JPH01230659A - 粘着性ｐｖａハイドロゲル組成物 - Google Patents

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】 ［工業上の利用分野］ 本発明は、生体研究用、生体治療用、あるいは生体診断
用等の生体電極用のイオン導電性粘着剤、および経皮吸
収製剤用、冷却治療用等の含水貼付剤の基剤として用い
られる粘着性に優れたハイドロゲル組成物に関する。

［従来の技術］ ハイドロゲルとは、水には溶けず水を多及に包含してい
るゲルのことである。そうしたハイドロゲルは古くから
知られているが、近年１機能性材料に対する関心が高ま
るとともに、その性質が注目されるようになってきてい
る。たとえば、ソフトコンタクトレンズや医薬の徐放性
担体のような医用材料として、または酵素や菌体の固定
化担体、保冷用熱媒体、芳香剤の徐放性担体などとして
用いられている。

ハイドロゲルとして用いられている代表的な合成高分子
としては、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレ−１
−、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリエ
チレンオキサイド、あるいは加水分解ポリアクリロニト
リル等が知られているが、最近、特にポリビニルアルコ
ール（以下ＰＶＡと略記）のハイドロゲルが注目されて
いる。

ＰＶＡ含水ゲルの力学的強度を向上させるため。

ホルムアルデヒドによるホルマール化、グルタルアルデ
ヒドなどの架橋剤を用いて化学的にＰＶＡを架橋させる
方法、ホウ酸、コンゴーレッド、グリセリンなどの増粘
剤を添加してＰＶＡ水溶液をゲル化させる方法、または
、γ線、電子線、紫外線などを照射してＰＶＡを架橋す
る方法、さらに。

チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、バナジウム
、クロム、銅、コバルトなどの金属化合物を添加して配
位結合化する方法などが知られている。しかしながら、
これらの方法で得られるＰＶＡ含水ゲルは分子鎖間に架
橋結合が導入されるため、機械的強度と耐熱水性は向上
するものの粘着性、あるいは低温下（零度以下）での柔
軟性には劣る。

［発明が解決しようとする問題点］ このようにこれまでのＰＶＡハイドロゲルは高含水率で
透明性に優れているものの、粘着性は全くない、そのた
め、これらのＰＶＡハイドロゲルを経皮吸収製剤や診断
用の導電性ゲルとして使用する際には、生体に固定され
る場合に他の粘着テープ等の手段を使用せざるを得ない
、また、従来のＰＶＡハイドロゲルは高含水率を有して
いるものの空気中に放置すると水の飛散が早く、保水性
に劣るものである。さらに、高含水率のため０℃以下の
低温では凍結し、柔軟性が失われてしまうものしか得ら
れなかった。

本発明は、従来のＰＶＡハイドロゲルの欠点。

すなわち、生体組織に対する低粘着性と保水性、低温下
での柔軟性、およびイオン導電性等を改良することを目
的とする。

［目的を達成するための手段］ 本発明者らは、ＰＶＡハイドロゲルに、粘着性。

保水性、低温柔軟性、および、イオン導電性を付与する
目的で、鋭意研究を重ねた結果、二価の金属塩水溶液に
ＰＶＡを溶解させて冷却ゲル化させると上記の目的を達
成できることを見い出した。

［作用および実施例］ 本発明のＰＶＡゲルは保水性、低温柔軟性、およびイオ
ン導電性に優れるうえに、粘着性にも優れたものである
。

かかる粘着性ＰＶＡハイドロゲルが得られる理由は明白
ではないが、次のように考えられる。

二価の金属塩でもチタン、アルミニウム、ジルコニウム
、錫、バナジウム、クロム、銅５あるいはコバルト等の
金属塩を用いた場合、それら金属塩はＰＶＡの水酸基と
の反応性に富むため、低濃度の金属塩でさえも配位結合
により分子鎖間でコンプレックスを形成し不溶化してし
まう、また、−価の金属塩である塩化カリウム、塩化銀
、塩化セシウム、塩化タリウム、塩化ナトリウム、塩化
リチウム等の場合は反応性に乏しく、そのうえこれらの
塩水溶液はＰＶＡの沈殿剤となるため、高濃度溶液から
の均一なゲルは得られにくい。ところが、塩化亜鉛、塩
化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化パラジウム、
塩化バリウム、塩化ビスマス、塩化ベリリウム、塩化マ
グネシウム、塩化マンガン、塩化ニッケル等の二価金属
塩の場合は上記の一価の金属塩と異なり、それらの金属
塩の濃厚溶液でもＰＶＡの沈殿は生じず、また、配位結
合によるコンプレックスが形成されないで。

ＰＶＡ分子鎖間の弱い架橋構造が形成され、ゲル化が起
こり、その結果として保水性、低温柔軟性、イオン導電
性に優れるうえに透明で粘着性も付与されたものと考え
られる。

［実施例］ 本発明に用いるＰＶＡは、ケン化度８０モル％以上、好
ましくは９０モル％以上のものがよい。

平均重合度は粘度平均で５００以上とくに　１，０００
以上が好ましい。

本発明において用いられる二価の金属塩は、ＰＶＡの分
子鎖と配位結合によるコンプレックス形成を生じない金
属塩１例えば塩化亜鉛、塩化カルシウム、塩化ストロン
チウム、塩化パラジウム、塩化バリウム、塩化ビスマス
、塩化ベリリウム、塩化マグネシウム、塩化マンガン、
あるいは塩化ニッケルなどが好ましい。これらの金属塩
の中でもとくに、ＰＶＡに対する溶解性や、水との混合
割合と凝固点降下の関係などから、塩化カルシウムが好
ましい。

本発明の特徴は、ＰＶＡをゲル化させる場合、二価の金
属塩水溶液を用いることであるが、上記の種々の二価金
属塩中で塩化カルシウムが最も好ましい。しかし、これ
ら二価金属塩以外のカルシウム化合物、例えば、酢酸カ
ルシウム、安息香酸カルシウム、臭化カルシウム、炭化
カルシウム。

炭酸カルシウム、くえん酸カルシウム、ふっ化カルシウ
ム、水酸化カルシウム、次亜リン酸カルシウム、乳酸カ
ルシウム、硝酸カルシウム、しゅう酸カルシウム、リン
酸二水素カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸三
カルシウム、サリチル酸カルシウム、けい酸カルシウム
、ステアリン酸カルシウム、硫酸カルシウムなどの単独
あるいは併用使用も可能である。これらの金属塩と水と
の混合割合は、任意に選択できるが、水と金属塩との混
合割合が、得られるＰ’ＶＡゲルの強度や粘着性を大き
く左右する。従って、目的に応じて混合割合は適宜選定
すべきであるが、通常、水対金属塩の比は９８：２〜２
０：８０（重量比）、好ましくは９０：１０〜４０　：
　６０である。

本発明においては、まず金属塩水溶液を目的に応じて所
定の濃度に調製した後、ＰＶＡ溶液を調製するのである
が、ｒ’ＶＡ濃度も目的とする強度や粘着性に応じて２
〜５０重量％の範囲に調製するのがよい、このような濃
厚溶液の調製は、一般にＰＶＡを加熱溶解させることに
より行われるが。

単に攪拌下での加熱あるいはオートクレーブや電子レン
ジを用いてもよい。

完全に溶解させたＰＶＡ溶液を任意の形状の容器や鋳型
あるいはガラス板やプラスチックフィルム上に流延させ
た後、常温以下の低温にて放置することによりゲル化さ
せると本発明のゲルが得られる。その場合、温度が低い
ほど同じＰＶＡ濃度でも強度が高いゲルが？ｊ）られる
ので、−２０℃前後のフリーザー中にてゲル化させるの
が好ましい。

このようにして得られるゲルの強度、耐熱性等をさらに
高める必要のある場合は、ゲル形成後に本発明で用いる
二価の金属塩以外の二価の金属塩。

例えば、塩化鋼、塩化チタン等の使用も可能であり、ま
た、ホウ砂やホウ酸の使用、あるいは放射線や電子線の
照射も可能である。

本発明の粘着性ＰＶＡゲルは、使用目的に応じて要求さ
れる種々の形状に成形することができる。

例えば、フィルム、シート、ロンド、ブロック、テープ
、チューブ、繊維状のものから複雑な形状のものまで自
由自在に成形加工が可能である。また、繊維、不織布１
発泡シート、編物、あるいは織物との複合体などにも加
工できる。

本発明のＰＶＡゲルは保水性に優れるが、さらに保水性
を高めるためグリセリンやエチレングリコール等の多価
アルコールの添加、あるいは、他の水溶性高分子１例え
ば、ゼラチン、シクロデキストリン、カルボキシメチル
セルロース、デンプン、カーボボール、カラヤゴ１１、
デンプン−アクリル酸ソーダ共重合体、ビニルアルコー
ル−アクリル酸ソーダ共重合体、ポリアクリル酸ソーダ
等の併用も可能である。また、本発明のＰＶＡゲルはイ
オン導電性に優れるが、さらにイオン導電性を向上させ
るために塩化リチウム、過塩素酸リチウム、塩化第１鉄
、硫酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、
炭酸ナトリウム、チオシアン酸ナトリウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウム等の無機塩類の添加も“可
能である。

また１本発明の粘着性ＰＶＡゲルを経皮吸収製剤として
適用させる場合には、経皮適用可能な生理活性物質を添
加することができる。その生理活性物質は、例えば、パ
ップ剤用の薬物として、メントール、ハツカ、サリチル
酸エステル、カンファー、カブサイシン、トウガラシエ
キスなど、局所麻酔剤としてキシロカイン、ペンシカイ
ン、プロ力インなど、狭心症薬としてニトログリセリン
、硝酸イソソルビドなど、ステロイドとしてプレゾニゾ
ロン、デキサメタシン、ヒドロコルチゾン、酢酸デキサ
メタシン、酢酸ヒドロコルチゾンなど、β−遮断薬とし
てプロプラノロール、アルプレノロール、ピンドロール
など、血圧降下剤として塩酸クロニジン、塩酸ブニトロ
ロール、ニフェジピン、カプトプリルなど、気管支拡張
薬としてメチルエフェドリン、クロルブレナリン、サル
ブタモール、テルブタリンなど、喘息薬としてクロモグ
リク酸など、アレルギー性鼻炎薬としてフマル酸ケトチ
フェンなど、解熱消炎ｔｌｌ　ｊｒＭ剤としては、ジク
ロフェナックナトリウム、インドメタシンナトリウムな
ど、ホルモン剤としては、プロスタグランジン、ニス１
〜ラジオールなど、抗生物質としては、グロルテトラサ
イクリン、オキシテトラサイクリン、ドキシサイクリン
、ペニシリン類、セファロスポリン類、スルホンアミド
類、エリスロマイシン、トフラマイシン、塩酸ジベカシ
ンなどが挙げられる。さらにペプチド系薬物として、イ
ンシュリン、ソマトスタチン、黄体形成ホルモン放出ホ
ルモン（Ｌｌ−ＩＲＨ）、プロラクチン、カルヒトニン
、成長ホルモンなどもｎｆ能であるが、これらの高分子
量薬物の場合は、皮膚透過性が劣るため定電流イオント
フォレシスにより効率よく皮膚透過性を高めることがで
きる。これら生理活性物質は単独でも併用でも可能であ
る。

上記、生理活性物質含有の粘着性ＰｖΔハイドロゲルを
：Ａ製するには、例えば次のようにして装造される。塩
化カルシウム２５〜３５重量％水溶液中にＰｖΔ粉末を
濃度１０〜１６重斌％になるように入れオートクレーブ
にて完全に溶解させ、５０〜６０℃に冷えてから、上記
の生理活性物質を１〜３０重址％添加し攪拌溶解させた
後、適当な材料の上に流延し一２０℃のフリーザー中で
一昼夜放置してゲル化させることにより得られる。

この場合、生理活性物質の皮膚透過性を高める必要のあ
る際には、多価アルコール等の添加も可能である。

実施例１゜ 市販ＰＶＡ　（ケン化度９９．５モル％、平均重合度１
，７００）に第１表に示す金属塩と、その金属塩の水溶
液濃度の溶媒を同表に示すＰＶＡ濃度になるように加え
、オートクレーブ中で１１０℃にて−３０分間加熱しＰ
ＶＡ溶液を調製した。ついで得られた溶液をポリエチレ
ンフィルム上に流延し。

このものを−２０℃のフリーザー中にて一昼夜ゲル化さ
せ、厚さ約１　ｍｍのシート状のＰＶＡゲルを得た。　
　　・ 得られた各ＰＶＡゲルにつき、ボランティア５名の眉に
粘着テープの固定なしにＰＶＡゲル試料（５Ｘ５ｃｍ）
を貼付し、２４時間後のＩ’ＶＡゲル試料と皮膚との粘
着面積車を検討した。その結果を同じく第１表に示す。

［以下余白］ 第１表 比較例１゜ 市販ＰＶＡ　（ケン化度９９．５モル％、平均重合度　
１．７００）に第２表に示す金属塩と、その金属塩の水
溶液濃度の溶媒を同表に示すＰ　Ｖ　Ａ　１度になるよ
うに加え、オートクレーブ中にて加熱溶解を試みたが、
比較実験番号１〜３の場合、ＰＶＡは殆ど溶解しなかっ
た。また、比較実験番号４〜６の場合も一部は溶解する
が不均一なゲルが生成した。そこで、金属塩の水溶液濃
度を２〜１０％と低下させ溶液を作製し、実施例】と同
様ゲルを作製したところ、乳白色のゲルが得られたが、
それらは全く粘着性を示さなかった。

第２表 実施例２゜ 市販ＰＶＡ　（ケン化度９５モル％、平均重合度２．２
００）　７５　ｇをあらかじめ別に調製した塩化カルシ
ウムニ水塩３０重景％水溶液４２５ｇ中に添加し、オー
トクレーブ中で１１０℃にて３０分間加熱溶解させた後
、ポリエチレン袋に封入し一２０℃のフリーザー中で一
昼夜放置することにより保冷袋を作製した。このゲルは
一２０℃でも凍結することなく柔軟性を呈し、頭部、あ
るいは皮膚に触れても堅さにもとづく不快感はなかった
。また。

−２０℃−晩放置、室温−晩放置のサイクルを３０回試
みたが、ゲルの強度は若干高くなったものの、ゲル中の
水の離しよう現象は全く生じなかった。

実施例３゜ 実施例１中の実施実験番号３により得られたＩ〕ＶＡゲ
ルを約５Ｘ５ｍｍ程度に切断した後、真空乾燥器により
約３日間脱水し、白色の塩化カルシウム含有ＰＶＡ乾燥
ゲルを得た。この乾燥ゲル約５０ｇを内容置駒１０　Ｌ
のガラス製デシケータの底に入れ湿度変化を測定したと
ころ、最初約８０％の湿度が数時間で０％に達し、３ケ
月以上その湿度を保った。

実施例４゜ 実施例１中の実施実験番号５により得られたＰ■Δゲル
をＪ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ−６９１１，５−１３項に準する方
法で体積抵抗率を測定したところ、４Ｘ１０’　Ωｃｍ
の値を示した。また、このゲルに電極コネクターを付け
、心電図を測定したところ良好な結果が得られた。

実施例５゜ 市販ＰＶＡ　（ケン化度９９．５モル％、平均重合度　
１，７００）　　１３　ｇをあらかじめ別に調製した塩
化カルシウムニ水塩３０重景％水溶液８７．中に添加し
、オートクレーブ中で１１０℃にて３０分間加熱溶解さ
せた。その濃厚溶液を５０〜６０℃に冷却させてからサ
ルチル酸グリコールＩｇ、Ｌ−メントール１．、、ＤＬ
−カンフル０．５ｇ、酢酸トコフェロール０．３ｇを添
加し攪拌溶解させポリエステルフィルムＪ−に流延し、
その上に不織布をのせた後、−２０℃のフリーザー中に
て一昼夜放置することにより消炎・鎮痛パップ剤を作製
した。このハップ剤（１０Ｘ　Ｌ　Ｏｃｍ）を人の背中
に貼付したところ、他の粘着テープの補助なしで皮膚に
対する粘着性が優れ、２４時間後でも初期の粘着力を保
持しており、また、皮膚への刺激が少なく皮膚のカブレ
もほとんど認められなかった。

実施例６゜ 市販ｒ’ＶＡ　（ケン化度９９．５モル％、平均重合度
　１，７００）　２．６ｇをあらかじめ別に調製した塩
化カルシウムニ水塩３０重量％水溶液１７．４ｇ中に添
加し、オートクレーブ中で１１０℃にて３０分間加熱溶
解させた。その溶液を５０〜６０℃に冷却させてからジ
クロフェナックナトリウム０．５ｇとニコチン酸オクチ
ル１．５ｇを添加し攪拌下で溶解させガラス製のシャー
レに入れた後、−２０℃のフリーザー中にて一昼夜放置
することにより経皮吸収製剤を作製した、この製剤のカ
ラゲニン足浮腫に対する制御作用を　Ｗｉｓ　ｔａｒ系
雄ラソう、（体重約２ｓＯｇ）にて検討したところ、８
時間後ではガラゲニン足浮腫制御効果が顕著に認められ
た。

実施例７゜ 市販ＰＶＡ　（ケン化度９９．５モル％、平均重合度　
１，７００）　２．６ｇをあらかじめ別に調製した塩化
カルシウム−水塩３０重に％水溶液］、７．４゜中に添
加し、オートクレーブ中で１１０”Ｃにて３０分間加熱
溶解させた。その溶液を５０〜６０℃に冷却させてから
塩酸グロニジン０．２ｇを添加し攪拌下で溶解させポリ
エステルフィルム（厚み２０μｍ）上に流延した後、−
２０℃のフリーザー中にて一昼夜放置することにより経
皮吸収製剤を作製した。この製剤の血圧降下作用を　Ｗ
ｉｓｔａｒ系雄ラット（体重約２５０ｇ）にて検討した
ところ、４８時間にわたって血圧降下が認められた。

実施例８゜ 市販ＰＶＡ　（ケン化度９９．５モル％、平均重合度１
．２００）　２０　ｇをあらかじめ別に調製した塩化カ
ルシウムニ水塩３０重量％水溶液８０ｇ中に添加し、オ
ートクレーブ中で１．１０’Ｃにて３０分間加熱溶解さ
せた。その溶液を５０〜６０℃に冷却させてから市販の
ジャスミン香料Ｌｏｇを添加し攪拌下で均一に分散させ
プラスチック容器に入れた後、−２０℃のフリーザー中
にて一昼夜放置することによりゲル消臭芳香剤を作製し
た。このものを乗用車内の後部に設置し芳香持続性を検
討したところ、約３ケ月間屯内の芳香効果が認められた
。

［発明の効果コ 本発明の粘着性ＰＶＡハイドロゲル組成物は。

ｐ　ｖ　Ａのゲル化に際して毒性の強い化学的架橋剤や
触媒などは一切使用していないので、生体組織に対する
刺激性が殆どなく、生理活性物質の活性の低下や変質も
おこらない。また、機械的強度、粘着性、透明性、低温
下での柔軟性、保水性、およびイオン導電性に優九でい
るため５保冷剤、経皮吸収製剤、生体電極用ゲルとして
応用できる。

また、酵素や菌体の固定化担体、さらに、昆虫忌避剤、
殺虫剤、殺菌剤、フェロモン、農薬、芳香剤の徐放性担
体、消臭剤、病人用マット、あるいは乾燥剤等として幅
広く応用することができる。

特許出願人　株式会社バイオマテリアル・ユニバース

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水以外にポリビニルアルコールと二価の金属塩を主
   成分とすることを特徴とする粘着性ＰＶＡハイドロゲル
   組成物。 ２）ポリビニルアルコールの粘度平均重合度が５００以
   上である特許請求の範囲第１項記載の粘着性ＰＶＡハイ
   ドロゲル組成物。 ３）ポリビニルアルコールのケン化度が８０モル％以上
   である特許請求の範囲第１項記載の粘着性ＰＶＡハイド
   ロゲル組成物。 ４）ハイドロゲル中におけるポリビニルアルコールの含
   有量が５〜８０重量％である特許請求の範囲第１項記載
   の粘着性ＰＶＡハイドロゲル組成物。 ５）二価の金属塩が塩化亜鉛、塩化カルシウム、塩化ス
   トロンチウム、塩化パラジウム、塩化バリウム、塩化ビ
   スマス、塩化ベリリウム、塩化マグネシウム、塩化マン
   ガン、塩化ニッケルである特許請求の範囲第１項記載の
   粘着性ＰＶＡハイドロゲル組成物。 ６）ハイドロゲル中における金属塩化物の含有量が２〜
   ９０重量％である特許請求の範囲第１項記載の粘着性Ｐ
   ＶＡハイドロゲル組成物。