糖鎖ＲＡＦＴ試薬活用ミニエマルション重合による抗血栓性ポリマーコート剤の創製

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25350550
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 鳴海 敦 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (60443975)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 糖鎖修飾ポリマー / バイオコンジュゲート / RAFT重合 / ミニエマルション重合 / 末端修飾ポリマー / ブロックコポリマー / 両親媒性ポリマー / ナノ相分離構造

研究実績の概要

平成26年度は、糖鎖RAFT試薬を用いたスチレン (St) およびメチルメタクリレート (MMA)のRAFT重合を、溶媒にジメチルホルムアミド (DMF) を用いて行った。これにより、主鎖重合度の異なる一連の糖鎖末端ポリマーを得た。それらの固体におけるSAXS測定を実施した。主鎖重合度が約50の糖鎖末端ポリスチレンは、加温により、体心立方格子型の超微細相分離構造を自己構築することがわかった。より詳細には、糖鎖で構成された球状ドメインの直径は約5 nm、そのドメイン間距離は約10 nmであることが示された。糖鎖末端ポリメチルメタクリレートについても類似の結果が得られた。さらに、平成26年度は、本研究の目的である水中での精密合成についても検討を開始した。具体的には、糖鎖RAFT試薬を用いたStのソープフリーRAFTミニエマルション重合を実施した。以下に結果の概要を述べる。St、糖鎖RAFT試薬、および過硫酸カリウム (KPS) を50/1/0.5のモル比で水に加え乳化させた。さらにヘキサデカンをハイドロホーブとして加え、30分間超音波処理を行い、ミニエマルション重合水溶液を調製した。得られたミニエマルション重合水溶液を凍結脱気した後、封管し、70℃で撹拌した。6時間後、Stの転化率は94%に達し、数平均直径41 nmのラテックスが得られた。ラテックスを形成するポリマー1分子の構造解析をSEC (DMF) 測定、NMR測定により行った。本水系重合では、数平均分子量が4400 g/mol、分子量分散度が1.20の構造の制御された糖鎖末端ポリマーが得られることが示された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当該研究では、これまでに、糖鎖RAFT試薬の合成ルートを確立するに至っている。それを用いたRAFT重合により、構造の制御された糖鎖末端ポリスチレンおよびポリメチルメタクリレートが合成可能なことを示している。以上の成果は、平成26年に誌上発表にて公表した (Biomacromolecules 2014, 15, 4509)。また、本RAFT重合を活用することにより、熱応答性を示す糖鎖末端ポリ(N,N-ジエチルアクリルアミド)の合成も可能であることを示した (Chem. Lett. 2015, 44, 428)。さらに、平成26年度は、水中での精密合成の達成を目的として、実験を繰り返しおこなった。現時点で、糖鎖RAFT試薬を活用したスチレンのソープフリーRAFTミニエマルション重合により、すなわち水系において、構造の制御された糖鎖末端ポリスチレンを得る合成条件を見出すに至っている。

今後の研究の推進方策

平成27年度も引き続き、糖鎖RAFT試薬を活用したスチレンのソープフリーRAFTミニエマルション重合を実施し、合成条件の最適化を図る。生成物である糖鎖末端ポリマーをテトラヒドロフランやクロロホルムなどの有機溶媒に溶解し、そこで得られるポリマー構造体について評価する。ポリマー構造体（高分子逆ミセル状の構造体を想定している）の溶液をシリコン基板上にキャストし、フィルムを作製する。フィルムの生体機能性について評価する。併せて、フィルム表面の形態観察を原子間力顕微鏡 (AFM) 測定により行う。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of Maltopentaose-Conjugated Surface-Active Styrenic Monomers and Their Micellar Homopolymerization in Water (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Togashi, Issei Otsuka, Redouane Borsali, Atsushi Narumi, Seigou Kawaguchi
  • 雑誌名: J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 巻: 53 ページ: 1671-1679
  • DOI: 10.1002/pola.27609
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Maltopentaose-conjugated Thermoresponsive Block Copolymer: Precision Synthesis through RAFT Polymerization of N,N-Diethylacrylamide (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Togashi, Issei Otsuka, Redouane Borsali, Seigou Kawaguchi, Atsushi Narumi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 44 ページ: 428-430
  • DOI: doi:10.1246/cl.141106
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Maltopentaose-Conjugated CTA for RAFT Polymerization Generating Nanostructured Bioresource-Block Copolymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Daichi Togashi, Issei Otsuka, Redouane Borsali, Koichi Takeda, Kazushi Enomoto, Seigou Kawaguchi, Atsushi Narumi
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 15 ページ: 4509-4519
  • DOI: dx.doi.org/10.1021/bm501314f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] オリゴ糖鎖複合ポリ(N,N-ジエチルアクリルアミド)の精密合成と 温度応答性ナノ構造化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 篠原考輔・富樫大地・大塚一世・ Redouane Borsali・矢野重信・鳴海敦・川口正剛
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27 – 2015-05-29