JPH03503408A - ムチン指向リポソーム - Google Patents
ムチン指向リポソームInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ムチン指向リポソーム
技術分野
この発明はベシクル(小泡体)およびリポソームに関する。
背景技術
脂質膜に与える正確な呼称は未解決の間珀である。
一般に、ベシクルはリポソームより小さくて単層構造であるが、リポソームは多
層構造である。リポソームは多くの形態の脂質膜(lipid bladder
s)i包含するので、以後リポソームの用語を用いる。この用語は、リポソーム
の製造−薬剤、タンパク質および遺伝物質のリポソーム内への取込み、およびタ
ーゲツティングの技術状態の一般的知識?仮定している。
リポソームのこれらの面の完全な提示が定評のある著者達による5巻からなる次
の書物に示されている:”Liposome Technology” edi
ze4 by GregoryGregoriadis、 PubliShed
by CRCPress、 Inc、。
2000Corporate Boulevard、 N、W、、 Boca
Raton。
Floridas U−3+A−。
リポソームは一般に親油性の長鎖末端基と共に頭部親水基を表わす記号の円形配
列によって示される(第19参月)。リポソームは小胞体(小嚢)であって、は
y球形でアシ、破裂することなくかなシの変形を受けることが知られている。リ
ポソームは、音波処理(又は微小流体処理)のようなエネルギーを加えることに
よって脂質の混合体から小胞体の形に成形される。コアの体積空間を囲むこと以
外に、リポソームの頭部親水基によって生成される表面に関する従来技術は見当
らない、脂質成分の表面関係は本発明では全て重要である。
従来の技術は、流動度および電荷間の斥力を提供して凝析を防ぐためにリポソー
ム構造体にシける必要ナモのおよびコレステロールシよび他の成分の使。
用を十分に開発してきた。しかしながら、典型的な従来技術の成分は次のように
列挙することができる二A0次の成分から選択された好適なバルク双極性脂質成
分(75〜95%):
L ジステアロイル・レシチン(DSL)7L シハルミトイル・レシチン(
DPL)1 鎖長がC1゜〜C2゜である他のレシチン。
30次の成分から選択された安定化用少量成分(α1〜25%):
L コレステロール
乙 リン酸ジセチル
リポソーム技術は、目的の物置ヲリポソームのコア部又は壁内に捕獲して1次の
方法の1つ全円いることによって薬剤1診断材料および化粧材の供給を促進した
:
(1)一定量のリポソームTh1fi血宿主の血液系に注入し、前記物質をベシ
クルが時間の経過に伴い分解する際に徐々に漏出させる方法。
(2) リポソーム壁内に不完全な脂質を含ませて。
壁からコア内容物を漏出させる方法。漏出速度は内容物の童を変えることによっ
て制御する。
(3) 目標物に対して親和性を有する分子を付加させる方法、その目標物を
リポソームに取り入れて、コア内物鷺ヲ利用する、或いは化粧材の場合には、化
粧材を漏出させながら標的のリポソームをターゲット上に保持する。この方法は
同時係属の米国特許出願第601+、 713号の主題である。
本発明の前までは、ターゲツティング分子、又はリポソームをムチン組織へ結合
させる別の手段は知られていなかった。
発明の開示
混血宿主においてリポソームをムチンへ指向さすためにターゲット分子が存在す
ることは知られて(・ない。
本発明はリポソームにおける脂鷺物鷺の組合せを提供する、脂貢物質のあるもの
は直列に配量された中間、負荷電部分、最端に配置された正荷電部分から成る親
水性頭部基を有し、そのあるものは前記中間部分に実質的に隣接する位置に延在
する正荷電頭部部分に訃いて終わり、それによって中間部ff1部分の負電荷が
最端部分によるよシも他の脂質によって中性にされて、正味正電荷を帯びている
局部領域を示す脂質膜壁をもたらす。正荷電リポソームはムチンに強く引き付け
られることが立証された。
図面の簡単な説明
第1図は双極脂質からなるリポソームの構造を示す一般に用いられる手段である
。
第2図〜第5図は本発明の研究および試験に用いられるリポソーム壁構造の2つ
の脂質成分の空間的関係を示す。
第6図はセファロース−ムチン・マトリックスに結合され友、’1140.標識
化ベシクルの)(−センテージの棒グラフである。
第7図は生体内実験に使用された組織から回収された放射能のグラフである。
2.5の図面において類似の参照記号は類似部分を意味する。
発明の実施するための最良の形態
考えられる2、3の操作の実施態様の中から最高の利益を見出すために、5つの
モデルを提案して試験管内で試験した。そして5つのモデルを独立の研究所に送
って試験管内の試験を行った。
試験管内の試験は次の通りであるニ
ー次構成成分の1つとしてムチンを有するヒトおよび他の動物における組織の例
は、耳、鼻、喉、食道、胃、腸管、膀胱−尿管および膣を含む。
ムチンはムコタンパク質であって、多糖類とタンパク質から成る。下顎のムチン
は約800個の三糖又は糖単位(それらの各々は単一のポリペプチド鎖に付加さ
れたN−アセチル・イノラミニル(2−6)N−アセチル・ガラクトサミンであ
る)のタンパク質多糖類である。糖の炭水化物は分子書の約145%を明らかに
するが、タンパク質は残シの65%ヲ明らかにしている。三糖(又は糖単位)と
タンパク質は相互にグリコキシド結合を介してアミノ糟部分の0−1の水酸基−
このタンパク賃上に存在するセリンシよびトレオニンの一〇H基へ結合されてい
る。炭水化物又は糖はペプチド類の約6:iIF目又は8番目ごとの残基に付力
同1ている。ムチンへの全負電荷はN−アセチルノイラミニル部分の負荷電カル
ボキシル基によって与えられる。構造式は下記の通りである。
上記の構造および説明はホワイトらの著書(Whlts、 Handier &
5tnithl BiOQhemi8tr7z 5thedition、 p
age 988) から採っている。
ここに示す本発明の概念は、リポソームが電荷の平衡している極性脂質から成る
とき、それはこれら脂質の正のヘッド(頭部)基を強めてそれらの親油性rRJ
基から離れている正荷電部分を突出させる。
さらに1強められ几正荷電の頭部基は極性脂質の電荷平衡が生じる領域を越えて
突出することになる。
この試験管内の研究に用し・た方法は、ムコ多糖類のムチンを結合することがで
きた臭化シアン活性化セファロースのスラリーを提供することであった。
セファロース、アガロースおよびセファデックスはエビクロロヒドリンと共にデ
キストランのビード形成ゲルの商品名である。これらの製品はクロマトグラフィ
ー法に使用されることが周知であって、スウェーデンのPharmacia B
iOteChnOIOg71 TJppsalaから購入することができる。
本発明のこの研究のための臭化シアン活性化セファロースの目的は、後で報告す
るように試験内での試験用の最良の組成物を決定するためのムチン模型を提供す
ることである。
ベシクル付加用結合マトリックスを作る之めに。
タンパク質であるウシの顎ムチンを結合させた。このムチン−セファロースは次
に本発明の脂質リポソームの正確な結合試験をさせるためにムチン組織の研究室
モデルとして役立つ。
周知のリポソーム法によって下記の第1表に示した5つの試験試料を調製した。
基本的に、表記の各試料の脂質は有機溶媒で可溶化し、真空乾燥、適当な豫衝液
で愁濁させ、そして音波処理をした。各試料は111Cコレステロール標諏の類
似部分を含んだ。
そのi識は研究の評価のために用いたが、医用の方法には存在しない。
第 2 表
D S L D Ci P 0!(OLφnil
すi5 DSL SA CHOLφ71i6 D
SL MPB−PIICcHOLφ747 腐敗した1illI夷物φ
7+48 DSL PSCHOL註) PS −ホスファチジ
ル・セリンDEL −ジステアロイル・レシチンDCP −ジセチル・ホス
ファート
0EOL−コレステロール
SA −ステアリルアミン
MPB−PE−p−マレイミド・フェニル・ブチラード・ホスファチジル・エタ
ノールアミン
上記の組成物は機能性標的分子の正しい立体的又は三次元的配向が最高で特異の
結合を与えるという仮定に基いて選んだ、試験せんとする発明の概念は、リポソ
ーム膜表面の官能末端基間の平均オフセット距離がリポソーム併給系の目標指向
性および官能性におけるキーの役目を演するということである。
荷電リポソームが使用される。その場合の正電荷はムチン基質に結合するために
第一アミンの官能基によって与えられる。この好適な実施態様が有効である理由
はわからないが、多分それはムチンが負電荷を有し1反対の電荷が引き付けるた
めと考えられる。しかし、別の説明1例えば水素の結合がリポソームをムチンに
保持するという提案も可能である。
これは、第一アミンからムチン分子のタンパク質部分上のカルボニル官能基へ水
素原子を供与するリポソームによって達成されるのであろう。水素の結合の外に
、塩橋がベシクルの表面とムチン基質間の静電引力を発生させる別の手段を提供
する。強調された正電荷全作る領域が優れたムチンの結合をもたらすことがわか
った。この発見は請求した本発明の基本原理である。
第1図を参照すると、小さな円は脂質の散水性部分を表わす。脂質は水の環境に
置かれるから、脂質の末端または”R′基は相互に突出して、双極フィルムを生
成する。そしてそれは音波処理時に、双極性のリポソーム嚢壁を作る。その小嚢
壁は単に親水性頭部基を稠密並列に充てさせた結果である。
1つの脂質のみを用いた場合、頭部末端基はかなりなめらかな表面を画定する。
表面のなめらかさは相対的である。顕微鏡でも見えない小嘔なレベルにおいて一
実際に起伏はあるが均一な形状のものがある。双極リポソームを形成できる既知
極性脂質は全て平衡した負電荷と正電荷を示す頭部基を有する。
第2図に示すように、DSLはグリセロール骨格内において丁度膜表面において
終わっている2つの長い炭素鎖と、リン酸塩基および第三アンモニラろ・イオン
部分を有する、そして後者は塩素官能基によって画定されるように外側へ延在す
る。リン酸塩基は負に荷電され、第四アンモニウム・イオンは生理学的pHにお
いて正に荷電される。それらは相互に実質的に中性になって、中性表面を生じる
。本発明の発見は、官能性末端基とベシクル膜表面間の平均距離がベシクル供給
系の標的指向能および全官能性におけるキーの役目をすることにヒント?与える
。
別の脂質、DSLの正の末端基によるリン酸塩の中性化は、そのリン酸塩がもは
や中性化の影響がないから正電荷を示すことになる。
この発見は、2.5の脂漬組成物が生体内および試験管内の試験で評価されたこ
と、および好適な実施態様が著しくはつきりした答えを引き出したことによって
強調される。他の組成物は低い答えを有して一好適な実施態様の水準より低いこ
とが測定された。
以上の概説は次の特定の構造式および侍られた試験管内試験によってさらに十分
に理解でれるであろう・
試験内での予備研究
第2図〜第5図は標的分子がベシクルの膜表面から突出する際の標的分子の5次
元的配向を示す。
第2図はジステアロイル・レシチン(DSL)の構造式を示す。点線10は、い
わゆる−成膜表面を示し、その表面にリン酸塩基がある。ジステアロイル・レシ
チンは一次表面10から約11IA離れて第四アンモニウム部分を提供する塩基
部分において終わる。リン酸塩基は一次表面10の上または一次表面から多分2
Aの単位の所にある。そして正味負の電荷を帯びている。ジステアロイル・レシ
チンのダンデム・チャージは極めて近接しているので、ツレらは電荷−電荷の相
互作用を介して互に効果的に中性になる。これは大部分のリポソームの正常な関
係の立体配室である。
普通、実質的に中性の表面電荷を有することが有効である、或いはいずれかの電
荷が利用できるならば、電荷−電荷の斥力を用いて凝析を防止する。しかしそれ
はターゲツティングには有用でない。
本発明は第2図を参照して説明される発見訃よび概念に基いている。第2図にお
いて、線10で示したリポソームの一次表面のフラグメントは本質的にジステア
ロイル・レシチンとステアリルアミンから成る8本発明の実験的証明は7モルの
ジステアロイル・レシチン:2モルのステアリルアミンの比を用いた。この基本
的な比はに1の関係まで高めることができるが、実際の実験は7:2が極めて有
効であることを示した。
第2図に示したように、荷電部分の空間的関係の有効な理由は、ステアリルアミ
ンがアンモニウムの親水性頭部部分をMすることである。この表面lOに近接し
ているために、アンモニウムの頭部部分はレシチン部分の第四アンモニウム・イ
オン基からリン酸塩基の距離よりもジステアロイル・レシチンのリン酸塩に近い
、従って、ステアリルアミンのアンモニウム頭部の正電荷がレシチンのリン酸塩
基に中性化の作用を与える。その結果、レシチン部分の塩素頭部基土の強い正電
荷が今度はその位置においてリポソーム表面の優勢電荷になる。好適な比が7:
2であるため、前記正の影響はかなり分配されるであらうが、十分ではない。生
体のムチンへの標的指向におけるこの正電荷の重要性は後で十分に明らかにされ
る。
本発明の実施可能性を確立するために、最初に試験内の実験を行った。この実験
において、脂質リポソーム膜内に Cコレステロールおよび適当なレシチンをと
9入れて放射化学トレーシングを行った。
これらのリポソーム調製品はそれらの糖タンパク質、ウシの顎ムチンへの結合用
親和力を評価した。
上記のような調製したリポソームは、ムチン活性化セファロースと共に室温で1
5分間10mMのKH2PO4−に2HPO4緩衝液(pH7,ll)中に装置
した。
各ベシクル調製品は、ムチン−セファロース並びに試薬品位のセファロースと結
合する能力を評価した。試薬品位のセファロースは、ベシクルとこのマトリック
スとの結合が期待されなかったから各実験の対照品として使用した、そしてその
試験はその予想を証明した。
第6図のグラフは異なる6つの評価の各々についてセファロース−ムチン・マト
リックスに結合されり111Cコレステロール標識化ベシクルの・ぐ−セントを
示す。リポソームは円すい形の遠心分離チューブ内で一定量のセファロース−ム
チン・マトリックスと共に温宜した。設定した時間の後、そのチューブをマトリ
ックスのペレット化のために遠心分離を行つ念。上澄み液の試料採取?して、対
月試料と比較した。ベシクルの結合は対照試料の上澄液とベシクル−セファロー
ス・ムチンの上澄液間の差によって決定した。
最初に実験’M41iと745を比較する。実験グルー7’741jは主成分が
ジステアロイル・レシチンから成る、そしてムチン−セファロースのカラムにさ
らしてレシチン(DEL)のムチンへの付着能力を測定した。第6図の表のグル
ープ7キ4において、本質的に測定できる量のD S L −IJボソームが保
持されないことがわかる。
次に第2図のリポソームを調製したーこの場合のDSL:ステアリルアミンのモ
ル比は7:2であった。本発明に従って、ステアリルアミンのアンモニウム頭部
基がDEL上のリン酸塩負電荷を中性にし、第四アンモニウム・イオンの強い正
電荷を強めると仮定した。もしも正電荷が得られるならば、それはベシクルにム
チン−セファロースへ付着させるであろう。第6図の表に示した結果は、試料7
45のムチン−セファロース・カラムへの例外的に強い付着によって前記の仮定
を支持している。最初の実験の異常な結果のために、了ヰ5の実験を〈シ返した
が、第6図に示したように実質的に同一の結果となった。
試料71114と7115に関して記載した実験の実施可能性を試験するために
、リポソームの画定された表面から正電荷を遠くにしかしDSLの末端第四アン
モニウム・イオンはど遠くなく突出する末端基は−DSLリン酸塩基の作用を中
和するが、ステアリルアミンより低効果的にへしかしストレートのDSLよシ効
果的に作用すると仮定した。
第う図上参照すると、該図に示すホスファチジル・セリンで−NH3の正電荷の
みが、空間がより太きいためにDSLのリン酸塩電荷を部分的に中性にする。
この実験は第工辰の標識試料7μsであり、保持の結果は第6図のグラフに示す
。保持は試料745の実験の効果より半分以下であった。これは、リン酸塩基の
電荷が低効果で中性化されたこと、従って試料7115で得られたよりも低い正
の表面電荷ケもたらすという仮定を立証する。しかしながら、塩素正電荷の低い
最終強調の使用も有用であって本発明の範囲内である。
さらに実証実験を続けて、第4図および第1表に示したジセチル・リン酸塩(D
CP)全使用して試料71j3i調製した。DCPは、第四アンモニウム・イオ
ン末端基金有することな(DSLのリン酸塩基と実質的に同一のリン酸塩基を提
供する。従って、DCPはDSLの正電荷を高める効果は本質的になかった。し
かしながら、実験における若干の異常が約7%のベシクル全カラムに保持させた
(第6図参照)。
最後の実験はp−マレイミド・フェニル・ブチラード・ホスファチジル・エタノ
ールアミン上用いた試料746で行つ友。この実験は第6図のグラフに示した結
果を与えた。正電荷の極く僅かの強調が観察された。従って、試験管内の実験結
果を第6図の表に示した。これは笑際の生体内試験の予測の基礎全与えた。
以上の記載は試験目的のためだけに用いる放射能標識化膜の存在のみを示した。
いかなる種類の薬物治療を意味しない。
コア体積内のリポソームの香水、皮膚軟責および種々のモイスチャライザー成分
のような水溶性薬物や局部付加物を充てんする技術は周知である。それらの親水
性水溶性物質は、一般にリポソームを漏洩リポソームと呼ばせる細孔を生成させ
るために、リポソーム組成物の1つとしてリソレシチンを取込むことによって放
出される。
本発明はムチンの組織に特定の薬物を付加することは関係しない。薬物の選択お
よびリポソーム内への挿入は技術的に周知である。
本発明は脂質囲い壁を特徴とするリポソームを構成さす方法である。本発明に従
って作った脂/]壁は温血宿主のムチン膜に親和性を有する。リポソームの製造
方法は多数あるが、最も古いのが音波処理法であり、後で微小流動化法が開発き
れた1本発明の優れた点は脂質の混合体を用いることである。脂質の第1のもの
は一親油性であるためにリポソームの壁内に固着する′アシル部分を有する。そ
の第1の脂質は常に正電荷を帯びた塩素部分も有する。選んだリポソームは塩素
とアシル部分を相互に結合させる相互結合用ホスファチジル部分を有する・普通
、かかる脂質は、ホスファチジル部分が負の荷電されているので塩素の正電荷を
与える能力を中性化するために、リポソームの壁の中性作用を与える。
本発明による第2の脂iは、正電荷を有し頭部が塩素の脂質よりも低いモル比で
取込むことが望ましいが、ある場合には完全に1=1の比で用いられるところの
親水性の頭部部分を有する。第1の脂質より少ない脂*’を有する目的は、第1
の脂質の部分のみを中性化することによってリポソームの表面の周囲に点在する
正電荷を生成させるためである。
第1と第2の脂質の比が完全にl:1でない場合には、混合体の警部はより多く
の流体リポソームを生成するために少なくともいくらかのコレステロールを含む
べきである9
その結果は第1のタイプの分子を有する双極脂質分子であって、親水性の頭部基
をタンデム(縦に)に有する、このタンデムのグループは中間の位置に負荷電部
分そして最端位置に正荷電部分を有する。
これらのタンデムの関係は実質的に中性有効電荷をもたらす、タンデム分子の正
電荷の延在位置よりも短かく延在する正電荷の親水性頭部部分?もった第2のタ
イプの分子は、第1のタイプの分子の中間位置の部分を中性化するのに有効であ
って、最端タンデム部分に正電荷を示させる0点在する正電荷がムチンへの結合
をもたらす理由は未解決であるが、脂質を平衝化して含有する効果は極めて有効
であって実用性があることが立証された。
試験管内試験からの仮定
もしも、リポソームが強い正電荷の表面領域をもって生成されるならば、全ての
組成物はムチンへ結合することが期待される。
生体内の確認−リポソームの保持
ジステアロイル・レシチン(DEL)の塩素頭部部分はホスファチジル・ホスア
アートのサブグループが中性化されると有効な正荷電リポソーム表面を提供する
ことを試験管内で示すために、第工表に示したようにさらに5つの組成物を作っ
た。そして816−420の番号を付した・参考のために一試料番号は下記のよ
うに対応するニ
ア45 − 820
74g −1!19
上記800シリーズの試料を調製して、生体内での結果を評価するために独立の
研究室(Ft、Worth。
Texas、 Ul、A)へ送つ之。前記第工表には示していないけれども、各
試料は試験のために1licコレステロ1J
−ル標識を含有した。 Cコレステロールは実際のヒト用薬物には使用しないが
、これらの実験では仮定し九結果の確認のためのみに使用し念。
この生体内分析用の試験動物としてウサギを用いた。鎮静化させた各ウサギのそ
れぞれの目に10μノの調製体を投与し念。投与後5分以内にそのウサギを犠牲
にして、約30分で試料全除去した。各調製体は5匹のウサギで試験した。従っ
て6個の目で試験したことになる。試料は小びんに入れて、後で処理して液体シ
ンチレーション計数をした。最高の保持は、試料7キ5の試験管内試験で得られ
た結果と厳密に対応する試料820の正荷電リポソームで得られた。この調製体
においては、目に投与した放射能m識の約46%が回収され念、放射能の大部分
は瞬膜および眼瞼結膜上に保持された。最高の角膜保持が試料820の正荷電リ
ポソームでも得られた。
強膜では、放射能標識の回収率は比較的低かった。
これは強膜試料の重量訃よび表面積が角膜試料よシも大であったためと考えられ
る。
・ ムチンを被覆したセファデックス法は、ステアリルアミン・リポソームが最
高の保持を有するであろうことを確かに正蓚に予想した。
付加した放射能の回収結果(視覚比較)を第7図に示す。
全実験はウサギ?犠牲にした後2時間以内に完了した。除去後、組織は重炭酸塩
、デキストロースおよびグルタチオンで富化した平衡化塩溶液中に貯蔵した。角
膜全体全眼瞼結膜および強膜と共に取p出した8組織試料を貯蔵溶液から取り出
し、てガラス・スライドの上に平らに広げ几。被測定体積のリポソーム調製体を
ハミルトン注射器で付加した。1分後。
組織はガラス・スライドを傾斜させて組織の上部を平衡化塩溶数的う〜Lljで
激しくすすぐことによつですすぎを行った・
すすいだ組織から回収し九放射能は第7図に示す、第6図に示した試験内の実験
における相関が明示されている0表面に正電荷を示したこれらのリポソームは、
ジステアロイル・レシチンのみを含有する中性表面リポソーム上遠くにあるムチ
?組織に付着した。結果を十分に比較するために、それぞれ試験管内および生体
内の実験である第69訃よび第7図を比較する必要がある。
FIG、 5
Claims (4)
- 1.少なくとも第1型および第2型の構造を有する双極脂質分子からなり; 前記第1型の分子は、親水性頭部基を縦列に有し、該縦列の基は中間位置に負電 荷部分そして最端位置に正荷電部分を有し、該縦列の電荷が実質的に中性の有効 電荷をもたらす;そして第2型の分子は、前記縦列分子の正電荷の延在位置より 短かく延在する正荷電親水性頭部部分を有し、それによつて中間正部分が前記第 2型の分子によつて効果的に中性化され、最端縦列部分が周囲にその正電荷を示 す、ことを特徴とするリポソーム。
- 2.薬剤又は診断剤であつて、封入される第1の成分; ベシクル又はリポソームの形の脂質膜構造体からなる第2の成分; 前記膜構造体が極性脂質からなり、該極性脂質の第1の構造形態が正電荷を帯び る最端官能基と該最端基を脂質後部基に相互結合させる官能基によつて生じる実 質的に中性の結果および電荷を有し、前記相互結合用基が負電荷を有し、前記極 性基の第2の構造形態が脂質後部基に相互に結合された正荷電頭部官能基のみを 有する構成;およびそれによつて、前記第2の形態の正荷電頭部基と第1形態の 相互結合基は相互に中性になり、最端官能基を優勢にして残す構成、から成るこ とを特徴とする組成物。
- 3.第1型の分子がジステアロイル・レシチンであり、第2型の分子がステアリ ルアミンである請求の範囲第1項記載のリポソーム。
- 4.脂質の混合体であつて、該混合体の第1の脂質がアシル部分、塩素部分、お よび相互結合用ホスフアチジル部分を有し、該混合体の第2の脂質が正電荷を帯 びた親水性頭部部分を有し、該混合体の残余が少なくとも若干量のコレステロー ルを含み、リポソームがその中に薬剤又は診断用物質を取り入れており、該脂質 の混合体を活性化さすことから成る、温血宿主のムチン膜に親和性を有する囲い 用脂質壁を特徴としたリポソームを構成させる方法。
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