(57)【要約】【課題】有機溶媒中で、Ｎ−グリコシド型糖脂質が自己集合してなる脂質ナノチューブの形態を変化することなく、長期間良好な分散状態を維持することが可能な、脂質ナノチューブの分散方法及びその分散液を提供する。【解決手段】分散媒として用いる有機溶媒の密度及び屈折率を、分散させる脂質ナノチューブとマッチングさせることにより、脂質ナノチューブ間の引力・会合を効果的に抑え、未修飾で形態変化なく、温和・簡便・短時間の方法にて長期間安定な脂質ナノチューブの分散液を与えることを可能とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ−グリコシド型糖脂質が自己集合してなる脂質ナノチューブの粉末を、密度及び屈折率が該脂質ナノチューブとマッチングした有機溶媒を分散媒に用いて分散させることを特徴とする脂質ナノチューブ分散液の製造方法。
【請求項２】
前記有機溶媒が、クロロベンゼン、２−クロロトルエン、フェノキシアセトン、４−メトシキ安息香酸エチルエステルから選ばれえることを特徴とする請求項１に記載の脂質ナノチューブの分散方法。
【請求項３】
Ｎ−グリコシド型糖脂質が自己集合してなる脂質ナノチューブの粉末が、密度及び屈折率を該脂質ナノチューブとマッチングさせた有機溶媒からなる分散媒中に分散していることを特徴とする脂質ナノチューブ分散液。
【請求項４】
前記有機溶媒が、クロロベンゼン、２−クロロトルエン、フェノキシアセトン、４−メトシキ安息香酸エチルエステルから選ばれえることを特徴とする請求項３に記載の脂質ナノチューブ分散液。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の脂質ナノチューブ分散液からなるネマチック液晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機溶媒中での脂質ナノチューブの分散方法、及びその分散液からなる脂質ナノチューブ液晶に関する。
【背景技術】
【０００２】
水溶液中で自己集合して得られる有機ナノチューブは既に公知である。この有機ナノチューブは、中空シリンダー部の内孔サイズが５〜５００ｎｍであり、シクロデキストリンよりも一桁以上大きいため、シクロデキストリンでは包接することができない５〜５００ｎｍの径を有するタンパク質、ウイルス、薬剤、金属微粒子などの機能性物質をその中空シリンダー内部に捕捉できる可能性があり、その用途開発が期待されている。
本発明者等は、既に水溶液中で自己集合して得られる有機ナノチューブを開発している（特許文献１、非特許文献１）。
【０００３】
しかし、この有機ナノチューブは、水溶液中で合成されてきたため、その製造には水を大量に必要とする上に、加熱撹拌操作と長時間の放置を必要としていたため、量産化が困難であった。また、この有機ナノチューブは、水溶液中で合成されるため、その構造中に強固に水を保持しており、通常の方法ではその水を除くことが困難であり、この有機ナノチューブ内へ機能性物質の包接を効率良く行うことができないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、従来の有機ナノチューブにおける上記問題を解決し、機能性物質を効率的に包接することのできる、水分を含まない有機ナノチューブの合成方法について検討した結果、Ｎ−グリコシド型糖脂質又はペプチド脂質を、水ではなく有機溶媒中で自己集合させることによって、水分を含まない有機ナノチューブを簡便かつ大量に製造できることを見出した（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６６４４０１号公報
【特許文献２】特開２００８−３０１８５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S.Kamiya, H.Minamikawa, J.H.Jung, B.Yans, M.Masuda, T.Shimizu, Langmuir, 2005, 21, 743-750
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のＮ−グリコシド型糖脂質が自己集合した有機ナノチューブ（以下、「脂質ナノチューブ」ということもある。）の外表面は、相対的に疎水性な性質を持っていると考えられ、各種の機能性有機化合物との複合化が期待されるが、機能性有機化合物との複合化のためには、脂質ナノチューブを、その形態を保ったまま、良好に長期間分散させることが必要となる。
【０００８】
しかしながら、従来の技術では、水中で有機ナノチューブを長期間分散・配向させるためには、表面に電荷を導入したうえ、強い解離を保つためにｐＨ３以下の強酸性条件或いはｐＨ９以上の強アルカリ条件が必要とされていた。
また、有機溶媒中で有機ナノチューブを分散させる場合、溶媒に完全に脂質分子が単分子状態で溶解してしまうか、或いは溶解しない場合でも、脂質チューブがランダム会合して数分程度の短時間のうちに凝集してしまい、脂質ナノチューブの形態を保ったまま長期間良好に分散させる方法はなかった。
【０００９】
本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものであって、有機溶媒中で、脂質ナノチューブの形態を変化することなく、長期間良好な分散状態を維持することが可能な、脂質ナノチューブの分散方法及びその分散液を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、分散媒として、特定の密度と屈折率をもつ有機溶媒を選択することにより、脂質ナノチューブの形態を保持したまま、長期間良好な分散状態を保持しうる分散液を実現することができることが判明した。すなわち、分散媒として用いる有機溶媒の密度及び屈折率を、分散させる脂質ナノチューブとマッチングさせることにより、脂質ナノチューブ間の引力・会合を効果的に抑え、未修飾で形態変化なく、温和・簡便・短時間の方法にて長期間安定な脂質ナノチューブの分散液を与えることを可能とするものである。また、この分散液の濃度を調整することにより、自発的に配向し、ネマチック液晶を与えることができることも判明した。
【００１１】
本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］Ｎ−グリコシド型糖脂質が自己集合してなる脂質ナノチューブの粉末を、密度及び屈折率が該脂質ナノチューブとマッチングした有機溶媒を分散媒に用いて分散させることを特徴とする脂質ナノチューブ分散液の製造方法。
［２］前記有機溶媒が、クロロベンゼン、２−クロロトルエン、フェノキシアセトン、４−メトシキ安息香酸エチルエステルから選ばれえることを特徴とする上記［１］の脂質ナノチューブの分散方法。
［３］Ｎ−グリコシド型糖脂質が自己集合してなる脂質ナノチューブの粉末が、密度及び屈折率を該脂質ナノチューブとマッチングさせた有機溶媒からなる分散媒中に分散していることを特徴とする脂質ナノチューブ分散液。
［４］前記有機溶媒が、クロロベンゼン、２−クロロトルエン、フェノキシアセトン、４−メトシキ安息香酸エチルエステルから選ばれえることを特徴とする請求項５に記載の脂質ナノチューブ分散液。
［５］上記［３］又は［４］の脂質ナノチューブ分散液からなるネマチック液晶。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、脂質ナノチューブ間の引力・会合を効果的に抑え、未修飾で形態変化なく、温和・簡便・短時間の方法にて長期間安定な脂質ナノチューブの分散液を与えることが可能となる。また、この分散液の濃度を調整することにより、自発的に配向し、ネマチック液晶を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の脂質ナノチューブ分散液を、交差偏光板を介して撮影した写真
【図２】本発明の脂質ナノチューブ分散液からなるネマチック液晶の偏光顕微鏡写真
【図３】本発明の脂質ナノチューブ分散液からなるネマチック液晶の電子顕微鏡写真
【図４】本発明の脂質ナノチューブ分散液からなるネマチック液晶を石英キャピラリー中に流動配向させた様子を撮影した写真
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の脂質ナノチューブについて述べる。
本発明の脂質ナノチューブは、Ｎ−グリコシド型糖脂質が自己集合してなる有機ナノチューブであり、好ましくは、有機溶媒中で自己集合した、水を含まないものが用いられる。
【００１５】
上記Ｎ−グリコシド型糖脂質は、アグリコンとして不飽和炭化水素基を有するＮ−グリコシド型糖脂質、すなわち一般式（１）
Ｇ−ＮＨＣＯ−Ｒ１ （１）
で表わされるＮ−グリコシド型糖脂質であり、これを原料として無水有機ナノチューブを製造することができる。
この一般式（１）中のＧは、糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基であり、この糖としては、例えば、グルコース、ガラクトース、マルトース、ラクトース、セロビオース、及びキトビオースが挙げられ、好ましくはグルコピラノースである。この糖は単糖又はオリゴ糖、好ましくは単糖である。この糖残基はＤ、Ｌ型、ラセミ体のいずれであってもよいが、天然由来のものは通常Ｄ型である。さらに、アルドピラノシル基においては、アノマー炭素原子は不斉炭素原子であるので、α−アノマー及びβ−アノマーが存在するが、α−アノマー及びβ−アノマー及びそれらの混合物のいずれであってもよい。とくにＧがＤ−グルコピラノシル基、Ｄ−ガラクトピラノシル基、特にＤ−グルコピラノシル基であるものが、原料の入手の点で容易で製造しやすいので好適である。
また、上記一般式（１）中のＲ１は、不飽和炭化水素基であり、好ましくは直鎖であり、更に好ましくは不飽和結合として３個以下の二重結合を含む。またＲの炭素数は１０〜３９、好ましくは１５〜２０、より好ましくは１７である。このような炭化水素基としては、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘネイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、及びオクタコシル基などに不飽和結合としてモノエン、ジエン又はトリエン部分などを含むものが挙げられる。
【００１６】
次に、このＮ−グリコシド型糖脂質を用いて脂質ナノチューブを製造する方法について述べる。
まず、有機溶媒にＮ−グリコシド型糖脂質を溶解させて溶液を調製する。この有機溶媒は沸点以下に加温する。この溶液中のＮ−グリコシド型糖脂質の濃度は高いほど好ましく、飽和であることが最も好ましい。
この有機溶媒としては、沸点が１２０℃以下であるアルコール類又は沸点が１２０℃以下である環状エーテル類を用いることができるが、好ましくは、メタノールが用いられる。
調製したＮ−グリコシド型糖脂質の溶液を徐冷して、室温下に静置して無水有機ナノチューブを生成させる。徐冷十数時間〜数日間経過後、溶液から中空繊維状物質が析出してくる。
【００１７】
別法として、上記と同様の有機溶媒にＮ−グリコシド型糖脂質を溶解させて溶液を調製する。この有機溶媒を使用するにあたっては特に加温を要しない。この溶液中のＮ−グリコシド型糖脂質の濃度は高いほど好ましく、飽和であることが最も好ましい。
次に、この溶液を濃縮する。例えば、この溶液をエバポレーターを用いて、蒸発温度は好ましくは室温〜低真空圧力下での沸点以下、圧力５〜１０ＫＰａで濃縮乾固する。
その結果、各有機溶媒に対する溶解度に依存して、溶液から無水有機ナノチューブが析出してくる。
【００１８】
更に別法として、上記と同様の有機溶媒にＮ−グリコシド型糖脂質を溶解させて溶液を調製する。この有機溶媒を使用するにあたっては特に加温を要しない。この溶液中のＮ−グリコシド型糖脂質の濃度は高いほど好ましく、飽和であることが最も好ましい。
次に、この溶液に、Ｎ−グリコシド型糖脂質に対する貧溶媒を、上記の既に加えてある有機溶媒に対して好ましくは少なくとも１００容積％、より好ましくは少なくとも３００容積％加える。
【００１９】
次に、本発明の脂質ナノチューブの分散液の製造方法について述べる。
本発明では、分散媒中に脂質ナノチューブが沈んだり或いは浮いたりしないように、分散媒として、その密度が分散させる脂質ナノチューブとマッチングした有機溶媒を用いるとともに、その屈折率が脂質ナノチューブとマッチングしたものを用いることにより、脂質ナノチューブ間の引力・会合を効果的に抑え、長期間安定な脂質ナノチューブの分散液を与えることを可能にしたものである。
本発明において、分散媒として用いる有機溶媒は、上記の条件を満たすものであれば、単独溶媒であっても、或いは混合溶媒でもよいが、具体的には、単独溶媒として、クロロベンゼン、２−クロロトルエン、フェノキシアセトン、４−メトシキ安息香酸エチルエステル等が挙げられる。また、混合溶媒としては、これら溶媒の混合物及びベンゾニトリルと１，３−ジブロモプロパンの体積比９：１混合物等が挙げられる。
【００２０】
本発明において、上記有機溶媒中に分散させる脂質ナノチューブ粉末の濃度が、１重量％未満で透明な分散液が得られる。また、濃度を調整することにより、具体的には、１〜１０重量％で自発的に配向して、ネマチック液晶が得られる。
また、上記有機溶媒を用いて本発明の分散液を得るには、脂質ナノチューブ粉末を、該有機溶媒中において、バス型超音波装置により１０〜６０秒間超音波処理することが好ましい。
【００２１】
本発明の脂質ナノチューブは、その形態を保たれたままであると同時に、凝集も効果的に抑えられており、分散状態は３か月以上安定である。
また、本発明の脂質ナノチューブの分散液中では、機能性材料として例えばフラーレンを溶解させることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
以下の実施例では、下記のＮ−グリコシド型糖脂質を用いて、メタノール中からの析出により得られた脂質ナノチューブを用いた。
【００２３】
【化１】
2010260882.tif 000002
【００２４】
上記脂質ナノチューブ粉末を、様々な密度・屈折率をもつ有機溶媒に加え、１０〜６０秒の間、バス型ソニケーターで超音波処理した。
得られた分散状態を、目視・光学顕微鏡・９０度方向の散乱光スペクトルにより観察評価するとともに、形態を電子顕微鏡観察した。
また、脂質ナノチューブ外表面の親水疎水性を評価するため、ガラス基板に分散液を展開して得られた膜について、水滴の接触角を測定した。
【００２５】
（結果）
密度の異なる各種有機溶媒の中で、上記脂質ナノチューブ粉末を分散させたところ、下記の表１に示すとおり、密度ｄが１．０７ｇ／ｍｌより小さい分散媒中では沈み、ｄが１．１３ｇ／ｍｌより大きい分散媒中では浮いた。
このことから、脂質ナノチューブの密度は１．１０ｇ／ｍｌ前後にあることがわかった。
【００２６】
【表１】
2010260882.tif 000003
【００２７】
また、密度１．１０ｇ／ｍｌ前後の有機溶媒のうち、下記の表２に示すとおり、屈折率ｎ＝１．５４２〜１．５４６の溶媒（２−クロロトルエンなど）中で、０．１〜０．７ｗｔ％分散液は比較的透明度が高く３か月以上良好な分散状態を示した。
【００２８】
【表２】
2010260882.tif 000004
【００２９】
さらに、１〜１０重量％の分散液を調製したところ、粘度が若干高くなると同時に、交差偏光板のもと複屈折が観察された。
図１は、交差偏光板を介して分散液を撮影した写真であり、左側の写真は、２−クロロトルエン中に０．７重量％の脂質ナノチューブを分散させたものであり、右側の写真は、２−クロロトルエン中に４重量％の脂質ナノチューブを分散させたものであり、複屈折が観察される。
【００３０】
９０度方向の散乱スペクトルによる観察とわずかに黄色く色づく透過光とから、分散液がＭｉｅ散乱していることが示され、脂質ナノチューブ同士の会合も抑えられていることが示唆された。
さらに、電子顕微鏡観察から、脂質ナノチューブの形態は保たれていることが確認できた。
【００３１】
この分散液をスライドガラス上に広げ自然乾燥させたところ、脂質ナノチューブが密になった膜が得られた。この膜について水滴の接触角を測定したところ、８３〜８８度の値が得られた。この接触角の値は、ポリ塩化ビニルやポリスチレンの代表的値と同程度であり、脂質ナノチューブの表面が疎水的であることが示された。
【００３２】
この１〜１０重量％の分散液を偏光顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で観察したところ、光学的に異方性のネマチック液晶のパターンが観察された。図２は、脂質ナノチューブ液晶（２―クロロトルエン中に２重量％）の偏光顕微鏡写真であり、図３は、その走査型電子顕微鏡写真である。
この液を内径０．５ｍｍのキャピラリー中にインジェクションにより導入したところ、良好に流動配向したサンプルが得られた。図４は、脂質ナノチューブ液晶を石英キャピラリー中に流動配向させた様子を撮影した写真である。
【００３３】
これらの結果は、以下のように考察される。
有機溶媒中からの析出により得られた脂質ナノチューブは、疎水的な外表面をもっているために、適切な密度ｄをもつ有機溶媒中にある程度分散させることが可能である。さらに、有機溶媒の屈折率ｎを脂質ナノチューブの値に合致させることにより、脂質ナノチューブ間のファンデルワールス引力が小さくなり、脂質ナノチューブの分散性が高くなったと解釈できる。高軸比のコロイド粒子は、粒子間引力が小さい条件下ある濃度以上で排除体積効果により自発的にネマチック液晶になることが知られている。脂質ナノチューブについても形態を保ちつつ粒子間引力を抑えて分散させる条件を探索すれば、有機溶媒中での自発的なネマチック配向を実現できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の脂質ナノチューブの分散方法及びその分散液は、脂質ナノチューブの形態を変化することなく、長期間良好な分散状態を維持することが可能であり、有機溶媒中で脂質ナノチューブと機能性有機材料とを共存分散させ、複合材料を製造する技術、又は反応試剤と均一混合し反応させる技術、或いは液晶用偏光膜など光学的異方性材料を作成する技術に適用することができる。
【図１】
2010260882.tif 000005
【図２】
2010260882.tif 000006
【図３】
2010260882.tif 000007
【図４】
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