JP2008195653A - Composite particle used for drug delivery system - Google Patents

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Nobuaki Shimizu
宣明 清水
Chiaki Ogino
千秋 荻野
Shunichi Kuroda
俊一 黒田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite particle producing hydroxy radicals in an aqueous solution by irradiation of ultrasonic waves and further making dispersion stability under neutral physiological conditions in a living body compatible with functions to specifically recognize a specified biological tissue in a well-balanced state. <P>SOLUTION: The composite particle has TiO<SB>2</SB>particles producing the hydroxy radicals in the aqueous solution by irradiation of the ultrasonic waves, a polyacrylic film coating at least a part of the surface of the TiO<SB>2</SB>particles and a polypeptide containing a preS1/S2 sequence of a hepatitis B virus bound to the polyacrylic film and specifically recognizing a liver tissue of a mammal. The dispersion particle diameter is within the range of ≥50 to ≤200 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ドラッグデリバリーシステムに用いる複合体粒子に関する。   The present invention relates to a composite particle used in a drug delivery system.

近年、TiOを光触媒として用いたさまざまな分野での応用展開が注目されている。TiOに380nm以下の短波長の光を照射することで生成される活性酸素種の酸化力を利用するもので、環境ホルモンなどの有害化学物質の分解処理、有害微生物の殺菌・抗菌が報告されている。さらに、この光触媒反応を利用して、新規がん治療としての研究も進められている(非特許文献1〜4を参照)。 In recent years, attention has been focused on application development in various fields using TiO 2 as a photocatalyst. It utilizes the oxidizing power of reactive oxygen species generated by irradiating TiO 2 with light with a short wavelength of 380 nm or less, and has been reported to decompose harmful chemical substances such as environmental hormones, and to kill and antibacterial harmful microorganisms. ing. Furthermore, research as a novel cancer treatment is advanced using this photocatalytic reaction (see Non-Patent Documents 1 to 4).

本発明者等の所属する研究室ではこのような光触媒として知られているTiOに超音波を照射すると、高濃度のヒドロキシルラジカル(・OH)が生成されることを確認した(二酸化チタン/超音波触媒法(TiO/U.S.法))。TiO/U.S.法は、超音波を利用することによって光触媒反応と比較して水相中への超音波浸透距離が大きいなどの利点を有しており、さまざまな分野での応用が期待できる。これまでに、このTiO/U.S.法を用いて大腸菌や、レジオネラなどの効果的な殺菌効果が得られることが確認された。 In the laboratory to which the present inventors belong, it has been confirmed that when TiO 2 , which is known as such a photocatalyst, is irradiated with ultrasonic waves, a high concentration of hydroxyl radical (.OH) is produced (titanium dioxide / super Sonic catalysis method (TiO 2 / US method)). TiO 2 / U. S. The method has advantages such as a longer ultrasonic penetration distance into the aqueous phase than the photocatalytic reaction by utilizing ultrasonic waves, and can be expected to be applied in various fields. To date, this TiO 2 / U. S. It was confirmed that effective bactericidal effects such as Escherichia coli and Legionella can be obtained by using the method.

また、超音波を利用したがん治療には、生体組織の超音波吸収による加熱作用を用いたものや、超音波振動による機械作用を用いたもの、超音波が引き起こすキャビテーション効果を利用して生体に投与した物質に化学反応を起こさせる音響化学療法などがあり、がん細胞に超音波を照射すると、アポトーシスを誘導してがん細胞の増殖を抑制するという報告がされている。   In addition, for cancer treatment using ultrasonic waves, those using a heating action by absorption of ultrasonic waves in living tissue, those using a mechanical action by ultrasonic vibration, and the cavitation effect caused by ultrasonic waves It has been reported that there are sonochemotherapy that causes a chemical reaction to a substance administered to the substance, and that when cancer cells are irradiated with ultrasonic waves, apoptosis is induced to suppress the proliferation of the cancer cells.

R,Cai, Y.Kubota, T.Shuin, et al. Induction of Cytotoxicity by Photoexcited TiO2 Particles. Cancer Res. 52 (1992) 2346-2348.R, Cai, Y. Kubota, T. Shuin, et al. Induction of Cytotoxicity by Photoexcited TiO2 Particles. Cancer Res. 52 (1992) 2346-2348. Photocatalytic killing effect of TiO2 nanoparticles on Ls-174-t human.colon carcinoma cells, World J Gastroenterol 10 (2004) 3191-3193.Photocatalytic killing effect of TiO2 nanoparticles on Ls-174-t human.colon carcinoma cells, World J Gastroenterol 10 (2004) 3191-3193. Q.Liu, X.Wang, P.Wang, et al. Sonodynamic effrct of protoporphyrin IX disodium salt on isolated sarcoma 180 cells. Ultrasonics 2006;45:56-60.Q. Liu, X. Wang, P. Wang, et al. Sonodynamic effrct of protoporphyrin IX disodium salt on isolated sarcoma 180 cells.Ultrasonics 2006; 45: 56-60. H.Honda, Q.L.Zhao, T.Kondo. Effects Of Dissolved Gases And Echo Contrast Agent On Apotosis Induced By Ultrasound And Its Mechanism Via The Mitochondria-Caspaze Pathway. Ultrasound in Med. & Biol. 28 (2002) 673-682.H.Honda, Q.L.Zhao, T.Kondo.Effects Of Dissolved Gases And Echo Contrast Agent On Apotosis Induced By Ultrasound And Its Mechanism Via The Mitochondria-Caspaze Pathway.Ultrasound in Med. & Biol.

しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
第一に、上記の二酸化チタン/超音波触媒法に用いられるTiO粒子は、生体内での中性な生理条件下における分散安定性が不十分であるため、哺乳動物の血流中での流動性を確保することが困難であった。
However, the prior art described in the above literature has room for improvement in the following points.
First, TiO 2 particles used in the above-described titanium dioxide / ultrasonic catalyst method have insufficient dispersion stability under neutral physiological conditions in the living body. It was difficult to ensure fluidity.

第二に、上記の二酸化チタン/超音波触媒法に用いられるTiO粒子は、特定の生体組織を特異的に認識することが困難であるため、生体外から超音波を照射することにより特定の生体組織に集中的に高濃度のヒドロキシルラジカル(・OH)を生成することが困難であった。 Secondly, TiO 2 particles used in the above-mentioned titanium dioxide / ultrasonic catalyst method are difficult to specifically recognize a specific living tissue. It was difficult to generate high concentration of hydroxyl radicals (.OH) intensively in living tissue.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波の照射により水溶液中でヒドロキシラジカルを生成することができることに加え、さらに生体内での中性な生理条件下における分散安定性および特定の生体組織を特異的に認識する機能をバランスよく両立することができる複合体粒子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in addition to being able to generate hydroxy radicals in an aqueous solution by ultrasonic irradiation, further, dispersion stability and identification under neutral physiological conditions in vivo. An object of the present invention is to provide composite particles that can balance both functions of specifically recognizing a living tissue in a well-balanced manner.

本発明によれば、超音波の照射により水溶液中でヒドロキシラジカルを生成する基体粒子と、基体粒子の表面の少なくとも一部を被覆する高分子被膜と、高分子被膜に結合しており、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドと、を備える複合体粒子が提供される。   According to the present invention, the substrate particles that generate hydroxy radicals in an aqueous solution by ultrasonic irradiation, the polymer film that covers at least a part of the surface of the substrate particles, and the polymer film are bonded to A composite particle comprising a polypeptide that specifically recognizes a biological tissue is provided.

この複合体粒子では、基体粒子の表面の少なくとも一部を被覆する高分子被膜を有するため、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを基体粒子に結合することができる。その結果、この複合体粒子は、生体内において特定の生体組織に特異的に移送することができ、生体外からの超音波の照射によって特定の生体組織において高濃度のヒドロキシラジカルを生成することが可能となる。よって、この複合体粒子を用いれば、生体外からの超音波の照射によって特定の生体組織の細胞損傷を促進することができる。   Since the composite particle has a polymer film that covers at least a part of the surface of the base particle, a polypeptide that specifically recognizes a specific biological tissue can be bound to the base particle. As a result, the composite particles can be specifically transferred to a specific biological tissue in vivo, and can generate high-concentration hydroxy radicals in the specific biological tissue by irradiation with ultrasonic waves from outside the living body. It becomes possible. Therefore, if this composite particle is used, cell damage of a specific living tissue can be promoted by irradiation with ultrasonic waves from outside the living body.

本発明の複合体粒子によれば、生体外からの超音波の照射によって特定の生体組織の細胞損傷を促進することができる。   According to the composite particle of the present invention, cell damage of a specific living tissue can be promoted by irradiation with ultrasonic waves from outside the living body.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

<概要>
本実施形態に係る複合体粒子は、超音波の照射により水溶液中でヒドロキシラジカルを生成する基体粒子と、基体粒子の表面の少なくとも一部を被覆する高分子被膜と、高分子被膜に結合しており、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドと、を備える複合体粒子である。
<Overview>
The composite particles according to the present embodiment are bonded to a base particle that generates hydroxy radicals in an aqueous solution by ultrasonic irradiation, a polymer film that covers at least part of the surface of the base particle, and the polymer film. And a composite particle comprising a polypeptide that specifically recognizes a specific living tissue.

このように、本実施形態に係る複合体粒子は、基体粒子の表面の少なくとも一部を被覆する高分子被膜を有するため、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを基体粒子に結合することができる。その結果、この複合体粒子は、生体内において特定の生体組織に特異的に移送することができ、生体外からの超音波の照射によって特定の生体組織において高濃度のヒドロキシラジカルを生成することが可能となる。よって、この複合体粒子を用いれば、生体外からの超音波の照射によって特定の生体組織の細胞損傷を促進することができる。   As described above, since the composite particle according to the present embodiment has a polymer film that covers at least a part of the surface of the base particle, a polypeptide that specifically recognizes a specific biological tissue is bound to the base particle. be able to. As a result, the composite particles can be specifically transferred to a specific biological tissue in vivo, and can generate high-concentration hydroxy radicals in the specific biological tissue by irradiation with ultrasonic waves from outside the living body. It becomes possible. Therefore, if this composite particle is used, cell damage of a specific living tissue can be promoted by irradiation with ultrasonic waves from outside the living body.

<基体粒子>
本実施形態における基体粒子は、超音波の照射により水溶液中で活性酸素、特にヒドロキシラジカル(・OH)を生成することができる粒子であれば、任意の粒子を好適に用いることができるが、たとえば、酸化物半導体触媒粒子を用いることができる。酸化物半導体触媒粒子としては、粒状のZnO、TiO、SnO、Ta、NiO、FeO、CrO、Cr、MoOなどを用いることができる。特に、ルチル型のTiO触媒粒子またはアナターゼ型のTiO触媒粒子がヒドロキシラジカル生成能に優れているために好ましい。
<Substrate particles>
As the substrate particles in the present embodiment, any particles can be suitably used as long as they can generate active oxygen, particularly hydroxy radicals (.OH) in an aqueous solution by ultrasonic irradiation. Oxide semiconductor catalyst particles can be used. As the oxide semiconductor catalyst particles, granular ZnO, TiO 2 , SnO 2 , Ta 2 O 3 , NiO, FeO, CrO, Cr 2 O 3 , MoO 3 and the like can be used. In particular, rutile-type TiO 2 catalyst particles or anatase-type TiO 2 catalyst particles are preferable because they are excellent in hydroxyl radical generating ability.

本実施形態における基体粒子の平均分散粒径は、生理的条件下において50nm以上200nm以下であることが好ましい。基体粒子の平均分散粒径がこの範囲内であれば、後述の製造方法により得られる複合体粒子も同様の範囲内となる可能性が高いため、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを高分子被膜を介して結合させるには十分な大きさであり、さらに哺乳動物の血流中などの水溶液中で十分な分散安定性および流動性を確保することができるためである。   The average dispersed particle size of the substrate particles in this embodiment is preferably 50 nm or more and 200 nm or less under physiological conditions. If the average dispersed particle size of the substrate particles is within this range, the complex particles obtained by the production method described later are likely to be within the same range, and therefore a polypeptide that specifically recognizes a specific living tissue. This is because it is large enough to bind to each other via a polymer coating, and sufficient dispersion stability and fluidity can be secured in an aqueous solution such as in the bloodstream of mammals.

尚、ここでいう平均分散粒径とは、動的光散乱法によって測定を行い、キュムラント法解析から算出される平均値のことを示している。また、ここでいう生理的条件下とは25℃、1気圧で(137mM NaCl、8.1mM NaHPO、2.68mM KCl、1.47mM KHPO)の組成であるリン酸緩衝食塩水(pH7.4)存在下のことを示す。 Here, the average dispersed particle diameter means an average value calculated by a cumulant method analysis after measurement by a dynamic light scattering method. The physiological condition referred to here is a phosphate buffered saline having a composition of (137 mM NaCl, 8.1 mM Na 2 HPO 4 , 2.68 mM KCl, 1.47 mM KH 2 PO 4 ) at 25 ° C. and 1 atm. This indicates the presence of water (pH 7.4).

<二酸化チタン/超音波照射法 TiO/U.S.法>
光触媒
光触媒は多くの産業分野で注目され、実用化に向けた応用開発が盛んに行われている。
<Titanium Dioxide / ultrasonic irradiation method TiO 2 / U. S. Law>
Photocatalytic photocatalysts are attracting attention in many industrial fields, and application development for practical use is actively performed.

まず触媒とは、化学反応の際に自分自身は変化せず反応の速度をはやめる物質である。触媒を用いることにより活性化エネルギーを小さくして、少ないエネルギーで反応を進めることができる。また触媒自身は変化しないため、原理的には半永久的に使用することができる。   First, a catalyst is a substance that does not change itself during a chemical reaction and stops the reaction. By using a catalyst, the activation energy can be reduced, and the reaction can proceed with less energy. Further, since the catalyst itself does not change, in principle, it can be used semipermanently.

光触媒とは、光が照射されると働き始める触媒であり光のエネルギーによって働く触媒である。光触媒は光を吸収してエネルギーの高い状態となり、そのエネルギーを反応物質に与えて化学反応を起こし、以下の特徴を持つ(橋本和仁 藤島昭 監修:図解 光触媒のすべて(2004)工業調査会を参照)。
・数万度という高温でなければ起こりにくい反応を室温で起こすことができる。
・普通の化学反応では反応が始まると反応物質がなくなるまで反応が進んでしまうのに対し、光の照射を止めれば反応を止めることができる。
・光がなければ働かず、反応物質が光触媒に接触してこないと反応を起こさない。
A photocatalyst is a catalyst that starts to work when irradiated with light and that works by the energy of light. A photocatalyst absorbs light and enters a high energy state. The energy is given to the reactant to cause a chemical reaction. ).
-Reactions that are unlikely to occur at temperatures as high as tens of thousands of degrees can occur at room temperature.
・ In a normal chemical reaction, when the reaction starts, the reaction proceeds until the reactants disappear. On the other hand, if the light irradiation is stopped, the reaction can be stopped.
-It will not work without light, and will not react unless the reactants come into contact with the photocatalyst.

光触媒の定義
半導体の一種である光触媒は、自身は反応の前後で変化しないが紫外光を吸収することで、反応を促進させる物質と定義されている。光触媒による反応(光触媒反応)は1972年、本多・藤島らが水溶液中でTiOに光を照射した場合、水が酸素と水素に分解することで発見され、ホンダ・フジシマ効果とよばれている。この光触媒反応をダイオキシンなどの環境汚染物質の分解や抗菌・殺菌効果さらに防臭などに利用する研究が現在注目されている。
Definition of Photocatalyst A photocatalyst, which is a kind of semiconductor, is defined as a substance that does not change before and after the reaction but promotes the reaction by absorbing ultraviolet light. If the reaction by the photocatalyst (photocatalytic reaction) 1972, the Honda-Fujishima et al. Irradiating light to TiO 2 in an aqueous solution, water is found by decomposing into oxygen and hydrogen, it is called Honda Fujishima effect Yes. Attention is now being paid to the use of this photocatalytic reaction for the degradation of environmental pollutants such as dioxins, antibacterial and bactericidal effects, and deodorization.

二酸化チタン(TiO
TiOは常温常圧では酸、アルカリ、有機溶媒に溶解せず、フッ化水素、塩素、硫化水素などの反応性の強いガスとも反応しないきわめて安定な物質である。また耐久性、耐磨耗性、経済性、安全性、実用性などで多くの利点を持っていることから光触媒として主に使用され、研究が行われている。
Titanium dioxide (TiO 2 )
TiO 2 is a very stable substance that does not dissolve in acids, alkalis, and organic solvents at normal temperature and pressure and does not react with highly reactive gases such as hydrogen fluoride, chlorine, and hydrogen sulfide. In addition, it has many advantages in terms of durability, wear resistance, economy, safety, practicality, etc., so it is mainly used as a photocatalyst and research is being conducted.

TiOにはルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型の3種類の結晶構造がある(ルチル型、アナターゼ型の結晶構造を図2に示す)。このうちルチル型が最も安定した結晶形態であり、アナターゼ型とブルッカイト型は高温になるとルチル型に変化する。TiOは室温では完全な絶縁体であるが、光を照射したり加熱したりすると半導体となる。ルチル型のバンドギャップは3.0eV、アナターゼ型とブルッカイト型のバンドギャップは3.2eVであり、そのエネルギーを光の波長に換算すると390nmの近紫外光に相当する。光触媒としては活性の高いアナターゼ型が使用され活性の劣るルチル型は白色顔料、塗料として広く利用されている。もう1つのブルッカイト型は天然に産出される鉱石であり、最近工業的にも合成されるようになったが、これまでの研究例は少なくよく分かっていない。 TiO 2 has three types of crystal structures, a rutile type, an anatase type, and a brookite type (rutile type and anatase type crystal structures are shown in FIG. 2). Of these, the rutile type is the most stable crystal form, and the anatase type and brookite type change to the rutile type at high temperatures. TiO 2 is a perfect insulator at room temperature, but becomes a semiconductor when irradiated with light or heated. The rutile-type band gap is 3.0 eV, the anatase-type and brookite-type band gaps are 3.2 eV, and the energy is equivalent to 390 nm near-ultraviolet light when converted to the wavelength of light. A highly active anatase type is used as a photocatalyst, and a rutile type having a low activity is widely used as a white pigment or paint. The other brookite type is a naturally occurring ore that has recently been industrially synthesized, but there have been few studies so far and it is not well understood.

<光触媒反応>
反応機構
TiOの光触媒メカニズムを図3に示す。
<Photocatalytic reaction>
The photocatalytic mechanism of the reaction mechanism TiO 2 is shown in FIG.

TiO2に390 nm以下の近紫外線領域の光が照射されると価電子帯(Valence band)にある電子(e)が励起して伝導帯(Conduction band)に移動する。電子がもとあった場所には正孔(h)が生じる。この電子と正孔は非常に強い還元力、酸化力を持っており、水と反応することによってヒドロキシルラジカル(・OH)やスーパーオキサイドアニオン(O )などの活性酸素種(Reactive oxygen species)を生じる。反応式を以下に示す。 When TiO2 is irradiated with light in the near-ultraviolet region of 390 nm or less, electrons (e ) in the valence band are excited and moved to the conduction band. Holes (h + ) are generated where the electrons were originally. These electrons and holes have a very strong reducing power and oxidizing power, and react with water to react with water, such as hydroxyl radicals (.OH) and superoxide anions (O 2 ), such as reactive oxygen species. Produce. The reaction formula is shown below.

この活性酸素種の中でもヒドロキシルラジカルは特に酸化力が大きく有機物質を構成する分子中のC−C結合(83kcal/mol)、C−H結合(99kcal/mol)、C−N結合(73kcal/mol)、C−O結合(84kcal/mol)、O−H結合(111kcal/mol)、N−O結合(93kcal/mol)の結合エネルギーよりもヒドロキシルラジカルのエネルギー(120kcal/mol)は非常に大きいため、これらの結合を簡単に切断してしまう。このように光を照射することでTiO表面に生成した活性酸素種の強い酸化力によって、分解困難な有機化合物質や有害気相物質の分解・抗菌作用などが発揮されると考えられる。 Among these active oxygen species, the hydroxyl radical has particularly high oxidizing power, and the C—C bond (83 kcal / mol), C—H bond (99 kcal / mol), and C—N bond (73 kcal / mol) in the molecule constituting the organic substance. ), The energy of the hydroxyl radical (120 kcal / mol) is much larger than the binding energy of the C—O bond (84 kcal / mol), the O—H bond (111 kcal / mol), and the N—O bond (93 kcal / mol). These bonds are easily broken. Thus, it is considered that the strong oxidizing power of the active oxygen species generated on the surface of TiO 2 by irradiating light exerts decomposition / antibacterial action of organic compound substances and harmful gas phase substances which are difficult to decompose.

活性酸素種(ROS)
活性酸素は、大気中に含まれる酸素分子()が、電気的なエネルギーや紫外線などの光エネルギーを得て、より反応性の高い化合物に変化したものである(吉川敏一著:活性酸素・フリーラジカルのすべて(2000)丸善および吉川 河野 野原 共著:フリーラジカルの科学(2004)講談社を参照)。
Reactive oxygen species (ROS)
Active oxygen is oxygen molecules ( 3 O 2 ) contained in the atmosphere that have been converted to more reactive compounds by obtaining electrical energy or light energy such as ultraviolet rays (by Toshikazu Yoshikawa: All of active oxygen and free radicals (2000) Maruzen and Yoshikawa Kono, see: Free radical science (2004) See Kodansha).

これらの代表的なラジカルとしては、
・ 一重項酸素(
・ スーパーオキシドアニオンラジカル(O:通称スーパーオキシド)
・ 過酸化水素(H
・ ヒドロキシルラジカル(・OH)
の4つが挙げられる。
These representative radicals include:
・ Singlet oxygen ( 1 O 2 )
・ Superoxide anion radical (O 2- : Common name Superoxide)
・ Hydrogen peroxide (H 2 O 2 )
・ Hydroxyl radical (・ OH)
There are four.

ヒドロキシルラジカル(・OH)
ヒドロキシルラジカルは塩素、オゾンなどによりはるかに強い酸化力を持っており、反応性が高くほとんどの化合物と拡散律速に近い速度で反応すると考えてよい。反応性が高いということは、それだけヒドロキシルラジカルは不安定であることを意味する。生体内では、DNAやタンパク質あるいは脂質などに障害を与えやすい。しかし水中の種々の有害な化学物質や空気中の化学物質の分解・無害化ができ、それを利用して水処理、脱臭、大気浄化、抗菌・抗カビなど環境分野での様々な応用が可能である。
Hydroxyl radical (OH)
The hydroxyl radical has a much stronger oxidizing power due to chlorine, ozone, etc., and it can be considered that it reacts with most compounds at a rate close to diffusion rate control with high reactivity. High reactivity means that the hydroxyl radical is unstable. In vivo, it is easy to damage DNA, protein or lipid. However, various harmful chemical substances in water and chemical substances in air can be decomposed and detoxified, and can be used for various applications in environmental fields such as water treatment, deodorization, air purification, antibacterial and antifungal. It is.

ヒドロキシルラジカルはフェントン反応、紫外線照射法、超音波照射法などにより生成させることができる。   Hydroxyl radicals can be generated by Fenton reaction, ultraviolet irradiation method, ultrasonic irradiation method and the like.

超音波
光触媒反応は光触媒体の表面でのみ反応が進行し、さらに紫外線が照射された部位のみで反応が進行するという特徴を持つ。しかしこれらの特徴は水の浄化などを考えた際は、そのすべての部位に光を照射することは困難であり必ずしも利点とはならない。またTiOが利用できる光は紫外線に限られており、人工的に作り出した紫外線の光子のコストは想像以上に高価である。そこで後述する実施例における実験では、超音波を用いることにより有害物質の分解を検討する。超音波は回折能が高いため地下、生体内、高濃度の汚染水などの光の届かない場所にも利用できることが考えられる(図4)。以下では超音波の性質について述べる。
The ultrasonic photocatalytic reaction is characterized in that the reaction proceeds only on the surface of the photocatalyst, and further the reaction proceeds only in the portion irradiated with ultraviolet rays. However, when considering the purification of water and the like, it is difficult to irradiate all the parts with light, which is not necessarily an advantage. The light that can be used by TiO 2 is limited to ultraviolet rays, and the cost of artificially produced ultraviolet photons is higher than expected. Therefore, in the experiments in Examples described later, decomposition of harmful substances is examined by using ultrasonic waves. Ultrasonic waves can be used in places where light does not reach, such as underground, in vivo, and high-concentration contaminated water, because of its high diffraction power (Fig. 4). In the following, the properties of ultrasound are described.

超音波の特性
人間に聞こえる周波数範囲(約20Hz〜20kHz)の音を可聴音といい、20Hzより周波数の低い音を超低周波音、20kHzを超える周波数の音を超音波と呼ぶ。超音波は高い指向性を持ち気体、液体、固体を問わず伝搬することができる。しかし極端に媒質同士の密度が異なる場合、その音波は反射する。これらの性質は海底測深や魚群探知機などの情報探査技術に用いられている。また音波は回折能が高いために進行方向に障害物があったとしても回り込むことによりその後ろにも音波を照射することが可能である。
Characteristics of Ultrasound Sound in the frequency range (approximately 20 Hz to 20 kHz) that can be heard by humans is called audible sound, sound having a frequency lower than 20 Hz is called ultra-low frequency sound, and sound having a frequency exceeding 20 kHz is called ultrasound. Ultrasound has high directivity and can propagate regardless of gas, liquid, or solid. However, when the density of media is extremely different, the sound wave is reflected. These properties are used in information exploration technologies such as seafloor surveying and fish finder. In addition, since the sound wave has a high diffractive power, even if there is an obstacle in the traveling direction, it is possible to irradiate the sound wave behind it by turning around.

超音波は強いエネルギーの音波を発生できるため、精密機械の洗浄や殺菌にも応用されている。   Since ultrasonic waves can generate strong energy sound waves, they are also applied to precision machine cleaning and sterilization.

また電磁波や光は横波であるが、超音波には縦波と横波の2種類の波がある。縦波が液中に伝搬すると音圧の高低により液体中に密度の粗の部分と密な部分が生じる。これがキャビテーションの原因となる。   Moreover, although electromagnetic waves and light are transverse waves, there are two types of ultrasonic waves: longitudinal waves and transverse waves. When the longitudinal wave propagates in the liquid, a coarse portion and a dense portion are generated in the liquid due to high and low sound pressure. This causes cavitation.

キャビテーション効果
超音波を照射すると縦波の影響で分子が縦方向に振動することにより、高密度と低密度の状態、即ち高圧域と低圧域ができる。低圧状態になった際に溶媒分子同士が引き離されると、溶媒中での圧力がその蒸気圧より十分低くなった部分でキャビティー(空洞)が形成され、その際にキャビティー内に溶媒や溶質の蒸気が取り込まれる。比較的小さなキャビティーは低圧から高圧域に移る際、再溶解するが大きなキャビティーは液体中の圧力変化に伴って気泡表面が膨張・収縮する際に溶媒が蒸気として内部に取り込まれる。十分に大きく膨張し自身を維持できなくなり臨界状態に達したキャビティーは、圧力の腹の部分に引き寄せられると急激に圧壊する。この様子を図5に示す。この圧壊によって局在的に発生する圧力と温度はきわめて大きく圧力では1000数百気圧、温度では5000〜数万度に達すると言われている。また、圧壊時には・OHが生成することが報告されている。この反応を以下に示す。
When cavitation effect ultrasonic waves are irradiated, the molecules vibrate in the longitudinal direction due to the influence of longitudinal waves, so that high density and low density states, that is, a high pressure region and a low pressure region can be formed. When solvent molecules are separated from each other in a low pressure state, a cavity is formed where the pressure in the solvent is sufficiently lower than its vapor pressure. At that time, a solvent or solute is formed in the cavity. Of steam is taken in. A relatively small cavity re-dissolves when moving from a low pressure to a high pressure range, but a large cavity allows the solvent to be taken in as a vapor when the bubble surface expands / contracts as the pressure changes in the liquid. A cavity that is sufficiently large to expand and cannot maintain itself, and reaches a critical state, collapses rapidly when it is drawn to the part of the pressure belly. This is shown in FIG. It is said that the pressure and temperature generated locally by this crushing are extremely large, reaching a few hundreds of atmospheres at a pressure and reaching 5000 to tens of thousands of degrees at a temperature. In addition, it has been reported that OH is generated during crushing. This reaction is shown below.

キャビテーションの生じやすさ、即ちキャビテーションの発生する圧力は液体の粘度、蒸気圧、表面張力などの物理的性質と超音波照射条件に依存する。一般には周波数が低いほどキャビテーションは発生しやすい。   The ease with which cavitation occurs, that is, the pressure at which cavitation occurs, depends on the physical properties such as the viscosity, vapor pressure, and surface tension of the liquid and the conditions of ultrasonic irradiation. In general, cavitation is more likely to occur at lower frequencies.

このキャビテーション効果を最も端的に反映したものとして「超音波洗浄」がある。水に超音波を照射した時に発生するキャビテーションによる高温反応場において水分子は分解し、・Hや・OHが生成しこれによって汚れを落とすのである。   “Ultrasonic cleaning” is the one that most directly reflects this cavitation effect. Water molecules are decomposed in a high-temperature reaction field caused by cavitation that occurs when water is irradiated with ultrasonic waves, and .H and .OH are generated, thereby removing dirt.

ソノケミストリー
キャビテーションによって生じる短寿命の高温・高圧場をホットスポットと呼び、この特異な環境は極限反応場として注目され、この反応場の影響下にある化学反応分野をソノケミストリーと呼ぶ。
A short-lived high-temperature / high-pressure field generated by sonochemistry cavitation is called a hot spot. This unique environment is attracting attention as an extreme reaction field, and a chemical reaction field under the influence of this reaction field is called sonochemistry.

ソノケミストリーは非接触で局所的に反応を起こすことができるため、医療分野や工業分野への応用の可能性が高い。ソノケミストリーにおける化学反応はラジカルの生成が第一段階である。このラジカルは超音波を溶液中に照射することによって溶液中の分子の化学結合が切断され生じる。反応を以下に示す。   Since sonochemistry can react locally without contact, it has a high potential for application in the medical and industrial fields. The chemical reaction in sonochemistry is the first step in generating radicals. This radical is generated by irradiating ultrasonic waves into the solution to break the chemical bonds of the molecules in the solution. The reaction is shown below.

本発明者等の所属する研究室ではTiOに超音波を照射することで高濃度のヒドロキシルラジカル(・OH)が生成することを見出した。 In the laboratory to which the present inventors belong, it has been found that high concentration of hydroxyl radical (.OH) is produced by irradiating TiO 2 with ultrasonic waves.

人間に聞こえる周波数範囲は約20Hz〜20kHzであり、20kHzよりも高い周波数の音を超音波と呼ぶ。超音波は高い指向性を持ち、気体、液体、固体を問わず伝播することができる。また音波は回折能が高いために進行方向に障害物があったとしても、回りこむことによりその背後にも音波を照射することが可能である。そのため、地下や高濃度の汚染水、生体内などの光の届かない場所にも利用できると考えられる。   The frequency range that can be heard by humans is about 20 Hz to 20 kHz, and a sound having a frequency higher than 20 kHz is called an ultrasonic wave. Ultrasound has high directivity and can propagate regardless of gas, liquid, or solid. In addition, since the sound wave has a high diffraction power, even if there is an obstacle in the traveling direction, it is possible to irradiate the sound wave behind it by turning around. Therefore, it can be used in places where light does not reach, such as underground, highly contaminated water, and living organisms.

<特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチド>
本実施形態において、複合体粒子に特定の生体組織の識別能を付与する、特異的な結合能を有するポリペプチドとしては、目的の組織に存在する分子と特異的に結合するポリペプチドであれば特に限定されるものではない。本実施形態によれば、ポリペプチドとして機能タンパク質、構造タンパク質、抗体、リガンド、レセプター、オリゴペプチドまで好適に固定化が可能である。また、単純タンパク質の二酸化チタン複合体への固定化にはアミノ基およびチオール基を、糖タンパク質の場合では糖のアルデヒド基を、固定化の際の標的官能基とすることが可能である。また、例えば、水溶性高分子により修飾した二酸化チタンのカルボキシル基にビオチン(または、アビジン)を導入しておき、タンパク質をアビジン(または、ビオチン)と架橋させることにより、ビオチン:アビジンの相互作用を利用して固定化することも可能である。
<Polypeptide that specifically recognizes specific living tissue>
In the present embodiment, the polypeptide having a specific binding ability that imparts the ability to discriminate a specific biological tissue to the composite particle is a polypeptide that specifically binds to a molecule present in the target tissue. It is not particularly limited. According to this embodiment, functional proteins, structural proteins, antibodies, ligands, receptors, and oligopeptides can be suitably immobilized as polypeptides. In addition, amino groups and thiol groups can be used for immobilizing simple proteins to titanium dioxide complexes, and aldehyde groups of sugars can be used as target functional groups for immobilization in the case of glycoproteins. In addition, for example, biotin (or avidin) is introduced into the carboxyl group of titanium dioxide modified with a water-soluble polymer, and the protein is cross-linked with avidin (or biotin). It is also possible to fix it by using it.

また、本実施形態において、特異的な結合能を有するポリペプチドは、蛍光タンパク質由来のアミノ酸配列を含んでもよい。こうすれば、複合体粒子がDDSの目的とする特定の組織に確かに送達されているかどうか、免疫蛍光法などにより確認することが可能だからである。蛍光タンパク質由来のアミノ酸配列としては、たとえば、一般的なGFP(オワンクラゲ由来の緑色蛍光タンパク)、DsRedなど由来のアミノ酸配列などを好適に使用することができる。   In this embodiment, the polypeptide having specific binding ability may include an amino acid sequence derived from a fluorescent protein. This is because it can be confirmed by immunofluorescence or the like whether or not the composite particles are surely delivered to a specific tissue intended for DDS. As the amino acid sequence derived from fluorescent protein, for example, general GFP (green fluorescent protein derived from Aequorea jellyfish), amino acid sequence derived from DsRed, and the like can be preferably used.

また、本実施形態において、特異的な結合能を有するポリペプチドは、タグポリペプチド由来のアミノ酸配列を含んでもよい。こうすれば、特異的な結合能を有するポリペプチドを作製する際に、ポリペプチドの精製が容易になるためである。タグポリペプチド由来のアミノ酸配列としては、たとえば、一般的なタグポリペプチドであるGSTタグ、Hisタグ、TFタグ、HAタグ、MBPタグ、c−Mycタグなどのアミノ酸配列などを好適に使用することができる。   In the present embodiment, the polypeptide having specific binding ability may include an amino acid sequence derived from a tag polypeptide. This is because the polypeptide can be easily purified when producing a polypeptide having a specific binding ability. As an amino acid sequence derived from a tag polypeptide, for example, an amino acid sequence such as GST tag, His tag, TF tag, HA tag, MBP tag, or c-Myc tag, which are general tag polypeptides, is preferably used. Can do.

<B型肝炎ウィルス>
Drug Delivery System(DDS)
Drug Delivery System(DDS)とは、必要な量の薬物を、効率よく患部に送達するシステムのことである。DDSの利用により、治療効果を十分に発揮させると同時に、副作用を最小限に抑えることが可能である。薬剤の効能に伴う副作用から患者を解放して患者のQOL(Quality of Life)を向上させ、また治療効果が高いが強い副作用をもつ既存の医薬品を実用化させるために、近年DDSの研究開発が活性化されている。特に、薬物を適当な運搬体に包含させることで、体内での行く先をコントロールする標的化(ターゲッティング)が重要な研究課題となっている(非特許文献1参照)。
<Hepatitis B virus>
Drug Delivery System (DDS)
The drug delivery system (DDS) is a system that efficiently delivers a necessary amount of a drug to an affected area. By using DDS, it is possible to sufficiently exert a therapeutic effect and minimize side effects. In recent years, research and development of DDS has been conducted to improve the patient's QOL (Quality of Life) by releasing the side effects associated with the efficacy of the drug, and to commercialize existing drugs that have high therapeutic effects but strong side effects. It has been activated. In particular, targeting (targeting) for controlling the destination in the body by including a drug in an appropriate carrier has become an important research subject (see Non-Patent Document 1).

近年、新しい治療法として遺伝子治療が注目されている。遺伝子治療では、特定の臓器で欠損した遺伝子や機能しなくなった遺伝子を正常な遺伝子に置き換えるが、目的臓器以外に遺伝子が導入されると思わぬ副作用が生じる可能性がある。そのため遺伝子治療でも、ピンポイントな標的化が可能なDDSが不可欠である。   In recent years, gene therapy has attracted attention as a new treatment method. In gene therapy, a gene that is deficient in a specific organ or a gene that does not function is replaced with a normal gene. However, if a gene is introduced into other than the target organ, unexpected side effects may occur. Therefore, even in gene therapy, DDS capable of pinpoint targeting is indispensable.

現在、薬物や遺伝子の運搬体として、ウィルス由来のタンパク質を利用したタンパク質中空ナノ粒子の開発が行われている。中空ナノ粒子はウィルスと同様の高い遺伝子導入率を示すとともに、人工系であることからリポソームと同様に安全である。さらに高い標的化能力を持つことから、薬物運搬体としての利用が期待されている。   Currently, hollow protein nanoparticles using viral proteins are being developed as drug and gene carriers. Hollow nanoparticles exhibit the same high gene transfer rate as viruses, and are as safe as liposomes because they are artificial systems. Since it has a higher targeting ability, it is expected to be used as a drug carrier.

B型肝炎ウィルスエンベロープ
B型肝炎ウィルスは、ウィルスゲノムがタンパク質(B型肝炎ウィルス表面抗原タンパク質)と脂質からできたナノカプセルで包まれた構造をとっている(図1a)。このウィルスゲノムがなく、タンパク質と脂質から成る中空ナノ粒子のことをB型肝炎ウィルスエンベロープという(図1b)。
Hepatitis B virus envelope Hepatitis B virus has a structure in which the viral genome is encapsulated in nanocapsules made of protein (hepatitis B virus surface antigen protein) and lipid (FIG. 1a). A hollow nanoparticle consisting of protein and lipid without this viral genome is called hepatitis B virus envelope (FIG. 1b).

B型肝炎ウィルスエンベロープの生産法は次に示す通りである。
1) B型肝炎ウィルス表面抗原タンパク質の遺伝子を酵母細胞で発現させる。
2) 酵母細胞を破砕し、細胞の破砕物等を遠心分離する。
3) セシウム密度勾配遠心分離を行う。
4) スクロース密度勾配遠心分離を行う。
The method for producing the hepatitis B virus envelope is as follows.
1) The gene for hepatitis B virus surface antigen protein is expressed in yeast cells.
2) Crush the yeast cells and centrifuge the crushed cells.
3) Perform cesium density gradient centrifugation.
4) Perform sucrose density gradient centrifugation.

こうして高純度の粒子を精製出来る。収量としては、酵母の培養液1l当たり約20mgの粒子が得られる。このように酵母で生産されたB型肝炎ウィルスエンベロープ粒子は、人体に危険性のないことが明らかになっている。   In this way, high purity particles can be purified. The yield is about 20 mg of particles per liter of yeast culture. Thus, it has been clarified that the hepatitis B virus envelope particles produced in yeast have no danger to the human body.

B型肝炎ウィルスエンベロープを形成するタンパク質は、pre−S1(108または119アミノ酸残基)、pre−S2(55アミノ酸残基)、Sタンパク質(226アミノ酸残基)の3つの部位から成る。B型肝炎ウィルスエンベロープ粒子の大きさは不揃いで、50〜500nm程度の粒子径をもつ。また平均的粒子は、粒子径80nmであり、約110個のB型肝炎ウィルス表面抗原タンパク質から構成されていることが明らかとなっている。   The protein forming the hepatitis B virus envelope consists of three sites: pre-S1 (108 or 119 amino acid residues), pre-S2 (55 amino acid residues), and S protein (226 amino acid residues). Hepatitis B virus envelope particles are uneven in size and have a particle size of about 50-500 nm. The average particle has a particle diameter of 80 nm, and it is clear that it is composed of about 110 hepatitis B virus surface antigen proteins.

B型肝炎ウィルスエンベロープは、ウィルスが本来持つ肝臓への高い感染力を保持した中空ナノ粒子であり、遺伝子や薬剤を包含させれば肝臓に特異的に導入することができる。またB型肝炎ウィルスエンベロープの分子認識部位を、他の臓器を特異的に認識する分子に置き換えることで、任意の臓器に遺伝子や薬剤を送達することが可能となる(リターゲッティング)。現在、リターゲッティングの技術開発が進んでおり、任意の臓器へのピンポイントな遺伝子・薬剤の導入が自在にできるようになると期待されている。   The hepatitis B virus envelope is a hollow nanoparticle that retains the high infectivity of the virus inherent in the liver, and can be specifically introduced into the liver if a gene or drug is included. In addition, by replacing the molecular recognition site of the hepatitis B virus envelope with a molecule that specifically recognizes another organ, it becomes possible to deliver a gene or drug to any organ (retargeting). Currently, the development of retargeting technology is progressing, and it is expected that pinpoint genes and drugs can be freely introduced into any organ.

<高分子被膜>
本実施形態では、基体粒子の表面の少なくとも一部が高分子被膜により被覆されている。このため、通常であればポリペプチドを直接結合させることが困難である基体粒子の表面に、高分子被膜を介して特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを結合させることが可能になる。
<Polymer coating>
In the present embodiment, at least a part of the surface of the base particle is coated with the polymer film. For this reason, it becomes possible to bind a polypeptide that specifically recognizes a specific living tissue via a polymer coating to the surface of a base particle, which is normally difficult to directly bind the polypeptide. .

本実施形態に用いる高分子被膜は、親水性のカチオンポリマーであることが好ましい。このように、親水性のカチオンポリマーが基体粒子の表面に強固に結合することにより、中性付近で正電荷を有することになる。そのため、中性付近はもとより幅広いpHの水系溶媒中においても極めて良好な分散安定性を示すことになる。この場合、基体粒子がTiO粒子の場合には、水または塩を含む各種pH緩衝液中において、生理的条件下、分散剤等の他物質の添加なしに、分散性が極めて良好となり、24時間以上にわたって安定な分散が実現する。 The polymer film used in the present embodiment is preferably a hydrophilic cationic polymer. As described above, the hydrophilic cationic polymer is firmly bonded to the surface of the base particle, thereby having a positive charge near neutrality. Therefore, extremely good dispersion stability is exhibited not only in the vicinity of neutrality but also in an aqueous solvent having a wide pH range. In this case, when the base particles are TiO 2 particles, the dispersibility becomes extremely good in various pH buffer solutions containing water or salt under physiological conditions without addition of other substances such as a dispersant. Stable dispersion is achieved over time.

本実施形態で用いる高分子被膜の材料としては、カルボキシル基を有する水溶性高分子が望ましい。水溶性高分子としては、重量平均分子量が1000から100000の範囲にあるアミンであればいずれも使用可能である。また、カルボキシル基を有する高分子であればいずれも適用可能であるが、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る。   As a material for the polymer film used in this embodiment, a water-soluble polymer having a carboxyl group is desirable. As the water-soluble polymer, any amine having a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 100,000 can be used. In addition, any polymer having a carboxyl group can be used, and examples thereof include carboxymethyl starch, carboxymethyl dextran, carboxymethyl cellulose, polycarboxylic acids, and a copolymer (copolymer) having a carboxyl group unit. It is done. Specifically, from the viewpoint of hydrolyzability and solubility of the water-soluble polymer, 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.

これらのカルボキシル基を有する親水性高分子により二酸化チタンを修飾することにより、親水性高分子のカルボキシル残基に所望の特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを固定化することが可能となる。さらに、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドの固定化後においても、残余のカルボキシル基間の電気的斥力により、複合体粒子は中性付近を含む広範囲のpH領域で均一に分散した状態を維持できる。   By modifying titanium dioxide with a hydrophilic polymer having these carboxyl groups, it is possible to immobilize a polypeptide that specifically recognizes a desired specific biological tissue at the carboxyl residue of the hydrophilic polymer. Become. Furthermore, even after immobilization of a polypeptide that specifically recognizes a specific biological tissue, the composite particles were uniformly dispersed in a wide pH range including near neutrality due to the electric repulsion between the remaining carboxyl groups. The state can be maintained.

本実施形態で用いる高分子被膜の材料としては、アミンである水溶性高分子も望ましい。水溶性高分子としては、重量平均分子量が1000から100000の範囲にあるアミンであればいずれも使用可能であるが、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る。   As a material for the polymer film used in this embodiment, a water-soluble polymer that is an amine is also desirable. As the water-soluble polymer, any amine having a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 100,000 can be used. For example, polyamino acids, polypeptides, polyamines, and copolymers having amine units (copolymers). ) And the like. Specifically, polyamines such as polyethyleneimine, polyvinylamine, and polyallylamine are more preferably used from the viewpoint of hydrolyzability and solubility of the water-soluble polymer.

この場合も、本実施形態の分散液は、水系溶媒への分散性が向上する。これは、水系の分散媒体中では、例えば光触媒性二酸化チタン微粒子表面上に存在するアミンにより、粒子間に電気的斥力が働くために凝集することなく、長期間にわたって安定に存在することによる。しかも、基本的にpHの変動や無機塩類の添加に対しても極めて安定である。さらに、本発明の光触媒性二酸化チタン微粒子の等電点は、該親水性高分子のアミンの等電点を反映しており、pH9以下の水系分散媒中ではpHが減少するにつれて粒子間に働く電気的斥力が増大するため、pHが3〜9の水系分散媒中で極めて良好な分散性を示すものである。   Also in this case, the dispersion liquid of this embodiment improves the dispersibility in an aqueous solvent. This is because, in an aqueous dispersion medium, for example, an amine present on the surface of the photocatalytic titanium dioxide fine particles is stably present over a long period without agglomeration due to an electric repulsion between the particles. Moreover, it is basically very stable against pH fluctuations and addition of inorganic salts. Further, the isoelectric point of the photocatalytic titanium dioxide fine particles of the present invention reflects the isoelectric point of the amine of the hydrophilic polymer, and works between the particles as the pH decreases in an aqueous dispersion medium having a pH of 9 or less. Since the electric repulsion increases, it exhibits extremely good dispersibility in an aqueous dispersion medium having a pH of 3 to 9.

このように、カルボキシル基を有する親水性高分子またはアミンである親水性高分子を含む被膜複合体粒子の分散粒径は、生理的条件下において50nm以上200nm以下で安定化するため、後述するように哺乳動物の血流中において優れた分散安定性および流動性を示し、一種のDDSシステムとして有効に機能する。そして、DDSシステムにより目的とする肝組織などの特定の組織に送達された複合粒子に、生体外から超音波を照射することにより、特定の組織における細胞破壊を促進することができる。   As described above, the dispersion particle diameter of the coated composite particle containing a hydrophilic polymer having a carboxyl group or a hydrophilic polymer that is an amine is stabilized at 50 nm or more and 200 nm or less under physiological conditions. It exhibits excellent dispersion stability and fluidity in the bloodstream of mammals, and functions effectively as a kind of DDS system. Then, cell destruction in the specific tissue can be promoted by irradiating the composite particles delivered to the specific tissue such as the target liver tissue by the DDS system with ultrasonic waves from outside the living body.

本実施形態において、例えば二酸化チタン微粒子にカルボキシル基を複数有する親水性高分子の被膜を形成するには、二酸化チタン微粒子と、カルボキシル基を複数有する親水性高分子をジメチルホルムアミドに分散させて90〜180℃で1〜12時間水熱反応を行って両者をエステル結合で結合させればよい。ここで、二酸化チタンと親水性高分子とがエステル結合するのは、粒子表面の酸化チタンが反応系中の水に水和されてその表面に水酸基が生成し、その水酸基と親水性高分子のカルボキシル基とが反応してエステル結合を形成することによるものである。エステル結合の確認方法としては種々の分析方法が適用できるが、例えば赤外分光法によりエステル結合の吸収帯である1700〜1800cm−1付近の赤外吸収の有無で確認することが可能である。   In the present embodiment, for example, in order to form a hydrophilic polymer film having a plurality of carboxyl groups on titanium dioxide fine particles, titanium dioxide fine particles and a hydrophilic polymer having a plurality of carboxyl groups are dispersed in dimethylformamide to form 90- What is necessary is just to perform a hydrothermal reaction at 180 degreeC for 1 to 12 hours, and to combine both by an ester bond. Here, the titanium dioxide and the hydrophilic polymer are ester-bonded because the titanium oxide on the particle surface is hydrated with water in the reaction system to form a hydroxyl group on the surface. This is due to the reaction with the carboxyl group to form an ester bond. Various analysis methods can be applied as a method for confirming the ester bond. For example, it can be confirmed by the presence or absence of infrared absorption in the vicinity of 1700 to 1800 cm−1 which is the absorption band of the ester bond by infrared spectroscopy.

本実施形態において、例えば二酸化チタン微粒子にアミンを含む親水性高分子の被膜を形成するには、二酸化チタン微粒子およびアミンを含む親水性高分子をジメチルホルムアミドに分散させた混合液を加熱して結合反応を行えばよく、この際二酸化チタンと親水性高分子との比率を適宜選択すれば加圧しなくとも反応は進行する。しかしながら、加圧すると反応がより促進されるため、加圧下で反応を進行させる方が望ましい。この際、親水性高分子としてポリエチレンイミン(平均分子量:10000)を用いた場合では、分散性をより好適にするためポリエチレンイミンの終濃度を10mg/ml以上とするのが好ましい。この製造方法では、前記加熱温度が80〜220℃であることが好ましい。   In this embodiment, for example, in order to form a hydrophilic polymer film containing amine on titanium dioxide fine particles, a mixture of titanium dioxide fine particles and hydrophilic polymer containing amine dispersed in dimethylformamide is heated and bonded. The reaction may be carried out. At this time, if the ratio of titanium dioxide and hydrophilic polymer is appropriately selected, the reaction proceeds even without pressurization. However, since the reaction is further promoted when pressure is applied, it is desirable to proceed the reaction under pressure. In this case, when polyethyleneimine (average molecular weight: 10,000) is used as the hydrophilic polymer, the final concentration of polyethyleneimine is preferably 10 mg / ml or more in order to make the dispersibility more suitable. In this manufacturing method, the heating temperature is preferably 80 to 220 ° C.

このように、本実施形態では、基体粒子の表面に高分子被膜が形成されているため、高分子被膜に含まれる親水性高分子のカルボキシル残基またはアミノ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することができる。例えば、特異的な結合能を有する分子の基体粒子表面の高分子被膜への固定化には、主にこの分子が有するアミノ基またはカルボキシル基を用いてアミノカップリング法が行われる。   Thus, in this embodiment, since the polymer film is formed on the surface of the base particle, the carboxyl residue or amino group of the hydrophilic polymer contained in the polymer film is specific to the target molecule. Molecules having binding ability can be immobilized. For example, for the immobilization of molecules having specific binding ability to the polymer film on the surface of the substrate particles, an amino coupling method is mainly performed using amino groups or carboxyl groups of the molecules.

例えば、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチド中のアミノ基と高分子被膜のカルボシキル基とを、脱水縮合反応で共有結合させて、基体粒子表面の高分子被膜に特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを結合させることができる。あるいは、高分子被膜のアミノ基と特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチド中のカルボキシル基とを、脱水縮合反応で共有結合させて、基体粒子表面の高分子被膜に特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを結合させることもできる。   For example, an amino group in a polypeptide that specifically recognizes a specific biological tissue and a carboxyl group of the polymer coating are covalently bonded by a dehydration condensation reaction, and the specific biological tissue is attached to the polymer coating on the surface of the substrate particle. Polypeptides that specifically recognize can be bound. Alternatively, the amino group of the polymer coating and the carboxyl group in the polypeptide that specifically recognizes the specific biological tissue are covalently bonded by a dehydration condensation reaction, and the specific biological tissue is attached to the polymer coating on the surface of the substrate particle. A polypeptide that specifically recognizes can also be bound.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

例えば、上記実施の形態では、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドを哺乳動物の肝組織を特異的に認識するポリペプチドとしたが、他の組織をターゲットとしてもよい。例えば、哺乳動物の上皮組織、支持組織、筋組織、神経組織、血管組織、肝臓以外の各種臓器の組織などをターゲットとしてもよい。このようにすれば、肝組織以外の各種組織についても、同様にそれらの組織を特異的に認識するポリペプチドを用いれば、同様に優れたDDSが構築可能である。   For example, in the above embodiment, the polypeptide that specifically recognizes a specific biological tissue is a polypeptide that specifically recognizes the liver tissue of a mammal, but other tissues may be targeted. For example, mammalian epithelial tissue, supporting tissue, muscle tissue, nerve tissue, vascular tissue, tissues of various organs other than the liver, and the like may be targeted. In this way, an excellent DDS can be similarly constructed for various tissues other than liver tissues by using polypeptides that specifically recognize these tissues.

また、上記実施の形態では、B型肝炎ウィルスの表面抗原由来のアミノ酸配列としてpreS1/S2配列を用いたが、他の配列を用いてもよい。例えば、B型肝炎ウィルスのpreS1/S2配列に80%以上の相同性を有する配列や、B型肝炎ウィルスのpreS1/S2配列の1または数アミノ酸を欠失・置換・付加してなるアミノ酸配列を用いても、preS1/S2配列とほぼ同等の肝組織認識能力を有するため、同様に優れた肝組織へのDDSが構築可能である。   In the above embodiment, the preS1 / S2 sequence is used as the amino acid sequence derived from the surface antigen of hepatitis B virus, but other sequences may be used. For example, a sequence having 80% or more homology with the hepatitis B virus preS1 / S2 sequence or an amino acid sequence obtained by deleting, substituting, or adding one or several amino acids of the hepatitis B virus preS1 / S2 sequence Even if it is used, it has a liver tissue recognition ability substantially equivalent to that of the preS1 / S2 sequence, so that it is possible to construct an excellent DDS for liver tissue.

以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not limited to these.

本研究の目的には、B型肝炎ウィルス由来のタンパク質を固定化したTiOナノ粒子を用いて、in vitroでの培養がん細胞への取込み及びTiO/U.S.法によるがん細胞障害メカニズムを検討することが含まれる。 The purpose of this study was to use TiO 2 nanoparticles immobilized with a protein derived from hepatitis B virus, in vitro incorporation into cultured cancer cells and TiO 2 / U. S. This includes studying the mechanism of cancer cell damage by law.

そこで本研究では以下のように検討を行った。
実施例1:本研究で用いた実験試薬・装置について説明する。
実施例2:肝細胞認識タンパク質preS1/S2の精製について示す。
実施例3:preS1/S2タンパク質のTiO上への固定化について結果を示す。
実施例4:SPRセンサーを用いたpreS1/S2固定化TiOの機能評価について結果を示す。
実施例5:免疫染色法を用いたpreS1/S2タンパク質固定化TiOの肝細胞へのターゲッティング能について結果を示す。
実施例6:TiO/U.S.法によるラジカルの精製について蛍光プローブ試薬を用いて評価を行った。
実施例7:preS1/S2固定化TiOを用いたTiO/U.S.法による細胞損傷効果の結果を示す。
Therefore, in this study, we examined as follows.
Example 1: The experimental reagents and apparatus used in this study will be described.
Example 2: The purification of hepatocyte recognition protein preS1 / S2 is shown.
Example 3: shows the results for the immobilization of preSl / S2 protein TiO 2 above.
Example 4: Results are shown for functional evaluation of preS1 / S2 immobilized TiO 2 using an SPR sensor.
Example 5: Results are shown for the targeting ability of preS1 / S2 protein-immobilized TiO 2 to hepatocytes using immunostaining.
Example 6: TiO 2 / U. S. The radical purification by the method was evaluated using a fluorescent probe reagent.
Example 7: preS1 / S2 TiO using immobilized TiO 2 2 / U. S. The result of the cell damage effect by the method is shown.

<実施例1:実験試薬と装置>
[腫瘍細胞]
正常な細胞では、増えすぎないように調節機構が働いている。しかし、細胞ががん化すると、この調節機構がうまく働かずに無限に分裂を続ける。
<Example 1: Experimental reagents and apparatus>
[Tumor cells]
In normal cells, regulatory mechanisms are working so that they do not increase too much. However, when cells become cancerous, this regulatory mechanism does not work well and continues to divide indefinitely.

がんは、それが由来した組織や細胞の種類によって分類される。上皮細胞から生じるがんをがん腫(carcinoma)、結合組織や筋細胞からのものを肉腫(sarcoma)とよび、この2つのどちらにも該当しないがんに、造血細胞由来の白血病(leukemia)や、神経系の細胞に由来するがんがある。   Cancer is classified according to the tissue or cell type from which it is derived. Cancers that originate from epithelial cells are called carcinomas, those that originate from connective tissue or muscle cells are called sarcomas, and leukemias that originate from hematopoietic cells in cancers that do not fall into either of these two categories. There are also cancers derived from cells of the nervous system.

HepG2
本研究では、ヒト肝臓癌由来の癌細胞(HepG2)を用いた。本実験では全て対数増殖期にあたる細胞を用いた。この細胞は、大阪大学産業科学研究所黒田俊一助教授から供与していただいた。
HepG2
In this study, human liver cancer-derived cancer cells (HepG2) were used. In this experiment, all cells in the logarithmic growth phase were used. This cell was provided by Associate Professor Shunichi Kuroda, Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University.

培養方法
培地はDMEM+10% FBS+60mg/ml Penicillin+100mg/ml Streptomycinとし、37℃、5% COを含むインキュベーター内で培養する。細胞の経代方法は、以下の手順で行い、10回(約1ヶ月)経代培養を行った時点でその細胞は破棄し、凍結保存された新たな細胞を使用した。
(1) 培地を除去し、PBS(−)にて洗浄
(2) 2.5g/L Trypsin+1mM EDTA−2Naを添加し、インキュベーター(37℃、5% CO)にて2〜3minインキュベートする。
(3) DMEMを加えてTrypsinを中和し、ピペッティングによって全ての細胞を剥がす。
(4) 遠心(1000rpm、5min)し、上清を除去して新しい培地を加える。
(5) 目的の細胞濃度になるように調整し、新しいdishに播種する。
Culturing method The medium is DMEM + 10% FBS + 60 mg / ml Penicillin + 100 mg / ml Streptomycin, and is cultured in an incubator containing 37 ° C. and 5% CO 2 . The subculture method of the cells was carried out according to the following procedure, and when the subculture was performed 10 times (about 1 month), the cells were discarded and new cryopreserved cells were used.
(1) Remove the medium and wash with PBS (−) (2) Add 2.5 g / L Trypsin + 1 mM EDTA-2Na, and incubate in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) for 2-3 min.
(3) Add DMEM to neutralize Trypsin and detach all cells by pipetting.
(4) Centrifuge (1000 rpm, 5 min), remove the supernatant and add fresh medium.
(5) Adjust to the desired cell concentration and seed in a new dish.

[二酸化チタン]
ポリアクリル酸修飾チタン(PA−TiO
TiOの等電点はpH6.2付近であり、生体内の環境及び培地(pH7.4)中に懸濁すると凝集してしまう。そこで、本研究ではTiOの分散性を高めるために、TiO表面にポリアクリル酸を修飾した二酸化チタン(PA−TiO)を用いた。PA−TiOは中性付近では表面がマイナスの電荷に帯電しており、静電気的な反発力によって分散する。HPPSによって測定した平均粒経は約90nmである(後述するFig.7−1)。
[titanium dioxide]
Polyacrylic acid modified titanium (PA-TiO 2 )
The isoelectric point of TiO 2 is around pH 6.2 and aggregates when suspended in the environment and medium (pH 7.4). In this study to enhance the dispersibility of TiO 2, using titanium dioxide having a modified polyacrylic acid TiO 2 surface (PA-TiO 2). In the vicinity of neutrality, PA-TiO 2 is charged with a negative charge and is dispersed by electrostatic repulsion. The average particle diameter measured by HPPS is about 90 nm (FIG. 7-1 described later).

PA−TiO 作製方法
(1) ポリアクリル酸(PAA)にDMFを加えて混合し、100mg/ml PAA溶液とする。
(2) TiO懸濁液10mlおよび(1)の100mg/ml PAA溶液を50mlコーニングにいれ、超音波発生装置で30分間超音波照射。
(3) DMF 37.5ml→PAA溶液2ml→TiO懸濁液0.5mlの順に50mlコーニングを用いて混合する。
(4) (3)の混合物を沈殿がなくなるまで超音波処理を行う。
(5) テフロン製の密閉容器にいれて150℃、5時間反応(夕方反応を開始して翌日まで放置)。
(6) 反応液を10mlずつ50mlコーニングにわける。
(7) (6)にアセトンを2倍量(20ml)加えて攪拌した後、室温で1時間静置。
(8) 遠心分離機にて4000rpm、15℃、20min遠心分離を行う。
(9) 分離した上澄み液を沈殿物がはがれないようにデカンテーションで捨てる。
(10) 99% Ethanolを2倍量(20ml)加えて穏やかに攪拌する。
(11) 遠心分離機にて4000rpm、10min遠心分離を行う。
(12) 分離した上澄み液を、沈殿物がはがれないようにデカンテーションで捨てた後、D.W.で必要な濃度に懸濁。
PA-TiO 2 preparation method (1) DMF is added to polyacrylic acid (PAA) and mixed to obtain a 100 mg / ml PAA solution.
(2) 10 ml of TiO 2 suspension and 100 mg / ml PAA solution of (1) were put into 50 ml Corning, and subjected to ultrasonic irradiation with an ultrasonic generator for 30 minutes.
(3) Mix DMF 37.5 ml → PAA solution 2 ml → TiO 2 suspension 0.5 ml in this order using 50 ml Corning.
(4) Sonicate the mixture of (3) until there is no precipitation.
(5) Place in a Teflon sealed container and react at 150 ° C. for 5 hours (start the evening reaction and leave until the next day).
(6) Divide the reaction liquid into 10-ml portions of 50 ml Corning.
(7) After adding and stirring twice (20 ml) of acetone to (6), the mixture was allowed to stand at room temperature for 1 hour.
(8) Centrifuge at 4000 rpm, 15 ° C., 20 min in a centrifuge.
(9) Discard the separated supernatant by decantation so that the precipitate does not come off.
(10) Add 99% Ethanol twice (20 ml) and mix gently.
(11) Centrifuge at 4000 rpm for 10 minutes in a centrifuge.
(12) After the separated supernatant is discarded by decantation so that the precipitate does not come off, W. Suspend to the required concentration.

[試薬]
細胞培養
・ Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) (ナカライテスク)
・ Foetal Bovine Serum (FBS) (GIBCO)
・ PBS(−) (日水製薬株式会社)
・ Typsin (Sigma)
・ EDTA−2Na (Ethylenediaminetetraacetic acid−2Na−2HO) (ナカライテスク)
[reagent]
Cell culture , Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) (Nacalai Tesque)
・ Foetal Bovine Serum (FBS) (GIBCO)
・ PBS (-) (Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.)
・ Typsin (Sigma)
EDTA-2Na (Ethylenediaminetic acid-2Na-2H 2 O) (Nacalai Tesque)

ATP assay
・ CellTiter−Glo Luminescent Cell Viability Assay (G7570) (Promega)
ATP assay
CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay (G7570) (Promega)

LDH assay
・ CytoTox−ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay (G7890) (Promega)
LDH assay
CytoTox-ONE Homogenous Membrane Integrity Assay (G7890) (Promega)

Trypan blue染色法
・ Trypan blue (BECKMAN COULTER)
Trypan blue staining method / Trypan blue (BECKMAN COULTER)

ラジカル測定
・ Aminophenyl Fluorescein (APF) (第一化学薬品)
Radical measurement / Aminophenyl Fluorescein (APF) (Daiichi Chemical)

抗体
・ Anti−preS1 monoclonal antibody・ Anti−preS2 monoclonal antibody (特殊免疫研究所)

・ Anti−GFP monoclonal antibody (ナカライテスク)
・ Alexa Flour 555 goat anti−mouse IgG antibody (Invitrogen)
Antibody・ Anti-preS1 monoantibody ・ Anti-preS2 monoantibody (Special Immunology Institute)

・ Anti-GFP monoclonal antibody (Nacalai Tesque)
Alexa Floor 555 goat anti-mouse IgG antibody (Invitrogen)

試薬
・ Tryptone
・ Yeast Extract
・ NaCl
・ agarose
・ Ampicillin
・ isopropyl−thio−β−D−galactoside (IPTG)
・ Triton X−100
・ 尿素
・ Dithiothreitol (DTT)
・ 2−ethanolamine
・ Dimethylphormamide (DMF)
・ Bovin Serum Albumin (BSA) (ナカライテスク)
・ phenylmethane sulfonyl fluoride (PMSF)
・ 4’,6−diamidino−2−phenylindole (DAPI) (SIGMA)
・ 1−Ethyl−3−(3−dimethylaminopropyl)−carbodiimide, hydrochloride (EDC)
・ N−Hydroxysuccinimide (NHS)
・ Polyacrylamide (PAA)
・ paraholmaldehyde (PFA) (和光純薬工業)
Reagent / Tryptone
・ Yeast Extract
・ NaCl
・ Agarose
・ Ampicillin
・ Isopropyl-thio-β-D-galactoside (IPTG)
・ Triton X-100
・ Urea ・ Dithiothreitol (DTT)
・ 2-ethanolamine
・ Dimethylformamide (DMF)
・ Bovin Serum Albumin (BSA) (Nacalai Tesque)
・ Phenylmethylsulfuryl fluoride (PMSF)
・ 4 ', 6-diamidino-2-phenyllinole (DAPI) (SIGMA)
1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbohydrate, hydrochloride (EDC)
・ N-Hydroxysuccinimide (NHS)
・ Polyacrylamide (PAA)
・ Paraholmaldehyde (PFA) (Wako Pure Chemical Industries)

二酸化チタン
・ MTT−422 (石原産業)
Titanium dioxide MTT-422 (Ishihara Sangyo)

ゲルろ過クロマトグラフィー担体
・ Sephadex G−50
・ Sephacryl S−500 HR
・ PD−10 カラム (GEヘルスケアバイオサイエンス)
Gel filtration chromatography carrier Sephadex G-50
・ Sephacryl S-500 HR
・ PD-10 Column (GE Healthcare Bioscience)

透析膜
・ Dialysis Membrane, Size 20 (和光純薬工業)
Dialysis membrane , Dialysis Membrane, Size 20 (Wako Pure Chemical Industries)

菌株
・ BL21 (DE3) (F−ompT hsdSB (rB−mB−) gal dcm (DE3) (Novagen)
Strains BL21 (DE3) (F-ompT hsdSB (rB-mB-) gal dcm (DE3) (Novagen)

プラスミド
・ pGEX−GFP−preS1/S2 (図6)
・ pGEX−GFP (大阪大学産業科学研究所)
Plasmid pGEX-GFP-preS1 / S2 (FIG. 6)
・ PGEX-GFP (Institute for Industrial Science, Osaka University)

本研究では上記のGST、GFP、preS1/S2の遺伝子が組み込まれたプラスミドを用いてタンパク質の発現を行った。GSTはアフィニティ精製用のタグであるキャリアータンパク質、GFPは緑色蛍光を発色する蛍光タンパク質である。そしてpreS1/S2が肝細胞を認識する分子認識タンパク質である。   In this study, protein expression was performed using a plasmid in which the GST, GFP, and preS1 / S2 genes were incorporated. GST is a carrier protein that is a tag for affinity purification, and GFP is a fluorescent protein that develops green fluorescence. PreS1 / S2 is a molecular recognition protein that recognizes hepatocytes.

[緩衝液および培地]
本研究で使用した緩衝液および培地は以下のように調整した。
[Buffers and media]
The buffer and medium used in this study were prepared as follows.

LB培地
Tripton:1.0g
Yeast Extract:0.5g
NaCl:0.5g
これらを蒸留水100mlに溶解させた後、オートクレーブする。冷めてから、アンピシリン100mlを添加する。
LB medium Tripton: 1.0 g
Yeast Extract: 0.5g
NaCl: 0.5g
These are dissolved in 100 ml of distilled water and then autoclaved. Allow to cool before adding 100 ml of ampicillin.

1M Hepes buffer(pH 7.4)
HEPES:238.9g
これを超純水に溶解させた後、4NのNaOHにてpH 7.4に調整する。その後、1Lにメスアップし密栓してオートクレーブする。また、pH 8.0のHepes bufferを作成する時も同様の操作にて作成した。
1M Hepes buffer (pH 7.4)
HEPES: 238.9g
This is dissolved in ultrapure water and then adjusted to pH 7.4 with 4N NaOH. Thereafter, the volume is increased to 1 L, sealed and autoclaved. Moreover, it created with the same operation also when producing Hepes buffer of pH 8.0.

Blocking buffer
FBS:1ml
BSA:1.5g
TritonX−100:15ml
これらをPBA(−)にて溶解し、50mlに調整する。分注し冷凍保存する。
Blocking buffer
FBS: 1ml
BSA: 1.5g
Triton X-100: 15ml
These are dissolved in PBA (−) and adjusted to 50 ml. Dispense and store frozen.

封入体洗浄液
1M Hepes buffer (pH8.0):4ml
10% Triton X−100:10ml
0.5M EDTA:0.4ml
超純水に溶解させた後、200mlにメスアップする。
Inclusion body washing liquid 1M Hepes buffer (pH 8.0): 4 ml
10% Triton X-100: 10ml
0.5M EDTA: 0.4ml
After dissolving in ultrapure water, make up to 200 ml.

8M尿素溶液
尿素:96g
1M Hepes buffer(pH8.0):4ml
1mM DTT:0.2ml
0.5M EDTA:0.4ml
超純水に溶解させた後、200mlにメスアップする。
8M urea solution urea: 96g
1M Hepes buffer (pH 8.0): 4 ml
1 mM DTT: 0.2 ml
0.5M EDTA: 0.4ml
After dissolving in ultrapure water, make up to 200 ml.

4M 尿素溶液
尿素:240g
1M Hepes buffer(pH8.0):20ml
1mM DTT:1ml
0.5mM EDTA:2ml
超純水に溶解させた後、1Lにメスアップする。
4M urea solution urea: 240g
1M Hepes buffer (pH 8.0): 20 ml
1 mM DTT: 1 ml
0.5 mM EDTA: 2 ml
After dissolving in ultrapure water, make up to 1 L.

2M 尿素溶液
尿素:120g
1M Hepes buffer(pH8.0):20ml
1mM DTT:1ml
1mM EDTA:2ml
超純水に溶解させた後、1Lにメスアップする。
2M urea solution urea: 120g
1M Hepes buffer (pH 8.0): 20 ml
1 mM DTT: 1 ml
1 mM EDTA: 2 ml
After dissolving in ultrapure water, make up to 1 L.

Separating Gel(SDS−PAGE)(12.5%)
D.W.:2.0ml
Sol.A(1.5M Tris−HCl(pH8.8)):1.5ml
Sol.C(30% Acrylamide、0.8% Bisacrylamide):2.5ml
10% SDS:60ml
10% 過硫酸アンモニウム(APS):80ml
TEMED:10ml
上記の組成で混合する。APSは最後に加える。
Separating Gel (SDS-PAGE) (12.5%)
D. W. : 2.0ml
Sol. A (1.5 M Tris-HCl (pH 8.8)): 1.5 ml
Sol. C (30% Acrylamide, 0.8% Bisacrylamide): 2.5 ml
10% SDS: 60 ml
10% ammonium persulfate (APS): 80ml
TEMED: 10ml
Mix with the above composition. APS is added last.

Stacking Gel(SDS−PAGE)(3.5%)
D.W.:2.75ml
Sol.B(0.5M Tris−HCl(pH6.8)):0.75ml
Sol.C(30% Acrylamide、0.8% Bisacrylamide):0.7ml
10% SDS:50ml
10%過硫酸アンモニウム(APS):50ml
TEMED:5ml
上記の組成で混合する。APSは最後に加える。
Stacking Gel (SDS-PAGE) (3.5%)
D. W. : 2.75ml
Sol. B (0.5 M Tris-HCl (pH 6.8)): 0.75 ml
Sol. C (30% Acrylamide, 0.8% Bisacrylamide): 0.7 ml
10% SDS: 50 ml
10% ammonium persulfate (APS): 50 ml
TEMED: 5ml
Mix with the above composition. APS is added last.

×10 SDS−PAGE泳動バッファー
Tris:30.3g
Glycine:143.1g
SDS:10g
D.W.に溶解させた後、1lにメスアップする。
× 10 SDS-PAGE running buffer Tris: 30.3 g
Glycine: 143.1g
SDS: 10g
D. W. After dissolving in 1 ml, make up to 1 liter.

×2 SDS sample buffer
0.5M Tris−HCl(pH6.8):25ml
10% SDS:40ml
Glycerol:20ml
Bromophenol Blue(BPB):10mg
上記の組成で調整する。
× 2 SDS sample buffer
0.5M Tris-HCl (pH 6.8): 25 ml
10% SDS: 40 ml
Glycerol: 20ml
Bromophenol Blue (BPB): 10mg
Adjust with the above composition.

[装置]
CO2インキュベーター
・ APC−30D (ASTEC)
[apparatus]
CO2 incubator APC-30D (ASTEC)

安全キャビネット
・ LAD−1300XA クラスII (オリエンタル技研工業)
Safety cabinet LAD-1300XA Class II (Oriental Giken Kogyo)

超音波照射装置
・ SONIC MASTER ES−2 (OG GIKEN)
Ultrasonic irradiation equipment・ SONIC MASTER ES-2 (OG GIKEN)

遠心分離機
・ KUBOTA 6930 (KUBOTA)
・ Cebtrifuge 5415 R (eppendolf)
Centrifuge / KUBOTA 6930 (KUBOTA)
Cetrifuge 5415 R (eppendorf)

ルミノメーター
・ Veritas Microplate Luminometer (Promega)
Luminometer / Veritas Microplate Luminometer (Promega)

オートクレーブ
・ High−Pressure Steam Sterilizer BS−305 (TOMY)
・ KT−2346 (ALP)
Autoclave High-Pressure Steam Stylizer BS-305 (TOMY)
・ KT-2346 (ALP)

オーブン
・ ST0−82 (IWAKI)
Oven ST0-82 (IWAKI)

蛍光マイクロプレートリーダー
・ CYTOFLUOR Multi−well Plate Reader Series 4000 (Per Septive Biosystems)
Fluorescent microplate reader CYTOFLUOR Multi-well Plate Reader Series 4000 (Per Septive Biosystems)

分光光度計
・ Spectrophotometer U−3010 (HITACHI)
Spectrophotometer · Spectrophotometer U-3010 (HITACHI)

フローサイトメトリー
・ EPICS XL−MCL ADC (BECKMAN COULTER)
Flow cytometry EPICS XL-MCL ADC (BECKMAN COULTER)

SPRセンサー
・ BIACORE2000 (BIACORE)
SPR sensor BIACORE2000 (BIACORE)

顕微鏡
・ 万能倒立顕微鏡 ダイアフォト TMD300
・ 顕微鏡 VSTB−2 (Nikon)
・ 蛍光顕微鏡 Bio zero (BZ−8000) (Keyence)
Microscope / Universal inverted microscope Diaphoto TMD300
・ Microscope VSTB-2 (Nikon)
・ Fluorescence microscope Bio zero (BZ-8000) (Keyence)

FPLC
・ AKTA (GEヘルスケアバイオサイエンス)
FPLC
・ AKTA (GE Healthcare Bioscience)

HPPS
・ High Performance Particle Sizer (MALVERN)
HPPSの原理としては、ほとんどの動的光散乱法(Dynamic Light Scattering=DLS)システムメーカは粒子にレーザー光を照射し、90度の位置で散乱光の強度の変動を解析することで、粒子のブラウン運動と粒子のサイズとを関係付ける方法を用いている。今回用いたシステムでは180度に近い(173度)いわゆる後方散乱光を測定する。ブラウン運動とは粒子の周囲の液体の分子がランダムに衝突することによって起きる粒子の不規則な運動のことで、小さい粒子では早く動き、大きい粒子では遅く動くという特徴をもつ。このように粒子が動きまわる結果、レーザー光の光強度が変動し、この変動速度を測定することで粒子サイズを計算する。なお、上記のPA−TiO粒子の粒度分布を測定した結果を図7に示す。
HPPS
・ High Performance Particle Sizer (MALVERN)
The principle of HPPS is that most dynamic light scattering (DLS) system manufacturers irradiate the particles with laser light and analyze the fluctuations in the intensity of the scattered light at a 90 degree position. A method that relates Brownian motion to particle size is used. The system used this time measures so-called backscattered light close to 180 degrees (173 degrees). Brownian motion is an irregular motion of particles caused by random collisions of liquid molecules around the particles. It is characterized by small particles moving fast and large particles moving slowly. As a result of the particles moving in this way, the light intensity of the laser light fluctuates, and the particle size is calculated by measuring the fluctuation speed. Incidentally, the results of measuring the particle size distribution of the above PA-TiO 2 particles in Fig.

[器具]
・ 細胞培養dish (3000−035)
・ 細胞培養dish (4000−010)
・ 細胞培養dish (4020−010) (IWAKI)
・ 10mlピペット ( 356551) (FALCON)
・ 24穴プレート (3526)
・ 96穴プレート (3603) (Costar)
・ 0.22mm フィルター (SLGV J13SL) (Millex)
[Equipment]
Cell culture dish (3000-035)
Cell culture dish (4000-010)
Cell culture dish (4020-010) (IWAKI)
・ 10ml pipette (356551) (FALCON)
・ 24-hole plate (3526)
・ 96-well plate (3603) (Costar)
・ 0.22mm filter (SLGV J13SL) (Millex)

<実施例2:preS1/S2及びGFPタンパク質の精製>
[はじめに]
肝細胞ターゲッティングTiOを作成するにあたり、はじめに肝細胞特異性を持つB型肝炎ウィルス由来preS1/S2タンパク質の精製について検討した。今回用いたpreS1/S2タンパク質は蛍光タンパク質GST−GFPとの融合タンパク質として大腸菌を用いて以下の手順によって発現させた。
<Example 2: Purification of preS1 / S2 and GFP protein>
[Introduction]
In preparing hepatocyte targeting TiO 2 , the purification of hepatitis B virus-derived preS1 / S2 protein having hepatocyte specificity was first examined. The preS1 / S2 protein used this time was expressed by the following procedure using Escherichia coli as a fusion protein with the fluorescent protein GST-GFP.

[実験方法]
以下の実験方法は、大野茂男、西村善文:タンパク実験 プロトコール1 機能解析編(1997)秀潤社を参照して行った。
[experimental method]
The following experimental method was performed with reference to Shigeo Ohno, Yoshifumi Nishimura: Protein Experiment Protocol 1 Functional Analysis (1997) Shujunsha.

タンパク質の発現
(1) pGEX−hGFP−preS1/S2及びpGEX−hGFPプラスミド1mlを大腸菌BL21(DE3)100mlに添加する。
(2) 氷上で30分静置後、42℃で60秒間 Heat shockを加える。
(3) 氷上で5分間冷やした後、LBプレート(+Amp)に蒔き37℃で一晩培養する。
(4) プレート上のコロニーを爪楊枝でLB培地(+Amp)3mlに植菌し、37℃で8時間培養する。
(5) 三角フラスコにLB培地(+Amp)200mlと培養した大腸菌1mlを加え、37℃で培養する。
(6) 培養液がO.D.600=0.8〜1.0になった時点で、100mM IPTG 200mlを添加し、17℃で12時間培養する。
Protein Expression (1) Add 1 ml of pGEX-hGFP-preS1 / S2 and 1 ml of pGEX-hGFP plasmid to 100 ml of E. coli BL21 (DE3).
(2) After leaving on ice for 30 minutes, add heat shock at 42 ° C. for 60 seconds.
(3) After cooling on ice for 5 minutes, seed on LB plate (+ Amp) and incubate overnight at 37 ° C.
(4) The colonies on the plate are inoculated into 3 ml of LB medium (+ Amp) with a toothpick and cultured at 37 ° C. for 8 hours.
(5) Add 1 ml of E. coli cultured with 200 ml of LB medium (+ Amp) to an Erlenmeyer flask and incubate at 37 ° C.
(6) The culture solution is O. D. When 600 = 0.8 to 1.0, 200 ml of 100 mM IPTG is added and cultured at 17 ° C. for 12 hours.

タンパク質の回収
(1) 培養液200mlを遠心管に移し、4℃で10000 rpm、10分間遠心して、集菌する。
(2) 上清を除去し、20mM Hepes buffer(pH8.0)を30ml加え、菌体を懸濁する。
(3) 溶液をコーニングに移し、10mg/ml PMSF 300mlを添加する。
(4) 超音波を照射し(OUTPUT 5、DUTY 40、5分)、大腸菌を破砕する。
(5) 4℃で10000rpm、10分間遠心して、上清を回収する。
Protein recovery (1) Transfer 200 ml of the culture solution to a centrifuge tube, collect it by centrifugation at 10,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C.
(2) Remove the supernatant, add 30 ml of 20 mM Hepes buffer (pH 8.0), and suspend the cells.
(3) Transfer the solution to Corning and add 300 ml of 10 mg / ml PMSF.
(4) Ultrasound is applied (OUTPUT 5, DUTY 40, 5 minutes) to disrupt E. coli.
(5) Centrifuge at 10000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. to collect the supernatant.

不溶性画分からのタンパク質の精製
(1) 不溶性画分(沈殿)に封入体洗浄液10mlを加え、懸濁する。
(2) 4℃で10000rpm、10分間遠心する。
(3) (1)〜(2)の操作をもう1回繰り返す。
(4) 沈殿に8M尿素溶液10mlを加えてよく懸濁し、室温で1時間静置する。
(5) 4℃で10000rpm、10分間遠心する。
(6) 上清を透析チューブに移し、500mlの4M尿素溶液に対して4℃で2.5時間透析する。
(7) 透析外液を500mlの2M尿素溶液に交換し、4℃で2.5時間透析する。
(8) 透析外液を20mM Hepes buffer(pH8.0)に交換し、4℃で一晩透析する。
(9) 透析チューブから溶液を取り出し、4℃で10000rpm、10分間遠心して、上清を回収する。
Purification of protein from insoluble fraction (1) Add 10 ml of washing solution of inclusion body to the insoluble fraction (precipitate) and suspend.
(2) Centrifuge at 10000 rpm for 10 minutes at 4 ° C.
(3) Repeat operations (1) and (2) once more.
(4) Add 10 ml of 8M urea solution to the precipitate, suspend well, and let stand at room temperature for 1 hour.
(5) Centrifuge at 10000 rpm for 10 minutes at 4 ° C.
(6) The supernatant is transferred to a dialysis tube and dialyzed against 500 ml of 4M urea solution at 4 ° C. for 2.5 hours.
(7) Replace the dialyzed external solution with 500 ml of 2M urea solution and dialyze at 4 ° C. for 2.5 hours.
(8) Exchange the dialyzed external solution to 20 mM Hepes buffer (pH 8.0) and dialyze overnight at 4 ° C.
(9) Remove the solution from the dialysis tube and centrifuge at 10000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. to collect the supernatant.

[タンパク質の評価]
Bradford法によるタンパク質の定量
廃液中のタンパク濃度測定法としてBradford法を用いた。Bradford法とは色素溶液中のクマシーブリリアントブルー(CBB)が試料中のタンパク質と結合すると最大吸収波長が465nmから 595nmに移動することを利用し、この波長を吸光度計で測定することによりタンパク質濃度測定を行う方法である。
[Protein evaluation]
Determination of protein by Bradford method The Bradford method was used as a method for measuring the protein concentration in the waste liquid. The Bradford method uses the fact that Coomassie Brilliant Blue (CBB) in the dye solution binds to the protein in the sample and shifts the maximum absorption wavelength from 465 nm to 595 nm. By measuring this wavelength with an absorptiometer, the protein concentration is measured. It is a method to do.

以下の手順にて測定した。
(1) 測定可能範囲になるように希釈したサンプル溶液をエッペンドルフチューブに800 ml採る。また検量線用の基準BSA溶液として0、1、5、10、20mg/mlに調整する。
(2) 色素溶液のCBB溶液を200μl加え、よく攪拌する。
(3) 分光光度計(波長:595nm)にて1時間以内に測定する。
(4) 検量線を引き、タンパク質濃度を算出する。
The measurement was performed according to the following procedure.
(1) Take 800 ml of the sample solution diluted to the measurable range in an Eppendorf tube. The standard BSA solution for the calibration curve is adjusted to 0, 1, 5, 10, 20 mg / ml.
(2) Add 200 μl of the dye solution CBB solution and stir well.
(3) Measure within 1 hour with a spectrophotometer (wavelength: 595 nm).
(4) Draw a calibration curve and calculate the protein concentration.

SDS−PAGE
試料の調整
以下の方法で試料の調整を行った。
(1) 2−mercaptoethanolと2×SDS Sample Bufferを1:9で混ぜる(1サンプルあたり15ml使用)。
(2) sampleタンパク質溶液とステップ1で作ったものを1:1で混ぜる(1サンプル15ml:15mlで混合)。
(3) 95℃、3分間熱処理する。
(4) 氷上で5分以上静置する。
(5) Sampleを20mlずつゲルのスポットに注入する。
SDS-PAGE
Preparation of sample The sample was prepared by the following method.
(1) Mix 2-mercaptoethanol and 2 × SDS Sample Buffer 1: 9 (use 15 ml per sample).
(2) The sample protein solution and the one made in step 1 are mixed 1: 1 (1 sample 15 ml: mixed at 15 ml).
(3) Heat treatment at 95 ° C. for 3 minutes.
(4) Leave on ice for at least 5 minutes.
(5) Inject 20 ml of Sample into the gel spot.

CBB染色によるタンパク質の検出
(1) SDS−PAGE終了後ゲルを取り出し、不用な部分を切り捨てた後、容器に移し、ゲル体積の5〜10倍量程度の染色液を入れ、1時間ゆっくり振る。
(2) 染色液を除き、ゲル体積の5〜10倍量程度の脱色液を注ぎ、ゲルの脱色が完了してタンパク質のバンドがはっきりと認められるようになるまでゆっくり振る。
(3) ゲルを取り出す。
Detection of protein by CBB staining (1) After completion of SDS-PAGE, the gel is taken out, unnecessary portions are cut off, transferred to a container, and a staining solution of about 5 to 10 times the gel volume is added and gently shaken for 1 hour.
(2) Excluding the staining solution, pour a decolorizing solution of about 5 to 10 times the gel volume, and shake gently until decolorization of the gel is complete and a protein band is clearly recognized.
(3) Remove the gel.

タンパク質の定量
ゲルをスキャナで取り込み、解析ソフト(Scion Image)で解析する。スキャナで取り込んだ画像より、バンドの濃さを数値化し(Measure)、濃度が決定している標準BSA溶液(25、50、100mg/ml)と比較して、ゲルに流したタンパク質溶液の濃度を推定する。
Protein quantification Gels are loaded with a scanner and analyzed with analysis software (Scion Image). From the image captured by the scanner, the density of the band is digitized (Measure), and compared to the standard BSA solution (25, 50, 100 mg / ml) whose concentration is determined, presume.

[結果と考察]
GST−GFP−preS1/S2およびGST−GFPタンパク質の精製を行い、Bradford法及びSDS−PAGEによりタンパク質の定量を行った(図8、表1)。
[Results and discussion]
GST-GFP-preS1 / S2 and GST-GFP proteins were purified, and the proteins were quantified by Bradford method and SDS-PAGE (FIG. 8, Table 1).

タンパク質の精製は可溶性画分(U.S.破砕後の上精)から行うことが望ましいが、今回の可溶性画分から得られた溶液を観察すると両タンパク質ともGFPの蛍光がほとんどあまり見られなかった。そこで、不溶性画分の封入体からタンパク質を抽出する方法を用いた。この方法によって得られたタンパク質は濃い緑色蛍光を示しており、高濃度のGST−GFP−preS1/S2あるいはGST−GFPタンパク質が精製できたのではないかと考えられる。これらのタンパク質濃度をBradford法によって求めるとpreS1/S2は2.98mg/mlの濃度で得られた。しかし、これらのタンパク質溶液にはpreS1/S2以外の不純タンパク質も多く含まれていることが考えられるためSDS−PAGE法によって精製したタンパク質の分子量の確認および解析ソフトによる濃度測定も行った。   It is desirable to purify the protein from the soluble fraction (U.S. fine powder after disruption), but when observing the solution obtained from this soluble fraction, almost no GFP fluorescence was observed in both proteins. . Therefore, a method of extracting protein from inclusion bodies of insoluble fraction was used. The protein obtained by this method shows deep green fluorescence, and it is considered that a high concentration of GST-GFP-preS1 / S2 or GST-GFP protein could be purified. When these protein concentrations were determined by the Bradford method, preS1 / S2 was obtained at a concentration of 2.98 mg / ml. However, since it is considered that these protein solutions contain a lot of impure proteins other than preS1 / S2, confirmation of the molecular weight of the protein purified by SDS-PAGE method and concentration measurement by analysis software were also performed.

この結果より、GST−GFP−preS1/S2の分子量は約72kDa、GST−GFPの分子量は約54kDaであると分かっている。図8より、それぞれの分子量の位置にバンドが現れていることから、GST−GFP−preS1/S2及びGST−GFPタンパク質が精製されたことが確認された。   From this result, it is known that the molecular weight of GST-GFP-preS1 / S2 is about 72 kDa, and that of GST-GFP is about 54 kDa. From FIG. 8, since bands appeared at the respective molecular weight positions, it was confirmed that the GST-GFP-preS1 / S2 and GST-GFP proteins were purified.

また、上清溶液からはpreS1/S2タンパク質は0.048mg/mlの濃度しかなく、違う分子量の位置に多くのバンドがあった。しかし、封入体からの精製においては1.79mg/mlと高濃度のタンパク質が得られ、上清のときのSDSゲルと比べると他の分子量の位置にバンドが見られず純度も良いものを得ることが出来た。GST−GFPタンパク質においても同様の結果が見られた。よって、今後この手法でタンパク質の発現を行い、封入体から精製したタンパク質を使用する。   Further, from the supernatant solution, the preS1 / S2 protein had a concentration of only 0.048 mg / ml, and there were many bands at different molecular weight positions. However, in the purification from inclusion bodies, a high concentration of 1.79 mg / ml protein is obtained, and compared to the SDS gel in the supernatant, no band is seen at other molecular weight positions and a good purity is obtained. I was able to. Similar results were seen with GST-GFP protein. Therefore, protein will be expressed in this way in the future, and the protein purified from inclusion bodies will be used.

<実施例3:preS1/S2及びGFPタンパク質のナノ粒子表面への固定化>
[はじめに]
実施例2にてpreS1/S2タンパク質は精製出来た。本実施例ではアミノカップリング法を用いたPA−TiO表面へのタンパク質の固定化について検討し、ゲルろ過クロマトグラフィーを用いたpreS1/S2固定化粒子の分離精製も行う。
<Example 3: Immobilization of preS1 / S2 and GFP protein on nanoparticle surface>
[Introduction]
In Example 2, the preS1 / S2 protein could be purified. In this example, protein immobilization on the surface of PA-TiO 2 using the amino coupling method is examined, and separation and purification of preS1 / S2 immobilized particles using gel filtration chromatography are also performed.

[ゲルろ過クロマトグラフィーの原理]
タンパク質を分離する方法としては、
l ゲルろ過クロマトグラフィー
l イオン交換クロマトグラフィー
l (抗体)アフィニティークロマトグラフィー
などが用いられるが、本研究においてはゲルろ過クロマトグラフィー法を用いた。
[Principle of gel filtration chromatography]
As a method of separating proteins,
l Gel filtration chromatography
l Ion exchange chromatography
l (Antibody) Affinity chromatography is used, but gel filtration chromatography was used in this study.

その原理としては、質量の違うタンパク質は、ポリアクリルアミドゲルやデキストラン(細菌由来の多糖類)あるいはアガロース(海草由来の多糖類)などの多孔性ビーズを用いたゲルろ過クロマトグラフィーで分離できる。タンパク質溶液をビーズの詰まったカラムに流すと、ビーズのまわりを流れながらタンパク質はある時間ビーズの孔の中にとどまる。その結果、カラム内でのこのタンパク質の移動は遅くなる。小さなタンパク質ほど簡単にビーズの孔にしみ込むので、カラムの中を大きなタンパク質よりゆっくり流れることになる(図9)。   In principle, proteins with different masses can be separated by gel filtration chromatography using porous beads such as polyacrylamide gel, dextran (bacterial polysaccharide), or agarose (seaweed polysaccharide). When the protein solution is flowed through a column packed with beads, the protein stays in the pores of the beads for some time while flowing around the beads. As a result, the movement of this protein within the column is slow. Smaller proteins can easily penetrate into the pores of the beads and flow more slowly through the column than larger proteins (Figure 9).

[実験方法]
タンパク質の固定化法(図10)
(1) 0.4M EDC溶液0.25mlに0.1M NHS溶液0.25mlを加える。
(2) 1.5% PA−TiO溶液2.5mlに(1)の混合液を0.5ml加え室温にて1時間緩やかに撹拌させながら反応させる。
(3) ゲルろ過カラムPD−10にてPA−TiOと未反応のEDC/NHSを分離させる。
(4) カラムから出てきたPA−TiO溶液3.5mlにタンパク質溶液2.5mlを加え、4℃にて4時間〜1晩緩やかに撹拌させながら反応させる。
(5) 0.1Mモノエタノールアミンを1ml加え4℃にて30分緩やかに撹拌させながら反応させる。
[experimental method]
Protein immobilization method (Figure 10)
(1) Add 0.25 ml of 0.1 M NHS solution to 0.25 ml of 0.4 M EDC solution.
(2) 0.5 ml of the mixture of (1) is added to 2.5 ml of 1.5% PA-TiO 2 solution, and the mixture is allowed to react at room temperature for 1 hour with gentle stirring.
(3) separating the EDC / NHS unreacted with PA-TiO 2 by gel filtration column PD-10.
(4) Add 2.5 ml of the protein solution to 3.5 ml of the PA-TiO 2 solution coming out of the column, and react while gently stirring at 4 ° C. for 4 hours to overnight.
(5) Add 1 ml of 0.1M monoethanolamine and react at 4 ° C. with gentle stirring for 30 minutes.

ゲルろ過クロマトグラフィー(AKTA)
(1) 付属のPCの電源を入れプログラムを起動する。
(2) 事前に20mM Hepes buffer(pH7.4、filtration(0.22mm))にてカラムを平衡化させておく。
(3) Sample溶液を2mlサンプルループに注入し、プログラムを流速0.5ml /min、Sampleを4mlずつ分画するように設定し開始する。
Gel filtration chromatography (AKTA)
(1) Turn on the attached PC and start the program.
(2) The column is equilibrated in advance with 20 mM Hepes buffer (pH 7.4, filtration (0.22 mm)).
(3) The sample solution is injected into the 2 ml sample loop, and the program is set so that the flow rate is 0.5 ml / min and the sample is fractionated by 4 ml.

[結果と考察]
ゲルろ過クロマトグラフィーによる分画精製
ゲルろ過クロマトグラフィーの結果を図11、12に示した。図11では各分画の蛍光を測定することでpreS1/S2タンパク質の存在する分画を調べた。また、図12ではBradford法によって各分画のタンパク質量を調べた。同時に比較対象としてpreS1/S2タンパク質のみをゲルろ過した場合、そしてPA−TiOのみをゲルろ過した場合のクロマトグラムも同時に得た。
[Results and discussion]
The results of fraction purification gel filtration chromatography by gel filtration chromatography are shown in FIGS. In FIG. 11, the fraction in which the preS1 / S2 protein is present was examined by measuring the fluorescence of each fraction. In FIG. 12, the amount of protein in each fraction was examined by the Bradford method. When gel filtration only preSl / S2 protein as compared simultaneously, and also to obtain simultaneously chromatogram when only PA-TiO 2 was gel filtered.

これらを比較すると、TiOの分画はUVデテクターの値より、分画7〜11になることが分かった。そして、preS1/S2タンパク質は分画11〜18に分画されたことが分かった。これらのことから、preS1/S2固定化TiOの分画は7〜10になっているのではないかと考えられる。また粒子上に存在するタンパク質量は64mg/Lであった。 When these were compared, it was found that the fraction of TiO 2 became fractions 7 to 11 based on the value of the UV detector. And it was found that the preS1 / S2 protein was fractionated into fractions 11-18. For these reasons, fractionation of preSl / S2 immobilized TiO 2 is considered that it would be have become 7-10. The amount of protein present on the particles was 64 mg / L.

固定化量を増加させるには、
・ アミノカップリング法(EDC/NHS)の条件検討(N.Nakajima,Y.Ikada. Mechanism of Amide Formation by Carbodiimide for Bioconjugation in Aqueous Media. Bioconjugate Chem. 6(1995)123−130.を参照)
・ 他のLinker試薬を用いた検討
・ タンパク質の純度を上げる(アフィニティークロマトグラフィーなどによるpreS1/S2のさらなる精製)
などを行うことによって、より多くのタンパク質を修飾した粒子を作成することが可能となるのではと考えられる。
To increase the amount of immobilization,
・ Condition of amino coupling method (EDC / NHS) (N. Nakajima, Y. Ikada. Mechanism of Amide Formation by Carbohydrate for Bioconjugation in Aquamedia Med.
・ Study using other Linker reagents ・ Increase protein purity (further purification of preS1 / S2 by affinity chromatography)
It is considered that it is possible to create particles in which more proteins are modified by performing the above.

SDS−PAGE法による固定化の確認
ゲルろ過クロマトグラフィーによって分画された各サンプルをSDS−PAGEにかけ熱変性によって粒子上から剥がれた、あるいは粒子に付着していた、そして未反応のタンパク質を検出した(図13)。この結果、分画8〜16にかけてpreS1/S2タンパク質の分子量の位置にバンドが見られた。これは先の図11および図12におけるデータと相関を持ち、さらにTiOが検出される分画8、9で濃いバンドが得られていることから図11〜13を総合的に見て今後の研究には分画8を用いるのが良いと考えられる。
Confirmation of immobilization by SDS-PAGE Each sample fractionated by gel filtration chromatography was subjected to SDS-PAGE and peeled off or adhered to the particles by thermal denaturation, and unreacted protein was detected. (FIG. 13). As a result, a band was observed at the position of the molecular weight of the preS1 / S2 protein in fractions 8 to 16. This correlates with the data in FIG. 11 and FIG. 12, and since dark bands are obtained in the fractions 8 and 9 where TiO 2 is detected, the future will be comprehensively viewed in FIGS. It is considered better to use fraction 8 for research.

粒子の安定性
精製したTiO粒子を10% FBS入りDMEM中に入れ、生体内と同じ環境下での粒子径の変化を調べた(図14)。通常、表面電荷が中性付近であるTiOは生体内の環境においては凝集しやすいことが知られている。PA−TiOはポリアクリル酸が修飾されているため、表面にあるカルボキシル基によって分散性が向上していた。今回のpreS1/S2固定化後もTiO粒子は粒径50〜200nmで良好な分散性を持ち、若干の凝集は見られるが24、72時間後もその分散性を保持することが分かった。これらの結果よりin vivoの実験系においては、ターゲッティング機能に加えて、がん組織でのEPR効果によるpreS1/S2固定化TiO粒子の集積が期待出来るのではないかと考えられる。
Particle Stability Purified TiO 2 particles were placed in DMEM containing 10% FBS, and the change in particle diameter under the same environment as in vivo was examined (FIG. 14). Usually, it is known that TiO 2 whose surface charge is near neutral is likely to aggregate in an in vivo environment. Since PA-TiO 2 was modified with polyacrylic acid, the dispersibility was improved by the carboxyl group on the surface. It was found that even after preS1 / S2 immobilization this time, the TiO 2 particles had a good dispersibility with a particle size of 50 to 200 nm and some aggregation was observed, but the dispersibility was maintained after 24 and 72 hours. From these results, in an in vivo experimental system, in addition to the targeting function, it is considered that accumulation of preS1 / S2 immobilized TiO 2 particles by the EPR effect in cancer tissues can be expected.

[まとめ]
今回のアミノカップリング法によるタンパク質固定化によってTiO粒子上にpreS1/S2タンパク質が結合したことが分かった。そのタンパク質量は64mg/Lであり、その粒子径は平均100nmくらいであることも分かった。これは粒子1個あたりにpreS1/S2分子が平均3個結合していることになる。
[Summary]
It was found that the preS1 / S2 protein was bound on the TiO 2 particles by the protein immobilization by the present amino coupling method. It was also found that the amount of protein was 64 mg / L, and the average particle size was about 100 nm. This means that three preS1 / S2 molecules are bonded on average per particle.

また今回作成した粒子は10% FBS中においてもほとんど凝集することがなく、安定した粒径を持つことも分かった。実施例4以降では本粒子の機能評価を行った。   It was also found that the particles prepared this time hardly aggregate even in 10% FBS and have a stable particle size. In Example 4 and later, functional evaluation of the particles was performed.

<実施例4:SPRセンサーによるpreS1/S2固定化TiO特異性評価>
[はじめに]
実施例3までにpreS1/S2固定化TiOを作成し、ゲルろ過クロマトグラフィー法により分画精製した。本実施例では完成したpreS1/S2固定化TiOに対してSPRセンサーを用いてpreS1/S2固定化TiOの抗preS1抗体に対する特異性評価実験を行う。
<Example 4: PreS1 / S2 immobilized TiO 2 specificity evaluation by SPR sensor>
[Introduction]
Up to Example 3, preS1 / S2 immobilized TiO 2 was prepared and fractionated and purified by gel filtration chromatography. In this example, an experiment for evaluating the specificity of the preS1 / S2 immobilized TiO 2 against the anti-preS1 antibody is performed on the completed preS1 / S2 immobilized TiO 2 using an SPR sensor.

[SPRセンサー(BIACORE)の検出原理]
BIACOREの検出系では、表面プラズモン(Surface plasmon)が金属/液体界面で励起した場合に起こる、いわゆる表面プラズモン共鳴(Surface plasmon resonance=SPR)の光学現象を採用している。光源に発光ダイオードを用い、波長760nmの偏光をプリズムに照射し、プリズムにくさび型の光に集光し、全反射の条件下でセンサーチップに照射する。この光は全反射する際に、金膜表面に特殊な波を生じさせる。その波動を生むために入射光の一部の波長エネルギーが消費されるために、反射光をモニタリングすると特定の角度にエネルギーの消失が見られ、反射光の全波長域に対する強度を測定すると、特定の角度に強度の減少した光の谷間が確認できる。この減少をSPRという。反射光の消失角度(SPR角度)は金膜表面近傍での媒質の屈折率に依存して変動する。この減少を利用して、2分子間の結合・解離を測定する。金薄膜上に試料(リガンド)を固定し、それに特異性をもつ物質(アナライト)を注入することで、2分子は結合するために、金薄膜の質量が増加し、その結果としてセンサーチップ表面の屈折率が増加する。この屈折率の変化により光の谷が移動する(図15)。この移動度の経時変化をセンサーグラムというグラフに表示することで、分子間の相互作用をリアルタイムにモニタリングすることができる。
[Detection principle of SPR sensor (BIACORE)]
The BIACORE detection system employs an optical phenomenon of so-called surface plasmon resonance (SPR) that occurs when surface plasmons are excited at the metal / liquid interface. A light-emitting diode is used as a light source, and polarized light having a wavelength of 760 nm is irradiated onto the prism, condensed into wedge-shaped light on the prism, and irradiated onto the sensor chip under conditions of total reflection. When this light is totally reflected, a special wave is generated on the gold film surface. Since some of the wavelength energy of the incident light is consumed to generate the wave, when the reflected light is monitored, the energy disappears at a specific angle, and when the intensity of the reflected light over the entire wavelength range is measured, A valley of light with reduced intensity can be confirmed at an angle. This decrease is called SPR. The disappearance angle (SPR angle) of the reflected light varies depending on the refractive index of the medium in the vicinity of the gold film surface. Using this decrease, the binding / dissociation between two molecules is measured. By immobilizing the sample (ligand) on the gold thin film and injecting a specific substance (analyte) to it, the two molecules bind to each other, increasing the mass of the gold thin film, resulting in the sensor chip surface. The refractive index of increases. The valley of light moves by this change in refractive index (FIG. 15). By displaying this change in mobility over time in a graph called a sensorgram, the interaction between molecules can be monitored in real time.

光の谷の移動度を表す単位として、SPR角度の0.1°の変化を1000レゾナンスユニット(RU)と定義する。1000RUはセンサーチップ表面に約1ng/mmの質量変化が生じたことになる。 As a unit representing the mobility of the valley of light, a change of 0.1 ° in the SPR angle is defined as 1000 resonance units (RU). 1000 RU resulted in a mass change of about 1 ng / mm 2 on the sensor chip surface.

[センサーチップへの抗preS1抗体の固定]
BIACOREではセンサーチップは測定中、常に流体に接している状態であり、得られるセンサーグラムは直接にはセンサーチップ表面の溶媒の屈折率変化を反映している。そのため、RU値の変化は、センサーチップ上に固定化したリガンドと溶媒中のアナライトとの結合に伴うセンサーグラムと溶媒そのものの屈折率がもたらすセンサーグラムの総和であり、このときの溶媒の影響をバルク効果と呼ぶ。
[Immobilization of anti-preS1 antibody to sensor chip]
In BIACORE, the sensor chip is always in contact with the fluid during measurement, and the obtained sensorgram directly reflects the refractive index change of the solvent on the surface of the sensor chip. Therefore, the change in the RU value is the sum of the sensorgram resulting from the binding between the ligand immobilized on the sensor chip and the analyte in the solvent and the refractive index of the solvent itself, and the influence of the solvent at this time Is called the bulk effect.

BIACOREでの典型的なセンサーグラムを図16に示す。リガンドを固定化したセンサーチップ表面にアナライトを注入添加すると、特異的結合反応に伴いレゾナンズセンサーグラムが増加する。設定時間後アナライトの注入が終わり、ランニングバッファーが流れ始める。ここでは、いったんリガンドに結合したアナライトの解離反応が観察される。強固に結合した分子を引き離すために、界面活性剤等の変性剤を添加することで、アナライトとリガンドを完全に解離させ、センサーチップを再生させる。このサイクルを繰り返すことで、多サンプルを連続的に処理することが可能である。また、BIACOREで使用する溶液、試料等は、マイクロ流路に流すので、微粒子の混入を避けるために、フィルトレーション処理をし、十分に脱気をしておく必要がある。   A typical sensorgram for BIACORE is shown in FIG. When an analyte is injected and added to the surface of a sensor chip on which a ligand is immobilized, the resonance sensorgram increases with the specific binding reaction. After the set time, the injection of the analyte is completed and the running buffer starts to flow. Here, the dissociation reaction of the analyte once bound to the ligand is observed. In order to separate molecules that are strongly bonded, a denaturant such as a surfactant is added to completely dissociate the analyte and the ligand and regenerate the sensor chip. By repeating this cycle, it is possible to process many samples continuously. In addition, since the solution, sample, and the like used in BIACORE are passed through the microchannel, it is necessary to perform degassing sufficiently by performing a filtration process in order to avoid mixing of fine particles.

本研究ではセンサーチップの金薄膜上にpreS1/S2タンパク質をアミノカップリング反応により固定化する。センサーチップにはアミノカップリング用チップCMを使用した。CM5の金薄膜表面には親水性のデキストラン層があり、このデキストランはカルボキシル基が修飾されている。このカルボキシル基と抗preS1抗体のアミノ基を利用してカップリングにより固定化した。   In this study, the preS1 / S2 protein is immobilized on the gold thin film of the sensor chip by an amino coupling reaction. An amino coupling chip CM was used as the sensor chip. There is a hydrophilic dextran layer on the gold thin film surface of CM5, and this dextran is modified with a carboxyl group. The carboxyl group and the amino group of the anti-preS1 antibody were used for immobilization by coupling.

これにより、抗preS1抗体をリガンドとし、実施例3までに作成したpreS1/S2固定化TiOをアナライトとして使用した。ランニングバッファーには50mM Hepes buffer(pH7.4、filtration(0.22 mm))を使用した。 Thus, the anti-preS1 antibody was used as a ligand, and preS1 / S2 immobilized TiO 2 prepared up to Example 3 was used as an analyte. As the running buffer, 50 mM Hepes buffer (pH 7.4, filtration (0.22 mm)) was used.

[BIACOREによるpreS1/S2タンパク質の特異性評価]
preS1/S2タンパク質による濃度依存性評価
センサーチップ(CM5)上に抗preS1抗体をプログラムを用いて固定化させ、そこへ1、7、14mMのpreS1/S2タンパク質を20ml流し、今回の抗体における濃度依存性を評価した。その後、10mM NaOH+10% SDSにおいて最終的に解離させセンサーチップを再生させた。
[Specificity evaluation of preS1 / S2 protein by BIACORE]
Evaluation of concentration dependency by preS1 / S2 protein Anti-preS1 antibody was immobilized on a sensor chip (CM5) using a program, and 20 ml of 1,7,14 mM preS1 / S2 protein was flowed there, and concentration dependency in this antibody Sex was evaluated. Then, the sensor chip was regenerated by finally dissociating in 10 mM NaOH + 10% SDS.

preS1/S2固定化TiO による特異性評価
センサーチップ(CM5)上に固定化した抗preS1抗体上にpreS1/S2固定化TiOを20ml流し、抗preS1抗体への特異性を評価した。その後、10mM NaOH+10% SDSにおいて最終的に解離させセンサーチップを再生させた。
preS1 / S2 immobilized specificity by TiO 2 Evaluation sensor chip immobilized anti preS1 on the antibody on (CM5) preS1 / S2 immobilized TiO 2 flushed 20 ml, and assess the specificity of the anti-preS1 antibodies. Then, the sensor chip was regenerated by finally dissociating in 10 mM NaOH + 10% SDS.

[結果と考察]
抗preS1抗体によるpreS1/S2タンパク質の濃度依存性およびpreS1/S2固定化TiOの特異性を評価した(図17、図18)。1、7、14mMのpreS1/S2タンパク質を流した結果、14mMの時は370RUを得られ7mMの時は240RUとタンパク質濃度を下げるに従って、きれいな濃度依存的センサーグラムを得ることが出来た。しかし、1mMのpreS1/S2タンパク質では20RUくらいと、抗体との特異的な反応をほとんど得られなかった(図17)。また、preS1/S2固定化TiOを流した時、BSA固定化TiOおよびTiOにおいては抗体との反応がほとんど見られなかった。一方、preS1/S2固定化TiOは溶液中のタンパク質が0.3mMと先程の図17より1mM以下のタンパク質量にもかかわらず約80RUと大きな特異性を示した(図18)。これは、RUは反応した物質の質量変化によって値が上昇するので、多くのタンパク質が反応したということではなく、TiOの質量がタンパク質に比べてかなり大きく、そのため0.3mMのタンパク質ながら80RUという値を得られたのだと考えられる。よって、本研究のpreS1/S2固定化TiOはpreS1/S2の特異性を持ち、またBIACOREのデータからTiO表面にpreS1/S2タンパク質が固定化されていることを改めて示すことが出来た。
[Results and discussion]
The concentration dependency of the preS1 / S2 protein by the anti-preS1 antibody and the specificity of the preS1 / S2 immobilized TiO 2 were evaluated (FIGS. 17 and 18). As a result of flowing 1, 7, and 14 mM preS1 / S2 protein, 370 RU was obtained at 14 mM, and 240 RU was obtained at 7 mM. As the protein concentration was lowered, a clean concentration-dependent sensorgram could be obtained. However, with 1 mM preS1 / S2 protein, a specific reaction with an antibody was hardly obtained at about 20 RU (FIG. 17). In addition, when preS1 / S2 immobilized TiO 2 was allowed to flow, BSA-immobilized TiO 2 and TiO 2 showed almost no reaction with antibodies. On the other hand, preS1 / S2 immobilized TiO 2 showed a large specificity of about 80 RU, despite the amount of protein being 1 mM or less from the previous FIG. 17 with 0.3 mM protein in the solution (FIG. 18). This is because the value of RU increases due to the change in the mass of the reacted substance, so it does not mean that many proteins have reacted. The mass of TiO 2 is considerably larger than that of protein, so it is 80 RU with 0.3 mM protein. It is thought that the value was obtained. Therefore, the preS1 / S2 immobilized TiO 2 of this study has the specificity of preS1 / S2, and from the BIACORE data, it can be shown again that the preS1 / S2 protein is immobilized on the TiO 2 surface.

<実施例5:免疫染色法>
[はじめに]
実施例4にてSPRセンサーを用いることで抗体との特異性を示し、また同時にTiO表面にpreS1/S2タンパク質が固定化されていることが確認出来た。本実施例では、実際にヒト肝臓癌由来HepG2培養細胞を用いて、免疫染色法による肝細胞特異性を評価した。
<Example 5: Immunostaining method>
[Introduction]
In Example 4, the specificity to the antibody was shown by using the SPR sensor, and at the same time, it was confirmed that the preS1 / S2 protein was immobilized on the TiO 2 surface. In this example, human liver cancer-derived HepG2 cultured cells were actually used to evaluate hepatocyte specificity by immunostaining.

[原理]
以下の免疫染色法は、許南浩 黒木登志夫 編集:実験医学別冊 培養細胞実験ハンドブック(2004)羊土社、およびM.Ricci,M.Bertolotti,C.Anzivino,et al.17b−estradiol prevents cytoxicity from hydrophobic bile acids in HepG2 and WRL−68 cell cultures. J. Gastroentrology and Hepatology 21(2006)894−901を参照して行った。
[principle]
The following immunostaining method is described by Hiroshi Konan, Toshio Kuroki, edited by Experimental Medicine, Separately, Cultured Cell Experiment Handbook (2004) Yodosha, and Ricci, M .; Bertolotti, C.I. Anzivino, et al. 17b-estradiol presents cytologicality hydrophobic bill acid in HepG2 and WRL-68 cell cultures. J. et al. Gastroenterology and Hepatology 21 (2006) 894-901.

まず、培養及び染色後の観察に適切な機材の上に細胞を培養する。適切な固定処理後に細胞膜の透過処理を行い、抗体分子が細胞内に入り込めるようにする。その後、研究対象となる分子に対する抗体(一次抗体)を反応させる。一次抗体との反応後、未反応の抗体を除く。蛍光物質あるいは酵素が結合している二次抗体を反応させた後にバッファーで洗浄し、蛍光顕微鏡下で観察する(図19)。また、染色後、必要に応じて核染色も行う。ここでいう酵素とはHorseradish Peroxidase(HRP)やAlkaline Phosphatase(AP)のことである。今回は、蛍光色素であるAlexa Flour 555を結合した抗体を用いた。   First, cells are cultured on equipment suitable for observation after culture and staining. After appropriate fixation, the cell membrane is permeabilized so that the antibody molecules can enter the cell. Thereafter, an antibody against the molecule to be studied (primary antibody) is reacted. After the reaction with the primary antibody, the unreacted antibody is removed. A secondary antibody to which a fluorescent substance or enzyme is bound is reacted, then washed with a buffer, and observed under a fluorescence microscope (FIG. 19). After staining, nuclear staining is also performed as necessary. The enzyme here is Horseradish Peroxidase (HRP) or Alkaline Phosphatase (AP). This time, an antibody bound with Alexa Floor 555, which is a fluorescent dye, was used.

[抗preS1・抗GFP抗体による免疫染色]
実験方法
免疫染色法について簡潔に示す(図20)。
(1) 2×10cells/wellになるように3.5cm dishに2mlずつ細胞懸濁液を入れる。
(2) 37℃、5% COにて24時間インキュベート。
(3) 0.1%のpreS1/S2固定化TiOを200mlずつ添加し、37℃、5% COにてさらに6時間インキュベートする。
(4) 培地を捨ててPBS(−)にて3回洗浄する。
(5) 4% PFAを500ml添加し、15分間静置する。
(6) PFAを除去し0.25% TritonX−100入りのPBS(−)を500ml加え15分間撹拌する。
(7) 1mg/ml anti−preS1 mouse monoclonal antibodyあるいは4.4mg/ml anti−GFP mouse monoclonal antibodyを500ml添加にて一晩静置する。
(8) 0.03% TritonX−100入りPBS(−)にて3回洗浄する。
(9) 4mg/ml Alexa Flour 555 goat anti−mouse IgG antibodyを500ml添加後遮光し室温で1時間静置する。
(10) 0.03% TritonX−100入りPBS(−)にて3回洗浄する(遮光)。
(11) 乾燥防止にPBS(−)を500ml入れ、蛍光顕微鏡にて観察する。
[Immunostaining with anti-preS1 / anti-GFP antibody]
Experimental method The immunostaining method is briefly shown (FIG. 20).
(1) Put 2 ml of cell suspension in a 3.5 cm dish so that it becomes 2 × 10 5 cells / well.
(2) Incubate at 37 ° C., 5% CO 2 for 24 hours.
(3) Add 200 ml of 0.1% preS1 / S2 immobilized TiO 2 and incubate at 37 ° C., 5% CO 2 for another 6 hours.
(4) Discard the medium and wash 3 times with PBS (-).
(5) Add 500 ml of 4% PFA and let stand for 15 minutes.
(6) Remove PFA, add 500 ml of PBS (−) containing 0.25% Triton X-100, and stir for 15 minutes.
(7) Add 500 ml of 1 mg / ml anti-preS1 mouse monoclonal antibody or 4.4 mg / ml anti-GFP mouse monoclonal antibody overnight.
(8) Wash 3 times with PBS (-) containing 0.03% Triton X-100.
(9) Add 500 ml of 4 mg / ml Alexa Floor 555 goat anti-mouse IgG antibody, shield from light and let stand at room temperature for 1 hour.
(10) Wash three times with PBS (-) containing 0.03% Triton X-100 (light-shielded).
(11) Add 500 ml of PBS (−) to prevent drying and observe with a fluorescence microscope.

結果と考察
抗preS1抗体および抗GFP抗体を使った免疫染色法によってpreS1/S2固定化TiOのターゲット能を調べた(図21、図22)。preS1/S2固定化TiOを添加した細胞はどちらの抗体を用いた場合も肝細胞特異的に用いた免疫染色法によって強い赤色蛍光を示した。また、ポジティブコントロールとして添加したpreS1/S2タンパク質においても、どちらの抗体の場合も赤色蛍光を示し肝細胞に特異的に取り込まれていることが分かった。ここで図22A、図22Bを比較するとその蛍光に違いが見られた。preS1/S2固定化TiOの方は主に細胞膜の周辺で蛍光が観察された。一方、preS1/S2タンパク質においては点状の蛍光が見られ、これは細胞質内に取り込まれているように思われる。よって、6時間の取り込み時間ではpreS1/S2固定化TiOは、特異的に肝細胞をターゲッティングしてはいるが、エンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれてはいないようであった。
Results and Discussion The target ability of preS1 / S2 immobilized TiO 2 was examined by immunostaining using anti-preS1 antibody and anti-GFP antibody (FIGS. 21 and 22). The cells to which preS1 / S2 immobilized TiO 2 was added showed strong red fluorescence by the immunostaining method specifically used for hepatocytes when either antibody was used. In addition, in the preS1 / S2 protein added as a positive control, both antibodies showed red fluorescence and were specifically taken up by hepatocytes. Here, when FIG. 22A and FIG. 22B were compared, a difference was seen in the fluorescence. With preS1 / S2 immobilized TiO 2 , fluorescence was mainly observed around the cell membrane. On the other hand, in the preS1 / S2 protein, punctate fluorescence is seen, which seems to be taken up into the cytoplasm. Thus, with the uptake time of 6 hours, preS1 / S2 immobilized TiO 2 specifically targeted hepatocytes but did not appear to be taken up into the cells by endocytosis.

<実施例6:ラジカル測定>
[はじめに]
これまでに、preS1/S2固定化TiOのターゲッティング能を示してきた。TiO/U.S.法による癌細胞死滅効果は、TiOに超音波を照射することで発生したラジカルによる酸化が原因と考えられる。そこで、この章では、TiO/U.S.法によって生成された活性酸素種をAminophenyl Fluorescein(APF)を用いて定量した。今回は、石原産業製の二酸化チタン(MPT−422)を用いてラジカル生成を確認した。
<Example 6: Radical measurement>
[Introduction]
So far, the targeting ability of preS1 / S2 immobilized TiO 2 has been demonstrated. TiO 2 / U. S. The cancer cell killing effect by this method is considered to be caused by oxidation by radicals generated by irradiating TiO 2 with ultrasonic waves. Therefore, in this chapter, TiO 2 / U. S. The reactive oxygen species generated by the method were quantified using Aminophenyl Fluorescein (APF). This time, radical production was confirmed using Ishihara Sangyo's titanium dioxide (MPT-422).

[原理]
APFは中性水溶液中でほとんど蛍光を持たないが、これらのプローブが強い活性を持つ活性酸素種(特に・OH、・O )と反応すると、強蛍光性化合物であるフルオレセインが生成し、蛍光強度に増大が観察される(図23)。
[principle]
APF has little fluorescence in a neutral aqueous solution, but when these probes react with active oxygen species (especially .OH, .O 2 ) having a strong activity, fluorescein, which is a highly fluorescent compound, is generated. An increase in fluorescence intensity is observed (FIG. 23).

[超音波照射時間によるラジカル量の変化]
実験方法
(1) PBS(−)を用いて、APFを1mMに希釈する。
(2) (1)を2ml/wellずつ3.5cm dishに添加する。
(3) 0.1% PA−TiOを200ml/wellずつ添加する。
(4) 超音波(1MHz、30秒、50%パルス)を0〜0.8W/cmの出力にて照射する。照射方法としては超音波照射器のプローブ部分にジェルを塗りその上にdishを水平になるように置く。超音波の照射装置を簡単に示す(図24)。
(5) 生成されたラジカル量を蛍光として測定(Ex=490nm、Em=515nm)。
[Change of radical amount with ultrasonic irradiation time]
Experimental Method (1) Dilute APF to 1 mM using PBS (-).
(2) Add (1) to the 3.5 cm dish in 2 ml / well increments.
(3) adding 0.1% PA-TiO 2 by 200 ml / well.
(4) Ultrasound (1 MHz, 30 seconds, 50% pulse) is irradiated at an output of 0 to 0.8 W / cm 2 . As an irradiation method, a gel is applied to the probe portion of the ultrasonic irradiator, and the dish is placed on the gel. An ultrasonic irradiation apparatus is simply shown (FIG. 24).
(5) The amount of generated radicals was measured as fluorescence (Ex = 490 nm, Em = 515 nm).

[結果と考察]
TiO/U.S.法によって生成されるラジカル量のTiO濃度による影響を調べた(図25)。TiOが0%のときでも今回の条件ではラジカルの生成は確認されたが、TiOを添加したとき、そしてさらにTiO濃度が濃くなるにしたがって生成されるラジカル量は増加した。このことから、TiO/U.S.法によって生成されるラジカル量は、TiO濃度に依存性をもって増加する傾向にあることが考えられる。しかし、0.1%PA−TiOの時は、0.05%と比較すると顕著な差は認められなかった。これはTiO濃度があまりにも濃いと超音波を遮ってしまい全体として効果があまり得られないのではないかと考えられる。
[Results and discussion]
TiO 2 / U. S. The effect of the amount of radicals generated by the method on the TiO 2 concentration was examined (FIG. 25). Even when TiO 2 was 0%, radical generation was confirmed under the present conditions, but when TiO 2 was added and as the TiO 2 concentration further increased, the amount of radicals generated increased. From this, TiO 2 / U. S. It can be considered that the amount of radicals generated by the method tends to increase depending on the TiO 2 concentration. However, when 0.1% PA-TiO 2 was used, no significant difference was observed when compared with 0.05%. This is considered that if the TiO 2 concentration is too high, the ultrasonic wave is blocked and the overall effect cannot be obtained.

[まとめ]
TiO/U.S.法によって今回使用したTiO粒子においてもラジカルが生成されることが分かった。しかし、今回の条件においてはU.S.のみの場合でもラジカルが発生していることが分かり、さらにTiO有無の差は見られるが大きな差ではなく、今後、照射条件の再検討が必要となるかもしれない。
[Summary]
TiO 2 / U. S. By the method, it was found that radicals were also generated in the TiO 2 particles used this time. However, under this condition, U.S. S. It can be seen that radicals are generated even in the case of only, and there is a difference in the presence or absence of TiO 2 , but this is not a big difference, and it may be necessary to reexamine the irradiation conditions in the future.

<実施例7:TiO/US法による細胞障害検討>
[はじめに]
実施例6までにpreS1/S2固定化TiOの抗体および肝がん細胞への特異性が示された。本章ではTiO/U.S.法によるがん細胞の死滅・損傷効果を検討した。その評価系には、損傷によって細胞内より漏出する乳酸脱水素酵素(LDH)量を測定する方法を用いた。
<Example 7: Cell damage examination by TiO 2 / US method>
[Introduction]
Up to Example 6, the specificity of preS1 / S2 immobilized TiO 2 to antibodies and hepatoma cells was shown. In this chapter, TiO 2 / U. S. The effect of cancer cell killing / damaging was investigated. The evaluation system used was a method for measuring the amount of lactate dehydrogenase (LDH) leaked from the cell due to damage.

[LDHの原理]
ほとんどすべてのネクローシスや多くのアポトーシス(とくに後期)においては、細胞死に伴う細胞膜の破綻により細胞質内の分子が細胞外に漏出される。そこで、このような分子を定量測定することにより、細胞膜の破綻、生存活性を失った細胞の定量が可能になる。この乳酸脱水素酵素(lactate dehydrogenase;LDH)は細胞質に豊富に存在し、比較的安定な酵素であるため、このような目的で測定されることが多い。
[Principle of LDH]
In almost all necrosis and many apoptosis (especially late stage), molecules in the cytoplasm are leaked out of the cell due to the breakdown of the cell membrane accompanying cell death. Thus, quantitative measurement of such molecules makes it possible to quantify cells that have lost their cell membranes or lost their survival activity. Since this lactate dehydrogenase (LDH) is abundant in the cytoplasm and is a relatively stable enzyme, it is often measured for such a purpose.

LDHは分子量約150kDaの解糖系酵素であり、乳酸からピルビン酸への酸化を補酵素NAD+の触媒により行う酵素であり、これが細胞膜にダメージを受けた細胞から漏出されると、レサズリン/ジアホラーゼ共役系を介して生成するレゾルフィンの蛍光として定量することができる(図26)。   LDH is a glycolytic enzyme with a molecular weight of about 150 kDa. It is an enzyme that oxidizes lactic acid to pyruvic acid by the catalyst of coenzyme NAD +. When this is leaked from a cell damaged in the cell membrane, resazurin / diaphorase conjugate It can be quantified as fluorescence of resorufin generated through the system (FIG. 26).

測定方法としては以下のように行う。
(1) Substrate MixとAssay Bufferを22℃に安定させる。
(2) Substrate MixにAssay Bufferを11ml加え、ゆっくりと転倒混和する。
(3) サンプルとなる細胞上清を96穴プレートに100ml/wellずつ播種。
(4) (2)を(3)に100ml/wellずつ添加。
(5) 30秒間プレートを攪拌。
(6) 22℃で遮光しながら10分間インキュベート。
(7) Stop Solutionを50ml/well加える。
(8) 10秒間プレートを攪拌。
(9) 蛍光測定(Ex=560nm,Em=590 nm)。
The measurement method is as follows.
(1) Stabilize Substrate Mix and Assay Buffer at 22 ° C.
(2) Add 11 ml of Assay Buffer to Substrate Mix and mix gently by inversion.
(3) The cell supernatant used as a sample is seeded at 100 ml / well in a 96-well plate.
(4) Add (2) to (3) in 100 ml / well increments.
(5) Stir the plate for 30 seconds.
(6) Incubate for 10 minutes while protected from light at 22 ° C.
(7) Add 50 ml / well of Stop Solution.
(8) Stir the plate for 10 seconds.
(9) Fluorescence measurement (Ex = 560 nm, Em = 590 nm).

[超音波出力による影響]
実験方法
(1) 2×10cells/wellになるように3.5cm dishに2mlずつ細胞懸濁液を入れる。
(2) 37℃、5% COにて24時間インキュベート。
(3) 培地を捨てて新しい培地を2ml入れる。
(4) 超音波の条件は1MHz、50% Duty比、30秒間照射し、その後LDH活性を測定した。
[Effect of ultrasonic output]
Experimental method (1) 2 ml of cell suspension is put into a 3.5 cm dish so that it becomes 2 × 10 5 cells / well.
(2) Incubate at 37 ° C., 5% CO 2 for 24 hours.
(3) Discard the medium and add 2 ml of fresh medium.
(4) Ultrasonic conditions were 1 MHz, 50% duty ratio, irradiation for 30 seconds, and then LDH activity was measured.

[結果と考察]
超音波強度変化による細胞への影響について結果を示す(図27)。出力が0.2W/cmあたりから徐々にLDH値が上昇し、0.8W/cm以上になるとその上昇の仕方も緩やかになっている。この結果と、実施例6でのラジカル捕捉蛍光プローブ試薬のデータから、今回の条件においてU.S.によるキャビテーションの閾値は0.3あるいは0.4W/cm前後にあるのではないかと考えられる。よって次の検討項目として、preS1/S2固定化TiOを肝細胞に取り込ませ、その後、出力0.2、0.4、0.6W/cmの超音波を当てることで優位な細胞損傷効果を検討してみる。
[Results and discussion]
A result is shown about the influence on the cell by an ultrasonic intensity change (FIG. 27). Output increases gradually LDH values from around 0.2W / cm 2, 0.8W / cm 2 or more comprising the the way to its raised has become gradual. From this result and the data of the radical-capturing fluorescent probe reagent in Example 6, U.S. S. It is considered that the threshold value of cavitation due to is about 0.3 or 0.4 W / cm 2 . Therefore, as the next examination item, preS1 / S2 immobilized TiO 2 is taken into hepatocytes, and then the ultrasonic damage with an output of 0.2, 0.4, and 0.6 W / cm 2 is applied to give a superior cell damage effect. Let's consider.

[preS1/S2固定化TiOの効果]
実験方法
(1) 2×10cells/wellになるように3.5cm dishに2mlずつ細胞懸濁液を入れる。
(2) 37℃、5% COにて24時間インキュベート。
(3) 0.1%のpreS1/S2固定化TiOを200mlずつ添加し、37℃、5% COにてさらに6時間インキュベートする。
(4) 培地を捨ててDMEMにて3回洗浄後、新しい培地を2ml入れる。
(5) 超音波の条件は1MHz、50% Duty比、30秒間照射し、その後LDH活性を測定した。
[Effect of preS1 / S2 immobilized TiO 2 ]
Experimental method (1) 2 ml of cell suspension is put into a 3.5 cm dish so that it becomes 2 × 10 5 cells / well.
(2) Incubate at 37 ° C., 5% CO 2 for 24 hours.
(3) Add 200 ml of 0.1% preS1 / S2 immobilized TiO 2 and incubate at 37 ° C., 5% CO 2 for another 6 hours.
(4) Discard the medium, wash 3 times with DMEM, and add 2 ml of fresh medium.
(5) Ultrasonic conditions were 1 MHz, 50% duty ratio, irradiation for 30 seconds, and then LDH activity was measured.

[結果と考察]
preS1/S2固定化TiOとTiO/U.S.法による細胞損傷効果の結果を示した(図28)。0.2W/cmから出力を強くするごとにどの条件においても出力依存的なデータを得られた。その中でも0.4W/cmの時は、U.S.とPA−TiO、PA−TiOとpreS1/S2固定化TiOを比較すると優位な差はなかった。しかし、U.S.のみとpreS1/S2固定化TiOを比較するとpreS1/S2固定化TiOの方が細胞損傷効果において優れていた。一方、0.2W/cmでは図27からも言えるように多くのラジカルは発生しておらず、また0.6W/cmにおいては逆に出力が強いためどちらの場合も優位な差を得ることが出来なかった。
[Results and discussion]
preS1 / S2 immobilized TiO 2 and TiO 2 / U. S. The result of the cell damage effect by the method was shown (FIG. 28). Every time the output was increased from 0.2 W / cm 2 , output-dependent data was obtained under any conditions. Among these, at 0.4 W / cm 2 , S. And PA-TiO 2 , PA-TiO 2 and preS1 / S2 immobilized TiO 2 were not significantly different. However, U. S. Only Comparing the preSl / S2 immobilized TiO 2 towards the preSl / S2 immobilized TiO 2 was superior in the cell damaging effects. On the other hand, many radicals as true from 0.2 W / cm 2 in FIG. 27 does not occur, also obtaining a significant difference in either case for strong output reversed at 0.6 W / cm 2 I couldn't.

[超音波照射時間による影響]
実験方法
(1) 2×10cells/wellになるように3.5cm dishに2mlずつ細胞懸濁液を入れる。
(2) 37℃、5% COにて24時間インキュベート。
(3) 0.1%のpreS1/S2固定化TiOを200mlずつ添加し、37℃、5% COにてさらに6時間インキュベートする。
(4) 培地を捨ててDMEMにて3回洗浄後、新しい培地を2ml入れる。
(5) 超音波の条件は1MHz、50%Duty比、0.4W/cmで0〜60秒間照射し、その後LDH活性を測定した。
[Effect of ultrasonic irradiation time]
Experimental method (1) 2 ml of cell suspension is put into a 3.5 cm dish so that it becomes 2 × 10 5 cells / well.
(2) Incubate at 37 ° C., 5% CO 2 for 24 hours.
(3) Add 200 ml of 0.1% preS1 / S2 immobilized TiO 2 and incubate at 37 ° C., 5% CO 2 for another 6 hours.
(4) Discard the medium, wash 3 times with DMEM, and add 2 ml of fresh medium.
(5) Ultrasonic conditions were 1 MHz, 50% duty ratio, 0.4 W / cm 2 for 0 to 60 seconds, and then LDH activity was measured.

[結果と考察]
照射時間による細胞への影響について検討した(図29)。この結果、10秒間照射ではほとんど差を得られず、60秒間では反対に照射時間が長すぎるのかどの条件でも大きなLDH値を検出した。一方、30秒間の照射では、preS1/S2固定化TiOの方が細胞損傷効果において優れていた。よって、0.4W/cmで30秒間の照射が最も効果的な照射条件になるのではないかと考えられる。
[Results and discussion]
The effect of the irradiation time on the cells was examined (FIG. 29). As a result, almost no difference was obtained by irradiation for 10 seconds, and on the contrary, a large LDH value was detected regardless of whether the irradiation time was too long in 60 seconds. On the other hand, in the irradiation for 30 seconds, preS1 / S2 immobilized TiO 2 was superior in cell damage effect. Therefore, it is considered that irradiation for 30 seconds at 0.4 W / cm 2 is the most effective irradiation condition.

[まとめ]
今回の照射条件では、0.4W/cmで30秒間の照射でpreS1/S2固定化TiOが優れた細胞損傷効果を示すというデータを得ることが出来た。しかし、実施例6において、preS1/S2固定化TiOは肝細胞に特異的なターゲッティング能を示した。また、図28および図29においては、preS1/S2固定化TiOは0.4W/cmの強度で30秒間の照射を行った場合には、U.S.のみおよびTiOの場合と比較して優位な細胞損傷効果が見られた。
[Summary]
Under the present irradiation conditions, it was possible to obtain data that preS1 / S2 immobilized TiO 2 showed an excellent cell damage effect when irradiated at 0.4 W / cm 2 for 30 seconds. However, in Example 6, preS1 / S2 immobilized TiO 2 showed targeting ability specific to hepatocytes. In FIGS. 28 and 29, preS1 / S2 immobilized TiO 2 has a strength of 0.4 W / cm 2 and is irradiated with U.S. S. A significant cell damaging effect was seen as compared to only and TiO 2 .

上記の実施例1〜7では、TiO/U.S.法を用いたがん治療を目指し、ターゲッティング能を有するナノ粒子の創生および機能評価を行った。その結果、以下の結論が得られた。
・ アミノカップリング法によって肝細胞認識タンパク質preS1/S2を固定化することに成功した。また、この粒子は生体内と同じ環境下でも著しい凝集を見せることなく、安定した粒径を保った。
・ preS1/S2固定化TiOは、SPRセンサーによる評価、および肝癌細胞HepG2を用いた免疫染色法による評価のどちらにおいても優位な特異性を持つことを確認した。
・ preS1/S2固定化TiO存在下における超音波照射の細胞障害効果については、0.4W/cmで30秒間の照射でU.S.のみおよびTiOの場合と比較して優位な細胞損傷効果が見られた。
In the above examples 1~7, TiO 2 / U. S. Aiming at cancer treatment using the method, the creation and functional evaluation of nanoparticles with targeting ability were performed. As a result, the following conclusions were obtained.
-The hepatocyte recognition protein preS1 / S2 was successfully immobilized by the amino coupling method. Further, this particle maintained a stable particle size without showing significant aggregation even in the same environment as that in the living body.
PreS1 / S2 immobilized TiO 2 was confirmed to have superior specificity both in the evaluation by the SPR sensor and in the evaluation by the immunostaining method using the hepatoma cell HepG2.
· PreSl / S2 ultrasonic irradiation cytotoxic effect in the immobilized TiO 2 presence in, U. irradiation at 0.4 W / cm 2 30 sec S. A significant cell damaging effect was seen as compared to only and TiO 2 .

すなわち、本発明者らの初めて作製したpreS1/S2固定化TiOは、上記の実施例1〜7のように、ポリアクリル酸によってコーティングされたTiO2上に、B型肝炎ウィルス由来の分子認識タンパク質preS1/S2をアミノカップリング法によって固定化して得られ、粒径50〜200nmで良好な分散性を持ち、若干の凝集は見られるが24、72時間後もその分散性を保持することができる。 That is, the preS1 / S2 immobilized TiO 2 produced for the first time by the present inventors is a molecular recognition protein derived from hepatitis B virus on TiO 2 coated with polyacrylic acid as in Examples 1 to 7 above. obtained by immobilizing preS1 / S2 by the amino coupling method, having a good dispersibility at a particle size of 50 to 200 nm, and showing slight aggregation, but maintaining the dispersibility after 24 and 72 hours. .

また、本発明者らの初めて作製したpreS1/S2固定化TiOは、上記の実施例1〜7に示したように、SPRセンサーによる評価、および肝癌細胞HepG2を用いた免疫染色法による評価のどちらにおいても、確認肝細胞への特異性を有することが明らかである。 In addition, preS1 / S2 immobilized TiO 2 produced for the first time by the present inventors was evaluated by an SPR sensor and by an immunostaining method using hepatoma cell HepG2, as shown in Examples 1 to 7 above. In both cases, it is clear that it has specificity for confirmed hepatocytes.

さらに、本発明者らの初めて作製したpreS1/S2固定化TiOは、乳酸脱水素酵素(LDH)を指標とした検討結果により、0.4W/cmで30秒間の照射条件で、超音波照射による優れた細胞障害効果を示すことが明らかである。 Furthermore, the preS1 / S2 immobilized TiO 2 produced for the first time by the present inventors is based on the results of examination using lactate dehydrogenase (LDH) as an index, under ultrasonic irradiation conditions at 0.4 W / cm 2 for 30 seconds. It is clear that it has an excellent cytotoxic effect by irradiation.

したがって、本発明者らの初めて作製したpreS1/S2固定化TiOは、光励起された二酸化チタン(TiO2)表面の高い反応性を医療分野に応用することができる。本研究室では、以前にTiOに超音波を照射する際に生成するヒドロキシルラジカル(・OH)が、がん細胞を有意に死滅させることを報告している(二酸化チタン/超音波触媒法(TiO/U.S.法)。その結果とあわせて考えれば、このpreS1/S2固定化TiOは、超音波を用いることにより、光の届かない生体内でもがん細胞を死滅させる効果が得られる可能性があると期待される。 Therefore, the preS1 / S2 immobilized TiO 2 produced for the first time by the present inventors can apply the high reactivity of the photoexcited titanium dioxide (TiO 2) surface to the medical field. In our laboratory, it has been reported previously that hydroxyl radicals (.OH) generated when TiO 2 is irradiated with ultrasound significantly kill cancer cells (titanium dioxide / ultrasonic catalysis ( TiO 2 / US method) When considered together with the results, this preS1 / S2 immobilized TiO 2 has the effect of killing cancer cells even in vivo where light does not reach by using ultrasonic waves. Expected to be obtained.

以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It is to be understood by those skilled in the art that this embodiment is merely an example, and that various modifications are possible and that such modifications are within the scope of the present invention.

たとえば、上記実施例では、preS1/S2固定化TiOに0.4W/cmで30秒間の照射条件で超音波を照射した場合に超音波照射による優れた細胞障害効果を示したが、他の条件により超音波を照射してもよい。この場合、超音波の振動数(周波数)、照射強度、照射時間を、治療対照、治療目的等に応じて適宜調整することにより、同様に優れた細胞障害効果を示しうるものと想定される。特に、腫瘍細胞に対して優れた細胞障害効果があるため、TiO/U.S.法の改良技術として、新規がん治療として用いることができる可能性があると考えられる。 For example, in the above example, when preS1 / S2 immobilized TiO 2 was irradiated with ultrasonic waves at 0.4 W / cm 2 under irradiation conditions for 30 seconds, an excellent cytotoxic effect by ultrasonic irradiation was shown. Ultrasonic waves may be irradiated depending on the conditions. In this case, it is assumed that an excellent cytotoxic effect can be exhibited by appropriately adjusting the frequency (frequency), irradiation intensity, and irradiation time of the ultrasonic wave according to the treatment control, the treatment purpose, and the like. In particular, since it has an excellent cytotoxic effect on tumor cells, TiO 2 / U. S. It may be possible to use it as a novel cancer treatment as an improved technique of the law.

B型肝炎ウィルス(図1a)およびB型肝炎ウィルスエンベロープ(図1b)の構造を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the hepatitis B virus (FIG. 1a) and the hepatitis B virus envelope (FIG. 1b). TiOのルチル型、アナターゼ型の結晶構造を示す模式図である。TiO 2 rutile is a schematic view showing the crystal structure of anatase type. TiOの光触媒メカニズムを示す模式図である。It is a schematic view showing a photocatalyst mechanism of TiO 2. 超音波の性質について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the property of an ultrasonic wave. 十分に大きく膨張し自身を維持できなくなり臨界状態に達したキャビティーは、圧力の腹の部分に引き寄せられると急激に圧壊することを説明するための模式図である。It is the model for demonstrating that the cavity which fully expanded and cannot maintain itself and reached the critical state collapses rapidly when it is drawn to the antinode part of pressure. プラスミドの構築について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating construction | assembly of a plasmid. PA−TiO粒子の粒子径の分布を測定した結果を示すグラフである。Is a graph showing the results of measuring the particle size distribution of PA-TiO 2 particles. SDS−PAGEによりタンパク質の定量を行った結果を示す写真および模式図である。It is the photograph and schematic diagram which show the result of having quantified protein by SDS-PAGE. ゲルろ過クロマトグラフィーの原理について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principle of gel filtration chromatography. アミノカップリング法によるTiO粒子へのタンパク質の固定化法について説明するための模式図である。It is a schematic view for explaining method for immobilizing proteins to TiO 2 particles by amino coupling method. preS1/S2タンパク質のゲルろ過クロマトグラフィーの結果を示したグラフである(A:TiO conjugated PreS1/S2,B:PreS1/S2 protein,C: PA−TiO)。preSl / S2 is a graph showing the results of gel filtration chromatography of proteins (A: TiO 2 conjugated PreS1 / S2, B: PreS1 / S2 protein, C: PA-TiO 2). preS1/S2タンパク質のゲルろ過クロマトグラフィーの結果を示した別のグラフである(A:TiO conjugated PreS1/S2,B:PreS1/S2 protein,C: PA−TiO)。preSl / S2 is another graph showing the results of gel filtration chromatography of proteins (A: TiO 2 conjugated PreS1 / S2, B: PreS1 / S2 protein, C: PA-TiO 2). SDS−PAGE法によるpreS1/S2タンパク質のPA−TiO粒子への固定化の確認について説明するための写真である。Is a photograph for explaining confirm the immobilization of the PA-TiO 2 particles of preSl / S2 protein by SDS-PAGE method. preS1/S2タンパク質が固定化されたPA−TiO粒子の生体内と同じ環境下での粒子径の変化を調べた結果を示すグラフである。preSl / S2 protein is a graph showing the results of examining the change in the particle diameter at the same environment as in vivo immobilized PA-TiO 2 particles. SPRセンサー(BIACORE)の検出原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the detection principle of a SPR sensor (BIACORE). BIACOREのセンサーグラムの典型を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the typical sensorgram of BIACORE. 抗preS1抗体によるpreS1/S2タンパク質の濃度依存性をBIACOREで評価した結果を示すセンサーグラムである。It is a sensorgram which shows the result of having evaluated the density | concentration dependence of the preS1 / S2 protein by an anti-preS1 antibody by BIACORE. 抗preS1抗体によるpreS1/S2固定化TiOの特異性をBIACOREで評価した結果を示す別のセンサーグラムである。The specificity of the preS1 / S2 immobilized TiO 2 with anti-preS1 antibodies, another sensorgram showing the results of evaluation by BIACORE. 免疫染色法の原理について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principle of an immuno-staining method. 免疫染色法の手順について簡潔に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed briefly about the procedure of the immuno-staining method. 抗PreS1抗体による免疫染色法の結果を示した写真である(A:TiO conjugated preS1/S2−GFP−GST,B:PreS1/S2 protein,C:TiO conjugated GFP−GST(scale bar=50mm))。Is a photograph showing the results of immunostaining with anti-PreS1 antibody (A: TiO 2 conjugated preS1 / S2-GFP-GST, B: PreS1 / S2 protein, C: TiO 2 conjugated GFP-GST (scale bar = 50mm) ). 抗GFP抗体による免疫染色法の結果を示した写真である(A:TiO conjugated preS1/S2−GFP−GST,B:PreS1/S2 protein, C:TiO conjugated GFP−GST(scale bar=50 mm)。Is a photograph showing the results of immunostaining with anti-GFP antibody (A: TiO 2 conjugated preS1 / S2-GFP-GST, B: PreS1 / S2 protein, C: TiO 2 conjugated GFP-GST (scale bar = 50 mm ). APFを用いてラジカルを定量する方法の原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principle of the method of quantifying a radical using APF. 超音波の照射装置を簡単に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows simply the ultrasonic irradiation apparatus. TiO/U.S.法によって生成されるラジカル量のTiO濃度による影響をAPFを用いて調べた結果を示したグラフである。TiO 2 / U. S. The effect of TiO 2 concentration of radicals amount generated by the law is a graph showing the results of examining with APF. LDHが細胞膜にダメージを受けた細胞から漏出されると、レサズリン/ジアホラーゼ共役系を介して生成するレゾルフィンの蛍光として定量することができることを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating that LDH can be quantified as fluorescence of resorufin produced via a resazurin / diaphorase conjugate system when leaked from a cell damaged by a cell membrane. preS1/S2固定化TiOを用いて超音波強度変化による細胞への影響についてLDH測定の結果を示したグラフである。preSl / S2 is a graph showing the results of LDH measured the effects of using immobilized TiO 2 into cells by ultrasonic intensity changes. preS1/S2固定化TiOおよびTiOを用いて超音波強度変化による細胞損傷効果の結果を示したグラフである。preSl / S2 using immobilized TiO 2 and TiO 2 is a graph showing the results of cell damaging effects by the ultrasonic intensity changes. preS1/S2固定化TiOおよびTiOを用いて超音波照射時間による細胞への影響についてLDH測定の結果を示したグラフである。preSl / S2 is a graph showing the results of LDH measured the effects of using immobilized TiO 2 and TiO 2 to the cells by ultrasonic wave irradiation time.

Claims (11)

超音波の照射により水溶液中でヒドロキシラジカルを生成する基体粒子と、
前記基体粒子の表面の少なくとも一部を被覆する高分子被膜と、
前記高分子被膜に結合しており、特定の生体組織を特異的に認識するポリペプチドと、
を備える複合体粒子。
Base particles that generate hydroxy radicals in an aqueous solution by ultrasonic irradiation;
A polymer coating covering at least a part of the surface of the substrate particles;
A polypeptide that binds to the polymer coating and specifically recognizes a specific biological tissue;
A composite particle comprising:
請求項1記載の複合体粒子において、
前記ポリペプチドは、哺乳動物の肝組織を特異的に認識する、複合体粒子。
The composite particle according to claim 1,
The polypeptide is a composite particle that specifically recognizes a liver tissue of a mammal.
請求項1または2記載の複合体粒子において、
前記ポリペプチドは、B型肝炎ウィルスの表面抗原由来のアミノ酸配列を含む、複合体粒子。
The composite particle according to claim 1 or 2,
The polypeptide is a complex particle comprising an amino acid sequence derived from a surface antigen of hepatitis B virus.
請求項1乃至3いずれかに記載の複合体粒子において、
前記ポリペプチドは、
B型肝炎ウィルスのpreS1/S2配列と、
B型肝炎ウィルスのpreS1/S2配列に80%以上の相同性を有する配列と、
B型肝炎ウィルスのpreS1/S2配列の1または数アミノ酸を欠失・置換・付加してなるアミノ酸配列と、
からなる群から選ばれる1種以上のアミノ酸配列を含む、複合体粒子。
In the composite particle according to any one of claims 1 to 3,
The polypeptide is
Hepatitis B virus preS1 / S2 sequence;
A sequence having 80% or more homology to the preS1 / S2 sequence of hepatitis B virus;
An amino acid sequence obtained by deleting, substituting, or adding one or several amino acids of the preS1 / S2 sequence of hepatitis B virus;
A composite particle comprising one or more amino acid sequences selected from the group consisting of:
請求項1乃至4いずれかに記載の複合体粒子において、
前記ポリペプチドは、タグポリペプチド由来のアミノ酸配列を含む、複合体粒子。
In the composite particle according to any one of claims 1 to 4,
The polypeptide is a complex particle comprising an amino acid sequence derived from a tag polypeptide.
請求項1乃至5いずれかに記載の複合体粒子において、
前記ポリペプチドは、蛍光タンパク質由来のアミノ酸配列を含む、複合体粒子。
In the composite particle according to any one of claims 1 to 5,
The polypeptide is a complex particle comprising an amino acid sequence derived from a fluorescent protein.
請求項1乃至6いずれかに記載の複合体粒子において、
前記基体粒子は、TiOを含む粒子である、複合体粒子。
In the composite particle according to any one of claims 1 to 6,
The base particle is a composite particle that is a particle containing TiO 2 .
請求項1乃至7いずれかに記載の複合体粒子において、
前記複合体粒子の分散粒径は、50nm以上200nm以下である、複合体粒子。
In the composite particle according to any one of claims 1 to 7,
The composite particle has a dispersed particle size of 50 nm or more and 200 nm or less.
請求項1乃至7いずれかに記載の複合体粒子において、
前記高分子被膜は、カルボキシル基を有する親水性高分子を含む被膜である、複合体粒子。
In the composite particle according to any one of claims 1 to 7,
The polymer film is a composite particle that is a film containing a hydrophilic polymer having a carboxyl group.
請求項9記載の複合体粒子において、
前記高分子被膜は、ポリアクリル酸を含む高分子皮膜である、複合体粒子。
The composite particle according to claim 9, wherein
The polymer film is a composite particle that is a polymer film containing polyacrylic acid.
請求項1乃至10いずれかに記載の記載の複合体粒子において、
前記ポリペプチドは、前記高分子被膜とアミノカップリングにより結合している、複合体粒子。
In the composite particle according to any one of claims 1 to 10,
A composite particle in which the polypeptide is bound to the polymer coating by amino coupling.
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