分子特異的シンクロナイゼーションによるケミカルバルブシステムの構築

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11167210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 片岡 一則 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00130245)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原田 敦史 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50302774)
• Keywords: ケミカルバルブ / 分子シンクロナイゼーション / フェニルボロン酸 / グルコース / ブロック共重合体 / ポリエチレングリコール / ナノ会合体 / ドラッグデリバリー

Research Abstract

(1)フェニルボロン酸を側鎖に有する高分子の調製とそのグルコース応答特性の解析:高分子ネットワーク型ケミカルバルブを構成するマトリックスポリマーとしては、適度の親疎水性バランスを有し、下部臨界共溶温度(LCST)を示すことが知られているポリ(N一イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を選択し、そのネットワーク中にフェニルボロン酸を共重合により導入した。この際、ネットワーク中のフェニルボロン酸含量を系統的に変えた試料を用意し、等温条件下、各種グルコース濃度の緩衝液中でグルコース応答性を確認した。また、ネットワークの分子シンクロナイゼーション過程を的確に捉えるために、微粒子状試料を作成し、画像解析システムを装備した顕微鏡により、膨潤と収縮過程を観察した。その結果、膨潤層と収縮層界面におけるフェニルボロン酸残基へのグルコース結合が引き金となって高分子鎖の水和を伴う緩和が起こり(case II型)、それに連動して、収縮層に内包された薬物のゲル外への拡散放出が達成される事が明らかとなった。
(2)AB型ブロック共重合体の調製とその自己組織化による会合体形成の確認:ケミカルバルブ機能を有するナノ会合体を構築するために、末端に官能基を有するポリエチレングリコールとポリアミノ酸あるいはポリ乳酸とのブロック共重合体を合成し、その特性解析を行った。さらに、静電相互作用を利用した会合体形成を推進し、塩濃度変化や化学物質の添加にシンクロナイズして、会合体構造が変化するシステムの構築にも成功した。この際、外部信号に応答して、会合体に内包された酵素やDNAの放出が生起することが確認されており、本システムのドラッグデリバリー分野における有用性が示された。

Research Products

• [Publications] Y. Kakizawa, A. Harada, K. Kataoka: "Environment-sensitive stabilization of core-shell structure polyion complex micelle by reversible cross-linking of the core through disulfide bond"J. Amer. Chem. Soc.. 121 (48). 11247-11248 (1999)
• [Publications] K. Yasugi, T. Nakamura, Y. Nagasaki, M. Kato, K. Kataoka: "Sugar-installed Polymer Micells: Synthesis and Micellization of Poly (ethylene glycol)-poly (D, L-lactide) Block Copolymers Having Sugar Groups at PEG Chain End"Macromolecules. 32 (24). 8024-8032 (1999)
• [Publications] Y. Yamamoto, Y. Nagasaki, M. Kato, K. Kataoka: "Surface charge modulation of poly (ethylene glycol)-poly (D, L-lactide) block copolymer micelles : Conjugation of charge peptides"Colloids and Surfaces B : Biointerfaces. 16 (1-4). 135-146 (1999)
• [Publications] A. Harada, K. Kataoka: "On-off control of enzymatic activity synchronizing with reversible formation of supramolecular assembly from enzyme and charged block copolymers"J. Amer. Chem. Soc.. 121 (39). 9241-9242 (1999)
• [Publications] K. Kataoka, A. Harada, D. Wakebayashi, Y. Nagasaki: "Polyion Complex Micells with reactive Aldehyde Group on Their Surface from Plasmid DNA and End-Fnctionalized Charged Block Copolymers"Macromolecules. 32 (20). 6892-6894 (1999)
• [Publications] A. Harada, K. Kataoka: "Novel polyion complex micelles entrapping enzyme molecules in the core 2 : Characterization of the micelles prepared at non-stoichiometeric mixing ratios"Langmuir. 15 (12). 4208-4212 (1999)
• [Publications] 片岡一則: "高分子の自己組織化を利用した人工ウイルスベクターの開発"遺伝子医学. 16 (2000)