JP2014084296A - Anticancer agent using expanded carbon fiber and expanded carbon fiber derivative - Google Patents

Anticancer agent using expanded carbon fiber and expanded carbon fiber derivative Download PDF

Info

Publication number
JP2014084296A
JP2014084296A JP2012234104A JP2012234104A JP2014084296A JP 2014084296 A JP2014084296 A JP 2014084296A JP 2012234104 A JP2012234104 A JP 2012234104A JP 2012234104 A JP2012234104 A JP 2012234104A JP 2014084296 A JP2014084296 A JP 2014084296A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
excfs
cddp
expanded carbon
anticancer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012234104A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Ishikawa
雄一 石川
Masahiro Toyoda
昌宏 豊田
Hiroshi Tsumura
弘 津村
Masanori Kono
正典 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oita University
Original Assignee
Oita University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oita University filed Critical Oita University
Priority to JP2012234104A priority Critical patent/JP2014084296A/en
Publication of JP2014084296A publication Critical patent/JP2014084296A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drug delivery system (DDS) for delivering an anticancer agent topically.SOLUTION: An anticancer agent is made by bonding an anticancer component (X) to expanded carbon fibers (ExCFs) represented by the following general formula (1).

Description

本発明は、膨張化炭素繊維を用いた抗がん剤、及び、膨張化炭素繊維誘導体に関する。より具体的には、膨張化炭素繊維に抗がん成分が結合されてなる抗がん剤と、斯かる抗がん剤の中間体又は前駆体等として有用な膨張化炭素繊維誘導体に関する。   The present invention relates to an anticancer agent using an expanded carbon fiber and an expanded carbon fiber derivative. More specifically, the present invention relates to an anticancer agent in which an anticancer component is bound to expanded carbon fiber, and an expanded carbon fiber derivative useful as an intermediate or precursor of such an anticancer agent.

抗がん剤による化学療法は、原発病変を局所的に縮小すると共に遠隔転移を抑制するための主要な方策であり、薬物の効力は生存率に大きな影響を及ぼす。抗がん剤の毒性は腎臓や肝臓、更には他の身体器官に重篤な副作用を及ぼすため、抗がん剤を局所的に送達するより効率的な薬物送達系(Drug Delivery System:DDS)の開発は、副作用低減の観点のみならず薬効向上の面からも極めて重要である。   Chemotherapy with anticancer drugs is a major strategy to locally shrink primary lesions and suppress distant metastases, and drug efficacy has a major impact on survival. Because the toxicity of anticancer drugs has serious side effects on the kidneys, liver, and other body organs, a more efficient drug delivery system (DDS) that delivers anticancer drugs locally This development is extremely important not only from the viewpoint of reducing side effects, but also from the viewpoint of improving drug efficacy.

抗がん剤のDDSとしては、リポソームや高分子ミセル等が臨床段階で使用されており、がん治療に有効であることが示されている。しかし、更なる選択性や安定性の改善、生体適合性の調整、毒性低減等を目指して、現在でも新たなキャリアの開発が行われている。   As DDS as an anticancer agent, liposomes, polymer micelles, and the like are used in the clinical stage and have been shown to be effective for cancer treatment. However, new carriers are still being developed with the aim of further improving selectivity and stability, adjusting biocompatibility, and reducing toxicity.

特に、抗がん剤として現在一般に用いられている低分子薬剤は、1)標的となる病変部位だけでなく、正常細胞にも薬剤が分布してしまう、2)代謝のために血液滞留時間が短く、有効な血中濃度が維持できない、等の課題を有するため、実際の必要量よりも遥かに多量の薬剤を、しかも繰り返し投与しなければならない。斯かる低分子薬剤に伴う欠点を克服し、治療効率の向上や副作用の低減等を達成することが可能な、抗がん剤の新たなDDSキャリアが望まれていた。   In particular, low-molecular-weight drugs that are currently commonly used as anticancer drugs are 1) the drug is distributed not only to the target lesion site but also to normal cells. 2) The blood residence time is due to metabolism. Because of the shortcomings such as short and inability to maintain an effective blood concentration, a much larger amount of drug than the actual required amount must be repeatedly administered. There has been a demand for a new DDS carrier of an anticancer drug that can overcome the disadvantages associated with such low-molecular-weight drugs and achieve improved therapeutic efficiency and reduced side effects.

斯かる新たなDDSキャリアの候補として、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン、グラフェン等のナノ炭素材料が注目されている(特許文献1〜4、非特許文献1〜4等参照)。ナノサイズの粒子は、生体から代謝されずに長時間体内に滞留することができると考えられる。また、粒径の小さい粒子は、腫瘍に効果的に集積し易いとの報告もある(EPR(Enhanced Permeability and Retention)効果)。よって、ナノ炭素材料をDDSのキャリアとして用いれば、薬物の血中循環時間や血中濃度を維持しつつ、多量の薬剤を目標の病変部位へ選択的に輸送し、効率的に薬効を作用させることができ、治療効率の向上や副作用の低減等を達成できると期待される。   As candidates for such new DDS carriers, nanocarbon materials such as carbon nanotubes, carbon nanohorns, fullerenes, and graphenes have been attracting attention (see Patent Documents 1 to 4, Non-Patent Documents 1 to 4, etc.). It is considered that nano-sized particles can stay in the body for a long time without being metabolized from the living body. In addition, there is a report that particles having a small particle size are likely to be effectively accumulated in a tumor (EPR (Enhanced Permeability and Retention) effect). Therefore, if a nanocarbon material is used as a carrier for DDS, a large amount of drug is selectively transported to a target lesion site while maintaining the blood circulation time and blood concentration of the drug, and the drug effect is effectively exerted. Therefore, it is expected that treatment efficiency can be improved and side effects can be reduced.

特開2004−292426号公報JP 2004-292426 A 特開2005−343885号公報JP-A-2005-343885 特開2009−78979号公報JP 2009-78979 A 特開2009−789993号公報JP 2009-789993 A

Z. Liu, X. Sun, N. Nakayama-Ratchford, H. Dai, ACS NANO., 2007, 1, 1, 50-56Z. Liu, X. Sun, N. Nakayama-Ratchford, H. Dai, ACS NANO., 2007, 1, 1, 50-56 K. Ajima, M. Yudasaka, T. Murakami, A. Maigne, K. Shiba, S. Iijima, MOLECULAR PHARMACEUTICS., 2005, 2, 6, 475-480K. Ajima, M. Yudasaka, T. Murakami, A. Maigne, K. Shiba, S. Iijima, MOLECULAR PHARMACEUTICS., 2005, 2, 6, 475-480 P. Chaudhuri, A. Paraskar, S. Soni, R. A. Mashelkar, S. Swngupta, ACS NANO., 2009, 3, 9, 2505-2514P. Chaudhuri, A. Paraskar, S. Soni, R. A. Mashelkar, S. Swngupta, ACS NANO., 2009, 3, 9, 2505-2514 K. Yang, J. Wan, S. Zhang, Y. Zhang, S. T. Lee, Z. Liu, ACS NANO,. 2011, 5, 1, 516-522K. Yang, J. Wan, S. Zhang, Y. Zhang, S. T. Lee, Z. Liu, ACS NANO ,. 2011, 5, 1, 516-522

しかし、従来のカーボンナノチューブ等のナノ炭素材料をキャリアとする抗がん剤は、薬効の向上や製造コストの削減等の面で、更に改善の余地があった。   However, conventional anticancer agents using nanocarbon materials such as carbon nanotubes as a carrier have room for further improvement in terms of improving drug efficacy and reducing manufacturing costs.

以上に鑑み、本発明の目的は、ナノ炭素材料をキャリアとする抗がん剤であって、従来のカーボンナノチューブ等のナノ炭素材料をキャリアとする抗がん剤よりも、薬効に優れると共に、低コストで製造可能な抗がん剤を提供することである。   In view of the above, the object of the present invention is an anticancer agent using a nanocarbon material as a carrier, and has superior medicinal effects than an anticancer agent using a nanocarbon material such as a conventional carbon nanotube as a carrier, It is to provide an anticancer agent that can be produced at a low cost.

本発明者等は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、新たな薬物キャリアの候補となるナノ炭素材料として、膨張化炭素繊維に着目した。そして、膨張化炭素繊維に抗がん成分を担持させることにより、意外にも、従来のカーボンナノチューブ等のナノ炭素材料を薬物キャリアとする抗がん剤と比べて、薬理効果に優れ、低コストで製造できる等の利点を有する抗がん剤が得られることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have focused on expanded carbon fibers as nanocarbon materials that are candidates for new drug carriers. Surprisingly, the anti-cancer component is supported on the expanded carbon fiber, which is surprisingly superior in pharmacological effect and low in cost compared to conventional anti-cancer agents using nanocarbon materials such as carbon nanotubes as drug carriers. The present inventors have found that an anticancer agent having an advantage that it can be produced by, for example, can be obtained, and has reached the present invention.

従って、本発明の主旨は、以下に存する。
[1]膨張化炭素繊維に抗がん成分が結合されてなる抗がん剤。
[2]下記一般式(1)で表される、[1]の抗がん剤
(式(1)中、
ExCFsは、膨張化炭素繊維を表し、
Aは、−O−又は−NH−を表し、
Lは、単結合又はリンカーを表し、ここでリンカーは、−(CHm1−(ここでm1は、1〜22の整数を表す。)で表されるポリエチレン鎖、−(CHCHO)m2−(ここでm2は、1〜50の整数を表す。)で表されるポリエチレングリコール鎖、−(CHCH(OH))m3−(ここでm3は、1〜50の整数を表す。)で表されるポリビニルアルコール鎖、及び、−MSm4−で表される糖鎖(ここでMSは、各々独立に、二価の単糖成分を表し、m4は、1〜30の整数を表す。)から選択され、
Xは、抗がん成分を表し、
nは、式(1)の抗がん剤1g当たり100〜5000μモルに相当する整数を表す。)。
[3]Xが、一般式(2)で表される、[2]の抗がん剤
(式(2)中、
及びRは各々独立に、水素原子又はアルキル基を表すか、或いは、R及びRは互いに結合して、R及びRが夫々結合する炭素原子と共に、無置換又は置換の5又は6員の炭化水素環を形成していてもよく、
及びRは各々独立に、ハロゲン、水酸基、又はC1〜6アルコキシ基を表すか、或いは、R及びRは互いに結合して、式(3)で表される環構造を形成していてもよい
(式(3)中、
11及びR12は各々独立に、水素原子を表すか、或いは、R11及びR12は互いに結合して、R11及びR12が結合する炭素原子と共に、無置換又は置換の3〜6員の炭化水素環又は複素環を形成していてもよく、
Wは、単結合又は−C(=O)−を表す。)。)。
[4]一般式(4)で表される膨張化炭素繊維誘導体
(式(4)中、ExCFs、n、L、R及びRは、請求項2の式(1)及び請求項3の式(2)と同じ定義を表す。)。
[5][1]〜[3]の何れか一項に記載の抗がん剤と、医薬的に許容し得る一又は二以上の賦形剤とを含む製剤。
Therefore, the gist of the present invention is as follows.
[1] An anticancer agent comprising an expanded carbon fiber and an anticancer component bonded thereto.
[2] The anticancer agent of [1] represented by the following general formula (1)
(In the formula (1),
ExCFs represent expanded carbon fibers,
A represents -O- or -NH-,
L represents a single bond or a linker, wherein the linker is a polyethylene chain represented by — (CH 2 ) m1 — (where m1 represents an integer of 1 to 22), — (CH 2 CH 2 O) m2 — (where m2 represents an integer from 1 to 50), — (CH 2 CH (OH)) m3 — (where m3 represents an integer from 1 to 50) And a sugar chain represented by -MS m4- (wherein MS each independently represents a divalent monosaccharide component, and m4 is an integer of 1 to 30) Represents), and
X represents an anticancer component,
n represents an integer corresponding to 100 to 5000 μmol per 1 g of the anticancer agent of the formula (1). ).
[3] The anticancer agent of [2], wherein X is represented by the general formula (2)
(In the formula (2),
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, or R 1 and R 2 are bonded to each other, together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded, respectively, unsubstituted or substituted May form a 5- or 6-membered hydrocarbon ring,
R 3 and R 4 each independently represent a halogen, a hydroxyl group, or a C1-6 alkoxy group, or R 3 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure represented by the formula (3). May be
(In formula (3),
R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom, or R 11 and R 12 are bonded to each other, together with the carbon atom to which R 11 and R 12 are bonded, an unsubstituted or substituted 3 to 6 member May form a hydrocarbon ring or a heterocyclic ring of
W represents a single bond or —C (═O) —. ). ).
[4] Expanded carbon fiber derivative represented by the general formula (4)
(In the formula (4), ExCFs, n, L, R 1 and R 2 represent the same definitions as the formula (1) of claim 2 and the formula (2) of claim 3).
[5] A preparation comprising the anticancer agent according to any one of [1] to [3] and one or more pharmaceutically acceptable excipients.

本発明の膨張化炭素繊維を用いた抗がん剤は、従来のカーボンナノチューブ等のナノ炭素材料をキャリアとする抗がん剤と比べて、薬効に優れると共に、より低コストで製造可能である。   The anticancer agent using the expanded carbon fiber of the present invention is superior in medicinal effect and can be produced at a lower cost than an anticancer agent using a nanocarbon material such as a conventional carbon nanotube as a carrier. .

図1(a)及び(b)は、ExCFsのSEM画像である。1A and 1B are SEM images of ExCFs. 図2は、ExCFsの粒度分布を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of ExCFs. 図3(a)及び(b)は、CDDP−ExCFsのSEM画像である。3A and 3B are SEM images of CDDP-ExCFs. 図4は、CDDP−ExCFsのXPS分析結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of XPS analysis of CDDP-ExCFs. 図5は、CDDP−CNTsのXPS分析結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of XPS analysis of CDDP-CNTs. 図6(a)及び(b)は、それぞれ蛍光標識CDDP−ExCFs及び蛍光標識CDDP−CNTsの転移性肺病変細胞への取り込みを示す顕微鏡写真である。FIGS. 6A and 6B are photomicrographs showing the uptake of fluorescently labeled CDDP-ExCFs and fluorescently labeled CDDP-CNTs into metastatic lung lesion cells, respectively. 図7は、CDDP−ExCFs及びCDDP−CNTsのCDDP濃度と細胞生存率との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the CDDP concentration of CDDP-ExCFs and CDDP-CNTs and the cell viability. 図8(a)〜(f)は、それぞれ無添加、CNTs、ExCFs、遊離CDDP、CDDP−CNTs、及びCDDP−ExCFs添加細胞のTUNEL染色写真である。FIGS. 8A to 8F are TUNEL-stained photographs of cells without addition, CNTs, ExCFs, free CDDP, CDDP-CNTs, and CDDP-ExCFs added, respectively. 図9は、CDDP−ExCFs及びCDDP−CNTs添加組織における開裂カスパーゼ3、開裂PARP−1、及びBaxの濃度を示すウエスタンブロット分析結果である。FIG. 9 shows the results of Western blot analysis showing the concentrations of cleaved caspase-3, cleaved PARP-1, and Bax in the CDDP-ExCFs and CDDP-CNTs-added tissues. 図10は、ExCFs投与群、遊離CDDP投与群、及びCDDP−ExCFs投与群におけるマウスの、投与後20日及び40日における肺転移腫瘍の画像である。FIG. 10 is images of lung metastatic tumors at 20 and 40 days after administration in mice in the ExCFs administration group, free CDDP administration group, and CDDP-ExCFs administration group. 図11は、ExCFs投与群、遊離CDDP投与群、及びCDDP−ExCFs投与群におけるマウスの累積生存率を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the cumulative survival rate of mice in the ExCFs administration group, free CDDP administration group, and CDDP-ExCFs administration group. 図12は、CDDP−ExCFs及びCDDP−CNTs投与マウスの腫瘍体積の経時変化を示すグラフである。(a)は原発病変、(b)は肺転移腫瘍を示す。FIG. 12 is a graph showing changes over time in the tumor volume of mice administered with CDDP-ExCFs and CDDP-CNTs. (A) shows the primary lesion and (b) shows the lung metastatic tumor.

1.概要
本発明は、膨張化炭素繊維をDDSキャリアとして、これに抗がん成分を結合させ、抗がん剤とするものである。
1. Outline The present invention uses an expanded carbon fiber as a DDS carrier, and an anticancer component bonded thereto to form an anticancer agent.

膨張化炭素繊維とは、既存の炭素繊維を、高温処理や電気化学的処理等により、ナノメーターサイズの繊維に微細化したものである。膨張化炭素繊維については種々の報告がなされているが(例えば特開2006−249546号公報、特開2008−163274号公報、特開2008−166641号公報、特開2010−111990号公報等)、抗がん剤等の薬物キャリアとしての検討は全くなされていなかった。   The expanded carbon fiber is obtained by refining an existing carbon fiber into a nanometer-sized fiber by high-temperature treatment or electrochemical treatment. Various reports have been made on expanded carbon fibers (for example, JP-A-2006-249546, JP-A-2008-163274, JP-A-2008-166661, JP-A-2010-111990, etc.) No investigation has been made on drug carriers such as anticancer agents.

本発明者等は、種々のナノ炭素材料の中から、抗がん剤等の薬物キャリアの候補として、新たに膨張化炭素繊維に着目し、検討を行った。その結果、膨張化炭素繊維に抗がん成分を担持させて抗がん剤とすることにより、これまで有力な薬物キャリア候補と看做されてきたカーボンナノチューブを用いた抗がん剤と比べて、抗がん剤を標的部位に効率的に送達することができ、より顕著な抗がん作用及び転移抑制作用が得られることを見出した。このような結果は、従来の知見からは全く予想できない、極めて意外なものである。   The inventors of the present invention have focused attention on newly expanded carbon fibers as candidates for drug carriers such as anticancer agents among various nanocarbon materials, and have studied them. As a result, by making the anti-cancer component supported on the expanded carbon fiber and making it an anti-cancer agent, compared to anti-cancer agents using carbon nanotubes that have been regarded as potential drug carrier candidates so far The present inventors have found that an anticancer agent can be efficiently delivered to a target site, and a more remarkable anticancer action and metastasis suppressing action can be obtained. Such a result is extremely unexpected and cannot be predicted from conventional knowledge.

また、膨張化炭素繊維は、カーボンナノチューブやフラーレン等の他のナノ炭素材料と比較して、比較的安価且つ容易に製造できる。従って、膨張化炭素繊維を抗がん剤のキャリアとして用いることにより、カーボンナノチューブをキャリアとした場合と比較して、薬効及び製造コストの両面において、より優れた抗がん剤を得ることができる。
以下、まず膨張化炭素繊維について説明した上で、それを用いた本発明の抗がん剤について説明する。
In addition, expanded carbon fibers can be manufactured relatively inexpensively and easily as compared with other nanocarbon materials such as carbon nanotubes and fullerenes. Therefore, by using the expanded carbon fiber as a carrier for an anticancer agent, it is possible to obtain an anticancer agent that is superior in terms of both medicinal effect and production cost as compared with the case of using a carbon nanotube as a carrier. .
Hereinafter, first, the expanded carbon fiber will be described, and then the anticancer agent of the present invention using the expanded carbon fiber will be described.

2.膨張化炭素繊維
(1)膨張化炭素繊維の特徴
本発明の抗がん剤に使用される膨張化炭素繊維は、特に制限されないが、親水性を向上させ、薬剤キャリアとしての特性を高める観点からは、表面に酸性官能基を有することが好ましく、その量が多いことが好ましい。ここで酸性官能基とは、ルイスの定義による酸の性質を示す基をいうが、通常は酸素原子を含有する基である。膨張化炭素繊維が有する主な酸性官能基の例としては、カルボキシル基と水酸基が挙げられ、さらに、加水分解、もしくは酸化還元後にカルボキシル基と水酸基に変換可能なアルコキシ基、酸無水物基、エーテル基、ケトン基、エポサイド等も含まれる。本発明では、膨張化炭素繊維に親水性を付与する観点から、膨張化炭素繊維が有する酸性官能基の量が、通常1000mol/g以上、中でも2000mol/g以上、更には3000mol/g以上であることが好ましい。上限は特に制限されないが、膨張化炭素繊維の作成とその加工との視点から、通常15000mol/g以下、中でも12000mol/g以下であることが好ましい。
2. Expanded carbon fiber (1) Features of expanded carbon fiber The expanded carbon fiber used in the anticancer agent of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of improving hydrophilicity and enhancing the properties as a drug carrier. Preferably has an acidic functional group on the surface, and the amount thereof is preferably large. Here, the acidic functional group refers to a group exhibiting acid properties according to the definition of Lewis, but is usually a group containing an oxygen atom. Examples of the main acidic functional group possessed by the expanded carbon fiber include a carboxyl group and a hydroxyl group, and further, an alkoxy group, an acid anhydride group, and an ether that can be converted into a carboxyl group and a hydroxyl group after hydrolysis or oxidation-reduction. Also included are groups, ketone groups, epoxides and the like. In the present invention, from the viewpoint of imparting hydrophilicity to the expanded carbon fiber, the amount of the acidic functional group of the expanded carbon fiber is usually 1000 mol / g or more, particularly 2000 mol / g or more, more preferably 3000 mol / g or more. It is preferable. Although the upper limit is not particularly limited, it is usually 15000 mol / g or less, particularly 12000 mol / g or less, from the viewpoint of producing expanded carbon fibers and processing thereof.

また、本発明の抗がん剤では、後述のように、膨張化炭素繊維の表面に存在するカルボキシル基(−COOH)により形成される結合基に、抗がん成分が結合することが好ましい。よって、膨張化炭素繊維としては、所定の割合以上のカルボキシル基(−COOH)を含むものが好ましい。具体的には、膨張化炭素繊維の有するカルボキシル基の割合が、通常1000mol/g以上、中でも2000mol/g以上、更には3000mol/g以上であることが好ましい。上限は特に制限されないが、膨張化炭素繊維の合成条件とその反応性の観点からは、通常15000mol/g以下、中でも12000mol/g以下であることが好ましい。   Moreover, in the anticancer agent of this invention, it is preferable that an anticancer component couple | bonds with the coupling | bonding group formed by the carboxyl group (-COOH) which exists on the surface of an expanded carbon fiber so that it may mention later. Therefore, as expanded carbon fiber, what contains the carboxyl group (-COOH) of a predetermined ratio or more is preferable. Specifically, the ratio of the carboxyl group of the expanded carbon fiber is usually 1000 mol / g or more, preferably 2000 mol / g or more, more preferably 3000 mol / g or more. The upper limit is not particularly limited, but it is usually 15000 mol / g or less, particularly preferably 12000 mol / g or less, from the viewpoint of the synthesis conditions of the expanded carbon fiber and the reactivity thereof.

なお、膨張化炭素繊維が有する酸性官能基及びカルボキシル基は、例えばフーリエ変換赤外分光法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy:FT−IR)から定性分析が、不活性ガス下での昇温にともなう二酸化炭素発生(カルボキシル基など由来)量と一酸化炭素発生量(水酸基など由来)から定量分析が可能である。詳細には、例えば、実施例に記載の手法を用いることができる。   The acidic functional group and carboxyl group of the expanded carbon fiber are, for example, carbon dioxide accompanying a temperature increase under an inert gas as qualitatively analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Quantitative analysis is possible from the amount generated (derived from carboxyl groups, etc.) and the amount of carbon monoxide generated (derived from hydroxyl groups, etc.). Specifically, for example, the method described in the embodiment can be used.

本発明の膨張化炭素繊維のサイズは、制限されるものではないが、例えば以下のとおりである。
膨張化炭素繊維の平均径の下限は、炭素繊維自身がアレルゲンになるのを防止する観点から、通常50nm以上、中でも60nm以上、更には80nm以上の範囲であることが好ましい。一方、膨張化炭素繊維の平均径の上限は、細胞に排除されず効果的に取り込まれるという観点から、通常1000nm以下、中でも750nm以下、中更には500nm以下の範囲であることが好ましい。
Although the size of the expanded carbon fiber of this invention is not restrict | limited, For example, it is as follows.
The lower limit of the average diameter of the expanded carbon fiber is usually 50 nm or more, preferably 60 nm or more, more preferably 80 nm or more, from the viewpoint of preventing the carbon fiber itself from becoming an allergen. On the other hand, the upper limit of the average diameter of the expanded carbon fiber is preferably 1000 nm or less, particularly 750 nm or less, and more preferably 500 nm or less, from the viewpoint that it is effectively excluded without being excluded by cells.

膨張化炭素繊維の平均長の下限は、炭素繊維自身がアレルゲンになるのを防止する観点から、通常50nm以上、中でも60nm以上、更には80nm以上の範囲であることが好ましい。一方、膨張化炭素繊維の平均長の上限は、細胞に排除されず効果的に取り込まれるというという観点から、通常2μm以下、中でも1μm以下、中更には600nm以下の範囲であることが好ましい。   From the viewpoint of preventing the carbon fiber itself from becoming an allergen, the lower limit of the average length of the expanded carbon fiber is usually 50 nm or more, preferably 60 nm or more, and more preferably 80 nm or more. On the other hand, the upper limit of the average length of the expanded carbon fiber is usually 2 μm or less, preferably 1 μm or less, and more preferably 600 nm or less, from the viewpoint that it is effectively excluded without being excluded by cells.

なお、膨張化炭素繊維の平均径及び平均長は、例えば走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)等によって測定することが可能である。詳細には、例えば、実施例に記載の手法を用いることができる。   The average diameter and average length of the expanded carbon fiber can be measured by, for example, a scanning electron microscope (SEM). Specifically, for example, the method described in the embodiment can be used.

(2)膨張化炭素繊維の製法
このような膨張化炭素繊維は、例えば以下の(a)〜(c)の工程によって製造することができる。
(a)原料炭素繊維から層間化合物を調製する工程
(b)層間化合物を加熱処理することにより、膨張化炭素繊維を調製する工程
(c)膨張化炭素繊維の表面酸化処理を行うことにより、膨張化炭素繊維の表面の全酸性官能基を上昇させると共に、カルボキシル基の割合を増加させる工程
以下、各工程について具体的に説明する。
(2) Manufacturing method of expanded carbon fiber Such expanded carbon fiber can be manufactured, for example according to the following steps (a) to (c).
(A) Step of preparing an intercalation compound from raw material carbon fiber (b) Step of preparing an expanded carbon fiber by heat-treating the intercalation compound (c) Expansion by performing surface oxidation treatment of the expanded carbon fiber Steps for increasing the total acidic functional groups on the surface of the carbonized carbon fiber and increasing the proportion of carboxyl groups Hereinafter, each step will be described in detail.

(a)層間化合物の調製工程
・原料炭素繊維:
炭素繊維には、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、気相成長炭素繊維などがあるが、本工程で用いる原料炭素繊維としては、いずれも特に制限無く用いることができる。但し、膨張化炭素繊維が得られ易いことから、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維およびPAN系炭素繊維が好適である。また、ピッチ系炭素繊維の中でも、特に黒鉛化され易く、膨張化炭素繊維が得られ易いことから、光学的異方性相を含むピッチ系炭素繊維、即ちメソフェーズピッチ系炭素繊維が好適に用いられる。
(A) Intercalation compound preparation process / raw carbon fiber:
Carbon fibers include pitch-based carbon fibers, PAN-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, and the like, and any of the raw material carbon fibers used in this step can be used without any particular limitation. However, pitch-based carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, and PAN-based carbon fibers are preferred because expanded carbon fibers are easily obtained. Further, among pitch-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers containing an optically anisotropic phase, that is, mesophase pitch-based carbon fibers are preferably used because they are particularly easily graphitized and easily obtain expanded carbon fibers. .

炭素繊維は、各前駆体を繊維状に成形した後に、例えば800℃を超える温度で焼成することにより得られる。本発明の膨張化炭素繊維の製造に用いる原料炭素繊維としては、例えば2900〜3200℃程度の熱処理のなされた、いわゆる黒鉛化繊維が好適である。   The carbon fiber is obtained by, for example, firing each precursor at a temperature exceeding 800 ° C. after forming each precursor into a fiber shape. As a raw material carbon fiber used for production of the expanded carbon fiber of the present invention, for example, a so-called graphitized fiber that has been heat-treated at about 2900 to 3200 ° C. is suitable.

原料炭素繊維の径や長さは特に制限されないが、最終的に表面積が大きく、光吸収性や反応性の高い膨張化炭素繊維を得たいことから、径や長さは小さい方がよい。しかし、径や長さが小さ過ぎると、取扱性が悪化したり工業的な大量生産が難しくなるおそれがある。よって、通常は、直径が2μm以上10μm以下、長さが50μm以上20cm以下の炭素繊維を用いることが好ましい。より好ましくは、直径が5μm以上15μm以下、長さが1cm以上15cm以下の炭素繊維を用いる。   The diameter and length of the raw material carbon fiber are not particularly limited, but it is desirable that the diameter and length be small since it is desired to finally obtain an expanded carbon fiber having a large surface area and high light absorption and reactivity. However, if the diameter and length are too small, the handleability may deteriorate and industrial mass production may become difficult. Therefore, it is usually preferable to use carbon fibers having a diameter of 2 μm to 10 μm and a length of 50 μm to 20 cm. More preferably, carbon fibers having a diameter of 5 μm to 15 μm and a length of 1 cm to 15 cm are used.

・層間化合物:
炭素繊維は複数のグラファイト構造が長さ方向に重なり絡み合った構造を有し、グラファイト構造の結晶性は高く非常に堅固である一方で、層同士はファンデルワールス力で結合されているに過ぎない。よって層間には様々な低分子化合物、金属化合物、イオンなどが容易にインターカレートする。その結果得られる化合物が層間化合物である。
・ Interlayer compounds:
Carbon fiber has a structure in which multiple graphite structures are overlapped in the length direction, and the crystal structure is highly crystalline and very solid, while the layers are only bonded by van der Waals forces. . Therefore, various low molecular compounds, metal compounds, ions, and the like are easily intercalated between the layers. The resulting compound is an intercalation compound.

原料炭素繊維から層間化合物を得る手段としては、主に化学的処理と電気化学的処理とがある。
化学的処理は、硫酸などの酸中で、硝酸や過マンガン酸カリウムなどの強力な酸化剤を炭素繊維に作用させた後、過剰の水で処理する方法である。電気化学的処理は、酸電解質中で原料炭素繊維を陽極に固定し、定電流または定電圧で電気分解を行うものであり、層間に化合物やイオンを導入するために実施する。電解質である酸としては、硫酸、濃硫酸、硝酸、濃硝酸、リン酸などの無機酸や、蟻酸、酢酸などの有機酸を用いることができる。使用する酸電解質の濃度、電圧、電流、処理時間などは適宜調整すればよく、具体的にはXRD(X-ray Diffraction),あるいは重量増加などで層間化合物の形成割合を確認しつつ予備実験などで決定すればよい。通常は0.1〜5A程度の定電流(電流密度では数A〜数十A)を通電し、炭素繊維への付与電荷量が1000〜10000Cまで処理を継続すればよい。
As means for obtaining an intercalation compound from raw carbon fibers, there are mainly chemical treatment and electrochemical treatment.
The chemical treatment is a method in which a strong oxidizing agent such as nitric acid or potassium permanganate is allowed to act on carbon fibers in an acid such as sulfuric acid and then treated with excess water. The electrochemical treatment is performed by fixing the raw carbon fibers to the anode in an acid electrolyte and performing electrolysis at a constant current or a constant voltage, and is carried out to introduce compounds and ions between layers. Examples of the acid that is an electrolyte include inorganic acids such as sulfuric acid, concentrated sulfuric acid, nitric acid, concentrated nitric acid, and phosphoric acid, and organic acids such as formic acid and acetic acid. The concentration, voltage, current, treatment time, etc. of the acid electrolyte to be used may be adjusted as appropriate. Specifically, XRD (X-ray Diffraction) or preliminary experiments while confirming the formation ratio of intercalation compounds by weight increase etc. You just have to decide. Usually, a constant current of about 0.1 to 5 A (several A to several tens of A in current density) is energized, and the treatment may be continued until the amount of charge applied to the carbon fiber is 1000 to 10,000 C.

化学的処理としては、例えば、ハマース−オフマン(Hummers-Offman)法が挙げられる。この場合には、まず、例えば、炭素繊維を懸濁させた硝酸ナトリウム溶液中に、氷冷下、濃硫酸を加えて攪拌した後、少量ずつ過マンガン酸カリウム(KMnO4)を添加する。溶液中にKMnO4 を少量ずつ添加するのは、添加することにより強力な酸化反応が起こるため、時間をかけて反応させることが好ましいからである。KMnO4 を添加後、一昼夜放置することにより反応させたのち、反応液を70℃〜80℃の水によって希釈し、15分程度放置する。次いで、混合溶液中に過酸化水素を、混合溶液が発泡しなくなるまで滴下して未反応のKMnO4を還元した後、その混合溶液が暖かいうちに吸引濾過する。これにより層間化合物として酸化黒鉛が得られる。得られた層間化合物は、例えば、400℃から1000℃の温度範囲で5秒から120秒程度の熱処理をして微小化させる。さらに、超音波破砕などの微細化処理を施すようにしてもよい。 Examples of the chemical treatment include a Hummers-Offman method. In this case, first, for example, after adding concentrated sulfuric acid to a sodium nitrate solution in which carbon fibers are suspended under ice cooling and stirring, potassium permanganate (KMnO 4 ) is added little by little. The reason why KMnO 4 is added little by little in the solution is that, since a strong oxidation reaction occurs by addition, it is preferable to carry out the reaction over time. After adding KMnO 4 and allowing it to stand for a whole day and night, the reaction solution is diluted with water at 70 ° C. to 80 ° C. and left for about 15 minutes. Next, hydrogen peroxide is dropped into the mixed solution until the mixed solution does not foam, to reduce unreacted KMnO 4, and then suction filtration is performed while the mixed solution is warm. Thereby, graphite oxide is obtained as an intercalation compound. The obtained intercalation compound is miniaturized by, for example, heat treatment for 5 seconds to 120 seconds in a temperature range of 400 ° C. to 1000 ° C. Furthermore, you may make it perform refinement | miniaturization processes, such as ultrasonic crushing.

層間化合物は、化合物等のインターカレーションの程度により、黒鉛の層間毎に低分子化合物、金属化合物、イオンなどがインターカレートしたもの(ステージ1)から、一層おきにインターカレートしたもの(ステージ2)、更には、高次数ステージの層間化合物のように種々のステージに分類される。本発明で用いる層間化合物としては、低次数ステージの層間化合物、例えばステージ1またはステージ2の層間化合物が好ましく、ステージ1の層間化合物がより好ましい。これは以降の工程で、微細な膨張化炭素繊維が得られ易いからである。   Intercalation compounds are intercalated with low molecular weight compounds, metal compounds, ions, etc., between graphite layers (stage 1), depending on the degree of intercalation of the compounds, etc. (stage 1) 2) Furthermore, it is classified into various stages such as high-order stage intercalation compounds. As the intercalation compound used in the present invention, a low-order intercalation compound, for example, an intercalation compound of stage 1 or stage 2, is preferred, and an intercalation compound of stage 1 is more preferred. This is because fine expanded carbon fibers are easily obtained in the subsequent steps.

上記処理後においては、層間化合物に付着している過剰の酸などを洗浄で除去し、さらに乾燥する。洗浄は、水などを用いて行えばよい。原料炭素繊維の層間距離d(002)面は、通常、0.3nm〜0.4nmである。それに対して、層間化合物の層間距離はインターカレートする化合物等によっても異なるが、おおよそ0.65nm〜1.2nmにまで広がる。よって、層間化合物の生成は、X線回折で層間距離を測定することにより確認することができる。   After the treatment, excess acid and the like adhering to the intercalation compound is removed by washing and further dried. Cleaning may be performed using water or the like. The interlayer distance d (002) plane of the raw carbon fibers is usually 0.3 nm to 0.4 nm. On the other hand, the interlayer distance of the interlayer compound varies depending on the intercalating compound and the like, but extends to approximately 0.65 nm to 1.2 nm. Therefore, the formation of the intercalation compound can be confirmed by measuring the interlaminar distance by X-ray diffraction.

(b)膨張化炭素繊維の調製工程
層間化合物は、加熱処理を施すことにより膨張化炭素繊維となる。加熱温度は適宜調整すればよいが、通常は200℃以上、2000℃以下とし、より好ましくは500℃以上、1500℃以下。加熱時間は比較的短くてもよく、通常は5秒間以上、5分間以下程度とすればよい。加熱装置は通常用いられるものでよく、例えば電気炉や管状炉などを用いることができる。
(B) Step for preparing expanded carbon fiber The intercalation compound becomes expanded carbon fiber by heat treatment. The heating temperature may be adjusted as appropriate, but is usually 200 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower, more preferably 500 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. The heating time may be relatively short, and is usually about 5 seconds or more and 5 minutes or less. The heating device may be a commonly used one, and for example, an electric furnace or a tubular furnace can be used.

この加熱処理により、層間にインターカレートした化合物等が分解されて層間から排出されるが、その際に層間が押し広げられると共に層間結合の一部が破壊されて、層間化合物から膨張化炭素繊維が得られる。この膨張化炭素繊維は、原料炭素繊維に比べて層間距離が広がっており、膨張している。例えばその径は原料炭素繊維の2〜20倍となり、その嵩密度は0.001〜0.01g/cm3と極めて大きくなる。膨張化炭素繊維の生成は、顕微鏡観察や嵩密度測定などにより確認することができる。 By this heat treatment, the intercalated compound and the like are decomposed and discharged from the interlayer. At that time, the interlayer is expanded and a part of the interlayer bond is broken, and the expanded carbon fiber is expanded from the interlayer compound. Is obtained. This expanded carbon fiber has a larger interlayer distance than that of the raw carbon fiber, and is expanded. For example, the diameter is 2 to 20 times that of the raw carbon fiber, and the bulk density is extremely large as 0.001 to 0.01 g / cm 3 . Formation of the expanded carbon fiber can be confirmed by microscopic observation, bulk density measurement, or the like.

上記加熱処理によって、層間化合物における層間距離が大きくなる他、クラックのある部分での断裂が起こり、その長さは原料炭素繊維よりも短くなる。膨張化炭素繊維の直径や長さは実測することができる。例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により数十〜数百倍に拡大し、任意の視野内に存在する膨張化炭素繊維の直径や長さを測定すればよい。   The above heat treatment increases the interlayer distance in the interlayer compound, and also breaks at the cracked portion, which is shorter than the raw carbon fiber. The diameter and length of the expanded carbon fiber can be measured. For example, the diameter and length of the expanded carbon fiber existing in an arbitrary field of view may be measured by magnifying several tens to several hundreds of times with a scanning electron microscope (SEM).

(c)表面酸化処理工程
以上のとおり、原料炭素繊維が酸性溶液中で電気分解され且つ空気中で熱処理されていることから、膨張化炭素繊維には、その表面にカルボキシル基を含めて酸性官能基が導入されている。しかし、膨張化炭素繊維の活性は必ずしも十分でなく、全酸性官能基に対するカルボキシル基の割合を増加させることが望ましい。このようなことから本実施の形態では、更に、表面酸化処理を実施することにより、膨張化炭素繊維の表面の酸性官能基を増加させると共に、全酸性官能基に対するカルボキシル基の割合を増加させるものである。この表面酸化処理により、本実施の形態では、カルボキシル基の全酸性官能基に対する割合を、例えば55%以上とすることができる。そのためには、以下のように、まず膨張化炭素繊維を粉末化することが望ましい。
(C) Surface oxidation treatment step As described above, since the raw carbon fiber is electrolyzed in an acidic solution and heat-treated in air, the expanded carbon fiber includes a carboxyl group on its surface and has an acidic functional group. A group has been introduced. However, the activity of the expanded carbon fiber is not necessarily sufficient, and it is desirable to increase the ratio of carboxyl groups to all acidic functional groups. Therefore, in the present embodiment, the surface oxidation treatment is further performed to increase the acidic functional groups on the surface of the expanded carbon fiber and increase the ratio of carboxyl groups to the total acidic functional groups. It is. By this surface oxidation treatment, in the present embodiment, the ratio of carboxyl groups to all acidic functional groups can be set to 55% or more, for example. For this purpose, it is desirable to first expand the expanded carbon fiber as follows.

・粉末化:
好適には膨張化炭素繊維を粉砕する。膨張化炭素繊維の表面積を大きくし、表面に形成されるカルボキシル基の量をより一層増大せしめるためである。
・ Powdering:
Preferably, the expanded carbon fiber is pulverized. This is to increase the surface area of the expanded carbon fiber and further increase the amount of carboxyl groups formed on the surface.

粉砕手段は特に制限されるものではなく、常法を用いることができる。例えば、膨張化炭素繊維を超音波処理することにより粉砕すればよい。超音波処理は、膨張化の程度に応じてその強度と処理時間を調整することにより、得られる膨張化炭素繊維の粒子サイズを容易に制御できることから好適な粉砕手段といえる。一方、ボールミルなどの機械的な粉砕手段は用いないことが好ましい。膨張化炭素繊維の表面には、炭素六角網面の積層端面、いわゆるエッジ面が多く露出している。このエッジ面は非常に反応性に富んでおり、また、特にこのエッジ面に酸性官能基が形成されている場合が多い。よって、膨張化炭素繊維を粉砕するに当たっては、このエッジ面を保存することが重要であるが、ボールミルなどで粉砕するとエッジ面が損なわれるおそれがある。   The pulverizing means is not particularly limited, and a conventional method can be used. For example, the expanded carbon fiber may be pulverized by ultrasonic treatment. Ultrasonic treatment can be said to be a suitable pulverization means because the particle size of the obtained expanded carbon fiber can be easily controlled by adjusting the strength and processing time according to the degree of expansion. On the other hand, it is preferable not to use mechanical grinding means such as a ball mill. On the surface of the expanded carbon fiber, many laminated end faces of carbon hexagonal mesh surfaces, so-called edge surfaces, are exposed. This edge surface is very reactive, and in particular, acidic functional groups are often formed on this edge surface. Therefore, when the expanded carbon fiber is pulverized, it is important to preserve the edge surface. However, when the pulverized carbon fiber is pulverized with a ball mill or the like, the edge surface may be damaged.

粉砕の程度は適宜調整すればよいが、直径で数nm〜数十nm、最大長さで10nm以上、2μm以下にすることが好ましい。最大長さが1μm以下であれば、表面積が大きく、表面に存在するカルボキシル基の量も多くなることから、反応性の高い膨張化炭素繊維が得られる。粉砕された膨張化炭素繊維の大きさは、走査型電子顕微鏡写真により実測したり、或いはゼータ電位計などにより測定することができる。   The degree of pulverization may be adjusted as appropriate, but it is preferable that the diameter is several nm to several tens of nm, and the maximum length is 10 nm to 2 μm. If the maximum length is 1 μm or less, the surface area is large and the amount of carboxyl groups present on the surface increases, so that highly reactive expanded carbon fibers can be obtained. The size of the pulverized expanded carbon fiber can be measured with a scanning electron micrograph or measured with a zeta electrometer.

・表面酸化処理:
表面酸化処理することにより膨張化炭素繊維にカルボキシル基を形成する手段は、特に制限されないが、例えば、酸、オゾンまたは過酸化物を用いる手段を適用することができる。このとき、原料炭素繊維から層間化合物または膨張化炭素繊維を得る際に、熱処理過程を経ていることから、表面には様々な酸性官能基が形成されており、表面酸化処理により容易にカルボキシル基を増加させることができる。また、上述したとおり膨張化炭素繊維の表面にはエッジ面が存在し、その部分の活性は高くなっている。そのため、表面酸化処理により酸性官能基が形成され易く、延いてはカルボキシル基が形成され易い。
・ Surface oxidation treatment:
The means for forming a carboxyl group in the expanded carbon fiber by performing surface oxidation treatment is not particularly limited, and for example, means using acid, ozone or peroxide can be applied. At this time, when an intercalation compound or expanded carbon fiber is obtained from the raw material carbon fiber, various acidic functional groups are formed on the surface because of the heat treatment process, and the carboxyl group can be easily formed by the surface oxidation treatment. Can be increased. Further, as described above, an edge surface is present on the surface of the expanded carbon fiber, and the activity of that portion is high. Therefore, an acidic functional group is easily formed by surface oxidation treatment, and a carboxyl group is easily formed.

ここに、酸性官能基とは、酸素元素を含む官能基をいい、例えば水酸基(−OH)、アルデヒド基(−CHO)、ケト基(−C(=O)−)、エーテル基(−O−)、カルボキシル基を挙げることができる。   Here, the acidic functional group means a functional group containing an oxygen element. For example, a hydroxyl group (—OH), an aldehyde group (—CHO), a keto group (—C (═O) —), an ether group (—O—). ) And carboxyl groups.

酸を用いて膨張化炭素繊維を表面酸化処理する場合には、酸または酸水溶液に膨張化炭素繊維を浸漬した上で加熱すればよい。使用できる酸としては、硝酸、硫酸などの無機酸や、蟻酸などの有機酸を挙げることができる。加熱温度は適宜調整すればよいが、例えば60℃以上、200℃以下とする。処理時間も適宜調整すればよく、具体的にはFT−IRを用いて表面の酸性官能基の特定やその定量を行ったり、膨張化炭素繊維上の酸性官能基に対するカルボキシル基の割合を測定し、カルボキシル基が十分量形成される時間とすればよい。通常は2時間以上、24時間以下程度とする。   When the surface of the expanded carbon fiber is oxidized using an acid, the expanded carbon fiber may be heated after being immersed in an acid or an acid aqueous solution. Examples of the acid that can be used include inorganic acids such as nitric acid and sulfuric acid, and organic acids such as formic acid. The heating temperature may be adjusted as appropriate, for example, 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The treatment time may be adjusted as appropriate. Specifically, the acidic functional group on the surface is identified and quantified using FT-IR, or the ratio of the carboxyl group to the acidic functional group on the expanded carbon fiber is measured. The time for forming a sufficient amount of carboxyl groups may be used. Usually, it is about 2 hours or more and 24 hours or less.

オゾンを用いる場合には、オゾンガスに膨張化炭素繊維を曝せばよい。使用するオゾンガスにおけるオゾンの濃度は、例えば5容量%以上、100容量%以下とする。処理時間は適宜調整すればよく、具体的には予備実験などにより決定すればよいが、通常は数分以上、5時間以下とする。   When ozone is used, the expanded carbon fiber may be exposed to ozone gas. The concentration of ozone in the ozone gas to be used is, for example, 5% by volume or more and 100% by volume or less. The treatment time may be adjusted as appropriate, and specifically may be determined by a preliminary experiment or the like, but is usually several minutes or more and 5 hours or less.

過酸化物を用いる場合には、過酸化物を溶媒に溶解し、当該溶液に膨張化炭素繊維を浸漬すればよい。更に、当該浸漬液を加熱してもよい。過酸化物としては、過酸化水素や発煙硝酸を挙げることができる。溶媒としては、水などを用いることができる。加熱温度は適宜調整すればよいが、例えば20℃以上、50℃以下とする。処理時間も適宜設定することにより、表面官能基の量を変えることができる。表面官能基の存在は具体的にはFT−IRを用いて確認する。その内のカルボキシル基の量を測定し、膨張化炭素繊維または全酸性官能基に対するカルボキシル基の割合を測定し、カルボキシル基が十分量形成される時間とすればよいが、通常は30分間以上、5時間以下とする。酸または過酸化物を用いて表面酸化処理を行う場合には、処理後に膨張化炭素繊維を洗浄することが好ましい。例えば、処理後に十分量の水で繰り返し洗浄した後に、乾燥すればよい。   When using a peroxide, the peroxide may be dissolved in a solvent and the expanded carbon fiber may be immersed in the solution. Further, the immersion liquid may be heated. Examples of the peroxide include hydrogen peroxide and fuming nitric acid. As the solvent, water or the like can be used. The heating temperature may be adjusted as appropriate, for example, 20 ° C. or more and 50 ° C. or less. By appropriately setting the treatment time, the amount of surface functional groups can be changed. The presence of the surface functional group is specifically confirmed using FT-IR. The amount of the carboxyl group is measured, the ratio of the carboxyl group to the expanded carbon fiber or the total acidic functional group is measured, and the time for which a sufficient amount of the carboxyl group is formed is usually 30 minutes or more, 5 hours or less. When the surface oxidation treatment is performed using an acid or a peroxide, it is preferable to wash the expanded carbon fiber after the treatment. For example, it may be dried after being repeatedly washed with a sufficient amount of water after the treatment.

膨張化炭素繊維の表面への官能基の導入は、上記の方法以外でも可能であり、例えば酸性電解質中での電気化学的処理によっても行うことができる。膨張化炭素繊維を白金板と白金メッシュ中に挟み込み、それを陽極として酸性電解質中、例えば、無機酸であれば、硝酸,硫酸,酢酸,リン酸、有機酸であれば、蟻酸等に固定し、定電流あるいは定電圧条件下、電流密度0.1A/g〜30A/gの範囲で電気分解を行うことによって膨張化炭素繊維の表面に酸性官能基を導入することができる。   The functional group can be introduced to the surface of the expanded carbon fiber by a method other than the above-described method, for example, by an electrochemical treatment in an acidic electrolyte. The expanded carbon fiber is sandwiched between a platinum plate and a platinum mesh, and is used as an anode in an acidic electrolyte. For example, in the case of inorganic acids, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, phosphoric acid, and organic acids are fixed in formic acid or the like. The acidic functional group can be introduced onto the surface of the expanded carbon fiber by performing electrolysis at a current density in the range of 0.1 A / g to 30 A / g under constant current or constant voltage conditions.

・表面酸化処理された膨張化炭素繊維:
上述した表面酸化処理によって、膨張化炭素繊維の表面、特にエッジ面には、新たに酸性官能基が形成され、また、カルボキシル基以外の酸性官能基が酸化されてカルボキシル基が生成する。
・ Expanded carbon fiber with surface oxidation treatment:
By the surface oxidation treatment described above, an acidic functional group is newly formed on the surface of the expanded carbon fiber, particularly the edge surface, and acidic functional groups other than the carboxyl group are oxidized to generate a carboxyl group.

膨張化炭素繊維が薬剤キャリアとしての優れた効果を発揮するには、表面に存在する酸性官能基、特にカルボキシル基の量が非常に重要である。特に、上述のように、膨張化炭素繊維の有するカルボキシル基の割合が、通常1000mol/g以上、中でも2000mol/g以上、更には3000mol/g以上である膨張化炭素繊維は、薬剤キャリアとして非常に優れた薬物送達効果を示す。   In order for the expanded carbon fiber to exhibit an excellent effect as a drug carrier, the amount of acidic functional groups, particularly carboxyl groups, present on the surface is very important. In particular, as described above, expanded carbon fibers having a ratio of carboxyl groups in expanded carbon fibers of usually 1000 mol / g or more, particularly 2000 mol / g or more, and more preferably 3000 mol / g or more are very suitable as drug carriers. Excellent drug delivery effect.

なお、カルボキシル基以外の酸性官能基が活性に関与している可能性もあるが、後述の実施例に示したように、少なくとも活性とカルボキシル基との関係は確認されており、且つ表面酸化処理された膨張化炭素繊維の表面に存在する全酸性官能基に占めるカルボキシル基の割合が多いので、本発明では全酸性官能基におけるカルボキシル基の割合を基準とする。   In addition, there is a possibility that an acidic functional group other than the carboxyl group may be involved in the activity. However, as shown in the examples described later, at least the relationship between the activity and the carboxyl group has been confirmed, and surface oxidation treatment is performed. Since the ratio of the carboxyl group in all the acidic functional groups existing on the surface of the expanded carbon fiber is large, the ratio of the carboxyl group in the total acidic functional group is used as a reference in the present invention.

3.抗がん剤
本発明の抗がん剤は、上述の膨張化炭素繊維に、抗がん成分が結合されてなる。
3. Anticancer Agent The anticancer agent of the present invention is obtained by binding an anticancer component to the above-described expanded carbon fiber.

(1)膨張化炭素繊維と抗がん成分との結合様式
本発明の抗がん剤における膨張化炭素繊維と抗がん成分との結合様式は制限されないが、通常は膨張化炭素繊維の表面に、何らかの連結基を介して、抗がん成分が結合していればよい。中でも本発明では、膨張化炭素繊維の表面に存在するカルボキシル基(−COOH)により形成される結合基に、抗がん成分が(直接、或いはリンカーを介して)結合していることが好ましい。カルボキシル基により形成される結合基としては、エステル結合(−CO−O−)、ペプチド結合(−CO−NH−)等が挙げられる。
すなわち、本発明の抗がん剤は、下記一般式(1)で表される構造を有することが好ましい。
(1) Bonding mode between expanded carbon fiber and anticancer component The binding mode between the expanded carbon fiber and the anticancer component in the anticancer agent of the present invention is not limited, but usually the surface of the expanded carbon fiber. In addition, the anticancer component only needs to be bonded via some linking group. Especially in this invention, it is preferable that the anticancer component has couple | bonded (directly or through a linker) with the coupling group formed by the carboxyl group (-COOH) which exists in the surface of an expanded carbon fiber. Examples of the linking group formed by the carboxyl group include an ester bond (—CO—O—) and a peptide bond (—CO—NH—).
That is, the anticancer agent of the present invention preferably has a structure represented by the following general formula (1).

上記式(1)中、ExCFsは、膨張化炭素繊維を表す。
上記式(1)中、Aは、−O−又は−NH−を表す。
In the above formula (1), ExCFs represents an expanded carbon fiber.
In the above formula (1), A represents —O— or —NH—.

上記式(1)中、Lは、単結合又はリンカーを表す。ここで、リンカーとは、二価の基を意味し、例えば以下から選択される基や、これらのうち2以上が組み合わされた基が挙げられる。
・−(CHm1−で表されるポリエチレン鎖。ここでm1は、1〜22の整数を表す。
・−(CHCHO)m2−で表されるポリエチレングリコール鎖。ここでm2は、1〜50の整数を表す。
・−(CHCH(OH))m3−で表されるポリビニルアルコール鎖。ここでm3は、1〜50の整数を表す。
・−MSm4−で表される糖鎖。ここでMSは、各々独立に、二価の単糖成分を表し、m4は、1〜30の整数を表す。単糖成分としては、例えばグルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース等が挙げられ、これらはD型でもL型でもよく、α型でもβ型でもよい。単糖成分の結合様式は、各単糖成分が許容するグリコシド結合様式であれば、制限されないが、例としてはα(1→4)結合、α(1→6)結合、β(1→4)結合、β(1→6)結合等が挙げられる。
In the above formula (1), L represents a single bond or a linker. Here, the linker means a divalent group, and examples thereof include a group selected from the following and a group in which two or more of these are combined.
· - (CH 2) m1 - polyethylene chain it represented by. Here, m1 represents an integer of 1 to 22.
· - (CH 2 CH 2 O ) m2 - polyethylene glycol chain represented by. Here, m2 represents an integer of 1 to 50.
· - (CH 2 CH (OH )) m3 - polyvinyl alcohol chain represented by. Here, m3 represents an integer of 1 to 50.
-A sugar chain represented by -MS m4- . Here, each MS independently represents a divalent monosaccharide component, and m4 represents an integer of 1 to 30. Examples of the monosaccharide component include glucose, mannose, galactose, and fructose. These may be D-type or L-type, and may be α-type or β-type. The binding mode of the monosaccharide component is not limited as long as each monosaccharide component allows the glycoside binding mode, but examples include α (1 → 4) bond, α (1 → 6) bond, β (1 → 4). ) Bond, β (1 → 6) bond, and the like.

上記式(1)中、Xは、抗がん成分を表す。抗がん成分については後述する。
上記式(1)中、nは、膨張化炭素繊維に対する抗がん成分の導入数を規定する数量であり、1g当たり100〜5000μモルに相当する整数を表す。
In said formula (1), X represents an anticancer component. The anticancer component will be described later.
In said formula (1), n is a quantity which prescribes | regulates the introduction number of the anticancer component with respect to an expanded carbon fiber, and represents the integer corresponding to 100-5000 micromol per g.

なお、上記式(1)では模式的に、膨張化炭素繊維(ExCFs)と、これに結合する抗がん成分含有基(−CO−A−L−X)のみを示しているが、更に他の基が膨張化炭素繊維(ExCFs)に結合していてもよい。他の基の例としては、未反応のカルボキシル基(−COOH)や、その他の酸素含有官能基(例えば水酸基、アルコキシ基、酸無水物基、エステル基、エポキシド基等)等が挙げられる。   In the above formula (1), only the expanded carbon fibers (ExCFs) and the anticancer component-containing group (—CO—A—L—X) bonded thereto are schematically shown. These groups may be bonded to expanded carbon fibers (ExCFs). Examples of other groups include unreacted carboxyl groups (—COOH) and other oxygen-containing functional groups (eg, hydroxyl groups, alkoxy groups, acid anhydride groups, ester groups, epoxide groups, etc.).

(2)抗がん成分
抗がん成分とは、抗がん剤効果を発揮する化学部分・化学基(chemical moiety/group)をいう。具体的には、公知の抗がん剤化合物から誘導される基、好ましくは1価の基であって、抗がん作用を発揮するための活性部位を保持している基が挙げられる。具体的には、以下の抗がん剤化合物から誘導される基が好ましい。
(2) Anticancer component The anticancer component refers to a chemical moiety / group that exerts an anticancer drug effect. Specifically, a group derived from a known anticancer agent compound, preferably a monovalent group, and a group holding an active site for exerting an anticancer action can be mentioned. Specifically, groups derived from the following anticancer drug compounds are preferred.

(a)アルキル化薬:
・ナイトロジェンマスタード類:シクロホスファミド、イホスファミド、メルファラン、ブスルファン、チオテパ等。
・ニトロソウレア類:ニムスチン、ラニムスチン、ダカルバシン、プロカルバシン、テモゾロマイド、ベンダムスチン等。
・白金系薬物:シスプラチン、カルボプラチン、オキサリプラチン、ネダプラチン、ダハプラチン等。
(A) Alkylating agent:
Nitrogen mustards: cyclophosphamide, ifosfamide, melphalan, busulfan, thiotepa, etc.
Nitrosoureas: nimustine, ranimustine, dacarbacin, procarbacin, temozolomide, bendamustine, etc.
Platinum drugs: cisplatin, carboplatin, oxaliplatin, nedaplatin, dahaplatin, etc.

(b)代謝拮抗剤:
・5−フルオロウラシル等。
(c)葉酸代謝拮抗薬:
・ジヒドロプテロイン酸シンターゼ阻害薬:
・ジヒドロ葉酸レダクターゼ(dihydrofolate reductase:DHFR)阻害薬:メソトレキセート、トリメトプリム、ピリメタミン等。
(B) Antimetabolite:
-5-Fluorouracil etc.
(C) Folic acid antimetabolite:
Dihydropteroic acid synthase inhibitor:
-Dihydrofolate reductase (DHFR) inhibitor: methotrexate, trimethoprim, pyrimethamine and the like.

(d)ピリミジン代謝阻害薬:
・チミジル酸シンターゼ阻害薬:フルオロウラシル、フルシトシン等。
(e)プリン代謝阻害薬:
・イノシン5’−リン酸脱水素酵素(Inosine 5'-monophosphate dehydrogenase:IMPDH)阻害薬:6−メルカプトプリン、アザチオプリン等。
・アデノシンデアミナーゼ(adenosine deaminase:ADA)阻害薬:ペントスタチン等。
(D) Pyrimidine metabolism inhibitor:
-Thymidylate synthase inhibitors: fluorouracil, flucytosine and the like.
(E) Purine metabolism inhibitor:
-Inosine 5'-phosphate dehydrogenase (IMPDH) inhibitor: 6-mercaptopurine, azathioprine and the like.
-Adenosine deaminase (ADA) inhibitor: Pentostatin and the like.

(f)ヌクレオチドアナログ:
・プリンアナログ:チオグアニン、リン酸フルダラビン、クラドリビン等。
・ピリミジンアナログ:シタラビン、ゲムシタビン等。
(g)リボヌクレオチドレダクターゼ阻害薬:
・リボヌクレオチドレダクターゼ阻害薬:ヒドロキシウレア等。
(h)その他の代謝拮抗薬:
・L−アスパラギナーゼ等。
(F) Nucleotide analogs:
Purine analogs: thioguanine, fludarabine phosphate, cladribine, etc.
Pyrimidine analogs: cytarabine, gemcitabine, etc.
(G) Ribonucleotide reductase inhibitors:
Ribonucleotide reductase inhibitor: hydroxyurea and the like.
(H) Other antimetabolite:
-L-asparaginase and the like.

(i)トポイソメラーゼ阻害薬:
・カンプトテシン及びその誘導体:イリノテカン、ノギテカン等。
・アントラサイクリン系薬物:ドキソルビシン等。
・エピポドフィロトキシン系薬物:エトポシド等。
・キノロン系薬物:レボフロキサシン、シプロフロキサシン等。
(I) Topoisomerase inhibitors:
-Camptothecin and its derivatives: irinotecan, nogitane, etc.
Anthracycline drugs: doxorubicin and the like.
-Epipodophyllotoxin drugs: etoposide, etc.
-Quinolone drugs: levofloxacin, ciprofloxacin, etc.

(i)微小管重合阻害薬:
・ビンカアルカロイド系薬物:ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン等。
・コルヒチン等。
(j)微小管脱重合阻害薬:
・タキサン系:パクリタキセル、ドセタキセル等。
(I) Microtubule polymerization inhibitor:
Vinca alkaloid drugs: vinblastine, vincristine, vindesine, etc.
-Colchicine etc.
(J) Microtubule depolymerization inhibitor:
Taxane type: paclitaxel, docetaxel, etc.

(k)抗腫瘍性抗生物質:
ザルコマシシン、マイトマイシンC、ドキソルビシン、エピルビシン、ダウノルビシン、ブレオマイシン等。
(K) Antitumor antibiotics:
Sarcomacicin, mitomycin C, doxorubicin, epirubicin, daunorubicin, bleomycin and the like.

(l)分子標的薬:
・チロシンキナーゼ阻害剤:イマチニブ、ゲフィチニブ、エルロチニブ、ダサチニブ、バンデタニブ、スニチニブ、ラパチニブ、ニロチニブ、クリゾチニブ等。
・Rafキナーゼ阻害薬:ソラフェニブ等。
・TNF−α阻害剤:エタネルセプト等。
・プロテアソーム阻害剤:ボルテゾミブ等。
・モノクローナル抗体:リツキシマブ、セツキシマブ、インフリキシマブ、バシリキシマブ、トシリズマブ、トラスツズマブ、ベバシズマブ、オマリズマブ、メポリズマブ、アナキンラ、ゲムツズマブオゾガマイシン、パリビズマブ、ラニビズマブ、セルトリズマブ、オクレリズマブ、アバタセプト、モガムリズマブ、アダリムマブ、パニツムマブ、オファツムマブ、ゴリムマブ、イピリムマブ等。
(L) Molecular target drug:
Tyrosine kinase inhibitors: imatinib, gefitinib, erlotinib, dasatinib, vandetanib, sunitinib, lapatinib, nilotinib, crizotinib, etc.
-Raf kinase inhibitor: Sorafenib and the like.
-TNF-α inhibitor: etanercept and the like.
Proteasome inhibitor: bortezomib and the like.
Monoclonal antibodies: rituximab, cetuximab, infliximab, baciliximab, tocilizumab, trastuzumab, bevacizumab, omalizumab, mepolizumab, anakinra, gemtuzumab ozogamycin, palivizumab, raribizumab, celtizumab Golimumab, ipilimumab, etc.

本発明では、上述の何れの抗がん剤化合物に由来する抗がん成分を使用することも可能である。しかし、本発明においてキャリアとして使用する膨張化炭素繊維は、比較的安価且つ容易に製造できるにもかかわらず、抗がん成分の薬効をより効率的に発揮できるという利点を有する。この点を考慮すると、抗がん成分として、標的化性能に優れてはいるが比較的高価な近年の抗がん剤化合物(例えば分子標的薬等)よりも、安価ではあるが標的化性能等の面で劣る旧来の抗がん剤化合物由来の基を用いた方が、より顕著な効果が得られるといえる(但し、斯かる観点は、分子標的薬等の近年の抗がん剤化合物の使用を決して妨げるものではない。)。   In the present invention, it is possible to use an anticancer component derived from any of the above-mentioned anticancer drug compounds. However, the expanded carbon fiber used as a carrier in the present invention has an advantage that the medicinal effects of the anticancer component can be exhibited more efficiently, although it can be produced relatively inexpensively. In consideration of this point, as an anti-cancer component, targeting performance, although it is cheaper than recent anticancer compounds (for example, molecular targeting drugs) that are excellent in targeting performance but relatively expensive. It can be said that the use of a group derived from a conventional anticancer compound that is inferior in terms of the above results in a more remarkable effect (however, this viewpoint is based on the recent anticancer compound such as a molecular target drug). It never prevents use.)

具体的に、本発明では上記観点から、アルキル化薬、代謝拮抗剤、葉酸代謝拮抗薬、ピリミジン代謝阻害薬、プリン代謝阻害薬、ヌクレオチドアナログ、リボヌクレオチドレダクターゼ阻害薬、又はその他の代謝拮抗薬等に由来する基を、抗がん成分として使用することが好ましい。中でもアルキル化薬に由来する基を用いることが好ましく、特に白金系薬物に由来する基を用いることがより好ましい。   Specifically, in the present invention, from the above viewpoint, alkylating drugs, antimetabolites, folic acid antimetabolites, pyrimidine metabolism inhibitors, purine metabolism inhibitors, nucleotide analogs, ribonucleotide reductase inhibitors, or other antimetabolites, etc. It is preferable to use a group derived from as an anticancer component. Among them, it is preferable to use a group derived from an alkylating agent, and it is more preferable to use a group derived from a platinum-based drug.

公知の白金系薬物としては、上述のように、シスプラチン、カルボプラチン、オキサリプラチン、ネダプラチン、ダハプラチン等が挙げられる。本発明の抗がん剤における抗がん成分としては、これら公知の白金系薬物から誘導される基であって、抗がん活性部位を維持している基が挙げられる。   Known platinum-based drugs include cisplatin, carboplatin, oxaliplatin, nedaplatin, dahaplatin and the like as described above. Examples of the anticancer component in the anticancer agent of the present invention include groups derived from these known platinum-based drugs and maintaining an anticancer active site.

白金系薬物由来の抗がん成分として、具体的には、下記一般式(2)で表される構造を有する基が好ましい。
As the platinum-based drug-derived anticancer component, specifically, a group having a structure represented by the following general formula (2) is preferable.

上記式(2)中、R及びRは各々独立に、水素原子を表す。或いは、R及びRは互いに結合して、R及びRが夫々結合する炭素原子と共に、無置換又は置換の5又は6員の炭化水素環を形成していてもよい。5又は6員の炭化水素環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環が挙げられるが、シクロヘキサン環が好ましい。 In the above formula (2), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom. Alternatively, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form an unsubstituted or substituted 5- or 6-membered hydrocarbon ring together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded. Examples of the 5- or 6-membered hydrocarbon ring include a cyclopentane ring and a cyclohexane ring, and a cyclohexane ring is preferable.

上記式(2)中、R及びRは各々独立に、ハロゲン、水酸基、又はC1〜6アルコキシ基を表す。或いは、R及びRは互いに結合して、下記式(3)で表される環構造を形成していてもよい。
In the formula (2), R 3 and R 4 each independently represent a halogen, a hydroxyl group, or C1~6 alkoxy group. Alternatively, R 3 and R 3 may be bonded to each other to form a ring structure represented by the following formula (3).

上記式(3)中、R11及びR12は各々独立に、水素原子を表す。或いは、R11及びR12は互いに結合して、R11及びR12が結合する炭素原子と共に、無置換又は置換の3〜6員の炭化水素環又は複素環を形成していてもよい。3〜6員の炭化水素環又は複素環としては、制限されるものではないが、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、アゼチジン環、オキセタン環、チエタン環、アゾリジン環、オキソラン環、チオラン環等が挙げられる。中でもシクロブタン環が好ましい。
上記式(3)中、Wは、単結合又は−C(=O)−を表す。
In the above formula (3), R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom. Alternatively, R 11 and R 12 may be bonded to each other to form an unsubstituted or substituted 3 to 6 membered hydrocarbon ring or heterocyclic ring together with the carbon atom to which R 11 and R 12 are bonded. The 3- to 6-membered hydrocarbon ring or heterocyclic ring is not limited, but is a cyclopropane ring, cyclobutane ring, cyclopentane ring, cyclohexane ring, azetidine ring, oxetane ring, thietane ring, azolidine ring, oxolane ring. And a thiolane ring. Of these, a cyclobutane ring is preferred.
In said formula (3), W represents a single bond or -C (= O)-.

また、抗がん成分は、医薬的に許容可能な塩の形態であってもよい。ここで「医薬的に許容可能な塩」とは、抗がん成分の薬効及び特性を保持する任意の酸添加塩又は塩基添加塩であって、適切な非毒性の有機若しくは無機酸又は有機若しくは無機塩基から形成されるものを表わす。酸添加塩の例としては、無機酸(例えば塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、スルファミン酸、リン酸、硝酸)に由来するものと、有機酸(例えばp−トルエンスルホン酸、サリチル酸、メタンスルホン酸、シュウ酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、フマル酸、トリフルオロ酢酸等)に由来するものとが挙げられる。塩基添加塩の例としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化第四級アンモニウム(例えば水酸化テトラメチルアンモニウム)に由来するもの等が挙げられる。医薬化合物(即ち薬物)の化学修飾による塩の形成は、その物理的安定性、化学的安定性、吸湿性、流動性、溶解性を向上させる技術として、薬理化学者には周知である。例えばAnsel et al., "Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems (6th Ed. 1995)の196頁及び456〜457頁を参照されたい。   The anticancer component may be in the form of a pharmaceutically acceptable salt. As used herein, “pharmaceutically acceptable salt” refers to any acid addition salt or base addition salt that retains the medicinal properties and characteristics of an anticancer component, and is a suitable non-toxic organic or inorganic acid or organic or organic salt. Represents those formed from inorganic bases. Examples of acid addition salts include those derived from inorganic acids (eg hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, sulfamic acid, phosphoric acid, nitric acid) and organic acids (eg p-toluenesulfonic acid, Salicylic acid, methanesulfonic acid, oxalic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, lactic acid, fumaric acid, trifluoroacetic acid, etc.). Examples of the base addition salt include those derived from ammonium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide (for example, tetramethylammonium hydroxide). Salt formation by chemical modification of a pharmaceutical compound (ie, drug) is well known to pharmacists as a technique for improving its physical stability, chemical stability, hygroscopicity, fluidity, and solubility. See, for example, Ansel et al., “Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems (6th Ed. 1995), pages 196 and 456-457.

(3)抗がん剤の製法
本発明の抗がん剤の製法は特に制限されず、公知の任意の手法で製造することが可能である。好ましくは、表面に所定量以上のカルボキシル基を有する膨張化炭素繊維を原料として、この膨張化炭素繊維のカルボキシル基と、抗がん成分又はリンカーが有する官能基(例えば水酸基やアミノ基等)とを反応させ、結合(例えばエステル結合やペプチド結合等)を形成することにより、調製することができる。
(3) Manufacturing method of anticancer agent The manufacturing method of the anticancer agent of this invention is not restrict | limited in particular, It can manufacture by well-known arbitrary methods. Preferably, an expanded carbon fiber having a predetermined amount or more of a carboxyl group on the surface is used as a raw material, and the carboxyl group of the expanded carbon fiber and a functional group (for example, a hydroxyl group or an amino group) of the anticancer component or linker To form a bond (for example, an ester bond or a peptide bond).

また、抗がん成分の一部(例えばリガンド等)を膨張化炭素繊維に結合させた上で、その後に抗がん成分の残部(例えば金属原子等)を結合させることにより、抗がん成分を形成する手法や、抗がん成分の前駆体を膨張化炭素繊維に結合させてプロドラッグを形成し、その後に生体外又は生体外で所望の抗がん成分に誘導し、抗がん剤として機能させる手法等も用いることが可能である。   In addition, after binding a part of the anticancer component (for example, a ligand) to the expanded carbon fiber, the remaining portion of the anticancer component (for example, a metal atom) is bonded to the anticancer component. And a prodrug by binding a precursor of an anticancer component to expanded carbon fiber, and then inducing the desired anticancer component in vitro or in vitro to produce an anticancer agent It is also possible to use a method of functioning as

特に、上記一般式(2)で表される白金型抗がん成分を有する抗がん剤を製造する場合には、まず以下の一般式(4)で表される膨張化炭素繊維誘導体を形成した上で、当該膨張化炭素繊維誘導体のジアミノエチル部位(−NH−CHR−CHR−NH)を白金原子(Pt)に配位させることにより、当該所望の抗がん剤を製造することができる。 In particular, when producing an anticancer agent having a platinum type anticancer component represented by the above general formula (2), first, an expanded carbon fiber derivative represented by the following general formula (4) is formed. Then, the desired anticancer agent is produced by coordinating the diaminoethyl moiety (—NH—CHR 1 —CHR 2 —NH 2 ) of the expanded carbon fiber derivative to a platinum atom (Pt). be able to.

上記式(4)中、ExCFs、n、L、R及びRは、上記式(1)及び式(2)と同じ定義を表す。 In the above formula (4), ExCFs, n, L, R 1 and R 2 represent the same definition as the above formula (1) and formula (2).

なお、上記式(4)で表される膨張化炭素繊維誘導体は、新規の化合物であり、且つ、例えば式(2)で表される抗がん成分を有する本発明の抗がん剤の製造中間体や前駆体等として有用性を有する。   The expanded carbon fiber derivative represented by the above formula (4) is a novel compound, and for example, the production of the anticancer agent of the present invention having an anticancer component represented by the formula (2). Useful as an intermediate or precursor.

(4)抗がん剤の用途
本発明の抗がん剤は、その抗がん成分の種類に応じて、ヒトを含む哺乳類の種々のがんに対して有効である。対象となるがんの例としては、咽頭癌、喉頭癌、舌癌、肺癌、乳癌、食道癌、胃癌、大腸癌、子宮癌、卵巣癌、肝臓癌、膵臓癌、胆嚢癌、腎臓癌、前立腺癌、悪性黒色腫、甲状腺癌などの上皮がん;骨肉腫、軟骨肉腫、横紋筋肉腫、平滑筋肉腫、脂肪肉腫、血管肉腫、繊維肉腫、白血病や悪性リンパ腫、骨髄腫等の非上皮がん、などが挙げられる。
(4) Use of anticancer agent The anticancer agent of this invention is effective with respect to various cancers of mammals including a human according to the kind of the anticancer component. Examples of target cancers include pharyngeal cancer, laryngeal cancer, tongue cancer, lung cancer, breast cancer, esophageal cancer, stomach cancer, colon cancer, uterine cancer, ovarian cancer, liver cancer, pancreatic cancer, gallbladder cancer, kidney cancer, prostate Non-epithelial cancer such as cancer, malignant melanoma, thyroid cancer, non-epithelium such as osteosarcoma, chondrosarcoma, rhabdomyosarcoma, leiomyosarcoma, liposarcoma, hemangiosarcoma, fibrosarcoma, leukemia, malignant lymphoma, myeloma And so on.

本発明の抗がん剤は、通常は患者に対して治療有効量で投与される。ここで「治療有効量」とは、疾患の症状を予防、緩和、又は改善するか、或いは治療対象の生存期間を延長することが可能な量を意味する。本発明の抗がん剤の治療有効量、すなわち投与量は、当業者に公知の手法で決定することができる。斯かる投与量は、個別の事案毎に、個々の要請(例えば投与する具体的な化合物、投与経路、治療対象の疾患、治療対象の患者)に応じて調整すればよい。一般に、体重約70kgの成人への経口又は非経口投与の場合は、1日投与量約10mg〜約10,000mg、好ましくは約200mg〜約1,000mgが適切であるが、指示のある場合は上限を超えてもよい。1日投与量は1回で投与しても、複数回に分けて投与してもよく、非経口投与の場合は連続輸液で投与してもよい。   The anticancer agent of the present invention is usually administered to a patient in a therapeutically effective amount. As used herein, “therapeutically effective amount” means an amount capable of preventing, alleviating or ameliorating symptoms of a disease or extending the survival period of a subject to be treated. The therapeutically effective amount of the anticancer agent of the present invention, that is, the dose can be determined by a method known to those skilled in the art. Such dose may be adjusted for each individual case according to individual requirements (for example, specific compound to be administered, administration route, disease to be treated, patient to be treated). In general, for oral or parenteral administration to an adult weighing about 70 kg, a daily dosage of about 10 mg to about 10,000 mg, preferably about 200 mg to about 1,000 mg, is appropriate, if indicated The upper limit may be exceeded. The daily dose may be administered once or divided into multiple doses, and in the case of parenteral administration, it may be administered by continuous infusion.

本発明の抗がん剤は、そのまま投与してもよいが、医薬的に許容可能な1又は2以上の賦形剤と組み合わせ、製剤(以降「本発明の製剤」という場合がある。)の形態で、使用することもできる。ここで「医薬的に許容可能な」とは、当該化合物を投与される患者にとって、医薬的に許容可能であり、且つ実質的に非毒性であることを意味する。賦形剤としては、ラクトース、スクロース及びコーンスターチ等の基剤、アラビアゴム、コーンスターチ、ゼラチン等の結合剤、ジャガイモ澱粉、アルギン酸、コーンスターチ、グアーガム、トラガカントゴム、アラビアゴム等の崩壊剤、タルク、ステアリン酸、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤、その他にpH調整剤、界面活性剤、染料、着色剤、香味剤等が挙げられる。   The anticancer agent of the present invention may be administered as it is, but in combination with one or more pharmaceutically acceptable excipients, a preparation (hereinafter sometimes referred to as “the preparation of the present invention”). It can also be used in form. As used herein, “pharmaceutically acceptable” means pharmaceutically acceptable and substantially non-toxic to the patient receiving the compound. Excipients include bases such as lactose, sucrose and corn starch, binders such as gum arabic, corn starch, gelatin, potato starch, alginic acid, corn starch, guar gum, tragacanth gum, gum arabic and other disintegrants, talc, stearic acid, Lubricants such as magnesium stearate, calcium stearate and zinc stearate, as well as pH adjusters, surfactants, dyes, colorants, flavoring agents and the like.

本発明の製剤としては、経口、鼻腔、局所(口腔及び舌下を含む)、直腸内、膣内、及び/又は非経口投与に適した製剤が挙げられる。具体的な剤形は、癌の種類、病変部位、疾病の程度、投与対象の年齢、投与量及び投与回数、投与経路等の各種条件に応じて、適宜選択すればよいが、例としては、錠剤、丸剤、顆粒剤、被覆剤、カプセル剤、溶液剤、乳化剤、懸濁剤、座剤、注射溶液、軟膏、クリーム、座薬等が挙げられる。   Formulations of the present invention include formulations suitable for oral, nasal, topical (including buccal and sublingual), rectal, vaginal, and / or parenteral administration. The specific dosage form may be appropriately selected according to various conditions such as the type of cancer, lesion site, degree of illness, age of administration subject, dose and number of administration, administration route, etc. Examples include tablets, pills, granules, coatings, capsules, solutions, emulsifiers, suspensions, suppositories, injection solutions, ointments, creams, suppositories and the like.

製剤は便宜上、単位投与形態で供してもよい。これは薬剤学で周知の任意の方法で調製することができる。単回投与剤形の製造において賦形剤と組み合わせ得る活性成分(本発明の抗がん剤)の量は、治療対象の患者や、具体的な投与形態に応じて異なる。単回投与形態の製造において賦形剤と組み合わせ得る活性成分の量は、一般に、活性成分(本発明の抗がん剤)が治療効果を生じる量である。一般にこの量は、製剤を100%とした場合に、活性成分(本発明の抗がん剤)が、通常1%以上、中でも5%以上、更には10%以上、また、通常99%以下、中でも70%以下、更には30%以下の範囲が好ましい。   The formulation may be provided in unit dosage form for convenience. This can be prepared by any method known in pharmacology. The amount of active ingredient (anticancer agent of the present invention) that can be combined with excipients in the manufacture of a single dosage form varies depending on the patient to be treated and the specific dosage form. The amount of active ingredient that can be combined with excipients in the production of a single dosage form is generally the amount that the active ingredient (the anticancer agent of the present invention) produces a therapeutic effect. In general, the amount of the active ingredient (anticancer agent of the present invention) is usually 1% or more, particularly 5% or more, more preferably 10% or more, and usually 99% or less. Among these, a range of 70% or less, and further 30% or less is preferable.

本発明の製剤を調製する方法は、本発明の抗がん剤を、医薬的に許容可能な1又は2以上の賦形剤と混合する工程を有する。一般に、前記製剤は、本発明の抗がん剤を、液状担体若しくは微粉化した固状担体、又はその両方と一様且つ密に混合した後、必要に応じて製品を整形することにより調製される。   The method for preparing the formulation of the present invention comprises the step of mixing the anticancer agent of the present invention with one or more pharmaceutically acceptable excipients. In general, the formulation is prepared by uniformly and intimately mixing the anticancer agent of the present invention with a liquid carrier, a finely divided solid carrier, or both, and then shaping the product as necessary. The

経口投与に適した本発明の製剤としては、カプセル、カシェ、サシェ、ピル、錠剤、ロゼンジ(風味剤、通常はスクロースとアラビアゴム又はトラガカントゴムを用いる)、粉末、顆粒の形態や、水性又は非水性液体中の溶液又は懸濁液、水中油エマルジョン、油中水エマルジョン、エリキシル、シロップ、トローチ(不活性基剤、例えばゼラチンやグリセリン等、又はスクロース及びアラビアゴムを用いる)、マウスウォッシュ等の形態であって、各々所定量の本発明の抗がん剤を活性成分として含有する形態が挙げられる。また、本発明の抗がん剤は、ボーラス、舐剤、又はペーストとして投与してもよい。   The formulations of the present invention suitable for oral administration include capsules, cachets, sachets, pills, tablets, lozenges (flavors, usually using sucrose and gum arabic or tragacanth gum), powders, granules, aqueous or non-aqueous In the form of solutions or suspensions in liquids, oil-in-water emulsions, water-in-oil emulsions, elixirs, syrups, lozenges (using inert bases such as gelatin and glycerin, or sucrose and gum arabic), mouthwashes, etc. Thus, there may be mentioned a form containing a predetermined amount of the anticancer agent of the present invention as an active ingredient. The anticancer agent of the present invention may be administered as a bolus, electuary or paste.

以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は決して以下の実施例に限定されるものではなく、適宜変更を加えて実施することが可能である。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is by no means limited to the following examples, and can be implemented with appropriate modifications.

1.抗がん剤の調製
(1)実施例:シスプラチン型膨張化炭素繊維(CDDP−ExCFs)の調製
(a)膨張化炭素繊維(ExCFs)の調製
300mL容のビーカーに、電極として白金板(長さ50mm×幅10mm×厚さ0.2mm)を備え付け、陽極側の白金板の下端に、5cmの長さに切り揃えたPAN(Polyacrylonitrile)系炭素繊維(東レ社製M60JB、繊維径5μm)をテフロン(登録商標)テープで固定した。陽極の横に参照電極として銀/塩化銀電極を取り付けた。炭素繊維が十分に浸漬されるように、電解質として13mol/dm硝酸100mLをビーカーに入れ、炭素繊維への付与電荷量が3600Cになるまで0.5Aの定電流を通電した。当該炭素繊維を十分量の水で繰り返し水洗した後、24時間風乾した。その後、炭素繊維を電気炉内に挿入し、空気中、2600℃で5秒間の加熱処理を施した。処理後の炭素繊維を超音波処理により粉砕し、13mol/dm硝酸(150mL)に分散させ、80℃の温度で12時間攪拌することにより、膨張化炭素繊維の表面を酸化処理した。処理後の膨張化炭素繊維を濾別し、洗浄液のpHが7になるまで超純水で十分に洗浄した後、120℃で5時間乾燥させることにより、膨張化炭素繊維(「ExCFs」と略称する場合がある。)を得た。
1. Preparation of anticancer agent (1) Example: Preparation of cisplatin-type expanded carbon fibers (CDDP-ExCFs) (a) Preparation of expanded carbon fibers (ExCFs) In a 300 mL beaker, a platinum plate (length) PAN (Polyacrylonitrile) carbon fiber (M60JB manufactured by Toray Industries Inc., fiber diameter 5 μm) trimmed to a length of 5 cm at the lower end of the anode side platinum plate It was fixed with (registered trademark) tape. A silver / silver chloride electrode was attached as a reference electrode beside the anode. In order to sufficiently immerse the carbon fiber, 100 mL of 13 mol / dm 3 nitric acid as an electrolyte was placed in a beaker, and a constant current of 0.5 A was applied until the amount of charge applied to the carbon fiber reached 3600C. The carbon fiber was repeatedly washed with a sufficient amount of water and then air-dried for 24 hours. Thereafter, the carbon fiber was inserted into an electric furnace and subjected to heat treatment at 2600 ° C. for 5 seconds in the air. The treated carbon fiber was pulverized by ultrasonic treatment, dispersed in 13 mol / dm 3 nitric acid (150 mL), and stirred at a temperature of 80 ° C. for 12 hours to oxidize the surface of the expanded carbon fiber. The expanded carbon fibers after the treatment are separated by filtration, thoroughly washed with ultrapure water until the pH of the cleaning solution becomes 7, and then dried at 120 ° C. for 5 hours, whereby expanded carbon fibers (abbreviated as “ExCFs”). You may get it.)

得られたExCFsの形態を、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM、日本電子株式会社製JSM-6701F)で観察した。得られたSEM画像の例を図1(a)及び(b)に示す。また、得られた画像をWinRoof(三谷商事株式会社製)によるイメージ分析で2値化することにより、ExCFsの粒度分布を求めた。結果を図2のグラフに示す。図2に示すように、400nm未満の粒子の割合は9.17%であった。   The morphology of the obtained ExCFs was observed with a scanning electron microscope (SEM, JSM-6701F manufactured by JEOL Ltd.). An example of the obtained SEM image is shown in FIGS. Moreover, the particle size distribution of ExCFs was calculated | required by binarizing the obtained image by the image analysis by WinRoof (made by Mitani Corporation). The results are shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 2, the proportion of particles less than 400 nm was 9.17%.

また、得られたExCFsが有するカルボキシル基(−COH)の量を、フーリエ変換赤外分光法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy:FT−IR)と昇温しながら二酸化炭素発生量を定量する方法で測定したところ、約324μmol/gであった。 Moreover, by the method of quantifying the amount of carbon dioxide generated while raising the amount of carboxyl groups (—CO 2 H) of the obtained ExCFs with Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). When measured, it was about 324 μmol / g.

(b)ExCFsへのエチレンジアミン部位及び白金の導入
(B) Introduction of ethylenediamine moiety and platinum into ExCFs

上記ExCFs1.00g、p−トルエンスルホン酸5.70g(30.0mmol)、及び2−(2−アミノエチル)エタノール0.10mL(0.99mmol)を、100mLトルエン中で混合し、Dean Starkトラップを用いて二日間還流した。デカンテーションによりトルエンを除去した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液約50mLを加えて混合した。得られたExCFsをメンブランフィルター(孔径10.0μm)で濾集し、フィルター上でそのままトルエン、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、メタノールで洗浄することにより、ExCFsの−COH基にエチレンジアミン部位(−C−NH−C−NH)が導入された誘導体(ExCFs−EDA)1.00gを得た。 The above ExCFs (1.00 g), p-toluenesulfonic acid (5.70 g, 30.0 mmol), and 2- (2-aminoethyl) ethanol (0.10 mL, 0.99 mmol) were mixed in 100 mL toluene, and the Dean Stark trap was added. And refluxed for 2 days. After removing toluene by decantation, about 50 mL of saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added and mixed. The obtained ExCFs was collected by a membrane filter (pore size 10.0 μm), and washed on the filter with toluene, a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water, and methanol, so that an ethylenediamine moiety (on the —CO 2 H group of ExCFs ( -C 2 H 4 -NH-C 2 H 4 -NH 2) was obtained introduced derivative (ExCFs-EDA) 1.00g.

エチレンジアミン部位が導入されたことを確認するために、元のExCFs及び得られたExCFs−EDAの各水溶液又は分散液(0.01g/15mL)を調製し、そのpHを比較した。その結果、元のExCFsの水溶液が酸性(pH6.16)であったのに対し、得られたExCFs−EDAの水中分散液は塩基性(pH8.48)であった。ここから、得られたExCFs−EDAでは、ExCFsの−COH基にエチレンジアミン部位が導入されていることが確認された。 In order to confirm that the ethylenediamine moiety was introduced, each aqueous solution or dispersion (0.01 g / 15 mL) of the original ExCFs and the obtained ExCFs-EDA was prepared, and the pHs were compared. As a result, the original aqueous solution of ExCFs was acidic (pH 6.16), whereas the obtained dispersion of ExCFs-EDA in water was basic (pH 8.48). From this, it was confirmed in the obtained ExCFs-EDA that an ethylenediamine site was introduced into the —CO 2 H group of ExCFs.

上記ExCFs−EDA10.0mgを、テトラクロロ白金(II)酸カリウム(K[PtCl]、和光純薬工業株式会社製)の24.1μmol水溶液(10.0mg/2.0mL)に懸濁して反応させた。反応後のExCFsをメンブランフィルター(孔径10.0μm)でフィルター上でそのままトルエン、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、メタノールで洗浄することにより、エチレンジアミン部位を配位子として白金原子が導入されたシスプラチン型ExCFs誘導体(CDDP−ExCFs)9.42mgを得た。 10.0 mg of the ExCFs-EDA was suspended in a 24.1 μmol aqueous solution (10.0 mg / 2.0 mL) of potassium tetrachloroplatinate (II) (K 2 [PtCl 4 ], manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Reacted. ExCFs after the reaction are washed with toluene, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water and methanol as they are on the membrane filter with a membrane filter (pore size 10.0 μm), and cisplatin type in which platinum atoms are introduced with ethylenediamine as a ligand. 9.42 mg of ExCFs derivative (CDDP-ExCFs) was obtained.

得られたCDDP−ExCFsを、SEMで観察するとともに、エネルギー分散型X線分析(Energy dispersive X-ray spectrometry:EDS)で分析した。得られたSEM画像の例を図3(a)に、対応するEDSのカラーマッピング画像を図3(b)に示す。図3(a)において、ExCFs上に存在する白色粒子は、白金原子(Pt)を表す。図3(a)において、赤色及び黄色のドットは、白金原子の濃度が高いことを表す。   The obtained CDDP-ExCFs were observed by SEM and analyzed by energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). FIG. 3A shows an example of the obtained SEM image, and FIG. 3B shows a corresponding EDS color mapping image. In FIG. 3A, the white particles present on ExCFs represent platinum atoms (Pt). In FIG. 3A, red and yellow dots indicate that the concentration of platinum atoms is high.

EDSにより算出されたCDDP−ExCFsの原子分布から得られる元素分析値を下記表に示す。白金原子(Pt)が約5質量%程度含まれていることが分かる。また、相当量の窒素も含まれていることから、シスプラチン型抗がん成分(CDDP)が形成されていることが分かる。
The elemental analysis values obtained from the atomic distribution of CDDP-ExCFs calculated by EDS are shown in the following table. It turns out that about 5 mass% of platinum atoms (Pt) are contained. Further, since a considerable amount of nitrogen is also contained, it can be seen that a cisplatin-type anticancer component (CDDP) is formed.

また、得られたCDDP−ExCFsを、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)で分析し、導入された白金原子(Pt)の価数を確認した。XPSによる分析結果のグラフを図4に示す。図4に示すように、76、73eVにPt(II)のピークが観察され、74、71eVにPt(0)のピークが確認された。以上から、CDDP−ExCFs中の白金原子は、0価及び2価で存在することが分かる。   Moreover, the obtained CDDP-ExCFs was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the valence of the introduced platinum atom (Pt) was confirmed. The graph of the analysis result by XPS is shown in FIG. As shown in FIG. 4, Pt (II) peaks were observed at 76 and 73 eV, and Pt (0) peaks were observed at 74 and 71 eV. From the above, it can be seen that platinum atoms in CDDP-ExCFs exist in zero and two valences.

(2)比較例:シスプラチン型カーボンナノチューブ(CDDP−CNTs)の調製
(a)酸化カーボンナノチューブ(CNTs)の調製
カーボンナノチューブ(CNTs)の合成は、熱CVD(thermal Chemical Vapor Deposition)法で行った。即ち、CNTsの原料となるエタノールガスを反応系に導入し、高温の基板表面で化学反応を生じさせることにより、マルチウォール型(多層)CNTsを合成した。具体的には、エタノールガスを、キャリアガスとなるアルゴンと共に、炉内温度800℃、炉内圧力3.0〜4.0×100Paに設定された炉内に、流量130〜180sccmで流すことにより、基板上にCNTsを形成させた。
(2) Comparative Example: Preparation of cisplatin-type carbon nanotubes (CDDP-CNTs) (a) Preparation of oxidized carbon nanotubes (CNTs) Carbon nanotubes (CNTs) were synthesized by a thermal CVD (thermal chemical vapor deposition) method. That is, by introducing ethanol gas as a raw material of CNTs into a reaction system and causing a chemical reaction on a high-temperature substrate surface, multiwall type (multilayer) CNTs were synthesized. Specifically, by flowing ethanol gas at a flow rate of 130 to 180 sccm into a furnace set with a furnace temperature of 800 ° C. and a furnace pressure of 3.0 to 4.0 × 100 Pa together with argon as a carrier gas. CNTs were formed on the substrate.

得られた多層CNTs30.0mgを50mLナスフラスコに加え、濃硝酸(d=1.38)15mLに懸濁した。油浴120℃で1.5時間還流し、反応を終了した。反応混合液に蒸留水を加え、遠心分離(3500rpm、30分)を行い、デカンテーショにより上澄みを分離した。再び蒸留水を加え同様の操作を3回繰り返し、上澄みが中性になったのを確認し、酸化処理後CNTsを回収した。   30.0 mg of the obtained multilayer CNTs was added to a 50 mL eggplant flask and suspended in 15 mL of concentrated nitric acid (d = 1.38). The mixture was refluxed at 120 ° C. for 1.5 hours to complete the reaction. Distilled water was added to the reaction mixture, centrifuged (3500 rpm, 30 minutes), and the supernatant was separated by decantation. Distilled water was added again, and the same operation was repeated three times to confirm that the supernatant became neutral, and CNTs were recovered after the oxidation treatment.

酸化処理後のCNTsが有するカルボキシル基(−COH)の量をFT−IRと昇温しながら二酸化炭素発生量を定量する方法で測定したところ、約9.72μmol/gであった。 The amount of carboxyl groups (—CO 2 H) contained in the CNTs after the oxidation treatment was measured by a method of quantifying the amount of carbon dioxide generated while raising the temperature with FT-IR, and was about 9.72 μmol / g.

(b)CNTsへのエチレンジアミン部位及び白金の導入
酸化処理CNTs5.0mg、p−トルエンスルホン酸1.14g(6.0mmol)及び2−(2−アミノエチル)エタノール0.20mL(1.97mmol)を、200mLトルエン中で混合した。Dean-Starkトラップを用いて一晩還流した。室温まで放冷し、デカンテーションによりトルエンを除去した。得られた反応物に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、軽く混合した後、水で希釈し、遠心分離(3500rpm、30分)後、デカンテーションにより分離した。同様の操作を蒸留水で3回繰り返し、洗浄した。蒸留水をデカンテーションで分離することにより、CNTsの−COH基にエチレンジアミン部位(−C−NH−C−NH)が導入された誘導体(CNTs−EDA)4.8mgを得た。
(B) Introduction of ethylenediamine moiety and platinum into CNTs Oxidation treated CNTs 5.0 mg, p-toluenesulfonic acid 1.14 g (6.0 mmol) and 2- (2-aminoethyl) ethanol 0.20 mL (1.97 mmol). And mixed in 200 mL toluene. Refluxed overnight using a Dean-Stark trap. The mixture was allowed to cool to room temperature, and toluene was removed by decantation. Saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to the obtained reaction product, mixed gently, diluted with water, centrifuged (3500 rpm, 30 minutes), and separated by decantation. The same operation was repeated 3 times with distilled water and washed. 3. Derivatives (CNTs-EDA) in which an ethylenediamine moiety (—C 2 H 4 —NH—C 2 H 4 —NH 2 ) is introduced into the —CO 2 H group of CNTs by separating distilled water by decantation. 8 mg was obtained.

エチレンジアミン部位が導入されたことを確認するために、元のCNTs及び得られたCNTs−EDAの各水溶液又は分散液(0.01g/15mL)を調製し、そのpHを比較した。その結果、元のCNTsの水溶液は酸性(pH4.81〜5.1)であったのに対し、得られたCNTs−EDAの水中分散液は塩基性(pH8.1〜9.1)であった。ここから、得られたCNTs−EDAでは、CNTsの−COH基にエチレンジアミン部位が導入されていることが確認された。 In order to confirm that the ethylenediamine site was introduced, each aqueous solution or dispersion (0.01 g / 15 mL) of the original CNTs and the obtained CNTs-EDA was prepared, and the pH was compared. As a result, the original aqueous solution of CNTs was acidic (pH 4.81 to 5.1), whereas the obtained CNTs-EDA dispersion in water was basic (pH 8.1 to 9.1). It was. From this, in the obtained CNTs-EDA, it was confirmed that an ethylenediamine site was introduced into the —CO 2 H group of CNTs.

上記CNTs−EDA5.0mgを、テトラクロロ白金(II)酸カリウム(K[PtCl]、和光純薬工業株式会社製)の12.0μmol水溶液(5.0mg/2.0mL)に懸濁して反応させた。撹拌を止め、反応懸濁液に水約70mLを加え、遠心分離(3500rpm、30分)を行い、デカンテーションにより反応物を水から分離した。再び水約70mLを加え、同様の操作を3回繰り返し、CNTsを洗浄した。デカンテーションにより水を除去することにより、エチレンジアミン部位を配位子として白金原子が導入されたシスプラチン型CNTs誘導体(CDDP−CNTs)4.9mgを得た。 The above CNTs-EDA (5.0 mg) was suspended in a 12.0 μmol aqueous solution (5.0 mg / 2.0 mL) of potassium tetrachloroplatinate (II) (K 2 [PtCl 4 ], manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Reacted. Stirring was stopped, about 70 mL of water was added to the reaction suspension, centrifugation (3500 rpm, 30 minutes) was performed, and the reaction product was separated from water by decantation. About 70 mL of water was added again, and the same operation was repeated three times to wash the CNTs. By removing water by decantation, 4.9 mg of a cisplatin-type CNTs derivative (CDDP-CNTs) into which a platinum atom was introduced with an ethylenediamine moiety as a ligand was obtained.

得られたCDDP−CNTsをXPS測定により分析した。XPSによる分析結果のグラフを図5に示す。図5に示すように、76、73eVにPt(II)のピークが観察され、74、71eVにPt(0)の小さなピークが確認された。以上から、CDDP−CNTs中の白金原子も、0価及び2価で存在することが分かる。   The obtained CDDP-CNTs were analyzed by XPS measurement. The graph of the analysis result by XPS is shown in FIG. As shown in FIG. 5, Pt (II) peaks were observed at 76 and 73 eV, and small peaks of Pt (0) were confirmed at 74 and 71 eV. From the above, it can be seen that the platinum atoms in CDDP-CNTs are also present in zero valence and two valences.

2.抗がん剤の評価
(1)予備評価:細胞取り込み
上記手順で調製した抗がん剤CDDP−ExCFs及びCDDP−CNTsの評価に先立ち、予備評価として、対応する担体ExCFs及びCNTsを蛍光(フルオレセイン)標識し、腫瘍への集積効果を確認した。
2. Evaluation of anticancer agent (1) Preliminary evaluation: cell uptake Prior to evaluation of anticancer agents CDDP-ExCFs and CDDP-CNTs prepared by the above procedure, as a preliminary evaluation, the corresponding carriers ExCFs and CNTs were fluorescent (fluorescein). Labeled to confirm the accumulation effect on the tumor.

(a)蛍光標識ExCFs及びCNTsの調製
蛍光標識ExCFs及びCNTsの調製は、Meng et al., Dyes and Pigments, (2007), 73, 254-260 に記載の手法に従って行った。具体的には以下のとおりである。
(A) Preparation of fluorescently labeled ExCFs and CNTs The fluorescently labeled ExCFs and CNTs were prepared according to the method described in Meng et al., Dyes and Pigments, (2007), 73, 254-260. Specifically, it is as follows.

・フルオレセイン−NHS−エステルの調製
フルオレセイン(和光純薬工業株式会社製)0.20g(0.60mmol)及びN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS、和光純薬工業株式会社製)0.07g(0.60mmol)を、5mLのTHFと混合した。懸濁液を攪拌しながら、ジシクロヘキシルカルボジイミド(キシダ化学株式会社製、0.12g、0.60mmol)を室温で2日間かけて加えた。反応混合物を濾過し、溶媒を減圧除去した後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、富士シリシア化学株式会社製BW80S)で処理することにより、フルオレセイン−NHS−エステル(Rf0.8、アセトン、キーゼルゲルTLC)を橙色粉末として得た(0.15g、収率58%)。
Preparation of fluorescein-NHS-ester 0.20 g (0.60 mmol) of fluorescein (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 0.07 g (0.60 mmol) of N-hydroxysuccinimide (NHS, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Was mixed with 5 mL of THF. While stirring the suspension, dicyclohexylcarbodiimide (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., 0.12 g, 0.60 mmol) was added over 2 days at room temperature. The reaction mixture was filtered, the solvent was removed under reduced pressure, and then treated with column chromatography (silica gel, BW80S manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd.) to give fluorescein-NHS-ester (Rf0.8, acetone, kieselgel TLC) in orange. Obtained as a powder (0.15 g, 58% yield).

・蛍光標識ExCFsの調製
上記1(1)(a)で調製されたExCFs(−COOH基約324μmol/g含有)50mgを200mLの三角フラスコに加え、トルエン100mLに懸濁し、p−トルエンスルホン酸3.70g(19.5mmol)とエタノールアミン1.0mL(17mmol)を加え、約3分間超音波処理を行った。Dean-Starkトラップを用いて24時間還流した。トルエンをデカンテーションし、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を約50mL加えて振り混ぜ、超音波処理により分散した。メンブランフィルター(孔径10.0μm)でExCFsを濾集し、そのままフィルター上でトルエン、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、メタノールで洗浄することにより、ExCFsにアミノ基を導入した。このアミノ基含有ExCFs0.02gを水5mLに懸濁し、上述のフルオレセイン−NHS−エステル0.02g(50mmol)をアセトニトリル5mLに溶解し、ExCFsの懸濁液に加えて一晩撹拌した。メンブランフィルター(孔径10.0μm)でExCFsを濾集し、そのままフィルター上で水、メタノールで洗浄することにより、蛍光(フルオレセイン)標識ExCFs0.07gを得た。
-Preparation of fluorescently labeled ExCFs 50 mg of ExCFs (containing about 324 µmol / g -COOH group) prepared in 1 (1) (a) above was added to a 200 mL Erlenmeyer flask, suspended in 100 mL of toluene, and p-toluenesulfonic acid 3 .70 g (19.5 mmol) and 1.0 mL (17 mmol) of ethanolamine were added and sonicated for about 3 minutes. The mixture was refluxed for 24 hours using a Dean-Stark trap. Toluene was decanted, and about 50 mL of a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added and shaken, and dispersed by sonication. ExCFs was collected by filtration with a membrane filter (pore size 10.0 μm), and the amino group was introduced into ExCFs by washing with toluene, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water and methanol as it was on the filter. 0.02 g of this amino group-containing ExCFs was suspended in 5 mL of water, 0.02 g (50 mmol) of the above-mentioned fluorescein-NHS-ester was dissolved in 5 mL of acetonitrile, added to the suspension of ExCFs, and stirred overnight. ExCFs were collected by filtration with a membrane filter (pore size 10.0 μm), and washed with water and methanol on the filter as they were to obtain 0.07 g of fluorescent (fluorescein) -labeled ExCFs.

・蛍光標識CNTsの調製
上記1(2)(a)で調製された酸化処理CNTs13.3mg(−COOH基約9.72μmol/g)をトルエン100mLに懸濁し、p−トルエンスルホン酸1.88g(9.88mmol)とエタノールアミン0.50mL(8.27mmol)を加え、Dean-Starkトラップを用いて24時間還流した。室温まで放冷し、デカンテーションによりトルエンとCNTsを分離した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を約50mL加え混合し、分散した。遠心分離(3000rpm、30分)後、デカンテーションにより分離した。同様の操作を蒸留水で3回繰り返し、洗浄した。蒸留水をデカンテーションで分離することにより、アミノ基を導入したCNTsを得た。このアミノ基含有CNTs10mgを水5mLに懸濁し、上述のフルオレセイン−NHS−エステル10mgをアセトニトリル5mLに溶解し、炭素繊維の懸濁液に加えて一晩撹拌した。遠心分離(3500rpm、30分)後、デカンテーションにより分離した。同様の操作を蒸留水・メタノールで6回繰り返し、洗浄した。蒸留水をデカンテーションで分離することにより、蛍光(フルオレセイン)標識CNTs10mgを得た。
-Preparation of fluorescently labeled CNTs 13.3 mg of oxidized CNTs prepared in 1 (2) (a) above (approximately 9.72 μmol / g of -COOH group) was suspended in 100 mL of toluene, and 1.88 g of p-toluenesulfonic acid ( 9.88 mmol) and 0.50 mL (8.27 mmol) of ethanolamine were added, and the mixture was refluxed for 24 hours using a Dean-Stark trap. The mixture was allowed to cool to room temperature, and toluene and CNTs were separated by decantation. About 50 mL of saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added and mixed to disperse. After centrifugation (3000 rpm, 30 minutes), separation was performed by decantation. The same operation was repeated 3 times with distilled water and washed. Distilled water was separated by decantation to obtain CNTs introduced with amino groups. 10 mg of this amino group-containing CNTs was suspended in 5 mL of water, 10 mg of the above-mentioned fluorescein-NHS-ester was dissolved in 5 mL of acetonitrile, added to the suspension of carbon fiber, and stirred overnight. After centrifugation (3500 rpm, 30 minutes), separation was performed by decantation. The same operation was repeated 6 times with distilled water / methanol and washed. Distilled water was separated by decantation to obtain 10 mg of fluorescent (fluorescein) -labeled CNTs.

(b)蛍光標識ExCFs及びCNTsの調製
得られた蛍光標識ExCFs及びCNTsの転移性肺病変細胞への取り込みを検討するべく、濃度0.1mg/mlの蛍光標識CNTs及びExCFs懸濁液を、ヒト骨肉腫細胞株MG63(米国培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection)から入手)の細胞培地に加え、共焦点顕微鏡を備えた顕微鏡システム(株式会社キーエンス製、BZ-9000)を用いて観察した。
(B) Preparation of fluorescently labeled ExCFs and CNTs In order to study the incorporation of the obtained fluorescently labeled ExCFs and CNTs into metastatic lung lesion cells, suspensions of fluorescently labeled CNTs and ExCFs at a concentration of 0.1 mg / ml were used in humans. In addition to the cell culture medium of the osteosarcoma cell line MG63 (obtained from American Type Culture Collection), observation was performed using a microscope system (manufactured by Keyence Corporation, BZ-9000) equipped with a confocal microscope. .

得られた顕微鏡画像の例を図6(a)及び(b)に示す。両画像に示すように、蛍光標識CNTs及びExCFsは、何れもMG63細胞に取り込まれた。蛍光標識CNTsの画像(図6(a))と蛍光標識ExCFsの画像(図6(b))とを比較すると、蛍光標識ExCFsの方が強い蛍光を発している。蛍光標識CNTsと蛍光標識ExCFsの蛍光(フルオレセイン)導入率が同じであると仮定すると、ExCFsの方がCNTsよりもガン細胞へ集積し易いと考えられる。   Examples of the microscopic images obtained are shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). As shown in both images, both fluorescently labeled CNTs and ExCFs were taken up by MG63 cells. Comparing the image of the fluorescently labeled CNTs (FIG. 6A) and the image of the fluorescently labeled ExCFs (FIG. 6B), the fluorescently labeled ExCFs emits stronger fluorescence. Assuming that the fluorescence (fluorescein) introduction rate of the fluorescently labeled CNTs and the fluorescently labeled ExCFs is the same, it is considered that ExCFs is more easily accumulated in cancer cells than CNTs.

(2)In vitro細胞毒性評価
CDDP−CNTs及びCDDP−ExCFsのin vitro細胞毒性を、ヒト型骨肉腫細胞(MG63)のMTT(3−(4,5−ジ−メチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド)還元アッセイを実施した。
(2) In vitro cytotoxicity evaluation The in vitro cytotoxicity of CDDP-CNTs and CDDP-ExCFs was determined by comparing MTT of human osteosarcoma cells (MG63) (3- (4,5-di-methylthiazol-2-yl)- 2,5-diphenyltetrazolium bromide) reduction assay was performed.

(a)材料及び方法
・材料:
遊離シスプラチン(以下「遊離CDDP」と称する場合がある。)としては、協和キリン社製プラトシン注(1バイアル10mg)を用いた。
CDDP−ExCFs及びCDDP−CNTsは、上記調製したものを用いた。
薬物未導入ExCFsとしては、上記1(1)(a)で調製したものを用いた。
薬物未導入CNTsとしては、上記1(2)(a)で原料とした自作した多層CNTを酸化処理して用いた。
(A) Materials and methods / materials:
As free cisplatin (hereinafter sometimes referred to as “free CDDP”), Kyowa Kirin Platocin Injection (10 mg per vial) was used.
As the CDDP-ExCFs and CDDP-CNTs, those prepared above were used.
As the non-drug-extruded ExCFs, those prepared in 1 (1) (a) above were used.
As the non-drug-introduced CNTs, self-made multilayer CNTs used as raw materials in the above 1 (2) (a) were oxidized and used.

・方法:
ヒト骨肉腫細胞株MG63(米国培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection)から入手)を、96ウェルプレートに1×10細胞/ウェルの濃度で播種した。各ウェルの細胞に対し、遊離CDDP、CDDP−ExCFs、又はCDDP−CNTsを、夫々CDDP当量1〜10μg/mlの濃度で加え、各々24時間に亘ってインキュベートした。また、上記CDDP−ExCFs又はCDDP−CNTsに対応する量の薬物未導入ExCFs又は薬物未導入CNTsを加えた細胞と、何も添加しない細胞(対照)とを、各々24時間インキュベートした。
·Method:
Human osteosarcoma cell line MG63 (obtained from the American Type Culture Collection) was seeded in a 96 well plate at a concentration of 1 × 10 4 cells / well. Free CDDP, CDDP-ExCFs, or CDDP-CNTs was added to each well of cells at a concentration of CDDP equivalent of 1 to 10 μg / ml, respectively, and incubated for 24 hours. Moreover, the cell which added the drug non-introduced ExCFs or drug non-introduced CNTs of the quantity corresponding to the said CDDP-ExCFs or CDDP-CNTs, and the cell (control) which added nothing were incubated for 24 hours, respectively.

(b)結果
結果として得られたCDDP濃度と細胞生存率との関係を示すグラフを図7に示す。無添加細胞と、薬物未導入CNTs及び薬物未導入ExCFsとの間で、細胞毒性に有意差は見られなかった。
遊離CDDP、CDDP−CNTs又はCDDP−ExCFsの投与後における24時間後の細胞(MG63)生存率は、以下の表に示すとおりであった。
(B) Results FIG. 7 shows a graph showing the relationship between the resulting CDDP concentration and cell viability. There was no significant difference in cytotoxicity between the non-added cells and the non-drug-introduced CNTs and non-drug-introduced ExCFs.
The cell (MG63) viability after 24 hours after administration of free CDDP, CDDP-CNTs or CDDP-ExCFs was as shown in the following table.

以上の結果から、CDDP−CNTs及びCDDP−ExCFsは、何れも遊離CDDPよりも毒性が高かったが、特にCDDP−ExCFsは、CDDP−CNTsよりも更に毒性が高く、優れた抗がん作用を示すことが明らかになった。   From the above results, CDDP-CNTs and CDDP-ExCFs were both more toxic than free CDDP, but CDDP-ExCFs in particular is more toxic than CDDP-CNTs and exhibits excellent anticancer activity. It became clear.

(3)TUNEL免疫組織学アッセイ
抗ガン剤によるアポトーシス(細胞自死)を視覚化するべく、TUNEL(Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP Nick End Labeling)染色による免疫組織学的検査を行った。
(3) TUNEL immunohistochemical assay In order to visualize apoptosis (cell death) caused by an anticancer agent, immunohistological examination by TUNEL (Terminal deoxynucleotidyltransferase dUTP Nick End Labeling) was performed.

(a)材料及び方法
・材料:
遊離シスプラチン(以下「遊離CDDP」と称する場合がある。)としては、協和キリン社製プラトシン注(1バイアル10mg)を用いた。
CDDP−ExCFs及びCDDP−CNTsは、上記調製したものを用いた。
薬物未導入ExCFsとしては、上記1(1)(a)で調製したものを用いた。
薬物未導入CNTsとしては、上記1(2)(a)で調製した酸化処理多層CNTを用いた。
(A) Materials and methods / materials:
As free cisplatin (hereinafter sometimes referred to as “free CDDP”), Kyowa Kirin Platocin Injection (10 mg per vial) was used.
As the CDDP-ExCFs and CDDP-CNTs, those prepared above were used.
As the non-drug-extruded ExCFs, those prepared in 1 (1) (a) above were used.
As the non-drug-introduced CNTs, the oxidation-treated multilayer CNT prepared in the above 1 (2) (a) was used.

・方法:
ヒト骨肉腫細胞株MG63(米国培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection)から入手)に対し、遊離CDDP、CDDP−ExCFs、又はCDDP−CNTsを、夫々CDDP当量0〜10μg/mLの濃度で加え、24時間に亘ってインキュベートした。また、上記CDDP−ExCFs又はCDDP−CNTsに対応する量の薬物未導入ExCFs又は薬物未導入CNTsを加えた細胞と、何も添加しない細胞(対照)とを、各々24時間インキュベートした。
·Method:
To human osteosarcoma cell line MG63 (obtained from American Type Culture Collection), free CDDP, CDDP-ExCFs, or CDDP-CNTs was added at a concentration of CDDP equivalent 0-10 μg / mL, respectively. Incubated for 24 hours. Moreover, the cell which added the drug non-introduced ExCFs or drug non-introduced CNTs of the quantity corresponding to the said CDDP-ExCFs or CDDP-CNTs, and the cell (control) which added nothing were incubated for 24 hours, respectively.

マウスの腫瘍組織を切片にしてそれを免疫染色するために、生体から取り出した腫瘍組織をパラフィン切片にした後、TUNELのキットで染色した。その後、共焦点顕微鏡を備えたBIOREVO顕微鏡システム(株式会社キーエンス製、BZ−9000)で細胞を観察した。   In order to slice a tumor tissue of a mouse and immunostain it, the tumor tissue removed from a living body was made into a paraffin section and then stained with a TUNEL kit. Thereafter, the cells were observed with a BIOREVO microscope system (manufactured by Keyence Corporation, BZ-9000) equipped with a confocal microscope.

(b)結果
得られた顕微鏡写真を図8(a)〜(f)に示す。無添加(図8(a))、薬物未導入CNTs(図8(b))及び薬物未導入ExCFs(図8(c))で処理した細胞では、何れもTUNEL陽性(蛍光)は殆どみられず、アポトーシスは確認されなかった。遊離CDDP(図8(d))、CDDP−CNTs(図8(e))及びCDDP−ExCFs(図8(f))で処理した細胞では、何れもTUNEL陽性(蛍光)が検出された。CDDP−CNTs及びCDDP−ExCFsは、何れも遊離CDDPよりも強い蛍光を示したが、特にCDDP−ExCFsは、CDDP−CNTsよりも更に強い蛍光を示し、優れた抗がん作用を示すことが明らかになった。
(B) Result The obtained micrograph is shown to Fig.8 (a)-(f). In the cells treated with no addition (FIG. 8 (a)), non-drug-introduced CNTs (FIG. 8 (b)) and non-drug-introduced ExCFs (FIG. 8 (c)), almost all TUNEL positivity (fluorescence) was observed. Apoptosis was not confirmed. In cells treated with free CDDP (FIG. 8 (d)), CDDP-CNTs (FIG. 8 (e)) and CDDP-ExCFs (FIG. 8 (f)), TUNEL positivity (fluorescence) was detected. CDDP-CNTs and CDDP-ExCFs both showed stronger fluorescence than free CDDP, but CDDP-ExCFs in particular showed stronger fluorescence than CDDP-CNTs, indicating an excellent anticancer effect. Became.

(4)ウエスタンブロット分析
抗ガン剤によるアポトーシス(細胞自死)を視覚化するべく、Bax、PARP-1及びカスパーゼ3のウエスタンブロット分析も行った。Baxは、アポトーシスを促進する作用を有するたんぱく質である。PARP-1は、抗がん剤等により損傷したDNAを修復する作用を有する酵素である。カスパーゼ3は、PARP-1を分解し、DNAの修復を抑制する作用を有する酵素である。DNAの損傷等によりアポトーシスが開始されると、Baxの誘導やカスパーゼ−3及びPARP-1の分解が促進され、DNAの修復が阻害される。
(4) Western blot analysis Western blot analysis of Bax, PARP-1 and caspase 3 was also performed in order to visualize apoptosis (cell death) caused by anticancer agents. Bax is a protein having an action of promoting apoptosis. PARP-1 is an enzyme having an action of repairing DNA damaged by an anticancer agent or the like. Caspase 3 is an enzyme that has an action of degrading PARP-1 and suppressing DNA repair. When apoptosis is initiated due to DNA damage or the like, induction of Bax and degradation of caspase-3 and PARP-1 are promoted, and DNA repair is inhibited.

(a)材料及び方法
・材料:
遊離シスプラチン(以下「遊離CDDP」と称する場合がある。)としては、協和キリン社製プラトシン注(1バイアル10mg)を用いた。
CDDP−ExCFs及びCDDP−CNTsは、上記調製したものを用いた。
薬物未導入ExCFsとしては、上記1(1)(a)で調製したものを用いた。
薬物未導入CNTsとしては、上記1(2)(a)で調製した酸化処理多層CNTを用いた。
(A) Materials and methods / materials:
As free cisplatin (hereinafter sometimes referred to as “free CDDP”), Kyowa Kirin Platocin Injection (10 mg per vial) was used.
As the CDDP-ExCFs and CDDP-CNTs, those prepared above were used.
As the non-drug-extruded ExCFs, those prepared in 1 (1) (a) above were used.
As the non-drug-introduced CNTs, the oxidation-treated multilayer CNT prepared in the above 1 (2) (a) was used.

・方法:
上記2(3)(a)と同様に、ヒト骨肉腫細胞株MG63を、遊離CDDP、CDDP−ExCFs、CDDP−CNTs、薬物未導入ExCFs、薬物未導入CNTsの各存在下、又は無添加条件下(対照)でインキュベートした。インキュベート後のマウスの腫瘍組織を取り出しホモジナイズし、そこに含まれるタンパク質である、開裂カスパーゼ3(カスパーゼ3の分解物)、開裂PARP−1(PARP−1の分解物)、及びBaxの濃度を、ウエスタンブロット分析で測定した。
·Method:
As in 2 (3) (a) above, human osteosarcoma cell line MG63 is obtained under the conditions of each of free CDDP, CDDP-ExCFs, CDDP-CNTs, drug-unintroduced ExCFs, and drug-unintroduced CNTs, or without any addition Incubated with (control). The tumor tissue of the mouse after incubation was taken out and homogenized, and the concentrations of the cleaved caspase 3 (caspase 3 degradation product), cleaved PARP-1 (PARP-1 degradation product), and Bax contained therein were determined. Measured by Western blot analysis.

タンパク質濃度の測定は、バイオ・ラッド(Bio-Rad)タンパク質アッセイ溶液を用いたブラッドフォード(Bradford)アッセイにより行った。タンパク質(30μg)を12.5%SDS−PAGEで分離し、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene difluoride:PVDF)膜(Santa Cruz Biotechnology社製)に移した。免疫ブロッティングは、ウサギ由来抗Baxポリクローナル抗体、ウサギ由来抗開裂カスパーゼ−3ポリクローナル抗体、及び、マウス由来抗開裂PARP-1モノクローナル抗体(1:500;Santa Cruz Biotechnology社製)を用いて行った。また、対照としてウサギ由来抗β−アクチン抗体(1:500;Sigma社製)を用い、各サンプルが均一にロードされていることを確認した。この膜を、ヤギ由来ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ結合抗ウサギIgG(1:1000;Santa Cruz Biotechnology社製)をプローブとして試験した。   Protein concentration was measured by Bradford assay using Bio-Rad protein assay solution. Protein (30 μg) was separated by 12.5% SDS-PAGE and transferred to a polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane (Santa Cruz Biotechnology). Immunoblotting was performed using a rabbit-derived anti-Bax polyclonal antibody, a rabbit-derived anti-cleaved caspase-3 polyclonal antibody, and a mouse-derived anti-cleaved PARP-1 monoclonal antibody (1: 500; manufactured by Santa Cruz Biotechnology). In addition, a rabbit-derived anti-β-actin antibody (1: 500; manufactured by Sigma) was used as a control, and it was confirmed that each sample was uniformly loaded. This membrane was tested using a goat-derived horseradish peroxidase-conjugated anti-rabbit IgG (1: 1000; manufactured by Santa Cruz Biotechnology) as a probe.

(b)結果
結果を図9に示す。無添加、薬物未導入CNTs及び薬物未導入ExCFsで処理した細胞では、何れもBaxの誘導、カスパーゼ−3の分解、及びPARP-1の分解は殆どみられず、アポトーシスは確認されなかった。一方、遊離CDDP、CDDP−CNTs、及びCDDP−ExCFsで処理した細胞では、何れもBaxの誘導、カスパーゼ−3の分解、及びPARP-1の分解が検出され、アポトーシスが生じていることが確認された。CDDP−CNTs及びCDDP−ExCFsは、何れも遊離CDDPよりも強いBaxの誘導、カスパーゼ−3の分解、及びPARP-1の分解を示したが、特にCDDP−ExCFsは、CDDP−CNTsよりも更に強いBaxの誘導、カスパーゼ−3の分解、及びPARP-1の分解を示し、優れた抗がん作用を示すことが明らかになった。
(B) Results The results are shown in FIG. None of the cells treated with additive-free, drug-introduced CNTs and drug-introduced ExCFs showed any induction of Bax, degradation of caspase-3, or degradation of PARP-1, and no apoptosis was confirmed. On the other hand, in cells treated with free CDDP, CDDP-CNTs, and CDDP-ExCFs, induction of Bax, degradation of caspase-3, and degradation of PARP-1 were detected, confirming that apoptosis occurred. It was. Both CDDP-CNTs and CDDP-ExCFs showed stronger Bax induction, caspase-3 degradation, and PARP-1 degradation than free CDDP, especially CDDP-ExCFs being even stronger than CDDP-CNTs. It was revealed that it showed excellent anticancer activity by showing induction of Bax, degradation of caspase-3, and degradation of PARP-1.

(5)肺転移性病変の測定によるin vivo評価
臀部に腫瘍を移植したマウスに、遊離シスプラチン、CDDP−ExCFs又はCDDP−CNTsを投与し、肺に存在するガン細胞の大きさを調査することで、抗がん作用を評価した(図10)。
(5) In vivo evaluation by measuring lung metastatic lesions
Anti-cancer activity was evaluated by administering free cisplatin, CDDP-ExCFs or CDDP-CNTs to mice transplanted with tumors in the buttock and investigating the size of cancer cells present in the lungs (FIG. 10).

(a)材料と方法
・骨肉腫細胞株
ヒト骨肉腫細胞株MG63を、米国培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection)から入手した。何れの動物についても、4週以内に肉眼及び顕微鏡により肺転移を確認した。
(A) Materials and Methods-Osteosarcoma Cell Line Human osteosarcoma cell line MG63 was obtained from the American Type Culture Collection. In all animals, lung metastases were confirmed by the naked eye and under a microscope within 4 weeks.

・動物
無菌の雌BALB/cヌードマウス(6〜8週齢)を日本クレア株式会社から購入した。何れの動物も、各実験の少なくとも1週間前から無菌動物施設で飼育した。何れの実験も、大分大学医学系研究科が定める動物実験規程に従って実施した。
-Animals Sterile female BALB / c nude mice (6-8 weeks old) were purchased from CLEA Japan. All animals were kept in a sterile animal facility for at least one week before each experiment. All experiments were conducted according to the animal experiment regulations established by the Oita University Graduate School of Medicine.

・試験計画
骨肉腫を導入する既知の手法を用いて、1×10のMG63細胞を、6〜8週齢の雌ヌードマウスの臀部に皮下移植した。何れの動物も腫瘍を発症した。移植から2週間後、動物を6群に分割し、以下の処理を施した。
また、予備実験を実施し、更に20頭のマウスについて、肺転移の存在を確認した。
Test plan: 1 × 10 6 MG63 cells were implanted subcutaneously into the buttocks of 6-8 week old female nude mice using known techniques for introducing osteosarcoma. All animals developed tumors. Two weeks after transplantation, the animals were divided into 6 groups and subjected to the following treatments.
Preliminary experiments were conducted and the presence of lung metastases was confirmed in 20 mice.

・結果の評価及び分析
各群の動物について、マイクロCT機器(R_mCT)を用い、移植した原発病変(primary lesion)及び肺転移腫瘍(lung metastatis)のスライスCT画像を撮影した。I-view-R(株式会社モリタ製作所社製)をビューワーとしてCT画像を分析し、腫瘍のサイズを測定し、腫瘍体積を式(π×長軸×短軸×短軸)/6により算出した。
グループ間の差異の分析は、非反復測定分散分析法(non-repeated measures analysis of variance:ANOVA)及びシェフェ(Scheffe)試験により行った。何れの分析にもSPSS(登録商標)18.0ソフトウェア(SPSSジャパン社製)を用いた。
-Evaluation and analysis of results For each group of animals, a slice CT image of the transplanted primary lesion and lung metastatis was taken using a micro CT machine (R_mCT). The CT image was analyzed using I-view-R (Morita Manufacturing Co., Ltd.) as a viewer, the size of the tumor was measured, and the tumor volume was calculated by the formula (π × long axis × short axis × short axis) / 6. .
Analysis of differences between groups was performed by non-repeated measures analysis of variance (ANOVA) and Scheffe test. For each analysis, SPSS (registered trademark) 18.0 software (manufactured by SPSS Japan) was used.

(b)結果
薬物無担持ExCFs投与群、遊離CDDP投与群、及びCDDP−ExCFs投与群における、肺転移腫瘍の画像の例を図10に、マウスの累積生存率の経時変化を表すグラフを図11にそれぞれ示す。図10の画像において、肺に見られる白い影は、ガン細胞を表す。薬物無担持ExCFs投与群のマウスの肺は、ガン細胞が投与後20日で肺に広がっており、更に投与後40日で肺全体に及んでいることから、ExCFs自体には抗がん作用が殆ど無いことがわかる。遊離CDDP投与群のマウスでは、投与後20日ではガン細胞の転移は殆ど確認されなかったものの、投与後40日では、薬物無担持ExCFsと比較すると小さいものの、ガン細胞の増殖が確認された。CDDP−ExCFs投与群のマウスでは、投与後20日及び40日の何れの時点でも、ガン細胞は殆ど増殖していなかった。ここから、CDDP−ExCFsは遊離CDDPと比べて、より高い抗ガン作用を有することが分かる。
(B) Results FIG. 10 shows an example of an image of a lung metastasis tumor in a drug-free ExCFs administration group, a free CDDP administration group, and a CDDP-ExCFs administration group, and FIG. 11 is a graph showing the time course of the cumulative survival rate of mice. Respectively. In the image of FIG. 10, white shadows seen in the lung represent cancer cells. In the lungs of mice in the drug-free ExCFs administration group, cancer cells spread to the lungs 20 days after administration, and further to the entire lungs 40 days after administration. Therefore, ExCFs itself has an anticancer effect. You can see almost no. In the mice in the free CDDP administration group, almost no metastasis of cancer cells was confirmed on the 20th day after administration, but on the 40th day after administration, the proliferation of cancer cells was confirmed although it was small compared with the drug-free ExCFs. In the mice in the CDDP-ExCFs administration group, cancer cells hardly proliferated at any time point on the 20th and 40th days after the administration. From this, it can be seen that CDDP-ExCFs has a higher anti-cancer effect than free CDDP.

6群全てにおけるマウスの原発病変(primary lesion)及び肺転移腫瘍(lung metastatis)の体積の経時変化を、夫々図12(a)及び(b)のグラフに示す。薬物無担持ExCFs投与群及び薬物無担持CNTs投与群における原発病変及び肺転移腫瘍の増大速度は、何れも対照群と同程度であり、抗がん効果や転移抑制効果は見られなかった。   The time course of the volume of primary lesions and lung metastatis in mice in all 6 groups is shown in the graphs of FIGS. 12 (a) and 12 (b), respectively. The growth rates of primary lesions and lung metastasis tumors in the drug-free ExCFs administration group and the drug-free CNTs administration group were both comparable to the control group, and no anticancer effect or metastasis suppression effect was observed.

これに対して、遊離CDDP投与群、CDDP−ExCFs投与群及びCDDP−CNTs投与群では、原発病変及び肺転移腫瘍の何れについても増殖速度が抑制されており、抗がん効果や転移抑制効果が確認された。その効果は、遊離CDDP投与群よりもCDDP−CNTs投与群の方が高かったが、これは、ナノ炭素材料(ExCFs及びCNTs)ががん細胞に特異的に集積することで、導入された抗がん部位ががん細胞に効率的に作用したためであると考えられ、これらのナノ炭素材料が抗がん剤のキャリアとして有効であることを示している。   In contrast, in the free CDDP administration group, the CDDP-ExCFs administration group, and the CDDP-CNTs administration group, the growth rate was suppressed for both primary lesions and lung metastasis tumors, and the anticancer effect and the metastasis suppression effect were exhibited. confirmed. The effect was higher in the CDDP-CNTs administration group than in the free CDDP administration group, which is due to the specific accumulation of nanocarbon materials (ExCFs and CNTs) in cancer cells. It is thought that this is because cancer sites acted efficiently on cancer cells, indicating that these nanocarbon materials are effective as carriers for anticancer agents.

更に、CDDP−ExCFs投与群では、CDDP−CNTs投与群よりも、選りすぐれた原発病変及び肺転移腫瘍の抑制効果が見られた。具体的に、投与後45日経過時点における原発病変の体積は、CDDP−ExCFs投与群では277.84±41.34mmであり、CDDP−CNTs投与群の426.78.53±33.16mmよりも有意に縮小していた(p<0.01)。また、投与後45日経過時点における肺転移腫瘍の体積は、CDDP−ExCFs投与群では334.94±118.13mmであり、CDDP−CNTs投与群の523.61±94.75mm)よりもやはり有意に縮小していた(p<0.01)。これらの結果は、CNTsよりもExCFsの方が、抗がん剤のキャリアとしてより優れていることを示している。 Furthermore, in the CDDP-ExCFs administration group, the primary lesion and lung metastasis suppression effects were more excellent than those in the CDDP-CNTs administration group. Specifically, the volume of the primary lesion in the 45 days elapse after administration, in the CDDP-ExCFs administration group was 277.84 ± 41.34mm 3, 426.78.53 ± 33.16mm 3 of CDDP-CNTs administration group (P <0.01). In addition, the volume of the lung metastasis tumor at 45 days after the administration was 334.94 ± 118.13 mm 3 in the CDDP-ExCFs administration group, and more than 523.61 ± 94.75 mm 3 ) in the CDDP-CNTs administration group. Again, it was significantly reduced (p <0.01). These results indicate that ExCFs is superior to CNTs as a carrier for anticancer agents.

本発明の抗がん剤は、医療分野、特に各種のがんの治療及び予防において有用であり、その産業上の利用価値は極めて高い。   The anticancer agent of the present invention is useful in the medical field, particularly in the treatment and prevention of various cancers, and its industrial utility value is extremely high.

Claims (5)

膨張化炭素繊維に抗がん成分が結合されてなる抗がん剤。   An anticancer agent comprising an expanded carbon fiber combined with an anticancer component. 下記一般式(1)で表される、請求項1に記載の抗がん剤
(式(1)中、
ExCFsは、膨張化炭素繊維を表し、
Aは、−O−又は−NH−を表し、
Lは、単結合又はリンカーを表し、ここでリンカーは、−(CHm1−(ここでm1は、1〜22の整数を表す。)で表されるポリエチレン鎖、−(CHCHO)m2−(ここでm2は、1〜50の整数を表す。)で表されるポリエチレングリコール鎖、−(CHCH(OH))m3−(ここでm3は、1〜50の整数を表す。)で表されるポリビニルアルコール鎖、及び、−MSm4−で表される糖鎖(ここでMSは、各々独立に、二価の単糖成分を表し、m4は、1〜30の整数を表す。)から選択され、
Xは、抗がん成分を表し、
nは、式(1)の抗がん剤1g当たり100〜5000μモルに相当する整数を表す。)。
The anticancer agent according to claim 1, which is represented by the following general formula (1):
(In the formula (1),
ExCFs represent expanded carbon fibers,
A represents -O- or -NH-,
L represents a single bond or a linker, wherein the linker is a polyethylene chain represented by — (CH 2 ) m1 — (where m1 represents an integer of 1 to 22), — (CH 2 CH 2 O) m2 — (where m2 represents an integer from 1 to 50), — (CH 2 CH (OH)) m3 — (where m3 represents an integer from 1 to 50) And a sugar chain represented by -MS m4- (wherein MS each independently represents a divalent monosaccharide component, and m4 is an integer of 1 to 30) Represents), and
X represents an anticancer component,
n represents an integer corresponding to 100 to 5000 μmol per 1 g of the anticancer agent of the formula (1). ).
Xが、一般式(2)で表される、請求項2に記載の抗がん剤
(式(2)中、
及びRは各々独立に、水素原子又はアルキル基を表すか、或いは、R及びRは互いに結合して、R及びRが夫々結合する炭素原子と共に、無置換又は置換の5又は6員の炭化水素環を形成していてもよく、
及びRは各々独立に、ハロゲン、水酸基、又はC1〜6アルコキシ基を表すか、或いは、R及びRは互いに結合して、式(3)で表される環構造を形成していてもよい
(式(3)中、
11及びR12は各々独立に、水素原子を表すか、或いは、R11及びR12は互いに結合して、R11及びR12が結合する炭素原子と共に、無置換又は置換の3〜6員の炭化水素環又は複素環を形成していてもよく、
Wは、単結合又は−C(=O)−を表す。)。)。
The anticancer agent according to claim 2, wherein X is represented by the general formula (2).
(In the formula (2),
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, or R 1 and R 2 are bonded to each other, together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded, respectively, unsubstituted or substituted May form a 5- or 6-membered hydrocarbon ring,
R 3 and R 4 each independently represent a halogen, a hydroxyl group, or a C1-6 alkoxy group, or R 3 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure represented by the formula (3). May be
(In formula (3),
R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom, or R 11 and R 12 are bonded to each other, together with the carbon atom to which R 11 and R 12 are bonded, an unsubstituted or substituted 3 to 6 member May form a hydrocarbon ring or a heterocyclic ring of
W represents a single bond or —C (═O) —. ). ).
一般式(4)で表される膨張化炭素繊維誘導体
(式(4)中、ExCFs、n、L、R及びRは、請求項2の式(1)及び請求項3の式(2)と同じ定義を表す。)。
Expanded carbon fiber derivative represented by the general formula (4)
(In the formula (4), ExCFs, n, L, R 1 and R 2 represent the same definitions as the formula (1) of claim 2 and the formula (2) of claim 3).
請求項1〜3の何れか一項に記載の抗がん剤と、医薬的に許容し得る一又は二以上の賦形剤とを含む製剤。   A preparation comprising the anticancer agent according to any one of claims 1 to 3 and one or more pharmaceutically acceptable excipients.
JP2012234104A 2012-10-23 2012-10-23 Anticancer agent using expanded carbon fiber and expanded carbon fiber derivative Pending JP2014084296A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012234104A JP2014084296A (en) 2012-10-23 2012-10-23 Anticancer agent using expanded carbon fiber and expanded carbon fiber derivative

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012234104A JP2014084296A (en) 2012-10-23 2012-10-23 Anticancer agent using expanded carbon fiber and expanded carbon fiber derivative

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014084296A true JP2014084296A (en) 2014-05-12

Family

ID=50787701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012234104A Pending JP2014084296A (en) 2012-10-23 2012-10-23 Anticancer agent using expanded carbon fiber and expanded carbon fiber derivative

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014084296A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Campbell et al. Doped graphene quantum dots for intracellular multicolor imaging and cancer detection
Yang et al. Material chemistry of two-dimensional inorganic nanosheets in cancer theranostics
Iannazzo et al. Graphene quantum dots: multifunctional nanoplatforms for anticancer therapy
Jia et al. Recent advances and prospects of carbon dots in cancer nanotheranostics
Sajjadi et al. Carbon-based nanomaterials for targeted cancer nanotherapy: Recent trends and future prospects
Ko et al. Graphene quantum dot-based theranostic agents for active targeting of breast cancer
Ye et al. Engineering gold nanotubes with controlled length and near‐infrared absorption for Theranostic applications
JP6104289B2 (en) Drug-loaded polymer nanoparticles and methods for producing and using the same
Hu et al. Engineering two-dimensional silicene composite nanosheets for dual-sensitized and photonic hyperthermia-augmented cancer radiotherapy
CN104093401B (en) Nano-particle comprising metal material and hafnium oxide material, its preparation and use
Sharker et al. In situ synthesis of luminescent carbon nanoparticles toward target bioimaging
Ghanbari et al. Glucosamine-conjugated graphene quantum dots as versatile and pH-sensitive nanocarriers for enhanced delivery of curcumin targeting to breast cancer
Tan et al. Characterization and in vitro sustained release of silibinin from pH responsive carbon nanotube-based drug delivery system
Li et al. A Ti 2 N MXene-based nanosystem with ultrahigh drug loading for dual-strategy synergistic oncotherapy
Gardella et al. A novel electrostimulated drug delivery system based on PLLA composites exploiting the multiple functions of graphite nanoplatelets
Brindhadevi et al. Carbon nanomaterials: Types, synthesis strategies and their application as drug delivery system for cancer therapy
Wei et al. Engineering of gemcitabine coated nano-graphene oxide sheets for efficient near-infrared radiation mediated in vivo lung cancer photothermal therapy
Li et al. Functionalized Graphene Oxide as a nanocarrier of new Copper (II) complexes for targeted therapy on nasopharyngeal carcinoma
Tufano et al. Methods to scale down graphene oxide size and size implication in anti-cancer applications
Murugan et al. Tumor-targeted molybdenum disulfide@ barium titanate core–shell nanomedicine for dual photothermal and chemotherapy of triple-negative breast cancer cells
Qian et al. Dual-modal imaging and synergistic spinal tumor therapy enabled by hierarchical-structured nanofibers with cascade release and postoperative anti-adhesion
Qi et al. Research progress on carbon materials in tumor photothermal therapy
Xu et al. A Unique Chemo-photodynamic Antitumor Approach to Suppress Hypoxia via Ultrathin Graphitic Carbon Nitride Nanosheets Supported a Platinum (IV) Prodrug
JP2014084296A (en) Anticancer agent using expanded carbon fiber and expanded carbon fiber derivative
JP2019508408A (en) Therapeutic nanoparticles comprising a therapeutic agent and methods of making and using the same