機能性高分子を用いた新しい分離システム、ドラッグデリバリーシステム、生体可視化プローブの開発

Описание: 慶應義塾大学薬学部 創薬物理化学講座 研究紹介
金澤 秀子 教授（肩書は2016年9月当時）

慶應義塾大学薬学部金澤秀子教授の創薬物理化学研究室は機能性高分子を用いた新しい分離システムとドラッグデリバリーシステムの開発、そして生体可視化プローブへの応用を研究しています。機能性高分子とは、温度や光、熱、電気などの物理刺激や、pHや化学物質などの科学的刺激といった外部刺激に敏感に応答して構造機能をコントロールするような高分子で、インテリジェントマテリアル、また、スマートポリマーとも呼ばれています。

「私どもが用いております、温度応答性高分子、ポリエヌイソプロピルアクリルアミドは、低温では水に溶解します。また、温度を上げますと、今度は相分離をして白濁沈殿いたします。このような性質を、lower critical solution temperature、下限臨界溶解温度、LCSTと呼んでいます。このポリマーのLCSTは32度で、非常に体温付近であることから、様々な分野で使われている温度応答性高分子です。実際にお湯につけてみますと、このように白濁沈殿いたしますが、氷につけますとあっという間に溶けてしまうというように、非常にシャープな相分離を起こします。」

温度応答性高分子は合成高分子であるため、性質を変化させる温度は自由にコントロールすることができます。例えば水を弾くような性質を持つ疎水性の物質であるブチルメタクリレートを約5％ほどポリマーに加え共重合させると、相転移温度を10度ほど下げ20度付近にすることができます。また逆に、水に馴染みやすい親水性の物質を加えると、体温付近に相転移温度を持ってくることも可能になります。

「私どもは、温度応答性高分子を分離システムに応用するという研究を長年行っております。様々な方法を使って、充填剤の担体の表面にこのような高分子を修飾することによって、可逆的に、温度によって固定相、充填剤の表面の性質が変わる充填剤を作成することができます。このような充填剤を、高速液体クロマトグラフィーに使うと、疎水性物質は、温度が低い状態では相互作用しませんが、温度を上げて疎水性表面になると、疎水性物質が相互作用をするというような機構で分離を行うことができます。従来の高速液体クロマトグラフィーでは、分離選択制を、有機溶媒の組成を変えて行ってきましたが、私どもの分離システムでは、全く新しい概念、固定相の性質が変わる、というところが特徴です。」

現在、薬物治療が臨床の現場では主流ですが、良い抗がん剤があっても副作用が強く正常細胞にもダメージを与えてしまうことで使えないということが起こります。金澤研究室はこの問題を克服するために、温度応答性高分子を使って薬を運ぶカプセルを作り、薬を効率よく細胞内で放出するドラッグデリバリーシステムを開発することで、必要なときに、必要な場所だけに、必要な量だけを届けることを可能にしました。

「私どもの温度応答性ポリマーを修飾したナノ粒子では、普通の体温付近では、体の中を巡っているときは、ポリエチレングリコールのように非常に安定な状態を保ちますが、がん細胞などの疾患部位で、少し温度を変えてやることによって細胞取り込みが非常に高まることが研究で明らかとなりました。温度応答性高分子を、siRNAなどの遺伝子導入に応用した研究も現在行っており、非常に良い結果が得られています。これは、特許もすでに慶応で出しておりますので、今後、核酸医薬品などへの応用が期待されるところです。」