JPH0912651A

JPH0912651A - 熱可逆性ハイドロゲル材料およびその製造法

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Publication number: JPH0912651A
Application number: JP18790295A
Authority: JP
Inventors: Zenichi Ogita; 善一荻田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】組成の均一性、ゾル−ゲル転移点などの品質
安定性等に優れ、化学架橋を生じないため、生体の動
き、治癒過程における創傷の変形などに良く追従し、破
壊し組織内に取り込まれることがなく、かつ滲出液に溶
解しないなど生体適合材料等として有用な、新しい熱可
逆性ハイドロゲルを提供する。【構成】水溶性高分子主鎖に、その水溶液が曇点を有
する高分子を側鎖として結合するグラフト共重合体であ
って、隣接した側鎖間の水溶性高分子主鎖の平均重合度
が１０以上で、側鎖の割合が１０〜９０重量％、かつ、
グラフト共重合体の分子量が１０万以上である熱可逆性
ハイドロゲル材料と、熱可逆性ハイドロゲル材料の製造
において、熱可逆性ハイドロゲル材料を構成するグラフ
ト共重合体を、その水溶液が曇点を有する高分子鎖中に
１個の重合性官能基を導入し、この高分子と、水溶性高
分子を与える単量体とを共重合することにより、物性お
よび製造時の架橋形成による不溶化を良好に制御するこ
とを特徴とする熱可逆性ハイドロゲル材料の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱可逆性ハイドロゲ
ル材料とその製造法に関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、ゲル中に多量の水を保持するハイドロ
ゲル材料として、物質の分離材、医療用具、医薬品、農
薬、化粧品などに有用な、温度の変化により、可逆的に
ゲル化する熱可逆性ハイドロゲル材料とその製造法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】水溶性高分子の中には、その
水溶液が熱可逆的にハイドロゲルを形成するものがある
ことが知られており、これらは、物質の分離材や医薬、
化粧品等の分野において産業的に利用されてもいる。タ
ンパク質であるゼラチンや多糖類である寒天がその代表
であって、これらの水溶液は冷却により流動性を失なっ
てゼリー状のハイドロゲルとなり、加熱によって再び水
溶液に戻る熱可逆ゾル−ゲル転移を示すことがよく知ら
れている。また、これとは逆に加熱によってハイドロゲ
ルとなるものとしては、多糖類誘導体であるメチルセル
ロースの水溶液がある。しかしながら、これらの系に共
通する問題点として、これらの水溶性高分子がいずれも
天然の材料を素材としているため、品質の安定性確保が
困難であることや、ゾル−ゲル転移温度の制御が困難で
あること、ゲル化温度に達してからゲル化するまでに長
時間を要することなどが挙げられる。

【０００３】一方、非イオン性界面活性剤の中にも、そ
の水溶液が熱可逆的にハイドロゲルを形成するものがあ
ることが知られている。たとえばポリプロピレンオキサ
イドの両端にポリエチレンオキサイドが結合した、商品
名プロニックＦ−１２７（旭電化工業（株）製）の高濃
度水溶液は約２０℃以上でハイドロゲルとなり、それ以
下の温度で水溶液となることが知られている（たとえ
ば、International Journal of Pharmaceutics, 12, 1
47−152(1982) ）。しかしながら、この材料の場合に
は、約２０ｗｔ％以上の高濃度でしかハイドロゲルとな
らず、ハイドロゲル中の含水率が低いという問題があっ
た。また、約２０ｗｔ％以上の高濃度でゲル化温度以上
に保持しても、さらに水を加えるとゲルが溶解してしま
うという問題もあった。たとえばこのゲルを創傷被覆材
として使用した場合には、創傷面から分泌される滲出液
によってこのハイドロゲルは溶解してしまうという重大
な欠点につながる。そして、この材料の場合には、比較
的分子量が低いため、約２０ｗｔ％以上の高濃度水溶液
は非常に高い浸透圧を示し、細胞膜等も容易に透過する
ので、細胞や生物、生体を対象とする用途には不都合を
生じる場合があった。

【０００４】さらにまた熱可逆性ハイドロゲル材料とし
てポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドとポリエチレ
ンオキシドの結合体が知られているが、その製造工程
で、両高分子中に複数の反応活性な官能基を導入してい
るため、結合反応の際に化学架橋が生じて不溶化する危
険性が高く、製造が困難であるばかりでなく、得られる
ハイドロゲルの物性を制御することは非常に困難であっ
た。

【０００５】同様に三官能性のポリエチレンオキシドと
ポリプロピレンオキシド、もしくは逆に三官能性のポリ
プロピレンオキシドとポリエチレンオキシドとの結合体
も熱可逆性ハイドロゲルとして提案されてもいるが、こ
のものも、製造時に化学架橋が生じ、上記と同様の欠点
が避けられないものであった。さらに、このような化学
架橋は、架橋重合体がゾル−ゲル転移温度以上の状態、
すなわちゲル状態で分子間の運動性を制約するために生
体の複雑な動き、あるいは治癒過程における創傷の変形
などへの追従性が著しく阻害されると同時に化学架橋に
起因する脆性破壊により組織中にこのゲルの断片が取り
込まれるなどの重大な問題が考えられる。

【０００６】そこでこの発明は、上記の通りの従来の熱
可逆性ハイドロゲル材料の問題点を解決し、品質の安定
性、ゾル−ゲル転移温度の制御性、ゲル化の効率性に優
れていることはもちろんのこと、含水率を高くすること
ができ、生体への適合性に優れ、かつ化学架橋が存在し
ないため、柔軟で、複雑形状や変形への追従性にも優
れ、先にのべた生体の動きおよび創傷の治癒過程におけ
る変形性にも追従できると同時に脆性破壊による組織中
への取り込みが阻止され、滲出液にも溶解せず安定な新
しい熱可逆性ハイドロゲル材料とその製造法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、水溶性高分子主鎖にその水溶液
が曇点を有する高分子を側鎖として結合したグラフト共
重合体であって、隣接した側鎖間の水溶性高分子主鎖の
平均重合度が１０以上で、側鎖の割合が１０〜９０重量
％、かつ、グラフト共重合体の分子量が１０万以上であ
ることを特徴とする熱可逆性ハイドロゲル材料を提供す
る。さらにまたこの発明は、上記の熱可逆性ハイドロゲ
ル材料を構成するグラフト共重合体を、その水溶液が曇
点を有する高分子鎖中に１個の重合性官能基を導入し、
水溶液高分子を与える単量体と共重合させて得ることを
特徴とする熱可逆性ハイドロゲル材料の製造法も提供す
る。

【０００８】さらに詳しく説明すると、まず、この発明
で規定するところのグラフト共重合体とは、幹となる線
状重合体（主鎖）に任意の重合体の枝（側鎖）を結合さ
せた高分子化合物を意味しており、このグラフト共重合
体は主鎖が水溶性高分子であって、側鎖が曇点を有する
高分子からなることを特徴とし、かつ、必須としてい
る。

【０００９】このような構造のグラフト共重合体からな
る特定の熱可逆性ハイドロゲル材料はこの発明によって
はじめて提供されるものである。そして、曇点とは、透
明な高分子の水溶液（濃度１ｗｔ％）を徐々に加熱した
時、はじめて白濁を生じる温度を意味しており、この発
明においては、特に限定されるものではないが、この曇
点が０℃〜９０℃、さらには０℃〜４０℃であることが
望ましい。すなわち、その水溶液が曇点を有する高分子
は曇点以下の温度では水に溶解するが、曇点以上の温度
では非水溶性となり水から析出する。その水溶液が曇点
を有する高分子としては、ポリ−Ｎ−イソプロピルアク
リルアミド、ポリ−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、
ポリ−Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド、ポリ−Ｎ，
Ｎ−ジエチルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−アクリロイル
ピペリジン、ポリ−Ｎ−アクリロイルピロリジン、ポリ
−Ｎ，Ｎ−エチルメチルアクリルアミドなどのポリＮ置
換アクリルアミド誘導体、ポリ−Ｎ−イソプロピルメタ
アクリルアミド、ポリ−Ｎ−シクロプロピルメタアクリ
ルアミドなどのポリＮ置換メタアクリルアミド誘導体、
ポリプロピレンオキサイドなどのポリアルキレンオキサ
イド、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコー
ル部分酢化物などが挙げられる。

【００１０】ポリＮ置換（メタ）アクリルアミド誘導
体、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール
部分酢化物の曇点は分子量にあまり依存しないのでこれ
らの高分子を側鎖とする場合には側鎖高分子の分子量
（重合度）に特に制限はないが、好ましくは重合度５〜
１０００である。また、ポリアルキレンオキサイド、た
とえばポリプロピレンオキサイドを側鎖とする場合、プ
ロピレンオキサイドの重合度は２〜２００、好ましく
は、１０〜１００である。この範囲内でポリプロピレン
オキサイドの水溶液は曇点を有し、この曇点は重合度の
増加とともに低下する。いずれにしても、この発明の熱
可逆性ハイドロゲル材料においては、側鎖の高分子が曇
点を有することが重要であって、曇点を有する限り、２
種以上のものが含有されていてもよい。

【００１１】この発明において主鎖を構成する水溶性高
分子としては、たとえば、メチルセルロース、デキスト
ラン、ポリエチレンオキサイド等のポリアルキレンオキ
シド類、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルピロ
リドン、ポリビニルピリジン、ポリアクリルアミド、ポ
リメタアクリルアミド、ポリＮ−メチルアクリルアミド
等のポリＮ置換アクリルアミド誘導体、ポリヒドロキシ
メチルアクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル
酸、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸お
よびそれらの塩、ポリＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメ
タクリレート、ポリＮ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタ
クリレート、ポリＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアク
リルアミドおよびそれらの塩などが挙げられる。

【００１２】上記のこの発明のグラフト共重合体につい
ては、隣接した側鎖間の水溶性高分子主鎖の平均重合度
が１０以上で、側鎖の割合が１０〜９０重量％、かつグ
ラフト共重合体の分子量が１０万以上であることを必須
としてもいる。グラフト共重合体中の隣接した側鎖間の
水溶性高分子主鎖の平均重合度が１０未満の場合、水中
で水和した水溶性高分子の立体障害効果（体積排除効
果）が不十分となり、側鎖の曇点以上の温度における側
鎖間の凝集を有効に抑制できないため、系全体が巨視的
な相分離（著しいゲルのシネレシス）を起こし、安定な
ハイドロゲルが得られない。また、側鎖の割合が１０重
量％未満の場合、側鎖の曇点以上の温度における側鎖間
の凝集力が不十分なためにハイドロゲルとならず、側鎖
の割合が９０重量％を越える場合、側鎖の曇点以上の温
度における側鎖間の凝集力が強すぎるために、ゲルの著
しいシネレシス現象が生起して安定なハイドロゲルが得
られない。

【００１３】なお、ここで、曇点を有する側鎖高分子の
分子量をＡ、水溶性高分子主鎖を構成する単量体の分子
量をＢ、グラフト共重合体中の側鎖の割合をＣ重量％、
隣接した側鎖間の水溶性高分子主鎖の平均重合度をｎと
すると、次の式（１）の関係がある。

【００１４】

【数１】また、この発明では、上記のグラフト共重合体中の隣接
した側鎖間の水溶性高分子主鎖の平均重合度が１０以上
で、側鎖の割合が１０〜９０重量％という条件を満たし
ても、グラフト共重合体の分子量が１０万を下回るもの
には熱可逆性ハイドロゲル形成能がない。すなわち、分
子量１０万以上という条件が熱可逆ハイドロゲル材料と
して必須である。なお、ここで分子量１０万以上のグラ
フト共重合体とは、側鎖の曇点以下の温度においてその
水溶液を分画分子量１０万の限外濾過膜（アミコン社製
ＹＭ１００）を用いて限外濾過した時、濾過されないも
のとして規定している。

【００１５】次に、この発明の製造法について説明する
と、一般にグラフト共重合体の合成法としては、１）重
合体の連鎖移動反応を利用する方法、２）幹重合体に遊
離基に分裂し得る官能基を導入し、そこから重合を開始
する方法、３）幹重合体からイオン重合を開始せしめる
方法などが知られている。この発明のグラフト共重合体
をこれらの方法によって得ることもできるが、側鎖の重
合度を制御するという観点からは、曇点を有する高分子
鎖中に１個の重合性官能基を導入し、水溶性高分子を与
える単量体と水中で共重合させて得ることが得られたグ
ラフト共重合体の物性の良好な制御および製造時の架橋
形成の制御という点で有利でもある。

【００１６】ここで曇点を有する高分子鎖中に導入され
る重合性官能基の数は１個であることが必要で、複数の
重合性官能基が導入されるとその後の水溶性高分子を与
える単量体との共重合においていかなる溶媒にも不溶の
化学架橋ゲルが生成し、熱可逆性ハイドロゲル材料とな
る水溶性のグラフト共重合体が得られなくなる。曇点を
有する高分子鎖中に重合性官能基１個を導入するには、
たとえば曇点を有する高分子を与える単量体を重合させ
る際に連鎖移動剤を用いて、直接あるいは間接的に重合
性官能基を高分子鎖片末端に導入することができる。

【００１７】重合性官能基１個を分子内または末端に結
合した曇点を有する高分子と水溶性高分子を与える単量
体との共重合反応を水中で行うことにより、この発明に
必須の高重合度のグラフト共重合体を得ることができ
る。これは水の連鎖移動係数が極めて小さいためであ
る。

【００１８】

【作用】以上の通り、この発明の熱可逆性ハイドロゲル
材料は、特定のグラフト共重合体からなるものであっ
て、この熱可逆ハイドロゲル材料は、低温では流動性の
ある水溶液、高温では流動性を失ってハイドロゲルとな
る熱可逆ゾル−ゲル転移を示す。そのメカニズムは以下
のように推定される。すなわち、グラフト共重合体側鎖
の曇点以下の温度では、主鎖、側鎖ともに水溶性である
ので完全に水に溶解する。しかし、この水溶液の温度を
側鎖の曇点以上に昇温すると、該側鎖が非水溶液となっ
て凝集し分子間会合が起こる。一方、グラフト共重合体
主鎖は側鎖の曇点以上においても水溶性を保つので、側
鎖間の凝集が巨視的な相分離に至ることを防止し、安定
なハイドロゲルが形成される。

【００１９】そして、この発明の熱可逆性ハイドロゲル
材料は、上記の特有の構成からなるグラフト共重合体で
あることによって、従来のもののように、分子内化学架
橋が生じることがないため、その製造工程において不溶
化することはなく、実際の利用時にも柔軟で複雑形状や
変形への追従性に優れたものとなる。この発明の熱可逆
性ハイドロゲル材料は、このような優れた特性から、医
療、医薬への応用が特に期待されるものでもある。すな
わちたとえば創傷被覆材として利用する場合には、従来
のような化学架橋が生じないため、ゲルは疎水結合とい
う物理的架橋のみによって形成され、その架橋の結合エ
ネルギーおよび寿命は化学架橋に比べて充分に小さく、
生理的条件下でその架橋の形成を制御することができ
る。このため、この発明の熱可逆性ハイドロゲル材料
は、複雑な生体形状への適応性（密着性）、柔軟な生体
組織との物理的マッチング、生体の動きおよび創傷面の
変形への追従性、脆性破壊による生体組織への取り込み
の阻止および創傷面からの滲出液に溶解することはなく
安定で、さらに病変組織等の排出などという生体との適
合性が極めて優れている。

【００２０】以下に実施例を示し、この発明を具体的に
説明するが、この発明は以下の実施例によって何ら限定
されるものではない。

【００２１】

【実施例】実施例１片末端に１級アミノ基を有するポリプロピレンオキサイ
ド〔平均分子量約２０００（プロピレンオキサイド平均
重合度３２）、米国ジェファーソンケミカル社製：ジェ
ファーミンＭ−２００５、曇点約２０℃〕２０ｇを、四
塩化炭素５０ｍｌに溶解し、アクリル酸クロライド〔国
産化学（株）製〕０．９１ｇ、トリエチルアミン１．３
８ｍｌを加え、室温で終夜反応させた。濾過後、溶媒を
減圧留去して片末端に重合性官能基を導入したポリプロ
ピレンオキサイドモノアクリルアミドを得た。

【００２２】このポリプロピレンオキサイドモノアクリ
ルアミド体１０ｇと、アクリルアミド２０ｇを蒸留水９
７０ｍｌに氷冷下で溶解し、窒素置換後、過硫酸アンモ
ニウム０．３ｇおよびテトラメチルエチレンジアミン２
００μｌを加え、氷冷窒素雰囲気下、終夜反応させた。
反応液を分画分子量１０万の限外濾過膜（アミコン社製
ＹＭ１００）を用いて限外濾過により精製し、濾過され
ないものを回収して凍結乾燥し、ポリアクリルアミド主
鎖にポリプロピレンオキサイド側鎖を結合した分子量１
０万以上のグラフト共重合体２７ｇを得た。核磁気共鳴
スペクトルおよび元素分析の解析結果からこのグラフト
共重合体中のポリプロピレンオキサイド側鎖の割合は３
３重量％であった。

【００２３】前記の式（１）において、Ａ＝２０００、
Ｂ＝７１、Ｃ＝３３であることから、このグラフト共重
合体中の隣接したポリプロピレンオキサイド側鎖間のポ
リアクリルアミドの平均重合度ｎは約５７と算出され
る。上記のグラフト共重合体５ｇを蒸留水９５ｇに氷冷
下で溶解し、５重量％の水溶液とした。この水溶液は２
０℃以下では完全に透明で流動性の高い水溶液である
が、３０℃以上の温度では流動性を失い、わずかに白濁
した含水率９５重量％の安定なハイドロゲルとなった。
このハイドロゲルを冷却すると、２０℃でもとの透明な
水溶液にもどった。この変化は、可逆的に繰り返し観測
された。また、このゲルを３５℃で多量の水中に投入し
たが、溶解しなかった。比較例１両末端に１級アミノ基を有するポリプロピレンオキサイ
ド〔平均分子量約２０００（プロピレンオキサイド平均
重合度３２）、米国ジェファーソンケミカル社製：ジェ
ファーミンＤ−２０００、曇点約２０℃〕２０ｇを四塩
化炭素５０ｍｌに溶解し、アクリル酸クロライド〔国産
化学（株）製〕１．８２ｇ、トリエチルアミン２．７６
ｍｌを加え、室温で終夜反応させた。濾過後、溶媒を減
圧留去して片末端に重合性官能基を導入したポリプロピ
レンオキサイドジアクリルアミドを得た。

【００２４】このポリプロピレンオキサイドジアクリル
アミド体１０ｇ、アクリルアミド２０ｇを蒸留水９７０
ｍｌに氷冷下で溶解し、窒素置換後、過硫酸アンモニウ
ム０．３ｇおよびテトラメチルエチレンジアミン２００
μｌを加えたところ、氷冷窒素雰囲気下約３０分でゲル
化反応が生起し、いかなる溶媒にも不溶の化学架橋ゲル
となってしまった。実施例２実施例１で用いたポリプロピレンオキサイドモノアクリ
ルアミド１０ｇと、Ｎ−ビニルピロリドン（関東化学
（株）製）２０ｇを蒸留水９７０ｍｌに氷冷下で溶解
し、窒素置換後、過硫酸アンモニウム０．３ｇおよびテ
トラメチルエチレンジアミン２００μｌを加え、氷冷窒
素雰囲気下、終夜反応させた。反応液を分画分子量１０
万の限外濾過膜（アミコン社製ＹＭ１００）を用いて限
外濾過により精製し、濾過されないものを回収して凍結
乾燥し、ポリＮ−ビニルピロリドン主鎖にポリプロピレ
ンオキサイド側鎖を結合した分子量１０万以上のグラフ
ト共重合体２７ｇを得た。核磁気共鳴スペクトルおよび
元素分析の解析結果からこのグラフト共重合体中のポリ
プロピレンオキサイド側鎖の割合は３３重量％であっ
た。

【００２５】式（１）においてＡ＝２０００、Ｂ＝１１
１、Ｃ＝３３であることから、このグラフト共重合体中
の隣接したポリプロピレンオキサイド側鎖間のポリＮ−
ビニルピロリドンの平均重合度ｎは約３７と算出され
る。上記のグラフト共重合体５ｇを蒸留水で９５ｇに氷
冷下で溶解し、５重量％の水溶液とした。この水溶液は
２０℃以下では完全に透明で流動性の高い水溶液である
が、３０℃以上の温度では流動性を失い、わずかに白濁
した含水率９５重量％の安定なハイドロゲルとなった。
このハイドロゲルを冷却すると、２０℃でもとの透明な
水溶液にもどった。この変化は、可逆的に繰り返し観測
された。また、このゲルを３５℃で多量の水中に投入し
たが、溶解しなかった。比較例２実施例１で用いたポリプロピレンオキサイドモノアクリ
ルアミド１０ｇと、Ｎ−ビニルピロリドン（関東化学
（株）製）２０ｇをクロロホルム９７０ｍｌに氷冷下で
溶解し、窒素置換後、２，２’−アゾビスイソブチロニ
トリル０．３ｇを加え、窒素雰囲気下、終夜沸点還流反
応させた。溶媒を減圧留去後、蒸留水１０００ｍｌに溶
解し、分画分子量１０万の限外濾過膜（アミコン社製Ｙ
Ｍ１００）を用いて限外濾過し、次いで濾液を分画分子
量３０００の限外濾過膜（アミコン社製ＹＭ３）を用い
て限外濾過により精製し、濾過されないものを回収して
凍結乾燥し、ポリＮ−ビニルピロリドン主鎖にポリプロ
ピレンオキサイド側鎖を結合した分子量３０００〜１０
万未満のグラフト共重合体２０ｇを得た。核磁気共鳴ス
ペクトルおよび元素分析の解析結果からこのグラフト共
重合体中のポリプロピレンオキサイド側鎖の割合は３３
重量％であった。

【００２６】式（１）においてＡ＝２０００、Ｂ＝１１
１、Ｃ＝３３であることから、このグラフト共重合体中
の隣接したポリプロピレンオキサイド側鎖間のポリＮ−
ビニルピロリドンの平均重合度ｎは約３７と算出され
る。上記の分子量３０００〜１０万未満のグラフト共重
合体５ｇを蒸留水で９５ｇに氷冷下で溶解し、５重量％
の水溶液とした。この水溶液は２０℃以下では完全に透
明で流動性の高い水溶液であり、３０℃以上の温度で
は、わずかに白濁するものの流動性は失われずハイドロ
ゲルとはならなかった。実施例３Ｎ−イソプロピルアクリルアミド２２．６ｇをベンゼン
８００ｍｌに溶解、２−メルカプトエチルアミン６．２
ｇ、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル１．６ｇを
加え、６０℃で８時間反応させた。溶媒を減圧留去して
１００ｍｌまで濃縮し、ジエチルエーテル２０００ｍｌ
に加えて沈澱を析出させた。該沈澱を真空乾燥後、蒸留
水２００ｍｌに溶解し、分画分子量３０００の限外濾過
膜（アミコン社製ＹＭ３）を用いて限外濾過し、次いで
濾液を分画分子量１０００の限外濾過膜（アミコン社製
ＹＭ１）を用いて限外濾過により精製し、濾過されない
ものを回収して凍結乾燥し、分子量１０００〜３０００
の片末端に１級アミノ基を有するポリ（Ｎ−イソプロピ
ルアクリルアミド）１０ｇを得た。トリニトロベンゼン
スルホン酸を用いた１級アミンの定量により、数平均分
子量を求めたところ、約２０００であり、その水溶液
（１ｗｔ％）の曇点は３４℃であった。

【００２７】この片末端に１級アミン基を有するポリ
（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）１０ｇを四塩化炭
素５０ｍｌに溶解し、アクリル酸クロライド〔国産化学
（株）製〕０．４６ｇ、トリエチルアミン０．６９ｍｌ
を加え、室温で終夜反応させた。濾過後、溶媒を減圧留
去して片末端に重合性官能基を導入したポリ（Ｎ−イソ
プロピルアクリルアミド）モノアクリルアミドを得た。

【００２８】このポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミ
ド）モノアクリルアミド体２０ｇと、アクリルアミド１
０ｇを蒸留水９７０ｍｌに氷冷下で溶解し、窒素置換
後、過硫酸アンモニウム０．３ｇおよびテトラメチルエ
チレンジアミン２００μｌを加え、氷冷窒素雰囲気下、
終夜反応させた。反応液を分画分子量１０万の限外濾過
膜（アミコン社製ＹＭ１００）を用いて限外濾過により
精製し、濾過されないものを回収して凍結乾燥し、ポリ
アクリルアミド主鎖にポリ（Ｎ−イソプロピルアクリル
アミド）側鎖を結合した分子量１０万以上のグラフト共
重合体２７ｇを得た。核磁気共鳴スペクトルおよび元素
分析の解析結果からこのグラフト共重合体中のポリ（Ｎ
−イソプロピルアクリルアミド）側鎖の割合は６６重量
％であった。

【００２９】式（１）においてＡ＝２０００、Ｂ＝７
１、Ｃ＝６６であることから、このグラフト共重合体中
の隣接したポリプロピレンオキサイド側鎖間のポリアク
リルアミドの平均重合度ｎは約１５と算出される。上記
のグラフト共重合体５ｇを蒸留水９５ｇに氷冷下で溶解
し、５重量％の水溶液とした。この水溶液は３４℃以下
では完全に透明で流動性の高い水溶液であるが、３７℃
以上の温度では流動性を失い、わずかに白濁した含水率
９５重量％の安定なハイドロゲルとなった。このハイド
ロゲルを冷却すると、３４℃でもとの透明な水溶液にも
どった。この変化は、可逆的に繰り返し観測された。ま
た、このゲルを４０℃で多量の水中に投入したが、溶解
しなかった。

【００３０】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明の熱
可逆性ハイドロゲル材料の水溶液は、特定の温度以下で
は水溶液、以上ではハイドロゲルとなる。このゲル化温
度は、グラフト共重合体中の側鎖となる高分子水溶液の
曇点に依存するので、この曇点を調節することで任意に
制御できる。この発明の熱可逆性ハイドロゲル材料は、
合成材料であるので天然材料に見られるような未知の不
純物を含まず、組成の均一性、性能の安定性を容易に保
証でき分子量の大きい高分子であるので毒性の心配がな
く、細胞や生物、生体を対象とする用途にも問題なく使
用できる。また、この発明の熱可逆性ハイドロゲル材料
からのハイドロゲルは、ゲル化温度以上に保持すれば、
さらに水を加えてもゲルが溶解してしまうという問題が
ないので、ゲルを水中に分散した状態での使用も可能で
ある。そして発明の熱可逆性ハイドロゲル材料の水溶液
は１０ｗｔ％以下の低濃度でもゲル化するのでハイドロ
ゲルの含水率が高く、物質の分離や医薬品、農薬、化粧
品などに有効に利用される。そして、分子内化学架橋が
生じないため、柔軟で、複雑形状や変形への追従性に優
れ、生体適合材料等として極めて有益なものとなる。

【００３１】さらに、また、本発明の熱可逆性ハイドロ
ゲル材料の製造法は、その水溶液が曇点を有する高分子
鎖中に１個の重合性官能基を導入し、水溶性高分子を与
える単量体と、主として共重合させてグラフト共重合体
を合成するものであるので、合成の過程で化学架橋ゲル
を生成するおそれがなく物性の制御がし易くまた、大量
の有機溶媒を使用する必要もないので工業的生産に非常
に有利である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性高分子主鎖に、その水溶液が曇点
を有する高分子を側鎖として結合するグラフト共重合体
であって、隣接した側鎖間の水溶性高分子主鎖の平均重
合度が１０以上で、側鎖の割合が１０〜９０重量％、か
つグラフト共重合体の分子量が１０万以上であることを
特徴とする熱可逆性ハイドロゲル材料。
【請求項２】請求項１の熱可逆性ハイドロゲル材料の
製造において、熱可逆性ハイドロゲル材料を構成するグ
ラフト共重合体を、その水溶液が曇点を有する高分子鎖
中に１個の重合性官能基を導入し、この高分子と、水溶
性高分子を与える単量体とを共重合することにより、物
性および製造時の架橋形成による不溶化を制御して製造
することを特徴とする熱可逆性ハイドロゲル材料の製造
法。