2017 Fiscal Year Research-status Report

高分子微粒子界面近傍選択的架橋による中空粒子合成法の確立と機能性粒子創製への応用

Research Project

Project/Area Number	17K05997
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	北山雄己哉神戸大学, 工学研究科, 助教 (40649745)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	高分子合成 / 微粒子 / 界面反応 / 光化学 / 中空粒子 / カプセル粒子
Outline of Annual Research Achievements	本年度は以下の項目に焦点を当て、検討を行った。１．高分子界面近傍選択光架橋反応による中空粒子合成法：光反応性高分子からなる真球状高分子微粒子の界面選択的光架橋を利用した中空粒子創製法を確立した。また、可逆的不可解裂型連鎖移動（RAFT）重合を利用し、分子量が異なるポリマーを合成し界面選択的光反応を検討した結果、分子量が長くなるほど短時間で中空高分子微粒子が得られた。さらに、MMAに代えて様々なコモノマー種を用いた場合においても中空高分子微粒子が得られることを明らかにした。また、光架橋性高分子としてCoumarin基を有するポリマーを合成した。２．還元環境応答性カプセル粒子合成：高分子界面近傍光架橋を施した中空P(CEMA-MMA)粒子を、溶媒置換法によって様々な物質を封入したカプセル粒子を得ることができた。さらに、光反応性の官能基と重合性官能基のリンカーに還元刺激応答性ジスルフィド基を有する新規モノマーを設計・合成し、これを用いた光反応性真球状高分子微粒子を作製し中空粒子を得ることに成功した。さらに、この得られた高分子微粒子が還元剤の存在下で分解することを明らかにし、還元環境応答性カプセル粒子の合成に成功した。３．分子認識能を付与した高分子微粒子合成：CEMA、MMAおよびMethacrylic acid（MAA）の共重合体（P(CEMA-MMA-MAA)）を機能性ポリマーとして用いた後天的架橋に基づく分子インプリンティング法を確立した。本技術を用いることで、標的分子に対する認識能を有するポリマー（分子インプリントポリマー：MIPs）を合成することに成功し、バルク状から微粒子状まで様々な形態でMIPsを合成できることを明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度の研究成果として、高分子微粒子の界面近傍選択的な光架橋反応に与えると考えられる要因、例えば、ポリマー分子量の影響を調査した。また、異なる構造をもつコモノマーを共重合することで異なる物性を有する中空粒子を得られた。さらに、これらの知見を応用して、カプセル粒子、還元応答性中空粒子や分子認識能を示す高分子微粒子など、様々な機能性高分子微粒子の合成に成功した。また、未だ中空粒子合成にはいたっていないが、Cinnamoyl基以外の光反応性官能基としてCoumarin基を有する光反応性高分子を合成し、その光架橋性について明らかにしている。これらの研究成果の一部は、既に学術論文として投稿し、既に公開されている。従って、本年度の研究については、おおむね順調に進捗し、十分な研究成果と知見を得られたと考えている。
Strategy for Future Research Activity	以下に示すように申請書に記載した研究計画を遂行する。１．可逆的に解裂することが知られている光架橋反応を本手法に適用し、一度コア部に薬物を内包したカプセル粒子に対して、光刺激による架橋構造の解裂による薬剤放出制御について検討を行い、光刺激応答性カプセル粒子を合成する。２．真球状粒子の界面近傍選択的架橋後に、シェル層に残存するフリーの光架橋性官能基を後天的修飾部位として利用し中空粒子の機能化を試みる。例えば、抗がん剤の一種である5-フルオロウラシルをシェル部に残存する光反応性基との間で、可逆的光反応による中空粒子シェル部への薬剤担持を試みる。これによりコア部とシェル部に異なる抗がん剤を同時に担持させた新規カプセル粒子の創製を試みる。３．無機微粒子を中空粒子に複合化することによる中空粒子機能化を試みる。