(57)【要約】本発明は、物理的エネルギーを用いる、両親媒性高分子の水溶液中における、フラーレンの溶解又は分散方法であって、有機溶媒によるフラーレンと両親媒性高分子との相溶化を含まないことを特徴とする方法、及びこの方法によって調製された両親媒性高分子及びフラーレンを含む組成物に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的エネルギーを用いる、両親媒性高分子の水溶液中における、フラーレンの溶解又は分散方法であって、有機溶媒によるフラーレンと両親媒性高分子との相溶化を含まないことを特徴とする方法。
【請求項２】
物理的エネルギーが、攪拌及び／又は衝撃波である、請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】
物理的エネルギーが、衝撃波である、請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項４】
衝撃波が、超音波によって発生する、請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
衝撃波が、乱流又は高速流によって発生する、請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項記載の方法によって得られる、両親媒性高分子及びフラーレンを含む組成物。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、物理的エネルギーを用いる、両親媒性高分子の水溶液中における、フラーレンの溶解又は分散方法であって、有機溶媒によるフラーレンと両親媒性高分子との相溶化を含まないことを特徴とする方法、及びこの方法によって調製された両親媒性高分子及びフラーレンを含む組成物に関する。
フラーレンは、Ｃｎ（ｎ＝３０〜１００）の炭素のミクロクラスターの総称であり、ｎの数としては、代表的なものとして、Ｃ６０とＣ７０とがある（「Ｃ６０フラーレンの化学」；化学同人編、１９９３）。純炭素物質、あるいは、金属（あるいは金属酸化物）を内包した炭素クラスターなどの化合物が知られている。
フラーレンは、可視光の照射により一重項酸素などの活性酸素を効率よく発生する（Ｊ．Ｗ．Ａｒｂｏｇａｓｔ，ｅｔ  ａｌ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，９５，１１（１９９１））。さらに、その活性酸素は、強い細胞殺傷能力を有することが報告されている（Ｈ．Ｔｏｋｕｙａｍａ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１５，７９１８（１９９３））。
そこで、もしフラーレンを癌組織へうまく集積させることができれば、その部位への光照射によって癌組織のみが障害され、光線力学的治療用光増感剤として機能することが期待される。また、常磁性金属元素を内包するフラーレンをコアにして多糖類で被覆した磁気共鳴造影剤への応用も提案されている（特開平８−１４３４７８）。
しかし、フラーレンは、水やアルコール等の極性溶媒には、不溶であるために、体内への投与が困難であるという問題点がある。この問題点を解決するため、フラーレンに官能基を結合させ、水に可溶な誘導体の合成が試みられている。例えば、フラレノールによるＣ６０（ＯＨ）ｎの合成（Ｃｈｉａｎｇ，Ｌ．Ｙ．ｅｔ  ａｌ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５９，３９６０（１９９４））、ビス−マロネートによるＣ６０（ＣＯＯＨ）４の合成（Ｓａｔｏｈ，Ｍ．ｅｔ  ａｌ．Ｇｅｎ．Ｐｈａｒｍａｃ．２９，３４５（１９９７））である。
また、ポリエチレングリコールモノアミンなどを用いて、ベンゼン中でフラーレンと化学結合させ、水に可溶化する方法も提案されている（特開平９−２３５２３５）。
また、フラーレンをトルエンに溶解させ、ポリビニルクロリドン（ＰＶＰ）のクロロホルム溶液と混合させた後、溶媒を除去し、得られた残渣を水に再分散させ、水分散体を得る方法も試みられている（Ｙａｍａｋｏｓｈｉ，Ｙ．Ｎ．ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．５１７（１９９４））。
上記のような、フラーレンの化学的修飾による水溶性誘導体の調製方法は、フラーレンが本来有している立体的構造や物理的特性を損なうという問題点があり、未変性のフラーレンを利用したい場合には、好ましくない。
また、化学的修飾を用いる方法においては、フラーレンを水に分散させたり、水に可溶化させるために、生体に有害な、トルエンやベンゼンといった有機溶媒やＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）等の界面活性剤を使用する。しかし、エバポレーションや透析等の通常の手段によっては、微量な有害物質を完全に除去することは困難である。特に、バイオメディカルの分野においては、残存有害物質は、たとえ微量であっても、許容されない。
このため、フラーレンを有機溶媒や界面活性剤等の有害物質を使用することなく、水に可溶化させる方法の開発が望まれていた。
そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、適度の出力を有する物理的エネルギーと親疎水バランスの優れた両親媒性高分子を選ぶことによって、有機溶媒等の有害物質を使用することなく、フラーレンの水分散体を得る方法を見出し、本発明を完成するに至った。
発明の開示
したがって、本発明は、物理的エネルギーを用いる、両親媒性高分子の水溶液中における、フラーレンの溶解又は分散方法であって、有機溶媒によるフラーレンと両親媒性高分子との相溶化を含まないことを特徴とする方法、及びこの方法によって調製された両親媒性高分子及びフラーレンを含む組成物を提供する。
本発明においてフラーレンの水溶液又は分散体とは、フラーレンが溶媒中において均一に混合されている溶液をいう。
本発明においてフラーレンとは、Ｃｎ（ｎ＝３０〜１００）の炭素のミクロクラスターをいい、好ましくは、Ｃ６０とＣ７０である。
本発明において両親媒性高分子とは、高分子中に疎水性鎖と親水性鎖を有する高分子をいう。この高分子の疎水性鎖が会合し、親水性鎖によって水に溶解し、水中で様々な形態のミセル状ナノ組織を形成する。しかし、疎水性があまりに強すぎると水に溶解せず、親水性があまり強すぎると水中で会合してミセル構造をとりにくくなる。したがって、目的に応じ、親水性と疎水性のバランスが適切である両親媒性の高分子を選択することが必要となる。水溶性で、疎水性鎖と親水性鎖を有し、重合度が５０以上である、単一高分子又は共重合体である両親媒性高分子が好ましい。
疎水性鎖は、炭化水素、芳香族、ヘテロ環状化合物などを含み、親水性鎖は、カルボキシル基、リン酸基、スルフォン酸基、糖質、水酸基、アミノ基等の官能基を含むが、これらに限定されない。
両親媒性高分子は、重合度が５０以上、好ましくは、１００以上の水溶性の高分子であり、単一重合体でも、共重合体であってもよい（以後、重合体には、他の単量体との共重合体も含めて表す。）。両親媒性高分子は、好ましくは、Ｎ−ビニルラクタム重合体、側鎖に糖鎖とフェニル誘導体を有する重合体、人工的なバイオエラスチックポリペプチド（ＢＰ）である。
Ｎ−ビニルラクタム重合体としては、好ましくは、Ｎ−ビニルピロリドンである。側鎖に糖鎖とフェニル誘導体を有する重合体としては、好ましくは、アミノ基や糖鎖のカルボキシル基と結合し得る官能基を有するフェニル誘導体であり、さらに好ましくは、アミノメチル安息香酸、ビスアミノメチルベンゼン、ジアミノキシレンであるが、これらに限定されることはない。
また、糖質としては、好ましくは、グルコース、ラクトース、マルトース、セロビオース、メリビオース、マルトトリオースなどが挙げられるが、これらに限定されることはない。
さらに、ＢＰとは、繰り返しペプチド配列からなるエラストマー様ポリペプチド及び関連ポリペプチドであり、ダン・ダブリュー・アリーの特許及び文献（特表２００２−５０７４３７及びＵｒｒｙ  Ｄ．Ｗ．，Ｃｈｅｍ．（Ｇｅｒｍａｎ）１０５：８５９−８８３（１９９３）、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｏｍｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ，３２：８１９−８４１（１９９３））に詳細に記載されている。
概略すると、ＢＰは、テトラペプチド（Ｖａｌ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ｖａｌ−Ｐｒｏ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ｐｈｅ−Ｐｒｏ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｐｒｏなど）、ペンタペプチド（Ｖａｌ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ、Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｐｒｏ、Ｇｌｙ−Ｌｙｓ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｐｒｏ、Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｐｒｏ、Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｐｒｏ、Ｇｌｙ−Ｇｌｕ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｐｈｅ、Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｐｈｅ、Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏなど）、及びノナペプチド単量体単位からなる群より選択される繰り返しペプチド単量体単位（該単量体単位は、βターン間にかけられた可動性セグメントにより分離された一連のβターンを形成する）を含む重合体である。
本発明に用いる物理的エネルギー源としては、好ましくは、衝撃波を利用する。
衝撃波は、超音波又は乱流若しくは高速流を用いて、液体中に発生した空洞現象による気泡の消滅によって得ることができる。
エネルギー量としては、超音波の場合には、好ましくは５０ワット以上、より好ましくは１００ワット以上、さらに好ましくは１５０ワット以上であり、乱流又は高速流の場合には、好ましくは、１５０ワット（１５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上、より好ましくは、５００ワット以上、更に好ましくは、１ｋワット以上である。
超音波を用いる場合には、照射装置は、超音波ホモジナイザーのような市販の超音波照射装置を用いることができ、好ましくは、照射プローブが、ホーンタイプの超音波照射装置である。
乱流又は高速流を用いる場合には、例えば、ナノマイザーシステムＰＥＬ−２０（ナノマイザー株式会社）のような市販の超微粒化装置を用いることができる。
処理時間は、処理容量や密度によって異なることができるが、好ましくは１分〜１日間、より好ましくは１０分〜１時間であり、また、処理温度は、好ましくは、０℃〜３０℃であり、より好ましくは、０℃〜１０℃である。
また、超音波で処理した後に、さらに乱流又は高速流で処理してもよく、反対に、乱流又は高速流で処理した後に、さらに超音波で処理してもよい。
発明を実施するための最良の形態
実施例
純水２０ｍｌにＰＶＬＡ（ｐｏｌｙ−（Ｎ−ｐ−ｖｉｎｙｌｂｅｎｚｙｌ−Ｏ−β−Ｄ−ｇａｌａｃｔｏｐｙｒａｎｏｓｙ  Ｉ−Ｄ−ｇｌｕｃｏｎａｍｉｄｅ）、Ｍ．Ｇｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ，２８，２２３，１９９４に記載の方法によって合成された。）及びＢＰ（エラスチン系ポリペプチド、（ＶＰＧＶＧ）ｎ及びＶの一部をＥやＦに置換した弾性ポリペプチドを用いた。特開平４−２２１３２３に詳しく記載。Ｅ：グルタミン酸、Ｆ：フェニルアラニン、Ｇ：グリシン、Ｐ：プロリン）をそれぞれ２００ｍｇずつ溶解し、Ｃ６０（本荘ケミカル株式会社製）を５ｍｌずつ添加した。これを氷令しながら超音波を照射（出力：１６０ワット／時間、処理時間：３０分間、トミー精工製２０１型）した。得られた照射液を、遠心分離器（トミー精工製ＭＸ−３００）で１０，０００ｇで１０分間遠心分離し、上澄み液（１）を得た。上澄み液（１）を更に２０，０００ｇで３０分間遠心分離し、上澄み液（２）と沈殿物（１）を得た。沈殿物（１）を、純水３ｍｌ中に再分散させ、分散液（１）を得た。
対照として、ＰＶＰとＭＥＰＡ（ポリエチレングリコールモノアミン、分子量１，９８０、日本油脂製）を純水２０ｍｌに溶解し、Ｃ６０を５ｍｇずつ加え、上記と同様に処理し、上澄み液（２）と分散液（１）とを得た。
得られた上澄み液（２）と分散液（１）とをそれぞれ１／５と１／１０に希釈し、分光光度計（島津製作所製、ＵＶ−１６００ＰＣ）により吸光度を測定した。上澄み液及び分散液の濃度を比較するために、３４０ｎｍでの吸光度値（ＯＤ３４０）を求めた。結果を表１に示した。
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産業上の利用可能性
本発明の方法によれば、バイオメディカル分野において有用な、有害物質を全く含まないフラーレン水溶液又は分散体を効率よく得ることができる。
【国際調査報告】
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