体ゲルが浸透性流体を選択的に吸収することを特徴とする請求の範囲９記載の組成物。
１１．上記の浸透性流体が約１５０ｍＭ以内のイオン濃度を有することを特徴とする請求の範囲１０記載の組成物。
１２．ａ）化学物質：ｂ）上記の化学物質をその中に配置する媒体；およびｃ）上記の媒体を被覆し、特定の刺激に応答して化学物質を放出する相転移相互貫通性重合体網目構造体ゲルよりなる組成物。
１３．上記の化学物質が腸管内に放出されることを特徴とする請求の範囲１２記載の組成物。
１４．上記の化学物質が医薬、タンパク質、炭水化物、脂肪、ホルモン、酵素、抗生物質、天然産の細菌生産物および遺伝子技術による細菌生産物よりなるグループから選択したものであることを特徴とする請求の範囲１３記載の組成物。
１５．環境からの化学物質を特定の刺激に応答して濃縮する相互貫通性重合体網目構造体ゲルを含有する組成物。
１６．上記の化学物質が界面活性剤を含有することを特徴とする請求の範囲１５記載の組成物。
１７．ａ）第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有し、所望の相転移条件において刺激に応答してゲルの有意に大きな体積変化の原因となるのに十分な量イオン化している相互貫通性重合体網目構造体；および、ｂ）上記の相互貫通性重合体網目構造体中に配置されて上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化させる液体媒体よりなる、所望の相転移条件において刺激に応答して有意に大きな体積変化を受ける相転移ゲル。
１８．上記の有意に大きな体積変化中に上記の第１の重合体と上記の第２の重合体との間に水素結合が形成されることを特徴とする請求の範囲１７記載の相互転移ゲル。
１９．上記の有意に大きな体積変化中に上記の第１の重合体と上記の第２の重合体とがポリ錯体を形成することを特徴とする請求の範囲１８記載の相互転移ゲル。
２０．上記の第１の重合体がポリー（アクリルアミド）よりなるものであり、上記の第２の重合体がポリー（アクリル酸）であることを特徴とする請求の範囲１９記載の相転移ゲル。
２１．ａ）第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有し、所望の相転移条件において選択した化学物質への暴露に応答してゲルの有意に大きな体積変化を生じ、上記の選択した化学物質を上記のゲル中に捕捉して上記の選択した化学物質を上記の化学物質の組成物から分離するのに十分な量イオン化している相互貫通性重合体網目構造体；および、ｂ）上記の相互貫通性重合体網目構造体中に配置されて上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化させる液体媒体よりなる、相転移条件において相転移ゲルの化学物質の組成物への暴露に応答して上記の化学物質の組成物からの上記の化学物質の選択的分離のための有意に大きな体積変化を受ける相転移ゲル。
２２．ａ）第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有し、所望の相転移条件において刺激に応答してゲルの有意に大きな体積変化の原因となり、化学物質を相転移ゲルから解放するのに十分な量イオン化している、化学物質を捕捉する相互貫通性重合体網目構造体；および、ｂ）上記の相互貫通性重合体網目構造体中に配置されて上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化させる液体媒体よりなる、所望の相転移条件において刺激に応答して相転移ゲル中に捕捉された化学物質の解放のための有意に大きな体積変化を受ける相転移ゲル。
２３．ａ）第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有し、刺激に応答してゲルの有意に大きな体積変化の原因となり、相転移ゲルにより化学物質を吸収させるのに十分な量イオン化している相互貫通性重合体網目構造体；および、ｂ）上記の相互貫通性重合体網目構造体中に配置されて上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化させる液体媒体よりなる、所望の刺激の存在に応答して化学物質を吸収するための有意に大きな体積変化を受ける相転移ゲル。
２４．ａ）第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有する相互貫通性重合体網目構造体を形成させ；ｂ）上記の相互貫通性重合体網目構造体を、所望の相転移条件において刺激に応答して上記のゲルの有意に大きな体積変化の原因となるのに十分な量イオン化し；ｃ）液体媒体を用いて上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化させる各段階よりなる、所望の相転移条件において刺激に応答して有意に大きな体積変化を受ける相転移ゲルを形成する方法。
２５．ａ）第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有し、そのゲルの化学物質の組成物への暴露中にその相互貫通性重合体網目構造体よりなる相転移ゲルが有意に大きな体積変化を示す原因となるのに十分な量イオン化している相互貫通性重合体網目構造体を形成し；ｂ）液体媒体を用い、上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化して相転移ゲルを形成させ；ｃ）上記の相転移ゲルを上記の化学物質の組成物に暴露して上記の相転移ゲルに有意に大きな体積変化を起こさせ、選択した化学物質を上記の相転移ゲルに吸収させて上記の化学物質の組成物から上記の選択した化学物質を分離する各段階よりなる、化学物質の組成物から化学物質を選択的に分離する方法。
２６．ａ）第１の重合体と、その第１の重合体と相互貫通する第２の重合体とを含有し、その相転移ゲルの刺激への暴露に応答してその相互貫通性重合体網目構造体よりなる相転移ゲルがその相転移ゲルの有意に大きな体積変化を示してその相互貫通性重合体網目構造体中に捕捉された化学物質が放出される原因となるのに十分な量イオン化している相互貫通性重合体網目構造体を形成し；ｂ）上記の相互貫通性重合体網目構造体中に化学物質を捕捉させ；ｃ）液体媒体を用い、上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化して相転移ゲルを形成させ；ｄ）上記の相転移ゲルを刺激に暴露して上記の相転移ゲルに有意に大きな体積変化を起こさせ、上記の化学物質を上記のゲルから放出させる各段階よりなる、ゲルからの化学物質の供給方法。
２７．ａ）第１の重合体と第２の重合体とを含有し、化学物質の存在に応答して有意に大きな体積変化を示し、上記の化学物質が相転移ゲルに吸収されるのに十分な量イオン化している相互貫通性重合体網目構造体を形成し；ｂ）液体媒体を用い、上記の相互貫通性重合体網目構造体をゲル化して相転移ゲルを形成させ；ｃ）上記の相転移ゲルを環境中に配置して上記の相転移ゲルを所望の相転移条件に暴露し、有意に大きな体積変化を起こさせて環境から化学物質を吸収させる各段階よりなる、相転移ゲル中に化学物質を吸収させる方法。
２８．液体媒体を用いてゲル化した重合体網目構造体から形成された相転移ゲルにおいて：相互貫通性重合体網目構造体を、所望の相転移条件において刺激に応答して上記のゲルの有意に大きな体積変化を示すのに十分な量イオン化することよりなる改良。