JP2006104081A - Drug delivery material - Google Patents

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雅浩 宮内
Hiromasa Tokutome
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drug delivery material capable of controllably releasing an active substance, having high biocompatibility, and having high dispersibility. <P>SOLUTION: This drug delivery material contains at least one kind of hollow fiber of a material selected from titanium oxide, titanium hydroxide, a titanic acid salt, and amorphous titanium oxide, wherein the active substance is filled into the inside of the hollow fiber, so that the active substance is released from the hollow fiber to the outside by external stimulation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

薬効のある作用物質を徐放することができる材料に関わる。作用物質の放出の制御(コントロールド・リリース)が可能なドラッグデリバリー材料に関わる。   It relates to a material capable of sustained release of a medicinal active substance. The present invention relates to a drug delivery material capable of controlling the release of an active substance (controlled release).

ドラッグデリバリーとは、確実な治療効果の発揮、適用疾患の拡大、副作用の低減、使用性の向上などをもたらす薬物治療の新しい概念として発展している。特に、生体内での薬物放出の制御(コントロールドリリース)は、副作用の低減や、大きな治療効果が得られる技術として注目を集めている。薬剤を徐々に放出したり、制御して放出することのできるドラッグデリバリー材料は、薬効効果を長時間維持することを可能とし、少ない薬の投与でも効果的な治療が可能となる。また、体内や血中で過度に薬効成分の濃度が上昇しないため、副作用を抑えることも可能となる。   Drug delivery has been developed as a new concept of drug treatment that brings about certain therapeutic effects, expansion of applicable diseases, reduction of side effects, improvement of usability, and the like. In particular, control of drug release in vivo (controlled release) has attracted attention as a technique that can reduce side effects and achieve a large therapeutic effect. A drug delivery material that can release a drug gradually or can be controlled and released makes it possible to maintain a medicinal effect for a long time, and an effective treatment is possible even with a small amount of drug administration. Moreover, since the concentration of the medicinal component is not excessively increased in the body or blood, side effects can be suppressed.

ドラッグデリバリー材料として、高分子ミセルを利用した薬剤の徐放が提案されている。分子の会合によってできたミセルの中心部となる親水部に薬剤を担持したものであるが、熱的、化学的安定性に欠け、ミセルを生成するために必要となる濃度の制約がある(例えば、非特許文献1参照)。   As drug delivery materials, sustained release of drugs using polymeric micelles has been proposed. The drug is supported on the hydrophilic part, which is the central part of the micelle formed by the association of molecules, but lacks thermal and chemical stability, and there are restrictions on the concentration required to produce micelles (for example, Non-Patent Document 1).

一方、無機化合物の中空粒子はその熱的、化学的安定性から薬物を充填するキャリアとして大きな期待を集めている。無機化合物のドラッグデリバリー材料として、メソポーラスシリカを用いたシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。メソポーラスシリカは特定の細孔径を持つ複数の穴が存在しており、その穴に入りうる分子を運ぶことができる。しかしながら、メソポーラスシリカはSiO2を骨格とする物質のため、表面は強い固体酸性を示し、生体親和性に乏しい。また、メソポーラスシリカの粒径は少なくとも数百ミクロンの大きさとなるため、体液や血液への分散が困難である。 On the other hand, hollow particles of inorganic compounds are highly expected as carriers for filling drugs because of their thermal and chemical stability. As a drug delivery material for inorganic compounds, a system using mesoporous silica has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Mesoporous silica has a plurality of holes having specific pore diameters, and can carry molecules that can enter the holes. However, since mesoporous silica is a substance having a skeleton of SiO 2 , the surface shows strong solid acidity and poor biocompatibility. In addition, since the particle size of mesoporous silica is at least several hundred microns, it is difficult to disperse in body fluids or blood.

一方、チタン系の酸化物は生体適合性が高く、薬剤や化粧品、食品等のドラッグデリバリー材料として好適である。従来、チタン系の酸化物で特定の細孔径を持つ物質の合成は、出発原料が不安定のため困難とされてきたが、近年、水熱合成法による酸化チタンないしチタン酸の中空状ファイバの合成が報告されている(例えば、特許文献2、非特許文献2参照)。
特開2002-173319号公報 特開平10-152323号公報 A. Harada, K. Kataoka, Science, 283, 65 (1999) L. M. Peng et al., Adv. Mater. 14, 1208 (2002)
On the other hand, titanium-based oxides have high biocompatibility and are suitable as drug delivery materials for drugs, cosmetics, foods and the like. Conventionally, it has been difficult to synthesize titanium oxides with specific pore diameters due to unstable starting materials. However, in recent years, hollow fibers of titanium oxide or titanic acid hollow fibers by hydrothermal synthesis have been used. Synthesis has been reported (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 2).
JP 2002-173319 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-152323 A. Harada, K. Kataoka, Science, 283, 65 (1999) LM Peng et al., Adv. Mater. 14, 1208 (2002)

作用物質のコントロールドリリースが可能で、生体適合性が高く、分散性の高いドラッグデリバリー材料を提供する。   Provided is a drug delivery material capable of controlled release of an active substance, highly biocompatible and highly dispersible.

酸化チタン、チタン水酸化物、チタン酸塩、非晶質の酸化チタンから選ばれる少なくとも一種の中空ファイバを含むドラッグデリバリー材料であって、前記中空ファイバの内部に作用物質を充填してあって、外部刺激によって前記作用物質が前記中空ファイバの外部へ放出することを特徴とするドラッグデリバリー材料を提供する。   A drug delivery material comprising at least one hollow fiber selected from titanium oxide, titanium hydroxide, titanate, and amorphous titanium oxide, wherein the hollow fiber is filled with an active substance, The drug delivery material is characterized in that the active substance is released to the outside of the hollow fiber by an external stimulus.

本発明のドラッグデリバリー材料は分散性、生体適合性が高く、外部刺激によって薬効のある作用物質の放出を制御することができる。   The drug delivery material of the present invention has high dispersibility and biocompatibility, and can control the release of a medicinal substance by external stimulation.

本発明に係る中空ファイバ状のドラッグデリバリー材料は酸化チタン、チタン水酸化物、チタン酸塩、非晶質の酸化チタンから選ばれる少なくとも一種である。これらの材料はいずれも分散性が高く、無毒で生体適合性の高い材料として知られている。本発明に係る中空ファイバ状のドラッグデリバリー材料が酸化チタンの場合、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型、TiO2(B)が好適に使用できる。本発明に係る中空ファイバ状のドラッグデリバリー材料がチタン酸塩の場合、三チタン酸、四チタン酸、五チタン酸、六チタン酸、七チタン酸、八チタン酸等のプロトンを含む多価チタン酸や、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸セシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の多価チタン酸塩であっても構わない。 The hollow fiber drug delivery material according to the present invention is at least one selected from titanium oxide, titanium hydroxide, titanate, and amorphous titanium oxide. All of these materials are known as highly dispersible, non-toxic and highly biocompatible materials. When the hollow fiber drug delivery material according to the present invention is titanium oxide, a rutile type, anatase type, brookite type, and TiO 2 (B) can be preferably used. When the hollow fiber drug delivery material according to the present invention is titanate, polyvalent titanic acid containing protons such as trititanic acid, tetratitanic acid, pentatitanic acid, hexatitanic acid, heptitanic acid, octatitanic acid, etc. Alternatively, it may be a polyvalent titanate such as potassium titanate, calcium titanate, cesium titanate, sodium titanate, magnesium titanate, aluminum titanate, strontium titanate or barium titanate.

本発明に係る中空ファイバの内径(r)は、3nm〜8nmの範囲である。この大きさより小さい作用物質を中空ファイバの内部に内包することができる。
前記中空ファイバの内径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて直接観察しても良いし、BET法によって細孔径分布を測定しても構わない。
The inner diameter (r) of the hollow fiber according to the present invention is in the range of 3 nm to 8 nm. An active substance smaller than this size can be encapsulated inside the hollow fiber.
The inner diameter of the hollow fiber may be observed directly using a transmission electron microscope (TEM), or the pore diameter distribution may be measured by the BET method.

本発明の中空ファイバ状のドラッグデリバリー材料の内部には作用物質が充填してある。作用物質は光やpH変化等の外部刺激によって外部に放出することが可能である。作用物質が中空ファイバの内部に内包されているとその作用物質が徐々に放出する徐放性を有し、外部刺激によって放出の制御(コントロールドリリース)が可能となる。また、作用物質は中空ファイバの内部に内包されていると、中空ファイバによるマスキング効果により作用物質の熱的化学的な変質を防止することができる。   The hollow fiber drug delivery material of the present invention is filled with an active substance. The active substance can be released to the outside by an external stimulus such as light or pH change. When the active substance is encapsulated in the hollow fiber, the active substance has a sustained release property that gradually releases, and the release (controlled release) can be controlled by an external stimulus. Further, when the active substance is encapsulated in the hollow fiber, the chemical effect of the active substance can be prevented by the masking effect of the hollow fiber.

作用物質として抗がん剤を充填する場合、例えば、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選択される少なくとも一つの薬剤が利用できる。   When filling an anticancer agent as an active substance, for example, fluorouracil, gemcitabine, methotrexate, cyclophosphamide, daunorubicin hydrochloride, adriamycin, idarubicin hydrochloride, bleomycin, mitomycin, actinomycin, vincristine, cisplatin, carboplatin, etoposide, nedaplatin, At least one drug selected from paclitaxel, docetaxel, irinotecan hydrochloride and the like can be used.

作用物質として抗菌剤を使用する場合、例えば、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から選択される少なくとも一つの薬剤を使用することができる。   When an antibacterial agent is used as the active substance, for example, at least one drug selected from a penicillin series, a macrolide series, a new quinolone series, a tetracycline series, and the like can be used.

作用物質としてウイルス治療薬を用いる場合、例えば、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・ アシクロビル等から選択される少なくとも一つの薬剤を好適に使用することができる。   When a virus therapeutic agent is used as the active substance, for example, at least one drug selected from lamivudine, nelfinavir, indinavir, saquinavir, interferon / amantadine / acyclovir and the like can be preferably used.

作用物質としてホルモン疾患治療薬を用いる場合、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、ナファレリン等の薬剤を好適に使用することができる。また、作用物質としてイブプロフェン等の鎮痛薬を使用しても構わない。また、複合疾患を治療するため、複数の薬剤を前記中空ファイバの内部に内包させても構わない。   When a hormonal disease therapeutic agent is used as the active substance, drugs such as neuprorelin, buserelin, goserelin, triptorelin, nafarelin can be preferably used. Moreover, you may use analgesics, such as ibuprofen, as an active substance. In order to treat complex diseases, a plurality of drugs may be encapsulated inside the hollow fiber.

本発明のドラッグデリバリー材料は、経口摂取しても良いし、血管への注射や点滴をしてもかまわない。また、細胞組織へ直接注射しても構わない。   The drug delivery material of the present invention may be taken orally, or may be injected into a blood vessel or instilled. Moreover, you may inject directly into a cell tissue.

前記作用物質を外部に放出させるための外部刺激として、前記中空ファイバの励起をともなう光照射が好適に使用できる。更に好ましくは、前記作用物質は中空ファイバの内壁に脱水重縮合で結合している。本発明に係る中空ファイバには光触媒活性があるため、紫外線を照射することにより、表面で酸化、還元反応が生じる。これらの反応によって、中空ファイバと作用物質の間の結合を分解し、作用物質を外部に放出させることが可能となる。前記光照射をおこなうための光源として、例えば、蛍光灯、ブラックライト、殺菌ランプ、白熱電球、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀−キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、LED(白色、青、緑、赤)、レーザー光、太陽光等が好適に使用できる。光の照射は体外から当てても構わないし、導光ファイバーを用いて経口からの内臓への照射、また、導光ファイバーを直接生体組織に挿入しても構わない。   As an external stimulus for releasing the active substance to the outside, light irradiation with excitation of the hollow fiber can be suitably used. More preferably, the active substance is bonded to the inner wall of the hollow fiber by dehydration polycondensation. Since the hollow fiber according to the present invention has photocatalytic activity, oxidation and reduction reactions occur on the surface when irradiated with ultraviolet rays. These reactions can break the bond between the hollow fiber and the active substance and release the active substance to the outside. Examples of the light source for performing the light irradiation include a fluorescent lamp, a black light, a sterilization lamp, an incandescent lamp, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a mercury-xenon lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, and an LED (white, Blue, green, red), laser light, sunlight, etc. can be suitably used. The irradiation of light may be applied from outside the body, or irradiation to the internal organs from the oral cavity using a light guide fiber, or the light guide fiber may be directly inserted into a living tissue.

前記中空ファイバの内壁に脱水重縮合で結合している作用物質として、好ましくは水酸基を有する分子を使用する。作用物質の水酸基は中空ファイバの水酸基と反応し、脱水縮合する。この結合は比較的弱いので、前記中空ファイバの励起をともなう光照射によって分断され、作用物質の水酸基が再生される形で外部に放出され、作用物質そのものが分解されにくい。   As the active substance bonded to the inner wall of the hollow fiber by dehydration polycondensation, a molecule having a hydroxyl group is preferably used. The hydroxyl group of the active substance reacts with the hydroxyl group of the hollow fiber and undergoes dehydration condensation. Since this bond is relatively weak, it is broken by light irradiation accompanied by excitation of the hollow fiber, and the hydroxyl group of the active substance is released to the outside in a regenerated form, and the active substance itself is not easily decomposed.

本発明の更に好ましい態様において、前記中空ファイバの内壁に脱水縮合で結合している作用物質として、ジオール基を有する分子を使用する。これらの分子はフリーの状態では無色透明であるが、ジオール基に含まれる2個の水酸基の双方が中空ファイバと脱水縮合すると、界面準位により着色する。つまり、結合していると着色し、脱離すると無色化するため、着色の度合いが作用物質が放出したかどうかを確認するためのインジケーターとして利用できる。   In a further preferred embodiment of the present invention, a molecule having a diol group is used as an agent bonded to the inner wall of the hollow fiber by dehydration condensation. These molecules are colorless and transparent in a free state, but are colored by the interface state when both of the two hydroxyl groups contained in the diol group are dehydrated and condensed with the hollow fiber. In other words, it is colored when bound and colorless when detached, so that it can be used as an indicator for confirming whether the active substance has been released.

前記ジオール基を有する分子として、例えば、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等のカテコール類、ジハイドロキシシクロブテンジエン、アスコルビン酸、ドーパミン、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。   As the molecule having a diol group, for example, catechols such as catechol, methyl catechol, and tertiary butyl catechol, dihydroxycyclobutene diene, ascorbic acid, dopamine, alizarin, and binaphthalenediol can be preferably used.

本発明に係る外部刺激の別の態様として、pHの変化によって作用物質を外部に放出させることができる。中空ファイバの表面は多くの酸化物や水酸化物と同様、酸性ではカチオン性、アルカリ性ではアニオン性となる。つまり、pHを変化させることで表面の電荷を変化させることができる。例えば、中空ファイバとして巻物状の層状のチタン酸の場合、等電点でのpHが5.5となるので、この値よりも低いpH領域ではカチオン性、高い領域ではアニオン性となる。作用物質が電荷を帯びていると、クーロン力によって、中空ファイバの表面との間に引力、ないし、斥力が働く。中空ファイバと作用物質の間に斥力が働くような状況にすれば、内部に充填してある作用物質を外部に放出することが可能となる。例えば、作用物質がカチオン性であれば、中空ファイバの表面をカチオン性にすることで作用物質を放出することが可能となる。一方、作用物質がアニオン性であれば、中空ファイバの表面をアニオン性にすることで作用物質を放出させることができる。例えば、胃薬として用いる場合、胃酸に反応して放出するような薬剤を選択することができる。   As another aspect of the external stimulus according to the present invention, the agent can be released to the outside by changing the pH. As with many oxides and hydroxides, the surface of the hollow fiber is cationic when acidic and anionic when alkaline. That is, the surface charge can be changed by changing the pH. For example, in the case of a roll-shaped layered titanic acid as a hollow fiber, the pH at the isoelectric point is 5.5, so that it is cationic in a pH region lower than this value and anionic in a high region. When the active substance is charged, an attractive force or a repulsive force acts on the surface of the hollow fiber due to the Coulomb force. If a repulsive force is exerted between the hollow fiber and the active substance, the active substance filled inside can be discharged to the outside. For example, if the active substance is cationic, the active substance can be released by making the surface of the hollow fiber cationic. On the other hand, if the active substance is anionic, the active substance can be released by making the surface of the hollow fiber anionic. For example, when used as a stomach medicine, a medicine that releases in response to stomach acid can be selected.

前記電荷を帯びた作用物質は粒子状物質に薬剤を担持させてあっても構わない。この際、粒子状物質の大きさは、中空ファイバの内径よりも小さいものを用いる。   The charged active substance may have a drug supported on a particulate substance. At this time, a particulate material having a size smaller than the inner diameter of the hollow fiber is used.

特に好ましい態様においては、本発明の中空ファイバ状のドラッグデリバリー材料は巻物状の層状のチタン酸で構成されている。前記巻物状の層状のチタン酸は、均一な細孔径を有しており、比表面積も大きく、無毒で生体適合性も高い。また、前記巻物状の層状のチタン酸は低コストで大量合成することが出来る。結晶性を高めて熱的化学的安定性を向上させるため、熱処理をしても構わない。熱処理温度としては、50℃〜600℃が好適である。   In a particularly preferred embodiment, the hollow fiber drug delivery material of the present invention is composed of a scroll-like layered titanic acid. The scroll-like layered titanic acid has a uniform pore diameter, a large specific surface area, non-toxicity and high biocompatibility. The scroll-like layered titanic acid can be synthesized in large quantities at low cost. In order to improve crystallinity and to improve thermal chemical stability, heat treatment may be performed. The heat treatment temperature is preferably 50 ° C to 600 ° C.

本発明のドラッグデリバリー材料は、使用環境や作用物質の種類に応じ、前記中空ファイバの内壁と外壁の少なくともいずれか一方の表面に修飾分子を固定化しても良い。内壁と外壁の双方に修飾分子を結合する場合、修飾分子は内壁と外壁で同じであっても異なっていても構わない。好ましくは前記修飾分子にはリンカー部と主鎖部が存在し、前記リンカー部と中空ファイバの表面が結合する。前記修飾分子を中空ファイバの外壁に結合することによって、使用環境における分散性を高めたり、がん細胞などの悪性組織に対する能動的ターゲッティング等として機能する。一方、作用物質と親和性の高い修飾分子を内壁に結合することで、作用物質を高密度に充填したり、作用物質の放出速度を制御することが可能となる。つまり、外壁への修飾は使用環境との調和や能動的ターゲッティングの機能を発現し、内壁への修飾は作用物質の高密度充填や放出速度の制御を可能とする。本発明の好ましい態様においては、前記修飾分子のリンカー部と中空ファイバの表面は、共有結合、水素結合、イオン結合、配位結合からなる郡より選択される少なくとも一つの結合で固定化されている。単純な物理吸着で固定化されるよりも熱的、化学的な安定性が高い。修飾分子の結合は中空ファイバの表面の一部であっても全て覆ってもかまわない。本発明に係る修飾分子のリンカー部として、例えば、カルボンキシル基、リン酸基、スルホン基、水酸基、アミノ基、ピリジン、アセチルアセトン等のジケトン類、ポリエチレングリコール等のエチレンオキサイド類、シロキサン類からなる郡より選択される少なくとも一つの官能基を使用することができる。これらの官能基と中空ファイバとの間の結合力は高い。   In the drug delivery material of the present invention, a modifying molecule may be immobilized on at least one of the inner wall and the outer wall of the hollow fiber according to the use environment and the type of active substance. When the modifying molecule is bonded to both the inner wall and the outer wall, the modifying molecule may be the same or different between the inner wall and the outer wall. Preferably, the modifying molecule has a linker portion and a main chain portion, and the linker portion and the surface of the hollow fiber are bonded. By binding the modifying molecule to the outer wall of the hollow fiber, it functions as an active target for malignant tissue such as cancer cells, or by increasing dispersibility in the use environment. On the other hand, by binding a modifying molecule having a high affinity for the active substance to the inner wall, it becomes possible to pack the active substance with a high density and to control the release rate of the active substance. In other words, the modification to the outer wall expresses harmony with the environment of use and the function of active targeting, and the modification to the inner wall enables high-density filling of the active substance and control of the release rate. In a preferred embodiment of the present invention, the linker portion of the modifying molecule and the surface of the hollow fiber are immobilized with at least one bond selected from the group consisting of a covalent bond, a hydrogen bond, an ionic bond, and a coordination bond. . Thermal and chemical stability is higher than that of immobilization by simple physical adsorption. The binding of the modifying molecule may be part or all of the surface of the hollow fiber. Examples of the linker portion of the modifying molecule according to the present invention include groups consisting of, for example, diketone such as carboxyxyl group, phosphate group, sulfone group, hydroxyl group, amino group, pyridine, acetylacetone, ethylene oxide such as polyethylene glycol, and siloxane. At least one functional group selected from more can be used. The bonding force between these functional groups and the hollow fiber is high.

以下に、前記修飾分子の主鎖部の好ましい態様について述べる。例えば、本発明のドラッグデリバリー材料の体液や血液中での分散性を高めるため、前記修飾分子の主鎖部として、ポリカチオンやポリアニオンといったポリマーが使用できる。前記ポリマーとしては、ポリエチレンイミン、ポリエチレングリコール、ポリアリルアミン、ポリアリルアルキルアンモニウム、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール等から選択される少なくとも一つのポリマー、ないし、これらのポリマーの共重合体を使用することができる。   Below, the preferable aspect of the principal chain part of the said modification molecule is described. For example, in order to enhance the dispersibility of the drug delivery material of the present invention in body fluids or blood, a polymer such as polycation or polyanion can be used as the main chain portion of the modifying molecule. As the polymer, at least one polymer selected from polyethyleneimine, polyethylene glycol, polyallylamine, polyallylalkylammonium, polyacrylic acid, polyethylene glycol and the like, or a copolymer of these polymers can be used. .

一方、前記修飾分子の主鎖部を分解対象物質の能動的ターゲッティングとして機能させることができる。例えば、生体内のガン等の悪性組織を分解するため、細胞との親和性の高い主鎖部を選択すると、細胞内への中空ファイバの取り込みが容易となる。細胞との親和性の高い主鎖部としては、例えば、ポリエチレングリコール、キチン、キトサン等が挙げられる。   On the other hand, the main chain portion of the modifying molecule can function as active targeting of the degradation target substance. For example, in order to decompose malignant tissue such as cancer in a living body, when a main chain portion having high affinity with a cell is selected, the hollow fiber can be easily taken into the cell. Examples of the main chain portion having high affinity with cells include polyethylene glycol, chitin, chitosan and the like.

分解対象物質の能動的ターゲッティングを機能させるため、前記修飾分子の主鎖部もしくは主鎖部に結合させる物質として、生体内の悪性物質と特異的に結合することが可能なタンパク質を固定化しても構わない。タンパク質として、抗体、リガンド、レセプター、ポリペプチド、オリゴペプチド、アミノ酸から選択される少なくとも一つが使用できる。前記タンパク質と生体内の悪性物質との間を特異的に結合させる因子として、上皮成長因子、トランスフォーミング増殖因子、血小板由来増殖因子、骨形成因子、神経成長因子等の増殖・成長因子や形成因子のほかに、インターフェロン、インターロイキン、コロニー刺激因子、腫瘍壊死因子、エリスロポエチン、Fas抗原、アクチビン等のホルモンやリガンドが挙げられる。   In order to make active targeting of a substance to be decomposed function, even if a protein capable of specifically binding to a malignant substance in a living body is immobilized as the main chain part or the main chain part of the modifying molecule, I do not care. As the protein, at least one selected from an antibody, a ligand, a receptor, a polypeptide, an oligopeptide, and an amino acid can be used. Growth factors such as epidermal growth factor, transforming growth factor, platelet-derived growth factor, bone morphogenetic factor, nerve growth factor, and other factors that specifically bind between the protein and malignant substances in the body Besides these, hormones and ligands such as interferon, interleukin, colony stimulating factor, tumor necrosis factor, erythropoietin, Fas antigen, activin and the like can be mentioned.

分解対象物質の能動的ターゲッティングを機能させるための別の態様として、前記修飾分子の主鎖部もしくは主鎖部に結合させる物質として、核酸を使用することができる。核酸の塩基配列に応じて生体内の病原遺伝子や病原物質への高い選択吸着能が発揮される。   As another embodiment for causing active targeting of a substance to be decomposed, a nucleic acid can be used as a main chain part of the modifying molecule or a substance bonded to the main chain part. Depending on the nucleotide sequence of the nucleic acid, high selective adsorption ability to in vivo pathogenic genes and pathogenic substances is exhibited.

一方、中空ファイバの内壁に前記修飾分子を結合した場合、作用物質と中空ファイバ間の相互作用が変化するので、徐放速度を速めたり、遅くしたりすることが可能となる。また、疎水性の薬剤を多量に内包させる場合は、前記修飾分子の主鎖部が疎水性であることが好ましい。疎水性の主鎖部として、例えば、アルキル、フッ素樹脂、芳香族系分子を含む物質が選択できる。より好ましくは、前記修飾分子としてシランカップリング剤やアルキルアミンを用いる。こららの修飾分子は中空ファイバの表面に容易に、かつ、強固に結合することができる。シランカップリング剤を用いた場合、シランに修飾された親水部の官能基と中空ファイバの間で脱水中縮合が起き、共有結合で強く結合される。   On the other hand, when the modifying molecule is bonded to the inner wall of the hollow fiber, the interaction between the active substance and the hollow fiber changes, so that the sustained release rate can be increased or decreased. When a large amount of a hydrophobic drug is included, it is preferable that the main chain portion of the modifying molecule is hydrophobic. As the hydrophobic main chain portion, for example, a substance containing an alkyl, a fluororesin, or an aromatic molecule can be selected. More preferably, a silane coupling agent or an alkylamine is used as the modifying molecule. These modifying molecules can be easily and firmly bound to the surface of the hollow fiber. When a silane coupling agent is used, condensation occurs during dehydration between the functional group in the hydrophilic portion modified with silane and the hollow fiber, and the covalent bond strongly bonds.

修飾分子を中空ファイバに結合する方法として、例えば、修飾分子を含む溶媒に中空ファイバを浸漬することで中空ファイバの表面に修飾分子を固定化することができる。結合を促進するため、加熱処理や酸、アルカリなどの化学処理をしてもかまわない。この際、前記修飾分子の分子長によって、内壁部と外壁部への双方、ないし、外壁部のみに結合することが可能となる。内壁と外壁の双方に長鎖の修飾分子を固定化する場合、前記修飾分子の分子長(R)の2倍(2R)を前記中空ファイバの内径よりも小さく設計する。一般的に、修飾分子は極性を有するため、多くの界面活性剤と同様、中空ファイバの中ではミセルを形成し得る。中空ファイバの内部において、修飾分子の親水部が中空ファイバ側へ固定化され、疎水部が中空ファイバの中心に向かって配向する構造をとり、いわゆる「ロッドライクミセル」を形成する。このロッドライクミセルの径は修飾分子の長さ(R)の2倍(2R)に相当するため、内壁にミセルを形成させるためには、2Rの値が中空ファイバの内径よりも小さいことが望ましい。このように内径を設定することで、修飾分子を中空ファイバの内部まで結合させることが可能となる。例えば、中空ファイバの内径が3.5nmである場合、前記修飾分子の2Rは3.5nmよりも小さく設計する。
一方、前記修飾分子を中空ファイバの外壁のみに結合させる場合、前記修飾分子の分子長(R)の2倍(2R)を前記中空ファイバの内径よりも大きく設計する。例えば、中空ファイバの内径が3.5nmである場合、前記修飾分子の2Rは3.5nmよりも大きく設計する。ミセル形成時の分子の大きさに相当する修飾分子の長さの2倍(2R)が中空ファイバの内径よりも大きいと、内壁にミセルを形成しにくくなり、外壁のみに修飾分子が結合する。
As a method for binding the modifying molecule to the hollow fiber, for example, the modifying molecule can be immobilized on the surface of the hollow fiber by immersing the hollow fiber in a solvent containing the modifying molecule. In order to promote bonding, heat treatment or chemical treatment such as acid or alkali may be performed. At this time, depending on the molecular length of the modifying molecule, it is possible to bind to both the inner wall portion and the outer wall portion or only to the outer wall portion. When immobilizing a long-chain modifying molecule on both the inner wall and the outer wall, twice the molecular length (R) (2R) of the modifying molecule is designed to be smaller than the inner diameter of the hollow fiber. In general, the modifying molecules are polar, and like many surfactants, they can form micelles in hollow fibers. Inside the hollow fiber, the hydrophilic portion of the modifying molecule is fixed to the hollow fiber side, and the hydrophobic portion is oriented toward the center of the hollow fiber to form a so-called “rod-like micelle”. Since the diameter of this rod-like micelle corresponds to twice (2R) the length (R) of the modifying molecule, it is desirable that the value of 2R is smaller than the inner diameter of the hollow fiber in order to form micelles on the inner wall. . By setting the inner diameter in this way, the modifying molecule can be bonded to the inside of the hollow fiber. For example, when the inner diameter of the hollow fiber is 3.5 nm, 2R of the modifying molecule is designed to be smaller than 3.5 nm.
On the other hand, when the modifying molecule is bound only to the outer wall of the hollow fiber, the molecular length (R) of the modifying molecule is designed to be twice (2R) larger than the inner diameter of the hollow fiber. For example, when the inner diameter of the hollow fiber is 3.5 nm, 2R of the modifying molecule is designed to be larger than 3.5 nm. When the length (2R) of the modifying molecule corresponding to the size of the molecule at the time of micelle formation is larger than the inner diameter of the hollow fiber, it becomes difficult to form micelles on the inner wall, and the modifying molecule binds only to the outer wall.

本発明に係る中空ファイバの内壁のみに修飾分子を結合させる方法として、前記修飾分子を内壁と外壁の双方に結合した後に、酸、アルカリ処理等の化学的処理や、アルゴンスパッタリング等のプラズマエッチングによって、外壁に結合した修飾分子のみを除去することができる。   As a method of bonding the modifying molecule only to the inner wall of the hollow fiber according to the present invention, after the modifying molecule is bonded to both the inner wall and the outer wall, chemical treatment such as acid or alkali treatment or plasma etching such as argon sputtering is performed. Only the modifying molecule bound to the outer wall can be removed.

また、前記修飾分子を中空ファイバに結合する別の方法として、例えば、CVD、PVD、真空蒸着、レーザーアブレーション、イオンプレーティング、スパッタ等から選択される少なくとも一つの乾式コーティング法を用いても構わない。   Further, as another method for bonding the modifying molecule to the hollow fiber, for example, at least one dry coating method selected from CVD, PVD, vacuum deposition, laser ablation, ion plating, sputtering, etc. may be used. .

本発明に係る中空ファイバと修飾分子が化学結合しているかを検証するためには、FT-IRやNMR等の機器分析が好適に使用できる。例えば、前記修飾分子がアルキルアミンの場合、フリーのアミンイオンと中空ファイバに吸着させたアミンイオンのNH伸縮振動をFT-IRで測定すれば、化学結合したか否かが判定できる。フリーのアミンイオンにて3300cm-1付近に観察されるNH伸縮振動が、中空ファイバに化学結合すると低波数側にシフトする。また、化学結合の指標として中空ファイバのOH基の伸縮振動を観察しても構わない。中空ファイバのOH基に修飾分子が化学結合した場合、中空ファイバにもともと存在する化学吸着したOH基からの信号が消失する。 In order to verify whether the hollow fiber according to the present invention and the modifying molecule are chemically bonded, instrumental analysis such as FT-IR and NMR can be suitably used. For example, when the modifying molecule is an alkylamine, it can be determined whether or not chemical bonding has occurred by measuring the NH stretching vibration of free amine ions and amine ions adsorbed on the hollow fiber by FT-IR. NH stretching vibration observed in the vicinity of 3300 cm −1 with free amine ions shifts to the lower wavenumber side when chemically bonded to the hollow fiber. Further, the stretching vibration of the OH group of the hollow fiber may be observed as an index of chemical bonding. When the modifying molecule is chemically bonded to the OH group of the hollow fiber, the signal from the chemisorbed OH group originally present in the hollow fiber disappears.

本発明のドラッグデリバリー材料において、作用物質の徐放速度を精密に制御するため、前記中空ファイバの開口部の両端に、分子扉のような開閉機構を付与しても構わない。扉となる材料として、金微粒子やCdS、CdSe等のような量子ドットを用いても良いし、アゾベンゼン、スピロピラン、クマリン等の光異性材料を用いても構わない。前記光異性体を使用した場合、光照射の波長によって分子扉の開閉を制御することが可能となる。また、化学的処理によって扉に相当する物質を外し、内包されている作用物質を放出させても構わない。   In the drug delivery material of the present invention, an opening / closing mechanism such as a molecular door may be provided at both ends of the opening of the hollow fiber in order to precisely control the sustained release rate of the active substance. As a material for the door, quantum dots such as gold fine particles, CdS, and CdSe may be used, and photoisomer materials such as azobenzene, spiropyran, and coumarin may be used. When the photoisomer is used, the opening / closing of the molecular door can be controlled by the wavelength of light irradiation. Further, the substance corresponding to the door may be removed by chemical treatment to release the contained active substance.

本発明のドラッグデリバリー材料を可視光化させたり、表面の固体酸性度をあげて修飾分子との結合を高めるため、前記中空ファイバの酸素位置に酸素以外のアニオンが置換、または格子間に酸素以外のアニオンが割り込み、または粒界部に酸素以外のアニオンが配してあっても構わない。また、本発明の徐放性材料の光照射時の電荷分離を促進させるため、前記中空ファイバにPt, Pd, Ag, Cu, Au, Ni等の金属を担持させてもよい。前記金属を担持することによって光励起した電子正孔対が効率的に分離し、親水化活性、酸化分解活性が増大する。また、特にAgやCuを担持した場合、抗菌性も発揮する。 In order to make the drug delivery material of the present invention visible or to increase the solid acidity of the surface to enhance the binding with the modifying molecule, an anion other than oxygen is substituted at the oxygen position of the hollow fiber, or other than oxygen between the lattices. An anion other than oxygen may be arranged at the grain boundary part. In order to promote charge separation during light irradiation of the sustained-release material of the present invention, the hollow fiber may be supported with a metal such as Pt, Pd, Ag, Cu, Au, Ni. By carrying the metal, photoexcited electron-hole pairs are efficiently separated, and hydrophilization activity and oxidative degradation activity increase. In particular, when Ag or Cu is supported, it also exhibits antibacterial properties.

この分子キャリアの回収性を高めるために、前記分子キャリアには酸化鉄等の磁性材料を複合化しても構わない。磁性材料を複合化することで、例えば、生体内に挿入した分子キャリアを磁力によって回収することが可能となる。   In order to improve the recoverability of the molecular carrier, the molecular carrier may be combined with a magnetic material such as iron oxide. By combining the magnetic material, for example, the molecular carrier inserted into the living body can be recovered by magnetic force.

本発明のドラッグデリバリー材料は、驚くべきことに、光の照射やpHの変化といった刺激によって、内部に充填された作用物質を制御して放出することができる。本発明の材料は医療用途において幅広く応用することができる。   Surprisingly, the drug delivery material of the present invention can control and release the agent filled inside by stimulation such as light irradiation or pH change. The material of the present invention can be widely applied in medical applications.

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例になんら制限されるものではない。
1.サンプルの作製
1−1.中空ファイバの作製
酸化チタン粉末(商品名F6、昭和電工(株))0.64gを10M水酸化ナトリウム水溶液80mlに投入し、ガラス棒にて1分間攪拌することにより、白色懸濁液を得た。この白色懸濁液を100mlフッ素樹脂製容器に入れ、さらにステンレス製容器にこのフッ素樹脂製の容器を入れた。乾燥器の中にこのステンレス容器を入れて、110℃で20時間保持した。反応終了後、室温までステンレス容器を自然放冷させ、白色沈殿物を含む溶液を回収した。洗浄工程として、この白色沈殿物を含む溶液から、上澄み液をまずスポイトにて除去した。残った白色沈殿物に0.1M塩酸水溶液100mlを少量ずつ添加した。塩酸水溶液を全量添加後、室温(20℃)で3時間静置した。静置後、上澄み液を除去した。この洗浄工程を合計3回行い、上澄み液がpH7以下であることを確認した。これらの中和操作の後、残った白色沈殿物を蒸留水で2回洗浄することにより、白色粉末を得た。この白色粉末を走査型透過電子顕微鏡(日立製作所(株)、STEM S−5200)で観察したところ、15万倍の倍率において、この方法で得られる白色粉末が中空ファイバの集合体であり、各ファイバの中心部は直径3.5nmの中空構造になっていることを確認した。また、XRD(マック・サイエンス製、MXP-18)で結晶構造を解析したところ、チタン酸構造であることがわかった。更に、比表面積/細孔分布測定装置(アサップ2000,マイクロメリティックス社製)を用いて解析したところ、細孔径分布については中空ファイバの内径3.5nmに相当する急峻なピークが観察され、比表面積は78m2/gであった。ここで得られた粉末を#1試料とする。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, it is not restrict | limited to these Examples at all.
1. Preparation of sample 1-1. Preparation of hollow fiber 0.64 g of titanium oxide powder (trade name F6, Showa Denko KK) was put into 80 ml of 10M aqueous sodium hydroxide solution and stirred with a glass rod for 1 minute to obtain a white suspension. . This white suspension was placed in a 100 ml fluororesin container, and the fluororesin container was placed in a stainless steel container. This stainless steel container was put in a drier and kept at 110 ° C. for 20 hours. After completion of the reaction, the stainless steel container was allowed to cool naturally to room temperature, and a solution containing a white precipitate was collected. As a washing step, the supernatant was first removed from the solution containing the white precipitate with a dropper. To the remaining white precipitate, 100 ml of 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution was added little by little. After the entire amount of aqueous hydrochloric acid was added, the mixture was allowed to stand at room temperature (20 ° C.) for 3 hours. After standing, the supernatant was removed. This washing step was performed three times in total, and it was confirmed that the supernatant liquid had a pH of 7 or less. After these neutralization operations, the remaining white precipitate was washed twice with distilled water to obtain a white powder. When this white powder was observed with a scanning transmission electron microscope (Hitachi, Ltd., STEM S-5200), at a magnification of 150,000 times, the white powder obtained by this method was an aggregate of hollow fibers. It was confirmed that the center of the fiber had a hollow structure with a diameter of 3.5 nm. Moreover, when the crystal structure was analyzed with XRD (manufactured by Mac Science, MXP-18), it was found to be a titanic acid structure. Furthermore, when analyzed using a specific surface area / pore distribution measuring apparatus (Asap 2000, manufactured by Micromeritics), a sharp peak corresponding to the inner diameter of the hollow fiber of 3.5 nm was observed for the pore size distribution. The surface area was 78 m 2 / g. Let the powder obtained here be a # 1 sample.

1−2.中空ファイバが担持された薄膜の作製
1−1記載の方法で作製した#1試料の粉末を2M硝酸水溶液64ml中に添加し、室温で15時間マグネティックスターラーによって攪拌した。攪拌後、得られた半透明溶液を遠心分離機(佐久間製作所(株) M200−IVD)により5000rpmで30分遠心分離することで、プロトンを付加した白色ゲルを得た。さらに、この白色ゲルを0.1Mの水酸化テトラブチルアンモニウムの水溶液に加え、室温で24時間マグネティックスターラーによって攪拌し、半透明な溶液を得た。更にこの溶液に100mmolの塩酸を加えpHが9.5になるように調整し、中空ファイバが分散した水溶液を作製した。基材として石英ガラス(東芝ガラス、T-4040)を用い、熱濃硫酸中で表面に付着した有機物を除去した後、純水で洗浄した。この基材をポリエチレンイミン(和光純薬工業、平均分子量:10000)の0.25wt%の水溶液に10分間浸漬した後、純水で洗浄した。更に、前記中空ファイバを含む溶液中に10分間浸漬し、純水で洗浄した。また、更に、この基材を、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウム(PDDA:Aldrich社製、平均分子量:100000- 200000)の2wt%水溶液に10分間浸漬し、純水で洗浄した。以後、中空ファイバを含む溶液とPDDA水溶液への浸漬と洗浄を繰り返し、中空ファイバの層が5層となるような薄膜を作製した。いずれも、最表面は中空ファイバが露出している。得られた薄膜に対し、紫外線照射によって層間のカチオン性ポリマーを除去した。紫外線照射は200Wの水銀-キセノンランプ(林時計工業製、LA-210UV)を用い、24時間照射した。得られた薄膜の断面を走査型電子顕微鏡(日立、S-4100)で観察したところ、膜厚は50nmであった。
1-2. Production of thin film carrying hollow fiber The powder of sample # 1 produced by the method described in 1-1 was added to 64 ml of 2M nitric acid aqueous solution and stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 15 hours. After stirring, the obtained translucent solution was centrifuged at 5000 rpm for 30 minutes with a centrifuge (Sakuma Seisakusho M200-IVD) to obtain a white gel added with protons. Furthermore, this white gel was added to an aqueous solution of 0.1 M tetrabutylammonium hydroxide and stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 24 hours to obtain a translucent solution. Further, 100 mmol of hydrochloric acid was added to this solution to adjust the pH to 9.5, and an aqueous solution in which hollow fibers were dispersed was prepared. Quartz glass (Toshiba glass, T-4040) was used as a base material, and after removing organic substances adhering to the surface in hot concentrated sulfuric acid, the substrate was washed with pure water. This substrate was immersed in a 0.25 wt% aqueous solution of polyethyleneimine (Wako Pure Chemical Industries, average molecular weight: 10000) for 10 minutes, and then washed with pure water. Further, it was immersed in the solution containing the hollow fiber for 10 minutes and washed with pure water. Further, this substrate was immersed in a 2 wt% aqueous solution of poly (diallyldimethylammonium chloride) (PDDA: Aldrich, average molecular weight: 100000-200000) for 10 minutes and washed with pure water. Thereafter, immersion and washing in a solution containing a hollow fiber and an aqueous PDDA solution were repeated to produce a thin film having five hollow fiber layers. In either case, the hollow fiber is exposed on the outermost surface. The interlayer cationic polymer was removed from the resulting thin film by ultraviolet irradiation. UV irradiation was performed using a 200 W mercury-xenon lamp (LA-210UV, manufactured by Hayashi Watch Industry) for 24 hours. When the cross section of the obtained thin film was observed with a scanning electron microscope (Hitachi, S-4100), the film thickness was 50 nm.

2.中空ファイバのゼータ電位の測定
各種pHにおける中空ファイバのゼータ電位を電気泳動光散乱光度計(型名:ELS-6000、大塚電子製)によって測定した。1−2で作製した、中空ファイバが分散した水溶液1mgを200gの10mmol/Lの塩化ナトリウム水溶液に滴下し、pHの調節は10mmol/Lの塩酸および水酸化ナトリウムを使用した。
結果を図1に示す。ゼータ電位が0になるpHが等電点である。この結果、本発明の中空ファイバの等電点におけるpHは5.5となった。
2. Measurement of zeta potential of hollow fiber The zeta potential of the hollow fiber at various pH values was measured by an electrophoretic light scattering photometer (model name: ELS-6000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). 1 mg of the aqueous solution in which the hollow fiber was dispersed prepared in 1-2 was dropped into 200 g of a 10 mmol / L sodium chloride aqueous solution, and 10 mmol / L hydrochloric acid and sodium hydroxide were used for pH adjustment.
The results are shown in FIG. The pH at which the zeta potential is 0 is the isoelectric point. As a result, the pH at the isoelectric point of the hollow fiber of the present invention was 5.5.

3.pHによる作用物質(メチレンブルー)の放出
1−2で得られた薄膜(1.5cm×2.5cm)を1mMのメチレンブルー水溶液に室温で15時間浸漬した後、暗所で乾燥させた。この後、メチレンブルーが吸着した薄膜を5mLの各pHに調節した水中に暗所にて浸漬し、水中のメチレンブルーの濃度変化(660nmでの吸光度の変化)を分光光度計(島津製作所、UV-3150)を用いて測定した。pHは塩酸を用いて調整し、6.0(HCl添加無し)および、1.0(HCl添加)とした。
結果を図2に示す。この結果、低いpH(pH:1.0)の方がメチレンブルーの放出速度が早かった。pHが1.0では中空ファイバの表面はカチオン性となる。メチレンブルーは水中で溶解するとカチオン性となり、カチオン同士の反発により放出が促進されることがあきらかになった。
3. Release of active substance (methylene blue) by pH The thin film (1.5 cm × 2.5 cm) obtained in 1-2 was immersed in a 1 mM aqueous solution of methylene blue at room temperature for 15 hours and then dried in the dark. Thereafter, the thin film adsorbed with methylene blue was immersed in 5 mL of water adjusted to each pH in the dark, and the concentration change of methylene blue in water (change in absorbance at 660 nm) was measured with a spectrophotometer (Shimadzu Corporation, UV-3150). ). The pH was adjusted with hydrochloric acid to 6.0 (no HCl added) and 1.0 (HC1 added).
The results are shown in FIG. As a result, the release rate of methylene blue was faster at lower pH (pH: 1.0). When the pH is 1.0, the surface of the hollow fiber becomes cationic. It became clear that methylene blue became cationic when dissolved in water, and the release was accelerated by repulsion between cations.

4.pHによる作用物質(イブプロフェン)の放出
1−2で得られた薄膜(1.5cm×2.5cm)を0.1wt%のイブプロフェン水溶液に室温で15時間浸漬した後、暗所で乾燥させた。この後、イブプロフェンが吸着した薄膜を5mLの各pHに調節した水中に暗所にて浸漬し、水中のイブプロフェンの濃度変化(220nmでの吸光度の変化)を分光光度計(島津製作所、UV-3150)を用いて測定した。pHは水酸化ナトリウムおよび塩酸を用いて調整し、14.0(NaOH添加)、6.0(HCl添加無し)および、1.0(HCl添加)とした。
結果を図3に示す。この結果、イブプロフェンに関しては高いpHの方が放出速度が速かった。アルカリ性になると中空ファイバがアニオン性となる。イブプロフェンは水に溶解するとアニオン性となり、アニオン同士の反発により放出が促進されることがあきらかになった。
4). Release of active substance (ibuprofen) by pH The thin film (1.5 cm × 2.5 cm) obtained in 1-2 was immersed in a 0.1 wt% ibuprofen aqueous solution at room temperature for 15 hours and then dried in the dark. After this, the thin film adsorbed with ibuprofen was immersed in 5 mL of water adjusted to each pH in the dark, and the concentration change of ibuprofen in water (change in absorbance at 220 nm) was measured using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation, UV-3150). ). The pH was adjusted with sodium hydroxide and hydrochloric acid to 14.0 (NaOH addition), 6.0 (no HCI addition), and 1.0 (HCI addition).
The results are shown in FIG. As a result, the release rate of ibuprofen was higher at higher pH. When it becomes alkaline, the hollow fiber becomes anionic. It became clear that ibuprofen became anionic when dissolved in water, and the release was promoted by repulsion between the anions.

5.光照射による作用物質(ビナフタレンジオール、アスコルビン酸)の放出
1−2で得られた薄膜(1.5cm×2.5cm)を0.1Mのビナフタレンジオールおよびアスコルビン酸水溶液に、60℃で24時間浸漬した。この後、これらの薄膜を暗所にて5mLの純水中に浸漬し、水中のビナフタレンジオールおよびアスコルビン酸の濃度変化を分光光度計(島津製作所、UV-3150)を用いて測定した。この際、ビナフタレンジオールの濃度として波長276nmでの吸光度を観察し、アスコルビン酸の濃度として波長264nmでの吸光度を測定した。暗所にて所定時間が経過した後に、20Wのブラックライト(東芝)を用い、紫外線の照射をおこなった。紫外線照度は紫外線照度計(トプコン、UVR-2)を用い、500μW/cm2となるように照射した。
紫外線照射前後のアスコルビン酸の濃度変化を図4に、ビナフタレンジオールの濃度変化を図5に示す。この結果、紫外線の照射によってアスコルビン酸、ビナフタレンジオールの濃度が増加していることがあきらかになった。以上の結果から、ジオール基を有する分子を光照射によって放出できることが明らかになった。
5. Release of active substances (binaphthalene diol, ascorbic acid) by light irradiation The thin film (1.5 cm x 2.5 cm) obtained in 1-2 was immersed in 0.1 M binaphthalene diol and ascorbic acid aqueous solution at 60 ° C for 24 hours. . Thereafter, these thin films were immersed in 5 mL of pure water in the dark, and the concentration changes of binaphthalenediol and ascorbic acid in the water were measured using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation, UV-3150). At this time, the absorbance at a wavelength of 276 nm was observed as the concentration of binaphthalene diol, and the absorbance at a wavelength of 264 nm was measured as the concentration of ascorbic acid. After a predetermined time in the dark, 20 W black light (Toshiba) was used for ultraviolet irradiation. The ultraviolet illuminance was irradiated using an ultraviolet illuminometer (Topcon, UVR-2) so as to be 500 μW / cm 2.
The concentration change of ascorbic acid before and after UV irradiation is shown in FIG. 4, and the concentration change of binaphthalenediol is shown in FIG. As a result, it became clear that the concentrations of ascorbic acid and binaphthalene diol were increased by irradiation with ultraviolet rays. From the above results, it was revealed that molecules having a diol group can be released by light irradiation.

6.修飾分子(アルキルアミン)の固定化
各種分子長のアルキルアミンイオン水溶液に前記粉末状の#1試料を添加した。アルキルアミンは、エチルアミン(炭素鎖C=2)、ヘキシルアミン(C=6)、オクチルアミン(C=8)、デシルアミン(C=10)、ドデシルアミン(C=12)の5種類とした。前記各種アルキルアミンの濃度はいずれも0.2mM、50mLの水溶液中に#1試料0.1gを添加し、室温、暗所にてスターラーで攪拌した。表面へ固定化量を測定するため、水溶液中に残存している各種アルキルアミンイオンの濃度をキャピラリー電気泳動システム(HP 3DCE、HEWLETT PACKARD)を用いて測定した。暗所にて結合させる時間は2時間とした。
アミンイオンの分子長の2倍値(2R)と固定化量の関係を図6に示す。アルキルアミンの分子の長さはdensity functional theory (DFT)を用いて計算した(Accelyl社、Dmol3)。この結果、2Rが3nmよりも小さい領域ではアルキルアミンの長さに応じて固定化量が増加した。アルキルアミンの分子長が長くなると分子の双極子が大きくなり、吸着力が増大する。一方、アルキルアミンの長さが3.0nmよりも長くなると、固定化量が減少することがわかった。2Rの値が中空ファイバの内径と同等になると、アルキルアミンの中空ファイバの内部への拡散が抑制される。2Rの値が中空ファイバの内径よりも大きいと、アルキルアミンは外壁のみに固定化することが示唆された。
6). Immobilization of modifying molecule (alkylamine) The powdery # 1 sample was added to an aqueous alkylamine ion solution of various molecular lengths. Alkylamines were classified into five types: ethylamine (carbon chain C = 2), hexylamine (C = 6), octylamine (C = 8), decylamine (C = 10), and dodecylamine (C = 12). The concentration of each of the various alkylamines was 0.2 mM, and 0.1 g of sample # 1 was added to a 50 mL aqueous solution and stirred with a stirrer in the dark at room temperature. In order to measure the amount immobilized on the surface, the concentration of various alkylamine ions remaining in the aqueous solution was measured using a capillary electrophoresis system (HP 3DCE, HEWLETT PACKARD). The binding time in the dark was 2 hours.
FIG. 6 shows the relationship between the double value (2R) of the molecular length of the amine ion and the amount immobilized. The molecular length of the alkylamine was calculated using density functional theory (DFT) (Accelyl, Dmol3). As a result, in the region where 2R was smaller than 3 nm, the amount of immobilization increased according to the length of the alkylamine. As the molecular length of the alkylamine increases, the dipole of the molecule increases and the adsorption power increases. On the other hand, it was found that the amount of immobilization decreases when the length of the alkylamine is longer than 3.0 nm. When the value of 2R is equal to the inner diameter of the hollow fiber, diffusion of alkylamine into the hollow fiber is suppressed. It was suggested that when the value of 2R is larger than the inner diameter of the hollow fiber, the alkylamine is immobilized only on the outer wall.

7.修飾分子(シランカップリング剤)の固定化
粉末状の#1試料を、トルエンに溶解したオクタデシルトリエトキシシラン(アヅマックス、SIO6642.0)溶液中に投入した。オクタデシルトリエトキシシランの濃度は1w%、反応温度、反応時間は、60℃×一晩とした。この試料を水中に投入した場合の写真を図7に示す。未処理の中空ファイバ(#1)についても示した。この結果、シランカップリング剤を修飾した中空ファイバは水に浮かぶことがあきらかになった。修飾分子であるシランカップリング剤の分子長(R)の2倍(2R)は中空ファイバの内径(r)よりもは長いため、シランカップリング剤は中空ファイバの外壁に固定化される。外壁が疎水的になるため、粒子が水面に浮くようになる。当然、修飾分子であるシランカップリング剤の分子長(R)の2倍(2R)は中空ファイバの内径(r)よりも短い場合、中空ファイバの内壁と外壁の双方に修飾分子が固定化されるため、#8試料と同様に水に浮かぶことになる。内壁に疎水性の主鎖を持つ修飾分子を固定化すると、疎水性相互作用から疎水性の作用物質を多量に充填することができる。また、前記修飾分子の疎水性の強さによって、作用物質の放出速度が制御可能であることが考えられる。
7). Immobilization of modifier molecule (silane coupling agent) A powdery # 1 sample was put into an octadecyltriethoxysilane (Amax, SIO6642.0) solution dissolved in toluene. The concentration of octadecyltriethoxysilane was 1 w%, the reaction temperature, and the reaction time were 60 ° C. × overnight. FIG. 7 shows a photograph when this sample is put into water. An untreated hollow fiber (# 1) is also shown. As a result, it was clear that the hollow fiber modified with the silane coupling agent floated on water. The silane coupling agent is immobilized on the outer wall of the hollow fiber because twice the molecular length (R) of the silane coupling agent as a modifying molecule (2R) is longer than the inner diameter (r) of the hollow fiber. Since the outer wall becomes hydrophobic, the particles float on the water surface. Naturally, when the molecular length (2R) of the silane coupling agent, which is a modifying molecule, is 2 times shorter (2R) than the inner diameter (r) of the hollow fiber, the modifying molecule is immobilized on both the inner and outer walls of the hollow fiber. Therefore, it floats on water like the # 8 sample. When a modified molecule having a hydrophobic main chain is immobilized on the inner wall, a large amount of hydrophobic agent can be filled from the hydrophobic interaction. Further, it is considered that the release rate of the active substance can be controlled by the hydrophobic strength of the modifying molecule.

8.修飾分子と中空ファイバの間の化学結合の検証
#1試料(未処理の中空ファイバ)と5.のアルキルアミンの修飾の際に作製したデシルアミンを修飾した中空ファイバのFT-IRを装置(Nicholet、710)を用い測定した。比較のため、中空ファイバに吸着していない分子状のフリーのデシルアミンについても測定した。物理吸着水を除去するための前処理として、真空中で150℃の熱処理をおこなった。結果を図8に示す。この結果、フリーのデシルアミンで観察されたNH伸縮振動(3219 cm-1, 1649 cm-1)が中空ファイバに吸着すると低波数側(3219 cm-1, 1607 cm-1)にシフトし、ピークがブロード化した。このシフトは修飾分子末端のアミノ基と中空ファイバの間で水素結合がおこった結果、誘起される。更に、未処理の中空ファイバ(#1試料)に存在した化学吸着水のピーク(3660 cm-1)が修飾分子を結合させることによって消失した。これらの結果から、修飾分子の末端にあるアミノ基が中空ファイバの水酸基に水素結合で結合していることを示唆している。
8). 4. Verification of chemical bond between modifying molecule and hollow fiber # 1 sample (untreated hollow fiber) and 5. The FT-IR of the hollow fiber modified with decylamine produced during the modification of alkylamine was measured using an apparatus (Nicholet, 710). For comparison, the molecular free decylamine not adsorbed on the hollow fiber was also measured. As a pretreatment for removing physically adsorbed water, a heat treatment at 150 ° C. was performed in vacuum. The results are shown in FIG. As a result, when NH stretching vibration (3219 cm -1 , 1649 cm -1 ) observed in free decylamine is adsorbed to the hollow fiber, it shifts to the lower wavenumber side (3219 cm -1 , 1607 cm -1 ), and the peak is Broadened. This shift is induced as a result of hydrogen bonding between the amino group at the end of the modified molecule and the hollow fiber. Furthermore, the peak of chemisorbed water (3660 cm −1 ) present in the untreated hollow fiber (# 1 sample) disappeared by binding the modifying molecule. These results suggest that the amino group at the end of the modifying molecule is bonded to the hydroxyl group of the hollow fiber by a hydrogen bond.

本発明のドラッグデリバリー材料は、作用物質の徐放や、コントロールドリリースが可能となる。生体適合性が高く、高分散性のドラッグデリバリー材料を提供することができる。   The drug delivery material of the present invention enables sustained release of the active substance and controlled release. A highly biodispersible and highly dispersible drug delivery material can be provided.

本発明のドラッグデリバリー材料のゼータ電位を示す図The figure which shows the zeta potential of the drug delivery material of this invention 本発明に係るドラッグデリバリー材料のメチレンブルー放出特性を示す図The figure which shows the methylene blue release characteristic of the drug delivery material which concerns on this invention 本発明に係るドラッグデリバリー材料のイブプロフェン放出特性を示す図The figure which shows the ibuprofen release characteristic of the drug delivery material which concerns on this invention 本発明に係るドラッグデリバリー材料のアスコルビン酸放出特性を示す図The figure which shows the ascorbic acid release characteristic of the drug delivery material which concerns on this invention 本発明に係るドラッグデリバリー材料のビナフタレンジオール放出特性を示す図The figure which shows the binaphthalene diol release characteristic of the drug delivery material which concerns on this invention 本発明に係る修飾分子(アルキルアミン)の固定化量を示す図The figure which shows the fixed quantity of the modification molecule | numerator (alkylamine) based on this invention 本発明に係る修飾分子(シランカップリング剤)を固定化したドラッグデリバリー材料の写真Photograph of drug delivery material on which modifying molecule (silane coupling agent) according to the present invention is immobilized 本発明に係る修飾分子(アルキルアミン)を固定化したドラッグデリバリー材料のFT-IRを示す図The figure which shows FT-IR of the drug delivery material which fix | immobilized the modification molecule | numerator (alkylamine) based on this invention

Claims (11)

酸化チタン、チタン水酸化物、チタン酸塩、非晶質の酸化チタンから選ばれる少なくとも一種の中空ファイバを含むドラッグデリバリー材料であって、前記中空ファイバの内部に作用物質を充填してあって、外部刺激によって前記作用物質が前記中空ファイバの外部へ放出することを特徴とするドラッグデリバリー材料。 A drug delivery material comprising at least one hollow fiber selected from titanium oxide, titanium hydroxide, titanate, and amorphous titanium oxide, wherein the hollow fiber is filled with an active substance, A drug delivery material, wherein the active substance is released to the outside of the hollow fiber by an external stimulus. 前記中空ファイバの内径(r)が3nm〜8nmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to claim 1, wherein an inner diameter (r) of the hollow fiber is in a range of 3 nm to 8 nm. 前記作用物質の大きさが前記中空ファイバの内径(r)よりも小さいことを特徴とする請求項1ないし2に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to claim 1 or 2, wherein the size of the active substance is smaller than the inner diameter (r) of the hollow fiber. 前記外部刺激が中空ファイバの励起をともなう光照射であることを特徴とする請求項1〜3に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to claim 1, wherein the external stimulus is light irradiation accompanied by excitation of a hollow fiber. 前記作用物質が、中空ファイバの内壁に脱水縮合で結合していることを特徴とする請求項1〜5に記載のドラッグデリバリー材料。 6. The drug delivery material according to claim 1, wherein the active substance is bonded to the inner wall of the hollow fiber by dehydration condensation. 前記作用物質が、水酸基を有することを特徴とする請求項1〜5に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to claim 1, wherein the active substance has a hydroxyl group. 前記作用物質が、ジオール基を有することを特徴とする請求項1〜6に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to claim 1, wherein the active substance has a diol group. 請求項1〜3に記載のドラッグデリバリー材料であって、前記外部刺激がpHの変化であることを特徴とする請求項1〜3に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to any one of claims 1 to 3, wherein the external stimulus is a change in pH. 請求項8に記載のドラッグデリバリー材料であって、前記作用物質が電荷をもつ分子または粒子であることを特徴とする請求項8に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to claim 8, wherein the active substance is a molecule or particle having a charge. 前記中空ファイバが、巻物状の層状のチタン酸であることを特徴とする請求項1〜9に記載のドラッグデリバリー材料。 The drug delivery material according to claim 1, wherein the hollow fiber is a scroll-like layered titanic acid. 前記中空ファイバの内壁と外壁の少なくともいずれか一方の表面に修飾分子が固定化してあって、前記修飾分子にはリンカー部と主鎖部が存在し、前記リンカー部と中空ファイバの表面が結合していることを特徴とする請求項1〜10に記載のドラッグデリバリー材料。


A modifying molecule is immobilized on the surface of at least one of the inner wall and the outer wall of the hollow fiber. The modifying molecule has a linker part and a main chain part, and the linker part and the surface of the hollow fiber are bonded to each other. The drug delivery material according to claim 1, wherein the drug delivery material is a drug delivery material.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018140898A (en) * 2017-02-28 2018-09-13 国立大学法人横浜国立大学 Inorganic molded product and its manufacturing method

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