自己組織化によりトポロジー効果を増幅する新規環状高分子の探索と系統的機能材料開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04878
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山本 拓矢 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30525986)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 環状高分子

研究実績の概要

現在、DDSキャリアに代表される様々なナノ粒子系医薬品の研究が進展しているが、それらの多くは粒子表面を生体適合性のPEGにより修飾すること（PEGylation）を基盤としている。その中で、金属ナノ粒子のPEGylationについては、チオ-ルとの化学吸着を利用したものにほぼ限定されている。これに対して、申請者は構造欠陥のない環状PEGの物理吸着により修飾した金ナノ粒子が非常に高い分散安定性を示すことを見出した。すなわち、直径約15ナノメートルのAuNPsの水分散液に対し、直鎖状HO-PEG-OH、直鎖状MeO-PEG-OMe、直鎖状HS-PEG-OMe、または環状PEG（直径約7ナノメートル）を加え、冷凍、85 °Cに加熱、または凍結乾燥後に再分散、および生理条件下で分散安定性を調査した。その結果、HO-PEG-OHやMeO-PEG-OMeでは無修飾の金ナノ粒子とほとんど変わらず不可逆的に沈殿したのに対し、環状PEGを加えた金ナノ粒子は、これらの過酷な条件下でも分散安定性を保持していた。さらに興味深いことに、チオールとの化学反応を基盤とする、金属ナノ粒子の代表的なPEG化剤であるHS-PEG-OMeを用いた場合でも、上述の加熱条件には耐えられずほとんど再分散しなかった。つまり、環状PEGは従来のHS-PEG-OMeよりも優れた分散安定剤であることが示された。さらに、サイズ・ゼータ電位測定や動物実験からもその有効性を明らかにした。このように環状トポロジーを利用した金ナノ粒子の新奇PEGylation法の確立に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative thermodynamic studies of the micellization of amphiphilic block copolymers before and after cyclization (2021)
  • 著者名/発表者名: Takuya Yamamoto, Yuki Masuda, Yasuyuki Tezuka, Evgeniya Korchagina, Francoise Winnik
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 37 ページ: in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Metal-Organic Frameworks for Practical Separation of Cyclic and Linear Polymers (2021)
  • 著者名/発表者名: Taku Sawayama, Yubo Wang, Tomohisa Watanabe, Masayoshi Takayanagi, Takuya Yamamoto, Nobuhiko Hosono, Takashi Uemura
  • 雑誌名: Angew. Chem. 巻: 133 ページ: in press
  • DOI: 10.1002/anie.202102794
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環状ポリエチレングリコールを用いた金ナノ粒子の分散安定化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 智久, Wang Yubo, 山本 拓矢
  • 雑誌名: ナノ学会刊行和文誌 巻: 19 ページ: in press
• [雑誌論文] Rapid access to discrete and monodisperse block co-oligomers from sugar and terpenoid toward ultrasmall periodic nanostructures (2020)
  • 著者名/発表者名: Isono Takuya、Komaki Ryoya、Lee Chaehun、Kawakami Nao、Ree Brian J.、Watanabe Kodai、Yoshida Kohei、Mamiya Hiroaki、Yamamoto Takuya、Borsali Redouane、Tajima Kenji、Satoh Toshifumi
  • 雑誌名: Communications Chemistry 巻: 3 ページ: 135
  • DOI: 10.1038/s42004-020-00385-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced dispersion stability of gold nanoparticles by the physisorption of cyclic poly(ethylene glycol) (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Yubo、Quinsaat Jose Enrico Q.、Ono Tomoko、Maeki Masatoshi、Tokeshi Manabu、Isono Takuya、Tajima Kenji、Satoh Toshifumi、Sato Shin-ichiro、Miura Yutaka、Yamamoto Takuya
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 6089
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19947-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Programmed folding into spiro-multicyclic polymer topologies from linear and star-shaped chains (2020)
  • 著者名/発表者名: Mato Yoshinobu、Honda Kohei、Ree Brian J.、Tajima Kenji、Yamamoto Takuya、Deguchi Tetsuo、Isono Takuya、Satoh Toshifumi
  • 雑誌名: Communications Chemistry 巻: 3 ページ: 97
  • DOI: 10.1038/s42004-020-00355-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suzuki-Miyaura catalyst-transfer polycondensation of triolborate-type fluorene monomer: toward rapid access to polyfluorene-containing block and graft copolymers from various macroinitiators (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Saburo、Fujiwara Kaiyu、Jiang Dai-Hua、Yamamoto Takuya、Tajima Kenji、Yamamoto Yasunori、Isono Takuya、Satoh Toshifumi
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 11 ページ: 6832～6839
  • DOI: 10.1039/d0py01127d
  • 査読あり
• [雑誌論文] An organocatalytic ring-opening polymerization approach to highly alternating copolymers of lactic acid and glycolic acid (2020)
  • 著者名/発表者名: Takojima Kaoru、Makino Hiroshi、Saito Tatsuya、Yamamoto Takuya、Tajima Kenji、Isono Takuya、Satoh Toshifumi
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 11 ページ: 6365～6373
  • DOI: 10.1039/d0py01082k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbohydrates as Hard Segments for Sustainable Elastomers: Carbohydrates Direct the Self-Assembly and Mechanical Properties of Fully Bio-Based Block Copolymers (2020)
  • 著者名/発表者名: Isono Takuya、Nakahira Saki、Hsieh Hui-Ching、Katsuhara Satoshi、Mamiya Hiroaki、Yamamoto Takuya、Chen Wen-Chang、Borsali Redouane、Tajima Kenji、Satoh Toshifumi
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 53 ページ: 5408～5417
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.0c00611
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Self-Assembly of Linear and Cyclic Polylactide Stereoblock Copolymers with a Parallel and Antiparallel Chain Arrangement Distinguishing Their Directions on a Water Surface (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwashima Kenta、Yamamoto Takuya、Tezuka Yasuyuki、Kumaki Jiro
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 ページ: 6216～6221
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00769
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Synthesis of Chain‐end‐functionalized Poly(3‐hexylthiophene) without Protecting Groups Using a Zincate Complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Inagaki Shin、Yamamoto Takuya、Higashihara Tomoya
  • 雑誌名: Macromolecular Rapid Communications 巻: 41 ページ: 2000148～2000148
  • DOI: 10.1002/marc.202000148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly asymmetric lamellar nanostructures from nanoparticle from linear hybrid block copolymers (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Kodai、Katsuhara Satoshi、Mamiya Hiroaki、Kawamura Yukihiko、Yamamoto Takuya、Tajima Kenji、Isono Takuya、Satoh Toshifumi
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 12 ページ: 16526～16534
  • DOI: 10.1039/d0nr05209d
  • 査読あり
• [学会発表] Enhanced Dispersion Stability of Gold Nanoparticles by Cyclic Poly(Ethylene Glycol) (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Yubo, 山本拓矢
  • 学会等名: 第69回高分子学会年次大会
• [学会発表] 種々の側鎖や分子量の全共役環状ポリチオフェンの合成および光電子物性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 諒平, 歌川 敦夫, 山本 拓矢
  • 学会等名: 第69回高分子学会年次大会
• [学会発表] 環状両親媒性ブロック共重合体の合成と水溶液挙動 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本拓矢・千村諒・王鈺博・ 渡邉智久
  • 学会等名: 第71 回コロイドおよび界面化学討論会
• [学会発表] 構造欠陥のないレジオレギュラー環状ポリ（３－ヘキシルチオフェン）の合成と物性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本拓矢
  • 学会等名: 第69回高分子討論会
  • 招待講演
• [図書] Topological Polymer Chemistry: concepts and practices (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本拓矢、他
  • 総ページ数: in press
  • 出版者: Springer Japan