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

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11167210
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 片岡 一則 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00130245)
• 研究分担者: 原田 敦史 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50302774)
• キーワード: 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

研究概要

本研究は、分子特異的に作動するケミカルバルブ機能を備えた材料システムの設計と機能評価を行うことを目的とし、昨年度までグルコース応答型インシュリン分泌システム及び外部環境変化に同期して機能変化を生じるナノ会合体システムについて研究を行ってきた。
本年度は、インシュリン分泌システム及びナノ会合体システムについて以下の検討を行った。
(1)pKaを調節したフェニルボロン酸ポリマーネットワークの調製:フェニルボロン酸を導入するポリマーネットワークの構造を制御するために、昨年度まで用いてきたN-イソプロピルアクリルアミドの代わりにα位にメチル基を有するN-イソプロピルメタクリルアミドを用いることにより、より生体温度に近い温度へ応答温度の底上げが可能であることが確認された。
(2)外部電場に同期して酵素活性制御可能なナノ会合体の構築:酵素(卵白リゾチーム)を内包したナノ会合体の内核を酵素反応場として利用した場合に顕著な酵素反応促進効果が誘導されることを昨年度までに確認してきた。この促進効果を制御するために外部電場を利用することを検討した。種々波形の交流電場(正弦波・三角波・方形波)の印加電圧を変化させ、外部電場の酵素反応促進効果への影響を評価した結果、いずれの波形についても臨界電圧値が存在し、臨界電圧値以上においてはナノ会合体のコア構造が不安定化され、それに同期して促進効果が観測されなくなることが確認された。つまり、交流電場を印加した状態では、臨界電圧値を境にして促進効果がON・OFFを繰り返していることが確認された。このON-0FF変化は、ナノスケールの会合体であるために外部刺激伝播速度及び応答速度が極めて鋭敏であることが確認された。外部電場の印加電圧及び周波数を変化させることにより酵素反応生成物のリリース量制御が可能なシステムが構築された。

研究成果

• [文献書誌] G.-D.Zhang, N.Nishiyama, A.Harada, D.-L.Jiang, T.Aida, K.Kataoka: "pH-sensitive assembly of light-harvesting dendrimer zinc porphyrin bearing periphery groups of primary amine with poly(ethylene glycol)-b-poly(aspartic acid) in aqueous solution"Macromolecules. (in press).
• [文献書誌] H.Otsuka, E.Uchimura, H.Koshino, T.Okano, K.Kataoka: "Anomalous binding profile of phenylboronic acid with N-acctylncuraminic acid(Ncu5Ac) in aqueous solution with varying pH"J.Amer.Chem.Soc.. (in press).
• [文献書誌] E.Jule, Y.Nagasaki K.Kataoka: "Lactose-installed poly(ethylene glycol)-poly(D, L-lactide) block copolymer micelles exhibit fast-rate binding and high affinity towards a protein bed simulating a cell surface. A surface plasmon resonance study"Bioconjugate Chemistry. 14(1). 177-186 (2002)
• [文献書誌] E.Jule, Y.Nagasaki, K.Kataoka: "A surface plasmon resonance study on the interaction between lactose-installed poly(ethylene glycol)-poly(D, L-lactide) block copolymer micelles and lectins immobilized on a gold surface"Langmuir. 18(26). 10334-10339 (2002)
• [文献書誌] Y.Yamamoto, K.Yasugi, A.Harada, Y.Nagasaki, K.Kataoka: "Temperature-related change in the properties relevant to drug delivery of poly(ethylene glycol )-poly(D. L-lactide) block copolymer micelles in aqueous milieu"Journal of Controlled Release. 82(2-3). 359-371 (2002)
• [文献書誌] Y.Kakizawa, K.Kataoka: "Block copolymer self-assembly into monodispersive nanopartieles with hybrid core of antisense DNA and calcium phosphate"Langmuir. 18(2). 4539-4543 (2002)
• [文献書誌] N.Nishiyama, K.Kataoka: "Polymeric Drugs in the Clinical Stage : Advantages and Prospects"Eds., H.Maeda, A.V.Kabanov, K.Kataoka, T.Okano, Kluwer, New York(in press).