特開 2016-23243 多刺激応答性物質およびその形態変更方法ならびに多刺激応答性分子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-23243(P2016-23243A)

(43)【公開日】2016年2月8日

(54)【発明の名称】多刺激応答性物質およびその形態変更方法ならびに多刺激応答性分子

(51)【国際特許分類】

   C08G 65/333 20060101AFI20160112BHJP

   A61K 47/34 20060101ALI20160112BHJP

   A61K 47/22 20060101ALI20160112BHJP

   A61K 47/42 20060101ALI20160112BHJP

   A61K 8/86 20060101ALI20160112BHJP

   A61K 8/49 20060101ALI20160112BHJP

   A61K 8/64 20060101ALI20160112BHJP

【ＦＩ】

   C08G65/333

   A61K47/34

   A61K47/22

   A61K47/42

   A61K8/86

   A61K8/49

   A61K8/64

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-148499(P2014-148499)

(22)【出願日】2014年7月22日

(71)【出願人】

【識別番号】399030060

【氏名又は名称】学校法人 関西大学

(74)【代理人】

【識別番号】100136319

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 宏修

(74)【代理人】

【識別番号】100147706

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100148275

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100142745

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 世子

(72)【発明者】

【氏名】宮田 隆志

(72)【発明者】

【氏名】河村 暁文

(72)【発明者】

【氏名】大熊 幸平

【テーマコード（参考）】

4C076

4C083

4J005

【Ｆターム（参考）】

4C076AA09

4C076AA94

4C076AA95

4C076DD60P

4C076EE23P

4C076EE41P

4C076FF31

4C083AC852

4C083AD042

4C083AD412

4C083DD41

4C083DD42

4C083FF01

4J005AA09

4J005BD05

(57)【要約】

【課題】本発明の課題は、外部刺激応答性ポリマーの応用展開の可能性を高めることである。
【解決手段】本発明に係る多刺激応答性物質は、複数種類の外部刺激でゾル体からゲル体に変化し、少なくとも１種類の外部刺激で前記ゲル体からゾル体に変化する。なお、ゲル体から変化したゾル体の成分は、ゲル体になる前のゾル体の成分と同一であってもよいし、相違してもよい。すなわち、この多刺激応答性物質は、複数種類の外部刺激で第１ゾル体からゲル体に変化し、少なくとも１種類の外部刺激でそのゲル体から、第１ゾル体とは異なる第２ゾル体に変化してもよい。また、複数種類の外部刺激は、同時に加えてもよいし、段階的に加えてもよい。また、この多刺激応答性物質は、ゲル化後、１種類の外部刺激のみでゾル化することが好ましい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数種類の外部刺激でゾル体からゲル体に変化し、少なくとも１種類の外部刺激で前記ゲル体からゾル体に変化する
多刺激応答性物質。

【請求項2】

第１外部刺激で第１分岐部位を形成する第１結合部位と、前記第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激である第２外部刺激で直鎖部位または第２分岐部位を形成する第２結合部位と有する多刺激応答性分子を含有し、
前記第１外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による前記第１分岐部位の開裂、および、前記第２外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による前記直鎖部位または前記第２分岐部位の開裂の少なくとも一方が起こり得る
請求項１に記載の多刺激応答性物質。

【請求項3】

前記ゲル体では、前記直鎖部位または前記第２分岐部位が複数の前記第１分岐部位に挟まれる
請求項２に記載の多刺激応答性物質。

【請求項4】

前記ゲル体では、前記第１分岐部位が複数の前記直鎖部位または前記第２分岐部位に挟まれる
請求項２または３に記載の多刺激応答性物質。

【請求項5】

第１外部刺激で第１分岐部位を形成する第１結合部位と、
前記第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激である第２外部刺激で直鎖部位または第２分岐部位を形成する第２結合部位と
を備え、
前記第１外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による前記第１分岐部位の開裂、および、前記第２外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による前記直鎖部位または前記第２分岐部位の開裂の少なくとも一方が起こり得る
多刺激応答性分子。

【請求項6】

ゾル体に複数種類の外部刺激を加えて前記ゾル体をゲル体に変化させるゲル化工程と、
前記ゲル体に少なくとも１種類の外部刺激を加えて前記ゲル体をゾル体に変化させるゾル化工程と
を備える、多刺激応答性物質の形態変更方法。

【請求項7】

第１外部刺激で開裂する開裂部位を有する多刺激応答性分子を含有し、
前記第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激である第２外部刺激でゾル体からゲル体に変化し、前記第１外部刺激で前記ゲル体からゾル体に変化する
多刺激応答性物質。

【請求項8】

前記多刺激応答性分子は、前記第２外部刺激で架橋構造を形成する結合部位をさらに有する
請求項７に記載の多刺激応答性物質。

【請求項9】

前記ゲル体では、架橋点が複数の前記開裂部位に挟まれる
請求項８に記載の多刺激応答性物質。

【請求項10】

第２外部刺激で架橋構造を形成する結合部位と、
前記第２外部刺激とは異なる種類の外部刺激である第１外部刺激で開裂する開裂部位と
を備える、多刺激応答性分子。

【請求項11】

第１外部刺激で開裂する開裂部位を含む多刺激応答性分子を含有する多刺激応答性物質を形態変更する多刺激応答性物質の形態変更方法であって、
前記多刺激応答性分子を含有するゾル体に第２外部刺激を加えて前記ゾル体をゲル体に変化させるゲル化工程と、
前記ゲル体に前記第１外部刺激を加えて前記ゲル体をゾル体に変化させるゾル化工程と
を備える、多刺激応答性物質の形態変更方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多刺激応答性物質およびその形態変更方法に関する。また、本発明は、多刺激応答性分子にも関する。

【背景技術】

【0002】

過去に「温度に応答してゾル−ゲル転移するブロック共重合体（例えば、非特許文献１等参照）」や「過酸化水素に応答してゾルーゲル転移するブロック共重合体（例えば、特許文献１および非特許文献２等参照）」が提案されている。これらのような外部刺激応答性ゾル−ゲル転移ポリマーは、通常、薬物徐放システム、組織再生足場材料、人工筋肉、アクチュエータ、形状記憶材料等として利用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１３−５０３６８８号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】キム，Ｓ．Ｗ．ら（Kim,S.W. et al），「インジェクタブル薬物送達システムとしての生分解性ブロック共重合体（Biodegradable block copolymers as injectable drug-delivery systems）」，ネイチャー（Nature），１９９７年８月２８日，第３８８巻，第６６４５号,第８６０−８６２頁

【非特許文献2】パク，Ｋ．Ｄ．ら（Park,K.D. et al），「酵素的酸化反応を経るチラミン結合４−Ａｒｍ−ＰＰＯ−ＰＥＯに基づいたハイドロゲルのその場形成（In Situ Forming Hydrogels Based on Tyramine Conjugated 4-Arm-PPO-PEO via Enzymatic Oxidative Reaction）」，バイオマクロモレキュールス（Biomacromolecules），２０１０年３月８日，第１１巻，第３号，第７０６−７１２頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述のような外部刺激応答性ポリマーの中には、所望の用途（例えば、薬剤徐放）を実現するために必要な他の用途（例えば、薬剤包接物の局所滞在化）に非常に適しているが、その所望の用途には適していないもの（例えば、加水分解性がないもの等）も存在する。このような事情から、外部刺激応答性ポリマーの中にはその応用展開が断念され、日の目を見なかったものも少なくない。

【0006】

このような事情に鑑み、外部刺激応答性ポリマーの応用展開の可能性を高めることを本発明の課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１局面に係る多刺激応答性物質は、複数種類の外部刺激でゾル体からゲル体に変化し、少なくとも１種類の外部刺激でゲル体からゾル体に変化する。なお、ここにいう「外部刺激」とは、例えば、熱、圧力、ｐＨ、イオン強度、磁場、電場、光、超音波、電気、特定物質や特定分子との相互作用、酸化還元等である。また、ここにいう「ゲル体」とは「液体を含有する二次元または三次元の高分子網目構造物であって、流動性が低い状態のもの」を意味し、「ゾル体」とは「線形高分子や分岐高分子の溶液であって、比較的流動性が高い状態のもの」を意味する。また、ゲル体から変化したゾル体の成分は、ゲル体になる前のゾル体の成分と同一であってもよいし、相違してもよい。すなわち、この多刺激応答性物質は、複数種類の外部刺激で第１ゾル体からゲル体に変化し、少なくとも１種類の外部刺激でそのゲル体から、第１ゾル体とは異なる第２ゾル体に変化してもよい。また、複数種類の外部刺激は、同時に加えてもよいし、段階的に加えてもよい。また、この多刺激応答性物質は、ゲル化後、１種類の外部刺激のみでゾル化することが好ましい。

【0008】

上述の通り、この多刺激応答性物質は、複数種類の外部刺激でゾル体からゲル体に変化し、少なくとも１種類の外部刺激でゲル体からゾル体に変化する。このため、例えば、ある外部刺激で所望の用途（例えば、薬剤徐放）を制御し、他の外部刺激でその所望の用途を実現するために必要な他の用途（例えば、薬剤包接物の局所滞在化）を制御することができる。したがって、この多刺激応答性物質は、外部刺激応答性ポリマーの応用展開の可能性を高めることができる。また、この多刺激応答性物質が、ゲル化時に対応する複数の外部刺激でゾル化するように分子設計しておけば、この多刺激応答性物質にフェールセーフ機能を付与することができる。

【0009】

なお、上述の多刺激応答性物質は、多刺激応答性分子を含有することが好ましい。なお、多刺激応答性分子は多刺激応答性のオリゴマー体又は高分子量体であることが好ましい。多刺激応答性分子は、第１結合部位および第２結合部位を有する。なお、ここにいう「結合」としては、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合、ファンデルワールス結合等が挙げられる。第１結合部位は、第１外部刺激で第１分岐部位を形成する。第２結合部位は、第２外部刺激で直鎖部位または第２分岐部位を形成する。なお、ここにいう「第２外部刺激」とは、第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激を意味する。そして、この多刺激応答性物質では、第１外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による第１分岐部位の開裂、および、第２外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による直鎖部位または第２分岐部位の開裂の少なくとも一方が起こり得る。なお、第１分岐部位が第１外部刺激と同種類の外部刺激で開裂される場合、通常、その外部刺激は、第１分岐部位が形成された条件（例えば、光架橋の場合は、波長条件）とは異なる条件（例えば、架橋波長がＸｎｍであるのに対して開裂波長がＹｎｍである場合）で加えられる。また、直鎖部位または第２分岐部位が第２外部刺激と同種類の外部刺激で開裂される場合、通常、その外部刺激は、第２分岐部位が形成された条件（例えば、光架橋の場合は、波長条件）とは異なる条件（例えば、架橋波長がＸｎｍであるのに対して開裂波長がＹｎｍである場合）で加えられる。

【0010】

また、上述の多刺激応答性物質において、ゲル体では、直鎖部位または第２分岐部位が複数の第１分岐部位に挟まれるか、第１分岐部位が複数の直鎖部位または第２分岐部位に挟まれるか、あるいは、いずれの配置関係も成立することが好ましい。

【0011】

本発明の第２局面に係る多刺激応答性分子は、上述の多刺激応答性物質の形成に用いられ得る分子であって、第１結合部位および第２結合部位を備える。第１結合部位は、第１外部刺激で第１分岐部位を形成する。第２結合部位は、第２外部刺激で直鎖部位または第２分岐部位を形成する。なお、ここにいう「第２外部刺激」とは、第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激を意味する。そして、この多刺激応答性分子では、第１外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による第１分岐部位の開裂、および、第２外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による直鎖部位または第２分岐部位の開裂の少なくとも一方が起こり得る。

【0012】

本発明の第３局面に係る多刺激応答性物質の形態変更方法は、上述の多刺激応答性物質を利用するものであって、ゲル化工程およびゾル化工程を備える。ゲル化工程では、ゾル体に複数種類の外部刺激を加えてそのゾル体をゲル体に変化させる。なお、複数種類の外部刺激は、同時に加えてもよいし、段階的に加えてもよい。ゾル化工程では、ゲル体に少なくとも１種類の外部刺激を加えてそのゲル体をゾル体に変化させる。

【0013】

本発明の第４局面に係る多刺激応答性物質は、多刺激応答性分子を含有する。多刺激応答性分子は、開裂部位を有する。開裂部位は、第１外部刺激で開裂する。なお、この開裂部位は、第１外部刺激に応答して不可逆的に開裂してもよいし、可逆的に開裂してもよい。そして、この多刺激応答性物質は、第２外部刺激でゾル体からゲル体に変化し、第１外部刺激でゲル体からゾル体に変化する。なお、ここにいう「第２外部刺激」とは、第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激を意味する。ゲル体から変化したゾル体の成分は、ゲル体になる前のゾル体の成分と同一であってもよいし、相違してもよい。すなわち、多刺激応答性物質は、第２外部刺激で第１ゾル体からゲル体に変化し、第１外部刺激でゲル体から、第１ゾル体とは異なる第２ゾル体に変化してもよい。

【0014】

上述の通り、この多刺激応答性物質は、第２外部刺激でゾル体からゲル体に変化し、第１外部刺激でゲル体からゾル体に変化する。このため、例えば、第１外部刺激で所望の用途（例えば、薬剤徐放）を制御し、第２外部刺激でその所望の用途を実現するために必要な他の用途（例えば、薬剤包接物の局所滞在化）を制御することができる。したがって、この多刺激応答性物質は、外部刺激応答性ポリマーの応用展開の可能性を高めることができる。

【0015】

なお、上述の多刺激応答性物質において、多刺激応答性分子は、第２外部刺激で架橋構造を形成する結合部位をさらに有することが好ましい。

【0016】

また、上述の多刺激応答性物質において、ゲル体では、架橋点が複数の開裂部位に挟まれることが好ましい。

【0017】

本発明の第５局面に係る多刺激応答性分子は、上述の多刺激応答性物質の形成に用いられ得る分子であって、結合部位および開裂部位を備える。結合部位は、第２外部刺激で架橋構造を形成する。開裂部位は、第１外部刺激で開裂する。なお、ここにいう「第１外部刺激」は、第２外部刺激とは異なる種類の外部刺激である。

【0018】

本発明の第６局面に係る多刺激応答性物質の形態変更方法は、第１外部刺激で開裂する開裂部位を含む多刺激応答性分子を含有する多刺激応答性物質（上述の多刺激応答性物質）を形態変更する多刺激応答性物質の形態変更方法であって、ゲル化工程およびゾル化工程を備える。ゲル化工程では、多刺激応答性分子を含有するゾル体に第２外部刺激を加えてゾル体をゲル体に変化させる。ゾル化工程では、ゲル体に第１外部刺激を加えてゲル体をゾル体に変化させる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態に係る多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質の概念を示す概略図である。

【図2】実施例１に係るＮ−（２−アミノエチル）マレイミドトリフルオロアセテートの光二量化を示す紫外可視吸収スペクトルである。

【図3】実施例１に係るアビジンの光変性を示す円二色性偏光スペクトルである。

【図4】実施例１に係るα−ビオチニル−ω−マレイミジル−ポリエチレングリコール−アビジン複合体が入った容器の光照射前後の写真である。

【図5】実施例１に係るα−ビオチニル−ω−マレイミジル−ポリエチレングリコール−アビジン複合体が入った容器のビオチン添加前後の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質の構成＞
本発明の実施の形態に係る多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質は、多刺激応答性分子および液体物から構成されている。以下、この多刺激応答性分子および液体物それぞれについて詳述する。

【0021】

（１）多刺激応答性分子
本発明の実施の形態に係る多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質を構成し得る多刺激応答性分子としては、図１に示されるように、「第１外部刺激で第１分岐部位３０を形成する第１結合部位１１と、第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激である第２外部刺激で直鎖部位４０または第２分岐部位を形成する第２結合部位１２とを有し、第１外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による第１分岐部位３０の開裂、および、第２外部刺激と同種類または異種類の外部刺激による直鎖部位４０または第２分岐部位の開裂の少なくとも一方が起こり得る分子（以下「複数結合部位包含分子」という）１０」および「第２’外部刺激で架橋構造を形成する結合部位１１，１２と、第２’外部刺激とは異なる種類の外部刺激である第１’外部刺激で開裂する開裂部位３０，４０とを有する分子５０，６０（以下「開裂部位包含分子」という）」が挙げられる。なお、多刺激応答性分子は、低分子量体であってもよいし、オリゴマー体であってもよいし、高分子量体であってもよいが、ゲル化の容易性の観点からオリゴマー体または高分子量体であることが好ましい。また、多刺激応答性分子は、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。また、開裂部位包含分子５０，６０は、図１に示されるように、複数結合部位包含分子１０から形成し得る。以下、複数結合部位包含分子１０および開裂部位包含分子５０，６０について詳述する。

【0022】

（１−１）複数結合部位包含分子
複数結合部位包含分子１０は、上述の通り、第１結合部位１１および第２結合部位１２を有する（なお、以下、第１結合部位１１と第２結合部位１２をまとめて結合部位という場合がある。）。ここで、第１結合部位１１は、上述の通り、第１外部刺激で第１分岐部位３０を形成する。また、第２結合部位１２は、第２外部刺激で直鎖部位４０または第２分岐部位を形成する。なお、第２外部刺激は、第１外部刺激とは異なる種類の外部刺激である。そして、この複数結合部位包含分子１０では、第１外部刺激と同種類または異種類の外部刺激で第１分岐部位が開裂するか、第２外部刺激と同種類または異種類の外部刺激で直鎖部位または第２分岐部位が開裂するか、両外部刺激で第１分岐部位、直鎖部位または第２分岐部位の両方が開裂する。なお、直鎖部位４０または第２分岐部位が不可逆的に形成される場合、すなわち第１分岐部位３０しか開裂し得ない場合、ゲル状態の多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質において、直鎖部位４０または第２分岐部位は、複数の第１分岐部位３０に挟まれる必要がある（図１参照）。また、逆に、第１分岐部位３０が不可逆的に形成される場合、すなわち、直鎖部位４０または第２分岐部位しか開裂し得ない場合、ゲル状態の多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質において、第１分岐部位３０は、複数の直鎖部位４０または第２分岐部位に挟まれる必要がある（図１参照）。

【0023】

図１において、複数結合部位包含分子１０では、結合部位が２つしか存在していないが、結合部位は３つ以上存在してもかまわない。また、図１において、第１結合部位１１は、４つの第１結合部位１１と結合可能な相互作用物質または相互作用分子（以下「相互作用物質等」と称する）２０を介して第１分岐部位３０を形成しているが、そのような相互作用物質等２０を介さず四量化して第１分岐部位を形成してもよい。また、図１では、第１結合部位１１は、４つの分枝を有する分岐部位を形成しているが、分枝の数は３つ以上であればよい。また、図１では、第１結合部位１１は、系内において一種類しか存在していないが、複数種類存在してもかまわない。具体的には、相互作用物質等２０が複数種類の結合部位を有する場合や、複数種類の第１結合部位１１が多量化して分岐部位を形成する場合等が挙げられる。また、図１において、第２結合部位１２は、直鎖部位４０を形成しているが、多量化して分岐部位を形成してもかまわない。また、かかる場合、第２結合部位１２は、複数の第２結合部位１２と結合可能な相互作用物質等２０を介して分岐部位を形成してもかまわない。

【0024】

また、ここにいう「外部刺激」とは、例えば、熱、圧力、ｐＨ、イオン強度、磁場、電場、光、超音波、電気、特定物質や特定分子との相互作用等である。すなわち、結合部位は、熱応答性部位、圧力応答性部位、ｐＨ応答性部位、イオン強度応答性部位、磁場応答性部位、電場応答性部位、光応答性部位、超音波応答性部位、電気応答性部位、相互作用応答性部位、酸化還元応答性部位、複合刺激応答性部位などである。なお、これらの結合部位の中でも光応答性部位および相互作用応答性部位が特に好ましい。これらの結合部位としては、公知のものを利用することができるが、念のため、以下にいくつかの例を示す。

【0025】

光応答性部位としては、例えば、アジド基−（ニトリル基，アルキン基）の対、チオール基−アルケニル基の対、クロロメチル基、光開始ラジカル発生基、光多量化官能基等を挙げることができる。光多量化官能基としては、例えば、光二量化官能基が挙げられる。光二量化官能基としては、例えば、シンナモイル基、クマリン基、チミン基、キノン基、マレイミド基、カルコン基、ウラシル基、アントラセン基等が挙げられる。このような光二量化官能基は、π電子共役構造を含んでおり、[Ａ＋Ａ]（Ａは２、４などの整数）光環化付加反応によって二量化される。なお、ここにいう「光環化付加反応」とは、π電子系の骨格を形成する反応をいう。また、上記光二量化官能基のうちクマリン基、チミン基、アントラセン基には、二量化−単量化の可逆性がある。具体的には、クマリン基は、３１０ｎｍ以上の長波長紫外線が照射されると二量化し、２５０〜２６０ｎｍ程度の短波長紫外線が照射されると単量化する。チミン基は、２８０ｎｍ前後の長波長紫外線が照射されると二量化し、２４０ｎｍ前後の短波長紫外線が照射されると単量化する。アントラセン基は、長波長紫外線が照射されると二量化し、加熱されたり３００ｎｍ以下の短波長紫外線が照射されたりすると単量化する。

【0026】

熱応答性部位としては、例えば、ジエンとジエノフィルとの対（ディールス・アルダー反応）が挙げられる。ジエンとしては、例えば、フルフリル、ブタジエン等を挙げることができる。ジエノフィルとしては、例えば，マレイミド、ヘキセン等を挙げることができる。また、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（ビニルエーテル）等の温度応答性高分子も挙げられる。

【0027】

ｐＨ応答性部位としては、例えば、１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基等が挙げられる。

【0028】

イオン強度応答性部位としては、例えば、アミノ基とカルボキシ基の対、アミノ基とリン酸基との対、アミノ基とスルホ基との対などが挙げられる。ここでのアミノ基とは、１級、２級、３級、４級のすべてのアミノ基を含む。

【0029】

酸化還元応答性部位としては、例えば、ビピリジル基やヒスチジンなどの金属イオン配位子と鉄イオンやニッケルイオンなどの金属イオンとの対、カテコール基などが挙げられる。

【0030】

相互作用応答性部位としては、例えば、アビジンおよびビオチンのいずれか、抗原および抗体のいずれか、シクロデキストリンおよびビスフェノールＡのいずれか、糖鎖およびレクチンのいずれか、完全相補ＤＮＡ対のいずれか等が挙げられる（すなわち、いずれか一方を複数結合部位包含分子に導入する。）。そして、ここで、相互作用応答性部位として選択されなかったもの（以下「非選択相互作用応答性部位」という）が相互作用物質や相互作用分子として利用される。また、分岐部位を形成する目的で、複数の非選択相互作用応答性部位を生体物質や分子等に担持させて相互作用物質等２０として使用してもよい。また、イオン化側鎖を有する部位も相互作用応答性部位となり得る（アイオノマーの形成）。

【0031】

（１−２）開裂部位包含分子
開裂部位包含分子５０，６０は、上述の通り、結合部位１１，１２および開裂部位３０，４０を有する。図１を用いて開裂部位包含分子５０，６０をより詳細に説明すると、符号５０で示される開裂部位包含分子は、符号１２で示される結合部位と、符号３０で示される開裂部位を有する。また、符号６０で示される開裂部位包含分子は、符号１１で示される結合部位と、符号４０で示される開裂部位を有する。なお、図１では、説明の便宜上、二種類の開裂部位包含分子５０，６０が描画されているが、開裂部位包含分子５０，６０はいずれか一種類であってかまわない。ただし、符号３０の部位のみが開裂する場合、すなわち符号１２で示される結合部位が架橋点を形成する場合、ゲル状態の多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質において、符号４０の部位（ここでは非開裂部位）は、複数の開裂部位３０に挟まれる必要がある（図１参照）。また、逆に、符号４０の部位のみが開裂する場合、すなわち符号１１で示される結合部位が架橋点を形成する場合、ゲル状態の多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質において、符号３０の部位（ここでは非開裂部位）は、複数の開裂部位４０に挟まれる必要がある（図１参照）。そして、ここで、結合部位１１，１２は、上述の通り、第２’外部刺激で架橋構造を形成する。また、開裂部位３０，４０は、第１’外部刺激で開裂する。なお、第１’外部刺激は、第２’外部刺激とは異なる種類の外部刺激である。

【0032】

図１において、開裂部位包含分子５０，６０では、開裂部位が１つしか存在していないが、開裂部位は２つ以上存在してもかまわない。また、図１において、開裂部位包含分子５０，６０では、結合部位１１，１２が１種類しかないが、複数種類の結合部位が存在していてもかまわない。また、図１において、開裂部位包含分子５０は、結合部位１１と結合可能な相互作用物質または相互作用分子（以下「相互作用物質等」と称する）２０を介して開裂部位３０を形成しているが、そのような相互作用物質等２０を介さず四量化して開裂部位を形成してもよい。また、図１では、開裂部位包含分子５０は、４つの結合部位１２を有しているが、結合部位の数は３以上であればよい。また、図１では、開裂部位３０が、相互作用物質等２０と結合部位１１の対のみで形成されているが、他の種類の対が併用されて形成されてもかまわない。具体的には、相互作用物質等２０が複数種類の結合部位を有する場合や、複数種類の結合部位１１が多量化して分岐部位を形成する場合等が挙げられる。

【0033】

また、図１において、開裂部位包含分子６０は、直鎖状の開裂部位４０を形成しているが、分枝状の開裂部位を形成してもよい。また、ここでは、開裂部位包含分子６０は直鎖状の開裂部位４０を形成しているが、これは、相互作用物質等２０が３つ以上の結合部位１１と結合を形成し得ることに起因している。すなわち、開裂部位包含分子が分岐部位を形成しうる場合、その開裂部位は直鎖状であってもかまわない。

【0034】

（２）液体物
本発明の実施の形態において、液体物は、多刺激応答性分子を溶解すると共に、そのゲル化物を少なくとも一部でも溶解し得るものであればよい。このような液体物としては、特に制限されず、例えば、水や、有機溶媒、緩衝液が挙げられる。

【0035】

＜多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質の形態変更方法＞
以下、多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質が複数結合部位包含分子を含む場合と、開裂部位包含分子を含む場合とに分けて多刺激応答性ゾル−ゲル転移物質の形態変更方法について説明を行う。なお、説明を容易にするため、図１に基づいて説明を行うが、本発明は、図１に示されるものに限定されない。

【0036】

（１）複数結合部位包含分子を含む場合
（１−１）ゲル化
先ず、液体物に複数結合部位包含分子１０を溶解させたもの（以下「複数結合部位包含分子溶液」という）を準備する。次に、この複数結合部位包含分子溶液に２種類の外部刺激を順に又は同時に与える。なお、前者の場合、第１外部刺激（相互作用物質等２０の添加）の後に第２外部刺激を与えてもよいし、第２外部刺激の後に第１外部刺激を与えてもよい。すると、複数結合部位包含分子１０が架橋構造を形成し、複数結合部位包含分子溶液がゲル化する。

【0037】

（１−２）ゾル化
上述のように形成されたゲル体に、第１外部刺激、第２外部刺激およびその他の外部刺激の少なくともいずれかを与える。すると、ゲル体がゾル体へと変化する。なお、複数結合部位包含分子１０の第１結合部位１１が不可逆的に第１分岐部位３０を形成する場合、ゲル体には、直鎖部位４０または第２分岐部位を開裂させ得る外部刺激のみを与えればよく、複数結合部位包含分子１０の第２結合部位１２が不可逆的に直鎖部位４０または第２分岐部位を形成する場合、ゲル体には、第１分岐部位３０を開裂させ得る外部刺激のみを与えればよい。なお、前者の場合、液体物中には、符号５０で示される成分が存在し、後者の場合、液体物中には、符号６０で示される成分と、他の物質または分子（以下「物質等」という）を捕捉した相互作用物質等２０とが存在することになる。また、複数結合部位包含分子１０の第１結合部位１１が可逆的に第１分岐部位３０を形成し、第２結合部位１２も可逆的に直鎖部位４０または第２分岐部位を形成する場合、第１分岐部位３０を開裂させ得る外部刺激のみを与えてもよいし、直鎖部位４０または第２分岐部位を開裂させ得る外部刺激のみを与えてもよいし、第１分岐部位３０と、直鎖部位４０または第２分岐部位との両方を開裂させ得る外部刺激を与えてもよい。なお、１つ目の場合、液体物中には、符号６０で示される成分と、他の物質等を捕捉した相互作用物質等２０とが存在し、２つ目の場合、液体物中には、符号５０で示される成分が存在し、３つ目の場合、符号１０で示される成分すなわち複数結合部位包含分子１０と、他の物質等を捕捉した相互作用物質等２０とが存在することになる。

【0038】

（２）開裂部位包含分子を含む場合
（２−１）符号５０の開裂部位包含分子の場合
（２−１−１）ゲル化
先ず、液体物に開裂部位包含分子５０を溶解させたもの（以下「第１開裂部位包含分子溶液」という）を準備する。次に、この複数結合部位包含分子溶液に第２’外部刺激（この場合、第２結合部位１２により直鎖部位を形成する外部刺激）を与える。すると、開裂部位包含分子５０が架橋構造を形成し、第１開裂部位包含分子溶液がゲル化する。

【0039】

（２−１−２）ゾル化
上述のように形成されたゲル体に、第１’外部刺激（この場合、相互作用物質等２０の添加）を与える。すると、ゲル体がゾル体へと変化する。なお、かかる場合、液体物中には、符号６０で示される成分と、他の物質または分子（以下「物質等」という）を捕捉した相互作用物質等２０とが存在することになる。

【0040】

（２−２）符号６０の開裂部位包含分子の場合
（２−２−１）ゲル化
先ず、液体物に開裂部位包含分子６０を溶解させたもの（以下「第２開裂部位包含分子溶液」という）を準備する。次に、この複数結合部位包含分子溶液に第２’外部刺激（この場合、相互作用物質等２０の添加）を与える。すると、開裂部位包含分子６０が架橋構造を形成し、第２開裂部位包含分子溶液がゲル化する。

【0041】

（２−２−２）ゾル化
上述のように形成されたゲル体に、第１’外部刺激（この場合、直鎖部位４０を開裂させる外部刺激）を与える。すると、ゲル体がゾル体へと変化する。なお、かかる場合、液体物中には、符号５０で示される成分が存在することになる。

【実施例】

【0042】

以下、実施例を示して本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に限定されない。

【0043】

（１）α−ビオチニル−ω−マレイミジル−ポリエチレングリコールの調製
２５．０ｍｇ（４．８２μｍｏｌ）のα−ビオチニル−ω−スクシニミジル−ポリエチレングリコール（ＢＳＰ）、０．８８ｍｇ（３．４６μｍｏｌ）のＮ−（２−アミノエチル）マレイミドトリフルオロアセテート（ＡＥＭ）および２．００μＬのトリエチルアミンを１．９６４ｍＬのジメチルホルムアミドに溶解させ、その溶液を２５℃で１２時間静置した（静置中の反応は以下の化学反応式（Ａ）参照）。次に、その溶液を１０ｍＬのジエチルエーテルに加え、得られた沈殿物を２５℃、３０００ｒｐｍの条件で１０分間遠心分離した。次いで、その上清を除去した後、再び１０ｍＬのジエチルエーテルを加えて洗浄を行う、先程と同様の条件で遠心分離した。そして、その後、この洗浄操作を計３回繰り返した。洗浄操作完了後、沈殿物に２ｍＬの０．１Ｍ 塩酸を加えて沈殿物を溶解させた。続いて、透析膜（分画分子量：３５００Ｄａ）を用いてその溶液を２４時間透析して未反応のＡＥＭを除去した。その後、その溶液を凍結乾燥して１５．８ｍｇ（収率：６３％）のα−ビオチニル−ω−マレイミジル−ポリエチレングリコール（ＢＭＰ）を得た。なお、^１Ｈ ＮＭＲ測定の結果、得られたＢＭＰ１分子に対して約０．６３分子のマレイミドが修飾されていることが明らかとなった。

【化1】

【0044】

（２）Ｎ−（２−アミノエチル）マレイミドトリフルオロアセテートの光二量化の確認
紫外可視吸収スペクトル測定によってＡＥＭの光二量化を確認した。その結果、図２に示されるように光照射時間の増加に伴ってマレイミド基に由来する２９０ｎｍ付近の吸光度が減少する事象が確認された。これは光照射によりマレイミド基が二量体を形成することを示している。

【0045】

（３）アビジンの光変性の確認
円二色性偏光測定によってアビジンの光変性を確認した。その結果、図３に示されるように、ネイティブのアビジンに観られる２３０ｎｍ付近のピークが光照射により減少し、光照射３０〜６０分後のスペクトルはネイティブのアビジンのものと明白に異なった。これは、光照射によりアビジンが変性したためであると考えられる。この結果から、光照射時間を１０分以内に制限してＢＭＰの光応答挙動を検討した。

【0046】

（４）α−ビオチニル−ω−マレイミジル−ポリエチレングリコール−アビジン複合体溶液の調製およびその溶液のゾル−ゲル転移性の確認
アビジンに対するＢＭＰのモル比が４となるようにアビジンとＢＭＰを１００μＬの０．１Ｍ リン酸緩衝液（ＰＢＳ）に溶解させてＢＭＰ−アジビン複合体溶液を調製した。なお、このＰＢＳのｐＨは７．４であった。次に、このＢＭＰ−アジビン複合体溶液を組立て石英セル（ＧＬサイエンス社製ＡＢ１０−ＵＶ−１．０）内に注入し、そのＢＭＰ−アジビン複合体溶液に広域波長の紫外線光を１０分間照射した。この光照射前後におけるＢＭＰ−アジビン複合体溶液の写真を図４に示した。図４より、光照射によりＢＭＰ−アジビン複合体溶液の粘度が増加し、溶液を逆さにしてもＢＭＰ−アジビン複合体溶液が流れ落ちないことがわかる。したがって、このＢＭＰ−アジビン複合体溶液は、光照射によってゾル−ゲル転移することが明らかとなった。

【0047】

（５）α−ビオチニル−ω−マレイミジル−ポリエチレングリコール−アビジン複合体ゲルのゲル−ゾル転移の確認
１００ｍｇ／ｍＬのＢＭＰ−アジビン複合体溶液に光照射して得られたＢＭＰ−アジビン複合体ゲル中のアビジンに対して４当量のビオチンを添加するために、そのＢＭＰ−アジビン複合体ゲルに、２０ｍｇ／ｍＬのビオチンを含むＰＢＳ溶液２３μＬを添加した。その後、その溶液を静置したところ、ＢＭＰ−アビジン複合体ゲルがゾルへと変化した（図５参照）。これは、ＢＭＰ−アビジン複合体ゲル中のアビジンと複合体を形成しているＢＭＰが、添加したフリーのビオチンと交換反応し、ＢＭＰ−アビジン複合体の結合が開裂した結果、ＢＭＰ−アビジン複合体ゲルの三次元ネットワークが崩壊したためであると考えられる。以上の結果より、ＢＭＰはアビジンと光によりＢＭＰ−アビジン複合体ゲルを形成し、ＢＭＰ−アビジン複合体ゲルへビオチンが添加されることによってＢＭＰ−アビジン複合体ゲルがゾル化することが明らかとなった。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明に係る多刺激応答性物質は、薬剤徐放システムや、マイクロ流体デバイスの自律応答型バルブ、食品、化粧品、サニタリー用品等に利用することができる可能性がある。

【符号の説明】

【0049】

１０ 複数結合部位包含分子
１１ 第１結合部位
１２ 第２結合部位
２０ 相互作用物質，相互作用分子
３０ 第１分岐部位，開裂部位
４０ 直鎖部位，開裂部位
５０，６０ 開裂部位包含分子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】