糖・脂質ハイブリッド球状分子による疎水・親水リバーシブル材料設計

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13031042
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 青井 啓悟 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (30222467)
• Keywords: デンドリマー / シュガーボール / ソフトマテリアル / 分子認識 / 糖鎖高分子 / 分子カプセル / 生医学材料 / リサイクル

Research Abstract

本研究では、ナノスケール球状分子表面に疎水性基(脂質)および多重水素結合性基(糖質)を配した全く新しいソフトマテリアルの創出を目的とし、疎水的環境下では、脂質で覆われ、親水的環境下では糖質で覆われるように動的に変化する材料の創成を行った。
ポリ(アミドアミン)デンドリマーの表面末端への糖と脂質の導入を行った。デンドリマーへの糖質の置換は、糖置換アミノ酸N-カルボキシ無水物(糖NCA)を用いる手法に基づき行った。生物組織との相互作用を考え、N-アセチル-D-グルコサミン誘導体を用いた。この段階で、遊離のアミノ基が生成し、このアミノ基に酸塩化物を反応させることにより目的の糖・脂質ハイブリッド構造に導いた。酸塩化物としては、酢酸、酪酸、カプロン酸、吉草酸などの誘導体を用いた。
糖・脂質ハイブリッド球状分子は、分子のまわりのミクロ環境の変化に応じて、表面の疎水基・親水性基をリバーシブルに出し入れでき、幅広い溶解性を示すことを明らかにした。トルエン、クロロホルム、メタノール、水などへの溶解性を評価した。サイズ排除クロマトグラフィーで分子サイズ、ならびに排除体積、屈曲性を調べたところ、興味深いことに酪酸誘導体よりカプロン酸の方が分子量が高いのに分子サイズが小さく縮んでいることを見出した。
8-アニリノ-1-ナフタレンスルホン酸マグネシウム(ANS)をゲスト分子として用い、デンドリマー内部へのゲスト分子の捕捉を行った。糖・脂質ハイブリッドデンドリマーは、応答性が高い機能性ソフトマテリアルとして有望であるとともに、脂質アルキル鎖が長いとデンドリマー内部にゲスト分子をカプセル化できることも明らかにした。
水溶液中でハイブリッドデンドリマーは、疎水基を格納し、糖を突き出しており、特異的な分子認識挙動をとると考えられる。N-アセチル-D-グルコサミン誘導体と、小麦胚芽(WGA)レクチンとの認識を赤血球凝集阻害試験により評価したところ優れた分子認識能を有することが確認できた。

Research Products

• [Publications] A.Manna: "Synthesis of Dendrimer-Passivated Noble Metal Nanoparticles in a Polar Medium : Comparison of Size between Silver and Gold Particles"Chemistry of Materials. 13・5. 1674-1681 (2001)
• [Publications] 岡田鉦彦: "表面に糖質を配した球状分子(糖質デンドリマー)の設計と合成"化学総説. 48. 86-93 (2001)
• [Publications] K.Aoi: "Synthesis of a Poly (vinyl alcohol)-Based Graft Copolymer Having Poly(ε-caprolactone) Side Chains by Solution Polymerization"Macromolecular Chemistry and Physics. (印刷中).
• [Publications] K.Aoi: "Nano-scale molecular shapes of water-soluble chitin derivatives having monodisperse poly(2-alkyl-2-oxazoline)side chains"Macromolecular Chemistry and Physics. (印刷中).
• [Publications] K.Aoi: "A New Type of Block Copolymerization with One-Shot Feeding of Two Monomers"Macromolecular Symposia. (印刷中).