Development of methods for in vivo hydrogelation triggered by transition-metal catalysis

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生体内でのバイオマテリアルとしての応用を目指して、様々な低分子ゲル化剤が開発されている。これまで、生体内の酵素反応に応答してゲル化を引き起こす低分子ゲル化剤が多く開発されており、生体内患部で選択的にゲル化させることで細胞組織工学やがん治療に応用する研究が行われてきた。しかし、これらの手法でゲル化の引き金として用いられる酵素反応は酵素の患部選択的な局在や触媒できる反応に制限があり、その応用範囲は限定されている。これらのゲル化の引き金について、酵素反応に代用できる化学反応として、生体内に導入した金属触媒による反応が挙げられる。近年は生体内に遷移金属触媒を導入し、患部選択的なプロドラッグの活性化等に応用する研究が行われている。そこで本研究では遷移金属触媒反応を引き金としてゲル化を引き起こす低分子ゲル化剤を開発し、細胞環境や生体内への応用を目指した。本年度は、遷移金属触媒による芳香環形成反応によって低分子ゲル化剤の疎水性部分の構造を変換するという戦略によって、芳香環形成反応の基質構造を様々なペプチド誘導体や糖誘導体に導入した化合物を合成した。これらの分子について、ゾルからゲルへの転移を引き起こす反応条件の検討を行い、遷移金属触媒反応によってゲル化を引き起こす分子を見出すことができた。さらに、透過型電子顕微鏡観察やNMR測定によってゲル化剤が形成する超分子複合体構造を解析することで、遷移金属触媒反応によってゲル化が起こる機構について推定した。