具有由支链数量控制的相分离结构的高分子材料

本发明涉及通过控制聚合物单元中的支链数量及结合性等来诱发液-液相分离结构的缔合性高分子材料。

背景技术：

1、一般的粘液是高分子之间通过超分子相互作用(离子键、疏水性官能团、动态共价键)形成缔合点，且为在水等溶剂中形成过度的三维网目结构的物质。由于缔合点具有有限的寿命，因此与具有类似组成的高分子材料不同，为同时具有粘性和弹性的液体材料。

2、因此，粘液状高分子作为食品、化妆品的流变学控制剂被利用，或作为可注射的体内填塞剂或药物载体被研究(例如，非专利文献1及2)。但是，以往的粘液状高分子与溶剂相溶，在体内等液体中与溶剂混合溶解、分解，其稳定的贮存性存在问题。

3、现有技术文献

4、非专利文献

5、非专利文献1：rainer g et a1.br j ophthalmol，85：139-142，2001

6、非专利文献2：ooki t et a1.developmental cell，49，590-604，2019

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、因此，本发明的课题在于，提供一种新型人工粘液状高分子材料，其不改变构成高分子材料的主链骨架或溶剂等的化学组成，并且不损害粘液状物质的粘性或弹性，具有对外部溶剂的稳定性。

3、用于解决问题的方案

4、为了解决所述课题进行深入研究的结果，本发明人发现：通过控制构成高分子材料的聚合物单元的支链数量、末端结合率、及浓度等，可提供诱发液-液相分离的粘液状高分子材料，以及通过其可以控制针对外部溶剂的溶解性，并完成了本发明。

5、即，一方面，本发明提供：

6、<1>一种包含溶剂的非凝胶化高分子材料，通过连接多个聚合物单元，来具有所述聚合物单元密集存在的第一区域和所述聚合物单元稀疏存在的第二区域以相分离状態存在的三维结构；所述聚合物单元包含聚合物单元a组和聚合物单元b组，所述聚合物单元a组由在侧链或末端共计具有两个以上含硼酸基团的一种以上支链聚合物构成，所述聚合物单元b组由在侧链或末端共计具有两个以上二醇基的一种以上支链聚合物构成；所述聚合物单元a组中每分子的含硼酸基团的数均官能团数的范围为3～60，并且所述聚合物单元b组中每分子的二醇基的数均官能团数的范围为3～1500；所述高分子材料中的总聚合物浓度(c)为0.1～100g/l，且在所述聚合物单元的重叠浓度(c*)的10-3～5倍的范围内；在所述聚合物单元的每分子中与其他聚合物单元结合的所述含硼酸基团或所述二醇基的平均数设定成n的情况下，n满足如下关系式：

7、数学式1：n>0.02+4(c/c*)1.5；

8、<2>根据上述<1>所述的高分子材料，所述溶剂为水，构成所述聚合物单元a组及b组的支链聚合物为亲水性聚合物；

9、<3>根据上述<1>所述的高分子材料，构成所述聚合物单元a组及b组的支链聚合物具有聚乙二醇骨架或聚乙烯骨架；

10、<4>根据上述<1>所述的高分子材料，所述聚合物单元a组及b组中的至少一个仅由2支链、3支链、4支链或8支链的聚乙二醇构成；

11、<5>根据上述<1>所述的高分子材料，构成所述聚合物单元a组及b组的支链聚合物均具有5×103～1×105的分子量(mw)；

12、<6>根据上述<1>所述的高分子材料，所述含硼酸基团为可以被卤素原子取代的芳基硼酸；

13、<7>根据上述<1>所述的高分子材料，所述二醇基具有糖衍生物的开环结构；

14、<8>根据上述<1>所述的高分子材料，所述聚合物单元a组包含在末端共计具有四个含硼酸基团的聚合物与在末端共计具有八个含硼酸基团的聚合物的组合；所述聚合物单元b组包含在末端共计具有四个二醇基的聚合物与在末端共计具有八个二醇基的聚合物的组合；

15、<9>根据上述<1>所述的高分子材料，其进一步包含结合率调节剂；

16、<10>根据上述<1>所述的高分子材料，结合率调节剂选自下组：糖、糖衍生物及ph调节剂。

17、另一方面，本发明提供：

18、<11>一种用于形成上述<1>～<10>中任一项所述的高分子材料的套组，包括分别单独储存第一溶液和第二溶液的容器，所述第一溶液包含由在侧链或末端共计具有两个以上含硼酸基团的一种以上支链聚合物构成的聚合物单元a组，所述第二溶液包含由在侧链或末端共计具有两个以上二醇基的一种以上支链聚合物构成的聚合物单元b组；所述聚合物单元a组中每分子的含硼酸基团的数均官能团数的范围为3～60，并且所述聚合物单元b组中每分子的二醇基的数均官能团数的范围为3～1500；所述第一溶液及第二溶液的总聚合物浓度(c)为0.1～100g/l，且在所述聚合物单元的重叠浓度(c*)的10-3～5倍的范围内；

19、<12>根据上述<11>所述的套组，所述第一溶液及第二溶液的至少任意一个进一步包含结合率调节剂；

20、<13>根据上述<11>所述的套组，所述结合率调节剂选自下组：糖、糖衍生物及ph调节剂；

21、<14>一种上述<1>～<10>中任一项所述的高分子材料的制造方法，包括通过混合由在侧链或末端共计具有两个以上含硼酸基团的一种以上支链聚合物构成的聚合物单元a组、由在侧链或末端共计具有两个以上二醇基的一种以上聚合物构成的聚合物单元b组、及溶剂来制备聚合物溶液的工序；所述聚合物单元a组中每分子的数均官能团数的范围为3～60，并且所述聚合物单元b组中每分子的数均官能团数的范围为3～1500；所述聚合物溶液中的聚合物浓度(c)为0.1～100g/l，且在所述聚合物单元的重叠浓度(c*)的10-3～5倍的范围内；在所述聚合物单元的每分子中与其他聚合物单元结合的所述含硼酸基团或所述二醇基的平均数设定成n的情况下，n满足如下关系式：

22、数学式2：n>0.02+4(c/c*)1.5。

23、发明效果

24、传统的粘液状高分子与作为溶剂的水相容，在生物体内与体液混合时会溶解、分解，无法长期发挥所要求的特性。对此，本发明的高分子材料能够在维持粘液状高分子的特性的同时飞跃性地提高稳定性。因此，本发明的高分子材料与新型生物材料的设计相连。

技术特征：

1.一种包含溶剂的非凝胶化高分子材料，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述溶剂为水，构成所述聚合物单元a组及b组的支链聚合物为亲水性聚合物。

3.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，构成所述聚合物单元a组及b组的支链聚合物具有聚乙二醇骨架或聚乙烯骨架。

4.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述聚合物单元a组及b组中的至少一个仅由2支链、3支链、4支链或8支链的聚乙二醇构成。

5.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，构成所述聚合物单元a组及b组的支链聚合物均具有5×103～1×105的分子量mw。

6.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述含硼酸基团为可以被卤素原子取代的芳基硼酸。

7.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述二醇基具有糖衍生物的开环结构。

8.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述聚合物单元a组包含在末端共计具有四个含硼酸基团的聚合物与在末端共计具有八个含硼酸基团的聚合物的组合；

9.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，其进一步包含结合率调节剂。

10.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，结合率调节剂选自下组：糖、糖衍生物及ph调节剂。

11.一种用于形成权利要求1-10中任一项所述的高分子材料的套组，其特征在于，包括分别单独储存第一溶液和第二溶液的容器，

12.根据权利要求11所述的套组，其特征在于，所述第一溶液及第二溶液的至少任意一个进一步包含结合率调节剂。

13.根据权利要求11所述的套组，其特征在于，所述结合率调节剂选自下组：糖、糖衍生物及ph调节剂。

14.一种权利要求1-10中任一项所述的高分子材料的制造方法，其特征在于，

技术总结
本发明的课题在于，提供一种新型人工粘液状高分子材料，其不改变构成高分子材料的主链骨架或溶剂等的化学组成，并且不损害粘液状物质的粘性或弹性，具有对外部溶剂的稳定性。本发明发现：通过控制构成高分子材料的聚合物单元的支链数量、末端结合率及浓度等，来可提供诱发液‑液相分离的粘液状高分子材料，以及由此可以控制针对外部溶剂的溶解性。

技术研发人员：酒井崇匡,内藤瑞,片岛拓弥,增井公佑,镰田宏幸
受保护的技术使用者：国立大学法人东京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15