(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式
Ｒ−Ａｎ
（式中、ｎは２又は３を表し、Ａはそれぞれ同じであっても異なってもよいヌクレオチドを表し、Ｒは炭化水素鎖（ｎが２の場合には二価であり、ｎが３の場合には三価である。）を表し、該ヌクレオチドのリン酸部分で該炭化水素と結合する。）で表されるハイドロゲル化剤。
【請求項２】
一般式
Ｂ−Ｒ−Ｃ
（式中、Ｂ及びＣは、それぞれ同じであっても異なってもよいヌクレオチドを表し、Ｒは二価の炭化水素鎖を表し、該ヌクレオチドのリン酸部分で該炭化水素と結合する。）で表されるハイドロゲル化剤。
【請求項３】
前記ヌクレオチドがモノリン酸であり、前記Ｒの炭素数が１２〜２０である請求項１又は２のハイドロゲル化剤。
【請求項４】
前記ヌクレオチドが２'−デオキシチミジン  ３’−モノリン酸である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイドロゲル化剤。
【請求項５】
糖部分をアセチル基、５’−Ｏ−４，４’，４’’−トリス（４−ベンゾイルオキシ）トリチル基、又はジメトキシトリチル基で保護されたヌクレオチドを、ジオール又はトリオールと反応させることによりフォスファイトエステルを生成させ、該フォスファイトエステルをヨウ素又はｔ−ブチルヒドロペルオキシドを用いて酸化することによりフォスフェートエステルとして、酸を用いて保護基を除去することからなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイドロゲル化剤の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＮＡの構成モノマー成分であるヌクレオチドを含有し、このヌクレオチド成分が炭化水素鎖で連結されたヌクレオチド脂質をごく少量用いて、その重量の５００倍以下の水溶液を固化させることができるハイドロゲル化剤およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリアクリル酸などの高分子ゲル化剤を用いたハイドロゲルが知られている。しかし、これらの高分子ゲル化剤では生成するハイドロゲルは一旦形成すると元の水には戻らない不可逆な物理ゲルと呼ばれるものであり、さらにそのゲルの固さ、熱安定性などのゲルの諸物性を制御することは不可能であるという欠点を有しており、さらに、アルコールなどの親水性の有機溶媒を含有する液体に対してはゲル化の効力がなくなるという欠点を有している。
また、低分子のハイドルゲル化剤としては非常に数少ないが、長鎖ジカルボン酸、ビスウレアなどが知られている（例えば、L.A. Estroff and A.D. Hamilton, Angew. Chem. Int. Ed., 39, 3447-3450 (2000);  F.M. Menger and K.L. Caran, J. Am. Chem. Soc., 122, 11679-11691 (2000)）。しかしながら、これら従来のハイドロゲルを生体適合性材料、タンパク質又はＤＮＡなどの分離用ゲル材料などに使用する場合、その反応性や毒性などに問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、生体適合性が期待できる生体材料構成成分を有し、かつ、容易に大量合成することができ、しかも簡便な方法で、極少量の重量で大量の水あるいは水溶液を固化させることが出来るゲル化剤を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、有効な生体材料構成成分を含むハイドロゲル化剤の製造方法について鋭意研究を重ねた結果、遺伝子を構成するＤＮＡの重要な構成成分モノマーであるヌクレオチドを分子端に含み、それらが炭化水素鎖で連結されたヌクレオチド脂質を、水溶液に溶解させ、加温後、そのまま放置することによりごく微量の成分比で水を固化させるハイドルゲルを製造できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００５】
即ち、本発明は一般式
Ｒ−Ａｎ
（式中、ｎは２又は３を表し、Ａはそれぞれ同じであっても異なってもよいヌクレオチドを表し、Ｒは炭化水素鎖（ｎが２の場合には二価であり、ｎが３の場合には三価である。）を表し、該ヌクレオチドのリン酸部分で該炭化水素と結合する。）で表されるハイドロゲル化剤であり、また、一般式
Ｂ−Ｒ−Ｃ
（式中、Ｂ及びＣは、それぞれ同じであっても異なってもよいヌクレオチドを表し、Ｒは二価の炭化水素鎖を表し、該ヌクレオチドのリン酸部分で該炭化水素と結合する。）で表されるハイドロゲル化剤である。
前記ヌクレオチドはモノリン酸であり、前記Ｒの炭素数は好ましくは１２〜２０であってもよく、更に、前記ヌクレオチドが２'−デオキシチミジン  ３’−モノリン酸であってもよい。
本発明はまた、糖部分をアセチル基、５’−Ｏ−４，４’，４’’−トリス（４−ベンゾイルオキシ）トリチル基、又はジメトキシトリチル基で保護されたヌクレオチドを、ジオール又はトリオールと反応させることによりフォスファイトエステルを生成させ、該フォスファイトエステルをヨウ素又はｔ−ブチルヒドロペルオキシドを用いて酸化することによりフォスフェートエステルとして、酸を用いて該保護基を除去することからなる上記のハイドロゲル化剤の製法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のゲル化剤は下記一般式
Ｒ−Ａｎ
で表される。
この式中、ｎは２又は３、好ましくは２を表す。
Ａはヌクレオチドを表し、このゲル化剤１分子中にｎ個含まれる。これらのヌクレオチドは、それぞれ同じであっても異なってもよい。このヌクレオチドはリボヌクレオチド又はデオキシリボヌクレオチドのいずれでもよく、その３又は５の位置に１又は２以上のリン酸を含んでもよい。本発明のゲル化剤の作製が容易であるという観点から、デオキシチミジンの３位にリン酸が結合したものが好ましい。このリン酸の数が多くなるとゲル化剤の水溶性が増すため、疎水性の炭化水素鎖の大きさとのバランスもあるが、このようにしてゲル化剤の水溶性があまり高いとゲルを生成しなくなる傾向になる。従って、リン酸の数は少ないほうが好ましく、三リン酸よりも、二リン酸、更にモノリン酸のほうが好ましい。
【０００７】
Ｒは炭化水素鎖を表し、ｎが２の場合にはこの炭化水素鎖は二価となり、ｎが３の場合には三価となる。この炭化水素鎖はゲル化剤に疎水性を付与する機能を有するものであり、上記の親水性のリン酸とのバランスにより、ゲル化剤にゲル化能を付与する。従って、この炭化水素に特に制限はなく、直鎖、分枝、環式のいずれであってもよい。また、結合手（ｎ＝２の場合には２個、ｎ＝３の場合には３個）はその炭化水素鎖の末端にあることが好ましい。
この炭化水素鎖の炭素数は１２〜２０が好ましく、１８〜２０がより好ましい。また、この炭化水素鎖としては末端に結合手を有するオリゴメチレン基、特に−（ＣＨ２）ｍ−（ｍは好ましくは１２〜２０、より好ましくは１８〜２０である。）が好ましい。
このゲル化剤分子において、上記ヌクレオチドのリン酸部分で該炭化水素鎖と結合する。ヌクレオチドが複数のリン酸を含む場合には、ヌクレオチド−（炭化水素鎖−ヌクレオチド）ｌ（ｌは正数）というようなオリゴマーとなってもよい。
また、上記ヌクレオチドは必ずしも１種類である必要はなく、２種以上を用いてもよい。更に、炭化水素鎖も同様に２種以上を用いてもよい。
【０００８】
このようなゲル化剤の好ましい具体例として、下式
0003660282.tif 000002
（式中、ｎは１２〜２０である。）で表されるゲル化剤が挙げられる。このなかでｎが１８や２０のものがごく微量の重量比で大量の水を固化させる点で望ましい。
【０００９】
本発明のゲル化剤は、糖部分を保護されたヌクレオチドを、ジオール又はトリオールと反応させることによりフォスファイトエステルを生成させ、該フォスファイトエステルを酸化することによりフォスフェートエステルとして、保護基を除去することにより製造することができる。このヌクレオチドとジオール又はトリオールと反応させる場合に、予めヌクレオチドのリン酸部分をアミダイト等で保護しておくと、リン酸部分の反応性が高くなるため、これとジオール又はトリオールと交換反応させることにより目的物を容易に得ることができる。
たとえば、下式
0003660282.tif 000003
で表されるデオキシチミジン  ホスホルアミダイトに、下式
ＨＯ−（ＣＨ２）ｎ−ＯＨ
（式中、ｎは１２〜２０の整数である。）で表される長鎖ジオールを結合させることにより、フォスファイトトリエステルを得、その後酸化反応によりフォスフェートトリエステルとし、最後に保護基を除去することにより、製造することができる。
【００１０】
ヌクレオチドの糖部分の保護基としては、アセチル、５’−Ｏ−４，４’，４’’−トリス（４−ベンゾイルオキシ）トリチル、ジメトキシトリチルが用いられるが、ジメトキシトリチルが容易で効率的に除去可能であることから好適である。酸化反応としては、ヨウ素、ｔ−ブチルヒドロペルオキシドが用いられるが、ｔ−ブチルヒドロペルオキシドが精製の点で好適である。ジメトキシトリチル保護基の除去試薬としては酢酸、リン酸、塩酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸があるが、トリフルオロ酢酸が収率の点で好適である。
【００１１】
次に、ハイドロゲルの作成法について述べる。本発明のゲル化剤を水溶液に溶解させる。水溶液としては、弱酸性（ｐＨが４）から弱アルカリ性（ｐＨが１０）が溶解性の点で望ましい。水溶液のｐＨが４より低いとリン酸部分が全てプロトン化され、水に溶解させることが困難となる。水溶液のｐＨが１０より高いとリン酸部分が解離し、最終的に溶解したままで水は固化されない。化合物を水溶液に加熱溶解させた後、それを常温まで徐冷し放置する。溶解時は化合物を完全に溶解出来れば加熱のみで充分である。必要により超音波を用いると化合物を効率的に水溶媒に単分散溶解させることが可能となる。加温時間は３０分から２時間程度であるが、化合物の溶解を完全に行うことを保証するために１時間程度以上が望ましい。化合物を溶解させた水溶液をゆっくり空気冷却し、室温で放置しておくと１日〜数日後に水溶液は固化し、ハイドロゲルを形成する。ハイドロゲルが入っている試験管を逆さまにしてもゲルは下方に流れては来ないことからゲルの形成が確認できる。その流動性は、水のｐＨ、調製時のゲル化剤濃度により変化させることができる。一般には、ハイドロゲルの確認は肉眼で行うことができるが、光学顕微鏡やさらには走査型電子顕微鏡を用いてゲルの微細構造を観察すると、繊維構造が、詳しくはナノメータレベルの極微細な繊維構造体がお互いに絡み合って網目構造を構成している様子を見ることが出来る。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のハイドロゲル化剤は、極微量で大量の水分を固化させ、そのゲルの柔らかさ、安定性、水分保持量などをゲル形成時の調製条件で自由に変化させることが可能であり、更に毒性等に問題が無いため、特に生体適合性材料、組織・培養マトリクス材料、タンパク質や核酸などの生体材料分離用ゲル材料などに応用できる。また、通常のハイドロゲルと同様に、水の保水剤（砂漠緑化、植物栽培用の保水剤など）、水分の吸収剤（ペット用トイレの尿吸収剤、生理用水分吸収剤など）に応用することも可能である。その他、ファインケミカル工業分野、医薬、化粧品分野などにおける水分保湿剤などとして有用であり、工業的利用価値が高い。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例にて本発明を例証するが、本発明を限定することを意図するものではない。なお、薄層クロマトグラフィーのＲｆ値としては、クロロホルム／メタノール（容積比４／１）混合溶媒を展開溶媒としたときの値をＲｆ１とした。
製造例１
ジクロロメタンに１，１０−デカンジカルボン酸２．３ｇ（９．４ミリモル）、塩化チオニル３．３ｍｌ（２８ミリモル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１滴を加え、還流下で２時間加熱した。反応後、減圧下で溶媒を完全に留去して得られた酸クロライドを、テトラヒドロフランに溶解した。次に、テトラヒドロフランに水素化リチウムアルミニウム０．５ｇ（１３ミリモル）を加え、−５０℃に保った。この溶液中に、先ほどの酸クロライド溶液をゆっくりと滴下した後、室温に戻し、還流下で３時間加熱した。その後２４時間室温で撹拌し、酢酸エチル、続いて飽和硫酸ナトリウム水溶液を気泡が発生しなくなるまで加えた。次に反応溶液を減圧下で溶媒を留去し、得られた固体をクロロホルムに懸濁して濾過し、ろ液を減圧下で留去した。得られた固体をヘキサン／酢酸エチル＝２／１の溶媒から再結晶し、白色の固体として１，１２−ドデカンジオール１．５ｇ（収率＝７４％）を得た。
【００１４】
この１，１２−ドデカンジオール０．１４ｇ（０．７ミリモル）と１Ｈ−テトラゾール０．２ｇ（３ミリモル）をテトラヒドロフランに溶解し、５’−Ｏ−ジメトキシトリチル−２’−デオキシチミジン３’−Ｏ−[Ｏ−（２−シアノエチル）−Ｎ,Ｎ−ジイソプロピルホスホルアミダイト]１．０ｇ（１．４ミリモル）を加えた。室温で２４時間かき混ぜた後、反応溶液中に７０％ｔ−ヒドロペルオキシド水溶液０．４ｍｌを加え、１時間撹拌した。その後、２８％アンモニア水溶液８ｍｌを加え、２４時間撹拌後、溶媒を減圧下で留去し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム／メタノール＝４／１）で精製した。得られた固体をクロロホルムに溶解し、トリフルオロ酢酸０．５ｍｌを加えて析出した固体をクロロホルムにより洗浄した後、クロロホルム／メタノール＝１／１溶液から再沈殿することにより１，１２−（ドデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン）（化合物１）０．２ｇ（収率３５％）を白色粉末として得た。
【００１５】
この化合物の１Ｈ-ＮＭＲスペクトルチャートを図１に示す。１Ｈ−ＮＭＲ（重水中、２５℃）においては、δ値が１．２〜１．３ｐｐｍ、１．６ｐｐｍ、３．８ｐｐｍ付近に長鎖アルキル鎖のメチレン基に由来するシグナル、１．９ｐｐｍ付近にピリミジン塩基の５位に結合したメチルプロトン、２．４および２．６ｐｐｍ付近にデオキシリボースの２’位に結合したプロトン、３．８ｐｐｍ付近にデオキシリボースの５’位に結合したメチレンプロトン、４．２ｐｐｍ付近にデオキシリボースの４’位に結合したプロトン、４．８ｐｐｍ付近にデオキシリボースの３’位に結合したプロトン、６．３ｐｐｍ付近にデオキシリボースの１’位に結合したプロトン、７．７ｐｐｍ付近にピリミジン塩基の６位に結合したプロトン、９．２ｐｐｍ付近にピリミジン塩基の３位に結合したイミド基ＮＨプロトンに由来するシグナルがそれぞれ観測できる。
この化合物の物理的性質および精密質量分析結果を次に示す。
薄層クロマトグラフィーのＲｆ値＝０．７１（クロロホルム／メタノール＝１／１）  融点：２３２℃（分解）  精密質量分析値（［Ｍ−Ｈ＋］−として）計算値：８０９．２７７５、実測値：８０９．２７７０
【００１６】
製造例２
製造例１において、１，１０−デカンジカルボン酸の代わりに１，１１−ウンデカンジカルボン酸を用いて、同様の操作を行い、１，１３−（トリデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン）（化合物２）を得た（収率４０％）。
この化合物の物理的性質および精密質量分析結果を次に示す。
融点：２２５℃（分解）  薄層クロマトグラフィーのＲｆ値＝０．７０（クロロホルム／メタノール＝１／１）  精密質量分析値（［Ｍ−Ｈ＋］−として）計算値：８２３．２９３２、実測値：８２３．２９３７
【００１７】
製造例３
製造例１において、１，１０−デカンジカルボン酸の代わりに１，１２−ドデカンジカルボン酸を用いて、同様の操作を行い、１，１４−（テトラデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン）（化合物３）を得た（収率２５％）。
この化合物の物理的性質および精密質量分析結果を次に示す。
融点：２３０℃（分解）  薄層クロマトグラフィーのＲｆ値＝０．７０（クロロホルム／メタノール＝１／１）  精密質量分析値（［Ｍ−Ｈ＋］−として）計算値：８３７．３０８８、実測値：８３７，３０７４
【００１８】
製造例４
製造例１において、１，１０−デカンジカルボン酸の代わりに１，１３−トリデカンジカルボン酸を用いて、同様の操作を行い、１，１５−（ペンタデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン）（化合物４）を得た（収率３６％）。
この化合物の物理的性質および精密質量分析結果を次に示す。
薄層クロマトグラフィーのＲｆ値＝０．７０（クロロホルム／メタノール＝１／１）  融点：２３２℃（分解）  精密質量分析値（［Ｍ−Ｈ＋］−として）計算値：８５１．３２４５、実測値：８５１．３２５５
【００１９】
製造例５
製造例１において、１，１０−デカンジカルボン酸の代わりに１，１４−テトラデカンジカルボン酸を用いて、同様の操作を行い、１，１６−（ヘキサデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン）（化合物５）を得た（収率３０％）。
この化合物の物理的性質および精密質量分析結果を次に示す。
融点：２２７℃（分解）  薄層クロマトグラフィーのＲｆ値＝０．６７（クロロホルム／メタノール＝１／１）  精密質量分析値（［Ｍ−Ｈ＋］−として）計算値：８６５．３４０１、実測値：８６５．３４２３
【００２０】
製造例６
製造例１において、１，１０−デカンジカルボン酸の代わりに１，１６−ヘキサデカンジカルボン酸を用いて、同様の操作を行い、１，１８−（オクタデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン）（化合物６）を得た（収率２０％）。
この化合物の物理的性質および精密質量分析結果を次に示す。
融点：２３０℃（分解）  薄層クロマトグラフィーのＲｆ値＝０．６２（クロロホルム／メタノール＝１／１）  精密質量分析値（［Ｍ−Ｈ＋］−として）計算値：８９３．３７１４、実測値：８９３．３７１９
【００２１】
製造例７
製造例１において、１，１０−デカンジカルボン酸の代わりに１，１８−オクタデカンジカルボン酸を用いて、同様の操作を行い、１，２０−（イコサンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン）（化合物７）を得た（収率３６％）。
この化合物の物理的性質および精密質量分析結果を次に示す。
融点：２３３℃（分解）  薄層クロマトグラフィーのＲｆ値＝０．６０（クロロホルム／メタノール＝１／１）  精密質量分析値（［Ｍ−Ｈ＋］−として）計算値：９２１．４０２７、実測値：９２１．４０２２
【００２２】
実施例１
製造例１で得た化合物１（１，１２−（ドデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン））１００ｍｇを水０．５ｍｌが入ったサンプル瓶中に入れ、６０℃以上の温度を保ったまま溶解させた。得られた水溶液を室温下で放置した結果、数日後に水溶液は固化し、目的とするハイドロゲルが得られた。
【００２３】
実施例２
製造例２で得た化合物２（１，１３−（トリデカンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン））を用いて実施例１と同様の操作を行ったところ、同様にハイドロゲルを得た。
【００２４】
実施例３
製造例７で得た化合物７（１，２０−（イコサンジオキシ）ビス（３’−ホスファチジル−２’−デオキシチミジン））１ｍｇを水０．５ｍｌが入ったサンプル瓶中に入れ、６０℃以上の温度を保ったまま１時間超音波照射を行い、溶解させた。得られた水溶液を室温下で放置した結果、数日後に水溶液は固化し、目的とするハイドロゲルが得られた。このハイドロゲルを凍結乾燥したものの走査型電子顕微鏡写真を図２に示す。
【００２５】
実施例４〜１０
製造例１〜７で合成した化合物１〜７の各ｐＨ水溶液に対するゲル化能を調べた。これらの化合物１０ｍｇと水または各ｐＨに調製した緩衝液０．５ｍｌをサンプル瓶中に入れ、６０℃以上の温度を保ったまま１時間超音波照射を行った。得られた溶液を室温下で放置し、ゲルの形成を観察した。これらの結果を表１に示す。
【表１】
0003660282.tif 000004
この表中、ゲルとして存在する場合には「Ｇ」、部分的にゲルが形成した場合には「ＬＧ」、溶液状態のままの場合は「Ｓ」、沈殿を形成した場合は「Ｐ」、不溶の場合は「Ｉ」とそれぞれ表記する。
この２重量％のハイドロゲル化剤の濃度条件では、化合物６および化合物７がミリＱ水（蒸留水）やｐＨが４〜９の水溶液を効率的に固化させ、目的とするハイドロゲルが得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造例１で得た１,１２−（ドデカンジオキシ）ビス（３’−フォスファチジル−２’−デオキシチミジン）の１Ｈ-ＮＭＲスペクトルチャートを示す図である。
【図２】実施例３のハイドロゲルを凍結乾燥したものの走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１】
0003660282.tif 000005
【図２】
0003660282.tif 000006