JPH0873691A - Polyvinyl alcohol hydrogel and method for producing the same - Google Patents
Polyvinyl alcohol hydrogel and method for producing the sameInfo
- Publication number
- JPH0873691A JPH0873691A JP18531294A JP18531294A JPH0873691A JP H0873691 A JPH0873691 A JP H0873691A JP 18531294 A JP18531294 A JP 18531294A JP 18531294 A JP18531294 A JP 18531294A JP H0873691 A JPH0873691 A JP H0873691A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyvinyl alcohol
- hydrogel
- sugar
- aqueous solution
- gel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】糖を含有するポリビニルアルコールハイドロゲ
ルであって、糖が、一般式:
Cn H2nOn (式中、nは正の整数)
で表される単糖類および一般式:
Cn+1 H2nOn (式中、nは正の整数)
で表される還元性二糖類から成る群より選択された少な
くとも1種であるポリビニルアルコールハイドロゲル。
【効果】このポリビニルアルコールハイドロゲルは、水
の脱離が有効に抑制され、優れた熱安定性と形態安定性
を兼ね備えており、例えば医療用材料等の分野で有用で
ある。(57) [Summary] [Structure] A polyvinyl alcohol hydrogel containing a sugar, wherein the sugar is a monosaccharide represented by the general formula: C n H 2n O n (wherein n is a positive integer), and A polyvinyl alcohol hydrogel which is at least one selected from the group consisting of reducing disaccharides represented by the general formula: C n + 1 H 2n O n (where n is a positive integer). [Effect] This polyvinyl alcohol hydrogel effectively suppresses desorption of water and has excellent thermal stability and morphological stability, and is useful, for example, in the field of medical materials and the like.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、医療用材料等の分野を
はじめ種々の用途に有用であるポリビニルアルコールハ
イドロゲルに関するものであり、特に熱安定性に優れ、
空気中で水の脱離の少ないポリビニルアルコールハイド
ロゲルに関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a polyvinyl alcohol hydrogel which is useful in various applications including fields such as medical materials, and is particularly excellent in heat stability.
The present invention relates to a polyvinyl alcohol hydrogel with little water desorption in the air.
【0002】[0002]
【従来の技術】ポリビニルアルコールは、水と親和性の
ある合成高分子であり、そのハイドロゲルは南部らによ
り見出され(特開昭57−130543号公報、特開昭
58−36530号公報、高分子加工、32(11)、532
〜、1983)、一時的あるいは長期の生体代替物(例えば
高分子刊行会発行「ポバールの世界」111〜、199
2)、コンタクトレンズ、NMR診断用ファントム(特
開昭61−24744号公報)等の医療分野をはじめと
して、種々の分野に応用することが提案されているが、
熱安定性や形態安定性が不満足であるという問題を有し
ている。2. Description of the Related Art Polyvinyl alcohol is a synthetic polymer having an affinity for water, and its hydrogel has been found by Nanbu et al. (JP-A-57-130543 and JP-A-58-36530). Polymer processing, 32 (11), 532
, 1983), temporary or long-term bio-substitutes (for example, "World of Poval", 111-199, published by Kobunshi Kogyokai).
2), application to various fields including the medical field such as contact lenses and phantoms for NMR diagnosis (JP-A-61-24744) has been proposed.
There is a problem that thermal stability and morphological stability are unsatisfactory.
【0003】この様なポリビニルアルコールハイドロゲ
ルの熱安定性を向上させる方法としては、(1)ポリビ
ニルアルコール水溶液の凍結・解凍を何回も繰り返した
り或いはその水溶液を凍結乾燥する方法、(2)ゲル化
のための溶媒として水/ジメチルスルホオキシド等の混
合溶媒を使用する方法、(3)ポリビニルアルコールと
してシンジオタクチックに富むポリビニルアルコールを
使用する方法、(4)ポリビニルアルコールをアルデヒ
ドなどの架橋剤で架橋させる方法、等が一般的に知られ
ている。As a method for improving the thermal stability of such polyvinyl alcohol hydrogel, (1) a method of repeatedly freezing and thawing an aqueous solution of polyvinyl alcohol or lyophilizing the aqueous solution, (2) a gel Using a mixed solvent such as water / dimethyl sulfoxide as a solvent for the polymerization, (3) using polyvinyl alcohol rich in syndiotactic as polyvinyl alcohol, (4) using polyvinyl alcohol with a crosslinking agent such as aldehyde A method of crosslinking and the like are generally known.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
(1)の方法は、凍結・解凍の繰り返し回数が多く、ま
た凍結乾燥に長時間を要するという欠点があり、(2)
及び(4)の方法は、安全・衛生上好ましくない有機溶
媒を使用する等の問題があり、さらに操作の煩雑さと有
機溶媒を除去する必要があるなどが商業生産の障害とな
っていた。また(3)の方法は、ゲル化しやすいが、体
積変化が大きく、経済性も悪いという欠点を有してお
り、さらには水の脱離を制御できない重大な欠点があっ
た。上記の方法で得られるポリビニルアルコールハイド
ロゲルは、溶媒(水)が蒸発しやすくゲルからの水の脱
離を制御できず、元のゲル状態が保てず、上記(1)及
び(2)の方法では融点が高々70℃程度のハイドロゲ
ルしか得ることが出来なかった。However, the above method (1) has the drawbacks that the number of freeze / thaw cycles is large and that freeze-drying requires a long time.
The methods (4) and (4) have problems such as the use of an organic solvent which is not preferable from the viewpoint of safety and hygiene, and the complexity of the operation and the need to remove the organic solvent have been obstacles to commercial production. In addition, the method (3) has a drawback that it easily gels, but has a large volume change and is poor in economic efficiency, and further has a serious drawback that the desorption of water cannot be controlled. In the polyvinyl alcohol hydrogel obtained by the above method, the solvent (water) easily evaporates, the desorption of water from the gel cannot be controlled, the original gel state cannot be maintained, and the polyvinyl alcohol hydrogel of the above (1) and (2) According to the method, only a hydrogel having a melting point of at most about 70 ° C. could be obtained.
【0005】そこで、本発明の目的は、熱に安定でかつ
水が脱離しにくい形態安定性も優れた、しかも安全・衛
生上の問題もないポリビニルアルコールハイドロゲルを
提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a polyvinyl alcohol hydrogel which is stable to heat and has excellent morphological stability in which water is hardly desorbed, and which has no safety and hygiene problems.
【0006】[0006]
【発明を解決するための手段】本発明によれば、糖を含
有するポリビニルアルコールハイドロゲルであって、糖
が、一般式: Cn H2nOn (式中、nは正の整数) で表される単糖類および一般式: Cn+1 H2nOn (式中、nは正の整数) で表される還元性二糖類から成る群より選択された少な
くとも1種であるポリビニルアルコールハイドロゲルが
提供される。さらに、本発明によれば、ポリビニルアル
コールと上記の糖を含む水溶液を調製し、得られた溶液
を100℃以上に加熱した後、急冷する工程を有する上
記のポリビニルアルコールハイドロゲルの製法が提供さ
れる。According to the present invention invention the means for solving], a polyvinyl alcohol hydrogel containing a sugar, sugar, general formula: (wherein, n a positive integer) C n H 2n O n at Monosaccharide represented and a general formula: C n + 1 H 2n O n (wherein n is a positive integer) At least one polyvinyl alcohol hydro selected from the group consisting of reducing disaccharides A gel is provided. Further, according to the present invention, there is provided a method for producing the above polyvinyl alcohol hydrogel, which has a step of preparing an aqueous solution containing polyvinyl alcohol and the above-mentioned sugar, heating the obtained solution to 100 ° C. or higher, and then rapidly cooling the solution. It
【0007】ポリビニルアルコール 本発明のハイドロゲルを構成する主成分として使用され
るポリビニルアルコールとしては、ポリ酢酸ビニルのケ
ン化により得られるポリビニルアルコールが一般的に使
用されるが、これに限定されず、例えばトリフルオロ酢
酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニ
ル、ピバリン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、
カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニ
ル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、メタク
リル酸ビニル、クロトン酸ビニル、ソルビン酸ビニル、
安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル、t−ブチル安息香酸ビ
ニル、バーサティック酸ビニル等の酢酸ビニル以外のビ
ニルエステルの単独重合体やこれらビニルエステル及び
酢酸ビニルの少なくとも2種からなる共重合体をケン化
して得られたものも使用することができる。 Polyvinyl alcohol Polyvinyl alcohol used as a main component of the hydrogel of the present invention is generally polyvinyl alcohol obtained by saponification of polyvinyl acetate, but is not limited thereto. For example, vinyl trifluoroacetate, vinyl formate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl pivalate, vinyl 2-ethylhexanoate,
Vinyl caprylate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, vinyl methacrylate, vinyl crotonate, vinyl sorbate,
Saponification of homopolymers of vinyl esters other than vinyl acetate such as vinyl benzoate, vinyl cinnamate, vinyl t-butyl benzoate and vinyl versatate, and copolymers of at least two of these vinyl esters and vinyl acetate. What was obtained by using it can also be used.
【0008】これらのポリビニルアルコールの平均重合
度(JIS K6726 に準拠した方法による)は特に限定され
ないが、500 〜3000の範囲が工業上一般的であり、この
範囲から選択するのが経済的に有利である。またポリビ
ニルアルコールのケン化度(JIS K6726 に準拠した方法
による)は、好ましくは98モル%以上の完全ケン化品
が望ましいが、特に限定されず80モル%以上の範囲が
工業上一般的であり、この範囲から選択するのが経済的
に有利である。The average degree of polymerization of these polyvinyl alcohols (according to the method according to JIS K6726) is not particularly limited, but a range of 500 to 3000 is industrially general, and it is economically advantageous to select from this range. Is. The saponification degree of polyvinyl alcohol (according to the method based on JIS K6726) is preferably 98 mol% or more, but a completely saponified product is preferable, but it is not particularly limited and a range of 80 mol% or more is industrially general. It is economically advantageous to select from this range.
【0009】また、ポリビニルアルコール系重合体の水
溶性等の特性が損なわれない限りにおいて、上記のポリ
ビニルアルコールと他のモノマーとの共重合体である変
性ポリビニルアルコールも使用することができる。この
ような他のモノマーとしては、例えば不飽和多価カルボ
ン酸又はその塩、アルキルエステル、完全アルキルエス
テル、無水物、アミド、イミド、ニトリル;不飽和スル
ホン酸又はその塩;ビニルエーテル;エチレン;塩化ビ
ニル;炭素原子数3〜30のαオレフィン等の少なくと
も1種を使用することができる。かかる変性ポリビニル
アルコールは、例えば酢酸ビニル及び/又は前述した酢
酸ビニル以外のビニルエステルと、上記の他のモノマー
との共重合体をケン化して得ることができる。Further, modified polyvinyl alcohol, which is a copolymer of the above-mentioned polyvinyl alcohol and other monomers, can be used as long as the properties such as water solubility of the polyvinyl alcohol polymer are not impaired. Examples of such other monomers include unsaturated polycarboxylic acids or salts thereof, alkyl esters, complete alkyl esters, anhydrides, amides, imides, nitriles; unsaturated sulfonic acids or salts thereof; vinyl ethers; ethylene; vinyl chloride. At least one kind of α-olefin having 3 to 30 carbon atoms can be used. Such modified polyvinyl alcohol can be obtained, for example, by saponifying a copolymer of vinyl acetate and / or the above-mentioned vinyl ester other than vinyl acetate and the above-mentioned other monomer.
【0010】糖本発明において用いる糖は、一般式
(1): Cn H2nOn (式中、nは正の整数) (1) で表される単糖類および一般式(2): Cn+1 H2nOn (式中、nは正の整数) (2) で表される還元性二糖類から成る群より選択された少な
くとも1種である。上記の糖の内、単糖類としては、グ
ルコース及びフルクトース(何れも一般式(1)におい
てn=6)が好適であり、還元性二糖類としては、マル
トース等の還元性二糖類が好適である。とりわけ、マル
トースは形態安定性及び熱安定性に優れたポリビニルア
ルコールハイドロゲルを得るのに好適であり、フルクト
ースは形態安定性に特に優れたポリビニルアルコールハ
イドロゲルを得るのに好適である。本発明では特にフル
クトース及びマルトースを用いることが好ましい。ショ
糖等の非還元性二糖類を用いると形態安定性の悪いハイ
ドロゲルが得られて不都合をきたす。 Sugar The sugar used in the present invention is a monosaccharide represented by the general formula (1): C n H 2n O n (where n is a positive integer) (1) and the general formula (2): C n + 1 H 2n O n (where n is a positive integer) (2) is at least one selected from the group consisting of reducing disaccharides. Of the above sugars, glucose and fructose (both n = 6 in the general formula (1)) are preferable as the monosaccharide, and reducing disaccharides such as maltose are preferable as the reducing disaccharide. . Among them, maltose is suitable for obtaining a polyvinyl alcohol hydrogel excellent in morphological stability and heat stability, and fructose is suitable for obtaining a polyvinyl alcohol hydrogel particularly excellent in morphological stability. In the present invention, it is particularly preferable to use fructose and maltose. When a non-reducing disaccharide such as sucrose is used, a hydrogel having poor morphological stability is obtained, which is disadvantageous.
【0011】水溶液中の糖の濃度は、一般に20〜60
重量%、特に50〜60重量%の範囲とすることが好適
である。糖濃度が低すぎるとゲル中の水分の脱離を有効
に抑制することが困難となり、また糖濃度が高すぎると
ポリビニルアルコールの溶解度が低下するため、均一な
ハイドロゲルの形成が困難となる傾向がある。The concentration of sugar in the aqueous solution is generally 20 to 60.
It is preferably in the range of 50% by weight, particularly 50 to 60% by weight. If the sugar concentration is too low, it will be difficult to effectively suppress the desorption of water in the gel, and if the sugar concentration is too high, the solubility of polyvinyl alcohol will decrease, making it difficult to form a uniform hydrogel. There is.
【0012】その他の成分 本発明におけるポリビニルアルコールハイドロゲルに
は、上記の成分以外にも、その用途に応じて、それ自体
公知の添加剤、例えば染料、顔料などの着色成分;防腐
剤、殺菌剤などの保存成分;付香成分;グリセリン、ポ
リエチレングリコールなどの可塑化成分;炭酸カルシウ
ム、クレー等の無機性あるいはでんぷん、コーンスター
チ等の有機性の充填成分;等を1種単独で又は2種以上
を組み合わせて添加することができる。勿論、これらの
添加剤の量は、形成されるハイドロゲルの物性が損なわ
れない程度に適宜設定される。 Other Components In addition to the above-mentioned components, other components of the polyvinyl alcohol hydrogel of the present invention are known per se, for example, coloring components such as dyes and pigments; preservatives and bactericides. Preservatives such as; fragrances; plasticizing components such as glycerin and polyethylene glycol; inorganic fillers such as calcium carbonate and clay; organic fillers such as starch and corn starch; It can be added in combination. Of course, the amounts of these additives are appropriately set so that the physical properties of the hydrogel formed are not impaired.
【0013】ゲルの製造 本発明のハイドロゲルの製法をより具体的に説明する
と、先ず前述した糖の水溶液に、ポリビニルアルコール
及び場合によっては必要に応じて使用される上述の添加
剤を混合し、少なくとも100℃以上、好ましくは12
0〜140℃の温度に加熱してポリビニルアルコールを
完全に溶解して均一な水溶液を調製する。この加熱は、
沸騰を生じない程度の加圧下で行われるのが一般的であ
る。ポリビニルアルコールの完全な溶解を比較的短時間
で達成するには120℃以上での加熱が好ましい。しか
し、温度が高すぎると、水溶液が黄変する等の不都合を
生じる。 Production of Gel The production method of the hydrogel of the present invention will be described in more detail. First, the above-mentioned aqueous solution of sugar is mixed with polyvinyl alcohol and, if necessary, the above-mentioned additives used, At least 100 ° C or higher, preferably 12
The polyvinyl alcohol is completely dissolved by heating to a temperature of 0 to 140 ° C. to prepare a uniform aqueous solution. This heating is
It is generally carried out under a pressure that does not cause boiling. To achieve complete dissolution of polyvinyl alcohol in a relatively short time, heating at 120 ° C or higher is preferable. However, if the temperature is too high, problems such as yellowing of the aqueous solution occur.
【0014】本発明において、この水溶液中のポリビニ
ルアルコール濃度は、通常3〜12g/dLが好まし
く、糖がマルトースである場合には4〜12g/dLが
より好ましい。一般には特に5〜7g/dLの範囲に設
定することが、溶解およびゲル化を比較的短時間で行う
ことができるのでさらに有利である。この濃度が低すぎ
ると、ゲル化に要する時間が長くなる。またこの濃度が
高すぎると、水溶液の粘度が高くなり、溶解に要する時
間が長くなる。In the present invention, the polyvinyl alcohol concentration in this aqueous solution is usually preferably 3 to 12 g / dL, and more preferably 4 to 12 g / dL when the sugar is maltose. Generally, it is more advantageous to set the range of 5 to 7 g / dL because the dissolution and gelation can be performed in a relatively short time. If this concentration is too low, the time required for gelation becomes long. On the other hand, if the concentration is too high, the viscosity of the aqueous solution becomes high and the time required for dissolution becomes long.
【0015】上記の加熱による溶解後は、得られた糖含
有ポリビニルアルコール溶液を急冷しゲル化させる。例
えば、加熱された水溶液を適当な型内に注入し、連続的
に或いはバッチ式で急冷すると、ゲル化が行われる。勿
論、前記の加熱をこの型内で行ってもよい。急冷の程度
は、一般に40℃/分以上の範囲とすることが適当であ
る。尚、このような急冷は、目的とする冷却温度に応じ
てフレオン、液体窒素、冷水等の適当な冷媒を使用した
り、冷蔵庫中に水溶液を保存する等、適当な手段によっ
て行うことができる。After the dissolution by heating as described above, the obtained sugar-containing polyvinyl alcohol solution is rapidly cooled to gel. For example, gelation is performed by injecting a heated aqueous solution into a suitable mold and quenching continuously or batchwise. Of course, the above-mentioned heating may be performed in this mold. The degree of rapid cooling is generally appropriate in the range of 40 ° C./minute or more. Incidentally, such rapid cooling can be performed by an appropriate means such as using an appropriate refrigerant such as freon, liquid nitrogen, cold water, or storing the aqueous solution in a refrigerator, depending on the intended cooling temperature.
【0016】冷却温度は、100℃よりも低い適宜、具
体的には−100℃〜100℃に設定される。例えば強
度の高いゲルを得ようとする場合には、50℃以下の温
度にまで冷却することが好適である。このような温度で
加熱後急冷することにより熱に安定で水が脱離しにくい
形態安定性に優れたポリビニルアルコールハイドロゲル
が得られる。本発明のポリビニルアルコールハイドロゲ
ルを得るには、加熱による溶解後、1)直接−100℃
〜−10℃に凍結させた後、解凍(20〜50℃)し、
その操作を1又は2回以上繰り返す方法。2)−10〜
100℃で1時間以上熟成させる方法がある。この場合
も、必要に応じて−10℃〜−100℃で凍結した後、
20〜50℃で解凍の操作を1又は2回以上供してもよ
い。従って冷却温度は1)、2)の方法から適宜選択で
きる。一般に凍結・解凍サイクル数を増す程、熱安定性
で強度の高い形態安定性の優れたゲルとなる。The cooling temperature is appropriately set to be lower than 100 ° C., specifically, -100 ° C. to 100 ° C. For example, in order to obtain a gel having high strength, it is preferable to cool to a temperature of 50 ° C. or lower. By heating at such a temperature and then rapidly cooling, a polyvinyl alcohol hydrogel which is stable to heat and has excellent morphological stability in which water is hardly released can be obtained. To obtain the polyvinyl alcohol hydrogel of the present invention, after dissolution by heating, 1) directly at −100 ° C.
After freezing to ~ -10 ° C, thaw (20-50 ° C),
A method of repeating the operation once or twice or more. 2) -10
There is a method of aging at 100 ° C. for 1 hour or more. Also in this case, after freezing at -10 ° C to -100 ° C, if necessary,
The operation of thawing at 20 to 50 ° C may be performed once or twice or more. Therefore, the cooling temperature can be appropriately selected from the methods 1) and 2). Generally, as the number of freeze / thaw cycles increases, the gel becomes more heat-stable, stronger and more morphologically stable.
【0017】[0017]
【作用】本発明のハイドロゲルは、ポリビニルアルコー
ルのゲル化溶媒として、前記の単糖類或いは還元性二糖
類の水溶液を使用したことが重要な特徴であり、これに
より、前述した発明の課題を達成することに成功したも
のである。機構は必ずしも明確でないが、本発明のハイ
ドロゲルにおいては、糖分子に多数の水分子が会合して
おり、このために、ゲル中からの水の脱離が抑制され、
優れた熱安定性と形態安定性とを兼ね備えるものと推定
される。これらの糖は、容易に水に溶解するとともに、
極めて安全且つ衛生的であり、また安価な物質である。
従って、本発明のハイドロゲルはコンタクトレンズ、皮
膚間の癒着防止剤、人口血管、血栓等、医療用などの用
途に特に有用であり、商業的にも極めて満足し得るもの
となる。また本発明のハイドロゲルは、煩雑な操作を用
いることなく製造することができ、しかも糖が容易に水
に溶解し且つ安価な物質であることから、工業的に極め
て有利である。The hydrogel of the present invention is characterized in that an aqueous solution of the above-mentioned monosaccharide or reducing disaccharide is used as a gelling solvent for polyvinyl alcohol, thereby achieving the above-mentioned object of the invention. It was successful in doing. Although the mechanism is not always clear, in the hydrogel of the present invention, a large number of water molecules are associated with the sugar molecule, and therefore the desorption of water from the gel is suppressed,
It is presumed that it has both excellent thermal stability and morphological stability. These sugars easily dissolve in water,
It is a very safe and hygienic and inexpensive material.
Therefore, the hydrogel of the present invention is particularly useful for applications such as contact lenses, anti-adhesion agents for skin, artificial blood vessels, thrombosis, and medical purposes, and is extremely satisfactory commercially. Further, the hydrogel of the present invention can be produced without using a complicated operation, and since sugar is a substance which is easily dissolved in water and is an inexpensive substance, it is industrially extremely advantageous.
【0018】[0018]
実施例1 ポリ酢酸ビニルのケン化により得たポリビニルアルコー
ル(平均重合度 1300,ケン化度 99.9 モル%)を、濃度
5g/dLになるように各種の糖の水溶液(糖濃度:5
0重量%)又は水(糖濃度:0重量%)に混合後、加圧
下で120℃に加熱してポリビニルアルコールの糖水溶
液を調製した。この水溶液をプラスチック容器(内径2
9mm、深さ50mm)に流し込み、−34℃に急冷して当
該温度で18時間凍結させた後、室温で6時間かけて解
凍し融解させた。その凍結・解凍サイクルを3回繰り返
した後、そのハイドロゲルの圧縮弾性率を、熱機械分析
装置(マックサイエンス社製、商品名TMA4000)で用
いて測定した。即ち、荷重0.5g で0.25Hzの一定の振
動をゲルに加えながら20℃から50℃まで1.5分か
けて昇温しつつ測定した。得られた測定結果では、20
℃から50℃の範囲で測定値はほぼ同一であったので、
約25℃における圧縮弾性率(A)を求めた。水及び糖
の脱離性を調べるための促進試験として、上記の凍結・
解凍サイクルを経たゲルを、水中に浸漬(室温、3日
間)した後、凍結乾燥する処理を施したハイドロゲルの
圧縮弾性率(B)も合わせて測定した。圧縮弾性率比
(B/A)を形態安定性の指標として求め、結果を表1
に示す。Example 1 Polyvinyl alcohol obtained by saponification of polyvinyl acetate (average degree of polymerization: 1300, degree of saponification: 99.9 mol%) was used to prepare an aqueous solution of various sugars (sugar concentration: 5).
0% by weight) or water (sugar concentration: 0% by weight), and then heated to 120 ° C. under pressure to prepare an aqueous sugar solution of polyvinyl alcohol. This aqueous solution is placed in a plastic container (inner diameter 2
9 mm, depth 50 mm), the mixture was rapidly cooled to -34 ° C and frozen at the temperature for 18 hours, and then thawed and thawed at room temperature for 6 hours. After repeating the freeze / thaw cycle three times, the compression elastic modulus of the hydrogel was measured using a thermomechanical analyzer (trade name: TMA4000, manufactured by Mac Science Co., Ltd.). That is, the measurement was performed while applying a constant vibration of 0.25 Hz to the gel at a load of 0.5 g while raising the temperature from 20 ° C. to 50 ° C. over 1.5 minutes. The obtained measurement result is 20
Since the measured values were almost the same in the range of ℃ to 50 ℃,
The compression elastic modulus (A) at about 25 ° C. was obtained. As an accelerated test for investigating desorption of water and sugar,
The compression elastic modulus (B) of the hydrogel subjected to the freeze-drying treatment after immersing the gel that had undergone the thawing cycle in water (room temperature, 3 days) was also measured. The compression modulus ratio (B / A) was obtained as an index of morphological stability, and the results are shown in Table 1.
Shown in
【0019】[0019]
【表1】 A:凍結・解凍サイクルを3回繰り返したゲルの圧縮弾性率 B:上記凍結・解凍サイクルを経たゲルを水中に浸漬後、凍結乾燥したゲルの 圧縮弾性率[Table 1] A: Compressive elastic modulus of gel obtained by repeating freeze / thaw cycle three times B: Compressive elastic modulus of gel freeze-dried after immersing gel subjected to the above freeze / thaw cycle
【0020】上記の結果から、マルトース又はフルクト
ースを含有するハイドロゲルは上述のような過酷な処理
を加えても、圧縮弾性比は8倍程度に増加するだけであ
った。またショ糖を含有するハイドロゲルは圧縮弾性比
が35倍となり、前記の還元性二糖に比べ形態安定性が
著しく劣る。一方、糖を含まない場合は圧縮弾性比が1
00倍にも増加し水がほぼ完全に脱離してしまうことが
理解される。From the above results, the hydrogel containing maltose or fructose only increased the compression elastic ratio to about 8 times even if the above-mentioned severe treatment was applied. In addition, the hydrogel containing sucrose has a compression elastic ratio of 35 times, and is significantly inferior in morphological stability to the reducing disaccharide. On the other hand, when sugar is not included, the compression elastic ratio is 1
It is understood that the water increases almost 00 times and the water is almost completely desorbed.
【0021】実施例2 実施例1で用いたポリビニルアルコールを、マルトース
水溶液50重量%に、濃度が4、8又は12g/dLに
なるように混合した後、加圧下で120℃に加熱してポ
リビニルアルコールを含む4種のマルトース水溶液を調
製した。各水溶液を急冷し、0℃で24時間放置してゲ
ル化させ、得られたハイドロゲルの融点を下記の方法で
測定した。結果を表2に示す。表2から明らかなよう
に、濃度4g/dL以上でポリビニルアルコールを含む
マルトース水溶液を用いた場合には、得られるハイドロ
ゲルの融点は77〜94℃の範囲であり、熱に非常に安
定であった。また30℃で24時間放置してゲル化させ
て得られたハイドロゲルも同程度の融点であった。比較
例として作成した糖を含まないハイドロゲルの融点は1
0〜20℃であり、凍結・解凍を8回繰り返しても融点
は70℃程度にしか高まらなかった。その結果を表2に
示した。Example 2 The polyvinyl alcohol used in Example 1 was mixed with 50% by weight of a maltose aqueous solution so as to have a concentration of 4, 8 or 12 g / dL, and then heated to 120 ° C. under pressure to obtain polyvinyl. Four types of maltose aqueous solutions containing alcohol were prepared. Each aqueous solution was rapidly cooled, allowed to stand at 0 ° C. for 24 hours for gelation, and the melting point of the resulting hydrogel was measured by the following method. Table 2 shows the results. As is clear from Table 2, when a maltose aqueous solution containing polyvinyl alcohol at a concentration of 4 g / dL or more was used, the resulting hydrogel had a melting point in the range of 77 to 94 ° C and was very stable to heat. It was Further, the hydrogel obtained by allowing the gel to stand at 30 ° C. for 24 hours had the same melting point. The melting point of the sugar-free hydrogel prepared as a comparative example is 1
The melting point was 0 to 20 ° C., and the melting point increased only to about 70 ° C. even after repeating freeze and thaw eight times. The results are shown in Table 2.
【0022】ハイドロゲルの融点測定方法 ハイドロゲルの一部を封管中に採取し、0.5〜1℃/
分の速度で昇温し、ゲルが流動し始める温度を融点とす
る。 Method for measuring melting point of hydrogel A part of the hydrogel is sampled in a sealed tube and 0.5 to 1 ° C. /
The temperature is raised at a rate of minutes and the temperature at which the gel begins to flow is taken as the melting point.
【0023】[0023]
【表2】 [Table 2]
【0024】実施例3 実施例1で用いたポリビニルアルコールを、濃度3、
4、8又は12g/dLになるようにフルクトース水溶
液(フルクトース濃度:60重量%)に混合した後、加
圧下で120℃に加熱してポリビニルアルコールのフル
クトース水溶液を調製した。この水溶液を急冷し、次い
で0℃で24時間放置してゲル化を行った。得られたハ
イドロゲルの融点を前記と同様にして測定したところ、
表3に示す結果が得られた。表3からわかるように、融
点は83.0℃〜95℃の範囲で熱に非常に安定であっ
た。また10℃で24時間放置してゲル化させたハイド
ロゲルの融点は0℃の場合よりわずかに低く82〜92
℃の範囲であった。Example 3 The polyvinyl alcohol used in Example 1 was added at a concentration of 3,
After being mixed with a fructose aqueous solution (fructose concentration: 60% by weight) so as to be 4, 8 or 12 g / dL, the fructose aqueous solution of polyvinyl alcohol was prepared by heating to 120 ° C. under pressure. The aqueous solution was rapidly cooled and then left at 0 ° C. for 24 hours for gelation. When the melting point of the obtained hydrogel was measured in the same manner as above,
The results shown in Table 3 were obtained. As can be seen from Table 3, the melting point was very stable to heat in the range of 83.0 ° C to 95 ° C. Also, the melting point of the hydrogel gelled by leaving it at 10 ° C. for 24 hours is slightly lower than that at 0 ° C.
It was in the range of ° C.
【0025】[0025]
【表3】 [Table 3]
【0026】実施例4 実施例1で用いたポリビニルアルコールを、種々の濃度
のフルクトース水溶液又はショ糖水溶液(0、20、4
0、60重量%)に、濃度10g/dLになるよう混合
後、加圧下で120℃に加熱してポリビニルアルコール
を含む糖水溶液を調製した。この水溶液を実施例1で用
いたものと同様のプラスチック容器に流し込み、−34℃
に急冷して当該温度で18時間凍結させた後、室温で6
時間かけて解凍し融解させた。その凍結・解凍サイクル
を3回繰り返した。得られたハイドロゲル(初期ゲル)
の重量を測定後、空気中に放置し、定期的に計量して水
の脱離を測定した。50日後ハイドロゲルの重量がほぼ
一定になった(こうして得られたゲルを平衡ゲルとい
う)。その結果を表4に示す。Example 4 The polyvinyl alcohol used in Example 1 was prepared by changing the fructose aqueous solution or the sucrose aqueous solution (0, 20, 4) having various concentrations.
0, 60% by weight) to a concentration of 10 g / dL and then heated to 120 ° C. under pressure to prepare an aqueous solution of sugar containing polyvinyl alcohol. This aqueous solution was poured into a plastic container similar to that used in Example 1, and the temperature was -34 ° C.
After quenching for 18 hours and freezing for 18 hours at room temperature,
Thawed and thawed over time. The freeze / thaw cycle was repeated 3 times. Obtained hydrogel (initial gel)
After being weighed, it was left in the air and weighed periodically to measure water desorption. After 50 days, the weight of the hydrogel became almost constant (the gel thus obtained was called equilibrium gel). The results are shown in Table 4.
【0027】[0027]
【表4】 (注)*1: 溶媒保持量は、ポリビニルアルコール1g当たりのハイドロゲル中 の溶媒量(g)を示し、下記式: (平衡ゲルの重量−乾燥ゲルの重量)/乾燥ゲルの重量 で算出される値である。 *2: 溶媒保持率(%)は、下記式: (平衡ゲルの重量/初期ゲル重量)×100 で算出される値である。[Table 4] (Note) * 1 : Solvent retention indicates the amount of solvent (g) in the hydrogel per 1 g of polyvinyl alcohol, and is calculated by the following formula: (weight of equilibrium gel-weight of dry gel) / weight of dry gel. Value. * 2 : The solvent retention rate (%) is a value calculated by the following formula: (weight of equilibrium gel / weight of initial gel) × 100.
【0028】上記の結果から、糖濃度の高いハイドロゲ
ル程高い溶媒保持性、即ち水が脱離しにくい結果を示し
た。一方、糖を含まない場合は水がほぼ完全に脱離して
しまうことが理解される。又、目視によりフルクトース
を含むゲルはゲル化初期の形態を保ったまま、溶媒を脱
離縮小し、形態安定性を示した。From the above results, the higher the sugar concentration of the hydrogel, the higher the solvent retention, that is, the result that water is less likely to be desorbed. On the other hand, it is understood that water is almost completely eliminated when sugar is not contained. Further, by visual observation, the gel containing fructose showed the morphological stability by desorbing and reducing the solvent while maintaining the morphology at the initial stage of gelation.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明のポリビニルアルコールハイドロ
ゲルは、単糖類および/又は還元性二糖類を含有してい
ることによって水の脱離が有効に抑制され、熱安定性を
保持しつつ形態安定性に優れているバランスのよいゲル
である。このハイドロゲルは、種々の用途に有用である
が、特に医療用材料等の分野に極めて有効に供される。INDUSTRIAL APPLICABILITY The polyvinyl alcohol hydrogel of the present invention contains monosaccharides and / or reducing disaccharides, so that the elimination of water is effectively suppressed, and the thermal stability is maintained while the morphological stability is maintained. It is a well-balanced gel with excellent properties. Although this hydrogel is useful for various purposes, it is very effectively provided especially in the field of medical materials and the like.
Claims (5)
ドロゲルであって、 糖が、一般式: Cn H2nOn (式中、nは正の整数) で表される単糖類および一般式: Cn+1 H2nOn (式中、nは正の整数) で表される還元性二糖類から成る群より選択された少な
くとも1種であるポリビニルアルコールハイドロゲル。1. A polyvinyl alcohol hydrogel containing a sugar, wherein the sugar is a monosaccharide represented by the general formula: C n H 2n O n (wherein n is a positive integer) and the general formula: C A polyvinyl alcohol hydrogel, which is at least one selected from the group consisting of reducing disaccharides represented by n + 1 H 2n O n (where n is a positive integer).
スである請求項1に記載のハイドロゲル。2. The hydrogel according to claim 1, wherein the sugar is fructose or maltose.
の糖を含む水溶液を調製し、得られた溶液を100℃以
上に加熱した後、急冷する工程を有する請求項1に記載
のポリビニルアルコールハイドロゲルの製法。3. The polyvinyl alcohol hydrogel according to claim 1, which has a step of preparing an aqueous solution containing polyvinyl alcohol and the sugar according to claim 1, heating the resulting solution to 100 ° C. or higher, and then rapidly cooling it. Manufacturing method.
%である請求項3に記載のポリビニルアルコールハイド
ロゲルの製法。4. The method for producing a polyvinyl alcohol hydrogel according to claim 3, wherein the sugar concentration of the aqueous solution is 20 to 60% by weight.
が、3〜12g/dLである請求項3に記載のポリビニ
ルアルコールハイドロゲルの製法。5. The method for producing a polyvinyl alcohol hydrogel according to claim 3, wherein the polyvinyl alcohol concentration of the aqueous solution is 3 to 12 g / dL.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18531294A JPH0873691A (en) | 1994-06-27 | 1994-07-14 | Polyvinyl alcohol hydrogel and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16734894 | 1994-06-27 | ||
| JP6-167348 | 1994-06-27 | ||
| JP18531294A JPH0873691A (en) | 1994-06-27 | 1994-07-14 | Polyvinyl alcohol hydrogel and method for producing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0873691A true JPH0873691A (en) | 1996-03-19 |
Family
ID=26491416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18531294A Pending JPH0873691A (en) | 1994-06-27 | 1994-07-14 | Polyvinyl alcohol hydrogel and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0873691A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10324785A (en) * | 1997-05-27 | 1998-12-08 | Kuraray Co Ltd | Vinyl alcohol polymer composition |
| KR20040075301A (en) * | 2004-07-27 | 2004-08-27 | (주) 테크포엠 | Storing Method of Hydrogels for Biosensor or Drug Delivery System |
| JP2023520596A (en) * | 2020-04-06 | 2023-05-17 | エージェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ | Hydrogels, methods of making and using them |
| WO2024034610A1 (en) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | 三菱ケミカル株式会社 | Frozen and thawed hydrogel, production method therefor, ophthalmic medical device, and contact lens |
| CN121427126A (en) * | 2025-12-30 | 2026-01-30 | 浙江省白马湖实验室有限公司 | A high-conductivity hydrogel for battery thermal management, its preparation method and application |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP18531294A patent/JPH0873691A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10324785A (en) * | 1997-05-27 | 1998-12-08 | Kuraray Co Ltd | Vinyl alcohol polymer composition |
| KR20040075301A (en) * | 2004-07-27 | 2004-08-27 | (주) 테크포엠 | Storing Method of Hydrogels for Biosensor or Drug Delivery System |
| JP2023520596A (en) * | 2020-04-06 | 2023-05-17 | エージェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ | Hydrogels, methods of making and using them |
| WO2024034610A1 (en) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | 三菱ケミカル株式会社 | Frozen and thawed hydrogel, production method therefor, ophthalmic medical device, and contact lens |
| CN121427126A (en) * | 2025-12-30 | 2026-01-30 | 浙江省白马湖实验室有限公司 | A high-conductivity hydrogel for battery thermal management, its preparation method and application |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0444603Y2 (en) | ||
| JP4280775B2 (en) | Polyvinyl alcohol gel | |
| Hassan et al. | Water solubility characteristics of poly (vinyl alcohol) and gels prepared by freezing/thawing processes | |
| US4943618A (en) | Method for preparing polyacrylonitrile copolymers by heterogeneous reaction of polyacrylonitrile aquagel | |
| Kitamura et al. | A differential scanning calorimetric study of the conformational transitions of schizophyllan in mixtures of water and dimethylsulfoxide | |
| CN1242018C (en) | Macromolecule material cold keeping agent making method | |
| JPH0720544B2 (en) | Manufacturing method of PVA hydrogel and MRI phantom | |
| CN109354719A (en) | A kind of starch double-crosslinked network hydrogel and preparation method thereof | |
| JPS5835605B2 (en) | Method for producing crosslinked alkali metal salt polyacrylate | |
| Verhoeven et al. | The physico-chemical characterization of poly (2-hydroxyethyl methacrylate-co-methacrylic acid: 2. Effect of water, PEG 400 and PEG 6000 on the glass transition temperature | |
| CN118702933A (en) | Preparation of polyvinyl alcohol-gelatin physically cross-linked double network hydrogel | |
| CN114106401A (en) | A kind of porous chitosan film and its preparation method and application | |
| WO2001068746A1 (en) | Molding made of polyvinyl alcohol and process for producing the same | |
| JPH06256616A (en) | Polyvinyl alcohol hydrogel excellent in stability and its preparation | |
| JP2707304B2 (en) | Aqueous gel for cooling agent | |
| Yamaura et al. | Effect of addition of saccharides on gelation of aqueous poly (vinyl alcohol) solutions | |
| CN117866275A (en) | Preparation method of oriented porous polysaccharide hemostatic sponge | |
| JPH04161432A (en) | Production of hydrous gel | |
| CA2378321A1 (en) | Molding of a polyalkylene glycol terephtalate and an aromatic ester | |
| JP2652845B2 (en) | Manufacturing method of chitosan regenerator | |
| JPH11322807A (en) | Method for producing cross-linked hyaluronic acid sponge | |
| JP2002138142A (en) | Method for producing polyhydroxycarboxylic acid | |
| Namkung et al. | Effect of solvent mixture on the properties of temperature-and pH-sensitive polysaccharide-based hydrogels | |
| Izutsu et al. | Effect of sodium tetraborate (borax) on the thermal properties of frozen aqueous sugar and polyol solutions | |
| Yamaura et al. | Gelation of poly (vinyl alcohol)/ethylene glycol solutions and properties of gels |