トポロジカル超分子ビルディングユニット形成に立脚した多階層ナノ構造制御

基于拓扑超分子构建单元形成的多级纳米结构控制

基本信息

批准号：
21K14477
负责人：
上沼駿太郎
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

天然に存在する環状オリゴ糖であるシクロデキストリン(CyD)と高生体適合性の線状ポリマーを室温の水中で混合すると、超分子性ナノシート材料(PPRNS)が形成される。本研究では、形成・構造制御の方法論・理論の構築を目指し、サイズ・分布・組織化制御の実現を目指し研究を行っている。本年度は、軸高分子の末端に官能基を付与してPPRNSの形成速度を調べた。末端にCyDとの会合定数が高い官能基を付与するとPPRNSの形成速度は加速した。一方でCyDとの会合定数の低い官能基を軸末端に付与するとPPRNSの形成速度は遅延した。ここで面白いことに、軸末端のCyDとの会合定数が異なると、PPRNSの形成速度だけでなく組成も異なる結果となった。当初はPPRNSにおけるCyDと軸の組成比は一定であると考えていたが、実際は、組成比は変化する値であることが見いだされた。軸分子とCyDとの理想的な包接錯体形成（1つのβ-CyDが２つのPOユニットを包接する）を仮定すると、CyD／軸の値は14である。つまりこれ以上の値をとったPPRNSには、軸高分子を包接していないCyDを有していることが示唆される。このような空孔性のCyDは、薬分子や機能性分子を担持できる可能性を有しており、DDS応用が期待される。また、PPRNS形成において、加熱による溶解と冷却による結晶成長を繰り返し与え、PPRNSのサイズ拡大に挑戦した。従来法の作成ではPPRNSの一辺の大きさは2マイクロメートル程度であるが、今回の操作により作成したPPRNSでは一辺が5から10マイクロメートルとなっており、サイズ拡大に成功した。今後、サイズ拡大の機構を理解するとともに、さらなるサイズ拡大の実現を目指して研究を進めていく。本年度はこれらの研究以外にも、PPRNSの末端基を封鎖することによる分解抑制などにも着した。これらの研究についても随時進めていく予定である。

将天然存在的环状寡糖环糊精（CYD）与室温下水中的高度生物相容性线性聚合物与高度生物相容性的线性聚合物混合在一起形成超分子纳米片材料（PPRNS）。这项研究旨在创建形成和结构控制的方法和理论，并实现规模，分配和组织控制。今年，将官能团添加到轴聚合物的末端，以检查PPRN的形成速率。当将与CYD较高缔合常数的官能团添加到终端时，PPRN的形成速率被加速。另一方面，当将具有CYD较低缔合常数的官能团分配到轴末端时，PPRN的形成速率延迟。有趣的是，当轴与CYD结束的缔合常数不同时，不仅形成速率，而且PPRN的组成也不同。最初，PPRN中CYD与轴的组成比被认为是恒定的，但实际上发现组成比是可变值。假设轴向分子与CYD的理想包容复合物形成（一个β-Cyd封装了两个PO单元），CYD/轴值为14。换句话说，建议具有较高值的PPRN具有cyd的cyd，而cyd却不包含轴聚合物。这种多孔CYD具有携带药物分子和功能分子的潜力，预计将用于DDS。此外，在PPRN的形成中，通过加热和冷却反复应用晶体生长，而挑战是扩大PPRN的尺寸。在常规方法中，PPRN的一侧的大小约为2微米，但是通过此操作创建的PPRN的侧面为5至10微米，并且大小已成功扩展。将来，我们将了解规模扩展的机制，并继续进行研究，以实现进一步的规模扩展。除了这些研究外，今年我们还专注于通过阻止PPRN的末端组来抑制降解。这些研究也将不时进行。