(57)【要約】  本発明は、両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイドならびに両親媒性直鎖状ペプチド／ペプトイドを含むヒドロゲルを提供する。両親媒性直鎖状ペプチド／ペプトイドは、ヒドロゲル形成能を有する。これらのペプチド／ペプトイドは、脂肪族アミノ酸の疎水性部分を持つ短い両親媒性配列および少なくとも１つの酸性、中性、または塩基性の極性アミノ酸を含む。両親媒性直鎖状ペプチド／ペプトイドは、非反復性の脂肪族アミノ酸の集積であり、そのアミノ酸はＬまたはＤ型であってよい。複数のそのようなペプチド／ペプトイドは超分子らせん繊維に集合し、集合後にペプチドヒドロゲルを形成する。相当するヒドロゲルは生理的ｐＨで水溶液中に形成され、したがってとりわけ細胞培養、組織工学および薬剤放出に有効である。剛性があり、生体適合性があり、最高で９９．９％の水を捕捉するそのようなヒドロゲルは、電子デバイスを利用する応用にもよく適している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロゲル形成することができる両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドであって、
ｎ個の脂肪族アミノ酸（ｎは２〜１５の整数である）の疎水性配列領域と、
前記疎水性配列領域に連結されており、酸性、中性または塩基性の極性部分を有し、前記極性部分はｍ個の隣接する親水性アミノ酸（ｍは１〜５の整数である）を含む親水性配列領域と
から成る両親媒性の配列を含む両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２】
前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドはＣ末端およびＮ末端を有し、前記Ｎ末端は保護基によって保護されており、前記保護基は好ましくはアセチル基である、請求項１に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３】
前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドはＣ末端を有し、塩基性の極性アミノ酸が前記Ｃ末端に位置する場合には、前記Ｃ末端は好ましくはアミド化されている、請求項１または２に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項４】
ｎが２〜６の整数である、請求項１から３の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項５】
ｍが１〜２の整数である、請求項１から４の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項６】
前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドはｏ個の請求項１から５の何れか１項に記載の両親媒性配列から成り、前記両親媒性配列は互いに連結しており、ｏは１〜５０の整数である、請求項１から５の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項７】
所与の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドについて、前記脂肪族アミノ酸および前記親水性アミノ酸がＤアミノ酸またはＬアミノ酸のいずれかである、請求項１から６の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項８】
前記親水性アミノ酸の各々は、ヒドロキシル、エーテル、カルボキシル、イミド、アミド、エステル、アミノ、グアニジノ、チオ、チオエーテル、セレノおよびテルロ基から独立に選択される極性基を有する、請求項１から７の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項９】
前記親水性配列領域の前記極性部分はｍ個の隣接する親水性アミノ酸を含み、ｍは請求項１から５の何れか１項に記載された通りであり、前記親水性アミノ酸は、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、５−Ｎ−エチル−グルタミン（テアニン）、シトルリン、チオ−シトルリン、システイン、ホモシステイン、メチオニン、エチオニン、セレノメチオニン、テルロメチオニン、トレオニン、アロ−トレオニン、セリン、ホモセリン、アルギニン、ホモアルギニン、オルニチン、リシンおよびＮ（６）−カルボキシメチルリシン、ヒスチジンを含む群から選択され、前記疎水性配列領域はｎ個の脂肪族アミノ酸を含み、ｎは請求項１から４の何れか１項に記載された通りであり、前記脂肪族アミノ酸は、イソロイシン、ノルロイシン、ロイシン、バリン、アラニン、グリシン、ホモアリルグリシンおよびホモプロパルギルグリシンを含む群から選択される、請求項１から８の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１０】
ｍは１〜２である、請求項９に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１１】
ｍは２であり、前記極性部分は２つの同じアミノ酸を含むか、またはｍは１であり、前記極性部分は、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、リシンおよびヒスチジンのいずれか１つを含む、請求項１０に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１２】
前記極性部分はｎ個の脂肪族アミノ酸の前記疎水性配列領域に隣接している、請求項１１に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１３】
前記極性部分は、
Ａｓｐ、Ａｓｎ、Ｇｌｕ、Ｇｌｎ、Ｓｅｒ、Ｔｈｒ、Ｃｙｓ、Ｍｅｔ、Ｌｙｓ、Ｈｉｓ、Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ａｓｐ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ、Ｇｌｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｐ、Ｇｌｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ｇｌｎ、Ａｓｐ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ｔｈｒ、Ｓｅｒ−Ｓｅｒ、Ｔｈｒ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｔｈｒ、Ａｓｐ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ａｓｐ、Ｓｅｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｓｅｒ、Ｇｌｎ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｕ、Ａｓｐ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｔｈｒ、Ｇｌｎ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｕから選択される配列を有する、請求項１０から１２の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１４】
前記極性部分は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｃ末端を含む、または、前記極性部分は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｎ末端を含む、請求項１から１３の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１５】
前記Ｃ末端および前記Ｎ末端の両方は、それらに付着する保護基を全く持たない、請求項１４に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１６】
前記極性部分は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｃ末端を含み、前記Ｃ末端および前記Ｎ末端の両方は、それらに付着する保護基を全く持たない、請求項１４に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１７】
前記極性部分は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｃ末端を含み、前記Ｃ末端は保護基を全く持たず、前記Ｎ末端は保護基を持つ、請求項１４に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１８】
前記保護基は、前記Ｎ末端の前記アミノ基に付着したアセチル基である、請求項１７に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項１９】
前記極性部分は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｃ末端を含み、前記Ｃ末端は保護基を持ち、前記Ｎ末端は保護基を全く持たない、請求項１４に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２０】
前記保護基は、前記Ｃ末端の前記カルボキシル基に付着したアミド基である、請求項１９に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２１】
前記極性部分は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｃ末端を含み、前記Ｃ末端およびＮ末端の両方は保護基を持つ、請求項１４に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２２】
前記Ｃ末端保護基は前記Ｃ末端のカルボキシル基に付着したアミド基であり、前記Ｎ末端保護基は前記Ｎ末端のアミノ基に付着したアセチル基である、請求項２１に記載の両親媒性ペプチド。
【請求項２３】
前記極性部分は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｃ末端に位置する少なくとも１つのアミノ酸から成る、請求項１から２２の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２４】
前記疎水性配列領域は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの前記Ｎ末端を含み、および／または形成する、請求項１から２３の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２５】
前記疎水性配列領域の前記脂肪族アミノ酸の全部または一部は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＮからＣ末端の方向に向かってアミノ酸サイズが減少する順序で配置され、前記脂肪族アミノ酸の前記サイズは、Ｉ＝Ｌ＞Ｖ＞Ａ＞Ｇと定義される、請求項１から２４の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２６】
アミノ酸サイズが減少する順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、反復または非反復配列である配列を有する、請求項２５に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２７】
アミノ酸サイズが減少する順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、２〜７、好ましくは２〜６、より好ましくは２〜５アミノ酸長の配列を有する、請求項２５または２６に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２８】
アミノ酸サイズが減少する順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、ＬＩＶＡＧ、ＩＬＶＡＧ、ＬＩＶＡＡ、ＬＡＶＡＧ、ＩＶＡＧ、ＬＩＶＡ、ＬＩＶＧ、ＩＶＡおよびＩＶから選択される配列を有し、任意に、Ｎ末端においてそのような配列の前にＡがある、請求項２５から２７の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項２９】
前記疎水性配列領域の前記脂肪族アミノ酸の全部または一部は、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの中でアミノ酸サイズが同じである順序で配置される、請求項１から２４のいずれか一項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３０】
アミノ酸サイズが同じである順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、２〜４アミノ酸長の配列を有する、請求項２９に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３１】
サイズが同じである順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、ＬＬＬＬ、ＬＬＬ、ＬＬ、ＩＩＩＩ、ＩＩＩ、ＩＩ、ＶＶＶＶ、ＶＶＶ、ＶＶ、ＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、ＧＧＧＧ、ＧＧＧおよびＧＧから選択される配列を有する、請求項２９または３０に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３２】
前記両親媒性配列は、自己集合の間に、立体構造変化、好ましくはランダムコイル構造からヘリカル中間構造へ、最終的にβ構造へと立体構造変化を受ける、請求項１から３１の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３３】
前記立体構造変化は濃度依存的である、請求項３２に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３４】
前記両親媒性直鎖状配列は、１つの親水性および少なくとも２つの脂肪族アミノ酸を含む、請求項１から３４の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３５】
前記両親媒性配列は、配列番号１〜４２のうちの１つである、請求項１から３４の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３６】
水溶液中で、生理的条件で、周囲温度で、１日〜少なくとも６ヵ月間、好ましくは少なくとも８ヵ月間、より好ましくは少なくとも１２ヵ月間の範囲の期間安定である、請求項１から３５の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３７】
水溶液中で、生理的条件で、９０℃までの温度で、少なくとも１時間安定である、請求項１から３６の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイド。
【請求項３８】
請求項１から３７の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを含むヒドロゲル。
【請求項３９】
水溶液中で、周囲温度で、少なくとも７日間、好ましくは少なくとも２〜４週間、より好ましくは少なくとも１〜６ヵ月間の期間安定である、請求項３８に記載のヒドロゲル。
【請求項４０】
２より大きい貯蔵弾性率Ｇ’対損失弾性率Ｇ”比によって特徴づけられる、請求項３８または３９に記載のヒドロゲル。
【請求項４１】
０．０２Ｈｚ〜１６Ｈｚの範囲の周波数で、Ｇ’１００パスカル〜８０，０００パスカルの貯蔵弾性率によって特徴づけられる、請求項３８から４０の何れか１項に記載のヒドロゲル。
【請求項４２】
コラーゲンまたはその加水分解形態（ゼラチン）より高い機械的強度を有する、請求項３８から４１の何れか１項に記載のヒドロゲル。
【請求項４３】
請求項１から３７の何れか１項に記載の前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの繊維を含み、前記繊維は、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つを捕捉できる網状組織を画定する、請求項３８から４２の何れか１項に記載のヒドロゲル。
【請求項４４】
前記ヒドロゲルは、前記両親媒性ポリマーの繊維の前記網状組織によって捕捉される、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つを含む、請求項４３に記載のヒドロゲル。
【請求項４５】
前記両親媒性ポリマーの前記繊維を、前記両親媒性ポリマーの繊維の前記網状組織によって捕捉される、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つと結合させる、請求項４４に記載のヒドロゲル。
【請求項４６】
前記ヒドロゲルは、燃料電池、太陽電池、電子セル、バイオセンシングデバイス、医療機器、インプラント、医薬組成物および化粧品組成物の少なくとも１つに含まれる、請求項３８から４５の何れか１項に記載のヒドロゲル。
【請求項４７】
医薬的に活性な化合物の放出、医療ツールキット、燃料電池、太陽電池、電子セル、組織再生、幹細胞治療および遺伝子治療の少なくとも１つにおいて使用するための、請求項３８から４６の何れか１項に記載のヒドロゲル。
【請求項４８】
注射可能である、請求項３８から４７の何れか１項に記載のヒドロゲル。
【請求項４９】
請求項１から３７の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを水溶液に溶解させることを含む、ヒドロゲルを調製する方法。
【請求項５０】
水溶液に溶解した前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、さらに温度にさらされ、前記温度は２０℃〜９０℃、好ましくは２０℃〜７０℃の範囲である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、０．０１μｇ／ｍｌ〜１００ｍｇ／ｍｌの濃度で、好ましくは１ｍｇ／ｍｌ〜５０ｍｇ／ｍｌの濃度で、より好ましくは約１ｍｇ／ｍｌ〜約２０ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解される、請求項４９または５０に記載の方法。
【請求項５２】
ペプチドおよび／またはペプトイド骨格を含む外科用インプラントまたはステントであって、前記ペプチドおよび／またはペプトイド骨格は請求項３８から４８の何れか１項に記載のヒドロゲルによって形成される、外科用インプラントまたはステント。
【請求項５３】
請求項１から３７の何れか１項に記載の前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを含む、医薬および／または化粧品組成物および／または生物医学的デバイスおよび／または電子デバイス。
【請求項５４】
医薬的に活性な化合物をさらに含む、請求項５３に記載の医薬および／または化粧品組成物および／または生物医学的デバイスおよび／または電子デバイス。
【請求項５５】
医薬的に許容可能な担体をさらに含む、請求項５３または５４に記載の医薬および／または化粧品組成物。
【請求項５６】
部分のキットであって、前記キットは、請求項１から３７の何れか１項に記載の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドが入った第１の容器、および水溶液が入った第２の容器を含む部分のキット。
【請求項５７】
前記第２の容器の前記水溶液が、医薬的に活性な化合物をさらに含む、請求項５６に記載の部分のキット。
【請求項５８】
両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドが入った前記第１の容器は、医薬的に活性な化合物をさらに含む、請求項５６または５７に記載の部分のキット。
【請求項５９】
組織再生の方法であって：
（ａ）請求項３８から４８の何れか１項に記載のヒドロゲルを提供するステップと、
（ｂ）再生される組織を形成することになる細胞に前記ヒドロゲルを接触させるステップと、
（ｃ）前記細胞を前記ヒドロゲル上で培養させるステップと
を含む方法。
【請求項６０】
ｉｎ  ｖｉｔｒｏまたはｉｎ  ｖｉｖｏで実施される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
ｉｎ  ｖｉｖｏで実施される方法であって、ステップａ）において、前記ヒドロゲルは、組織再生が意図される身体の場所に提供される、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記ステップａ）が、組織再生が意図される前記身体の場所に前記ヒドロゲルを注射することによって実施される、請求項６１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイドならびに両親媒性直鎖状ペプチド／ペプトイドを含むヒドロゲルを提供する。両親媒性直鎖状ペプチド／ペプトイドは、ヒドロゲル形成能を有する。これらのペプチド／ペプトイドは、脂肪族アミノ酸の疎水性部分を持つ短い両親媒性配列および少なくとも１つの酸性、中性、または塩基性の極性アミノ酸を含む。両親媒性直鎖状ペプチド／ペプトイドは、非反復性の脂肪族アミノ酸の集積であり、そのアミノ酸はＬまたはＤ型であってよい。複数のそのようなペプチド／ペプトイドは集合して超分子らせん繊維となり、集合後にペプチドヒドロゲルを形成する。対応するヒドロゲルは生理的ｐＨの水溶液中で形成され、したがって、とりわけ細胞培養、組織工学および薬剤放出に有効である。剛性があり、生体適合性があり、最高で９９．９％の水を捕捉するそのようなヒドロゲルは、電子デバイスを利用する応用にもよく適している。
【背景技術】
【０００２】
超分子構造は、多分子系の組織化に関与する分子間結合によって結びついている。定義された超分子構造の集合に必要とされる非共有結合性の分子間力には、主に静電的相互作用、水素結合、ファンデルワールス力などがある。超分子化学または生物学は、化学種または生物学的な種の会合によって形成される膨大な２次元または３次元の複雑な構造および実体を蓄積している。これらの会合は、分子相補性または分子認識および自己集合の原理に支配される。分子間会合の法則の知見を使用して、様々な生医学的または技術上の応用のために膜、フィルム、層、ミセル、細管、ゲルの形態で多分子の集合を設計することができる（Ｊ．−Ｍ．Ｌｅｈｎ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２９５巻、２４００〜２４０３頁、２００２年）。
【０００３】
ペプチドは、分子自己集合による超分子構造体の製作に使用されてきた（Ｓ．Ｚｈａｎｇ、Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻、１１７１〜１１７８頁、２００３年）。ペプチドは集合して、例えば、ナノチューブ（ＵＳ７，１７９，７８４）に、または大量の約９８〜９９％の固定された水もしくは水溶液を含む３次元骨格から成る超分子ヒドロゲルとなることができる。ペプチド系生体適合物質は、生物工学、医薬品、さらに技術的応用における潜在的応用の強力な手段である。個々の特性に応じて、これらのペプチド系ヒドロゲルは、組織工学、再生医療用の新たな物質の開発に、薬物送達媒体として、または医薬品研究および診断用のペプチドチップとして役立つと考えられる（Ｅ．Ｐｌａｃｅら、Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、８巻、４５７〜４７０頁、２００９年）。分子電子デバイスの開発用ゲルなど、ペプチド系の自己集合した生体適合物質の使用法にも強い関心がある（Ａ．Ｒ．Ｈｉｒｓｔら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．、４７巻、８００２〜８０１８頁、２００８年）
温度、ｐＨ、機械的影響、または膨張、収縮もしくは分解の動的挙動を伴う他の刺激などの外部操作に反応を示す様々な「スマートペプチドヒドロゲル」が作製されてきた。それにもかかわらず、これらの生体適合物質は、例えば細胞外マトリックス（ＥＣＭ）もしくは軟骨組織またはその他の物といった自然組織の生物学的変動を模倣するにはまだ充分に「進歩」していない。ペプチドヒドロゲルの意味ある使用法に対する課題は、「詰め物」または機械的骨格として代替自然組織を模倣することだけでなく、「ｉｎ  ｖｉｖｏ」条件下で含有する細胞を正しい場所に保つ生化学的信号および生理的要件を理解し、対処することである。（Ｒ．ＦａｉｒｍａｎおよびＫ．Ａｋｅｒｆｅｌｄｔ、Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ、１５巻、４５３〜４６３頁、２００５年）。
【０００４】
多くの取組みが試みられ、適切なヒドロゲルを合理的に設計するためのペプチド配列と構造との関係が理解され、制御されてきた。一般に、ヒドロゲルは、絡み合い、網の目を形成する繊維などの肉眼で見える構造を含む。ペプチド系ヒドロゲルの大部分は、その構成要素として、繊維に集合するβプリーツシートを利用する。後に、純粋にαへリックスからハイドロゲル化する自己集合性繊維を設計することが可能であることが示された。βシート構造に基づく物質（Ｓ．Ｚｈａｎｇら、ＰＮＡＳ、９０巻、３３３４〜３３３８頁、１９９３年：Ａ．Ａｇｇｅｌｉら、Ｎａｔｕｒｅ、３８６巻、２５９〜２６２頁、１９９７年、など）の他に、様々なαへリックスヒドロゲルが開発されてきた（Ｗ．Ａ．Ｐｅｔｋａら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２８１巻、３８９〜３９２頁、１９９８年；Ｃ．Ｗａｎｇら、Ｎａｔｕｒｅ、３９７巻、４１７〜４２０頁、１９９９年；Ｃ．Ｇｒｉｂｂｏｎら、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、４７巻、１０３６５〜１０３７１頁、２００８年；Ｅ．Ｂａｎｗｅｌｌら、Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、８巻、５９６〜６００頁、２００９年、など）。
【０００５】
にもかかわらず、現在公知のペプチドヒドロゲルはほとんどの場合、低い剛性、時には好ましくない生理学的特性および／または複雑さ、ならびに高い製造経費の原因となる実質的な処理要件を伴う。したがって、容易に形成され、非毒性であり、標準的な応用に十分な高い剛性を有するペプチドヒドロゲルの必要性が広く認識されている。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、少なくとも上記の要件のいくつかを現在利用可能なヒドロゲルより高い程度で満たし、上述の限定に制約されないヒドロゲルを形成する能力を有する生体適合性がある化合物を提供することが望ましい。
【０００７】
本発明の目的は、ヒドロゲル形成することができる両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドによって解決され、その両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、
ｎ個の脂肪族アミノ酸（ｎは２〜１５の整数である）の疎水性配列領域と、
前記疎水性配列領域に連結されており、酸性、中性または塩基性の極性部分を有し、前記極性部分はｍ個の隣接する親水性アミノ酸（ｍは１〜５の整数である）を含む親水性配列領域と
から成る両親媒性の配列を含む。
【０００８】
一実施形態において、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドはＣ末端およびＮ末端を有し、前記Ｎ末端は保護基によって保護されており、前記保護基は好ましくはアセチル基である。
【０００９】
一実施形態において、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドはＣ末端を有し、前記Ｃ末端は、塩基性の極性アミノ酸がＣ末端に位置する場合には、好ましくはアミド化されている。
【００１０】
一実施形態において、ｎは、２〜６の整数である。
【００１１】
一実施形態において、ｍは、１〜２の整数である。
【００１２】
一実施形態において、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、ｏ個の上に定義される両親媒性配列から成り、その両親媒性配列は互いに連結しており、ｏは１〜５０の整数である。
【００１３】
一実施形態において、所与の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドについて、前記脂肪族アミノ酸および前記親水性アミノ酸は、Ｄアミノ酸またはＬアミノ酸のいずれかである。
【００１４】
一実施形態において、前記親水性アミノ酸の各々は、ヒドロキシル、エーテル、カルボキシル、イミド、アミド、エステル、アミノ、グアニジノ、チオ、チオエーテル、セレノおよびテルロ基から独立に選択される極性基を有する。
【００１５】
一実施形態において、前記親水性配列領域の前記極性部分はｍ個の隣接する親水性アミノ酸を含み、ｍは上に定義された通りであり、前記親水性アミノ酸は、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、５−Ｎ−エチルグルタミン（テアニン）、シトルリン、チオ−シトルリン、システイン、ホモシステイン、メチオニン、エチオニン、セレノメチオニン、テルロメチオニン、トレオニン、アロ−トレオニン、セリン、ホモセリン、アルギニン、ホモアルギニン、オルニチン、リシンおよびＮ（６）−カルボキシメチルリシン、ヒスチジンから成る群から選択され、前記疎水性配列領域はｎ個の脂肪族アミノ酸を含み、ｎは上に定義された通りであり、前記脂肪族アミノ酸は、イソロイシン、ノルロイシン、ロイシン、バリン、アラニン、グリシン、ホモアリルグリシンおよびホモプロパルギルグリシンを含む群から選択される。
【００１６】
一実施形態において、ｍは、１〜２である。
【００１７】
一実施形態において、ｍは２であり、前記極性部分は２つの同じアミノ酸を含むか、またはｍは１であり、前記極性部分は、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、リシンおよびヒスチジンのいずれか１つを含む。
【００１８】
一実施形態において、前記極性部分は、ｎ個の脂肪族アミノ酸の疎水性配列領域に隣接している。
【００１９】
一実施形態において、前記極性部分は、Ａｓｐ、Ａｓｎ、Ｇｌｕ、Ｇｌｎ、Ｓｅｒ、Ｔｈｒ、Ｃｙｓ、Ｍｅｔ、Ｌｙｓ、Ｈｉｓ、Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ａｓｐ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ、Ｇｌｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｐ、Ｇｌｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ｇｌｎ、Ａｓｐ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ｔｈｒ、Ｓｅｒ−Ｓｅｒ、Ｔｈｒ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｔｈｒ、Ａｓｐ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ａｓｐ、Ｓｅｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｓｅｒ、Ｇｌｎ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｕ、Ａｓｐ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｔｈｒ、Ｇｌｎ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｕから選択される配列を有する。
【００２０】
一実施形態において、前記極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端を含む、または前記極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＮ末端を含む。
【００２１】
一実施形態において、前記Ｃ末端および前記Ｎ末端の両方は、それらに付着する保護基を全く持たない。
【００２２】
一実施形態において、前記極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端を含み、前記Ｃ末端および前記Ｎ末端の両方は、それらに付着する保護基を全く持たない。
【００２３】
一実施形態において、前記極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端を含み、前記Ｃ末端は保護基を全く持たず、前記Ｎ末端は保護基を持つ。
【００２４】
一実施形態において、前記保護基は、前記Ｎ末端のアミノ基に付着したアセチル基である。
【００２５】
一実施形態において、前記極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端を含み、前記Ｃ末端は保護基を持ち、前記Ｎ末端は保護基を全く持たない。
【００２６】
一実施形態において、前記保護基は、前記Ｃ末端のカルボキシル基に付着したアミド基である。
【００２７】
一実施形態において、前記極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端を含み、前記Ｃ末端およびＮ末端の両方は保護基を持つ。
【００２８】
一実施形態において、前記Ｃ末端保護基は、前記Ｃ末端のカルボキシル基に付着したアミド基であり、前記Ｎ末端保護基は前記Ｎ末端のアミノ基に付着したアセチル基である。
【００２９】
一実施形態において、前記極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端に位置する少なくとも１つのアミノ酸から成る。
【００３０】
一実施形態において、前記疎水性配列領域は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＮ末端を含み、および／または形成する。
【００３１】
一実施形態において、疎水性配列領域の脂肪族アミノ酸の全部または一部は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＮからＣ末端の方向に向かってアミノ酸サイズが減少する順序で配置され、前記脂肪族アミノ酸のサイズは、Ｉ＝Ｌ＞Ｖ＞Ａ＞Ｇと定義される。
【００３２】
一実施形態において、アミノ酸サイズが減少する順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、反復または非反復配列である配列を有する。
【００３３】
一実施形態において、アミノ酸サイズが減少する順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、２〜７、好ましくは２〜６、より好ましくは２〜５アミノ酸長の配列を有する。
【００３４】
一実施形態において、アミノ酸サイズが減少する順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、ＬＩＶＡＧ、ＩＬＶＡＧ、ＬＩＶＡＡ、ＬＡＶＡＧ、ＩＶＡＧ、ＬＩＶＡ、ＬＩＶＧ、ＩＶＡおよびＩＶから選択される配列を有し、任意に、Ｎ末端においてそのような配列の前にＡがある。
【００３５】
一実施形態において、疎水性配列領域の脂肪族アミノ酸の全部または一部は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの中でアミノ酸サイズが同じである順序で配置される。
【００３６】
一実施形態において、アミノ酸サイズが同じである順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、２〜４アミノ酸長の配列を有する。
【００３７】
一実施形態において、サイズが同じである順序で配置された前記脂肪族アミノ酸は、ＬＬＬＬ、ＬＬＬ、ＬＬ、ＩＩＩＩ、ＩＩＩ、ＩＩ、ＶＶＶＶ、ＶＶＶ、ＶＶ、ＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、ＧＧＧＧ、ＧＧＧおよびＧＧから選択される配列を有する。
【００３８】
一実施形態において、両親媒性配列は、自己集合の間に、立体構造変化、好ましくはランダムコイル構造からヘリカル中間構造へ、最終的にβ構造へと立体構造の変化を受ける。
【００３９】
一実施形態において、その立体構造変化は濃度依存的である。
【００４０】
一実施形態において、両親媒性直鎖状配列は、１つの親水性および少なくとも２つの脂肪族アミノ酸を含む。
【００４１】
一実施形態において、両親媒性配列は、配列番号１〜４２のうちの１つである。
【００４２】
留意すべきは、任意の両親媒性配列が、Ｎ末端またはＣ末端または両方に保護基を持ってよいことである。例えば、配列番号１〜４２の全ては、Ｎ末端に保護基としてアセチル基を持ってよい。さらなる例として、配列番号１９（ＬＩＶＡＧＫ）は、Ｃ末端に保護基としてアミド基を持ってよく、加えてＮ末端に保護基としてアセチル基を有してよい。
【００４３】
一実施形態において、前記両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、水溶液中で、生理的条件で、周囲温度で、１日〜少なくとも６ヵ月間、好ましくは少なくとも８ヵ月間、より好ましくは少なくとも１２ヵ月間の範囲の期間安定である。
【００４４】
一実施形態において、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、水溶液中で、生理的条件で、９０℃までの温度で、少なくとも１時間安定である。
【００４５】
本発明の目的は、本発明による両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを含むヒドロゲルによって解決される。
【００４６】
一実施形態において、ヒドロゲルは、水溶液中で、周囲温度で、少なくとも７日間、好ましくは少なくとも２〜４週間、より好ましくは少なくとも１〜６ヵ月間の期間安定である。
【００４７】
一実施形態において、ヒドロゲルは、２より大きい貯蔵弾性率Ｇ’対損失弾性率Ｇ”の比によって特徴づけられる。
【００４８】
一実施形態において、ヒドロゲルは、０．０２Ｈｚ〜１６Ｈｚの範囲の周波数で、Ｇ’１００パスカル〜８０，０００パスカルの貯蔵弾性率によって特徴づけられる。
【００４９】
一実施形態において、ヒドロゲルは、コラーゲンまたはその加水分解形態（ゼラチン）より高い機械的強度を有する。
【００５０】
一実施形態において、本発明によるヒドロゲルは、上に定義した両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの繊維を含み、前記繊維は、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つを捕捉できる網状組織を画定する。
【００５１】
一実施形態において、ヒドロゲルは、両親媒性ポリマーの繊維の網状組織によって捕捉される、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つを含む。
【００５２】
一実施形態において、両親媒性ポリマーの繊維は、両親媒性ポリマーの繊維の網状組織によって捕捉される、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つと共役される。
【００５３】
一実施形態において、ヒドロゲルは、燃料電池、太陽電池、電子セル（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｅｌｌ）、バイオセンシングデバイス、医療機器、インプラント、医薬組成物および化粧品組成物の少なくとも１つに含まれる。
【００５４】
一実施形態において、本発明によるヒドロゲルは、以下の少なくとも１つで使用されるためのものである：医薬的に活性な化合物の放出、医療ツールキット、燃料電池、太陽電池、電子セル、組織再生、幹細胞治療および遺伝子治療。
【００５５】
一実施形態において、本発明によるヒドロゲルは、注射可能である。
【００５６】
本発明の目的は、ヒドロゲルを調製する方法によって解決され、その方法は本発明による両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを水溶液に溶解させることを含む。
【００５７】
一実施形態において、水溶液に溶解した両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、さらに温度にさらされ、その温度は２０℃〜９０℃、好ましくは２０℃〜７０℃の範囲である。
【００５８】
一実施形態において、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、０．０１μｇ／ｍｌ〜１００ｍｇ／ｍｌの濃度、好ましくは１ｍｇ／ｍｌ〜５０ｍｇ／ｍｌの濃度、より好ましくは約１ｍｇ／ｍｌ〜約２０ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解される。
【００５９】
本発明の目的は、外科用インプラントまたはステントによっても解決され、その外科用インプラントまたはステントは、ペプチドおよび／またはペプトイド骨格を含み、そのペプチドおよび／またはペプトイド骨格は本発明によるヒドロゲルによって形成される。
【００６０】
本発明の目的は、本発明による両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを含む、医薬および／または化粧品組成物および／または生物医学的デバイスおよび／または電子デバイスによっても解決される。
【００６１】
一実施形態において、上で定義した医薬および／または化粧品組成物および／または生物医学的デバイスおよび／または電子デバイスは、医薬的に活性な化合物をさらに含む。
【００６２】
一実施形態において、上で定義した医薬および／または化粧品組成物は、医薬的に許容可能な担体をさらに含む。
【００６３】
本発明の目的は、部分のキットによっても解決され、そのキットは本発明による両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドが入った第１の容器、および水溶液が入った第２の容器を含む。
【００６４】
一実施形態において、第２の容器の水溶液は、医薬的に活性な化合物をさらに含む。
【００６５】
一実施形態において、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドが入った第１の容器は、医薬的に活性な化合物をさらに含む。
【００６６】
本発明の目的は、：
上で定義したヒドロゲルを提供するするステップと、
再生される組織を形成することになる細胞に前記ヒドロゲルを接触させるステップと、
前記細胞を前記ヒドロゲル上で培養させるステップと
を含む組織再生の方法によって解決される。
【００６７】
一実施形態において、上で定義した方法は、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ、またはｉｎ  ｖｉｖｏで実施される。
【００６８】
一実施形態において、上で定義した方法は、ｉｎ  ｖｉｖｏで実施され、ステップａ）において、前記ヒドロゲルは、組織再生が意図される身体の場所に設置される。
【００６９】
一実施形態において、前記ステップａ）は、組織再生が意図される身体の場所に前記ヒドロゲルを注射することによって実施される。
【００７０】
第１の態様において、本発明は、ヒドロゲル形成能を有する両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを提供する。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、疎水性および親水性配列を含む。この疎水性配列は、ｎ個のＬまたはＤアミノ酸長を有する。ｎは整数であり、一般に２〜約１５の範囲であってよい。親水性配列は、ｍ個のＬまたはＤアミノ酸を含む極性および／または電荷部分を有する。ｍは１〜５の整数である。ｍ個の脂肪族アミノ酸の各々は、それぞれ独立に選択される極性基を持つ。両親媒性直鎖状配列は、生理的ｐＨで正味電荷を有し、Ｎ末端は保護基を持つ。保護基はアセチル基であってよい。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、ｎ個の疎水性およびｍ個の親水性ＬおよびＤアミノ酸から成る両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドがｏ個連結した配列を含むことができ、ｏは、１〜約５０の整数である。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、ｎ個の疎水性およびｍ個の親水性ＬおよびＤアミノ酸から成る両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドがｏ個連結した配列から成ってよい。ｎの値は、２〜約１５の整数であってよい。ｍの値は、１〜５であってよい。ｍ個の親水性ＬおよびＤアミノ酸の各々の電荷および／または極性基は、独立に、ヒドロキシル、エーテル、カルボキシル、アミド、エステル、アミノ、グアニジノ、チオ、チオエーテル、セレノおよびテルロ基から選択されてよい。親水性配列の電荷または極性部分は、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、５−Ｎ−エチル−グルタミン（テアニン）、シトルリン、チオ−シトルリン、システイン、ホモシステイン、メチオニン、エチオニン、セレノメチオニン、テルロメチオニン、トレオニン、アロ−トレオニン、セリン、ホモセリン、アルギニン、ホモアルギニン、オルニチン、リシンおよびＮ（６）−カルボキシメチルリシンから成る群から選択されるｍ個のＬまたはＤアミノ酸を含んでよい。親水性配列の電荷および／または極性部分は、２つの同じアミノ酸を含んでよい。２つの同じアミノ酸は、無極性疎水性部分に隣接していてよい。電荷および／または極性部分は、Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ａｓｐ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ、Ｇｌｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｐ、Ｇｌｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ｇｌｎ、Ａｓｐ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ｔｈｒ、Ｓｅｒ−Ｓｅｒ、Ｔｈｒ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｔｈｒ、Ａｓｐ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ａｓｐ、Ｓｅｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｓｅｒ、Ｇｌｎ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｕ、Ａｓｐ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｔｈｒ、Ｇｌｎ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｕから選択される配列を持つ２つのアミノ酸から成ってよい。電荷および／または極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端を含んでよい。電荷および／または極性部分は、（ｉ）Ｃ末端（保護されていないＣ末端カルボキシル基を持つ）、または（ｉｉ）Ｎ末端（保護されていないＮ末端アミノ基を持つ）を含む。電荷および／または極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端を含んでよく、そのＣ末端は保護されていないＣ末端カルボキシル基を持ち、Ｎ末端は保護基、好ましくはアセチル基を持つ。保護基は、アミド保護基であってよい。電荷および／または極性部分は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端に位置する少なくとも１つのアミノ酸から成ってよい。疎水性配列は、１〜約２０個の炭素原子を含む主鎖によって定義される少なくとも２つの脂肪族アミノ酸を含んでよい。無極性部分のアミノ酸の一部は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＮからＣ末端の方向に向かってサイズが減少する一般的配列に配置されてよく、無極性部分の隣接するアミノ酸のサイズは、サイズが減少する一般的配列の方向に向かって同じかまたはより小さくてよい。サイズが減少する一般的配列は、好ましくは非反復配列であってよい。隣接するアミノ酸が同じかまたはより小さいサイズのものであってよいサイズが減少する一般的配列の方向は、その配列の電荷および／または極性部分に向かう方向であってよい。サイズが減少する一般的配列に配置されたアミノ酸の一部は、２〜７、好ましくは２〜６、より好ましくは２、３、４、５または６アミノ酸長を有してよい。サイズが減少する一般的配列に配置されたアミノ酸の一部はまた、ｎ−ｍ−１アミノ酸長を有してもよく、サイズが減少する一般的配列に配置されたアミノ酸の一部は、ｎ−ｍ個のアミノ酸から成る無極性部分に残っている無極性アミノ酸と極性部分との間に位置してよい。ｎ−ｍ個のアミノ酸から成る無極性部分に残っている無極性アミノ酸は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドのＮ末端またはＣ末端を定義できる。ｎ−ｍ個のアミノ酸から成る無極性部分に残っている無極性アミノ酸は、アラニン、バリンおよびグリシンの１つであってよい。両親媒性直鎖状配列は、自己集合の間に、ランダムコイル構造からヘリカル構造へと立体構造変化を受けてよい。立体構造変化は、濃度依存性であってよい。両親媒性直鎖状配列の無極性部分は、グリシン、ホモアリルグリシン、ホモプロパルギルグリシン、アラニン、バリン、ロイシン、ノルロイシンおよびイソロイシンから成る群から選択される少なくとも１つのＬまたはＤアミノ酸を含んでよい。両親媒性直鎖状配列は、単一の極性および／または電荷ならびに単一の無極性部分を含むことができる。両親媒性直鎖状配列は、正または負の正味電荷を有してよい。正味電荷は、約−１〜約−４、または、約＋５〜約＋１であってよい。正味電荷は、約−１〜約−２であってよい。正味電荷は−２であってよい。正味電荷は、＋１または＋２または＋５であってよい。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、水溶液中で、生理的条件で、周囲温度で、１日から少なくとも６ヵ月間、好ましくは少なくとも８ヵ月間、より好ましくは少なくとも１２ヵ月間の範囲で安定であることができる。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、水溶液中で、生理的条件で、９０℃までの温度で、少なくとも１時間安定であることができる。
【００７１】
第２の態様において、本発明は、ヒドロゲルを提供する。ヒドロゲルは、第１の態様による両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを含む。ヒドロゲルは、水溶液中で、周囲温度で、少なくとも７日間安定であることができる。ヒドロゲルは、水溶液中で、周囲温度で、少なくとも２〜４週間安定であることができる。ヒドロゲルは、水溶液中で、周囲温度で、少なくとも１〜６ヵ月間安定であることができる。ヒドロゲルの機械的特性は、損失弾性率Ｇ”と貯蔵弾性率Ｇ’との比が１未満であることによって特徴づけることができる。ヒドロゲルは、最小因子１．５までの、損失弾性率Ｇ”よりも大きな貯蔵弾性率Ｇ’の大きさによって特徴づけることができる。ヒドロゲルは、周波数０．０２Ｈｚ〜１６Ｈｚの範囲における、貯蔵弾性率Ｇ’１００パスカル〜８０，０００パスカルによって特徴づけることができる。ヒドロゲルは、ペプチドの濃度の増加に伴った高い貯蔵弾性率Ｇ’によって特徴づけることができる。ヒドロゲルは、コラーゲンまたは加水分解形態（ゼラチン）より高い機械的強度を有することができる。ヒドロゲルは、本明細書に記述された両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドから成る繊維を含んでよい。その繊維は、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つを捕捉できる網状組織を定義できる。ヒドロゲルは、両親媒性ポリマーの繊維の網状組織によって捕捉される、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つを含んでよい。両親媒性ポリマーの繊維は、両親媒性ポリマーの繊維の網状組織によって捕捉される、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、オリゴ糖、多糖、ビタミン、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または医薬的に活性な化合物の少なくとも１つと共役されてよい。ヒドロゲルは、燃料電池、太陽電池、電子セル、バイオセンシングデバイス、医療機器、インプラント、医薬組成物、薬物送達システム、組織培養培地、バイオセンサ装置および化粧品組成物の少なくとも１つに含まれてよい。ヒドロゲルは、医薬的に活性な化合物の放出、医療ツールキット、燃料電池、太陽電池、電子セル、組織再生、幹細胞治療および遺伝子治療の少なくとも１つのためであってよい。
【００７２】
いくつかの実施形態において、ヒドロゲルは、組織再生、薬物放出または遺伝子治療用に使用されてよい。
【００７３】
第３の態様において、本発明は、ヒドロゲルを調製する方法を提供する。その方法は、第１の態様による両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを提供することを含む。その方法は、両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを水溶液に溶解および／または分散させることをさらに含む。水溶液に溶解／分散された両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、さらに温度にさらされてよい。その温度は、約２０℃〜約９０、好ましくは２０℃〜７０℃の範囲で選択されてよい。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、約０．０１μｇ／ｍｌ〜約１００ｍｇ／ｍｌの濃度に溶解させてよい。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、約１ｍｇ／ｍｌ〜約５０ｍｇ／ｍｌの濃度に溶解させてよい。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、約１ｍｇ／ｍｌ〜約３０ｍｇ／ｍｌの濃度に溶解および／または分散させてよい。
【００７４】
第４の態様において、本発明は、外科用インプラントまたはステントを提供する。外科用インプラントまたはステントは、ペプチドおよび／またはペプトイド骨格を含む。ペプチドおよび／またはペプトイド骨格は、第２の態様によるヒドロゲルによって定義される。
【００７５】
第５の態様において、本発明は、医薬および／または化粧品組成物を提供する。その医薬および／または化粧品組成物は、第１の態様による両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを含む。医薬および／または化粧品組成物は、医薬的に活性な化合物を含んでよい。医薬および／または化粧品組成物は、医薬的に許容可能な担体を含んでよい。
【００７６】
第６の態様において、本発明は、部分のキットを提供する。そのキットは、第１の容器および第２の容器を含む。第１の容器は、第１の態様によるペプチドおよび／またはペプトイドを含む。第２の容器は、水溶液を含む。第２の容器の水溶液は、医薬的に活性な化合物をさらに含んでよい。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドが入った第１の容器は、医薬的に活性な化合物をさらに含んでよい。
【００７７】
本発明の他の態様および特徴は、以下の本発明の特定の実施形態の説明を添付の図と共に再検討すると当業者にとって明らかになる。
【００７８】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照しつつ例証としてここに記述する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ−Ｄ】図１Ａから１Ｊは、ヒドロゲル形成能を有する本発明のいくつかの典型的なペプチドの分類した一覧を表す。これらのペプチドは、全てのペプチドが単一の直鎖状両親媒性配列から成る実施形態である。ヒドロゲルを形成しているペプチドが短い符号で命名されるが、それらの個々の配列が開示される。これら例のペプチドは、３〜７個のアミノ酸を含有する天然アミノ酸の配列から成る。Ｎ末端は、アセチル化され、電荷が除去されるが、さもなければペプチドの両親媒性の性質は抑制される。
【図１Ｅ−Ｊ】図１Ａから１Ｊは、ヒドロゲル形成能を有する本発明のいくつかの典型的なペプチドの分類した一覧を表す。これらのペプチドは、全てのペプチドが単一の直鎖状両親媒性配列から成る実施形態である。ヒドロゲルを形成しているペプチドが短い符号で命名されるが、それらの個々の配列が開示される。これら例のペプチドは、３〜７個のアミノ酸を含有する天然アミノ酸の配列から成る。Ｎ末端は、アセチル化され、電荷が除去されるが、さもなければペプチドの両親媒性の性質は抑制される。
【図２】図２は、最低濃度でのペプチド系ヒドロゲルのゲル化画像を表す。
【図３】図３は、５ｍｇ／ｍｌ、１０ｍｇ／ｍｌ、１５ｍｇ／ｍｌの濃度での、Ａｃ−ＡＳ−６（Ｌ）のゲル化画像を表す。
【図４】図４は、ペプチドモノマーから縮合した繊維の超分子網状組織への自己集合の仮説を表す。（Ａ）集合は、αヘリカル構造への変化によって２つのペプチドモノマーが逆平行に対合することに伴って始まると考えられている。その後、ペプチド対は、繊維およびナノ構造へと集合する。繊維集合体へのペプチド繊維の凝縮により、ヒドロゲルの形成がもたらされる。
【図５Ａ】図５は、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）ヒドロゲル（１０ｍｇ／ｍｌ）の環境制御型走査電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像を表す図であり、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃの場合、倍率２６０Ｘ、１０００Ｘ、２０００Ｘ、２４００Ｘ、４０００Ｘ、温度４℃、ＨＶ、１０ＫＶで得られた画像である。これらの画像は、繊維構造の形成を示す。
【図５Ｂ】図５は、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）ヒドロゲル（１０ｍｇ／ｍｌ）の環境制御型走査電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像を表す図であり、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃの場合、倍率２６０Ｘ、１０００Ｘ、２０００Ｘ、２４００Ｘ、４０００Ｘ、温度４℃、ＨＶ、１０ＫＶで得られた画像である。これらの画像は、繊維構造の形成を示す。
【図５Ｃ】図５は、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）ヒドロゲル（１０ｍｇ／ｍｌ）の環境制御型走査電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像を表す図であり、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃの場合、倍率２６０Ｘ、１０００Ｘ、２０００Ｘ、２４００Ｘ、４０００Ｘ、温度４℃、ＨＶ、１０ＫＶで得られた画像である。これらの画像は、繊維構造の形成を示す。
【図６Ａ】図６は、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）のヒドロゲル（１５ｍｇ／ｍｌ）の電界放射型走査電子顕微鏡法（ＦＥＳＥＭ）画像を示す図であり、図６Ａ〜Ｄの場合、倍率６０００Ｘ、４５０００Ｘ、４５０００Ｘおよび４００００Ｘ、ＨＶ、１０ＫＶで得られた画像である。
【図６Ｂ】図６は、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）のヒドロゲル（１５ｍｇ／ｍｌ）の電界放射型走査電子顕微鏡法（ＦＥＳＥＭ）画像を示す図であり、図６Ａ〜Ｄの場合、倍率６０００Ｘ、４５０００Ｘ、４５０００Ｘおよび４００００Ｘ、ＨＶ、１０ＫＶで得られた画像である。
【図６Ｃ】図６は、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）のヒドロゲル（１５ｍｇ／ｍｌ）の電界放射型走査電子顕微鏡法（ＦＥＳＥＭ）画像を示す図であり、図６Ａ〜Ｄの場合、倍率６０００Ｘ、４５０００Ｘ、４５０００Ｘおよび４００００Ｘ、ＨＶ、１０ＫＶで得られた画像である。
【図６Ｄ】図６は、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）のヒドロゲル（１５ｍｇ／ｍｌ）の電界放射型走査電子顕微鏡法（ＦＥＳＥＭ）画像を示す図であり、図６Ａ〜Ｄの場合、倍率６０００Ｘ、４５０００Ｘ、４５０００Ｘおよび４００００Ｘ、ＨＶ、１０ＫＶで得られた画像である。
【図７】図７は、倍率５０Ｘ（図７Ａ）および２００００Ｘ（図７Ｂ）、１２ＫＶでの、Ａｃ−ＡＤ６（Ｄ）ヒドロゲル（２０ｍｇ／ｍｌ）の電界放射型走査電子顕微鏡法（ＦＥＳＥＭ）画像を表す図である。
【図８】図８は、１２０Ｘ（図８Ａ）および４５０Ｘ（図８Ｂ）で得られたＡｃ−ＡＤ６（Ｄ）（２０ｍｇ／ｍｌ）のヒドロゲルの電界放射型走査電子顕微鏡法（ＦＥＳＥＭ）画像を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａのａ）〜ｆ）は、電界放射型走査電子顕微鏡法により決定されたペプチド骨格の形態および構造評価を示す図であり、（ａ〜ｆ）（ａ）Ａｃ−ＡＤ６（Ｄ）ヒドロゲル２０ｍｇ／ｍＬを凍結乾燥した後に、ハニカム状多孔質構造体が観察される。Ａｃ−ＩＤ３（Ｌ）ヒドロゲル１５ｍｇ／ｍＬ（ｂ）および２０ｍｇ／ｍＬ（ｃ）の近接撮影図に示される通り、孔は縮合した繊維の膜に囲まれている。Ａｃ−ＡＤ６（Ｌ）ヒドロゲル２０ｍｇ／ｍＬのさらなる倍率は、単一の繊維（ｄ、ｅ）を示した。低濃度で、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）０．１ｍｇ／ｍＬにおいて、ナノ構造が観察される（ｆ）。
【図９Ｂ】図９Ｂは、倍率１０００ｘ、１２ＫＶのＨＶで得られた画像を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、倍率２５００ｘ、１２ＫＶのＨＶで得られた画像を示す図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、倍率４０００ｘ、１０ＫＶのＨＶで得られた画像を示す図である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、倍率３５０００ｘ、１０ＫＶのＨＶで得られた画像を示す図である。
【図９Ｆ】図９Ｆは、倍率８００００ｘ、５ＫＶのＨＶで得られた画像を示す図である。
【図９Ｇ】図９Ｇは、倍率１２００００ｘ、１０ＫＶのＨＶで得られた画像を示す図である。
【図９Ｈ】図９Ｈは、倍率２０００００ｘ、１０ＫＶのＨＶで得られた画像を示す図である。
【図１０】（ａ）濃度が高まるにつれてランダムコイル（閾値濃度以下）からαヘリカル（２２２および２０８ｎｍピーク）へ、さらにβ型構造（２１８ｎｍで負の帯域）へとＡｃ−ＬＤ６ペプチドの構造に変化があることが、遠紫外円偏光二色性スペクトルによって実証される。サンプルを加熱してゲル化を促進することにより、β型凝集が増加した。（ｂ）閾値以下の濃度では、Ａｃ−ＬＤ６  ０．２ｍｇ／ｍＬのランダムコイル構造は、２５℃〜９０℃への段階的な温度増加（実線）および冷却（点線）によって可逆的に影響を受けた。（ｃ、ｄ）Ａｃ−ＬＤ６ゲル１ｍｇ／ｍＬにおける閾値以上の濃度では、それに続く冷却（ｄ）でＣＤスペクトルが変わらなかったように、段階的な温度増加（ｃ）は不可逆的にβ型構造を安定させた。（ｅ）異なる濃度でのＡｃＩＤ３の遠紫外円偏光二色性スペクトル。全ての曲線を、２５℃で行った。
【図１１】図１１は、流動学を示す図である。（ａ、ｂ）濃度２０ｍｇ／ｍＬにおける異なるペプチドヒドロゲルの高い機械的強度を、貯蔵弾性率（Ｇ’）を角周波数の関数としてひずみ０．１％、２５℃および５０℃それぞれで測定することにより決定した。そのゲルは、５０℃で液化する（したがって、４Ｂで除外される）ゼラチンと比較して優れた熱安定性を実証する。（ｃ）Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）を使用して、ひずみ０．１％、２５℃での振動周波数掃引試験から決定された通り、機械的強度は濃度の関数である。（ｄ）塩濃度（ＮａＣｌ）の増加によりＧ’が減少し、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）ヒドロゲル１０ｍｇ／ｍＬの剛性が低下する。
【図１２】図１２は、ペプチド系ヒドロゲルの流動学測定のさらなる例を示す図である。図１２Ａおよび図１２Ｂは、Ａｃ−ＡＤ６（Ｌ）およびＡｃ−ＡＤ６（Ｄ）について、温度２５℃ならびに５０℃、濃度２０ｍｇ／ｍｌで、一定周波数［１ラジアン／秒］およびギャップ０．８ｍｍを用いる振動振幅掃引試験（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｓｗｅｅｐ  ｓｔｕｄｉｅｓ）を表す図である。グラフは、温度２５℃および５０℃での弾性率［パスカル］対ひずみ（％）のプロットを示す。線形粘弾性の範囲をひずみ０．０７％〜０．２％、温度２５℃および５０℃で観察した。図１２Ｃおよび図１２Ｄは、Ａｃ−ＡＤ６（Ｌ）およびＡｃ−ＡＤ６（Ｄ）について、温度２５℃および５０℃、濃度２０ｍｇ／ｍｌで、様々な周波数範囲０．１〜１００［ラジアン／秒］を用い、一定のひずみ［％］０．１％の線形粘弾性範囲およびギャップ０．８ｍｍを用いる振動周波数掃引試験（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｗｅｅｐ  ｓｔｕｄｉｅｓ）を表す図である。
【図１３】図１３は、ペプチド系ヒドロゲルの流動学測定のさらなる例を示す図である。温度２５℃、ひずみ０．１％における紫外線架橋したペプチドの周波数掃引試験が図示される。
【図１４】図１４は、ゼラチン−１８９０（Ａ型、豚の皮膚）の流動学測定を表す図である。この図は、異なる周波数を適用したときに、２５℃で得られた弾性率データを示す。
【図１５Ａ】図１５は、更なる細胞系を使用した本発明のペプチド系ヒドロゲルの生体適合性を例示する図である。図１５Ａは、ＤＭＥＭ培地中のＡｃ−ＬＤ６（Ｌ）のヒドロゲル上に播種して最適条件で培養した後の、７２時間後の初代ヒト腎尿細管細胞（ＨＰＲＴＣ）の顕微鏡観察画像を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５は、更なる細胞系を使用した本発明のペプチド系ヒドロゲルの生体適合性を例示する図である。図１５Ｂは、組織培養プラスチック上に播種して最適条件で培養した後の、７２時間後の初代ヒト腎尿細管細胞（ＨＰＲＴＣ）の顕微鏡観察画像を示す図である。
【図１５Ｃ】図１５は、更なる細胞系を使用した本発明のペプチド系ヒドロゲルの生体適合性を例示する図である。図１５Ｃは、ＤＭＥＭ培地中のＡｃ−ＬＤ６（Ｌ）ゲル上に播種して最適条件で培養した後の、７２時間後のヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）の顕微鏡観察画像を示す図である。
【図１５Ｄ】図１５は、更なる細胞系を使用した本発明のペプチド系ヒドロゲルの生体適合性を例示する図である。図１５Ｄは、組織培養プラスチック上に播種して最適条件で培養した後の、７２時間後のヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）の顕微鏡観察画像を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明のヒドロゲル存在下での細胞の生存率についてのさらなる例示の図である。ヒト線維芽細胞を、Ａｃ−ＬＤ6（Ｌ）（５ｍｇ／ｍｌ）の存在下（図１６Ａ）および非存在下（図１６Ｂ）で培養した。フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）で染色した細胞（左パネル）、テキサスレッドで染色した細胞（中央パネル）、およびＦＩＴＣおよびテキサスレッドの両方で染色した細胞（右パネル）を示す。
【発明の詳細な説明】
【００８０】
本発明の典型的な実施形態は、とりわけ天然アミノ酸から得られる新しい種類のヒドロゲル形成ペプチド／ペプトイドを提供する。これらのペプチド／ペプトイドは、脂肪族アミノ酸の疎水性部分および１つまたは２つの極性アミノ酸を含む小さい両親媒性ペプチドである。ペプチド／ペプトイド（通常は３〜７マー）は、通常はＬまたはＤ型であり、網状構造に組織される超分子繊維に自己集合することができる。ヒドロゲルは一般に、著しい剛性によって特徴づけられ、生体適合性があり、非毒性である。ペプチド／ペプトイド配列に応じて、これらのヒドロゲルは、熱応答性または揺変性の性質を示すことができる。ペプチドの集合化条件を選択することによって、繊維の厚さおよび長さを制御できる。剛性があるヒドロゲルは、様々な初代ヒト細胞の培養に使用でき、様々な組織の修復および代用に有効になる可能性があるペプチド骨格を形成する。これらのヒドロゲルを調製する手順も開示する。細胞培養、組織工学、形成手術、薬物送達、経口投与、化粧品、包装などの応用の、ならびに例えば太陽または燃料電池を含んでよい電子デバイスで使用する技術的応用のための、それぞれのヒドロゲルの使用法がさらに開示される。
【００８１】
本発明の典型例は、ヒドロゲル（すなわち水が分散媒であるポリマーの網状組織）形成能を有する両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを提供する。両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、１以上の直鎖状両親媒性配列を含み、各々が極性および無極性部分を有する。単純にするために、以下において、説明は、単一の直鎖状配列から成る両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドに大きく重点を置く。これらの説明において、それぞれのペプチドおよび／またはペプトイドを、「直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイド」と呼ぶ。それぞれの説明が、任意の直鎖状配列に適用され、その配列はこれら直鎖状配列を複数個持つ両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドに含まれてもよい。これら各直鎖状配列は、それぞれ独立に選択される。いくつかの実施形態において、本明細書に開示された両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドはいくつかの直鎖状両親媒性配列を含み、その各々が他のどの直鎖状両親媒性配列とも異なる。いくつかの実施形態において、本明細書に開示された両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、いくつかの同じ直鎖状両親媒性配列を含む。一実施形態において、本明細書に開示された両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、直鎖状両親媒性配列を複数個含み、各直鎖状両親媒性配列は別の各直鎖状両親媒性配列と同じである。
【００８２】
本発明の典型的な実施形態によるペプチドおよび／またはペプトイドは、ｏ個の両親媒性直鎖状配列を含む。記号ｏは、１〜約２０、１〜約１８、１〜約１５、１〜約１２、１〜約１０、１〜約８、１〜約６、１〜約５、１〜約４、または、１〜約３など、１〜約２５の範囲で選択される整数を表す。いくつかの実施形態において、これらの両親媒性直鎖状配列は連続的な方法で連結され、それによってペプチドおよび／またはペプトイドの直鎖状部分を定義している。いくつかの実施形態において、ペプチドおよび／またはペプトイドは、１以上の分岐を持つ主鎖を有する。そのような実施形態において、これらの両親媒性直鎖状配列は、異なる分岐上に含まれてよい。
【００８３】
上述の通り、各ｏ個の両親媒性直鎖状配列は、それぞれ独立に選択される。それぞれの両親媒性直鎖状配列は、ｎ個の脂肪族アミノ酸長を有する。記号ｎは、３〜約１５、３〜約１４、３〜約１３、３〜約１２、３〜約１１、３〜約１０、３〜約９、３〜約８、または３〜約７など、３、４、５、６、７、８、９または１０など、３〜約１８個の脂肪族アミノ酸の範囲で選択される整数を表す。
【００８４】
いくつかの実施形態において、本明細書に記述されたペプチドおよび／またはペプトイドの両親媒性直鎖状配列はキラルであり、全てがキラルの両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドを生成する。相当する直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイド（すなわち単一のそれぞれの直鎖状配列から成る一実施形態）は、したがって、キラルなペプチドまたはペプトイドである。それぞれの両親媒性直鎖状配列は、任意の直鎖状非芳香族アミノ酸を含んでよい。本明細書で使用される「アミノ酸」という用語は、αアミノカルボン酸、すなわちα位にアミノ基を持つカルボン酸を意味する。それぞれのアミノ基は、−ＮＨ２基または−ＮＨＲ１基であってよい。Ｒ１部分は、アルキル、アルケニル、またはアルキニルかを問わず、１から５個まで、１０個まで、１５個まで、または２０個までの炭素原子を含む主鎖を持つ任意の脂肪族基であってよい。アルケニルラジカルの例は、１個以上の二重結合を含む、直鎖または分枝炭化水素ラジカルである。アルケニルラジカルは一般に、約２〜約２０個の炭素原子と１個以上（例えば２個）の二重結合、例えば約２〜約１０個の炭素原子と１個の二重結合を含む。アルキニルラジカルは普通、約２〜約２０個の炭素原子と１個以上（例えば２個）の三重結合、好ましくは例えば２〜１０個の炭素原子と１個の三重結合を含む。アルキニルラジカルの例は、１個以上の三重結合を含む直鎖または分枝炭化水素ラジカルである。アルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルがあり、これらラジカルのノルマル異性体の例には、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、第二級ブチル、第三級ブチル、ネオペンチル、３，３ジメチルブチルがある。
【００８５】
ペプトイドは、ペプチドのα炭素原子に接続した側鎖（下記参照）と同様に、本発明において脂肪族部分である部分をアミド窒素に持つオリゴ（Ｎ−アルキル）グリシンである。したがって、実施形態において−ＮＨＲ１基（上記）がアミノ酸に含まれα炭素原子が−ＣＨ２−基に含まれる場合、そのようなアミノ酸を複数共役させた反応産物をペプトイドと呼ぶことができる。ペプトイドは、α炭素原子ではなくアミド窒素に側鎖を持つという点で、ペプチドと異なるとみなすこともできる。ペプトイドは通常、プロテアーゼおよび他の修飾酵素に抵抗性であり、ペプチドよりかなり高い細胞透過性を有することができる（例えばＫｗｏｎ，Ｙ．−Ｕ．およびＫｏｄａｄｅｋ，Ｔ．、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、（２００７年）、１２９巻、１５０８〜１５０９頁を参照のこと）。
【００８６】
「アミノ酸」という用語は、エステル（オルトエステルを含む）、シリルエステル、アミド、ヒドラジド、オキサゾール、１，３−オキサゾリンまたは５−オキソ−１，３−オキサゾリシンの形の保護基によってカルボン酸基が保護されている化合物を含む。「アミノ酸」という用語はまた、−ＮＨ２または−ＮＨＲ１（上記）の形のアミノ基が保護基によって保護されている化合物も含む。適切なアミノ保護基には、カルバメート、アミド、スルホンアミド、イミン、イミド、ヒスチジン、Ｎ−２，５，−ジメチルピロール、Ｎ−１，１，４，４−テトラメチルジシリルアザシクロペンタン付加物、Ｎ−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジシリルイソインドリン、Ｎ−ジフェニルシリルジエチレン、１，３，５−ジオキサジン、Ｎ−［２−（トリメチルシリル）エトキシ］メチルアミン、Ｎ−（５，５−ジメチル−３−オキソ−１−シクロヘキセニル）アミン、Ｎ−４，４，４−トリフルオロ−３−オキソ−１−ブテニルアミン、Ｎ−９−ボラビシクロノナンおよびニトロアミンが含まれるが、これに限定されない。例えば２，２−ジメチル−４−アルキル−２−シラ−５−オキソ−１，３−オキサゾリシンの形などアミノとカルボン酸基の両方を保護する保護基も存在し得る。アミノ酸のα炭素原子は通常、水素原子をさらに持つ。α炭素原子に付着したいわゆる「側鎖」は、実際にはカルボン酸が継続している主鎖であり、直鎖状または分枝状であってよい脂肪族部分である。「側鎖」という用語は、ペプチド（上記）にアミノ酸が存在することを意味し、主鎖は複数個のアミノ酸を共役させることによって形成される。そのようなペプチドに含まれるアミノ酸のα炭素原子に結合した脂肪族部分は、次いで主鎖と対比して側鎖を定義する。前述のように、アミノ酸のアミノ基に結合した脂肪族部分に同じことが適用され、ペプトイドの主鎖と対比して側鎖を同様に定義する。
【００８７】
「脂肪族」という用語は、特に明記しない限り、直鎖状または分枝状炭化水素鎖を意味し、飽和または単もしくは多価不飽和であってよく、ヘテロ原子を含んでよい。本明細書で使用される「ヘテロ原子」という用語は、炭素または水素以外の任意の元素の原子を意味する。不飽和脂肪族基は、１個以上の二重および／または三重結合（アルケニルまたはアルキニル部分）を含む。炭化水素鎖の分岐は、直鎖ならびに非芳香族環要素を含んでよい。炭化水素鎖は、特に明記しない限り、任意の長さであってよく、任意の数の分岐を含む。通常、炭化水素（主）鎖は、１から５個まで、１０個まで、１５個まで、または２０個までの炭素原子を含む。アルケニルラジカルの例は、１個以上の二重結合を含む、直鎖または分枝炭化水素ラジカルである。アルケニルラジカルは一般に、約２〜約２０個の炭素原子と１個以上（例えば２個）の二重結合、例えば約２〜約１０個の炭素原子と１個の二重結合を含む。アルキニルラジカルは普通、約２〜約２０個の炭素原子と１以上（例えば２個）の三重結合、好ましくは例えば２〜１０個の炭素原子と１個の三重結合を含む。アルキニルラジカルの例は、１個以上の三重結合を含む直鎖または分枝炭化水素ラジカルである。アルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルがあり、これらラジカルのノルマル異性体の例には、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、第二級ブチル、第三級ブチル、ネオペンチル、３，３ジメチルブチルがある。主鎖と分岐鎖の両方は、例えばＮ、Ｏ、Ｓ、ＳｅもしくはＳｉなどのヘテロ原子をさらに含んでよく、または炭素原子がこれらヘテロ原子によって置きかえられてもよい。
【００８８】
脂肪族部分は、１個以上の官能基で置換されるまたは無置換でよい。置換基は、例えば、アミノ、アミド、アジド、カルボニル、カルボキシル、ケト、シアノ、イソシアノ、ジチアン、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロ、有機金属、有機ホウ素、セレノ、シリル、シラノ、スルホニル、チオ、チオシアノ、トリフルオロメチルスルホニル、ｐ−トルエンスルホニル、ブロモベンゼンスルホニル、ニトロベンゼンスルホニル、およびメタンスルホニルなどの任意の官能基であってよいが、これに限定されない。
【００８９】
上述から明らかなはずであるように、本明細書に記述されたペプチド／ペプトイド中のアミノ酸の側鎖は、０から約５個、約１０個まで、約１５個までまたは約２０個までの炭素原子の長さであってよい。それは分岐されていてよく、不飽和の炭素−炭素結合を含んでよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の天然アミノ酸がペプチドまたはペプトイドに含まれる。そのような天然アミノ酸は、天然に存在するタンパク質の２０種の構成要素のうちの１つであってよい。
【００９０】
本明細書に開示されたペプチド／ペプトイド含むペプチドまたはペプトイドにおいて、個々のアミノ酸は第１のカルボキシル基と第２のアミノ酸のアミノ基とのアミド結合により共有結合的に共役している。本明細書に開示されたペプチドまたはペプトイドは、互いに共役した２つのアミノ酸が常に互いに異なるように、非反復的である。
【００９１】
両親媒性という用語は、極性と無極性の両方の液体に可溶性がある化合物を意味する。それは多相化合物も包含する。ペプチドおよび／またはペプトイドの両親媒性特性は、同じペプチドおよび／またはペプトイド内に極性と無極性部分の両方が存在することによる。この点で、ペプチドおよび／またはペプトイドは、界面活性剤の性質であってよい。したがって、本発明の一実施形態によれば、ペプチドおよび／またはペプトイドの極性の特性は、極性部分に基づいている。２つのそのような部分は、具体的には電荷したＣＯＯ−基の形の−ＣＯＯＨ側基およびアミノ基である。Ｃ末端−ＣＯＯＨ基が、遊離の保護されていない形態で存在する場合、さらなるそのような部分はＣ末端−ＣＯＯＨ基である。一般に界面活性剤分子は、通常は炭化水素である無極性部分に付着する、通常は親水性である極性頭部基を含む。ペプチドまたはペプトイドの無極性部分は、官能基を持たない炭化水素鎖を含む。
【００９２】
本発明の実施形態のペプチドおよび／またはペプトイドに含まれる両親媒性直鎖状配列は、したがって極性部分および無極性部分を含む。極性部分は、水酸基、チオール基、セレノ基、アミノ基、アミド基、エーテル基、チオエーテル基またはセレノエーテル基などの極性基を持つ脂肪族アミノ酸を含む。したがって、極性部分は、ヒドロキシル、チオール、セレノール、アミンまたはアミドなどのプロトンを含む官能性極性基を持つアミノ酸を含んでよい。極性部分は、ペプチドおよび／またはペプトイドのＣ末端またはＮ末端を含んでもよい。そのＣ末端またはＮ末端は、そのような場合、それぞれ遊離のカルボキシルまたはアミノ基の形、すなわち保護基なしで存在してよい。
【００９３】
一般に、本発明の実施形態の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの直鎖状両親媒性配列の極性部分は、ペプチド／ペプトイドの無極性部分と共役する単一のアミノ酸によって、２連続のアミノ酸によって、または３連続アミノ酸によって定義される。したがって、いくつかの実施形態において、ペプチド／ペプトイドの極性部分は、アミド結合によって共有結合的に共役される２つのアミノ酸から成り、両方のアミノ酸が極性ペプチド／ペプトイド側鎖を持つ。これら２つのアミノ酸のうちの１つは、ペプチド／ペプトイドの末端アミノ酸であってよく、そのＮまたはＣ末端を定義する。いくつかの実施形態において、両親媒性ペプチド／ペプトイドは、無極性部分を定義しているペプチド／ペプトイドの残りの部分に、極性側鎖を持つ単一のアミノ酸を有する。いくつかの実施形態において、両親媒性ペプチド／ペプトイドは、極性側鎖を持つ２つのアミノ酸を有し、ペプチド／ペプトイドの残りの部分が無極性部分を定義する。それぞれの極性側鎖の３つの実例として、４−メチル−４−チオ−ペンチル、６−エトキシカルボニル−４，５−ジメチル−ヘキシルおよび６−ヒドロキシ−４−（１−ヒドロキシエチル）−ヘキシル基は役立つことができる。本明細書において、対応するペプチド／ペプトイド側鎖の番号付けは、アミノ酸のα炭素原子と、またはアミノ酸のアミノ基とそれぞれ共有結合されている炭素原子において、「１」から始まる。極性部分に含まれるアミノ酸は、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、４−フルオロ−グルタミン酸、２−アミノアジピン酸、γ−カルボキシ−グルタミン酸、４−第三級ブチルアスパラギン酸、グルタミン、５−Ｎ−エチル−グルタミン（テアニン）、シトルリン、チオ−シトルリン、システイン、ホモシステイン、メチオニン、エチオニン、セレノメチオニン、テルロメチオニン、トレオニン、アロ−トレオニン、セリン、ホモセリン、アルギニン、ホモアルギニン、オルニチン、リシン、５−ヒドロキシリシンおよびＮ（６）−カルボキシメチルリシンである、またはこれらを含んでよいが、これに限定されない。いずれのそのようなアミノ酸も、ＬまたはＤ型で存在することができる。
【００９４】
本発明の実施形態の両親媒性ペプチド／ペプトイドの両親媒性直鎖状配列は、ｎ個のアミノ酸を有すると定義することができる。１個の極性側鎖を持つアミノ酸が両親媒性直鎖状配列に含まれる場合、その無極性部分はｎ−１個のアミノ酸を有すると見なせる。この場合、極性部分は厳密に１個のアミノ酸から成り、そのようなアミノ酸は上述の段落の任意のアミノ酸から選択される。２連続の極性側鎖を持つアミノ酸がペプチド／ペプトイドの両親媒性直鎖状配列に含まれる場合、無極性部分はｎ−２個のアミノ酸を有すると見なせる。この場合、極性部分は厳密に２個のアミノ酸から成る。３連続の極性側鎖を持つアミノ酸が両親媒性直鎖状配列に含まれる場合、無極性部分は続いてｎ−３個のアミノ酸を有すると見なせる。この場合、極性部分は厳密に３個のアミノ酸から成る。極性部分が２個のアミノ酸から成る実施形態において、その極性部分は、Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ａｓｐ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ、Ｇｌｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ａｓｐ、Ｇｌｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｕ−Ｇｌｎ、Ａｓｐ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ｔｈｒ、Ｓｅｒ−Ｓｅｒ、Ｔｈｒ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｔｈｒ、Ａｓｐ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ａｓｐ、Ｓｅｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｓｅｒ、Ｇｌｎ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ｇｌｕ、Ａｓｐ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ａｓｐ、Ｔｈｒ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｔｈｒ、Ｇｌｎ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｔｈｒ、Ｔｈｒ−Ｇｌｕから選択される配列を有することができる。極性部分が３個のアミノ酸から成る実施形態において、その極性部分は、いくつかの例を挙げると、Ａｓｎ−Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ａｓｎ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ａｓｐ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ａｓｐ−Ａｓｎ、Ａｓｐ−Ａｓｎ−Ａｓｐ、Ａｓｐ−Ａｓｐ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ａｓｎ−Ｇｌｕ、Ａｓｎ−Ａｓｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ−Ａｓｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｎ−Ａｓｎ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ｇｌｕ、Ｇｌｎ−Ｇｌｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ−Ｇｌｎ、Ａｓｐ−Ａｓｎ−Ｇｌｕ、Ｇｌｎ−Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ｇｌｎ−Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ｇｌｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｎ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ、Ｇｌｕ−Ａｓｎ−Ｇｌｎ、Ａｓｐ−Ｇｌｕ−Ｇｌｎ、Ａｓｎ−Ｇｌｕ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ａｓｎ、およびＧｌｎ−Ａｓｐ−Ａｓｎ、Ｔｈｒ−Ｔｈｒ−Ｔｈｒ、Ｓｅｒ−Ｓｅｒ−Ｓｅｒ、Ａｓｎ−Ｔｈｒ−Ｔｈｒ、Ａｓｎ−Ｓｅｒ−Ｓｅｒ、Ａｓｎ−Ｓｅｒ−Ｔｈｒ、Ａｓｎ−Ｔｈｒ−Ｓｅｒ、Ａｓｐ−Ａｓｎ−Ｓｅｒ、Ｓｅｒ−Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ｔｈｒ−Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ｓｅｒ−Ａｓｐ−Ｔｈｒから選択される配列を有することができる。
【００９５】
ペプチド／ペプトイドの両親媒性直鎖状配列は、生理的ｐＨで正味電荷を有する。「生理的ｐＨ」という用語は、血液のｐＨ値を意味することが当業者には公知であり、通常は約７．４のｐＨ値を有する。両親媒性直鎖状配列がペプチド／ペプトイドのＣまたはＮ末端に配置される実施形態において、それぞれの末端は、相当する正味電荷をもたらすことができる。両親媒性直鎖状配列がペプチド／ペプトイドのＣまたはＮ末端に配置されない実施形態において、両親媒性直鎖状配列の極性部分は、生理的ｐＨで電荷がある官能基を持つ側鎖を有するアミノ酸を１以上含む。それぞれの官能基の実例には、アミノ、ニトロ−、グアニジノ、エステリル（ｅｓｔｅｒｙｌ）、スルホニルまたはカルボキシル基が含まれる。いくつかの実施形態において、両親媒性直鎖状配列の正味電荷は、正または負電荷として、その極性部分に含まれるアミノ酸の数以下である。いくつかの実施形態において、両親媒性直鎖状配列の正味電荷は−３、−２または−１のうちの１つである。いくつかの実施形態において、両親媒性直鎖状配列の正味電荷は、＋１、＋２または＋３である。
【００９６】
アミノ酸（上記）のα炭素原子および／またはそのアミノ基と共役した、極性部分のアミノ酸のそれぞれの極性側鎖は通常、１〜約１５、１〜約１０または１〜約５個を含めて、１〜約２０個の炭素原子を含む主鎖によって定義され得る。明確化のために、「側鎖」という用語はペプチドおよび／またはペプトイドの主鎖と対比して使用されることを記載する。このペプチドおよび／またはペプトイド側鎖は分岐していてよく、したがって、主鎖および分岐によって定義できる。ペプチドおよび／またはペプトイド側鎖の主鎖と（存在する場合には）分岐の両方が、１以上の二重または三重結合（上記）を含んでよい。側鎖の例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、プロペニル、プロピニル、ブチル、ブテニル、第二級ブチル、第三級ブチル、イソブチル、ペンチル、ネオペンチル、イソペンチル、ペンテニル、ヘキシル、３，３ジメチルブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、または、デシル基が含まれるが、これに限定されない。官能性極性基は、このペプチドおよび／またはペプトイド側鎖に結合している。
【００９７】
いくつかの実施形態において、両親媒性直鎖状配列の極性部分は、２つの同じアミノ酸を含む。これらのアミノ酸が天然に存在するアミノ酸である場合、それらは、例えば配列Ｌｙｓ−Ｌｙｓ、Ｇｌｎ−Ｇｌｎ、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ、Ａｓｐ−Ａｓｐ、Ａｓｎ−Ａｓｎ、Ｍｅｔ−Ｍｅｔ、Ｔｈｒ−Ｔｈｒ、Ａｒｇ−ＡｒｇまたはＳｅｒ−Ｓｅｒのうちの１つを定義することができる。この文脈において「天然に存在する」という用語は、あらゆる生物によってその遺伝的コードが直接翻訳される２０種のアミノ酸を意味する。そのような２つの同じ極性アミノ酸は、例えば無極性部分に隣接してよい。
【００９８】
いくつかの実施形態において、ペプチド／ペプトイドの両親媒性直鎖状配列は、脂肪族アミノ酸の疎水性尾部、および電荷を含む少なくとも１つの極性アミノ酸頭部基を有する。
【００９９】
無極性部分は、官能基を持たない炭化水素鎖を持つアミノ酸、一般に少なくとも２つのアミノ酸を含む。アミノ酸（上記）のα炭素原子と共役したそれぞれの側鎖は、０〜約１５、１〜約１５、０〜約１０、１〜約１０、１〜約５または０〜約５を含めて、０〜約２０または１〜約２０個の炭素原子を含む主鎖を有してよい。したがって無極性部分は、側鎖を持たないアミノ酸（すなわちグリシン）を含んでよい。ペプチドおよび／またはペプトイド側鎖は、分岐してよく（上記）、１以上の二重または三重結合を含んでよい（上記）。ペプチドおよび／またはペプトイド側鎖の例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、プロペニル、プロピニル、ブチル、ブテニル、第二級ブチル、第三級ブチル、イソブチル、ペンチル、ネオペンチル、イソペンチル、ペンテニル、ヘキシル、３，３ジメチルブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、またはデシル基が含まれるが、これに限定されない。いくつかの実例として、無極性部分は、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、ノルバリン、２−（メチルアミノ）−イソブチル酸、２−アミノ−５−ヘキシン酸のアミノ酸を含んでよい。そのようなアミノ酸は、どんな所望の構成で存在してもよい。無極性部分に結合した、ペプチド／ペプトイドのＣ末端またはＮ末端であってもよい。通常、Ｃ末端またはＮ末端は、そのような場合、保護基（上記）によって保護される。
【０１００】
いくつかの実施形態において、無極性部分は、サイズが減少または増加するように配置された配列のアミノ酸を含む。したがって、無極性部分のアミノ酸の一部は、サイズが減少または増加する一般的配列に配置されてよい。ＮからＣ末端またはＣからＮ末端の方向と対比して、この一般的配列は、したがってサイズが減少すると見なしてもよい。サイズが減少または増加する「一般的配列」という用語は、全体的なサイズの減少または増加がある限り、隣接するアミノ酸がほぼ同じサイズのものである実施形態が含まれることを意味する。サイズが減少する一般的配列内では、無極性部分の隣接するアミノ酸のサイズは、したがって、サイズが減少する一般的配列の方向に向かって同じかまたはより小さくなる。いくつかの実施形態において、サイズが減少または増加する一般的配列は、非反復配列である。
【０１０１】
実例として、アミノ酸の各部が５アミノ酸の配列である場合、第１のアミノ酸は、３，４−ジメチル−ヘキシル側鎖を有してよい。第２のアミノ酸は、ネオペンチル側鎖を有してよい。第３のアミノ酸は、ペンチル側鎖を有してよい。第４のアミノ酸は、ブチル側鎖を有してよい。第５のアミノ酸は、グリシンであってよく、すなわち側鎖を有さなくてよい。ネオペンチルおよびペンチル側鎖は同じサイズのものであるが、そのような無極性ペプチド部分の一般的配列は、サイズが減少していく。無極性部分のサイズが減少する一般的配列のさらなる実例として、それぞれの無極性部分は、３アミノ酸の配列であってよい。第１のアミノ酸は、ｎ−ノニル側鎖を有してよい。第２のアミノ酸は、３−エチル−２−メチル−ペンチル側鎖を有してよい。第３のアミノ酸は、第三級ブチル側鎖を有してよい。無極性部分のサイズが減少する一般的配列のさらなる実例として、無極性部分は９アミノ酸の配列であってよい。第１アミノ酸は、４−プロピル−ノニル側鎖を有してよい。第２のアミノ酸は、ｎ−ドデシル側鎖を有してよい。第３のアミノ酸は、６，６−ジエチル−３−オクテニル側鎖を有してよい。ｎ−ドデシル側鎖と６，６−ジエチル−３−オクテニル側鎖の両方が１２個の炭素原子を有し、したがってさらにまた同等のサイズを有するにもかかわらず、６，６−ジエチル−３−オクテニル基は不飽和炭素−炭素結合を含み、したがってドデシル基よりわずかに小さいサイズのものになる。第４のアミノ酸は、２−メチル−ノニル側鎖を有してよい。第５のアミノ酸は、３−プロピル−ヘキシル側鎖を有してよい。第６のアミノ酸は、ｎ−ヘキシル側鎖を有してよい。第７のアミノ酸は、２−ブチニル側鎖を有してよい。第８のアミノ酸は、イソプロピル側鎖を有してよい。第９のアミノ酸は、メチル側鎖を有してよい。
【０１０２】
サイズが減少（または増加）する一般的配列に配置された無極性部分のアミノ酸の一部が、天然に存在するアミノ酸（ＤまたはＬ型にかかわらず）だけを含む場合、例えばそれは配列ロイシン−イソロイシン−バリン−アラニン−グリシンまたはイソロイシン−ロイシン−バリン−アラニン−グリシンなど５アミノ酸長を有してよい。天然アミノ酸だけの減少サイズの一般的配列は、４アミノ酸長を有してもよい。実例には、配列イソロイシン−ロイシン−バリン−アラニン、ロイシン−イソロイシン−バリン−アラニン、イソロイシン−バリン−アラニン−グリシン、ロイシン−バリン−アラニン−グリシン、ロイシン−イソロイシン−アラニン−グリシン、ロイシン−イソロイシン−バリン−グリシン、イソロイシン−ロイシン−アラニン−グリシンまたはイソロイシン−ロイシン−バリン−グリシンが含まれる。天然アミノ酸だけの減少サイズの一般的配列は、３アミノ酸長を有してもよい。実例には、配列イソロイシン−バリン−アラニン、ロイシン−バリン−アラニン、イソロイシン−バリン−グリシン、ロイシン−バリン−グリシン、ロイシン−アラニン−グリシン、イソロイシン−アラニン−グリシンまたはイソロイシン−ロイシン−アラニンが含まれる。天然アミノ酸だけの減少サイズの一般的配列は、２アミノ酸長を有してもよい。実例には、配列イソロイシン−バリン、ロイシン−バリン、イソロイシン−アラニン、ロイシン−アラニン、ロイシン−グリシン、イソロイシン−グリシン、バリン−アラニン、バリン−グリシンまたはアラニン−グリシンが含まれる。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、上記で定義したサイズが減少する一般的配列のサイズが減少する方向は、両親媒性直鎖状配列の極性部分に向かう方向である。したがって、そのような実施形態によると、無極性部分のこの部分に含まれる隣接するアミノ酸のサイズは、したがって極性部分の方向に向かって同一かまたはより小さい。したがって、そのような実施形態の一般的な傾向として、両親媒性直鎖状配列の極性部分に近くなればなる程、減少サイズのそれぞれの一般的配列を通じて、ペプチドおよび／またはペプトイド側鎖の全てを含めたサイズは小さくなる。ｎ−ノニル、３−エチル−２−メチル−ペンチルおよび第三級ブチル側鎖を持つ３個のアミノ酸の一般的配列の上述の実例において、極性官能基を含むペプチド／ペプトイド側鎖を持つので、隣のアミノ酸は極性になり得る。実例として、ペプチド／ペプトイドに含まれる第三級ブチル側鎖に隣接して、３−カルボキシ−ｎ−ブチル側鎖があってよい。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、両親媒性直鎖状ペプチドおよび／もしくはペプトイドまたは両親媒性直鎖状配列の全体の無極性部分はそれぞれ、サイズが減少（または増加）する一般的配列から成る。そのような実施形態において、サイズが減少（または増加）する一般的配列は、ｎ−ｍアミノ酸長を有してよい（上を参照のこと）。いくつかの実施形態において、サイズが減少または増加する一般的配列は、ペプチド／ペプトイドのさらなる無極性側鎖が配される。一実施形態において、サイズが減少（または増加）する一般的配列は、ｎ−ｍ−１アミノ酸長を有する。この実施形態において、ペプチド／ペプトイドに含まれるさらに１つのアミノ酸があり、無極性ペプチド／ペプトイド側鎖を提供している。このアミノ酸は、サイズが減少（もしくは増加）する一般的配列と極性アミノ酸との間に位置することができ、その極性アミノ酸は、この追加的な無極性アミノ酸とサイズが減少（もしくは増加）する一般的配列との間に位置することができ、またはサイズが減少（もしくは増加）する一般的配列は、極性アミノ酸とこの追加的な無極性アミノ酸との間に位置することができる。通常、サイズが減少（または増加）する一般的配列は、極性アミノ酸とこの追加的な無極性アミノ酸との間に位置する。追加的な無極性アミノ酸は例えば、ペプチド／ペプトイドのＮ末端を定義することができ、そのＮ末端はアミドなどの保護基、例えばプロピオニックアシルまたはアセチル基によって保護されてよい。上で定義したサイズが減少（または増加）する一般的配列と合わせて、そのＮ末端はペプチド／ペプトイドの無極性部分を定義することができる。極性アミノ酸は、ペプチド／ペプトイドのＣ末端を定義することができる。この例において、サイズが減少（または増加）する一般的配列はしたがって、片側に極性のアミノ酸が、別側に追加の無極性アミノ酸が配される。一実施形態において、サイズが減少（または増加）する一般的配列がｎ−ｍ−１アミノ酸長を有する場合、ｎ−ｍ個のアミノ酸の無極性部分に残っている無極性アミノ酸は、アラニンおよびグリシンのうちの１つである。
【０１０５】
前述したように、両親媒性直鎖状配列の極性部分は、いくつかの実施形態において、２または３連続のアミノ酸によって定義され得る。極性部分は、ｍ個の脂肪族アミノ酸を含む。ｍ個の各脂肪族アミノ酸はそれぞれ独立に選択され、それぞれ独立に選択される極性基を持つ。記号ｍは、１、２および３から選択される整数を表す。したがって、少なくとも本質的な無極性部分（上記）は、ｎ−ｍ個、すなわちｎ−１、ｎ−２またはｎ−３個のアミノ酸を有する。いくつかの実施形態において、ｎはｍ＋２以上である。そのような実施形態において、ｍは、したがって、ｎ−２またはさらに小さい数を表すことができる。
【０１０６】
一実施形態において、両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイドの全ての無極性部分が、サイズが減少（または増加）する一般的配列（上記）から成る場合、この無極性部分はしたがって、ｎ−２またはｎ−３アミノ酸長を有することができる。一実施形態において、両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイドが、サイズが減少（または増加）する無極性部分に加えてさらなる無極性側鎖を有する場合、この追加の無極性側鎖は、サイズが減少（または増加）する一般的配列のアミノ酸に直接結合するアミノ酸に含まれてよい。無極性部分はしたがって、サイズが減少（または増加）する無極性部分、および無極性側鎖を持つそれぞれのさらなるアミノ酸によって定義できる。１つのそのような実施形態において、ｍ＝１である場合、無極性部分はしたがって、ｎ−２アミノ酸長を有することができ、サイズが減少（または増加）する無極性部分はｎ−３アミノ酸長を有する。サイズが減少（もしくは増加）する一般的配列は、２つの極性アミノ酸とこの追加の無極性アミノ酸との間に位置してよく、または追加の無極性アミノ酸は、サイズが減少（もしくは増加）する一般的配列と２つの極性アミノ酸との間に位置してよい。通常、サイズが減少（または増加）する一般的配列は、２つの極性アミノ酸とこの追加の無極性アミノ酸との間に位置する。上述の通り、２つの極性アミノ酸のうちの１つは、ペプチド／ペプトイドのＣ末端を定義することができる。この例において、サイズが減少（または増加）する一般的配列はしたがって、片側に２連続の極性アミノ酸が、別の側に追加の無極性アミノ酸が配されてよい。さらにまた、ｍ＝１であるいくつかの実施形態において、２連続の極性アミノ酸は、サイズが減少（または増加）する一般的配列と追加の無極性アミノ酸との間に位置することもでき、この場合、その無極性部分は、ｎ−３アミノ酸長を持つ始部、および１アミノ酸のさらなる部分を有する。
【０１０７】
両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイドを含んでいる上で定義した両親媒性直鎖状配列の間の静電力、水素結合およびファンデルワールス力によって、これら両親媒性直鎖状配列は互いに共役される。理論に束縛されるものではないが、それによってヒドロゲルを形成させる架橋効果が生じる。この点で、発明者はヘリカル構造に基づく繊維の形成を観察した。
【０１０８】
本発明の実施形態の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドから成る両親媒性直鎖状配列の形状をなす繊維は通常、高い機械的強度を示し、その高い機械的強度により、その繊維は組織再生応用、例えば損傷した組織の代用に特に有効である。本発明の実施形態の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドは、一般的にコラーゲン繊維に似ている繊維構造に集合することが観察されてきた。コラーゲン（動物およびヒト身体の軟部組織の成分）は、組織の抗張力の大部分をもたらす線維性タンパク質である。本発明の実施形態の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドから成る繊維の機械的強度は、ゼラチン（コラーゲンの加水分解体）のコラーゲン（例えば図を参照）より、通常はかなり高いことが明らかになっている。本発明の実施形態の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドはしたがって、傷害を受けたまたは病気になった組織の永久的または一時的な人工的代用として使用されるヒドロゲルに含まれてよい。
【０１０９】
全ての両親媒性ペプチド／ペプトイド（上記）を表すことができるペプチド／ペプトイドの両親媒性直鎖状配列は、生理的条件で（高温度であっても）著しい安定性を示すことが明らかになっている。いくつかの実施形態において、それは、水溶液中で生理的条件、周囲温度で、１日〜１ヵ月以上の範囲の期間安定である。いくつかの実施形態において、それは、水溶液中で、生理的条件で、９０℃で少なくとも１時間、少なくとも２時間、少なくとも３時間、少なくとも４時間または少なくとも５時間安定であり得る。
【０１１０】
両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイド含む本発明の実施形態の両親媒性ペプチドおよび／またはペプトイドの両親媒性直鎖状配列は、水溶液中で、生理的条件下で、自己集合性のαヘリカル繊維を形成することができる。ＬまたはＤ型のペプチド／ペプトイド（通常は３〜７マー）は、コラーゲンなど生体物質を模倣する網状構造に組織化される超分子ヘリカル繊維へと自己集合することができる。反復アラニンを含有する配列およびアセチル化されたＣ末端を含む３〜６アミノ酸長のペプチドがヘリカル構造をとることが、Ｘ線結晶解析で以前に観察されている（Ｈａｔａｋｅｙａｍａ，Ｙ．ら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．（２００９年）８６９５〜８６９８頁）。本発明の実施形態の両親媒性配列ＡｃＬＤ６（Ｌ）を持つペプチドを使用した場合、凝集体の形成は例えば０．１ｍｇ／ｍｌですでに観察された。ペプチドの濃度が１ｍｇ／ｍｌに増加されるとき、ペプチドモノマーが整列して繊維構造を形成することが明らかになった。生理的条件下で、濃度２ｍＭ以下で繊維の形成が起こる場合、本発明の実施形態のペプチド／ペプトイドは、生理的条件下でヒドロゲルを形成できる注射可能なヒドロゲル材料によく適している。本発明の実施形態はしたがって、組織工学用の上で定義した両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイドに関し、ならびにそれぞれの両親媒性直鎖状ペプチドおよび／またはペプトイドを注射することを含む適用を含む組織工学的方法にも関する。
【０１１１】
本発明の一実施形態によるヒドロゲルは通常、著しい剛性によって特徴づけられ、一般に生体適合性があり、非毒性である。選択されたペプチド／ペプトイドの配列に応じて、これらヒドロゲルは、熱応答性または揺変性の性質を示すことができる。ペプチド／ペプトイドの集合化条件に依存して、繊維は厚さおよび長さが異なる。一般に、様々な初代ヒト細胞の培養によく適している剛性があるヒドロゲルが得られ、様々な組織の修復および代用に有効になり得るペプチド／ペプトイド骨格をもたらす。これらヒドロゲルを調製する工程も開示する。細胞培養、組織工学、形成手術、薬物送達、経口投与、化粧品、包装などの応用の、ならびに例えば太陽または燃料電池を含む可能性がある電子デバイスで使用する技術的応用のための、これらヒドロゲルの典型的な利用法が記述される。
【０１１２】
ペプチド／ペプトイドの両親媒性直鎖状配列として、本発明の実施形態のヒドロゲルは、生理的条件で高い温度であっても高い安定性を示す。いくつかの実施形態において、そのようなヒドロゲルは、水溶液中で、周囲温度で、少なくとも１〜約６ヵ月間など、少なくとも７日間、少なくとも１４日間、少なくとも１ヵ月以上安定である。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示されたヒドロゲルは、蛍光色素を含むマーカーなど、特性スペクトルまたは蛍光定量的な特性を持つ分子もしくは粒子（量子ドットを含む）と共役される。それぞれの分子は例えば、ヒドロゲルの運命、位置、および／または完全性のモニタリングを可能にすることができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示されたヒドロゲルは、微生物、ウイルス粒子、ペプチド、ペプトイド、タンパク質、核酸、ペプチド、オリゴ糖、多糖、無機分子、合成ポリマー、有機小分子または薬物など選択された標的分子に対して結合親和性を持つ分子と共役される。
【０１１５】
「核酸分子」という用語は、本明細書で使用される場合、一本鎖、二本鎖またはその組合せなど、あらゆる可能な構成のあらゆる核酸を意味する。核酸には、例えばＤＮＡ分子（例えば、ｃＤＮＡまたはゲノムＤＮＡ）、ＲＮＡ分子（例えば、ｍＲＮＡ）、ヌクレオチド類似体を使用してもしくは核酸化学を使用して作成されたＤＮＡ、またはＲＮＡの類似体、ロックト核酸分子（ＬＮＡ）、およびタンパク質核酸分子（ＰＮＡ）が含まれる。ＤＮＡまたはＲＮＡは、ゲノムまたは合成起源であってよく、一本鎖または二本鎖であってよい。本発明の実施形態の本方法において通常は、必ずしも必要ではないが、ＲＮＡまたはＤＮＡ分子が使用できる。そのような核酸は、例えばｍＲＮＡ、ｃＲＮＡ、合成ＲＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ合成ＤＮＡ、ＤＮＡおよびＲＮＡの共重合体、オリゴヌクレオチドなどであってよい。それぞれの核酸はさらに非天然のヌクレオチド類似体を含み、かつ／または親和性タグもしくは標識に連結されてよい。いくつかの実施形態において、核酸分子は、単離、濃縮または精製されてよい。核酸分子は、例えばｃＤＮＡクローニングによってまたはサブトラクティブハイブリダイゼーション（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ  ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）によって天然原料から単離されてよい。天然原料は、ヒトなど哺乳動物の血液、精液、または組織であってよい。核酸はまた、例えばトリエステル法によってまたは自動ＤＮＡ合成装置を使用することによって合成してもよい。
【０１１６】
多くのヌクレオチド類似体は公知であり、本発明の典型的な実施形態の方法において使用される核酸およびオリゴヌクレオチドに使用できる。ヌクレオチド類似体とは、例えば塩基、糖、またはリン酸部分に修飾を含有するヌクレオチドである。塩基部分での修飾には、Ａ、Ｃ、ＧおよびＴ／Ｕの天然および合成の修飾、ウラシル−５−イル、ヒポキサンチン−９−イル、および、２−アミノアデニン−９−イルなどの異なるプリンまたはピリミジン塩基、ならびに非プリンまたは非ピリミジンヌクレオチド塩基が含まれる。その他のヌクレオチド類似体が、ユニバーサル塩基として役立つ。ユニバーサル塩基には、３−ニトロピロールおよび５−ニトロインドールが含まれる。ユニバーサル塩基は、他のどの塩基とも塩基対を形成できる。塩基修飾は、例えば二本鎖の安定性を高めるなど固有の特性を達成するために、例えば糖修飾（例えば２'−Ｏ−メトキシエチルなど）としばしば組み合わせることができる。
【０１１７】
ペプチドは、合成起源または当業者に周知の方法によって天然原料から単離されるものであってよい。天然原料は、ヒトなど哺乳動物の血液、精液、または組織であってよい。ポリペプチドを含むペプチドは、例えば自動ポリペプチド合成装置を使用して合成されてよい。ポリペプチドの実例には、抗体、そのフラグメントおよび抗体様の機能を持つタンパク性結合分子がある。（組み換え）抗体フラグメントの例には、Ｆａｂフラグメント、Ｆｖフラグメント、単鎖Ｆｖフラグメント（ｓｃＦｖ）、ジアボディ（ｄｉａｂｏｄｉｅｓ）、トリアボディ（ｔｒｉａｂｏｄｉｅｓ）（Ｉｌｉａｄｅｓ，Ｐ．ら、ＦＥＢＳ  Ｌｅｔｔ（１９９７年）４０９巻、４３７〜４４１頁）、デカボディ（ｄｅｃａｂｏｄｉｅｓ）（Ｓｔｏｎｅ，Ｅ．ら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ（２００７年）３１８巻、８８〜９４頁）および他のドメイン抗体（Ｈｏｌｔ，Ｌ．Ｊ．ら、Ｔｒｅｎｄｓ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（２００３年）、２１巻、１１号、４８４〜４９０頁）がある。抗体様の機能を有するタンパク性結合分子の例には、リポカリンファミリーのポリペプチドを主成分とするムテインがある（ＷＯ０３／０２９４６２、Ｂｅｓｔｅら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．（１９９９年）９６巻、１８９８〜１９０３頁）。ビリン結合性タンパク質、ヒト好中球ゼラチナーゼ関連リポカリン、ヒトアポリポタンパク質Ｄまたはグリコデリンなどのリポカリンは、修飾可能な天然のリガンド結合部位を持ち、したがってハプテンとして知られる選択された小さいタンパク質領域に結合する。他のタンパク性結合分子の例には、いわゆるグルボディ（ｇｌｕｂｏｄｉｅｓ）（例えば国際特許出願第ＷＯ９６／２３８７９号を参照のこと）、アンキリン骨格（Ｍｏｓａｖｉ、Ｌ．Ｋ．ら、Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ（２００４年）１３巻、６号、１４３５〜１４４８頁）または結晶骨格に基づくタンパク質（例えば国際特許出願第ＷＯ０１／０４１４４号）、Ｓｋｅｒｒａ、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｒｅｃｏｇｎｉｔ．（２０００年）１３巻、１６７〜１８７頁に記述されるタンパク質、アドネクチン（ＡｄＮｅｃｔｉｎｓ）、テトラネクチンおよびアビマー（ａｖｉｍｅｒｓ）がある。アビマーは、いくつかの細胞表面受容体において、一連の複数のドメインとして存在するいわゆるＡ−ドメインを含む（Ｓｉｌｖｅｒｍａｎ，Ｊ．ら、Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２００５年）２３巻、１５５６〜１５６１頁）。ヒトフィブロネクチンのドメインから得られるアドネクチンは、標的に対する免疫グロブリン様結合用として加工できる３つのループを含む（Ｇｉｌｌ，Ｄ．Ｓ．およびＤａｍｌｅ，Ｎ．Ｋ．、Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  ｉｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２００６年）１７巻、６５３〜６５８頁）。それぞれのヒトホモ三量体タンパク質から得られるテトラネクチンは、所望の結合（ｉｂｉｄ）用として加工できるＣ型レクチンドメインに、ループ領域を同様に含む。所望の場合、標的物質の任意または特定の形態、クラスなど用に、それぞれの部分の親和性をさらに高める変性剤を使用してよい。
【０１１８】
抗体様の機能を有する核酸分子の例には、アプタマーがある。アプタマーは、定義済みの３次元モチーフに折りたたまれ、所与の標的構造に対して高い親和性を示す。固相合成など標準的な従来技術を使用して、それにより特定の標的に対して親和性を持つアプタマーを本発明の実施形態の中空粒子上に形成し、固定できる。
【０１１９】
さらなる実例として、親和性タグなどの連結部分を使用して、それぞれの分子を固定してもよい。そのような連結部分は、例えば、窒素、リン、硫黄、炭素、ハロゲンもしくは疑ハロゲン基、またはその一部を含む炭化水素系分子（重合体も含む）などの分子であってよい。実例として、ヒドロゲルに含まれるペプチド／ペプトイドは、例えばペプチド／ペプトイドの側鎖上に、生体分子、例えばタンパク質、核酸分子、多糖またはそれらの任意の組合せなどの分子、の共有結合を可能にする官能基を含んでよい。それぞれの官能基は、所望の条件下で放出可能な保護基によって保護された保護形態で提供されてよい。それぞれの官能基の例には、アミノ基、アルデヒド基、チオール基、カルボキシ基、エステル、無水物、スルホナート、スルホン酸エステル、イミドエステル、ハロゲン化シリル、エポキシド、アジリジン、ホスホラミダイトおよびジアゾアルカンが含まれるが、これに限定されない。
【０１２０】
親和性タグの例には、ビオチン、ジニトロフェノールもしくはジゴキシゲニン、オリゴヒスチジン、ポリヒスチジン、免疫グロブリンドメイン、マルトース結合タンパク質、グルタチオンＳ転移酵素（ＧＳＴ）、カルモジュリン結合ペプチド（ＣＢＰ）、ＦＬＡＧ’ペプチド、Ｔ７エピトープ（Ａｌａ−Ｓｅｒ−Ｍｅｔ−Ｔｈｒ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｎ−Ｇｌｎ−Ｍｅｔ−Ｇｌｙ）、マルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）、単純ヘルペスウイルス糖タンパク質Ｄの配列Ｇｌｎ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ｌｅｕ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−ＡｓｐのＨＳＶエピトープ、配列Ｔｙｒ−Ｐｒｏ−Ｔｙｒ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｐｒｏ−Ａｓｐ−Ｔｙｒ−Ａｌａの血球凝集素（ＨＡ）エピトープ、配列Ｇｌｕ−Ｇｌｎ−Ｌｙｓ−Ｌｅｕ−Ｉｌｅ−Ｓｅｒ−Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ｌｅｕの転写制御因子ｃ−ｍｙｃの「ｍｙｃ」エピトープ、またはオリゴヌクレオチドタグが含まれるが、これに限定されない。例えば、そのようなオリゴヌクレオチドタグを使用して、相補的な配列を持つ固定化されたオリゴヌクレオチドにハイブリダイズさせることができる。連結部分のさらなる例には、抗体、そのフラグメントまたは抗体様の機能を有するタンパク性結合分子（上を参照のこと）がある。
【０１２１】
連結部分のさらなる例は、ククルビツリルであるか、またはククルビツリルと複合体を形成可能な部分である。ククルビツリルは、グリコールウリル構成部分を含む大環状化合物であり、通常はグリコールウリルとホルムアルデヒドの酸触媒縮合反応により自己集合される。ｎ個のグリコールウリル構成部分を含むククルビツ［ｎ］ウリル（ＣＢ［ｎ］）は通常、極性ウレイドカルボニル基を持つ入口を２つ有する。これらウレイドカルボニル基によって、ククルビツリルは対象のイオンおよび分子と結合することができる。実例として、ククルビツ［７］ウリル（ＣＢ［７］）は、フェロセンメチルアンモニウムまたはアダマンチルアンモニウムイオンと強い複合体を形成することができる。ククルビツ［７］ウリルまたは例えばフェロセンメチルアンモニウムのいずれかが生体分子に付着でき、残っている結合パートナー（例えば、それぞれフェロセンメチルアンモニウムまたはククルビツ［７］ウリル）は、選択された表面に結合できる。その表面と生体分子との接触により、次に生体分子の固定化がもたらされる。アルカンチラートによって金表面に結合された官能化ＣＢ［７］構成部分が、例えばフェロセンメチルアンモニウム構成部分を持つタンパク質の固定化をもたらすことが示されている（Ｈｗａｎｇ，Ｉ．，ら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（２００７年）１２９巻、４１７０〜４１７１頁）。
【０１２２】
連結部分のさらなる例には、オリゴ糖、オリゴペプチド、ビオチン、ジニトロフェノール、ジゴキシゲニンおよび金属キレート剤（下記も参照のこと）が含まれるが、これに限定されない。実例として、標的分子が金属イオンである場合、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、エチレングリコール四酢酸（ＥＧＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）グリシン（ニトリロ三酢酸、ＮＴＡとも呼ばれる）、１，２−ビス（ｏ−アミノフェノキシ）エタン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸（ＢＡＰＴＡ）、２，３−ジメルカプト−１−プロパノール（ジメルカプロール）、ポルフィンまたはヘムなどのそれぞれの金属キレート剤を使用できる。例えば、ＥＤＴＡは、例えば銀（Ａｇ＋）、カルシウム（Ｃａ２＋）、マンガン（Ｍｎ２＋）、銅（Ｃｕ２＋）、鉄（Ｆｅ２＋）、コバルト（Ｃｏ３＋）およびジルコニウム（Ｚｒ４＋）など、ほとんどの一価、二価、三価および四価の金属イオンと錯体を形成し、ＢＡＰＴＡはＣａ２＋に特異的である。いくつかの実施形態において、それぞれの金属イオンと錯体形成するそれぞれの金属キレート剤または金属イオンが、連結部分を定義する。そのような錯体は例えば、定義された配列から成るペプチドに対する受容体分子であり、その配列はタンパク質に含まれていてもよい。実例として、本技術で使用される標準的な方法は、オリゴヒスチジンタグと、キレート剤であるニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）によって提示される銅（Ｃｕ２＋）、ニッケル（Ｎｉ２＋）、コバルト（Ｃｏ２＋）または亜鉛（Ｚｎ２＋）イオンとの錯体形成である。
【０１２３】
例えばアビジンまたはストレプトアビジンを利用して、ビオチン化された核酸を固定してもよく、または金の単分子層を含有するビオチンを利用してもよい（Ｓｈｕｍａｋｅｒ−Ｐａｒｒｙ，Ｊ．Ｓ．，ら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．（２００４年）７６巻、９１８頁）。別の実例として、生体分子は、例えば走査型電気化学顕微鏡観察法によって、例えばピロールオリゴヌクレオチドパターンを用いて局所的に堆積されてよい（例えばＦｏｒｔｉｎ，Ｅ．，ら、Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ（２００５年）１７巻、４９５頁）。他の実施形態において、特に生体分子が核酸である場合、その生体分子は例えば、光活性化および非活性化を使用して、固定化構成部分の表面上に直接合成されてよい。実例として、選択された表面領域上での核酸またはオリゴヌクレオチドの合成（いわゆる「固相」合成）は、電極を使用する電気化学反応を使用して実行されてよい。ＥｇｅｌａｎｄおよびＳｏｕｔｈｅｒｎ（Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ（２００５年）３３巻、１４号、ｅ１２５頁）に記述された通り、例えば電気化学的な非ブロッキングステップを、このために利用できる。適切な電気化学的合成法はまた、米国特許出願第２００６／０２７５９２７号にも開示されている。いくつかの実施形態において、生体分子、特に核酸分子の、紫外線連結または光依存的５’脱保護を含めた光制御合成を実行できる。
【０１２４】
選択された標的分子に対して結合親和性を有する分子は、任意の手段によってナノ結晶上に固定することができる。実例として、例えばω官能化されたチオールの使用によるチオエーテル結合を介して、それぞれの部分を含むオリゴまたはポリペプチドをナノ結晶の表面に共有結合してよい。本発明の実施形態のナノ結晶を、選択した結合親和性を有する分子に連結可能な任意の適切な分子を使用して、それらをナノ結晶上に固定してよい。例えば、エチル−３−ジメチルアミノカルボジイミド、Ｎ−（３−アミノプロピル）３メルカプト−ベンズアミド、３−アミノプロピル−トリメトキシシラン、３−メルカプトプロピル−トリメトキシシラン、３−（トリメトキシシリル）プロピル−マレイミド、または３−（トリメトキシシリル）プロピル−ヒドラジドなどの（二官能性）連結剤を使用できる。遊離メルカプト酢酸基を作成し、その後それを利用して連結剤を用いて分析物結合パートナーと共有結合的に共役させるために、ナノ結晶の表面は、例えば氷メルカプト酢酸で処理することによって修飾され、その後に連結剤を用いて反応させることができる。
【０１２５】
本発明の実施形態は、水膨張し、水不溶性のポリマー物質と見なすことができるヒドロゲルも含む。ヒドロゲルは、上で定義したペプチドおよび／またはペプトイドを、含有する、および、から成るという意味合いを含めて含んでいる。ヒドロゲルは３次元構造を維持するので、本発明の実施形態のハイドゲルは、様々な応用に使用できる。そのヒドロゲルは高い含水量を有し、アミノ酸を含むので通常、優れた生体適合性があるものである。
【０１２６】
本発明の一実施形態によるヒドロゲルは通常、自己集合によって形成される。本発明者は、ペプチド／ペプトイドが網状構造を形成する繊維に集合することを観察した。理論に束縛されるものではないが、本発明の実施形態のペプチド／ペプトイドの無極性部分の疎水的相互作用は、そのような自己集合工程を促進するように意図されている。
【０１２７】
ヒドロゲルを形成する方法には、ペプチド／ペプトイドを水溶液に溶解させることが含まれる。かき混ぜなどの混合を含めた撹拌および／または超音波処理を利用して、ペプチド／ペプトイドの溶解を促進してよい。いくつかの実施形態において、ペプチド／ペプトイドを含む水溶液は、約２℃〜約１５℃から選択される温度など、周囲温度以下の温度にさらされる。いくつかの実施形態において、ペプチド／ペプトイドを含む水溶液は、高温、すなわち周囲温度より高い温度にさらされる。通常水溶液は、さらす温度に到達させておく。水溶液は、例えば、約２５℃〜約７５℃、約２５℃〜約７０℃、約３０℃〜約７０℃、約３５℃〜約７０℃、約２５℃〜約６０℃、約３０℃〜約６０℃、約２５℃〜約５０℃、約３０℃〜約５０℃、または約４０℃〜約６５℃など、例えば、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃または約６５℃の温度など、約２５℃〜約８５℃以上の温度にさらされてよい。ペプチド／ペプトイドを含む水溶液は、約１０分〜約６時間、約１０分〜約４時間、約１０分〜約２．５時間、約５分〜約２．５時間、約１０分〜約１．５時間または約１０分〜約１時間など、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分または約４０分など、約５分〜約１０時間以上この温度で維持されてよい。
【０１２８】
本発明の一実施形態によるヒドロゲルは、燃料電池に含まれてよく、例えば陽極と陰極の間のセパレータを形成することができ、液体電解質をヒドロゲルに含ませてよい。同様に、本発明の一実施形態によるヒドロゲルは、電気泳動装置の２つの電極間の基材を形成することができる。ヒドロゲルは、導電性であってもよい。ヒドロゲルは、電荷分離状態の効率の増強および／または電荷再結合の減速に役立つこともできる。したがってヒドロゲルは、太陽電池を含むあらゆる形態の光起電力技術に適用できる。
【０１２９】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示されたヒドロゲルは生体適合性であり、医薬として許容できるヒドロゲルを含む。「生体適合性がある」（「組織適合性」と呼んでもよい）という用語は、本明細書で使用される場合、ｉｎ  ｖｉｖｏで使用したときに生物学的有害応答をほとんど引き起こさないヒドロゲルである。したがってその用語は一般に、ヒドロゲルが、ヒトを含む動物の身体中を含めた細胞中で測定可能な生物学的有害応答を活性化できないことを意味する。生体適合性ヒドロゲルは、以下の特性の１つ以上を有することができる：非毒性、非突然変異誘発性、非アレルギー性、非発がん性、および／または、非刺激性。生体適合性ヒドロゲルは、少しでも、それぞれの細胞および／または身体に無害であり許容され得る。生体適合性ヒドロゲルは、それ自体で、体内の１つ以上の機能を改善することもできる。
【０１３０】
ヒドロゲルに含まれるペプチド／ペプトイドに含まれるアミノ酸に応じて、それぞれのヒドロゲルは、生分解性になることができる。生分解性ヒドロゲルは、ｉｎ  ｖｉｖｏで、ある期間、例えば数ヶ月または数年にわたって徐々に分解され、吸収される。分解は、例えば加水分解によって生じてよく、酵素によって触媒されてよく、ヒドロゲルが組織、血管または細胞を含めたヒトもしくは動物の身体にさらされる条件によって促進されてよい。ペプチドが完全に天然アミノ酸から構成される場合、それぞれのペプチドはヒト／動物の身体の酵素によって通例分解され得る。
【０１３１】
本発明の一実施形態によるヒドロゲルは、薬物など医薬的に活性な化合物の蓄積場所として役立てることもできる。本発明の一実施形態によるヒドロゲルは、ヒトまたは動物の身体など生物の天然細胞外マトリックスを模倣するように設計することができる。それぞれのヒドロゲルを含む本発明の実施形態のペプチド／ペプトイドから形成される繊維は、生物学的骨格として役立てることができる。本発明の実施形態のヒドロゲルは、インプラント、コンタクトレンズに含まれてよく、または組織工学に使用されてよい。一実施形態において、ペプチドは通常、３〜７アミノ酸から成り、水または水溶液に溶解された場合、ヒドロゲルとして見られる複雑な繊維骨格に自己組織化できる。これらヒドロゲルは、９９．９％まで水を保持し、十分に高い機械的強度を持つことができる。したがって、これらヒドロゲルは、免疫原性の危険性を冒さずに様々な自然組織の人工的な代替物として役割を果たせる。本発明によるヒドロゲルを使用して適切な初代細胞を培養することができ、したがって、ｉｎ  ｖｉｖｏで新たに形成された細胞マトリックスを移植または再移植するために、注射可能な細胞マトリックス混合物を作成できる。したがって、本発明によるヒドロゲルは、組織再生または組織工学応用に特に有効である。本明細書において、「移植」または「埋め込み」への言及は、ヒトまたは動物、例えば哺乳類の身体または四肢への、ヒドロゲル含有装置の外科的または関節鏡下的な埋め込みの／そのための、使用法および応用を意味する。関節鏡下的技術は、本明細書において外科的技術の一部として見なされ、手術、外科的などのいかなる言及も、関節鏡下的技術、方法および装置を含む。本発明の一実施形態によるヒドロゲルを含む外科用インプラントは、ペプチドおよび／またはペプトイド骨格を含んでよい。このペプチドおよび／またはペプトイド骨格は、それぞれのヒドロゲルによって定義されてよい。本発明の実施形態のヒドロゲルはまた、創傷を湿った状態に維持して治癒を促進するのに役立つ、ガーゼまたはシートなど創傷カバーに含まれてもよい。
【０１３２】
ペプチド／ペプトイドに使用するアミノ酸配列に応じて、ヒドロゲルは温度感受性になることができる。ヒドロゲルは例えば、低い臨界溶解温度またはそのような低い臨界溶解温度に相当する温度範囲を有してよく、それを超えると、水分子がゲルから放出されるにつれて水分子が放出されることにより、水素結合と同じくそのゲルは崩壊する。
【０１３３】
開示された材料は、極めて好ましい物質特性を備えるペプチド／ペプトイドヒドロゲルへと集合する改善されたキラルの両親媒性天然型ペプチドおよび／またはペプトイドも提供する。これらペプチド／ペプトイドヒドロゲルの利点は、それらが様々な異なる初代ヒト細胞に受け入れられ、したがって、様々な組織の修復および代用に有効になり得るペプチド骨格を形成することである。ペプチドモノマーのキラリティにより、生体適合性があるままで、ヒドロゲルの性質をより安定でより分解しにくいように設計できる。
【０１３４】
本明細書に記述されたヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドは、それ自体でまたは医薬的に活性な成分もしくは適切な担体もしくは賦形剤（複数可）を含むもしくはそれと製剤できる医薬組成物の形で、ヒト患者を含む生物に投与できる。それぞれのヒドロゲルまたはペプチド／ペプトイドの製剤および投与技術は、従来技術においてよく確立された低分子量化合物のそれと似ているかまたは同じである。典型的な経路には、経口、経皮および非経口投与が含まれるが、これに限定されない。ヒドロゲルまたはペプチド／ペプトイドを使用してカプセルまたはチューブを満たしてよく、またはペレットとして圧縮形態で提供されてもよい。ペプチド／ペプトイドまたはヒドロゲルは、注射可能なまたは散布可能な形態、例えばそれぞれのペプチド／ペプトイドの懸濁液として使用されてもよい。
【０１３５】
本発明の実施形態のヒドロゲルは、例えば皮膚または創傷上に塗布されてもよい。さらに適切な投薬方法には、例えば、デポ、経口、直腸、経粘膜、または経腸投与；筋肉内、皮下、静脈内、髄内注射ならびに、クモ膜下腔内、直接的な心室内、腹膜内、鼻腔内、眼内注射を含む非経口投与を含めてよい。微粒子を投与する場合には、外科的処置を必要としないという点に留意する。微粒子が生分解性ポリマーを含む場合、抗癌剤を放出した後に装置を除去する必要がない。にもかかわらず、その微粒子は、骨格、コーティング、パッチ、複合材料、ゲルまたはプラスターの中にまたは上に含まれてよい。
【０１３６】
いくつかの実施形態において、ヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドを、全身的方法（例えば、注射による）ではなく局所的に投与してよい。
【０１３７】
本発明の実施形態のヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドを含む医薬組成物は、それ自体公知の方法で、例えば、従来通りの混合、溶解、粒状化、糖衣剤作成、微粒子化、乳状化、カプセル化、封入または凍結乾燥工程によって製造されてよい。
【０１３８】
本発明の実施形態において使用する医薬組成物はしたがって、ヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドを医薬として使用できる製剤に加工し易くする賦形剤および補助剤を含めた１種以上の生理的に許容できる担体を使用する従来の方法で製剤されてよい。適当な製剤は、選択される投薬方法によって決まる。
【０１３９】
注射の場合、本発明の実施形態のペプチド／ペプトイドは、水溶液、例えばハンクス溶液、リンゲル溶液または生理的食塩水緩衝液など生理的に適合する緩衝液中で製剤されてよい。粘膜投与の場合、透過すべきバリヤに適する浸透剤が製剤に使用される。そのような浸透剤は、従来技術において一般に公知である。
【０１４０】
経口投与の場合、ヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドは、当技術分野で周知の医薬的に許容可能な担体と組み合わせることによって、容易に製剤できる。そのような担体によって、ヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドならびに医薬的に活性な化合物を、治療される患者による経口摂取用として、錠剤、丸剤、糖衣剤、カプセル剤、液剤、ゲル剤、シロップ剤、スラリー剤、懸濁剤などとして製剤することが可能になる。固体の賦形剤を添加し、場合によっては得られた混合物を粉砕し、必要に応じて適切な補助剤を添加した後に、顆粒の混合物を加工して錠剤または糖衣剤コアを得ることにより、経口投与する医薬製剤を得ることができる。適切な賦形剤は、具体的には、ラクトース、スクロース、マンニトールまたはソルビトールを含めた糖；例えば、トウモロコシデンプン、小麦デンプン、米デンプン、ジャガイモデンプン、ゼラチン、トラガカントゴム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチル−セルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、および／またはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）などのセルロース調製物などのフィラーがある。必要に応じて、架橋したポリビニルピロリドン、寒天またはアルギン酸もしくはアルギン酸ナトリウムなどその塩などの崩壊剤を添加してもよい。
【０１４１】
糖衣剤コアに、適切なコーティングを行なう。このために、任意選択でアラビアゴム、タルク、ポリビニルピロリドン、カルボポルゲル、ポリエチレングリコールおよび／または二酸化チタニウム、ラッカー溶液および適切な有機溶媒または溶媒混合物を含むことができる濃縮糖溶液を使用してもよい。識別のため、または活性化合物用量の異なる組合せを特徴づけるために、染料または色素を錠剤または糖衣剤コーティングに添加してもよい。
【０１４２】
経口投与できる医薬製剤には、ゼラチン製プッシュフィットカプセル、ならびにグリセロールまたはソルビトールなどのゼラチンおよび可塑剤から作られたソフト密封カプセルが含まれる。プッシュフィットカプセルは、ラクトースなどのフィラー、でんぷんなどの結合剤および／またはタルク、ステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤および任意選択で安定化剤と混合された活性成分を含むことができる。ソフトカプセル剤において、ペプチド／ペプトイドは、脂肪油、流動パラフィンまたは液体ポリエチレングリコールなど適切な液体に懸濁されてよい。加えて、安定剤を添加してもよい。経口投与用の全ての製剤は、そのような投与に適した用量内にすべきである。口内投与の場合、その組成物は従来の方法で製剤される錠剤またはトローチ剤の形をとってよい。
【０１４３】
ヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドは、注射、例えば筋肉注射もしくはボーラス注射または持続性点滴による非経口投与用として製剤されてよい。注射用製剤は、単位剤形、例えば追加の保存薬を含むアンプルでまたは多回投与用容器で提供されてよい。それぞれの組成物は、油性または水性賦形剤を用いた懸濁液、溶液または乳液などの形態を取ってよく、懸濁剤、安定化剤および／または分散剤などの製剤化剤を含んでよい。
【０１４４】
ヒドロゲルおよび／またはペプチド／ペプトイドは、インプラントまたは経皮性パッチもしくはステントのような他の薬物送達システム用として製剤してもよい。
【実施例】
【０１４５】
実験を実施して、本発明の典型的な実施形態の技術的な態様を例示した。以下の実施例は、実験の方法および結果に記述される。これらの例は、例証となることを意図するものであり、本発明の範囲を限定する意図がないことは、当業者は容易に認識できる。
【０１４６】
実験の方法および結果
ペプチド
ペプチド配列は、親水性頭部基および疎水性尾部を含有する両親媒性ペプチド構造を表すように設計された。ペプチド設計の理論的根拠は、円錐形構造に似た減少サイズのペプチドモノマーを作ることにあった。疎水性尾部は、異なる脂肪族アミノ酸を使用することにより異なる。疎水性尾部は、以下のグリシン、アラニン、バリン、ロイシンおよびイソロイシンなどの脂肪族アミノ酸から成り、親水性頭部基は、１または２個の極性または荷電アミノ酸から成る。疎水性尾部の配列順序は、異なる脂肪族アミノ酸の使用よって異なった。ペプチドは、ＧＬ  Ｂｉｏｃｈｅｍ、Ｓｈａｎｇｈａｉ、Ｃｈｉｎａから商業的に合成した。ペプチドのヒドロゲル形成する挙動の再現性を確認するために、ペプチドを、別の会社（Ｂｉｏｍａｔｉｋ  Ｃｏｒｐ．、Ａｎａｓｐｅｃ．Ｉｎｃ、ＵＳＡ）からも合成した。ペプチドは、高速液体クロマトグラフィー法（ＨＰＬＣ）および質量分析法によって検証され、９５％以上の純度を有する。ペプチド貯蔵溶液を、５〜１０ｍｇ／ｍｌで水に溶解した。ほとんどのペプチドはＮ末端でアセチル化されている。
【０１４７】
ペプチド系ヒドロゲルの調製
早すぎるペプチドの凝集を回避するために、全てのペプチド（ＧＬ  Ｂｉｏｃｈｅｍ、Ｓｈａｎｇｈａｉ、Ｃｈｉｎａ、純度９８％以上）を、新たに調製した。ペプチドを水に溶解し、室温に放置してヒドロゲルを形成した。ペプチド濃度に応じて、自己集合工程は直ちに、数時間以内に、または、数日以内にも生じた（ゲル化の実験時間）。より高いペプチド濃度の場合、ボルテックスすることによってペプチドをミリＱ水に溶解した。強制的に急速にヒドロゲル調製が必要な場合、ペプチド溶液を水浴中で超音波処理（Ｂａｒｎｓｔｅａｄ  Ｌａｂｌｉｎｅ  ９３１９  ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＬＣ６０Ｈ）に供した。自己集合によって生成したヒドロゲルと超音波処理によって集合を促進したヒドロゲルとの間に、著しい構造の違いは観察されなかった。ほとんどのペプチドは、高温、すなわち５０℃でより容易にヒドロゲルを形成することはなかった。
【０１４８】
濃度変化の効果を試験するために、ＡｃＬＤ６（Ｌ）とＡｃＩＤ３（Ｌ）ヒドロゲルの両方を、上で規定した通りの様々な濃度で調製した。１価および２価の陽イオンの効果を試験するために、１０、５０、１００および１５０ｍＭ  ＮａＣｌおよびＣａＣｌ２溶液にペプチドを溶解させることによりＡｃＬＤ６（Ｌ）ヒドロゲルを調製した。ＦＥＳＥＭおよび流動学試験をさらに実施して、これらヒドロゲルの形態および強度を特徴づけた。
【０１４９】
ゼラチンおよびコラーゲンゲルの調製：まずミリＱ水に含まれるゼラチンを加熱して溶解させ、続いて、ゲル化が観察されるまで冷却して、ゼラチン（Ａ型、Ｇ１８９０；Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）ヒドロゲルを調製した。コラーゲン（ウシ由来Ｉ型、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｂｉｏｍａｔｒｉｘ、ＵＳＡ）を、ＰＢＳバッファーで濃度１．５ｍｇ／ｍｌに希釈し、ＮａＯＨ  ０．１Ｍを使用してｐＨ７．４に滴定した。溶液を３７℃で１時間インキュベーションすることによってゲル化を達成した。
【０１５０】
円偏光二色性（ＣＤ）分光学
Ａｖｉｖ  Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｄｉｃｈｒｏｉｓｍ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、モデル４１０を使用して楕円率スペクトルを測定することにより、ペプチドの二次構造を分析した。貯蔵ペプチド溶液（５〜１０ｍｇ／ｍｌ）を水で希釈して、ＣＤサンプルを調製した。希釈したペプチド溶液を、１ｍｍ経路長を持つキュベットに満たし、そのスペクトルを得た。ブランク参照値として水を使用し、生データからその参照値を減算した後にモル楕円率を算出した。式：［θ］λ＝θｏｂｓｘ１／（１０Ｌｃｎ）、（式中、［θ］λはλにおけるモル楕円率をｄｅｇｃｍ２ｄ／ｍｏｌ単位で、はλで観察された楕円率をｍｄｅｇ単位で、Ｌは経路長をｃｍ単位で、ｃはペプチドの濃度をＭ単位で、ｎはペプチド中のアミノ酸の数である）に基づいて算出した。ＣＤＮＮソフトウェアを使用して二次構造分析を行なった。
【０１５１】
環境制御型走査電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）
サンプルを、ＦＥＩ  Ｑｕａｎｔａ  ２００環境制御型走査電子顕微鏡のサンプルホルダ上に置いた。対象の表面を、次いで加速電圧１０ｋＶを使用し温度４℃で検査した。
【０１５２】
電界放射型走査電子顕微鏡法（ＦＥＳＥＭ）
サンプルを−２０℃、その後に−８０℃で凍結した。凍結サンプルを、さらに凍結乾燥した。凍結乾燥サンプルを、導電性テープを使用してサンプルホルダ上に固定し、ＪＥＯＬ  ＪＦＣ−１６００高分解能スパッタコーターで上面と側面の両方からプラチナを用いてスパッタリングした。使用したコーティング電流は３０ｍＡであり、この工程は６０秒間持続した。次いで対象の表面を、加速電圧５〜１０ｋＶを使用してＪＥＯＬ  ＪＳＭ−７４００Ｆ電界放射型走査電子顕微鏡システムを用いて検査した。
【０１５３】
流動学的測定
ペプチド系ヒドロゲルの粘弾性特性を決定するために、直径２５．０ｍｍのチタン平行板形状およびギャップ距離０．８ｍｍを用いてＡＲＥＳ−Ｇ２流量計（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ、ＮＪ）を使用して、ヒドロゲルを、動的時間、ひずみおよび周波数掃引実験に供した。振動周波数試験を実施して、ペプチド系ヒドロゲルの強度を様々な濃度のペプチドと、または一価もしくは二価イオン存在下のペプチドと比較した。振動周波数掃引試験を、周波数０．１〜１００ラジアン／秒、ひずみ０．１％、２５℃および５０℃で実施した。
【０１５４】
［Ａ］Ａｃ−ＬＤ６［Ｌ］：
ペプチド配列：Ａｃ−ＬＩＶＡＧＤ−ＣＯＯＨ
分子量：６２９．５６
（１）Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）の温度掃引試験：
（ａ）次いでペプチド混合物を流量計の下板に置いた。以下のパラメータを最適化した：
２枚の板のギャップ：１ｍｍ
ひずみ：１０％
周波数：６．２８ラジアン／秒
走査温度：４℃〜６０℃
試料体積：５００μｌ。
【０１５５】
（２）Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）の周波数掃引試験：
周波数掃引試験の実施に必要とされる最適化したパラメータ
２枚の板のギャップ：０．８ｍｍ
ひずみ：０．１％
温度：２５および５０℃
試料体積：１ｍｌ
走査周波数：０．１ラジアン／秒〜１００ラジアン／秒
ヒドロゲル中のＡｃ−ＬＤ−６（Ｌ）濃度：１０ｍｇ／ｍｌ。
【０１５６】
（３）ゲル強度に対するＡｃ−ＬＤ６（Ｌ）の濃度変化の効果：
ゲル強度を測定するための周波数掃引試験を実施するのに必要とされる、最適化したパラメータは以下の通りである：
２枚の板のギャップ：０．８ｍｍ
ひずみ：０．１％
温度：２５および５０℃
試料体積：１ｍｌ
走査周波数：０．１ラジアン／秒〜１００ラジアン／秒
ヒドロゲル中のＡｃ−ＬＤ６（Ｌ）の濃度：水に、５ｍｇ／ｍｌ、１０ｍｇ／ｍｌ、１５ｍｇ／ｍｌ、および２０ｍｇ／ｍｌおよび３０ｍｇ／ｍｌ。
【０１５７】
（４）Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）のゲル強度に対する塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の効果：
ヒドロゲルを形成するのに最適化した手順を使用して、様々な濃度のＮａＣｌ溶液、例えばＮａＣｌ溶液１０ｍＭ、５０ｍＭ、１００ｍＭおよび１５０ｍＭに、Ａｃ−ＬＤ−６（Ｌ）１０ｍｇを分散させて調製したヒドロゲルに関して周波数掃引試験を実施することにより、Ａｃ−ＬＤ６（Ｌ）系ヒドロゲルに対する塩化ナトリウムの効果を試験した。ＮａＣｌ存在下でゲル強度を測定するための周波数掃引試験を実施するのに必要とされる最適化したパラメータは、以下の通りである：
２枚の板のギャップ：０．５ｍｍおよび０．８ｍｍ
ひずみ：それぞれ１０％および０．１％
温度：２５℃および５０℃
試料体積：１ｍｌ
走査周波数：０．１ラジアン／秒〜１００ラジアン／秒
Ａｃ−ＬＤ−６（Ｌ）ヒドロゲル１０ｍｇ／ｍｌを調製するのに用いたＮａＣｌ溶液の濃度：ＮａＣｌ溶液１０ｍＭ、５０ｍＭ、１００ｍＭ、１５０ｍＭ。
【０１５８】
細胞増殖実験
ペプチドヒドロゲルが組織工学用の骨格として役立つか調べるために、生体適合性を調査した。ヒドロゲルが、６ウェル、２４ウェルまたは９６ウェル培養プレート内の組織培養培地（血清無しＤＭＥＭ）中でゲル化した後、その上に異なる初代ヒト細胞を播種した、下記の培養条件を参照のこと。次の２〜４日間、培地交換は必要でなかったが、最終的には新しい培地をウェルに添加した。細胞の生存率を分析した。
【０１５９】
初代ヒト腎臓近位尿細管細胞（ＨＰＴＣ）および初代ヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）を、ＳｃｉｅｎＣｅｌｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ、ＵＳＡ）から入手した。ＨＰＴＣを、ウシ胎仔血清（ＦＢＳ）２％および上皮細胞増殖添加剤１％を補った上皮細胞用基礎培地で培養した（全ての成分はＳｃｉｅｎＣｅｌｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから入手した）。ＨＵＶＥＣ用の培地は、ＦＢＳ５％および内皮細胞増殖添加剤１％（ＳｃｉｅｎＣｅｌｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）を含有する内皮細胞用培地であった。使用した全ての細胞培地にはペニシリン／ストレプトマイシン１％溶液（ＳｃｉｅｎＣｅｌｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）を補充し、全ての細胞をＣＯ２  ５％雰囲気中、３７℃で培養した。細胞の播種密度は、約５×１０４細胞／ｃｍ２であった。しかし、ＨＵＶＥＣはＨＰＴＣより大きいので、細胞数をＨＰＴＣ細胞よりわずかに少なくした（〜約４．５×１０４細胞／ｃｍ２）。両方の細胞型が、播種後にウェル中で約８０％の集密度を有した。
【０１６０】
この明細書における以前に公開された文書のリストまたは考察は、その文書が最高水準の技術の一部または共通の一般的な知識であることの承認と見なされないものとする。列挙した全ての文書は、全ての目的でその全体を参照により本明細書に組み込む。
【０１６１】
本明細書において実例として記述された本発明の典型的な実施形態は、本明細書において具体的には開示されないが、どんな１つ以上の要素、１つ以上の限定が無い場合でも、適切に実行することができる。したがって、例えば用語、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」などは、拡張的に、限定なしに読み取るものとする。さらに、本明細書に使用されている用語および表現は、説明の用語として使用され限定するものではなく、そのような用語ならびに表現の使用において図示および記述された特徴のいかなる等価物またはその一部も排除する意図はなく、特許請求されている本発明の範囲内で様々な修正が可能であることは認識されよう。したがって、本発明を典型的実施形態および任意の特徴によって具体的に開示してきたが、本明細書に開示され、具現化された本発明の修正および変形が当業者によって使用されてよく、そのような修正および変形は本発明の範囲内に含まれると見なされることを理解されたい。
【０１６２】
本発明は、本明細書に広く、一般的に記述されてきた。一般的開示に含まれるそれぞれのより狭い種および亜属集団もまた、本発明の一部を形成する。これは、削除された材料が本明細書において具体的に挙げられているか否かに関わらず、その属の任意の対象を除くという条件または消極的な限定を伴って、本発明の一般的記述を含む。
【０１６３】
他の実施形態は、以下の請求項に含まれる。加えて、発明の特徴または態様がマーカッシュグループ（Ｍａｒｋｕｓｈ  ｇｒｏｕｐ）の用語で記述される場合、当業者は、本発明がマーカッシュグループの任意の個別メンバ、またはメンバのサブグループによって記述されることも理解するはずである。
【図１Ａ−Ｄ】
2013527833.tif 000002
【図１Ｅ−Ｊ】
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【図２】
2013527833.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2013527833.tif 000007
【図５Ｂ】
2013527833.tif 000008
【図５Ｃ】
2013527833.tif 000009
【図６Ａ】
2013527833.tif 000010
【図６Ｂ】
2013527833.tif 000011
【図６Ｃ】
2013527833.tif 000012
【図６Ｄ】
2013527833.tif 000013
【図７】
2013527833.tif 000014
【図８】
2013527833.tif 000015
【図９Ａ】
2013527833.tif 000016
【図９Ｂ】
2013527833.tif 000017
【図９Ｃ】
2013527833.tif 000018
【図９Ｄ】
2013527833.tif 000019
【図９Ｅ】
2013527833.tif 000020
【図９Ｆ】
2013527833.tif 000021
【図９Ｇ】
2013527833.tif 000022
【図９Ｈ】
2013527833.tif 000023
【図１０】
2013527833.tif 000024
【図１１】
2013527833.tif 000025
【図１２】
2013527833.tif 000026
【図１３】
2013527833.tif 000027
【図１４】
2013527833.tif 000028
【図１５Ａ】
2013527833.tif 000029
【図１５Ｂ】
2013527833.tif 000030
【図１５Ｃ】
2013527833.tif 000031
【図１５Ｄ】
2013527833.tif 000032
【図１６】
2013527833.tif 000033
【配列表】
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【国際調査報告】
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2013527833.tif 000035
2013527833.tif 000036
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