(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノホーン集合体（ＮＨｓ）の単層カーボンナノホーン（ＮＨ）内に内包させた物質の外部への放出を制御する方法であって、
単層カーボンナノホーンに、開孔部を通じて放出すべき物質を内包させ、この開孔部もしくは開孔部とその近傍外周に、グラファイトと親和性の高い置換基と親水性基の両方を有している嵩高な分子もしくは高分子を物理吸着させて開孔部を覆うことを特徴とするカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【請求項２】
嵩高な分子と高分子は、その分子量が１００〜５００，０００の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【請求項３】
カーボンナノホーン開孔部の置換基もしくは開孔部に付加した分子に、嵩高な分子もしくは高分子を物理吸着させることを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【請求項４】
内包物質が薬剤であって、ＰＢＳ中において５分以内の初期バースト放出を抑え、１時間以上にわたって内包薬剤を徐放させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【請求項５】
嵩高な分子もしくは高分子が、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかの一項に記載のカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【請求項６】
カーボンナノホーン集合体（ＮＨｓ）の単層カーボンナノホーン（ＮＨ）に、開孔部を通じて放出すべき物質が内包されており、この開口部もしくは開孔部とその近傍外周に、グラファイトと親和性の高い置換基と親水性基の両方を有している嵩高な分子もしくは高分子が物理吸着されて開孔部が覆われて、内包された物質の放出が制御可能とされていることを特徴とする物質内包カーボンナノホーン。
【請求項７】
嵩高な分子と高分子は、その分子量が１００〜５００，０００の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の物質内包カーボンナノホーン。
【請求項８】
嵩高な分子もしくは高分子が、カーボンナノホーン開孔部の置換基もしくは開孔部に付加した分子に物理吸着されていることを特徴とする請求項６または７に記載の物質内包カーボンナノホーン。
【請求項９】
内包物質が薬剤であり、ＰＢＳ中において５分以内の初期バースト放出が抑えられ、１時間以内にわたって内包薬剤が徐放可能とされていることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の物質内包カーボンナノホーン。
【請求項１０】
嵩高な分子もしくは高分子が、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする請求項６から９のいずれかの一項に記載の物質内包カーボンナノホーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノホーンに内包させた物質の放出制御のための方法と、この放出が制御可能とされた物質内包カーボンナノホーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集合組織構造を有するカーボンナノホーン（ＮＨｓ）の単層内にシスプラティン（ＣＤＤＰ）等の薬剤やその他物質を内包させて、開孔部からこれを外部に放出可能とすることや、この放出によって、たとえばＣＤＤＰ抗ガン剤によるガン細胞への作用を可能とすることが本発明者らによって報告されている（たとえば非特許文献１、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、ナノホーンに内包している物質を放出させる際には、短時間に放出が完了してしまうことが多く、ナノホーンをＤＤＳに応用するには問題があった。これを解決するためには、開孔部にフタをしてプラグ効果を発現させることが有効であって、本発明者らによって、このようなプラグ効果として、開孔部にある水酸基やカルボキシル基の水素をＮａで置換する手法や、酢酸Ｇｄを反応させる手法などが開発されている（たとえば特許文献２）。
【０００４】
しかし、このようなプラグ効果の発現はその着想と展望において注目されてよいものであるが、歩留まりの問題やプラグ付加時に内包有機物が出てしまうといった問題に対しての更なる改善策の実現が望まれていた。
【非特許文献１】Mol. Pharm. 2 (2005), 475
【特許文献１】特開2005-343885号公報
【特許文献２】PCT/JP2007/050080
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のとおりの背景から、更に有効なプラグ効果を実現し、歩留りの向上や、プラグ付加時の内包物質の漏出の抑制を図ることのできる、カーボンナノホーン内包物質の放出抑制のための新しい技術手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【０００７】
第１：カーボンナノホーン集合体（ＮＨｓ）の単層カーボンナノホーン（ＮＨ）内に内包させた物質の外部への放出を制御する方法であって、単層カーボンナノホーンに、開孔部を通じて放出すべき物質を内包させ、この開孔部もしくは開孔部とその近傍外周に、グラファイトと親和性の高い置換基と親水性基の両方を有している嵩高な分子もしくは高分子を物理吸着させて開孔部を覆うことを特徴とするカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【０００８】
第２：嵩高な分子と高分子は、その分子量が１００〜５００，０００の範囲内であることを特徴とする上記第１のカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【０００９】
第３：カーボンナノホーン開孔部の置換基もしくは開孔部に付加した分子に、嵩高な分子もしくは高分子を物理吸着させることを特徴とする上記第１または第２のカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【００１０】
第４：内包物質が薬剤であって、ＰＢＳ中において５分以内の初期バースト放出を抑え、１時間以上にわたって内包薬剤を徐放させることを特徴とする上記第１から第３のいずれかのカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【００１１】
第５：嵩高な分子もしくは高分子が、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする上記第１から第４のいずれかのカーボンナノホーン内包物質の放出制御方法。
【００１２】
第６：カーボンナノホーン集合体（ＮＨｓ）の単層カーボンナノホーン（ＮＨ）に、開孔部を通じて放出すべき物質が内包されており、この開口部もしくは開孔部とその近傍外周に、グラファイトと親和性の高い置換基と親水性基の両方を有している嵩高な分子もしくは高分子が物理吸着されて開孔部が覆われて、内包された物質の放出が制御可能とされていることを特徴とする物質内包カーボンナノホーン。
【００１３】
第７：嵩高な分子と高分子は、その分子量が１００〜５００，０００の範囲内であることを特徴とする上記第６の物質内包カーボンナノホーン。
【００１４】
第８：嵩高な分子もしくは高分子が、カーボンナノホーン開孔部の置換基もしくは開孔部に付加した分子に物理吸着されていることを特徴とする上記第６または第７の物質内包カーボンナノホーン。
【００１５】
第９：内包物質が薬剤であり、ＰＢＳ中において５分以内の初期バースト放出が抑えられ、１時間以内にわたって内包薬剤が徐放可能とされていることを特徴とする上記第６から第８のいずれかの物質内包カーボンナノホーン。
【００１６】
第１０：嵩高な分子もしくは高分子が、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする上記第６から第９のいずれかの物質内包カーボンナノホーン。
【発明の効果】
【００１７】
上記のとおりの本発明によれば、これまでよりも更に有効なプラグ効果が実現され、長期にわたる内包物質の徐放や、初期バースト放出の抑制等が可能とされ、歩留りの向上が図られ、プラグ付加時の内包物質の漏出という問題も解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明におけるカーボンナノホーンは、本発明者らがすでに開発して数多くの報告を行っている各種形態での方法によって合成されたものであってよい。この場合のカーボンナノホーンは、通常は、集合体の組織構造を有するもの（ＮＨｓ）であって、たとえば、複数の単層カーボンナノホーン（ＮＨ）がその閉鎖端部を外方に向けて集合した構造を有している。
【００１９】
本発明においては、このような集合体カーボンナノホーン（ＮＨｓ）を構成する少なくとも一つの単層カーボンナノホーン（ＮＨ）における物質内包とその外部への放出を対象としている。
【００２０】
カーボンナノホーンに内包させる物質としては従来公知のものをはじめとして各種のものであってよく、たとえば、シスプラティン、デキサメタゾン、ヨウ素などの薬剤、フラーレン、銀、金、ＣｄＳｅ、ＣｄＳなどの無機物、フタロシアニン、ポルフィリン、安息香酸、アルコール、エステル、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、芳香族化合物、その他であってよい。単層のカーボンナノホーン（ＮＨ）においては、これら物質の内包化とその放出のための開孔部を壁部や頂部の少なくとも一箇所に有している。このような開孔部については、本発明者らがすでに提案している酸化等の手段によって形成することができる。また、この開孔部には炭素原子以外の置換基、たとえばカルボキシル基や水酸基を設けるようにしてもよく、あるいは分子を結合させてもよい。
【００２１】
カーボンナノホーン（ＮＨ）内への物質の内包については、本発明者がすでに提案しているようにシスプラティン（ＣＤＤＰ）等の物質の有機溶媒（ＤＭＦ、ＤＭＳＯ他）溶液や水溶液中に開孔部を有するカーボンナノホーンを分散し、好ましくはＮ２等の不活性ガス雰囲気下に溶媒や水を蒸発させることにより可能とされる。
【００２２】
たとえば、図１および図２は、後述の実施例のように水溶液を用いてＣＤＤＰを内包させた単層で開孔部を有するカーボンナノホーン（ＳＷＮＨＯＸ）の電子顕微鏡写真と、走査ＴＥＭ像およびＥＥＬＳ写真である。
【００２３】
図２においては、ＣＤＤＰのＰｔ（白金）とＣｌ（塩素原子）とＣ（炭素原子）も観察されている。
【００２４】
本発明においては、カーボンナノホーンからの内包物質の放出速度を制御するために、カーボンナノホーンの開孔部に、嵩高な分子やポリマーによるプラグを付加する。
【００２５】
このプラグは、カーボンナノホーンの外壁や開孔部に化学結合させたものではなく、物理的に吸着させたものである。
【００２６】
プラグは上記の嵩高な分子や高分子といったバルキーな分子であって、開孔部を覆って閉鎖するだけのサイズとナノホーン外壁に対する充分な付着力を有しているものとする。これらの嵩高な分子や高分子は、その分子量が、１００〜５００，０００の範囲であることが好ましい。
【００２７】
嵩高な分子あるいは高分子は、カーボンナノホーンを形成するグラファイトと親和性の高い置換基を有するものであることが好ましく、その具体例としては、ピレン、フタロシアニン、ドキソルビシン、ドセタキシル等の芳香族分子のようにπ電子に富むもの、あるいは、デキストランなどの糖類、脂肪族基含有の有機分子などが挙げられる。この置換基は、グラファイト壁に強く吸着し、アンカーとなる。
【００２８】
また、これら嵩高な分子あるいは高分子は、それ自身が親水性であるか、あるいは親水性基を有していることが有効でもある。たとえば、ポリエチレングリコールなど水酸基を持つもの、たんぱく質などアミノ基を持つもの、カルボン酸基をもつもの等があるが、これ以外でもよい。この嵩高な分子あるいは高分子は、カーボンナノホーンの開孔部を覆うことで、内包物質の初期漏洩をおさえ、長期間の徐放を可能とする。
【００２９】
本発明に用いられる嵩高な分子あるいは高分子の好適な例としては、ポリエチレングリコール付加ドキソルビシン（ＰＥＧ−ＤＸＲ）を挙げることができる。ＰＥＧ−ＤＸＲにおけるポリエチレングリコールの分子量は、プラグ効果を有効に発揮させる点からは、好ましくは５００〜５００００である。
【００３０】
なお、プラグ効果を発現するバルキーな分子である嵩高な分子あるいは高分子は、開孔部にある置換基、または開孔部に付加した分子に物理吸着させてもよい。
【００３１】
本発明においては、たとえば以下の実施例にも示すように、カーボンナノホーンに内包する物質のナノホーンからの初期（５分以内）バースト放出が抑えられ、長時間（１時間以上）にわたって、徐々に放出される。
【００３２】
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の例によって限定されることはない。
【実施例】
【００３３】
＜実施例１＞
シスプラティン（ＣＤＤＰ）水溶液（５０ｍｇ／５０ｍｌ）に単層で開孔部を有するＳＷＮＨ（ＳＷＮＨｏｘ）５０ｍｇを分散させ、大気圧窒素気流中で水を蒸発させ、シスプラティン内包ＳＷＮＨｏｘ（ＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨｏｘ：内包ＣＤＤＰとＳＷＮＨｏｘの重量比＝１：１）を作製した（ＨＲＴＥＭ像：図１、ＥＥＬＳ像：図２）。別途、ポリエチレングリコール付加ドキソルビシン（ＰＥＧ−ＤＸＲ：ＰＥＧ分子量５０００）の水溶液（１０ｍｇ／１０ｍｌ）を用意し、その１２．５μｌをＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨｏｘ（５ｍｇ）に加え、ＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨｏｘとＰＥＧ−ＤＸＲと水からなるペースト状にして、ＰＥＧ−ＤＸＲをＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨｏｘに付着させた。このペーストをＰＢＳ（６００ｍｌ）中に浸漬させたメンブレン（Ｍ.Ｗ.C.O.：１００ ｋＤａ、ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ：１０ｎｍ）に入れて、そのままＣＤＤＰのＳＷＮＨからの放出を調べた。その結果を図３に示す。
【００３４】
図３に示すように、ＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨｏｘ−（ＰＥＧ−ＤＸＲ）からのＣＤＤＰ放出は初期バースト量約２０％、半減期約１８時間であった。ＰＥＧ−ＤＸＲによるプラグ効果が無い場合、初期バースト量約４０％、半減期約４時間であった。放出飽和量は、ＰＥＧ−ＤＸＲを付加した場合もそうで無い場合も１８０時間程度経過して、約９０％に到達していた。参考のために、ＣＤＤＰのＰＢＳ溶液をメンブレンに入れて、同様に放出実験を行った場合の結果も図３に示した。
＜実施例２＞
ＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨ−（ＰＥＧ−ＤＸＲ）、ＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨ、ＣＤＤＰを培地に加えてHuman Lung Cancer Cell（H460）を２４時間と４８時間培養し、ＷＳＴ−１アッセイ法により細胞のviabilityのＣＤＤＰ濃度依存性を調べた。
【００３５】
その結果を図４Ａ、図４Ｂに示す。ＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨはＣＤＤＰより強い毒性を持つため、少量で細胞死が顕著となるというこれまでの効果を確認することができた。さらに、ＣＤＤＰ＠ＳＷＮＨ−（ＰＥＧ−ＤＸＲ）を加えた場合、実施例１に示したＣＤＤＰ徐放性を反映して、細胞死誘発に遅延効果がみられることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ＣＤＤＰ内包カーボンナノホーンのＨＲＴＥＭ（High Resolution Transmission Electron Microscopy）像である。
【図２】ＣＤＤＰ内包カーボンナノホーンのＥＥＬＳ（Electron Energy-Loss Spectroscopy）像である。
【図３】実施例１における結果をＣＤＤＰの放出時間と放出量との関係として示したグラフである。
【図４Ａ】ＷＳＴ−１アッセイ法（24h incubation）における細胞のviabilityのＣＤＤＰ濃度依存性を示すグラフである。
【図４Ｂ】ＷＳＴ−１アッセイ法（48h incubation）における細胞のviabilityのＣＤＤＰ濃度依存性を示すグラフである。
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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