JP2009091345A - Titanium oxide functional molecule composite particle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a titanium oxide functional molecule composite particle having a functional molecule coupled with a titanium oxide surface prepared by making a titanium oxide composite particle dispersed in an aqueous solvent with a water-soluble polymer without degrading the water-soluble polymer. <P>SOLUTION: New function can be imparted without degrading the water-soluble polymer by coupling a titanium oxide surface of a titanium oxide composite particle dispersed in an aqueous solvent with the water-soluble polymer with a functional molecule through at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, an amino group, a diol group, a salicylic acid group, and a phosphoric acid group. The titanium oxide functional molecule composite particle can be used as a tracer experimental material for confirming a moving state in a human body after administering, and as a medical material for diagnosis and treatment conducted by irradiating ultrasonic waves or light to an affected part. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、水溶性高分子により水系溶媒中で分散させた酸化チタン複合体粒子に対して、水溶性高分子を変質させることなく機能性分子を酸化チタン表面に結合させた酸化チタン機能性分子複合体粒子に関する。   The present invention relates to a titanium oxide functional molecule in which a functional molecule is bonded to the surface of titanium oxide without altering the water-soluble polymer with respect to titanium oxide composite particles dispersed in an aqueous solvent with a water-soluble polymer. It relates to composite particles.

酸化チタンはpH6前後に等電点を有すると言われている。このため、酸化チタン粒子は中性付近の水系溶媒中では凝集を生じてしまい、これを均一に分散させることは極めて難しい。そのため、酸化チタン粒子を水系の分散媒に均一に分散させるため、今まで種々の試みがなされてきた。   Titanium oxide is said to have an isoelectric point around pH 6. For this reason, the titanium oxide particles are aggregated in an aqueous solvent near neutrality, and it is extremely difficult to uniformly disperse them. Therefore, various attempts have been made so far to uniformly disperse the titanium oxide particles in the aqueous dispersion medium.

PEG(ポリエチレングリコール)を分散剤として添加して、分散媒中における酸化チタン粒子の分散性を向上させることが知られている(特許文献1(特開平2−307524号公報)および特許文献2(特開2002−60651号公報)参照)。   It is known that PEG (polyethylene glycol) is added as a dispersant to improve the dispersibility of titanium oxide particles in a dispersion medium (Patent Document 1 (JP-A-2-307524) and Patent Document 2). JP 2002-60651 A).

あるいは酸化チタン微粒子に、ポリアクリル酸等の親水性高分子を、カルボキシル基を介して結合させた、表面改質酸化チタン微粒子も知られている(特許文献3(WO2004/087577)参照)。この技術は、ポリアクリル酸等といったアニオン性ポリマーの使用を念頭としたものである。アニオン性ポリマーのもつカルボキシル基等の官能基により表面電荷を与え、それにより生体内環境に近い中性の生理食塩水においても安定した分散性を示し、かつ光触媒活性機能を有するものである。   Alternatively, surface-modified titanium oxide fine particles in which a hydrophilic polymer such as polyacrylic acid is bonded to the titanium oxide fine particles via a carboxyl group are also known (see Patent Document 3 (WO 2004/087577)). This technique is intended for the use of anionic polymers such as polyacrylic acid. A surface charge is imparted by a functional group such as a carboxyl group of the anionic polymer, thereby exhibiting stable dispersibility even in a neutral physiological saline close to the in vivo environment and having a photocatalytic activity function.

更に、酸化チタンに機能性を付与する検討がなされている。例えば、前記表面改質酸化チタン微粒子に対して、前記親水性高分子の結合に関与していないカルボキシル残基に、目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化した、分子識別能を有する二酸化チタン複合体が提案されている(特許文献4(特許第3835700号)参照)。この技術は、アニオン性ポリマーのもつカルボキシル基等の官能基により、分子が固定化されていても表面電荷を与え、安定した分散性を示すものである。一方で、官能基によって与えられる表面電荷は分散性に直接寄与しており、結合に関与していない残基に分子を固定化することで表面電荷は減少する。このことが固定化される分子の量等に対して制限を与える。   Furthermore, studies have been made to impart functionality to titanium oxide. For example, a molecule having a specific binding ability to a target molecule is immobilized on a carboxyl residue that is not involved in the binding of the hydrophilic polymer to the surface-modified titanium oxide fine particles. A titanium dioxide composite having a function has been proposed (see Patent Document 4 (Patent No. 3835700)). This technique gives a surface charge even when a molecule is fixed by a functional group such as a carboxyl group of an anionic polymer, and exhibits a stable dispersibility. On the other hand, the surface charge provided by the functional group directly contributes to the dispersibility, and the surface charge is reduced by immobilizing the molecule on a residue that is not involved in binding. This places a limit on the amount of molecules to be immobilized.

特開平2−307524号公報JP-A-2-307524 特開2002−60651号公報JP 2002-60651 A WO2004/087577号パンフレットWO2004 / 087577 pamphlet 特許第3835700号公報Japanese Patent No. 3835700

本発明は、水溶性高分子により水系溶媒中で分散させた酸化チタン複合体粒子において、前記水溶性高分子を変質させることなく高い分散性を保持し、かつ、酸化チタン表面に結合した機能性分子により、酸化チタン表面付近での新たな機能性付与を実現した酸化チタン機能性分子複合体粒子およびその分散体の提供をその目的としている。
In the titanium oxide composite particles dispersed in an aqueous solvent with a water-soluble polymer, the present invention retains high dispersibility without altering the water-soluble polymer, and is bonded to the titanium oxide surface. The purpose of the present invention is to provide a titanium oxide functional molecule composite particle and a dispersion thereof that realizes a new functionality in the vicinity of the titanium oxide surface by molecules.

本発明者らは、今般、水溶性高分子により水系溶媒中で分散させた酸化チタン複合体粒子の酸化チタン表面に、カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基の群から選択される少なくともひとつの官能基を介して機能性分子を結合させることにより、前記水溶性高分子を変質させることなく、新たな機能性付与を実現できるとの知見を得た。   The present inventors now have a group of carboxyl groups, amino groups, diol groups, salicylic acid groups, and phosphoric acid groups on the titanium oxide surface of titanium oxide composite particles dispersed in an aqueous solvent with a water-soluble polymer. The present inventors have found that by adding a functional molecule through at least one selected functional group, it is possible to achieve a new functionality without altering the water-soluble polymer.

すなわち、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子によれば、水溶性高分子を変質させることなく酸化チタン表面に対し機能性分子を結合させることにより、水溶性高分子による高い分散性を保持できる。このため、機能性分子の結合に際して自由度の高い分子設計が可能である。また、機能性分子を酸化チタン表面に結合することにより、酸化チタン表面付近において超音波や紫外線照射によって発生したラジカル種と機能性分子との反応性が高い。このため、機能性分子および機能性分子と相互作用を有する対象物との反応性を著しく向上することができる。前記対象物が癌細胞の場合にあっては、超音波や紫外線による癌の治療効果を著しく向上することができる。そのため、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子は、患部に超音波を照射することにより行われる超音波癌治療を促進するための超音波癌治療促進剤としても利用可能である。   That is, according to the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention, high dispersibility by the water-soluble polymer is maintained by bonding the functional molecule to the titanium oxide surface without altering the water-soluble polymer. it can. For this reason, it is possible to design a molecule with a high degree of freedom in binding functional molecules. In addition, by binding the functional molecule to the surface of titanium oxide, the reactivity between the radical species generated by ultrasonic waves or ultraviolet irradiation near the titanium oxide surface and the functional molecule is high. For this reason, the reactivity with the functional molecule and the object having an interaction with the functional molecule can be significantly improved. When the object is a cancer cell, the therapeutic effect of cancer by ultrasonic waves or ultraviolet rays can be remarkably improved. Therefore, the titanium oxide functional molecule composite particles of the present invention can also be used as an ultrasonic cancer treatment promoter for promoting ultrasonic cancer treatment performed by irradiating the affected area with ultrasonic waves.

そして、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子は、
酸化チタン粒子と、
該酸化チタン粒子の表面に、カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基の群から選択される少なくともひとつの官能基を介して結合されてなる水溶性高分子を含んでなる、酸化チタン複合体粒子と、
該酸化チタン複合体粒子の表面に、さらに結合されてなる機能性分子を含んでなり、
前記機能性分子は、
(1)カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基の群から選択される少なくとも一つの官能基を有し、
(2)a)炭素数6〜40よりなる飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、b)置換基を有するか有しない飽和又は不飽和の5〜6員環複素環式基、又はc)置換基を有するか有しない飽和又は不飽和の5〜6員環環状炭化水素水素基を含んでなる化合物であって、
前記官能基を介して前記酸化チタンと結合されてなる、酸化チタン機能性分子複合体粒子であることを特徴とするものである。
And the titanium oxide functional molecular composite particles of the present invention are:
Titanium oxide particles,
It comprises a water-soluble polymer bonded to the surface of the titanium oxide particles via at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, an amino group, a diol group, a salicylic acid group, and a phosphoric acid group. , Titanium oxide composite particles,
A functional molecule formed by further bonding to the surface of the titanium oxide composite particles;
The functional molecule is
(1) having at least one functional group selected from the group of carboxyl group, amino group, diol group, salicylic acid group, and phosphoric acid group,
(2) a) a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms, b) a saturated or unsaturated 5- to 6-membered heterocyclic group having or not having a substituent, or c) A compound comprising a saturated or unsaturated 5- or 6-membered cyclic hydrocarbon group with or without a substituent,
It is a titanium oxide functional molecule composite particle bonded to the titanium oxide via the functional group.

また、本発明による分散液は、酸化チタン機能性分子複合体粒子と、該粒子が分散される溶媒とを含んでなるものである。   The dispersion according to the present invention comprises titanium oxide functional molecule composite particles and a solvent in which the particles are dispersed.

本発明によれば、水溶性高分子を変質させることなく高い分散性を保持し、かつ、酸化チタン表面に結合した機能性分子により、酸化チタン表面付近での新たな機能性付与を実現した酸化チタン機能性分子複合体粒子およびその分散体を提供できる。   According to the present invention, oxidation that has achieved high dispersibility without altering the water-soluble polymer, and has provided new functionality in the vicinity of the titanium oxide surface by the functional molecule bonded to the titanium oxide surface. Titanium functional molecule composite particles and dispersions thereof can be provided.

本発明による酸化チタン機能性分子複合体粒子は、酸化チタン粒子と、水溶性高分子と、機能性分子を含む。図1に、酸化チタン機能性分子複合体粒子の一例を示す。図1に示されるように、酸化チタン機能性分子複合体粒子は、酸化チタン粒子1の表面に水溶性高分子2および機能性分子3が結合されたものである。酸化チタン粒子1と、水溶性高分子2および機能性分子3との結合は、カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基から選択される少なくとも1種の官能基を介して形成される。   The titanium oxide functional molecule composite particles according to the present invention include titanium oxide particles, a water-soluble polymer, and a functional molecule. FIG. 1 shows an example of titanium oxide functional molecular composite particles. As shown in FIG. 1, the titanium oxide functional molecule composite particle is obtained by bonding a water-soluble polymer 2 and a functional molecule 3 to the surface of a titanium oxide particle 1. The bond between the titanium oxide particles 1 and the water-soluble polymer 2 and the functional molecule 3 is via at least one functional group selected from a carboxyl group, an amino group, a diol group, a salicylic acid group, and a phosphoric acid group. It is formed.

すなわち、これらの官能基は酸化チタンとの間で強固な結合を形成するため、酸化チタン粒子の高い触媒活性に関わらず分散性を保持できる。これらの官能基は酸化チタンとの間で強固な結合を形成するため、酸化チタン粒子の高い触媒活性にかかわらず水溶性高分子および機能性分子の結合を保持することが可能である。なお、本発明における結合形態は、体内における安全性の観点から、体内への投与後24〜72時間後に分散性が確保されている程度の結合形態であればよい。生理条件での分散が安定しており、かつ超音波や紫外線照射後も水溶性高分子の遊離が無く、正常細胞へのダメージが少ない点で、共有結合であるのが望ましい。   That is, since these functional groups form a strong bond with titanium oxide, dispersibility can be maintained regardless of the high catalytic activity of the titanium oxide particles. Since these functional groups form a strong bond with titanium oxide, it is possible to maintain the bond between the water-soluble polymer and the functional molecule regardless of the high catalytic activity of the titanium oxide particles. In addition, from the viewpoint of safety in the body, the binding form in the present invention may be a binding form in which dispersibility is ensured 24 to 72 hours after administration to the body. A covalent bond is desirable in that the dispersion under physiological conditions is stable, the water-soluble polymer is not released even after irradiation with ultrasonic waves or ultraviolet rays, and damage to normal cells is small.

カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基は、3官能シラノール基のような相互に三次元的に縮合重合して重合物で酸化チタン粒子の表面を覆い尽くしてしまう官能基とは異なり、官能基同士で重合することが無いため、図1に示されるように酸化チタン粒子の表面に剥き出しの部分を確保することができると考えられる。その結果、表面が重合体で覆われることによって起こりうる失活を抑制しつつ、酸化チタン粒子の触媒活性を十分に発揮させることができる。   A carboxyl group, an amino group, a diol group, a salicylic acid group, and a phosphoric acid group are functional groups such as trifunctional silanol groups that are three-dimensionally condensed with each other and cover the surface of the titanium oxide particles with the polymer. Unlike the case, since the functional groups do not polymerize, it is considered that an exposed portion can be secured on the surface of the titanium oxide particles as shown in FIG. As a result, the catalytic activity of the titanium oxide particles can be sufficiently exhibited while suppressing the deactivation that may occur when the surface is covered with the polymer.

そして、酸化チタン粒子の表面に結合した水溶性高分子は、電荷あるいは水和の作用によって、酸化チタン粒子の分散が困難とされる中性付近の水系溶媒中であって酸化チタン機能性分子複合体粒子を高度に分散させることができる。機能性分子を、酸化チタン粒子の表面に結合した水溶性高分子に対して導入する方法については公知である。このような場合は、水溶性高分子と機能性分子を化学結合するために、水溶性高分子は反応性の高い極性基を含んでなることが必要である。この水溶性高分子に含まれる極性基は、機能性分子が結合されると失われる。このことにより、水溶性高分子の極性自体に変化が生じる。つまり、酸化チタン粒子の表面に結合した水溶性高分子のもつ電荷あるいは水和の作用によって分散しているバランスが、機能性分子の結合前後において変化すると考えられる。この酸化チタン粒子の表面に結合した水溶性高分子の変質に伴う電荷あるいは水和のバランスをうまくコントロールすることでのみ達成しうる。一方、本発明における酸化チタン粒子の表面に結合した機能性分子については、水溶性高分子を変質させることなく結合させることにより、水溶性高分子による高い分散性を保持できる。このため、水溶性高分子の変質によって生じる分散性の変化を考慮することなく、機能性分子の結合に際して自由度の高い分子設計が可能である。   The water-soluble polymer bonded to the surface of the titanium oxide particles is in a neutral aqueous solvent in which it is difficult to disperse the titanium oxide particles due to the action of electric charge or hydration. Body particles can be highly dispersed. A method for introducing a functional molecule into a water-soluble polymer bonded to the surface of titanium oxide particles is known. In such a case, in order to chemically bond the water-soluble polymer and the functional molecule, the water-soluble polymer needs to contain a highly reactive polar group. The polar group contained in the water-soluble polymer is lost when the functional molecule is bound. This causes a change in the polarity of the water-soluble polymer itself. That is, it is considered that the balance dispersed by the action of charge or hydration of the water-soluble polymer bonded to the surface of the titanium oxide particle changes before and after the functional molecule is bonded. This can only be achieved by well controlling the balance of charge or hydration associated with the alteration of the water-soluble polymer bound to the surface of the titanium oxide particles. On the other hand, the functional molecule bonded to the surface of the titanium oxide particles in the present invention can maintain high dispersibility due to the water-soluble polymer by bonding the water-soluble polymer without altering it. For this reason, it is possible to design a molecule with a high degree of freedom in binding functional molecules without considering dispersibility change caused by alteration of the water-soluble polymer.

本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子によれば、前記機能性分子として酸化チタン表面に対し、疎水性や細胞認識性の分子を導入することで、水溶性高分子を変質させることなく高い分散性を保持することができる。さらに、酸化チタン表面付近におけるこれら分子と細胞との高い相互作用を発揮できる。細胞認識性の分子を酸化チタン粒子の表面に結合しているので、酸化チタン表面付近において超音波や紫外線照射によって発生したラジカル種との反応速度を向上させ、殺対象が癌細胞の場合にあっては、超音波や紫外線による癌の治療効果を著しく向上することができる。そのため、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子は、投与後に選択的に患部に取り込まれ、その後に患部に超音波を照射することにより行われる超音波癌治療を促進するための、細胞認識性を有する超音波癌治療促進剤としても利用可能である。   According to the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention, by introducing a hydrophobic or cell recognizable molecule to the titanium oxide surface as the functional molecule, it is high without altering the water-soluble polymer. Dispersibility can be maintained. Furthermore, high interaction between these molecules and cells in the vicinity of the titanium oxide surface can be exhibited. Since cell-recognizing molecules are bound to the surface of the titanium oxide particles, the reaction rate with radical species generated by ultrasonic or ultraviolet irradiation is improved near the surface of the titanium oxide, and the target for killing cancer cells. Thus, the therapeutic effect of cancer by ultrasonic waves or ultraviolet rays can be remarkably improved. Therefore, the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention is selectively taken into the affected area after administration, and then cell recognition for promoting ultrasonic cancer treatment performed by irradiating the affected area with ultrasonic waves. It can also be used as a therapeutic agent for ultrasonic cancer treatment.

また、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子によれば、前記機能性分子として酸化チタン表面に対し、光応答性の分子や放射性物質を導入することで、水溶性高分子を変質させることなく高い分散性を保持することができる。さらに、酸化チタン表面を直接的にこれらの分子を標識することができる。特に、放射性物質に関しては、安全性の観点から取り扱いに注意が必要であるが、水溶性高分子により水系溶媒中で分散させた酸化チタン複合体粒子に対して、酸化チタン表面に放射性物質を結合した後に、未結合の放射性物質を適当な方法で分離除去するだけの、簡易でかつ少ない工程によって粒子の標識ができる。このため、放射性物質が外部に広がる機会が少なく、安全性の面において優れる。また、これを適当な機器により測定することで粒子のイメージングや定量の測定が可能である。そのため、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子は、体内に投与後に体内動態を確認するためのトレーサー実験用材料や、患部に超音波や光を照射することにより行われる診断および治療のための医療用材料としても利用可能である。   Further, according to the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention, the water-soluble polymer can be altered by introducing a photoresponsive molecule or radioactive substance into the titanium oxide surface as the functional molecule. And high dispersibility can be maintained. Furthermore, these molecules can be labeled directly on the titanium oxide surface. In particular, with regard to radioactive substances, care must be taken from the viewpoint of safety, but the radioactive substance is bound to the surface of titanium oxide to titanium oxide composite particles dispersed in an aqueous solvent with a water-soluble polymer. After that, the labeling of the particles can be performed by a simple and few process by separating and removing the unbound radioactive substance by an appropriate method. For this reason, there are few opportunities for a radioactive substance to spread outside, and it is excellent in terms of safety. Further, by measuring this with an appropriate instrument, particle imaging and quantitative measurement are possible. Therefore, the titanium oxide functional molecule composite particles of the present invention are used for tracer experimental materials for confirming pharmacokinetics after administration into the body, and for diagnosis and treatment performed by irradiating the affected area with ultrasonic waves or light. It can also be used as a medical material.

さらに、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子によれば、前記機能性分子として酸化チタン表面に対し、ラジカル応答性の分子を導入することで、水溶性高分子を変質させることなく高い分散性を保持することができる。さらに、酸化チタン表面付近において超音波や紫外線照射によって発生したラジカル種との反応速度を向上させ、高い反応性を発揮することができる。前記ラジカル応答性の分子が、ラジカル種との反応により蛍光性や発光性を示すものを用いれば、これを適当な機器により測定することで粒子のイメージングやラジカル種発生量の測定が可能である。そのため、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子は、患部に超音波や光を照射することにより行われる診断および治療のための医療用材料としても利用可能である。   Furthermore, according to the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention, by introducing a radical-responsive molecule to the titanium oxide surface as the functional molecule, high dispersion without altering the water-soluble polymer Sex can be maintained. Furthermore, it is possible to improve the reaction rate with radical species generated by irradiation with ultrasonic waves or ultraviolet rays in the vicinity of the titanium oxide surface and to exhibit high reactivity. If the radical-responsive molecule is one that exhibits fluorescence or luminescence due to reaction with radical species, it is possible to measure particles with an appropriate instrument and to measure the amount of radical species generated. . Therefore, the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention can be used as a medical material for diagnosis and treatment performed by irradiating an affected part with ultrasonic waves or light.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる水溶性高分子は、酸化チタン粒子の表面に、カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基の群から選択される少なくともひとつの官能基を介して結合されてなることが好ましい。これによって、酸化チタン粒子の表面に強固に結合することが可能であり、また、3官能シラノール基のような相互に三次元的に縮合重合して重合物で酸化チタン粒子の表面を覆い尽くしてしまう官能基とは異なり、官能基同士で重合することが無いため、図1に示されるように酸化チタン粒子の表面に剥き出しの部分を多く確保することができると考えられる。その結果、表面が重合体で覆われることによって起こりうる失活を抑制しつつ、酸化チタン粒子の触媒活性を十分に発揮させることができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the water-soluble polymer used in the present invention is at least one selected from the group consisting of a carboxyl group, an amino group, a diol group, a salicylic acid group, and a phosphoric acid group on the surface of the titanium oxide particles. It is preferable that it couple | bonds through the functional group of. As a result, it is possible to firmly bond to the surface of the titanium oxide particle, and the surface of the titanium oxide particle is covered with a polymer by three-dimensional condensation polymerization such as trifunctional silanol groups. Unlike the functional group, the functional groups are not polymerized with each other, so that it is considered that a large number of exposed portions can be secured on the surface of the titanium oxide particles as shown in FIG. As a result, the catalytic activity of the titanium oxide particles can be sufficiently exhibited while suppressing the deactivation that may occur when the surface is covered with the polymer.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる水溶性高分子は、酸化チタン機能性分子複合体粒子を水系溶媒中で分散させることができれば特に限定されないが、電荷を有するものとしては、アニオン性またはカチオン性を有する水溶性高分子、また、電荷を有さずに水和によって分散性を与えるものとしてはノニオン性を有する水溶性高分子が挙げられ、これらの少なくとも一種を含んでなる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the water-soluble polymer used in the present invention is not particularly limited as long as the titanium oxide functional molecular composite particles can be dispersed in an aqueous solvent. Water-soluble polymers having water or cationic properties, and those that impart dispersibility by hydration without charge include water-soluble polymers having nonionic properties, and include at least one of these.

本発明の好ましい態様によれば、前記水溶性高分子は重量平均分子量2000〜100000である。水溶性高分子の重量平均分子量はサイズ排除クロマトグラフィーを用いて求めた値である。前記分子量をこの範囲とすることで、水溶性高分子のもつ電荷あるいは水和の作用によって、酸化チタン粒子の分散が困難とされる中性付近の水系溶媒中であって酸化チタン機能性分子複合体粒子を高度に分散させることができる。
より好ましい範囲は5000〜100000であり、さらに好ましくは5000〜40000である。
According to a preferred embodiment of the present invention, the water-soluble polymer has a weight average molecular weight of 2000 to 100,000. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is a value determined using size exclusion chromatography. By setting the molecular weight within this range, the titanium oxide functional molecular complex is in an aqueous solvent near neutrality where it is difficult to disperse the titanium oxide particles due to the charge or hydration action of the water-soluble polymer. Body particles can be highly dispersed.
A more preferred range is 5000 to 100,000, and even more preferred is 5000 to 40,000.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる水溶性高分子は、アニオン性を有する水溶性高分子として酸化チタン機能性分子複合体粒子を水系溶媒中で分散させることができればいずれも使用可能であるが、複数のカルボキシル基を有するものとしては、例えばカルボキシメチルデンプン、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシメチルセルロース、ポリカルボン酸類、およびカルボキシル基単位を有する共重合体(コポリマー)などが挙げられる。具体的には、水溶性高分子の加水分解性および溶解度の観点から、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸等のポリカルボン酸類、およびアクリル酸/マレイン酸やアクリル酸/スルフォン酸系モノマーの共重合体(コポリマー)がより好適に使用され、さらに好ましくはポリアクリル酸である。   According to a preferred embodiment of the present invention, any water-soluble polymer used in the present invention can be used as long as the titanium oxide functional molecule composite particles can be dispersed in an aqueous solvent as an anionic water-soluble polymer. However, examples of those having a plurality of carboxyl groups include carboxymethyl starch, carboxymethyl dextran, carboxymethyl cellulose, polycarboxylic acids, and copolymers (copolymers) having carboxyl group units. Specifically, from the viewpoint of hydrolyzability and solubility of water-soluble polymers, polycarboxylic acids such as polyacrylic acid and polymaleic acid, and copolymers of acrylic acid / maleic acid and acrylic acid / sulfonic acid monomers ( Copolymer) is more preferably used, more preferably polyacrylic acid.

アニオン性を有する水溶性高分子として、ポリアクリル酸を用いる場合、分散性の観点からポリアクリル酸の重量平均分子量は2000〜100000であるのが好ましく、より好ましくは5000〜40000であり、さらに好ましくは5000〜20000である。   When polyacrylic acid is used as the water-soluble polymer having anionic property, the weight average molecular weight of polyacrylic acid is preferably 2000 to 100000, more preferably 5000 to 40000, even more preferably from the viewpoint of dispersibility. Is 5000-20000.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる水溶性高分子は、カチオン性を有する水溶性高分子として酸化チタン機能性分子複合体粒子を水系溶媒中で分散させることができればいずれも使用可能であるが、複数のアミノ基を有するものとしては、例えばポリアミノ酸、ポリペプチド、ポリアミン類、およびアミン単位を有する共重合体(コポリマー)などが挙げられる。具体的には、水溶性高分子の加水分解性および溶解度の観点から、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等のポリアミン類がより好適に使用され、さらに好ましくはポリエチレンイミンである。   According to a preferred embodiment of the present invention, any water-soluble polymer used in the present invention can be used as long as the titanium oxide functional molecule composite particles can be dispersed in an aqueous solvent as a water-soluble polymer having a cationic property. However, examples of those having a plurality of amino groups include polyamino acids, polypeptides, polyamines, and copolymers (copolymers) having amine units. Specifically, from the viewpoint of hydrolyzability and solubility of the water-soluble polymer, polyamines such as polyethyleneimine, polyvinylamine, and polyallylamine are more preferably used, and polyethyleneimine is more preferable.

カチオン性を有する水溶性高分子として、ポリエチレンイミンを用いる場合、分散性の観点からポリエチレンイミンの重量平均分子量は2000〜100000であるのが好ましく、より好ましくは5000〜40000であり、さらに好ましくは5000〜20000である。   When polyethyleneimine is used as the water-soluble polymer having cationic property, the weight average molecular weight of polyethyleneimine is preferably 2000 to 100,000, more preferably 5000 to 40000, and further preferably 5000 from the viewpoint of dispersibility. ~ 20,000.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる水溶性高分子は、ノニオン性を有する水溶性高分子として酸化チタン機能性分子複合体粒子を水系溶媒中で分散させることができればいずれも使用可能であるが、好ましくは水酸基および/またはポリオキシアルキレン基を有する高分子が挙げられる。そのような水溶性高分子の好ましい例としては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、デキストランあるいはそれらを含有するコポリマーが挙げられ、より好ましくはポリエチレングリコール(PEG)およびデキストランであり、さらに好ましくはポリエチレングリコールである。   According to a preferred embodiment of the present invention, any water-soluble polymer used in the present invention can be used as long as the titanium oxide functional molecule composite particles can be dispersed in an aqueous solvent as a water-soluble polymer having nonionic properties. However, a polymer having a hydroxyl group and / or a polyoxyalkylene group is preferable. Preferable examples of such water-soluble polymers include polyethylene glycol (PEG), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, dextran or copolymers containing them, more preferably polyethylene glycol (PEG) and dextran, Polyethylene glycol is preferred.

ノニオン性を有する水溶性高分子として、ポリエチレングリコールを用いる場合、分散性の観点からポリエチレングリコールの重量平均分子量は2000〜100000であるのが好ましく、より好ましくは5000〜40000である   When polyethylene glycol is used as the water-soluble polymer having nonionic properties, the weight average molecular weight of polyethylene glycol is preferably 2000 to 100,000, more preferably 5000 to 40,000 from the viewpoint of dispersibility.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる機能性分子は、酸化チタン粒子表面に結合してなるが、該機能性分子はカルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基の群から選択される少なくともひとつの官能基を有する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the functional molecule used in the present invention is bonded to the titanium oxide particle surface, and the functional molecule is a carboxyl group, an amino group, a diol group, a salicylic acid group, and a phosphoric acid group. Having at least one functional group selected from the group of

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる機能性分子は、a)炭素数6〜40よりなる飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、b)置換基を有するか有しない飽和又は不飽和の5〜6員環複素環式基、又はc)置換基を有するか有しない飽和又は不飽和の5〜6員環環状炭化水素基を含んでなる化合物である。   According to a preferred embodiment of the present invention, the functional molecule used in the present invention is a) a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms, b) a saturated or unsaturated group having or not having a substituent. It is a compound comprising a saturated 5- to 6-membered heterocyclic group, or c) a saturated or unsaturated 5- to 6-membered cyclic hydrocarbon group with or without a substituent.

上記炭素数よりなる機能性分子は、前記水溶性高分子と比べて分子の大きさが小さい。また、機能性分子は酸化チタン表面に結合してなる。このため、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子において、外殻に水溶性高分子が位置するのに対し、より内部の位置に機能性分子を有する構造をとる。該外殻は酸化チタン機能性分子複合体粒子の分散性に対する影響が最も大きい。すなわち外殻に位置する水溶性高分子に対して、内部に位置する機能性分子が分散性に与える影響は小さくなり、好適に用いることが出来る。   The functional molecule having the above carbon number has a smaller molecular size than the water-soluble polymer. The functional molecule is bonded to the titanium oxide surface. For this reason, in the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention, the water-soluble polymer is located in the outer shell, whereas it has a structure having the functional molecule in the inner position. The outer shell has the greatest influence on the dispersibility of the titanium oxide functional molecular composite particles. That is, the water-soluble polymer located in the outer shell has less influence on the dispersibility of the functional molecule located inside, and can be suitably used.

また、上記炭素数よりなる機能性分子は、機能性分子は酸化チタン粒子表面に結合してなるため、酸化チタン表面付近において超音波や紫外線照射によって発生したラジカル種と機能性分子との反応性が高く、機能性分子および機能性分子と相互作用を有する対象物との反応性を著しく向上することができ、好適に用いることが出来る。   In addition, since the functional molecule consisting of the above carbon number is bonded to the surface of the titanium oxide particle, the reactivity between the radical species generated by ultrasonic wave or ultraviolet irradiation near the titanium oxide surface and the functional molecule. Therefore, the reactivity of the functional molecule and the object having an interaction with the functional molecule can be remarkably improved, and it can be suitably used.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる機能性分子は、特にその機能は限定されないが、疎水性、細胞認識性、光応答性、放射性、ラジカル応答性、および医薬の他、抗体等の生体分子や他の機能性分子等とのリンカー、などが挙げられる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the functional molecule used in the present invention is not particularly limited in its function, but is hydrophobic, cell recognizable, photoresponsive, radioactive, radical responsive, pharmaceutical, antibody, etc. And linkers with other biomolecules and other functional molecules.

前記酸化チタン機能性分子複合体粒子に結合された機能性分子の量は、前記酸化チタン粒子の質量あたり、1.0×10−1〜1.0×10−5 質量部/酸化チタン粒子の質量部であり、好ましくは1.0×10−2〜1.0×10−5 質量部/酸化チタン粒子の質量部であることが好ましい。この範囲であると、酸化チタン機能性分子複合体粒子は生体内環境に近い、10%タンパク質溶液を溶媒としても分散することができるため、好適に用いることができる。 The amount of the functional molecule bonded to the titanium oxide functional molecule composite particles is 1.0 × 10 −1 to 1.0 × 10 −5 parts by mass / titanium oxide particles per mass of the titanium oxide particles. It is a mass part, It is preferable that it is preferably a mass part of 1.0 * 10 <-2 > -1.0 * 10 < -5 > mass part / titanium oxide particle. Within this range, the titanium oxide functional molecule composite particles can be suitably used because they can be dispersed using a 10% protein solution close to the in vivo environment as a solvent.

そのような機能性分子の例としては、芳香族化合物やアルキル構造をもつ分子等が考えられ、より具体的には、ベンゼン環をもつ分子として、カテコール、メチルカテコール、ターシャリーブチルカテコールドーパ、ドーパミン、ジヒドロキシフェニルエタノール、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸、ジヒドロキシフェニル酢酸等の、分子内にカテコールの構造を有する、カテコール類などがあげられる。また、他の環状分子として、フェロセン、フェロセンカルボン酸、アスコルビン酸、ジハイドロキシシクロブテンジエン、アリザリン、ビナフタレンジオール等が好適に使用できる。さらに、アルキル構造をもつ分子としては、ヘキシル基、オクチル基、ラウリル基、パルミチル基、ステアリル基などのアルキル基を有する分子があげられる。あるいは、ヘキセニル基、オクテニル基、オレイル基などのアルケニル基、または、シクロアルキル基などの飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基をもつものなどがあげられる。   Examples of such functional molecules include aromatic compounds and molecules having an alkyl structure, and more specifically, molecules having a benzene ring include catechol, methyl catechol, tertiary butyl catechol dopa, dopamine. And catechol having a catechol structure in the molecule, such as dihydroxyphenylethanol, dihydroxyphenylpropionic acid, and dihydroxyphenylacetic acid. As other cyclic molecules, ferrocene, ferrocene carboxylic acid, ascorbic acid, dihydroxycyclobutene diene, alizarin, binaphthalenediol and the like can be suitably used. Furthermore, examples of the molecule having an alkyl structure include molecules having an alkyl group such as a hexyl group, an octyl group, a lauryl group, a palmityl group, and a stearyl group. Alternatively, an alkenyl group such as a hexenyl group, an octenyl group, and an oleyl group, or a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group such as a cycloalkyl group can be used.

また、機能性分子の他の例としては、細胞認識性においては結合活性部位を含むペプチドやアミノ酸配列であってもよい。より具体的には5−アミノレブリン酸、メチオニン、システイン、グリシン等があげられる。あるいは、糖鎖を含んでもよい。さらに、結合性を有する核酸を含んでいても良い。核酸としては、特に制限はなく、DNA、RNAの他、アプタマー等の核酸塩基、PNA等のペプチド核酸を用いることもできる。   Moreover, as another example of a functional molecule, a peptide or amino acid sequence containing a binding active site may be used in cell recognition. More specifically, 5-aminolevulinic acid, methionine, cysteine, glycine and the like can be mentioned. Alternatively, a sugar chain may be included. Furthermore, it may contain a nucleic acid having binding properties. The nucleic acid is not particularly limited, and in addition to DNA and RNA, nucleobases such as aptamers and peptide nucleic acids such as PNA can also be used.

また、機能性分子の他の例としては、光応答性においては蛍光性分子を含んでなるものを用いることが出来る。   In addition, as another example of the functional molecule, a molecule containing a fluorescent molecule can be used in photoresponsiveness.

また、機能性分子の他の例としては、放射性においては同位体元素を含む化合物が挙げられ、例えば14Cを有する14C標識カテコールなどが好適に用いられる。 Further, other examples of the functional molecules, in radioactive include compounds containing isotopes, such as 14 C-labeled catechol with 14 C-is preferably used.

また、機能性分子の他の例としては、ラジカル応答性においてはラジカルと特異的な反応性を示す化学発光性分子や蛍光性分子、またはスピントラップ剤を含んでなることが挙げられる。より具体的には、化学発光性分子や蛍光性分子として、ルミノール、海ホタルルシフェリン類縁体、シュウ酸エステル、アクリジニウム、パラヒドロキシフェニルフルオレセイン、パラアミノフェニルフルオレセイン、ジヒドロローダミン123、ジヒドロローダミン6G、トランス‐1‐(2’‐メトキシビニル)ピレン、ジヒドロキシエチジウム、葉酸、(2’,7’−dichlorodihydrofluorescein diacetate,succinimidyl ester(インビトロジェン)、)、5−or6−(N−Succinimidyloxycarbonyl)−3’,6’−O,O’−diacetylfluorescein、Cy色素(アマシャムバイオサイエンス社製)、プテリンなどであり、スピントラップ剤としては、4,6−Tri−tert−butylnitrosobenzene、2−Methyl−2−nitrosopropane、3,3,5,5−Tetramethyl−1−pyrroline N−Oxide、5,5−Dimethyl−1−pyrroline N−Oxide、5−(Diethylphosphono)−5−methyl−1−pyrroline N−Oxide、N−tert−Butyl−alpha−(4−pyridyl−1−oxide)nitrone、N−tert−Butyl−alpha−phenylnitrone、Nitrosobenzene、5,5−Dimethyl−1−pyrroline N−oxide、4−Hydroxy−2,2,6,6−tetramethylpiperidinyloxy, free radical、2−(5,5−Dimethyl−2−oxo−2λ5−[1,3,2]dioxaphosphinan−2−yl)−2−methyl−3,4−dihydro−2H−pyrrole 1−oxide、5−Diethoxyphosphoryl−5−methyl−1−pyrroline−N−oxideなどである。   Other examples of functional molecules include chemiluminescent molecules, fluorescent molecules, or spin trapping agents that exhibit specific reactivity with radicals in radical responsiveness. More specifically, chemiluminescent molecules and fluorescent molecules include luminol, sea firefly luciferin analog, oxalate ester, acridinium, parahydroxyphenylfluorescein, paraaminophenylfluorescein, dihydrorhodamine 123, dihydrorhodamine 6G, trans-1 -(2'-methoxyvinyl) pyrene, dihydroxyethidium, folic acid, (2 ', 7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate, succinimidyl ester, Invitrogen), 5-or6- (N-Succinimidyloxycarbonyl) -3', 6'-O'- , O'-diacetylfluorescein, Cy dye (Amersham Biosciences), pterin, etc. Examples of the pin trap agent include 4,6-Tri-tert-butylnitrosobenzene, 2-Methyl-2-nitrosopropane, 3,3,5,5-tetramethyl-1-pyrroline N-Oxide, 5,5-Dimethyl-1-pyrroline. N-Oxide, 5- (Diethylphosphono) -5-methyl-1-pyrroline N-Oxide, N-tert-Butyl-alpha- (4-pyridyl-1-oxide) nitrone, N-tert-Butyl-alpha-phenylene Nitrosorbene, 5,5-Dimethyl-1-pyrroline N-oxide, 4-Hydroxy-2,2 6,6-tetramethylperidinyloxy, free radical, 2- (5,5-Dimethyl-2-oxo-2λ5- [1,3,2] dioxaphosphin-2-yl) -2-methyl-3,4-dihydro-2H- pyrrole 1-oxide, 5-Diethylphosphophoryl-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide, and the like.

また、機能性分子の他の例としては、抗がん剤を用いる場合は、フルオロウラシル、ゲムシタビン、メソトレキセート、シクロホスファミド、塩酸ダウノルビシン、アドリアマイシン、塩酸イダルビシン、ブレオマイシン、マイトマイシン、アクチノマイシン、ビンクリスチン、シスプラチン、カルボプラチン、エトポシド、ネダプラチン、パクリタキセル、ドセタキセル、塩酸イリノテカン等から少なくとも一つが利用できる。また、ペニシリン系、マクロライド系、ニューキノロン系、テトラサイクリン系等の抗菌剤や、ラミブジン、ネルフィナビル、インジナビ、サキナビル、インターフェロン、アマンタジン、アシクロビル等のウイルス治療薬、そして、ニュープロレリン、ブセレリン、ゴセレリン、トリプトレリン、ナファレリン等のホルモン疾患治療薬、イブプロフェン等の鎮痛薬等を含んでなるものが挙げられる。   Other examples of functional molecules include fluorouracil, gemcitabine, methotrexate, cyclophosphamide, daunorubicin hydrochloride, adriamycin, idarubicin hydrochloride, bleomycin, mitomycin, actinomycin, vincristine, cisplatin when anticancer agents are used. , Carboplatin, etoposide, nedaplatin, paclitaxel, docetaxel, irinotecan hydrochloride and the like. Also, antibacterial agents such as penicillin, macrolide, new quinolone, tetracycline, and other antiviral agents such as lamivudine, nelfinavir, indinavir, saquinavir, interferon, amantadine, acyclovir, and new prorelin, buserelin, goserelin, triptorelin And hormonal disease therapeutic agents such as nafarelin and analgesics such as ibuprofen.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる機能性分子は、上記機能を与える分子と酸化チタン表面に結合する官能基がリンカーを介して結合してなる分子であってもなんら問題はない。   According to a preferred embodiment of the present invention, there is no problem even if the functional molecule used in the present invention is a molecule in which a molecule that provides the above function and a functional group that binds to the surface of titanium oxide are bonded via a linker. .

本発明の好ましい態様によれば、前記リンカーは、例えば生体分子同士を異なる官能基同士で結合する際に用いられるヘテロバイファンクショナルなクロスリンカーなどが考えられる。リンカーの具体例としては、N−ヒドロキシスクシンイミド、N−[α−マレイミドアセトキシ]スクシンイミドエステル、N−[β−マレイミドプロピルオキシ]スクシンイミドエステル、N−β−マレイミドプロピオン酸、N−[β−マレイミドプロピオン酸]ヒドラジド・TFA、1−エチル−3−[3−ジメチルアミノプロピル]カルボジイミドヒドロクロリド、N−ε−マレイミドカプロン酸、N−[ε−マレイミドカプロン酸]ヒドラジド、N−[ε−マレイミドカプロイルオキシ]スクシンイミドエステル、N−[γ−マレイミドブチリルオキシ]スクシンイミドエステル、N−κ−マレイミドウンデカン酸、N−[κ−マレイミドウンデカン酸]ヒドラジド、スクシンイミジル−4−[N−マレイミドメチル]−シクロヘキサン−1−カルボキシ−[6−アミドカプロエート]、スクシンイミジル6−[3−(2−ピリジルジチオ)−プロピオンアミド]ヘキサノエート、m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、4−[4−N−マレイミドフェニル]酪酸ヒドラジド・HCl、3−[2−ピリジルジチオ]プロピオニルヒドラジド、N−[p−マレイミドフェニル]イソシアネート、N−スクシンイミジル[4−アジドフェニル]−1,3’−ジチオプロピオネート、N−スクシンイミジル S−アセチルチオアセテート、N−スクシンイミジルS−アセチルチオプロピオネート、スクシンイミジル 3−[ブロモアセトアミド]プロピオネート、N−スクシンイミジル ヨードアセテート、N−スクシンイミジル[4−イオドアセチル]アミノベンゾエート、スクシンイミジル4−[N−マレイミドメチル]−シクロヘキサン−1−カルボキシレート、スクシンイミジル4−[p−マレイミドフェニル]ブチレート、スクシンイミジル6−[(β−マレイミドプロピオンアミド)ヘキサノネート]、4−スクシンイミジルオキシカルボニル−メチル−α[2−ピリジルジチオ]トルエン、N−スクシンイミジル3−[2−ピリジルジチオ]プロピオネート、N−[ε−マレイミドカプロイルオキシ]スルホスクシンイミドエステル、N−[γ−マレイミドブチリルオキシ]スルホスクシンイミドエステル、N−[κ−マレイミドウンデカノイルオキシ]−スルホスクシンイミドエステル、スルホスクシンイミジル−6−[α−メチル−α−(2−ピリジルジチオ)トルアミド]ヘキサノネート、スルホスクシンイミジル6−[3’−(2−ピリジルチチオ)−プロピオンアミド]ヘキサノネート、m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスルホ−スクシンイミドエステル、スルホスクシンイミジル[4−ヨードアセチル]アミノベンゾエート、スルホスクシンイミジル4−[N−マレイミドメチル]−シクロヘキサン−1−カルボキシレート、スルホスクシンイミジル4−[p−マレイミドフェニル]ブチレート,N−[ε−トリフルオロアセチルカプロイルオキシ]スクシンイミドエステル、クロロトリアジン、ジクロロトリアジン、トリクロロトリアジン等が挙げられる。また、リンカーはさらに他のリンカー同士が結合されるような複数種類のリンカーから構成されてもよい。   According to a preferred aspect of the present invention, the linker may be, for example, a heterobifunctional crosslinker used when biomolecules are bonded with different functional groups. Specific examples of the linker include N-hydroxysuccinimide, N- [α-maleimidoacetoxy] succinimide ester, N- [β-maleimidopropyloxy] succinimide ester, N-β-maleimidopropionic acid, N- [β-maleimidopropion Acid] hydrazide.TFA, 1-ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride, N- [epsilon] -maleimidocaproic acid, N-[[epsilon] -maleimidocaproic acid] hydrazide, N-[[epsilon] -maleimidocaproyl Oxy] succinimide ester, N- [γ-maleimidobutyryloxy] succinimide ester, N-κ-maleimidoundecanoic acid, N- [κ-maleimidoundecanoic acid] hydrazide, succinimidyl-4- [N-maleimidomethyl] -cyclohexane- -Carboxy- [6-amidocaproate], succinimidyl 6- [3- (2-pyridyldithio) -propionamido] hexanoate, m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester, 4- [4-N-maleimidophenyl] Butyric acid hydrazide.HCl, 3- [2-pyridyldithio] propionylhydrazide, N- [p-maleimidophenyl] isocyanate, N-succinimidyl [4-azidophenyl] -1,3′-dithiopropionate, N-succinimidyl S -Acetylthioacetate, N-succinimidyl S-acetylthiopropionate, succinimidyl 3- [bromoacetamido] propionate, N-succinimidyl iodoacetate, N-succinimidyl [4-iodoacetyl] ami Nobenzoate, succinimidyl 4- [N-maleimidomethyl] -cyclohexane-1-carboxylate, succinimidyl 4- [p-maleimidophenyl] butyrate, succinimidyl 6-[(β-maleimidopropionamido) hexanonate], 4-succinimid Diloxycarbonyl-methyl-α [2-pyridyldithio] toluene, N-succinimidyl 3- [2-pyridyldithio] propionate, N- [ε-maleimidocaproyloxy] sulfosuccinimide ester, N- [γ-maleimidobutyryl Oxy] sulfosuccinimide ester, N- [κ-maleimidoundecanoyloxy] -sulfosuccinimide ester, sulfosuccinimidyl-6- [α-methyl-α- (2-pyridyldithio) toluamide] hexano , Sulfosuccinimidyl 6- [3 ′-(2-pyridylthiothio) -propionamide] hexanonate, m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysulfo-succinimide ester, sulfosuccinimidyl [4-iodoacetyl] amino Benzoate, sulfosuccinimidyl 4- [N-maleimidomethyl] -cyclohexane-1-carboxylate, sulfosuccinimidyl 4- [p-maleimidophenyl] butyrate, N- [ε-trifluoroacetylcaproyloxy] Examples include succinimide ester, chlorotriazine, dichlorotriazine, and trichlorotriazine. Further, the linker may be composed of a plurality of types of linkers such that other linkers are bonded to each other.

本発明の好ましい態様によれば、酸化チタン粒子と水溶性高分子およびまたは機能性分子との結合に用いられるジオール基としては、エンジオール基であることが好ましく、より好ましくはα−ジオール基である。これらの官能基を用いることで、優れた酸化チタン粒子への結合を実現することができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the diol group used for bonding the titanium oxide particles to the water-soluble polymer and / or the functional molecule is preferably an enediol group, more preferably an α-diol group. is there. By using these functional groups, excellent bonding to titanium oxide particles can be realized.

本発明の好ましい態様によれば、酸化チタン粒子が、アナターゼ型酸化チタンまたはルチル型酸化チタンであるのが好ましい。紫外線や超音波の照射による触媒活性を利用する場合にはアナターゼ型酸化チタンが好ましく、化粧料のように高い屈折率等の性質を利用する場合にはルチル型酸化チタンが好ましい。   According to a preferred embodiment of the present invention, the titanium oxide particles are preferably anatase type titanium oxide or rutile type titanium oxide. Anatase-type titanium oxide is preferred when utilizing catalytic activity by irradiation with ultraviolet rays or ultrasonic waves, and rutile-type titanium oxide is preferred when utilizing properties such as a high refractive index as in cosmetics.

本発明の好ましい態様によれば、本発明に用いる酸化チタン機能性分子複合体粒子は20〜200nmの粒子径を有し、より好ましくは50〜200nmであり、さらに好ましくは50〜150nmである。この粒径範囲であると、癌腫瘍への到達を目的として患者の体内に投与されると、ドラッグデリバリーシステムのように、Enhanced Permeability and Retention Effect(EPR効果)により癌組織に効率的に到達して蓄積される。そして、上述の通り、400kHz〜20MHzの超音波や紫外線の照射によりラジカル種の特異的生成が起こる。したがって、超音波や紫外線の照射により高い効率で癌組織を殺傷することができる。   According to the preferable aspect of this invention, the titanium oxide functional molecule composite particle used for this invention has a particle diameter of 20-200 nm, More preferably, it is 50-200 nm, More preferably, it is 50-150 nm. Within this particle size range, when administered to the body of a patient for the purpose of reaching a cancer tumor, the cancer tissue is efficiently reached by Enhanced Permeability and Retention Effect (EPR effect) like a drug delivery system. Accumulated. And as above-mentioned, the specific production | generation of a radical seed | species occurs by irradiation of a 400kHz-20MHz ultrasonic wave and an ultraviolet-ray. Therefore, cancer tissue can be killed with high efficiency by irradiation with ultrasonic waves or ultraviolet rays.

本発明の別の好ましい態様によれば、酸化チタン機能性分子複合体粒子が50nm未満(例えば数nm)の粒子径を有する場合、見かけ上のサイズを大きくしてEPR効果を得ることもできる。すなわち、50〜150nmの粒子径を有する二次粒子の形態を有するように半導体粒子同士を多官能リンカーで連結する等の方法にて結合されることで、EPR効果により高い癌治療効果を実現することができる。本発明のさらに別の好ましい態様によれば、EPR効果を利用するため、リポソームのような薬剤封入体の中に、酸化チタン機能性分子複合体粒子を包摂させることもできる。   According to another preferred embodiment of the present invention, when the titanium oxide functional molecule composite particles have a particle diameter of less than 50 nm (for example, several nm), the apparent size can be increased to obtain the EPR effect. That is, a high cancer treatment effect is realized by the EPR effect by being bonded by a method such as connecting semiconductor particles with a polyfunctional linker so as to have a form of a secondary particle having a particle diameter of 50 to 150 nm. be able to. According to still another preferred embodiment of the present invention, in order to utilize the EPR effect, titanium oxide functional molecule complex particles can be included in a drug inclusion body such as a liposome.

本発明において半導体粒子の粒子径は、動的光散乱法により測定することができる。具体的には、粒径分布測定装置(ゼータサイザーナノ、マルバーンインスツルメント社製)を用いて、キュミュラント解析で得られる、Z−average sizeで示される値として得ることができる。   In the present invention, the particle diameter of the semiconductor particles can be measured by a dynamic light scattering method. Specifically, it can be obtained as a value represented by Z-average size obtained by cumulant analysis using a particle size distribution measuring apparatus (Zeta Sizer Nano, manufactured by Malvern Instruments).

本発明に使用可能な酸化チタン機能性分子複合体粒子は、単一種類の酸化チタン複合体粒子のみならず、複数種類の半導体粒子の混合物あるいは複合物も包含する。具体例としては、酸化チタン粒子と酸化鉄ナノ粒子との複合物、酸化チタン粒子と白金との複合物、およびシリカ被覆された酸化チタン等が挙げられる。   The titanium oxide functional molecular composite particles usable in the present invention include not only a single type of titanium oxide composite particles but also a mixture or composite of a plurality of types of semiconductor particles. Specific examples include a composite of titanium oxide particles and iron oxide nanoparticles, a composite of titanium oxide particles and platinum, and titanium oxide coated with silica.

本発明の好ましい態様によれば、酸化チタン機能性分子複合体粒子が、溶媒に分散されて分散液の形態とされてなるのが好ましい。これにより、酸化チタン機能性分子複合体粒子を、点滴、注射、塗布等の種々の方法により、患者の体内に効率的に投与することができる。分散液の液性は限定されず、pH3〜10の広範囲にわたって高い分散性を実現可能である。なお、体内投与における安全性の観点から、分散液は、pH5〜9であるのが好ましく、より好ましくは5〜8、特に中性の液性を有するのが好ましい。また、本発明の好ましい態様によれば、溶媒は水系溶媒であるのが好ましく、さらに好ましくはpH緩衝液または生理食塩水である。水系溶媒の好ましい塩濃度は2M以下であり、体内投与における安全性の観点から200mM以下がより好ましい。酸化チタン機能性分子複合体粒子は分散体に対して、0.001〜1質量%以下含有されることが好ましく、より好ましくは0.001〜0.1質量%である。この範囲内であれば、投与後、24〜72時間後に患部(腫瘍)に効果的に粒子を蓄積させることが可能となる。すなわち、患部(腫瘍)に粒子濃度が蓄積しやすくなるとともに、血中での粒子の分散性も確保されて凝集隗が形成しにくくなるため、投与後に血管の閉塞などの二次的弊害を招くおそれも無い。   According to a preferred embodiment of the present invention, the titanium oxide functional molecule composite particles are preferably dispersed in a solvent to be in the form of a dispersion. Thereby, a titanium oxide functional molecule composite particle can be efficiently administered in a patient's body by various methods, such as drip, injection, and application. The liquid property of the dispersion liquid is not limited, and high dispersibility can be realized over a wide range of pH 3 to 10. From the viewpoint of safety in in vivo administration, the dispersion preferably has a pH of 5 to 9, more preferably 5 to 8, and particularly preferably neutral liquidity. According to a preferred embodiment of the present invention, the solvent is preferably an aqueous solvent, more preferably a pH buffer solution or physiological saline. A preferable salt concentration of the aqueous solvent is 2 M or less, and 200 mM or less is more preferable from the viewpoint of safety in in vivo administration. The titanium oxide functional molecule composite particles are preferably contained in an amount of 0.001 to 1% by mass or less, more preferably 0.001 to 0.1% by mass with respect to the dispersion. Within this range, particles can be effectively accumulated in the affected area (tumor) 24 to 72 hours after administration. That is, the concentration of particles tends to accumulate in the affected area (tumor), and the dispersibility of the particles in the blood is ensured to make it difficult to form a coagulation fistula, resulting in secondary adverse effects such as occlusion of blood vessels after administration. There is no fear.

本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子は、点滴、注射、塗布等の種々の方法により、患者の体内に投与することができる。特に静脈または皮下による投与経路で用いられる場合は、粒子の大きさによるEPR効果と、血中の滞留性を利用して、所謂DDS的な治療により、患者の負担を軽減する観点から好ましい。そして、体内に投与された酸化チタン機能性分子複合体粒子は、ドラッグデリバリーシステムのように、癌組織に到達して蓄積される。   The titanium oxide functional molecule composite particles of the present invention can be administered into a patient's body by various methods such as infusion, injection, and application. In particular, when it is used by intravenous or subcutaneous administration route, it is preferable from the viewpoint of reducing the burden on the patient by so-called DDS treatment using the EPR effect due to the size of the particles and the retention in the blood. And the titanium oxide functional molecule composite particle administered in the body reaches the cancer tissue and accumulates like a drug delivery system.

本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子は、超音波あるいは紫外線の照射を受け、該照射により細胞毒となることができる。この酸化チタン機能性分子複合体粒子は、体内に投与され、超音波照射を受け、該照射により細胞毒となることで、細胞を殺傷することができるが、体内に限らず、試験管内においても殺対象である細胞を殺傷することができる。本発明において、殺対象は特に限定されないが、癌細胞であるのが好ましい。すなわち、本発明による酸化チタン機能性分子複合体粒子によれば、超音波や紫外線の照射により活性化して癌細胞を殺傷することができる。   The titanium oxide functional molecule composite particles of the present invention are irradiated with ultrasonic waves or ultraviolet rays, and can become a cytotoxin by the irradiation. This titanium oxide functional molecule composite particle is administered into the body, is subjected to ultrasonic irradiation, and becomes a cytotoxin by the irradiation, so that cells can be killed, but not only in the body but also in a test tube Cells that are killed can be killed. In the present invention, the subject to be killed is not particularly limited, but is preferably a cancer cell. That is, according to the titanium oxide functional molecule composite particle of the present invention, it can be activated by irradiation with ultrasonic waves or ultraviolet rays to kill cancer cells.

本発明の好ましい態様によれば、酸化チタン機能性分子複合体粒子が蓄積された癌組織に超音波処理が行われる。使用する超音波の周波数は、400kHz〜20MHzが好ましく、より好ましくは600kHz〜10MHz、さらに好ましくは1MHz〜10MHzである。超音波の照射時間は治療対象である癌組織の位置および大きさを考慮して適宜決定されるべきであり、特に限定されない。こうして、患者の癌組織を超音波により高い効率で殺傷して、高い癌治療効果を実現することができる。超音波は生体内の深部に外部より到達させることが可能で、本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子と併せて用いることにより、非侵襲の状態で生体内深部に存在するような患部やターゲット部位の治療が実現できる。さらに、患部やターゲット部位に本発明の酸化チタン複合体粒子が集積することにより、周辺の正常細胞に悪影響を及ぼさない程度の微弱な超音波で本発明の酸化チタン複合体粒子を集積させた局所のみに作用させることができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, ultrasonic treatment is performed on the cancer tissue in which the titanium oxide functional molecule composite particles are accumulated. The frequency of the ultrasonic wave to be used is preferably 400 kHz to 20 MHz, more preferably 600 kHz to 10 MHz, and further preferably 1 MHz to 10 MHz. The ultrasonic irradiation time should be appropriately determined in consideration of the position and size of the cancer tissue to be treated, and is not particularly limited. Thus, the cancer tissue of the patient can be killed with high efficiency by ultrasonic waves, and a high cancer treatment effect can be realized. Ultrasound can reach the deep part in the living body from the outside, and when used in combination with the titanium oxide functional molecule composite particles of the present invention, the affected part that exists in the deep part of the living body in a non-invasive state Treatment of the target site can be realized. Furthermore, when the titanium oxide composite particles of the present invention accumulate on the affected part or target site, the local concentration of the titanium oxide composite particles of the present invention accumulated with weak ultrasonic waves that do not adversely affect the surrounding normal cells. Can only work.

ところで、これらの半導体粒子が超音波の照射により活性化して細胞を殺傷する効果は、超音波照射によりラジカル種を生成させることにより得ることができる。すなわち、これらの半導体粒子が与える生物的殺傷効果はラジカル種の質的・量的な増加にあると考えられる。その理由は以下の通り推察されるが、以下の理由はあくまで仮説であって、本発明は何ら下記説明に限定されるものではない。すなわち、超音波照射のみでは系中には過酸化水素とヒドロキシルラジカルが発生するが、本発明者らの知見によれば、酸化チタンなどの半導体粒子の存在下では、過酸化水素及びヒドロキシルラジカルの生成が促進される。また、これら半導体粒子の存在下、特に酸化チタンの存在下では、スーパーオキサイドアニオンと一重項酸素の生成が促進されるように見受けられる。これらラジカル種の特異的生成は、ナノメートルオーダーの微粒子を用いた場合、超音波照射時の周波数が400kHz〜20MHzの範囲、好ましくは600kHz〜10MHzの範囲、より好ましくは1MHz〜10MHzの範囲で顕著に観察される現象であると考えられる。   By the way, the effect that these semiconductor particles are activated by the irradiation of ultrasonic waves to kill the cells can be obtained by generating radical species by the irradiation of ultrasonic waves. That is, it is considered that the biological killing effect given by these semiconductor particles is due to the qualitative and quantitative increase of radical species. The reason is presumed as follows. However, the following reason is a hypothesis, and the present invention is not limited to the following description. That is, hydrogen peroxide and hydroxyl radicals are generated in the system only by ultrasonic irradiation, but according to the knowledge of the present inventors, hydrogen peroxide and hydroxyl radicals are not present in the presence of semiconductor particles such as titanium oxide. Generation is promoted. In addition, in the presence of these semiconductor particles, particularly in the presence of titanium oxide, it seems that the production of superoxide anion and singlet oxygen is promoted. The specific generation of these radical species, when using nanometer order fine particles, is remarkable when the frequency during ultrasonic irradiation is in the range of 400 kHz to 20 MHz, preferably in the range of 600 kHz to 10 MHz, more preferably in the range of 1 MHz to 10 MHz. It is considered that this phenomenon is observed.

以下に実施例を示す。特に断りのない限り、「%」は質量%を意味する。   Examples are shown below. Unless otherwise specified, “%” means mass%.

例1:ポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の作製
チタンテトライソプロポキシド3.6gとイソプロパノール3.6gを混合し、氷冷下で60mlの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で30分間攪拌した。攪拌後、12N硝酸1mlを滴下して80℃で8時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後0.45μmのフィルターで濾過し、さらに脱塩カラムPD−10(アマシャム・バイオサイエンス社製)を用いて溶液交換して固形成分1%の酸性酸化チタンゾルを調製した。この酸化チタンゾルを100ml容のバイアル瓶に入れ、超音波発生器MIDSONIC200(カイジョー社製)を用いて200kHzで30分間超音波処理を行った。超音波処理を行った後の平均分散粒経を動的光散乱法により測定した。この測定は、超音波処理を行った後の酸化チタンゾルを12Nの硝酸で1000倍に希釈した後、分散液0.1mlを石英測定セルに仕込み、ゼータサイザーナノZS(シスメックス社製)を用いて、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は20.2nmであった。蒸発皿を用いて、50℃下で酸化チタンゾル溶液の濃縮を行い、最終的に固形成分20%の酸性酸化チタンゾルを調製した。
Example 1: Preparation of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles 3.6 g of titanium tetraisopropoxide and 3.6 g of isopropanol were mixed, and hydrolyzed by adding dropwise to 60 ml of ultrapure water under ice cooling. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After stirring, 1 ml of 12N nitric acid was added dropwise, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours for peptization. After completion of the peptization, the solution was filtered with a 0.45 μm filter, and the solution was exchanged using a desalting column PD-10 (Amersham Biosciences) to prepare an acidic titanium oxide sol having a solid content of 1%. This titanium oxide sol was placed in a 100 ml vial and subjected to ultrasonic treatment at 200 kHz for 30 minutes using an ultrasonic generator MIDSONIC 200 (manufactured by Kaijo Corporation). The average dispersed particle diameter after sonication was measured by a dynamic light scattering method. In this measurement, the titanium oxide sol after sonication was diluted 1000 times with 12N nitric acid, and then 0.1 ml of the dispersion was charged into a quartz measurement cell, and a zeta sizer nano ZS (manufactured by Sysmex Corporation) was used. The various parameters of the solvent were set to the same values as in water and carried out at 25 ° C. As a result, the dispersed particle diameter was 20.2 nm. Using an evaporating dish, the titanium oxide sol solution was concentrated at 50 ° C. to finally prepare an acidic titanium oxide sol having a solid component of 20%.

次に、ポリオキシエチレン−モノアリル−モノメチルエーテルと無水マレイン酸の共重合体(平均分子量;33659−日本油脂製)1gに水5mlを添加し加水分解後得られた溶液と1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(同仁化学製)を、超純水を用いてそれぞれ濃度が50mg/mlおよび50mMとなるように混合に調整した。調整した溶液に4−アミノサリチル酸(分子量Mn=153.14:MP Biomedicals,Inc.)を濃度50mMになるよう混合して4mlの溶液を得た。この溶液を室温にて72時間振とう撹拌して反応させた。反応後、得られた溶液を透析膜であるスペクトラ/ポア CE 透析用チューブ(分画分子量=3500、Spectrum Laboratories,Inc.)に移して超純水4lに対して室温にて24時間で透析を行った。透析後にすべてナスフラスコに移し替えて一晩凍結乾燥し、得られた粉末に4mlのジメチルホルムアミド(DMF:和光純薬工業)を添加して混合し、4−アミノサリチル酸結合ポリエチレングリコール溶液とした。   Next, 5 ml of water was added to 1 g of a polyoxyethylene-monoallyl-monomethyl ether / maleic anhydride copolymer (average molecular weight; 33659—manufactured by Nippon Oil & Fats) and the resulting solution and 1-ethyl-3- (3-Dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (manufactured by Dojindo) was mixed with ultrapure water so that the concentrations were 50 mg / ml and 50 mM, respectively. 4-Aminosalicylic acid (molecular weight Mn = 153.14: MP Biomedicals, Inc.) was mixed with the prepared solution to a concentration of 50 mM to obtain 4 ml of solution. This solution was allowed to react with shaking at room temperature for 72 hours. After the reaction, the resulting solution was transferred to a dialysis membrane Spectra / pore CE dialysis tube (fraction molecular weight = 3500, Spectrum Laboratories, Inc.) and dialyzed against 4 l of ultrapure water at room temperature for 24 hours. went. After dialysis, the whole was transferred to an eggplant flask and freeze-dried overnight, and 4 ml of dimethylformamide (DMF: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the obtained powder and mixed to obtain a 4-aminosalicylic acid-bonded polyethylene glycol solution.

次にDMFを用いて4−アミノサリチル酸結合ポリエチレングリコール溶液が終濃度20(vol/vol)%、先に得られたアナタ−ゼ型二酸化チタンゾルが終濃度で固形成分0.25%となるよう調整し、2.5mlの反応溶液とした。この反応溶液を水熱反応容器のHU−50(三愛科学製)に溶液を移し変え、80℃で6時間加熱反応を行った。反応終了後、反応容器温度が50℃以下になるまで冷却し、エバポレータでDMFを除去した後に、蒸留水1mlを添加して酸化チタン複合体粒子であるポリエチレングリコール結合二酸化チタン微粒子の分散液とした。さらに、HPLC:AKTA purifier(GEヘルスケアバイオサイエンス製)、カラム:HiPrep 16/60 Sephacryl S−300HR(GEヘルスケアバイオサイエンス製)、移動相:リン酸塩緩衝溶液(pH7.4)、流速:0.3ml/min]に付したところ、素通り画分にUV吸収のピークが確認され、この画分を回収した。この分散液を蒸留水で0.05(wt/vol)%水溶液に希釈して72時間静置後、動的光散乱法による分散粒径およびゼータ電位の確認を、ゼータサイザーナノZSを用いて、ゼータ電位測定セルにポリエチレングリコール結合二酸化チタン微粒子の分散液0.75mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて測定した。キュミュラント解析の結果、分散粒径は32.7nmであった。   Next, using DMF, the 4-aminosalicylic acid-bonded polyethylene glycol solution is adjusted so that the final concentration is 20 (vol / vol)%, and the previously obtained anatase-type titanium dioxide sol has a final concentration of 0.25% solid component. The reaction solution was 2.5 ml. The reaction solution was transferred to a hydrothermal reaction vessel HU-50 (manufactured by Sanai Kagaku) and subjected to a heating reaction at 80 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction vessel was cooled to a temperature of 50 ° C. or lower, and after removing DMF with an evaporator, 1 ml of distilled water was added to obtain a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium dioxide fine particles as titanium oxide composite particles. . Further, HPLC: AKTA purifier (manufactured by GE Healthcare Bioscience), column: HiPrep 16/60 Sephacryl S-300HR (manufactured by GE Healthcare Bioscience), mobile phase: phosphate buffer solution (pH 7.4), flow rate: 0.3 ml / min], a peak of UV absorption was confirmed in the flow-through fraction, and this fraction was collected. This dispersion was diluted with distilled water to a 0.05 (wt / vol)% aqueous solution and allowed to stand for 72 hours, and then the dispersed particle size and zeta potential were confirmed by dynamic light scattering using zeta sizer nano ZS. A zeta potential measurement cell was charged with 0.75 ml of a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium dioxide fine particles, and various parameters of the solvent were set to the same values as in water and measured at 25 ° C. As a result of cumulant analysis, the dispersed particle size was 32.7 nm.

例2:ポリアクリル酸結合酸化チタン微粒子の作製
チタンテトライソプロポキシド3.6gとイソプロパノール3.6gを混合し、氷冷下で60mlの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で30分間攪拌した。攪拌後、12N硝酸1mlを滴下して80℃で8時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後0.45μmのフィルターで濾過し、さらに脱塩カラムPD−10(アマシャム・バイオサイエンス社製)を用いて溶液交換して固形成分1%の酸性酸化チタンゾルを調製した。この酸化チタンゾルを100ml容のバイアル瓶に入れ、200kHzで30分間超音波処理を行った。超音波処理を行った後の平均分散粒経を動的光散乱法により測定した。この測定は、超音波処理を行った後の酸化チタンゾルを12Nの硝酸で1000倍に希釈した後、ゼータサイザーナノZS(シスメックス社製)を用いて、石英測定セルに分散液0.1mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は20.2nmであった。蒸発皿を用いて、50℃下で酸化チタンゾル溶液の濃縮を行い、最終的に固形成分20%の酸性酸化チタンゾルを調製した。
Example 2: Preparation of polyacrylic acid-bonded titanium oxide fine particles 3.6 g of titanium tetraisopropoxide and 3.6 g of isopropanol were mixed, and hydrolyzed by adding dropwise to 60 ml of ultrapure water under ice cooling. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After stirring, 1 ml of 12N nitric acid was added dropwise, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours for peptization. After completion of the peptization, the solution was filtered with a 0.45 μm filter, and the solution was exchanged using a desalting column PD-10 (Amersham Biosciences) to prepare an acidic titanium oxide sol having a solid content of 1%. This titanium oxide sol was placed in a 100 ml vial and sonicated at 200 kHz for 30 minutes. The average dispersed particle diameter after sonication was measured by a dynamic light scattering method. In this measurement, the titanium oxide sol after ultrasonic treatment was diluted 1000 times with 12N nitric acid, and then 0.1 ml of the dispersion was charged into the quartz measurement cell using Zeta Sizer Nano ZS (manufactured by Sysmex Corporation). The various parameters of the solvent were set to the same values as in water and carried out at 25 ° C. As a result, the dispersed particle diameter was 20.2 nm. Using an evaporating dish, the titanium oxide sol solution was concentrated at 50 ° C. to finally prepare an acidic titanium oxide sol having a solid component of 20%.

この酸性酸化チタンゾル0.6mlをジメチルホルムアミド(DMF)で20mlとなるよう調整して分散させ、平均分子量5000のポリアクリル酸(和光純薬社製)0.3gを溶解したDMF10mlを添加後、攪拌して混合した。水熱反応容器のHU−50(三愛科学社製)に溶液を移し変え、150℃で5時間反応を行った。反応終了後、反応容器温度が50℃以下になるまで反応液を冷却し、反応液に対して2倍量のイソプロパノールを添加した。室温で30分間静置後、2000gにて15min遠心分離により沈殿を回収した。回収した沈殿表面をエタノールで洗浄後、1.5mlの水を加えて酸化チタン複合体粒子であるポリアクリル酸結合酸化チタン微粒子の分散液を得た。この分散液を蒸留水で100倍に希釈し、分散粒径およびゼータ電位を動的光散乱法により測定した。この測定は、ゼータサイザーナノZSを用いて、ゼータ電位測定セルにポリアクリル酸結合酸化チタン微粒子の分散液0.75mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は53.6nm、ゼータ電位は−45.08mVであった。   0.6 ml of this acidic titanium oxide sol was adjusted and dispersed with dimethylformamide (DMF) to 20 ml, and after adding 10 ml of DMF in which 0.3 g of polyacrylic acid having an average molecular weight of 5000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved, stirring was performed. And mixed. The solution was transferred to HU-50 (manufactured by Sanai Kagaku Co., Ltd.), a hydrothermal reactor, and reacted at 150 ° C. for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled until the reaction vessel temperature was 50 ° C. or lower, and twice the amount of isopropanol was added to the reaction solution. After standing at room temperature for 30 minutes, the precipitate was collected by centrifugation at 2000 g for 15 min. The recovered precipitated surface was washed with ethanol, and 1.5 ml of water was added to obtain a dispersion of polyacrylic acid-bonded titanium oxide fine particles as titanium oxide composite particles. This dispersion was diluted 100 times with distilled water, and the dispersed particle size and zeta potential were measured by a dynamic light scattering method. This measurement was performed at 25 ° C. using Zeta Sizer Nano ZS, charging 0.75 ml of polyacrylic acid-bonded titanium oxide fine particle dispersion into a zeta potential measurement cell, and setting various parameters of the solvent to the same values as water. It was. As a result, the dispersed particle size was 53.6 nm, and the zeta potential was −45.08 mV.

例3:ポリエチレンイミン結合酸化チタン微粒子の作製
チタンテトライソプロポキシド3.6gとイソプロパノール3.6gを混合し、氷冷下で60mlの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で30分間攪拌した。攪拌後、12N硝酸1mlを滴下して80℃で8時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後0.45μmのフィルターで濾過し、さらに脱塩カラムPD−10(アマシャム・ファルマシア・バイオサイエンス社製)を用いて溶液交換して固形成分1%の酸性酸化チタンゾルを調製した。この酸化チタンゾルを100ml容のバイアル瓶に入れ、200kHzで30分間超音波処理を行った。超音波処理を行った後の平均分散粒経を動的光散乱法により測定した。この測定は、12Nの硝酸で1000倍に希釈した後、ゼータサイザーナノZS(シスメックス社製)を用いて、石英測定セルに分散液0.1mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は20.2nmであった。
Example 3 Production of Polyethyleneimine Bonded Titanium Oxide Fine Particles 3.6 g of titanium tetraisopropoxide and 3.6 g of isopropanol were mixed and hydrolyzed by adding dropwise to 60 ml of ultrapure water under ice cooling. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After stirring, 1 ml of 12N nitric acid was added dropwise, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours for peptization. After completion of peptization, the solution was filtered with a 0.45 μm filter, and the solution was exchanged using a desalting column PD-10 (Amersham Pharmacia Bioscience) to prepare an acidic titanium oxide sol having a solid content of 1%. This titanium oxide sol was placed in a 100 ml vial and sonicated at 200 kHz for 30 minutes. The average dispersed particle diameter after sonication was measured by a dynamic light scattering method. In this measurement, after diluting 1000 times with 12N nitric acid, using Zetasizer Nano ZS (manufactured by Sysmex Corporation), 0.1 ml of the dispersion is charged into a quartz measurement cell, and various parameters of the solvent are set to the same values as water. And performed at 25 ° C. As a result, the dispersed particle diameter was 20.2 nm.

得られた酸化チタンゾル3mlを20mlのジメチルホルムアミド(DMF)に分散させ、平均分子量10000のポリエチレンイミン(和光純薬社製)450mgを溶解したDMF10mlを添加後、攪拌して混合した。水熱反応容器のHU−50(三愛科学社製)に溶液を移し変え、150℃で5時間反応を行った。反応終了後、反応容器温度が50℃以下になるまで反応液を冷却し、反応液に対して2倍量のアセトンを添加した。室温で30分間静置後、2000gにて15min遠心分離により沈殿を回収した。回収した沈殿表面をエタノールで洗浄後、1.5mlの水を加えて酸化チタン複合体粒子であるポリエチレンイミン結合酸化チタン微粒子の分散液を得た。この分散液を蒸留水で100倍に希釈し、分散粒径およびゼータ電位を動的光散乱法により測定した。この測定は、ゼータサイザーナノZSを用いて、ゼータ電位測定セルにポリエチレンイミン結合酸化チタン微粒子の分散液0.75mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は57.5nm、ゼータ電位は47.5mVであった。   3 ml of the obtained titanium oxide sol was dispersed in 20 ml of dimethylformamide (DMF), and 10 ml of DMF in which 450 mg of polyethyleneimine having an average molecular weight of 10,000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved was added and stirred and mixed. The solution was transferred to HU-50 (manufactured by Sanai Kagaku Co., Ltd.), a hydrothermal reactor, and reacted at 150 ° C. for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled until the reaction vessel temperature became 50 ° C. or lower, and twice the amount of acetone was added to the reaction solution. After standing at room temperature for 30 minutes, the precipitate was collected by centrifugation at 2000 g for 15 min. The recovered precipitated surface was washed with ethanol, and 1.5 ml of water was added to obtain a dispersion of polyethyleneimine-bonded titanium oxide fine particles as titanium oxide composite particles. This dispersion was diluted 100 times with distilled water, and the dispersed particle size and zeta potential were measured by a dynamic light scattering method. This measurement was performed at 25 ° C. using a Zeta Sizer Nano ZS, in which a 0.75 ml dispersion of polyethyleneimine-bound titanium oxide fine particles was charged in a zeta potential measurement cell, and various parameters of the solvent were set to the same values as water. . As a result, the dispersed particle size was 57.5 nm, and the zeta potential was 47.5 mV.

例4:酸化チタン複合体粒子へのカテコール結合
例1〜3で得られた、それぞれの酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分1%とした。次に、カテコールを超純水にて、モル濃度で100mM、10mM、1mM、0.1mMに調整した。酸化チタン複合体粒子1%溶液に対してそれぞれのカテコール溶液を等量ずつ混合し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS;pH7.4)で最終的に酸化チタン複合体粒子とカテコール溶液がそれぞれ終濃度で10倍希釈になるように調整した。調整した溶液をそれぞれ恒温器に移して40℃に設定し、3時間結合反応を行った。反応後の溶液について可視光域における波長の吸収スペクトルを紫外−可視光分光光度計により確認したところ、それぞれの溶液について増大が認められたため、カテコールが結合したと考えられた。また、反応前と反応後の溶液をキャピラリ電気泳動にて以下の条件で付したところ、フォトダイオードアレイ検出器によって吸収波長214nmのピークを確認することによりカテコールの変化量を求めた。
・装置:P/ACE MDQ(ベックマンコールター製)
・キャピラリ:フューズドシリカキャピラリ 50μm i.d × 67cm(effective length 50cm)(ベックマンコールター製)
・移動相:50mM 酢酸ナトリウム緩衝溶液(pH4.8)
・電圧:25kV
・温度:20℃
求めた変化量よりカテコールは酸化チタン粒子の質量あたり5.0×10−3〜1.0×10−4 カテコール−g/酸化チタン粒子−gであった。
さらに、この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケアバイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応のカテコールを除去した。カテコールの除去はキャピラリ電気泳動にて上記と同様に確認し、フリーのカテコールがないことを確認した。これらからカテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 4: Binding of catechol to titanium oxide composite particles Each titanium oxide composite particle obtained in Examples 1 to 3 was made 1% solid component with ultrapure water. Next, catechol was adjusted with ultrapure water to a molar concentration of 100 mM, 10 mM, 1 mM, and 0.1 mM. Equal amounts of each catechol solution are mixed with 1% solution of titanium oxide composite particles, and finally the titanium oxide composite particles and the catechol solution are finished with phosphate buffered saline (PBS; pH 7.4). The concentration was adjusted to 10-fold dilution. Each of the adjusted solutions was transferred to a thermostat and set to 40 ° C., and a binding reaction was performed for 3 hours. When the absorption spectrum of the wavelength in the visible light region of the solution after the reaction was confirmed by an ultraviolet-visible light spectrophotometer, an increase was observed for each solution, and thus it was considered that catechol was bound. Further, when the solution before and after the reaction was subjected to capillary electrophoresis under the following conditions, the amount of change in catechol was determined by confirming a peak at an absorption wavelength of 214 nm with a photodiode array detector.
・ Device: P / ACE MDQ (manufactured by Beckman Coulter)
Capillary: fused silica capillary 50 μm i. d × 67cm (effective length 50cm) (manufactured by Beckman Coulter)
Mobile phase: 50 mM sodium acetate buffer solution (pH 4.8)
・ Voltage: 25kV
・ Temperature: 20 ℃
From the obtained change amount, the catechol was 5.0 × 10 −3 to 1.0 × 10 −4 catechol-g / titanium oxide particles-g per mass of the titanium oxide particles.
Furthermore, unreacted catechol was removed by recovering 2.5 ml of this solution with 3.5 ml of water using a natural fall column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) for buffer exchange. The removal of catechol was confirmed by capillary electrophoresis as described above, and it was confirmed that there was no free catechol. From these, production of catechol-bonded titanium oxide functional molecule composite particles was confirmed.

例5:酸化チタン複合体粒子への 14 C標識カテコール結合
例4において、カテコールの代わりに14C標識カテコール(14C標識カテコール終濃度1mM)を使い、酸化チタン複合体粒子として例1において得られたポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子のみを用いた以外は、まったく同じ手順で酸化チタン複合体粒子への14C標識カテコール結合を行った。その結果、14C標識カテコールの結合と、フリー14C標識カテコールの除去を確認した。また、それぞれの溶液を超純水を用いて、固形成分0.01%に希釈した後、ゼータサイザーナノZS(シスメックス社製)を用いて、例1と同様に平均分散粒径の測定を行った。その結果、分散粒径は35.7nmであった。これらから、14C標識カテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 5: Binding of 14 C-labeled catechol to titanium oxide composite particles In Example 4, 14 C-labeled catechol (final concentration of 14 C-labeled catechol 1 mM) was used instead of catechol, and titanium oxide composite particles were obtained in Example 1. 14 C-labeled catechol binding to titanium oxide composite particles was performed in exactly the same procedure except that only polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles were used. As a result, it was confirmed the binding of 14 C-labeled catechol, the removal of free 14 C-labeled catechol. In addition, after each solution was diluted to 0.01% solid component using ultrapure water, the average dispersed particle size was measured in the same manner as in Example 1 using Zeta Sizer Nano ZS (manufactured by Sysmex Corporation). It was. As a result, the dispersed particle size was 35.7 nm. From these, production of 14 C-labeled catechol-bonded titanium oxide functional molecule composite particles was confirmed.

例6:カテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の分散性
例4において得られたポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子を用いたカテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子を、それぞれ10%血清を含むRPMI1640培地(GIBCO製)に対して、固形成分0.01%になるように添加し、96時間、室温にて静置した。その後、ゼータサイザーナノZSにて例1と同様に平均分散粒径の測定を行った。結果を表1に示す。表1より、それぞれのカテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子は20〜200nmの範囲における粒径をもつことが確認された。
Example 6: Dispersibility of catechol-bonded titanium oxide functional molecular composite particles The catechol-bonded titanium oxide functional molecular composite particles using the polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles obtained in Example 4 were each RPMI 1640 containing 10% serum. It added so that it might become 0.01% of solid component with respect to a culture medium (product made from GIBCO), and it left still at room temperature for 96 hours. Thereafter, the average dispersed particle size was measured in the same manner as in Example 1 using Zetasizer Nano ZS. The results are shown in Table 1. From Table 1, it was confirmed that each catechol-bonded titanium oxide functional molecule composite particle has a particle size in the range of 20 to 200 nm.

Figure 2009091345
Figure 2009091345

例7:カテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の疎水性
例1〜例4において得られた酸化チタン複合体粒子およびカテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の分散液を、それぞれよく攪拌して混合した。1分後、各溶液の液面における気泡の状態を目視にて確認したところ、酸化チタン複合体粒子の分散液に比べて、カテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の分散液は気泡の形成が有意に多いことが確認され、このことから、カテコール結合によってカテコール結合酸化チタン機能性分子複合体粒子は疎水性が強まっているものと考えられた。
Example 7: Hydrophobicity of catechol-bonded titanium oxide functional molecular composite particles The dispersions of titanium oxide composite particles and catechol-bonded titanium oxide functional molecular composite particles obtained in Examples 1 to 4 were stirred well. And mixed. After 1 minute, when the state of bubbles on the liquid surface of each solution was visually confirmed, the dispersion of catechol-bonded titanium oxide functional molecular composite particles formed bubbles compared to the dispersion of titanium oxide composite particles. It was confirmed that the catechol-bonded titanium oxide functional molecule composite particles had increased hydrophobicity due to the catechol bond.

例8:ポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の作製
チタンテトライソプロポキシド3.6gとイソプロパノール3.6gを混合し、氷冷下で60mlの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で30分間攪拌した。攪拌後、12N硝酸1mlを滴下して80℃で8時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後0.45μmのフィルターで濾過し、さらに脱塩カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)を用いて溶液交換して固形成分1%の酸性酸化チタンゾルを調製した。この酸性酸化チタンゾルを100ml容のバイアル瓶に入れ、超音波発生器MIDSONIC200(カイジョー社製)を用いて200kHzで30分間超音波処理を行った。超音波処理を行った後の平均分散粒経を動的光散乱法により測定した。この測定は、超音波処理を行った後の酸性酸化チタンゾルを12Nの硝酸で1000倍に希釈した後、分散液0.1mlを石英測定セルに仕込み、ゼータサイザーナノZS(シスメックス社製)を用いて、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は38.4nmであった。蒸発皿を用いて、50℃下で酸性酸化チタンゾル溶液の濃縮を行い、最終的に固形成分20%の酸性酸化チタンゾルを調製した。
Example 8: Preparation of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles 3.6 g of titanium tetraisopropoxide and 3.6 g of isopropanol were mixed and dropped into 60 ml of ultrapure water under ice cooling for hydrolysis. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After stirring, 1 ml of 12N nitric acid was added dropwise, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours for peptization. After completion of the peptization, the solution was filtered with a 0.45 μm filter, and the solution was exchanged using a desalting column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) to prepare an acidic titanium oxide sol having a solid content of 1%. This acidic titanium oxide sol was placed in a 100 ml vial and subjected to ultrasonic treatment at 200 kHz for 30 minutes using an ultrasonic generator MIDSONIC 200 (manufactured by Kaijo Corporation). The average dispersed particle diameter after sonication was measured by a dynamic light scattering method. In this measurement, the acidic titanium oxide sol after sonication was diluted 1000 times with 12N nitric acid, and then 0.1 ml of the dispersion was charged into a quartz measurement cell, and Zeta Sizer Nano ZS (manufactured by Sysmex Corporation) was used. Then, various parameters of the solvent were set to the same value as water, and the measurement was performed at 25 ° C. As a result, the dispersed particle size was 38.4 nm. Using an evaporating dish, the acidic titanium oxide sol solution was concentrated at 50 ° C. to finally prepare an acidic titanium oxide sol having a solid component of 20%.

次に、ポリオキシエチレン−モノアリル−モノメチルエーテルと無水マレイン酸の共重合体(平均分子量15000;AM1510K−日本油脂製)0.5gに超純水4.5mlを添加しポリエチレングリコール溶液とした。次に、超純水を用いて1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC;同仁化学製)を濃度400mMになるよう調製し、EDC溶液とした。ポリエチレングリコール溶液1mlに超純水0.25mlと0.75N水酸化ナトリウム水溶液0.1ml、およびEDC溶液0.5mlを混合調製した。調製した溶液にドーパミン塩酸塩(分子量Mn=153.178:和光純薬工業製)を濃度15mMになるよう混合して2mlの溶液を得た。この溶液を40℃にて2時間振とう撹拌して反応させた。反応後、得られた溶液を透析膜であるスペクトラ/ポア CE 透析用チューブ(分画分子量=3500、Spectrum Laboratories,Inc.)に移して超純水4lに対して室温にて24時間で透析を行った。透析後にすべてナスフラスコに移し替えて一晩凍結乾燥し、得られた粉末に4mlのジメチルホルムアミド(DMF:和光純薬工業)を添加して混合し、ドーパミン結合ポリエチレングリコール溶液とした。   Next, 4.5 ml of ultrapure water was added to 0.5 g of a polyoxyethylene-monoallyl-monomethyl ether / maleic anhydride copolymer (average molecular weight 15000; AM1510K—manufactured by Nippon Oil & Fats) to obtain a polyethylene glycol solution. Next, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC; manufactured by Dojindo Chemical Co., Ltd.) was prepared to a concentration of 400 mM using ultrapure water to prepare an EDC solution. 0.25 ml of ultrapure water, 0.1 ml of 0.75N aqueous sodium hydroxide solution, and 0.5 ml of EDC solution were mixed and prepared in 1 ml of polyethylene glycol solution. To the prepared solution, dopamine hydrochloride (molecular weight Mn = 153.178: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed to a concentration of 15 mM to obtain 2 ml of solution. This solution was reacted by shaking for 2 hours at 40 ° C. After the reaction, the resulting solution was transferred to a dialysis membrane Spectra / pore CE dialysis tube (fraction molecular weight = 3500, Spectrum Laboratories, Inc.) and dialyzed against 4 l of ultrapure water at room temperature for 24 hours. went. After dialysis, the whole was transferred to an eggplant flask and freeze-dried overnight. To the obtained powder, 4 ml of dimethylformamide (DMF: Wako Pure Chemical Industries) was added and mixed to obtain a dopamine-bonded polyethylene glycol solution.

次にDMFを用いてドーパミン結合ポリエチレングリコール溶液が終濃度20(vol/vol)%、先に得られた酸性酸化チタンゾルが終濃度で固形成分0.25%となるよう調製し、5mlの反応溶液とした。この反応溶液を水熱反応容器のHU−50(三愛科学製)に溶液を移し替え、150℃で6時間加熱反応を行った。反応終了後、反応容器温度が50℃以下になるまで冷却し、エバポレータでDMFを除去した後に、蒸留水1.25mlを添加してポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の分散液とした。この分散液を蒸留水で0.05(wt/vol)%水溶液に希釈して24時間静置後、動的光散乱法による分散粒径およびゼータ電位の確認を、ゼータサイザーナノZSを用いて、ゼータ電位測定セルにポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の分散液0.75mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて測定した。キュミュラント解析の結果、分散粒径は57.3nm、ゼータ電位は3.41mVであった。   Next, using DMF, a dopamine-bonded polyethylene glycol solution is prepared so that the final concentration is 20 (vol / vol)%, and the previously obtained acidic titanium oxide sol has a final concentration of 0.25% solid component. It was. This reaction solution was transferred to HU-50 (manufactured by Sanai Kagaku), a hydrothermal reaction vessel, and subjected to a heating reaction at 150 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction vessel was cooled to a temperature of 50 ° C. or lower, and after removing DMF with an evaporator, 1.25 ml of distilled water was added to obtain a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles. This dispersion is diluted with distilled water to a 0.05 (wt / vol)% aqueous solution and allowed to stand for 24 hours, and then the dispersion particle size and zeta potential are confirmed by dynamic light scattering using zeta sizer nano ZS. A zeta potential measurement cell was charged with 0.75 ml of a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles, various parameters of the solvent were set to the same values as water, and measurement was performed at 25 ° C. As a result of cumulant analysis, the dispersed particle size was 57.3 nm, and the zeta potential was 3.41 mV.

例9:ポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の作製
チタンテトライソプロポキシド3.6gとイソプロパノール3.6gを混合し、氷冷下で60mlの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で30分間攪拌した。攪拌後、12N硝酸1mlを滴下して80℃で8時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後0.45μmのフィルターで濾過し、さらに脱塩カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)を用いて溶液交換して固形成分1%の酸性酸化チタンゾルを調製した。この酸性酸化チタンゾルを100ml容のバイアル瓶に入れ、超音波発生器MIDSONIC200(カイジョー社製)を用いて200kHzで30分間超音波処理を行った。超音波処理を行った後の平均分散粒経を動的光散乱法により測定した。この測定は、超音波処理を行った後の酸性酸化チタンゾルを12Nの硝酸で1000倍に希釈した後、分散液0.1mlを石英測定セルに仕込み、ゼータサイザーナノZS(シスメックス社製)を用いて、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は38.4nmであった。蒸発皿を用いて、50℃下で酸性酸化チタンゾル溶液の濃縮を行い、最終的に固形成分20%の酸性酸化チタンゾルを調製した。
Example 9: Preparation of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles 3.6 g of titanium tetraisopropoxide and 3.6 g of isopropanol were mixed and dropped into 60 ml of ultrapure water under ice cooling for hydrolysis. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After stirring, 1 ml of 12N nitric acid was added dropwise, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours for peptization. After completion of the peptization, the solution was filtered with a 0.45 μm filter, and the solution was exchanged using a desalting column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) to prepare an acidic titanium oxide sol having a solid content of 1%. This acidic titanium oxide sol was placed in a 100 ml vial and subjected to ultrasonic treatment at 200 kHz for 30 minutes using an ultrasonic generator MIDSONIC 200 (manufactured by Kaijo Corporation). The average dispersed particle diameter after sonication was measured by a dynamic light scattering method. In this measurement, the acidic titanium oxide sol after sonication was diluted 1000 times with 12N nitric acid, and then 0.1 ml of the dispersion was charged into a quartz measurement cell, and Zeta Sizer Nano ZS (manufactured by Sysmex Corporation) was used. Then, various parameters of the solvent were set to the same value as water and the measurement was performed at 25 ° C. As a result, the dispersed particle size was 38.4 nm. Using an evaporating dish, the acidic titanium oxide sol solution was concentrated at 50 ° C. to finally prepare an acidic titanium oxide sol having a solid component of 20%.

次に、ポリオキシエチレン−モノアリル−モノメチルエーテルと無水マレイン酸の共重合体(平均分子量30000;AM2090P−日本油脂製)0.5gに超純水4.5mlを添加しポリエチレングリコール溶液とした。次に、超純水を用いて1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC;同仁化学製)を濃度400mMになるよう調製し、EDC溶液とした。ポリエチレングリコール溶液1mlに超純水0.25mlと0.75N水酸化ナトリウム水溶液0.1ml、およびEDC溶液0.5mlを混合調製した。調製した溶液にドーパミン塩酸塩(分子量Mn=153.178:和光純薬工業製)を濃度15mMになるよう混合して2mlの溶液を得た。この溶液を40℃にて2時間振とう撹拌して反応させた。反応後、得られた溶液を透析膜であるスペクトラ/ポア CE 透析用チューブ(分画分子量=3500、Spectrum Laboratories,Inc.)に移して超純水4lに対して室温にて24時間で透析を行った。透析後にすべてナスフラスコに移し替えて一晩凍結乾燥し、得られた粉末に4mlのジメチルホルムアミド(DMF:和光純薬工業)を添加して混合し、ドーパミン結合ポリエチレングリコール溶液とした。   Next, 4.5 ml of ultrapure water was added to 0.5 g of a polyoxyethylene-monoallyl-monomethyl ether / maleic anhydride copolymer (average molecular weight 30000; AM2090P—manufactured by NOF Corporation) to obtain a polyethylene glycol solution. Next, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC; manufactured by Dojindo Chemical Co., Ltd.) was prepared to a concentration of 400 mM using ultrapure water to prepare an EDC solution. 0.25 ml of ultrapure water, 0.1 ml of 0.75N aqueous sodium hydroxide solution, and 0.5 ml of EDC solution were mixed and prepared in 1 ml of polyethylene glycol solution. To the prepared solution, dopamine hydrochloride (molecular weight Mn = 153.178: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed to a concentration of 15 mM to obtain 2 ml of solution. This solution was reacted by shaking for 2 hours at 40 ° C. After the reaction, the resulting solution was transferred to a dialysis membrane Spectra / pore CE dialysis tube (fraction molecular weight = 3500, Spectrum Laboratories, Inc.) and dialyzed against 4 l of ultrapure water at room temperature for 24 hours. went. After dialysis, the whole was transferred to an eggplant flask and freeze-dried overnight. To the obtained powder, 4 ml of dimethylformamide (DMF: Wako Pure Chemical Industries) was added and mixed to obtain a dopamine-bonded polyethylene glycol solution.

次にDMFを用いてドーパミン結合ポリエチレングリコール溶液が終濃度20(vol/vol)%、実施例1で得られた酸性酸化チタンゾルが終濃度で固形成分0.25%となるよう調製し、5mlの反応溶液とした。この反応溶液を水熱反応容器のHU−50(三愛科学製)に溶液を移し替え、150℃で6時間加熱反応を行った。反応終了後、反応容器温度が50℃以下になるまで冷却し、エバポレータでDMFを除去した後に、蒸留水1.25mlを添加してポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の分散液とした。この分散液を蒸留水で0.05(wt/vol)%水溶液に希釈して24時間静置後、動的光散乱法による分散粒径およびゼータ電位の確認を、ゼータサイザーナノZSを用いて、ゼータ電位測定セルにポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の分散液0.75mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて測定した。キュミュラント解析の結果、分散粒径は60.3nm、ゼータ電位は3.05mVであった。   Next, using DMF, the dopamine-bonded polyethylene glycol solution was prepared so that the final concentration was 20 (vol / vol)%, and the acidic titanium oxide sol obtained in Example 1 was 0.25% solid component at the final concentration. A reaction solution was obtained. This reaction solution was transferred to HU-50 (manufactured by Sanai Kagaku), a hydrothermal reaction vessel, and subjected to a heating reaction at 150 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction vessel was cooled to a temperature of 50 ° C. or lower, and after removing DMF with an evaporator, 1.25 ml of distilled water was added to obtain a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles. This dispersion is diluted with distilled water to a 0.05 (wt / vol)% aqueous solution and allowed to stand for 24 hours, and then the dispersion particle size and zeta potential are confirmed by dynamic light scattering using zeta sizer nano ZS. A zeta potential measurement cell was charged with 0.75 ml of a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles, various parameters of the solvent were set to the same values as water, and measurement was performed at 25 ° C. As a result of cumulant analysis, the dispersed particle size was 60.3 nm, and the zeta potential was 3.05 mV.

例10:ポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の作製
チタンテトライソプロポキシド3.6gとイソプロパノール3.6gを混合し、氷冷下で60mlの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で30分間攪拌した。攪拌後、12N硝酸1mlを滴下して80℃で8時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後0.45μmのフィルターで濾過し、さらに脱塩カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)を用いて溶液交換して固形成分1%の酸性酸化チタンゾルを調製した。この酸性酸化チタンゾルを100ml容のバイアル瓶に入れ、超音波発生器MIDSONIC200(カイジョー社製)を用いて200kHzで30分間超音波処理を行った。超音波処理を行った後の平均分散粒経を動的光散乱法により測定した。この測定は、超音波処理を行った後の酸性酸化チタンゾルを12Nの硝酸で1000倍に希釈した後、分散液0.1mlを石英測定セルに仕込み、ゼータサイザーナノZS(シスメックス社製)を用いて、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて行った。その結果、分散粒径は38.4nmであった。蒸発皿を用いて、50℃下で酸性酸化チタンゾル溶液の濃縮を行い、最終的に固形成分20%の酸性酸化チタンゾルを調製した。
Example 10: Preparation of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles 3.6 g of titanium tetraisopropoxide and 3.6 g of isopropanol were mixed and dropped into 60 ml of ultrapure water under ice cooling for hydrolysis. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After stirring, 1 ml of 12N nitric acid was added dropwise, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours for peptization. After completion of the peptization, the solution was filtered with a 0.45 μm filter, and the solution was exchanged using a desalting column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) to prepare an acidic titanium oxide sol having a solid content of 1%. This acidic titanium oxide sol was placed in a 100 ml vial and subjected to ultrasonic treatment at 200 kHz for 30 minutes using an ultrasonic generator MIDSONIC 200 (manufactured by Kaijo Corporation). The average dispersed particle diameter after sonication was measured by a dynamic light scattering method. In this measurement, the acidic titanium oxide sol after sonication was diluted 1000 times with 12N nitric acid, and then 0.1 ml of the dispersion was charged into a quartz measurement cell, and Zeta Sizer Nano ZS (manufactured by Sysmex Corporation) was used. Then, various parameters of the solvent were set to the same value as water, and the measurement was performed at 25 ° C. As a result, the dispersed particle size was 38.4 nm. Using an evaporating dish, the acidic titanium oxide sol solution was concentrated at 50 ° C. to finally prepare an acidic titanium oxide sol having a solid component of 20%.

次に、2,4−bis(O−methoxypolyethyleneglycol)−6−chloro−s−triazine(平均分子量10000;PEG2−生化学工業製)0.5gに超純水4.5mlを添加しポリエチレングリコール溶液とした。ポリエチレングリコール溶液4mlに50mMの2−[4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジニル]エタンスルホン酸緩衝液(pH7.0)2mlとドーパミン塩酸塩(分子量Mn=153.178:和光純薬工業製)を濃度2.5mMになるよう混合して8mlの溶液を得た。この溶液を室温にて24時間振とう撹拌して反応させた。反応後、得られた溶液を透析膜であるスペクトラ/ポア CE 透析用チューブ(分画分子量=3500、Spectrum Laboratories,Inc.)に移して超純水4lに対して室温にて24時間で透析を行った。透析後にすべてナスフラスコに移し替えて一晩凍結乾燥し、得られた粉末に4mlのジメチルホルムアミド(DMF:和光純薬工業)を添加して混合し、ドーパミン結合ポリエチレングリコール溶液とした。   Next, 4.5 ml of ultrapure water was added to 0.5 g of 2,4-bis (O-methoxypolyethyleneglycol) -6-chloro-s-triazine (average molecular weight 10,000; manufactured by PEG2-Seikagaku Corporation) and a polyethylene glycol solution. did. 2 ml of 50 mM 2- [4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazinyl] ethanesulfonic acid buffer (pH 7.0) and dopamine hydrochloride (molecular weight Mn = 153.178: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 4 ml of polyethylene glycol solution 8 ml of solution was obtained by mixing to a concentration of 2.5 mM. This solution was allowed to react with shaking at room temperature for 24 hours. After the reaction, the resulting solution was transferred to a dialysis membrane Spectra / pore CE dialysis tube (fraction molecular weight = 3500, Spectrum Laboratories, Inc.) and dialyzed against 4 l of ultrapure water at room temperature for 24 hours. went. After dialysis, the whole was transferred to an eggplant flask and freeze-dried overnight. To the obtained powder, 4 ml of dimethylformamide (DMF: Wako Pure Chemical Industries) was added and mixed to obtain a dopamine-bonded polyethylene glycol solution.

次にDMFを用いてドーパミン結合ポリエチレングリコール溶液が終濃度40(vol/vol)%、実施例1で得られた酸性酸化チタンゾルが終濃度で固形成分0.25%となるよう調製し、5mlの反応溶液とした。この反応溶液を水熱反応容器のHU−50(三愛科学製)に溶液を移し替え、150℃で6時間加熱反応を行った。反応終了後、反応容器温度が50℃以下になるまで冷却し、エバポレータでDMFを除去した後に、蒸留水1.25mlを添加してポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の分散液とした。この分散液を蒸留水で0.05(wt/vol)%水溶液に希釈して24時間静置後、動的光散乱法による分散粒径およびゼータ電位の確認を、ゼータサイザーナノZSを用いて、ゼータ電位測定セルにポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の分散液0.75mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて測定した。キュミュラント解析の結果、分散粒径は123nm、ゼータ電位は13.1mVであった。   Next, using DMF, the dopamine-bonded polyethylene glycol solution was prepared so that the final concentration was 40 (vol / vol)%, and the acidic titanium oxide sol obtained in Example 1 was 0.25% solid component at the final concentration. A reaction solution was obtained. This reaction solution was transferred to HU-50 (manufactured by Sanai Kagaku), a hydrothermal reaction vessel, and subjected to a heating reaction at 150 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction vessel was cooled to a temperature of 50 ° C. or lower, and after removing DMF with an evaporator, 1.25 ml of distilled water was added to obtain a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles. This dispersion is diluted with distilled water to a 0.05 (wt / vol)% aqueous solution and allowed to stand for 24 hours, and then the dispersion particle size and zeta potential are confirmed by dynamic light scattering using zeta sizer nano ZS. A zeta potential measurement cell was charged with 0.75 ml of a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles, various parameters of the solvent were set to the same values as water, and measurement was performed at 25 ° C. As a result of cumulant analysis, the dispersed particle size was 123 nm, and the zeta potential was 13.1 mV.

例11:酸化チタン複合体粒子への蛍光分子の結合
例1で得られた、酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分1%の分散液とした。次に、ドーパミン塩酸塩(分子量Mn=153.178:和光純薬工業製)を200mMとなるよう調整した。調整した溶液と分散液を1:9で混合して1mlとし、室温で1時間結合反応を行った。反応後の溶液について可視光域における波長の吸収スペクトルを紫外−可視光分光光度計により確認したところ、それぞれの溶液について増大が認められたため、ドーパミンが結合したと考えられた。また、反応前と反応後の溶液をキャピラリ電気泳動にて以下の条件で付したところ、フォトダイオードアレイ検出器によって吸収波長214nmのピークを確認することによりドーパミンの変化量を求めた。
・装置:P/ACE MDQ(ベックマンコールター製)
・キャピラリ:フューズドシリカキャピラリ 50μm i.d×67cm(effective length 50cm)(ベックマンコールター製)
・移動相:50mM 酢酸ナトリウム緩衝溶液(pH4.8)
・電圧:25kV
・温度:20℃
求めた変化量よりドーパミンは酸化チタン粒子の質量あたり5.2×10−2 ドーパミン−g/酸化チタン粒子−gであった。
さらに、この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応のドーパミンを除去した。ドーパミンの除去はキャピラリ電気泳動にて上記と同様に確認し、フリーのドーパミンがないことを確認した。これらからドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 11: Binding of fluorescent molecules to titanium oxide composite particles The titanium oxide composite particles obtained in Example 1 were made into a dispersion of 1% solid component with ultrapure water. Next, dopamine hydrochloride (molecular weight Mn = 153.178: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was adjusted to 200 mM. The prepared solution and dispersion were mixed at 1: 9 to make 1 ml, and a binding reaction was performed at room temperature for 1 hour. When the absorption spectrum of the wavelength in the visible light region of the solution after the reaction was confirmed by an ultraviolet-visible light spectrophotometer, an increase was observed for each solution, so it was considered that dopamine was bound. Further, when the solution before and after the reaction was subjected to capillary electrophoresis under the following conditions, the amount of change in dopamine was determined by confirming a peak at an absorption wavelength of 214 nm with a photodiode array detector.
・ Device: P / ACE MDQ (manufactured by Beckman Coulter)
Capillary: fused silica capillary 50 μm i. d × 67cm (effective length 50cm) (manufactured by Beckman Coulter)
Mobile phase: 50 mM sodium acetate buffer solution (pH 4.8)
・ Voltage: 25kV
・ Temperature: 20 ℃
From the obtained amount of change, dopamine was 5.2 × 10 −2 dopamine-g / titanium oxide particles-g per mass of titanium oxide particles.
Furthermore, unreacted dopamine was removed by recovering 2.5 ml of this solution with 3.5 ml of water using a buffer-replacement natural falling column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience). The removal of dopamine was confirmed by capillary electrophoresis as described above, and it was confirmed that there was no free dopamine. From these, production of dopamine-bound titanium oxide functional molecule composite particles was confirmed.

次にこのドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子を終濃度で0.3%、またNHS−Rhodamine(ピアース製)を終濃度で1mMとなるように20mMホウ酸緩衝液中で混合調整した。この溶液を4℃、遮光下で24時間静置した。この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応のNHS−Rhodamineを除去した。NHS−Rhodamineの除去はキャピラリ電気泳動にて上記と同様に確認し、フリーのNHS−Rhodamineがないことを確認した。得られた溶液を蛍光分光光度計にてスペクトル解析を行い、励起波長555nm、蛍光波長575nmであることを確認した。これらのことから、酸化チタン複合体粒子へ蛍光分子を結合した、蛍光分子結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。   Next, the dopamine-bound titanium oxide functional molecule composite particles were mixed and adjusted in a 20 mM borate buffer so that the final concentration was 0.3% and NHS-Rhodamine (Pierce) was 1 mM. This solution was allowed to stand at 4 ° C. under light shielding for 24 hours. Unreacted NHS-Rhodamine was removed from 2.5 ml of this solution using 3.5 ml of water by using a natural drop-type column for buffer exchange PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience). The removal of NHS-Rhodamine was confirmed by capillary electrophoresis as described above, and it was confirmed that there was no free NHS-Rhodamine. The obtained solution was subjected to spectrum analysis with a fluorescence spectrophotometer, and it was confirmed that the excitation wavelength was 555 nm and the fluorescence wavelength was 575 nm. From these facts, production of fluorescent molecule-bound titanium oxide functional molecule composite particles in which fluorescent molecules were bound to titanium oxide composite particles was confirmed.

例12:酸化チタン複合体粒子へのドーパミンの結合
例1で得られた、酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分1%の分散液とした。次に、ドーパミン塩酸塩(分子量Mn=153.178:和光純薬工業製)を200mMとなるよう調整した。調整した溶液と分散液を1:9で混合して1mlとし、室温で1時間結合反応を行った。反応後の溶液について可視光域における波長の吸収スペクトルを紫外−可視光分光光度計により確認したところ、それぞれの溶液について増大が認められたため、ドーパミンが結合したと考えられた。また、反応前と反応後の溶液をキャピラリ電気泳動にて以下の条件で付したところ、フォトダイオードアレイ検出器によって吸収波長214nmのピークを確認することによりドーパミンの変化量を求めた。
・装置:P/ACE MDQ(ベックマンコールター製)
・キャピラリ:フューズドシリカキャピラリ 50μm i.d×67cm(effective length 50cm)(ベックマンコールター製)
・移動相:50mM 酢酸ナトリウム緩衝溶液(pH4.8)
・電圧:25kV
・温度:20℃
求めた変化量よりドーパミンは酸化チタン粒子の質量あたり5.2×10−2 ドーパミン−g/酸化チタン粒子−gであった。
さらに、この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応のドーパミンを除去した。ドーパミンの除去はキャピラリ電気泳動にて上記と同様に確認し、フリーのドーパミンがないことを確認した。これらからドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 12: Binding of dopamine to titanium oxide composite particles The titanium oxide composite particles obtained in Example 1 were made into a dispersion of 1% solid component with ultrapure water. Next, dopamine hydrochloride (molecular weight Mn = 153.178: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was adjusted to 200 mM. The prepared solution and dispersion were mixed at 1: 9 to make 1 ml, and a binding reaction was performed at room temperature for 1 hour. When the absorption spectrum of the wavelength in the visible light region of the solution after the reaction was confirmed by an ultraviolet-visible light spectrophotometer, an increase was observed for each solution, so it was considered that dopamine was bound. Further, when the solution before and after the reaction was subjected to capillary electrophoresis under the following conditions, the amount of change in dopamine was determined by confirming a peak at an absorption wavelength of 214 nm with a photodiode array detector.
・ Device: P / ACE MDQ (manufactured by Beckman Coulter)
Capillary: fused silica capillary 50 μm i. d × 67cm (effective length 50cm) (manufactured by Beckman Coulter)
Mobile phase: 50 mM sodium acetate buffer solution (pH 4.8)
・ Voltage: 25kV
・ Temperature: 20 ℃
From the obtained amount of change, dopamine was 5.2 × 10 −2 dopamine-g / titanium oxide particles-g per mass of titanium oxide particles.
Furthermore, unreacted dopamine was removed by recovering 2.5 ml of this solution with 3.5 ml of water using a buffer-replacement natural falling column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience). The removal of dopamine was confirmed by capillary electrophoresis as described above, and it was confirmed that there was no free dopamine. From these, production of dopamine-bound titanium oxide functional molecule composite particles was confirmed.

例13:酸化チタン複合体粒子へのジヒドロキシフェニルプロピオン酸の結合
例1で得られた、酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分3%とした。次に、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸(和光純薬工業製)を超純水にて、モル濃度で500mMに調整した。酸化チタン複合体粒子3%溶液に対してジヒドロキシフェニルプロピオン酸溶液を1/10量混合し、全量で1ml調整した。調整した溶液を室温で2.5時間結合反応を行った。反応後の溶液について可視光域における波長の吸収スペクトルを紫外−可視光分光光度計により確認したところ、吸光度の増大が認められたため、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸が結合したと考えられた。また、反応前と反応後の溶液をキャピラリ電気泳動にて以下の条件で、フォトダイオードアレイ検出器の吸収波長214nmのピークを確認することによりジヒドロキシフェニルプロピオン酸の変化量を求めた。
・装置:P/ACE MDQ(ベックマンコールター製)
・キャピラリ:フューズドシリカキャピラリ 50μm i.d × 67cm(effective length 50cm)(ベックマンコールター製)
・移動相:50mM ホウ酸緩衝溶液(pH9.0)
・電圧:25kV
・温度:20℃
求めた変化量より結合したジヒドロキシフェニルプロピオン酸は酸化チタン粒子の質量あたり4.8×10−2 ジヒドロキシフェニルプロピオン酸−g/酸化チタン−gであった。さらに、この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケアバイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応のジヒドロキシフェニルプロピオン酸を除去した。ジヒドロキシフェニルプロピオン酸の除去はキャピラリ電気泳動にて上記と同様に確認し、フリーのジヒドロキシフェニルプロピオン酸がないことを確認した。これらからジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 13: Binding of dihydroxyphenylpropionic acid to titanium oxide composite particles The titanium oxide composite particles obtained in Example 1 were made into 3% solid component with ultrapure water. Next, dihydroxyphenylpropionic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was adjusted with ultrapure water to a molar concentration of 500 mM. The 1% amount of dihydroxyphenylpropionic acid solution was mixed with the 3% solution of titanium oxide composite particles to prepare 1 ml in total. The prepared solution was subjected to a binding reaction at room temperature for 2.5 hours. When the absorption spectrum of the wavelength in the visible light region of the solution after the reaction was confirmed with an ultraviolet-visible light spectrophotometer, an increase in absorbance was observed, and it was considered that dihydroxyphenylpropionic acid was bound. Further, the amount of change in dihydroxyphenylpropionic acid was determined by confirming the peak at an absorption wavelength of 214 nm of the photodiode array detector under the following conditions by capillary electrophoresis for the solution before and after the reaction.
・ Device: P / ACE MDQ (manufactured by Beckman Coulter)
Capillary: fused silica capillary 50 μm i. d × 67cm (effective length 50cm) (manufactured by Beckman Coulter)
-Mobile phase: 50 mM borate buffer solution (pH 9.0)
・ Voltage: 25kV
・ Temperature: 20 ℃
The dihydroxyphenylpropionic acid bonded from the obtained amount of change was 4.8 × 10 −2 dihydroxyphenylpropionic acid-g / titanium oxide-g per mass of titanium oxide particles. Furthermore, unreacted dihydroxyphenylpropionic acid was removed from the 2.5 ml of this solution using 3.5 ml of water by using a buffer-exchanged natural fall column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience). Removal of dihydroxyphenylpropionic acid was confirmed by capillary electrophoresis as described above, and it was confirmed that there was no free dihydroxyphenylpropionic acid. From these, production of dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecule composite particles was confirmed.

例14:ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子へのエタノールアミンの結合
例9で得られた、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の溶液と1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(同仁化学製)を、50mM ホウ酸緩衝溶液(pH9.0)を用いてそれぞれ濃度が15mg/mlおよび80mMとなるように混合して調整した。調整した溶液にエタノールアミン(和光純薬工業製)を濃度10mMになるよう混合して0.2mlの溶液を得た。この溶液を室温にて24時間振とう撹拌して反応させた。反応した溶液から50μlを超純水にて1000倍希釈に調整し、これを50mM ホウ酸緩衝液に対して1/10量添加して、440μlとした。さらにアセトンに溶解した0.3mg/mlのフルオレスカミン(東京化成工業社製)を20μl添加して溶液を攪拌後、蛍光光度計(島津製作所製 :RF−5300)により蛍光値を以下の測定条件で測定した。(波長:Ex=395nm/Em=495nm、バンド幅:Ex=5nm/Em=10nm、感度:High、レスポンス:Auto)。事前に作成した検量線を用いて未結合のエタノールアミンを算出して初期濃度からの濃度変化の割合、すなわち結合した割合を算出した。その結果、63.16%であった。以上のことから、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子のジヒドロキシフェニルプロピオン酸を介して、エタノールアミンが結合することを確認した。
Example 14: Binding of ethanolamine to dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecule composite particles The solution of dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecular composite particles obtained in Example 9 and 1-ethyl-3 -(3-Dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (manufactured by Dojindo) was mixed and adjusted using a 50 mM borate buffer solution (pH 9.0) to a concentration of 15 mg / ml and 80 mM, respectively. Ethanolamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with the prepared solution to a concentration of 10 mM to obtain 0.2 ml of solution. This solution was allowed to react with shaking at room temperature for 24 hours. 50 μl of the reacted solution was adjusted to 1000-fold dilution with ultrapure water, and this was added 1/10 to 50 mM borate buffer to make 440 μl. Further, 20 μl of 0.3 mg / ml fluorescamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in acetone was added and the solution was stirred. Then, the fluorescence value was measured with a fluorometer (manufactured by Shimadzu Corporation: RF-5300) as follows. Measured under conditions. (Wavelength: Ex = 395 nm / Em = 495 nm, Bandwidth: Ex = 5 nm / Em = 10 nm, Sensitivity: High, Response: Auto). Using a calibration curve prepared in advance, unbound ethanolamine was calculated to calculate the rate of concentration change from the initial concentration, that is, the rate of binding. As a result, it was 63.16%. From the above, it was confirmed that ethanolamine was bound via dihydroxyphenylpropionic acid in dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecule composite particles.

例15:ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子への抗体の結合
例13で得られた、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の溶液と1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(同仁化学製)を、超純水を用いてそれぞれ濃度が20mg/mlおよび80mMとなるように混合した。混合した溶液を室温にて10分間反応した。脱塩カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)を用いて20mM HEPES緩衝溶液(pH7.4)に溶液交換し、酸化チタン濃度にして20mg/mlの粒子の溶液を得た。これと同一の緩衝液で調製した抗ヒト血清アルブミン(抗HSA)モノクローナル抗体(マウスIgG:MSU−304、コスモバイオ社)を3mg/mlになるように添加し、全量で1mlの溶液とした。4℃で24時間反応後、終濃度が0.5Mとなるようエタノールアミンを添加して、さらに4℃で1時間反応した。この溶液を酸化チタン濃度にして1mg/mlに調製し、HPLC:AKTA purifier(GEヘルスケアバイオサイエンス製)、カラム:HiPrep 16/60 Sephacryl S−500HR(GEヘルスケアバイオサイエンス製)、移動相:リン酸緩衝生理食塩水(pH7.4)、流速:0.3ml/min]に1ml付したところ、素通り画分および結合に用いた抗HSAモノクローナル抗体が単体で確認される画分にUV吸収のピークが確認され、これらの画分を回収した。素通り画分について、蒸留水で0.05(wt/vol)%水溶液に希釈して24時間静置後、動的光散乱法による分散粒径およびゼータ電位の確認を、ゼータサイザーナノZSを用いて、ゼータ電位測定セルにポリエチレングリコール結合酸化チタン微粒子の分散液0.75mlを仕込み、溶媒の各種パラメーターを水と同値に設定し、25℃にて測定した。キュミュラント解析の結果、分散粒径は50.3nm、ゼータ電位は−3.0mVであった。また、抗HSAモノクローナル抗体が単体で確認される画分については、ブラッドフォード法でタンパク質濃度を測定した結果、反応前後で抗体濃度の減少が確認された。以上のことから、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子のジヒドロキシフェニルプロピオン酸を介して、抗体分子が結合することを確認した。
Example 15: Binding of antibody to dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecule composite particles The solution of dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecular composite particles obtained in Example 13 and 1-ethyl-3- (3-Dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (manufactured by Dojindo) was mixed with ultrapure water so that the concentrations were 20 mg / ml and 80 mM, respectively. The mixed solution was reacted at room temperature for 10 minutes. The solution was exchanged with a 20 mM HEPES buffer solution (pH 7.4) using a desalting column PD-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) to obtain a solution of particles having a titanium oxide concentration of 20 mg / ml. An anti-human serum albumin (anti-HSA) monoclonal antibody (mouse IgG: MSU-304, Cosmo Bio) prepared with the same buffer was added to 3 mg / ml to make a total volume of 1 ml. After the reaction at 4 ° C. for 24 hours, ethanolamine was added so that the final concentration was 0.5 M, and the reaction was further performed at 4 ° C. for 1 hour. This solution was adjusted to a titanium oxide concentration of 1 mg / ml, HPLC: AKTA purifier (manufactured by GE Healthcare Bioscience), column: HiPrep 16/60 Sephacryl S-500HR (manufactured by GE Healthcare Bioscience), mobile phase: When 1 ml of phosphate buffered saline (pH 7.4), flow rate: 0.3 ml / min] was applied, the fraction that passed through and the anti-HSA monoclonal antibody used for binding alone were confirmed to absorb UV. Peaks were confirmed and these fractions were collected. The pass-through fraction was diluted with distilled water to a 0.05 (wt / vol)% aqueous solution and allowed to stand for 24 hours, and then the dispersed particle size and zeta potential were confirmed by dynamic light scattering using a zeta sizer nano ZS. A zeta potential measurement cell was charged with 0.75 ml of a dispersion of polyethylene glycol-bonded titanium oxide fine particles, various parameters of the solvent were set to the same value as water, and measurement was performed at 25 ° C. As a result of cumulant analysis, the dispersed particle size was 50.3 nm, and the zeta potential was −3.0 mV. As for the fraction in which the anti-HSA monoclonal antibody was confirmed alone, the protein concentration was measured by the Bradford method, and as a result, a decrease in the antibody concentration was confirmed before and after the reaction. From the above, it was confirmed that the antibody molecule was bound via dihydroxyphenylpropionic acid in the dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecule composite particle.

例16:酸化チタン複合体粒子へのアミノレブリン酸およびジヒドロキシフェニルエタノールの結合
3,4−ジヒドロキシフェニルエタノール(和光純薬工業製)300mgをジメチルホルムアミド(DMF;和光純薬工業製)0.5mlに溶解した。この溶液に塩化チオニル(和光純薬工業製)を0.1ml加えて攪拌後、トルエン(和光純薬工業製)を7ml混合した。さらに、5−アミノレブリン酸塩酸塩(和光純薬工業製)を250mg加え、攪拌しながら80℃で1時間反応させた。反応後、二層に分かれた上層部および下層部をそれぞれ回収した。この回収液の一部と3,4−ジヒドロキシフェニルエタノールおよび5−アミノレブリン酸塩酸塩のDMF溶液を薄層クロマトグラフィ(TLC)を用いて、アセトン(和光純薬工業製):メタノール(和光純薬工業製)=2:3の溶液を用いて展開した後、乾燥したTLC板にニンヒドリンスプレー(和光純薬工業)を噴霧して加熱後、スポットの観察を行った。その結果、回収液のうち下層部の展開スポットが3,4−ジヒドロキシフェニルエタノールおよび5−アミノレブリン酸塩酸塩とは異なる位置にあり、ニンヒドリン反応によって呈色したことから、3,4−ジヒドロキシフェニルエタノールと5−アミノレブリン酸塩酸塩の複合体が生成したと考えられた。回収液のうち下層部を減圧下で10倍に濃縮し、反応濃縮溶液とした。例1で得られた、酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分1%に調整し、そこに反応濃縮溶液を1/10量混合して、全量で1mlとした。この混合溶液を緩やかに攪拌しながら、室温で1時間反応を行った。反応後、沈殿成分を遠心分離(1500g、10min)して上澄みを回収し、この溶液1mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムNAP−10(GEヘルスケアバイオサイエンス製)を用いて水1.5mlで回収して未反応の3,4−ジヒドロキシフェニルエタノールと5−アミノレブリン酸塩酸塩の複合体がおよびDMFを除去した。この溶液について可視光域(400nm)における波長の吸収スペクトルを紫外−可視光分光光度計(UV1600;島津製作所製)により確認したところ増大が認められたため、3,4−ジヒドロキシフェニルエタノールと5−アミノレブリン酸塩酸塩の複合体が結合したと考えられた。これらから3,4−ジヒドロキシフェニルエタノールと5−アミノレブリン酸塩酸塩の複合体結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 16: Binding of aminolevulinic acid and dihydroxyphenylethanol to titanium oxide composite particles 300 mg of 3,4-dihydroxyphenylethanol (Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in 0.5 ml of dimethylformamide (DMF; Wako Pure Chemical Industries). did. To this solution, 0.1 ml of thionyl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was added and stirred, and then 7 ml of toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was mixed. Furthermore, 250 mg of 5-aminolevulinic acid hydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and reacted at 80 ° C. for 1 hour with stirring. After the reaction, an upper layer part and a lower layer part separated into two layers were collected. A portion of this recovered solution and a DMF solution of 3,4-dihydroxyphenylethanol and 5-aminolevulinic acid hydrochloride were subjected to thin layer chromatography (TLC), using acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries): methanol (Wako Pure Chemical Industries). The product was developed using a solution of 2: 3, and then sprayed with a ninhydrin spray (Wako Pure Chemical Industries) on a dried TLC plate, followed by heating and spot observation. As a result, the developed spot in the lower layer of the recovered liquid was located at a position different from 3,4-dihydroxyphenylethanol and 5-aminolevulinic acid hydrochloride and colored by the ninhydrin reaction. And a complex of 5-aminolevulinic acid hydrochloride. The lower layer portion of the collected liquid was concentrated 10 times under reduced pressure to obtain a reaction concentrated solution. The titanium oxide composite particles obtained in Example 1 were adjusted to 1% solid components with ultrapure water, and 1/10 amount of the reaction concentrated solution was mixed therewith to make 1 ml in total. The mixed solution was reacted at room temperature for 1 hour while gently stirring. After the reaction, the precipitated component was centrifuged (1500 g, 10 min) to collect the supernatant, and 1 ml of this solution was subjected to water 1. using a natural drop column NAP-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) for buffer exchange. Collected in 5 ml, unreacted 3,4-dihydroxyphenylethanol and 5-aminolevulinic acid hydrochloride complex and DMF removed. Since the absorption spectrum of the wavelength in the visible light region (400 nm) of this solution was confirmed by an ultraviolet-visible light spectrophotometer (UV1600; manufactured by Shimadzu Corporation), an increase was observed, and 3,4-dihydroxyphenylethanol and 5-aminolevulin The hydrochloride complex was thought to be bound. From these, production of complex-bound titanium oxide functional molecular complex particles of 3,4-dihydroxyphenylethanol and 5-aminolevulinic acid hydrochloride was confirmed.

例17:酸化チタン複合体粒子への葉酸およびドーパミンの結合
葉酸(和光純薬工業製)および塩酸ドーパミン(和光純薬工業製)を1mMとなるようジメチルホルムアミド(DMF;和光純薬工業製)に溶解した。また、同様にDMFを用いて200mM Benzotriazole−1−yl−oxy−trispyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate(PyBop;メルク製)、200mM 1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HoBt;同仁化学製)、20mM N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIEA;和光純薬工業製)をそれぞれ調製した。これらのうち、葉酸と塩酸ドーパミンは元濃度の1/4、またその他は元濃度の1/10となるよう混合してDMFで20mlに溶液調整した。この混合溶液を緩やかに攪拌しながら、室温で20時間反応を行った。反応溶液の一部を超純水で10倍に希釈し、この溶液を逆相クロマトグラフィ(HPLCシステム:Prominence(島津製作所製)、カラム:Chromolith RP−18e 100−3mm(メルク製)、移動相:A メタノール(和光純薬工業製)B 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液(和光純薬工業製)、流速:2ml/min)を用いて解析した。紫外線検出器で波長210nmに設定し、インジェクション(0.02ml)後、1〜10minにおいてメタノールが100%となるようグラジエント溶出を行った結果、9min付近に葉酸と塩酸ドーパミンの複合体と考えられるピークを確認した。また、葉酸および塩酸ドーパミンそれぞれ単独のピークは検出限界以下であった。これらのことから、葉酸と塩酸ドーパミンの複合体の生成を確認した。次に、反応溶液の残りを減圧下で10倍に濃縮し、反応濃縮溶液とした。例1で得られた、酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分1%に調整し、そこに反応濃縮溶液を1/10量混合して、全量で1mlとした。この混合溶液を緩やかに攪拌しながら、室温で1時間反応を行った。反応後、沈殿成分を遠心分離(1500g、10min)して上澄みを回収し、この溶液1mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムNAP−10(GEヘルスケアバイオサイエンス製)を用いて水1.5mlで回収して未反応の葉酸と塩酸ドーパミンの複合体およびDMFを除去した。葉酸と塩酸ドーパミンの複合体およびDMFの除去は逆相クロマトグラフィにて上記と同様に確認し、フリーの葉酸と塩酸ドーパミンの複合体がないことを確認した。これらから葉酸と塩酸ドーパミンの複合体結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 17: Binding of folic acid and dopamine to titanium oxide composite particles Folic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and dopamine hydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added to dimethylformamide (DMF; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to 1 mM. Dissolved. Similarly, using DMF, 200 mM Benzotriazole-1-yl-oxy-trispyrrolophosphonophosphate phosphophosphate (PyBop; manufactured by Merck), 200 mM 1-hydroxybenzotriazole (HoBt; manufactured by Dojindo; N Wako Pure Chemical Industries) were prepared. Among these, folic acid and dopamine hydrochloride were mixed so that the original concentration was 1/4, and the others were 1/10 of the original concentration, and the solution was adjusted to 20 ml with DMF. The mixed solution was reacted at room temperature for 20 hours while gently stirring. A part of the reaction solution was diluted 10-fold with ultrapure water, and this solution was subjected to reverse phase chromatography (HPLC system: Prominence (manufactured by Shimadzu Corporation), column: Chromolith RP-18e 100-3 mm (manufactured by Merck), mobile phase: A Analysis was performed using methanol (Wako Pure Chemical Industries) B 0.1% trifluoroacetic acid aqueous solution (Wako Pure Chemical Industries, flow rate: 2 ml / min). As a result of setting the wavelength to 210 nm with an ultraviolet detector and performing gradient elution so that methanol becomes 100% in 1 to 10 minutes after injection (0.02 ml), a peak considered to be a complex of folic acid and dopamine hydrochloride in the vicinity of 9 minutes It was confirmed. Moreover, the peak of each of folic acid and dopamine hydrochloride was below the detection limit. From these, the formation of a complex of folic acid and dopamine hydrochloride was confirmed. Next, the remainder of the reaction solution was concentrated 10 times under reduced pressure to obtain a reaction concentrated solution. The titanium oxide composite particles obtained in Example 1 were adjusted to 1% solid components with ultrapure water, and 1/10 amount of the reaction concentrated solution was mixed therewith to make 1 ml in total. The mixed solution was reacted at room temperature for 1 hour while gently stirring. After the reaction, the precipitated component was centrifuged (1500 g, 10 min) to collect the supernatant, and 1 ml of this solution was subjected to water 1. using a natural drop column NAP-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) for buffer exchange. Collected in 5 ml, the unreacted folic acid-dopamine hydrochloride complex and DMF were removed. Removal of the folic acid-dopamine hydrochloride complex and DMF was confirmed by reverse phase chromatography in the same manner as described above, and it was confirmed that there was no free folic acid-dopamine hydrochloride complex. From these, the production of folic acid and dopamine hydrochloride complex-bound titanium oxide functional molecular complex particles was confirmed.

例18:葉酸と塩酸ドーパミンの複合体結合酸化チタン機能性分子複合体粒子への紫外線照射と蛍光の確認
例17で得られた葉酸と塩酸ドーパミンの複合体結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の溶液を、リン酸緩衝生理食塩水を用いて酸化チタン濃度がそれぞれ0.05、0.01、0.005%となるよう3mlに調製した。これらの溶液を攪拌しながら、波長352nmの紫外線ランプ(FL20S・BLB−A;東芝ライテック製)を用いて紫外線強度0.9mW/cmで照射し、照射開始後0、3、6、9minにおける溶液の蛍光強度を、蛍光分光光度計(RF−5300PC;島津製作所製)を用いて励起波長360nmおよび蛍光波長450nmに設定し、それぞれ測定を行った。結果を図2に示す。照射時間および酸化チタン濃度の増加に伴い、蛍光強度が大きくなることが確認された。これは、この溶液への紫外線照射によって生じたラジカルとの反応に伴い、葉酸から遊離したプテリン化合物由来の蛍光であると考えられた。
Example 18: Confirmation of UV irradiation and fluorescence on complex-bound titanium oxide functional molecular composite particles of folic acid and dopamine hydrochloride The composite-bound titanium oxide functional molecular composite particles of folic acid and dopamine hydrochloride obtained in Example 17 The solution was prepared in 3 ml using phosphate buffered saline so that the titanium oxide concentrations were 0.05, 0.01, and 0.005%, respectively. While stirring these solutions, irradiation was performed at an ultraviolet intensity of 0.9 mW / cm 2 using an ultraviolet lamp with a wavelength of 352 nm (FL20S · BLB-A; manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.), and at 0, 3, 6, and 9 min after the start of irradiation. The fluorescence intensity of the solution was set to an excitation wavelength of 360 nm and a fluorescence wavelength of 450 nm using a fluorescence spectrophotometer (RF-5300PC; manufactured by Shimadzu Corporation), and measurement was performed. The results are shown in FIG. It was confirmed that the fluorescence intensity increased with increasing irradiation time and titanium oxide concentration. This was considered to be fluorescence derived from the pterin compound liberated from folic acid with the reaction with radicals generated by ultraviolet irradiation of this solution.

例19:ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子へのメチオニンの結合
例13で得られた、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の溶液と1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(同仁化学製)を、50mM ホウ酸緩衝溶液(pH9.0)を用いてそれぞれ濃度が15mg/mlおよび80mMとなるように混合に調整した。調整した溶液にメチオニン(和光純薬工業製)を濃度10mMになるよう混合して0.2mlの溶液を得た。この溶液を室温にて24時間振とう撹拌して反応させた。反応した溶液から50μlを超純水にて1000倍希釈に調整し、これを50mM ホウ酸緩衝液に対して1/10量添加して、440μlとした。さらにアセトンに溶解した0.3mg/mlのフルオレスカミン(東京化成工業社製)を20μl添加して溶液を攪拌後、蛍光光度計(島津製作所製 :RF−5300)により蛍光値を以下の測定条件で測定した。(波長:Ex=395nm/Em=495nm、バンド幅:Ex=5nm/Em=10nm、感度:High、レスポンス:Auto)。事前に作成した検量線を用いて未結合のメチオニンを算出して初期濃度からの濃度変化の割合、すなわち結合した割合を算出した。その結果、40.2%であった。以上のことから、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸結合酸化チタン機能性分子複合体粒子のジヒドロキシフェニルプロピオン酸を介して、メチオニンが結合することを確認した。
Example 19: Binding of methionine to dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecule composite particles The solution of dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecular composite particles obtained in Example 13 and 1-ethyl-3- (3-Dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (manufactured by Dojindo) was adjusted to be mixed using a 50 mM borate buffer solution (pH 9.0) so that the concentrations were 15 mg / ml and 80 mM, respectively. The prepared solution was mixed with methionine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) to a concentration of 10 mM to obtain 0.2 ml of a solution. This solution was allowed to react with shaking at room temperature for 24 hours. 50 μl of the reacted solution was adjusted to 1000-fold dilution with ultrapure water, and this was added 1/10 to 50 mM borate buffer to make 440 μl. Further, 20 μl of 0.3 mg / ml fluorescamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in acetone was added and the solution was stirred. Then, the fluorescence value was measured with a fluorometer (manufactured by Shimadzu Corporation: RF-5300) as follows. Measured under conditions. (Wavelength: Ex = 395 nm / Em = 495 nm, Bandwidth: Ex = 5 nm / Em = 10 nm, Sensitivity: High, Response: Auto). Unbound methionine was calculated using a calibration curve prepared in advance, and the rate of concentration change from the initial concentration, that is, the rate of binding was calculated. As a result, it was 40.2%. From the above, it was confirmed that methionine was bound via dihydroxyphenylpropionic acid in dihydroxyphenylpropionic acid-bonded titanium oxide functional molecule composite particles.

例20:ドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子へのラジカル応答性分子の結合
例12で得られたドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子を終濃度で0.3%、また2,3−dihydro−6−isothiocyanato−1,4−phthalazinedione(同仁化学製)を終濃度で1mMとなるように20mMリン酸緩衝液中(pH7.0)で混合し、3mlに調整した。この溶液を4℃、遮光下で24時間静置し、結合反応を行った。この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応物の除去を行った。これらのことから、酸化チタン複合体粒子へラジカル応答性分子である2,3−dihydro−6−isothiocyanato−1,4−phthalazinedioneを結合した、ラジカル応答性分子結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 20: Binding of radical-responsive molecule to dopamine-bonded titanium oxide functional molecule composite particle The dopamine-bonded titanium oxide functional molecule composite particle obtained in Example 12 was 0.3% in final concentration, and 2, 3 -Dihydro-6-isothiocyanato-1,4-phthalazedione (manufactured by Dojindo) was mixed in 20 mM phosphate buffer (pH 7.0) to a final concentration of 1 mM and adjusted to 3 ml. This solution was allowed to stand for 24 hours at 4 ° C. in the dark and subjected to a binding reaction. Unreacted substances were removed by recovering 2.5 ml of this solution with 3.5 ml of water using a PD-10 (GE Healthcare Bioscience) natural drop column for buffer exchange. From these facts, the radical-responsive molecule-bonded titanium oxide functional molecule composite particle in which 2,3-dihydro-6-isothiocyanato-1,4-phthalazedione, which is a radical-responsive molecule, is bonded to the titanium oxide composite particle. The production was confirmed.

例21:ドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子へのラジカル応答性分子の結合2
例12で得られたドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子を終濃度で0.3%、また2’,7’−dichlorodihydrofluorescein diacetate,succinimidyl ester(Invitrogen製)を終濃度で1mMとなるように20mMリン酸緩衝液中(pH7.0)で混合し、3mlに調整した。この溶液を4℃、遮光下で24時間静置し、結合反応を行った。この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応物を除去した。これらのことから、酸化チタン複合体粒子へラジカル応答性分子である2’,7’−dichlorodihydrofluorescein diacetate,succinimidyl esterを結合した、蛍光分子結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 21: Binding of radical-responsive molecule to dopamine-bound titanium oxide functional molecule composite particle 2
The dopamine-bonded titanium oxide functional molecular complex particles obtained in Example 12 were 0.3% in final concentration, and 2 ′, 7′-dichlorohydrofluorescein diacetate, succinimidyl ester (manufactured by Invitrogen) was adjusted to 1 mM at final concentration. Mix in 20 mM phosphate buffer (pH 7.0) to adjust to 3 ml. This solution was allowed to stand for 24 hours at 4 ° C. in the dark and subjected to a binding reaction. Unreacted substances were removed by recovering 2.5 ml of this solution with 3.5 ml of water using a PD-10 (GE Healthcare Bioscience) natural drop column for buffer exchange. From these facts, production of fluorescent molecule-bound titanium oxide functional molecule composite particles in which 2 ', 7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate and succinimidyl ester, which are radical-responsive molecules, were bound to the titanium oxide composite particles was confirmed.

例22:酸化チタン複合体粒子へのフェロセンカルボン酸およびドーパミンの結合
フェロセンカルボン酸(和光純薬工業製)および塩酸ドーパミン(和光純薬工業製)を1mMとなるようジメチルホルムアミド(DMF;和光純薬工業製)に溶解した。また、同様にDMFを用いて200mM Benzotriazole−1−yl−oxy−trispyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate(PyBop;メルク製)、200mM 1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HoBt;同仁化学製)、20mM N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIEA;和光純薬工業製)をそれぞれ調製した。これらのうち、フェロセンカルボン酸と塩酸ドーパミンは元濃度の1/4、またその他は元濃度の1/10となるよう混合してDMFで20mlに溶液調整した。この混合溶液を緩やかに攪拌しながら、室温で20時間反応を行った。反応溶液の一部を超純水で10倍に希釈し、この溶液を逆相クロマトグラフィ(HPLCシステム:Prominence(島津製作所製)、カラム:Chromolith RP−18e 100−3mm(メルク製)、移動相:A メタノール(和光純薬工業製)B 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液(和光純薬工業製)、流速:2ml/min)を用いて解析した。紫外線検出器で波長210nmに設定し、インジェクション(0.02ml)後、1〜10minにおいてメタノールが100%となるようグラジエント溶出を行った結果、フェロセンカルボン酸と塩酸ドーパミンの複合体と考えられるピークを確認した。また、フェロセンカルボン酸および塩酸ドーパミンそれぞれ単独のピークは検出限界以下であった。これらのことから、フェロセンカルボン酸と塩酸ドーパミンの複合体の生成を確認した。
Example 22: Binding of ferrocenecarboxylic acid and dopamine to titanium oxide composite particles Dimethylformamide (DMF; Wako Pure Chemical Industries) so that ferrocenecarboxylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and dopamine hydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) become 1 mM. (Made by industry). Similarly, using DMF, 200 mM Benzotriazole-1-yl-oxy-trispyrrolophosphonophosphate phosphophosphate (PyBop; manufactured by Merck), 200 mM 1-hydroxybenzotriazole (HoBt; manufactured by Dojindo; N Wako Pure Chemical Industries) were prepared. Of these, ferrocenecarboxylic acid and dopamine hydrochloride were mixed so as to be 1/4 of the original concentration, and the others were 1/10 of the original concentration, and the solution was adjusted to 20 ml with DMF. The mixed solution was reacted at room temperature for 20 hours while gently stirring. A part of the reaction solution was diluted 10-fold with ultrapure water, and this solution was subjected to reverse phase chromatography (HPLC system: Prominence (manufactured by Shimadzu Corporation), column: Chromolith RP-18e 100-3 mm (manufactured by Merck), mobile phase: A Analysis was performed using methanol (Wako Pure Chemical Industries) B 0.1% trifluoroacetic acid aqueous solution (Wako Pure Chemical Industries, flow rate: 2 ml / min). As a result of setting the wavelength to 210 nm with an ultraviolet ray detector and performing gradient elution so that methanol becomes 100% in 1 to 10 minutes after injection (0.02 ml), a peak considered to be a complex of ferrocenecarboxylic acid and dopamine hydrochloride was obtained. confirmed. In addition, the single peaks of ferrocenecarboxylic acid and dopamine hydrochloride were below the detection limit. From these facts, formation of a complex of ferrocenecarboxylic acid and dopamine hydrochloride was confirmed.

反応溶液の残りを減圧下で10倍に濃縮し、反応濃縮溶液とした。例1で得られた、酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分1%に調整し、そこに反応濃縮溶液を1/10量混合して、全量で1mlとした。この混合溶液を緩やかに攪拌しながら、室温で1時間反応を行った。反応後、沈殿成分を遠心分離(1500g、10min)して上澄みを回収し、この溶液1mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムNAP−10(GEヘルスケアバイオサイエンス製)を用いて水1.5mlで回収して未反応のフェロセンカルボン酸と塩酸ドーパミンの複合体およびDMFを除去した。この溶液について可視光域(400nm)における波長の吸収スペクトルを紫外−可視光分光光度計(UV1600;島津製作所製)により確認したところ増大が認められたため、フェロセンカルボン酸と塩酸ドーパミンの複合体が結合したと考えられた。これらからフェロセンカルボン酸と塩酸ドーパミンの複合体結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。   The remainder of the reaction solution was concentrated 10 times under reduced pressure to obtain a reaction concentrated solution. The titanium oxide composite particles obtained in Example 1 were adjusted to 1% solid components with ultrapure water, and 1/10 amount of the reaction concentrated solution was mixed therewith to make 1 ml in total. The mixed solution was reacted at room temperature for 1 hour while gently stirring. After the reaction, the precipitated component was centrifuged (1500 g, 10 min) to collect the supernatant, and 1 ml of this solution was subjected to water 1. using a natural drop column NAP-10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) for buffer exchange. Collected in 5 ml, the unreacted ferrocenecarboxylic acid-dopamine hydrochloride complex and DMF were removed. The absorption spectrum of the wavelength in the visible light region (400 nm) of this solution was confirmed by an ultraviolet-visible light spectrophotometer (UV1600; manufactured by Shimadzu Corporation), and an increase was observed, so that a complex of ferrocenecarboxylic acid and dopamine hydrochloride was bound. It was thought that it was. From these, the production of composite-bound titanium oxide functional molecular composite particles of ferrocenecarboxylic acid and dopamine hydrochloride was confirmed.

例23:ドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子への蛍光分子の結合2
例12で得られたドーパミン結合酸化チタン機能性分子複合体粒子を終濃度で0.3%、またCy7−NHS ester(GEヘルスケア バイオサイエンス製)を終濃度で1mMとなるように20mMリン酸緩衝液中(pH7.0)で混合し、3mlに調整した。この溶液を4℃、遮光下で24時間静置し、結合反応を行った。この溶液2.5mlに対してバッファー交換用自然落下型カラムPD−10(GEヘルスケア バイオサイエンス製)を用いて水3.5mlで回収して未反応物を除去した。この溶液について蛍光強度を、蛍光分光光度計(RF−5300PC;島津製作所製)を用いて励起波長743nmおよび蛍光波長767nmに設定して測定を行った結果、蛍光を示すことが確認された。これらのことから、酸化チタン複合体粒子へ蛍光分子であるCy7−NHS esterを結合した、蛍光分子結合酸化チタン機能性分子複合体粒子の作製を確認した。
Example 23: Binding of fluorescent molecules to dopamine-bound titanium oxide functional molecule composite particles 2
The dopamine-bonded titanium oxide functional molecule complex particles obtained in Example 12 were 20% phosphoric acid so that the final concentration was 0.3%, and Cy7-NHS ester (manufactured by GE Healthcare Bioscience) was 1 mM at the final concentration. Mix in buffer (pH 7.0) to adjust to 3 ml. This solution was allowed to stand for 24 hours at 4 ° C. in the dark and subjected to a binding reaction. Unreacted substances were removed by recovering 2.5 ml of this solution with 3.5 ml of water using a PD-10 (GE Healthcare Bioscience) natural drop column for buffer exchange. As a result of measuring the fluorescence intensity of this solution with a fluorescence spectrophotometer (RF-5300PC; manufactured by Shimadzu Corporation) at an excitation wavelength of 743 nm and a fluorescence wavelength of 767 nm, it was confirmed that fluorescence was exhibited. From these facts, production of fluorescent molecule-bound titanium oxide functional molecule composite particles in which Cy7-NHS ester, which is a fluorescent molecule, was bound to titanium oxide composite particles was confirmed.

例24:酸化チタン複合体粒子へのカテコール結合2
例8〜10で得られた、それぞれの酸化チタン複合体粒子を超純水にて固形成分1%とした。次に、カテコールを超純水にて、モル濃度で100mM、10mM、1mM、0.1mMに調整した。酸化チタン複合体粒子1%溶液に対してそれぞれのカテコール溶液を等量ずつ混合し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS;pH7.4)で最終的に酸化チタン複合体粒子とカテコール溶液がそれぞれ終濃度で10倍希釈になるように調整した。調整した溶液をそれぞれ恒温器に移して40℃に設定し、3時間結合反応を行った。反応後の溶液について可視光域における波長の吸収スペクトルを紫外−可視光分光光度計により確認したところ、それぞれの溶液について増大が認められたため、カテコールが結合したと考えられた。
Example 24: Catechol binding 2 to titanium oxide composite particles 2
Each titanium oxide composite particle obtained in Examples 8 to 10 was made 1% solid component with ultrapure water. Next, catechol was adjusted with ultrapure water to a molar concentration of 100 mM, 10 mM, 1 mM, and 0.1 mM. Equal amounts of each catechol solution are mixed with 1% solution of titanium oxide composite particles, and finally the titanium oxide composite particles and the catechol solution are finished with phosphate buffered saline (PBS; pH 7.4). The concentration was adjusted to 10-fold dilution. Each of the adjusted solutions was transferred to a thermostat and set to 40 ° C., and a binding reaction was performed for 3 hours. When the absorption spectrum of the wavelength in the visible light region of the solution after the reaction was confirmed by an ultraviolet-visible light spectrophotometer, an increase was observed for each solution, and thus it was considered that catechol was bound.

本発明の酸化チタン機能性分子複合体粒子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the titanium oxide functional molecule composite particle | grains of this invention. 例18において測定された、例17で得られた酸化チタン機能性分子複合体粒子の紫外線照射時間と、蛍光強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ultraviolet irradiation time of the titanium oxide functional molecule composite particle obtained in Example 17, and the fluorescence intensity measured in Example 18.

符号の説明Explanation of symbols

1…酸化チタン粒子
2…水溶性高分子
3…機能性分子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Titanium oxide particle 2 ... Water-soluble polymer 3 ... Functional molecule

Claims (18)

酸化チタン粒子と、
該酸化チタン粒子の表面に、カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基の群から選択される少なくとも一つの官能基を介して結合されてなる水溶性高分子を含んでなる、酸化チタン複合体粒子と、
該酸化チタン複合体粒子の表面に、さらに結合されてなる機能性分子を含んでなり、
前記前記機能性分子は、
(1)カルボキシル基、アミノ基、ジオール基、サリチル酸基、およびリン酸基の群から選択される少なくとも一つの官能基を有し、
(2)a)炭素数6〜40よりなる飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、b)置換基を有するか有しない飽和又は不飽和の5〜6員環複素環式基、又はc)置換基を有するか有しない飽和又は不飽和の5〜6員環環状炭化水素基を含んでなる化合物であって、
前記官能基を介して前記酸化チタンと結合されてなる、酸化チタン機能性分子複合体粒子。
Titanium oxide particles,
It comprises a water-soluble polymer that is bonded to the surface of the titanium oxide particles via at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, an amino group, a diol group, a salicylic acid group, and a phosphoric acid group. , Titanium oxide composite particles,
A functional molecule formed by further bonding to the surface of the titanium oxide composite particles;
The functional molecule is
(1) having at least one functional group selected from the group of carboxyl group, amino group, diol group, salicylic acid group, and phosphoric acid group,
(2) a) a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms, b) a saturated or unsaturated 5- to 6-membered heterocyclic group having or not having a substituent, or c) A compound comprising a saturated or unsaturated 5- or 6-membered cyclic hydrocarbon group with or without a substituent,
Titanium oxide functional molecular composite particles, which are bonded to the titanium oxide via the functional group.
前記機能性分子の結合量は前記酸化チタン粒子の質量あたり、1.0×10−1〜1.0×10−5 質量部/酸化チタン粒子の質量部であることを特徴とする、請求項1に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。 The binding amount of the functional molecule is 1.0 × 10 −1 to 1.0 × 10 −5 parts by mass / part by mass of titanium oxide particles per mass of the titanium oxide particles. 2. Titanium oxide functional molecular composite particles according to 1. 前記機能性分子はカテコール類であることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 1, wherein the functional molecule is a catechol. 前記機能性分子は、カテコール、ドーパミン、ジヒドロキシフェニルプロピオン酸からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項3に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   4. The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 3, wherein the functional molecule is at least one selected from the group consisting of catechol, dopamine, and dihydroxyphenylpropionic acid. 前記機能性分子は放射性物質であることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 1, wherein the functional molecule is a radioactive substance. 前記放射性物質は14C標識カテコールであることを特徴とする、請求項5に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。 The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 5, wherein the radioactive substance is 14 C-labeled catechol. 前記機能性分子はラジカル応答性分子を含んでなることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 1, wherein the functional molecule comprises a radical-responsive molecule. 前記機能性分子は蛍光性分子を含んでなることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 1, wherein the functional molecule comprises a fluorescent molecule. 前記機能性分子はアミノレブリン酸を含んでなることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 1 or 2, wherein the functional molecule comprises aminolevulinic acid. 前記機能性分子はフェロセンを含んでなることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecule composite particle according to claim 1, wherein the functional molecule comprises ferrocene. 前記水溶性高分子は重量平均分子量5000〜40000であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecular composite particle according to any one of claims 1 to 10, wherein the water-soluble polymer has a weight average molecular weight of 5000 to 40000. 前記水溶性高分子は、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンイミンの群から選択される少なくとも一種を含んでなることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide function according to claim 1, wherein the water-soluble polymer comprises at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol, polyacrylic acid, and polyethyleneimine. Sex molecule composite particles. 20〜200nmの粒子径を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子。   The titanium oxide functional molecule composite particle according to any one of claims 1 to 12, which has a particle diameter of 20 to 200 nm. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の酸化チタン機能性分子複合体粒子と、該粒子が分散される溶媒とを含んでなる、分散液。   A dispersion comprising the titanium oxide functional molecule composite particle according to any one of claims 1 to 13 and a solvent in which the particle is dispersed. 前記溶媒が、水系溶媒である、請求項14に記載の分散液。   The dispersion according to claim 14, wherein the solvent is an aqueous solvent. 前記溶媒のpHが5〜8である、請求項14または15に記載の分散液。   The dispersion according to claim 14 or 15, wherein the pH of the solvent is 5 to 8. 前記溶媒が、生理食塩水である、請求項14〜16のいずれか一項に記載の分散液。   The dispersion according to any one of claims 14 to 16, wherein the solvent is physiological saline. 前記酸化チタン機能性分子複合体粒子が、0.001〜1質量%含有される、請求項14〜17のいずれか一項に記載の分散液。   The dispersion according to any one of claims 14 to 17, wherein the titanium oxide functional molecule composite particles are contained in an amount of 0.001 to 1 mass%.
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