ヒドロゲル化剤として有用なビオチン−アミノ酸複合体及びそれから製造されたヒドロゲル
【課題】水性媒質において優れたゲル化特性を示すゲル化剤；前記ゲル化剤を用いて製造されたヒドロゲル；及び前記ヒドロゲルを含む薬物送達システムを提供する。
【解決手段】薬物送達システムは、ビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基とがアミド結合で連結されたビオチン−アミノ酸複合体；前記ビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させて製造されたヒドロゲル；及び前記ヒドロゲル及びその中に組み込まれた薬物を含む。
【解決手段】薬物送達システムは、ビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基とがアミド結合で連結されたビオチン−アミノ酸複合体；前記ビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させて製造されたヒドロゲル；及び前記ヒドロゲル及びその中に組み込まれた薬物を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱安定性及び生体適合性を有するヒドロゲルを製造するに当ってヒドロゲル化剤として有用なビオチン−アミノ酸複合体、及びそれから製造された薬物送達システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲルは動物細胞の成長など自然界に広く用いられているが、最近、薬物伝達（Okano, T., Biorelated Polymers and Gels, Academic Press, San Diego, 1998）とヒト組職工学、及び骨組みのような分野で、先端技術の応用のための先進物質として用いられている（Dagani, R., Chem. Eng. News 1997, 75, 26; Nishikawa, T. et al., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6110; and Osada, Y. and Gong, J. P., Adv. Mater. 1998, 10, 827）。
【０００３】
最近は、単純な両親媒性物質（Menger, F. M. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1140）、両末端に親水性基を持つボラ型両親媒性体（Acharya, S. N. G., Chem. Mater. 1999, 11, 3504）、ジェミニ界面活性剤（Iwaura, R. et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 1009）及びその他ヒドロゲル化剤（Yang, Z. et al., Chem. Commun. 2004, 208; and Numata, K. M. et al., Chem. Commun. 2004, 1996）のような低分子量化合物からヒドロゲルを製造する際に超分子自己集合法が用いられている。超分子ヒドロゲルは、単量体単位が高分子纎維状に自己組織化する際に溶媒分子を不動化して形成される。薬物またはビタミンを直接用いてヒドロゲルを形成する類似方法を用いれば、「自己伝達」システムとして作用し得る新規のタイプの生体材料が得られることが提案されている（Xing, B. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14846）。
【０００４】
一方、ビオチン（ビタミンＨ）は脂肪酸の合成及び脂肪酸と炭水化物の酸化を促進し、タンパク質、葉酸、パントテン酸及びビタミンＢ１２の生体利用率を高めるので臨床的に重要である（Friedrich, W., Vitamins, Walter de Grueter & Co, Berlin, 1998）。しかし、ビオチンは水に対する溶解度が低く（1.0〜0.8mmol/L）、有機溶媒に溶解しないので、その生体利用率が低く、非常に制限された用途だけに用いられてきた。
【０００５】
ビオチン系有機ゲルが報告されたことがあるが（Crisp, G. T. and Gore, J., Syn. Commun. 1997, 27, 2203）、これは生体に不適合であるので、薬物送達システムとして用いることができない。
【０００６】
本発明者らは薬物伝達物質として有用なヒドロゲル化剤を開発するために研究を重ねた結果、低分子量ビオチン−アミノ酸複合体が生体適合性を有し、水性媒質において非常に優れたゲル化特性を示し、従ってそれから製造されたヒドロゲルが薬物送達システムとして有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【非特許文献１】Okano, T., Biorelated Polymers and Gels, Academic Press, San Diego, 1998
【非特許文献２】Dagani, R., Chem. Eng. News 1997, 75, 26
【非特許文献３】Nishikawa, T. et al., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6110
【非特許文献４】Osada, Y. and Gong, J. P., Adv. Mater. 1998, 10, 827
【非特許文献５】Menger, F. M. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1140
【非特許文献６】Acharya, S. N. G., Chem. Mater. 1999, 11, 3504
【非特許文献７】Iwaura, R. et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 1009
【非特許文献８】Yang, Z. et al., Chem. Commun. 2004, 208
【非特許文献９】Numata, K. M. et al., Chem. Commun. 2004, 1996
【非特許文献１０】Xing, B. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14846
【非特許文献１１】Friedrich, W., Vitamins, Walter de Grueter & Co, Berlin, 1998
【非特許文献１２】Crisp, G. T. and Gore, J., Syn. Commun. 1997, 27, 2203
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は水性媒質において優れたゲル化特性を有するゲル化剤化合物及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は前記ゲル化剤化合物を用いて製造されたヒドロゲルを提供することである。
【０００９】
本発明のまた他の目的は前記ヒドロゲルを含む薬物送達システムを提供することである。
【００１０】
本発明の目的を達成するために本発明の一態様によれば、ビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基とのアミド結合で連結されたビオチン−アミノ酸複合体が得られる。
【００１１】
本発明の他の目的を達成するための本発明の態様によれば、本発明は前記ビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させることによってそのヒドロゲルを得ることができる。
【００１２】
本発明のまた他の目的を達成するための本発明の他の態様によれば、本発明は前記ヒドロゲル及びその中に組み込まれた薬物を含む薬物送達システムを得ることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の望ましいビオチン−アミノ酸複合体は化１で表わすことができる。
【００１４】
【化１】
【００１５】
前記式中、ＲはＣ１−Ｃ６アルキル、またはフェニル、メチル、メチルチオ、ヒドロキシフェニルまたはインドールで置換されたＣ１−Ｃ３アルキルである。
【００１６】
本発明によるビオチン−アミノ酸複合体の中で最も望ましい化合物は、前記化１でＲがＣ４−Ｃ６アルキルまたはフェニルメチルである化合物である。
【００１７】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体は、ビオチンそのもののように遊離カルボキシル基を持っており、アミノ酸残基の種類によって多様な疎水性を示す。また、ビオチン−アミノ酸複合体は受容体結合部位である不変のウレイド残基をそのまま保有しているので、アビジン、ストレプトアビジン、シクロデキストリン及びインスリンのような好適な受容体と受容体−リガンド相互作用体を形成することができる。
【００１８】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体は、下記化学式２に示したようにビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基との間に新しいアミド結合を形成させることによって製造することができる。
【００１９】
【化２】
【００２０】
試薬：（i）アミノ酸のメチルエステル、ＥＤＣ、ＤＭＡＰ （ii）ＮａＯＨ、ＭｅＯＨ
具体的に記述すれば、Ｄ−ビオチン、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド・ＨＣｌ（ＥＤＣ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン（ＤＭＡＰ）を適当な有機溶媒、例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジクロロメタン、卜リクロロメタン及びテトラヒドロフランなどに溶解させ、これにアミノ酸のメチルエステルを添加した後、得られた混合物を２〜１０時間、好ましくは４〜６時間反応させることによって中間体化合物を得る。この中間体化合物を有機溶媒と水との混合物、例えばメタノールと水の混合物中でＮａＯＨで２〜１０時間、好ましくは４〜６時間処理してビオチン−アミノ酸複合体を得る。前記製造工程での各反応は室温で行うことが望ましい。
【００２１】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体（ゲル化剤）は水、生理食塩水及び広範囲なｐＨを有する多様な緩衝液のような水性媒質に溶解してヒドロゲルを形成する。ヒドロゲルの安定性を決定する構造形態は、アミノ酸残基の測鎖の特性に応じて非常に多様に変化するが、本発明のヒドロゲルから形成されたキセロゲルは纎維状及び層状の二つの形で具現される。一般的に、アミノ酸残基上に線形長鎖アルキルを有するゲル化剤によって形成されるヒドロゲルはその纎維の直径が２０〜５０ｎｍである纎維状構造を示す。一方、アミノ酸残基上に分岐鎖または短鎖アルキルを有するゲル化剤の作用に形成されたヒドロゲルはより厚い層状構造を示す。
【００２２】
また、ゲル化剤のアミノ酸残基上の疎水性残基の特性は、ゲル化剤によって形成されたゲルの安定性及び透明度に大きい影響を及ぼす。即ち、線形長鎖アルキルを有するゲル化剤は水性媒質中で約６ヶ月間安定的に保持されるゲルを形成し、このゲルは半透明又は不透明である。一方、分岐鎖または短鎖アルキルを有するゲル化剤を用いて形成したヒドロゲルは比較的安定性が低く、不透明である。
【００２３】
さらに、０．９％のＮａＣｌ溶液において測定された本発明のヒドロゲルの最小ゲル化濃度（minimum gelation concentration; MGC）値は蒸留水を用いて測定したものと同等であるので、本発明のビオチン−アミノ酸複合体は生体内適用のために用いることができる。
【００２４】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させてヒドロゲルを形成させ、これに薬物を添加すれば、薬物が前記ヒドロゲル内に組み込まれた薬物送達システムを得ることができる。このように製造された薬物送達システムはヒドロゲルに組み込まれた薬物を徐々に放出するので、本発明のビオチン−アミノ酸複合体は薬物送達システムの製造のための生体材料として非常に有用である。
【００２５】
一方、本発明のビオチン−アミノ酸複合体において、ビオチン残基のウレイド基は他のゲル化剤分子の末端カルボキシル基にと分子間水素結合を形成することによって自己組織化されたポリマー鎖として作用してヒドロゲルを形成する。リガンド−受容体相互作用によって、アビジン、ストレプトアビジン、シクロデキストリン及びインスリンのようなビオチンの受容体がビオチンのウレイド基に特異的に結合すれば、ビオチン系ゲル化剤のファイバーネットワークが破壊されて薬物の放出が速くなる。従って、薬物放出速度をビオチン受容体の含量によって調節することができるように薬物送達システムを製造する際、ビオチン−アミノ酸複合体のヒドロゲルを含む媒質にビオチン受容体を添加することが有利である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によるビオチン−アミノ酸複合体は低分子化合物であって、生体適合性を有し、水性媒質において非常に優れたゲル化特性を示すので、それから製造されたヒドロゲルは薬物送達システムとして非常に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、下記実施例により本発明をさらに詳細に説明する。但し、下記実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２８】
また、固体混合物中の固体、液体中の液体、及び液体中の固体に対する下記百分率はそれぞれ重量／重量、体積／体積及び重量／体積を基準としたものであり、すべての反応は特に言及されない限り室温で行われた。
（参照例）
【００２９】
（材料及び機器分析）
下記実施例に用いられたすべての化学物質はアルドリッチ社製（Aldrich Chemical Company）であって、追加精製なしで用いた。各反応は不活性脱水アルゴンの雰囲気下において、真空中で加熱乾燥させたガラス容器を用いて行った。フラッシュクロマトグラフィーはシリカゲル６０（２３０−４００メッシュ；ＡＳＴＭ）を用いて実施した。融点はエレクトロサマル（Electrothermal）社製の１Ａ ９０００シリーズ機器を用いて測定した。ＦＴ−ＩＲスペクトルはブルカー（Brucker）社製のモデルＦＴ−ＩＲ ＰＳ５５＋スペクトロメーター上に記録された。低解像度のＦＡＢ＋質量スペクトルはＪＥＯＬ ＪＭＳ−ＡＸ５０５ＷＡ（ＦＡＢ）スペクトロメーターを用いて得た。１Ｈ及び１３Ｃ ＮＭＲスペクトルはブルッカアスペクト３００ ＮＭＲスペクトロメーターを用いて得た。化学シフトは内部標準物質であるテトラメチルシラン（TMS）を基準にしてダウンフィールドへシフトされるｐｐｍ単位で記録し、結合定数はヘルツ（Hz）単位で表示した。スペクトルの分裂パターンは、ｓ（シングレット；singlet）；ｄ（タブレット；doublet）；ｄｄ（二重タブレット；double doublet）;ｄｔ(変形トリプレット；distorted triplet);ｔ(トリプレット；triplet);ｍ(マルチプレット；multiplet)及びｂｒ(ブロード;broad）で示した。ＳＥＭイメージはフィリップス（Philips）社製のＸＬ３０Ｓ ＦＥＧ ＳＥＭ分析機を用いて得た。
【実施例】
【００３０】
（ビオチン−アミノ酸複合体ヒドロゲル化剤の合成）
【００３１】
【化３】
（実施例１）
【００３２】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−フェニルアラニン（ゲル化剤１）の製造）
（ステップ１）
Ｄ−ビオチン（２４４ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド・ＨＣｌ（ＥＤＣ；１９２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン（ＤＭＡＰ；１２２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ；２５ｍｌ）に溶解させ、アルゴンガス注入口付きの２口（ｔｗｏ−ｎｅｃｋ）丸底フラスコに入れた。Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩（１１５ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を加え、混合物を４時間攪拌した。反応が終わると、混合物を水に注いでＣＨ２Ｃｌ２で抽出した。得られた産物を分離し、カラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ２；ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ、１０：１）で精製して３０９ｍｇの化合物１ａを得た（収率：７６％）。
【００３３】
（ステップ２）
化合物１ａ（２０２ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ）を２５ｍｌの丸底フラスコに入れ、ここに蒸留水（４ｍｌ）及びＭｅＯＨ（８ｍｌ）を添加した。ＮａＯＨ（６０ｍｇ、３当量）をフラスコに加え、混合物を室温で４時間攪拌した。反応が終わった後、薄い硫酸を用いて混合物をｐＨ２〜３に酸性化した。加水分解されて沈澱された産物を濾過し、空中乾燥させた後、アセトン及びＣＨ２Ｃｌ２で数回洗滌した。産物をカラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ２；トルエン／ＭｅＯＨ／アセトン／ＡｃＯＨ、１４：４：１：１）で分離した後、凍結乾燥してゲル化剤化合物１（１９５ｍｇ）を得た。
【００３４】
融点：２０５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.12 (d, J = 7.9 Hz, 1H; NH), 7.30-7.20 (m, 5H; Ar-H), 6.41 (s, 1H; N3H), 6.10 (s, 1H; N1H), 4.43 (dt, J1 = 7.1 Hz, J2 = 3.5 Hz, 1H, CH), 4.31 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 4.12 (dd, J1 = 6.3 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H; CH), 3.07 (dd, J1 = 8.8 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 2.87 (d, J = 5.1 Hz, 2H; CH2), 2.80 (dd, J = 4.8 Hz, Jgem = 12.0 Hz, 1H; CH2), 2.56 (d, Jgem = 12.0 Hz, 1H; CH2), 2.05 (t, J = 6.9 Hz, 2H; CH2), 1.44-1.40 (br, 4H; CH2), 1.26-1.19 (m, 2H; CH2)。
【００３５】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.35, 172.16, 162.79, 137.82, 129.11, 128.19, 126.41, 61.04, 59.22, 55.49, 53.33, 38.95, 38.67, 36.78, 34.86, 28.01, 25.24.
MS (FAB): m/z 392 [M + H]+。
【００３６】
Ｃ１９Ｈ２５Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 58.28; H, 6.44; N, 10.73; S, 8.19。 測定値: C, 57.89; H, 6.43; N, 10.70; S, 8.13。
（実施例２）
【００３７】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−ロイシン（ゲル化剤２）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−ロイシンメチルエステル塩酸塩（１８２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物２ａ（３０９ｍｇ、収率：８１％）を得た。また、化合物２ａ（１８６ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物２（１７８ｍｇ）を得た。
【００３８】
融点：２０９〜２１０℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.03 (d, J = 7.56 Hz.1H; NH), 6.43 (s, 1H; N3H), 6.38 (s, 1H; N1H), 4.31 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 4.29 (dd, J1 = 8.4 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.13 (dd, J1 = 5.6 Hz, J2 = 4.3 Hz, 1H; CH), 3.08 (dt, J1 = 7.2 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 2.84 (dd, J = 4.2 Hz, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.62 (d, Jgem= 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.12 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.66-1.48 (br, 6H; CH2), 1.35 (m, 2H; CH2), 1.12 (m, 1H; CH), 0.88 (d, J = 3.4 Hz, 6H; CH3)。
【００３９】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.91, 171.82, 162.36, 60.71, 58.89, 55.07, 49.71, 40.06, 38.39, 34.46, 27.68, 27.63, 24.88, 24.00, 22.50, 20.92。MS (FAB): m/z 358 [M + H]+。
【００４０】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 53.76; H, 7.61; N, 11.73; S, 8.97。測定値: C, 53.56; H, 7.77; N, 11.55; S, 8.87。
（実施例３）
【００４１】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−メチオニン（ゲル化剤３）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−メチオニンメチルエステル塩酸塩（２００ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物３ａ（３００ｍｇ、収率：７２％）を得た。また、化合物３ａ（１９５ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物３（１８８ｍｇ）を得た。
【００４２】
融点：２０７℃。H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.11 (d, J = 7.8 Hz, 1H; NH), 6.43 (s, 1H; N3H), 6.34 (s, 1H; N1H), 4.31 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 4.5 Hz, 1H; CH), 4.23 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 4.2 Hz, 1H; CH), 4.12 (dd, J1 = 6.9 Hz, J2 = 4.3 Hz, 1H; CH), 3.06 (dt, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H; CH), 2.79 (dd, J = 4.5 Hz, Jgem = 13.5 Hz, 1H; CH2), 2.50 (d, Jgem = 13.5 Hz, 1H; CH2), 2.45 (t, J = 6.8 Hz, 2H; CH2), 2.13 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 2.09 (s, 3H; CH3), 1.88-1.76 (m, 2H; CH2), 1.50-1.48 (br, 4H; CH2), 1.32 (m, 2H; CH2)。
【００４３】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.51, 172.34, 162.79, 61.00, 59.10, 55.42, 50.77, 40.28, 34.75, 30.51, 29.72, 28.93, 27.9, 25.71, 14.57。MS (FAB): m/z 376 [M + H]+。
【００４４】
Ｃ１５Ｈ２５Ｎ３Ｏ４Ｓ２に対する元素分析−計算値：C, 47.98; H, 6.71; N, 11.19; S, 17.08。測定値: C, 47.77; H, 6.55; N, 10.97; S, 17.12。
（実施例４）
【００４５】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−イソロイシン（ゲル化剤４）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−イソロイシンメチルエステル塩酸塩（１８２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物４ａ（２４６ｍｇ、収率：６６％）を得た。また、化合物４ａ（１８６ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物４（１７８ｍｇ）を得た。
【００４６】
融点：２３０〜２３３℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.95 (d, J = 8.5 Hz, 1H; NH), 6.40 (s, 1H; N3H), 6.34 (s, 1H; N1H), 4.27 (dt, J1 = 7.2 Hz, J2 = 5.2 Hz, 1H; CH), 4.14 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.1 Hz, 1H; CH), 4.07 (dd, J1 = 7.8 Hz, J2 = 5.6 Hz, 1H; CH), 3.03 (dt, J1 = 6.3 Hz, J2 = 4.3 Hz, 1H; CH), 2.75 (dd, J = 6.0 Hz, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.50 (d, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.12 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.52-1.48 (m, 1H; CH), 1.44-1.35 (br, 4H; CH2), 1.17-1.12 (m, 2H; CH2), 0.80-0.76 (m, 6H; CH3)。
【００４７】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 172.77, 171.81, 162.21, 60.52, 58.66, 55.58, 38.10, 35.56, 34.16, 27.59, 27.47, 24.83, 24.18, 15.01, 10.71。
MS (FAB): m/z 358 [M + H]+。
【００４８】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 53.76; H, 7.61; N, 11.73; S, 8.97。測定値: C, 53.62; H, 7.57; N, 11.59; S, 8.95。
（実施例５）
【００４９】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−バリン（ゲル化剤５）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−バリンメチルエステル塩酸塩（１６７ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ（９：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物５ａ（１６５ｍｇ、収率：５０％）を得た。また、化合物５ａ（１７９ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物５（１５６ｍｇ、収率９１％）を得た。
【００５０】
融点：２１５〜２１６℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.80 (d, J = 8.7 Hz, 1H; NH), 6.36 (s, 1H; N3H), 6.30 (s, 1H; N1H), 4.27 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 4.13 (dd, J1 = 5.8 Hz, J2 = 3.2 Hz, 1H; CH), 4.00 (dd, J1 = 6.0 Hz, J2 = 3.2 Hz, 1H; CH), 3.00 (dt, J1 = 6.4 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H; CH), 2.75 (dd, J = 3.5 Hz, J = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.45 (d, J = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.09 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.92 (m, 1H; CH), 1.53-1.41 (br, 4H; CH2), 1.23-1.20 (m, 2H; CH2), 0.78 (d, J = 6.7 Hz, 6H; CH3)。
【００５１】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 172.50, 171.67, 161.96, 60.26, 58.40, 56.24, 54.67, 37.84, 33.91, 28.94, 27.35, 27.22, 24.59, 18.41, 17.29。MS (FAB): m/z 343.94 [M + H]+。
【００５２】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 52.46; H, 7.34; N, 12.23; S, 9.04。測定値: C, 52.37; H, 7.46; N, 11.92; S, 8.79。
（実施例６）
【００５３】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−チロシン（ゲル化剤６）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−チロシンメチルエステル塩酸塩（２３１ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物６ａ（２１２ｍｇ、収率：５０％）を得た。また、化合物６ａ（２１０ｍｇ）を用い、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ／アセトン／ＡｃＯＨ（１４：４：１：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物６（１７７ｍｇ、収率：８７％）を得た。
【００５４】
融点：２５９〜２６０℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 9.22 (s, 1H; ArOH), 8.09 (d, J = 8.1 Hz, 1H; NH), 7.00 (d, J = 8.1, 2H; ArH), 6.60 (d, J = 8.0 Hz, 2H; ArH), 6.44 (s, 1H; N3H), 6.40 (s, 1H; N1H), 4.32 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 4.1 Hz, 1H; CH), 4.28 (dd, J = 7.2 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.11 (dd, J1 = 7.0 Hz, J2 = 5.1 Hz, 1H; CH), 3.04 (dt, J1 = 6.6 Hz, J2 = 4.1 Hz, 1H; CH), 2.92 (d, J = 7.0 Hz, 2H; CH2), 2.75 (dd, J = 6.0 Hz, Jgem = 12.3 Hz, 1H; CH2), 2.59 (d, Jgem = 12.3 Hz, 1H; CH2), 2.08 (t, J = 6.3 Hz, 2H; CH2), 1.54-1.40 (br, 4H; CH2), 1.22-1.20 (m, 2H; CH2)。
【００５５】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.29, 172.07, 162.70, 155.83, 129.93, 127.74, 114.93, 61.01, 59.22, 55.37, 53.58, 40.39, 36.04, 34.86, 27.95, 25.14。MS (FAB): m/z 407.99 [M + H]+。
【００５６】
Ｃ１９Ｈ２５Ｎ３Ｏ５Ｓに対する元素分析−計算値：C, 56.00; H, 6.18; N, 10.31; S, 7.87。測定値: C, 55.85; H, 6.00; N, 10.42; S, 7.87。
（実施例７）
【００５７】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−トリプトファン（ゲル化剤７）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−トリプトファンメチルエステル塩酸塩（２５４ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させ、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ（１２：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階１と同様な手順で化合物７ａ（３６５ｍｇ、収率：８２％）を得た。また、化合物７ａ（２２２ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物７（２１５ｍｇ）を得た。
【００５８】
融点：１６０〜１６１℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.14 (d, J = 7.8 Hz, 1H; NH), 7.55 (d, J = 6.9 Hz, 1H; NH), 7.37 (d, J = 8.1 Hz, 1H; ArH), 7.10-6.90 (m, 4H; ArH), 6.45 (s, 1H; N3H), 6.40 (s, 1H; N1H), 4.50 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.30 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 5.2 Hz, 1H; CH), 4.16 (dd, J1 = 6.8 Hz, J2 = 3.1 Hz, 1H; CH), 3.15 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 3.01 (d, J = 6.4 Hz, 2H; CH2), 2.80 (dd, J = 4.5 Hz, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2) 2.59 (d, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.07 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.45-1.42 (m, 4H; CH2), 1.25-1.22 (m, 2H; CH2)。
【００５９】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.98, 172.45, 163.07, 136.38, 127.50, 121.22, 118.66, 111.67, 110.32, 61.2, 59.49, 55.27, 53.11, 40.61, 35.51, 28.28, 27.45, 25.45。MS (FAB): m/z 431.02 [M + H]+。
（実施例８）
【００６０】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−ノルバリン（ゲル化剤８）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−ノルバリンメチルエステル塩酸塩（１６７ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させ、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ（９：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階１と同様な手順で化合物８ａ（１６５ｍｇ、収率：５０％）を得た。また、化合物８ａ（１７９ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物８（１５１ｍｇ、収率：８８％）を得た。
【００６１】
融点：２５５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.00 (d, J = 7.9 Hz, 1H; NH), 6.39 (s, 1H; N3H), 6.34 (s, 1H; N1H), 4.28 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.13 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 5.5 Hz, 1H; CH), 4.06 (dd, J1 = 6.8 Hz, J2 = 3.1 Hz, 1H; CH), 3.04 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 2.79 (dd, J = 4.8 Hz, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.54 (d, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.07 (t, J = 7.1 Hz, 2H; CH2), 1.60-1.45 (br, 6H; CH2), 1.30-1.24 (m, 4H; CH2), 0.93 (t, J = 7.2 Hz, 3H; CH3)。
【００６２】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 174.34, 172.52, 163.07, 61.32, 59.48, 55.75, 51.67, 38.98, 35.07, 33.34, 28.32, 28.28, 25.58, 19.00, 13.78。
MS (FAB): m/z 343.99 [M + H]+。
【００６３】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 52.46; H, 7.34; N, 12.23; S, 9.34。測定値: C, 52.37; H, 7.46; N, 11.99; S, 9.19。
（実施例９）
【００６４】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−ノルロイシン（ゲル化剤９）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−ノルロイシンメチルエステル塩酸塩（１８２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物９ａ（２６５ｍｇ、収率：７０％）を得た。また、化合物９ａ（１８６ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物９（１７８ｍｇ）を得た。
【００６５】
融点：１７２℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.98 (d, J = 7.8 Hz, 1H; NH), 6.39 (s, 1H; N3H), 6.33 (s, 1H; N1H), 4.28 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 5.1 Hz, 1H; CH), 4.14 (dd, J1 = 6.1 Hz, J2 = 3.7 Hz, 1H; CH), 4.06 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 3.08 (dt, J1 = 5.7 Hz, J2 = 4.5 Hz, 1H; CH), 2.80 (dd, J = 5.1 Hz, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.54 (d, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.10 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.62-1.52 (br, 6H; CH2), 1.80 (m, 4H; CH2), 1.25 (m, 2H; CH2), 0.80 (t, J = 6.7 Hz, 3H; CH3)。
【００６６】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 174.02, 172.27, 162.79, 61.09, 59.24, 55.52, 51.67, 40.37, 34.78, 30.75, 28.13, 27.65, 25.31, 21.77, 13.85。MS (FAB): m/z 358 [M + H]+。
【００６７】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 53.76; H, 7.61; N, 11.73; S, 8.97。測定値: C, 53.32; H, 7.57; N, 11.60; S, 8.95。
（実施例１０）
【００６８】
（Ｎ−ビオチニル−Ｄ，Ｌ−２−アミノエナント酸（ゲル化剤１０）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＤ，Ｌ−２−アミノエナント酸メチルエステル塩酸塩（１９７ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物１０ａ（２８９ｍｇ、収率：７５％）を得た。また、化合物１０ａ（１９８ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物１０（１９４ｍｇ）を得た。
【００６９】
融点：１９５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.98 (d, J = 7.6 Hz, 1H; NH), 6.34 (s, 1H; N3H), 6.30 (s, 1H; N1H), 4.24 (dt, J1 = 6.7 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 4.06 (dd, J1 = 7.5 Hz, J2 = 5.2 Hz, 1H; CH), 4.01 (dd, J1 = 6.8 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 3.01 (dt, J1 = 6.9 Hz, J2 = 5.1 Hz, 1H; CH), 2.76 (dd, J = 4.8 Hz, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.47 (d, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.05 (t, J = 6.5 Hz, 2H; CH2), 1.57-1.40 (m, 6H; CH2), 1.19-1.17 (br, 8H; CH2), 0.78 (t, J = 6.3 Hz, 3H; CH3)。
【００７０】
13C NMR (75 MHz, DMSO-d6): 174.84, 173.10, 163.05, 61.36, 60.05, 56.34, 52.49, 41.18, 35.70, 31.82, 29.03, 28.92, 28.87, 26.16, 25.94, 22.82, 14.77。MS (FAB): m/z 372 [M + H]+。
【００７１】
Ｃ１７Ｈ２９Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 54.94; H, 7.87; N, 11.31; S, 8.63。測定値: C, 54.72; H, 7.57; N, 11.40; S, 8.75。
（実施例１１）
【００７２】
（Ｎ−ビオチニル−Ｄ，Ｌ−２−アミノカプリル酸（ゲル化剤１１）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＤ，Ｌ−２−アミノカプリル酸メチルエステル塩酸塩（２０９ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物１１ａ（２８８ｍｇ、収率：７２．１％）を得た。また、化合物１１ａ（２００ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物１１（１９２ｍｇ）を得た。
【００７３】
融点：１９８．５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.12 (d, J = 7.5 Hz, 1H; NH), 6.39 (s, 1H; N3H), 6.31 (s, 1H; N1H), 4.27 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 5.4 Hz, 1H; CH), 4.09 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.6 Hz, 1H; CH), 4.00 (dd, J1 = 6.4 Hz, J2 = 3.5 Hz, 1H; CH), 3.06 (dt, J1 = 7.8 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 2.80 (dd, J = 5.8 Hz, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.54 (d, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.06 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.62-1.42 (m, 6H; CH2), 1.29-1.18 (br, 10H; CH2), 0.80 (t, J = 5.4 Hz, 3H; CH3)。
【００７４】
13C NMR (75 MHz, DMSO-d6): 174.29, 172.55, 163.05, 61.36, 59.51, 55.80, 51.94, 4.63, 36.53, 31.43, 31.31, 28.54, 28.49, 25.68, 25.62, 22.35, 14.27。MS (FAB): m/z 386 [M + H]+。
【００７５】
Ｃ１８Ｈ３１Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 56.08; H, 8.10; N, 10.90; S, 8.32。 測定値: C, 56.32; H, 7.97; N, 11.04; S, 8.45。
（試験例１）
【００７６】
（ゲル化剤のゲル化能）
ゲル化剤１〜１１のゲル化能を測定するために、「容器反転に対する安定性」測定法（Menger, F. M. and Caran, K. L., J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11679）に従って多様な水性媒質でのゲル化程度を下記のように測定した。
【００７７】
即ち、密閉されたガラス管（内径５ｍｍ）に０．００２〜０．０４ｇの各ゲル化剤及び１ｍｌの水性媒質（蒸留水、０．９％のＮａＣｌ水溶液、０．０１Ｍの塩酸緩衝液（ｐＨ２．０）、０．０５Ｍのフタル酸エステル緩衝液（ｐＨ４．０）、０．０８ＭのＭＯＰＳＯ緩衝液（ｐＨ７．０）または０．０２５Ｍの四ホウ酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ９．０））を加え、これらの混合物を１００℃で溶液になるまで加熱した。その後、ガラス管を室温で５〜１０分間放置した。肉眼での観察結果、相分離が起こらず、ガラス管を逆にした後も、流動しない場合にはゲルが形成されたと判断した。
【００７８】
また、各ゲル化剤化合物がヒドロゲルを形成するゲル化剤の最小濃度である最小ゲル化濃度（minimum gelation concentration(MGC）、重量％）を決定してその結果を下記表１に示した。
【００７９】
【表１】
【００８０】
前記表１から明らかなように、ゲル化剤９が最も優れたゲル化能を示したが、そのＭＧＣは蒸留水中で０．３％（８ｍＭ）であって、これはゲル化剤９の一分子が６，７００個の水分子を不動化することができることを意味する。ｐＨ２の酸性緩衝液中でゲル化剤のＭＧＣ値は蒸留水での値より低く、緩衝液のｐＨに比例して増加した。
【００８１】
線形長鎖アルキルを有するゲル化剤（ゲル化剤９〜１１）は分岐アミノ酸が結合されたゲル化剤（ゲル化剤２、４及び５）及びバルキーなアミノ酸が結合されたゲル化剤（ゲル化剤１）に比べて低いＭＧＣ値を有した。
【００８２】
β−分岐アミノ酸ゲル化剤（ゲル化剤４及び５）と短鎖アルキルゲル化剤（ゲル化剤８）はただ約１週間の間安定的に保持できる不透明ゲルを形成した。これに対し、ゲル化剤１、２及び９〜１１は各媒質で約６ヶ月間保持できる非常に安定したゲルを形成し、このゲルは半透明又は不透明であった。０．９％のＮａＣｌ溶液でのＭＧＣ値は蒸留水で測定されたものと同じであって、これは本発明のゲル化剤化合物が生体内の適用のために用いられることができることを示唆する。
（試験例２）
【００８３】
（ゲル化剤によって形成されたヒドロゲルの構造形態）
前記実施例で製造されたゲル化剤によって形成されたヒドロゲルの構造形態を次のように走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
【００８４】
まず、各ゲル化剤１〜１１を表１に記載されたＭＧＣを満足させるように０．００３〜０．０２ｇ範囲の量で１ｍｌの蒸留水に加え、この混合物を１００℃で加熱してヒドロゲルを形成した。ヒドロゲルを−７８℃に冷凍させてから６時間凍結乾燥してキセロゲルを製造した。得られたゲル化剤１〜１１のキセロゲルを多様な倍率のＳＥＭで観察して得られたＳＥＭイメージを図１に示した。
【００８５】
図１から明らかなように、前記キセロゲルは纎維状及び層状の二つのタイプであった。ゲル化剤１、２及び９〜１１によって形成されたヒドロゲルは、纎維の直径が２０〜５０ｎｍである纎維状構造を示し、一方、ゲル化剤４、５及び８によって形成されたヒドロゲルは、非常に厚い層状構造を示した。纎維状構造を有するヒドロゲルは半透明であるかまたは不透明であるのに対し、層状構造を有するヒドロゲルは全て不透明であり安定性が低かった。
（試験例３）
【００８６】
（ゲル化剤の自己組織化のメカニズム）
ゲル化剤の自己組織化を引き起こす推進力を解明するため、参照例に記載された方法によってゲル化剤のＦＴ−ＩＲ及び１Ｈ ＮＭＲスペクトルを得て、ＭＯＰＡＣ６モデリングによって水素結合相互作用を調査した。
（１）ＦＴ−ＩＲ
図２に示したゲル化剤５、９及び１１のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、各アミノ酸単位のカルボン酸残基のカルボニル伸縮バンドが非晶質固体状での位置（１７０５ｃｍ−１）に比べてゲル状では１６９９ｃｍ−１まで顕著にシフトされていた。このようなスペクトル変化はカルボキシル基による水素結合相互作用がゲル化の推進力中の一つであることを意味する。しかし、ゲル状態におけるアミド基のＣ＝Ｏ伸縮振動数が非晶質固体状（１６４５〜１６５０ｃｍ−１）に比べてほとんど変わらないという事実はアミド基が自己組織化にほとんど寄与しないことを意味する。
（２）１Ｈ ＮＭＲ
Ｈ２Ｏの含量を０〜５０％に変化させたＤＭＳＯ−ｄ６とＨ２Ｏとの混合液にゲル化剤１、２、４、５及び８〜１１をそれぞれ５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させた後、１Ｈ−ＮＭＲ分光法によってウレイド及びアミド残基のプロトンシフト変化を調査した。
【００８７】
図３から明らかなように、Ｈ２Ｏの含量が４０％まで増加するにつれアミドプロトンがダウンフィールドへシフトしているが、Ｈ２Ｏの含量が４０％以上になるとアップフィールドへシフトした。このような結果は水素結合の性質が、例えば（ＣＤ３）３ＳＯ・・・Ｈ−ＮからＨ２Ｏ・・・Ｈ−Ｎに変化したことを意味する（Suzuki, M. et al., Helv. Chim. Acta. 2003, 86, 2228; and Kogigo, M. et al., Chem. Eur. J. 2003, 9, 348）。また、４０％以上のＨ２Ｏ濃度でアミドＮＨシグナルがアップフィールドにシフトしたことはゲル化剤分子間の水素結合が生じたことを意味する（Suzuki, M. et al., 同上文献; Kogigo, M. et al., 同上文献; Billiot, F. H. et al., Langmuir 2002, 18, 2993; 及び Rabenstein, D. L., J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 2797）。アミド残基は一般的に２０〜３０％のＨ２Ｏ濃度で分子間水素結合を形成し始めると報告されている（Suzuki, M. et al., 同上文献）。しかし、本実施例では４０％以上のＨ２Ｏ濃度で分子間水素結合を形成し始めた。このような事実はアミド残基の分子間水素結合の程度が予想より著しく低いということを意味し、これは前記ＦＴ−ＩＲスペクトル観察結果と一致する。興味深いことに、ただ１０％のＨ２Ｏ濃度でウレイドプロトンの共鳴がアップフィールドにシフトし始めたということである。このような傾向はビオチン自体に対して観察したものと正確に一致しており、これはウレイド残基がこのような低いＨ２Ｏ濃度で分子間水素結合を形成し、これによりヒドロゲル化が発生するということを意味する。ビオチンの結晶構造でカルボキシル基がウレイド残基と水素結合を形成するので（DeTitta, G. T. et al., J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 1920）、ウレイドプロトンの化学的シフトでのアップフィールド変化は主にカルボキシル基間の水素結合によることが分かる。
（３）水素結合相互作用
ＭＯＰＡＣ６ソフトウェア（http://www.ccl.netから入手）及びＡＭ１ハミルトニアンを利用してＭＭＯＫ（ＣＯＮＨ−タイプの結合に対する分子力学補正）を考慮したゲル化剤５の二量体内でゲル化剤分子間の水素結合相互作用を調査した（図４）。
【００８８】
その結果、最低の生成熱を伴なう最も有効な水素結合が二量体錯体のウレイドとカルボキシル基との間で起こることを見出した。このような事実に基づいて、ビオチン系ヒドロゲル化剤においてはビオチン残基のウレイド基が他のゲル化剤分子の末端カルボキシル基と分子間水素結合を形成することによって自己組織化したポリマー鎖を形成することを予測することができる。このような水素結合の以外に疎水性相互作用及びファンデルワールス力はゲル化工程だけでなく、ゲル状での構造挙動の決定に重要な役割をする。
（試験例４）
【００８９】
（ヒドロゲルにおけるリガンド−受容体相互作用の影響）
ゲル状のヒドロゲルにおけるリガンド−受容体相互作用の影響を下記のように調査した。
【００９０】
０．００２ｇのゲル化剤９を１ｍｌの蒸留水に加え、１００℃に加熱してヒドロゲルを形成した。これに０．００２当量のストレプトアビジンを加え、１時間後に生成したゲルのＳＥＭイメージを観察した。
【００９１】
図５のＳＥＭイメージ（ａ：ストレプトアビジンの添加前；ｂ：ストレプトアビジンの添加後）から明らかなように、ストレプトアビジンの添加によってゲル状が破壊され、この試料のゲル纎維における多くの割れ目が観察された。このような結果はストレプトアビジン分子がリガンド−受容体に作用してビオチンのウレイド基に特異的に結合することによってゲル化剤のファイバーネットワークを破壊するということを意味する。
（試験例５）
【００９２】
ビオチン系ヒドロゲルによる薬物伝達
１ｍｌの５０μＭのジドブジン（Ｚｉｄｏｖｕｄｉｎｅ； ＡＺＴ）溶液または水（コントロール）にゲル化剤９を０．３重量％加えて得られた混合物を１００℃に加熱してゲルを形成させた後、１ｍｌの水に浸した。所定時間後、ゲルから溶液と水を除去し、コントロール溶液を対照として用いてＡＺＴ−含有溶液のＵＶ／ＶＩＳ吸光度を２６６ｎｍ（ＡＺＴのλｍａｘ）で記録した。続いて、前記取り除いた溶液及び水を再びゲルに加えた。このようなサイクルを９時間行うことによってゲルから放出されて水に溶解されたＡＺＴの量を経時的に定量した。
【００９３】
図６Ａに示したように、９時間後１８％のＡＺＴだけがゲル相から水相に放出され、ゲル自体に対しては実質的にＵＶ／ＶＩＳ吸光が観察されなかった。
【００９４】
また、ヒドロゲルからのＡＺＴの放出に対するストレプトアビジンの影響を調べるために、ＡＺＴ溶液に形成されたゲルが浸漬された水に０．００２当量のストレプトアビジンを添加することを除いては前記と同様の実験を繰り返した。各測定時点でＡＺＴの放出量が約１〜７％ずつ増加することが観察された（図６Ａ）。このような結果から本発明のビオチン系ヒドロゲルからの薬物放出をストレプトアビジンを用いて調節することができることが分かる。
【００９５】
一方、ＡＺＴが組み込まれる前後のゲルの外観を観察した結果、ＡＺＴが組み込まれることによって均一なゲルから不均一なゲルに変化することがわかる。ＡＺＴが組み込まれる前後のゲルのＳＥＭイメージは内部構造の変化を示す（図６Ｂ）。
【００９６】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更及び修正可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上説明したように、本発明は、熱安定性及び生体適合性を有するヒドロゲルを製造するに当ってヒドロゲル化剤として有用なビオチン−アミノ酸複合体、及びそれから製造された薬物送達システムについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】ゲル化剤１、２、４、５及び８〜１１のキセロゲルの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージである。
【図２】固体状（実線）及びゲル状（点線）のゲル化剤５（Ａ）、ゲル化剤９（Ｂ）及びゲル化剤１１（Ｃ）のＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図３】多様な割合（ｖ／ｖ）のＤＭＳＯ−ｄ６及びＨ２Ｏを含む溶液でのゲル化剤のウレイド（Ａ）及びアミド残基（Ｂ）のプロトン化学シフトの変化を示すグラフである。
【図４】ＭＯＰＡＣ６モデリングを用いてゲル化剤５の二量体の有効水素結合を理論的に分析したものである。
【図５】ストレプトアビジンの添加前（ａ）及び添加後（ｂ）のゲル化剤９から製造されたヒドロゲルのＳＥＭのイメージである。
【図６】図６Ａは、ＡＺＴ／ゲル化剤９のヒドロゲル及びストレプトアビジン含有ＡＺＴ／ゲル化剤９のヒドロゲルから放出されたジドブジン（Zidovudine;AZT）の経時的な濃度変化を示す図である。図６Ｂは、ゲル化剤９及びＡＺＴ／ゲル化剤９のヒドロゲルのＳＥＭのイメージである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱安定性及び生体適合性を有するヒドロゲルを製造するに当ってヒドロゲル化剤として有用なビオチン−アミノ酸複合体、及びそれから製造された薬物送達システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲルは動物細胞の成長など自然界に広く用いられているが、最近、薬物伝達（Okano, T., Biorelated Polymers and Gels, Academic Press, San Diego, 1998）とヒト組職工学、及び骨組みのような分野で、先端技術の応用のための先進物質として用いられている（Dagani, R., Chem. Eng. News 1997, 75, 26; Nishikawa, T. et al., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6110; and Osada, Y. and Gong, J. P., Adv. Mater. 1998, 10, 827）。
【０００３】
最近は、単純な両親媒性物質（Menger, F. M. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1140）、両末端に親水性基を持つボラ型両親媒性体（Acharya, S. N. G., Chem. Mater. 1999, 11, 3504）、ジェミニ界面活性剤（Iwaura, R. et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 1009）及びその他ヒドロゲル化剤（Yang, Z. et al., Chem. Commun. 2004, 208; and Numata, K. M. et al., Chem. Commun. 2004, 1996）のような低分子量化合物からヒドロゲルを製造する際に超分子自己集合法が用いられている。超分子ヒドロゲルは、単量体単位が高分子纎維状に自己組織化する際に溶媒分子を不動化して形成される。薬物またはビタミンを直接用いてヒドロゲルを形成する類似方法を用いれば、「自己伝達」システムとして作用し得る新規のタイプの生体材料が得られることが提案されている（Xing, B. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14846）。
【０００４】
一方、ビオチン（ビタミンＨ）は脂肪酸の合成及び脂肪酸と炭水化物の酸化を促進し、タンパク質、葉酸、パントテン酸及びビタミンＢ１２の生体利用率を高めるので臨床的に重要である（Friedrich, W., Vitamins, Walter de Grueter & Co, Berlin, 1998）。しかし、ビオチンは水に対する溶解度が低く（1.0〜0.8mmol/L）、有機溶媒に溶解しないので、その生体利用率が低く、非常に制限された用途だけに用いられてきた。
【０００５】
ビオチン系有機ゲルが報告されたことがあるが（Crisp, G. T. and Gore, J., Syn. Commun. 1997, 27, 2203）、これは生体に不適合であるので、薬物送達システムとして用いることができない。
【０００６】
本発明者らは薬物伝達物質として有用なヒドロゲル化剤を開発するために研究を重ねた結果、低分子量ビオチン−アミノ酸複合体が生体適合性を有し、水性媒質において非常に優れたゲル化特性を示し、従ってそれから製造されたヒドロゲルが薬物送達システムとして有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【非特許文献１】Okano, T., Biorelated Polymers and Gels, Academic Press, San Diego, 1998
【非特許文献２】Dagani, R., Chem. Eng. News 1997, 75, 26
【非特許文献３】Nishikawa, T. et al., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6110
【非特許文献４】Osada, Y. and Gong, J. P., Adv. Mater. 1998, 10, 827
【非特許文献５】Menger, F. M. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1140
【非特許文献６】Acharya, S. N. G., Chem. Mater. 1999, 11, 3504
【非特許文献７】Iwaura, R. et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 1009
【非特許文献８】Yang, Z. et al., Chem. Commun. 2004, 208
【非特許文献９】Numata, K. M. et al., Chem. Commun. 2004, 1996
【非特許文献１０】Xing, B. et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14846
【非特許文献１１】Friedrich, W., Vitamins, Walter de Grueter & Co, Berlin, 1998
【非特許文献１２】Crisp, G. T. and Gore, J., Syn. Commun. 1997, 27, 2203
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は水性媒質において優れたゲル化特性を有するゲル化剤化合物及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は前記ゲル化剤化合物を用いて製造されたヒドロゲルを提供することである。
【０００９】
本発明のまた他の目的は前記ヒドロゲルを含む薬物送達システムを提供することである。
【００１０】
本発明の目的を達成するために本発明の一態様によれば、ビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基とのアミド結合で連結されたビオチン−アミノ酸複合体が得られる。
【００１１】
本発明の他の目的を達成するための本発明の態様によれば、本発明は前記ビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させることによってそのヒドロゲルを得ることができる。
【００１２】
本発明のまた他の目的を達成するための本発明の他の態様によれば、本発明は前記ヒドロゲル及びその中に組み込まれた薬物を含む薬物送達システムを得ることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の望ましいビオチン−アミノ酸複合体は化１で表わすことができる。
【００１４】
【化１】
【００１５】
前記式中、ＲはＣ１−Ｃ６アルキル、またはフェニル、メチル、メチルチオ、ヒドロキシフェニルまたはインドールで置換されたＣ１−Ｃ３アルキルである。
【００１６】
本発明によるビオチン−アミノ酸複合体の中で最も望ましい化合物は、前記化１でＲがＣ４−Ｃ６アルキルまたはフェニルメチルである化合物である。
【００１７】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体は、ビオチンそのもののように遊離カルボキシル基を持っており、アミノ酸残基の種類によって多様な疎水性を示す。また、ビオチン−アミノ酸複合体は受容体結合部位である不変のウレイド残基をそのまま保有しているので、アビジン、ストレプトアビジン、シクロデキストリン及びインスリンのような好適な受容体と受容体−リガンド相互作用体を形成することができる。
【００１８】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体は、下記化学式２に示したようにビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基との間に新しいアミド結合を形成させることによって製造することができる。
【００１９】
【化２】
【００２０】
試薬：（i）アミノ酸のメチルエステル、ＥＤＣ、ＤＭＡＰ （ii）ＮａＯＨ、ＭｅＯＨ
具体的に記述すれば、Ｄ−ビオチン、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド・ＨＣｌ（ＥＤＣ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン（ＤＭＡＰ）を適当な有機溶媒、例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジクロロメタン、卜リクロロメタン及びテトラヒドロフランなどに溶解させ、これにアミノ酸のメチルエステルを添加した後、得られた混合物を２〜１０時間、好ましくは４〜６時間反応させることによって中間体化合物を得る。この中間体化合物を有機溶媒と水との混合物、例えばメタノールと水の混合物中でＮａＯＨで２〜１０時間、好ましくは４〜６時間処理してビオチン−アミノ酸複合体を得る。前記製造工程での各反応は室温で行うことが望ましい。
【００２１】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体（ゲル化剤）は水、生理食塩水及び広範囲なｐＨを有する多様な緩衝液のような水性媒質に溶解してヒドロゲルを形成する。ヒドロゲルの安定性を決定する構造形態は、アミノ酸残基の測鎖の特性に応じて非常に多様に変化するが、本発明のヒドロゲルから形成されたキセロゲルは纎維状及び層状の二つの形で具現される。一般的に、アミノ酸残基上に線形長鎖アルキルを有するゲル化剤によって形成されるヒドロゲルはその纎維の直径が２０〜５０ｎｍである纎維状構造を示す。一方、アミノ酸残基上に分岐鎖または短鎖アルキルを有するゲル化剤の作用に形成されたヒドロゲルはより厚い層状構造を示す。
【００２２】
また、ゲル化剤のアミノ酸残基上の疎水性残基の特性は、ゲル化剤によって形成されたゲルの安定性及び透明度に大きい影響を及ぼす。即ち、線形長鎖アルキルを有するゲル化剤は水性媒質中で約６ヶ月間安定的に保持されるゲルを形成し、このゲルは半透明又は不透明である。一方、分岐鎖または短鎖アルキルを有するゲル化剤を用いて形成したヒドロゲルは比較的安定性が低く、不透明である。
【００２３】
さらに、０．９％のＮａＣｌ溶液において測定された本発明のヒドロゲルの最小ゲル化濃度（minimum gelation concentration; MGC）値は蒸留水を用いて測定したものと同等であるので、本発明のビオチン−アミノ酸複合体は生体内適用のために用いることができる。
【００２４】
本発明のビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させてヒドロゲルを形成させ、これに薬物を添加すれば、薬物が前記ヒドロゲル内に組み込まれた薬物送達システムを得ることができる。このように製造された薬物送達システムはヒドロゲルに組み込まれた薬物を徐々に放出するので、本発明のビオチン−アミノ酸複合体は薬物送達システムの製造のための生体材料として非常に有用である。
【００２５】
一方、本発明のビオチン−アミノ酸複合体において、ビオチン残基のウレイド基は他のゲル化剤分子の末端カルボキシル基にと分子間水素結合を形成することによって自己組織化されたポリマー鎖として作用してヒドロゲルを形成する。リガンド−受容体相互作用によって、アビジン、ストレプトアビジン、シクロデキストリン及びインスリンのようなビオチンの受容体がビオチンのウレイド基に特異的に結合すれば、ビオチン系ゲル化剤のファイバーネットワークが破壊されて薬物の放出が速くなる。従って、薬物放出速度をビオチン受容体の含量によって調節することができるように薬物送達システムを製造する際、ビオチン−アミノ酸複合体のヒドロゲルを含む媒質にビオチン受容体を添加することが有利である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によるビオチン−アミノ酸複合体は低分子化合物であって、生体適合性を有し、水性媒質において非常に優れたゲル化特性を示すので、それから製造されたヒドロゲルは薬物送達システムとして非常に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、下記実施例により本発明をさらに詳細に説明する。但し、下記実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２８】
また、固体混合物中の固体、液体中の液体、及び液体中の固体に対する下記百分率はそれぞれ重量／重量、体積／体積及び重量／体積を基準としたものであり、すべての反応は特に言及されない限り室温で行われた。
（参照例）
【００２９】
（材料及び機器分析）
下記実施例に用いられたすべての化学物質はアルドリッチ社製（Aldrich Chemical Company）であって、追加精製なしで用いた。各反応は不活性脱水アルゴンの雰囲気下において、真空中で加熱乾燥させたガラス容器を用いて行った。フラッシュクロマトグラフィーはシリカゲル６０（２３０−４００メッシュ；ＡＳＴＭ）を用いて実施した。融点はエレクトロサマル（Electrothermal）社製の１Ａ ９０００シリーズ機器を用いて測定した。ＦＴ−ＩＲスペクトルはブルカー（Brucker）社製のモデルＦＴ−ＩＲ ＰＳ５５＋スペクトロメーター上に記録された。低解像度のＦＡＢ＋質量スペクトルはＪＥＯＬ ＪＭＳ−ＡＸ５０５ＷＡ（ＦＡＢ）スペクトロメーターを用いて得た。１Ｈ及び１３Ｃ ＮＭＲスペクトルはブルッカアスペクト３００ ＮＭＲスペクトロメーターを用いて得た。化学シフトは内部標準物質であるテトラメチルシラン（TMS）を基準にしてダウンフィールドへシフトされるｐｐｍ単位で記録し、結合定数はヘルツ（Hz）単位で表示した。スペクトルの分裂パターンは、ｓ（シングレット；singlet）；ｄ（タブレット；doublet）；ｄｄ（二重タブレット；double doublet）;ｄｔ(変形トリプレット；distorted triplet);ｔ(トリプレット；triplet);ｍ(マルチプレット；multiplet)及びｂｒ(ブロード;broad）で示した。ＳＥＭイメージはフィリップス（Philips）社製のＸＬ３０Ｓ ＦＥＧ ＳＥＭ分析機を用いて得た。
【実施例】
【００３０】
（ビオチン−アミノ酸複合体ヒドロゲル化剤の合成）
【００３１】
【化３】
（実施例１）
【００３２】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−フェニルアラニン（ゲル化剤１）の製造）
（ステップ１）
Ｄ−ビオチン（２４４ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド・ＨＣｌ（ＥＤＣ；１９２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン（ＤＭＡＰ；１２２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ；２５ｍｌ）に溶解させ、アルゴンガス注入口付きの２口（ｔｗｏ−ｎｅｃｋ）丸底フラスコに入れた。Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩（１１５ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を加え、混合物を４時間攪拌した。反応が終わると、混合物を水に注いでＣＨ２Ｃｌ２で抽出した。得られた産物を分離し、カラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ２；ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ、１０：１）で精製して３０９ｍｇの化合物１ａを得た（収率：７６％）。
【００３３】
（ステップ２）
化合物１ａ（２０２ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ）を２５ｍｌの丸底フラスコに入れ、ここに蒸留水（４ｍｌ）及びＭｅＯＨ（８ｍｌ）を添加した。ＮａＯＨ（６０ｍｇ、３当量）をフラスコに加え、混合物を室温で４時間攪拌した。反応が終わった後、薄い硫酸を用いて混合物をｐＨ２〜３に酸性化した。加水分解されて沈澱された産物を濾過し、空中乾燥させた後、アセトン及びＣＨ２Ｃｌ２で数回洗滌した。産物をカラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ２；トルエン／ＭｅＯＨ／アセトン／ＡｃＯＨ、１４：４：１：１）で分離した後、凍結乾燥してゲル化剤化合物１（１９５ｍｇ）を得た。
【００３４】
融点：２０５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.12 (d, J = 7.9 Hz, 1H; NH), 7.30-7.20 (m, 5H; Ar-H), 6.41 (s, 1H; N3H), 6.10 (s, 1H; N1H), 4.43 (dt, J1 = 7.1 Hz, J2 = 3.5 Hz, 1H, CH), 4.31 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 4.12 (dd, J1 = 6.3 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H; CH), 3.07 (dd, J1 = 8.8 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 2.87 (d, J = 5.1 Hz, 2H; CH2), 2.80 (dd, J = 4.8 Hz, Jgem = 12.0 Hz, 1H; CH2), 2.56 (d, Jgem = 12.0 Hz, 1H; CH2), 2.05 (t, J = 6.9 Hz, 2H; CH2), 1.44-1.40 (br, 4H; CH2), 1.26-1.19 (m, 2H; CH2)。
【００３５】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.35, 172.16, 162.79, 137.82, 129.11, 128.19, 126.41, 61.04, 59.22, 55.49, 53.33, 38.95, 38.67, 36.78, 34.86, 28.01, 25.24.
MS (FAB): m/z 392 [M + H]+。
【００３６】
Ｃ１９Ｈ２５Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 58.28; H, 6.44; N, 10.73; S, 8.19。 測定値: C, 57.89; H, 6.43; N, 10.70; S, 8.13。
（実施例２）
【００３７】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−ロイシン（ゲル化剤２）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−ロイシンメチルエステル塩酸塩（１８２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物２ａ（３０９ｍｇ、収率：８１％）を得た。また、化合物２ａ（１８６ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物２（１７８ｍｇ）を得た。
【００３８】
融点：２０９〜２１０℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.03 (d, J = 7.56 Hz.1H; NH), 6.43 (s, 1H; N3H), 6.38 (s, 1H; N1H), 4.31 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 4.29 (dd, J1 = 8.4 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.13 (dd, J1 = 5.6 Hz, J2 = 4.3 Hz, 1H; CH), 3.08 (dt, J1 = 7.2 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 2.84 (dd, J = 4.2 Hz, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.62 (d, Jgem= 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.12 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.66-1.48 (br, 6H; CH2), 1.35 (m, 2H; CH2), 1.12 (m, 1H; CH), 0.88 (d, J = 3.4 Hz, 6H; CH3)。
【００３９】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.91, 171.82, 162.36, 60.71, 58.89, 55.07, 49.71, 40.06, 38.39, 34.46, 27.68, 27.63, 24.88, 24.00, 22.50, 20.92。MS (FAB): m/z 358 [M + H]+。
【００４０】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 53.76; H, 7.61; N, 11.73; S, 8.97。測定値: C, 53.56; H, 7.77; N, 11.55; S, 8.87。
（実施例３）
【００４１】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−メチオニン（ゲル化剤３）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−メチオニンメチルエステル塩酸塩（２００ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物３ａ（３００ｍｇ、収率：７２％）を得た。また、化合物３ａ（１９５ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物３（１８８ｍｇ）を得た。
【００４２】
融点：２０７℃。H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.11 (d, J = 7.8 Hz, 1H; NH), 6.43 (s, 1H; N3H), 6.34 (s, 1H; N1H), 4.31 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 4.5 Hz, 1H; CH), 4.23 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 4.2 Hz, 1H; CH), 4.12 (dd, J1 = 6.9 Hz, J2 = 4.3 Hz, 1H; CH), 3.06 (dt, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H; CH), 2.79 (dd, J = 4.5 Hz, Jgem = 13.5 Hz, 1H; CH2), 2.50 (d, Jgem = 13.5 Hz, 1H; CH2), 2.45 (t, J = 6.8 Hz, 2H; CH2), 2.13 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 2.09 (s, 3H; CH3), 1.88-1.76 (m, 2H; CH2), 1.50-1.48 (br, 4H; CH2), 1.32 (m, 2H; CH2)。
【００４３】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.51, 172.34, 162.79, 61.00, 59.10, 55.42, 50.77, 40.28, 34.75, 30.51, 29.72, 28.93, 27.9, 25.71, 14.57。MS (FAB): m/z 376 [M + H]+。
【００４４】
Ｃ１５Ｈ２５Ｎ３Ｏ４Ｓ２に対する元素分析−計算値：C, 47.98; H, 6.71; N, 11.19; S, 17.08。測定値: C, 47.77; H, 6.55; N, 10.97; S, 17.12。
（実施例４）
【００４５】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−イソロイシン（ゲル化剤４）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−イソロイシンメチルエステル塩酸塩（１８２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物４ａ（２４６ｍｇ、収率：６６％）を得た。また、化合物４ａ（１８６ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物４（１７８ｍｇ）を得た。
【００４６】
融点：２３０〜２３３℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.95 (d, J = 8.5 Hz, 1H; NH), 6.40 (s, 1H; N3H), 6.34 (s, 1H; N1H), 4.27 (dt, J1 = 7.2 Hz, J2 = 5.2 Hz, 1H; CH), 4.14 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.1 Hz, 1H; CH), 4.07 (dd, J1 = 7.8 Hz, J2 = 5.6 Hz, 1H; CH), 3.03 (dt, J1 = 6.3 Hz, J2 = 4.3 Hz, 1H; CH), 2.75 (dd, J = 6.0 Hz, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.50 (d, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.12 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.52-1.48 (m, 1H; CH), 1.44-1.35 (br, 4H; CH2), 1.17-1.12 (m, 2H; CH2), 0.80-0.76 (m, 6H; CH3)。
【００４７】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 172.77, 171.81, 162.21, 60.52, 58.66, 55.58, 38.10, 35.56, 34.16, 27.59, 27.47, 24.83, 24.18, 15.01, 10.71。
MS (FAB): m/z 358 [M + H]+。
【００４８】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 53.76; H, 7.61; N, 11.73; S, 8.97。測定値: C, 53.62; H, 7.57; N, 11.59; S, 8.95。
（実施例５）
【００４９】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−バリン（ゲル化剤５）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−バリンメチルエステル塩酸塩（１６７ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ（９：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物５ａ（１６５ｍｇ、収率：５０％）を得た。また、化合物５ａ（１７９ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物５（１５６ｍｇ、収率９１％）を得た。
【００５０】
融点：２１５〜２１６℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.80 (d, J = 8.7 Hz, 1H; NH), 6.36 (s, 1H; N3H), 6.30 (s, 1H; N1H), 4.27 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 4.13 (dd, J1 = 5.8 Hz, J2 = 3.2 Hz, 1H; CH), 4.00 (dd, J1 = 6.0 Hz, J2 = 3.2 Hz, 1H; CH), 3.00 (dt, J1 = 6.4 Hz, J2 = 4.4 Hz, 1H; CH), 2.75 (dd, J = 3.5 Hz, J = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.45 (d, J = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.09 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.92 (m, 1H; CH), 1.53-1.41 (br, 4H; CH2), 1.23-1.20 (m, 2H; CH2), 0.78 (d, J = 6.7 Hz, 6H; CH3)。
【００５１】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 172.50, 171.67, 161.96, 60.26, 58.40, 56.24, 54.67, 37.84, 33.91, 28.94, 27.35, 27.22, 24.59, 18.41, 17.29。MS (FAB): m/z 343.94 [M + H]+。
【００５２】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 52.46; H, 7.34; N, 12.23; S, 9.04。測定値: C, 52.37; H, 7.46; N, 11.92; S, 8.79。
（実施例６）
【００５３】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−チロシン（ゲル化剤６）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−チロシンメチルエステル塩酸塩（２３１ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物６ａ（２１２ｍｇ、収率：５０％）を得た。また、化合物６ａ（２１０ｍｇ）を用い、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ／アセトン／ＡｃＯＨ（１４：４：１：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物６（１７７ｍｇ、収率：８７％）を得た。
【００５４】
融点：２５９〜２６０℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 9.22 (s, 1H; ArOH), 8.09 (d, J = 8.1 Hz, 1H; NH), 7.00 (d, J = 8.1, 2H; ArH), 6.60 (d, J = 8.0 Hz, 2H; ArH), 6.44 (s, 1H; N3H), 6.40 (s, 1H; N1H), 4.32 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 4.1 Hz, 1H; CH), 4.28 (dd, J = 7.2 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.11 (dd, J1 = 7.0 Hz, J2 = 5.1 Hz, 1H; CH), 3.04 (dt, J1 = 6.6 Hz, J2 = 4.1 Hz, 1H; CH), 2.92 (d, J = 7.0 Hz, 2H; CH2), 2.75 (dd, J = 6.0 Hz, Jgem = 12.3 Hz, 1H; CH2), 2.59 (d, Jgem = 12.3 Hz, 1H; CH2), 2.08 (t, J = 6.3 Hz, 2H; CH2), 1.54-1.40 (br, 4H; CH2), 1.22-1.20 (m, 2H; CH2)。
【００５５】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.29, 172.07, 162.70, 155.83, 129.93, 127.74, 114.93, 61.01, 59.22, 55.37, 53.58, 40.39, 36.04, 34.86, 27.95, 25.14。MS (FAB): m/z 407.99 [M + H]+。
【００５６】
Ｃ１９Ｈ２５Ｎ３Ｏ５Ｓに対する元素分析−計算値：C, 56.00; H, 6.18; N, 10.31; S, 7.87。測定値: C, 55.85; H, 6.00; N, 10.42; S, 7.87。
（実施例７）
【００５７】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−トリプトファン（ゲル化剤７）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−トリプトファンメチルエステル塩酸塩（２５４ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させ、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ（１２：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階１と同様な手順で化合物７ａ（３６５ｍｇ、収率：８２％）を得た。また、化合物７ａ（２２２ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物７（２１５ｍｇ）を得た。
【００５８】
融点：１６０〜１６１℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.14 (d, J = 7.8 Hz, 1H; NH), 7.55 (d, J = 6.9 Hz, 1H; NH), 7.37 (d, J = 8.1 Hz, 1H; ArH), 7.10-6.90 (m, 4H; ArH), 6.45 (s, 1H; N3H), 6.40 (s, 1H; N1H), 4.50 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.30 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 5.2 Hz, 1H; CH), 4.16 (dd, J1 = 6.8 Hz, J2 = 3.1 Hz, 1H; CH), 3.15 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 3.01 (d, J = 6.4 Hz, 2H; CH2), 2.80 (dd, J = 4.5 Hz, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2) 2.59 (d, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.07 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.45-1.42 (m, 4H; CH2), 1.25-1.22 (m, 2H; CH2)。
【００５９】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 173.98, 172.45, 163.07, 136.38, 127.50, 121.22, 118.66, 111.67, 110.32, 61.2, 59.49, 55.27, 53.11, 40.61, 35.51, 28.28, 27.45, 25.45。MS (FAB): m/z 431.02 [M + H]+。
（実施例８）
【００６０】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−ノルバリン（ゲル化剤８）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−ノルバリンメチルエステル塩酸塩（１６７ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させ、カラムクロマトグラフィーの溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ（９：１）の混合物を用いることを除いては実施例１の段階１と同様な手順で化合物８ａ（１６５ｍｇ、収率：５０％）を得た。また、化合物８ａ（１７９ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物８（１５１ｍｇ、収率：８８％）を得た。
【００６１】
融点：２５５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.00 (d, J = 7.9 Hz, 1H; NH), 6.39 (s, 1H; N3H), 6.34 (s, 1H; N1H), 4.28 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 4.13 (dd, J1 = 7.1 Hz, J2 = 5.5 Hz, 1H; CH), 4.06 (dd, J1 = 6.8 Hz, J2 = 3.1 Hz, 1H; CH), 3.04 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 2.79 (dd, J = 4.8 Hz, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.54 (d, Jgem = 13.2 Hz, 1H; CH2), 2.07 (t, J = 7.1 Hz, 2H; CH2), 1.60-1.45 (br, 6H; CH2), 1.30-1.24 (m, 4H; CH2), 0.93 (t, J = 7.2 Hz, 3H; CH3)。
【００６２】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 174.34, 172.52, 163.07, 61.32, 59.48, 55.75, 51.67, 38.98, 35.07, 33.34, 28.32, 28.28, 25.58, 19.00, 13.78。
MS (FAB): m/z 343.99 [M + H]+。
【００６３】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 52.46; H, 7.34; N, 12.23; S, 9.34。測定値: C, 52.37; H, 7.46; N, 11.99; S, 9.19。
（実施例９）
【００６４】
（Ｎ−ビオチニル−Ｌ−ノルロイシン（ゲル化剤９）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＬ−ノルロイシンメチルエステル塩酸塩（１８２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用いることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物９ａ（２６５ｍｇ、収率：７０％）を得た。また、化合物９ａ（１８６ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物９（１７８ｍｇ）を得た。
【００６５】
融点：１７２℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.98 (d, J = 7.8 Hz, 1H; NH), 6.39 (s, 1H; N3H), 6.33 (s, 1H; N1H), 4.28 (dt, J1 = 7.5 Hz, J2 = 5.1 Hz, 1H; CH), 4.14 (dd, J1 = 6.1 Hz, J2 = 3.7 Hz, 1H; CH), 4.06 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.8 Hz, 1H; CH), 3.08 (dt, J1 = 5.7 Hz, J2 = 4.5 Hz, 1H; CH), 2.80 (dd, J = 5.1 Hz, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.54 (d, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.10 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.62-1.52 (br, 6H; CH2), 1.80 (m, 4H; CH2), 1.25 (m, 2H; CH2), 0.80 (t, J = 6.7 Hz, 3H; CH3)。
【００６６】
13C NMR (75.5 MHz, DMSO-d6): 174.02, 172.27, 162.79, 61.09, 59.24, 55.52, 51.67, 40.37, 34.78, 30.75, 28.13, 27.65, 25.31, 21.77, 13.85。MS (FAB): m/z 358 [M + H]+。
【００６７】
Ｃ１６Ｈ２７Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 53.76; H, 7.61; N, 11.73; S, 8.97。測定値: C, 53.32; H, 7.57; N, 11.60; S, 8.95。
（実施例１０）
【００６８】
（Ｎ−ビオチニル−Ｄ，Ｌ−２−アミノエナント酸（ゲル化剤１０）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＤ，Ｌ−２−アミノエナント酸メチルエステル塩酸塩（１９７ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物１０ａ（２８９ｍｇ、収率：７５％）を得た。また、化合物１０ａ（１９８ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物１０（１９４ｍｇ）を得た。
【００６９】
融点：１９５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.98 (d, J = 7.6 Hz, 1H; NH), 6.34 (s, 1H; N3H), 6.30 (s, 1H; N1H), 4.24 (dt, J1 = 6.7 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 4.06 (dd, J1 = 7.5 Hz, J2 = 5.2 Hz, 1H; CH), 4.01 (dd, J1 = 6.8 Hz, J2 = 4.9 Hz, 1H; CH), 3.01 (dt, J1 = 6.9 Hz, J2 = 5.1 Hz, 1H; CH), 2.76 (dd, J = 4.8 Hz, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.47 (d, Jgem = 12.9 Hz, 1H; CH2), 2.05 (t, J = 6.5 Hz, 2H; CH2), 1.57-1.40 (m, 6H; CH2), 1.19-1.17 (br, 8H; CH2), 0.78 (t, J = 6.3 Hz, 3H; CH3)。
【００７０】
13C NMR (75 MHz, DMSO-d6): 174.84, 173.10, 163.05, 61.36, 60.05, 56.34, 52.49, 41.18, 35.70, 31.82, 29.03, 28.92, 28.87, 26.16, 25.94, 22.82, 14.77。MS (FAB): m/z 372 [M + H]+。
【００７１】
Ｃ１７Ｈ２９Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 54.94; H, 7.87; N, 11.31; S, 8.63。測定値: C, 54.72; H, 7.57; N, 11.40; S, 8.75。
（実施例１１）
【００７２】
（Ｎ−ビオチニル−Ｄ，Ｌ−２−アミノカプリル酸（ゲル化剤１１）の製造）
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩の代りにＤ，Ｌ−２−アミノカプリル酸メチルエステル塩酸塩（２０９ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を用い、反応時間を６時間に増加させることを除いては実施例１の段階１と同様にして化合物１１ａ（２８８ｍｇ、収率：７２．１％）を得た。また、化合物１１ａ（２００ｍｇ）を用いて実施例１の段階２と同様な手順でゲル化剤化合物１１（１９２ｍｇ）を得た。
【００７３】
融点：１９８．５℃。1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): 8.12 (d, J = 7.5 Hz, 1H; NH), 6.39 (s, 1H; N3H), 6.31 (s, 1H; N1H), 4.27 (dt, J1 = 6.5 Hz, J2 = 5.4 Hz, 1H; CH), 4.09 (dd, J1 = 7.2 Hz, J2 = 4.6 Hz, 1H; CH), 4.00 (dd, J1 = 6.4 Hz, J2 = 3.5 Hz, 1H; CH), 3.06 (dt, J1 = 7.8 Hz, J2 = 5.0 Hz, 1H; CH), 2.80 (dd, J = 5.8 Hz, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.54 (d, Jgem = 12.6 Hz, 1H; CH2), 2.06 (t, J = 6.0 Hz, 2H; CH2), 1.62-1.42 (m, 6H; CH2), 1.29-1.18 (br, 10H; CH2), 0.80 (t, J = 5.4 Hz, 3H; CH3)。
【００７４】
13C NMR (75 MHz, DMSO-d6): 174.29, 172.55, 163.05, 61.36, 59.51, 55.80, 51.94, 4.63, 36.53, 31.43, 31.31, 28.54, 28.49, 25.68, 25.62, 22.35, 14.27。MS (FAB): m/z 386 [M + H]+。
【００７５】
Ｃ１８Ｈ３１Ｎ３Ｏ４Ｓに対する元素分析−計算値：C, 56.08; H, 8.10; N, 10.90; S, 8.32。 測定値: C, 56.32; H, 7.97; N, 11.04; S, 8.45。
（試験例１）
【００７６】
（ゲル化剤のゲル化能）
ゲル化剤１〜１１のゲル化能を測定するために、「容器反転に対する安定性」測定法（Menger, F. M. and Caran, K. L., J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11679）に従って多様な水性媒質でのゲル化程度を下記のように測定した。
【００７７】
即ち、密閉されたガラス管（内径５ｍｍ）に０．００２〜０．０４ｇの各ゲル化剤及び１ｍｌの水性媒質（蒸留水、０．９％のＮａＣｌ水溶液、０．０１Ｍの塩酸緩衝液（ｐＨ２．０）、０．０５Ｍのフタル酸エステル緩衝液（ｐＨ４．０）、０．０８ＭのＭＯＰＳＯ緩衝液（ｐＨ７．０）または０．０２５Ｍの四ホウ酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ９．０））を加え、これらの混合物を１００℃で溶液になるまで加熱した。その後、ガラス管を室温で５〜１０分間放置した。肉眼での観察結果、相分離が起こらず、ガラス管を逆にした後も、流動しない場合にはゲルが形成されたと判断した。
【００７８】
また、各ゲル化剤化合物がヒドロゲルを形成するゲル化剤の最小濃度である最小ゲル化濃度（minimum gelation concentration(MGC）、重量％）を決定してその結果を下記表１に示した。
【００７９】
【表１】
【００８０】
前記表１から明らかなように、ゲル化剤９が最も優れたゲル化能を示したが、そのＭＧＣは蒸留水中で０．３％（８ｍＭ）であって、これはゲル化剤９の一分子が６，７００個の水分子を不動化することができることを意味する。ｐＨ２の酸性緩衝液中でゲル化剤のＭＧＣ値は蒸留水での値より低く、緩衝液のｐＨに比例して増加した。
【００８１】
線形長鎖アルキルを有するゲル化剤（ゲル化剤９〜１１）は分岐アミノ酸が結合されたゲル化剤（ゲル化剤２、４及び５）及びバルキーなアミノ酸が結合されたゲル化剤（ゲル化剤１）に比べて低いＭＧＣ値を有した。
【００８２】
β−分岐アミノ酸ゲル化剤（ゲル化剤４及び５）と短鎖アルキルゲル化剤（ゲル化剤８）はただ約１週間の間安定的に保持できる不透明ゲルを形成した。これに対し、ゲル化剤１、２及び９〜１１は各媒質で約６ヶ月間保持できる非常に安定したゲルを形成し、このゲルは半透明又は不透明であった。０．９％のＮａＣｌ溶液でのＭＧＣ値は蒸留水で測定されたものと同じであって、これは本発明のゲル化剤化合物が生体内の適用のために用いられることができることを示唆する。
（試験例２）
【００８３】
（ゲル化剤によって形成されたヒドロゲルの構造形態）
前記実施例で製造されたゲル化剤によって形成されたヒドロゲルの構造形態を次のように走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
【００８４】
まず、各ゲル化剤１〜１１を表１に記載されたＭＧＣを満足させるように０．００３〜０．０２ｇ範囲の量で１ｍｌの蒸留水に加え、この混合物を１００℃で加熱してヒドロゲルを形成した。ヒドロゲルを−７８℃に冷凍させてから６時間凍結乾燥してキセロゲルを製造した。得られたゲル化剤１〜１１のキセロゲルを多様な倍率のＳＥＭで観察して得られたＳＥＭイメージを図１に示した。
【００８５】
図１から明らかなように、前記キセロゲルは纎維状及び層状の二つのタイプであった。ゲル化剤１、２及び９〜１１によって形成されたヒドロゲルは、纎維の直径が２０〜５０ｎｍである纎維状構造を示し、一方、ゲル化剤４、５及び８によって形成されたヒドロゲルは、非常に厚い層状構造を示した。纎維状構造を有するヒドロゲルは半透明であるかまたは不透明であるのに対し、層状構造を有するヒドロゲルは全て不透明であり安定性が低かった。
（試験例３）
【００８６】
（ゲル化剤の自己組織化のメカニズム）
ゲル化剤の自己組織化を引き起こす推進力を解明するため、参照例に記載された方法によってゲル化剤のＦＴ−ＩＲ及び１Ｈ ＮＭＲスペクトルを得て、ＭＯＰＡＣ６モデリングによって水素結合相互作用を調査した。
（１）ＦＴ−ＩＲ
図２に示したゲル化剤５、９及び１１のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、各アミノ酸単位のカルボン酸残基のカルボニル伸縮バンドが非晶質固体状での位置（１７０５ｃｍ−１）に比べてゲル状では１６９９ｃｍ−１まで顕著にシフトされていた。このようなスペクトル変化はカルボキシル基による水素結合相互作用がゲル化の推進力中の一つであることを意味する。しかし、ゲル状態におけるアミド基のＣ＝Ｏ伸縮振動数が非晶質固体状（１６４５〜１６５０ｃｍ−１）に比べてほとんど変わらないという事実はアミド基が自己組織化にほとんど寄与しないことを意味する。
（２）１Ｈ ＮＭＲ
Ｈ２Ｏの含量を０〜５０％に変化させたＤＭＳＯ−ｄ６とＨ２Ｏとの混合液にゲル化剤１、２、４、５及び８〜１１をそれぞれ５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させた後、１Ｈ−ＮＭＲ分光法によってウレイド及びアミド残基のプロトンシフト変化を調査した。
【００８７】
図３から明らかなように、Ｈ２Ｏの含量が４０％まで増加するにつれアミドプロトンがダウンフィールドへシフトしているが、Ｈ２Ｏの含量が４０％以上になるとアップフィールドへシフトした。このような結果は水素結合の性質が、例えば（ＣＤ３）３ＳＯ・・・Ｈ−ＮからＨ２Ｏ・・・Ｈ−Ｎに変化したことを意味する（Suzuki, M. et al., Helv. Chim. Acta. 2003, 86, 2228; and Kogigo, M. et al., Chem. Eur. J. 2003, 9, 348）。また、４０％以上のＨ２Ｏ濃度でアミドＮＨシグナルがアップフィールドにシフトしたことはゲル化剤分子間の水素結合が生じたことを意味する（Suzuki, M. et al., 同上文献; Kogigo, M. et al., 同上文献; Billiot, F. H. et al., Langmuir 2002, 18, 2993; 及び Rabenstein, D. L., J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 2797）。アミド残基は一般的に２０〜３０％のＨ２Ｏ濃度で分子間水素結合を形成し始めると報告されている（Suzuki, M. et al., 同上文献）。しかし、本実施例では４０％以上のＨ２Ｏ濃度で分子間水素結合を形成し始めた。このような事実はアミド残基の分子間水素結合の程度が予想より著しく低いということを意味し、これは前記ＦＴ−ＩＲスペクトル観察結果と一致する。興味深いことに、ただ１０％のＨ２Ｏ濃度でウレイドプロトンの共鳴がアップフィールドにシフトし始めたということである。このような傾向はビオチン自体に対して観察したものと正確に一致しており、これはウレイド残基がこのような低いＨ２Ｏ濃度で分子間水素結合を形成し、これによりヒドロゲル化が発生するということを意味する。ビオチンの結晶構造でカルボキシル基がウレイド残基と水素結合を形成するので（DeTitta, G. T. et al., J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 1920）、ウレイドプロトンの化学的シフトでのアップフィールド変化は主にカルボキシル基間の水素結合によることが分かる。
（３）水素結合相互作用
ＭＯＰＡＣ６ソフトウェア（http://www.ccl.netから入手）及びＡＭ１ハミルトニアンを利用してＭＭＯＫ（ＣＯＮＨ−タイプの結合に対する分子力学補正）を考慮したゲル化剤５の二量体内でゲル化剤分子間の水素結合相互作用を調査した（図４）。
【００８８】
その結果、最低の生成熱を伴なう最も有効な水素結合が二量体錯体のウレイドとカルボキシル基との間で起こることを見出した。このような事実に基づいて、ビオチン系ヒドロゲル化剤においてはビオチン残基のウレイド基が他のゲル化剤分子の末端カルボキシル基と分子間水素結合を形成することによって自己組織化したポリマー鎖を形成することを予測することができる。このような水素結合の以外に疎水性相互作用及びファンデルワールス力はゲル化工程だけでなく、ゲル状での構造挙動の決定に重要な役割をする。
（試験例４）
【００８９】
（ヒドロゲルにおけるリガンド−受容体相互作用の影響）
ゲル状のヒドロゲルにおけるリガンド−受容体相互作用の影響を下記のように調査した。
【００９０】
０．００２ｇのゲル化剤９を１ｍｌの蒸留水に加え、１００℃に加熱してヒドロゲルを形成した。これに０．００２当量のストレプトアビジンを加え、１時間後に生成したゲルのＳＥＭイメージを観察した。
【００９１】
図５のＳＥＭイメージ（ａ：ストレプトアビジンの添加前；ｂ：ストレプトアビジンの添加後）から明らかなように、ストレプトアビジンの添加によってゲル状が破壊され、この試料のゲル纎維における多くの割れ目が観察された。このような結果はストレプトアビジン分子がリガンド−受容体に作用してビオチンのウレイド基に特異的に結合することによってゲル化剤のファイバーネットワークを破壊するということを意味する。
（試験例５）
【００９２】
ビオチン系ヒドロゲルによる薬物伝達
１ｍｌの５０μＭのジドブジン（Ｚｉｄｏｖｕｄｉｎｅ； ＡＺＴ）溶液または水（コントロール）にゲル化剤９を０．３重量％加えて得られた混合物を１００℃に加熱してゲルを形成させた後、１ｍｌの水に浸した。所定時間後、ゲルから溶液と水を除去し、コントロール溶液を対照として用いてＡＺＴ−含有溶液のＵＶ／ＶＩＳ吸光度を２６６ｎｍ（ＡＺＴのλｍａｘ）で記録した。続いて、前記取り除いた溶液及び水を再びゲルに加えた。このようなサイクルを９時間行うことによってゲルから放出されて水に溶解されたＡＺＴの量を経時的に定量した。
【００９３】
図６Ａに示したように、９時間後１８％のＡＺＴだけがゲル相から水相に放出され、ゲル自体に対しては実質的にＵＶ／ＶＩＳ吸光が観察されなかった。
【００９４】
また、ヒドロゲルからのＡＺＴの放出に対するストレプトアビジンの影響を調べるために、ＡＺＴ溶液に形成されたゲルが浸漬された水に０．００２当量のストレプトアビジンを添加することを除いては前記と同様の実験を繰り返した。各測定時点でＡＺＴの放出量が約１〜７％ずつ増加することが観察された（図６Ａ）。このような結果から本発明のビオチン系ヒドロゲルからの薬物放出をストレプトアビジンを用いて調節することができることが分かる。
【００９５】
一方、ＡＺＴが組み込まれる前後のゲルの外観を観察した結果、ＡＺＴが組み込まれることによって均一なゲルから不均一なゲルに変化することがわかる。ＡＺＴが組み込まれる前後のゲルのＳＥＭイメージは内部構造の変化を示す（図６Ｂ）。
【００９６】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更及び修正可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上説明したように、本発明は、熱安定性及び生体適合性を有するヒドロゲルを製造するに当ってヒドロゲル化剤として有用なビオチン−アミノ酸複合体、及びそれから製造された薬物送達システムについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】ゲル化剤１、２、４、５及び８〜１１のキセロゲルの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージである。
【図２】固体状（実線）及びゲル状（点線）のゲル化剤５（Ａ）、ゲル化剤９（Ｂ）及びゲル化剤１１（Ｃ）のＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図３】多様な割合（ｖ／ｖ）のＤＭＳＯ−ｄ６及びＨ２Ｏを含む溶液でのゲル化剤のウレイド（Ａ）及びアミド残基（Ｂ）のプロトン化学シフトの変化を示すグラフである。
【図４】ＭＯＰＡＣ６モデリングを用いてゲル化剤５の二量体の有効水素結合を理論的に分析したものである。
【図５】ストレプトアビジンの添加前（ａ）及び添加後（ｂ）のゲル化剤９から製造されたヒドロゲルのＳＥＭのイメージである。
【図６】図６Ａは、ＡＺＴ／ゲル化剤９のヒドロゲル及びストレプトアビジン含有ＡＺＴ／ゲル化剤９のヒドロゲルから放出されたジドブジン（Zidovudine;AZT）の経時的な濃度変化を示す図である。図６Ｂは、ゲル化剤９及びＡＺＴ／ゲル化剤９のヒドロゲルのＳＥＭのイメージである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基がアミド結合で連結されたビオチン−アミノ酸複合体。
【請求項２】
化学式１で表されることを特徴とする請求項１に記載のビオチン−アミノ酸複合体。
【化１】
前記式中、ＲはＣ１−Ｃ６アルキル；または、フェニル、メチル、メチルチオ、ヒドロキシフェニルまたはインドールで置換されたＣ１−Ｃ３アルキルである。
【請求項３】
ＲがＣ４−Ｃ６アルキルまたはフェニルメチルであることを特徴とする請求項２に記載のビオチン−アミノ酸複合体。
【請求項４】
（ａ）Ｄ−ビオチン、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド・ＨＣｌ（ＥＤＣ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン（ＤＭＡＰ）を有機溶媒に溶解させてからアミノ酸のメチルエステルを加えた後、得られた混合物を４〜６時間反応させて中間体化合物を得るステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で得られた前記中間体化合物をメタノールと蒸留水との混合物中においてＮａＯＨで４〜６時間処理してビオチン−アミノ酸複合体を得るステップと、
を備えたビオチン−アミノ酸複合体の製造方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）に用いられる有機溶媒がジメチルホルムアミドであることを特徴とする請求項４に記載のビオチン−アミノ酸複合体の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させることによって製造されるヒドロゲル。
【請求項７】
請求項６に記載のヒドロゲル及びその中に組み込まれた薬物を含む薬物送達システム。
【請求項８】
ビオチンの受容体をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の薬物送達システム。
【請求項９】
前記ビオチンの受容体がアビジン、ストレプトアビジン、シクロデキストリンまたはインスリンであることを特徴とする請求項８に記載の薬物送達システム。
【請求項１】
ビオチンのカルボキシル基とアミノ酸のα−アミノ基がアミド結合で連結されたビオチン−アミノ酸複合体。
【請求項２】
化学式１で表されることを特徴とする請求項１に記載のビオチン−アミノ酸複合体。
【化１】
前記式中、ＲはＣ１−Ｃ６アルキル；または、フェニル、メチル、メチルチオ、ヒドロキシフェニルまたはインドールで置換されたＣ１−Ｃ３アルキルである。
【請求項３】
ＲがＣ４−Ｃ６アルキルまたはフェニルメチルであることを特徴とする請求項２に記載のビオチン−アミノ酸複合体。
【請求項４】
（ａ）Ｄ−ビオチン、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド・ＨＣｌ（ＥＤＣ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン（ＤＭＡＰ）を有機溶媒に溶解させてからアミノ酸のメチルエステルを加えた後、得られた混合物を４〜６時間反応させて中間体化合物を得るステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で得られた前記中間体化合物をメタノールと蒸留水との混合物中においてＮａＯＨで４〜６時間処理してビオチン−アミノ酸複合体を得るステップと、
を備えたビオチン−アミノ酸複合体の製造方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）に用いられる有機溶媒がジメチルホルムアミドであることを特徴とする請求項４に記載のビオチン−アミノ酸複合体の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のビオチン−アミノ酸複合体を水性媒質に溶解させることによって製造されるヒドロゲル。
【請求項７】
請求項６に記載のヒドロゲル及びその中に組み込まれた薬物を含む薬物送達システム。
【請求項８】
ビオチンの受容体をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の薬物送達システム。
【請求項９】
前記ビオチンの受容体がアビジン、ストレプトアビジン、シクロデキストリンまたはインスリンであることを特徴とする請求項８に記載の薬物送達システム。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００８−５４０５１６（Ｐ２００８−５４０５１６Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１１０３５（Ｐ２００８−５１１０３５）
【出願日】平成１７年９月２３日（２００５．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／００３１５６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２１２３４
【国際公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（５００３４５４７８）ポステック・ファウンデーション (25)
【出願人】（５０５２８２０４２）ポステック・アカデミー‐インダストリー・ファウンデーション (34)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２３日（２００５．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／００３１５６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２１２３４
【国際公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（５００３４５４７８）ポステック・ファウンデーション (25)
【出願人】（５０５２８２０４２）ポステック・アカデミー‐インダストリー・ファウンデーション (34)
【Ｆターム（参考）】
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