JP2013237631A - Temperature-responsive molecular aggregate, composition and kit including the same, and use of the composition and kit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度応答性分子集合体、それを含有する組成物及びキット、並びにそれらの使用に関する。 The present invention relates to temperature-responsive molecular assemblies, compositions and kits containing the same, and uses thereof.
先進医療技術の開発において、薬物を細胞内の標的部位に正確に送達するドラッグデリバリーシステム(DDS)が求められている。DDSを利用することにより、治療効果の向上、副作用の低減又は患者の利便性向上等に資することができる。 In the development of advanced medical technology, a drug delivery system (DDS) that accurately delivers a drug to a target site in a cell is required. By using DDS, it is possible to contribute to improvement of therapeutic effect, reduction of side effects or improvement of patient convenience.
DDSとして、薬物の標的指向性を向上することを目的として、温度に応答して薬物を放出する機能を有する、いわゆる温度応答性キャリアの構築が試みられている。具体的には、非加温時にはベシクル形状を示すが、加温により形状が変化する分子集合体をキャリアとして利用する試みがなされている。このベシクル内部に薬物を保持させた上で生体内に投与した後、例えば患部等の所望の部位を選択的に加温することにより、分子集合体の構造を大きく変化させ、これにより所望の部位においてのみ薬物を放出させる技術の開発が試みられている。より具体的には、ポリアミドデンドロン構造を有する脂質(ポリアミドデンドロン脂質)を、温度応答性を示すイソブチルアミド(IBAM)基で修飾した化合物で構成される分子集合体を上記目的に利用しようとする試みが報告されている(非特許文献1)。 For the purpose of improving the target directionality of drugs as DDS, construction of so-called temperature-responsive carriers having a function of releasing drugs in response to temperature has been attempted. Specifically, an attempt has been made to use, as a carrier, a molecular assembly that shows a vesicle shape when not heated, but changes its shape when heated. After the drug is held inside the vesicle and administered into the living body, the structure of the molecular assembly is greatly changed by selectively heating a desired site such as an affected part, for example. Attempts have been made to develop technology for releasing drugs only in More specifically, an attempt to use a molecular assembly composed of a compound in which a lipid having a polyamide dendron structure (polyamide dendron lipid) is modified with a temperature-responsive isobutylamide (IBAM) group for the above purpose. Has been reported (Non-patent Document 1).
本発明者らは、薬物の標的指向性を向上することを目的として、温度応答性キャリアを利用しようとする場合、温度応答性キャリアにおいては鋭敏な温度応答性だけでなく、生体内において安定であること、及び生体適合性を有していることが求められることに着目した。本発明は、上記目的で利用されうる温度応答性キャリアにおいて、(1)温度応答性、(2)生体内安定性及び(3)生体適合性のバランスを改良することを課題とする。 When the present inventors intend to use a temperature-responsive carrier for the purpose of improving the drug targeting property, the temperature-responsive carrier is not only sensitive to temperature but also stable in vivo. We focused on being there and being required to have biocompatibility. An object of the present invention is to improve the balance of (1) temperature responsiveness, (2) in-vivo stability, and (3) biocompatibility in a temperature-responsive carrier that can be used for the above purpose.
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を行った。この検討の過程で本発明者らは、温度応答性キャリアにおいて(2)生体内安定性及び(3)生体適合性を同時に向上させようとしてもうまくいかないことを見出した。詳細には、生体適合性に優れることが期待される、オリゴエチレングリコ−ル構造を含有する炭化水素基でポリアミドデンドロン脂質を修飾することにより得られる化合物を用いて分子集合体を形成しても、生体内安定性に難があることを本発明者らは見出した。そこで、本発明者らは、上記化合物に加えてさらにポリエチレングリコール構造を含有する脂質を用いて分子集合体を形成し、かかる分子集合体においては、(1)温度応答性、(2)生体内安定性及び(3)生体適合性のバランスが従来のものに比べて改良されていることを見出した。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems. In the course of this study, the inventors have found that it is not possible to improve (2) in vivo stability and (3) biocompatibility simultaneously in a temperature-responsive carrier. Specifically, even when a molecular assembly is formed using a compound obtained by modifying a polyamide dendron lipid with a hydrocarbon group containing an oligoethylene glycol structure, which is expected to be excellent in biocompatibility. The present inventors have found that there is difficulty in in vivo stability. Therefore, the present inventors formed a molecular assembly using a lipid containing a polyethylene glycol structure in addition to the above compound. In such a molecular assembly, (1) temperature responsiveness, (2) in vivo It has been found that the balance between stability and (3) biocompatibility is improved compared to the conventional one.
本発明は、本発明者らが上記知見に基づいてさらに鋭意検討を加えることにより完成されたものであり、以下に示す通りである。 The present invention has been completed by the inventors of the present invention based on the above findings, and has been completed as described below.
項1.
(A)下記式DL−G1〜DL−G4のいずれかで表される化合物;及び
(B)ポリエチレングリコール構造を含有する脂質
を含有する、分子集合体
DL−G1:R1R2NX(XHR3)XHR4
DL−G2:R1R2NX(X(XHR3)XHR4)2
DL−G3:R1R2NX(X(X(XHR3)XHR4)2)2
DL−G4:R1R2NX(X(X(X(XHR3)XHR4)2)2)2
(式中、R1及びR2は、同一または異なって飽和又は不飽和の長鎖炭化水素基を示し、
R3及びR4は、同一のまたは異なるオリゴエチレングリコ−ル構造を含有する炭化水素基を含有し、
R1〜R4は、環状構造を含有していてもよく、かつ一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよく、かつXは、−CH2CH2CONHCH2CH2N−を示す。)。
項2.
前記R3及びR4が、以下の式(I)で表される、項1に記載の分子集合体
項3.
前記脂質(B)が、以下の式(II)で表される、項1又は2に記載の分子集合体
項4.
生理活性物質を細胞内に導入するために使用される、項1〜3のいずれかに記載の分子集合体。
項5.生理活性物質を細胞内に導入することにより疾患を治療するために使用される、項1〜3のいずれかに記載の分子集合体。
項6.
項1〜3のいずれかに記載の分子集合体を含有する組成物。
項7.
項1〜6のいずれかに記載の分子集合体又は組成物を含有するキット。
項8.
項1〜7のいずれかに記載の分子集合体、組成物又はキットの、生理活性物質を細胞内に導入する方法における使用。
項9.
項1〜7のいずれかに記載の分子集合体又は組成物を生理活性物質とともに細胞内に導入する工程を含有する、生理活性物質を細胞内に導入する方法。
(A) a compound represented by any of the following formulas DL-G1 to DL-G4; and (B) a molecular assembly DL-G1: R 1 R 2 NX (XHR containing a lipid containing a polyethylene glycol structure 3 ) XHR 4
DL-G2: R 1 R 2 NX (X (XHR 3 ) XHR 4 ) 2
DL-G3: R 1 R 2 NX (X (X (XHR 3 ) XHR 4 ) 2 ) 2
DL-G4: R 1 R 2 NX (X (X (X (XHR 3) XHR 4) 2) 2) 2
(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and represent a saturated or unsaturated long chain hydrocarbon group,
R 3 and R 4 contain hydrocarbon groups containing the same or different oligoethylene glycol structures;
R 1 to R 4 may contain a cyclic structure, and one or more carbon atoms may be substituted with a hetero atom, and X represents —CH 2 CH 2 CONHCH 2 CH 2 N—. Show. ).
本発明によれば、薬物として生体に投与されうる生理活性物質の標的指向性を向上することを目的として利用される温度応答性キャリアであって、(1)温度応答性、(2)生体内安定性及び(3)生体適合性のバランスが改良されたキャリアを提供できる。また、本発明によれば、上記キャリアを利用することにより、標的指向性がより向上し、かつ生体に与えうる害が低減された生理活性物質の送達方法を提供できる。 According to the present invention, there is provided a temperature-responsive carrier used for the purpose of improving the target directivity of a physiologically active substance that can be administered to a living body as a drug, comprising: (1) temperature responsiveness; (2) in vivo A carrier having an improved balance of stability and (3) biocompatibility can be provided. In addition, according to the present invention, by using the carrier, it is possible to provide a method for delivering a physiologically active substance with improved target directivity and reduced harm that can be given to a living body.
1.本発明の分子集合体
本発明の分子集合体は、
(A)下記式DL−G1〜DL−G4のいずれかで表される化合物;及び
(B)ポリエチレングリコール構造を含有する脂質
を含有する、分子集合体
DL−G1:R1R2NX(XHR3)XHR4
DL−G2:R1R2NX(X(XHR3)XHR4)2
DL−G3:R1R2NX(X(X(XHR3)XHR4)2)2
DL−G4:R1R2NX(X(X(X(XHR3)XHR4)2)2)2
(式中、R1及びR2は、同一または異なって飽和又は不飽和の長鎖炭化水素基を示し、
R3及びR4は、同一のまたは異なるオリゴエチレングリコ−ル構造を含有する炭化水素基を含有し、
R1〜R4は、環状構造を含有していてもよく、かつ一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよく、かつXは、−CH2CH2CONHCH2CH2N−を示す。)である。
1. Molecular assembly of the present invention The molecular assembly of the present invention comprises:
(A) a compound represented by any of the following formulas DL-G1 to DL-G4; and (B) a molecular assembly DL-G1: R 1 R 2 NX (XHR containing a lipid containing a polyethylene glycol structure 3 ) XHR 4
DL-G2: R 1 R 2 NX (X (XHR 3 ) XHR 4 ) 2
DL-G3: R 1 R 2 NX (X (X (XHR 3 ) XHR 4 ) 2 ) 2
DL-G4: R 1 R 2 NX (X (X (X (XHR 3) XHR 4) 2) 2) 2
(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and represent a saturated or unsaturated long chain hydrocarbon group,
R 3 and R 4 contain hydrocarbon groups containing the same or different oligoethylene glycol structures;
R 1 to R 4 may contain a cyclic structure, and one or more carbon atoms may be substituted with a hetero atom, and X represents —CH 2 CH 2 CONHCH 2 CH 2 N—. Show. ).
1.1 化合物(A)についての説明
1.1.1 Xについての説明
Xは、−CH2CH2CONHCH2CH2N−を表し、その末端のNは、通常2個の水素原子を有するが、1個の水素原子が疎水性アミノ酸又はアルキル基で置換されていてもよい。疎水性アミノ酸としては、ロイシン、バリン、イソロイシン、ノルロイシン、フェニルアラニン及びチロシン等が挙げられる。また、アルキル基としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基及びシクロプロピル基等が挙げられる。
1.1 Description of Compound (A) 1.1.1 Description of X X represents —CH 2 CH 2 CONHCH 2 CH 2 N—, and the terminal N usually has two hydrogen atoms. However, one hydrogen atom may be substituted with a hydrophobic amino acid or an alkyl group. Examples of hydrophobic amino acids include leucine, valine, isoleucine, norleucine, phenylalanine and tyrosine. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, an isopropyl group, and a cyclopropyl group.
1.1.2 R 1 及びR 2 についての説明
R1及びR2は、飽和又は不飽和の長鎖炭化水素基である。
Description R 1 and R 2 for 1.1.2 R 1 and R 2 are long chain, saturated or unsaturated hydrocarbon group.
長鎖炭化水素基は、天然由来であってもよく、天然由来のものを修飾したものでもよく、又は人工的に合成されたものであってもよい。 The long-chain hydrocarbon group may be naturally derived, may be a naturally derived one, or may be artificially synthesized.
長鎖炭化水素基の炭素数は、主鎖が長鎖であればよく限定されない。主鎖の炭素数は好ましくは8〜30であり、より好ましくは10〜22であり、さらに好ましくは12〜20である。 The number of carbon atoms of the long-chain hydrocarbon group is not limited as long as the main chain is a long chain. The carbon number of the main chain is preferably 8-30, more preferably 10-22, and still more preferably 12-20.
長鎖炭化水素基は、分岐を有していてもよい。なお、主鎖についてはIUPAC命名法に基づいて、又はそれが困難若しくは不可能な場合はそれに準ずる方法に基づいて決定する。 The long chain hydrocarbon group may have a branch. The main chain is determined based on the IUPAC nomenclature, or when it is difficult or impossible, it is determined based on a similar method.
長鎖炭化水素基は、環状構造を有していてもよい。環状構造としては、特に限定されないが、例えば、フェニル基、コレステリル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。特に、コレステリル基が好ましい。 The long chain hydrocarbon group may have a cyclic structure. Although it does not specifically limit as a cyclic structure, For example, a phenyl group, a cholesteryl group, a cyclohexyl group etc. are mentioned. Particularly preferred is a cholesteryl group.
長鎖炭化水素基は、少なくとも1つ以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されているものであってもよい。本発明において、ヘテロ原子とは、酸素原子、窒素原子又は硫黄原子をいう。したがって、長鎖炭化水素基には、酸素含有炭化水素基、窒素含有炭化水素基及び硫黄含有炭化水素基が含まれる。 The long chain hydrocarbon group may be one in which at least one carbon atom is substituted with a heteroatom. In the present invention, the hetero atom means an oxygen atom, a nitrogen atom or a sulfur atom. Accordingly, the long chain hydrocarbon group includes an oxygen-containing hydrocarbon group, a nitrogen-containing hydrocarbon group, and a sulfur-containing hydrocarbon group.
本発明において、炭化水素基とは、アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基をいう。 In the present invention, the hydrocarbon group means an alkyl group, an alkenyl group or an alkynyl group.
酸素含有炭化水素基としては、例えば、エーテル結合及びカルボニル結合からなる群より選択される少なくとも1種の結合を有する酸素含有炭化水素基が挙げられる。カルボニル結合を有する酸素含有炭化水素基としては、例えば、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、アミド、エノン、酸塩化物又は無水物等からなる群より選択される少なくとも1種の構造を有する基が挙げられる。 Examples of the oxygen-containing hydrocarbon group include an oxygen-containing hydrocarbon group having at least one bond selected from the group consisting of an ether bond and a carbonyl bond. Examples of the oxygen-containing hydrocarbon group having a carbonyl bond include a group having at least one structure selected from the group consisting of aldehyde, ketone, carboxylic acid, ester, amide, enone, acid chloride, or anhydride. Can be mentioned.
窒素含有炭化水素基としては、例えばニトリル、アミン、アミド及びイミドからなる群より選択される少なくとも1種の構造を有する窒素含有炭化水素基が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing hydrocarbon group include a nitrogen-containing hydrocarbon group having at least one structure selected from the group consisting of nitrile, amine, amide, and imide.
硫黄含有炭化水素基としては、例えばチオール、チオエーテル、チオアセタール、スルフィド、ジスルフィド、ジチオカルボン酸、チオエステル、チオケトン、チオアルデヒド、チオカルバメート、チオウレタン、ホスフィンスルフィド、チオホスフェート、チオホスホネート、スルホネート、スルホン及びスルホンアミドからなる群より選択される少なくとも1種の結合を有する硫黄含有炭化水素基が挙げられる。 Examples of the sulfur-containing hydrocarbon group include thiol, thioether, thioacetal, sulfide, disulfide, dithiocarboxylic acid, thioester, thioketone, thioaldehyde, thiocarbamate, thiourethane, phosphine sulfide, thiophosphate, thiophosphonate, sulfonate, sulfone and And sulfur-containing hydrocarbon groups having at least one bond selected from the group consisting of sulfonamides.
長鎖炭化水素基は、上に例示したような構造の基においてさらに少なくとも1つ以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、疎水性を示すものが好ましい。置換基としては、例えば、フェニル基、コレステリル基及びピレニル基等が挙げられる。特にコレステリル基が好ましい。 The long chain hydrocarbon group may further have at least one or more substituents in the group having the structure as exemplified above. As the substituent, those showing hydrophobicity are preferable. Examples of the substituent include a phenyl group, a cholesteryl group, and a pyrenyl group. A cholesteryl group is particularly preferable.
不飽和長鎖炭化水素基は、不飽和結合を主鎖に有しており、かつ主鎖が鎖状構造を有する炭化水素基であれば好ましい。 The unsaturated long chain hydrocarbon group is preferably a hydrocarbon group having an unsaturated bond in the main chain and the main chain having a chain structure.
不飽和結合の種類は、二重結合であってもよく、又は三重結合であってもよい。二重結合が好ましい。不飽和結合の数は、少なくとも1つ以上であればよく、限定されない。また、二重結合と三重結合の両方を有していてもよい。二重結合を1つ有していることが好ましい。 The type of unsaturated bond may be a double bond or a triple bond. A double bond is preferred. The number of unsaturated bonds should just be at least 1 or more, and is not limited. Moreover, you may have both a double bond and a triple bond. It preferably has one double bond.
二重結合としては、シス型二重結合であってもよいし、トランス型二重結合であってもよい。シス型二重結合が好ましい。 The double bond may be a cis-type double bond or a trans-type double bond. A cis type double bond is preferred.
不飽和長鎖炭化水素基としては、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基、オクタデカジエニル基、オクタデカトリエニル基、イコサトリエニル基、イコサテトラエニル基、オクタデカトリエニル基、イコサペンタエニル基又はドコサヘキサエニル基が好ましい。 Examples of unsaturated long-chain hydrocarbon groups include hexadecenyl, octadecenyl, octadecadienyl, octadecatrienyl, icosatrienyl, icosatetraenyl, octadecatrienyl, icosapentaenyl, or docosa A hexaenyl group is preferred.
不飽和長鎖炭化水素基としては、9−ヘキサデセニル基、9−オクタデセニル基(オレイル基)、12−オクタデカジエニル基、6,9,12−オクタデカトリエニル基、8,11,14−イコサトリエニル基、5,8,11,14−イコサテトラエニル基、9,12,15−オクタデカトリエニル基、5,8,11,14,17−イコサペンタエニル基又は4,7,13,16,19−ドコサヘキサエニル基がより好ましい。 Examples of the unsaturated long chain hydrocarbon group include 9-hexadecenyl group, 9-octadecenyl group (oleyl group), 12-octadecadienyl group, 6,9,12-octadecatrienyl group, 8,11,14- Eicosatrienyl group, 5,8,11,14-icosatetraenyl group, 9,12,15-octadecatrienyl group, 5,8,11,14,17-icosapentaenyl group or 4,7,13 , 16,19-docosahexaenyl group is more preferable.
不飽和長鎖炭化水素基としては、9−オクタデセニル基(オレイル基)がさらに好ましい。 As the unsaturated long chain hydrocarbon group, a 9-octadecenyl group (oleyl group) is more preferable.
不飽和長鎖炭化水素基の好適例としては、上に好適例として例示したような構造の基においてさらに少なくとも1つ以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されているものも挙げられる。 Preferable examples of the unsaturated long-chain hydrocarbon group include those in which at least one carbon atom is further substituted with a heteroatom in a group having a structure as exemplified above as a preferred example.
不飽和長鎖炭化水素基の好適例としては、上に好適例として例示したような構造の基を基礎として、酸素含有炭化水素基、窒素含有炭化水素基、又は硫黄含有炭化水素基に特有な構造として上に例示したような構造をさらに有しているものであってもよい。 Preferred examples of the unsaturated long chain hydrocarbon group are specific to oxygen-containing hydrocarbon groups, nitrogen-containing hydrocarbon groups, or sulfur-containing hydrocarbon groups on the basis of the group having the structure exemplified above as a preferred example. The structure may further include a structure as exemplified above.
不飽和長鎖炭化水素基の好適例としては、上に好適例として例示したような構造の基においてさらに少なくとも1つ以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、疎水性を示すものが好ましい。置換基としては、例えば、フェニル基、フェニレン基、コレステリル基、及びピレニル基等が挙げられる。特にコレステリル基が好ましい。 As a preferred example of the unsaturated long chain hydrocarbon group, the group having the structure as exemplified above as a preferred example may further have at least one substituent. As the substituent, those showing hydrophobicity are preferable. Examples of the substituent include a phenyl group, a phenylene group, a cholesteryl group, and a pyrenyl group. A cholesteryl group is particularly preferable.
1.1.3 オリゴエチレングリコ−ル構造を含有する炭化水素基についての説明
オリゴエチレングリコ−ル構造を含有する炭化水素基(オリゴエチレングリコ−ル含有炭化水素基)は、オリゴエチレングリコ−ル構造を含有していればよく、他の構造をさらに含有していてもよい。オリゴエチレングリコ−ル含有炭化水素基は、オリゴエチレングリコ−ル構造の間に他の構造が介在していてもよいし、他の構造の間にオリゴエチレングリコ−ル構造が介在していてもよい。
1.1.3 Description of Hydrocarbon Group Containing Oligoethylene Glycol Structure Hydrocarbon group containing oligoethylene glycol structure (oligoethylene glycol-containing hydrocarbon group) is oligoethylene glycol. It only needs to contain a structure, and may further contain other structures. In the oligoethylene glycol-containing hydrocarbon group, other structures may be interposed between the oligoethylene glycol structures, or the oligoethylene glycol structure may be interposed between the other structures. Good.
上記他の構造は、分岐を有していてもよい直鎖構造であってもよい。そのような構造として、特に限定されないが、例えば、炭素数1〜10の分岐を有していてもよい、炭素数1〜10の直鎖部分を有するものが挙げられる。 The other structure may be a linear structure which may have a branch. Although it does not specifically limit as such a structure, For example, what has a C1-C10 linear part which may have a C1-C10 branch is mentioned.
上記他の構造は、環状構造であってもよい。環状構造としては、特に限定されないが、例えば、シクロプロピル基、エポキシ基、シクロへプチル基、シクロブチル基、フェニル基、コレステリル基及びシクロヘキシル基、等が挙げられる。特に、シクロヘキシル基が好ましい。 The other structure may be a ring structure. The cyclic structure is not particularly limited, and examples thereof include a cyclopropyl group, an epoxy group, a cycloheptyl group, a cyclobutyl group, a phenyl group, a cholesteryl group, and a cyclohexyl group. A cyclohexyl group is particularly preferable.
上記他の構造は、一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよい。 In the other structure, one or more carbon atoms may be substituted with a heteroatom.
オリゴエチレングリコ−ル構造としては、本発明の効果が奏されればよく特に限定されないが、例えば、オキシエチレンユニットを連続して、言い換えれば他の構造が介在することなく、1〜10個有する構造が挙げられる。オリゴエチレングリコ−ル構造としては、オキシエチレンユニットを連続して1〜4個有するものが好ましい。 The oligoethylene glycol structure is not particularly limited as long as the effect of the present invention is achieved. For example, the oligoethylene glycol structure has 1 to 10 oxyethylene units continuously, in other words, without any other structure interposed. Structure is mentioned. As the oligoethylene glycol structure, those having 1 to 4 oxyethylene units in succession are preferred.
オリゴエチレングリコ−ル構造としては、本発明の効果が奏されればよく特に限定されないが、例えば、二以上の分断されたオキシエチレンユニットを有する構造、言い換えれば他の構造を介して、合計1〜10個のオキシエチレンユニットを有する構造が挙げられる。この場合、オキシエチレンユニットを合計1〜4個有するものが好ましい。 The oligoethylene glycol structure is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be achieved. For example, a structure having two or more divided oxyethylene units, in other words, a total of 1 via other structures. Examples include a structure having 10 to 10 oxyethylene units. In this case, what has 1-4 oxyethylene units in total is preferable.
オリゴエチレングリコ−ル含有炭化水素基は、分岐部分がさらにオリゴエチレングリコ−ル構造を有していてもよい。 The branched portion of the oligoethylene glycol-containing hydrocarbon group may further have an oligoethylene glycol structure.
オリゴエチレングリコ−ル含有炭化水素基は、好ましくは、以下の式(I)で表される The oligoethylene glycol-containing hydrocarbon group is preferably represented by the following formula (I):
(式中、nは1〜10のいずれかの整数を示し、かつR5は炭素数1〜10の炭化水素基(一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよい)を示す。)
オリゴエチレングリコ−ル含有炭化水素基は、具体的には、下記の式(III)で表されるものが挙げられる
(In the formula, n represents any integer of 1 to 10, and R 5 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (one or more carbon atoms may be substituted with a hetero atom). )
Specific examples of the oligoethylene glycol-containing hydrocarbon group include those represented by the following formula (III).
(式中、nは1〜10のいずれかの整数を示す。)。 (In formula, n shows the integer in any one of 1-10.).
1.2 ポリエチレングリコール構造を含有する脂質(B)についての説明
ポリエチレングリコール構造を含有する脂質(B)は、ポリエチレングリコール構造を含有していればよく、本発明の効果が奏される限り、特に限定されない。
1.2 Description of Lipid (B) Containing Polyethylene Glycol Structure The lipid (B) containing a polyethylene glycol structure only needs to contain a polyethylene glycol structure, and as long as the effects of the present invention are exhibited, It is not limited.
ポリエチレングリコール構造を含有する脂質(B)は、ポリエチレングリコール構造を含有する部分、及び脂質部分に分けられる。 The lipid (B) containing a polyethylene glycol structure is divided into a part containing a polyethylene glycol structure and a lipid part.
1.2.1 ポリエチレングリコール構造を含有する部分についての説明
ポリエチレングリコール構造を含有する部分は、ポリエチレングリコール構造を含有していればよく、他の炭化水素構造をさらに含有していてもよい。ポリエチレングリコール構造を含有する部分は、ポリエチレングリコール構造の間に他の炭化水素構造が介在していてもよいし、他の炭化水素構造の間にポリエチレングリコール構造が介在していてもよい。 上記他の炭化水素構造は、分岐を有していてもよく直鎖構造であってもよい。そのような構造として、特に限定されないが、例えば、炭素数1〜10の分岐を有していてもよい、炭素数1〜10の直鎖部分を有するものが挙げられる。
1.2.1 Description of Part Containing Polyethylene Glycol Structure The part containing the polyethylene glycol structure only needs to contain a polyethylene glycol structure, and may further contain other hydrocarbon structures. In the part containing the polyethylene glycol structure, another hydrocarbon structure may be interposed between the polyethylene glycol structures, or the polyethylene glycol structure may be interposed between the other hydrocarbon structures. The other hydrocarbon structure may have a branch or a straight chain structure. Although it does not specifically limit as such a structure, For example, what has a C1-C10 linear part which may have a C1-C10 branch is mentioned.
上記他の炭化水素構造は、環状構造であってもよい。環状構造としては、特に限定されないが、例えば、シクロプロピル基、エポキシ基、シクロへプチル基、シクロブチル基、フェニル基、コレステリル基及びシクロヘキシル基、等が挙げられる。特に、シクロヘキシル基が好ましい。 The other hydrocarbon structure may be a cyclic structure. The cyclic structure is not particularly limited, and examples thereof include a cyclopropyl group, an epoxy group, a cycloheptyl group, a cyclobutyl group, a phenyl group, a cholesteryl group, and a cyclohexyl group. A cyclohexyl group is particularly preferable.
上記他の炭化水素構造は、一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよい。 In the other hydrocarbon structure, one or more carbon atoms may be substituted with a heteroatom.
ポリエチレングリコ−ル構造としては、本発明の効果が奏されればよく特に限定されないが、例えば、オキシエチレンユニットを連続して、言い換えれば他の構造が介在することなく、3〜200個有する構造が挙げられる。ポリエチレングリコ−ル構造としては、オキシエチレンユニットを連続して3〜200個有するものが好ましく、10〜100個有するものがより好ましい。 The polyethylene glycol structure is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be achieved. For example, a structure having 3 to 200 oxyethylene units continuously, in other words, without any other structure interposed therebetween. Is mentioned. As the polyethylene glycol structure, those having 3 to 200 oxyethylene units in succession are preferred, and those having 10 to 100 are more preferred.
1.2.2 脂質部分についての説明
脂質部分は、本発明の効果が奏される限り、特に限定されない。
1.2.2 Description of Lipid Portion The lipid portion is not particularly limited as long as the effect of the present invention is exhibited.
脂質部分としては、例えば、炭素数10〜50の炭化水素基(一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよい)が挙げられる。上記において炭化水素基は、飽和であってもよく不飽和であってもよく、また環状構造を有していてもよい。 Examples of the lipid moiety include a hydrocarbon group having 10 to 50 carbon atoms (one or more carbon atoms may be substituted with a hetero atom). In the above, the hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and may have a cyclic structure.
脂質部分としては、例えば、コレステロール、ホスファチジルエタノールアミンなどのリン脂質、糖脂質、スフィンゴ脂質、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸、ジアシルグリセロール、等が挙げられる。 Examples of the lipid moiety include phospholipids such as cholesterol and phosphatidylethanolamine, glycolipids, sphingolipids, long-chain fatty acids such as arachidonic acid, diacylglycerol, and the like.
ポリエチレングリコール構造を含有する脂質(B)は、好ましくは、以下の式(II)で表される The lipid (B) containing a polyethylene glycol structure is preferably represented by the following formula (II):
(式中、Yは炭素数5〜50の炭化水素基(一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよい)であり、かつnは10〜20のいずれかの整数を示し、かつR6は炭素数1〜10の炭化水素基(一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよい)を示す。)。 ポリエチレングリコール構造を含有する脂質(B)としては、具体的には、以下の式(IV)で表されるものが挙げられる Wherein Y is a hydrocarbon group having 5 to 50 carbon atoms (one or more carbon atoms may be substituted with a heteroatom), and n represents any integer of 10 to 20, and R 6 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (one or more carbon atoms may be substituted with a hetero atom). Specific examples of the lipid (B) containing a polyethylene glycol structure include those represented by the following formula (IV).
(式中、Yは炭素数5〜50の炭化水素基(一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよい)であり、かつnは10〜20のいずれかの整数を示す。)。 (In the formula, Y represents a hydrocarbon group having 5 to 50 carbon atoms (one or more carbon atoms may be substituted with a hetero atom), and n represents an integer of 10 to 20). .
1.3 分子集合体についての説明
本発明の分子集合体は、化合物(A)及び脂質(B)を含有する分子集合体である。
1.3 Description of Molecular Assembly The molecular assembly of the present invention is a molecular assembly containing a compound (A) and a lipid (B).
本発明において、分子集合体とは、少なくとも化合物(A)及び脂質(B)が集合したものをいう。溶液中では、本発明の分子集合体は、ベシクル形状又は逆ヘキサゴナル形状である。分子集合体がベシクル形状であるか逆ヘキサゴナル形状であるかは、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope;AFM)を用いて確認できる。AFM観察により球状の分子集合体が観察されれば、分子集合体はベシクル形状であると評価できる。特に限定されるものではないが、例えば、ベシクル形状分子集合体として、粒径が約150〜200nmの球状が観察されうる。これに対して、AFM観察により棒状の分子集合体が観察されれば、分子集合体は逆ヘキサゴナル形状であると評価できる。 In the present invention, the molecular aggregate refers to an aggregate of at least the compound (A) and the lipid (B). In solution, the molecular assembly of the present invention has a vesicle shape or an inverted hexagonal shape. Whether the molecular assembly has a vesicle shape or an inverted hexagonal shape can be confirmed using an atomic force microscope (AFM). If a spherical molecular assembly is observed by AFM observation, it can be evaluated that the molecular assembly has a vesicle shape. Although not particularly limited, for example, a sphere having a particle size of about 150 to 200 nm can be observed as a vesicle-shaped molecular assembly. On the other hand, if a rod-like molecular assembly is observed by AFM observation, it can be evaluated that the molecular assembly has an inverted hexagonal shape.
また、本発明の化合物(A)は、オリゴエチレングリコ−ル構造の作用により、温度応答性を示す。このため、本発明の分子集合体は、所定の温度の環境下においてベシクル形状であるが、環境の温度が上昇すると逆ヘキサゴナル形状へと変化する。 In addition, the compound (A) of the present invention exhibits temperature responsiveness due to the action of the oligoethylene glycol structure. For this reason, the molecular assembly of the present invention has a vesicle shape under an environment of a predetermined temperature, but changes to an inverted hexagonal shape when the temperature of the environment increases.
本発明のベシクル形状分子集合体は、水溶液中で、R1及びR2側が内側を、そしてR3及びR4側が外側を向くようにして脂質二重膜を形成している。このベシクル形状分子集合体は、表面が親水性を示すため、生体内に投与すると、細胞表面に弱く吸着する。このベシクル形状分子集合体の脂質二重膜の内部には、所望の疎水性物質を保持させることができる。 The vesicle-shaped molecular assembly of the present invention forms a lipid bilayer in an aqueous solution so that the R 1 and R 2 sides face the inside and the R 3 and R 4 sides face the outside. Since the surface of this vesicle-shaped molecular assembly is hydrophilic, it is weakly adsorbed on the cell surface when administered in vivo. A desired hydrophobic substance can be held inside the lipid bilayer membrane of the vesicle-shaped molecular assembly.
これに対して、本発明の逆ヘキサゴナル形状分子集合体は、表面が疎水性であり、エンドサイトーシスにより細胞内により取り込まれやすい性質を有する。 In contrast, the reverse hexagonal shaped molecular assembly of the present invention has a hydrophobic surface and is easily taken up into cells by endocytosis.
したがって、脂質二重膜の内部に所望の疎水性物質を保持させた状態でベシクル形状分子集合体を生体内に投与し、当該分子集合体が送達された部位のうち所望の部位の環境温度を上昇させて逆ヘキサゴナル形状に変化させることにより、当該部位において選択的に当該物質を細胞内に導入できる。 本発明の分子集合体は、乾燥した状態であってもよいし、凍結した状態であってもよい。 Therefore, a vesicle-shaped molecular assembly is administered to a living body in a state where a desired hydrophobic substance is held inside the lipid bilayer membrane, and the environmental temperature of the desired site among the sites to which the molecular assembly is delivered is set. The substance can be selectively introduced into the cell at the site by raising and changing to an inverted hexagonal shape. The molecular assembly of the present invention may be in a dry state or a frozen state.
乾燥した状態の本発明の分子集合体は、例えば、化合物(A)及び脂質(B)を含有する各成分をいったんクロロホルム等の有機溶媒に溶解させ、次いでエバポレータによる減圧乾固や噴霧乾燥機による噴霧乾燥を行うことで製造できる。 In the dried molecular assembly of the present invention, for example, each component containing the compound (A) and lipid (B) is once dissolved in an organic solvent such as chloroform and then dried under reduced pressure using an evaporator or a spray dryer. It can be manufactured by spray drying.
1.4 製法についての説明
本発明の化合物(A)は、例えば以下のようにして得られたポリアミドデンドロン(DL)に対して、R3及びR4を付加することにより得られる。なお、下記においてDL−G1〜DL−G4とあるのは、第1〜4世代のポリアミドデンドロンをそれぞれ示している。なお、DL−G0は、第0世代であり、デンドロン構造を有していない。
1.4 Description of Production Method The compound (A) of the present invention can be obtained, for example, by adding R 3 and R 4 to a polyamide dendron (DL) obtained as follows. In the following, DL-G1 to DL-G4 indicate first to fourth generation polyamide dendrons, respectively. DL-G0 is the 0th generation and does not have a dendron structure.
具体的には、R1及びR2が不飽和炭化水素基である場合、以下のようにして製造することができる。オレイルアミン及びオレイルクロリドを反応させて、オレイルオレイルアミドを合成する。次にヒドリド還元によりジオレイルアミンを合成し、アクリル酸メチルを用いたマイケル付加反応と、エチレンジアミンを用いたエステルアミド交換反応を繰り返すことによりポリアミドアミンデンドロンを合成する。このポリアミドアミンデンドロンを、DL−G1−2C18−U2と表記する。 Specifically, when R 1 and R 2 are unsaturated hydrocarbon groups, they can be produced as follows. Oleylamine and oleyl chloride are reacted to synthesize oleyloleylamide. Next, dioleylamine is synthesized by hydride reduction, and a polyamidoamine dendron is synthesized by repeating a Michael addition reaction using methyl acrylate and an ester amide exchange reaction using ethylenediamine. The polyamidoamine dendron, denoted as DL-G1-2C 18 -U2.
また、R1及びR2が飽和炭化水素基である場合、以下のようにして製造することができる。ジアオクタデシルアミンを開始物質として、アクリル酸メチルを用いたマイケル付加反応と、エチレンジアミンを用いたエステルアミド交換反応を繰り返すことによりポリアミドアミンデンドロンを合成する。このポリアミドアミンデンドロンを、DL−G1−2C18と表記する。 Moreover, when R < 1 > and R < 2 > is a saturated hydrocarbon group, it can manufacture as follows. Polyamideamine dendron is synthesized by repeating Michael addition reaction using methyl acrylate and ester amide exchange reaction using ethylenediamine using dioctadecylamine as a starting material. The polyamidoamine dendron, denoted as DL-G1-2C 18.
本発明の化合物を製造する際に中間物質として用いられる、R3及びR4を付加する前の状態のポリアミドアミンデンドロンの例を以下に示す。 Examples of the polyamidoamine dendron in the state before adding R 3 and R 4 used as an intermediate substance in the production of the compound of the present invention are shown below.
R3及びR4の付加は、例えば下記式に示すように、次のようにして行うことができる。ポリアミドアミンデンドロンの末端アミノ基に、パラニトロフェニルカーボネート基で活性化したメトキシジエチレングリコール(MDEG)基又はエトキシジエチレングリコール(EDEG)を反応させることにより、それぞれMDEG基及びEDEG基を導入する。 The addition of R 3 and R 4 can be performed as follows, for example, as shown in the following formula. By reacting the terminal amino group of the polyamidoamine dendron with a methoxydiethylene glycol (MDEG) group or ethoxydiethylene glycol (EDEG) activated with a paranitrophenyl carbonate group, an MDEG group and an EDEG group are introduced, respectively.
2.本発明の組成物
本発明の組成物は、本発明の分子集合体のほか、さらに他の成分を含有する。例えば、水系溶媒(分散媒)を含有する。特に限定されるべきものではないが、他の成分としては水のほかに、グルコース、乳糖、ショ糖などの糖水溶液、グリセリン、プロピレングリコールなどの多価アルコール水溶液、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、リン酸緩衝化生理食塩液等の緩衝液、生理食塩水、細胞培養用の培地などを挙げることができる。
2. Composition of the Invention The composition of the present invention further contains other components in addition to the molecular assembly of the present invention. For example, an aqueous solvent (dispersion medium) is contained. Although not particularly limited, other components include water, sugar aqueous solutions such as glucose, lactose, and sucrose, polyhydric alcohol aqueous solutions such as glycerin and propylene glycol, phosphate buffer, and citrate buffer. Liquid, buffer solution such as phosphate buffered saline, physiological saline, medium for cell culture, and the like.
この水系溶媒に分散した本発明の分子集合体を安定に長期間保存するには、凝集などの物理的安定性の面から、水系溶媒中の電解質を極力なくすことが重要である。また、脂質の化学的安定性の面から、水系溶媒のpHを弱酸性から中性付近(pH3.0から8.0)に設定したり、窒素バブリングにより溶存酸素を除去することが重要である。 In order to stably store the molecular assembly of the present invention dispersed in the aqueous solvent for a long period of time, it is important to eliminate the electrolyte in the aqueous solvent as much as possible from the viewpoint of physical stability such as aggregation. From the viewpoint of chemical stability of the lipid, it is important to set the pH of the aqueous solvent from weakly acidic to neutral (pH 3.0 to 8.0) or to remove dissolved oxygen by nitrogen bubbling. .
さらに凍結乾燥保存や噴霧乾燥保存をする場合には、糖水溶液を、凍結保存する場合には、糖水溶液や多価アルコール水溶液をそれぞれ用いると効果的な保存が可能である。 Further, when lyophilized storage or spray-dried storage is used, effective storage is possible by using a sugar aqueous solution, and when storing frozen, a sugar aqueous solution or a polyhydric alcohol aqueous solution is used.
これらの水系溶媒の添加物の濃度は特に限定されるべきものではないが、例えば、糖水溶液においては、2から20%(W/V)が好ましく、5から10%(W/V)がさらに好ましい。また、多価アルコール水溶液においては、1から5%(W/V)が好ましく、2から2.5%(W/V)がさらに好ましい。緩衝液においては、緩衝剤の濃度が5から50mMが好ましく、10から20mMがさらに好ましい。 The concentration of these aqueous solvent additives is not particularly limited. For example, in an aqueous sugar solution, 2 to 20% (W / V) is preferable, and 5 to 10% (W / V) is more preferable. preferable. Moreover, in a polyhydric alcohol aqueous solution, 1 to 5% (W / V) is preferable, and 2 to 2.5% (W / V) is more preferable. In the buffer solution, the concentration of the buffer is preferably 5 to 50 mM, more preferably 10 to 20 mM.
水系溶媒中の本発明の分子集合体の濃度は、特に限定されるべきものではないが、0.01mMから100mMが好ましく、0.1mMから10mMがさらに好ましい。 The concentration of the molecular assembly of the present invention in the aqueous solvent is not particularly limited, but is preferably 0.01 mM to 100 mM, and more preferably 0.1 mM to 10 mM.
本発明の分子集合体が水系溶媒に分散した形態は、上記の乾燥した脂質混合物を水系溶媒に添加し、さらにホモジナイザー等の乳化機、超音波乳化機、高圧噴射乳化機等により乳化することで製造できる。また、リポソームを製造する方法としてよく知られている方法、例えば逆相蒸発法などによっても製造でき、特に限定されるべきものではない。本発明の分子集合体の大きさを制御したい場合には、孔径のそろったメンブランフィルター等を用いて、高圧下でイクストルージョン(押し出し濾過)を行えばよい。 The form in which the molecular assembly of the present invention is dispersed in an aqueous solvent is obtained by adding the dried lipid mixture to an aqueous solvent and further emulsifying with an emulsifier such as a homogenizer, an ultrasonic emulsifier, a high-pressure jet emulsifier, or the like. Can be manufactured. Moreover, it can manufacture also by the method well-known as a method of manufacturing a liposome, for example, a reverse phase evaporation method etc., It should not be specifically limited. When it is desired to control the size of the molecular assembly of the present invention, extrusion (extrusion filtration) may be performed under high pressure using a membrane filter having a uniform pore size.
また、上記の水系溶媒に分散した分子集合体をさらに乾燥させる方法としては、通常の凍結乾燥や噴霧乾燥を挙げることができる。この時の水系溶媒としては、上記したように、糖水溶液、好ましくはショ糖水溶液、乳糖水溶液を用いるとよい。ここで、水系溶媒に分散した分子集合体をいったん製造した上でさらに乾燥すると、分子集合体の長期保存が可能となるほか、この乾燥した分子集合体に所望の物質を含有する水溶液を添加すると、当該物質が効率よく分子集合体に保持されるため好ましい。 In addition, examples of the method for further drying the molecular assembly dispersed in the aqueous solvent include ordinary freeze drying and spray drying. As the aqueous solvent at this time, as described above, a sugar aqueous solution, preferably a sucrose aqueous solution or a lactose aqueous solution may be used. Here, once a molecular assembly dispersed in an aqueous solvent is manufactured and further dried, the molecular assembly can be stored for a long period of time, and when an aqueous solution containing a desired substance is added to the dried molecular assembly. This is preferable because the substance is efficiently retained in the molecular assembly.
3. 用途についての説明
本発明の分子集合体及び組成物は、好ましくは、疎水性の所望の物質を細胞内に導入するためにそれぞれ使用される。
3. Description of Use The molecular assemblies and compositions of the present invention are preferably each used to introduce a desired hydrophobic substance into a cell.
疎水性の所望の物質としては、特に限定されないが、例えば低分子化合物、ペプチド、脂質、ホルモン、タンパク質、及び核酸誘導体等の生理活性物質が挙げられる。 特に限定されないが、例えば、がん治療を目的として、ドキソルビシンなどの各種抗がん剤、ホルモン製剤、及びWT1ペプチドとその誘導体などの癌免疫治療用抗原分子を用いることができる。 The hydrophobic desired substance is not particularly limited, and examples thereof include physiologically active substances such as low molecular weight compounds, peptides, lipids, hormones, proteins, and nucleic acid derivatives. Although not particularly limited, for example, for the purpose of cancer treatment, various anticancer agents such as doxorubicin, hormone preparations, and antigen molecules for cancer immunotherapy such as WT1 peptide and its derivatives can be used.
本発明の分子集合体及び組成物は、上記疾患の治療目的で、導入しようとする生理活性物質とともに治療対象である個体にそれぞれ直接導入してもよい。この場合、本発明の分子集合体又は組成物を個体に投与すればよい。個体への投与手段としては、経口投与でも、非経口投与でもよいが、非経口投与が好ましい。剤形としては、通常知られたものでよく、経口投与の剤形としては、例えば、錠剤、散剤、顆粒剤、シロップ剤等を挙げることができる。また、非経口投与の剤形としては、例えば、注射剤、点眼剤、軟膏剤、坐剤等を挙げることができる。中でも、注射剤が好ましく、投与方法としては、静脈注射、標的とする細胞や臓器に対しての局所注射が好ましい。 The molecular assembly and composition of the present invention may be directly introduced into the individual to be treated together with the physiologically active substance to be introduced for the purpose of treating the above-mentioned diseases. In this case, the molecular assembly or composition of the present invention may be administered to an individual. The means for administration to an individual may be oral administration or parenteral administration, but parenteral administration is preferred. The dosage form may be a conventionally known dosage form, and examples of the dosage form for oral administration include tablets, powders, granules, syrups and the like. Examples of the dosage form for parenteral administration include injections, eye drops, ointments, suppositories and the like. Among these, an injection is preferable, and an administration method is preferably intravenous injection or local injection into a target cell or organ.
疎水性の所望の物質と本発明の化合物(A)の配合割合は、当該物質1重量部に対し、本発明の化合物(A)を1〜1000重量部、好ましくは10〜500重量部、より好ましくは10〜100重量部使用する。 The compounding ratio of the desired hydrophobic substance and the compound (A) of the present invention is 1 to 1000 parts by weight, preferably 10 to 500 parts by weight of the compound (A) of the present invention with respect to 1 part by weight of the substance. Preferably 10 to 100 parts by weight are used.
以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例にのみ限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.
1.本発明の分子集合体の製造
1.1 試薬
Fetal Bovine Serum (FBS)はMP Biomedicals,Inc から購入した。ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)は日水製薬(株)から購入した。N,N-ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、石油エーテル、シアン化ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム、ベンジルペニシリンカリウム、ストレプトマイシン硫酸塩は和光純薬から購入した。ピラニンは東京化成(株)から購入した。クロロホルム、酢酸エチル、メタノール、n-ヘキサン、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム6 水和物、塩化カリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)はキシダ化学から購入した。トリエチルアミン、アクリル酸メチル、エチレンジアミン、ジエチルエーテル、塩化ナトリウム、RPMI-1640 液体培地、MEM 非必須アミノ酸溶液はナカライテスクから購入した。トリプシンはDIFCOLABORATORIES(U.S.A)から購入した。ジオクタデシルアミン、カルセインはSigma から購入した。オレイルアミン、オレオイルクロリド、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3-メチルグルタル酸無水物はALDRICH から購入した。
1. Production of molecular assembly of the present invention 1.1 Reagent
Fetal Bovine Serum (FBS) was purchased from MP Biomedicals, Inc. Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) was purchased from Nissui Pharmaceutical. N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, petroleum ether, sodium cyanide, lithium aluminum hydride, disodium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, potassium benzylpenicillin, and streptomycin sulfate were purchased from Wako Pure Chemical Industries. Pyranine was purchased from Tokyo Kasei Co., Ltd. Chloroform, ethyl acetate, methanol, n-hexane, sodium sulfate, calcium chloride, magnesium chloride hexahydrate, potassium chloride, and disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA) were purchased from Kishida Chemical. Triethylamine, methyl acrylate, ethylenediamine, diethyl ether, sodium chloride, RPMI-1640 liquid medium, and MEM non-essential amino acid solution were purchased from Nacalai Tesque. Trypsin was purchased from DIFCOLABORATORIES (USA). Dioctadecylamine and calcein were purchased from Sigma. Oleylamine, oleoyl chloride, cyclohexanedicarboxylic anhydride and 3-methylglutaric anhydride were purchased from ALDRICH.
ジクロロメタンはSigma-ALDRICH から購入した。2-メルカプトエタノール、DPX、Hoechst、Lysotracker Green DND-26、Lysotracker Red DND-99、Tf-Alexa555はInvitrogen から購入した。透析膜はSpectra/Por 6 (分画分子量 2000,FE-0526-33)をSpectrum Laboratories Inc.から購入した。Merck Kieselgel 60(230-400 mesh) をシリカゲルクロマトグラフィーに使用した。
Dichloromethane was purchased from Sigma-ALDRICH. 2-mercaptoethanol, DPX, Hoechst, Lysotracker Green DND-26, Lysotracker Red DND-99, and Tf-Alexa555 were purchased from Invitrogen. As a dialysis membrane, Spectra / Por 6 (fraction
1.2 本発明の化合物(A)の合成
1.2.1 概要
2本のアルキル鎖を持つ第1、第2世代のデンドロン脂質(DL-G1、DL-G2)と、2本のオレイル鎖を持つ第1世代のデンドロン脂質(DL-G1-U2)の合成経路を下記化8及び9に示し、そのアミノ基末端にメトキシジエチレングリコール(MDEG)基、又は、エトキシジエチレングリコール(EDEG)基を導入したデンドロン脂質(MDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1、MDEG-DL-G2、EDEG-G2、MDEG-DL-G1-U2、EDEG-DL-G1-U2)の合成経路を下記式に示した。
1.2 Synthesis of Compound (A) of the Present Invention 1.2.1 Overview
Synthetic pathway of first and second generation dendron lipids (DL-G1, DL-G2) with two alkyl chains and first generation dendron lipid (DL-G1-U2) with two oleyl chains Are represented by the following
DL-G1、DL-G2は、ジオクタデシルアミンを出発物質として、アクリル酸メチルによるマイケル付加反応と、それに続くエチレンジアミンによるエステルアミド交換反応を交互に行うことにより合成した。この方法は、デンドリマーの合成において、Tomaliaらが報告した方法である。又、DL-G1-U2は、オレイルアミンとオレイルクロライドとを反応させ、リチウムアルミニウムヒドリド(LiAlH4)でヒドリド還元した後、アクリル酸メチルによるマイケル付加反応と、それに続くエチレンジアミンによるエステルアミド交換反応を交互に行うことにより合成した。 DL-G1 and DL-G2 were synthesized using dioctadecylamine as a starting material by alternately performing a Michael addition reaction with methyl acrylate followed by an ester amide exchange reaction with ethylenediamine. This is the method reported by Tomalia et al. In the synthesis of dendrimers. DL-G1-U2 reacts with oleylamine and oleyl chloride, and hydride reduction with lithium aluminum hydride (LiAlH 4 ), followed by Michael addition reaction with methyl acrylate and subsequent ester amide exchange reaction with ethylenediamine. To be synthesized.
更に合成したDL-G1、DL-G2、DL-G1-U2の末端アミノ基にパラニトロフェニルカーボネート基で活性化したMDEG基、EDEG基を反応させ末端に導入しMDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2、MDEG-DL-G1-U2、EDEG-DL-G1-U2を合成した。 Furthermore, the terminal amino groups of the synthesized DL-G1, DL-G2, and DL-G1-U2 were reacted with MDEG groups and EDEG groups activated with paranitrophenyl carbonate groups, and introduced at the ends to introduce MDEG-DL-G1, EDEG- DL-G1, MDEG-DL-G2, EDEG-DL-G2, MDEG-DL-G1-U2, and EDEG-DL-G1-U2 were synthesized.
1.2.2 DL-G-0.5-2C 18 の合成
アクリル酸メチル(35 ml, 0.39 mmol)にジオクタデシルアミン(2.00 g, 3.9 mmol)を加え、加熱溶解し、窒素雰囲気下、75℃で28時間還流した。その後、未反応のアクリル酸メチルを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:石油エーテル/ジエチルエーテル=2/1, v/v)によって精製した。(収量2.18g、収率:90.9%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)15-), δ 1.22(s, CH3(CH2)15-),δ 1.40(m, -CH2CH2N-), δ 2.38 (t, -CH2COOCH3), δ 2.44 (t, -CH2N-),δ 2.77 (t,-CH2CH2COOCH3), δ 3.67 (s, -OCH3).
1.2.2 Synthesis of DL-G-0.5-2C 18 Dioctadecylamine (2.00 g, 3.9 mmol) was added to methyl acrylate (35 ml, 0.39 mmol) and dissolved by heating. At 75 ° C. under nitrogen atmosphere. Refluxed for 28 hours. Thereafter, unreacted methyl acrylate was distilled off under reduced pressure and purified by silica gel chromatography (developing solvent: petroleum ether / diethyl ether = 2/1, v / v). (Yield 2.18 g, Yield: 90.9%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.22 (s, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.40 (m, -
1.2.3 DL-G0-2C 18 の合成
メタノール(40 ml)にDL-G-0.5(2.18g,3.58mmol)を加え、加熱溶解した。この溶液を、シアン化ナトリウム(36.2 mg, 0.734mmol)を含むエチレンジアミン(70ml,1.05mol)に徐々に加え、窒素雰囲気下、50℃で6日間撹拌した。その後、未反応のエチレンジアミンとメタノールを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール/水=60/35/5, v/v)によって精製した。(収量:1.47g、収率:64.8%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)15-), δ 1.26 (s, CH3(CH2)15-),δ 1.45(m, -CH2CH2N-), δ 2.39(t, -CH2CONH-), δ 2.46(t, -CH2N-),δ 2.69(t, -CH2CH2CONH-), δ 2.82(t, -CH2NH2), δ 3.29(m, -CH2CH2NH2), δ 8.63(m, -CONH-).
1.2.3 Synthesis of DL-G0-2C 18 DL-G-0.5 (2.18 g, 3.58 mmol) was added to methanol (40 ml) and dissolved by heating. This solution was gradually added to ethylenediamine (70 ml, 1.05 mol) containing sodium cyanide (36.2 mg, 0.734 mmol) and stirred at 50 ° C. for 6 days under a nitrogen atmosphere. Thereafter, unreacted ethylenediamine and methanol were distilled off under reduced pressure and purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / methanol / water = 60/35/5, v / v). (Yield: 1.47 g, Yield: 64.8%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.26 (s, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.45 (m, -
1.2.4 DL-G0.5-2C 18 の合成
メタノール(20 ml)にDL-G0(1.37 g, 2.16mmol)を加え、加熱溶解した。この溶液を、アクリル酸メチル(39 ml, 0.432 mol)に徐々に加え、窒素雰囲気下、35℃で48時間撹拌した。その後、未反応のアクリル酸メチルとメタノールを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:石油エーテル/ジエチルエーテル=2/1, v/v のちクロロホルム/メタノール=95/5, v/v)によって精製した。(収量:1.30g、収率:74.5%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)15-), δ 1.26 (s, CH3(CH2)15-), δ 1.44(m, -CH2CH2N-), δ 2.41(t, -CH2CONH-), δ 2.43(m, -CH2COOCH3), δ 2.46(m, -CH2N-), δ2.54(t, -CONHCH2CH2-), δ 2.75(t, -CH2CH2CONH-), δ 2.78(t, -CH2CH2COOCH3), δ 3.28(m, -CONHCH3-), δ 3.67 (s, -OCH3), δ 7.00(m, -CONH-).
1.2.4 Synthesis of DL-G0.5-2C 18 DL-G0 (1.37 g, 2.16 mmol) was added to methanol (20 ml) and dissolved by heating. This solution was gradually added to methyl acrylate (39 ml, 0.432 mol) and stirred at 35 ° C. for 48 hours under a nitrogen atmosphere. Then, unreacted methyl acrylate and methanol were distilled off under reduced pressure, and silica gel chromatography (developing solvent: petroleum ether / diethyl ether = 2/1, v / v followed by chloroform / methanol = 95/5, v / v) Purified. (Yield: 1.30 g, Yield: 74.5%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.26 (s, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.44 (m, -
1.2.5 DL-G1-2C 18 の合成
メタノール(25 ml)にDL-G0.5(1.29 g, 3.64mmol)を加え、加熱溶解した。この溶液を、シアン化ナトリウム(18.4 mg, 0.38mmol)を含むエチレンジアミン(62.5ml,0.88mol)に徐々に加え、窒素雰囲気下、45℃で76時間撹拌した。その後、未反応のエチレンジアミンとメタノールを減圧留去し、Sephadex LH-20カラム(溶離液:クロロホルム)によって精製した。(収量:0.615g、収率:44.0%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)15-), δ 1.26 (s, CH3(CH2)15-), δ1.43(m, -CH2CH2N-),δ 2.17(m, -NH2),δ 2.36(m, -CH2CONHCH2CH2NH2), δ 2.40(m, -CH2CONH-), δ 2.42(m, -CH2N-), δ 2.44(t,-CONHCH2CH2-), δ 2.68(t, -CH2CH2CONH-), δ 2.74 (t, -CH2CH2CONHCH2CH2NH2), δ 2.84(t, -CH2NH2), δ 3.29 (m, -CONHCH2-), δ 3.30 (m, -CH2CH2NH2), δ 7.00(m, -CONH-).
1.2.5 DL-G1-2C 18 Synthesis in methanol (25 ml) of DL-G0.5 (1.29 g, 3.64mmol ) was added and dissolved by heating. This solution was gradually added to ethylenediamine (62.5 ml, 0.88 mol) containing sodium cyanide (18.4 mg, 0.38 mmol) and stirred at 45 ° C. for 76 hours under a nitrogen atmosphere. Thereafter, unreacted ethylenediamine and methanol were distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by Sephadex LH-20 column (eluent: chloroform). (Yield: 0.615 g, Yield: 44.0%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.26 (s, CH 3 (CH2) 15 -), δ1.43 (m, -
1.2.6 DL-G1.5-2C 18 の合成
メタノール(23 ml)にDL-G1(0.615 g, 7.11mmol)を加え、加熱溶解した。この溶液を、アクリル酸メチル(145 ml, 1.6 mol)に徐々に加え、窒素雰囲気下、35℃で65時間撹拌した。その後、未反応のアクリル酸メチルとメタノールを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルムのちクロロホルム/メタノール=9/1, v/v)で精製した。(収量:0.558g、収率:65.1%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)15-), δ 1.25 (s, CH3(CH2)15-), δ 1.43(m, -CH2CH2N-), δ 2.36(m, -CH2COOCH3), δ 2.43 (m, -CH2N-), δ 2.54 (m, -CONHCH2CH2-), δ 2.75 (m, -CH2CH2COOCH3), δ 3.28(m, -CONHCH2-), δ 3.67 (s, -OCH3), δ 7.00and 8.04 (m, -CONH-).
1.2.6 Synthesis of DL-G1.5-2C 18 DL-G1 (0.615 g, 7.11 mmol) was added to methanol (23 ml) and dissolved by heating. The solution was gradually added to methyl acrylate (145 ml, 1.6 mol) and stirred at 35 ° C. for 65 hours under a nitrogen atmosphere. Thereafter, unreacted methyl acrylate and methanol were distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / chloroform / methanol = 9/1, v / v). (Yield: 0.558g, Yield: 65.1%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.25 (s, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.43 (m, -
1.2.7 DL-G2-2C 18 の合成
メタノール(12 ml)にDL-G1.5(0.558 g, 0.461mmol)を加え、加熱溶解した。この溶液を、シアン化ナトリウム(9.3 mg, 0.19mmol)を含むエチレンジアミン(40ml, 0.6mol)に徐々に加え、窒素雰囲気下、45℃で72時間撹拌した。その後、未反応のエチレンジアミンとメタノールを減圧留去し、Sephadex LH-20カラム(溶離液:メタノール)によって精製した。(収量:0.53g、収率87.5%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)15-), δ 1.25(s, CH3(CH2)15-), δ 1.42 (m, -CH2CH2N-), δ 2.09(m,-NH2), δ 2.32 (m, -CH2CONHCH2CH2NH2), δ 2.37 (m, -CH2N-), δ 2.52(m, -CONHCH2CH2-),δ 2.73 (m, -CH2CH2CONHCH2CH2NH2), δ 2.82 (m, -CH2NH2), δ 3.26(m, -CONHCH2-), δ 3.29(m, -CH2CH2NH2), δ 7.63, 7.90and 8.47(m, -CONH-).
1.2.7 Synthesis of DL-G2-2C 18 DL-G1.5 (0.558 g, 0.461 mmol) was added to methanol (12 ml) and dissolved by heating. This solution was gradually added to ethylenediamine (40 ml, 0.6 mol) containing sodium cyanide (9.3 mg, 0.19 mmol) and stirred at 45 ° C. for 72 hours under a nitrogen atmosphere. Thereafter, unreacted ethylenediamine and methanol were distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by Sephadex LH-20 column (eluent: methanol). (Yield: 0.53g, Yield 87.5%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.25 (s, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.42 (m, -
1.2.8 Oleyloleoylamideの合成
Oleoylchlorideを7.7 mL (20 mmol)をジクロロメタン100 mLに溶解させ氷水浴で撹拌し、これにジクロロメタン50 mLにOleylamine 9.4 mL (20 mmol)とトリエチルアミン3.3 mL (0.024 mol)を溶解したものをゆっくり滴下した後、室温窒素雰囲気化で71時間還流した。その後、エバポレータにより溶媒を留去し真空乾燥した後、得られた粗生成物をオープンカラムクロマトグラフィーにより分離精製した(展開溶媒クロロホルム:酢酸エチル=2:1)。その後1H NMRにより化合物の同定を行った。(収量9.38 g、収率86.4 %)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)6-), δ 1.23 (s, CH3(CH2)6-,-CH2(CH2)5CH2-), δ 1.41 (m, -CH2CH2CO-),δ 1.55 (m, -CH2CH2CO-),δ 1.91 (m, -CH2CH2CH-),δ 2.05 (m, -CH2CH2NH-),δ 3.15 (m, -CH2CH2NH-),δ 5.25 (m, -CH2CHCHCH2-).
1.2.8 Synthesis of Oleyloleoylamide
Oleoylchloride 7.7 mL (20 mmol) was dissolved in
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- ), δ 1.23 (s, CH 3 (CH 2 ) 6 -,-CH 2 (CH 2 ) 5 CH 2- ), δ 1.41 (m, -CH 2 CH 2 CO-), δ 1.55 (m, -CH 2 CH 2 CO-), δ 1.91 (m, -CH 2 CH 2 CH-), δ 2.05 (m, -CH 2 CH 2 NH -), δ 3.15 (m, -
1.2.9 Dioleylamineの合成
THF 84.5 mLにゆっくりとLAH 1.489 gを加え、これにOleyloleoylamide 2.99 g(5.61 mmol)をTHF 84.5 mLで溶解したものをパスツールピペットを用いてゆっくり加えた。これを50 ℃の窒素雰囲気化で83時間反応させた。その後、LAHを濾別し、この時に酢酸エチル、クロロホルム、THFで洗浄した。その後エバポレータにより溶媒を留去し、残留物を飽和食塩水で4回洗浄した。硫酸ナトリウムを用いて乾燥した後エバポレータにより溶媒を留去、粗生成物をオープンカラムクロマトグラフィーにより分離精製した(展開溶媒クロロホルム:酢酸エチル=2:1、後クロロホルム:メタノール=9:1)。得られた生成物を1H NMRにより化合物の同定を行った。(収量1.67 g、収率56.3%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)6-), δ 1.23 (s, CH3(CH2)6-,-CH2(CH2)5CH2-), δ 1.41 (m, -CH2CH2NH-), δ 1.99 (m, -CH2CH2CH-), δ 2.60 (m, -CH2CH2NH-), δ 5.35 (m, -CH2CHCHCH2-).
1.2.9 Synthesis of Dioleylamine
LAH (1.489 g) was slowly added to THF (84.5 mL), and Oleyloleoylamide (2.99 g, 5.61 mmol) dissolved in THF (84.5 mL) was slowly added using a Pasteur pipette. This was reacted in a nitrogen atmosphere at 50 ° C. for 83 hours. Thereafter, LAH was filtered off and washed with ethyl acetate, chloroform and THF at this time. Thereafter, the solvent was distilled off by an evaporator, and the residue was washed 4 times with saturated saline. After drying with sodium sulfate, the solvent was distilled off by an evaporator, and the crude product was separated and purified by open column chromatography (developing solvent chloroform: ethyl acetate = 2: 1, then chloroform: methanol = 9: 1). The obtained product was identified by 1 H NMR. (Yield 1.67 g, Yield 56.3%)
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- ), δ 1.23 (s, CH 3 (CH 2 ) 6 -,-CH 2 (CH 2 ) 5 CH 2- ), δ 1.41 (m, -CH 2 CH 2 NH-), δ 1.99 (m, -CH 2 CH 2 CH-), δ 2.60 (m, -CH 2 CH 2 NH-), δ 5.35 (m, -CH 2 CHCHCH 2- ).
1.2.10 DL-G-0.5-2C 18 -U2の合成
Dioleylamine 1.32 g (3.45 mmol)をアクリル酸メチル98 mL (1.23 mol)に溶解して、70 ℃の窒素雰囲気化で攪拌した。反応終了後(95 時間)、エバポレータにより未反応のアクリル酸メチルをカラムクロマトグラフィーにより分離精製した(展開溶媒クロロホルム:酢酸エチル=2:1)。得られた生成物を1H NMR により化合物の同定を行った。(収量1.32 g、収率64.9%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.85 (m, CH3(CH2)6-), δ 1.3 (m, CH3(CH2)6-, -CH2(CH2)5CH2-, -CH2CH2N-), δ 1.99 (m, -CH2CH2CH-), δ 2.40 (m, -CH2CH2NH-, -CH2CH2COO), δ 2.78 (m, -CH2CH2COO), δ 5.35 (m, -CH2CHCHCH2-).
1.2.10 synthesis of DL-G-0.5-2C 18 -U2
Dioleylamine 1.32 g (3.45 mmol) was dissolved in 98 mL (1.23 mol) of methyl acrylate and stirred in a nitrogen atmosphere at 70 ° C. After completion of the reaction (95 hours), unreacted methyl acrylate was separated and purified by column chromatography using an evaporator (developing solvent chloroform: ethyl acetate = 2: 1). The obtained product was identified by 1 H NMR. (Yield 1.32 g, Yield 64.9%)
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 0.85 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- ), δ 1.3 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- , -CH 2 (CH 2 ) 5 CH 2 -,- CH 2 CH 2 N-), δ 1.99 (m, -CH 2 CH 2 CH-), δ 2.40 (m, -CH 2 CH 2 NH-, -CH 2 CH 2 COO), δ 2.78 (m, -CH 2 CH 2 COO), δ 5.35 (m, -CH 2 CHCHCH 2- ).
1.2.11 DL-G0-2C 18 -U2の合成
DL-G-0.5-2C18-U2の1.32 g(2.18 mmol)をメタノール100 mLに溶解し、これをシアン化ナトリウム32.2 mg(0.659 mmol)を含む蒸留精製したエチレンジアミン70 mL(1.05 mol)にパスツールピペットを用いてゆっくりと滴下した。その後、70 ℃の窒素雰囲気化で93.5時間反応させた。反応終了後、エバポレータを用いて溶媒を留去し真空乾燥した。その後、1H NMRにより化合物の同定を行った。(収量1.41 g 未精製)
1H NMR (CDCl3): δ 0.85 (m, CH3(CH2)6-), δ 1.3 (m, CH3(CH2)6-, -CH2(CH2)5CH2-, -CH2CH2N-), δ 2.0 (m, -CH2CH2CH-), δ 2.3-2.8 (m, -CH2CH2NH-, -CH2CH2COO, -CH2CH2NH2), δ 3.25 (m, -CH2CH2NH2), δ 5.35 (m, -CH2CHCHCH2-), δ 8.55 (s, -CONHCH2-).
1.2.11 synthesis of DL-G0-2C 18 -U2
Dissolve 1.32 g (2.18 mmol) of DL-G-0.5-2C 18 -U2 in 100 mL of methanol and pass it to 70 mL (1.05 mol) of distilled and purified ethylenediamine containing 32.2 mg (0.659 mmol) of sodium cyanide. It was dripped slowly using a tool pipette. Thereafter, the reaction was performed in a nitrogen atmosphere at 70 ° C. for 93.5 hours. After completion of the reaction, the solvent was distilled off using an evaporator and vacuum dried. Thereafter, the compound was identified by 1 H NMR. (Yield 1.41 g unpurified)
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 0.85 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- ), δ 1.3 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- , -CH 2 (CH 2 ) 5 CH 2 -,- CH 2 CH 2 N-), δ 2.0 (m, -CH 2 CH 2 CH-), δ 2.3-2.8 (m, -CH 2 CH 2 NH-, -CH 2 CH 2 COO, -CH 2 CH 2 NH 2 ), δ 3.25 (m, -CH 2 CH 2 NH 2 ), δ 5.35 (m, -CH 2 CHCHCH 2- ), δ 8.55 (s, -CONHCH 2- ).
1.2.12 DL-G0.5-2C 18 -U2の合成
DL-G0-2C18-U2の1.41 mg(2.22 mmol)をメタノール141 mLに溶解した。これをアクリル酸メチル94 mL(1.03 mol)にパスツールピペットを用いてゆっくりと滴下した。その後、45 ℃の窒素雰囲気化で54時間反応させた。反応終了後、エバポレータを用いて溶媒及び未反応のアクリル酸メチルを留去し真空乾燥したのち、得られた粗生成物をオープンカラムクロマトグラフィーにより分離精製した。(展開溶媒ヘキサン:酢酸エチル=10:3、のちクロロホルム:メタノール=4:1)。その後、1H NMRにより化合物の同定を行った。(収量1.74 g、収率99.3%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.85 (m, CH3(CH2)6-), δ 1.3 (m, CH3(CH2)6-, -CH2(CH2)5CH2-, -CH2CH2N-), δ 2.0 (m, -CH2CH2CH-), δ 2.3-2.6 (m, -CH2CH2NH-, -CH2CH2COO, -CH2CH2NH2), δ 2.8 (m, -CH2CH2COO),δ 3.25 (m, -CH2CH2NH2),δ 3.67 (s, -OCH3), δ 5.35 (m, -CH2CHCHCH2-), δ 8.55 (s, -CONHCH2-).
1.2.12 Synthesis of DL-G0.5-2C 18 -U2
DL-G0-2C 18 -U2 (1.41 mg, 2.22 mmol) was dissolved in methanol (141 mL). This was slowly added dropwise to 94 mL (1.03 mol) of methyl acrylate using a Pasteur pipette. Then, it was made to react for 54 hours by 45 degreeC nitrogen atmosphere formation. After completion of the reaction, the solvent and unreacted methyl acrylate were distilled off using an evaporator and vacuum-dried, and then the resulting crude product was separated and purified by open column chromatography. (Developing solvent hexane: ethyl acetate = 10: 3, then chloroform: methanol = 4: 1). Thereafter, the compound was identified by 1 H NMR. (Yield 1.74 g, 99.3% yield)
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 0.85 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- ), δ 1.3 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- , -CH 2 (CH 2 ) 5 CH 2 -,- CH 2 CH 2 N-), δ 2.0 (m, -CH 2 CH 2 CH-), δ 2.3-2.6 (m, -CH 2 CH 2 NH-, -CH 2 CH 2 COO, -CH 2 CH 2 NH 2 ), δ 2.8 (m, -CH 2 CH 2 COO), δ 3.25 (m, -CH 2 CH 2 NH 2 ), δ 3.67 (s, -OCH 3 ), δ 5.35 (m, -CH 2 CHCHCH 2 -), δ 8.55 (s, -CONHCH 2- ).
1.2.13 DL-G1-2C 18 -U2の合成
DL -G0.5-2C18-U2の1.74 g(2.88 mmol)をメタノール50 mLに溶解し、これをシアン化ナトリウム47.9 mg(0.98 mmol)を含む、蒸留精製したエチレンジアミン92.8 mL(1.39 mol)にパスツールピペットを用いてゆっくり滴下した。その後、50 ℃で72時間、窒素雰囲気化で反応させた。反応終了後、ロータリーエバポレータで溶媒及び未反応のエチレンジアミンを留去し、得られた粗生成物を2日間透析することで精製し、凍結乾燥により黄色のロウ状物質を得た。(収量1.03 g、収率41.5 %)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88 (m, CH3(CH2)6-), δ 1.2-1.4 (m, CH3(CH2)6-, -CH2(CH2)5CH2-, -CH2CH2N-), δ 2.0 (m, -CH2CH2CH-), δ 2.3-2.7 (m, -CH2CH2NH-, -CH2CH2COO), δ 2.6-2.8 (m, -CH2CH2COO, -CH2CH2NH2), δ 3.25 (m,-CH2CH2N-), δ 5.35 (m, -CH2CHCHCH2-), δ 8.55 (s, -CONHCH2-).
1.2.13 Synthesis of DL-G1-2C 18 -U2
Dissolve 1.74 g (2.88 mmol) of DL -G0.5-2C 18 -U2 in 50 mL of methanol and distill it into 92.8 mL (1.39 mol) of distilled and purified ethylenediamine containing 47.9 mg (0.98 mmol) of sodium cyanide. It was slowly dropped using a Pasteur pipette. Then, it was made to react by nitrogen atmosphere for 72 hours at 50 degreeC. After completion of the reaction, the solvent and unreacted ethylenediamine were distilled off with a rotary evaporator, and the resulting crude product was purified by dialysis for 2 days, and a yellow waxy substance was obtained by lyophilization. (Yield 1.03 g, Yield 41.5%)
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- ), δ 1.2-1.4 (m, CH 3 (CH 2 ) 6- , -CH 2 (CH 2 ) 5 CH 2- , -CH 2 CH 2 N-), δ 2.0 (m, -CH 2 CH 2 CH-), δ 2.3-2.7 (m, -CH 2 CH 2 NH-, -CH 2 CH 2 COO), δ 2.6- 2.8 (m, -CH 2 CH 2 COO, -CH 2 CH 2 NH 2 ), δ 3.25 (m, -CH 2 CH 2 N-), δ 5.35 (m, -CH 2 CHCHCH 2- ), δ 8.55 ( s, -CONHCH 2- ).
1.2.14 MDEG-DL-G1の合成
DL-G1(100 mg, 0.12 mmol)をジクロロメタン(6 mL)に溶解させ、ジクロロメタン(2 mL)に溶解させたMDEG-4-nitrophenyl carbonate(131 mg, 0.48 mmol)を徐々に加え、窒素雰囲気下、室温で、6日間撹拌した。その後、ジクロロメタンを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=9/1, 8/2, v/v)によって精製した。(収量:100 mg、収率:71.7 %)
1H NMR (CDCl3): δ 0.89(m, CH3(CH2)15-), δ 1.27(s, CH3(CH2)15-), δ1.52(m, -CH2CH2N-),δ 2.39(m, -NCH2CH2CONH-),δ 2.51(m, CH3(CH2)16CH2N-), δ 2.72(m,-NCH2CH2CONH-, -NHCH2CH2N-),δ 3.25(t, -NHCH2CH2NH-), δ 3.32(m, -NHCH2CH2NH-, -NHCH2CH2N-), δ 3.38(s, -OCH3),δ 3.56(t, -CH2OCH3), δ 3.57(t, -CH2CH2OCH3),δ 3.65(t, -CH2OCH2CH2OCH3),δ 4.21(t, -CH2CH2OCH2CH2OCH3),δ 6.04 and 7.45(s, -NH-).
1.2.14 Synthesis of MDEG-DL-G1
DL-G1 (100 mg, 0.12 mmol) was dissolved in dichloromethane (6 mL), and MDEG-4-nitrophenyl carbonate (131 mg, 0.48 mmol) dissolved in dichloromethane (2 mL) was gradually added. And stirred at room temperature for 6 days. Thereafter, dichloromethane was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / methanol = 9/1, 8/2, v / v). (Yield: 100 mg, Yield: 71.7%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.89 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.27 (s, CH 3 (CH 2) 15 -), δ1.52 (m, -
1.2.15 MDEG-DL-G2の合成
DL-G2(110 mg, 83.3 μmol)をDMF(6 mL)に溶解させ、DMF (2 mL)に溶解させたMDEG-4-nitrophenyl carbonate(190 mg,666.4 μmol)を徐々に加え、窒素雰囲気下、室温で、6日間撹拌した。その後、DMFを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=85/15, 8/2, v/v)によって精製した。(収量:140 mg、収率:88.2 %)
1H NMR (CDCl3): δ 0.89(m, CH3(CH2)15-), δ 1.27(s, CH3(CH2) 15-), δ 1.44(m, -CH2CH2N-), δ 2.38 and 2.44(m,-NCH2CH2CO-),δ 2.53(t, CH3(CH2)16CH2N-),δ2.73(m, -NHCH2CH2N-, -NCH2CH2CO-), δ 3.29(t, -NHCH2CH2NH-), δ 3.35(t, -NHCH2CH2N-), δ 3.39(s, -OCH3), δ 3.57(t, -NHCH2CH2NH-),δ 3.65(t, -O(CH2)2OCH3),δ 3.69(t, -COOCH2CH2O-),δ 4.22(t, -COOCH2CH2O-),δ 6.12, 7.57and 8.49(m, -NH-).
1.2.15 Synthesis of MDEG-DL-G2
DL-G2 (110 mg, 83.3 μmol) was dissolved in DMF (6 mL), and MDEG-4-nitrophenyl carbonate (190 mg, 666.4 μmol) dissolved in DMF (2 mL) was gradually added. And stirred at room temperature for 6 days. Then, DMF was distilled off under reduced pressure and purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / methanol = 85/15, 8/2, v / v). (Yield: 140 mg, Yield: 88.2%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.89 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.27 (s, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.44 (m, -
1.2.16 MDEG-DL-G1-U2の合成
DL-G1-U2(400 mg, 0.50 mmol)をDMF(6 mL)に溶解させ、DMF (3 mL)に溶解させたMDEG-4-nitrophenyl carbonate(713mg, 2.50mmol)を徐々に加え、窒素雰囲気下、室温で、6日間撹拌した。その後、DMFを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=9/1, v/v)によって精製した。(収量:277mg、収率:48.0%)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88(m, CH3(CH2)7-), δ 1.26and 1.42(t, -CHCH2(CH2)6-),δ2.00(m, -CHCH2-),δ 2.37(m, -NCH2CH2CONH-),δ 2.50(m, CH3(CH2)16CH2N-), δ 2.71(m,-NCH2CH2CONH-, -NHCH2CH2N-),δ 3.22(t, -NHCH2CH2NH-), δ 3.31(m, -NHCH2CH2NH-, -NHCH2CH2N-), δ 3.37(s, -OCH3),δ 3.54(t, -CH2OCH3), δ 3.63(t, -CH2CH2OCH3), δ 3.68(t, -CH2OCH2CH2OCH3), δ 4.20(t, -CH2CH2OCH2CH2OCH3), δ 5.34(m, -(CH)2-),δ 5.95 , 7.36and 8.51(s, -NH-).
1.2.16 Synthesis of MDEG-DL-G1-U2
DL-G1-U2 (400 mg, 0.50 mmol) was dissolved in DMF (6 mL), MDEG-4-nitrophenyl carbonate (713 mg, 2.50 mmol) dissolved in DMF (3 mL) was gradually added, and nitrogen atmosphere was added. The mixture was stirred at room temperature for 6 days. Then, DMF was distilled off under reduced pressure and purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / methanol = 9/1, v / v). (Yield: 277 mg, Yield: 48.0%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 7 -), δ 1.26and 1.42 (t, -CHCH 2 (CH 2) 6 -), δ2.00 (m, -CHCH 2 -), δ 2.37 (m, -NCH 2 CH 2 CONH-), δ 2.50 (m, CH 3 (CH 2 ) 16 CH 2 N-), δ 2.71 (m, -NCH 2 CH 2 CONH-, -NHCH 2 CH 2 N-), δ 3.22 (t, -NHCH 2 CH 2 NH-), δ 3.31 (m, -NHCH 2 CH 2 NH-, -NHCH 2 CH 2 N-), δ 3.37 (s, -OCH 3 ), δ 3.54 (t, -CH 2 OCH 3 ), δ 3.63 (t, -CH 2 CH 2 OCH 3 ), δ 3.68 (t, -CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 3 ), δ 4.20 (t, -CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 3 ), δ 5.34 (m,-(CH) 2- ), δ 5.95, 7.36and 8.51 (s, -NH-).
1.2.17 EDEG-DL-G1の合成
DL-G1(110 mg, 0.13 mmol)をジクロロメタン(6 mL)に溶解させ、ジクロロメタン(3 mL)に溶解させたEDEG-4-nitrophenyl carbonate(228 mg, 0.76 mmol)を徐々に加え、窒素雰囲気下、室温で、7日間撹拌した。その後、ジクロロメタンを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=9/1, 8/2, v/v)によって精製した。(収量:100 mg、収率:66.5 %)
1H NMR (CDCl3): δ 0.87(m, CH3(CH2)15-),δ 1.20(t, -OCH2CH3),δ 1.25 (t, CH3(CH2)15-), δ1.48(m, -CH2CH2N-),δ 2.37(t, -NCH2CH2CONH-),δ 2.50(t, CH3(CH2)16CH2N-), δ 2.70(m,-NCH2CH2CONH-, -NHCH2CH2N-),δ 3.25(t, -NHCH2CH2NH-), δ 3.31(t, -NHCH2CH2NH-),δ 3.35(t,-NHCH2CH2N-),δ 3.53(m, -OCH2CH3),δ 3.58(t, -CH2OCH2CH3), δ 3.62(t, -CH2CH2OCH2CH3), δ 3.68(t, -CH2OCH2CH2OCH2CH3), δ 4.20(t, -CH2CH2OCH2CH2OCH2CH3), δ 6.01and 7.42(s, -NH-).
1.2.17 Synthesis of EDEG-DL-G1
DL-G1 (110 mg, 0.13 mmol) was dissolved in dichloromethane (6 mL), and EDEG-4-nitrophenyl carbonate (228 mg, 0.76 mmol) dissolved in dichloromethane (3 mL) was gradually added. And stirred at room temperature for 7 days. Thereafter, dichloromethane was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / methanol = 9/1, 8/2, v / v). (Yield: 100 mg, Yield: 66.5%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.87 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.20 (t, -
1.2.18 EDEG-DL-G2の合成
DL-G2(200 mg, 151.5 μmol)をジクロロメタン(10 mL)に溶解させ、ジクロロメタン(3 mL)に溶解させたEDEG-4-nitrophenyl carbonate(544 mg, 1818 μmol)を徐々に加え、窒素雰囲気下、室温で、5日間撹拌した。その後、ジクロロメタンを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=9/1, 8/2, v/v)によって精製した。(収量:120 mg、収率:40.4 %)
1H NMR (CDCl3): δ 0.87(m, CH3(CH2)15-),δ 1.20(t, -OCH2CH3),δ 1.25(t, CH3(CH2)15-),δ 1.44(m, -CH2CH2N-), δ 2.36(m,-NCH2CH2CO-), δ 2.52(t, CH3(CH2)16CH2N-), δ 2.71(m, -NHCH2CH2N-, -NCH2CH2CO-), δ 3.27(t, -NHCH2CH2NH-), δ 3.33(t, -NHCH2CH2N-), δ 3.51(m, -OCH2CH3), δ 3.57(t, -NHCH2CH2NH-), δ 3.62(t, -O(CH2)2OCH2CH3), δ 3.67(t, -COOCH2CH2O-),δ 4.19(t, -COOCH2CH2O-), δ 6.10 and7.50(m, -NH-).
1.2.18 Synthesis of EDEG-DL-G2
Dissolve DL-G2 (200 mg, 151.5 μmol) in dichloromethane (10 mL) and gradually add EDEG-4-nitrophenyl carbonate (544 mg, 1818 μmol) dissolved in dichloromethane (3 mL). And stirred at room temperature for 5 days. Thereafter, dichloromethane was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / methanol = 9/1, 8/2, v / v). (Yield: 120 mg, Yield: 40.4%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.87 (m, CH 3 (CH 2) 15 -), δ 1.20 (t, -
1.2.19 EDEG-DL-G1-U2の合成
DL-G1-U2(400 mg, 0.38 mmol)をDMF(4 mL)に溶解させ、DMF (3 mL)に溶解させたEDEG-4-nitrophenyl carbonate(673 mg, 2.25 mmol)を徐々に加え、窒素雰囲気下、室温で、7日間撹拌した。その後、DMFを減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=9/1, v/v)によって精製した。(収量:160 mg、収率:36.8 %)
1H NMR (CDCl3): δ 0.88(m, CH3(CH2)7-),δ 1.20 (t, -OCH2CH3),δ 1.26and 1.42(t, -CHCH2(CH2)6-),δ2.00 (m, -CHCH2-),δ 2.37 (m, -NCH2CH2CONH-),δ 2.50 (m, CH3(CH2)16CH2N-), δ 2.69(m,-NCH2CH2CONH-, -NHCH2CH2N-),δ 3.31(t, -NHCH2CH2NH-), δ 3.35(m, -NHCH2CH2NH-, -NHCH2CH2N-), δ 3.51(m, -OCH2CH3),δ 3.58(t, -CH2OCH2CH3), δ 3.63(t, -CH2CH2OCH2CH3), δ 3.68(t, -CH2OCH2CH2OCH2CH3), δ 4.20(t, -CH2CH2OCH2CH2OCH2CH3), δ 5.34(m, -(CH)2-),δ 5.98, 7.37and 8.49(s, -NH-).
1.2.19 Synthesis of EDEG-DL-G1-U2
DL-G1-U2 (400 mg, 0.38 mmol) was dissolved in DMF (4 mL), EDEG-4-nitrophenyl carbonate (673 mg, 2.25 mmol) dissolved in DMF (3 mL) was gradually added, and nitrogen was added. Stir for 7 days at room temperature under atmosphere. Then, DMF was distilled off under reduced pressure and purified by silica gel chromatography (developing solvent: chloroform / methanol = 9/1, v / v). (Yield: 160 mg, Yield: 36.8%)
1 H NMR (CDCl 3): δ 0.88 (m, CH 3 (CH 2) 7 -), δ 1.20 (t, -
1.3 結果
温度応答性デンドロン脂質の 1 H NMRによるキャラクタリゼーション
デンドロン脂質は実験項に示した通り、メタノール中において、開始剤であるジオクタデシルアミンにアクリル酸メチルおよびエチレンジアミンを交互に反応させることによって合成した。同定は1H NMRによって行い、DL-G-0.5からDL-G2が合成できていることを確認した。更に、末端アミノ基を修飾したデンドロン脂質の1H NMRスペクトルでは、末端アミノ基に由来するピークが消失し、修飾したOEG基に由来するピークが出現したことにより合成できていることを確認した。このとき、MDEG-DL-Gn (n=1, 2)、MDEG-DL-G1-U2は、1H NMRスペクトルで、メトキシジエチレングリコール基の末端メチル基に由来する3.24ppm付近のピークが出現したことにより合成できていることを確認した。また、EDEG-DL-Gn (n=1, 2)、EDEG-DL-G1-U2は、1H NMRスペクトルで、エトキシジエチレングリコール基の末端エチル基に由来する1.11ppm付近と、3.41ppm付近のピークが出現したことにより合成できていることを確認した。
1.3 Results
Characterization of temperature-responsive dendron lipids by 1 H NMR As shown in the experimental section, dendron lipids were synthesized by reacting dioctadecylamine as an initiator with methyl acrylate and ethylenediamine alternately in methanol. Identification was performed by 1 H NMR, and it was confirmed that DL-G2 was synthesized from DL-G-0.5. Furthermore, in the 1 H NMR spectrum of the dendron lipid modified with the terminal amino group, it was confirmed that the peak derived from the terminal amino group disappeared, and that the peak derived from the modified OEG group appeared, so that synthesis was possible. At this time, MDEG-DL-Gn (n = 1, 2) and MDEG-DL-G1-U2 had a peak near 3.24 ppm derived from the terminal methyl group of the methoxydiethylene glycol group in the 1 H NMR spectrum. It was confirmed that the synthesis was possible. EDEG-DL-Gn (n = 1, 2) and EDEG-DL-G1-U2 are 1 H NMR spectra with peaks near 1.11 ppm derived from the terminal ethyl group of the ethoxydiethylene glycol group and around 3.41 ppm. It was confirmed that it was synthesized by the appearance of.
MDEG-DL-Gn (n=1, 2)、MDEG-DL-G1-U2については1H NMRにおいて、オクタデシル基末端のメチル基に由来する0.88ppm付近のピーク、又はオレイル鎖末端のメチル基に由来する0.96ppm付近のピークの積分比と、導入されたメトキシジエチレングリコール基の末端メチル基に由来する3.24 ppm付近のピークの積分比から、デンドリマー脂質に導入されたメトキシジエチレングリコール基の数を算出した。その結果、MDEG-DL-G1とMDEG-DL-G2とMDEG-DL-G1-U2の末端には、それぞれ、2.0、4.0、2.0個のメトキシジエチレングリコール基が導入されたことがわかった。 For MDEG-DL-Gn (n = 1, 2) and MDEG-DL-G1-U2, in 1 H NMR, the peak near 0.88 ppm derived from the methyl group at the end of the octadecyl group, or the methyl group at the end of the oleyl chain The number of methoxydiethylene glycol groups introduced into the dendrimer lipid was calculated from the integral ratio of the peak around 0.96 ppm derived from the integral ratio of the peak around 3.24 ppm derived from the terminal methyl group of the introduced methoxydiethylene glycol group. As a result, it was found that 2.0, 4.0, and 2.0 methoxydiethylene glycol groups were introduced at the ends of MDEG-DL-G1, MDEG-DL-G2, and MDEG-DL-G1-U2, respectively.
EDEG-DL-Gn (n=1, 2)、EDEG-DL-G1-U2については1H NMRにおいて、オクタデシル基末端のメチル基に由来する0.88 ppm付近のピーク、又はオレイル鎖末端のメチル基に由来する0.96ppm付近のピークの積分比と、導入されたエトキシジエチレングリコール基の末端エチル基に由来する1.11ppm付近と、3.41ppm付近のピークの積分比から、デンドリマー脂質に導入されたエトキシジエチレングリコール基の数を算出した。その結果、EDEG-DL-G1とEDEG-DL-G2とEDEG-DL-G1-U2の末端には、それぞれ、2.0、4.0、2.4個のメトキシジエチレングリコール基が導入されたことがわかった。 For EDEG-DL-Gn (n = 1, 2) and EDEG-DL-G1-U2, in 1 H NMR, the peak near 0.88 ppm derived from the methyl group at the end of the octadecyl group or the methyl group at the end of the oleyl chain From the integration ratio of the peak near 0.96 ppm derived from, the integration ratio of the peak near 1.11 ppm derived from the terminal ethyl group of the introduced ethoxydiethylene glycol group, and the peak near 3.41 ppm, the ethoxydiethylene glycol group introduced into the dendrimer lipid Numbers were calculated. As a result, 2.0, 4.0, and 2.4 methoxydiethylene glycol groups were introduced at the ends of EDEG-DL-G1, EDEG-DL-G2, and EDEG-DL-G1-U2, respectively.
以上の通り、2本のアルキル鎖を持つ第1、第2世代までのPAMAMデンドロン脂質と、2本のオレイル鎖を持つ第1世代のPAMAMデンドロン脂質を合成した。それらの末端アミノ基に、温度応答性を持つ種々のOEG基を導入することによって、第1世代、第2世代で種々のOEG基結合デンドロン脂質であるMDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2、MDEG-DL-G1-U2、EDEG-DL-G1-U2を合成した。 As described above, the first and second generation PAMAM dendron lipids having two alkyl chains and the first generation PAMAM dendron lipids having two oleyl chains were synthesized. MDEG-DL-G1 and EDEG-DL-G1, which are various OEG group-binding dendron lipids in the first and second generation, by introducing various OEG groups with temperature responsiveness to their terminal amino groups MDEG-DL-G2, EDEG-DL-G2, MDEG-DL-G1-U2, and EDEG-DL-G1-U2 were synthesized.
前述したように、デンドロン脂質は両親媒性分子であるため、水中に分散することで分子集合体を形成し、それによって親水性領域へ導入した温度応答性基が集合体表面へ集積すると考えられる。そして、その集積した温度応答性基間の相互作用により、脂質分子集合体が温度応答性を発現すると期待できる。そこで、次に、合成した温度応答性デンドロン脂質の分散液を用いて、脂質分子集合体の温度応答性について検討した。 As mentioned above, since dendron lipids are amphipathic molecules, it is thought that when they are dispersed in water, they form molecular aggregates, which causes temperature-responsive groups introduced into the hydrophilic region to accumulate on the aggregate surface. . And, it can be expected that the lipid molecule aggregate exhibits temperature responsiveness due to the interaction between the accumulated temperature responsive groups. Then, next, the temperature responsiveness of the lipid molecule assembly was examined using the synthesized temperature-responsive dendron lipid dispersion.
2.オリゴエチレングリコール鎖を導入したポリアミドアミンデンドロン脂質からなる集合体の温度応答性の評価
合成された種々のデンドロン脂質は両親媒性分子であるため、水中に分散すると疎水性相互作用により自己組織化し、ミセルやベシクルといった分子集合体を形成すると考えられる。このとき、脂質の親水性部位末端に導入された種々のOEG基は、脂質分子集合体表面へ高密度に集積化されるため、脂質分子集合体が温度応答性を発現することが期待できる。そこでこの温度応答性デンドロン脂質を水中に分散させることで集合体を形成させ、その集合体の温度応答性及びその形態について評価を行った。
2. Evaluation of temperature responsiveness of aggregates composed of polyamidoamine dendron lipids with oligoethylene glycol chains introducedSince various synthesized dendron lipids are amphiphilic molecules, they are self-assembled by hydrophobic interaction when dispersed in water, It is thought to form molecular aggregates such as micelles and vesicles. At this time, since various OEG groups introduced at the end of the hydrophilic site of the lipid are accumulated at a high density on the surface of the lipid molecule assembly, the lipid molecule assembly can be expected to express temperature response. Thus, an aggregate was formed by dispersing the temperature-responsive dendron lipid in water, and the temperature responsiveness and form of the aggregate were evaluated.
2.1 試薬
リン酸水素二ナトリウム(12水和物)(Na2HPO4・12H2O)、リン酸二水素ナトリウム(2水和物) (Na2HPO4・2H2O)、はキシダ化学から購入した。水酸化ナトリウムは和光純薬工業株式会社から購入した。
2.1 Reagents Disodium hydrogen phosphate (12 hydrate) (Na 2 HPO 4 · 12H 2 O), Sodium dihydrogen phosphate (dihydrate) (Na 2 HPO 4 · 2H 2 O), Purchased from chemistry. Sodium hydroxide was purchased from Wako Pure Chemical Industries.
2.2 脂質分散液の調製
各々の脂質のクロロホルム溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去して、脂質薄膜を形成させた。これに10 mMリン酸緩衝溶液を加え、pH 3.0、濃度2 mg/mlに調整した。これにバス型超音波照射装置を用いて超音波を45℃で10分間照射した後、45℃で20分間静置した。その後、氷冷下において60分以上静置した。
2.2 Preparation of lipid dispersion The solvent was removed from each lipid chloroform solution using a rotary evaporator to form a lipid thin film. A 10 mM phosphate buffer solution was added thereto to adjust the pH to 3.0 and a concentration of 2 mg / ml. This was irradiated with ultrasonic waves at 45 ° C. for 10 minutes using a bath-type ultrasonic irradiation apparatus, and then allowed to stand at 45 ° C. for 20 minutes. Then, it was left still for 60 minutes or more under ice cooling.
2.3 透過率測定による温度応答性の評価
種々のpHの10 mM リン酸緩衝水溶液(140 mM NaCl)1.80mlに、上記で調製したpH 3.0の脂質分散液0.20mlを加え(0.2mg/ml)、10℃で30分間、撹拌・保持した後、測定を行った。測定は脂質分散液を10℃から昇温速度2℃/minで加熱し、そのときの透過率の変化を測定した。測定には日本分光製V-560型紫外・可視分光光度計を用いた(測定波長500 nm)。温度制御はETC-505Tを用いて行った。このとき透過率が下がり始める温度を曇点とした。測定後、室温にて溶液のpHを測定し、その値を濁度測定時のpHとした。
2.3 Evaluation of temperature responsiveness by permeability measurement To 1.80 ml of 10 mM phosphate buffer aqueous solution (140 mM NaCl) at various pHs, 0.20 ml of the pH 3.0 lipid dispersion prepared above was added (0.2 mg / ml). ), And after stirring and holding at 10 ° C. for 30 minutes, measurement was performed. In the measurement, the lipid dispersion was heated from 10 ° C. at a heating rate of 2 ° C./min, and the change in transmittance at that time was measured. For measurement, a V-560 ultraviolet / visible spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation was used (measurement wavelength: 500 nm). Temperature control was performed using ETC-505T. At this time, the temperature at which the transmittance began to drop was taken as the cloud point. After the measurement, the pH of the solution was measured at room temperature, and the value was taken as the pH at the time of turbidity measurement.
2.4 示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry)(DSC)による温度応答時の吸熱評価
10 mM リン酸緩衝水溶液(140 mM NaCl)630μlに、2.2.で調製したpH 3.0の脂質分散液70μlを加え(0.2mg/ml)、pH 7.4に調節した後、10℃で30分間保持した後、測定を行った。測定はpH 7.4の10 mM リン酸緩衝水溶液(140 mM NaCl)と脂質分散液をそれぞれ600 μl用いて、昇温速度1℃/minで加熱し測定した。測定にはTA Instruments Japan Inc.製ナノDSCを用いた。
2.4 Endothermic evaluation during temperature response by differential scanning calorimetry (DSC)
After adding 70 μl of pH 3.0 lipid dispersion prepared in 2.2. (0.2 mg / ml) to 630 μl of 10 mM phosphate buffer aqueous solution (140 mM NaCl), adjusting to pH 7.4 and holding at 10 ° C. for 30 minutes The measurement was performed. The measurement was carried out using 600 μl each of a 10 mM phosphate buffer aqueous solution (140 mM NaCl) having a pH of 7.4 and a lipid dispersion at a heating rate of 1 ° C./min. Nano DSC manufactured by TA Instruments Japan Inc. was used for the measurement.
2.5 位相差顕微鏡による分子集合体の形態観測
10 mM リン酸緩衝水溶液(140 mM NaCl) 0.90 mlに、2.2.で調製したpH 3.0のEDEG-DL-G1分散液0.10 mlを加え(0.2mg/ml)、pH 7.4に調節し、10℃で30分間、撹拌・保持した後、観察を行った。また、40℃で1分以上湯浴した後、観察を行った。
2.5 Morphological observation of molecular assembly by phase contrast microscope
To 0.90 ml of 10 mM phosphate buffer aqueous solution (140 mM NaCl), add 0.10 ml of pH 3.0 EDEG-DL-G1 dispersion prepared in 2.2 (0.2 mg / ml), adjust to pH 7.4, and Observation was performed after stirring and holding for 30 minutes. In addition, observation was performed after bathing at 40 ° C. for 1 minute or longer.
2.3 結果
2.3.1 種々のデンドロン脂質集合体の温度応答性の評価
MDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2、MDEG-DL-G1-U2、EDEG-DL-G1-U2について、それぞれの脂質分散液(pH 7.4)を昇温させたときの透過率の変化によって温度応答性の評価を行った。そのときの結果を図22に示した。MDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1について、低温時(10 ℃)の時点で、すでに透過率が低下していた。そして、分散液の温度を上昇させていくと、MDEG-DL-G1は32℃付近において、EDEG-DL-G1は22℃付近において、透過率の減少が見られた。また、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2、MDEG-DL-G1-U2、EDEG-DL-G1-U2分散液についても、分散液の温度を上昇させていくと、MDEG-DL-G2は68 ℃付近において、EDEG-DL-G2は32 ℃付近において、MDEG-DL-G1-U2は44℃付近において、EDEG-DL-G1-U2は24 ℃付近において、透過率の減少が見られた。これらの透過率の減少は、分子集合体が不安定化し、凝集したことを示している。ここで、分散液の透過率が下がり始める温度を曇点(Cloud Point)と定義すると、MDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2、MDEG-DL-G1-U2、
EDEG-DL-G1-U2の曇点は、それぞれ、34.2 ℃、22.5 ℃、67.6 ℃、34.2 ℃、45.4℃、26.1 ℃となった。以上のことから、種々のOEG基を分子集合体表面へ集積化させることにより温度応答性を付与できることが示された。また、それぞれの曇天温度を比較すると、末端基がより疎水的になるほど、曇点温度は下がり、世代数が高くなると、曇点温度は上がった。これは、疎水性が高まると、温度応答による脱水での疎水性相互作用による凝集が起こりやすくなるためであると考えられる。また、世代数が高まると、第三級アミンの数も増え、より親水的になるために、高温側での温度応答となったと考えられる。加えて、アルキル鎖とオレイル鎖での時では、オレイル鎖を持つデンドロン脂質の分子集合体の方が、曇点は高温側へシフトした。これは、二重結合を持つことで、分子集合体が作り出す脂質二重層がより流動的になり、安定性を高めているためであると考えられる。
2.3 Results 2.3.1 Evaluation of temperature responsiveness of various dendron lipid aggregates
Each lipid dispersion (pH 7.4) for MDEG-DL-G1, EDEG-DL-G1, MDEG-DL-G2, EDEG-DL-G2, MDEG-DL-G1-U2, EDEG-DL-G1-U2 The temperature responsiveness was evaluated by the change in the transmittance when the temperature was raised. The results at that time are shown in FIG. Regarding MDEG-DL-G1 and EDEG-DL-G1, the transmittance had already decreased at the time of low temperature (10 ° C.). As the temperature of the dispersion was increased, the transmittance decreased at around 32 ° C for MDEG-DL-G1 and around 22 ° C for EDEG-DL-G1. For MDEG-DL-G2, EDEG-DL-G2, MDEG-DL-G1-U2, and EDEG-DL-G1-U2 dispersions, the MDEG-DL-G2 Decrease in transmittance at around 68 ° C, EDEG-DL-G2 at around 32 ° C, MDEG-DL-G1-U2 at around 44 ° C, and EDEG-DL-G1-U2 at around 24 ° C. It was. These reductions in transmittance indicate that the molecular assembly has become unstable and aggregated. Here, when the temperature at which the transmittance of the dispersion begins to decrease is defined as the cloud point (Cloud Point), MDEG-DL-G1, EDEG-DL-G1, MDEG-DL-G2, EDEG-DL-G2, MDEG-DL -G1-U2,
The cloud points of EDEG-DL-G1-U2 were 34.2 ° C, 22.5 ° C, 67.6 ° C, 34.2 ° C, 45.4 ° C and 26.1 ° C, respectively. From the above, it was shown that temperature responsiveness can be imparted by integrating various OEG groups on the surface of the molecular assembly. Further, when the cloudy temperatures were compared, the cloud point temperature decreased as the end group became more hydrophobic, and the cloud point temperature increased as the generation number increased. This is considered to be because when the hydrophobicity is increased, aggregation due to hydrophobic interaction is likely to occur during dehydration due to temperature response. In addition, as the number of generations increases, the number of tertiary amines also increases and becomes more hydrophilic, so it is considered that the temperature response on the high temperature side was achieved. In addition, in the case of an alkyl chain and an oleyl chain, the cloud point of the molecular assembly of dendron lipids having an oleyl chain shifted to a higher temperature side. This is presumably because the lipid bilayer created by the molecular assembly is more fluid and has improved stability due to having a double bond.
また、種々のpHにおいてEDEG-DL-G2の分散液の透過率の変化を測定することで、温度応答性のpH依存性についての評価を行った。そのときの結果の一部を図23に、また、pHに対して曇天をプロットした結果を図24に示した。分散液のpHの低下に伴い、曇点の上昇が見られた。これは、pHの低下に伴い、極性基における三級アミノ基のプロトン化の度合いが大きくなり、分子の親水性が高くなったため、また、電荷を帯びることで分子内や分子間で静電反発が起き、種々のOEG基の表面密度が低下したため、より高温に曇点を示したと考えられる。また、pHが高くなりすぎた時は、曇点が下がり続けるわけではなく、ある一定の温度に曇点を示すようになった。これは、極性基における三級アミノ基のプロトン化がされなくなったためだと、考えられる。 In addition, the pH dependence of temperature responsiveness was evaluated by measuring the change in the transmittance of the dispersion of EDEG-DL-G2 at various pHs. FIG. 23 shows a part of the result at that time, and FIG. 24 shows the result of plotting the cloudiness against pH. As the pH of the dispersion decreased, the cloud point increased. This is because as the pH decreases, the degree of protonation of tertiary amino groups in polar groups increases and the hydrophilicity of the molecules increases, and electrostatic repulsion occurs between molecules and between molecules due to charge. Since the surface density of various OEG groups decreased, it was thought that cloud points were shown at higher temperatures. Further, when the pH became too high, the cloud point did not continue to decrease, but the cloud point was exhibited at a certain temperature. This is probably because the tertiary amino group in the polar group is no longer protonated.
2.3.2 種々のデンドロン脂質分子集合体の温度応答時における吸熱評価
MDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2、MDEG-DL-G1-U2、EDEG-DL-G1-U2について、それぞれの脂質分散液(pH 7.4)を昇温させたときの吸熱エネルギーによって温度応答時の吸熱評価を行った。そのときの結果を表1に、温度変化における吸熱ピークを図25及び26に示した。
2.3.2 Endothermic evaluation during temperature response of various dendron lipid molecular assemblies
Each lipid dispersion (pH 7.4) for MDEG-DL-G1, EDEG-DL-G1, MDEG-DL-G2, EDEG-DL-G2, MDEG-DL-G1-U2, EDEG-DL-G1-U2 The endothermic evaluation at the time of temperature response was performed by the endothermic energy when the temperature was raised. The results at that time are shown in Table 1, and the endothermic peaks in the temperature change are shown in FIGS.
MDEG-DL-G1、EDEG-DL-G1について、約40 ℃付近に示す大きな吸熱ピークがみられた。このピーク温度は、これらの曇点温度とは異なっていることから、温度応答時の脱水和による吸熱ではないことが分かった。しかし、組成の異なるデンドロン脂質を扱っているのに関わらず、ピーク温度がほぼ同じとなったのは、これらの分子集合体の疎水部としてアルキル鎖が集まってゲルとなしている部分が、液晶状態へと転移したことからの、吸熱だと考えられる。また、この時の吸熱ピークの温度は、EDEG-DL-G1の方が低温で、吸熱の熱量は低かったことから、分子集合体の疎水性度が高まることによって、応答温度領域もわずかに低温側にシフトし、脱水和した時の吸熱した熱量も低くなったのだと考えられる。 For MDEG-DL-G1 and EDEG-DL-G1, a large endothermic peak at around 40 ° C. was observed. Since this peak temperature was different from these cloud point temperatures, it was found that the endotherm was not an endotherm due to dehydration during temperature response. However, regardless of handling dendron lipids with different compositions, the peak temperatures were almost the same because the portion of these molecular aggregates in which the alkyl chains gathered as the hydrophobic part of the molecular assembly is a liquid crystal. It is thought to be endothermic from the transition to a state. In addition, the temperature of the endothermic peak at this time was lower in EDEG-DL-G1 and the heat quantity of the endotherm was lower, so the hydrophobicity of the molecular assembly increased, resulting in a slightly lower response temperature range. It is thought that the amount of heat absorbed when shifted to the side and dehydrated also decreased.
さらに、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2においては、第一世代と同じように、40 ℃付近に吸熱ピークが見られると予想していたが、ピークが見られなかった。これは、世代数が高くなることにより、第三級アミンの数が増え、デンドロン脂質の分子集合体の親水性が高まり、親疎水性バランスが向上することで、アルキル鎖の疎水部がゲル状とならずに分子集合体を形成したことに起因していると考えられる。しかし、MDEG-DL-G2、EDEG-DL-G2においては、曇点付近温度でわずかな吸熱ピークが見られた。これは、デンドロン脂質の分子集合体の温度応答時の、脱水和における吸熱ピークだと考える。これより、第一世代では十分に水和していなかったが、第二世代となることで親水性が高まり、より水和したことで、わずかではあるがピークがみえるほどの脱水和が起こったためであると考えられる。 Furthermore, in MDEG-DL-G2 and EDEG-DL-G2, it was expected that an endothermic peak was observed at around 40 ° C. as in the first generation, but no peak was observed. As the number of generations increases, the number of tertiary amines increases, the hydrophilicity of the dendron lipid molecular assembly increases, and the hydrophilicity / hydrophobicity balance improves, so that the hydrophobic part of the alkyl chain is gelled. It is thought that this is due to the formation of a molecular assembly. However, in MDEG-DL-G2 and EDEG-DL-G2, a slight endothermic peak was observed at a temperature near the cloud point. This is thought to be an endothermic peak in dehydration during the temperature response of dendron lipid molecular aggregates. From this, it was not fully hydrated in the first generation, but hydrophilicity increased by becoming the second generation, and dehydration to the extent that a slight peak could be seen by more hydration. It is thought that.
また、MDEG-DL-G1-U2、EDEG-DL-G1-U2においては、大きな吸熱ピークがみられなかったが、35 ℃付近に小さな吸熱ピークが見られた。これは、アルキル鎖を持つデンドロン脂質の時には示していた約40 ℃付近のピークが、アルキル鎖からオレイル鎖に変わることによって、少し低温側にシフトし、吸熱の熱量が小さくなったと考えられる。これは、分子集合体の疎水部がアルキル鎖によるものでなく、オレイル鎖になることで流動性が高まり、ゲルと液晶状態となっているため、ゲルから液晶への転移が少なくなったためだと考えられる。 In MDEG-DL-G1-U2 and EDEG-DL-G1-U2, no large endothermic peak was observed, but a small endothermic peak was observed at around 35 ° C. This is thought to be due to the fact that the peak at about 40 ° C., which was shown for dendron lipids with alkyl chains, was shifted to a lower temperature side by changing from alkyl chains to oleyl chains, and the endothermic heat was reduced. This is because the hydrophobic part of the molecular assembly is not due to an alkyl chain, but because it becomes an oleyl chain, the fluidity is increased and it is in a gel and liquid crystal state, so the transition from gel to liquid crystal is reduced. Conceivable.
2.3.3 EDEG-DL-G1分子集合体の形態評価
まず、目視によってEDEG-DL-G1分子集合体(pH 7.4)の様子を観察した結果を図27に、さらに、位相差顕微鏡を用いて形態観測を行った結果を図28に示す。曇点以下の10 ℃の時、EDEG-DL-G1の分散液は、わずかに濁っているのが観察された。また、曇点以上の40 ℃の時は、白い凝集体が観察された。
2.3.3 Morphological evaluation of EDEG-DL-G1 molecular assembly First, the results of visual observation of the state of EDEG-DL-G1 molecular assembly (pH 7.4) are shown in FIG. 27 and further using a phase contrast microscope. Fig. 28 shows the result of morphological observation. At 10 ° C. below the cloud point, the dispersion of EDEG-DL-G1 was observed to be slightly cloudy. When the temperature was 40 ° C. above the cloud point, white aggregates were observed.
次に、これらの状況時においての顕微鏡観察では、10 ℃の時、EDEG-DL-G1の分子集合体が水和した状態で少し凝集しているのが観察された。また、40 ℃になると、分子集合体は強く凝集され、巨大な凝集体を形成していた。 Next, in the microscopic observation under these circumstances, it was observed that the molecular assembly of EDEG-DL-G1 was slightly aggregated in a hydrated state at 10 ° C. When the temperature reached 40 ° C., the molecular aggregates were strongly aggregated to form huge aggregates.
これらは、低温時においては、EDEG-DL-G1の分子集合体は水和している状態であるが、親疎水性バランスが悪いため、疎水性相互作用によって、少し凝集していると考えられる。また、加熱をして曇点温度を超えると、温度応答を示し、分子集合体が脱水和されることにより、強烈な疎水性相互作用が働き、巨大な凝集体を形成したと考えられる。 At low temperatures, these EDEG-DL-G1 molecular aggregates are in a hydrated state. However, since the hydrophilicity / hydrophobicity balance is poor, it is considered that they are slightly aggregated due to hydrophobic interaction. Further, when the temperature exceeds the cloud point by heating, a temperature response is exhibited, and the molecular aggregate is dehydrated, thereby causing a strong hydrophobic interaction and forming a huge aggregate.
以上の通り、種々のOEG基を導入したデンドロン脂質分子の集合体の温度応答性評価と分子集合体の形態評価を行った。 As described above, the temperature responsiveness evaluation of aggregates of dendron lipid molecules into which various OEG groups were introduced and the morphology evaluation of the molecular aggregates were performed.
デンドロン脂質の集合体の温度応答性評価は、脂質分散液の透過率測定によって行った。種々のOEG基末端を有するデンドロン脂質の分散液の温度を上昇させていくと、ある温度以上で透過率の減少を示した。このことから、分子集合体が凝集したことが示された。つまり、種々のOEG基を分子集合体表面へ集積化させることにより、集合体へ温度応答性を付与できることがわかった。また、pHの低下に伴い、曇点は上昇した。これは、デンドロン脂質内部の第三級アミンのプロトン化が促進され、分子集合体がより水和したためであると考えられる。 The temperature response of the dendron lipid aggregate was evaluated by measuring the permeability of the lipid dispersion. When the temperature of the dispersion of dendron lipids having various OEG terminal ends was increased, the transmittance decreased at a certain temperature or higher. This showed that the molecular assembly was aggregated. In other words, it was found that temperature responsiveness can be imparted to the aggregate by integrating various OEG groups on the molecular aggregate surface. Further, the cloud point increased with a decrease in pH. This is considered to be because the protonation of the tertiary amine inside the dendron lipid was promoted and the molecular assembly became more hydrated.
また、EDEG-DL-G1分子集合体(pH 7.4)の様子を観察した結果、10 ℃の時、分子集合体が水和した状態で少し凝集しているのが観察され、40 ℃になると、分子集合体は強く凝集され、巨大な凝集体を形成していた。つまり、このEDEG-DL-G1分子集合体は、低温時において、水和している状態であるが、親疎水性バランスが悪いため、疎水性相互作用によって、少し凝集していると考えられる。また、曇点以上では、温度応答を示し、分子集合体が脱水和されることにより、強烈な疎水性相互作用が働き、巨大な凝集体を形成したと考えられる。 In addition, as a result of observing the state of the EDEG-DL-G1 molecular assembly (pH 7.4), it was observed that the molecular assembly was slightly agglomerated in a hydrated state at 10 ° C. The molecular assembly was strongly aggregated to form a huge aggregate. That is, this EDEG-DL-G1 molecular assembly is in a hydrated state at a low temperature, but has a poor hydrophilicity / hydrophobicity balance. Above the cloud point, it shows a temperature response, and the molecular aggregate is dehydrated, so that it is considered that a strong hydrophobic interaction worked to form a huge aggregate.
以上より、合成した種々のデンドロン脂質の性質が評価された。これらの末端にOEG鎖を有するデンドロン脂質からなる分子集合体は、特定の温度領域において温度応答を示すことが分かった。しかし、EDEG-DL-G1において、DDSでのキャリアへの応用を考えた時、デンドロン脂質ベシクルの、コロイドとしての安定性の不足が問題となる。そこで、このデンドロン脂質ベシクルのコロイドとしての安定性を向上させるために、PEG脂質を導入することで、ベシクルの安定性を向上させ、PEG鎖によるさらなる生体適合性の付与を目指した。次に、PEG脂質を導入することで、温度応答性と分子集合体にどのような影響を与えるかについて調べた。 From the above, the properties of various synthesized dendron lipids were evaluated. It was found that molecular assemblies composed of dendron lipids having an OEG chain at their ends showed a temperature response in a specific temperature range. However, in EDEG-DL-G1, when considering application to carriers in DDS, the lack of stability as a colloid of dendron lipid vesicles becomes a problem. Therefore, in order to improve the stability of the dendron lipid vesicle as a colloid, we aimed to improve the stability of the vesicle by introducing PEG lipid and to impart further biocompatibility with the PEG chain. Next, we investigated the effects of introducing PEG lipids on temperature responsiveness and molecular assembly.
3. ポリエチレングリコール脂質導入によるオリゴエチレングリコール鎖を末端に有するデンドロン脂質集合体の温度応答性機能評価
前述の実験において温度応答性デンドロン脂質を構築はできたが、温度応答を示すよりも、低温の時から、すでにコロイドとして不安定な状態であった。この温度応答性デンドロン脂質をDDSへ応用するためには、よりコロイドとしての安定性を高めながら温度応答性を発現させることが重要となる。そこで、より生理的条件に近い環境におけるコロイドとしての安定性や、生体適合性を向上させるために、PEG脂質をベシクルに導入することを試みた。そこで、EDEG-DL-G1にPEG脂質を組み合わせた分子集合体の温度応答性や形態を調べることで、温度応答機能と形態に与えるPEG脂質の影響について検討し、評価した。
3. Evaluation of temperature-responsive functionalities of dendron lipid aggregates with oligoethylene glycol chains at the end by introduction of polyethylene glycol lipids Although the temperature-responsive dendron lipids were constructed in the previous experiment, the temperature response was lower than the temperature response. It was already unstable as a colloid. In order to apply this temperature-responsive dendron lipid to DDS, it is important to develop temperature-responsiveness while further improving the stability as a colloid. Therefore, we tried to introduce PEG lipid into vesicles in order to improve the stability as a colloid in an environment closer to physiological conditions and the biocompatibility. Therefore, we investigated and evaluated the effects of PEG lipids on temperature response function and morphology by examining the temperature response and morphology of molecular assemblies combining PEG lipids with EDEG-DL-G1.
3.1 試薬
リン酸水素二ナトリウム(12水和物)(Na2HPO4・12H2O)、リン酸二水素ナトリウム(2水和物)(NaH2PO4・2H2O)、塩酸、はキシダ化学から購入した。水酸化ナトリウムは和光純薬工業株式会社から購入した。CS-010(PEG脂質)は日油から購入した。
3.1 Reagents Disodium hydrogen phosphate (12 hydrate) (Na2HPO4 · 12H2O), Sodium dihydrogen phosphate (dihydrate) (NaH2PO4 · 2H2O), hydrochloric acid, were purchased from Kishida Chemical. Sodium hydroxide was purchased from Wako Pure Chemical Industries. CS-010 (PEG lipid) was purchased from NOF.
3.2 デンドロン脂質分散液の調製
EDEG-DL-G1とPEG脂質を種々の比で混合したクロロホルム溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去して、脂質薄膜を形成させた。これに10 mMリン酸緩衝溶液を加え、pH 3.0、濃度2 mg/mlに調整した。これにバス型超音波照射装置を用いて超音波を45℃で10分間照射した後、45℃で20分間静置した。その後、氷冷下において60分以上静置した。
3.2 Preparation of dendron lipid dispersion
The solvent was removed from the chloroform solution in which EDEG-DL-G1 and PEG lipid were mixed at various ratios using a rotary evaporator to form a lipid thin film. A 10 mM phosphate buffer solution was added thereto to adjust the pH to 3.0 and a concentration of 2 mg / ml. This was irradiated with ultrasonic waves at 45 ° C. for 10 minutes using a bath-type ultrasonic irradiation apparatus, and then allowed to stand at 45 ° C. for 20 minutes. Then, it was left still for 60 minutes or more under ice cooling.
3.3 透過率測定による温度応答性の評価
種々のpHの10 mM リン酸緩衝水溶液(140 mM NaCl)1.80mlに、上記で調製したpH 3.0の脂質分散液0.20mlを加え(0.2mg/ml)、10℃で30分間保持した後、測定を行った。測定は脂質分散液を10℃から昇温速度2 ℃/minで加熱し、そのときの透過率の変化を測定した。測定には日本分光製V-630型紫外・可視分光光度計を用いた(測定波長500 nm)。
3.3 Evaluation of Temperature Response by Permeability Measurement To 1.80 ml of 10 mM phosphate buffer aqueous solution (140 mM NaCl) at various pHs, 0.20 ml of the pH 3.0 lipid dispersion prepared above was added (0.2 mg / ml). ), Held at 10 ° C. for 30 minutes, and then measured. In the measurement, the lipid dispersion was heated from 10 ° C. at a heating rate of 2 ° C./min, and the change in transmittance at that time was measured. For measurement, a V-630 ultraviolet / visible spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation was used (measurement wavelength: 500 nm).
温度制御はETC-717を用いて行った。このとき透過率が急激に下がる温度を曇点とした。測定後、室温にて溶液のpHを測定し、その値を濁度測定時のpHとした。 Temperature control was performed using ETC-717. At this time, the temperature at which the transmittance dropped rapidly was taken as the cloud point. After the measurement, the pH of the solution was measured at room temperature, and the value was taken as the pH at the time of turbidity measurement.
3.4 動的光散乱測定(Dynamic light scattering)(DLS)による分子集合体の粒径測定
10 mM リン酸緩衝水溶液(140 mM NaCl) 1.80 mlに、2.2.で調製したpH 3.0の脂質分散液0.20 mlを加え(0.2mg/ml)、pH 7.4に調節し、10℃で30分間撹拌し保持した後、測定を行った。測定は脂質分散液を10℃から昇温しながら、各温度における、そのときの分子集合体の粒径を測定した。測定には大塚電子株式会社製DLS-6000型ダイナミック光散乱光度計を用いて行った。
3.4 Particle size measurement of molecular aggregates by dynamic light scattering (DLS)
Add 0.20 ml of pH 3.0 lipid dispersion prepared in 2.2. (0.2 mg / ml) to 1.80 ml of 10 mM phosphate buffer aqueous solution (140 mM NaCl), adjust to pH 7.4, and stir at 10 ° C for 30 minutes. After holding, measurements were taken. The measurement was performed by measuring the particle size of the molecular assembly at each temperature while raising the temperature of the lipid dispersion from 10 ° C. The measurement was performed using a DLS-6000 type dynamic light scattering photometer manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
3.5 原子間力顕微鏡(Atomic force microscope)(AFM)による分子集合体の形態観測
3.5.1 形態観測に用いるサンプル作製
種々のpHの10 mM リン酸緩衝水溶液(140 mM NaCl)180 μlに、2.2で調製したpH 3.0のEDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質分散液20 μlを加え(0.2mg/ml)、10℃で30分間撹拌し保持した後、AFM観測のマイカ作製に用いた。また、この溶液を50℃で10分間攪拌した後、AFM観測のマイカ作製に用いた。
3.5 Atomic force microscope (AFM) morphological observation of molecular aggregates 3.5.1 Sample preparation for
3.5.2 AFM観測に用いるサンプル作製
2.5.1.で調製した脂質分散液20μlをマイカ上に滴下、10分間、それぞれ10 ℃と50 ℃の雰囲気下で静置した。余分な分散液を濾紙で吸い取った後、形態観測に用いた。観測は、原子間力顕微鏡(SPI3800 Probe Station 及びSPA400 SOUNDPROOF HOUSING)を用いて観測した。
3.5.2 Sample preparation for AFM observation
20 μl of the lipid dispersion prepared in 2.5.1 was dropped onto mica and left for 10 minutes in an atmosphere of 10 ° C. and 50 ° C., respectively. The excess dispersion was blotted with filter paper and used for morphology observation. Observation was performed using an atomic force microscope (SPI3800 Probe Station and SPA400 SOUNDPROOF HOUSING).
3.6.結果
3.6.1 分子集合体の温度応答機能に及ぼすPEG脂質の影響
PEG-Chol含率が5 %のEDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質について、この脂質分散液(pH 7.4)を昇温させたときの透過率の変化によって温度応答性の評価を行った。そのときの結果を図29に示した。分散液の温度を上昇させていくと、ある温度付近において急激な透過率の減少が見られた。これらの急激な透過率の減少は、分子集合体が不安定化し、凝集したことを示している。このことから、PEG脂質を加えることで分子集合体の温度応答機能が損なわれることはないということがわかった。しかし、38 ℃付近において少し減少していた透過率が増加しているのが見られた。これは、デンドロン脂質のアルキル鎖部位におけるゲル-液晶転移によって、凝集し始めた分子集合体が再分散化されたためによる、透過率の増加だと考えられる。
3.6. Results 3.6.1 Effect of PEG lipids on temperature response function of molecular assembly
The responsiveness of the EDEG-DL-G1 / PEG-Chol lipid with a PEG-Chol content of 5% was evaluated by the change in permeability when the lipid dispersion (pH 7.4) was heated. The results at that time are shown in FIG. As the temperature of the dispersion was increased, a sharp decrease in transmittance was observed near a certain temperature. These sharp reductions in transmittance indicate that the molecular assembly has become unstable and aggregated. From this, it was found that the temperature response function of the molecular assembly was not impaired by adding PEG lipid. However, it was observed that the transmittance, which was slightly decreased near 38 ° C, increased. This is thought to be an increase in transmittance due to the re-dispersion of the molecular aggregates that started to aggregate due to the gel-liquid crystal transition at the alkyl chain site of the dendron lipid.
また、PEG脂質を導入した割合に対して曇点をプロットした結果を図30に示した。PEG脂質の含有量が増加に伴い、曇点の上昇が見られた。これは、PEG脂質の増加に伴い、分子集合体表面がより親水的になったため、また、表面に導入されたPEG鎖の量が増加し、EDEG基間の表面密度が低下し、相互作用が抑制され、さらに、コレステロールが導入されることで、分子集合体の疎水部の流動性が高められたことによって安定化したためであると考えられる。 Further, FIG. 30 shows the result of plotting the cloud point against the ratio of introducing PEG lipid. As the content of PEG lipid increased, the cloud point increased. This is because the molecular assembly surface became more hydrophilic with the increase in PEG lipids, and the amount of PEG chains introduced on the surface increased, the surface density between EDEG groups decreased, and the interaction was reduced. This is considered to be due to the fact that the fluidity of the hydrophobic part of the molecular assembly was enhanced by the suppression and further the introduction of cholesterol.
また、種々のpHにおいてPEG-Chol含率が5 %のEDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質の分散液の透過率の変化を測定することで、温度応答のpH依存性についての評価を行った。そのときの結果を図31に、そして、pHに対して曇点をプロットした結果を図32に示した。また、図32には比較として、EDEG-DL-G1のみの時の結果も、併せて載せた。分散液のpHの低下に伴い、曇点はほとんど変化しなかった。これは、pHの低下に伴う、極性基における三級アミノ基のプロトン化による分子の親水性の増加の影響が、PEG鎖による表面の水和と比べるとわずかなものであったためだと考えられる。また、どのpHにおいても、PEG脂質を導入した方がより高温側に曇点を示すことがわかった。 In addition, the pH dependence of the temperature response was evaluated by measuring the change in the transmittance of the dispersion of EDEG-DL-G1 / PEG-Chol lipid with a PEG-Chol content of 5% at various pHs. It was. The result at that time is shown in FIG. 31, and the result of plotting the cloud point against pH is shown in FIG. In addition, FIG. 32 also shows the results for EDEG-DL-G1 alone as a comparison. As the pH of the dispersion decreased, the cloud point hardly changed. This is thought to be because the effect of increasing the hydrophilicity of the molecule due to the protonation of the tertiary amino group in the polar group accompanying the decrease in pH was slight compared to the hydration of the surface by the PEG chain. . It was also found that at any pH, the PEG lipid introduced showed a cloud point on the higher temperature side.
3.6.2 EDEG-DL-G1/PEG-Chol (5 %)脂質からなる分子集合体の粒径測定
DLSを用いてPEG脂質を5%導入したEDEG-DL-G1/PEG-Chol (5 %)脂質分子集合体(pH 7.4)の各温度における粒径測定を行った結果を図33に示す。曇点以下の温度においては、約200 nm程度の粒径の分子集合体を形成しているのが分かる。しかし、曇点温度を超えると粒径は急激に増大した。そして、50 ℃では巨大な凝集体が観察され、DLSでの測定が出来なかった。これは、曇点以下の温度では、分子集合体がコロイドとして安定的であり、分子集合体表面が十分に水和しているため、一定の粒径を保っているのだと考えられる。そして、曇点温度となると、温度応答の脱水により分子集合体の親疎水バランスが崩れ、疎水性相互作用で凝集体を形成しているのだと考えられる。
3.6.2 Particle size measurement of molecular assembly composed of EDEG-DL-G1 / PEG-Chol (5%) lipids
FIG. 33 shows the results of particle size measurement at various temperatures of an EDEG-DL-G1 / PEG-Chol (5%) lipid molecular assembly (pH 7.4) into which 5% of PEG lipid was introduced using DLS. It can be seen that a molecular assembly having a particle size of about 200 nm is formed at a temperature below the cloud point. However, the particle size increased rapidly above the cloud point temperature. Large aggregates were observed at 50 ° C., and measurement with DLS was not possible. This is presumably because at a temperature below the cloud point, the molecular assembly is stable as a colloid and the surface of the molecular assembly is sufficiently hydrated to maintain a constant particle size. When the cloud point temperature is reached, it is considered that the hydrophilic / hydrophobic balance of the molecular assembly is lost due to dehydration of temperature response, and aggregates are formed by hydrophobic interaction.
3.6.3 EDEG-DL-G1/PEG-Chol (5 %)脂質からなる分子集合体の形態評価
AFMを用いてPEG脂質を5%導入したEDEG-DL-G1/PEG-Chol (5 %)脂質分子集合体(pH 7.4)の形態観測を行った結果を図34に示す。曇点以下の10 ℃においては、粒径が約150〜200nmの球状の分子集合体が観測された(図34(A))。この集合体は、その粒径の大きさより、ベシクル構造をとっていると考えられる。
3.6.3 Morphological evaluation of molecular assemblies composed of EDEG-DL-G1 / PEG-Chol (5%) lipids
FIG. 34 shows the results of morphological observation of EDEG-DL-G1 / PEG-Chol (5%) lipid molecular aggregate (pH 7.4) into which 5% of PEG lipid was introduced using AFM. At 10 ° C. below the cloud point, a spherical molecular assembly having a particle size of about 150 to 200 nm was observed (FIG. 34 (A)). This aggregate is considered to have a vesicle structure because of its particle size.
次に、曇点以上の50℃においては、棒状構造の集合体が観測された(図34(B))。これは、以前の研究で分かっているIBAM-DL-G2の時と同様に、逆ヘキサゴナル構造をとっているものと考えられる。 Next, at 50 ° C. above the cloud point, aggregates of rod-like structures were observed (FIG. 34 (B)). This is considered to have an inverted hexagonal structure as in the case of IBAM-DL-G2, which was found in previous studies.
以上の通り、PEG脂質を導入したEDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質分子集合体の温度応答性評価と分子集合体の粒径・形態評価を行った。そして、この結果と第3項での結果とを比較することにより、PEG脂質がEDEG-DL-G1分子集合体に与える影響について検討した。
As described above, the temperature responsiveness evaluation of the EDEG-DL-G1 / PEG-Chol lipid molecular assembly into which PEG lipid was introduced and the particle size / morphological evaluation of the molecular assembly were performed. Then, by comparing this result with the result in
EDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質分子集合体の温度応答性評価は、脂質分散液の透過率測定によって行った。EDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質分散液の温度を上昇させていくと、ある温度以上で急激に透過率の減少を示した。このことから、分子集合体が凝集したことが示された。つまり、PEG脂質を導入することによって温度応答機能が損なわれることはないことがわかった。また、PEG脂質の導入率を増加させると、分子集合体の曇点は上昇した。これは、PEG-Cholが導入されたことにより、分子集合体表面がより水和され、脱水和して転移するためにより多くのエネルギーが必要になったためであると考えられる。 The temperature response of the EDEG-DL-G1 / PEG-Chol lipid molecule assembly was evaluated by measuring the permeability of the lipid dispersion. When the temperature of the EDEG-DL-G1 / PEG-Chol lipid dispersion was increased, the transmittance decreased rapidly above a certain temperature. This showed that the molecular assembly was aggregated. That is, it was found that the introduction of PEG lipid did not impair the temperature response function. Moreover, when the introduction rate of PEG lipid was increased, the cloud point of the molecular assembly increased. This is probably because the introduction of PEG-Chol hydrated the surface of the molecular assembly and required more energy to dehydrate and transfer.
次に、EDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質=95/5の組成の分子集合体の粒径をDLS測定によって行った。曇点以下の低温では、約200 nm程度の粒径を示し、曇点以上の温度となると粒径は増大した。これは、曇点以下温度では分子集合体が水和した状態で一定の粒径を保ち安定しており、曇点を超えることで、温度応答による脱水和のために親疎水性バランスが不安定になり、疎水性相互作用が働き凝集体を形成したためだと考えられる。 Next, the particle size of the molecular assembly having the composition of EDEG-DL-G1 / PEG-Chol lipid = 95/5 was measured by DLS measurement. At low temperatures below the cloud point, the particle size was about 200 nm, and when the temperature was above the cloud point, the particle size increased. This is because when the temperature is below the cloud point, the molecular aggregate is hydrated and stable while maintaining a certain particle size, and when the cloud point is exceeded, the hydrophilicity / hydrophobicity balance becomes unstable due to dehydration due to temperature response. This is probably because the hydrophobic interaction worked to form aggregates.
4. ポリエチレングリコール脂質導入によるオリゴエチレングリコール鎖を末端に有するデンドロン脂質集合体の細胞内デリバリー機能評価
前述の実験で、デンドロン脂質とPEG脂質とを複合化させることで、デンドロン脂質が形成する分子集合体のコロイドとしての安定化は図れ、一定の粒径を持ちながら、体温付近に曇点を持ち、温度応答によって形態変化を起こすベシクルが形成された。そこで、このベシクルが細胞内へと取り込まれるかのデリバリー機能実験を試みた。そこで、このデンドロン脂質ベシクルに蛍光ラベル化を施し、ヒト子宮頸ガン由来細胞(HeLa細胞)を用いて、温度制御を行うことによってベシクルのデリバリー機能を評価した。
4). Evaluation of intracellular delivery function of dendron lipid aggregates with oligoethylene glycol chains at the end by introduction of polyethylene glycol lipids In the previous experiment, dendron lipids and PEG lipids were combined to form molecular assemblies formed by dendron lipids. The colloid was stabilized, and a vesicle having a constant particle size, a cloud point near the body temperature, and a morphological change due to temperature response was formed. Therefore, we tried delivery function experiments on whether these vesicles are taken into cells. Therefore, this dendron lipid vesicle was fluorescently labeled, and the delivery function of the vesicle was evaluated by temperature control using human cervical cancer-derived cells (HeLa cells).
4.1 試薬
Fetal Bovine Serum (FBS)はMP Biomedicals,Incから購入した。ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)は日水製薬(株)から購入した。リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム、ベンジルペニシリンカリウム、ストレプトマイシン硫酸塩、アセチルCoA、アンピシリンナトリウム、クロラムフェニコール、臭化エチジウムは和光純薬から購入した。塩化カルシウム、塩化マグネシウム6水和物、塩化カリウム、トリスヒドロキシミチルアミノメタン(Tris)、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)はキシダ化学から購入した。細胞溶解剤Luc-PGC-50は、東洋インキから購入した。塩化ナトリウムはナカライテスクから購入した。トリプシンはDIFCO LABORATORIES(U.S.A)から購入した。
4.1 Reagent
Fetal Bovine Serum (FBS) was purchased from MP Biomedicals, Inc. Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) was purchased from Nissui Pharmaceutical. Disodium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, benzylpenicillin potassium, streptomycin sulfate, acetyl CoA, ampicillin sodium, chloramphenicol, ethidium bromide were purchased from Wako Pure Chemical. Calcium chloride, magnesium chloride hexahydrate, potassium chloride, trishydroxymitylaminomethane (Tris), and disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA) were purchased from Kishida Chemical. Cell lysing agent Luc-PGC-50 was purchased from Toyo Ink. Sodium chloride was purchased from Nacalai Tesque. Trypsin was purchased from DIFCO LABORATORIES (USA).
4.2 蛍光ラベル化したデンドロン脂質ベシクルの調製
EDEG-DL-G1とPEG脂質を95/5の割合で混合したクロロホルム溶液に、Rhodamine-PEを加え(0.6 mol%)、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去して、脂質薄膜を形成させた。これに10 mMリン酸緩衝溶液を加え、pH 3.0、濃度1.0 mMに調整した。これにバス型超音波照射装置を用いて超音波を45℃で10分間照射した後、45℃で20分間静置した。その後、氷冷下において60分以上静置した。最後に、pH 7.4に調節し、分散液を作製した。
4.2 Preparation of fluorescently labeled dendron lipid vesicles
Rhodamine-PE was added to a chloroform solution in which EDEG-DL-G1 and PEG lipid were mixed at a ratio of 95/5 (0.6 mol%), and the solvent was removed using a rotary evaporator to form a lipid thin film. A 10 mM phosphate buffer solution was added thereto to adjust the pH to 3.0 and a concentration of 1.0 mM. This was irradiated with ultrasonic waves at 45 ° C. for 10 minutes using a bath-type ultrasonic irradiation apparatus, and then allowed to stand at 45 ° C. for 20 minutes. Then, it was left still for 60 minutes or more under ice cooling. Finally, the pH was adjusted to 7.4 to prepare a dispersion.
4.3 細胞内デリバリー機能評価
Hela細胞をガラスボトムディッシュに1つ当たり2×105個になるように撒き、10% FBS含有DMEMメディウム2.0 ml中、37 ℃で一晩培養した。その後、PBS(+)で2回、PBS(-)で1回洗浄した後、DMEMメディウム(血清なし)1.0mlを加えた。そこに1穴当たり1 .0mlのRhodamine-PEでラベル化したPEG複合型デンドロン脂質ベシクルの分散液を加え、36℃と42 ℃で15分間インキュベートした。その後、PBS(+)で2回、PBS(-)で1回洗浄して細胞に吸着や取り込まれていないベシクルを除去した。その後、PBS(-)を1 ml再び加え、共焦点レーザー顕微鏡(LSM 5 EXCITER(ZEISS))により細胞内動態を観察した。
4.3 Evaluation of intracellular delivery function
Hela cells were seeded at 2 × 10 5 per glass bottom dish and cultured overnight at 37 ° C. in 2.0 ml of DMEM medium containing 10% FBS. Then, after washing twice with PBS (+) and once with PBS (−), 1.0 ml of DMEM medium (without serum) was added. A dispersion of PEG-conjugated dendron lipid vesicles labeled with 1.0 ml of Rhodamine-PE per well was added thereto and incubated at 36 ° C. and 42 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the cells were washed twice with PBS (+) and once with PBS (−) to remove vesicles that were not adsorbed or taken up by the cells. Thereafter, 1 ml of PBS (−) was added again, and intracellular dynamics were observed with a confocal laser microscope (
4.4 結果
4.4.1 デンドロン脂質ベシクルの温度制御による細胞内デリバリーへの影響
36 ℃と42 ℃のそれぞれにおいて、incubateした時の共焦点レーザー顕微鏡画像の結果を、図35に示す。この結果より、曇点温度前後では、ラベル化したローダミン脂質の蛍光の強さがかなり異なることが分かる。明らかに、曇点以上でincubateした方が蛍光が強く光っていた。また、このときの細胞内におけるベシクルの分布を詳しく調べるために、拡大図を図36に示す。36 ℃においては、主に細胞の表面に蛍光が観察された。一方、42 ℃においては、細胞の表面だけでなく内部にも蛍光が観察された。これは、低温側ではベシクル表面が、温度応答を示す前で親水的なために、細胞表面に弱く吸着するだけなのに対し、曇点以上になると、ベシクルが温度応答により脱水和し、形態変化するために、細胞内に取り込まれたと考えられる。この時、ベシクルは形態変化し、細胞膜と強く相互作用し、効率良くエンドサイトーシスにより、細胞内に取り込まれるか、あるいは、疎水性相互作用によって、細胞膜を直接通過することによって、細胞内に移行し、取り込まれたものと考えられる。
4.4 Results 4.4.1 Effect of temperature control of dendron lipid vesicles on intracellular delivery
FIG. 35 shows the results of confocal laser microscope images when incubating at 36 ° C. and 42 ° C., respectively. From this result, it can be seen that the fluorescence intensity of the labeled rhodamine lipid is considerably different before and after the cloud point temperature. Obviously, the fluorescence was stronger when incubating above the cloud point. In order to examine in detail the distribution of vesicles in cells at this time, an enlarged view is shown in FIG. At 36 ° C, fluorescence was mainly observed on the cell surface. On the other hand, at 42 ° C., fluorescence was observed not only on the cell surface but also inside. This is because, on the low temperature side, the vesicle surface is hydrophilic before showing a temperature response, so it only weakly adsorbs to the cell surface, but when the cloud point is exceeded, the vesicle dehydrates due to the temperature response and changes its shape. Therefore, it is thought that it was taken in in the cell. At this time, the vesicle changes its shape, interacts strongly with the cell membrane, is efficiently taken up into the cell by endocytosis, or moves through the cell membrane directly by hydrophobic interaction. It is thought that it was taken in.
以上の通り、構築したPEG脂質を導入したEDEG-DL-G1/PEG-Chol脂質分子集合体に、蛍光ラベル化を施し、このベシクルの細胞内におけるデリバリー機能を評価した。 As described above, fluorescent labeling was applied to the EDEG-DL-G1 / PEG-Chol lipid molecular assembly into which the constructed PEG lipid was introduced, and the delivery function of the vesicle in cells was evaluated.
HeLa細胞において、incubate時の温度を曇点前後に制御すると、ベシクルの細胞内デリバリー機能の差が明らかに観察された。曇点温度前後では、ラベル化したローダミン脂質の蛍光の強さがかなり異なることが分かり、曇点以上でincubateした方が蛍光が強く光っていた。36 ℃においては、おもに、細胞の表面に蛍光が観察された。一方、42 ℃においては、細胞の表面だけでなく内部にも蛍光が観察された。これは、低温側ではベシクル表面が、温度応答を示す前で親水的なために、細胞表面に弱く吸着するだけなのに対し、曇点以上になると、ベシクルが温度応答により脱水和し、形態変化するために、細胞内に取り込まれたと考えられる。この時、ベシクルは形態変化し、細胞膜と強く相互作用し、効率良くエンドサイトーシスにより、細胞内に取り込まれるか、あるいは、疎水性相互作用によって、細胞膜を直接通過することによって、細胞内に移行し、取り込まれたものと考えられる。 In HeLa cells, when the temperature during incubation was controlled around the cloud point, a difference in the intracellular delivery function of vesicles was clearly observed. It was found that the fluorescence intensity of the labeled rhodamine lipid was significantly different before and after the cloud point temperature, and the fluorescence was stronger when incubated above the cloud point. At 36 ° C., fluorescence was mainly observed on the cell surface. On the other hand, at 42 ° C., fluorescence was observed not only on the cell surface but also inside. This is because, on the low temperature side, the vesicle surface is hydrophilic before showing a temperature response, so it only weakly adsorbs to the cell surface, but when the cloud point is exceeded, the vesicle dehydrates due to the temperature response and changes its shape. Therefore, it is thought that it was taken in in the cell. At this time, the vesicle changes its shape, interacts strongly with the cell membrane, is efficiently taken up into the cell by endocytosis, or moves through the cell membrane directly by hydrophobic interaction. It is thought that it was taken in.
以上より、細胞への結合・取り込みを温度制御できる、新しい温度応答性ベシクルが開発できた。 Based on the above, a new temperature-responsive vesicle that can control the temperature of binding and uptake into cells has been developed.
5. 曇点に及ぼすPEG脂質含率の影響
MDEG-G1/PEG-Chol 集合体の曇点に及ぼすPEG-Chol 含率の影響を調べた。実験法は、前述の方法に従った。詳細には次の通りである。
5. Effect of PEG lipid content on cloud point
The effect of PEG-Chol content on the cloud point of MDEG-G1 / PEG-Chol aggregates was investigated. The experimental method followed the method described above. Details are as follows.
種々の比率のMDEG-G1とPEG-Chol(PEG分子量1000)の混合薄膜を分散させて得られたデンドロン脂質/PEG-Chol集合体分散液(10 mM リン酸、140 mM NaCl、 pH3.0)を作成し、10 mM リン酸、140 mM NaCl、 pH7.4のバッファー中に加えてその透過率の温度依存性測定を行うことで、温度応答性を評価した。昇温速度 4 ℃/min 。
Dendron lipid / PEG-Chol aggregate dispersion (10 mM phosphoric acid, 140 mM NaCl, pH 3.0) obtained by dispersing mixed thin films of MDEG-G1 and PEG-Chol (PEG molecular weight 1000) in various ratios The temperature responsiveness was evaluated by measuring the transmittance dependence of the transmittance in a buffer of 10 mM phosphoric acid, 140 mM NaCl, pH 7.4.
MDEG-G1/PEG-Chol 集合体の曇点はPEG-Chol含率の増大とともに上昇した。PEG-Chol含率を調節することで、集合体の応答温度(曇点)の調製が可能であることが分かった。また、PEG-Chol を2%含有させることで、曇点を40℃付近にもつデンドロン脂質集合体が得られることが分かった。 The cloud point of MDEG-G1 / PEG-Chol aggregate increased with increasing PEG-Chol content. It was found that the response temperature (cloud point) of the aggregate can be adjusted by adjusting the PEG-Chol content. It was also found that a dendron lipid aggregate having a cloud point of around 40 ° C. can be obtained by containing 2% of PEG-Chol.
6. 細胞による集合体の取り込みに及ぼすインキュベーション温度の影響
12穴dishにHeLa細胞(ヒト子宮頸ガン由来)を10万/wellで播種し、24時間培養した。PBS(+)で2回、PBS(-)で1回洗浄し、DMEM(血清なし)を500 μL加え、脂質濃度が0.5 mM となるようにデンドロン脂質/PEG-Chol集合体分散液を500 μL加えて、CO2 インキュベーターで、37℃,42℃,44℃で15分,30分間インキュベートした。その後、PBS(+)で2回、PBS(-)で1回洗浄し、トリプシンで細胞を剥がした後、フローサイトメーターにより細胞の蛍光強度を調べて、細胞による集合体の取り込み量を評価した。(n=2)
細胞自体の蛍光強度を基準として相対蛍光強度によって評価した。結果を図39に示す。インキュベーション温度を曇点以上にすると、EDEG-DL-G1-2C18/PEG-Chol (95/5)集合体では取り込み量が増大した。EDEG-DL-G1-2C18/PEG-Chol (95/5)集合体が疎水性化して、細胞に強く結合して効率よく取り込まれたものと考えられる。また、細胞とのインキュベーション時間を延ばすことでも、取り込みを大きく促進できた。一方、MDEG-DL-G1-2C18/PEG-Chol (98/2)集合体は、温度・接触時間を変化させても、取り込みがあまり変化しなかった。これは、デンドロン脂質MDEG-DL-G1-2C18末端基の疎水性度がEDEG-DL-G1-2C18に比べて低いことから、形態変化を起こしても細胞との相互作用があまり強く働かなかったためと考えられる。
6). Effect of incubation temperature on aggregate uptake by cells
HeLa cells (derived from human cervical cancer) were seeded in 12-well dishes at 100,000 / well and cultured for 24 hours. Wash twice with PBS (+) and once with PBS (-), add 500 μL of DMEM (without serum), and add 500 μL of dendron lipid / PEG-Chol aggregate dispersion to a lipid concentration of 0.5 mM. In addition, the cells were incubated at 37 ° C., 42 ° C. and 44 ° C. for 15 minutes and 30 minutes in a CO 2 incubator. Thereafter, the cells were washed twice with PBS (+) and once with PBS (-), and the cells were detached with trypsin. Then, the fluorescence intensity of the cells was examined with a flow cytometer, and the amount of aggregates taken up by the cells was evaluated. . (n = 2)
The relative fluorescence intensity was evaluated based on the fluorescence intensity of the cell itself. The results are shown in FIG. When the incubation temperature was higher than the cloud point, the amount of incorporation was increased in the EDEG-DL-G1-2C 18 / PEG-Chol (95/5) aggregate. It is considered that the EDEG-DL-G1-2C 18 / PEG-Chol (95/5) aggregate became hydrophobic and was strongly taken up by binding strongly to cells. In addition, the uptake could be greatly promoted by extending the incubation time with cells. On the other hand, the MDEG-DL-G1-2C 18 / PEG-Chol (98/2) aggregate did not change much even when the temperature and contact time were changed. This is because the dendron lipid MDEG-DL-G1-2C 18 terminal group has a lower hydrophobicity than EDEG-DL-G1-2C 18 , so the interaction with the cell works very strongly even when morphological changes occur. It is thought that there was not.
以上の通り、温度応答性基として生体適合性に優れるオリゴエチレングリコール鎖を、デンドロン脂質の極性基に導入し、その分子集合体の表面に集積させることにより、分子集合体に温度応答性を付与できることが確認された。また、世代・末端基の違いによって、曇点の温度が異なった。このことは、分子構造内の疎水性、親水性のバランスが起因していると考えられる。よって、分子構造における疎水性部位、親水性部位のバランスの設計によって、所望の温度で応答する分子集合体の構築が可能であると考えられる。 As described above, temperature-responsive groups are given temperature responsiveness by introducing oligoethylene glycol chains with excellent biocompatibility as temperature-responsive groups into polar groups of dendron lipids and accumulating them on the surface of the molecular assemblies. It was confirmed that it was possible. Also, the cloud point temperature was different depending on the generation and end group. This is considered due to the balance between hydrophobicity and hydrophilicity in the molecular structure. Therefore, it is considered that it is possible to construct a molecular assembly that responds at a desired temperature by designing the balance between the hydrophobic part and the hydrophilic part in the molecular structure.
また、この温度応答性デンドロン脂質の分子集合体にコロイドとしての安定性を持たせるために、ポリエチレングリコールを極性基にもつ脂質を導入したが、温度応答機能が損なわれることなく、形態変化も起こすことが確認された。更に、ポリエチレングリコール脂質の導入率を変化させることにより曇点の温度も変化することがわかった。 In addition, in order to make this temperature-responsive dendron lipid molecular assembly stable as a colloid, a lipid having polyethylene glycol as a polar group was introduced, but the temperature-responsive function was not impaired, and morphological changes occurred. It was confirmed. Furthermore, it has been found that the cloud point temperature also changes by changing the introduction rate of the polyethylene glycol lipid.
よって、分子構造における疎水性部位、親水性部位のバランスの設計、ポリエチレングリコール脂質の導入率を変化させることによって、所望の温度で、そのベシクルのサイズや形状を変化させる分子集合体の構築が可能である。 Therefore, it is possible to construct a molecular assembly that changes the size and shape of the vesicle at the desired temperature by changing the design of the balance between the hydrophobic and hydrophilic sites in the molecular structure and the introduction rate of polyethylene glycol lipid. It is.
そして、ポリエチレングリコール脂質を導入した温度応答性デンドロン脂質集合体は、体温付近の曇点以上でその形状が劇的に変化し、ポリエチレングリコール脂質の効果によって高い安定性と生体適合性とを併せもつベシクルが構築できた。この、PEG-Chol複合型デンドロン脂質ベシクルは、細胞内へのデリバリー機能を温度によって制御できる。 And the temperature-responsive dendron lipid aggregate into which polyethylene glycol lipid is introduced changes its shape dramatically above the cloud point near body temperature, and has both high stability and biocompatibility due to the effect of polyethylene glycol lipid. A vesicle was constructed. This PEG-Chol complex type dendron lipid vesicle can control the delivery function into cells by temperature.
Claims (9)
(B)ポリエチレングリコール構造を含有する脂質
を含有する、分子集合体
DL−G1:R1R2NX(XHR3)XHR4
DL−G2:R1R2NX(X(XHR3)XHR4)2
DL−G3:R1R2NX(X(X(XHR3)XHR4)2)2
DL−G4:R1R2NX(X(X(X(XHR3)XHR4)2)2)2
(式中、R1及びR2は、同一または異なって飽和又は不飽和の長鎖炭化水素基を示し、
R3及びR4は、同一のまたは異なるオリゴエチレングリコ−ル構造を含有する炭化水素基を含有し、
R1〜R4は、環状構造を含有していてもよく、かつ一以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されていてもよく、かつXは、−CH2CH2CONHCH2CH2N−を示す。)。 (A) a compound represented by any of the following formulas DL-G1 to DL-G4; and (B) a molecular assembly DL-G1: R 1 R 2 NX (XHR containing a lipid containing a polyethylene glycol structure 3 ) XHR 4
DL-G2: R 1 R 2 NX (X (XHR 3 ) XHR 4 ) 2
DL-G3: R 1 R 2 NX (X (X (XHR 3 ) XHR 4 ) 2 ) 2
DL-G4: R 1 R 2 NX (X (X (X (XHR 3) XHR 4) 2) 2) 2
(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and represent a saturated or unsaturated long chain hydrocarbon group,
R 3 and R 4 contain hydrocarbon groups containing the same or different oligoethylene glycol structures;
R 1 to R 4 may contain a cyclic structure, and one or more carbon atoms may be substituted with a hetero atom, and X represents —CH 2 CH 2 CONHCH 2 CH 2 N—. Show. ).
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