自己秩序化高分子微粒子と生体高分子との最適ハイブリッドによる医用材料

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480259
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 明石 満 鹿児島大学, 工学部, 教授 (20145460)
• 研究分担者: 芹澤 武 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (30284904) ; 馬場 昌範 鹿児島大学, 医学部, 教授 (70181039)
• キーワード: 水溶性マクロモノマー / コア-コロナ型高分子ナノスフェア / ペプチド経口DDS / 肝細胞認識ラクトース固定化糖鎖-糖認識タンパク質相互作用 / 肝細胞認識ラクトース固定化 / リン脂質固定化 / 糖認識レクチン固定化 / エイズワクチン

研究概要

水溶性マクロモノマーと疎水性モノマーのラジカル共重合を、水-エタノール混合溶媒を用いて行うと、生成するグラフトポリマーが高分子の秩序化を駆動力とし親水性グラフト鎖を表面に持つ水分散安定性の高い単分散高分子ナノスフェアが得られる。疎水性コア、親水性グラフト鎖をコロナとするいわゆるコア-コロナ型高分子ナノスフェアである。まず、分子量分布の狭いマクロモノマーとして末端メタクリロイルあるいはビニルベンジルのポリエチレングリコールを用い、モノマーにスチレンを用いた系を取り上げ、粒径に及ぼす種々の因子を整理した。ポリスチレンコアの場合、単分散性が保たれることを条件に、100nm-300nmの範囲で種々の粒径のナノスフェアが得られること等を明らかとした。次のシステムを取り上げた。(1)ペプチド薬(カルシトニン)とコアーコロナ型高分子ナノスフェアをハイブリッドさせた。ペプチド経口DDSへの応用を目的とした研究でありコアにポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を持つポリスチレンナノスフェアへ物理的に担持させると最適化された。(2)糖鎖-糖認識タンパク質レクチン相互作用に着目し、糖鎖を自己秩序化微粒子に固定化した。固定化密度がレクチンとの相互作用に大きく影響することを明らかとした。また、肝細胞認識ラクトース固定化ポリスチレン微粒子は肝細胞に取り込まれることを明らかとした。(3)リン脂質を高分子微粒子にハイブリッドさせる目的で、メタクリロイルフオスフオリルコリン(MPC)マクロモノマーを合成し、スチレンとの共重合により自己秩序化によりMPCで表面が覆われた高分子微粒子を合成した。(4)糖鎖-糖認識タンパク質レクチン相互作用に着目し、レクチンを高分子微粒子に固定化した。さらにエイズウイルスを捕捉させ、これを免疫原とするエイズワクチンの基礎研究を完成させた。
以上、自己秩序化高分子微粒子は生体高分子とハイブリッドさせることにより高機能が発現することを明確にした。

研究成果

• [文献書誌] Takeshi Serizawa: "Synthesis and Lectin Recognition of Polystyrene Core-Glycopolymer Corona Nanospheres"Biomacromolecules. 2. 469-475 (2001)
• [文献書誌] Toshiro Uchida: "Graft Copolymers Having Hydrophobic Backbone and Hydrophilic Branches. XXXIV. Interaction of Polystyrene Nanospheres Having Lactose-Immobilized Hydrophilic Polymers on Their Surface and Hepatocytes"Biomacromolecules. 2. 1343-1346 (2001)
• [文献書誌] Shinji Sakuma: "Design of Nanoparticles Composed of Graft Copolymers for Oral Peptide Delivery"Advanced Drug Delivery Reviews. 47. 21-37 (2001)
• [文献書誌] 明石 満: "高分子ナノスフェアを用いるエイズワクチンの開発"化学工業. 52(9). 41-47 (2001)
• [文献書誌] Masaki Kawamura: "Induction of Mucosal IgA Following Intravaginal Administration of Inactivated HIV-1-capturing Nanospheres in Mice"J. Virology. 66. 291-298 (2002)
• [文献書誌] Mitsuru Akashi: "Biomaterials and Drug Delivery toward New Millenium, (K.D.Park, I.C.Kwon, N.Yui, S.Y.Jeong, and K.Park, eds)"Capture of HIV-1 gp120 and Virions by Lectin-immobilized Polystyrene Nanospheres. 8 (2001)