JP5721130B2 - Asymmetric nanotube-forming asymmetric double-headed lipid molecule, asymmetric nanotube formed by the lipid molecule, and drug encapsulated product using the asymmetric nanotube - Google Patents

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本発明は、薬剤のカプセル化に好適な中空繊維状の非対称ナノチューブ構造を形成可能な非対称双頭型脂質分子とその製造方法に関し、さらに前記脂質分子が自己集合により形成する中空繊維状有機ナノチューブ、および当該ナノチューブを用いた薬剤カプセル化への用途に関する。   The present invention relates to an asymmetric double-headed lipid molecule capable of forming a hollow fiber-like asymmetric nanotube structure suitable for drug encapsulation, and a method for producing the same, and further includes a hollow fiber-like organic nanotube formed by self-assembly of the lipid molecule, and The present invention relates to use for drug encapsulation using the nanotube.

ある種の脂質分子等の有機分子は、その溶媒中での自己集合によって中空繊維状構造(有機ナノチューブとよぶ)を形成することが知られている(非特許文献1、2)。これらは、外径約10nm〜1000nm、長さ約100nm〜数mmのチューブ構造を形成し、その内部に微少な中空空間を有するため、種々の材料(タンパク質、薬剤、DNA等)をカプセル化することができる。この有機ナノチューブは、水素結合やファンデルワールス力などの弱い相互作用による自己集合作用で形成されているため、構成分子の構造に依存して室温から100℃の範囲のある温度やpH等の固有の条件によって可逆的にチューブ構造を分解することが可能である。この温度やpHは生体中の環境温度やpHの範囲を含むものであるから、生体内でこれを分解するように調節可能であることを意味する。またチューブの分解がなくても、内部にカプセル化された材料がチューブ両端の開口部より徐々に放出される特性も有する(非特許文献3、4)。
これらの諸特性を用いることで、薬剤送達用および薬剤徐放用のカプセルやタンパク質などの固定マトリクスおよび保存カプセル等への応用が期待されている(非特許文献5、6)。しかし、従来の大多数の有機ナノチューブは、内外表面が同じ親水部で被覆されているため、薬剤やタンパク質などの材料を有機ナノチューブ内部へ選択的かつ効率的にカプセル化することは困難であった(非特許文献7,8、9)。具体的には、諸材料のカプセル化に際し、有機ナノチューブ内部の水を減圧下での凍結乾燥などで除去した後、材料を分散・溶解させた水溶液を添加し再水和させる(いわゆる毛細管現象)という煩雑な操作が必要とされていた(非特許文献7、8)。
It is known that organic molecules such as certain lipid molecules form a hollow fiber structure (referred to as organic nanotube) by self-assembly in a solvent (Non-Patent Documents 1 and 2). These form a tube structure having an outer diameter of about 10 nm to 1000 nm and a length of about 100 nm to several mm, and have a minute hollow space inside, so that various materials (proteins, drugs, DNA, etc.) are encapsulated. be able to. These organic nanotubes are formed by self-assembly due to weak interactions such as hydrogen bonds and van der Waals forces, so that they have a specific temperature or pH ranging from room temperature to 100 ° C depending on the structure of the constituent molecules. It is possible to reversibly decompose the tube structure depending on the above conditions. Since this temperature and pH include the range of environmental temperature and pH in the living body, it means that the temperature and pH can be adjusted to decompose it in the living body. Moreover, even if there is no decomposition | disassembly of a tube, it has the characteristic that the material encapsulated inside is discharge | released gradually from the opening part of both ends of a tube (nonpatent literatures 3 and 4).
By using these characteristics, it is expected to be applied to drug delivery capsules and drug sustained release capsules, fixed matrices such as proteins, and storage capsules (Non-Patent Documents 5 and 6). However, since most of the conventional organic nanotubes have inner and outer surfaces coated with the same hydrophilic portion, it has been difficult to selectively and efficiently encapsulate materials such as drugs and proteins inside the organic nanotube. (Non-Patent Documents 7, 8, and 9). Specifically, when encapsulating various materials, the water inside the organic nanotubes is removed by lyophilization under reduced pressure, and then an aqueous solution in which the materials are dispersed and dissolved is added to rehydrate (so-called capillary phenomenon). A complicated operation is required (Non-Patent Documents 7 and 8).

本発明者らは、従来から容易かつ効率的な薬剤のカプセル化が可能な有機ナノチューブとして、内外表面がそれぞれ異なる官能基で被覆されているという特徴を持つ様々な有機ナノチューブ(以降、非対称ナノチューブという)の研究開発を行ってきた(非特許文献10、11、12、13)。これら非対称ナノチューブは、いずれも疎水部アルキレン鎖の両端に異なる二つの親水部、具体的には、片端に1−グルコピラノシルアミン、もう一端にカルボキシル基又はアミノ基がそれぞれ連結された非対称な双頭型の脂質分子(以降、「非対称双頭型脂質」とよぶ)により形成されている(特許文献1)。これらの非対称ナノチューブは、通常室温で混合するだけでナノチューブ内表面とは逆の電荷を有する材料をカプセル化することができる。片端がカルボキシル基のカルボン酸系脂質分子を用いた場合はチューブ内表面が選択的にカルボキシル基で被覆されることにより負に荷電し、反対にアミノ基を有しているアミン系脂質分子を用いた場合は正に荷電するため、前者は正電荷を帯びた薬剤を包接し輸送する薬剤送達カプセル又は薬剤キャリアとして好ましく、後者は負電荷を帯びた薬剤輸送用の薬剤キャリアの他、細胞内への遺伝子輸送など核酸キャリアとしての用途も期待される。
本発明者らは、これまでにこれらの非対称ナノチューブを用いて、タンパク質、蛍光分子、オリゴDNAなどの選択的なカプセル化やin vitroでの放出挙動などの研究を報告している(非特許文献10、11、12、13)。このような様々な非対称ナノチューブが提供され、これら非対称ナノチューブによるカプセル化によって、生体高分子や薬剤などの不安定な材料でも、簡便かつ選択的、効率的なカプセル化が可能となってきた。
しかしながら、これらの非対称ナノチューブのカプセル用材料としての実用化には、非対称ナノチューブの水和状態での安定性向上や封入性能の向上など解決すべき問題点があり、さらに、非対称ナノチューブ製造が困難な場合や、チューブの原料となる非対称双頭型脂質分子の合成工程が煩雑な場合や精製が困難な場合があるなどの問題点があった。
すなわち、実用的な薬剤カプセル化用非対称ナノチューブとしては、以下の各点を全て満たす非対称ナノチューブの開発が必須である。
1.原料となる非対称双頭型脂質分子の合成・精製工程が簡便であること。
2.非対称ナノチューブの製造が、室温で、又は少なくとも温和な条件で、かつ選択的に行うことができること。
3.非対称ナノチューブが水和状態での長期保存安定性を有すること。
4.包接対象化合物を効率的に高濃度でカプセル化でき、かつ簡単に放出可能であること。
これまでには、部分的にこれらの問題点を解決できているものがあっても、これら全ての点を解決できた非対称ナノチューブの報告は、カルボン酸系脂質分子でもアミン系脂質分子を用いた場合でも見られなかった。
The present inventors have conventionally proposed various organic nanotubes (hereinafter referred to as asymmetric nanotubes) that are characterized by having inner and outer surfaces coated with different functional groups as organic nanotubes capable of easily and efficiently encapsulating drugs. (Non-Patent Documents 10, 11, 12, 13). These asymmetric nanotubes are both asymmetric two-heads in which two hydrophilic parts differing at both ends of the hydrophobic part alkylene chain, specifically, 1-glucopyranosylamine at one end and a carboxyl group or amino group at the other end, respectively. Type lipid molecules (hereinafter referred to as “asymmetric double-headed lipids”) (Patent Document 1). These asymmetric nanotubes can encapsulate a material having a charge opposite to that of the inner surface of the nanotube, usually by simply mixing at room temperature. When a carboxyl group-based lipid molecule with a carboxyl group at one end is used, the inner surface of the tube is selectively coated with a carboxyl group, making it negatively charged, and on the other hand, using an amine-based lipid molecule having an amino group. The former is preferable as a drug delivery capsule or drug carrier that encloses and transports a positively charged drug, and the latter is preferable to a negatively charged drug carrier for transporting a drug, as well as into a cell. Use as a nucleic acid carrier such as gene transport is also expected.
The present inventors have so far reported studies on selective encapsulation of proteins, fluorescent molecules, oligo DNA, etc., in vitro release behavior, etc. using these asymmetric nanotubes (Non-Patent Documents). 10, 11, 12, 13). Such various asymmetric nanotubes have been provided, and encapsulation by these asymmetric nanotubes has enabled simple, selective and efficient encapsulation of unstable materials such as biopolymers and drugs.
However, the practical application of these asymmetric nanotubes as encapsulating materials has problems to be solved, such as improved stability in the hydrated state of asymmetric nanotubes and improved encapsulation performance, and it is difficult to produce asymmetric nanotubes. In some cases, the synthesis process of the asymmetric double-headed lipid molecule that is the raw material of the tube may be complicated, and purification may be difficult.
That is, as a practical drug-encapsulating asymmetric nanotube, it is essential to develop an asymmetric nanotube that satisfies all of the following points.
1. The synthesis and purification process of the raw asymmetric bihead lipid molecule is simple.
2. The production of asymmetric nanotubes can be carried out selectively at room temperature or at least under mild conditions.
3. The asymmetric nanotube has long-term storage stability in a hydrated state.
4). The inclusion target compound can be efficiently encapsulated at a high concentration and can be easily released.
So far, even though some of these problems have been partially solved, reports of asymmetric nanotubes that have solved all these problems have used carboxylic acid lipid molecules or amine lipid molecules. Even if it was not seen.

一方で、従来は薬剤カプセルとして主にリポソーム系の薬剤カプセルが用いられていたが、カプセル化にpH勾配を用い、その後の精製が必要なため、調製が複雑で長時間必要であった。そこで、簡単に、効率的に薬剤をカプセル化でき、薬剤を安定に保持すると共に、癌細胞などターゲット細胞内では速やかに徐放できるカプセル化剤の開発が望まれていた。特に、ドキソルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ダウノルビシン、ピラルビシンなどのアントラサイクリン系抗癌剤は、毒性、特に心臓毒性が強いため、癌細胞に直接効果的に送達し、かつ徐放が可能な優れたカプセル化剤が求められていた。
上述のように、カルボン酸系脂質分子により形成される非対称ナノチューブは、糖親水部により外表面が覆われ、内表面はカルボキシル基により構成されて負の電荷を有するため、ドキソルビシンなどのアミノ基を有する抗癌剤送達のための有効なカプセル剤として期待される。さらにこの様なナノチューブは、pHなどの外部環境によって内表面のカルボキシル基がイオン的/非イオン的な変化又はチューブの形態変化による機能的な薬剤の放出も期待できる。
しかし、本発明者らの報告しているカルボン酸系の非対称双頭型脂質分子である1−グルコピラノシルアミノ基が長鎖ジカルボン酸の一端でアミド結合を介して結合した脂質分子が形成する非対称ナノチューブ(非特許文献10)では、非対称ナノチューブの製造過程でマイクロチューブやテープ状の集合体も同時に生成するため、遠心分離などによるナノチューブの分離精製工程が必要であり、得られたナノチューブが水性溶媒中での分散性が悪く、また室温や冷蔵でも長期保存により結晶化しやすく長期的安定性が乏しい欠点があった。なお、同じ脂質分子を用い、製造過程で低分子有機化合物をインターカレートさせた非対称ナノチューブ(特許文献3)についても同様の長期的安定性が乏しい欠点がある。
また、カルボキシル基を親水部として有する脂質分子にオリゴグリシン残基を導入することで、得られる非対称ナノチューブの水分散性を高めることができ、水性溶媒中での長期保存性も高まった(非特許文献14)が、同脂質からの非対称ナノチューブの製造には、脂質分子を、ミリQ水(超純水)に分散して100℃前後に加熱するか、あるいは脂質を等量の水酸化ナトリウムを含む水溶液に60℃以上に加熱して溶解し、その後、室温で中和する工程が必要であるという煩雑で高度な技術を要するばかりか、ナノチューブ原料の脂質分子の合成に7段階以上の合成過程と過程毎のカラムクロマトグラフィー等による精製が必要なため、大量に合成することは極めて困難であり、実用的ではない。
簡便な非対称双頭型脂質分子の合成を目指す試みの1つとして、グリシン残基を含まないカルボン酸系非対称双頭型脂質分子において、他端のグルコピラノシルアミン残基として2−グルコサミンを用いたナノチューブを作製した(非特許文献15)。その脂質分子自体の合成はきわめて簡便で、2−グルコサミンと長鎖ジカルボン酸という市販の化合物からの1段階合成と再結晶で合成可能であったが、自己集合させても分散性に乏しく、ナノチューブとその断片状のものの混合物しか得られず、ナノチューブの詳細な解析結果からみて、内外表面を被覆する官能基が同じで非対称ナノチューブが形成できていない(未発表データ)。
また、1−グルコピラノシル基を親水部として有するカルボン酸系脂質分子の疎水部に重合性官能基であるジアセチレン残基を導入した場合も、ナノチューブは形成する(特許文献2)が、このナノチューブも詳細な構造解析によると非対称ナノチューブが形成されていなかった(未発表データ)。
On the other hand, conventionally, liposome-based drug capsules have been mainly used as drug capsules. However, since a pH gradient is used for encapsulation and subsequent purification is required, preparation is complicated and requires a long time. Therefore, it has been desired to develop an encapsulating agent that can easily and efficiently encapsulate a drug, stably hold the drug, and can be rapidly and slowly released in target cells such as cancer cells. In particular, anthracycline anticancer agents such as doxorubicin, idarubicin, epirubicin, daunorubicin, and pirarubicin are highly toxic, particularly cardiotoxic, and therefore have excellent encapsulating agents that can be delivered directly to cancer cells and can be sustainedly released. It was sought after.
As described above, the asymmetric nanotube formed of carboxylic acid lipid molecules has an outer surface covered with a sugar hydrophilic portion, and the inner surface is composed of a carboxyl group and has a negative charge, so an amino group such as doxorubicin is not present. It is expected as an effective capsule for the delivery of anticancer agents. Further, such nanotubes can be expected to release functional drugs due to ionic / non-ionic changes in the carboxyl group on the inner surface or changes in the shape of the tube depending on the external environment such as pH.
However, a lipid molecule in which the 1-glucopyranosylamino group, which is a carboxylic acid-based asymmetric bihead lipid molecule reported by the present inventors, is bonded to one end of a long-chain dicarboxylic acid via an amide bond is formed. Since asymmetric nanotubes (Non-patent Document 10) simultaneously produce microtubes and tape-like aggregates during the manufacturing process of asymmetric nanotubes, a nanotube separation / purification process such as centrifugation is required, and the resulting nanotubes are aqueous. Dispersibility in a solvent is poor, and there are disadvantages that long-term stability is poor due to easy crystallization due to long-term storage even at room temperature or refrigeration. Asymmetric nanotubes (Patent Document 3) using the same lipid molecule and intercalating a low molecular weight organic compound in the production process also have the same shortcoming of poor long-term stability.
In addition, by introducing an oligoglycine residue into a lipid molecule having a carboxyl group as a hydrophilic part, the water dispersibility of the resulting asymmetric nanotube can be increased, and long-term storage in an aqueous solvent has also been improved (non-patented) Reference 14) describes that for the production of asymmetric nanotubes from the same lipid, lipid molecules are dispersed in milli-Q water (ultra pure water) and heated to around 100 ° C., or an equal amount of sodium hydroxide is added to the lipid. It requires not only a complicated and advanced technique that requires a step of neutralizing at room temperature by heating to 60 ° C or higher, and then synthesizing the lipid molecules of the nanotube raw material with seven or more steps. Therefore, it is extremely difficult to synthesize in large quantities, and it is not practical.
As one of the attempts to synthesize a simple asymmetric bihead lipid molecule, a nanotube using 2-glucosamine as a glucopyranosylamine residue at the other end of a carboxylic acid asymmetric bihead lipid molecule containing no glycine residue (Non-Patent Document 15). The synthesis of the lipid molecule itself was very simple and could be synthesized by one-step synthesis and recrystallization from commercially available compounds such as 2-glucosamine and long-chain dicarboxylic acid. As a result of detailed analysis of the nanotubes, the functional groups covering the inner and outer surfaces are the same and asymmetric nanotubes cannot be formed (unpublished data).
Also, when a diacetylene residue that is a polymerizable functional group is introduced into the hydrophobic part of a carboxylic acid lipid molecule having a 1-glucopyranosyl group as a hydrophilic part, a nanotube is formed (Patent Document 2). According to detailed structural analysis, asymmetric nanotubes were not formed (unpublished data).

以上の技術的な背景から、上記の全ての課題を解決できる内表面がカルボキシル基で被覆された非対称有機ナノチューブ及びそのための新規な非対称双頭型脂質分子の提供が強く期待されていた。すなわち、入手しやすい原料から簡便に合成できる非対称双頭型脂質分子であって、マイルドな条件で非対称ナノチューブを、選択的かつ高収率に製造できて、得られる非対称ナノチューブが長期保存安定性を有すると共に、ドキソルビシンなどのカチオン性薬剤を効率的に高濃度でカプセル化でき、しかもpH条件変化などで簡単に放出可能なカプセル化物を製造できる非対称双頭型脂質分子の提供が切望されていた。   From the above technical background, it has been strongly expected to provide an asymmetric organic nanotube whose inner surface is coated with a carboxyl group and a novel asymmetric double-headed lipid molecule therefor, which can solve all the above problems. That is, it is an asymmetric bihead lipid molecule that can be easily synthesized from readily available raw materials, and can produce asymmetric nanotubes selectively and in high yield under mild conditions, and the resulting asymmetric nanotubes have long-term storage stability. At the same time, there has been a strong demand to provide an asymmetric bihead lipid molecule that can efficiently encapsulate a cationic drug such as doxorubicin at a high concentration and can produce an encapsulated product that can be easily released by changing pH conditions.

特許第4174702号公報Japanese Patent No. 4174702 特開2005−239632JP 2005-239632 A 特開2008−264897JP2008-264897

Toshimi Shimizu, Mitsutoshi Masuda, Hiroyuki Minamikawa,Chemical Review,2004,105,1401-1443.Toshimi Shimizu, Mitsutoshi Masuda, Hiroyuki Minamikawa, Chemical Review, 2004, 105, 1401-1443. “有機・無機・金属ナノチューブ 非カーボンナノチューブ系の最新技術と応用展開”、清水敏美、木島 剛 編集、フロンティア出版、東京、2008.“Organic / Inorganic / Metal Nanotubes Latest Technology and Application Development of Non-Carbon Nanotubes”, Toshimi Shimizu, Takeshi Kijima, Frontier Publishing, Tokyo, 2008. 増田光俊、亀田直弘、ネットワークポリマー、2010,31,191-200.Mitsutoshi Masuda, Naohiro Kameda, Network Polymer, 2010, 31, 191-200. Naohiro Kameta、Hiroyuki Minamikawa,Mitsutoshi Masuda,Go Mizuno,Toshimi Shimizu,Soft Matter,2008,4,1681-1687.Naohiro Kameta, Hiroyuki Minamikawa, Mitsutoshi Masuda, Go Mizuno, Toshimi Shimizu, Soft Matter, 2008, 4, 1681-1687. Chia-Chun Chen,Yao-Chung Liu,Chia-Hsuan Wu,Chun-Chia Yeh,Ming-Tsan Su,Yi-Chun Wu,Advanced Materials,2005,17,404-407.Chia-Chun Chen, Yao-Chung Liu, Chia-Hsuan Wu, Chun-Chia Yeh, Ming-Tsan Su, Yi-Chun Wu, Advanced Materials, 2005, 17, 404-407. Mohammand Reza Abidian,Dong-Hwan Kim,David C Martin,Advanced Materials,2006,18,405―409.Mohammand Reza Abidian, Dong-Hwan Kim, David C Martin, Advanced Materials, 2006, 18, 405-409. Bo Yang,Shoko Kamiya,Yoshiki Shimizu,Naoto Koshizaki,Toshimi Shimizu,Chemistry of Materials,2004,16、2826-2831.Bo Yang, Shoko Kamiya, Yoshiki Shimizu, Naoto Koshizaki, Toshimi Shimizu, Chemistry of Materials, 2004, 16, 2826-2831. Hiroharu Yui,Yoshiki Shimizu,Shoko Kamiya,Ichiro Yamashita,Mitsutoshi Masuda,Kohzo Ito,Toshimi Shimizu,Chemistry Letters,2005,34,232-233.Hiroharu Yui, Yoshiki Shimizu, Shoko Kamiya, Ichiro Yamashita, Mitsutoshi Masuda, Kohzo Ito, Toshimi Shimizu, Chemistry Letters, 2005, 34, 232-233. “環状・筒状超分子新素材の応用技術”、高田十志和 編集、シーエムシー出版、東京、2006,P138-149."Applied technology of new materials for cyclic and cylindrical supramolecules", Toshikazu Takada, CMC Publishing, Tokyo, 2006, P138-149. Mitsutoshi Masuda,Toshimi Shimizu,Langmuir,2004,20,5969-5977.Mitsutoshi Masuda, Toshimi Shimizu, Langmuir, 2004, 20, 5969-5977. Naohiro Kameta,Mitsutoshi Masuda,Hiroyuki Minamikawa,Nikolay V.Gotev, Jeong A.Rim,Jong H.Jung, Toshimi Shimizu,Advanced Materials,2005,17,2732-2736.Naohiro Kameta, Mitsutoshi Masuda, Hiroyuki Minamikawa, Nikolay V. Gotev, Jeong A. Rim, Jong H. Jung, Toshimi Shimizu, Advanced Materials, 2005, 17, 2732-2736. Naohiro Kameta,Go Mizuno,Mitsutosi Masuda, Hiroyuki Minamikawa, Masaki Kogiso, Toshimi Shimizu,Chemistry Letters,2007,36,896-897.Naohiro Kameta, Go Mizuno, Mitsutosi Masuda, Hiroyuki Minamikawa, Masaki Kogiso, Toshimi Shimizu, Chemistry Letters, 2007, 36, 896-897. Naohiro Kameta,Kaname Yoshida,Mitsutoshi Masuda,Toshimi Shimizu,Chemistry of Materials,2009,21,5892-5898.Naohiro Kameta, Kaname Yoshida, Mitsutoshi Masuda, Toshimi Shimizu, Chemistry of Materials, 2009,21,5892-5898. Soo Jing Lee,Naohiro Kameta, Hiroyuki Minamikawa,Mitsutoshi Masuda,Toshimi Shimizu,第58回高分子討論会予稿集,発表番号1Pe047、“Function of Metal Cation-Doped Nanotube by using Unsymmetrical Bolaamphiphiles”.Soo Jing Lee, Naohiro Kameta, Hiroyuki Minamikawa, Mitsutoshi Masuda, Toshimi Shimizu, 58th Polymer Symposium Proceedings, Presentation No. 1 Pe047, “Function of Metal Cation-Doped Nanotube by using Unsymmetrical Bolaamphiphiles”. 増田光俊、和田百代、清水敏美、第59回高分子年次大会、発表番号2Pd002、「アノマー混合物からなるグルコサミン系双頭型脂質の有機ナノチューブ形成」.Mitsutoshi Masuda, Hyakuyo Wada, Toshimi Shimizu, 59th Annual Polymer Conference, Publication No. 2Pd002, “Organic Nanotube Formation of Glucosamine-based Double-headed Lipids Containing Anomer Mixtures”. Naohiro Kameta,Mitsutoshi Masuda,Hiroyuki Minamikawa,Toshimi Shimizu,Langmuir,2007,23,4634-4641.Naohiro Kameta, Mitsutoshi Masuda, Hiroyuki Minamikawa, Toshimi Shimizu, Langmuir, 2007, 23,4634-4641. George Fotakis and John A.Timbrell,Toxocology Letters,2006,160,171-177.George Fotakis and John A. Timbrell, Toxocology Letters, 2006, 160, 171-177.

本発明は、入手しやすい原料から簡便に合成でき、かつマイルドな条件で非対称ナノチューブを選択的かつ高収率に製造できる非対称双頭型脂質分子を提供しようとするものであり、また、当該非対称双頭型脂質分子の自己集合で得られる非対称ナノチューブとして、高純度かつ比較的高濃度の長期保存でも安定性を有すると共に、ドキソルビシンなどのアミノ基を有する薬剤を選択的かつ効率的に高濃度でカプセル化でき、かつpH条件変化などで簡単に放出可能なカプセル化物を製造できる非対称ナノチューブを提供することを目的とする。そして、当該非対称ナノチューブにより、ドキソルビシンなどのカチオン性薬剤が選択的、高濃度にカプセル化された、刺激応答性徐放機能の高いカプセル化薬剤組成物を提供することを目的とするものである。   The present invention is intended to provide an asymmetric double-headed lipid molecule that can be easily synthesized from readily available raw materials and can selectively produce asymmetric nanotubes under mild conditions in a high yield. As an asymmetric nanotube obtained by self-assembly of type lipid molecules, it is stable even in long-term storage at high purity and relatively high concentration, and selectively and efficiently encapsulates drugs with amino groups such as doxorubicin at high concentration An object of the present invention is to provide an asymmetric nanotube capable of producing an encapsulated product that can be easily released by changing pH conditions. Then, an object of the present invention is to provide an encapsulated drug composition having a high stimulus-responsive sustained release function in which a cationic drug such as doxorubicin is selectively encapsulated at a high concentration by the asymmetric nanotube.

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明者らが以前に開発した、脂質分子自体の合成はきわめて簡便であったが、非対称有機ナノチューブを形成できない、片側に2−グルコサミンのアミノ基と結合させた長鎖ジカルボン酸からなる非対称双頭型脂質分子(非特許文献15)の誘導体を製造することに思い至った。具体的には、当該非対称双頭型脂質分子の末端のカルボキシル基に対して、さらにオリゴグリシンを脱水縮合反応により連結して、下記一般式(1)であらわされる脂質分子(化合物−1)を合成したところ、精製工程も不要で穏和な条件で簡単に製造できたばかりでなく、得られた脂質分子は水分散性もよく、非対称ナノチューブのみを高選択的に形成し、さらに得られた非対称ナノチューブは、ミリQ水中、比較的高濃度である5mg/ml程度での、室温あるいは冷蔵下での6ヶ月を超える長期間の分散保存でも安定にチューブ形態を保持したまま分散状態を保持できることを見いだした。本発明で得た脂質からのナノチューブの製造が、ミリQ水からの加熱・冷却のみならず、中和によって完全に室温で達成できたことは驚くべきことである。すなわち本脂質は等モル等量の水酸化ナトリウム水溶液に室温で速やかに溶解し、この溶液を室温で塩酸等によって中和することで非対称ナノチューブを製造可能であった。さらに、脂質分子の合成も市販の原料から数えても僅か3段階の反応で完了し、全ての精製行程において反応の進行で生じる固体のろ過と、得られた固体の洗浄で十分な純度の脂質を与えることができた点もきわめて驚くべき特徴である。これらの優れた非対称ナノチューブとしての特性は、従来のどのカルボン酸系非対称ナノチューブにおいても達成できなかったばかりか、アミン系非対称ナノチューブなども含めた非対称有機ナノチューブ全てにおいてもはじめてである。
そして、これにより得た非対称ナノチューブはドキソルビシンを効率的にカプセル化する薬剤カプセルとしても機能することを確認し、本発明を完成させた。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have synthesized the lipid molecule itself, which was previously developed by the inventors, but cannot form asymmetric organic nanotubes. It was thought to produce a derivative of an asymmetric bihead lipid molecule (Non-patent Document 15) comprising a long-chain dicarboxylic acid bonded to the amino group of 2-glucosamine. Specifically, oligoglycine is further linked to the terminal carboxyl group of the asymmetric bihead lipid molecule by a dehydration condensation reaction to synthesize a lipid molecule (compound-1) represented by the following general formula (1). As a result, the purification process was not necessary and it was easy to produce under mild conditions, and the obtained lipid molecules had good water dispersibility and formed only asymmetric nanotubes with high selectivity. It was found that even in long-term dispersion storage over 6 months at room temperature or refrigeration at a relatively high concentration of about 5 mg / ml in MilliQ water, the dispersion state can be maintained while maintaining the tube form stably. . It is surprising that the production of nanotubes from the lipids obtained in the present invention could be achieved completely at room temperature not only by heating / cooling from milli-Q water but also by neutralization. That is, the present lipid could be quickly dissolved in an equimolar equivalent amount of sodium hydroxide aqueous solution at room temperature, and this solution could be neutralized with hydrochloric acid or the like at room temperature to produce asymmetric nanotubes. Furthermore, the synthesis of lipid molecules can be completed in only three stages, even when counted from commercially available raw materials, and lipids with sufficient purity can be obtained by filtration of solids generated during the progress of the reaction and washing of the obtained solids in all purification steps. It is also a very surprising feature. These excellent characteristics as asymmetric nanotubes have not been achieved in any conventional carboxylic acid-based asymmetric nanotubes, but are also the first in all asymmetric organic nanotubes including amine-based asymmetric nanotubes.
And it confirmed that the asymmetric nanotube obtained by this functioned also as a drug capsule which encapsulates doxorubicin efficiently, and completed this invention.

すなわち、本発明は以下の一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子(化合物−1ともいう。)又はその塩


(式中、nは8〜16の整数を表し、mは1〜4の整数を表し、波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
とその合成方法、および室温下での同脂質のナトリウム塩からの中和によることを特徴とする自己集合によって製造される、高純度で、長期安定性を有する非対称ナノチューブを提供するものであり、上記脂質分子から得られた非対称ナノチューブとアミノ基を有する薬剤又はカチオン性薬剤のカプセル化物を提供するものである。
That is, the present invention relates to an asymmetric bihead lipid molecule (also referred to as Compound-1) represented by the following general formula (1) or a salt thereof.


(In the formula, n represents an integer of 8 to 16, m represents an integer of 1 to 4, and the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line represents either α or β anomer, or an equilibrium mixture thereof. .)
And a synthesis method thereof, and an asymmetric nanotube having high purity and long-term stability, produced by self-assembly characterized by neutralization from the sodium salt of the same lipid at room temperature, The present invention provides an encapsulated product of an asymmetric nanotube obtained from the lipid molecule and a drug having an amino group or a cationic drug.

具体的には、本発明は以下の通りである。
〔1〕 下記一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子又はその塩;
(式中、nは8〜16の整数であり、mは1〜4の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)。
〔2〕 下記一般式(2)で表されるα,ω−長鎖ジカルボン酸
HOOC−(CH−COOH 一般式(2)
(式中、nは8〜16の整数を表す。)
を水性メタノール中で、2−グルコサミンと縮合させ、生じた固体をろ過、洗浄することで、下記一般式(3)で表される中間体−3
(式中nは8〜16の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を製造し、
当該中間体−3と、オリゴグリシンのC端をエステルなどで保護した下記一般式(4)で表されるオリゴグリシンエステル

(式中mは1〜4の整数を表す。またRはアルコール性水酸基を有する化合物の残基であり、例えば、メチル基、エチル基、三級ブチル基、ベンジル基である。)
を加えて縮合させ、下記一般式(5)で表される中間体−5
(式中nは8〜16の整数を表し、mは1〜4の整数を表す。またRはアルコール性水酸基を有する化合物の残基であり、例えば、メチル基、エチル基、三級ブチル基、ベンジル基である。また式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を得、これをアルカリ加水分解することで脱保護し、下記一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子又はその塩
(式中、nは8〜16の整数であり、mは1〜4の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を製造する方法。
〔3〕 前記〔1〕に記載の非対称双頭型脂質分子又はその塩から形成された、内表面がカルボキシル基で被覆され、外表面が2−グルコサミド基で被覆された構造を有することを特徴とする非対称ナノチューブ。
〔4〕 前記〔1〕に記載の非対称双頭型脂質分子を水に分散し、加熱溶解後冷却するか、又は室温で水又はアルカリ性溶液に分散溶解後、酸で中和することを特徴とする、非対称ナノチューブの製造方法。
〔5〕 さらに、凍結乾燥処理又は超音波処理を施すことで、短尺チューブ状とすることを特徴とする、前記〔4〕に記載の非対称ナノチューブの製造方法。
〔6〕 前記〔3〕の非対称ナノチューブがカチオン性薬剤を包接していることを特徴とする、カチオン性薬剤−非対称ナノチューブ複合体。
〔7〕 前記〔6〕に記載のカチオン性薬剤−非対称ナノチューブ複合体を有効成分とする、カチオン性薬剤組成物。
〔8〕 カチオン性薬剤がアミノ基を有するアントラサイクリン系抗癌剤である、前記〔7〕に記載のカチオン性薬剤組成物。
Specifically, the present invention is as follows.
[1] An asymmetric bihead lipid molecule represented by the following general formula (1) or a salt thereof;
(In the formula, n is an integer of 8 to 16, and m is an integer of 1 to 4. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula is either α or β anomer, or Represents the equilibrium mixture).
[2] α, ω-long-chain dicarboxylic acid HOOC- (CH 2 ) n —COOH represented by the following general formula (2) General formula (2)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16.)
Is condensed with 2-glucosamine in aqueous methanol, and the resulting solid is filtered and washed, whereby intermediate-3 represented by the following general formula (3)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula represents either α or β anomer, or an equilibrium mixture thereof.)
Manufacture and
Intermediate-3 and an oligoglycine ester represented by the following general formula (4) in which the C-terminus of oligoglycine is protected with an ester or the like

(In the formula, m represents an integer of 1 to 4. R is a residue of a compound having an alcoholic hydroxyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, a tertiary butyl group, or a benzyl group.)
Intermediate 5 represented by the following general formula (5)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16, and m represents an integer of 1 to 4. R represents a residue of a compound having an alcoholic hydroxyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, or a tertiary butyl group. (In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula represents either α, β anomer, or an equilibrium mixture thereof.)
And is deprotected by alkaline hydrolysis to obtain an asymmetric bihead lipid molecule represented by the following general formula (1) or a salt thereof
(In the formula, n is an integer of 8 to 16, and m is an integer of 1 to 4. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula is either α or β anomer, or Represents the equilibrium mixture.)
How to manufacture.
[3] A structure formed from the asymmetric bihead lipid molecule or the salt thereof according to [1], wherein the inner surface is coated with a carboxyl group and the outer surface is coated with a 2-glucosamide group. Asymmetric nanotubes.
[4] The asymmetric double-headed lipid molecule according to [1] is dispersed in water and cooled after heating and dissolved, or dispersed and dissolved in water or an alkaline solution at room temperature, and then neutralized with an acid. A method for producing an asymmetric nanotube.
[5] The method for producing an asymmetric nanotube according to [4], further comprising forming a short tube by performing freeze-drying treatment or ultrasonic treatment.
[6] A cationic drug-asymmetric nanotube complex, wherein the asymmetric nanotube of [3] includes a cationic drug.
[7] A cationic drug composition comprising the cationic drug-asymmetric nanotube complex according to [6] as an active ingredient.
[8] The cationic drug composition according to [7], wherein the cationic drug is an anthracycline anticancer agent having an amino group.

本発明によれば、内表面がカルボキシル基、外表面が糖残基で被覆された非対称ナノチューブにおいて従来困難であった、室温下のpH変化といった温和な条件で選択的かつ高収率で製造することができる。また高い分散性を有するため、水性溶媒中で高濃度でも結晶化を起こすことなく、長期保存における安定性も非常に高く、5mg/mlといった比較的高濃度の水分散液でも2ヶ月以上安定に保存可能である。また、この非対称ナノチューブを構成する非対称双頭型脂質分子は新規化合物であって、その原料となる2−グルコサミン、長鎖ジカルボン酸及びオリゴグリシン類は安価であり、わずか3段階の穏和な条件での合成反応により製造でき、精製にはカラムクロマトグラフィーを使う必要がなく、全て再沈殿工程で高純度の脂質を得ることができる。
この非対称ナノチューブ形成性脂質分子の合成および精製が簡便であり、非対称ナノチューブも温和な条件で簡単に製造できる点は、薬剤キャリアとしてのカプセルの大量合成および最終的な薬剤組成物の低価格化の点でも重要である。
そして、本発明の非対称ナノチューブの長期保存安定性や高濃度での良分散性は、抗癌剤治療においてそれぞれ薬剤の安全性の点や患者の負担軽減を図るために経静脈投与する全液量を可能な限り減らす点で必要不可欠である。また本非対称ナノチューブは外径が僅か15nmで、長さを超音波処理などの物理的な擾乱で100nm〜2μmまで調節可能であるためEPR(Enhanced Permiability and Retation)効果によって、ガン組織へ送達する量を高めることが可能となる。このように、本発明の非対称ナノチューブが備えているこれら安定性や良分散性といった特性は、薬剤キャリアとしての優れた特性の1つである。
また、本発明の非対称ナノチューブは内側がカルボキシル基に覆われ、中性付近のpHでは負の電荷を帯びているので、ドキソルビシンのようなアミノ基を有する薬剤やカチオン性薬剤を混合するだけで、薬剤のカプセル化が可能であるという優れた特性を有する。調製が複雑な従来のリポソーム系の薬剤カプセルは治療時に任意の比率で混合することは不可能であり、あらかじめ薬剤をカプセル化したもののみが市販されていたが、本発明では、薬剤カプセルとしてのナノチューブを医療現場で速やかに調整することや、ナノチューブ分散液と薬剤を治療時に任意の割合で混合することでカプセル化が可能である。上記したように原料の脂質合成やナノチューブの調製が極めて容易なため、安価な薬剤カプセルとして提供することも可能である。
そして、本発明の非対称ナノチューブはpH変化などの外部の刺激に応じ、チューブ内表面を被覆するカルボキシル基のイオン化状態の変化又はチューブ構造そのものの形態変化などによって、条件選択的かつ効率的に薬剤を放出することができる。このため、上記のEPR効果によるがん組織へのナノチューブの選択的送達に加え、がん組織特有の低pH環境での効率的な薬剤放出が可能である。さらに、がん細胞内に取り込まれたナノチューブ複合体の場合は、エンドソーム内での低いpH環境による速やかな放出が可能となる。
これによって、医療用のドラッグデリバリーシステムにおける機能性薬剤徐放性キャリアとして用いることができるほか、化粧品分野、食品分野などにおける、乳化剤、分散剤、安定剤用キャリアなどとしての利用も期待できる。
According to the present invention, an asymmetric nanotube whose inner surface is coated with a carboxyl group and whose outer surface is coated with a sugar residue is produced selectively and in high yield under mild conditions such as pH change at room temperature, which has been difficult in the past. be able to. In addition, since it has high dispersibility, it does not cause crystallization even at high concentrations in an aqueous solvent, and is very stable in long-term storage, and even in a relatively high concentration aqueous dispersion such as 5 mg / ml, it is stable for more than 2 months. It can be saved. The asymmetric double-headed lipid molecule constituting the asymmetric nanotube is a novel compound, and the raw materials 2-glucosamine, long-chain dicarboxylic acid and oligoglycine are inexpensive and can be used under mild conditions of only 3 steps. It can be produced by a synthesis reaction, and it is not necessary to use column chromatography for purification, and high-purity lipids can be obtained in all reprecipitation steps.
The synthesis and purification of this asymmetric nanotube-forming lipid molecule is easy, and asymmetric nanotubes can also be easily produced under mild conditions, because the mass synthesis of capsules as drug carriers and the final cost reduction of the drug composition This is also important.
The long-term storage stability and high dispersibility at high concentrations of the asymmetric nanotubes of the present invention enable the total amount of liquid administered intravenously to reduce the burden on patients and the safety of drugs in anticancer drug treatment, respectively. It is essential to reduce as much as possible. The asymmetric nanotube has an outer diameter of only 15 nm, and its length can be adjusted from 100 nm to 2 μm by physical disturbance such as sonication, so that it can be delivered to cancer tissue by EPR (Enhanced Permiability and Retation) effect. Can be increased. Thus, the characteristics such as stability and good dispersibility of the asymmetric nanotube of the present invention are one of excellent characteristics as a drug carrier.
In addition, since the asymmetric nanotube of the present invention is covered with a carboxyl group on the inside and is negatively charged at a pH near neutrality, just mixing a drug having an amino group such as doxorubicin or a cationic drug, It has an excellent property that it can encapsulate drugs. Conventional liposome-based drug capsules that are complicated to prepare cannot be mixed at an arbitrary ratio at the time of treatment, and only those encapsulated drugs in advance have been marketed. In the present invention, however, Encapsulation is possible by quickly adjusting the nanotubes at the medical site, or by mixing the nanotube dispersion and the drug at an arbitrary ratio during treatment. As described above, since lipid synthesis of raw materials and preparation of nanotubes are extremely easy, they can be provided as inexpensive drug capsules.
The asymmetric nanotube of the present invention can be used in a condition-selective and efficient manner in response to an external stimulus such as pH change, by changing the ionization state of the carboxyl group covering the inner surface of the tube or changing the shape of the tube structure itself. Can be released. For this reason, in addition to the selective delivery of the nanotube to the cancer tissue by the EPR effect, it is possible to efficiently release the drug in a low pH environment unique to the cancer tissue. Furthermore, in the case of the nanotube complex taken up into the cancer cell, it becomes possible to promptly release in a low pH environment in the endosome.
As a result, it can be used as a functional drug sustained-release carrier in a drug delivery system for medical use, and can also be expected to be used as a carrier for emulsifiers, dispersants, stabilizers and the like in the cosmetics and food fields.

中間体−3(n=10)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of Intermediate-3 (n = 10) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 化合物−1(n=10,m=2)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of Compound-1 (n = 10, m = 2) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 化合物−1(n=10,m=3)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of Compound-1 (n = 10, m = 3) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 化合物−1(n=10,m=3)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of Compound-1 (n = 10, m = 3) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 中間体−3(n=12)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of Intermediate-3 (n = 12) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 化合物−1(n=12,m=2)のH−NMR(DMSO−d、室温) 1 H-NMR (DMSO-d 6 , room temperature) of Compound-1 (n = 12, m = 2) 化合物−1(n=12,m=3)のH−NMR(DMSO−d、室温) 1 H-NMR (DMSO-d 6 , room temperature) of compound-1 (n = 12, m = 3) 化合物−1(n=12,m=4)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of compound-1 (n = 12, m = 4) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 中間体−3(n=14)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of Intermediate-3 (n = 14) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 化合物−1(n=12,m=3)のH−NMR(DMSO−d、室温) 1 H-NMR (DMSO-d 6 , room temperature) of compound-1 (n = 12, m = 3) 化合物−1(n=14,m=4)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温) 1 H-NMR of compound-1 (n = 14, m = 4) (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) 化合物−1(n=10,m=2の場合)の(A)加熱冷却および(B)pH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)。An electron microscope observation image (transmission image) of an asymmetric nanotube obtained by self-assembly of compound-1 (in the case of n = 10, m = 2) by (A) heating and cooling and (B) pH adjusting method. 化合物−1(n=10,m=3の場合)の(A)加熱冷却および(B)pH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)。An electron microscope observation image (transmission image) of an asymmetric nanotube obtained by (A) heating and cooling of compound-1 (in the case of n = 10, m = 3) and (B) self-assembly by a pH adjusting method. 化合物−1(n=10,m=4の場合)の(A)加熱冷却および(B)pH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)。An electron microscope observation image (transmission image) of an asymmetric nanotube obtained by self-assembly of compound-1 (in the case of n = 10, m = 4) by (A) heating and cooling and (B) pH adjustment method. 化合物−1(n=12,m=2の場合)の(A)加熱冷却および(B)pH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)。左図中の挿入図は 加熱冷却によって調製されたナノチューブからなるヒドロゲル。An electron microscope observation image (transmission image) of an asymmetric nanotube obtained by (A) heating and cooling and (B) self-assembly by pH adjustment method of Compound-1 (in the case of n = 12, m = 2). The inset in the left figure is a hydrogel composed of nanotubes prepared by heating and cooling. 化合物−1(n=12,m=3の場合)の(A)加熱冷却および(B)pH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)。An electron microscope observation image (transmission image) of an asymmetric nanotube obtained by self-assembly of Compound-1 (in the case of n = 12, m = 3) by (A) heating and cooling and (B) pH adjusting method. 化合物−1(n=12,m=4の場合)の(A)加熱冷却および(B)pH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)。An electron microscope observation image (transmission image) of an asymmetric nanotube obtained by self-assembly of compound-1 (in the case of n = 12, m = 4) by (A) heating and cooling and (B) pH adjusting method. 化合物−1(n=14,m=3の場合)のpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)。The electron microscope observation image (transmission image) of the asymmetric nanotube obtained by the self-assembly of the compound-1 (in the case of n = 14, m = 3) by the pH adjustment method. 加熱冷却によって得た化合物−1(n=12,m=4)から得た非対称ナノチューブの超音波処理後の電子顕微鏡観察像(透過像)。左図中の挿入図は標記ナノチューブ分散液の様子。An electron microscope observation image (transmission image) after ultrasonic treatment of an asymmetric nanotube obtained from Compound-1 (n = 12, m = 4) obtained by heating and cooling. The inset in the left figure shows the title nanotube dispersion. 加熱冷却によって得た化合物−1(n=12,m=4)から得た非対称ナノチューブの超音波処理、凍結乾燥、再水和後の電子顕微鏡観察像(透過像)。挿入図(左)は標記分散液の様子。挿入図(右図)は、電子顕微鏡観察H像の拡大像。Electron microscope observation image (transmission image) after ultrasonication, lyophilization, and rehydration of an asymmetric nanotube obtained from Compound-1 (n = 12, m = 4) obtained by heating and cooling. The inset (left) shows the title dispersion. The inset (right) is an enlarged image of the electron microscope observation H image. (A)ドキソルビシンをカプセル化した非対称ナノチューブ(化合物−1でn=12,m=4の場合)の電子顕微鏡観察像と(B)非対称ナノチューブによるドキソルビシンのカプセル化率。(A) An electron microscope observation image of an asymmetric nanotube encapsulating doxorubicin (when n = 12, m = 4 in compound-1) and (B) an encapsulation rate of doxorubicin by an asymmetric nanotube. 非対称ナノチューブ(化合物−1でn=12,m=4の場合。カプセル化はONT/DOX=7/1で行ったもの)からのドキソルビシンの放出実験。図中の括弧内は用いたバッファーのpHを表す。Doxorubicin release experiment from asymmetric nanotubes (compound-1 with n = 12, m = 4. Encapsulation was performed with ONT / DOX = 7/1). The parentheses in the figure represent the pH of the buffer used. ドキソルビシンナノチューブのHela細胞への抗癌特性(MTSアッセイ)。Anti-cancer properties of doxorubicin nanotubes to Hela cells (MTS assay).

1.本発明の非対称双頭型脂質分子について
(1−1)本発明の非対称双頭型脂質分子の特徴:一般式(1)の化合物(化合物−1)
本発明の非対称ナノチューブ形成性の脂質分子は文献未載の新規化合物であり、その形状は、長鎖カルボン酸の片端にアミド基を介し2−グルコサミン残基が連結し、もう一端にオリゴグリシンのN端が縮合した非対称双頭型脂質分子である。
本発明の非対称双頭型脂質分子は、合成が非常に簡便で、かつ外径15nm前後、内径約8−9nmの非対称なナノチューブ構造を、室温でのpH変化により選択的かつ高純度に製造できる。そのために、本発明の脂質分子のアルキレン鎖の鎖長は8〜16の範囲である必要があり、脂質合成時の分散性の良さや精製の容易さからは、10〜14の整数が好ましく、偶数であることがより好ましい。またオリゴグリシン残基の数は、1〜4の範囲であればよいが、ナノチューブ製造時の精製のしやすさ及び得られるチューブの純度の観点から2〜4が望ましい。また、本発明の非対称双頭型脂質分子は、水溶性の製薬上許容される塩の状態であってもよい。例えば、ナトリウム塩、アンモニウム塩などが好ましい。
親水部として用いられる2−グルコサミンは、D体でもL体のいずれを用いてもよいが入手の容易さからD体が好適である。本発明の実施の態様ではD体を用いたので、以下、D体を用いた場合で説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
すなわち、本願発明の非対称双頭型脂質分子は,下記一般式(1)で表される。
(式中、nは8〜16の整数であり、mは1〜4の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
1. About Asymmetrical Double-headed Lipid Molecules of the Present Invention (1-1) Characteristics of Asymmetrical Double-headed Lipid Molecules of the Present Invention: Compound of Formula (1) (Compound-1)
The asymmetric nanotube-forming lipid molecule of the present invention is a novel compound not described in any literature, and its shape is such that a 2-glucosamine residue is linked to one end of a long-chain carboxylic acid via an amide group and an oligoglycine is connected to the other end. It is an asymmetric bihead lipid molecule condensed at the N-terminus.
The asymmetric bihead lipid molecule of the present invention is very easy to synthesize, and can produce an asymmetric nanotube structure having an outer diameter of around 15 nm and an inner diameter of about 8-9 nm selectively and with high purity by changing the pH at room temperature. Therefore, the chain length of the alkylene chain of the lipid molecule of the present invention needs to be in the range of 8 to 16, and an integer of 10 to 14 is preferable from the viewpoint of good dispersibility during lipid synthesis and ease of purification. More preferably, it is an even number. The number of oligoglycine residues may be in the range of 1 to 4, but 2 to 4 is desirable from the viewpoint of ease of purification during nanotube production and the purity of the resulting tube. The asymmetric bihead lipid molecule of the present invention may be in the form of a water-soluble pharmaceutically acceptable salt. For example, sodium salt and ammonium salt are preferable.
As the 2-glucosamine used as the hydrophilic part, either D-form or L-form may be used, but D-form is preferred because of its availability. Since the D-form is used in the embodiment of the present invention, the case where the D-form is used will be described below, but the present invention is not limited to this.
That is, the asymmetric bihead lipid molecule of the present invention is represented by the following general formula (1).
(In the formula, n is an integer of 8 to 16, and m is an integer of 1 to 4. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula is either α or β anomer, or Represents the equilibrium mixture.)

(1−2)本発明の非対称双頭型脂質分子の製造方法
前記一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子又はその塩は、例えば以下に示す方法により容易に製造することができる。
下記一般式(2)で表されるα,ω−長鎖ジカルボン酸
HOOC−(CH−COOH 一般式(2)
(式中、nは8〜16の整数を表す。)
を水性メタノール中で、2−グルコサミンと縮合させ、生じた固体をろ過、洗浄することで、下記一般式(3)で表される中間体−3
(式中nは8〜16の整数を表す。また式中の水酸基の波線は、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を製造することができる。
次にこの一般式(3)の中間体−3とオリゴグリシンのC端をエステルなどで保護した下記一般式(4)で表されるオリゴグリシンエステル

(式中mは1〜4の整数を表す。またRはアルコール性水酸基を有する化合物の残基であり、例えば、メチル基、エチル基、三級ブチル基、ベンジル基である。)
を加えて縮合させ,下記一般式(5)で表される中間体−5
(式中nは8〜16の整数を表し、mは1〜4の整数を表す。またRはアルコール性水酸基を有する化合物の残基であり、例えば、メチル基、エチル基、ベンジル基、三級ブチル基、である。また式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を得た。
次いで、これをアルカリ加水分解することで脱保護し、下記一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子(化合物−1ともいう。)又はその塩
(式中、nは8〜16の整数であり、mは1〜4の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を合成することができる。
(1-2) Method for Producing Asymmetric Double-headed Lipid Molecules of the Present Invention The asymmetric double-headed lipid molecule represented by the general formula (1) or a salt thereof can be easily produced by, for example, the following method.
Α, ω-long-chain dicarboxylic acid HOOC- (CH 2 ) n —COOH represented by the following general formula (2)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16.)
Is condensed with 2-glucosamine in aqueous methanol, and the resulting solid is filtered and washed, whereby intermediate-3 represented by the following general formula (3)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16. The wavy line of the hydroxyl group in the formula represents the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by the wavy line in the formula, either α or β anomer, or an equilibrium mixture thereof. Represents.)
Can be manufactured.
Next, an oligoglycine ester represented by the following general formula (4) in which the intermediate 3 of the general formula (3) and the C-terminal of oligoglycine are protected with an ester or the like

(In the formula, m represents an integer of 1 to 4. R is a residue of a compound having an alcoholic hydroxyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, a tertiary butyl group, or a benzyl group.)
Intermediate 5 represented by the following general formula (5)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16, and m represents an integer of 1 to 4. R represents a residue of a compound having an alcoholic hydroxyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, a benzyl group, (In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula represents either α or β anomer, or an equilibrium mixture thereof.)
Got.
Next, this is deprotected by alkaline hydrolysis, and an asymmetric bihead lipid molecule (also referred to as Compound-1) represented by the following general formula (1) or a salt thereof:
(In the formula, n is an integer of 8 to 16, and m is an integer of 1 to 4. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula is either α or β anomer, or Represents the equilibrium mixture.)
Can be synthesized.

(1−3)中間体−3(一般式(3))を得る縮合工程について
本発明の中間体−3(一般式(3))は、典型的には前記非特許文献15に記載された脂質分子を含むので、非特許文献15に記載の方法に従って、又はそれと同様の方法で製造することができる。
(ア)原料の下記一般式(2)で表されるα,ω−長鎖ジカルボン酸について
HOOC−(CH−COOH 一般式(2)
(式中、nは8〜16の整数を表す。)
原料の長鎖ジカルボン酸としては、中央の疎水部アルキレン鎖の炭素数nが8〜16のものを用いることができる。具体的には、ジカルボン酸セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸を用いることができる。これらジカルボン酸は塩又はモノエステルの状態で用いることもできるが、モノエステルの場合はグルコサミンの縮合後に加水分解が必要となる。
また、これらジカルボン酸の酸無水物や酸クロライドを用いる場合は、縮合剤なしでも縮合反応が起こるが、この場合も縮合後に水を添加して上記活性体の加水分解が必要となる。
(1-3) Condensation Step for Obtaining Intermediate-3 (General Formula (3)) Intermediate-3 (general formula (3)) of the present invention is typically described in Non-Patent Document 15. Since it contains a lipid molecule, it can be produced according to the method described in Non-Patent Document 15 or by a similar method.
(A) About α, ω-long-chain dicarboxylic acid represented by the following general formula (2) of the raw material HOOC- (CH 2 ) n —COOH General formula (2)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16.)
As the raw material long-chain dicarboxylic acid, those having 8 to 16 carbon atoms in the central hydrophobic alkylene chain can be used. Specifically, dicarboxylic acid sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid, heptadecanedioic acid, and octadecanedioic acid can be used. These dicarboxylic acids can be used in the form of salts or monoesters, but in the case of monoesters, hydrolysis is required after condensation of glucosamine.
In addition, when these acid anhydrides or acid chlorides of these dicarboxylic acids are used, a condensation reaction occurs without a condensing agent. In this case, however, hydrolysis of the active substance is required by adding water after the condensation.

(イ)縮合剤について
中間体−3(一般式(3))を得る縮合反応で用いる縮合剤としては、ペプチド合成に用いられる種々の縮合剤を用いることができる。具体的には、「4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド」(DMT−MM)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミドなどを用いることができる。またこのような縮合剤を用いなくても、該当するカルボン酸の酸無水物や酸クロライドを用いることもできる。しかし、水中やメタノール中の反応でも極めて高収率の縮合物を与えるDMT−MMが望ましい。また同反応は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシドなどを用いることができるが、選択的に片側のカルボン酸とのみ縮合反応を行い、速やかに目的とする中間体−3を沈殿させることで単離・精製するためには、ジカルボン酸、2−グルコサミン、中間体−3に適度な溶解度を有する5〜40体積%の水を含有するメタノール、エタノール、イソプロパノールが好適である。
(A) Condensing agent As the condensing agent used in the condensation reaction to obtain Intermediate-3 (general formula (3)), various condensing agents used for peptide synthesis can be used. Specifically, “4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride” (DMT-MM), 1-ethyl-3- (3 -Dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide and the like can be used. Even if such a condensing agent is not used, an acid anhydride or acid chloride of the corresponding carboxylic acid can also be used. However, DMT-MM, which gives a very high yield of condensate even in reactions in water or methanol, is desirable. In the same reaction, methanol, ethanol, isopropanol, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, etc. can be used. In order to isolate and purify intermediate-3 by precipitation, methanol, ethanol containing dicarboxylic acid, 2-glucosamine, 5 to 40% by volume of water having moderate solubility in intermediate-3, Isopropanol is preferred.

(ウ)2−グルコサミンについて
本発明のアミン成分は、2−グルコサミンであり、1位の水酸基はαアノマーであってもβアノマーであっても、もしくはその平衡混合物、又は塩酸塩などの塩であってもよい。
例えば、2−グルコサミンの塩酸塩を用いる場合、水に溶解後、ナトリウムメトキシドなどでアミンに変換して反応に用いる。あるいは、あらかじめα,ω−長鎖ジカルボン酸の二ナトリウム塩等を原料として用いれば、2−グルコサミン塩酸塩の中和は必要がない。
なお、2−グルコサミンは、D体でもL体のいずれを用いてもよいが入手の容易さからD体が好適であるため、本発明の実施の態様ではD体を用いている。したがって、一般式(1)などのアミン成分として表示されている2−グルコサミンはD体が示されている。
(C) About 2-glucosamine The amine component of the present invention is 2-glucosamine, and the hydroxyl group at the 1-position is an α anomer or β anomer, or an equilibrium mixture thereof, or a salt such as hydrochloride. There may be.
For example, when 2-glucosamine hydrochloride is used, it is dissolved in water and then converted into an amine with sodium methoxide or the like and used in the reaction. Alternatively, if the disodium salt of α, ω-long chain dicarboxylic acid or the like is used as a raw material in advance, neutralization of 2-glucosamine hydrochloride is not necessary.
2-glucosamine may be either D-form or L-form, but D-form is preferred because it is easily available. Therefore, D-form is used in the embodiment of the present invention. Therefore, D-form is shown for 2-glucosamine displayed as an amine component such as the general formula (1).

(エ)縮合反応について
一般式(2)の長鎖ジカルボン酸及び2−グルコサミンの縮合反応は、前記縮合剤を添加し、又は添加することなく、水性溶媒中、好ましくは水含有メタノール溶液中で行わせる。
その際の反応温度としては0度ないし50度の範囲が選ばれ、反応時間は通常10分ないし30時間の範囲である。
上記縮合反応では、中間体−3のみが反応中に純度良く沈殿するため、特に精製する必要はないが、必要に応じて、再度メタノールや水含有メタノールなどを用いた加熱・冷却による再沈殿によりさらに高純度のものとすることができる。
このような反応では、一般式(2)のジカルボン酸の両端に2−グルコサミンが反応する可能性もあるが、得られた反応生成物のH−NMRスペクトル(重ジメチルスルホキシド中、室温)の2.2〜2.3ppmのカルボキシル基に隣接するメチレンのシグナルと2.1ppmの糖アミドに隣接するメチレンのシグナルの積分比からみて、きわめて選択的に中間体−3が得られることが確認できている。
このように、本発明によれば、約25〜65%の収率で目的の中間体−3が得られる。
(D) Condensation reaction The condensation reaction of the long-chain dicarboxylic acid of general formula (2) and 2-glucosamine is carried out in an aqueous solvent, preferably in a water-containing methanol solution, with or without the addition of the condensing agent. Let it be done.
The reaction temperature at that time is selected in the range of 0 to 50 degrees, and the reaction time is usually in the range of 10 minutes to 30 hours.
In the above condensation reaction, only Intermediate-3 precipitates with high purity during the reaction, so there is no need for purification, but if necessary, reprecipitation by heating / cooling using methanol or water-containing methanol again. Further, it can be of high purity.
In such a reaction, 2-glucosamine may react at both ends of the dicarboxylic acid of the general formula (2), but the 1 H-NMR spectrum of the obtained reaction product (in heavy dimethyl sulfoxide, at room temperature) From the integration ratio of the methylene signal adjacent to the 2.2 to 2.3 ppm carboxyl group and the methylene signal adjacent to the 2.1 ppm sugar amide, it can be confirmed that Intermediate-3 is obtained very selectively. ing.
Thus, according to the present invention, the desired intermediate-3 is obtained in a yield of about 25 to 65%.

(オ)中間体−3について
本発明の中間体−3は、下記一般式(3)で表される脂質分子であり、
(式中nは8〜16の整数を表す。また式中の水酸基の波線は、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
典型的なn=10,12の脂質分子については、非特許文献15に記載されている。
中間体−3自体も、本発明の非対称双頭型脂質分子と同様に、カルボン酸系の非対称双頭型脂質分子であるが、自己集合させても、ナノチューブとその断片状のものの混合物しか得られず、非対称ナノチューブが形成できなかった点は上記[0004]で述べたとおりである。
本発明の中間体−3は、赤外線吸収スペクトルでは3700〜3300cm−1に糖水酸基に由来する特性吸収、2917〜2922cm−1、および2848〜2852cm−1にオリゴメチレン鎖に由来する特性吸収、1675〜1600cm−1にカルボキシル基に由来する吸収、1640〜1620cm−1にアミドカルボニル基に由来する吸収、1100〜1000cm−1に糖骨格に由来する吸収を示す。
さらにH−NMR(DMSO−d(重水素化ジメチルスルホキシド)と1滴DO、室温)において、 δ値が7.7(βアノマーのNH), 7.5(αアノマーのNH), 4.9(αアノマーの1位のプロトン), 4.4(βアノマーの一位のプロトン), 3.2−3.7(糖のピラノース環のメチン、メチレン、2〜6位), 3.04−3.13(糖ピラノース環のメチレン、6位), 2.28(α体のカルボキシル基の隣のメチレン), 2.2(β体のカルボキシル基の隣のメチレン), 2.1(アミドに隣接したメチレン), 1.5(アミドの二つ隣のメチレン), 1.2(その他のメチレン)のシグナルが観測できることから、中間体−3であると同定できる。
(E) About Intermediate-3 Intermediate-3 of the present invention is a lipid molecule represented by the following general formula (3),
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16. The wavy line of the hydroxyl group in the formula represents the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by the wavy line in the formula, either α or β anomer, or an equilibrium mixture thereof. Represents.)
Non-patent document 15 describes typical n = 10,12 lipid molecules.
Intermediate-3 itself is also a carboxylic acid-based asymmetric biceps lipid molecule similar to the asymmetric biceps lipid molecule of the present invention, but only a mixture of nanotubes and fragments thereof can be obtained by self-assembly. As described in [0004] above, the asymmetric nanotubes could not be formed.
Intermediate-3 of the present invention has characteristic absorptions derived from sugar hydroxyl groups at 3700-3300 cm −1 in the infrared absorption spectrum, characteristic absorptions derived from oligomethylene chains at 2917-2922 cm −1 , and 2848-2852 cm −1 , 1675 ~1600Cm -1 in absorption derived from carboxyl group, absorption derived from amide carbonyl group 1640~1620Cm -1, indicating the absorption derived from the sugar skeleton 1100~1000cm -1.
Furthermore, in 1 H-NMR (DMSO-d 6 (deuterated dimethyl sulfoxide) and 1 drop D 2 O, room temperature), δ value was 7.7 (β anomeric NH), 7.5 (α anomeric NH) , 4.9 (the 1st proton of the α anomer), 4.4 (the 1st proton of the β anomer), 3.2-3.7 (methine of the pyranose ring of the sugar, methylene, positions 2 to 6), 3.04-3.13 (methylene on the sugar pyranose ring, 6th position), 2.28 (methylene next to the carboxyl group of the α-form), 2.2 (methylene next to the carboxyl group of the beta-form), Since signals of 1 (methylene adjacent to the amide), 1.5 (methylene next to the amide) and 1.2 (other methylenes) can be observed, it can be identified as intermediate-3.

(1−4)中間体−3から中間体−5を経て本発明の非対称双頭型脂質分子(化合物−1)を得る工程について
(ア)中間体−5を得るための工程について
中間体−3を下記一般式(4)のオリゴグリシンエステルと脱水縮合することで中間体−5を得ることができる。
(式中mは1〜4の整数を表す。またRはアルコール性水酸基を有する化合物の残基であり、例えば、メチル基、エチル基、三級ブチル基、ベンジル基である。)
一般式(4)のオリゴグリシンエステルとしては、グリシンもしくはグリシルグリシンなどグリシンの重合物のメチルエステル、エチルエステル、三級ブチルエステル、ベンジルエステルなどのエステルが用いられる。アルカリ加水分解の容易さからエチルエステルあるいはメチルエステルが好適である。
(1-4) Steps for obtaining the asymmetric bihead lipid molecule (Compound-1) of the present invention from Intermediate-3 via Intermediate-5 (a) Step for obtaining Intermediate-5 Intermediate-3 Is subjected to dehydration condensation with an oligoglycine ester of the following general formula (4) to obtain intermediate-5.
(In the formula, m represents an integer of 1 to 4. R is a residue of a compound having an alcoholic hydroxyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, a tertiary butyl group, or a benzyl group.)
As the oligoglycine ester of the general formula (4), esters such as methyl ester, ethyl ester, tertiary butyl ester, and benzyl ester of glycine polymer such as glycine or glycylglycine are used. Ethyl ester or methyl ester is preferred because of the ease of alkaline hydrolysis.

中間体−3と一般式(4)のオリゴグリシンエステルとを脱水縮合する反応においても、前記(1−3)(イ)と同様の縮合剤を用いることができる。具体的には、DMT−MM、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミドなどを用いることができるが、高収率の縮合物を与えるDMT−MMあるいは1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩が望ましい。また同反応はジメチルフォルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド、N―メチルピロリドン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ジメチルスルホキシドなどを用いることができるが、原料の溶解性の点からDMFが好適である。
ここでの縮合反応も同様に、反応温度としては0度ないし50度の範囲が選ばれ、反応時間は通常10分ないし30時間の範囲である。
中間体−5を得るための縮合反応後にDMFを留去して得た固体を洗浄し不純物を溶解成分として除去するためには、メタノール、エタノール、イソプロパノール等が用いられるが、中間体−5の溶解性を抑制させるためにメタノールを用いることが望ましい。
Also in the reaction for dehydrating condensation of Intermediate-3 and the oligoglycine ester of the general formula (4), the same condensing agent as in the above (1-3) (a) can be used. Specifically, DMT-MM, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide and the like can be used, but DMT-MM giving a high yield of condensate Alternatively, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride is desirable. In the same reaction, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, methanol, ethanol, isopropanol, dimethyl sulfoxide, and the like can be used, but DMF is preferred from the viewpoint of solubility of raw materials.
Similarly, in the condensation reaction, the reaction temperature is selected in the range of 0 to 50 degrees, and the reaction time is usually in the range of 10 minutes to 30 hours.
In order to wash the solid obtained by distilling off DMF after the condensation reaction to obtain Intermediate-5 and remove impurities as a dissolved component, methanol, ethanol, isopropanol, etc. are used. In order to suppress solubility, it is desirable to use methanol.

(イ)中間体−5について
中間体−5は、下記一般式(5)に示されるように、本願目的非対称双頭型脂質分子の末端カルボキシル基が保護基(メチル基、エチル基、三級ブチル基又はベンジル基)により保護された化合物として得られる。
(式中nは8〜16の整数を表し、mは1〜4の整数を表す。またRはアルコール性水酸基を有する化合物の残基であり、例えば、メチル基、エチル基、三級ブチル基、ベンジル基である。また式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
上記縮合反応の系においては、中間体−5のみが溶解性が低く、選択的に沈殿するため、ろ過後の沈殿固体の洗浄を除けば特に精製する必要はないが、必要に応じて、再度メタノールや水含有メタノールなどを用いた加熱・冷却による再沈殿によりさらに高純度のものとすることができる。
(A) Intermediate-5 As shown in the following general formula (5), intermediate-5 has a protective carboxyl group (methyl group, ethyl group, tertiary butyl) as shown in the following general formula (5). Group or benzyl group).
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16, and m represents an integer of 1 to 4. R represents a residue of a compound having an alcoholic hydroxyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, or a tertiary butyl group. (In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula represents either α, β anomer, or an equilibrium mixture thereof.)
In the above condensation reaction system, only the intermediate-5 has low solubility and is selectively precipitated, so that it is not necessary to purify it except for washing the precipitated solid after filtration. Higher purity can be achieved by reprecipitation by heating and cooling using methanol or water-containing methanol.

(ウ)目的化合物−1を得るための加水分解工程について
中間体−5を加水分解により脱保護することで簡単に本発明の非対称双頭型脂質分子(化合物−1)を得ることができる。その際の加水分解では、溶解度と反応性の観点から、メタノール/水混合溶媒が好適である。反応温度としては20度ないし80度の範囲が選ばれ、反応時間は通常30分ないし6時間の範囲である。また中間体−5のRがベンジル基の場合は、DMF、あるいはメタノール、メタノール/水中などでのパラジウム炭素を触媒とした接触水素化還元での脱ベンジルエステルもよい。またRが三級ブチル基の場合は、DMF中で酸処理による脱エステルも可能である。
また加水分解反応も定量的に進行し、副反応もほとんど見られないことから、反応後の酸の添加による中和で純度よく目的とする化合物−1を得ることができるが、必要に応じてメタノールやエタノール、DMFなどで加熱冷却による精製を行ってもよい。
(C) Hydrolysis Step for Obtaining Target Compound-1 The asymmetric bihead lipid molecule (Compound-1) of the present invention can be easily obtained by deprotecting Intermediate-5 by hydrolysis. In the hydrolysis at that time, a methanol / water mixed solvent is preferable from the viewpoint of solubility and reactivity. The reaction temperature is selected in the range of 20 to 80 degrees, and the reaction time is usually in the range of 30 minutes to 6 hours. In addition, when R of intermediate-5 is a benzyl group, debenzyl ester in catalytic hydrogenation reduction using palladium on carbon as a catalyst in DMF or methanol, methanol / water, or the like may be used. When R is a tertiary butyl group, deesterification by acid treatment in DMF is also possible.
In addition, since the hydrolysis reaction proceeds quantitatively and almost no side reaction is observed, the target compound-1 can be obtained with high purity by neutralization by addition of an acid after the reaction. Purification by heating and cooling may be performed with methanol, ethanol, DMF, or the like.

(エ)本発明の非対称双頭型脂質分子(化合物−1)の同定
このような化合物の元素分析の実測値が誤差範囲内で計算値と一致し、また赤外線吸収スペクトルでは3700〜3300cm−1に糖水酸基に由来する特性吸収、2917−2922cm−1、および2848−2852cm−1にオリゴメチレン鎖に由来する特性吸収、1675−1600cm−1にカルボキシル基に由来する吸収、1650〜1620cm−1にグリシン残基やグルコサミンに連結したアミドカルボニル基に由来する吸収、1100〜1000cm−1に糖骨格に由来する吸収を示す。さらにH−NMR(DMSO−dと1滴DOあるいはDMSO−dのみ、室温)において、 δ値が8.2付近(グリシンのNH),7.6付近(グルコサミンのNH), 4.9付近(αアノマーの1位のプロトン), 4.4付近(βアノマーの一位のプロトン), 3.2−3.7付近(糖のピラノース環、2〜6位。グリシンのメチレン), 3.0−3.1付近(糖ピラノース環、6位のメチレン), 2.2−2.1付近(アミドカルボニル基の隣のメチレン), 1.5付近(アミドの二つ隣のメチレン), 1.2付近(その他のメチレン)のシグナルが観測できる。このことから、当該化合物は、目的の化合物−1であると同定できる。
(D) Identification of Asymmetric Double-headed Lipid Molecule (Compound-1) of the Present Invention The measured value of elemental analysis of such a compound agrees with the calculated value within an error range, and it is 3700-3300 cm −1 in the infrared absorption spectrum. characteristic absorption derived from sugar hydroxyl, 2917-2922Cm -1, and 2848-2852Cm -1 to the characteristic absorption derived from oligo methylene chain, absorption derived from carboxyl group 1675-1600Cm -1, glycine 1650~1620Cm -1 Absorption derived from an amide carbonyl group linked to a residue or glucosamine, and absorption derived from a sugar skeleton at 1100 to 1000 cm −1 are shown. Furthermore, in 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O or DMSO-d 6 only, room temperature), the δ value is around 8.2 (glycine NH), 7.6 (glucosamine NH), Around 4.9 (proton at the 1st position of the α anomer), around 4.4 (the 1st proton at the β anomer), around 3.2-3.7 (the pyranose ring of the sugar, positions 2 to 6, methylene of glycine) ), 3.0-3.1 (sugar pyranose ring, 6-position methylene), 2.2-2.1 (methylene next to the amide carbonyl group), 1.5 (two adjacent to the amide) Methylene), signal around 1.2 (other methylene) can be observed. From this, the said compound can be identified as the target compound-1.

2.本発明の非対称ナノチューブについて
(2−1)本発明の非対称ナノチューブの製造方法
(ア)加熱溶解・冷却法
本発明の非対称双頭型脂質分子を用いて非対称ナノチューブを製造する方法の1つは、一般的な自己集合性脂質分子の自己集合のための加熱溶解・冷却法を適用することができる。
本発明の非対称双頭型脂質分子(0.5mg〜5mg)を1ミリリットルの純水(ミリQ水など)に分散し、80〜100℃に加熱溶解後、冷却(0.1℃〜10℃毎分)することで非対称ナノチューブからなるヒドロゲルが得られる。この時の電子顕微鏡観察から、長さが10μm以上あるナノチューブの絡み合った構造が確認できている。
本発明の非対称ナノチューブは構造安定性が高いので、凍結乾燥処理あるいは超音波処理などの物理的擾乱にも耐えられる。これらの物理的擾乱処理によって、収率良く軸比の短い、かつ良分散性の非対称ナノチューブに変換することが可能である。
得られた非対称ナノチューブの形態、大きさなどは、分散液を電子顕微鏡用のグリッドに滴下し、内部を電子線不透過な染色剤で染色することで、確認することができる。この様にして外径が約15nm、内径が約8〜9nm、長さが、100nm〜2μmの非対称ナノチューブを得ることができた。
2. About Asymmetric Nanotubes of the Present Invention (2-1) Asymmetric Nanotube Production Method of the Present Invention (A) Heat Dissolution / Cooling Method One of the methods for producing asymmetric nanotubes using the asymmetric double-headed lipid molecule of the present invention is Heat dissolution / cooling method for self-assembly of typical self-assembling lipid molecules can be applied.
The asymmetric bihead lipid molecule (0.5 mg to 5 mg) of the present invention is dispersed in 1 ml of pure water (such as Milli-Q water), heated and dissolved at 80 to 100 ° C., and then cooled (every 0.1 to 10 ° C. To obtain a hydrogel composed of asymmetric nanotubes. From the electron microscope observation at this time, an intertwined structure of nanotubes having a length of 10 μm or more has been confirmed.
Since the asymmetric nanotube of the present invention has high structural stability, it can withstand physical disturbance such as freeze-drying treatment or ultrasonic treatment. By these physical disturbance treatments, it is possible to convert into asymmetrical nanotubes with good yield and short axial ratio and with good dispersibility.
The form, size, etc. of the obtained asymmetric nanotube can be confirmed by dropping the dispersion on a grid for an electron microscope and staining the inside with a stain that is opaque to electron beams. In this way, an asymmetric nanotube having an outer diameter of about 15 nm, an inner diameter of about 8-9 nm, and a length of 100 nm-2 μm could be obtained.

(イ)pH調整法
本発明の非対称双頭型脂質分子を室温で等モルから2等量程度の水酸化ナトリウム水溶液に分散・溶解し、つぎに室温で塩酸等の酸溶液を等モルから2等量程度添加してpH5〜6程度に調整することで同様に非対称ナノチューブを得ることができる。上記水酸化物水溶液としては、水酸化ナトリウム以外にもリチウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどの水酸化物水溶液も用いることができる。また上記酸溶液としては塩酸以外にもリン酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、アスコルビン酸、硫酸等を用いることができる。
なお、原料として非対称双頭型脂質分子の塩(例えばナトリウム塩)などを用いる場合は、上記水酸化ナトリウム水溶液でもよいが、中和により多くの酸を必要とする。このため、より好ましくは室温で同塩を純水(ミリQ水など)に分散・溶解し、つぎに上記と同様室温で塩酸等の算用液を等モルから1.5等量程度添加してpH5〜6程度に調製することで同様に調製すればよい。
このpH調整法を適用する場合も、超音波処理、凍結乾燥などで軸比の短い非対称ナノチューブに変換可能であり、そのサイズはいずれもほぼ同じである。特に後者では、再水和時の添加する水の量によって良分散な状態のまま脂質濃度を10mg/ml程度まで上げることができる。またそれ以上(例えば50mg/ml)に濃度を上げることも可能であるが、ゲル状に変化する。
(I) pH adjustment method The asymmetric bihead lipid molecule of the present invention is dispersed and dissolved in an equimolar to 2 equivalent aqueous sodium hydroxide solution at room temperature, and then an acid solution such as hydrochloric acid is equimolar to 2 etc. at room temperature. Asymmetric nanotubes can be obtained in the same manner by adding about an amount and adjusting the pH to about 5-6. As said hydroxide aqueous solution, hydroxide aqueous solutions, such as lithium, potassium, rubidium, cesium, can also be used besides sodium hydroxide. In addition to hydrochloric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, citric acid, ascorbic acid, sulfuric acid and the like can be used as the acid solution.
In addition, when using the salt (for example, sodium salt) etc. of an asymmetric bihead type lipid molecule as a raw material, although the said sodium hydroxide aqueous solution may be used, many acids are required for neutralization. For this reason, more preferably, the same salt is dispersed and dissolved in pure water (such as Milli-Q water) at room temperature, and then an arithmetic liquid such as hydrochloric acid is added at about room temperature to about 1.5 equivalents at room temperature as described above. It may be prepared similarly by adjusting the pH to about 5-6.
Even when this pH adjustment method is applied, it can be converted into an asymmetric nanotube with a short axial ratio by ultrasonic treatment, freeze-drying, etc., and the sizes are almost the same. Particularly in the latter case, the lipid concentration can be increased to about 10 mg / ml in a well-dispersed state depending on the amount of water added during rehydration. Further, it is possible to increase the concentration beyond that (for example, 50 mg / ml), but it changes into a gel.

(2−2)本発明の非対称ナノチューブの安定性
こうして得られた非対称ナノチューブの分散液は、そのまま室温あるいは冷蔵庫で上記のいずれの濃度で冷蔵保存しても約6ヶ月以上、沈殿を与えることなく良好な分散液として保存可能である。さらに分散液を凍結乾燥すれば1年以上の室温保存が可能で、ミリQ水等を添加して再水和すると同様の分散液を得ることができる。
(2-2) Stability of Asymmetric Nanotubes of the Present Invention The dispersion of asymmetric nanotubes thus obtained does not give a precipitate for about 6 months or more even when stored at room temperature or in a refrigerator at any of the above concentrations. It can be stored as a good dispersion. Furthermore, if the dispersion is freeze-dried, it can be stored at room temperature for one year or more, and a similar dispersion can be obtained by adding Milli-Q water or the like to rehydrate.

(2−3)本発明の非対称ナノチューブの構造
チューブ状構造であることの確認は、ネガティブ染色後の電子顕微鏡観察によってチューブ内空間を可視化することで可能となる(非特許文献1、10)。すなわち、チューブの内空間に電子線を透過させない染色剤を毛細管現象によって導入し、電子顕微鏡観察による透過像を得ると、染色剤が分布するチューブ内空間が暗い像を与え、チューブの壁は電子線が透過しやすい有機物で出来ているため、薄いコントラストを与える。これによって確認可能である。
また非対称ナノチューブ構造(すなわちチューブ内表面にカルボキシル基また外表面に2−グルコサミド基を配列するように配向する構造)の確認は、ナノチューブの粉末X線回折パターンから得られるナノチューブの膜厚の周期dと分子モデルから推定される分子長Lの関係から推測できる。すなわち非対称双頭型脂質が非対称ナノチューブ構造を形成しているときは、ナノチューブの膜周期dと分子長Lがほぼ同じか、あるいはdが若干小さくなることが知られている(非特許文献9、10)。そこで、以下のようにdとLを比較検討した結果、いずれの場合にも上記の関係を満たすことが明らかとなった(表1)。
以上から、本発明の有機ナノチューブは非対称ナノチューブであることがわかった。
(2-3) Structure of the asymmetric nanotube of the present invention Confirmation of the tube-like structure can be made by visualizing the space in the tube by observation with an electron microscope after negative staining (Non-Patent Documents 1 and 10). That is, when a staining agent that does not transmit electron beams is introduced into the inner space of the tube by capillary action and a transmission image is obtained by observation with an electron microscope, the inner space of the tube in which the staining agent is distributed gives a dark image, and the wall of the tube Because it is made of organic material that allows easy transmission of lines, it gives a thin contrast. This can be confirmed.
In addition, the confirmation of the asymmetric nanotube structure (that is, the structure in which the carboxyl group is arranged on the inner surface of the tube or the 2-glucosamide group is arranged on the outer surface) is confirmed by the period d of the nanotube film thickness obtained from the powder X-ray diffraction pattern of the nanotube And the molecular length L estimated from the molecular model. That is, when the asymmetric double-headed lipid forms an asymmetric nanotube structure, it is known that the membrane period d and the molecular length L of the nanotube are substantially the same or d slightly smaller (Non-patent Documents 9 and 10). ). Therefore, as a result of comparing and examining d and L as described below, it was found that the above relationship was satisfied in any case (Table 1).
From the above, it was found that the organic nanotube of the present invention is an asymmetric nanotube.

<表1> 非対称ナノチューブのXRDより得られる膜周期dと分子モデルから得られる分子長Lの関係
<Table 1> Relationship between film period d obtained from XRD of asymmetric nanotube and molecular length L obtained from molecular model

表1には、記述していないが、本発明の化合物−1のn=14,16の場合も、n=10,12の場合と同様のチューブ形態とサイズを示すことを確認した。一般には鎖長が長くなるほど、非対称ナノチューブ構造を取りやすくなることが以前の研究より明かにされており(非特許文献17)、分子の鎖長のみが異なる一連の脂質群では、自己集合で得られるナノチューブ構造がほぼ同じ形態やサイズ(内径、外径、壁厚)を有する場合は、分子の配列様式も同様であることも知られている(非特許文献10)。したがって、n=14,16の場合も、n=10,12の場合と同様の非対称ナノチューブ構造を形成していることが示唆される。   Although not described in Table 1, it was confirmed that when n = 14, 16 of Compound-1 of the present invention, the same tube form and size as in the case of n = 10, 12 were exhibited. In general, it has been clarified from previous studies that the longer the chain length, the easier it is to form an asymmetric nanotube structure (Non-patent Document 17). A series of lipid groups differing only in the molecular chain length can be obtained by self-assembly. It is also known that when the resulting nanotube structures have substantially the same form and size (inner diameter, outer diameter, wall thickness), the molecular arrangement is the same (Non-patent Document 10). Therefore, it is suggested that an asymmetric nanotube structure similar to the case of n = 10, 12 is formed also in the case of n = 14, 16.

3.本発明の非対称ナノチューブへのカプセル化
(3−1)カプセル化できる対象物質について
本発明の非対称ナノチューブは、その内側がカルボキシル基で被覆されているため、中に好ましく包接される薬剤は、カルボキシル基とイオン結合可能なアミノ基などのカチオン性の官能基を有する化合物が好ましく、安定なカチオン性薬剤−非対称ナノチューブ複合体を形成する。また、チューブ内が負の電荷に満たされた環境となっているため、特にイオン結合可能な官能基を有している化合物でなくても、物質全体が正の電荷を帯びたカチオン性物質であって、サイズが0.1〜5nm程度の物質であれば包接可能であり、このようなカチオン性物質を包接した非対称ナノチューブもカチオン性物質−非対称ナノチューブ複合体を形成しているといえる。
カチオン性薬剤−非対称ナノチューブ複合体を形成する具体的なカチオン性薬剤としては、ドキソルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ダウノルビシン、ピラルビシンなどのアントラサイクリン系抗癌剤やその他のアミノ基を有する薬剤が特に好ましく用いられる。
また、シスプラチン、ネダプラチン、カルボプラチン、オキサリプラチンなどのカチオン性薬剤も好ましい。
また、このような医薬品としての薬理作用を有する薬剤のみならず、化粧品用、食品用などのカチオン性の乳化剤、分散剤、安定剤、保湿剤等各種添加剤に対しても適用可能である。
3. Encapsulation in asymmetric nanotubes of the present invention (3-1) Regarding target substances that can be encapsulated Since the inside of the asymmetric nanotubes of the present invention is coated with carboxyl groups, the drug preferably included therein is carboxyl A compound having a cationic functional group such as an amino group capable of ion bonding with a group is preferable, and forms a stable cationic drug-asymmetric nanotube complex. In addition, since the inside of the tube is filled with a negative charge, the entire substance is a positively charged cationic substance, even if it is not a compound having a functional group capable of ionic bonding. In addition, if the substance is about 0.1 to 5 nm in size, it can be included, and it can be said that the asymmetric nanotube including the cationic substance also forms a cationic substance-asymmetric nanotube complex. .
As a specific cationic drug forming the cationic drug-asymmetric nanotube complex, anthracycline anticancer drugs such as doxorubicin, idarubicin, epirubicin, daunorubicin, pirarubicin, and other drugs having an amino group are particularly preferably used.
Also preferred are cationic drugs such as cisplatin, nedaplatin, carboplatin, oxaliplatin.
Moreover, it is applicable not only to such drugs having a pharmacological action as pharmaceuticals but also to various additives such as cationic emulsifiers, dispersants, stabilizers, humectants for cosmetics and foods.

(3−2)非対称ナノチューブへのカプセル化方法
カプセル化したいカチオン性物質を純水(ミリQ水)に0.1mg/mL〜50mg/の濃度になるように溶解又は懸濁したものと、本発明の非対称ナノチューブ分散液(濃度 0.1mg/mL〜20mg/mL)とを等量混合し、10分〜3時間程度室温で放置する。そのことで、30〜95%程度のカプセル化率を達成できるため、例えば抗癌剤用組成物として用いる場合など、有効量を含有させるための組成物総量を低く抑えることができる。
またカプセル化されなかった物質は、上記混合溶液を200nmの多孔質膜でろ過することによって、効率よく取り除くことができる。これによって、カチオン性物質をカプセル化したチューブのみを固体として単離することができるので、これを任意の濃度でミリQ水に再分散させることで濃度を調整することも可能である。またカチオン性物質をカプセル化したチューブを凍結乾燥して得た固体を同様に任意の濃度でミリQ水に分散させることでも濃度を調整することができる。
薬剤のカプセル化率は、上記の手法でカプセル化した後、ナノチューブを濾別し、これをミリQ水に再分散して得られた溶液の薬剤固有のUV吸収を測定することで、定量することができる。
例えばドキソルビシンの場合、ドキソルビシン溶液200μL(それぞれミリQ水1mLあたりに2.0mg,1.0mg,0.714mg,0.625mg,0.555mg,0.50mg溶解したもの)とナノチューブ分散液(200μL、5mg/mL)を混合し、30分室温で放置した。これより200μLを取り、200nmの多孔質膜でろ過し、さらにミリQ水(400μL)で洗浄した。濾別された固体(ナノチューブ)はろ紙ごと200μLのミリQ水に再分散した。ドキソルビシンのUV吸収(480nm)によって、ろ過前の溶液とろ過後の溶液の吸収を比較して、カプセル化率を求めた。
本発明の薬剤カプセル化率は、ドキソルビシンの場合で62〜95%程度と、きわめて高濃度にカプセル化することができる。
(3-2) Encapsulation method into asymmetric nanotubes A cationic substance to be encapsulated dissolved or suspended in pure water (Milli Q water) to a concentration of 0.1 mg / mL to 50 mg / Equivalent amounts of the asymmetric nanotube dispersion of the invention (concentration: 0.1 mg / mL to 20 mg / mL) are mixed and left at room temperature for about 10 minutes to 3 hours. Thereby, since the encapsulation rate of about 30 to 95% can be achieved, the total amount of the composition for containing an effective amount can be kept low, for example, when used as a composition for an anticancer agent.
Moreover, the substance which was not encapsulated can be efficiently removed by filtering the mixed solution through a 200 nm porous membrane. As a result, only the tube encapsulating the cationic substance can be isolated as a solid, and the concentration can be adjusted by redispersing it in milli-Q water at an arbitrary concentration. The concentration can also be adjusted by dispersing a solid obtained by freeze-drying a tube encapsulating a cationic substance in milliQ water at an arbitrary concentration.
The encapsulation rate of the drug is quantified by encapsulating by the above method, filtering the nanotubes, and redispersing the nanotubes in MilliQ water to measure the UV absorption specific to the drug. be able to.
For example, in the case of doxorubicin, 200 μL of doxorubicin solution (dissolved in 2.0 mg, 1.0 mg, 0.714 mg, 0.625 mg, 0.555 mg, and 0.50 mg per mL of milliQ water) and a nanotube dispersion (200 μL, 5 mg / mL) and mixed and left at room temperature for 30 minutes. From this, 200 μL was taken, filtered through a 200 nm porous membrane, and further washed with milliQ water (400 μL). The solid (nanotube) separated by filtration was redispersed in 200 μL of milliQ water together with the filter paper. The encapsulation rate was determined by comparing the absorption of the solution before filtration and the solution after filtration by UV absorption (480 nm) of doxorubicin.
In the case of doxorubicin, the drug encapsulation rate of the present invention can be encapsulated at an extremely high concentration of about 62 to 95%.

(3−3)薬剤のナノチューブからの放出について
本発明においてカプセル化された薬剤は、pH変化などの外部の刺激に応じ、チューブ内表面を被覆するカルボキシル基のイオン化状態の変化又はチューブ構造そのものの形態変化などによって、条件選択的かつ効率的に薬剤を放出することができる。
具体的には、ミリQ水の分散液にバッファー溶液を加えpH値を4〜6程度とすることで、内表面のカルボキシル基がプロトン化するため、放出の加速が可能である。またpHを7〜8程度にすることでも徐放することが可能である。
また、本発明の非対称ナノチューブとして、超音波処理などにより長さを50nm〜500nm程度にまでサイズダウンしたナノチューブを用いることで、EPR(Enhanced Permiability and Retation)効果により、ターゲットとなるガン細胞、組織へ送達する量を高めることが可能である。
ナノチューブからの薬剤放出量は、チューブ分散液を透析膜チューブ(分画分子量1200〜20000程度)の内水相に密閉し、膜を通過して外水相に放出された薬剤をUVなどの分光分析によって計測することで定量的に計測可能である。
例えば、ドキソルビシンを内包化した非対称ナノチューブ(ナノチューブ/Dox=8/1)のPBSバッファー中(pH7.4)の場合は、これを透析膜(分画分子量14000)に密閉し、同様にPBSバッファー中(pH7.4)の外水相に入れて撹拌しながら外水相のドキソルビシンの放出量をUV吸収によってモニターした。
その場合、PBSバッファー中(pH7.4)中では、1時間あたり10〜12%程度、4時間目では約50%程度の徐放効果を確認できた。
一方、弱酸性状態(pH5.5)では、むしろ一時間あたり33%、4時間目で82%以上を放出し、8時間ではほぼ全量放出してしまうことから、非対称ナノチューブ内表面を覆うカルボキシル基から生じたカルボキシラートのプロトン化が刺激となって抗癌剤の放出を加速できることが確認できた。この低pH条件で抗癌剤放出が加速される点は、ナノチューブを薬剤カプセルとして利用する場合、極めて有効性であると考えられる。一般に、ガン組織およびガン細胞は、正常細胞に比べて弱酸性(低pH)であるという特性を有するからである。
(3-3) Release of Drugs from Nanotubes The drug encapsulated in the present invention changes the ionization state of the carboxyl group covering the inner surface of the tube or the tube structure itself in response to external stimuli such as pH change. The drug can be released selectively and efficiently by changing the shape.
Specifically, by adding a buffer solution to the dispersion of Milli-Q water and adjusting the pH value to about 4 to 6, the carboxyl group on the inner surface is protonated, so that the release can be accelerated. Moreover, it is possible to release slowly by adjusting the pH to about 7-8.
In addition, as an asymmetric nanotube of the present invention, a nanotube whose size is reduced to about 50 nm to 500 nm by ultrasonic treatment or the like is used, so that it can be applied to target cancer cells and tissues by an EPR (Enhanced Permiability and Retation) effect. It is possible to increase the amount delivered.
The amount of drug released from the nanotube is determined by sealing the tube dispersion in the inner aqueous phase of a dialysis membrane tube (fractionated molecular weight of about 1200 to 20000), and the drug released through the membrane and released into the outer aqueous phase is subjected to spectroscopy such as UV. It is possible to measure quantitatively by measuring by analysis.
For example, in the case of an asymmetric nanotube encapsulating doxorubicin (nanotube / Dox = 8/1) in a PBS buffer (pH 7.4), this is sealed in a dialysis membrane (molecular weight cut off 14000) and similarly in a PBS buffer. The amount of released doxorubicin in the outer aqueous phase was monitored by UV absorption while stirring in the outer aqueous phase of (pH 7.4).
In that case, a sustained release effect of about 10 to 12% per hour in PBS buffer (pH 7.4) and about 50% in 4 hours could be confirmed.
On the other hand, in the weakly acidic state (pH 5.5), rather than 33% per hour, 82% or more is released in the 4th hour, and almost all is released in 8 hours. It was confirmed that the release of the anticancer drug can be accelerated by the protonation of the carboxylate generated from the stimulation. The point that the release of the anticancer drug is accelerated under this low pH condition is considered to be extremely effective when the nanotube is used as a drug capsule. This is because cancer tissues and cancer cells generally have the property of being weakly acidic (low pH) compared to normal cells.

4.カプセル化された薬剤組成物
(4−1)薬剤組成物について
本発明の非対称ナノチューブは、上述のように薬剤キャリアとして優れた特性を有しているため、治療用の薬剤を有効量含む非対称ナノチューブ複合体を有効成分として、薬理学的に許容される担体と共に薬剤組成物とすることができる。なお、薬剤組成物とは、例えば抗癌剤など癌の予防、治療又は処置のための医薬組成物を含む。また、水性環境中に徐々に薬剤を放出させたい場合などにも有効であることから、この薬剤組成物としては、化粧品用、食品用として配合されるカチオン性薬剤組成物も包含される。
本発明のカプセル内の薬剤として典型的な薬剤は、上述のドキソルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ダウノルビシン、ピラルビシンなどのアントラサイクリン系抗癌剤やその他のアミノ基を有する薬剤である。その他、シスプラチン、ネダプラチン、カルボプラチン、オキサリプラチンなどのカチオン性薬剤も同様に用いることができる。
ここで、薬学的に許容される担体とは、希釈剤又は賦形剤、例えば、水又は生理的許容される緩衝液を含む。
本発明の薬剤組成物は、錠剤などの経口投与も可能であるが、静脈経由若しくは直接患部への注射、外用剤などの非経口的に投与することもできる。
本発明の薬剤組成物を患者に投与する際の投与量は、用いる薬剤の種類、医療対象の患者の年齢、体重及び病状、投与経路などに従い適宜決めることができるが、典型的には、1回の投与当たりの薬剤の有効量としては、1μg〜1g、好ましくは100μg〜10mgの範囲である。
4). Encapsulated drug composition (4-1) Drug composition Since the asymmetric nanotube of the present invention has excellent properties as a drug carrier as described above, the asymmetric nanotube containing an effective amount of a therapeutic drug The complex can be used as an active ingredient to form a pharmaceutical composition together with a pharmacologically acceptable carrier. The pharmaceutical composition includes a pharmaceutical composition for preventing, treating or treating cancer such as an anticancer agent. In addition, since it is effective when it is desired to gradually release a drug in an aqueous environment, the drug composition includes a cationic drug composition formulated for cosmetics and foods.
Typical drugs as the drug in the capsule of the present invention are the above-mentioned anthracycline anticancer drugs such as doxorubicin, idarubicin, epirubicin, daunorubicin, pirarubicin and other drugs having an amino group. In addition, cationic drugs such as cisplatin, nedaplatin, carboplatin, and oxaliplatin can be used in the same manner.
Here, pharmaceutically acceptable carriers include diluents or excipients such as water or physiologically acceptable buffers.
The pharmaceutical composition of the present invention can be administered orally, such as a tablet, but can also be administered parenterally, such as intravenously or directly into the affected area, or an external preparation.
The dosage at the time of administering the pharmaceutical composition of the present invention to a patient can be appropriately determined according to the type of drug used, the age, weight and medical condition of the patient to be medically treated, the route of administration, etc. The effective amount of the drug per administration is 1 μg to 1 g, preferably 100 μg to 10 mg.

(4−2)薬剤組成物の機能について
本発明の非対称ナノチューブによる薬剤カプセル化物は、中性付近での徐々に放出することができる徐放作用と、酸性条件での加速された薬剤放出効果と2つの効果が期待できる。すなわち、癌細胞の場合、若干酸性状態のがん組織付近での選択的な薬剤放出効果と共に、がん細胞内部での速やかな薬剤放出による高い抗癌活性の発現という二つの効果が期待できる。
なお、本発明で「細胞」というとき、典型的にはヒトを含む哺乳動物細胞を指す。インビトロでの培養細胞であってもよいが、薬剤治療用の場合、生体を構成する組織、臓器内の細胞や、血液など体液中の血球細胞やリンパ球細胞などの免疫細胞、及び各種の癌細胞が対象となる。
(4-2) Function of drug composition The drug-encapsulated product of the asymmetric nanotube of the present invention has a sustained release action that can be gradually released in the vicinity of neutrality, and an accelerated drug release effect under acidic conditions. Two effects can be expected. That is, in the case of cancer cells, two effects can be expected: a selective drug release effect in the vicinity of a slightly acidic cancer tissue, and a high anticancer activity expression by rapid drug release inside the cancer cell.
In the present invention, the term “cell” typically refers to mammalian cells including humans. In vitro cultured cells may be used, but in the case of drug treatment, tissues in organs, cells in organs, immune cells such as blood cells and lymphocyte cells in body fluids such as blood, and various cancers Cells are targeted.

(4−3)抗癌活性の測定
一例として、本発明のドキソルビシンを内包化した非対称ナノチューブを用いた抗癌剤組成物についての抗癌活性を、以下のように確認した。
抗癌活性については、ドキソルビシンを内包化した非対称ナノチューブを培養液中に分散させたHela細胞に添加、24時間培養後、細胞数あるいはそれにかわるもの(細胞内タンパク質量、ミトコンドリアの活性など)を測定し、対照実験として、ドキソルビシンのみの溶液と比較することで行うことが出来る。その際の測定法としては、典型的には細胞のミトコンドリアの活性を測定する方法(MTTアッセイ法、非特許文献18)を用いることができる。
本実施例では、細胞にドキソルビシンを内包化した非対称ナノチューブを添加・培養後、MTSアッセイ法による細胞のミトコンドリアの活性に従って定量した。MTTアッセイもMTSアッセイも細胞中のミトコンドリア中の酵素により生成するホルマザンという色素の濃度測定によって、活性な細胞の数を定量化するものである。MTTアッセイでは、薬剤反応後に不溶性のホルマザンが生成するため、吸光度を測定する前に溶液の処理が必要となる。これに比べてMTSアッセイでは、不溶性のホルマザンの生成が無く、後処理も不要なため、操作がより簡便で迅速に測定できるものである。
(4-3) Measurement of anticancer activity As an example, the anticancer activity of an anticancer agent composition using an asymmetric nanotube encapsulating doxorubicin of the present invention was confirmed as follows.
For anticancer activity, asymmetric nanotubes encapsulating doxorubicin are added to Hela cells dispersed in the culture solution, and after 24 hours of incubation, the number of cells or their alternatives (intracellular protein content, mitochondrial activity, etc.) are measured. However, as a control experiment, it can be performed by comparing with a solution containing only doxorubicin. As a measurement method at that time, typically, a method of measuring the mitochondrial activity of a cell (MTT assay, Non-Patent Document 18) can be used.
In this example, asymmetric nanotubes encapsulating doxorubicin were added to the cells and cultured, followed by quantification according to the mitochondrial activity of the cells by MTS assay. Both the MTT assay and the MTS assay quantify the number of active cells by measuring the concentration of a dye called formazan produced by an enzyme in mitochondria in the cells. In the MTT assay, insoluble formazan is generated after the drug reaction, and therefore, the solution needs to be processed before the absorbance is measured. In contrast, the MTS assay does not produce insoluble formazan and does not require post-treatment, so that the operation is simpler and quicker.

次に本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何
ら限定されるものではない。
本発明におけるその他の用語や概念は、当該分野において慣用的に使用される用語の意味に基づくものであり、本発明を実施するために使用する様々な技術は、特にその出典を明示した技術を除いては、公知の文献等に基づいて当業者であれば容易かつ確実に実施可能である。また、各種の分析などは、使用した分析機器又は試薬、キットの取り扱い説明書、カタログなどに記載の方法を準用して行った。
なお、本明細書中に引用した技術文献、特許公報及び特許出願明細書中の記載内容は、本発明の記載内容として参照されるものとする。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Other terms and concepts in the present invention are based on the meanings of terms that are conventionally used in the field, and various techniques used to implement the present invention include those that clearly indicate the source. Except for this, it can be easily and reliably carried out by those skilled in the art based on known documents and the like. In addition, various analyzes were performed by applying the methods described in the analytical instruments or reagents used, kit instruction manuals, catalogs, and the like.
In addition, the description content in the technical literature, the patent gazette, and the patent application specification cited in this specification shall be referred to as the description content of the present invention.

(実施例1)非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)化合物―1、n=10,m=2)の合成
一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子のうち、n=10,m=2の場合の脂質分子(化合物−1(n=10,m=2))を、下記反応式(1)に示される中間体−5を経由した合成方法に従って合成した。
(なお、反応式中、「DMT−MM」は「4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド」の略であり、「MeONa」は「ナトリウムメトキシド」の略である。以下同様。)
(Example 1) Synthesis of an asymmetric nanotube-forming asymmetric double-headed lipid molecule (Formula (1) Compound-1, n = 10, m = 2) Among the asymmetric double-headed lipid molecules represented by the general formula (1), Lipid molecules (compound-1 (n = 10, m = 2)) in the case of n = 10 and m = 2 were synthesized according to a synthesis method via intermediate-5 shown in the following reaction formula (1).
(In the reaction formula, “DMT-MM” is an abbreviation of “4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride” “MeONa” is an abbreviation for “sodium methoxide”.

(1−1)中間体−3(n=10)の合成
ドデカン二酸(11.9g,46mmol)をメタノール(400 ml)に溶解した。この溶液に、水( ml)に溶したD(+)−グルコサミン塩酸塩 (5g,23mmol)とナトリウムメトキシド (1.25g,23mmol)を加えた。メタノール(20ml)に溶解したDMT−MM(6.4g,23mmol)を加え、室温で攪拌した。TLCで反応をモニターしながら、DMT−MM(9.6g,35mmol)とナトリウムメトキシド (2.5g,46mmol)を加え、30時間反応した。反応終了後、反応液を濾過し、残渣を水とメタノールで洗浄した。エタノール、水1/1で再沈澱を行い、生成物(5.79g)を得た。収率25%。
精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図1に示す。
H−NMR(DMSO−dと1滴DO)7.68(dd,J=8.4Hz,NH), 7.52(d,J=8.1Hz,NH),4.92(d,J=3.4Hz,0.7H,H−1α),4.43(d,J=8.1Hz,0.3H,H−1β),3.24−3.69(m,5H),3.04−3.13(m,1H),2.28(t,J=7.4Hz,0.3H,−CH−COOHα),2.18(t,J=7.4Hz,1.7H,−CHCOOHβ),2.09(t,J=7.5Hz,−CH−CONH,2H),1.47(d,J=6.8Hz,−CHCHCO,4H), 1.24(s,12H,−CH)。
(1-1) Synthesis of Intermediate-3 (n = 10) Dodecanedioic acid (11.9 g, 46 mmol) was dissolved in methanol (400 ml). To this solution was added D (+)-glucosamine hydrochloride (5 g, 23 mmol) and sodium methoxide (1.25 g, 23 mmol) dissolved in water (ml). DMT-MM (6.4 g, 23 mmol) dissolved in methanol (20 ml) was added and stirred at room temperature. While monitoring the reaction by TLC, DMT-MM (9.6 g, 35 mmol) and sodium methoxide (2.5 g, 46 mmol) were added and reacted for 30 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and the residue was washed with water and methanol. Reprecipitation was performed with ethanol and water 1/1 to obtain a product (5.79 g). Yield 25%.
FIG. 1 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification.
1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) 7.68 (dd, J = 8.4 Hz, NH), 7.52 (d, J = 8.1 Hz, NH), 4.92 ( d, J = 3.4 Hz, 0.7H, H-1α), 4.43 (d, J = 8.1 Hz, 0.3H, H-1β), 3.24-3.69 (m, 5H) , 3.04-3.13 (m, 1H), 2.28 (t, J = 7.4Hz, 0.3H, -CH 2 -COOHα), 2.18 (t, J = 7.4Hz, 1 .7H, —CH 2 COOHβ), 2.09 (t, J = 7.5 Hz, —CH 2 —CONH, 2H), 1.47 (d, J = 6.8 Hz, —CH 2 CH 2 CO, 4H) ), 1.24 (s, 12H, -CH 2).

(1−2)化合物−1の合成(n=10,m=2)
上記(1−1)で得られた中間体−3(n=10)(0.5g, 1.2mmol)をDMFに加熱溶解し、室温まで冷却したのちグリシルグリシン塩酸塩メチルエステル(0.22g, 1.23mmol)とDMT−MM(0.44g, 1.35mmol)、トリエチルアミン(1.25mmol)を添加した。室温で2時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=10,m=2)を得た。これを加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(1.5ml、1mol/L)を60℃で添加して加水分解を行った。反応後溶媒を留去し、メタノールを添加し、固体を分散させた後、塩酸を添加してpHを4に調整し、ろ過することで目的とする化合物−1を白色固体として得た(0.35g、58%:中間体−3(n=10)より)。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図2に示す。

元素分析値(C223910Oとして)
C H N
計算値(%) 50.47 7.89 8.03
実測値(%) 50.59 7.75 7.99
(1-2) Synthesis of Compound-1 (n = 10, m = 2)
Intermediate-3 (n = 10) (0.5 g, 1.2 mmol) obtained in (1-1) above was dissolved in DMF by heating, cooled to room temperature, and then glycylglycine hydrochloride methyl ester (0. 22 g, 1.23 mmol), DMT-MM (0.44 g, 1.35 mmol) and triethylamine (1.25 mmol) were added. After stirring at room temperature for 2 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 10, m = 2). This was dispersed in a heated methanol / water solvent and hydrolyzed by adding an aqueous sodium hydroxide solution (1.5 ml, 1 mol / L) at 60 ° C. After the reaction, the solvent was distilled off, methanol was added to disperse the solid, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4, and filtration was performed to obtain the target compound-1 as a white solid (0 .35 g, 58%: from Intermediate-3 (n = 10)). A chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification is shown in FIG.

Elemental analysis (as C 22 H 39 N 3 O 10 H 2 O)
C H N
Calculated value (%) 50.47 7.89 8.03
Actual value (%) 50.59 7.75 7.9

(実施例2)非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)化合物−1、n=10,m=3)の合成
前記実施例(1−1)で得られた中間体−3(n=10)(0.5g, 1.2mmol)とグリシルグリシルグリシン塩酸塩メチルエステル(0.29g, 1.23mmol)とDMT−MM(0.44g, 1.35mmol)、トリエチルアミン(1.25mmol)を添加した。室温で2時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=10,m=3)を得た。これを加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(1.5ml、1mol/L)を60℃で添加して加水分解を行った。反応後溶媒を留去し、メタノールを添加し、固体を分散させた後、塩酸を添加してpHを4に調整し、ろ過することで目的とする化合物−1を白色固体として得た(0.43g、63%:中間体−3(n=10)より)。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図3に示す。

元素分析値(C244211Oとして)
C H N
計算値(%) 51.05 7.85 9.92
実測値(%) 50.93 7.95 9.88
Example 2 Synthesis of Asymmetric Nanotube Forming Asymmetric Double-head Lipid Molecule (Formula (1) Compound-1, n = 10, m = 3) Intermediate-3 obtained in Example (1-1) ( n = 10) (0.5 g, 1.2 mmol), glycylglycylglycine hydrochloride methyl ester (0.29 g, 1.23 mmol), DMT-MM (0.44 g, 1.35 mmol), triethylamine (1.25 mmol) ) Was added. After stirring at room temperature for 2 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 10, m = 3). This was dispersed in a heated methanol / water solvent and hydrolyzed by adding an aqueous sodium hydroxide solution (1.5 ml, 1 mol / L) at 60 ° C. After the reaction, the solvent was distilled off, methanol was added to disperse the solid, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4, and filtration was performed to obtain the target compound-1 as a white solid (0 .43 g, 63%: from Intermediate-3 (n = 10)). FIG. 3 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification.

Elemental analysis (as C 24 H 42 N 4 O 11 H 2 O)
C H N
Calculated value (%) 51.05 7.85 9.92
Actual value (%) 50.93 7.95 9.88

(実施例3)非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)化合物−1、n=10,m=4)の合成
前記実施例(1−1)で得られた中間体−3(n=10)(0.5g, 1.2mmol)とグリシルグリシルグリシルグリシン塩酸塩メチルエステル(0.65g, 1.23mmol)とDMT−MM(0.44g, 1.35mmol)、トリエチルアミン(1.25mmol)を添加した。室温で2時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=10,m=4)を得た。これを加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(1.5ml、1mol/L)を60℃で添加して加水分解を行った。反応後溶媒を留去し、メタノールを添加し、固体を分散させた後、塩酸を添加してpHを4に調整し、ろ過することで目的とする化合物−1を白色固体として得た(0.48g、65%:中間体−3(n=10)より)。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図4に示す。

元素分析値(C264512Oとして)
C H N
計算値(%) 50.3948.97 7.43 10.98
実測値(%) 48.75 7.11 11.15
Example 3 Synthesis of Asymmetric Nanotube Forming Asymmetric Double-head Lipid Molecule (Formula (1) Compound-1, n = 10, m = 4) Intermediate-3 obtained in Example (1-1) ( n = 10) (0.5 g, 1.2 mmol), glycylglycylglycylglycine hydrochloride methyl ester (0.65 g, 1.23 mmol), DMT-MM (0.44 g, 1.35 mmol), triethylamine (1 .25 mmol) was added. After stirring at room temperature for 2 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 10, m = 4). This was dispersed in a heated methanol / water solvent and hydrolyzed by adding an aqueous sodium hydroxide solution (1.5 ml, 1 mol / L) at 60 ° C. After the reaction, the solvent was distilled off, methanol was added to disperse the solid, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4, and filtration was performed to obtain the target compound-1 as a white solid (0 .48 g, 65%: from Intermediate-3 (n = 10)). FIG. 4 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification.

Elemental analysis (as C 26 H 45 N 5 O 12 H 2 O)
C H N
Calculated value (%) 50.3948.97 7.43 10.98
Actual value (%) 48.75 7.11 11.15

(実施例4) 非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)化合物−1、n=12,m=2)の合成
(4−1)中間体−3(n=12)の合成
テトラデカン二酸(4.8g, 18mmol)をメタノール(200ml)に溶解した。その後100mlの水中で水酸化ナトリウム水溶液(0.4mol/L)を添加した。この溶液に、D(+)−グルコサミン塩酸塩 (2g,9.2mmol)を加えた。これにDMT−MM(3.1g,9.5mmol)を加え、室温で30時間撹拌した。反応終了後、反応液をろ過し、残渣を水とメタノールで洗浄した。pH4に調整しなから、エタノール、水1/1で再沈殿を行い、生成物(2.2g)を得た。収率64%。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図5に示す。

H−NMR(DMSO−dと1滴DO)7.68(dd,J=8.4Hz,NH), 7.52(d,J=8.1Hz,NH),4.92(d,J=3.4Hz,0.7H,H−1α),4.43(d,J=8.1Hz,0.3H,H−1β),3.24−3.69(m,5H),3.04−3.13(m,1H),2.28(t,J=7.4Hz,0.3H,−CH−COOHα),2.18(t,J=7.4Hz,1.7H,−CHCOOHβ),2.09(t,J=7.5Hz,−CH−CONH,2H),1.47(d,J=6.8Hz,−CHCHCO,4H), 1.24(s,16H,−CH)。
Example 4 Synthesis of Asymmetric Nanotube Forming Asymmetric Double-head Lipid Molecule (Formula (1) Compound-1, n = 12, m = 2) (4-1) Synthesis of Intermediate-3 (n = 12) Tetradecane Diacid (4.8 g, 18 mmol) was dissolved in methanol (200 ml). Thereafter, an aqueous sodium hydroxide solution (0.4 mol / L) was added in 100 ml of water. To this solution was added D (+)-glucosamine hydrochloride (2 g, 9.2 mmol). DMT-MM (3.1 g, 9.5 mmol) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 30 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and the residue was washed with water and methanol. Since the pH was not adjusted to 4, reprecipitation was performed with ethanol and water 1/1 to obtain a product (2.2 g). Yield 64%. FIG. 5 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification.

1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) 7.68 (dd, J = 8.4 Hz, NH), 7.52 (d, J = 8.1 Hz, NH), 4.92 ( d, J = 3.4 Hz, 0.7H, H-1α), 4.43 (d, J = 8.1 Hz, 0.3H, H-1β), 3.24-3.69 (m, 5H) , 3.04-3.13 (m, 1H), 2.28 (t, J = 7.4Hz, 0.3H, -CH 2 -COOHα), 2.18 (t, J = 7.4Hz, 1 .7H, —CH 2 COOHβ), 2.09 (t, J = 7.5 Hz, —CH 2 —CONH, 2H), 1.47 (d, J = 6.8 Hz, —CH 2 CH 2 CO, 4H) ), 1.24 (s, 16H, -CH 2).

(4−2)化合物−1(n=12,m=2)の合成
前記(4−1)で得られた中間体−3(n=12) (0.4 g, 0.95 mmol)をDMFに加熱溶解し、室温まで冷却したのち塩酸グリシルグリシンメチルエステル(200mg,1.0mmol)とDMT−MM(340mg,1.1 mmol)、トリエチルアミン(1.0mmol)を添加した。室温で2時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=12,m=2)を得た。
これを加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(1mol/L,1.5ml)を60℃で添加して加水分解を行った。反応後溶媒を留去し、メタノールを添加し、固体を分散させた後、塩酸を添加してpHを4に調整し、ろ過することで目的とする化合物−1(n=12,m=2)を白色固体として得た(355mg、70%)。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図6に示す。

元素分析値(C244310Oとして)
C H N
計算値(%) 52.26 8.22 7.64
実測値(%) 52.29 8.18 7.48
(4-2) Synthesis of Compound-1 (n = 12, m = 2) Intermediate-3 (n = 12) (0.4 g, 0.95 mmol) obtained in the above (4-1) After heating and dissolving in DMF and cooling to room temperature, glycylglycine hydrochloride methyl ester (200 mg, 1.0 mmol), DMT-MM (340 mg, 1.1 mmol), and triethylamine (1.0 mmol) were added. After stirring at room temperature for 2 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 12, m = 2).
This was dispersed in a heated methanol / water solvent, and hydrolyzed by adding an aqueous sodium hydroxide solution (1 mol / L, 1.5 ml) at 60 ° C. After the reaction, the solvent was distilled off, methanol was added to disperse the solid, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4, and the target compound-1 (n = 12, m = 2) was filtered. ) Was obtained as a white solid (355 mg, 70%). FIG. 6 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification.

Elemental analysis (as C 24 H 43 N 3 O 10 H 2 O)
C H N
Calculated value (%) 52.26 8.22 7.64
Actual value (%) 52.29 8.18 7.48

(実施例5) 非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)化合物−1、(n=12,m=3))の合成
前記実施例(4−1)で得られた中間体−3(n=12) (0.2 g, 0.48 mmol)をDMFに加熱溶解し、室温まで冷却したのち塩酸グリシルグリシルグリシンエチルエステル(114mg,0.52mmol)とDMT−MM(170mg,0.52 mmol)、トリエチルアミン(0.52mmol)を添加した。室温で2時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=12,m=3)を得た。
これを加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(1mol/L,0.75ml)を60℃で添加して加水分解を行った。反応後溶媒を留去し、メタノールを添加し、固体を分散させた後、塩酸を添加してpHを4に調整し、ろ過することで目的とする化合物−1(n=12,m=3)を白色固体として得た(210mg、 68%)。精製後のH−NMR(DMSO−d)のチャートを図7に示す。

元素分析値(C264611Oとして)
C H N
計算値(%) 51.30 7.95 9.20
実測値(%) 51.15 7.99 9.05
Example 5 Synthesis of Asymmetric Nanotube Forming Asymmetric Double-head Lipid Molecule (Formula (1) Compound-1, (n = 12, m = 3)) Intermediate obtained in Example (4-1) 3 (n = 12) (0.2 g, 0.48 mmol) was dissolved in DMF by heating, cooled to room temperature, and then glycylglycylglycine hydrochloride (114 mg, 0.52 mmol) and DMT-MM (170 mg, 170 mg, 0.52 mmol) and triethylamine (0.52 mmol) were added. After stirring at room temperature for 2 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 12, m = 3).
This was dispersed in a heated methanol / water solvent and hydrolyzed by adding an aqueous sodium hydroxide solution (1 mol / L, 0.75 ml) at 60 ° C. After the reaction, the solvent was distilled off, methanol was added to disperse the solid, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4, and the target compound-1 (n = 12, m = 3) was filtered. ) Was obtained as a white solid (210 mg, 68%). FIG. 7 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) after purification.

Elemental analysis (as C 26 H 46 N 4 O 11 H 2 O)
C H N
Calculated value (%) 51.30 7.95 9.20
Actual value (%) 51.15 7.99 9.05

(実施例6) 非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)化合物−1、(n=12,m=4))の合成
前記実施例(4−1)で得られた中間体−3(n=12)(0.4 g, 0.95 mmol)をDMFに加熱溶解し、室温まで冷却したのち塩酸グリシルグリシンエチルエステル(200mg,1.0mmol)とDMT−MM(340mg,1.0 mmol)、トリエチルアミン(1.0mmol)を添加した。室温で2時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=12,m=4)を得た。
これを加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(1.5mol/L,1ml)を60℃で添加して加水分解を行った。反応後溶媒を留去し、メタノールを添加し、固体を分散させた後、塩酸を添加してpHを4に調整し、ろ過することで目的とする化合物−1(n=12,m=4)を白色固体として得た(357mg、 58%)。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図8に示す。

元素分析値(C284912Oとして)
C H N
計算値(%) 49.18 7.81 10.24
実測値(%) 49.09 7.63 10.37
Example 6 Synthesis of Asymmetric Nanotube Forming Asymmetric Double-head Lipid Molecule (Formula (1) Compound-1, (n = 12, m = 4)) Intermediate Obtained in Example (4-1) 3 (n = 12) (0.4 g, 0.95 mmol) was dissolved in DMF by heating, cooled to room temperature, and then glycylglycine hydrochloride ethyl ester (200 mg, 1.0 mmol) and DMT-MM (340 mg, 1 0.0 mmol), triethylamine (1.0 mmol) was added. After stirring at room temperature for 2 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 12, m = 4).
This was dispersed in a heated methanol / water solvent, and hydrolyzed by adding an aqueous sodium hydroxide solution (1.5 mol / L, 1 ml) at 60 ° C. After the reaction, the solvent was distilled off, methanol was added to disperse the solid, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4, and the target compound-1 (n = 12, m = 4) was filtered. ) As a white solid (357 mg, 58%). FIG. 8 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification.

Elemental analysis (as C 28 H 49 N 5 O 12 H 2 O)
C H N
Calculated Value (%) 49.18 7.81 10.24
Actual value (%) 49.09 7.63 10.37

(実施例7) 非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)化合物−1(n=14,m=3)の合成
(7−1)中間体−3(n=14)の合成
ヘキサデカン二酸(1.3g,4.6mmol)をメタノール(90ml)に溶解した。この溶液に、水(2ml)に溶解したD(+)−グルコサミン塩酸塩 (0.5g,2.3mmol)とナトリウムメトキシド (0.125g,2.3mmol)を加えた。メタノール(1ml)に溶解したDMT−MM(0.641g,2.3mmol)を加え、室温で撹拌した。TLCで反応をモニターしながら、DMT−MM(0.96g,3.5mmol)とナトリウムメトキシド(0.25g,4.6mmol)を加え、29時間反応した。反応終了後、反応液をろ過し、残渣を水とメタノールで洗浄した。エタノール、水1/1で再沈殿を行い、生成物(0.34g)を得た。収率33パーセント。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図9に示す。

H−NMR(DMSO−dと1滴DO)7.70(dd,J=8.5Hz,NH), 7.53(d,J=8.0Hz,NH),4.92(d,J=3.3Hz,0.7H,H−1α),4.43(d,J=8.2Hz,0.3H,H−1β),3.24−3.69(m,5H),3.03−3.14(m,1H),2.28(t,J=7.3Hz,0.3H,−CH−COOHα),2.18(t,J=7.3Hz,1.7H,−CHCOOHβ),2.10(t,J=7.6Hz,−CH−CONH,2H),1.48(d,J=6.8Hz,−CHCHCO,4H), 1.24(s,20H,−CH)。
Example 7 Synthesis of Asymmetric Nanotube Forming Asymmetric Double-head Lipid Molecule (Formula (1) Compound-1 (n = 14, m = 3) (7-1) Synthesis of Intermediate-3 (n = 14) Hexadecane Diacid (1.3 g, 4.6 mmol) was dissolved in methanol (90 ml) and to this solution was added D (+)-glucosamine hydrochloride (0.5 g, 2.3 mmol) and sodium dissolved in water (2 ml). Methoxide (0.125 g, 2.3 mmol) was added DMT-MM (0.641 g, 2.3 mmol) dissolved in methanol (1 ml) was added and stirred at room temperature, while the reaction was monitored by TLC, DMT-MM (0.96 g, 3.5 mmol) and sodium methoxide (0.25 g, 4.6 mmol) were added and reacted for 29 hours After completion of the reaction, the reaction solution was filtered and the residue was mixed with water and methanol. Washed. Ethanol, reprecipitated with water 1/1, product (0.34 g) was obtained. Yield 33%. 1 after purification H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop of D 2 O) The chart is shown in FIG.

1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) 7.70 (dd, J = 8.5 Hz, NH), 7.53 (d, J = 8.0 Hz, NH), 4.92 ( d, J = 3.3 Hz, 0.7H, H-1α), 4.43 (d, J = 8.2 Hz, 0.3H, H-1β), 3.24-3.69 (m, 5H) , 3.03-3.14 (m, 1H), 2.28 (t, J = 7.3 Hz, 0.3 H, —CH 2 —COOHα), 2.18 (t, J = 7.3 Hz, 1 .7H, —CH 2 COOHβ), 2.10 (t, J = 7.6 Hz, —CH 2 —CONH, 2H), 1.48 (d, J = 6.8 Hz, —CH 2 CH 2 CO, 4H) ), 1.24 (s, 20H, -CH 2).

(7−2)非対称双頭型脂質分子(式(1)の化合物−1(n=14,m=3))の合成
上記(7−1)で得られた中間体−3(n=14) (400 mg, 0.9 mmol)をDMFに加熱溶解し、室温まで冷却したのち塩酸グリシルグリシルグリシンエチルエステル(250mg,1.0mmol)とDMT−MM(340mg,1.1 mmol)、トリエチルアミン(1.0mmol)を添加した。室温で2時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=12,m=3)を得た。
これを加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(1mol/L,1.5ml)を80℃で添加して加水分解を行った。反応後溶媒を留去し、メタノールを添加し、固体を分散させた後、塩酸を添加してpHを4に調整し、ろ過することで目的とする化合物−1(n=14,m=3)を白色固体として得た(460mg、 78%)。精製後のH−NMR(DMSO−d)のチャートを図10に示す。

元素分析値(C285011Oとして)
C H N
計算値(%) 52.82 8.23 8.80
実測値(%) 52.99 8.09 8.62
(7-2) Synthesis of asymmetric bihead lipid molecule (Compound-1 of formula (1) -1 (n = 14, m = 3)) Intermediate-3 (n = 14) obtained in (7-1) above (400 mg, 0.9 mmol) was dissolved in DMF by heating and cooled to room temperature, and then glycylglycylglycine hydrochloride (250 mg, 1.0 mmol), DMT-MM (340 mg, 1.1 mmol), triethylamine ( 1.0 mmol) was added. After stirring at room temperature for 2 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 12, m = 3).
This was dispersed in a heated methanol / water solvent and hydrolyzed by adding an aqueous sodium hydroxide solution (1 mol / L, 1.5 ml) at 80 ° C. After the reaction, the solvent was distilled off, methanol was added to disperse the solid, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 4, and the target compound-1 (n = 14, m = 3) was filtered. ) As a white solid (460 mg, 78%). A chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) after purification is shown in FIG.

Elemental analysis value (as C 28 H 50 N 4 O 11 H 2 O)
C H N
Calculated value (%) 52.82 8.23 8.80
Actual value (%) 52.99 8.09 8.62

(実施例8) 非対称ナノチューブ形成性非対称双頭型脂質分子(式(1)の化合物−1(n=14,m=4))の合成
前記実施例(7−1)で得られた中間体−3(n=14) (0.1g, 0.22mmol)をDMFに加熱溶解し、室温まで冷却したのち塩酸グリシルグリシルグリシルグリシンエチルエステル(61mg,0.23mmol)とDMT−MM(68mg,0.24 mmol)を添加した。室温で19時間撹拌した後、DMFを留去した。得られた固体にメタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで中間体−5(n=14,m=4)を得た。
得られた中間体−5(n=14,m=4)(50mg,0.07mmol)を加熱したメタノール/水溶媒に分散させ、水酸化ナトリウム水溶液(0.1mol/L,2.7ml)を65℃で添加して加水分解を行った。塩酸を添加してpHを4に調整した後溶媒を留去した。メタノールを添加し、不溶の白色固体を濾別することで目的とする化合物−1(n=14,m=4)を白色固体として得た(25mg、41%)。精製後のH−NMR(DMSO−dと1滴DO)のチャートを図11に示す。
本実施例で得られた化合物ー1(n=14、m=4)のH−NMR(DMSO−dと1滴DO、室温)4.91(d,J=3.3Hz,0.7H,H−1α),4.42(d,J=8.2Hz,0.3H,H−1β),3.34−3.76(m,13H),3.04−3.14(m,1H),2.28(t,J=7.3Hz,0.3H,−CH−COOHα),2.07−2.14(m,3.7H,−CHCOOHβ,−CH−CONH),1.47(d,J=6.8Hz,−CHCHCO,4H), 1.23(s,20H,−CH)。

元素分析値(C305312Oとして)
C H N
計算値(%) 51.94 7.99 10.09
実測値(%) 51.88 8.12 10.01
Example 8 Synthesis of Asymmetric Nanotube Forming Asymmetric Double-headed Lipid Molecule (Compound-1 of Formula (1) -1 (n = 14, m = 4)) Intermediate obtained in Example (7-1) 3 (n = 14) (0.1 g, 0.22 mmol) was dissolved in DMF by heating, cooled to room temperature, and then glycylglycylglycylglycine hydrochloride ethyl ester (61 mg, 0.23 mmol) and DMT-MM (68 mg, 0.24 mmol) was added. After stirring at room temperature for 19 hours, DMF was distilled off. Methanol was added to the obtained solid, and an insoluble white solid was filtered off to obtain Intermediate-5 (n = 14, m = 4).
The obtained intermediate-5 (n = 14, m = 4) (50 mg, 0.07 mmol) was dispersed in a heated methanol / water solvent, and an aqueous sodium hydroxide solution (0.1 mol / L, 2.7 ml) was added. Hydrolysis was performed by adding at 65 ° C. After adjusting the pH to 4 by adding hydrochloric acid, the solvent was distilled off. Methanol was added and the insoluble white solid was filtered off to obtain the target compound-1 (n = 14, m = 4) as a white solid (25 mg, 41%). FIG. 11 shows a chart of 1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O) after purification.
1 H-NMR (DMSO-d 6 and 1 drop D 2 O, room temperature) of compound-1 (n = 14, m = 4) obtained in this example 4.91 (d, J = 3.3 Hz, 0.7H, H-1α), 4.42 (d, J = 8.2 Hz, 0.3H, H-1β), 3.34-3.76 (m, 13H), 3.04-3.14. (M, 1H), 2.28 (t, J = 7.3 Hz, 0.3 H, —CH 2 —COOHα), 2.07-2.14 (m, 3.7 H, —CH 2 COOHβ, —CH 2 -CONH), 1.47 (d, J = 6.8Hz, -CH 2 CH 2 CO, 4H), 1.23 (s, 20H, -CH 2).

Elemental analysis (as C 30 H 53 N 5 O 12 H 2 O)
C H N
Calculated value (%) 51.94 7.99 10.09
Actual value (%) 51.88 8.12 10.01

(実施例9) 非対称双頭型脂質分子(化合物−1)の自己集合による非対称ナノチューブの形成
まず、前記実施例1において製造された、本発明の非対称双頭型脂質分子のうち、化合物−1(n=10,m=2)を用いて、以下の(1)分散液の加熱による溶解、その後の冷却による方法、及び(2)室温でのナトリウム塩からのpHを調整による方法の2つの方法により非対称ナノチューブを形成させた。
(9−1)加熱・冷却法による方法
化合物−1(n=10,m=2)(5mg)を水(ミリQ水、1ml)に分散、加熱溶解(100℃程度)した。溶液を室温に冷却することで透明でナノチューブの含まれたゲル状物を得た。リンタングステン酸でネガティブ染色後、走査型電子顕微鏡観察(透過モード)から外径約15nm、内径約8nm、長さ5μm以上のナノチューブ構造を確認した(図12A)。
Example 9 Formation of Asymmetric Nanotubes by Self-Assembly of Asymmetric Bihead Lipid Molecule (Compound-1) First, among the asymmetric bihead lipid molecules of the present invention produced in Example 1, Compound-1 (n = 10, m = 2), the following two methods: (1) Dissolution by heating, followed by cooling, and (2) Adjusting pH from sodium salt at room temperature. Asymmetric nanotubes were formed.
(9-1) Method by Heating / Cooling Method Compound-1 (n = 10, m = 2) (5 mg) was dispersed in water (Milli Q water, 1 ml) and dissolved by heating (about 100 ° C.). The solution was cooled to room temperature to obtain a transparent gel-like material containing nanotubes. After negative staining with phosphotungstic acid, a nanotube structure having an outer diameter of about 15 nm, an inner diameter of about 8 nm, and a length of 5 μm or more was confirmed by scanning electron microscope observation (transmission mode) (FIG. 12A).

(9−2)pH調整法による方法
化合物−1(n=10,m=2)(5mg)を水(ミリQ水、1ml)に分散した。室温下、溶液に水酸化ナトリウム水溶液(1モル/L、0.01mL)を加えて溶解し、さらに塩酸水溶液(1モル/L、0.01mL)を加えてpHを5に調製することでナノチューブの含まれた分散液を得た。リンタングステン酸でネガティブ染色後、走査型電子顕微鏡観察(透過モード)から外径約15nm、内径約8nm、長さ1μm以上のナノチューブ構造を確認した(図12B)。
(9-2) Method by pH adjustment method Compound-1 (n = 10, m = 2) (5 mg) was dispersed in water (Milli-Q water, 1 ml). At room temperature, an aqueous solution of sodium hydroxide (1 mol / L, 0.01 mL) was added to the solution to dissolve, and further an aqueous hydrochloric acid solution (1 mol / L, 0.01 mL) was added to adjust the pH to 5. A dispersion containing was obtained. After negative staining with phosphotungstic acid, a nanotube structure having an outer diameter of about 15 nm, an inner diameter of about 8 nm, and a length of 1 μm or more was confirmed by observation with a scanning electron microscope (transmission mode) (FIG. 12B).

(9−3)その他の非対称双頭型脂質分子における非対称性ナノチューブ形成性の確認
さらに、前記実施例2〜8で製造された非対称双頭型脂質分子についても、上記(9−1)及び(9−2)と同様の方法で自己集合させることで、同様なサイズのナノチューブ構造が形成することを確認した。
前記実施例1で製造された化合物−1(n=10,m=2の場合)の加熱冷却およびpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)をそれぞれ図12AおよびBに示す。
前記実施例2で製造された化合物−1(n=10,m=3の場合)の加熱冷却およびpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)をそれぞれ図13AおよびBに示す。
前記実施例3で製造された化合物−1(n=10,m=4の場合)の加熱冷却およびpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)をそれぞれ図14AおよびBに示す。
前記実施例4で製造された化合物−1(n12,m=2の場合)の加熱冷却およびpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)をそれぞれ図15AおよびBに示す。また、挿入図は、チューブが絡まり合って良く分散した透明なゲル状物を与えており、チューブの分散性が高いことを示す。
前記実施例5で製造された化合物−1(n=12,m=3の場合)の加熱冷却およびpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)をそれぞれ図16AおよびBに示す。
前記実施例6で製造された化合物−1(n=12,m=4の場合)のpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)をそれぞれ図17AおよびBに示す。
前記実施例7で製造された化合物−1(n=14,m=3の場合)のpH調製法による自己集合で得られた非対称ナノチューブの電子顕微鏡観察像(透過像)を図18に示す。
(9-3) Confirmation of Asymmetric Nanotube Formability in Other Asymmetric Double-headed Lipid Molecules Furthermore, the above-mentioned (9-1) and (9- It was confirmed that a nanotube structure of the same size was formed by self-assembly by the same method as in 2).
FIG. 4 shows electron microscope observation images (transmission images) of asymmetric nanotubes obtained by heating and cooling of compound-1 produced in Example 1 (in the case of n = 10, m = 2) and self-assembly by a pH adjustment method, respectively. 12A and B.
FIG. 4 shows electron microscope observation images (transmission images) of asymmetric nanotubes obtained by heating and cooling of compound-1 produced in Example 2 (in the case of n = 10, m = 3) and self-assembly by a pH adjustment method, respectively. Shown in 13A and B.
FIG. 4 shows electron microscope observation images (transmission images) of asymmetric nanotubes obtained by heating and cooling of compound-1 produced in Example 3 (in the case of n = 10, m = 4) and self-assembly by a pH adjustment method, respectively. Shown in 14A and B.
Electron microscope observation images (transmission images) of the asymmetric nanotubes obtained by heating and cooling of the compound-1 produced in Example 4 (in the case of n12, m = 2) and self-assembly by the pH adjustment method are shown in FIG. 15A and FIG. Shown in B. Also, the inset shows that the tube is intertwined to give a well-dispersed transparent gel, indicating that the tube is highly dispersible.
FIG. 4 shows electron microscope observation images (transmission images) of asymmetric nanotubes obtained by heating and cooling of compound-1 produced in Example 5 (in the case of n = 12, m = 3) and self-assembly by a pH adjustment method, respectively. Shown in 16A and B.
Electron microscope observation images (transmission images) of the asymmetric nanotubes obtained by self-assembly of the compound-1 produced in Example 6 (in the case of n = 12, m = 4) by the pH adjustment method are shown in FIGS. 17A and 17B, respectively. Shown in
FIG. 18 shows an electron microscope observation image (transmission image) of the asymmetric nanotube obtained by self-assembly of the compound-1 produced in Example 7 (in the case of n = 14, m = 3) by the pH adjustment method.

(実施例10) 非対称ナノチューブの短尺化と凍結乾燥
(10−1) 非対称ナノチューブの短尺化
前記実施例(9−3)において、化合物−1(n=12、m=4)に対して加熱冷却法を適用して形成された非対称ナノチューブを、超音波処理することで短尺化したナノチューブを得た。すなわち上記ナノチューブ溶液(5mg/mL)を、プローブ型超音波処理機で4℃、1分間処理することで得られた溶液は透明な分散液であった。この溶液を走査型電子顕微鏡で観察したところ、長さが100〜500nmの短尺状ナノチューブが得られることがわかった。さらに時間を2分にすると50〜200nmの長さに短尺化した。また同処理によって得た分散液を60日以上、4度で保存してもナノチューブ構造が安定であることを確認した。図19に加熱冷却によって得た化合物−1(n=12,m=4)から得た非対称ナノチューブの超音波処理後の電子顕微鏡観察像を示す。挿入図は、加熱冷却によって調製されたナノチューブ分散液を示す。
(Example 10) Shortening of asymmetric nanotube and freeze-drying (10-1) Shortening of asymmetric nanotube In Example (9-3), Compound-1 (n = 12, m = 4) was heated and cooled. The asymmetric nanotube formed by applying the method was subjected to ultrasonic treatment to obtain a shortened nanotube. That is, the solution obtained by treating the nanotube solution (5 mg / mL) with a probe-type sonicator at 4 ° C. for 1 minute was a transparent dispersion. When this solution was observed with a scanning electron microscope, it was found that short nanotubes having a length of 100 to 500 nm were obtained. Furthermore, when the time was 2 minutes, the length was shortened to 50 to 200 nm. Further, it was confirmed that the nanotube structure was stable even when the dispersion obtained by the same treatment was stored at 4 degrees for 60 days or more. FIG. 19 shows an electron microscope observation image after ultrasonic treatment of an asymmetric nanotube obtained from Compound-1 (n = 12, m = 4) obtained by heating and cooling. The inset shows the nanotube dispersion prepared by heating and cooling.

(10−2) 非対称ナノチューブの凍結乾燥
ここでは、本発明の非対称ナノチューブが凍結乾燥により長期保存が可能であることを示すために、上記(10−1)で得られた非対称ナノチューブの超音波処理物を凍結乾燥後再水和して非対称ナノチューブ分散液を得た。
具体的には、上記(10−1)で得られた非対称ナノチューブの超音波処理物を凍結乾燥し、30日間室温で保持した後、ミリQ水を添加することで再水和し、高濃度(5mg/mL)の分散液を得た(図21)。この分散液は60日以上、4度で安定であることを確認した。図20に加熱冷却によって得た化合物−1(n=12,m=4)から得た非対称ナノチューブの超音波処理、凍結乾燥、再水和後の電子顕微鏡観察像を示す。
(10-2) Freeze-drying of asymmetric nanotube Here, in order to show that the asymmetric nanotube of the present invention can be stored for a long time by freeze-drying, ultrasonic treatment of the asymmetric nanotube obtained in (10-1) above The product was freeze-dried and then rehydrated to obtain an asymmetric nanotube dispersion.
Specifically, the sonicated product of the asymmetric nanotube obtained in (10-1) above was freeze-dried and kept at room temperature for 30 days, and then rehydrated by adding milli-Q water to a high concentration. A dispersion (5 mg / mL) was obtained (FIG. 21). This dispersion was confirmed to be stable at 4 degrees for 60 days or more. FIG. 20 shows an electron microscope observation image after ultrasonication, lyophilization, and rehydration of an asymmetric nanotube obtained from Compound-1 (n = 12, m = 4) obtained by heating and cooling.

(実施例11) 薬剤内包化実験
前記実施例10で製造した非対称性ナノチューブを用いてドキソルビシンの内包化を以下の実験によりおこなった。
ドキソルビシン溶液200μL(それぞれ2,1,0.714,0.625,0.555,0.5mg/mLのミリQ水に溶解したもの)と上記非対称ナノチューブの分散液(200μL、5mg/mL)を混合し、30分室温で放置する。200μLを取り、200nmの多孔質膜でろ過し、さらにミリQ水で洗浄する(400μL)。固体はろ紙ごと200μLのミリQ水に再分散した。ドキソルビシンのUV吸収(480nm)によって、ろ過前の溶液とろ過後の溶液の吸収を比較して、カプセル化率を求めた。図21にドキソルビシンをカプセル化後の非対称ナノチューブの電子顕微鏡による観察像とそのカプセル化率を示す。
その結果、図21(B)のように、ONT/DOX=10/1〜7/1では、90%以上がカプセル化されていることから、混合するだけで高いカプセル化率を示すことが示された。また図21(A)の画像からも明らかなように、ドキソルビシンをカプセル化後もナノチューブの形態は変化していない。そして、溶液中での凝集は認められず、高い分散性を維持していることも確認した。
Example 11 Drug Encapsulation Experiment Using the asymmetric nanotube produced in Example 10 above, doxorubicin was encapsulated by the following experiment.
200 μL of doxorubicin solution (dissolved in 2,1,0.714, 0.625, 0.555, 0.5 mg / mL of milli-Q water) and a dispersion of the asymmetric nanotube (200 μL, 5 mg / mL) Mix and leave at room temperature for 30 minutes. Take 200 μL, filter through a 200 nm porous membrane, and wash with milliQ water (400 μL). The solid was redispersed with 200 μL of milli-Q water together with the filter paper. The encapsulation rate was determined by comparing the absorption of the solution before filtration and the solution after filtration by UV absorption (480 nm) of doxorubicin. FIG. 21 shows an electron microscope observation image of the asymmetric nanotube after encapsulation of doxorubicin and its encapsulation rate.
As a result, as shown in FIG. 21 (B), when ONT / DOX = 10/1 to 7/1, 90% or more is encapsulated. It was done. Further, as is clear from the image of FIG. 21A, the shape of the nanotubes is not changed even after doxorubicin is encapsulated. And the aggregation in a solution was not recognized but it also confirmed that the high dispersibility is maintained.

(実施例12) 薬剤放出実験
次に、前記(実施例11)でドキソルビシンを内包化した非対称性ナノチューブからのドキソルビシンの放出実験を、PBSバッファー(pH7.4とpH5.5)中での透析法によって行った。その結果、図22に示したように、中性付近(pH7.4)では、10時間後でやっと全内包化量のうち約62%程度が放出され、32時間たっても放出量は全体の70%にとどまっているのに対して、弱酸性状態(pH5.5)では、4時間目で82%以上を放出し、8時間ではほぼ全量放出してしまうことがわかり、非対称ナノチューブ内表面を覆うカルボキシル基から生じたカルボキシラートのプロトン化が刺激となって抗癌剤の放出を加速できることを示している。この低pH条件で抗癌剤放出が加速される点は、一般に、ガン組織および細胞は、正常細胞に比べて酸性(低pH)であるという特性を有するから、ガン組織での選択的な薬剤放出が期待でき、ナノチューブを薬剤カプセルとして利用することの有効性は極めて高いと考えられる。
(Example 12) Drug Release Experiment Next, the release experiment of doxorubicin from the asymmetric nanotube in which doxorubicin was encapsulated in the above (Example 11) was performed by dialysis in PBS buffer (pH 7.4 and pH 5.5). Went by. As a result, as shown in FIG. 22, in the vicinity of neutrality (pH 7.4), about 62% of the total encapsulated amount was finally released after 10 hours, and the released amount was 70% of the whole even after 32 hours. However, in the weakly acidic state (pH 5.5), 82% or more was released in the 4th hour, and almost the entire amount was released in the 8th hour, covering the inner surface of the asymmetric nanotube. This indicates that the protonation of the carboxylate generated from the carboxyl group can be stimulated to accelerate the release of the anticancer agent. The point that the release of an anticancer drug is accelerated under this low pH condition is that, in general, cancer tissue and cells have the property of being acidic (low pH) compared to normal cells. It can be expected that the effectiveness of using nanotubes as drug capsules is considered extremely high.

(実施例13) 抗癌剤組成物としての機能
Hela細胞を用いてドキソルビシン内包化非対称ナノチューブ(化合物−1でn=12,m=4の場合。カプセル化はONT/DOX=7/1で行ったもの。)に対して、MTSアッセイによりHela細胞への細胞毒性(抗癌活性)を調べた。その結果、図23に示したように、フリーのドキソルビシンよりも高い活性を示すことがわかった。これは、ドキソルビシンをカプセル化した非対称ナノチューブが、癌細胞内のエンドソームに取り込まれ、エンドソーム特有の低いpH環境にさらされることでチューブ内表面のカルボキシレートがプロトン化され、ドキソルビシンを速やかに放出したためと考えられる。
このように、本発明の非対称ナノチューブによるドキソルビシンなどカチオン性の抗癌剤カプセル化物は、実施例12に記述したような、若干酸性状態のがん組織付近での選択的な薬剤放出効果と共に、本実施例におけるがん細胞内での速やかな薬剤放出による高い抗癌活性の発現という二つの効果が期待できる。すなわち、本発明の非対称ナノチューブによるカチオン性抗癌剤カプセル化物は、優れた抗癌剤組成物としての機能を有していることが示された。


(Example 13) Functional as an anticancer agent composition Hela cells were used to encapsulate doxorubicin-encapsulated asymmetric nanotubes (in the case of compound-1 where n = 12, m = 4. Encapsulation was performed with ONT / DOX = 7/1) In contrast, cytotoxicity (anticancer activity) to Hela cells was examined by MTS assay. As a result, it was found that the activity was higher than that of free doxorubicin as shown in FIG. This is because asymmetric nanotubes encapsulating doxorubicin are taken up by endosomes in cancer cells and exposed to a low pH environment peculiar to endosomes, so that the carboxylate on the inner surface of the tube is protonated and doxorubicin is released rapidly. Conceivable.
Thus, the cationic anticancer agent encapsulation product such as doxorubicin by the asymmetric nanotube of the present invention has a selective drug release effect in the vicinity of a slightly acidic cancer tissue as described in Example 12, and this Example Two effects of high anticancer activity due to rapid drug release in cancer cells can be expected. That is, it was shown that the cationic anticancer agent encapsulated product of the asymmetric nanotube of the present invention has an excellent function as an anticancer agent composition.


Claims (8)

下記一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子又はその塩;
(式中、nは8〜16の整数であり、mは1〜4の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)。
An asymmetric bihead lipid molecule represented by the following general formula (1) or a salt thereof;
(In the formula, n is an integer of 8 to 16, and m is an integer of 1 to 4. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula is either α or β anomer, or Represents the equilibrium mixture).
下記一般式(2)で表されるα,ω−長鎖ジカルボン酸
HOOC−(CH−COOH 一般式(2)
(式中、nは8〜16の整数を表す。)
を水性メタノール中で、2−グルコサミンと縮合させ、生じた固体をろ過、洗浄することで、下記一般式(3)で表される中間体−3
(式中nは8〜16の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を製造し、
当該中間体−3と、オリゴグリシンのC端をエステルで保護した下記一般式(4)で表されるオリゴグリシンエステル
(式中mは1〜4の整数を表す。またRはメチル基、エチル基、三級ブチル基、または、ベンジル基である。)
を加えて縮合させ,下記一般式(5)で表される中間体−5
(式中nは8〜16の整数を表し、mは1〜4の整数を表す。またRはメチル基、エチル基、三級ブチル基、または、ベンジル基である。また式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を得、これをアルカリ加水分解することで脱保護し、下記一般式(1)で表される非対称双頭型脂質分子又はその塩
(式中、nは8〜16の整数であり、mは1〜4の整数を表す。また、式中の波線で表記した2−グルコサミンの1位水酸基はα、βアノマーのいずれか、あるいはその平衡混合物を表す。)
を製造する方法。
Α, ω-long-chain dicarboxylic acid HOOC- (CH 2 ) n —COOH represented by the following general formula (2)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16.)
Is condensed with 2-glucosamine in aqueous methanol, and the resulting solid is filtered and washed, whereby intermediate-3 represented by the following general formula (3)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula represents either α or β anomer, or an equilibrium mixture thereof.)
Manufacture and
Intermediate-3 and an oligoglycine ester represented by the following general formula (4) in which the C-terminus of oligoglycine is protected with an ester.
(In the formula, m represents an integer of 1 to 4. R is a methyl group, an ethyl group, a tertiary butyl group, or a benzyl group.)
Intermediate 5 represented by the following general formula (5)
(In the formula, n represents an integer of 8 to 16, and m represents an integer of 1 to 4. R represents a methyl group, an ethyl group, a tertiary butyl group, or a benzyl group. (The 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine shown represents either α or β anomer, or an equilibrium mixture thereof.)
And is deprotected by alkaline hydrolysis to obtain an asymmetric bihead lipid molecule represented by the following general formula (1) or a salt thereof
(In the formula, n is an integer of 8 to 16, and m is an integer of 1 to 4. In addition, the 1-position hydroxyl group of 2-glucosamine represented by a wavy line in the formula is either α or β anomer, or Represents the equilibrium mixture.)
How to manufacture.
請求項1に記載の非対称双頭型脂質分子又はその塩から形成された、内表面がカルボキシル基で被覆され、外表面が2−グルコサミド基で被覆された構造を有することを特徴とする非対称ナノチューブ。   An asymmetric nanotube formed from the asymmetric bihead lipid molecule according to claim 1 or a salt thereof, wherein the inner surface is coated with a carboxyl group and the outer surface is coated with a 2-glucosamide group. 請求項1に記載の非対称双頭型脂質分子を水に分散し、加熱溶解後冷却するか、又は室温で水又はアルカリ性溶液に分散溶解後、酸で中和することを特徴とする、非対称ナノチューブの製造方法。   An asymmetric nanotube characterized in that the asymmetric bihead lipid molecule according to claim 1 is dispersed in water, heated and then cooled, or dispersed and dissolved in water or an alkaline solution at room temperature, and then neutralized with an acid. Production method. さらに、凍結乾燥処理又は超音波処理を施すことで、短尺チューブ状とすることを特徴とする、請求項4に記載の非対称ナノチューブの製造方法。   5. The method for producing an asymmetric nanotube according to claim 4, wherein the tube is formed into a short tube shape by performing freeze-drying treatment or ultrasonic treatment. 請求項3の非対称ナノチューブがカチオン性薬剤を包接していることを特徴とする、カチオン性薬剤−非対称ナノチューブ複合体。   A cationic drug-asymmetric nanotube complex, wherein the asymmetric nanotube of claim 3 includes a cationic drug. 請求項6に記載のカチオン性薬剤−非対称ナノチューブ複合体を有効成分とする、カチオン性薬剤組成物。   A cationic drug composition comprising the cationic drug-asymmetric nanotube complex according to claim 6 as an active ingredient. カチオン性薬剤がアミノ基を有するアントラサイクリン系抗癌剤である、請求項7に記載のカチオン性薬剤組成物。   The cationic drug composition according to claim 7, wherein the cationic drug is an anthracycline anticancer drug having an amino group.
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