JP2023005522A - Osmoregulator - Google Patents

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Takahisa Anada
ルバイヤ アンジュム
Anjum RUBAIYA
慎之介 西村
Shinnosuke Nishimura
慶 西田
Kei Nishida
慎吾 小林
Shingo Kobayashi
賢 田中
Ken Tanaka
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Abstract

To provide a novel polymer composition exhibiting osmoregulatory activity, or particularly, an osmoregulator which can inhibit protein alteration, etc. in lower concentrations.SOLUTION: An osmoregulator comprises a polymer composition including a polymer main chain and a side chain bonded thereto which has a constituent unit comprising an amine oxide structure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、タンパク質の変性を抑制する等の目的で使用される浸透圧調節剤に係るものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an osmotic pressure regulator used for the purpose of suppressing protein denaturation.

タンパク質は、コラーゲン、ケラチン等の構造タンパク質として生体を構成する細胞や細胞外マトリクス等を形成する他、細胞で生じる代謝等の種々の機能を担うための酵素、抗体、受容体、サイトカイン等の生体関連物質を構成している。また、近年では、医薬品、診断薬、再生医療の分野において、抗体、酵素等の生理活性を有するタンパク質が広く利用されている。 Proteins are structural proteins such as collagen and keratin that form the cells and extracellular matrices that make up the body. It constitutes a related substance. In recent years, bioactive proteins such as antibodies and enzymes have been widely used in the fields of pharmaceuticals, diagnostic agents, and regenerative medicine.

各種のタンパク質に発現する機能は、その高次構造に強く依存することが知られている。当該タンパク質の高次構造は、アミノ酸のポリマーとしてのタンパク質分子間で生じる弱い分子間相互作用の均衡に起因して形成されるものであり、当該相互作用の均衡状態を変化させるような加熱や凍結、圧力、pH変化等のストレスが加えられた際にはタンパク質の高次構造が変化して変性・失活を生じて、その機能を失うことが知られている。 It is known that the functions expressed in various proteins strongly depend on their higher-order structures. The higher-order structure of the protein is formed due to the equilibrium of weak intermolecular interactions that occur between protein molecules as amino acid polymers, and heating or freezing that changes the equilibrium state of the interactions It is known that when stress such as , pressure, and pH change is applied, the higher-order structure of the protein changes, causing denaturation and deactivation, and losing its function.

一方、特に高い水圧に晒される深海生物等においては、体内に各種の浸透圧調節作用を示す物質(オスモライト)を保持することにより、水圧の変化に起因する細胞内への水の流入や排出を抑制して細胞容積を保持すると共に、酵素などのタンパク質の変性を防止して、その構造や機能を安定化していることが知られている。
特許文献1には、糖類(シュークロース、グルコース、トレハロース、ラクトース、グルコン酸ナトリウム、マンニトール等)とアミノ酸(グルタミン酸ナトリウム、リジン、グリシン等)を牛血清アルブミンと共に酵素(コレステロールオキシダーゼ)に混合することにより、当該酵素を凍結乾燥した際に活性が維持されることが記載されている。
On the other hand, deep-sea organisms, which are exposed to particularly high water pressure, retain substances (osmolytes) that exhibit various osmotic pressure-regulating effects in their bodies. is known to suppress the cell volume, prevent denaturation of proteins such as enzymes, and stabilize their structures and functions.
In Patent Document 1, sugars (sucrose, glucose, trehalose, lactose, sodium gluconate, mannitol, etc.) and amino acids (sodium glutamate, lysine, glycine, etc.) are mixed with an enzyme (cholesterol oxidase) together with bovine serum albumin. , that the activity is maintained when the enzyme is lyophilized.

また、特許文献2には、ラフィノース、トレハロース、スクロース、ラクトース、トリメチルアミノオキシド、ベタイン、タウリン、サルコシン、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、ガラクトース、ソルビトール、マンニトール、イノシトール等を含む溶液を使用することにより、哺乳動物の組織(細胞)を冷蔵保存、冷凍保存した際の生存率が高まることが記載されている。 Further, in Patent Document 2, by using a solution containing raffinose, trehalose, sucrose, lactose, trimethylaminooxide, betaine, taurine, sarcosine, glucose, mannose, fructose, ribose, galactose, sorbitol, mannitol, inositol, etc. , that the survival rate of mammalian tissues (cells) is increased when stored in cold storage or frozen storage.

上記で使用される糖類、アミノ酸類、メチルアンモニウム類は、いずれもオスモライトとして機能するものであり、浸透圧調節物質であるオスモライトの存在によってタンパク質や細胞、組織等を保存する際の変性等を抑制可能であることを示すものと考えられる。 The saccharides, amino acids, and methylammoniums used above all function as osmolytes, and the presence of osmolytes, which are osmotic pressure regulators, causes denaturation, etc. when preserving proteins, cells, tissues, etc. can be suppressed.

また、特許文献3には、双性イオン構造を有するアミン化合物を凍結変性抑制剤として使用することで、タンパク質、細胞等の被凍結物の凍結変性を抑制できることが記載されている。 Further, Patent Document 3 describes that freeze denaturation of frozen objects such as proteins and cells can be suppressed by using an amine compound having a zwitterionic structure as a freeze denaturation inhibitor.

特開平8-187095号公報JP-A-8-187095 特表2000-512625号公報Japanese Patent Publication No. 2000-512625 特開2014-150777号公報JP 2014-150777 A

上記のように、浸透圧調節作用を示す物質を溶解した溶液内にタンパク質や細胞、組織等の生体関連物質を保持することにより、所定の温度で保存した際や、冷凍保存した際の変性等が抑制されることが観察されている。 As described above, by retaining bio-related substances such as proteins, cells, and tissues in a solution in which a substance exhibiting an osmotic pressure-regulating action is dissolved, denaturation, etc., occurs when stored at a predetermined temperature or frozen. has been observed to be suppressed.

一方、当該浸透圧調節作用を示す物質を使用して所定の効果を得ようとする際には、一般に数mol/L程度の高い濃度で当該物質を含む溶液を使用する必要があり、用途が限定される原因となっている。 On the other hand, when attempting to obtain a desired effect using a substance that exhibits the osmotic pressure-regulating action, it is generally necessary to use a solution containing the substance at a high concentration of about several mol/L, and the application is limited. This is the reason why it is limited.

本発明の課題は、浸透圧調節作用を示す新規な高分子組成物を提供することであり、特に、より低濃度の範囲でタンパク質の変性等を抑制できる浸透圧調節物質を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a novel polymer composition exhibiting an osmotic pressure-regulating action, and in particular, to provide an osmotic pressure-regulating substance capable of suppressing protein denaturation and the like at lower concentrations. and

上記課題を解決するために、本発明は、下記の式8に示す構造を有すると共に、その先端部分に下記式9又は式10に示す構造を有する構成単位を含む高分子組成物を含有する浸透圧調節剤を提供する。当該式8において、Rは水素又はメチル基を示し、Xはリンカー部であってエステル結合、エーテル結合、アミド結合、ジスルフィド結合、シリレン基、フェニレン基、炭素数が1のアルキレン基又はそれらの組み合わせを有する単位構造から選択され、mは炭素の繰り返し数であってm=1~6の範囲であり、nは構成単位の繰り返し数を示す。また、式9において、R,Rはそれぞれ独立に炭素数が1~12のアルキル基を示す。式10は、環内に窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含むことができる員数が3~18の飽和又は不飽和の複素環アミン-N-オキシドを示す。 In order to solve the above problems, the present invention provides a penetrant composition containing a polymer composition having a structure represented by the following formula 8 and containing a structural unit having a structure represented by the following formula 9 or 10 at its tip portion. Provide a pressure regulator. In Formula 8, R 1 represents hydrogen or a methyl group, and X is a linker moiety that is an ester bond, an ether bond, an amide bond, a disulfide bond, a silylene group, a phenylene group, an alkylene group having 1 carbon atom, or It is selected from a unit structure having a combination, where m is the repeating number of carbon atoms and is in the range of 1 to 6, and n represents the repeating number of structural units. In Formula 9, R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Formula 10 represents a 3- to 18-membered saturated or unsaturated heterocyclic amine-N-oxide which can contain a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom in the ring.

また、本発明は、上記式8に示す構造に対して、特に式9に示す構造が結合した構成単位を含む高分子組成物を含有する浸透圧調節剤を提供する。
更に、本発明は、水溶液中におけるタンパク質の変性を抑制する目的で使用される浸透圧調節剤を提供し、また、他のタンパク質の変性を抑制する作用を示す一種以上の物質と混合して使用される浸透圧調節剤を提供する。
In addition, the present invention provides an osmotic pressure regulator containing a polymer composition containing a structural unit in which the structure shown in Formula 8 above is combined with the structure shown in Formula 9 in particular.
Furthermore, the present invention provides an osmotic pressure regulator used for the purpose of suppressing protein denaturation in an aqueous solution, and is used in combination with one or more substances that exhibit the action of suppressing protein denaturation. Provided is a tonicity modifier that is

更に、本発明は、タンパク質及び/又は細胞を凍結保存する際の細胞凍結保存剤として使用される浸透圧調節剤を提供し、また、他の細胞凍結保存作用を示す一種以上の物質と混合して使用される浸透圧調節剤を提供する。 Furthermore, the present invention provides an osmotic pressure regulator used as a cell cryopreservation agent for cryopreserving proteins and/or cells, and also provides an osmotic pressure regulator mixed with one or more substances exhibiting other cell cryopreservation effects. Provided are osmotic agents for use in

本発明によれば、タンパク質の変性を抑制する等、生体関連物質を安定化することのできる浸透圧調節剤が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided an osmotic pressure regulator capable of stabilizing biologically relevant substances, such as suppressing protein denaturation.

本発明に係る高分子組成物を含む水溶液中におけるリボヌクレアーゼAの熱変性を示すグラフである。1 is a graph showing thermal denaturation of ribonuclease A in an aqueous solution containing a polymer composition according to the invention. 本発明に係る高分子組成物を含む水溶液中における西洋わさびペルオキシダーゼの冷蔵保存後の酵素活性を示すグラフである。1 is a graph showing enzymatic activity of horseradish peroxidase in an aqueous solution containing a polymer composition according to the present invention after refrigerated storage. 本発明に係る高分子組成物を含む培養培地内で凍結/解凍した細胞の回復率を示すグラフである。Fig. 2 is a graph showing the recovery rate of cells frozen/thawed in culture medium containing the polymer compositions of the present invention. 本発明に係る高分子組成物が有する細胞毒性の評価結果を示すグラフである。4 is a graph showing evaluation results of cytotoxicity of the polymer composition according to the present invention.

以下、本発明について説明する。なお、以下の記載においては、単量体とモノマーの語を同一の意味で使用し、また、重合体とポリマーの語を同一の意味で使用する。また、高分子組成物の語は、当該重合体等を含む組成物の意味で使用する。 The present invention will be described below. In the following description, the terms "monomer" and "monomer" are used interchangeably, and the terms "polymer" and "polymer" are interchangeably used. Moreover, the term "polymer composition" is used to mean a composition containing the polymer and the like.

上記のように、糖類、アミノ酸類、メチルアンモニウム類等の浸透圧調節作用を示す物質を溶解した溶液内にタンパク質や細胞、組織等の生体関連物質を保持することにより、所定の温度で保存した際や、冷凍保存した際の変性等が抑制されて安定化することが観察される。その一方で、浸透圧調節剤として機能する各種の糖類、アミノ酸類、メチルアンモニウム類が相互に全く異なる構造を有するにも関わらず、共通にタンパク質の変性抑制作用等を示す理由については必ずしも明らかにされていない。 As described above, bio-related substances such as proteins, cells, and tissues are preserved in a solution in which a substance exhibiting an osmotic pressure-regulating action such as sugars, amino acids, and methylammoniums is dissolved, thereby preserving them at a predetermined temperature. It is observed that denaturation, etc. during freezing and storage is suppressed and stabilized. On the other hand, it is not necessarily clear why various saccharides, amino acids, and methylammoniums that function as osmotic pressure regulators have completely different structures, but have a common protein denaturation inhibitory effect. It has not been.

一方、各種物質が水溶液中で示す挙動と、タンパク質の変性抑制作用の発現の相関について本発明者が種々の検討を行ったところ、浸透圧調節作用を示すことで知られるアミンオキシド類においては、水溶液中において水分子が当該アミンオキシド分子に拘束されて「結合水」となることが観察されると共に、当該アミンオキシド分子に結合する結合水の量に応じて、結合水の増加に従ってタンパク質の変性抑制作用が強く発現する傾向を見出した。 On the other hand, the present inventor conducted various studies on the correlation between the behavior of various substances in an aqueous solution and the expression of protein denaturation inhibitory action. It is observed that water molecules are bound to the amine oxide molecules to become "bound water" in an aqueous solution, and according to the amount of bound water bound to the amine oxide molecules, the protein is denatured as the amount of bound water increases. It was found that the inhibitory action tends to be strongly expressed.

なお、本発明において「アミンオキシド」の語は、アミンが酸化することでアミンに含まれる窒素原子に酸素原子が結合したものを意味するものとする。また、当該酸素原子と結合した窒素原子が、炭素原子等と共に構成する複素環に含まれてなる含窒素複素環式化合物である複素環アミン-N-オキシドを含むものとする。 In the present invention, the term "amine oxide" means an amine in which an oxygen atom is bonded to a nitrogen atom contained in the amine as a result of oxidation of the amine. It also includes heterocyclic amine-N-oxide, which is a nitrogen-containing heterocyclic compound in which a nitrogen atom bonded to the oxygen atom is included in a heterocyclic ring composed together with a carbon atom and the like.

表1には、各種のアミンオキシド及びウレアについて、テラヘルツ分光法により測定される結合水の量と、当該アミンオキシドを溶解した水溶液中において観察されるタンパク質の変性を生じる温度の上昇幅(Tm)の関係を示す。タンパク質変性温度の上昇幅(Tm)の測定は、下記の実施例1と同様に、紫外可視分光の手法によって行った。また、表1中に示した各アミンオキシド等の構造を(化1)に示す。
テラヘルツ分光とは、振動数が0.03~12THzのテラヘルツ帯における電磁波を用いた分光法であり、テラヘルツ帯での電磁波の吸収から、分子の動きの速さ(ダイナミクス)に関する情報を得ることができる。テラヘルツ分光により、特に水分子に起因する吸収係数を調べることによって、ピコ秒スケールの水の回転緩和ダイナミクスを計測可能であり、溶質分子に強く拘束された不凍水や、所定の自由度を有して拘束された中間水等、水分子一個当たりに結合する水分子の量(結合水量)を見積もることができる。
Table 1 shows the amount of bound water measured by terahertz spectroscopy for various amine oxides and urea, and the temperature rise (Tm) that causes protein denaturation observed in an aqueous solution in which the amine oxide is dissolved. shows the relationship between The width of increase in protein denaturation temperature (Tm) was measured by UV-visible spectroscopy in the same manner as in Example 1 below. Further, the structure of each amine oxide, etc. shown in Table 1 is shown in (Chem. 1).
Terahertz spectroscopy is a spectroscopic method using electromagnetic waves in the terahertz band with a frequency of 0.03 to 12 THz, and it is possible to obtain information on the speed of movement of molecules (dynamics) from the absorption of electromagnetic waves in the terahertz band. can. Terahertz spectroscopy enables us to measure the rotational relaxation dynamics of water on the picosecond scale, especially by examining the absorption coefficients attributed to water molecules. It is possible to estimate the amount of water molecules that bind to one water molecule (bound water amount), such as intermediate water that is constrained by

Figure 2023005522000002
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Figure 2023005522000003
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表1に示すように、酸化された窒素原子を含むアミンオキシドにおいては、当該窒素原子に対するアルキル基等の置換基の形態によらず、一分子当たり最大で7分子程度の水分子が結合することが観察されている。これに対して、窒素原子と酸素原子間の結合を有しないウレアにおいては、実質的に結合水が観察されないと共に、タンパク質の変性温度を高める作用が観察されなかった。
当該結果から、アミンオキシドにおける結合水の生成は、アミンオキシド分子が強い極性を示すことに起因するものであり、特に、大きな電荷の偏りが存在する窒素原子-酸素原子間の直接結合の部位を含むことに起因することが考察された。そして、当該機構によって生じる結合水の存在によって、タンパク質の変性が抑制されることが考察された。
As shown in Table 1, in an amine oxide containing an oxidized nitrogen atom, a maximum of about 7 water molecules are bound per molecule regardless of the form of substituents such as alkyl groups on the nitrogen atom. is observed. In contrast, in urea, which has no bond between nitrogen and oxygen atoms, substantially no bound water was observed, and no effect of raising the denaturation temperature of protein was observed.
From these results, the formation of bound water in the amine oxide is due to the strong polarity of the amine oxide molecule. It was considered to be due to inclusion. It was also considered that protein denaturation is suppressed by the presence of bound water generated by this mechanism.

本発明は、上記知見に基づくものであり、上記アミンオキシドを側鎖部分に含む高分子組成物を提供することにより、アミンオキシドが示すタンパク質の変性抑制効果を維持しながら、低分子化合物であるアミンオキシドには見られない諸特性を付与することを可能とするものである。 The present invention is based on the above finding, and by providing a polymer composition containing the above amine oxide in the side chain portion, it is a low-molecular compound while maintaining the effect of inhibiting protein denaturation exhibited by the amine oxide. It makes it possible to impart various properties that cannot be found in amine oxides.

つまり、本発明は、下記式8に示す構造を有すると共に、その先端部分(●)に下記式9又は式10に示す構造を有する構成単位を含む高分子組成物を含有することを特徴とする浸透圧調節物質に係るものである。 That is, the present invention is characterized by containing a polymer composition having a structure represented by the following formula 8 and containing a structural unit having a structure represented by the following formula 9 or 10 at the tip portion (●). It relates to osmotic pressure regulators.

Figure 2023005522000004
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但し、式8において、Rは水素又はメチル基を示し、Xはリンカー部であってエステル結合、エーテル結合、アミド結合、ジスルフィド結合、シリレン基、フェニレン基、炭素数が1のアルキレン基又はそれらの組み合わせを有する単位構造から選択され、mは炭素の繰り返し数であってm=1~6の範囲であり、nは構成単位の繰り返し数を示す。また、式2において、R,Rはそれぞれ独立に炭素数が1~12のアルキル基を示す。式3は、環内に窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含むことができる員数が3~18の飽和又は不飽和の複素環アミン-N-オキシドを示す。 However, in formula 8, R 1 represents hydrogen or a methyl group, and X is a linker moiety, such as an ester bond, an ether bond, an amide bond, a disulfide bond, a silylene group, a phenylene group, an alkylene group having 1 carbon atom, or wherein m is the repeating number of carbon atoms in the range of 1 to 6, and n is the repeating number of the structural unit. In Formula 2, R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Formula 3 represents a saturated or unsaturated heterocyclic amine-N-oxide having 3 to 18 members which can contain a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom in the ring.

本発明に係る浸透圧調節剤を主に構成する上記の高分子組成物は、ビニルモノマー、イソプロペニルモノマー等をビニル重合することにより形成される(メタ)アクリルアミド骨格、(メタ)アクリル骨格等の主鎖部分に対して、その側鎖部分に炭素数(m)が1~6のアルキレン基等(式8)を有し、当該アルキレン基等の他端に酸素原子が結合したジアルキルアミン内の窒素原子を結合した構造(式9)、及び又は、員数が3~18の飽和又は不飽和の複素環アミン-N-オキシド構造(式10)が結合した構造を構成単位として有するものである。 The above polymer composition, which mainly constitutes the osmotic pressure regulator according to the present invention, has a (meth)acrylamide skeleton, a (meth)acryl skeleton, etc. formed by vinyl-polymerizing a vinyl monomer, an isopropenyl monomer, or the like. In a dialkylamine having an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (m) (Formula 8) in the side chain portion of the main chain portion and an oxygen atom bonded to the other end of the alkylene group, etc. It has a structure in which a nitrogen atom is bonded (Formula 9) and/or a structure in which a saturated or unsaturated heterocyclic amine-N-oxide structure (Formula 10) having 3 to 18 members is bonded as a structural unit.

なお、本発明において、複素環アミンの語は、環の内部に少なくとも一つの窒素原子を含む複素環式化合物を意味するものとし、特に複素環アミン-N-オキシドの語は、当該窒素原子の内の少なくとも一つに酸素原子が結合した状態のものを意味するものとする。 In the present invention, the term heterocyclic amine means a heterocyclic compound containing at least one nitrogen atom inside the ring, and in particular the term heterocyclic amine-N-oxide refers to It means a state in which an oxygen atom is bonded to at least one of them.

複素環アミン-N-オキシドが式8に示すアルキレン基等の末端に結合する形態として、複素環アミン-N-オキシドに含まれる任意の窒素原子又は炭素原子にアルキレン基等が結合することができる。また、特に酸素原子が結合した窒素原子にアルキレン基等が結合した構造は、式9に示すジアルキルアミンのアルキル基が環化したものに相当する。また、複素環アミン-N-オキシドの環内には、酸素の結合していない窒素原子の他、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を含むことができる。また飽和結合又は不飽和結合によって環が構成されていてもよい。 As a form in which the heterocyclic amine-N-oxide is bound to the terminal of the alkylene group or the like shown in Formula 8, the alkylene group or the like can be bound to any nitrogen atom or carbon atom contained in the heterocyclic amine-N-oxide. . In particular, a structure in which an alkylene group or the like is bonded to a nitrogen atom to which an oxygen atom is bonded corresponds to a cyclized alkyl group of dialkylamine shown in formula (9). In addition, the ring of the heterocyclic amine-N-oxide may contain a heteroatom such as an oxygen atom or a sulfur atom in addition to the nitrogen atom to which oxygen is not bound. Moreover, a ring may be constituted by a saturated bond or an unsaturated bond.

上記式9,10で示される構造においては、特に窒素原子-酸素原子間の直接結合の部位に結合水が生成すると共に、当該部位に起因して高い親水性が発現する。一方、式8に示す高分子組成物の主鎖部分や、当該主鎖部分に結合したアルキレン基の部分が一般に疎水性を示すことで、一分子内に親水性の部分と疎水性の部分が共存し、そのバランスを変化させることによって、特に水溶液中に溶解しているタンパク質や細胞、組織等に対する親和性を調整可能であり、特にタンパク質等に対する吸着性を発現することが可能である。当該アルキレン基等に含まれる炭素数(m)はm=1~6の範囲とすることが好ましく、当該範囲にすることで柔軟性を有する範囲で疎水性の程度を調整することが可能である。 In the structures represented by the above formulas 9 and 10, bound water is generated particularly at the site of direct bonding between the nitrogen atom and the oxygen atom, and high hydrophilicity is exhibited due to this site. On the other hand, the main chain portion of the polymer composition represented by Formula 8 and the portion of the alkylene group bonded to the main chain portion generally exhibit hydrophobicity, so that a hydrophilic portion and a hydrophobic portion are formed in one molecule. By coexisting and changing the balance, it is possible to adjust the affinity for proteins, cells, tissues, etc. dissolved in an aqueous solution in particular, and it is possible to express, in particular, adsorption to proteins and the like. The number of carbon atoms (m) contained in the alkylene group or the like is preferably in the range of m = 1 to 6, and by setting it in the range, it is possible to adjust the degree of hydrophobicity within the range of flexibility. .

また、上記式9において、ジアルキルアミンに結合するアルキル基の炭素数を増加させることによっても疎水性を高めることが可能であり、同様にタンパク質等に対する吸着性を調整することが可能である。ジアルキルアミンに結合するアルキル基は、それぞれ独立に炭素数が1~12の範囲の直鎖状又は分岐を有するアルキル基とすることができる。
また、上記式10において、複素環アミン-N-オキシドの環内の炭素数を増加させることによっても疎水性を高めることが可能であり、員数を3~18とすることができる。一方、複素環アミン-N-オキシドの環内に酸素原子を含むことでエーテル結合を生じ、当該エーテル結合に起因する親水性を付与することが可能である。
Hydrophobicity can also be increased by increasing the number of carbon atoms in the alkyl group that binds to the dialkylamine in formula 9, and similarly the adsorption to proteins and the like can be adjusted. The alkyl groups bonded to the dialkylamine may each independently be a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
Hydrophobicity can also be increased by increasing the number of carbon atoms in the ring of the heterocyclic amine-N-oxide in formula 10, and the number of members can be 3-18. On the other hand, by including an oxygen atom in the ring of the heterocyclic amine-N-oxide, it is possible to generate an ether bond and impart hydrophilicity resulting from the ether bond.

上記式9に示す構造を含む構成単位を有する高分子組成物を合成する際に使用される単量体として、以下に示す分子を例示することができる。つまり、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノペンチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノヘキシル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド等、アルキル基としてメチル基を含むジアルキルアミノ-N-オキシドを有する単量体を使用することができる。 Examples of monomers used in synthesizing a polymer composition having a structural unit containing the structure represented by formula 9 include the molecules shown below. That is, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N-dimethylaminobutyl (meth)acrylamide-N-oxide, Monomers having a dialkylamino-N-oxide containing a methyl group as an alkyl group, such as N,N-dimethylaminopentyl (meth)acrylamide-N-oxide and N,N-dimethylaminohexyl (meth)acrylamide-N-oxide body can be used.

また、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジエチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジエチルアミノペンチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジエチルアミノヘキシル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド等、アルキル基としてエチル基を含むジアルキルアミノ-N-オキシドを有する単量体を使用することができる。 In addition, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N-diethylaminopropyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N-diethylaminobutyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N - using a monomer having a dialkylamino-N-oxide containing an ethyl group as an alkyl group, such as diethylaminopentyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N-diethylaminohexyl (meth)acrylamide-N-oxide, etc. can be done.

また、N,N-ジプロピルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジプロピルアミノブチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジプロピルアミノペンチル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド、N,N-ジプロピルアミノヘキシル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド等、アルキル基としてプロピル基を含むジアルキルアミノ-N-オキシドを有する単量体を使用することができる。その他、上記式2に示すジアルキルアミノオキシドに相当する構造を側鎖部分に導入可能な単量体を使用することができる。 In addition, N,N-dipropylaminopropyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N-dipropylaminobutyl (meth)acrylamide-N-oxide, N,N-dipropylaminopentyl (meth)acrylamide-N -oxide, N,N-dipropylaminohexyl(meth)acrylamide-N-oxide, etc., can be used. In addition, a monomer capable of introducing a structure corresponding to the dialkylamino oxide shown in Formula 2 above into the side chain portion can be used.

一方、上記式9に示す高分子組成物の主鎖構造を(メタ)アクリル骨格により構成する際には、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノペンチル(メタ)アクリレート-N-オキシド、N,N-ジメチルアミノヘキシル(メタ)アクリレート-N-オキシド、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート-N-オキシド等、ジアルキルアミノ-N-オキシドを有する(メタ)アクリル酸を単量体として使用することができる。 On the other hand, when the main chain structure of the polymer composition represented by the above formula 9 is composed of a (meth)acrylic skeleton, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate-N-oxide, N,N-dimethylamino Propyl (meth)acrylate-N-oxide, N,N-dimethylaminobutyl (meth)acrylate-N-oxide, N,N-dimethylaminopentyl (meth)acrylate-N-oxide, N,N-dimethylaminohexyl ( (Meth)acrylic acids having dialkylamino-N-oxides such as meth)acrylate-N-oxide, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate-N-oxide, etc. can be used as monomers.

また、上記式10に示す構造を含む構成単位を有する高分子組成物を合成する際には、以下に説明する構造を有する単量体を使用することができる。つまり、含窒素複素環式化合物の酸化物であるアジリジン-N-オキシド、アゼチジン-N-オキシド、ピロリジン-N-オキシド、ピロール-N-オキシド、イミダゾール-N-オキシド、イミダゾリジン-N-オキシド、ピラゾリジン-N-オキシド、ピラゾール-N-オキシド、オキサゾリジン-N-オキシド、ピペリジン-N-オキシド、モルホリン-N-オキシド、オキサジン-N-オキシド、アゼパン-N-オキシド、アゼピン-N-オキシド、アゾカン-N-オキシド、アゾニン-N-オキシド等に含まれる窒素原子を、アルキレン基を介して(メタ)アルキルアミド、(メタ)アクリル酸等に結合させてなる単量体を使用することができる。 Further, when synthesizing a polymer composition having a structural unit containing the structure represented by formula 10, a monomer having the structure described below can be used. That is, aziridine-N-oxide, azetidine-N-oxide, pyrrolidine-N-oxide, pyrrole-N-oxide, imidazole-N-oxide, imidazolidine-N-oxide, which are oxides of nitrogen-containing heterocyclic compounds, pyrazolidine-N-oxide, pyrazole-N-oxide, oxazolidine-N-oxide, piperidine-N-oxide, morpholine-N-oxide, oxazine-N-oxide, azepan-N-oxide, azepine-N-oxide, azocan- A monomer obtained by bonding a nitrogen atom contained in N-oxide, azonin-N-oxide or the like to (meth)alkylamide, (meth)acrylic acid or the like via an alkylene group can be used.

本発明に係る浸透圧調節剤を主に構成する上記の高分子組成物は、上記式9,10の構造を含む単量体を使用して、特に単一種類の単量体のみを使用して、又は、複数種類の単量体を混合して使用して、適宜の方法により単量体を重合することにより製造することができる。 The above polymer composition, which mainly constitutes the osmotic pressure regulator according to the present invention, uses monomers having the structures of formulas 9 and 10, and particularly uses only a single type of monomer. It can be produced by polymerizing the monomers by an appropriate method, using a mixture of a plurality of types of monomers.

また、例えば、重合された高分子組成物が示す親水性/疎水性等の特性を調整する目的に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲において、上記式9,10に示す構造を含まない(メタ)アルキルアミド、(メタ)アクリル酸等のラジカル重合性を示す他の単量体を、所定の割合で上記式9,10の構造を含む単量体に混合して使用することが可能である。
上記式9,10に示す構造を含まない他の単量体の配合割合は、重合によって得られる高分子組成物の用途等に応じて適宜決定することができる。例えば、タンパク質の変性抑制を目的とする際には、上記式9,10に示す構造を含まない他の単量体の配合割合は、高分子組成物を構成する単量体の総量を基準として30mol%以下であることが好ましく、より好ましくは10mol%以下、或いは5mol%以下である。
Further, for example, according to the purpose of adjusting the properties such as hydrophilicity/hydrophobicity exhibited by the polymer composition, the structures represented by the above formulas 9 and 10 are not included within the range that does not impair the effects of the present invention. Other monomers exhibiting radical polymerizability such as (meth)alkylamides and (meth)acrylic acid can be used by mixing with the monomers containing the structures of the above formulas 9 and 10 at a predetermined ratio. is.
The blending ratio of other monomers that do not contain structures represented by formulas 9 and 10 can be appropriately determined according to the use of the polymer composition obtained by polymerization. For example, when aiming to suppress protein denaturation, the blending ratio of other monomers that do not contain the structures shown in the above formulas 9 and 10 is based on the total amount of monomers constituting the polymer composition. It is preferably 30 mol % or less, more preferably 10 mol % or less, or 5 mol % or less.

上記単量体の重合は、少なくとも1種類の単量体を所定の溶媒に溶解してなる溶液に適切な開始剤を添加し、ランダム重合、イオン重合、光重合、マクロマーを利用した重合等の一般的な方法によって行うことができる。当該重合の開始剤として、例えば、過酸化物系ラジカル開始剤(過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム等)または、アゾ系ラジカル開始剤(アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’-アゾビス-ジメチルバレロニトリル(ADVN)等)、2,2’-アゾビスシアノ吉草酸(ACVA)、アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩(VA-044)、水溶性あるいは油溶性のレドックス系ラジカル開始剤(ジメチルアニリンと過酸化ベンゾイルからなる)等を使用することができる。 Polymerization of the above monomers is performed by adding an appropriate initiator to a solution obtained by dissolving at least one type of monomer in a predetermined solvent, and performing random polymerization, ionic polymerization, photopolymerization, polymerization using macromers, and the like. It can be carried out by a general method. As the polymerization initiator, for example, a peroxide radical initiator (benzoyl peroxide, ammonium persulfate, etc.) or an azo radical initiator (azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis- dimethylvaleronitrile (ADVN), 2,2′-azobiscyanovaleric acid (ACVA), azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride (VA-044), water-soluble or oil-soluble redox radical initiator (composed of dimethylaniline and benzoyl peroxide) and the like can be used.

重合開始剤の使用量は目的とする重合体が得られる範囲で適宜決定可能であり、例えば、上記の単量体100質量部に対して通常0.01から10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.01から5質量部である。重合温度および重合時間は、重合開始剤の種類や他のモノマーの有無や種類などによって適宜選択して決定することができる。例えば、AIBNを重合開始剤として用いて行う場合、重合温度は40~90℃ 、好ましくは50~80℃ 、より好ましくは60~70℃である。重合時間は1~48時間、好ましくは1~24時間、より好ましくは2~24時間とすることができる。 The amount of the polymerization initiator to be used can be appropriately determined within the range in which the desired polymer can be obtained. More preferably, it is 0.01 to 5 parts by mass. The polymerization temperature and polymerization time can be appropriately selected and determined depending on the type of polymerization initiator and the presence and type of other monomers. For example, when AIBN is used as a polymerization initiator, the polymerization temperature is 40 to 90°C, preferably 50 to 80°C, more preferably 60 to 70°C. Polymerization time can be 1 to 48 hours, preferably 1 to 24 hours, more preferably 2 to 24 hours.

重合反応を行う圧力は特に限定されないが、常圧であることが好ましい。複数種類の単量体を使用する重合反応は、それぞれの単量体を混合してランダム共重合を行ってもよく、あるいは、それぞれの単量体をある程度重合してから両者を混合して行うブロック共重合としてもよい。
上記重合反応を行う際に使用される溶媒として、重合に供される上記単量体が溶解するものであれば特に限定されず、一般的な溶媒が使用可能である。例えば、アセトン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、テトラヒドロフラン(THF)などの極性非プロトン性溶媒、プロパノール、エタノール、メタノール、水などの極性プロトン性溶媒から適宜選択して使用することができる。
The pressure for the polymerization reaction is not particularly limited, but normal pressure is preferred. In the polymerization reaction using a plurality of types of monomers, the respective monomers may be mixed and random copolymerization may be performed, or the respective monomers may be polymerized to some extent and then mixed. Block copolymerization may also be used.
The solvent used for the polymerization reaction is not particularly limited as long as it dissolves the monomers to be polymerized, and common solvents can be used. For example, polar aprotic solvents such as acetone, dioxane, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) and tetrahydrofuran (THF), and polar protic solvents such as propanol, ethanol, methanol, and water are appropriately selected and used. be able to.

本発明に係る浸透圧調節剤を主に構成する高分子組成物の分子量は特に限定されず、その用途等に応じて適宜決定することができる。一般的には、数平均分子量(Mn)として1,000~100,000程度とすることが可能であり、特に、2,000~50,000程度とすることが好ましい。分子量を大きくすることにより、特に細胞や組織に対して当該高分子組成物を混合して使用した際に、細胞や組織の表面に対する高分子組成物の吸着性を向上することができる。 The molecular weight of the polymer composition that mainly constitutes the osmotic pressure regulator according to the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined depending on the application. Generally, the number average molecular weight (Mn) can be about 1,000 to 100,000, preferably about 2,000 to 50,000. By increasing the molecular weight, it is possible to improve the adsorptivity of the polymer composition to the surfaces of cells and tissues, particularly when the polymer composition is mixed with cells and tissues.

本発明に係る浸透圧調節剤を溶解することによって生成する水溶液中にタンパク質や細胞、組織等を保持することにより、例えば、経時的な酵素活性の低下等の程度を軽減することが可能となる等、本発明に係る浸透圧調節剤は水溶液中においてタンパク質等の安定化剤として使用することができる。
また、本発明に係る浸透圧調節剤を溶解することによって生成する水溶液内に保持した状態でタンパク質や細胞、組織等を凍結させることで、その後に解凍した際の機能低下、生存率低下等を抑制することが可能であり、本発明に係る浸透圧調節剤は凍結保存剤として使用することができる。
By retaining proteins, cells, tissues, etc. in the aqueous solution produced by dissolving the osmotic pressure regulator according to the present invention, it is possible, for example, to reduce the degree of decrease in enzymatic activity over time. etc., the osmotic pressure regulator according to the present invention can be used as a stabilizer for proteins and the like in an aqueous solution.
In addition, by freezing proteins, cells, tissues, etc. in a state of being held in an aqueous solution produced by dissolving the osmotic pressure regulator according to the present invention, functional deterioration, viability deterioration, etc. when thawed later can be prevented. can be suppressed, and the osmotic pressure regulator according to the present invention can be used as a cryopreservation agent.

本発明に係る浸透圧調節剤によって安定化され、また凍結させた際の機能低下、生存率低下等が抑制される対象として、例えば、酵素、抗体、構造タンパク質、輸送タンパク質、貯蔵タンパク質、その他生理活性タンパク質等のタンパク質や、動物細胞、植物細胞、微生物等の細胞、特に線維芽細胞、間葉系幹細胞、生殖細胞、受精卵、胚等の生体から単離された細胞や培養に供される細胞、生物組織から得られる株化されていない細胞、膵ランゲルハンス島等の細胞集合体、組織又は組織片等が挙げられる。 Targets that are stabilized by the osmotic pressure regulator according to the present invention and that are suppressed in functional deterioration, viability deterioration, etc. when frozen include, for example, enzymes, antibodies, structural proteins, transport proteins, storage proteins, and other physiological proteins. Proteins such as active proteins, cells such as animal cells, plant cells, microorganisms, etc., especially fibroblasts, mesenchymal stem cells, germ cells, fertilized eggs, embryos, etc. Isolated cells and cultures Examples include cells, unestablished cells obtained from biological tissues, cell aggregates such as pancreatic islets of Langerhans, tissues, and tissue fragments.

本発明に係る浸透圧調節剤をタンパク質の安定化剤等として含む水溶液中でタンパク質や細胞、組織等を保持する際には、当該水溶液を主に構成する水として、精製水、純水、イオン交換水等を使用することが可能であり、特に通常使用される緩衝液中に本発明に係る浸透圧調節剤を溶解して用いることが好ましい。使用される緩衝液として、例えば、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、グッド緩衝液、グリシン緩衝液、ホウ酸緩衝液等が挙げられ、これらを混合して使用してもよい。 When retaining proteins, cells, tissues, etc. in an aqueous solution containing the osmotic pressure regulator according to the present invention as a protein stabilizer, etc., water that mainly constitutes the aqueous solution may be purified water, pure water, ion Exchanged water or the like can be used, and it is particularly preferable to dissolve the osmotic pressure regulator according to the present invention in a commonly used buffer. Examples of buffers used include phosphate buffers, Tris buffers, Good's buffers, glycine buffers, borate buffers and the like, and these may be mixed and used.

本発明に係る浸透圧調節剤をタンパク質の安定化剤等として水溶液の形態で使用する際には、その用途に応じた濃度になるように、本発明に係る浸透圧調節剤を構成する高分子組成物を緩衝液等の中に溶解して使用される。一般に、当該高分子組成物の濃度を高めることで被保持物の変性、機能低下、生存率低下等を抑制する効果が高まる一方で、当該被保持物をその後に使用する工程に影響を生じる可能性を生じる。このため、被保持物の種類や、その用途等に応じて、所定の目的が達成される範囲内で、より低濃度の高分子組成物を含む水溶液を用いることが好ましい。 When the osmotic pressure regulator according to the present invention is used in the form of an aqueous solution as a protein stabilizer or the like, the polymer constituting the osmotic pressure regulator according to the present invention is adjusted so that the concentration is suitable for the application. The composition is dissolved in a buffer or the like before use. In general, increasing the concentration of the polymer composition enhances the effect of suppressing denaturation, deterioration of function, decrease in survival rate, etc. of the retained material, but may affect the subsequent use of the retained material. produce sexuality. For this reason, it is preferable to use an aqueous solution containing a polymer composition at a lower concentration within a range in which a predetermined purpose can be achieved, depending on the type of the object to be held, its application, and the like.

具体的には、主にタンパク質の安定化を目的として使用する際には、本発明に係る浸透圧調節剤の高分子組成物の水溶液中における濃度を10wt%以下、より好ましくは5wt%以下とすることが好ましい。また、高分子組成物の水溶液中における濃度を0.01wt%以上とすることで、タンパク質安定化剤としての効果が観察され、特に0.05wt%以上、或いは0.1wt%以上の範囲とすることにより、タンパク質安定化剤としての顕著な効果を発現することができる。 Specifically, when used mainly for the purpose of stabilizing proteins, the concentration of the osmotic pressure regulator according to the present invention in the aqueous solution of the polymer composition should be 10 wt % or less, more preferably 5 wt % or less. preferably. In addition, by setting the concentration of the polymer composition in the aqueous solution to 0.01 wt% or more, the effect as a protein stabilizer is observed, particularly in the range of 0.05 wt% or more, or 0.1 wt% or more. As a result, a remarkable effect as a protein stabilizer can be expressed.

また、主にタンパク質や細胞等の凍結保存を目的として使用する際には、本発明に係る浸透圧調節剤の高分子組成物の水溶液中における濃度を20wt%以下、より好ましくは15wt%以下とすることが好ましい。また、高分子組成物の水溶液中における濃度を0.5wt%以上とすることで、凍結保存剤としての効果が観察され、特に1.0wt%以上、或いは2.0wt%以上の範囲とすることにより、凍結保存剤としての顕著な効果を発現することができる。 When used mainly for the purpose of cryopreservation of proteins, cells, etc., the concentration of the osmotic pressure regulator according to the present invention in the aqueous solution of the polymer composition should be 20 wt % or less, more preferably 15 wt % or less. preferably. In addition, when the concentration of the polymer composition in the aqueous solution is 0.5 wt% or more, the effect as a cryopreservation agent is observed, and in particular, the concentration is in the range of 1.0 wt% or more, or 2.0 wt% or more. Therefore, a remarkable effect as a cryopreservation agent can be exhibited.

本発明に係る浸透圧調節剤を含む水溶液中にタンパク質や細胞、組織等を保持する際には、タンパク質の安定化効果や凍結保存剤としての効果を高める等の目的で、当該水溶液内に、例えば、糖類、安定化対象のタンパク質以外のタンパク質、塩類、界面活性剤等を所定の濃度で混合して使用することが可能である。 When retaining proteins, cells, tissues, etc. in an aqueous solution containing the osmotic pressure regulator according to the present invention, for the purpose of enhancing the protein stabilization effect and the effect as a cryopreservation agent, For example, sugars, proteins other than the protein to be stabilized, salts, surfactants, etc. can be mixed at a predetermined concentration and used.

上記の糖類としては、例えば、ラクトース、スクロース、トレハロース等が挙げられる。安定化対象のタンパク質以外のタンパク質としては、例えば、ウシ血清アルブミン、ゼラチン、カゼイン等が挙げられる。塩類としては、例えば、グリシン、アラニン、セリン、トレオニン、グルタミン酸、アスパラギン酸、グルタミン、アスパラギン、リジン、ヒスチジン等のアミノ酸およびアミノ酸塩、グリシルグリシン等のペプチド類、リン酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩、トリス塩等の無機塩類、フラビン類、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、グルコン酸などの有機酸および有機酸の塩等が挙げられる。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等の生体親和性を示す物質が挙げられる。 Examples of the sugars include lactose, sucrose, trehalose and the like. Proteins other than the protein to be stabilized include, for example, bovine serum albumin, gelatin, and casein. Examples of salts include amino acids and amino acid salts such as glycine, alanine, serine, threonine, glutamic acid, aspartic acid, glutamine, asparagine, lysine and histidine; peptides such as glycylglycine; Salts, inorganic salts such as tris salts, flavins, organic acids such as acetic acid, citric acid, malic acid, maleic acid and gluconic acid, and salts of organic acids. Surfactants include, for example, substances exhibiting biocompatibility such as polyoxyethylene alkyl ethers.

また、本発明に係る浸透圧調節剤を、特にタンパク質や細胞等の凍結保存剤として使用する際には、従来から凍結変性抑制剤として使用される、ジメチルスルホキシド(DMSO)、グリセロール、L-エクトイン、グリシンベタイン、トリメチルアミン-N-オキシド、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン等を所定の濃度で混合して使用することが可能である。 In addition, when the osmotic pressure regulator according to the present invention is used as a cryopreservation agent for proteins, cells, etc., dimethyl sulfoxide (DMSO), glycerol, and L-ectoin, which have been conventionally used as freeze denaturation inhibitors, are used. , glycine betaine, trimethylamine-N-oxide, methylcellulose, polyvinylpyrrolidone, etc. can be mixed at a predetermined concentration and used.

本発明に係る浸透圧調節剤を上記のようにタンパク質安定化剤として使用する際には、タンパク質を保持する水溶液内に溶解している成分が凍結や析出等を生じない温度以上に保持することが好ましく、具体的には2℃以上、又は4℃以上の温度とすることが好ましい。また、当該水溶液の温度によらず本発明に係る浸透圧調節剤の存在によってタンパク質の変性が抑制可能であるが、温度の上昇によって変性の頻度が高まることから、対象とするタンパク質に応じて、70℃~60℃以下、より好ましくは50℃~40℃以下の温度に当該水溶液を保持することが望ましい。 When the osmotic pressure regulator according to the present invention is used as a protein stabilizer as described above, it should be maintained at a temperature higher than the temperature at which the components dissolved in the protein-retaining aqueous solution do not freeze or precipitate. Specifically, the temperature is preferably 2° C. or higher, or 4° C. or higher. In addition, the denaturation of proteins can be suppressed by the presence of the osmotic pressure regulator according to the present invention regardless of the temperature of the aqueous solution. It is desirable to keep the aqueous solution at a temperature of 70°C to 60°C or less, more preferably 50°C to 40°C or less.

また、本発明に係る浸透圧調節剤を上記のようにタンパク質や細胞等の凍結保存剤として使用する際には、例えば、被凍結物がタンパク質の場合には-30℃~4℃程度とすることが好ましく、被凍結物が細胞等の場合には-200℃~-20℃程度とすることが好ましい。
以下、本発明に係る浸透圧調節剤について、実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明は当該実施例に限定されるものでない。
In addition, when the osmotic pressure regulator according to the present invention is used as a cryopreservation agent for proteins, cells, etc. as described above, for example, when the material to be frozen is protein, the temperature is about -30°C to 4°C. When the object to be frozen is a cell or the like, the temperature is preferably about -200°C to -20°C.
Hereinafter, the osmotic pressure regulator according to the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to the Examples.

(合成例)
以下の合成スキームにより、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド(式11)を単量体とした重合反応により、ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド-N-オキシド(式12)を合成した。
当該ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド-N-オキシドは、従来からオスモライトとして作用することが知られているトリメチルアミン-N-オキシド(TMAO)を基準として、そのメチル基の一つをアクリルアミドに結合するアルキレン基で置換してポリマー主鎖に対する側鎖部分に含むものに相当する。以下、ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド-N-オキシドを、ポリジメチルアミン-N-オキシド(PDMAO)と称することがある。
(Synthesis example)
According to the following synthesis scheme, polydimethylaminopropyl (meth)acrylamide-N-oxide (formula 12) is produced by a polymerization reaction using N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide-N-oxide (formula 11) as a monomer. ) was synthesized.
The polydimethylaminopropyl (meth)acrylamide-N-oxide is based on trimethylamine-N-oxide (TMAO), which is conventionally known to act as an osmolyte, and one of its methyl groups is bound to acrylamide. It corresponds to those substituted with the alkylene group and included in the side chain portion relative to the polymer backbone. Hereinafter, polydimethylaminopropyl(meth)acrylamide-N-oxide may be referred to as polydimethylamine-N-oxide (PDMAO).

Figure 2023005522000007
Figure 2023005522000007
Figure 2023005522000008
Figure 2023005522000008

反応は窒素雰囲気下で行なった。攪拌機、温度計、窒素導入管を取り付けた1Lの3口フラスコ内で70℃に保持した反応溶媒としての1-プロパノールに対して、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(東京化成工業社製)を酸化して得たN,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド-N-オキシド(4.0g)を投入して溶解した後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(東京化成工業社製、38mg)を加えて、70℃で8時間撹拌して重合を行った。反応終了後に、過剰量のメタノールを加えて重合物を再沈殿させて、沈殿物を再度メタノールで洗浄することでサンプルとした。 The reaction was carried out under nitrogen atmosphere. N,N-dimethylaminopropyl acrylamide (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added to 1-propanol as a reaction solvent maintained at 70 ° C. in a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, and nitrogen inlet tube. After adding and dissolving N,N-dimethylaminopropyl acrylamide-N-oxide (4.0 g) obtained by oxidation, azobisisobutyronitrile (AIBN) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 38 mg) was added, and the mixture was stirred at 70° C. for 8 hours to carry out polymerization. After completion of the reaction, an excess amount of methanol was added to reprecipitate the polymer, and the precipitate was washed again with methanol to obtain a sample.

H NMR(DO)により、沈殿物がPDMAOであることを同定した。また、ポリエチレングリコール(PEG)を基準としたゲル浸透クロマトグラフィー(島津製作所社製、Prominence GPCシステム)により、数平均分子量(Mn=15000)を測定した。 1 H NMR (D 2 O) identified the precipitate as PDMAO. Also, the number average molecular weight (Mn=15000) was measured by gel permeation chromatography (Prominence GPC system manufactured by Shimadzu Corporation) based on polyethylene glycol (PEG).

表2には、上記で合成したPDMAOを飽和含水状態とした際に含有される中間水量、不凍水量を、ポリ2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(PMPC)と比較して示す。不凍水は、ポリマー等の分子に結合することで強く拘束され、水分子としての凍結・融解挙動が観察されない水分子である。一方、中間水は、所定の自由度を有して各種の分子に拘束された水分子であり、氷点下の温度域において水分子の規則化/不規則化に伴う潜熱の移動を生じることにより特徴付けられる状態の水分子である。中間水は、生体親和性を発現するポリマー等や、各種生体由来物質中にも観察され、生体適合性の発現に重要な役割を担っていると考えられている。 Table 2 shows the amount of intermediate water and the amount of antifreeze water contained when PDMAO synthesized above is saturated with water, in comparison with poly 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (PMPC). Antifreeze water is water molecules that are strongly restrained by binding to molecules such as polymers, and do not exhibit freezing and thawing behavior as water molecules. Intermediate water, on the other hand, is a water molecule that has a certain degree of freedom and is constrained by various molecules. It is a water molecule in a state where it can be attached. Intermediate water is also found in polymers that exhibit biocompatibility and in various biological substances, and is believed to play an important role in the development of biocompatibility.

含水したポリマー等における上記中間水の含有量は、示差走査熱量計(DSC)を使用して、含水状態のポリマーにおいて観察される潜熱の移動量を測定し、特に氷点下の温度域で水分子の規則化に起因して観察される発熱量を水分子の凝固潜熱で除することで算出される。また、含水された水分子の内で、融解や凝固に係る潜熱の移動が観察されない水分子の量が不凍水の量とされる。当該中間水と不凍水は、上記テラヘルツ分光により観察される結合水を構成するものであると考えられる。
なお、表2において対比に使用したPMPCは、生体に含まれるリン脂質を含むポリマーであって、特に大きな割合で中間水を含有することが知られており、当該中間水の存在に起因して、その表面にタンパク質等が吸着し難い等の高いアンチファウリング効果を示すと共に、高い生体親和性を示すポリマーである。
The content of the intermediate water in the hydrous polymer or the like is determined by measuring the amount of latent heat transfer observed in the hydrous polymer using a differential scanning calorimeter (DSC). It is calculated by dividing the calorific value observed due to ordering by the latent heat of solidification of water molecules. In addition, the amount of water molecules for which transfer of latent heat associated with melting or solidification is not observed among the water molecules contained in water is defined as the amount of non-freezing water. The intermediate water and the antifreeze water are considered to constitute the bound water observed by the terahertz spectroscopy.
The PMPC used for comparison in Table 2 is a polymer containing phospholipids contained in living organisms, and is known to contain a particularly large proportion of intermediate water. It is a polymer that exhibits a high antifouling effect such that proteins and the like are difficult to adsorb to its surface, and also exhibits high biocompatibility.

Figure 2023005522000009
Figure 2023005522000009

表2に示すように、飽和含水状態においてPDMAOには中間水が含有されることが観察された。他方、PMPCと比較した際には、中間水の含有割合が低い一方で、不凍水の含有割合が高いことが観察された。 As shown in Table 2, it was observed that PDMAO contained intermediate water in the saturated water content state. On the other hand, when compared with PMPC, it was observed that the intermediate water content was low, while the non-freezing water content was high.

(実施例1)
以下に示す方法により、タンパク質変性作用を示す塩化グアニジニウム(GdmCl)の存在下、リボヌクレアーゼA(RNase A)酵素をサンプルとして、上記で合成したPDMAOによる加熱下でのタンパク質安定化効果について評価を行った。
吸光セル内において、GdmCl(1.5M,Fujifilm Wako Pure Chemical Corporation, Osaka, Japan) を含む20mMのリン酸緩衝生理食塩水(PBS,pH7.0)に、ウシ膵臓由来の酵素であるRNase A(Nacalai Tesque, INC., Kyoto, Japan)を加えて、1℃/minの速度で室温から90℃まで昇温する過程で、287nmの吸光度を記録した。また、当該測定において、上記で合成したPDMAOを0.1wt%,1.0wt%の濃度で添加した場合について同様の測定を行った。
(Example 1)
Using the ribonuclease A (RNase A) enzyme as a sample in the presence of guanidinium chloride (GdmCl) that exhibits protein denaturation, the following method was used to evaluate the protein stabilization effect of PDMAO synthesized above under heating. .
In the absorption cell, RNase A (RNase A), an enzyme derived from bovine pancreas, was added to 20 mM phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.0) containing GdmCl (1.5 M, Fujifilm Wako Pure Chemical Corporation, Osaka, Japan). Nacalai Tesque, Inc., Kyoto, Japan) was added and the absorbance at 287 nm was recorded while the temperature was raised from room temperature to 90°C at a rate of 1°C/min. In addition, in the measurement, the same measurement was performed when the PDMAO synthesized above was added at concentrations of 0.1 wt % and 1.0 wt %.

図1には、上記において、各温度で測定された287nmでの吸光度の変化(ΔA)を示す。なお、図1においては、測定開始時の吸光度を基準(0)とし、各測定での最も低い吸光度を「-1」として標準化した吸光度の変化を示す。また、表3には、各PDMAOの濃度毎に、上記の測定において熱変性中点温度(Tm)を示す。 FIG. 1 shows the change in absorbance (ΔA) at 287 nm measured at each temperature in the above. In FIG. 1, the absorbance at the start of measurement is taken as the reference (0), and the lowest absorbance in each measurement is set to "-1" to show the standardized changes in absorbance. Table 3 also shows the thermal denaturation midpoint temperature (Tm) in the above measurement for each concentration of PDMAO.

Figure 2023005522000010
Figure 2023005522000010

図1に示すように、上記測定においては、いずれのサンプルでも時間の経過と温度の上昇に伴ってRNase Aが変性することに起因して、287nmでの吸光度の変化が観察された。一方、PDMAOの添加によって、変性を生じる温度が高温側に移行することが観察されることから、添加されたPDMAOがRNase Aの変性を抑制することが考察された。また、PDMAOの添加濃度が増加することで、熱変性中点温度(Tm)が高温側に移行することからも、PDMAOがRNase Aの変性を有効に抑制することが考察された。 As shown in FIG. 1, in the above measurements, changes in absorbance at 287 nm were observed in all samples due to denaturation of RNase A with the lapse of time and temperature rise. On the other hand, addition of PDMAO was observed to shift the temperature at which denaturation occurs to a higher temperature, suggesting that added PDMAO inhibits RNase A denaturation. In addition, it was considered that PDMAO effectively suppresses the denaturation of RNase A from the fact that the heat denaturation midpoint temperature (Tm) shifts to the high temperature side by increasing the concentration of PDMAO added.

上記の結果は、浸透圧調節剤として知られるTMAOを基準として、そのメチル基の一つを置換することで高分子組成物に取り込んでなるPDMAOにおいても、PTMAに由来するタンパク質の変性抑制が発現することを示唆するものと考えられた。 The above results show that PDMAO, which is incorporated into a polymer composition by substituting one of the methyl groups of TMAO, which is known as an osmotic pressure regulator, suppresses denaturation of proteins derived from PTMA. It was thought to suggest that

(実施例2)
以下に示す方法により、西洋わさびペルオキシダーゼ酵素(HRP)を冷蔵保存する際の、上記で合成したPDMAOの添加による酵素活性の低下抑制について評価を行った。
4℃に保持した20mMのリン酸緩衝生理食塩水(PBS,pH7.0)に対して、濃度が1.0(μg/ml)となるようにHRP(富士フイルム和光純薬社製)を溶解したものを、4℃で0.5時間、及び5日間保存した後に、2,2’-アジノビス[3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸]-ジアンモニウム塩(ABTS)を加えて410nmでの吸光度を測定することによってHRP活性を評価した。
(Example 2)
By the method shown below, suppression of decrease in enzymatic activity due to the addition of PDMAO synthesized above was evaluated when the horseradish peroxidase enzyme (HRP) was stored in a refrigerator.
HRP (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 20 mM phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.0) kept at 4°C to a concentration of 1.0 (µg/ml). After storage at 4° C. for 0.5 h and 5 days, 2,2′-azinobis[3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid]-diammonium salt (ABTS) was added and the diammonium salt was observed at 410 nm. HRP activity was assessed by measuring absorbance.

また、当該測定において、上記で合成したPDMAOを1.0wt%の濃度で添加した場合、及び、比較のためにTMAO、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)と、その高分子体であるポリMPC(Mn=100kDa)を、そのモノマーユニット濃度が60mMとなるように添加した場合について同様の測定を行った。なお、上記1.0wt%PDMAO溶液におけるアクリルアミドN-オキシド構造のモノマーユニット濃度は、約60mMである。 In addition, in the measurement, when the PDMAO synthesized above was added at a concentration of 1.0 wt%, and for comparison, TMAO, 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC), and its polymer polyMPC (Mn=100 kDa) was added to give a monomer unit concentration of 60 mM, and similar measurements were performed. The monomer unit concentration of the acrylamide N-oxide structure in the 1.0 wt % PDMAO solution is about 60 mM.

また、上記MPCは、一分子内に電荷の偏りを有する双性イオンであって、タンパク質の吸着頻度が極端に低いことによって高い生体親和性を有することが知られている分子である。 Moreover, the MPC is a zwitterion having a biased charge within one molecule, and is known to have high biocompatibility due to its extremely low protein adsorption frequency.

図2には、上記の各サンプルにおいて観察されたHRP活性(Enzyme activity)を示す。図2においては、PBSに対してHRPを溶解して4℃で0.5時間保存した際に観察されたHRP活性を基準(100%)として、上記各条件で観察されたHRP活性の程度を示す。
図2に示すように、PBSのみと混合された状態で4℃、5日間の冷蔵保存によってHRP活性が大きく低下することが観察された。また、TMAO、MPC、ポリMPCを添加したサンプルにおいても、PBSのみの場合と同程度にHRP活性が低下することが観察された。一方、上記で合成したPDMAOを添加したサンプルにおいては、他のサンプルと比較して有意にHRPの酵素活性が維持されることが観察された。
FIG. 2 shows the HRP activity (enzyme activity) observed in each of the above samples. In FIG. 2, HRP activity observed when HRP was dissolved in PBS and stored at 4° C. for 0.5 hours was used as the standard (100%), and the degree of HRP activity observed under each of the above conditions was calculated. show.
As shown in FIG. 2, it was observed that the HRP activity was greatly reduced by refrigerating for 5 days at 4° C. in a state of being mixed with PBS alone. It was also observed that the samples added with TMAO, MPC, and polyMPC decreased in HRP activity to the same extent as in the case of PBS alone. On the other hand, it was observed that the HRP enzymatic activity was significantly maintained in the sample to which the PDMAO synthesized above was added as compared with the other samples.

上記の結果は、本発明に係る浸透圧調節剤の一種であるPDMAOは、酵素等のタンパク質を水溶液中で冷蔵保存する際にも、その変性等を抑制して安定化することを示すものである。また、上記の結果は、高い親水性を示す低分子化合物であるTMAO等を高分子組成物の一部として含む本発明に係る浸透圧調節剤においては、当該TMAOと比較した場合にもより有効に酵素活性の維持効果が発現することを示すものである。 The above results show that PDMAO, which is one of the osmotic pressure regulators according to the present invention, suppresses the denaturation of proteins such as enzymes and stabilizes them even when they are stored in an aqueous solution under cold storage. be. In addition, the above results show that the osmotic pressure regulator according to the present invention containing TMAO or the like, which is a low-molecular compound exhibiting high hydrophilicity, as part of the polymer composition is more effective than TMAO. This indicates that the effect of maintaining the enzyme activity is exhibited.

上記のようにTMAO等と比較した際にも、本発明に係る浸透圧調節剤が有効にタンパク質安定化効果を発現する機構として、高い親水性を示すTMAO 等の低分子化合物を疎水性の部位を有する高分子組成物の一部とすることにより、HRP等の酵素との吸着頻度が増加すると共に、TMAOユニットの密度が局所的に高められる結果であると推察される。 As described above, when compared with TMAO and the like, the mechanism by which the osmotic pressure regulator according to the present invention effectively exerts the protein-stabilizing effect is that a low-molecular-weight compound such as TMAO, which exhibits high hydrophilicity, is added to the hydrophobic site. It is speculated that this is the result of increasing the frequency of adsorption with enzymes such as HRP and locally increasing the density of TMAO units by making it part of the polymer composition having

(実施例3)
以下に示す方法により、ヒト肺がん細胞A549を使用して、上記で合成したPDMAOの使用による凍結保護効果について評価を行った。
1×10(cells/ml)の密度で細胞を培養培地(DMEM/F12培地)に溶解した溶液を-80℃で冷凍して一週間保存した後、当該溶液を解凍し、遠心分離して新鮮な培養培地に交換した後にプラスチックプレートに細胞を播種し、テトラゾリウム塩を使用したWST-8アッセイを用いて凍結から回復した細胞の割合を評価した。
(Example 3)
The cryoprotective effect of using the PDMAO synthesized above was evaluated using human lung cancer cell A549 by the method shown below.
A solution of cells dissolved in a culture medium (DMEM/F12 medium) at a density of 1×10 5 (cells/ml) was frozen at −80° C. and stored for one week. Cells were plated on plastic plates after changing to fresh culture medium and the percentage of cells recovered from freezing was assessed using the WST-8 assay using tetrazolium salts.

一方、上記細胞溶液に対して上記で合成したPDMAO等を添加した状態で、同様に冷凍保存して解凍した後に、凍結から回復した細胞数を上記と同様に評価して、結果を比較した。 On the other hand, in a state in which the PDMAO synthesized above was added to the cell solution, the cells were similarly frozen and thawed, and then the number of cells recovered from freezing was evaluated in the same manner as above, and the results were compared.

図3には、上記の各条件で凍結から回復した細胞の割合(Cell viability)を示す。図3に示すように、培養培地のみを使用した細胞溶液内で凍結したヒト肺がん細胞A549(Cell+media)では、凍結から回復した細胞数はごく僅かであった。これに対して、当該培養培地に上記で合成したPDMAO(7%)を溶解した細胞溶液内で凍結した細胞(7%PDMAO)では、凍結から回復した細胞数が有意に増加することが観察され、当該PDMAOが凍結保護効果を示すことが確認された。
また、従来から細胞の凍結保護剤として使用されるDMSO(2.5%)と併用することにより、DMSO(2.5%DMSO)のみ、又は同濃度のPDMAOのみを添加する場合に比べて、凍結から回復した細胞数が増加することが観察された。
FIG. 3 shows the percentage of cells recovered from freezing under each of the above conditions (cell viability). As shown in FIG. 3, human lung cancer cells A549 (Cell+media) frozen in cell solution using only culture medium recovered very few cells from freezing. On the other hand, it was observed that the number of cells recovered from freezing was significantly increased in the cells frozen in the cell solution containing the PDMAO (7%) synthesized above dissolved in the culture medium (7% PDMAO). , confirmed that the PDMAO exhibits a cryoprotective effect.
In addition, by using DMSO (2.5%), which has been conventionally used as a cell cryoprotectant, compared to adding only DMSO (2.5% DMSO) or only PDMAO at the same concentration, An increase in the number of cells recovered from freezing was observed.

上記で合成したPDMAOを細胞に対して使用する際に、PDMAOが示す細胞毒性を以下の方法で評価した。
A549細胞を、DMEM/F12培地を使用して1×10(cells/well)の密度で96wellに播種し、1日培養後にPDMAOの濃度が2~7wt%となるように培地に添加して、1日後、及び4日後にWST-8アッセイを用いて450nmの吸光度を測定することで細胞生存率を測定した。また、比較のために、5%のDMSOを含む培地で同様に培養した後の細胞生存率を評価した。
When the PDMAO synthesized above was used on cells, the cytotoxicity exhibited by PDMAO was evaluated by the following method.
A549 cells were seeded in 96 wells at a density of 1×10 4 (cells/well) using DMEM/F12 medium, and after 1 day of culture, PDMAO was added to the medium so that the concentration was 2 to 7 wt %. Cell viability was determined by measuring absorbance at 450 nm using WST-8 assay after 1 day, 1 day, and 4 days. In addition, for comparison, cell viability was evaluated after similarly culturing in a medium containing 5% DMSO.

図4には、上記で培養した際の細胞生存率(Cell viability)を示す。なお、図4においては、PDMAO等を添加しない培養培地内で1日、又は4日間の培養を行った際の細胞生存率を基準として、各種の添加を行った際の細胞生存率を示す。
図4に示す様に、従来から細胞の凍結保護剤として使用されるDMSOを添加した場合には培養後の細胞生存率が大きく低下した。これに対して、7wt%までの範囲でPDMAOを添加した際の細胞生存率の低下の割合は、同程度の濃度のDMSOと比較して低いことが示され、細胞毒性が低いため凍結保護剤として使用可能であることが示された。
FIG. 4 shows the cell viability when cultured as described above. In addition, in FIG. 4, the cell viability when various additions are performed is shown based on the cell viability when culturing for 1 day or 4 days in a culture medium to which PDMAO or the like is not added.
As shown in FIG. 4, when DMSO, which has been conventionally used as a cell cryoprotectant, was added, the cell viability after culturing was greatly reduced. In contrast, the percentage reduction in cell viability upon addition of PDMAO in the range of up to 7 wt% was shown to be lower than DMSO at comparable concentrations, indicating that the cytotoxicity of the cryoprotectant is low. It was shown that it can be used as

本発明に係る浸透圧調節剤は、タンパク質の変性等を有効に抑制可能であり、また細胞に対する凍結保護剤として機能し、タンパク質や細胞、生体組織の保存等、生体関連物質を安定化することのできる浸透圧調節剤として有用である。 The osmotic pressure regulator according to the present invention can effectively suppress denaturation of proteins, etc., and also functions as a cryoprotectant for cells, and stabilizes bio-related substances such as preservation of proteins, cells, and biological tissues. It is useful as an osmotic pressure regulator that can

Claims (10)

下記式1に示す構造を有すると共に、その先端部分(●)に下記式2又は式3に示す構造を有する構成単位を含む高分子組成物を含有することを特徴とする浸透圧調節剤。
Figure 2023005522000011
Figure 2023005522000012
Figure 2023005522000013
但し、式1において、Rは水素又はメチル基を示し、Xはリンカー部であってエステル結合、エーテル結合、アミド結合、ジスルフィド結合、シリレン基、フェニレン基、炭素数が1のアルキレン基又はそれらの組み合わせを有する単位構造から選択され、mは炭素の繰り返し数であってm=1~6の範囲であり、nは構成単位の繰り返し数を示す。また、式2において、R,Rはそれぞれ独立に炭素数が1~12のアルキル基を示す。式3は、環内に窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含むことができる員数が3~18の飽和又は不飽和の複素環アミン-N-オキシドを示す。
An osmotic pressure regulator characterized by containing a polymer composition having a structure represented by the following formula 1 and containing a structural unit having a structure represented by the following formula 2 or 3 at the tip portion (●) thereof.
Figure 2023005522000011
Figure 2023005522000012
Figure 2023005522000013
However, in Formula 1, R 1 represents hydrogen or a methyl group, and X is a linker moiety such as an ester bond, an ether bond, an amide bond, a disulfide bond, a silylene group, a phenylene group, an alkylene group having 1 carbon atom, or wherein m is the repeating number of carbon atoms in the range of 1 to 6, and n is the repeating number of the structural unit. In Formula 2, R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Formula 3 represents a saturated or unsaturated heterocyclic amine-N-oxide having 3 to 18 members which can contain a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom in the ring.
上記式1に示す構造に対して、上記式2に示す構造が結合した構成単位を含む高分子組成物を含有することを特徴とする請求項1に記載の浸透圧調節剤。 2. The osmotic pressure regulator according to claim 1, comprising a polymer composition comprising a structural unit in which the structure represented by the above formula 2 is bonded to the structure represented by the above formula 1. 上記Rが水素原子であることを特徴とする請求項1又は2のいずれか一項に記載の浸透圧調節剤。 3. The osmotic pressure regulator according to claim 1, wherein said R1 is a hydrogen atom. 上記R,Rが共にメチル基であることを特徴とする請求項2又は3のいずれか一項に記載の浸透圧調節剤。 4. The osmotic pressure regulator according to claim 2, wherein both R2 and R3 are methyl groups. 上記Xがアミド結合であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の浸透圧調節剤。 5. The osmotic pressure regulator according to any one of claims 1 to 4, wherein said X is an amide bond. 水溶液中におけるタンパク質の変性を抑制する目的で使用されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の浸透圧調節剤。 6. The osmotic pressure regulator according to any one of claims 1 to 5, which is used for the purpose of suppressing protein denaturation in an aqueous solution. 他のタンパク質の変性を抑制する作用を示す一種以上の物質と混合して使用されることを特徴とする請求項6に記載の浸透圧調節剤。 7. The osmotic pressure regulator according to claim 6, which is used in combination with one or more substances exhibiting an action of inhibiting denaturation of other proteins. タンパク質及び/又は細胞を凍結保存する際の細胞凍結保存剤として使用されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の浸透圧調節剤。 6. The osmotic pressure regulator according to any one of claims 1 to 5, which is used as a cell cryopreservation agent for cryopreserving proteins and/or cells. 他の細胞凍結保存作用を示す一種以上の物質と混合して使用されることを特徴とする請求項8に記載の浸透圧調節剤。 9. The osmotic pressure regulator according to claim 8, which is used in combination with one or more other substances exhibiting cell cryopreservation action. 上記他の細胞凍結保存作用を示す物質は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、グリセロール、トレハロース、L-エクトイン、グリシンベタイン、トリメチルアミン-N-オキシド、メチルセルロース、ポリビニルピロリドンの内から選択される物質であることを特徴とする請求項9に記載の浸透圧調節剤。 The above-mentioned other substance exhibiting cell cryopreservation action is a substance selected from dimethylsulfoxide (DMSO), glycerol, trehalose, L-ectoin, glycine betaine, trimethylamine-N-oxide, methylcellulose, and polyvinylpyrrolidone. The osmotic pressure regulator according to claim 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5384252A (en) * 1994-01-10 1995-01-24 The Scripps Research Institute Molecules with antibody combining sites that catalyze carbocyclic ring formation from 5,6-ethylenically unsaturated sulfonate molecules
US5662708A (en) * 1995-08-08 1997-09-02 Novamed Medical Products Manufacturing, Inc. Rheologically modified and osmotically balanced fill material for implant
JP2003183116A (en) * 2001-12-21 2003-07-03 Mitsubishi Chemicals Corp Humectant containing hydrophilic polymer
US10172800B2 (en) * 2015-02-20 2019-01-08 Osmotica Kereskedelmi Es Szolgaltato Kft Controlled release dosage form with enhanced pharmacokinetics
EP3644980A4 (en) * 2017-06-29 2021-03-24 The University of Washington N-oxide and ectoine monomers, polymers, their compositions, and related methods
JP7192314B2 (en) * 2017-08-31 2022-12-20 東洋インキScホールディングス株式会社 Adhesion inhibitor for proteins, cells or microorganisms, and uses thereof
JP7139779B2 (en) * 2018-08-21 2022-09-21 東洋インキScホールディングス株式会社 Inkjet ink and printed matter

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