阅读说明：本技术 高分子凝胶及其制造方法、以及包含该高分子凝胶的物品 (High-molecular gel and its manufacturing method and article comprising the high-molecular gel ) 是由 金園钟 朴正洪 于 2018-04-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及包含响应一氧化氮而解离的交联点的高分子凝胶以及水凝胶的制造方法,所述水凝胶的制造方法包括：a)将单官能亲水性单体和包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体的混合物聚合的步骤；以及b)将通过上述聚合而形成的水凝胶分离的步骤。(The present invention relates to the manufacturing method of the high-molecular gel of the crosslinking points comprising being dissociated in response to nitric oxide and hydrogel, the manufacturing method of the hydrogel include: a) by mono-functional hydrophilic's monomer and include multiple functional groups containing adjacent phenylene diamines residue monomer mixture polymerize the step of；And b) by the hydrogel formed by above-mentioned polymerization separate the step of.)

高分子凝胶及其制造方法、以及包含该高分子凝胶的物品

技术领域

本发明涉及高分子凝胶及其制造方法、以及包含该高分子凝胶的物品，详细而言，涉及通过与一氧化氮反应而能够去除生物体内外的一氧化氮，且通过包含响应一氧化氮而解离的交联点，从而能够有效释放负载于高分子凝胶内部的药物的高分子凝胶及其制造方法，以及包含该高分子凝胶的物品。

背景技术

已知，一氧化氮(NO)不仅是心血管系统中发挥核心作用的信号传递分子，而且发挥神经系统的神经传递物质、血压调节因子、各种身体器官的血流调节因子等多种多样的作用。

根据近年来的研究结果，生成一氧化氮的酶即一氧化氮合酶(nitric oxidesynthase；NOS)存在几种，存在于脑的脑型NOS(brain NOS，bNOS)、存在于神经系统的神经型NOS(neuronal NOS，nNOS)、存在于血管系统的内皮型NOS(endothelial NOS，eNOS)在体内始终以恒定水平表达，利用它们生成的少量的一氧化氮在诱导神经传递或血管扩张等维持身体正常的体内平衡方面发挥重要的作用。

与此相比，因由各种细胞因子(cytokines)或外部刺激物质诱导的诱导型NOS(induced NOS，iNOS)而急剧过量产生的一氧化氮引起细胞毒性或各种炎症反应，这已广为人知，已有慢性炎症与iNOS活性增加有关的研究(Miller M.J.et al.,Mediators ofinflammation,4,pp387-396,1995:Appleton L.et al.,Adv.Pharmacol.,35,pp27-28,1996)。

由此，需要开发不仅去除一氧化氮，而且响应于此而释放负载于内部的药物等，最终能够以治疗用途使用的治疗剂。

而且，在从汽车废气大量产生的氮氧化物(NOx)的情况下，大部分为一氧化氮的形态，能够有效去除该一氧化氮的物质的开发也是必要的实际情况。

发明内容

技术课题

本发明的目的在于提供一种通过感应一氧化氮而交联结构能够有效解离的高分子凝胶及其制造方法、以及包含该高分子凝胶的物品。

解决课题的手段

用于实现上述目的的本发明的一方式涉及包含响应一氧化氮而解离的交联点的高分子凝胶。

上述一方式中，上述交联点可以来源于邻亚苯基二胺，具体而言，上述交联点可以满足下述化学式1。

[化学式1]

(上述化学式1中，*为结合部位，a为0至3的实数。)

上述一方式中，上述高分子凝胶可以为水凝胶。此时，上述水凝胶的高分子主链可以来源于单官能亲水性单体，上述水凝胶可以具有粒子、胶囊或碎片形态。此外，上述水凝胶还可以包含来源于含有两个以上官能团的多官能交联剂的第二交联点。

此外，本发明的另一方式涉及包含上述高分子凝胶的药物传递系统。

此外，本发明的又另一方式涉及一种水凝胶的制造方法，其包括：a)将单官能亲水性单体和包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体的混合物聚合的步骤；以及b)将通过上述聚合而形成的水凝胶分离的步骤，上述聚合在水相中进行。

上述又另一方式中，上述包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体可以满足下述化学式2。

[化学式2]

(上述化学式2中，L为-NHCO-、-RO-、-ORO-或-RO(C＝O)-，此时，R为直接结合、碳原子数1至20的线型或支链型亚烷基、碳原子数6至30的亚芳基、碳原子数5至30的亚环烷基、被碳原子数1至20的线型或支链型烷基取代的碳原子数6至30的亚芳基、或被碳原子数6至30的芳基取代的碳原子数1至20的线型或支链型亚烷基，X₁和X₂彼此独立地为-CH＝CH₂或-C(CH₃)＝CH₂，a为0至3的实数。)

上述又另一方式中，上述单官能亲水性单体与包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体可以以1000:0.289至2.89的摩尔比混合。

此外，本发明的又另一方式涉及一种调节网状结构的网眼大小的方法，其中，作为网状结构的交联点，含有邻亚苯基二胺残基，上述网眼大小可以被一氧化氮选择性地调节。

此外，本发明的又另一方式涉及利用上述高分子凝胶来检测废气中的氮氧化物的方法。具体而言，上述氮氧化物可以为一氧化氮，上述高分子凝胶可以包含相对于高分子凝胶的干燥重量为450重量％以上的水分。

此外，本发明的又另一方式涉及包含上述高分子凝胶的隐形眼镜，上述隐形眼镜用于抑制血管新生(Angiogenesis)。

发明效果

根据本发明的高分子凝胶通过包含响应一氧化氮而解离的交联点，从而可响应一氧化氮而能够去除身体内外的不需要的一氧化氮。而且具有如下优点：在一氧化氮存在的环境下，高分子凝胶的与高分子主链形成了交联结构的交联点通过响应一氧化氮而解离，从而能够释放负载于凝胶内部的药物。

附图说明

图1中简单图示了根据本发明的一个示例的高分子凝胶的制造方法和高分子凝胶的交联点响应一氧化氮而解离的过程。

图2为在使实施例1(NO响应凝胶，NO-responsive gel)和比较例1(对照凝胶，control gel)的凝胶与气体状态的一氧化氮反应后评价高分子凝胶的物性的照片。

图3为改变一氧化氮溶液的浓度来表示实施例1(a)和比较例1(b)的凝胶各自的相对溶胀率的资料。

图4为用一氧化氮溶液处理之前(c)和之后(d)的各扫描电子显微镜(SEM)图像。

图5为表示实施例1(NO响应凝胶)和比较例1(对照凝胶l)随着一氧化氮溶液的浓度和频率变化的弹性模量(G’)的对数(log)值的资料。

图6为分别示出实施例1(NO响应凝胶)和比较例1(对照凝胶)随着一氧化氮溶液的浓度和频率变化的弹性模量(G’)的对数值和损耗因数(G”)的对数值的资料。没有标记一氧化氮溶液的浓度的图是仅用水处理的。

图7为表示一氧化氮响应凝胶(NO-responsive gel)和对照凝胶(control gel)随着水或一氧化氮溶液处理以及时间变化的BSA释放程度的资料。

图8的a简单图示了对RAW 264.7细胞用LPS处理后与实施例1的凝胶反应的过程，图8的b为表示RAW 264.7细胞和NIH/3T3细胞各自的LPS未处理(LPS-)时和处理(LPS+)时的一氧化氮生成浓度的资料，图8的c表示将实施例1(NO响应凝胶)和比较例1(对照凝胶)的凝胶分别与LPS未处理的(-LPS)RAW 264.7细胞或NIH/3T3细胞和用LPS处理的(+LPS)RAW264.7细胞、NIH/3T3细胞培养时的凝胶的相对溶胀率，图8的d为将用LPS处理或未处理的RAW 264.7细胞、NIH/3T3细胞分别与实施例1(NO响应凝胶)和比较例1(对照凝胶)的凝胶培养后的凝胶的实际照片。

图9为根据实施例2而制成纳米大小的水凝胶纳米粒子的大小分布图和扫描电子显微镜(SEM)图像。

图10的a为化合物4的¹H NMR数据，图10的b为响应一氧化氮而解离的化合物4的¹HNMR数据。

具体实施方式

以下，参照附图，对于根据本发明的高分子凝胶及其制造方法、以及包含该高分子凝胶的物品进行详细说明。下面说明的附图是作为实例提供的，以便向本领域技术人员充分传达本发明的思想。因此，本发明并不限于下面公开的附图，可以以其他方式实现，且下面公开的附图可以被夸大示出以便明确本发明的思想。此外，在整个说明书中，相同的参考编号表示相同的构成要素。

此时，关于所使用的技术用语和科学用语，只要没有其他定义，则具有本发明所属的技术领域的普通技术人员通常所理解的含义，下面的说明和附图中省略对于可能不必要地混淆本发明的宗旨的公知功能和构成的说明。

本发明涉及通过感应一氧化氮而交联结构能够有效解离的高分子凝胶及其制造方法、以及包含该高分子凝胶的物品，提供通过与一氧化氮反应而能够去除生物体内外的一氧化氮，且通过包含响应一氧化氮而解离的交联点，从而能够有效释放负载于高分子凝胶内部的药物的高分子凝胶及其制造方法，以及包含该高分子凝胶的物品。

详细而言，根据本发明的一个示例的高分子凝胶可以如图1所示包含响应一氧化氮而解离的交联点。通过这样可响应一氧化氮而能够去除身体内外的不需要的一氧化氮，而且具有如下优点：在一氧化氮存在的环境下，高分子凝胶的与高分子主链形成了交联结构的交联点通过响应一氧化氮而解离，从而能够释放负载于凝胶内部的药物。

更详细而言，在本发明的一个示例中，上述交联点只要具有可响应一氧化氮而解离的化学结构就没有特别限定，具体而言，例如交联点可以来源于邻亚苯基二胺。来源于邻亚苯基二胺的交联点通过与一氧化氮的反应从而可以如图1所示形成酰胺取代的苯并***中间体(amide-substituted benzotriazole intermediate)残基，该中间体残基发生水解而可以分解为苯并***残基和羧酸残基。

作为具体的一个示例，上述交联点可以满足下述化学式1。

[化学式1]

(上述化学式1中，*为结合部位，a为0至3的实数。)

高分子凝胶通包含满足化学式1的交联点，从而能够有效响应一氧化氮，且交联结构在响应一氧化氮后能够容易解离。

这样的交联点可以由满足下述化学式2的交联剂、即包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体形成。

[化学式2]

(上述化学式2中，L为-NHCO-、-RO-、-ORO-或-RO(C＝O)-，此时，R为直接结合、碳原子数1至20的线型或支链型亚烷基、碳原子数6至30的亚芳基、碳原子数5至30的亚环烷基、被碳原子数1至20的线型或支链型烷基取代的碳原子数6至30的亚芳基、或者被碳原子数6至30的芳基取代的碳原子数1至20的线型或支链型亚烷基，X₁和X₂彼此独立地为-CH＝CH₂或-C(CH₃)＝CH₂，a为0至3的实数。)

更优选地，包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体可以满足下述化学式3。通过满足该化学式，从而能够容易合成可响应一氧化氮且因水解而解离的交联剂，并且能够容易制造高分子凝胶。而且，能够使对于一氧化氮的选择性和灵敏度优异。

[化学式3]

(上述化学式3中，X₁₁和X₂₂彼此独立地为-CH＝CH₂或-C(CH₃)＝CH₂。)作为更具体的一个示例，如图1所示那样，图1的a中，可以包含作为下述化学式4所表示的化合物的单体和交联剂而进行聚合。由此，在图1的b中，可以制造包含来源于邻亚苯基二胺的交联点且由下述化学式5表示的高分子凝胶。

[化学式4]

[化学式5]

上述化学式5所表示的高分子凝胶的交联点通过与一氧化氮的反应而可以如图1的c中化学式6所表示那样形成酰胺取代的苯并***中间体(amide-substitutedbenzotriazole intermediate)残基。上述中间体残基发生水解而可以如图1的d中化学式7所表示那样分解为苯并***残基和羧酸残基。

[化学式6]

[化学式7]

此时，上述化学式5至7中，a、b、c和d可以由单体的摩尔数定义。另一方面，根据本发明的一个示例的高分子凝胶优选可以为水凝胶。水凝胶也称为氢化凝胶，是指亲水性高分子通过共价或非共价键交联而形成的三维网状结构物。这样的水凝胶的特征在于，具有虽然在水溶液中不溶解但吸收大量的水而溶胀的性质，且由于通常含有大量的水分，因此具有液体与固体的中间性质。

即，根据本发明的一个示例的水凝胶可以包含高分子主链和与高分子主链交联结合的交联点。

在本发明的一个示例中，高分子主链只要是本领域中通常使用的物质就可以没有特别限制地使用，具体而言，例如水凝胶的高分子主链可以为来源于单官能亲水性单体。此时，单官能亲水性单体可以为亲水性丙烯酸系单体，作为具体的示例，亲水性丙烯酸系单体可以为选自取代有1至3个羟基的碳原子数1至15的甲基丙烯酸羟基烷基酯、取代有1至3个羟基的碳原子数1至15的丙烯酸羟基烷基酯、丙烯酰胺(acrylamide)、乙烯基吡咯烷酮(vinyl pyrrolidone)、甲基丙烯酸甘油酯(glycerol methacrylate)、丙烯酸和甲基丙烯酸等中的一种或两种以上。作为更具体的例子，可以为选自甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate，HEMA)、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺(N,N-dimethylacrylamide，DMA)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-vinyl pyrrolidone，NVP)、单甲基丙烯酸甘油酯(glycerol monomethacrylate，GMMA)和甲基丙烯酸(methacrylic acid，MAA)等中的一种或两种以上，但并不一定限定于此。

这样的水凝胶具有如下优点：通过与一氧化氮的反应而交联点能够解离，所有的交联点解离时，交联结构完全被切断，高分子凝胶可以转化为溶胶形态，由此在内部负载有药物的水凝胶的情况下，能够特别快速释放药物。

另一方面，根据本发明的一个示例的水凝胶还可以包含来源于含有两个以上官能团的多官能交联剂的第二交联点。该第二交联点也可以与高分子主链交联结合而成，第二交联点可以具有不响应一氧化氮的化学结构。根据该方式的水凝胶即使与高浓度的一氧化氮反应也残留一定以上的交联结合，从而在溶胀时也能够维持水凝胶的形态，通过与一氧化氮的反应而水凝胶溶胀，能够使网眼大小增加。由此，在内部负载有药物的水凝胶的情况下，响应一氧化氮而能够使药物容易释放。

这样的第二交联点可以来源于包含两个以上官能团的多官能交联剂，此时，包含两个以上官能团的多官能交联剂只要是通常使用的物质就可以没有特别限制地使用。具体而言，包含两个以上官能团的多官能交联剂只要是包含两个以上丙烯酸基、甲基丙烯酸基或乙烯基的交联剂就均可以使用，作为非限定性例子，可以为选自乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三(丙二醇)二丙烯酸酯、三(丙二醇)二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和二季戊四醇六甲基丙烯酸酯等中的任一种或两种以上，但并不一定限定于此。

在本发明的一个示例中，水凝胶的大小和形态没有太大限制，通过调节单官能亲水性单体与包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体的比率等而可以调节成目标的大小，形态也可以容易变更为目标形态。

作为具体例，根据本发明的一个示例的水凝胶可以具有数nm至数十㎝的粒径，可以具有粒子、胶囊或碎片形态等，但并不限定于此。

以下，对于制造上述高分子凝胶、作为具体的一个示例的水凝胶的方法进行说明。详细而言，根据本发明的一个示例的水凝胶的制造方法可以包括：a)将单官能亲水性单体和包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体的混合物聚合的步骤；以及b)将通过上述聚合而形成的水凝胶分离的步骤。

由此，可以制造包含响应一氧化氮而解离的交联点的水凝胶。制造的水凝胶可响应一氧化氮而能够去除身体内外的不需要的一氧化氮，而且具有如下优点：在一氧化氮存在的环境下，水凝胶的与高分子主链形成交联结构的交联点通过响应一氧化氮而解离，从而能够释放负载于水凝内部的药物。

首先，可以实施a)将单官能亲水性单体和包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体的混合物聚合的步骤。在本发明的一个示例中，上述包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体可以满足下述化学式2。

[化学式2]

(上述化学式2中，L为-NHCO-、-RO-、-ORO-或-RO(C＝O)-，此时，R为直接结合、碳原子数1至20的线型或支链型亚烷基、碳原子数6至30的亚芳基、碳原子数5至30的亚环烷基、被碳原子数1至20的线型或支链型烷基取代的碳原子数6至30的亚芳基、或者被碳原子数6至30的芳基取代的碳原子数1至20的线型或支链型亚烷基，X₁和X₂ 彼此独立地为-CH＝CH₂或-C(CH₃)＝CH₂，a为0至3的实数。)

作为优选的一个示例，包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体可以满足下述化学式3。通过满足该化学式，从而能够容易合成可响应一氧化氮且因水解而解离的交联剂，并且能够容易制造高分子凝胶。而且，能够使对于一氧化氮的选择性和灵敏度优异。

[化学式3]

(上述化学式3中，X₁₁和X₂₂彼此独立地为-CH＝CH₂或-C(CH₃)＝CH₂。)根据本发明的一个示例的单官能亲水性单体如上说明，单官能亲水性单体可以为亲水性丙烯酸系单体。作为具体的示例，亲水性丙烯酸系单体可以为选自取代有1至3个羟基的碳原子数1至15的甲基丙烯酸羟基烷基酯、取代有1至3个羟基的碳原子数1至15的丙烯酸羟基烷基酯、丙烯酰胺(acrylamide)、乙烯基吡咯烷酮(vinyl pyrrolidone)、甲基丙烯酸甘油酯(glycerolmethacrylate)、丙烯酸和甲基丙烯酸等中的一种或两种以上。作为更具体的例子，可以为选自甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate，HEMA)、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺(N,N-dimethyl acrylamide，DMA)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-vinyl pyrrolidone，NVP)、单甲基丙烯酸甘油酯(glycerol monomethacrylate，GMMA)和甲基丙烯酸(methacrylic acid，MAA)等中的一种或两种以上，但并不一定限定于此。

a)步骤中，上述单官能亲水性单体与包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体的混合比率可以根据所要制造的水凝胶的大小、物性等而调节。作为非限定性的示例，单官能亲水性单体与包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体可以以1000:0.289至2.89的摩尔比混合，优选可以以1000:0.482至0.964的摩尔比混合。在这样的范围内，能够有效形成水凝胶，能够在响应一氧化氮后有效溶胀而在释放药物时快速释放药物。

另一方面，在本发明的一个示例中，上述a)步骤的混合物可以进一步包含多官能交联剂。此时，多官能交联剂可以与高分子主链交联结合而形成交联结构，但不响应一氧化氮，由于不响应一氧化氮，因此即使水凝胶与高浓度的一氧化氮反应，也能够维持一定以上的机械强度和形态。

这样的多官能交联剂只要是通常使用的物质就可以没有特别限制地使用。具体而言，包含两个以上官能团的多官能交联剂只要是包含两个以上丙烯酸基、甲基丙烯酸基或乙烯基的交联剂就均可以使用，作为非限定性例子，可以为选自乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三(丙二醇)二丙烯酸酯、三(丙二醇)二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和二季戊四醇六甲基丙烯酸酯等中的任一种或两种以上，但并不一定限定于此。

多官能交联剂的添加量可以根据目标水凝胶的物性而调节，例如，多官能交联剂相对于单官能亲水性单体1摩尔可以添加0.0001至0.1摩尔倍，更优选添加0.005至0.03摩尔倍。在这样的范围内，能够对水凝胶赋予机械强度，并且不损害响应一氧化氮的灵敏度。此外，药物传递时，可以不阻碍负载于水凝胶内部的药物释放。

此外，a)步骤的混合物当然可以进一步包含引发剂和催化剂以便进行交联反应，本领域技术人员知晓，引发剂和催化剂只要是在本领域中通常使用的物质则没有限定地均可以使用。

另一方面，在本发明的一个示例中，上述a)步骤的聚合可以在水相中进行。即，使单官能亲水性单体和包含含有邻亚苯基二胺残基的多个官能团的单体的混合物溶解于水后进行聚合反应，由此可以制造内部包含水的水凝胶。

之后，如果聚合反应结束，则可以实施b)将通过上述聚合而形成的水凝胶分离的步骤。分离方法只要是可以不损伤水凝胶地分离的方法就可以没有特别限制的使用。

另一方面，本发明可以提供包含上述高分子凝胶的药物传递系统，在将上述高分子凝胶负载于药物后，通过与一氧化氮的反应，能够释放负载于高分子凝胶内部的药物。如后所述，负载有药物的高分子凝胶可以通过在制造凝胶时将药物混合来形成高分子凝胶而制造，负载有药物的高分子凝胶与一氧化氮反应后交联点解离，从而交联结构发生分解，能够释放负载于高分子凝胶内部的药物。

此外，本发明提供作为网状结构的交联点含有邻亚苯基二胺残基而调节网状结构的网眼大小的方法。如上所述，根据本发明的一个示例的高分子凝胶通过与一氧化氮的反应而交联点能够解离，由此交联结构被切断而能够增加网状结构的网眼大小。这样的网眼大小可以根据网状结构的交联点的比率来调节，或者可以通过交联结构被一氧化氮切断从而进行选择性地调节。即，一部分交联点被一氧化氮解离从而网眼大小可以被选择性地调节，这可以根据一氧化氮的浓度等来调节。

进而，本发明提供利用上述高分子凝胶来检测废气中的氮氧化物的方法。根据本发明的高分子凝胶通过与氮氧化物、尤其与一氧化氮的反应而交联结构被破坏，能够使其机械物性下降，通过水凝胶的形态、溶胀率、弹性模量、损耗因数等的变化，可以检测一氧化氮存在与否以及浓度。

作为一个具体例，根据溶胀率，可以检测废气内氮氧化物，高分子凝胶可以包含相对于高分子凝胶的干燥重量为450重量％以上的水分。从有效使高分子凝胶溶胀方面考虑，优选包含1,000重量％以上、更优选包含1,400重量％以上的水分。此时，水分的上限没有特别限定，但可以为4,650重量％以下。此时，上述水分的量可以通过下式算出：[(吸收水分后高分子凝胶的重量－高分子凝胶的干燥重量)/高分子凝胶的干燥重量]×100。

此外，本发明提供包含上述高分子凝胶的隐形眼镜。这样的隐形眼镜可以用于抑制血管新生(Angiogenesis)，患有血管新生疾病的患者由于从眼球排出一氧化氮而可能使疾病恶化。因此，当使用包含本发明的高分子凝胶的隐形眼镜时，具有一氧化氮被高分子凝胶捕获而能够抑制血管新生疾病的优点。

以下，通过实施例，更详细说明根据本发明的高分子凝胶及其制造方法、以及包含该高分子凝胶的物品。但下述实施例只不过是用于说明本发明的一个参考，本发明并不限于此，可以以多种方式实现。此外，只要没有另外定义，则所有的技术用语和科学用语与本发明所属的本领域技术人员之一通常所理解的含义具有相同的含义。本申请的说明中所使用的用语仅仅用于有效描述特定实施例，并不意图限制本发明。此外，说明书和权利要求书中使用的单数形态只要在文中没有特别指明，则可以旨在也包括复数形态。此外，说明书中没有记载的添加物的单位可以为重量％。

[制造例1]交联剂(NOCCL)的合成

化合物1：在25℃，向将4-硝基-邻亚苯基二胺(1g，6.53mmol)和盐酸胍(15mol％)溶解于乙醇20ml而成的反应溶液中，滴加(dropping)二碳酸二叔丁酯(2.85㎎，13.06mmol)，然后维持35～40℃并剧烈搅拌40小时。反应结束后，使反应容器中的有机溶剂减压蒸发，用乙酸乙酯萃取3次，干燥，然后用硅胶柱色谱纯化，获得化合物1(收率：74重量％，1.22g)。上述图式(scheme)中Boc为-COO-t-C₄H₉。

化合物2：在氮气气氛下，向化合物1(0.6g)的溶液(无水四氢呋喃(dry THF)中，10ml)中，添加负载有10重量％的钯的碳催化剂(10wt％Pd/C，60㎎)，然后将氮气转换成氢气气氛(40psi)，并在25℃搅拌36小时。反应结束后，使用545AW(545AW)将Pd/C过滤去除，将过滤液干燥，没有追加纯化地获得化合物2(收率：96重量％，423㎎)。

化合物3：在25℃，向将化合物2(400㎎，1.79mmol)和三乙胺(723.16㎎，7.16mmol)溶解于无水THF而成的反应溶液中，滴加丙烯酰氯(648.05㎎，7.16mmol)，然后在25℃剧烈搅拌24小时。反应结束后，使反应容器中的有机溶剂减压蒸发，用乙酸乙酯萃取3次，干燥，然后用氧化铝色谱纯化，获得化合物3(收率：64重量％，379㎎)。

化合物4(NOCCL)：在冰浴(ice bath)中，向化合物3(200㎎，0.60mmol)的溶液(无水THF 3ml中)中缓慢添加4M HCl二烷溶液3ml，然后在25℃剧烈搅拌24小时。反应结束后，使反应容器中的有机溶剂减压蒸发，用乙酸乙酯萃取3次，干燥，然后用氧化铝色谱纯化，获得化合物4(收率：21重量％，29.11㎎)。

[实施例1]一氧化氮响应水凝胶(NOR凝胶)的合成

将化合物4(NOCCL，10㎎，43.3mmol)溶解于10体积％乙醇水溶液100μl后，追加水稀释成化合物4的浓度为0.0625w/v％，然后将该0.0625w/v％浓度的化合物4乙醇水溶液10μl在1.25ml微型试管(e管，e-tube)中与40w/v％丙烯酰胺水溶液10μl混合。之后，将8w/v％过硫酸铵(APS)水溶液1μl和4w/v％四甲基乙二胺(TEMED)水溶液1μl添加至e管，进行旋涡混合(vortex)处理以实现均匀的凝胶化，从而合成NOR凝胶。此时，w/v％表示重量/体积％。

[实施例2]NOR凝胶纳米粒子的合成

使用浓度为0.016w/v％的化合物4(NOCCL)乙醇水溶液10μl和20w/v％丙烯酰胺水溶液10μl，除此之外，与实施例1同样地进行所有过程，制造纳米大小的NOR凝胶纳米粒子。其大小分布和扫描电子显微镜图像图示于图9。

[比较例1]对照组水凝胶(CTL凝胶)的合成

使用N,N-亚甲基双丙烯酰胺(40.38mmol)代替化合物4(NOCCL)，除此以外，与实施例1同样地进行所有过程。

[物性评价]

1)对于气体状态的一氧化氮的响应实验

此外，将实施例1(NOR凝胶)和比较例1(CTL凝胶)直接暴露于一氧化氮或氩气，评价一氧化氮反应性。

为了设置装置，在市售的塑料箱(宽10㎝×长13㎝×高5㎝)中，如图2所示，开了允许气体进出的直径0.4㎝的孔。然后，使用软木板将实施例1和比较例1的凝胶固定于箱内部，并注入一氧化氮或氩气10分钟后，监测水凝胶的形态。必要时，使用鱼钩(长度2.7㎜)，测定基于重力的水凝胶的拉伸率。

其结果，注入一氧化氮后，实施例1的凝胶与一氧化氮反应后4分钟以内凝胶开始向下伸长，拉伸程度随着一氧化氮注入时间如图2所示那样逐渐增加。根据该结果可知，水凝胶内的NOCCL通过与一氧化氮气体反应而解离，水凝胶的机械性质下降。另一方面，比较例1的水凝胶虽然形状没变但颜色变为淡黄色，这是因为，一氧化氮气体与水凝胶内的氧反应而转化成NO₂，该NO₂被捕获于比较例1的水凝胶内部。另一方面，注入氩气时，实施例1和比较例1的水凝胶的形态均没有变化。

通过这样的气体注入实验，可确认实施例1的NOR凝胶对于一氧化氮气体也具有快速反应性、高灵敏度和选择性。

2)对于溶解于水的一氧化氮的响应实验

首先，根据以往报道的方法准备一氧化氮溶液。详细而言，在40ml小瓶中加入蒸馏水10ml，用氮气鼓泡30分钟，然后转移至一氧化氮装置。将一氧化氮溶液用氩气洗涤而去除氧后，在1.36atm的压力下，使氮气循环30分钟。确认饱和一氧化氮溶液在20℃具有1.88mM的浓度，所有一氧化氮溶液在实验之前保持新鲜。

接着，测定实施例1和比较例1的水凝胶的初始重量后，为了凝胶溶胀试验，将水凝胶在1.25ml的e管内的50μl水中进行温育(incubation)。然后，该水凝胶在水或一氧化氮溶液(1.57、15.7、157、1570μM)500μl中温育2、4、12、24、48小时后测定重量。

溶胀率(S)可以由基于吸收水分的水凝胶的重量增加程度来定义，并根据下述式来算出。

S(重量％)＝(M_f-M_i)/M_i

相对溶胀率(％)＝S/S₀

(其中，M_i为干燥的水凝胶的初始重量，M_f为在一氧化氮溶液中进行溶胀实验后的水凝胶的重量，S为在一氧化氮溶液中的溶胀率，S₀为在0℃的水中进行溶胀实验并根据与上述式相同的方式算出的水中的溶胀率。)

其结果，在实施例1的凝胶不暴露于一氧化氮时，即在水中温育时，实施例1的凝胶逐渐溶胀，溶胀至约24小时后不再溶胀。这是一般的水凝胶的行为，水凝胶吸收水后溶胀而成为饱和状态。另一方面，在一氧化氮溶液中温育的实施例1的凝胶逐渐溶胀，聚合物网络通过作为交联点的NOCCL的切断而被解离。由此，大量的水被水凝胶网络吸收而继续溶胀至饱和。在最高的一氧化氮浓度(1570μM)下，实施例1的凝胶的溶胀率比不暴露于一氧化氮的凝胶的溶胀率高1.5倍，如图3的a所示观察到溶胀的程度大大依赖于一氧化氮的浓度。

另一方面，如图3的b所示，使用无法切断的交联剂的比较例1的凝胶与一氧化氮的浓度无关地与不暴露于一氧化氮的凝胶的溶胀率相比没有大差异。

3)水凝胶的形态测定

使用扫描电子显微镜(SEM，JSM 7410F，JEOL)，在与一氧化氮溶液(1570μM)反应前后观察实施例1的形态。在25℃与一氧化氮溶液反应24小时，然后将凝胶在-80℃冷冻干燥整夜，切出截面且用铂(Pt)涂覆后测定SEM图像。

其结果，如图4的c所示，实施例1的凝胶在与一氧化氮反应之前显示出具有高分子网络结构的光滑表面。但是，与一氧化氮反应后，实施例1的凝胶在内部生成大小微小的气孔(图4的d)，其原因判断为，一氧化氮使交联点解离。由此预测，通过该气孔，水迅速进入凝胶，能够迅速释放凝胶内部的药物有效载荷(payload)。

4)流变特性评价

为了定量分析一氧化氮的影响，分析流变参数、弹性模量(G’)和损耗因数(G”)而对水凝胶的粘弹性行为进行研究。试验在固定的温度、变形率和可变频率条件下进行。

详细而言，对于实施例1和比较例1的流变特性，使用流变仪(Malvern Kinexus+，英国)进行评价。将凝胶在一氧化氮溶液或水中温育后，以0.1至10Hz频率范围施加0.5％复合剪切变形，分析此时的凝胶的流变特性。此外，测定G’和G”，由适用的频率的函数评价流变特性。

一般而言，如果G’与刺激无关，则水凝胶被视为没有反应的物质，当G’依赖于刺激时，水凝胶被视为具有刺激-反应性。此外，在G’大于G”的情况下，水凝胶被视为高度结构化为凝胶型结构，当G’与G”类似时，水凝胶的网络结构被破坏，具有类似于流体的结构。

在实施例1的情况下，如图5所示可知，随着一氧化氮的浓度增加，G’的值逐渐减小，NOR凝胶的机械强度减小，结构被破坏。此外，如图6所示可知，在实施例1的情况下，在与一氧化氮反应之前，G’明显大于G”，但是随着一氧化氮的浓度增加，G’与G”的值彼此相似。另一方面，如图5所示可知，在比较例1的情况下，G’的值比较高，即使在高浓缩一氧化氮溶液中温育的情况下，G’值也几乎没有变化，由此稳定地维持水凝胶结构。

5)药物释放实验

为了研究是否可以将NOR凝胶用作一氧化氮反应性药物传递平台，使用了用FITC(fluorescein isothiocyanate，异硫氰酸荧光素)标记的BSA(bovine serum albumin，牛血清白蛋白)作为用于释放实验的模型蛋白质。详细而言，将BSA(100μl，2㎎/ml，4w/v％NaHCO₃水溶液中)与FITC(10μl，1㎎/ml，H₂O中)混合，并搅拌整夜。将该溶液针对水用透析膜(MWCO3.5k)透析，将未反应FITC去除后，在-80℃冷冻干燥，制造用FITC标记的BSA(BSA-FITC)。

1.25ml的e管中，将40w/v％丙烯酰胺水溶液10μl、0.0625重量％的化合物4的乙醇水溶液10μl和BSA-FITC(10㎎/ml)水溶液5μl混合，在该混合液中，添加5w/v％APS水溶液1μl和10w/v％TEMED水溶液1μl。接着，进行旋涡混合处理以实现均匀的凝胶化，从而制造包含BSA-FITC的水凝胶。将该包含BSA-FITC的水凝胶用1ml的水洗涤3次后，由时间函数(ex/em485/510nm)评价释放特征(release profile)。水凝胶的水力大小用Zetasizer(Nano S90，英国马尔文)测定，水凝胶的大小和形态用透射电子显微镜(TEM，JEM-1011，JEOL，日本东京)测定。并且，样品用0.5w/v％乙酸双氧铀水溶液染色，在分析之前负载于400网目铜(Cu)网(grid)上。

此外，作为包含BSA-FITC的水凝胶的对照组，使用N,N-亚甲基双丙烯酰胺代替化合物4作为交联剂，除此之外，利用与上述相同的方法制造对照水凝胶。

将上述制造的各水凝胶在水或一氧化氮溶液(18.6μM)中缓慢搅拌的同时，观察随搅拌时间的BSA释放程度。

其结果，如图7所示，包含BSA-FITC的水凝胶在用一氧化氮溶液处理时，与用水处理时相比，更快速释放BSA。相反，对照水凝胶在用一氧化氮溶液处理时与用水处理时，所测定的BSA释放速度几乎类似。

6)水凝胶在一氧化氮生成培养细胞中的溶胀

对于与在体外培养的细胞中分泌的一氧化氮反应所引起的水凝胶的溶胀行为进行分析。为此，使用RAW 264.7细胞和NIH/3T3细胞，RAW264.7细胞是在由脂多糖(LPS，lipopolysaccharides)刺激时生成一氧化氮的小鼠巨噬细胞的一种类型，未用LPS处理时生成约14μM的一氧化氮，但在用LPS处理时，生成约38μM的一氧化氮。此外，NIH/3T3细胞为成纤维细胞，是即使被LPS刺激也不生成一氧化氮的细胞。

详细而言，将RAW 264.7细胞和NIH/3T3细胞分别在含有10％牛胎儿血清(FBS，fetal bovine serum)的DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium，达尔伯克改良伊格尔培养基)中培养。将细胞以400,000细胞/孔的密度接种于6-孔板，并培养24小时。更换培养基后，在各孔中添加10μl的LPS(0.01㎎/ml)，并培养30分钟。小心翼翼地将水凝胶添加至孔，并培养24小时。测定水凝胶的重量，算出相对溶胀比。由细胞分泌的一氧化氮的浓度通过格里斯氏(griess)分析法来测定。

其结果，如图8所示，在将实施例1的凝胶与未用LPS处理的细胞一起培养的情况下，实施例1的凝胶几乎没有溶胀，在与用LPS处理的RAW264.7细胞一起培养的情况下，水凝胶显著溶胀。另一方面，比较例1的凝胶与LPS处理无关地溶胀程度类似。在使用NIH/3T3细胞实施相同实验时，实施例1和比较例1的凝胶的溶胀程度均类似。

以上说明了本发明的优选实施例，但本发明可以实施多种变化和变更且可以使用等同物，显然可以适当改变上述实施例同样地应用。因此，上述记载内容并不限定由权利要求书的内容确定的本发明的范围。